CN101661356A - 用于触摸感应装置的电容电荷补偿方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于触摸感应装置的电容电荷补偿方法。在一实施方式中，以包含一微控制器的一阵列式触摸屏的电路为实施说明。此电容电荷补偿装置先利用初次扫描进行校正动作，亦即修正向多个横向坐标(X轴)发射的检测脉冲波个数，并对所述X轴所对应的纵向坐标(Y轴)的电位进行权重比对，以在调整每一所述X轴充电时间之后，让此阵列式触摸屏的所有电容按键形成的充电电场相当且均匀。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于触摸感应装置的电容电荷补偿方法，特别是涉及一种可使阵列式电容触摸按键所形成的充电电场达到一致(uniform)的补偿方法。
背景技术
触摸显示器是可接收触头(无论是手指或胶笔尖等)等输入信号的感应式显示装置，当接触了显示器上所显示的图形按钮时，触摸显示器的触摸屏(touch panel)上的触觉反馈系统可根据预先编程的程序驱动各种连结装置，可用以取代机械式的按钮面板，并借助显示画面制造出生动的影音效果。
简单地说，触摸显示器指一种可触摸式的屏幕，通常是在半反射式液晶面板或其他显示装置上覆盖一层压力板，其对压力有高敏感度，当物体施压于其上时会有电流信号产生以定出压力源位置，并可动态追踪。因为触摸显示器是亲切且生动的人机界面，所以触摸显示器的用途非常广泛，从常见的PDA、提款机、到工业用的触摸电脑。
在目前市场上，触摸屏制作技术种类大致可分为四类：1.电阻式(resistive)、2.电容式(capacitive)、3.声波式(acoustic)及4.红外线式(infrared rays)。而电容式触摸屏可再细分为电场运算式电容触摸屏及阵列式电容触摸屏两种。
简略地说，阵列式电容触摸屏的应用需由一触摸屏(Touch Panel)、一控制器(Touch Controller)电路及一软件驱动程序(Utility)三部分来说明。
如图1a所示，此图为阵列式电容触摸显示器外观示意图，阵列式电容触摸显示器1在对一感测板11进行检测时，其检测的电气特性会随着一阵列电容板(图中未示)所储存的能量的变化而变化。
承上，如图1b所示，此图为阵列式电容触摸显示器的感测板11的结构示意图。由图1b可知，该感测板11的结构为：在一透明玻璃111表面镀上一层氧化铟锡112(ITO layer)，并以二氧化硅(SiO2)作为一保护膜113(Hard Coat Layer)，而与液晶屏(LCD Monitor)之间则需做防电子信号干扰层(Shielded Layer)，而在该透明玻璃111之下则为以阵列形式设置的薄膜晶体管110(TFT)。
如图2a所示，此图为阵列式电容触摸屏的内部电路，在此阵列式电容触摸显示器的感测板在初始扫描状态下，亦即，人与触摸屏没有接触时，对于每一氧化铟锡上相应连接的每一X轴及每一Y轴按键(pad)是同电位的。还需理解地，如图2b所示，对于每一X轴及每一Y轴按键进行充放电过程，需通过相应地连接一等效电容Cp来进行。
在此阵列式电容触摸屏的感测板在检测状态下，当人与触摸屏接触时，人体内的静电流入地面而产生微弱电流通过。检测电极依电流值变化，可以算出接触的X轴及Y轴坐标位置。
不幸地是，在现有的阵列式电容触摸屏中若用ITO进行电气变化的判断，会因ITO电阻值随着ITO布线越长使得其电阻越大所造成的串联等效阻抗也越大，而导致感应电容电位值越小，如图3a及图3b所示。所述附图说明当串联等效阻抗越大时，感应电容电位值越小，在图3a中，A按键、B按键、C按键及D按键朝X轴(由右至左算起)由近至远设置。明显地，在最远处的D按键，由于电阻过大而导致D按键的感应电容电位值最小。
其次ITO在薄膜晶体管上进行成膜时，也常因工艺漂移现象(DriftPhenomenon)而导致ITO布线距离远的电容按键与距离近的电容按键的灵敏度将有所差别，在产品上容易导致触摸屏上的电容按键灵敏度过高或是灵敏度不佳等问题。
未经电流补偿的阵列式电容触摸屏至少具有下列缺点：
