CN102622142A

CN102622142A - 一种应用于电容触控板的感应量补偿方法

Info

Publication number: CN102622142A
Application number: CN2011100292805A
Authority: CN
Inventors: 丁行波
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-01-27
Filing date: 2011-01-27
Publication date: 2012-08-01

Abstract

一种应用于电容触控板的感应量补偿方法，包括电容感应量校正过程和感应量扫描过程。感应量校正过程的特征包括扫描每一条扫描线的感应量；并计算每一感应量相对于参考值的差值，将差值写入感应量误差寄存器中等。感应量扫描过程特征包括选通一条扫描通道并读出该扫描通道对应的感应量误差寄存器的值；利用该寄存器的值确定感应量补偿电容的大小，并将感应量补偿电容连接到选通的扫描线上；感应量检测电路检测出该通道的电容感应量，此感应量为连接该通道的电极感应量与感应量补偿电容的感应量之和。一种实现该方法的芯片内部感应量补偿电路，包括感应量误差寄存器单元和感应量补偿阵列；并可依据感应量误差寄存器中的值调整感应量补偿电容的大小。

Description

一种应用于电容触控板的感应量补偿方法

技术领域

本发明涉及电容触控板中感应量补偿方法，特别是感应量动态校正的方法。

背景技术

在电容触控装置中，设计者希望每条感应电极上的电容感应量基本相等，并不随外部环境、温度等情况发生变化；以有利于推断感应量的变化完全来自于手指触碰到感应电极而导致。这样，可以容易的判断出该电极是否被手指触碰到。

但在实际情况中，如图一所示，由于触控板上的每条感应电极的面积、位置等差异导致物理上的电容感应量不相等。最常用的方式采用面积匹配的方法，使每一条感应电极的面积基本相等，长度、形状基本相似。专利CN100576158即使采用此种方法进行补偿。

然而，在实际应用中外部环境变化因素导致的电容感应量变化相当普遍。例如，当触控模组安装到整机上，模组的边缘部分的感应电极因与机器外壳的距离很近而形成寄生电容，导致模组边缘部分感应电极的电容感应量大于触控模组中间位置的电极感应量。这种电极感应量的变化，如果不能够被很好的补偿，有可能被检测装置认为是由手指触碰引起的，而导致错误的检测结果。

专利CN100576158中所述的方法，只能补偿因感应电极面积不相等、位置不统一而造成的感应量不平衡，而且一旦补偿完毕，其补偿量不能被更改。我们称之为静态补偿。这种补偿方式，不能补偿类似上述因外壳影响而造成的感应量不平衡。补偿类似因外壳、外部环境变化影响而造成的感应量不平衡，需要为每一片触控模组因外部影响程度不一样而配置不同的补偿量。而且，随着未来使用情况的变化，还有可能调整补偿量。我们称这种补偿为动态补偿。

专利CN1949160中诉述为一种动态的补偿方法，采用了控制充放电流的大小、频率的方式。这种办法电路复杂，功耗增加并且影响扫描速度。

如何从静态和动态两个角度同时进行感应量补偿对电容触控装置能否正确的判断出电极是否被手指触碰到起着十分关键的作用，是影响触控装置的性能的决定因素之一。

发明内容

为了解决感应量的补偿，特别是动态补偿的问题而发明了该补偿方法，有效地补偿因电极面积不相等和环境变化而引起的电容感应量不平衡。

本发明的技术方案如下：

该电容触控感应量补偿的方法分为感应量校正和感应量正常扫描两个过程。其中感应量校正的步骤为：

首先，系统在发出感应量校正系统命令500后，模拟选择器打开一条(组)感应通道510。

然后，感应量检测电路，检测出该通道的感应量并存储520。存储完毕后，判断是否检测下一条扫描线530。如果没有完成所有扫描线或一特定的一组扫描线的扫描，就继续扫描下一条扫描线，并重复510和520步骤。如果完成所有扫描线或一特定的一组扫描线的扫描，则汇总扫描的感应量数据，依据这组数据中设定参考值540，该参考值可以是最大值、最小值或平均值等。根据设定的参考值，计算出每一条感应量相对该参考值的差值550，并将差值对应触控芯片内部补偿电容阵列的单元电容值而转换成二进制数值存储到ROM中560。

最后，在把这些ROM中的差值写入到感应量误差寄存器单元中。由于系统掉电后，寄存器中的数据将丢失。故在每次系统复位后都要把ROM中感应量差值数据写入到感应量误差寄存器中570。

感应量正常扫描的步骤如图3所示如下：

首先，在接到正常扫描感应电极指令后600，模拟选择器打开一条(组)电极的扫描通道610。

然后，读入该通道所对应的误差寄存器的值620；并用该值控制内部感应量补偿电容的大小并连接到打开的扫描通道上630。接下来，感应量检测电路检测出该通道的感应量并存储640。

最后，判断是否要扫描下一条(组)扫描线650，若没有完成所有扫描线或一特定的一组扫描线的扫描，就继续扫描下一条(组)扫描线，并重复610、620、630和640步骤。如果完成所有扫描线或一特定的一组扫描线的扫描，则汇总扫描的感应量数据，计算触控位置660。

在该方法中，只有在外界环境发生变化后，才需要校正过程。可以通过人工或特定的算法程序发出感应量校正命令后才进行，把计算好的感应量误差数据存放到MCU的ROM中，待系统上电复位后加载到感应量误差寄存器中。这样可以减少感应量校正过程执行的次数，提高程序的效率。

