CN101551730A - 具有均衡修正的电容式触控板及其侦测定位方法 - Google Patents

Abstract

一种具有均衡修正的电容式触控板及其侦测定位方法，通过一均衡器修正从一感应线测得的感应值，以抵消该感应线因阻抗所造成的感应值衰减，因而均匀化该感应线在不同位置上产生的感应值，增加该电容式触控板侦测定位的准确度。

Description

具有均衡修正的电容式触控板及其侦测定位方法

技术领域

本发明是有关一种电容式触控板，特别是关于一种具有均衡修正的电容式触控板及其侦测定位方法。

背景技术

传统电容式触控板的触控感应器是由印刷电路板(PCB)实现，然而印刷电路板的不透明性限制了电容式触控板在手机、个人数字助理及多媒体播放面板等电子产品上的应用。透明导电膜，例如铟锡氧化物导电薄膜(ITO)及铟锌氧化物导电薄膜(IZO)，可以用来取代PCB上的布线；在透明薄膜(membrane)上以导电碳膜或银胶印刷布线，也可以使电容式触控板应用于欲透出底面的电子产品。不过这些材质的布线都具有显著的阻抗，不像PCB的金属布线阻抗低到可以忽略，因此会造成触控感应器的感应值的误差，影响电容式触控板的侦测定位。如图1所示，电容式触控板100包括触控感应器110以及控制器120。在此显示的触控感应器110是二维的触控感应器，因此含有两个方向的感应线X1、X2、…、Xm、…、XM以及Y1、Y2、…、Yn、…、YN。为方便表示，通常以X方向与Y方向来指称。如果触控感应器110是以PCB来实现，那么感应线X1、X2、…、Xm、…、XM以及Y1、Y2、…、Yn、…、YN就是PCB上的金属导线。如果为了透明的应用，使用ITO或IZO制作感应线X1、X2、…、Xm、…、XM以及Y1、Y2、…、Yn、…、YN，那么就是以玻璃、塑胶或其他透明材料为基板。如果以导电碳膜或银胶印刷感应线X1、X2、…、Xm、…、XM以及Y1、Y2、…、Yn、…、YN，那么基板就是使用透明薄膜(membrane)。控制器120是一颗芯片，安装在软性印刷电路板(FPC)115上，通过印刷在FPC 115上的金属导线125连接感应线X1、X2、…、Xm、…、XM以及Y1、Y2、…、Yn、…、YN。控制器120含有侦测电路，用来侦测感应线X1、X2、…、Xm、…、XM以及Y1、Y2、…、Yn、…、YN上的电容量的变化，称为感应值，据以判断物件在触控感应器110上的位置。

如图2所示，一条感应线连接数个电容感应器130-148。如果这条感应线的阻抗低到可以忽略，那么物件碰触各感应器130-148时产生的感应值大致上差不多大小，因此控制器120可以根据预设的基准值判断是否有物件碰触。但是，如果感应线具有无法忽略的电阻值，则图2的配置将具有如图3所示的等效电路，因而产生电阻电容滤波效应。于是，如图4所示，当物件分别触碰同一条感应线上的不同位置时，控制器120对感应器130-148的感应值随着与其之间的距离增加而衰减，导致靠近控制器120的前端感应器130与远离控制器120的末端感应器148之间的感应值差异过大。这种因为实际阻抗导致感应值衰减的现象造成电容式触控板的调整困难，甚至无法在较厚的介质下侦测到电容量的变化。此外，虽然物件碰触同一条感应线，但是因为感应值有明显差异，增加误判造成误动作的可能性。

利用交错式布线的感应线来均匀化感应线的电阻与电容分布，可以降低感应值衰减的问题，然而交错式布线的感应线分别从X方向及Y方向感应线的二端拉线到控制器，导致线路布局复杂化。此外，如图5所示，如果触控感应器210是长方形的，分别从X方向及Y方向感应线的两端拉线到控制器220，则过长的导线230-234除了增加线路布局的困难，更产生额外的寄生电阻，造成信号处理上的困难。

