專利名稱：觸摸尋找方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于定位觸摸傳感器上的觸摸的方法及設(shè)備。
背景技術(shù)：
二維QD)觸摸屏，不論使用哪種技術(shù)，通常均具有基于傳感器節(jié)點(diǎn)矩陣的構(gòu)造， 所述傳感器節(jié)點(diǎn)的笛卡爾(Cartesian)坐標(biāo)形成2D陣列，S卩，柵格。舉例來說，在電容性傳感器中，以每一取樣間隔檢查每一節(jié)點(diǎn)以獲得所述節(jié)點(diǎn)處的信號或?qū)嶋H上是從預(yù)定背景電平的信號改變。接著，將這些信號與預(yù)定閾值進(jìn)行比較，且高于閾值的那些信號認(rèn)為是已被觸摸且用作進(jìn)一步數(shù)值處理的基礎(chǔ)。此觸摸屏的最簡單情形是通過僅在矩陣上的單個節(jié)點(diǎn)處發(fā)生的信號來檢測觸摸。 此情形將在致動元件的大小相對于節(jié)點(diǎn)之間的距離為小時發(fā)生。實(shí)際上，此可在使用手寫筆時發(fā)生。另一實(shí)例可以是在提供用于手指感測的低分辨率面板(舉例來說，4X4鍵矩陣) 時。通常，情形并非如此簡單，且由于觸摸而出現(xiàn)的信號將在矩陣上的多個節(jié)點(diǎn)處產(chǎn)生有效信號，這些節(jié)點(diǎn)形成相連群組。此情形將在致動元件的大小相對于節(jié)點(diǎn)之間的距離為大時發(fā)生。實(shí)際上，此是在相對較高分辨率觸摸屏由人類手指(或拇指)致動時的典型情形，這是因?yàn)槭种赣|摸將在多個節(jié)點(diǎn)上延伸。對于數(shù)目增加的應(yīng)用，觸摸屏還必需能夠檢測多個同時發(fā)生的觸碰(所謂的多觸摸檢測)。舉例來說，觸摸屏通常需要能夠檢測若干筆勢，例如拇指與食指之間的擠捏運(yùn)動。 以上技術(shù)可經(jīng)擴(kuò)展以滿足多觸摸檢測。數(shù)據(jù)處理的重要初始任務(wù)是處理來自每一取樣間隔的原始數(shù)據(jù)集合以識別已發(fā)生了多少個觸摸及是在何處發(fā)生。特定來說，如果用戶同時做出兩個觸摸，那么裝置應(yīng)能夠?qū)Υ诉M(jìn)行辨識且不會錯誤地將所述輸入識別為僅一個觸摸。反過來也是如此。可靠、快速并以低存儲器及處理能力實(shí)施此處理未必簡單。特定問題區(qū)域是在多個同時發(fā)生的觸摸靠近在一起時。US 5，825，352[1]揭示一種用以依據(jù)從觸摸屏輸出的原始信號電平數(shù)據(jù)識別多個同時發(fā)生的觸摸的方法。圖1以示意性方式圖解說明此方法。在此實(shí)例中，使用內(nèi)插來創(chuàng)建χ曲線f(X)及另一 y曲線f(y)，其中相應(yīng)曲線映射沿每一軸的信號強(qiáng)度變化。接著，將每一所檢測峰值界定為所述位置處的觸摸。在所圖解說明的實(shí)例中，χ中存在兩個峰值且y中存在一個峰值， 從而產(chǎn)生(xl，yl)及(x2，W)處的兩個觸摸的輸出。如所述實(shí)例展示，此方法固有地滿足多觸摸檢測以及單觸摸檢測?；讦智€中兩個最大值之間的最小值的檢測來區(qū)分多個觸摸。此方法極適合于高分辨率屏幕，但實(shí)施起來需要可觀的處理能力及存儲器。在許多高容量商業(yè)應(yīng)用中，此為不合意的。舉例來說，對于其中成本是重要因素的消費(fèi)型產(chǎn)品，期望在低復(fù)雜性硬件(特定來說，為微控制器)中實(shí)施觸摸檢測處理。雖然正考慮的處理能力種類在微處理器或數(shù)字信號處理器的情境中極其微小，但其對于微控制器或具有存儲器以及處理約束的其它低規(guī)格物項(xiàng)來說并非無關(guān)緊要。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供一種依據(jù)從包括感測節(jié)點(diǎn)陣列的觸摸屏輸出的數(shù)據(jù)集合確定觸摸的方法，所述方法包括a)在所有未經(jīng)指派的節(jié)點(diǎn)當(dāng)中識別具有最大信號值的節(jié)點(diǎn)，且如果存在，b)那么將所述節(jié)點(diǎn)指派給觸摸，c)對為所述經(jīng)指派節(jié)點(diǎn)的相鄰者的每一節(jié)點(diǎn)應(yīng)用邏輯測試以確定是否也應(yīng)將所述節(jié)點(diǎn)指派給所述觸摸，及d)對每一新指派的節(jié)點(diǎn)的未經(jīng)指派相鄰者重復(fù)應(yīng)用所述邏輯測試直到不再存在新指派的節(jié)點(diǎn)或不再存在未經(jīng)指派的節(jié)點(diǎn)為止，借此將節(jié)點(diǎn)群組指派給所述觸摸從而界定其區(qū)域。以此方式，確定了觸摸的區(qū)域，而不僅是其位置。觸摸的區(qū)域提供用于較高級處理的有用信息。舉例來說，其可用以更準(zhǔn)確地計(jì)算每一觸摸的位置(即，x、y坐標(biāo))，而非僅假定觸摸位置是在最大信號值處。此外，可通過對所述節(jié)點(diǎn)群組的信號值求和來量化觸摸的強(qiáng)度。還可使用這些因素中的一者或兩者在不同輸入類型之間進(jìn)行區(qū)分，S卩，區(qū)分正做出的觸摸多強(qiáng)烈，觸摸是來自手指的末端、手指肚還是拇指肚，所述手指是來自哪只手等等，其全部都可用于(例如)追蹤觸摸的運(yùn)動且可用于筆勢辨識。所述方法可進(jìn)一步包括將步驟a)、b)、c)及d)重復(fù)多達(dá)所需次數(shù)直到未識別出具有最大信號值的節(jié)點(diǎn)為止，因此所有觸摸已被識別出且已被指派界定其區(qū)域的相應(yīng)節(jié)點(diǎn)群組。