CN103389844B - 触控检测系统及其电容式触控检测方法 - Google Patents
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Abstract
一种触控检测系统及其电容式触控检测方法,其中,所述系统包含:触控表面组以及至少一触控警示产生器。触控表面组位于触控面板中,包含多个触控表面。触控警示产生器用以分别警示位于触控表面中,至少一第一触控表面以及一第二触控表面其中之一或两者上的一触控动作。其中触控警示产生器用以判断第一触控表面的第一触控表面电容值,判断第一触控表面以及第二触控表面的触控物体电容值,以及计算第一触控表面电容值以及触控物体电容值间的差距,并据以产生第二触控表面的触控物体电容值的近似值。
Description
技术领域
本发明是有关于一种触控技术,且特别是有关于一种触控检测系统及其电容式触控检测方法。
背景技术
根据维基百科,电容检测为根据电容耦合效应检测位置等的技术。
美国专利号码7797115,发明人为Tasher等人,且名称为“Time intervalmeasurement for capacitive detection”的专利。
美国专利公开号US20110216038,申请号13/042,965,且名称为“Systems andmethods for using capacitive surface for detecting multiple touch points”的专利。美国专利公开号US20120262419,申请号13/533,618,在此代称为“单层专利文件”,且名称为“Systems and methods for detecting multiple touch points in surface-capacitance type touch panels”的专利。
由赛伯拉斯半导体(Cypress Semiconductor)公司的Ryan Seguine提出,于下述网页可取得:eetimes.com/design/automotive-design/4016274/Capacitive-sensing-techniques-and-considerations-The-basics的“Capacitive sensing techniques andconsiderations-The Basics”的文件(以下简称为“Seguine文件”),具有以下的叙述:“电荷转移、连续近似、(Sigma-delta)及交互电容量测法为...常用的电容检测方法”电荷转移可被视为是普遍的方法,连续近似与是由其衍生而来。电荷转移法亦被称为电容切换法。
在本发明说明书中被提及的公开文件及专利文件,以及直接或间接引述的公开文件及专利文件作为参考。此些公开文件及专利文件的内容与本案的专利性无关。
发明内容
以下的词汇及代号是根据先前技术的文件的定义、说明书内容或由以下的内容所诠释。
按钮:触控荧幕的一部分,与搭配触控荧幕运作的一应用程序相关,且此应用程序是用以得知此触控荧幕的部分是否被触碰而非确切的触碰发生点。通常按钮为便于使用者操作会标示于荧幕上。在不包含按钮的触控荧幕应用中,与搭配触控荧幕运作的应用程序需知道确切的触碰发生点,且能精确到此触控荧幕最佳的解析度。
触控面板:触控板或是轨迹板或是触控荧幕,包含多个导电形状,通常会覆盖触控板或触控荧幕所定义的平面。
触控表面:一个导电形状,在接触到触控物体的情形下会改变电容值。可作为电容按钮。多个触控表面可形成电容性滑条(slider)、滑控式触控面板或其他类似触控机制。需注意的是,任何几何形状都可应用于其上。
间距:一个元件中预先定义的初始点到下一个元件中预先定义的初始点的距离。
触控警示产生器:任何可用以警示触控表面上的触控动作的装置或系统。
触控检测器:用以测量一个或多个触控表面的电容值的单元,例如取样逻辑。
触控表面的触控物体电容:触控表面电容值的改变,由触控物体接触触控表面所引发。亦在此被称为如附加电容值及电容值增量。
走线:传输线、电阻或其组合,以产生与触控表面间或是与触控表面及触控传感器间的电连接。
Rn:触控表面Cn与触控检测器或与触控表面Ck间的电阻值,根据其特性不同而定,其中n及k为指数,如1、2、3,且k=n-1。
Cn:触控表面n或未被触控的自电容,其中n为指数,如1、2、3。
触控表面或一组触控表面的附加电容值(由同一触控物体的触控动作产生)。
由例如Tasher专利图12(本说明书图6)所绘示的时间间隔测量方法所测得的时间间隔。
在触控检测期间的
当Cn被触控时的
当Cn及Ck分别被触控时的其中n及k分别为指数,如1、2、3。
由Mn计算而得的其中M为量测值,n为其指数,如1、2、3。
一般状况计算而得的
Cn的回复其中n为指数,如1、2、3。
“大多数”一词在此的意义为“至少大多数”,例如可包含大多数或全部。
部分本发明的实施例的目的在通过使单一触控检测器对应超过一个触控表面进行检测,以判断是否第一触控表面、第二触控表面或是两者均被触控,进一步达到降低触控面板的成本、空间及复杂度中,至少其中之一。此二触控表面可连接至同一触控检测器,然而其中一触控表面至触控检测器的走线,其电阻值远高于另一者至触控检测器的走线的电阻值。此触控检测器可进行两次量测,一为长时间量测,另一则为短时间量测,以使长时间量测中,两个触控表面(具有高电阻值及低电阻值者)均有反应,而在短时间量测中,仅有其中一个触控表面反应。此二量测值间的差距可被计算,以仅用单一检测器即产生两个触控表面的信息。
部分本发明的实施例的目的在降低给定的触控面板尺寸上,所需的触控检测器数目。
部分本发明的实施例的目的在提供一个对应感测多个触控表面的触控检测器,且其中此检测器与各触控表面间的电阻值有明显地不同。
在美国专利公开号US20120262419(申请号13/533,618)的单层技术中,描述了触控表面的形状及配置。举例来说,交错式的触控表面,通常可使一个触控物体触控到一个以上的触控表面。
“单层技术”一词在此欲包含美国专利公开号US20120262419(申请号13/533,618)中所述的各种实施态样的变形(系统、装置、模块或方法):
单层技术实施例1:一种多点触控检测模块,包含:多个导电的触控表面,分别连接至至少一走线,其中触控表面是排列为数目大于二的多个触控表面行,且各触控表面行包含数目大于二的触控表面,其中触控表面于触控表面行的多个对应位置形成多个交错列,且触控表面均位于单一导电物质层中。
单层技术实施例2:如实施例1所述的多点触控检测模块,其中大部分触控表面各具有第一维度长度及第二维度长度,且第一维度长度大于第二维度长度。
单层技术实施例3:如实施例1所述的多点触控检测模块,其中大部分走线穿越于触控表面间而非穿越触控表面。
单层技术实施例4:如实施例2所述的多点触控检测模块,其中触控表面具有多个平面轴且触控表面相交错,以使至少大部分的触控表面的平面轴间定义出一比例,其中比例的数量级等于依触控表面定义的交错级数目(staggering level)。
单层技术实施例5:如实施例2所述的多点触控检测模块,其中导电的触控表面的交错级数目满足下列式子:
0.6*{交错级数目(stagger level)}<={列距(row pitch)}/{行距(columnpitch)}<=1.8*{交错级数目}。
单层技术实施例6:如实施例1所述的多点触控检测模块,其中交错列具有等于2的一交错级数目。
单层技术实施例7:如实施例1所述的多点触控检测模块,其中触控表面为矩形。
单层技术实施例8:如实施例1所述的多点触控检测模块,更包含:
触控检测装置,包含多个触控检测器以检测触控物与至少一导电的触控表面间的触控;以及
一处理单元,与触控检测装置相连接,以读取触控检测装置的多个自电容(self-capacitance)量测值并根据自电容量测值计算与触控表面接触的多个物体相对应的多个触控位置。
单层技术实施例9:如实施例8所述的多点触控检测模块,其中处理单元对触控检测装置产生的多个触控量测值进行调整使触控量测值分组依序产生,以使多个触控面板元件间相容性耦合(capacitively coupled)者不同时被测量。
单层技术实施例10:如实施例8所述的多点触控检测模块,其中处理单元对至少一触控检测器读数进行调整,以对触控检测器读数中,相邻的多个触控面板元件间的多个已知容性耦合效应进行补偿。
单层技术实施例11:如实施例8所述的多点触控检测模块,其中处理单元计算触控位置更包含对根据形成多个线性阵列的触控表面间的交错排列可能产生的信号失真(distortion),通过转换与触控表面相连接的触控检测器的多个读数为由触控表面切割出的多个虚拟平面的多个计算理论(computed theoretical)电容读数形成的读数矩阵,以形成多个列非交错平面来进行补偿。
单层技术实施例12:如实施例8所述的多点触控检测模块,其中处理单元计算触控位置更包含辨识多个触控面板感测峰值位置。
单层技术实施例13:如实施例12所述的多点触控检测模块,其中辨识触控面板感测峰值更包含寻找代表可能根据多个触控动作产生的多个感测峰值位置以及执行峰值位置移除测试程序以滤除并非对应至真实的触控动作的该等感测峰值位置。
单层技术实施例14:如实施例12所述的多点触控检测模块,更包含执行峰值位置分离程序。
单层技术实施例15:如实施例12所述的多点触控检测模块,其中辨识触控面板感测峰值位置更包含计算分别对应至一特定峰值位置的多个坐标,且坐标分别沿x轴及y轴定义,计算等坐标更包含:
根据由邻接于特定峰值位置的触控检测器产生的多个触控检测器读数计算加权平均值,其中各触控检测器读数对应的权重包含对应于x轴及y轴上的触控检测器中心坐标。