发明内容

本发明的目的之一，在于提出一种具有均衡修正的电容式触控板及其侦测定位方法。

本发明的目的之一，在于提出一种简化电容式触控板的线路布局的装置及方法。

本发明的目的之一，在于提出一种增加电容式触控板的侦测定位准确度的装置及方法。

根据本发明，一种具有均衡修正的电容式触控板及其侦测定位方法，是通过一均衡器修正从一感应线测得的感应值，以抵消该感应线因阻抗所造成的感应值衰减，因而均匀化该感应线在不同位置上产生的感应值，增加该电容式触控板侦测定位的准确度。

该电容式触控板包括一触控感应器及一控制器，该触控感应器含有多条感应线连接到该控制器。该控制器包括一前端电路侦测该些感应线产生感应值。

较佳者，从一第一方向的感应值决定一第一方向的位置信息提供给该均衡器，据以决定一第二方向的均衡函数值，进而修正该第二方向的感应值。

较佳者，该均衡器包括一存储器，用以储存该均衡函数值。

较佳者，该第一方向上的感应线具有平衡的电阻电容分布。

附图说明

图1是一个电容式触控板的示意图；

图2是一条感应线的示意图；

图3是一条高阻值感应线的等效电路图；

图4是一条感应线上不同位置的感应值分布；

图5是一个具有交错式布线的电容式触控板的示意图；

图6是本发明均匀化感应值所使用的原理的示意图；

图7是一个根据本发明的电容式触控板的功能方块图；

图8是在不同时间以相同条件触碰触控感应器的感应值的示意图；

图9是均衡器的一个实施例；

图10是触控感应器的线路布局的第一实施例；

图11是触控感应器的线路布局的第二实施例；

图12是触控感应器的线路布局的第三实施例；以及

图13是触控感应器的线路布局的第四实施例。

附图标号

100电容式触控板

110触控感应器

115软性印刷电路板

120控制器

125金属导线

130-148感应器

210触控感应器

220控制器

230-234连接导线

310感应值分布曲线

320均衡函数

330均衡修正后的感应值分布曲线

340运算单元

400物件

410触控感应器

420前端电路

430均衡器

440Y方向定位

450X方向定位

460后运算

470存储器

具体实施方式

图6说明本发明用来均匀化感应值的原理。以图1所示的触控感应器110为例，X方向的感应线X1、X2、…、Xm、…、XM与Y方向的感应线Y1、Y2、…、Yn、…、YN彼此正交，因此在某一条X方向的感应线Xm上的位置可以用Y方向的感应线Y1、Y2、…、Yn、…、YN所在的位置y1、y2、…、yN来表示，如图6中的水平座标轴所示。图6中的垂直座标轴是模拟数字转换值(ADC counts)，这是一般的电容式触控板用来表示控制器120从感应线测得的感应值的方式，其值代表该感应线的电容量变化的大小。如曲线310所示，如果感应线Xm具有显著的电阻值，则控制器120侦测到的感应值会随着碰触点与控制器120之间的距离的增加而衰减，因此感应线Xm在位置y1的感应值低于在位置yN的感应值。曲线320是根据本发明的均衡函数，其在每一个位置y1、y2、…、yN上的值，表示用来修正该位置的感应值以抵消衰减效应所需的值。根据曲线320的均衡函数，运算单元340修正曲线310，产生均匀化的曲线330。实际上感应线Xm并没有改变，其产生的感应值仍然如曲线310所示，但是利用软、硬件将此实测的感应值均衡后，感应线Xm上各位置y1、y2、…、yN因应碰触的感应值皆等于某个值S。在一实施例中，曲线320的均衡函数是从如图3所示的等效电路计算产生。在另一实施例中，曲线320的均衡函数是从感应线Xm实测的感应值推导出来。