如果有些电极的感应量误差特别大30，而内部感应量补偿电容无法补偿时，可以先在外部印刷电路板或柔性电路板上连接外部感应量补偿电容后，在结合内部补偿。这样将内部补偿电容的最大值控制在10pF以内，节约了芯片的面积。

本发明的有益效果是：

本发明提供的一种动态感应量补偿方法克服了静态补偿的缺陷，能扩大电容触控应用的范围，提升触控模组的良率和整机的良率。同时，采用外部感应量补偿电容结合内部感应量补偿电容的方式，即扩大了补偿量的区间，又节省了芯片的面积。

附图说明

图1没有感应量补偿的电容触控装置

图2感应量校正过程

图3感应量正常扫描过程

图4带有感应量补偿电路的电容触控装置

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图4所示，一个电容触控板系统包括若干扫描线(即感应电极)、电容感应芯片200和MCU203；扫描线A～F依次连接到感应芯片200的感应通道1～6上。在电容感应芯片200内部增加感应量误差寄存器单元210，并为每一条感应通道设置应一个误差寄存器。根据补偿的精度和补偿电容的大小确定寄存器的位数，通常为4～8位(bit)。误差寄存器单元210控制一个内部感应量补偿电容阵列220。依据某一寄存器的值，通过译码电路控制内部感应量补偿电容阵列220中MOS开关221的通断，而将不同的补偿电容与选通的扫描线223相连。考虑到电极F的误差很大，连接外部感应量补偿电容110。

感应量补偿电路工作分为感应量校正和感应量正常扫描两个过程。感应量校正过程的作用就是为每个扫描通道的感应量误差寄存器设置合适的值。其工作步骤：

首先，在系统发出感应量校正命令后，模拟选择器201打开一条感应通道。假设，通道1被打开，其对应感应电极A。感应量检测电路230扫描并检测出感应电极A的感应量数据，并把感应量数据暂存到MCU203的RAM中。接下来，关闭通道A，打开其他通道，扫描相应的电极感应量；直至，扫描完A、B、C、D、E、F电极，并把感应量数据存贮到MCU203的RAM中。

然后，在这些感应量数据中，找到合适的参考值，如最大值、最小值、平均值等。假设用最大值为参考值，该最大感应量数值为扫描通道5(扫描线E)的感应量值。则扫描线A、B、C、D、E、F相对于扫描线E取感应量的差值，得到的感应量差值分别为100fF、150fF、305fF、50fF、0fF、1pF，而补偿电容阵列220的最小单元为50fF，则感应通道1～6对应的寄存器二进制值分别为b10、b11、b110、b1、b0、b11001000。并将这些数值存贮到MCU203的ROM中，当系统复位后或在正常扫描之前将数据写入到感应量误差寄存器中。

下一个过程就是正常感应量扫描过程，其工作步骤如下：

首先，模拟开关201选通一条扫描线，例如通道1被选通(扫描线A)；

然后，读入该通道1所对应的误差寄存器210的值；并用该值控制内部感应量补偿电容阵列220中电容的大小并连接到打开的扫描通道223上。接下来，感应量检测电路202检测出该通道的感应量并存贮到MCU203的RAM中。该感应量为电极A的感应量与内部感应量补偿电容的感应量之和。

最后，利用扫描通道1相同的方法，扫描其他扫描线，并把感应量的值存储到MCU203的RAM中。位置检测算法会依据各电极的感应量数据，计算出触控的位置。

本发明未涉及部分如感应量检测电路、位置检测算法等均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims

1.一种应用于电容触控板的感应量补偿方法，其感应量校正过程特征有：

(a)扫描每一条或一组扫描线的感应量；

(b)根据感应量数据，设置参考值，并计算每一感应量相对于参考值的差值；

(c)依据感应量补偿电容的单位值，将差值转换成二进制值，并写入到感应量误差寄存器中。

2.与权利要求1中感应量校准过程相匹配的感应量扫描过程，其特征有：

(a)选通一条或一组连接扫描线的扫描通道；

(b)读出该扫描通道所对应的感应量误差寄存器的值；

(c)利用该寄存器的值确定感应量补偿电容的大小，并将感应量补偿电容连接到选通的扫描线上；

(d)检测出该通道的电容感应量，此感应量为连接该通道的电极感应量与感应量补偿电容的感应量之和。

3.权利要求1中所述的参考值，可以是一组感应量中的最大值，最小值，平均值或一特定的数值。

4.权利要求1和2中所述的一组扫描线可以为2条、3条或4条扫描线。

5.权利要求2所述(c)中，利用该寄存器的值确定感应量补偿电容的大小包括直接和对寄存器的值进行运算后确定感应补偿电容的大小。

6.一种芯片内部感应量补偿电路，包括感应量误差寄存器单元和感应量补偿电容阵列；依据感应量误差寄存器中的值控制感应量补偿电容阵列中开关的通断，调整感应量补偿电容的大小。

7.权利要求6中所述的感应量补偿电容阵列中开关为MOS开关。

8.权利要求1诉述的感应量相对于参考值的差值太大而超过内部感应量补偿电容阵列补偿范围时，则使用芯片外部感应量补偿电容，采用芯片内部和外部感应量补偿相结合的方法。

9.权利要求8中所述的芯片外部补偿电容，通常焊接到PCB和FPC(柔性电路板)上。