单层技术实施例16:如实施例8所述的多点触控检测模块,其中处理单元计算触控位置更包含辨识多个触控面板感测峰值位置,且处理单元根据由触控表面切割出的多个虚拟平面形成多个列非交错平面来计算触控面板感测峰值位置对应的x坐标以及y坐标,其中用以计算x坐标的虚拟平面的第一列数大于用以计算x坐标的虚拟平面的第一行数,用以计算y坐标的虚拟平面的第二行数大于用以计算y坐标的虚拟平面的第二列数。
单层技术实施例17:如实施例16所述的多点触控检测模块,其中用以计算x坐标及y坐标的虚拟平面中,于峰值位置周围的至少一几乎邻接虚拟平面仅在几乎邻接虚拟平面的表面值小于或等于峰值位置周围的较直接邻接虚拟平面的表面值时用以计算x坐标及y坐标。
单层技术实施例18:如实施例1所述的多点触控检测模块,其中走线仅于触控面板主动区的一侧延伸至触控面板主动区外且不于其他侧延伸至触控面板主动区外。
单层技术实施例19:如实施例1所述的多点触控检测模块,其中走线中与各至少大部分触控表面以对应主动区端点相连接者,是以非一直线的形式设置。其中非一直线的形式包含相连接的多个直线段。
单层技术实施例20:如实施例1所述的多点触控检测模块,其中走线中与各至少大部分触控表面以对应主动区端点相连接者,是以一直线的形式设置。
单层技术实施例21:一多点触控检测方法,应用于触控面板,包含:
提供多个导电的触控表面,分别连接至至少一走线,其中触控表面是排列为数目大于二的多个触控表面行,且各触控表面行包含数目大于二的触控表面,其中触控表面于触控表面行的多个对应位置形成多个交错列,且触控表面均位于单一导电物质层中;以及
使处理单元根据自电容量测以计算与触控面板接触的多个物体相对应的多个触控位置。
单层技术实施例22:如实施例21所述的多点触控检测方法,其中大部分触控表面各具有第一维度长度及第二维度长度,且第一维度长度大于第二维度长度。
单层技术实施例23:如实施例21所述的多点触控检测方法,其中走线穿越于触控表面间而非穿越触控表面。
单层技术实施例24:一种电脑程序产品,包含非易失性电脑可读取纪录媒体,用以储存电脑可读取程序码,电脑可读取程序码使多点触控检测模块执行一种多点触控检测方法,其中多点触控检测模块包含多个导电的触控表面,分别连接至至少一走线,其中触控表面是排列为数目大于二的多个触控表面行,且各触控表面行包含数目大于二的触控表面,其中触控表面于触控表面行的多个对应位置形成多个交错列,且触控表面均位于单一导电物质层中,多点触控检测方法包含下列步骤:
读取多个自电容量测值并根据自电容量测值计算与触控表面接触的多个物体相对应的多个触控位置;
其中根据自电容量测值计算触控位置的步骤更包含:
由触控表面切割出的多个虚拟平面,以形成多个列非交错平面;以及
通过转换与触控表面相连接的触控检测器的多个读数为虚拟平面的多个计算理论电容读数形成的读数矩阵,以对根据形成阵列的触控表面间的交错排列可能产生的信号失真进行补偿。
单层技术实施例25:如实施例24所述的电脑程序产品,其中根据自电容量测值计算等触控位置的步骤是由处理单元进行。
单层技术实施例26:如实施例21所述的多点触控检测方法,其中至少大部分触控表面具有第一轴线以及长度大于第一轴线的第二轴线,当排除拇指或巨大单一物体时所检测到的触控检测图形显示为沿第二轴线且具大斜率的长直线以及沿第一轴线的较短直线,峰值位置将被判断为依据平行第二轴线的单一触控表面行上的二相近触控物体产生,而非依据单一触控物体产生。
单层技术实施例27:如实施例13所述的多点触控检测模块,其中当至少一第一峰值位置邻接至第二峰值位置且第二峰值位置的值高于第一峰值位置的值,第一峰值位置被滤除。
单层技术实施例28:如实施例8所述的多点触控检测模块,其中处理单元计算该等触控位置更包含进行影像处理。
单层技术实施例29:如实施例8所述的多点触控检测模块,其中处理单元计算该等触控位置更包含进行多项式逼近法。
部分本发明的实施例的目的在利用单一触控检测器,对各个由不同电性阻值连接的触控表面检测实施于其上的触控动作。
部分本发明的实施例的目的在提供使用例如触控检测器及触控表面的结构,且位于单一导电物质层上的触控面板布局。
根据本发明现揭露的一目的,是在提供可检测一个以上的触控表面的触控动作的单一触控检测器。
根据本发明现揭露的一目的,是在进一步提供一个触控面板,其布局可支援可检测一个以上的触控表面的触控动作的单一触控检测器。
根据本发明现揭露的一目的,是在提供一个触控面板,其特性在使单一检测器可区别数个触控表面,其包括至少以下部分的可区别特性:片电阻值Rs、触控面板尺寸、触控检测方法、工艺参数例如最小线宽及最小边界宽度(cut width)以及走线布局形式。
根据本发明现揭露的标的的一目的,是在进一步提供一个利用单层氧化铟锡(Indium Tin Oxide;ITO)的多点触控方法,以实现可检测由一个以上的触控表面的触控动作的单一触控检测器,其中触控表面间可各由其电性阻值所区分。
根据本发明现揭露的标的的一目的,是在更进一步提供具有至少下列特性的装置:
具有两行水平交错的触控表面,以使触控表面较宽,并可以较少的数目覆盖住触控面板。
第二行C2的走线延伸至底部并与第一行C1在触控面板边缘,于软性电路板(flexible Printed Circuit;FPC)或印刷电路板(Printed Circuit Board;PCB)上相接。
第二行C2的走线由交错的列间或是两个非交错列间的交错(zigzag)区经过。
对应图1C及图1D的图样模型。
根据本发明现揭露的标的的一目的,是在更进一步提供使用如上所述的触控检测器及触控表面的结构,且位于单一导电物质层上的触控面板布局。
根据本发明现揭露的标的的一目的,是在更进一步提供一个装置,其上的两个触控表面将连接至单一触控检测器。
根据本发明现揭露的标的的一目的,是在更进一步提供一个装置,其上的两个以上的触控表面将连接至单一触控检测器。
根据本发明现揭露的标的的一目的,是在更进一步提供一个装置,其两个以上的检测器将具有不同的时间间隔或时间常数。
根据本发明现揭露的标的的一目的,是在更进一步提供一个装置,其电阻具有不同数量级的大小,且整体系统更区分为数个小系统。
根据本发明现揭露的标的的一目的,是在更进一步提供一个不同的触控面板,其是利用具有不可忽略的电阻值的物质来制造。
根据本发明现揭露的标的的一目的,是在更进一步提供一个装置,其包含利用透明导电物质实现的电容性触控荧幕,且其走线的电阻值RTRACE是由等式XV所设定的走线宽度与长度而定。
根据本发明现揭露的标的的一目的,是在更进一步提供一个装置,其透明导电物质包含氧化铟锡,普遍具有范围在10至800平方欧姆(数量级)的片电阻值Rs。
根据本发明现揭露的标的的一目的,是在更进一步提供一个方法,以使所需的控制器接脚数降低。
根据本发明现揭露的标的的一目的,是在更进一步提供一个装置,其属于下列的装置群组:电容按钮、轨迹杆(track point)、触控面板、触控板(轨迹板)、以行列阵列为基的自感电容触控荧幕、电容式滑条、电容式滚轮(roller),其包含可检测一个以上的触控表面的触控动作的单一触控检测器。
根据本发明现揭露的标的的一目的,是在更进一步提供一个装置,其具有应用于至少部分的各触控面板及至少部分的各量测过程的线性校正参数K11、K12、K21及K22,以产生并使用本文所述的等式IV及等式V。
根据本发明现揭露的标的的一目的,是在更进一步提供一个装置,其中此些校正参数是由电路模型所撷取出。
根据本发明现揭露的标的的一目的,是在更进一步提供一个装置,其中此些校正参数是由校正量测结果所撷取出。
根据本发明现揭露的标的的一目的,是在更进一步提供一个装置,其中此些校正量测结果是由电路模型利用模拟工具产生。
根据本发明现揭露的标的的一目的,是在更进一步提供一个装置,其中此些校正量测结果是由电路进行实际量测产生。
根据本发明现揭露的标的的一目的,是在更进一步提供一个校正过程,其包含以下的部分或所有步骤:
a.使C1及C2不被触控。
b.进行短时间及长时间量测,并记录结果。
c.仅触控C1并重复步骤b。
d.仅触控C2并重复步骤b。
e.触控C1及C2并重复步骤b。
f.如需要,以不同的触控物体重复步骤a至e。
设定校正参数K11、K12、K21及K22,以使所产生的物体附加电容值最符合其真实值。
根据本发明现揭露的标的的一目的,是在更进一步提供一个电容性检测元件,其包含一触控检测器,通过不同的电性阻值连接至各触控表面。
根据本发明现揭露的标的的一目的,是在更进一步提供一个装置,其触控检测器可对各触控表面上的触控动作强度进行评估。
根据本发明现揭露的标的的一目的,是在更进一步提供一个装置,其各电阻值间相差至少一个数量级。
根据本发明现揭露的标的的一目的,是在更进一步提供一个触控检测模块,其包含:
数个触控表面,由如单层氧化铟锡的物质形成,位于一绝缘表面上,并覆盖一个触控面板区,以检测数个触控物体的坐标。
其中至少二触控表面通过不同的电性阻值连接至单一触控检测器;
且其中相连接的触控表面与触控检测器形成一个检测元件。
根据本发明现揭露的标的的一目的,是在更进一步提供一个装置,其各电阻值间相差至少一个数量级。
根据本发明现揭露的标的的一目的,是在更进一步提供一个装置,其触控表面间的连接是位于触控面板主动区中。
根据本发明现揭露的标的的一目的,是在更进一步提供一个装置,其触控表面间是通过位于触控面板主动区外的金属接桥连接。
根据本发明现揭露的标的的一目的,是在更进一步提供一个装置,其中金属接桥位于至少下列位置之一:面板边缘、软性电路板上或印刷电路板上。
本发明提供至少以下的实施例:
实施例1:一种触控检测系统,包含:
一触控表面组,位于一触控面板中,触控表面组包含多个触控表面;以及