1.在阵列式电容触摸屏上的电容式按键灵敏度不均。
2.阵列式电容触摸屏因所使用的触摸屏的尺寸大小不同，导致对于纵向坐标(Y轴)按键充电的电位不均。
3.ITO镀膜工艺必需掌握精确，但因需高温工艺或是使用的设备太贵等因素，有一定的难度。
因此，针对触摸屏上按键充电的电位不均的问题，如能提供一种触摸屏的电容电荷补偿方法使得触摸屏上按键充电的电场达到一致，应是迫切需要的。
发明内容
本发明提供一种触摸屏的电容电荷补偿方法，在一实施方式中，以包含一电容电荷补偿装置的一阵列式触摸屏的电路为实施说明。此电容电荷补偿装置利用初次扫描进行校正动作，亦即修正向多个横向坐标(X轴)发射的检测脉冲波个数，并对所述X轴所对应的纵向坐标(Y轴)的电位进行权重比对，以在调整每一所述X轴方向的等效电容充电时间之后，让此阵列式触摸屏的所有电容按键形成的充电电场相当且均匀。
根据上述目的，本发明提供一种用于触摸感应装置的电容电荷补偿方法，其中该触摸感应装置包括一触摸屏，该触摸屏至少连接到M×N个等效电容，M为每一X轴坐标上的等效电容数量，N为每一Y轴坐标上的等效电容数量，在该触摸屏进入扫描动作后，执行该电容电荷补偿方法，而该电容电荷补偿方法包含下列步骤：
(a)对X轴方向上其中一列的M个该等效电容进行充电；
(b)已接收脉冲波信号的X轴所对应的各Y轴分别接收积分的信号；
(c)分别储存每一Y轴的N个等效电容的电位；
(d)取出每一Y轴上一具有最低电位的等效电容的电位，并将该电位与该Y轴中其余等效电容的电位分别进行比对，以取得该Y轴中各等效电容所对应的电位比例关系；
(e)依所述电位比例关系来调整该脉冲波信号的充电时间；以及
(f)重复步骤(a)至步骤(e)，直到每一Y轴方向上的所有等效电容的电位达到均等。
附图说明
为使本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施方式能更明显易懂，附图说明如下：
图1a是描绘阵列式电容触摸显示器的和该显示器的感测板的外观示意图。
图1b是描绘阵列式电容触摸屏显示器的感测板的结构示意图。
图2a是描绘阵列式电容触摸屏的内部电路图。
图2b是描绘每一按键的X轴和Y轴及一等效电容的连接电路图。
图3a及图3b分别描绘电路图和电容电位的充放电值的波形图。
图4是描绘本发明的电容电荷补偿装置的电路图。
图5是描绘本发明的一微控制器的电路图。
图6是描绘本发明的电容电荷补偿方法的流程图。
图7是描绘本发明的触摸屏检测模式的流程图。
具体实施方式
本发明提出一种用于触摸感应装置的电容电荷补偿方法，其中该触摸感应装置包含一触摸屏。请参阅第4图，其是本发明的一阵列式电容触摸屏(以下简称触摸屏)的内部电路图。该触摸屏41至少连接到M×N个等效电容，M为每一X轴坐标上的等效电容数量，N为每一Y轴坐标上的等效电容数量。图5是描绘该触摸感应装置所包含的一微控制器的电路图。由图5可知，该微控制器5包含一时序控制单元51、一用于检测X轴方向是否被触发的第一多路复用器52、一用于对等效电容进行充电的ITO电容器53、与该ITO电容器电连接的一积分电容器54、一用于检测Y轴方向是否被触发的第二多路复用器55、一放大器56(amplifier)、一模数转换器57(analog to digital converter，ADC)、一储存X轴的数字数据的第一数据存储器58及一储存Y轴的数字数据的第二数据存储器59，其中该第一数据存储器和该第二数据存储器可为随机存储器(RAM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦写可编程只读存储器(EPROM)、一次可编程只读存储器(OTPROM)、快擦写存储器(Flash memory)及电可擦写可编程只读存储器(EEPROM)中的一种。
请参阅图6，并请一并参阅图4及图5，图6为本发明的电容电荷补偿方法的流程图，其步骤如下：
使该触摸屏进入一触摸屏扫描模式(步骤61)；
对该触摸屏的触摸屏特性进行按键扫描(步骤62)；
向X轴发送信号，使用该ITO电容器53对X轴方向上其中一列的M个等效电容进行充电(步骤63)；