借此，所述方法可識別存在于每一幀的可用數(shù)據(jù)集合中的所有觸摸，而無論不存在觸摸，存在一個觸摸、兩個觸摸還是任何較高數(shù)目的觸摸。所述方法可進(jìn)一步包括將步驟a)、b)、c)及d)重復(fù)高達(dá)固定數(shù)目的次數(shù)或直到未識別出具有最大信號值的節(jié)點(diǎn)為止，此后高達(dá)所述固定數(shù)目的觸摸已被識別出且已被指派界定其區(qū)域的相應(yīng)節(jié)點(diǎn)群組。其可有益于將正以此方式尋找的觸摸的數(shù)目定上限(例如)為1、2、3或4。舉例來說，如果用于筆勢檢測或其它任務(wù)的較高級處理中的任一者均不滿足多于(例如)4個同時發(fā)生的觸摸，那么重復(fù)本發(fā)明的方法超過第四個觸摸不存在益處，這是因?yàn)榇藢⑹嵌嘤嗟奶幚?。此外，可通過取決于何種應(yīng)用程序或應(yīng)用程序的何種部分正在觸摸屏向其提供輸入的裝置上運(yùn)行而改變固定數(shù)目來靈活地改變數(shù)據(jù)收集模式。即，一些應(yīng)用程序?qū)H需要單觸摸輸入，而其它應(yīng)用程序?qū)㈩A(yù)期通常具有固定的最大數(shù)目個同時發(fā)生的觸摸的多觸摸輸入。如很可能不言而喻，所述方法易于進(jìn)行編程且可隨矩陣大小按比例調(diào)整，倘若行
5業(yè)趨向于在矩陣中有越來越高數(shù)目的節(jié)點(diǎn)則其頗為重要。或許，可僅在進(jìn)一步閱讀下文的詳細(xì)描述之后才變得清晰的更微妙點(diǎn)是本發(fā)明的方法自動滿足彼此靠近的觸摸，這是因?yàn)椴槐貙⒚恳还?jié)點(diǎn)指派給僅一個觸摸，此通常產(chǎn)生不準(zhǔn)確的結(jié)果且導(dǎo)致編程的復(fù)雜性。而是，可在兩個或兩個以上觸摸之間容易地共享一節(jié)點(diǎn)。此是多觸摸感測的關(guān)鍵優(yōu)點(diǎn)，這是因?yàn)槠渥詣訚M足多觸摸處理中的較多挑戰(zhàn)性要求中的一者，其是如何將一個大區(qū)域觸摸與靠近在一起的兩個(或兩個以上)小區(qū)域觸摸區(qū)分開。特定來說，不需要執(zhí)行數(shù)值處理以識別兩個最大值之間的最小值以將兩觸摸情形與一觸摸情形區(qū)分開。邏輯測試可以各種形式來實(shí)施。在優(yōu)選實(shí)施例中，所述方法經(jīng)實(shí)施使得所述邏輯測試涉及測試到目前為止尚未經(jīng)指派的相鄰節(jié)點(diǎn)是否具有低于正與其進(jìn)行比較的所述經(jīng)指派節(jié)點(diǎn)的信號值的信號值，且如果是，那么臨時決定將所述到目前為止尚未經(jīng)指派的相鄰節(jié)點(diǎn)指派給正處理、正經(jīng)受所述邏輯測試的任選其它部分的結(jié)果的所述觸摸。對‘低于’ 的提及被理解為包含‘低于或等于’的等效選項(xiàng)。所述方法優(yōu)選地經(jīng)實(shí)施使得所述邏輯測試另外涉及測試所述到目前為止尚未經(jīng)指派的相鄰節(jié)點(diǎn)是否具有大于飽和閾值的信號值，且如果是，那么決定將所述到目前為止尚未經(jīng)指派的相鄰節(jié)點(diǎn)指派給正處理的所述觸摸。對‘大于’的提及被理解為包含‘大于或等于’的等效選項(xiàng)。所述方法優(yōu)選地經(jīng)實(shí)施使得將所述飽和閾值設(shè)定為依據(jù)所述觸摸屏的飽和電平的經(jīng)預(yù)校準(zhǔn)度量確定的電平。所述方法優(yōu)選地經(jīng)實(shí)施使得針對每一觸摸將所述飽和閾值設(shè)定為顧及正處理的所述觸摸的所述最大信號值的電平。所述方法優(yōu)選地經(jīng)實(shí)施使得所述邏輯測試另外涉及測試所述到目前為止尚未經(jīng)指派的相鄰節(jié)點(diǎn)是否具有低于檢測閾值的信號值，且如果是，那么決定不將所述到目前為止尚未經(jīng)指派的相鄰節(jié)點(diǎn)指派給正處理的所述觸摸。對‘低于’的提及被理解為包含‘低于或等于’的等效選項(xiàng)。所述方法優(yōu)選地經(jīng)實(shí)施使得在步驟a)之前，給具有低于檢測閾值的信號值的所有節(jié)點(diǎn)加標(biāo)簽以便由用以將節(jié)點(diǎn)指派給觸摸的后續(xù)處理將其忽略，借此所述節(jié)點(diǎn)自始至終保持未經(jīng)指派。對‘低于’的提及被理解為包含‘低于或等于’的等效選項(xiàng)。所述方法優(yōu)選地經(jīng)實(shí)施使得所述觸摸屏為電容性觸摸屏。本發(fā)明還涉及一種2D觸敏位置傳感器，其包括觸摸面板，其具有分布于其區(qū)域上以形成感測節(jié)點(diǎn)陣列的多個感測節(jié)點(diǎn)或元件，所述感測節(jié)點(diǎn)中的每一者經(jīng)配置以收集指示觸摸的位置特有感測信號；測量電路，其連接到所述感測元件且可重復(fù)操作以獲取信號值集合，每一集合由來自所述節(jié)點(diǎn)中的每一者的信號值構(gòu)成；及處理器，其經(jīng)連接以接收所述信號值集合且可操作以處理每一集合從而輸出提供關(guān)于每一觸摸的信息的觸摸數(shù)據(jù)，所述處理器經(jīng)配置以根據(jù)本發(fā)明的方法處理每一集合。在優(yōu)選實(shí)施例中，處理通過識別具有最高信號的節(jié)點(diǎn)而開始。此為開始節(jié)點(diǎn)。接著，對8個直接相鄰的節(jié)點(diǎn)(假定笛卡爾2D柵格)進(jìn)行評估以確定其是否與開始節(jié)點(diǎn)“屬于”同一觸摸。