至少一触控警示产生器,用以分别警示位于触控表面中,至少一第一触控表面以及一第二触控表面其中之一或两者上的一触控动作;
其中触控警示产生器用以判断第一触控表面的第一触控表面电容值,判断第一触控表面以及第二触控表面的触控物体电容值,以及计算第一触控表面电容值以及触控物体电容值间的差距,并据以产生第二触控表面的触控物体电容值的近似值。
实施例2:如实施例1所述的触控检测系统,其中第一及第二触控表面分别通过第一电阻物以及第二电阻物连接于单一的触控警示产生器,其中第二电阻物的第二电阻值大于第一电阻物的第一电阻值,第一电阻值至少为0欧姆。
实施例3:如实施例1或2所述的触控检测系统,其中触控警示产生器用以于发生触控时判断第一触控表面的第一触控表面电容值,于发生触控时判断第一触控表面以及第二触控表面的触控物体电容值,以及于发生触控时计算第一触控表面电容值以及触控物体电容值间的差距,并据以产生第二触控表面的触控物体电容值。
实施例4:如实施例3所述的触控检测系统,其中触控警示产生器用以于停止产生触控时根据预先校正的至少一系数K校正第二触控表面的触控物体电容值之近似值。
实施例5:如实施例2所述的触控检测系统,其中各触控表面与触控警示产生器间的第一电阻值及第二电阻值相差至少一数量级。
实施例6:.如前述所有的实施例所述的触控检测系统,其中触控表面由置于绝缘表面上的单层物质形成,其中绝缘表面覆盖触控面板区域。
实施例7:如实施例2或5所述的触控检测系统,其中第一电阻值及第二电阻值至少其中之一的至少一部分阻值是由多个走线其中之一提供,且各走线用以连接至少其中之一触控表面以及触控警示产生器。
实施例8:如实施例7所述的触控检测系统,其中触控表面组定义触控面板主动区,且其中各用以连接至少其中之一触控表面以及触控警示产生器的走线设置于触控面板主动区内。
实施例9:如实施例7或8所述的触控检测系统,其中各用以连接至少其中之一触控表面以及触控警示产生器的走线包含透明导体。
实施例10:如实施例7或8或9所述的触控检测系统,其中触控表面组包含形成阵列的触控表面,且阵列具有垂直长度,触控表面排列为多个行及多个列,走线互不交错,以建构单层触控面板;
其中至少二触控表面形成的多个触控表面群组中的至少一部分,是串联至单一的触控警示产生器;
触控表面群组各包含位于第一列的至少一第一触控表面以及位于第一列邻近的一列的第二触控表面。
实施例11:如实施例10所述的触控检测系统,其中第二触控表面至第一触控表面的垂直距离,小于垂直长度的三分之二,以降低触控表面间的干扰。
实施例12:如实施例2或5或7-9所述的触控检测系统,其中各触控表面与触控警示产生器间的电阻值互相相差至少两倍。
实施例13:如实施例7或8或9所述的触控检测系统,其中第一触控表面以及第二触控表面分别通过第一走线以及第二走线连接至单一的触控警示产生器,第一触控表面以及第二触控表面间的电阻值差是由第一走线及第二走线间的长度差距产生。
实施例14:如实施例7或8或9或13所述的触控检测系统,其中第一触控表面以及第二触控表面分别通过第一走线以及第二走线连接至单一的触控警示产生器,第一触控表面以及第二触控表面间的电阻值差是由第一走线及第二走线间的宽度差距产生。
实施例15:如实施例12所述的触控检测系统,其中第二走线往复至少一次。
实施例16:如实施例3或4所述的触控检测系统,其中连接至同一触控警示产生器的触控表面更包含一第三触控表面,且触控警示产生器用以判断第一触控表面、第二触控表面及第三触控表面的触控物体电容值,以计算第一触控表面、第二触控表面以及第三触控表面间的触控物体电容值的差距以及第一触控表面以及第二触控表面的第一触控表面电容值以及第二触控表面电容值,以产生第三触控表面的触控物体电容值的近似值。
实施例17:如实施例2或5或7-9或12所述的触控检测系统,其中触控警示产生器是用以判断不同的多个时间间隔中的多个电容值,以使触控表面的不同的多个子集合参与判断的过程,包含仅有第一触控表面参与的第一电容判断程序,以及时间较第一电容判断程序为长且第一触控表面及第二触控表面均参与的第二电容判断程序,其中第一触控表面通过第一电阻物连接于触控警示产生器。
实施例18:如请求项17所述的触控检测系统,其中连接至同一触控警示产生器的触控表面更包含第三触控表面,且触控警示产生器用以进行时间较第二电容判断程序为长且第一触控表面、第二触控表面以及第三触控表面均参与的第三电容判断程序,且其中第二电容判断程序为仅有第一触控表面及第二触控表面参与。
实施例19:如所有前述的实施例所述的触控检测系统,其中触控警示产生器用以根据时间间隔量测进行电容值的判断,且不同的多个电流应用于不同的触控表面。
实施例20:如所有前述的实施例所述的触控检测系统,其中触控警示产生器用以根据电荷转移技术进行电容值的判断。
实施例21:如实施例11所述的触控检测系统,其中各触控表面与触控警示产生器间的电阻值互相相差至少一个数量级。
实施例22:如实施例7或8或9或13或14所述的触控检测系统,其中至少部分成对,且串联至单一的触控警示产生器的第一触控表面及第二触控表面中,当第一触控表面至触控警示产生器的第一走线距离较第二触控表面至触控警示表面的第二走线距离为长时,第一电阻值至少为第二电阻值的两倍。
实施例23:如实施例4所述的触控检测系统,其中至少一系数K是由至少一电路模型及校正量测结果撷取出。
实施例24:如实施例4或23所述的触控检测系统,其中至少一系数K包含各触控面板进行长时间电容量测及短时间电容量测的至少一线性校正系数。
实施例25:一种触控检测方法,包含:
提供位于触控面板中的触控表面组,触控表面组包含多个触控表面;以及
提供至少一触控警示产生器,用以分别警示位于触控表面中,至少一第一触控表面以及一第二触控表面其中之一或两者上的触控动作;
其中触控警示产生器用以判断第一触控表面的第一触控表面电容值,判断第一触控表面以及第二触控表面的触控物体电容值,以及计算第一触控表面电容值以及触控物体电容值间的差距,并据以产生第二触控表面的触控物体电容值的近似值。
实施例26:如实施例3或4或23或24所述的触控检测系统,其中触控警示产生器用以根据预先校正的至少一系数K校正第二触控表面的触控物体电容值的近似值,进一步校正触控表面于发生触控时以及停止产生触控时,触控物体电容值的差距的差距近似值。
本发明亦提供一个电脑程序,包含电脑程序码,以执行任何所述及所示的方法,其中电脑程序码可运作于电脑内;以及一电脑程序码产品,包含一普遍的非易失性电脑可用或可读取媒体,例如非易失性电脑可用或可读取储存媒介,具有内嵌的一电脑可读取程序码,此电脑可读取程序码可被执行以实现任何所述及所示的方法。需注意的是,任何或全部所述及所示的计算步骤可由电脑实现。根据本发明内容所教示的运作方式可由为特殊目的建构的电脑,或具有为特别目的建构的电脑程序的通用电脑所执行,其中此电脑程序储存于普遍的非易失性电脑可用或可读取储存媒介中。
任何合适的处理器、显示器及输入装置可用以处理、显示(如于一电脑荧幕或其他电脑输出装置)、储存及接收任何本发明所述的方法与装置所使用或所产生的数据。上述的处理器、显示器及输入装置包含根据本发明部分或所有实施例中所述的电脑程序。上述的“处理”意指包含对数据进行任何形式的计算、运用或转换,此数据可以物理现象如电子表现,并发生或储存于如电脑的暂存器及/或存储器中。上述的“处理器”意指包含单处理器单元或是多个分散式或远端处理单元。
本发明的装置根据本发明部分实施例可包含机器可读取存储器包含或储存程序指令,当由机器执行时可实现本发明所述的部分或全部的装置、方法、特征及功能。本发明的装置根据本发明部分实施例可另包含或是额外包含以任何现有程序语言撰写的上述程序码,并选择性地包含一个执行上述程序码的机器,例如但不限于一个通用电脑,可选择性地根据本发明教示的内容建构或驱动。任何本发明的教示内容在合适的情形下以不同的实体物质产生的信号运作。
上述的实施例与其他实施例将在下个段落中有更详细的叙述。
任何本文中的文字及图式中出现的商标为其拥有者所有,并仅为了解释或描述本发明的实施例如何实现而出现。
本发明为求清楚,可能会以专指特定程序语言、作业系统、浏览器、系统版本、特殊产品等的术语进行描述。需注意的是,此术语仅是为了清楚而简短地表达一般的运作原则,而非用以将本发明的范围限制在特定的程序语言、作业系统、浏览器、系统版本或特殊产品上。
各种于此列出的元件不必然各为独立的元件,而可能是属于同一结构。
任何合适的输入装置,例如但不限于一检测器,可用以产生或提供本发明所述的方法或装置接收到的数据。任何合适的输出装置或显示器可用以显示或输出本发明所述的方法或装置接产生的数据。任何合适的处理器可用以计算或产生本发明所述的数据,如提供一个或多个模块以执行所述的功能。任何合适的电脑数据储存装置如电脑存储器可用以储存所述的系统所产生或接收的数据。所述的功能可以分配至服务器电脑以及数个用户端电脑。所述的这些或任何其他电脑元件可在其间通过合适的电脑网路彼此进行沟通。
附图说明
部分本发明的实施例绘示于以下的图式中:
图1A为本发明一实施例的方块图,其中数个触控表面连接至单一触控检测器。
图1B为图1A绘示的方块模型图的简化电路模型。
图1C为本发明另一实施例中的方块图,其中数个触控表面连接至单一触控检测器。
图1D为图1C绘示的方块模型图的简化电路。
图2A为本发明另一实施例中的方块图,其中两个触控表面连接至单一触控检测器。
图2B为图2A绘示的方块模型图的简化电路。
图2C为一范例的校正程序的简化流程图,其中校正程序是用以产生使电容值的近似更精准的系数;此程序可包含所绘示的步骤的部分或是全部,并以适当的顺序执行,例如所绘示的顺序。
图2D为一表格,以表示及在不同触控状况下的模拟结果;此表格可包含全部或部分所绘示的单元及/或行/列。