在不同的实施例中，感应线不一定被分为X方向和Y方向，也可能是其他方向。在不同的实施例中，感应线也不一定分为两组彼此正交的方向，只要两组感应线彼此相交，其中一组就可以用来表示另一组的任何一条感应线上的不同位置。在本文中使用彼此正交的X方向和Y方向感应线设计的实施例，是为了方便说明，也比较容易了解本发明的特点。

图7提供一个根据本发明的电容式触控板的功能方块图，图中并且显示了其侦测定位的方法。为了简化说明，此实施例假设其Y方向的感应线具有平衡的电阻电容分布，也就是说，排除了Y方向的感应线的衰减效应。因应物件400碰触触控感应器410，前端电路420产生X方向及Y方向的感应值SX和SY。碰触不同位置产生的Y方向的感应值SY的大小与物件400的位置无关，但是X方向的感应值SX的大小随物件400与前端电路420之间的距离的增加而衰减。Y方向定位440从Y方向的感应值SY决定物件400在Y方向的位置yn，此位置信息yn同时提供给X方向的均衡器430。均衡器430根据位置yn决定均衡函数的值K，修正X方向的感应值SX，产生修正的感应值S。X方向定位450从修正后的感应值S决定物件400在X方向的位置Xm。物件400的位置信息Xm、yn和感应值S、SY提供给后运算460进行进一步的处理，例如判断物件400的移动速度或加速度等等。Y方向定位440、X方向定位450和后运算460是用来表示执行这三个功能的步骤，实际上是利用控制器中的运算单元来完成的，是已知技术。

在不同时间以相同条件触碰触控感应器410上相同的X方向位置但不同的Y方向位置A、B、C、D时，X方向及Y方向的感应值如图8所示，位置A的感应值最大，位置D的感应值最小，但Y方向的感应值不会因为位置的不同而有显著的差异。如果从实际测得的感应值判断，因为X方向上不同位置的感应值差异太大，可能无法正确地定位每一个位置。假设手指从位置A经位置B、C移动到位置D，从Y方向的感应值可以很明确地判断手指碰触的这四个位置的Y方向上的变化，并进一步判断出手指在Y方向上有移动。但是在X方向上，如果从实际测得的感应值判断，可能无法正确地判断手指一直维持在相同的X方向位置上。假如经过图7所述的均衡修正，则修正后的X方向感应值将如Y方向的感应值一般，清楚地显现出位置的变化。

均衡器430可以用硬件、软件或软硬件配合来实现，图9提供一个实施例，触控感应器410的Y方向的感应线Y1、Y2、…、YN具有平衡的电阻电容分布，控制器120包含均衡器430。如前所述，具有平衡的电阻电容分布的Y方向的感应线Y1、Y2、…、YN可以利用交错式布线来达成，例如图10提供一种交错式布线的感应线Y1、Y2、…、YN，但X方向的感应线X1、X2、…、XM仍为同方向布线。图11提供另一种布线架构，Y方向的感应线Y1、Y2、…、YN为U型同方向布线，以获得平衡的电阻电容分布，但X方向的感应线X1、X2、…、XM仍为同方向布线。图12是另一种U型交错式布线，Y方向的感应线Y1、Y2、…、YN具有平衡的电阻电容分布，但X方向的感应线X1、X2、…、XM仍为同方向布线。图13的触控感应器410为长方形，Y方向的感应线Y1、Y2、…、YN的长度较短，产生的电阻电容滤波效应较小，可以忽略，或者通过电路调整加以消除而产生大致均匀化的感应值，X方向的感应线X1、X2、…、XM利用前述的均衡修正均匀化其感应值，因此感应线X1、X2…、XM及Y1、Y2…、YN均使用同方向的布线架构，可以简化感应线的线路布局。回到图9，控制器120包含前端电路420和均衡器430，控制器120的运算单元340与存储器470配合，用来实现均衡器430。X方向的均衡函数储存在存储器470中，运算单元340根据位置yn从存储器470中取出相对应的均衡函数值K修正X方向的感应值SX成为S，再进一步决定X方向的位置Xm。存储器470储存均衡函数的方式，可以使用对照表，也就是储存该均衡函数的所有函数值，让运算单元340以查表法读取函数值K。在不同的实施例中，存储器470也可以只储存公式或某些特定的参数，让运算单元340从读取的数据进一步运算获得函数值。在图9的实施例中，并没有增加控制器120的硬件线路，均衡器430的功能是利用控制器120的运算单元340和存储器470来实现，因此不增加硬件的成本。