如果直接相鄰節(jié)點(diǎn)上的信號小于或等于開始節(jié)點(diǎn)上的信號，那么將所述直接相鄰節(jié)點(diǎn)界定為與致動了開始節(jié)點(diǎn)的一者屬于同一觸摸。將此直接相鄰節(jié)點(diǎn)稱為已被指派給與開始節(jié)點(diǎn)相同的觸摸。針對所有直接相鄰節(jié)點(diǎn)重復(fù)此過程。接著，通過將先前步驟中每一經(jīng)指派的直接相鄰節(jié)點(diǎn)視為新的開始節(jié)點(diǎn)，且測試是否應(yīng)將與其直接相鄰的未經(jīng)指派節(jié)點(diǎn)指派給同一觸摸來重復(fù)所述過程。下文中，將基于原始開始節(jié)點(diǎn)的直接相鄰者的開始節(jié)點(diǎn)稱為二級開始節(jié)點(diǎn)，且將原始開始節(jié)點(diǎn)稱為一級節(jié)
點(diǎn)ο重復(fù)此遞歸過程一直到三級、四級、五級等等開始節(jié)點(diǎn)，直到未識別出新的開始節(jié)點(diǎn)為止。結(jié)果將是指派給一個觸摸的相連節(jié)點(diǎn)群組。如果裝置經(jīng)配置以在一個樣本中滿足多個同時發(fā)生的觸摸的可能性(如優(yōu)選的)，那么選擇具有最高信號的未經(jīng)指派節(jié)點(diǎn)作為第二開始節(jié)點(diǎn)，且重復(fù)上述過程直到將應(yīng)指派給第二開始節(jié)點(diǎn)的所有節(jié)點(diǎn)指派給其為止。接著，所述過程可再次重復(fù)以識別具有最高信號的未經(jīng)指派節(jié)點(diǎn)，S卩，來自指派給先前處理的觸摸的所有節(jié)點(diǎn)當(dāng)中的具有最高信號的節(jié)點(diǎn)。最終，所述過程將在已指派所有節(jié)點(diǎn)時終止。通過物理模擬，可將觸摸的范圍的確定視為通過成核過程在成核部位周圍執(zhí)行， 其中所述成核部位是開始節(jié)點(diǎn)。所述方法優(yōu)選地僅對具有高于預(yù)定閾值的信號的那些節(jié)點(diǎn)執(zhí)行。忽略具有低于閾值的信號的所有節(jié)點(diǎn)而不予考慮。此避免了對接近于噪音電平的信號的不必要處理。此最易于在其中將具有低于閾值的信號的節(jié)點(diǎn)設(shè)定為零或用以指示其不有效的某一值的預(yù)處理步驟中實(shí)現(xiàn)。在所述處理中，舉例來說，將所有低于閾值的節(jié)點(diǎn)預(yù)指派為屬于零觸摸，因此其被‘真實(shí)’觸摸的后續(xù)處理忽略。處理低于閾值的節(jié)點(diǎn)的替代方式是在‘真實(shí)’觸摸的遞歸處理內(nèi)，其中節(jié)點(diǎn)永遠(yuǎn)僅在其具有高于閾值的信號值的情況下被指派給觸摸。對實(shí)際上已發(fā)現(xiàn)有用的基本方法的另一改進(jìn)是修改對經(jīng)指派節(jié)點(diǎn)的測試以將節(jié)點(diǎn)信號將往往具有飽和電平的事實(shí)考慮在內(nèi)。因此，如果存在大區(qū)域觸摸，那么所述節(jié)點(diǎn)中的許多節(jié)點(diǎn)將具有在飽和電平周圍處的信號。在此些情形下，基本方法過早終止，借此指示比本來的觸摸區(qū)域小的觸摸區(qū)域。換句話說，基本方法隱含地假定單峰式分布，而大區(qū)域飽和觸摸將由在數(shù)個節(jié)點(diǎn)上上升及下降較小量的飽和信號值的平穩(wěn)狀態(tài)表征。因此，所述改進(jìn)由在相鄰節(jié)點(diǎn)具有在一級開始節(jié)點(diǎn)的信號電平的某一電平內(nèi)(例如，在10%或等效的經(jīng)舍入離散值內(nèi))的信號電平的情況下自動指派所述相鄰節(jié)點(diǎn)組成。 無論此節(jié)點(diǎn)是否滿足基本方法的測試(即，無論其是否具有小于或等于開始節(jié)點(diǎn)上的信號的信號)，均將所述節(jié)點(diǎn)指派給觸摸。實(shí)際上，正基于一級開始節(jié)點(diǎn)的信號設(shè)定動態(tài)閾值。實(shí)現(xiàn)相同效應(yīng)的替代方式是在相鄰節(jié)點(diǎn)具有高于設(shè)定為足夠低以捕獲來自飽和傳感器的大致所有信號讀數(shù)的飽和閾值的信號電平的情況下自動指派所述相鄰節(jié)點(diǎn)?？蓪⒋艘暈殪o態(tài)閾值設(shè)定方法。如通過此改進(jìn)使其成為可能的檢測極大區(qū)域觸摸的能力頗為重要，這是因?yàn)闃O大區(qū)域觸摸通常指示應(yīng)忽略的輸入。舉例來說，如果用戶固持或握持并入有觸摸傳感器的裝置，且所述握持在所述觸摸傳感器區(qū)域的顯著部分上延伸(例如，移動電話)，那么能夠?qū)Υ诉M(jìn)行辨識且抑制來自觸摸屏的信號的處理頗為重要。將此有用功能稱為“握持抑制”。本發(fā)明可以如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解的各種形式來實(shí)施。舉例來說，對待應(yīng)用于將節(jié)點(diǎn)指派給觸摸的邏輯測試可能做出許多變化形式。
特定來說，將了解，倘若信號值是標(biāo)量，那么在大多數(shù)情況下對‘小于’或‘大于’的提及在功能上等效于‘小于或等于’或者‘大于或等于’。在信號值是整數(shù)標(biāo)量的情況下，在詳細(xì)實(shí)施方案中關(guān)于測試是‘小于’還是‘小于或等于’的準(zhǔn)確性可頗為重要，但原則上不存在差異。在其中標(biāo)量具有高分辨率值(例如，感測節(jié)點(diǎn)輸出是模擬且通過模/數(shù)轉(zhuǎn)換器來供應(yīng)以用于數(shù)字處理)的其它情況下，則實(shí)際上將不存在差異。在以下詳細(xì)描述中，將使用電容性感測實(shí)例，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，本發(fā)明的方法適用于從本文中所述的種類的裝置(例如，電阻性、全內(nèi)反射、超聲波、表面聲波及其它裝置)的感測表面輸出原始數(shù)據(jù)集合的任何2D位置感測技術(shù)。