图3A为本发明另一实施例中的方块图,其中两个触控表面连接至单一触控检测器。
图3B为图3A绘示的方块模型图的简化电路。
图3C为一表格,以表示及在图3A及图3B的实施例的模拟结果,类似对应图2A及图2B,绘示于图2D中的表格;此表格可包含全部或部分所绘示的单元及/或行/列。
图4A及图4B为本发明数个实施例中,简化的触控面板示意图。在这些图式中,C1、C2及C3代表如图1A中所绘示的触控表面。
图4A、图4C及图4E绘示两个触控表面连接至单一触控检测器的结构图。此结构对应图2A及图2B的实施例。
图4B、图4D及图4F绘示三个触控表面连接至单一触控检测器的结构图。此结构对应图1A及图1B的实施例。
图4G为一表格,以表示图4A至图4F中所绘示的触控面板布局结构的部分特性;此表格可包含全部或部分所绘示的单元及/或行/列。
图5A为触控面板布局一简化的上视图,此触控面板布局包含十一个触控表面行,各行具有十个触控表面。
图5B为图5A的触控面板的两行触控表面的放大图。
图6为一合适的触控面板布局的范例示意图,此些触控面板布局可支援检测一个以上的触控表面上的触控动作的单一触控检测器。
图7A至图7C绘示其他可用类似的方式使用的触控表面,分别是冠状、指状以及蜂巢状。
图8绘示冠状触控表面的触控表面尺寸数据范例。
图9为一流程的简化流程图,此流程用以检测分散的触控按钮上的触控动作,此些触控按钮可应用于例如手机、平板电脑及其他电子装置;此流程可包含所绘示的步骤的部分或是全部,并以适当的顺序执行,例如所绘示的顺序。
图10为流程的简化流程图,此流程用以检测未具有触控按钮的触控荧幕上的触控动作,并产生触控坐标的信息,而非分散的触控/非触控信息(各按钮);此流程可包含所绘示的步骤的部分或是全部,并以适当的顺序执行,例如所绘示的顺序。
图11为一范例方法的简化流程图,此范例方法可用以执行图9中的步骤40;此流程可包含所绘示的步骤的部分或是全部,并以适当的顺序执行,例如所绘示的顺序。
图12(先前技术)为本文所提及的Tasher专利的图6。
于此所绘示及描述的计算元件可以由不同的形式实现,举例来说,硬件电路例如,但不限于客制的超大型集成电路或逻辑闸阵列,或可程序硬件装置例如,但不限于现场可程序逻辑栅极阵列(Field Programmable Gate Array;FPGA),或储存于有形或无形的电脑可读取记录媒体,并可至少一处理器执行的软件程序码,或任何以上元件合适的组合。一特定功能的元件可能由一特定顺序的程序码,或多个程序码,以连合作动为所需的功能元件。
附图标号说明:
1-7:步骤
10、20、30、35、40、80、90:步骤
50a、50b、51a、51b:步骤
102、104、106、160:步骤
240a、240b、240c、240d:步骤
602、604、606、608、610、612:时序图
614、616、618、620、626:时间
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,但并不作为对本发明的限定。
图1A为本发明一实施例的方块图,其中数个触控表面连接至单一触控检测器。图1B为图1A绘示的方块模型图的简化电路模型。
图1C为本发明另一实施例中的方块图,其中数个触控表面连接至单一触控检测器。图1D为图1C绘示的方块模型图的简化电路。
在图1A至图1D中,一般来说,标识为R的元件为电阻,标识为C的元件为电容。C0代表与触控检测器相耦合的寄生电容。此种电容可包含例如触控检测器的自电容及邻近于触控检测器的电路板电容。Rn为第n个电阻且Cn为第n个触控表面。因此,在图1A至图1D的各图中,对应于n个触控表面的n个电阻可被考虑。C1至Cn代表一个触控表面群组,各个触控表面通过具不同电阻值的电阻连接至单一触控检测器。R1至Rn代表一个电阻群组,以将各个触控表面直接地或通过其他触控表面,连接至单一触控检测器。因此,各个触控表面与触控检测器间的电阻值将有明显地不同。一个独立的触控表面与触控检测器间的连接路径的电阻值,将与其他触控表面与同一触控检测器间的连接路径的电阻值相差至少一个数量级。
为检测各个触控表面的电容,触控检测器在不同时间间隔(在此亦称时间常数)中进行一组量测程序,以考虑触控表面的电阻值及电容值。各个量测程序可量测不同组的触控表面。
举例来说,请考虑具有三个如图1C所绘示的电容性触控表面C1、C2及C3,且R1<R2<R3的情形。在此情形下,可进行下述的三个量测程序:
第一量测程序具有较小的时间常数,且其目标在量测C1上的触控动作。
第二量测程序具有中间值的时间常数,且其目标在量测C1及C2上的触控动作。
第三量测程序具有较大的时间常数,且其目标在量测C1、C2及C3上的触控动作。
各个量测程序的时间常数需设定为超过在此量测程序中,所被量测的触控表面的等效RC常数。此时间常数可例如在当触控检测器利用电流源或电荷转移作为触发源时,与量测程序的估测时间相关。不同的时间常数亦可在当触控检测器利用交流电源为触发源时,至少部分由量测信号频率及电压梯度(voltage gradient)决定。
由上述的三个量测程序,C1、C2及C3的电容值可被撷取出。同样地,在触控表面的数目异于3时,亦可使用单一检测器进行检测。
部分量测触控表面电容的方法已见于现有技术中,例如但不限于所述的Tasher专利(US7797115),其专利名称为“Time interval measurement for capacitivedetection”,在此以USP7797115或Tasher专利称之。“时间间隔量测(Time intervalmeasurement)”一词在此包含,但不限于以下的实施方式(可为系统或方法):
时间间隔量测实施例1:一种产生为电容传感器的电容的单调函数的时间间隔量测结果的方法,其包含:引起电容传感器上的电压改变至少一次;以及通过量测至少一时间间隔来产生为所述电容传感器的电容的单调函数的时间间隔量测结果,在所述至少一时间间隔中的每一者期间,所述传感器上的所述改变的电压在两个预定的值间变动,其中若通过量测至少两个时间间隔来产生所述时间间隔量测结果,则所述量测为累积的,且其中对应于所述至少一时间间隔中的至少一者的所述预定的值均非零;以及分析时间间隔量测结果以检测到或未检测到接近电容性检测器的物体。
时间间隔量测实施例2:一种用于产生为电容传感器的电容的单调函数的时间间隔量测结果的模块,其包含:用于引起电容传感器上的电压改变至少一次的构件;以及用于产生为所述电容传感器的电容的单调函数的时间间隔量测结果的构件,其包括用于量测所述传感器上的所述改变的电压在两个预定值间变动时的时间间隔的构件,或用于累积地量测至少两个时间间隔的构件,在所述至少两个时间间隔中的每一者期间,所述传感器上的所述改变的电压在两个预定值间变动,其中对应于至少一量测的时间间隔的所述预定值均非零;以及一时序产生器,用以产生一时序信号,其中所述时序产生器用以选择性地于所述产生的时序信号提供抖动(jitter)信号。
时间间隔量测实施例3:如上述的时间间隔量测实施例2,其中用于产生的所述构件包括计数器,且其中所述产生的时序信号或其函数提供至所述计数器。
时间间隔量测实施例4:一种用于产生为电容传感器的电容的单调函数的时间间隔量测结果的模块,其包含:用于引起电容传感器上的电压改变至少一次的构件;以及用于产生为所述电容传感器的电容的单调函数的时间间隔量测结果的构件,其包括用于量测所述传感器上的所述改变的电压在两个预定值间变动时的时间间隔的构件,或用于累积地量测至少两个时间间隔的构件,在所述至少两个时间间隔中的每一者期间,所述传感器上的所述改变的电压在两个预定值间变动,其中对应于至少一量测的时间间隔的所述预定值均非零;以及一控制器,所述控制器经组态以组态可影响所述模块的操作的至少一操作参数。
时间间隔量测实施例5:一种用于产生为电容传感器的电容的单调函数的时间间隔量测结果的模块,其包含:
用于引起电容传感器上的电压改变至少一次的构件;
以及用于产生为所述电容传感器的电容的单调函数的时间间隔量测结果的构件,其包括用于量测所述传感器上的所述改变的电压在两个预定值间变动时的时间间隔的构件,或用于累积地量测至少两个时间间隔的构件,在所述至少两个时间间隔中的每一者期间,所述传感器上的所述改变的电压在两个预定值间变动,其中对应于至少一量测的时间间隔的所述预定值均非零;以及一控制器,所述控制器经组态以接收所述产生的时间间隔量测结果,且分析所述产生的时间间隔量测结果,以检测到或未检测到接近所述传感器的物件的存在。
时间间隔量测实施例6:一种电容检测方法,其包含:引起电容感测区域中的至少一电容传感器上的每一电压改变至少一次;针对所述至少一电容传感器中的每一者,通过量测至少一时间间隔来产生为所述电容传感器的电容的单调函数的时间间隔量测结果,在所述至少一时间间隔中的每一者期间,所述传感器上的所述改变的电压在两个非零预定值间变动,其中若通过量测至少两个时间间隔来产生所述时间间隔量测结果,则所述量测为累积的;以及分析对应于所述至少一电容传感器的所述至少一产生的时间间隔量测结果,以检测到或未检测到接近所述电容感测区域的物件的存在。
时间间隔量测实施例7:如上述的时间间隔量测实施例6,其中所述至少一电容传感器包括至少两个电容传感器,所述方法更包含:若检测到存在,则分析所述至少两个电容传感器的产生的时间间隔量测结果,以检测所述物件的位置。