已接收脉冲波信号的X轴所对应的各Y轴分别接收由该积分电容器54进行积分后的第一积分信号(步骤64)；
使用该放大器56来放大该第一积分信号(步骤65)；
使用该模数转换器57将所放大的该第一积分信号转换成第一数字信号(步骤66)；
使用该第一数据存储器58和该第二数据存储器59分别储存包含X轴和Y轴的数字数据的该第一数字信号(步骤67)；
取出每一Y轴上一具有最低电位的等效电容的电位，并将该电位与该Y轴中其余等效电容的电位分别进行比对，以取得该Y轴中各等效电容所对应的电位比例关系(步骤68)；
依所述电位比例关系来调整该脉冲波信号的充电时间(步骤69)；
已接收脉冲波信号的X轴所对应的各Y轴分别接收由该积分电容器54进行积分后的第二积分信号(步骤610)；
使用该放大器56来放大该第二积分信号(步骤611)；
使用该模数转换器57将所放大的该第二积分信号转换成第二数字信号(步骤612)；
清除第一次按键电位储存补偿后的电位(步骤613)；以及
比较每一Y轴方向上的所有等效电容的电位是否达到均等(步骤614)，若均等，则进入步骤615的触摸屏检测模式，否则回到步骤69。
而该触摸屏检测模式(步骤615)的步骤如下：
向X轴发送信号，使用该ITO电容器53对X轴方向上其中一列的M个等效电容进行充电(步骤71)；
已接收脉冲波信号的X轴所对应的各Y轴分别接收由该积分电容器54进行积分后的第三积分信号(步骤72)；
使用该放大器56来放大该第三积分信号(步骤73)；
使用该模数转换器57将所放大的该第三积分信号转换成第三数字信号(步骤74)；
将各Y轴的各等效电容的电位分别与步骤614的均等电位进行比较，当比较结果相同时，回到步骤615，而当比较结果不相同时，则输出所述效电容所对应的按键坐标(步骤76)。
本发明可由本领域技术人员作出各种变化，然而这些变化均不偏离本发明的精神和范围，本发明的保护范围见所附权利要求书。
Claims (7)
1.一种用于触摸感应装置的电容电荷补偿方法，其中该触摸感应装置包括一触摸屏，该触摸屏至少连接到M×N个等效电容，M为每一X轴坐标上的等效电容数量，N为每一Y轴坐标上的等效电容数量，在该触摸屏进入扫描动作后，执行该电容电荷补偿方法，而该电容电荷补偿方法包含下列步骤：
(a)对X轴方向上其中一列的M个该等效电容进行充电；
(b)已接收脉冲波信号的X轴所对应的各Y轴分别接收积分的信号；
(c)分别储存每一Y轴的N个等效电容的电位；
(d)取出每一Y轴上一具有最低电位的等效电容的电位，并将该电位与该Y轴中其余等效电容的电位分别进行比对，以取得该Y轴中各等效电容所对应的电位比例关系；
(e)依所述电位比例关系来调整该脉冲波信号的充电时间；以及
(f)重复步骤(a)至步骤(e)，直到每一Y轴方向上的所有等效电容的电位达到均等。
2.如权利要求1所述的方法，其中步骤(f)之后还包含步骤(g)执行一触摸屏检测模式。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中该触摸感应装置还包含一存储器，用以储存每一Y轴的各等效电容的电位。
4.如权利要求3所述的方法，其中该存储器为随机存储器、可编程只读存储器、可擦写可编程只读存储器、一次可编程只读存储器、快擦写存储器及电可擦写可编程只读存储器中的一种。
5.如权利要求1或2所述的方法，其中该触摸感应装置还包含一放大器和一模数转换器。
6.如权利要求5所述的方法，其中步骤(b)与步骤(c)之间还包含下列步骤：
(b1)使用该放大器放大该积分后的信号；以及
(b2)使用该模数转换器将所放大的该积分后的信号转换成数字信号。
7.如权利要求2所述的方法，其中步骤(g)包含下列步骤：
(g1)对X轴方向上其中一列的M个该等效电容进行充电；
(g2)已接收脉冲波信号的X轴所对应的各Y轴分别接收积分后的信号；
(g3)将各Y轴的各等效电容的电位分别与步骤(f)的均等电位进行比较；
(g4)当比较结果相同时，回到步骤(g1)；以及
(g5)当比较结果不相同时，输出该等效电容所对应的按键坐标。
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