為了更佳地理解本發(fā)明并展示可如何實(shí)施本發(fā)明，現(xiàn)以實(shí)例方式參考附圖，附圖中圖1示意性地展示用以識別觸摸面板上的多個觸摸的現(xiàn)有技術(shù)方法；圖2以平面圖示意性地展示本發(fā)明的第一實(shí)施例的2D觸敏電容性位置傳感器及相關(guān)聯(lián)硬件；圖3A到圖;3B圖解說明來自與圖2中所示的觸摸面板類似的觸摸面板的具有信號觸摸的實(shí)例性輸出數(shù)據(jù)集合；圖4A到圖4B圖解說明來自與圖2中所示的觸摸面板類似的觸摸面板的具有兩個觸摸的實(shí)例性輸出數(shù)據(jù)集合；圖5A到圖5B圖解說明來自與圖2中所示的觸摸面板類似的觸摸面板的具有三個觸摸的實(shí)例性輸出數(shù)據(jù)集合；圖6是展示用于將節(jié)點(diǎn)指派給鄰近觸摸面板的一個或一個以上觸摸的方法的流程圖；且圖7以平面圖示意性地展示本發(fā)明的第二實(shí)施例的2D觸敏電容性位置傳感器及相關(guān)聯(lián)硬件。
具體實(shí)施例方式圖2是圖解說明根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的提供二維電容性變換傳感器布置的觸敏矩陣的電路圖。圖1中所示的觸摸面板包括三個列電極及五個行電極，而圖2的觸摸面板具有4X4陣列。將了解，可視需要來選擇列及行的數(shù)目，另一實(shí)例是十二個列及八個行或任一其它可行數(shù)目的列及行。通過使適合形狀及尺寸的電極延伸將感測節(jié)點(diǎn)陣列容納于襯底(例如，玻璃面板)中或其下方。所述感測電極界定可在其內(nèi)確定對象(例如，手指或手寫筆)到傳感器的位置的感測區(qū)域。對于其中傳感器上覆于顯示器(例如，液晶顯示器(LCD))上的應(yīng)用，襯底可具有透明塑料材料且電極由使用常規(guī)技術(shù)沉積于襯底上的氧化銦錫(ITO)透明膜形成。 因此，所述傳感器的感測區(qū)域是透明的且可放置于顯示屏幕上而不會使在所述感測區(qū)域后面顯示的內(nèi)容模糊。在其它實(shí)例中，所述位置傳感器可不打算定位于顯示器上且可不是透明的；在這些實(shí)例中，舉例來說，可用更經(jīng)濟(jì)的材料(例如，銅層壓印刷電路板(PCB))來替換ITO層。
關(guān)于襯底上感測電極的圖案，存在可觀的設(shè)計(jì)自由度。重要的是其將感測區(qū)域劃分為布置成若干行及若干列的感測單元陣列(柵格)。(注意，術(shù)語“行”及“列”在此處用以在兩個方向之間進(jìn)行方便的區(qū)分且不應(yīng)理解為暗指垂直定向或水平定向。)舉例來說，一些實(shí)例性電極圖案揭示于US 2008/0246496A1 [6]中，所述案的內(nèi)容全部并入本文中。熟習(xí)此項(xiàng)技術(shù)的讀者將認(rèn)識到，圖2中所圖解說明的傳感器為有源類型，即，基于測量兩個電極之間(而非單個感測電極與系統(tǒng)接地之間)的電容性耦合。作為有源電容性感測技術(shù)的基礎(chǔ)的原理描述于US 6，452，514[4]中。在有源類型的傳感器中，一個電極(所謂的驅(qū)動電極)被供應(yīng)振蕩驅(qū)動信號。所述驅(qū)動信號到所述感測電極的電容性耦合度是通過測量由所述振蕩驅(qū)動信號傳送到所述感測電極的電荷量來確定。所傳送的電荷量(即， 在感測電極處所經(jīng)歷的信號的強(qiáng)度)是電極之間的電容性耦合的測量。當(dāng)不存在靠近于所述電極的指向?qū)ο髸r，感測電極上的所測量信號具有背景值或靜態(tài)值。然而，當(dāng)指向?qū)ο?(例如，用戶的手指)接近所述電極(或更特定來說接近而靠近于分離所述電極的區(qū))時， 所述指向?qū)ο蟪洚?dāng)虛擬接地并吸收來自驅(qū)動電極的驅(qū)動信號(電荷)中的一些。此用于減小驅(qū)動信號的耦合到感測電極的分量的強(qiáng)度。因此，認(rèn)為所述感測電極上的所測量信號的降低指示指向?qū)ο蟮拇嬖?。所圖解說明的mXn陣列是4X4陣列，其包括4條驅(qū)動線(下文中稱為X線)及 4條感測線(下文中稱為Y線)。在圖解說明中X線與Y線交叉的地方存在感測節(jié)點(diǎn)205。 實(shí)際上，X線與Y線處于觸摸面板的由電介質(zhì)分離的不同層上，使得其為電容性耦合(即， 非歐姆接觸)。在每一節(jié)點(diǎn)205處，X線與Y線的鄰近部分之間形成電容，此電容在此項(xiàng)技術(shù)中通常稱為Ce或(；，實(shí)際上為耦合電容器。致動主體(例如，手指或手寫筆)的存在具有引入分路電容的效應(yīng)，所述分路電容接著由等效接地電容器經(jīng)由所述主體接地到接地或大地。因此，所述主體的存在影響從耦合電容器的Y側(cè)傳送的電荷量且因此提供檢測所述主體的存在的方式。這是因?yàn)槊恳桓袦y節(jié)點(diǎn)的X “板”與Y “板”之間的電容隨著由觸摸導(dǎo)致的接地電容增加而減小。在此項(xiàng)技術(shù)中，此為眾所周知的。在使用中，依次驅(qū)動X線中的每一者以從傳感器陣列獲取全數(shù)據(jù)幀。為此，控制器 118 經(jīng)由控制線 103. 