时间间隔量测实施例8:一种电容检测系统,其包含:电容感测区域,所述电容感测区域包含至少一电容传感器;电容测定模块,所述电容测定模块经组态以引起所述电容感测区域中的至少一传感器上的每一电压改变至少一次,且经组态以针对电压被改变的所述至少一传感器中的每一者产生为所述电容传感器的电容的单调函数的时间间隔量测结果,所述测定模块包括至少一计数器,其中每一计数器对应于一传感器,且经组态以量测所述对应的传感器上的所述改变的电压在两个非零预定值间变动时的时间间隔,或经组态以累积地量测至少两个时间间隔,在所述至少两个时间间隔中的每一者期间,所述对应的传感器上的所述改变的电压在两个非零预定值间变动;以及控制器模块,所述控制器模块经组态以分析对应于至少一电压被改变的所述至少一传感器的所述至少一产生的时间间隔量测结果,以检测到或未检测到接近所述电容感测区域的物件的存在。
时间间隔量测实施例9:如上述的时间间隔量测实施例8,其中所述至少一电容传感器包括至少两个电容传感器,所述控制器经进一步组态为分析所述至少两个电容传感器的产生的时间间隔量测结果,以检测一种存在已被检测到的物件的位置。
图2A为本发明另一实施例中的方块图,其中两个触控表面连接至单一触控检测器。图2B为图2A绘示的方块模型图的简化电路。图2A及图2B中的触控检测器使用现有的时间间隔量测方法,例如Tasher专利(US7797115)所述的技术。在图2A中,V代表触控检测器上的电压,I代表触控检测器的驱动电流。为使图式简化及便于进行后续的叙述,触控检测器寄生电容是与未触控时的自电容单一化为C1。使触控表面电容与寄生电容单一化在触控检测器寄生电容与触控表面间的电阻够小时可成立。下列公式为在触控检测器以常数电流I,在t≧0的情形下触发电路时,可描述图2B的电路的计算式:
以下将详细地叙述在Tasher专利的图6(本发明的图12)中绘示的技术可能在本发明部分实施例上的应用,并利用下列符号辅助说明:
时间间隔是在V_Low_Th及V_High_Th两个电压临界值间测量(例如US7797115图6所绘示的608及610)。
t1=t_low_n,如US7797115图6所绘示的616。
t2=t_high_n,如US7797115图6所绘示的618。
=t2-t1;
=V_High_Th–V_Low_Th。
短时间间隔量测,在此亦称为小时间常数量测,是在较短时间内进行的时间间隔量测,以使与单一触控检测器以不同电阻值连接的触控表面中,仅有一小部分的子集合,例如一个触控表面,在此量测的时间间隔中产生反应。
中等时间间隔量测,是在中等时间内进行的时间间隔量测,其时间未如短时间间隔量测的时间短,亦未如长时间间隔量测的时间长。
长时间间隔量测,在此亦称为大时间常数量测,是较长时间内进行的时间间隔量测。通常长时间是指可使与单一触控检测器以不同电阻值连接的所有触控表面,在此量测的时间间隔中均产生反应。
当0≤t1,t2<<((R2*C1*C2)/(C1+C2))(于此称为极小时间常数),计算式(I)可由下式近似:
(II)(ΔV/I)=(1/C1)*Δt,
当t1,t2>>((R2*C1*C2)/(C1+C2))(于此称为极大时间常数),计算式(I)可由下式近似:
(III)(ΔV/I)=(1/(C1+C2))*Δt;
因此,连接于单一检测器的每两个触控表面的电容值可由两个不同的时间间隔执行两次量测程序量测到。其中一个满足等式(II)的近似条件,而另一个则满足等式(III)的近似条件。实际上,由于物性上及电性上的限制,并无法总是可以设定出满足等式(II)及(III)的两个量测程序。在这样的情形下,如本文所述及的校正方法即可用以对各个触控表面C1及C2的触控强度的估测精确度加以改进。
方法A:在一范例中,即使估测值并非完全准确,C1’及C2’的电容值的增加仍可由等式(II)及(III)估测。在这样的情形下,可设下一个门槛,例如一个临界值,以使在此临界值下检测到对应的触控表面上的触控动作可被忽略,以避免在利用等式(II)及(III)时,不精准的估测造成的误判。
举例来说,如果在未触控的情形下,C1及C2的电容值分别为10pF,而在触控时则于触控表面的电容增加了2pF,则C1及C2由等式(II)及(III)产生的回复电容值可通过门槛值11pF的设定来进行判断。当C1高于门槛值时,则判断C1辨识到触控动作,而如C2高于门槛值时,则判断C2辨识到触控动作。
方法B:在另一范例中,对应每个触控表面及每个量测程序(长时间或短时间)的线性校正参数,亦称为校正参数,可预先进行校正并应用于量测中,以产生下列两个等式(IV)及(V),以取代等式(II)及(III):
(IV)(ΔV/I)=(1/(K11*C1+K12*C2))*Δt;
(V)(ΔV/I)=(1/(K21*C1+K22*C2))*Δt。
K11、K12、K21及K22为校正参数。此些校正参数可从对包含检测器及触控表面的电路的计算分析撷取出,亦或在初始设定时进行的校正量测过程撷取出。这样的校正量测可由电路模型利用模拟工具产生,亦或由电路进行实际量测产生。以下是一个校正程序的范例,如图2C所示,其包含以下的部分或所有步骤:
1.使C1及C2不被触控。
2.进行短时间及长时间间隔量测,并记录结果。
3.仅触控C1并重复步骤2。
4.仅触控C2并重复步骤2。
5.触控C1及C2并重复步骤2。
6.如需要,以不同的触控物体重复步骤1至5。
7.设定校正参数K11、K12、K21及K22,以使所产生的物体附加电容值最符合其真实值。通过利用极大时间常数量测程序,在一个触控物体为仅有的触控或接近触控表面的物体时,量测造成附加电容值的此触控物体,附加电容值的真实值将可被精确地估测。
方法C:根据本发明另一实施例,在未简化下,等式(I)可用以更精确地计算C1及C2的电容值。等式可由分析(analytic)法、数值方法或多项式近似(例如维基百科所定义的多项式内插法)或其他类似的方法求解。
上述的方法在执行图9中的步骤20时相当有效。
下列为图2A及图2B中,使用如Tasher专利(US7797115)所述的时间间隔触控检测器的数据范例。以下为本文所用的各符号的清单以及在此范例中所使用的参数数据。
触控表面C1及C2间的电阻值;
C1=10pF:未触控的触控表面的自电容;
C2=10pF:未触控的触控表面的自电容;
=2pF:C1或C2在触控时产生的附加电容值;
IM1=20uA:短时间间隔量测(M1)的电流I;
IM2=0.5uA:长时间间隔量测(M2)的电流I;
VCC=4伏特:触控检测器的供应电源;
V_Low_Th=1伏特:如图12(US7797115的图6)所绘示的低电压临界值;
V_High_Th=3伏特:如图12(US7797115的图6)所绘示的高电压临界值;
CNT:如图12(US7797115的图6)所绘示的计数器604;
CNT_RD:M1或M2量测值的CNT读数;
CNT_F=100MHz:如US7797115的图6所绘示的CNT时脉602的频率;
=CNT_RD/CNT_F:由CNT读数所得的时间间隔();
在C1及C2未被触控时,==t2-t1t2及t1为未知,因此此运作定义是基于已知的CNT_RD及CNT_F。需注意的是,当触控表面未被触控时,为一个特殊例子;
=在触控检测期间的
、及当C1及C2分别被触控以及同时被触控时的
、及由M1、M2及一般状况下计算而得的
及C1及C2分别在校正后回复的
于本范例中,短或长时间间隔可由不同的驱动电流达成。然而需注意的是,尚有其他可能控制时间间隔的方式,例如改变高低电压临界值的准位。亦需注意的是,M1及M2可采用不同的CNT_F。举例来说,由于M2通常长于M1,因此M2可采用较低的CNT_F以降低功率消耗或是减少CNT的位元数。
图2D的表格总结了在M1及M2量测程序中,采用上述的参数及采用不同的触控结构并利用等式(VI)后,及的模拟结果。其中等式(VI)根据等式(II)及(III),可自量测结果用以回复
(VI)ΔC'=(I/ΔV)*(ΔTTC-ΔTNT);
由图2D的表格可知,在此范例中,很明显地,M2的合理的准确,而M1的则有近20%的误差。为得到更精准的结果,可使用线性校正参数。在此范例中,M2的结果在长时间间隔量测的时间够长时,将相当准确,因此校正参数可仅用于M1。上述的方法可通过寻找最符合根据等式(IV)及(VI)产生的一组等式的K11及K12达成。举例来说,下列等式是由图2D的表格所撷取出。在模拟更多不同的触控结构,例如利用不同的值,可撷取出更多的等式:
(VII)K11*ΔC=(I/ΔV)*(ΔTC1-ΔTNT);
(VIII)K12*ΔC=(I/ΔV)*(ΔTC2-ΔTNT);
(IX)K11*ΔC+K12*ΔC=(I/ΔV)*(ΔTC1C2-ΔTNT);
由上述的一组等式,可通过执行如图9的步骤20,使用现有的近似法如线性近似法决定出最佳的K11及K12。为求简化,仅有等式(VII)及(VIII)用以撷取K11及K12,以产生:
K11=2.3/2=1.15;
K12=0.1/2=0.05。
使用校正参数K11及K12后,各触控表面上校正后的附加触控电容(例如由触控动作施加在各触控表面上产生的电容值)可通过下列等式(X)及(XI)得到:
(X)ΔC1''=((ΔCM1-K12*ΔCM2)/(K11-K12));
(XI)ΔC2''=((-ΔCM1+K11*ΔCM2)/(K11-K12))。
在一个数据范例中,可应用上述计算得到的校正参数K11及K12于 并以如图2D所示的最后一列(当具有电容值C1及C2的触控表面均被触控时)所示,利用等式(X)及(XI)产生下列正确的结果:
ΔC1''=((2.4-0.05*4)/(1.15-0.05))=2;
ΔC2''=((-2.4+1.15*4)/(1.15-0.05))=2;
代表真实生活现象的真实值,例如一根手指触控到其中一触控表面时产生的附加电容值,可被选定以进行校正参数的计算及量测,来降低检测误差。类似地,K11及K22亦可计算并使用以进行校正。在长时间间隔量测的时间无法足够长时,即可采用上述的方法。有时候仅使用K11即可达到足够精准的结果,在此情形下,将K12设为0可简化计算过程。