如同以上的实施例所展现的，Y方向的感应线利用布线方式来消除衰减造成的差异，X方向使用均衡器430来修正感应值，因此触控感应器410的布线简化了。

使用均衡器430来修正感应值的另一个优点是容易调整。触控感应器410的感应线衰减程度不是控制器120的设计者可以控制的，但是控制器120储存的均衡函数是可以随时更改的，因此可以根据实际的触控感应器410调整控制器120的均衡函数。如此，控制器120可以适应更多不同规格的触控感应器410，而且控制器120的设计窗口也会比较松。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种具有均衡修正的电容式触控板，其特征在于，该触控板包括：

一触控感应器，含有多条第一方向的感应线及多条第二方向的感应线，用以因应一碰触而产生第一方向的电容量的变化及第二方向的电容量的变化；

一前端电路，耦接所述的这些感应线，用以侦测所述的这些电容量的变化产生第一方向的感应值及第二方向的感应值，所述的第二方向的感应值用来决定第二方向的位置信息；以及

一均衡器，用以根据所述的第二方向的位置信息决定一修正值修正所述的第一方向的感应值。

2.如权利要求1所述的电容式触控板，其特征在于，所述的均衡器包括：

一存储器，用以储存一均衡函数；以及

一运算单元，耦接该存储器，用以从所述的均衡函数决定所述的修正值。

3.如权利要求1所述的电容式触控板，其特征在于，所述的这些第二方向的感应线具有平衡的电阻电容分布。

4.如权利要求3所述的电容式触控板，其特征在于，所述的这些第二方向的感应线具有交错式布线的架构。

5.如权利要求3所述的电容式触控板，其特征在于，所述的这些第二方向的感应线具有U型同方向布线的架构。

6.如权利要求3所述的电容式触控板，其特征在于，所述的这些第二方向的感应线具有U型交错式布线的架构。

7.如权利要求1所述的电容式触控板，其特征在于，所述的这些感应线是透明的。

8.如权利要求1所述的电容式触控板，其特征在于，每一条所述的感应线包括铟锡氧化物、铟锌氧化物、碳膜或银胶。

9.如权利要求1所述的电容式触控板，其特征在于，所述的这些第一方向的感应线与所述的这些第二方向的感应线彼此相交。

10.如权利要求1所述的电容式触控板，其特征在于，所述的这些第一方向的感应线与所述的这些第二方向的感应线彼此正交。

11.一种电容式触控板的侦测定位方法，该方法包括下列步骤：

因应一碰触而产生第一方向的电容量的变化及第二方向的电容量的变化；

侦测所述的这些电容量的变化产生第一方向的感应值及第二方向的感应值；

根据所述的第二方向的感应值用来决定第二方向的位置信息；

根据所述的第二方向的位置信息决定一修正值；

以所述的修正值修正所述的第一方向的感应值；以及

根据所述的修正后的第一方向的感应值决定第一方向的位置信息。

12.如权利要求11所述的侦测定位方法，其特征在于，所述的根据该第二方向的位置信息决定一修正值的步骤包括：

预先储存一均衡函数；以及

从所述的均衡函数决定所述的修正值。

13.如权利要求11所述的侦测定位方法，其特征在于，所述的这些第二方向的感应值实质为均匀化的。

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