1、103· 2、103· 3 及 103. 4 致動驅(qū)動電路 101. 1、101. 2、101. 3、101. 4 以依次驅(qū)動X線中的每一者。到所述驅(qū)動電路的另一控制線107提供輸出啟用以使輸出浮動到相關(guān)X線的X板。對于每一 X線，將電荷傳送到連接到Y(jié)線中的相應(yīng)Y線的相應(yīng)電荷測量電容器Cs 112. 1,112. 2,112. 3,112. 4。在由控制器控制的開關(guān)的作用下，發(fā)生電荷從耦合電容器205 到電荷測量電容器Cs的傳送。為簡單起見，所述開關(guān)及其控制線均未圖解說明。可在US 6，452，514[4]及 W0-00/44018 [5]中找到進(jìn)一步細(xì)節(jié)。電荷測量電容器Cs 112. 1、112. 2、112. 3、112. 4上所保持的電荷可由控制器118 經(jīng)由相應(yīng)連接線116. 1、116.2、116.3、116.4通過控制器118內(nèi)部的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(未展
示)來測量。關(guān)于此矩陣電路的操作的更多細(xì)節(jié)揭示于US 6，452，514[4]及W0-00/44018[5]中。所述控制器如上文所解釋的那樣操作以依據(jù)鍵205的電容改變、通過在測量循環(huán)突發(fā)期間在所述鍵矩陣中的一者上所誘發(fā)的電荷量改變來檢測所述一者上面對象的存在。
9然而，噪音信號的存在可誘發(fā)到觸摸傳感器的鍵上的電荷且提供錯誤檢測或阻止進(jìn)行檢測。所述控制器可操作以使用上文參考圖3A到圖3B、圖4A到圖4B、圖5A到圖5B及圖 6所述的算法來計(jì)算位置傳感器上同時發(fā)生的觸摸的數(shù)目并將離散鍵指派給所述同時發(fā)生的觸摸中的一者。在輸出連接上將指派給觸摸中的每一者的離散鍵從所述控制器輸出到較高級系統(tǒng)組件?；蛘撸鳈C(jī)控制器將對指派給所述觸摸中的每一者的節(jié)點(diǎn)中的每一者進(jìn)行內(nèi)插以獲得所述觸摸的坐標(biāo)。用于對觸摸坐標(biāo)進(jìn)行內(nèi)插的數(shù)值方法可為對來自被指派給每一觸摸的所有節(jié)點(diǎn)的信號執(zhí)行質(zhì)心計(jì)算，類似于US2006/0097991[3]中所揭示的方法。所述控制器可為單個邏輯裝置，例如，微控制器。所述微控制器優(yōu)選地可具有推挽式CMOS引腳結(jié)構(gòu)及可制成為充當(dāng)電壓比較器的輸入。最常見的微控制器I/O端口能夠?qū)崿F(xiàn)此，因?yàn)槠渚哂邢鄬潭ǖ妮斎腴撝惦妷阂约敖咏硐氲腗OSFET開關(guān)。必需功能可由單個通用可編程微處理器、微控制器或其它集成芯片(例如，現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)或?qū)Ｓ眉尚酒?ASIC))提供。圖3A展示來自2D觸摸面板的可從圖2的處理器208輸出的數(shù)據(jù)的典型曲線圖。 圖2中所示的觸摸面板僅包括4X4觸摸面板。然而，將了解，此可擴(kuò)展為8X6觸摸面板 (如圖3A中所示)或任一其它大小。圖3A中所示的曲線圖展示定位于χ傳導(dǎo)線與y傳導(dǎo)線的相交點(diǎn)處(χ傳導(dǎo)線與y 傳導(dǎo)線的每一相交點(diǎn)處)的離散鍵或節(jié)點(diǎn)中的每一者處的信號電平。出于前文目的，χ傳導(dǎo)導(dǎo)線與y傳導(dǎo)導(dǎo)線中的每一者處的相交點(diǎn)將稱為節(jié)點(diǎn)。圖:3B將來自圖3A的信號數(shù)據(jù)展示為二維布局。圖中的正方形中的每一者中的數(shù)字表示χ傳導(dǎo)線或?qū)Ь€與y傳導(dǎo)線或?qū)Ь€的每一相交點(diǎn)處(即，每一感測節(jié)點(diǎn)處)的信號值。另外，每一節(jié)點(diǎn)區(qū)域的左上角中的圓圈指示在檢測中(即，具有超閾值信號值)的此觸摸的節(jié)點(diǎn)，其中在這些實(shí)例中閾值是12，13在檢測中而12在檢測外。還給檢測中節(jié)點(diǎn)畫了陰影，其中給高達(dá)某一信號值(其為50)的鍵畫了傾斜影線，且其中給高于50的單個節(jié)點(diǎn)畫了交叉影線。也給具有最大信號值(其為57)的節(jié)點(diǎn)標(biāo)示了其坐標(biāo)(其為(3，4))。 在圖:3B中，χ傳導(dǎo)線及y傳導(dǎo)線分別由垂直虛線及水平虛線指示。存在標(biāo)示為0到5的六個χ電極及標(biāo)示為0到7的八個y電極，朝向圖:3B中的圖式的左上方展示所述電極的定向。圖4A及圖4B展示與圖3A到圖中所示的觸摸數(shù)據(jù)類似但具有兩個同時發(fā)生的觸摸的觸摸數(shù)據(jù)。指示了信號值，且給檢測中節(jié)點(diǎn)畫了陰影，如前所述。另外，延續(xù)在檢測中節(jié)點(diǎn)的拐角中放置圓圈的慣例，借此與第一觸摸相關(guān)聯(lián)的檢測中節(jié)點(diǎn)具有左上角中的圓圈(如前所述)，且第二觸摸的那些檢測中節(jié)點(diǎn)具有放置于左下角中的圓圈。如可見，所述節(jié)點(diǎn)中的兩者-(3, 及(3，；3)處的節(jié)點(diǎn)-被共享(即，為兩個觸摸的部分)。還給每一觸摸的具有最大信號值的節(jié)點(diǎn)標(biāo)示了其坐標(biāo)。圖5A及圖5B展示具有3個同時發(fā)生的觸摸的實(shí)例性觸摸數(shù)據(jù)。使用與之前相同的標(biāo)示慣例。另外，由于延續(xù)在檢測中節(jié)點(diǎn)的拐角中放置圓圈的慣例，因此第一、第二及第三觸摸分別用左上角、左下角及右下角中的圓圈來指示。圖6展示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例用于將離散鍵或節(jié)點(diǎn)指派給位于觸摸面板上的一個或一個以上觸摸的方法的流程圖。將結(jié)合圖3A到圖3B、圖4A到圖4B及圖5A到圖5B使用圖6中所示的流程圖以圖解說明如何使用節(jié)點(diǎn)中的每一者的信號值來識別將所述節(jié)點(diǎn)