图3A为本发明另一实施例中的方块图,其中两个触控表面连接至单一触控检测器。图3B为图3A绘示的方块模型图的简化电路。图3A及图3B所绘示的触控检测器可采用如Tasher专利(US7707115)所述的时间间隔量测方法。图3A及图3B的实施例大致上与图2A及图2B的实施例相似,但增加了电阻R1。此电阻R1为触控检测器及触控表面C1间的电阻。V1及V2代表C1及C2的电压。图2A及图2B中所采用的符号及定义亦可用于下列关于图3A及图3B的叙述。
下列等式为用以描述图3B的一组微分方程序:
(XII)(dV/dt)=(R1*I-V+V1)/(R1*C0);
(XIII)(dV1/dt)=(R2*V-(R2+R1)*V1+R1*V2)/(R2*R1*C1);
(XIV)(dV2/dt)=(V1-V2)/(R2*C2);
下列为图3A及图3B的实施例中,使用如Tasher专利(US7797115)所述的时间间隔触控检测器的数据范例。所用的各符号的清单以及在此范例中所使用的参数数据大致上与图2A及图2B的相同,除下列以外:
触控表面C1及C2间的电阻;
C0=20pF:触控检测器的寄生电容;
IM2=1uA:长时间间隔量测(M2)电流I。
图3C的表格如同图2D的表格相对于图2A及图2B的实施例,总结了图3A及图3B的实施例的及的模拟结果。如其所示,其误差与图2A及图2B的实施例中的误差位于相同的数量级,因此可应用同样的校正参数机制,以改进电容检测的精确度。
无论如何,R1的值可设定为小于R2一个数量级。如果可能的话,即设定R2≧R1*10。如满足此状况,则可不需校正参数的校正。
虽然图2A、图2B、图3A及图3B的实施例的触控检测器采用如Tasher专利所述的时间间隔量测方法,利用电流推导电容值达到电容值的量测,但于其他实施例中,其触控检测器亦可采用不同的电容值量测方法,例如但不限于电荷转移方法。
举例来说,触控检测器可于一预先定义的时间间隔内进行两个电压量测程序,以在此预先定义的时间间隔的开始及结束时,利用如类比至数字转换器(Analog to DitigalConverter;ADC)量测触控检测器的终端电压。
在另一范例中,触控检测器可采用周期性(Cyclic)电压或电流源,以如上述实施例,触发如图1A至图2B、图3A、图3B、图4A至图4F及图5A至图6所示的电路。周期性电压或电流源可产生正弦波(sinusoidal)、方波、三角波、锯齿波或其他波型。在这样的情形下,其计算方法将与图2A、图2B、图3A及图3B所描述的实施例有些许不同。量测程序的快(长时间间隔)及慢(短时间间隔)区别可改由对频率及驱动力调整达到。举例来说,一个高频率的信号源、一个高驱动力的信号源或二者兼具的信号源可应用于M1,而相对地,一个低频率的信号源、一个低驱动力的信号源或二者兼具的信号源可应用于M2。各触控表面与检测器间的电阻值可调整至不同的数值,以使电容检测可以将误差降低至最小。
于另一实施例中,触控检测器可采用电荷转移触发法(如Sequine一文所提及的电荷转移法),以如上述实施例,触发如图1A至图2B、图3A、图3B、图4A至图4F及图5A至图6的电路。应用电荷转移触发法的触控检测器通常:
a.对一个先前充电的参考电容进行放电;以及
b.在放电后比较电压与一底线值。举例来说,当电压大于此底线值超过一个预设临介值,则判断检测到触控动作。
利用触控检测器与触控表面间的串联电阻会减慢稳定时间,可有足够的时间量测多触控表面检测时的转态现象。
本发明实施例可由数个量测方法的结合达成。举例来说,请参考图3A及图3B,时间间隔量测方法,例如Tasher专利所述者,可被选择以进行M1的量测。而电荷转移方法则可被选择以进行M2的量测。于其他实施例中亦可能采用其他的组合。
虽然图2A、图2B、图3A及图3B的实施例是以两个触控表面连接至单一触控检测器为例,但本发明的部分实施例亦可以不同数目,如n>2的触控表面连接至单一触控检测器的方式实现,如图1A、图1B、图1C及图1D所示。在两个检测器以上的状况下,亦可如前述的实施例所论及,采用不同的时间间隔或时间常数。如果各个电阻间的电阻值相差一个数量级,整体系统将可区分为数个小系统,各个小系统可符合图2A及图2B的情境。举例来说,一个如图1A、图1B、图1C及图1D其中之一所隐含,包含寄生电容C0、三个触控表面C1、C2及C3以及一组电阻R1、R2及R3的系统,可具有下列参数值:
触控表面C1及C2间的电阻;
触控表面C1及C2间的电阻;
触控表面C1及C2间的电阻;
C0=10pF:未触控的触控表面的自电容;
C1=10pF:未触控的触控表面的自电容;
C2=10pF:未触控的触控表面的自电容;
C3=10pF:未触控的触控表面的自电容;
=2pF:在C1或C2在触控时产生的附加电容值;
IM1=50uA:短时间间隔量测(M1)的电流I;
IM2=5uA:长时间间隔量测(M2)的电流I;
IM2=0.5uA:长时间间隔量测(M2)的电流I;
VCC=4Volt:触控检测器的供应电源;
V_Low_Th=1伏特:如图12(US7797115的图6)所绘示的低电压临界值;
V_High_Th=3伏特:如图12(US7797115的图6)所绘示的高电压临界值;
CNT_F=100MHz:如US7797115的图6所绘示的CNT时脉602的频率。
具有上述参数值的系统可由下列两个子系统a及b所近似:
a.一个利用IM1及IM2的子系统将近似等效于图2A相容的系统,并具有下列参数值:
R2’=R1+R2;
C1’=C0+C1;
C2’=C2;
需注意的是,于此子系统中,C3几乎被其自身的高电阻值所屏蔽。
b.一个利用IM2及IM3的子系统将近似等效于图2A相容的系统,并具有下列参数值:
R2’’=R1+R2+R3;
C1’’=C0+C1+C2;
C2’’=C3;
至此,可采用类似图2A及图2B所描述的方法,以判断各触控表面的附加电容值。
于本发明另一实施例中,多个触控检测器可用以驱动具有多点触控功能的触控面板,此触控面板可由单层导电物质实现。
图4A及图4B为本发明数个实施例中,简化的触控面板示意图。在这些图式中,C1、C2及C3代表如图1A中所绘示的触控表面。各触控表面C1由一终端走线连接至一对应的触控检测器(未绘示)。对应的一组C1及C2由具有电阻值R2(未绘示)的内部走线连接。对应的一组C2及C3由具有电阻值R3(未绘示)的内部走线连接。在最右一行的检测器C2及C3可直接由内部走线(未绘示)连接至一专用的触控检测器或可以通过选择性布建的内部走线,连接至最左一行对应的C1及C2检测器。
图4A、图4C及图4E绘示两个触控表面连接至单一触控检测器的结构图。此结构对应图2A及图2B的实施例。
图4B、图4D及图4F绘示三个触控表面连接至单一触控检测器的结构图。此结构对应图1A及图1B的实施例。
图4G为一表格,以表示图4A至图4F中所绘示的触控面板布局结构的部分特性。
触控面板可例如为触控荧幕或触控板。触控板通常设置于印刷电路板上,且触控板通常由如图4A及图4B所示的单一金属层绕线实现。在印刷电路板绕线通常具有较低电阻值的情形下,可额外加入电阻实现R2及R3阻值。
其他触控面板可由具不可忽略的电阻值的物质实现。一个常见的电容线触控面板可利用透明导电物质实现,举例来说,氧化铟锡通常具有约100~800平方欧姆(的数量级)的片电阻。因此,走线的电阻值RTRACE可根据下列等式(等式XV)调整其宽度与长度来控制:
此电阻值RTRACE可用以实现如R2及R3的电阻值。
需注意的是,虽然在图4A至图4F的范例中,所有的终端走线均绕至面板的一侧,在本发明的部分实施例中可不为其限制,举例来说,可在上述图式中,设置一个布局方式与其成垂直颠倒的另一布局,以产生高度为两倍的触控面板,并具有上下终端。这样的设计可降低各行触控表面间的平行走线的数目、降低总走线面积以及降低终端走线的电阻值。
图5A为触控面板布局一简化的上视图,此触控面板布局包含十一个触控表面行,各行具有十个触控表面。触控表面与触控检测器间的连接线可根据图4A及其相关叙述形成。当具有偶数个触控表面时,以类似结构驱动触控面板所需的检测器数目可由下式导出:
{Number of touch sensors}={Number of columns}*{Touch surfaces percolumn}/2;
当触控表面及触控检测器间的连线结构采用图4A所绘示的方式时,图5A的触控面板需要55个触控检测器来驱动。触控表面及走线是由单层且具有不可忽略的片电阻值的导电物质形成,并形成于绝缘基板上。在触控面板的情形下,此导电物质可为例如氧化铟锡,且走线与触控表面的形成可受到例如光显影技术、雷射蚀刻技术或湿式蚀刻技术的影响。图5A可代表一个触控面板的主动区。
图5B可为图5A的触控面板的两行触控表面的放大图。在图5B中,各C1及C2触控表面被独立标记,可各自被参照。C1及C2的符号仍代表其他图式中常见的触控表面,意即C1为具有较低的串联电阻的触控表面,C2则为具有较高电阻的触控表面。
在此导电物质可指氧化铟锡,且于图5B中以白色区域或图样区域表示。图样区域意指如填充于C1_1、C1_2、C2_1及C2_2触控表面及其对应走线的图样。图样区域仅是为使其在图式上易于观看而绘。粗黑线代表于氧化铟锡层上,形成触控表面及走线的区隔边界。最小可能边宽及最小可能走线宽通常是由触控面板制造商所决定。在此范例中,最小走线宽是40um,且各边宽是40um。在触控荧幕中,可采用大约40um或更小的细边宽,否则触控荧幕的边线图样将容易为人眼所看见。于本范例中,终端走线均绕线至触控面板主动区域的底部。从此处,终端走线可更进一步被绕线至软性面板端、芯片端或其他端。在图5B中,氧化铟锡的片电阻假设为150平方欧姆。并且,如图中所示,连接C1及C2的内部走线随着蜿蜒径(Snake path),亦即绕线路径,较一个最短绕线为长,其中此最短绕线为根据特定图样,如电阻降低图样,范围涵盖连接点间的距离的绕线。图5B的内部走线图样将由C1延伸至C2并在例如C1_1及C2_1间往复三次。这样的方式可使R2电阻值产生或提供精确的附加电容值在不同最小走线宽及片电阻值的条件下,此蜿蜒径可被部分或全部忽略。
在这样的实施例中,将可能有未使用的氧化铟锡区域,例如并非属于走线及触控表面的区域。举例来说,如图5B中的一个标示为未使用的区域。未使用的氧化铟锡区可接地或可由边界线分隔为数个小部分。此些未使用区可与触控表面的边界对齐,且可位于边界及/或触控表面主动区内。
虽然仅绘示一个范例的内部走线布局,但当然有许多其他方式可利用触控表面行间的空间,利用触控表面C2周围的空间(例如用蜗壳状的图样)或甚至触控荧幕主动区外的空间产生蜿蜒径。举例来说,在图5B中,两行触控面板间上部的空间并未形成有蜿蜒径。此区域可用以设计可降低Bx,增加触控面板的宽度Cx,并维持同样的行间距Ax的绕线。为满足终端走线的低电阻,连接至较远的触控面板C1的终端走线可较连接至较近的触控面板C1的终端走线为宽。
图5B并未依尺寸绘示。一可能的尺寸可由下列参数得到:
Ax=5mm:行距;
Bx=1.24mm:行间估测空间;
Cx=3.76mm:触控表面宽;
Dx=0mm:冗余(redundant)区,为使图式易于观看而绘;
Ex=40um:C1_10终端走线宽;
Fx=40um:C1_9终端走线宽;
Gx=60um:C1_8终端走线宽;
Hx=90um:C1_7终端走线宽;
Jx=120um:C1_6终端走线宽;
Kx=40um:独立边界线宽,适用于整个图式;
Lx=40um:C1_5终端走线宽;
Mx=40um:C1_4终端走线宽;
Nx=45um:C1_3终端走线宽;
Px=75um:C1_2终端走线宽;
Rx=105um:C1_1终端走线宽
Ay=95mm:触控面板总高度;
By=10mm:触控面板整体高度间距;
Cy=5mm:触控面板整体高度间距;
Ky=40um:独立边界线宽,适用于整个图式;
需注意的是,由图5B及以上的叙述中,电阻值R1约为而电阻值R2约为因此,图3A及图3B的实施例所述的触控检测方法,可用以检测图5A及图5B的触控面板的各触控表面上的触控动作。
不同的参数组合亦可适用。举例来说,较小的Cx及Cy值可用以进行更精确的触控坐标检测,特别是针对较小的触控物体,然而其代价即是需要以更多的触控表面覆盖触控面板。较大的Cx及Cy可应用在不需过度注重触控精确度的情形时。并且,虽然会影响到应尽量保持宽度较小的Bx,但较宽的终端走线可用以降低C1及其对应的触控检测器间的电阻值。
虽然触控表面C1及C2的电容值以及由于触控产生的附加电容值会随不同的系统而有所不同,且虽然各走线具有其各自的电容值,但使用合适的驱动电流与电压临界值的组合,将可产生范围较大的电容值。
在至少部分图式中,触控表面是绘示为矩形。然而一般来说,触控表面可为任何合适的形状,例如并非矩形的四边形或非四边形的形状,如三边、超过四边、椭圆或圆形。在这样的触控面板中,检测演算法仍可适用,以通过附加电容值的读数寻找一或多个触控物体的位置。用不同触控表面形状与触控面板布局达到触控物体定位检测方法的范例,可在例如美国专利申请号20120262419、申请号13/533,618,名称为“Layouts for detectingmultiple touch points in surface-capacitance type touch panels,and methodsfor providing and using such”的专利找到。
许多包含触控表面的系统可由本发明的部分实施例获益,例如可降低所需的控制器接脚数与逻辑闸数。这样的系统包含,但不限于电容性按钮、轨迹杆、触控面板、触控板(轨迹板)、以行列阵列为基的自感电容触控荧幕、电容式滑条、电容式滚轮。
本发明可支援任何具有可检测多个触控表面的单一触控检测器的合适触控面板布局,并非必需由上述的特定实施例所限。具有可使数个触控表面各自独立被识别的特性,如电阻、触控面板尺寸、触控检测方法及工艺参数如最小线宽与最小边界宽的触控面板(通常为触控荧幕)模块,将包含于本发明的范围中。
其他支援具有可检测多个触控表面的单一触控检测器的合适触控面板布局,可包含图6中所绘示的范例。
图6的范例及与其相关的变化,其与例如图4A至图4F的范例的差异在以下的几方面可见:
具有成对的水平交错触控表面行。
C2的走线延伸至底部并与第一列C1在触控面板边缘,于软性电路板或印刷电路板上相接。
第二列C2的走线由交错的列间或是两个非交错列间的交错(zigzag)区经过。
对应图1C及图1D的图样模型,以使同样的等式可用以对电路进行计算。
由于具有成对的水平交错触控表面行,因此本实施例中的触控表面可设计为较宽,并可以较少的数目覆盖住触控面板。并且,触控面板可以较少的触控检测器来驱动。
图7A至图7C绘示其他可用类似的方式使用的触控表面,分别是冠状、指状以及蜂巢状。
图8绘示冠状触控表面的触控表面尺寸数据范例。其中:
X1=4:各左及右侧行触控表面的实体部分宽度;
X2=0:触控表面间的边界宽;
X3=5.5:行间的交错区;
X4=13.5:二交错行的宽度(未见于图8中);
X5=1.5:估测总线宽;
X6=15:两行间距。
在上述范例中,C1及C2的走线将经过X5的空间。X5可随各线边界宽度及各行的触控表面数而改变。对应的一组C1及C2在触控面板的主动区外侧相连接,例如在触控表面边缘、软性电路板、印刷电路板上或类似的位置相接。
任何本文先前技术中的段落所述,Seguine文件中提及的电容检测方法(例如电荷转移、连续近似、(Sigma-delta)及交互电容量测法),或是如Tasher专利的时间间隔量测法,可应用于本发明的部分实施例中。以下即是本发明的实施例如何利用如上述方法(使用如下列所述各检测器对应两个触控表面的范例)的组合,来实现触控检测的范例。
在以下的范例中,假设两个触控表面连接至单一检测器,其中一个通过较大电阻值的电阻物质,另一者通过较小电阻值的电阻物质。这些检测器可相当于背景技术中提到的Seguine文件里的图2(Figure2.CSD Block Diagram)及图4(Figure4.CSA BlockDiagram)中的Csensor。
参照一般的电荷转移法,短时间量测包含对时间如下的限制:“在头两个未交错相位中”、“触控检测器电容连接至一电压源,以累积电荷于其上”。通常,Seguine文件所述的检测器电容与具不同电阻的两个触控表面相似。短时间量测将受到影响,即触控表面中具有小电阻者将在第一个相位被电压源所影响。在长时间量测中,相对地,在第一个相位中具有足够长的时间使两个触控表面上的电压达到稳定(达到大致等于电压源的准位)。特别地,如Seguine文件的图2所示,短时间量测可由使SW1在够短的时间内关闭(即成短路状态)实现,以使具高电阻的触控表面来不及对连接VDD电源时造成的电压改变反应。在此情形下,将VDD电源连接至Csensor即为量测的触发源。
如Seguine文件的图2所示,长时间量测可由使SW1在够长的时间内关闭(即成短路状态)实现,此时间的长到足以确保两个触控表面均有时间产生反应。
如校正参数(例如K系数)未被使用,C1、C2、R1及R2在短时间量测中对C2变化的影响需够小,以符合系统的噪讯比需求。当此方法应用在电容性按钮时,此需求将与会被判断为触控动作的最小电容改变,以及不会被判断为触控动作的最大电容改变相关。举例来说,如一个触控表面的结构为具有两个(第一及第二)电容性按钮(触控表面),并连接至单一触控检测器,如图1A所示,但仅具有图1A中的触控检测器、C0、C1、C2、R1及R2。C0及R1将代表电路的寄生电容及电阻。C1代表与触控检测器间具有较低电阻值的第一按钮,C2代表与触控检测器间具有较高电阻值的第二按钮。R2代表第二按钮相对第一电阻额外的电阻值。
T_M1为M1量测初始(意即当量测触发源开始施加于触控表面)后,直到量测结果被取样时经过的时间。举例来说,在Tasher专利(US7797115),T_M1代表其图6中,时间点614及618间的时间间隔。在Seguine文件中图2的电荷转移范例,T_M1所指的是SW1关闭的时间。T_M2定义则与T_M1相同,但是数值是与M2量测过程相关。
并且:
C2/2<C0+C1<C2*2;
R1<R2/10;
T_M1<(R2*(C0+C1)*C2/((C0+C1+C2)*4)),其中此状况与满足本文中等式(II)的状况类似,而等式(II)中的C1相当于此式的(C1+C0);
T_M2>(R2*(C0+C1)*C2*2/(C0+C1+C2)+T_M1),其中此状况与满足本文中等式(III)的状况类似,而等式(III)中的C1相当于此式的(C1+C0);
通过设定等式(II)及(III)的及I,可以分别控制在Tasher专利(US7797115)中的T_M1及T_M2。需注意的是,可使用多个上述的按钮以类似的排列方式形成触控面板。
并且,其他的按钮可由类似的方式连接,举例来说,请再参照图1B,此结构可再增加一个由C3及附加于C2上的电阻R3所模拟的第三按钮,以通过时间常数T_M3额外进行量测,其中:
T_M3定义则与T_M1相同,但是数值是与M3量测过程相关。
C3/2<C0+C1<C3*2;
R2<R3/10;
除上述T_M2需满足的情形,T_M2于此更需满足:
T_M2<(R3*(C0+C1+C2)*C3/((C0+C1+C2+C3)*4)),其中此状况与满足本文中等式(II)的状况类似,而等式(II)中的C1相当于此式的(C2+C1+C0);