10中的哪些節(jié)點(diǎn)指派給一個或一個以上觸摸。在圖6中的流程圖中未展示的預(yù)處理步驟中，將所述節(jié)點(diǎn)中的每一者的信號與閾值信號值進(jìn)行比較。在以下算法中將不考慮具有小于閾值的信號值的任一節(jié)點(diǎn)。此為本發(fā)明的優(yōu)選方法?；蛘?，可在所述算法期間實(shí)施與閾值的比較。在替代方法中，在將節(jié)點(diǎn)指派給特定觸摸之前，將其與閾值信號電平進(jìn)行比較。使用任一方法，如果信號值小于閾值信號值，那么將所述節(jié)點(diǎn)指派給零觸摸。認(rèn)為“零觸摸”意指無觸摸，使得在算法的任何后續(xù)步驟中將不考慮所述節(jié)點(diǎn)，這是因?yàn)槠涫墙?jīng)指派的。出于以下描述的目的，將假定，在應(yīng)用所述算法之前將信號與閾值進(jìn)行比較。認(rèn)為閾值是13。因此，將圖:3B中所示的節(jié)點(diǎn)信號中的每一者與閾值13進(jìn)行比較且給大于或等于所述閾值的那些信號畫上陰影。將具有小于所述閾值的信號的其它所檢測節(jié)點(diǎn)指派給零觸摸。在步驟602中，選擇未指派給觸摸的具有最高信號的節(jié)點(diǎn)。在圖:3B中，具有最高信號的節(jié)點(diǎn)位于坐標(biāo)(3，4)處。第一選定節(jié)點(diǎn)稱為一級節(jié)點(diǎn)或開始節(jié)點(diǎn)。在步驟604中，將坐標(biāo)(3，4)處的選定節(jié)點(diǎn)的尚未指派的直接相鄰者中的每一者的信號與選定節(jié)點(diǎn)或一級節(jié)點(diǎn)的信號進(jìn)行比較。在圖3B中所示的實(shí)例中，存在8個直接相鄰節(jié)點(diǎn)。如果直接相鄰節(jié)點(diǎn)的信號小于或等于選定節(jié)點(diǎn)(一級節(jié)點(diǎn))的信號，那么將所述直接相鄰節(jié)點(diǎn)指派給選定節(jié)點(diǎn)或一級節(jié)點(diǎn)。將此解釋為意指指派給另一節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)形成單個觸摸。在圖3A中所示的實(shí)例中，將坐標(biāo)(2，；3)、(2，4)及(3，；3)處的節(jié)點(diǎn)全部指派給坐標(biāo) (3,4)處的選定節(jié)點(diǎn)或一級節(jié)點(diǎn)。這些節(jié)點(diǎn)稱為二級節(jié)點(diǎn)。在上述預(yù)處理步驟中，已將所有其它相鄰節(jié)點(diǎn)指派給零觸摸。在步驟606中，識別所述二級節(jié)點(diǎn)中的每一者的直接相鄰者中的每一者的經(jīng)指派狀態(tài)。所述二級節(jié)點(diǎn)中的每一者現(xiàn)在均為開始節(jié)點(diǎn)。如果不存在所述二級節(jié)點(diǎn)中的任一者的未經(jīng)指派的直接相鄰節(jié)點(diǎn)，那么過程轉(zhuǎn)到步驟612。在圖;3B中所示的實(shí)例中，將二級節(jié)點(diǎn)的所有相鄰節(jié)點(diǎn)指派給一級節(jié)點(diǎn)或零觸摸。因此，對于圖3B中所示的實(shí)例，過程轉(zhuǎn)到步驟 612。然而，如果存在所述二級節(jié)點(diǎn)中的任一者的未經(jīng)指派的直接相鄰節(jié)點(diǎn)，那么將這些直接相鄰節(jié)點(diǎn)中的每一者的信號與是其直接相鄰者的二級節(jié)點(diǎn)的信號值進(jìn)行比較。針對二級節(jié)點(diǎn)中的每一者重復(fù)此過程，直到不再存在為所述二級節(jié)點(diǎn)中的每一者的直接相鄰者的未經(jīng)指派節(jié)點(diǎn)為止。如果所述直接相鄰節(jié)點(diǎn)中的任一者具有小于或等于二級節(jié)點(diǎn)的信號的信號，那么將所述節(jié)點(diǎn)指派給同一觸摸。這些節(jié)點(diǎn)稱為三級節(jié)點(diǎn)。重復(fù)步驟608及610中所示的過程一直到四級、五級等等開始節(jié)點(diǎn)，直到不存在滿足具有小于或等于其直接相鄰開始節(jié)點(diǎn)的信號值的信號值的要求的未經(jīng)指派節(jié)點(diǎn)為止。換句話說，重復(fù)步驟608及610直到不再存在任何新的經(jīng)指派的開始節(jié)點(diǎn)為止。在步驟612中，搜索所述節(jié)點(diǎn)以找出具有大于或等于閾值的信號的任何未經(jīng)指派節(jié)點(diǎn)。在步驟614中，選擇最高未經(jīng)指派節(jié)點(diǎn)且重復(fù)步驟604到612中的過程。在步驟616中，將數(shù)據(jù)以指派給每一觸摸的一個或一個以上相連節(jié)點(diǎn)群組的形式輸出。在圖3B中所示的實(shí)例中，存在單個觸摸。因此，上文所識別的節(jié)點(diǎn)形成單個觸摸，其以指派給觸摸Tl的一個相連節(jié)點(diǎn)群組的形式輸出，如表1中所示。
觸摸節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)一級二級Tl(3,4)(2,3)、(2,4)、(3,3)表 1將結(jié)合圖6中所示的算法使用圖4A到圖4B，以展示如何將觸摸面板上的節(jié)點(diǎn)指派給多個觸摸。圖4B將來自圖4A的信號數(shù)據(jù)展示為二維布局。圖4B中的正方形中的每一者中的數(shù)字表示X傳導(dǎo)線與y傳導(dǎo)線的每一相交點(diǎn)處(即，每一感測節(jié)點(diǎn)處)的信號值。在圖 4B中，χ傳導(dǎo)線及y傳導(dǎo)線分別由垂直虛線及水平虛線指示。存在標(biāo)示為0到5的六個χ 電極及標(biāo)示為0到7的八個y電極，朝向圖4B中的圖式的左上方展示所述電極的定向。對圖4A中所示的節(jié)點(diǎn)中的每一者應(yīng)用預(yù)處理步驟。將來自所述節(jié)點(diǎn)中的每一者的信號與閾值13進(jìn)行比較。給具有大于或等于13的信號值的節(jié)點(diǎn)畫上陰影。將所有其它節(jié)點(diǎn)指派給零觸摸。搜索未經(jīng)指派節(jié)點(diǎn)的信號值以找出具有最高信號值的節(jié)點(diǎn)。具有最高信號值的未經(jīng)指派節(jié)點(diǎn)是坐標(biāo)(2，4)處的具有信號值72的節(jié)點(diǎn)。此為此觸摸的一級節(jié)點(diǎn)或開始節(jié)點(diǎn)。 開始節(jié)點(diǎn)在坐標(biāo)(2，4)處的觸摸將稱為Tl。將為一級節(jié)點(diǎn)Tl的直接相鄰者的未經(jīng)指派節(jié)點(diǎn)中的每一者的信號值與一級節(jié)點(diǎn)的信號值進(jìn)行比較。坐標(biāo)(1，4)、(1，5)、(2，3)、(2，5)、(3,3), (3,4)及(3,5)處的節(jié)點(diǎn)全部具有小于或等于一級節(jié)點(diǎn)的信號值的信號值。因此，將坐標(biāo)(1，4)、(1，5)“2，3)“2，5)、 (3,3), (3,4)及(3,5)處的節(jié)點(diǎn)(稱為二級節(jié)點(diǎn))指派給一級節(jié)點(diǎn)且因此指派給觸摸Tl?，F(xiàn)在針對二級節(jié)點(diǎn)中的每一者重復(fù)所述過程。在圖4B中，坐標(biāo)(2，3)及(3，3)處的二級節(jié)點(diǎn)為具有未經(jīng)指派的直接相鄰節(jié)點(diǎn)的僅有節(jié)點(diǎn)。以坐標(biāo)(2，；3)處的節(jié)點(diǎn)為例，將其每一未經(jīng)指派的直接相鄰節(jié)點(diǎn)的信號值與坐標(biāo)(2，；3)處的二級節(jié)點(diǎn)的信號值進(jìn)行比較。 坐標(biāo)(2，3)處的節(jié)點(diǎn)的未經(jīng)指派的直接相鄰者為坐標(biāo)(2，2)及(3，2)處的節(jié)點(diǎn)。然而，這兩個節(jié)點(diǎn)的信號值均大于坐標(biāo)(2，；3)處的節(jié)點(diǎn)的信號值。因此，這兩個節(jié)點(diǎn)均不被指派給二級節(jié)點(diǎn)(2，；3)或觸摸Tl。其它二級節(jié)點(diǎn)中的任一者均不具有尚未經(jīng)指派或具有小于或等于所述二級節(jié)點(diǎn)中的任一者的信號值的信號的直接相鄰節(jié)點(diǎn)。因此，識別具有大于或等于閾值信號值的信號值的任何未經(jīng)指派節(jié)點(diǎn)。將坐標(biāo)(3, 處的節(jié)點(diǎn)識別為觸摸T2的開始節(jié)點(diǎn)或一級節(jié)點(diǎn)。針對觸摸T2的未經(jīng)指派節(jié)點(diǎn)重復(fù)上述過程。使用上述過程將坐標(biāo)(1，2)、(2，1)、(2，2)、(2，3)、(3，1)及(3， 3)處的節(jié)點(diǎn)全部指派給坐標(biāo)(3, 處的一級節(jié)點(diǎn)且因此指派給觸摸T2。這些節(jié)點(diǎn)也稱為二級節(jié)點(diǎn)。在圖4B中所示的觸摸面板上不存在其它未經(jīng)指派的觸摸。下文表2概述指派給觸摸Tl及T2中的每一者的節(jié)點(diǎn)。將表2中所示的數(shù)據(jù)以指派給每一觸摸的兩個相連節(jié)點(diǎn)群組的形式輸出。
權(quán)利要求
1.一種依據(jù)從包括感測節(jié)點(diǎn)陣列的觸摸屏輸出的數(shù)據(jù)集合確定觸摸的方法，所述方法包括a)在所有未經(jīng)指派的節(jié)點(diǎn)當(dāng)中識別具有最大信號值的節(jié)點(diǎn)，且如果存在，那么，b)將所述節(jié)點(diǎn)指派給觸摸，c)對為所述經(jīng)指派節(jié)點(diǎn)的相鄰者的每一節(jié)點(diǎn)應(yīng)用邏輯測試以確定是否也應(yīng)將所述節(jié)點(diǎn)指派給所述觸摸，及d)對每一新指派的節(jié)點(diǎn)的未經(jīng)指派相鄰者重復(fù)應(yīng)用所述邏輯測試直到不再存在新指派的節(jié)點(diǎn)或不再存在未經(jīng)指派的節(jié)點(diǎn)為止，借此將節(jié)點(diǎn)群組指派給所述觸摸從而界定其區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包括將根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法重復(fù)多達(dá)所需次數(shù)直到未識別出具有最大信號值的節(jié)點(diǎn)為止，因此所有觸摸已被識別出且已被指派界定其區(qū)域的相應(yīng)節(jié)點(diǎn)群組。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包括將根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法重復(fù)高達(dá)固定數(shù)目的次數(shù)或直到未識別出具有最大信號值的節(jié)點(diǎn)為止，此后高達(dá)所述固定數(shù)目的觸摸已被識別出且已被指派界定其區(qū)域的相應(yīng)節(jié)點(diǎn)群組。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述邏輯測試涉及測試到目前為止尚未經(jīng)指派的相鄰節(jié)點(diǎn)是否具有低于正與其進(jìn)行比較的所述經(jīng)指派節(jié)點(diǎn)的信號值的信號值，且如果是，那么臨時決定將所述到目前為止尚未經(jīng)指派的相鄰節(jié)點(diǎn)指派給正處理、 正經(jīng)受所述邏輯測試的任選其它部分的結(jié)果的所述觸摸。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述邏輯測試另外涉及測試所述到目前為止尚未經(jīng)指派的相鄰節(jié)點(diǎn)是否具有大于飽和閾值的信號值，且如果是，那么決定將所述到目前為止尚未經(jīng)指派的相鄰節(jié)點(diǎn)指派給正處理的所述觸摸。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中將所述飽和閾值設(shè)定為依據(jù)所述觸摸屏的飽和電平的經(jīng)預(yù)校準(zhǔn)度量確定的電平。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中針對每一觸摸將所述飽和閾值設(shè)定為顧及正處理的所述觸摸的所述最大信號值的電平。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述邏輯測試另外涉及測試所述到目前為止尚未經(jīng)指派的相鄰節(jié)點(diǎn)是否具有低于檢測閾值的信號值，且如果是，那么決定不將所述到目前為止尚未經(jīng)指派的相鄰節(jié)點(diǎn)指派給正處理的所述觸摸。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的方法，其中在步驟a)之前，給具有低于檢測閾值的信號值的所有節(jié)點(diǎn)加標(biāo)簽以便由用以將節(jié)點(diǎn)指派給觸摸的后續(xù)處理將其忽略，借此所述節(jié)點(diǎn)自始至終保持未經(jīng)指派。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述觸摸屏為電容性觸摸屏。
11.一種2D觸敏位置傳感器，其包括觸摸面板，其具有分布于其區(qū)域上以形成感測節(jié)點(diǎn)陣列的多個感測元件，所述感測節(jié)點(diǎn)中的每一者經(jīng)配置以收集指示觸摸的位置特有感測信號，測量電路，其連接到所述感測元件且可重復(fù)操作以獲取信號值集合，每一集合由來自所述節(jié)點(diǎn)中的每一者的信號值構(gòu)成，處理器，其經(jīng)連接以接收所述信號值集合且可操作以處理每一集合從而輸出提供關(guān)于每一觸摸的信息的觸摸數(shù)據(jù)，所述處理器經(jīng)配置以實(shí)施根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法。
12. 一種包括根據(jù)權(quán)利要求11所述的2D觸敏位置傳感器的設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種依據(jù)從包括感測節(jié)點(diǎn)陣列的觸摸屏輸出的數(shù)據(jù)集合確定觸摸的方法。所述方法包括分析所述數(shù)據(jù)集合并在所有未經(jīng)指派的節(jié)點(diǎn)當(dāng)中識別具有最大信號值的節(jié)點(diǎn)，且如果存在，那么將所述節(jié)點(diǎn)指派給觸摸。對為所述經(jīng)指派節(jié)點(diǎn)的相鄰者的每一節(jié)點(diǎn)應(yīng)用邏輯測試以確定是否也應(yīng)將所述節(jié)點(diǎn)指派給所述觸摸，且對每一新指派的節(jié)點(diǎn)的未經(jīng)指派相鄰者重復(fù)應(yīng)用所述邏輯測試直到不再存在新指派的節(jié)點(diǎn)或不再存在未經(jīng)指派的節(jié)點(diǎn)為止，借此將節(jié)點(diǎn)群組指派給所述觸摸從而界定其區(qū)域?？芍貜?fù)此過程直到將觸摸面板的所有所述節(jié)點(diǎn)都指派給觸摸為止。所述方法極適合于在微控制器上實(shí)施。因此，雖然正考慮的種類的處理能力在微處理器或數(shù)字信號處理器的情境中極其微小，但其對于微控制器或具有存儲器以及處理約束的其它低規(guī)格物項(xiàng)來說并非無關(guān)緊要。
文檔編號G06F3/041GK102197353SQ200980141961
公開日2011年9月21日 申請日期2009年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月21日
發(fā)明者丹尼爾·皮克特, 馬丁·西蒙斯 申請人:愛特梅爾公司