T_M3>(R2*(C0+C1+C2)*C2*2/(C0+C1+C2+C3)+T_M2)。
图9为一流程的简化流程图,此流程用以检测分散的触控按钮上的触控动作,此些触控按钮可应用于例如手机、平板电脑及其他电子装置;此流程可包含所绘示的步骤的部分或是全部,并以适当的顺序执行,例如所绘示的顺序。
步骤10:连接触控检测器至两个或两个以上的触控表面,且触控表面各具有不同的电阻值。
步骤20:选择性地,校正并找寻校正参数(K系数),可用做估测电容变化的权重参数。
步骤30:在触控表面未被触控时进行短时间量测,例如M1,并记录其结果作为参考。
步骤35:在触控表面未被触控时进行长时间量测,例如M2,并记录其结果作为参考。
步骤40:在特定时刻判断触控动作是否发生,可使用图11的方法进行判断。
步骤50a:利用步骤240c计算的不同准位,如等式(X)所述计算一触控表面的回复附加电容值()。
步骤50b:利用步骤240d计算的不同准位,如等式(XI)所述计算另一触控表面的回复附加电容值()。
(原文为Re steps50a,50b,应为缮误)关于步骤50a及50b,如步骤51a及51b被省略,即相当于K11=1且K12=0。意即第一触控表面的回复附加电容值,即为短时间常数量测()所量测的附加电容值,而第二触控表面的回复附加电容值,即为长时间常数与短时间常数量测()所量测的附加电容值的相减()。
步骤51a:选择性地,利用K值代入等式X以改进步骤50a所计算的回复附加电容值。
步骤51b:选择性地,利用K值代入等式XI以改进步骤50b所计算的回复附加电容值。
步骤80:当步骤50a或51a计算的回复附加电容值超过一临界值时,回报第一触控表面产生触控动作。
步骤90:当步骤50b或51b计算的回复附加电容值超过一临界值时,回报第二触控表面产生触控动作。
关于步骤10、30、240a及240c,至少连接至第一及第二触控表面的电容检测器可被用以测量短时间间隔内的电流I,其中此检测器是利用第一驱动电流及/或第一电压范围在短时间间隔内进型量测。举例来说,可设计此电容检测器与各触控表面间的电阻均有明显地不同,并在仅使具较小电阻值的触控表面反应以提供电容估测值的短时间内进行量测。
关于步骤10、35、240b及240d,至少连接至第一及第二触控表面的电容检测器可被用以测量长时间间隔内的电流I,其中此检测器是利用第二驱动电流及/或第二电压范围在长时间间隔内进型量测。并且,第二驱动电流及第二电压范围分别小于第一驱动电流及第一电压范围。举例来说,可设计此电容检测器与各触控表面间的电阻均有明显地不同,并在可使第一及第二触控表面均反应以提供总电容估测值的长时间内进行量测。
关于步骤30-204d,需注意的是,US7797115专利的图6在诸多已知的方法中,仅述及一种可能的方法,以将原始量测值转换为电容值。
关于步骤50a,第一触控表面相对其他连接至同一电容检测器的触控表面的电容变化可被估测。其中此第一触控是直接连接至电容检测器,或以相对其他触控表面为低的电阻物质连接至电容检测器。
关于步骤50b,第二触控表面电容变化可由计算两个触控表面的总电容变化(步骤240b)与第一触控表面的电容变化的差值(步骤240a)进行估测。
关于步骤51a,第一触控表面(步骤50a)的电容变化,可由在校正程序5计算得的校正参数(K系数),利用等式X将第一触控表面的权重考虑进去,来进一步改进其精确度。
关于步骤51b,第二触控表面(步骤50b)的电容变化,可由在校正程序5计算得的校正参数(K系数),利用等式XI将第一及第二触控表面(步骤30)的权重,以及第一触控表面(步骤40)的权重考虑进去,来进一步改进其精确度。
一般来说,步骤10-50是利用单一检测器量测二个或两个以上的触控表面的电容值。测得的电容数值可进一步转换为:
a.电容按钮是/否产生触控的提示信号,例如利用图9所述的方法;或
b.触控荧幕上的触控位置,利用图10所述的方法。
图10为流程的简化流程图,此流程是用以检测未具有触控按钮的触控荧幕上的触控动作,并产生触控坐标的信息,而非分散的触控/非触控信息(各按钮);此流程可包含所绘示的步骤的部分或是全部,并以适当的顺序执行,例如所绘示的顺序。
步骤102:将大部分触控荧幕上的触控表面区分为数个群组,以使各群组内的触控表面均连接至单一检测器,并且各群组中的触控表面不会连接至其他群组对应的检测器。
步骤104:将各群组分别连接至一个触控检测器,以使其中一个触控表面与检测器间的电阻值较另一者与检测器间的电阻值显著地大。例如,将其中一触控表面通过长且窄的走线与检测器连接,另一触控表面则通过短且宽的走线与检测器连接(如图5B的范例)。
步骤106:执行图9中的步骤10-50b(步骤51a及51b可选择性执行)。
步骤160:计算触控位置,例如通过申请号13/533,618专利所述的单层技术中提及的方法,其中此专利名称为“Layouts for Detecting Multiple Touch Points inSurface-capacitance Type Touch Panels...”,并于2012年10月18日以US2012/0262419的公开号公开。
图11为一范例方法的简化流程图,此范例方法可用以执行图9中的步骤40;此流程可包含所绘示的步骤的部分或是全部,并以适当的顺序执行,例如所绘示的顺序。
步骤240a:在特定时刻进行短时间量测M1,并计算量测值及于图9步骤30储存的参考值的差值。
步骤240b:在特定时刻进行长时间量测M2,并计算量测值及于图9步骤35储存的参考值的差值。
步骤240c:由M1将步骤240a计算的差值()代入等式VI以根据例如Tasher专利的方法计算电容值差值等级()。
步骤240d:由M2将步骤240b计算的差值()代入等式VI以根据例如Tasher专利的方法计算电容值差值等级()。
关于图11的步骤204a-240b,任何以下的方法(i)-(iv)可适用以进行电容值判断:
(i)利用如Tasher专利(US7797115)所述的时间间隔量测法做输入,以进行由电流推导电容值的方法,如Tasher专利图6所绘示。
(ii)触控检测器可采用周期性(Cyclic)电压或电流源,以触发上述实施例中的电路。周期性电压或电流源可产生正弦波(sinusoidal)、方波、三角波、锯齿波或其他波型。在这样的情形下,其计算方法将与图2A、图2B、图3A及图3B所描述的实施例有些许不同,但可应用在类似的检测方法上。量测程序的快(长时间间隔)及慢(短时间间隔)区别可改由对频率及驱动力调整达到。举例来说,一个高频率的信号源、一个高驱动力的信号源或二者兼具的信号源可应用于M1,而相对地,一个低频率的信号源、一个低驱动力的信号源或二者兼具的信号源可应用于M2。各触控表面与检测器间的电阻值可调整至不同的数值,以使电容检测可以将误差降低至最小,亦或:
(iii)(电荷转移法)触控检测器可采用电荷转移触发法(如Sequine一文所提及的电荷转移法),以触发上述实施例中的电路。这样的触控检测器通常对一个先前充电的参考电容进行放电,并将放电后的网络电压与至一底线值相比较。利用触控检测器与触控表面间的串联电阻会减慢稳定时间,并有足够的时间量测多触控表面检测时的转态现象。或:
(iv)由(i)、(ii)或(iii)的量测方法的结合达成。
需注意的是,在触控按钮的应用中,触控临界值通常仅与一触控表面进行比较。在无按钮的触控荧幕应用中,触控临界值可与数个触控表面比较。如触控荧幕包含单层触控荧幕,则所有的检测器与触控表面通常在单层导电层中绕线,以节省成本。
“短时间量测”、“快速量测”、“短时间间隔量测”或、“在短时间间隔内量测电流I”及其他类似的词汇,是指于此量测中,在连接至单一电容检测器的多个触控表面中,仅有较低或最低容阻时间常数的触控表面(容阻电路)可在此量测时间间隔中产生反应(仅有此触控表面的电容值的改变实际的影响量测结果)。在此揭露的标的中,由于所有与同一检测器连接的触控表面的电容值均为同一数量级,能作为分辨其时间常数的因素,即为其与检测器间的电阻值。
“长时间量测”、“慢速量测”、“长时间间隔量测”或、“在长时间间隔内量测电流I”及其他类似的词汇,是指于此量测中,所有的电路元件(连接至单一电容检测器的所有触控表面)均在此量测时间间隔中产生反应。
中等时间间隔量测则指在此时间间隔中,超过一个但少于全部的电路元件(连接至单一电容检测器的触控表面)在此量测时间间隔中产生反应。
本发明部分实施例的优点在于,由于各个触控检测器均会占空间、需要制造成本并会受良率影响,利用单一触控警示产生器连接至多个触控表面的方式,不论是空间运用及/或制造成本及/或良率都可下降。
需注意的是,“被指派以”、“需要”、“需求”与“必需”所指的,仅是为清楚描述在特定实施情形或应用下的选择,而非用以限制。在其他实施方式中,同一个元件可能并非必需,甚至可省略。
需注意的是,本发明的软件元件可能包括实现在只读内存(read only memory;ROM)、光盘片(Compact Disc Read Only Memory;CD-ROM)、电可擦洗可编程只读存储器(electrically-erasable programmable read only;EEPROM)以及电可擦洗可编程只读存储器(electrically-erasable programmable read only;EEPROM)的程序或数据,或储存于但不限定于不同的非易失性可读取记录媒体及动态随机存取存储器(random accessmemory;RAM)中。本发明所述软件的元件在需要时可部分或全部以现有技术的硬件实现。相反地,本发明所述硬件的元件在需要时可部分或全部以现有技术的软件实现。
在本发明的范围中包括由电磁信号所传递的电脑可读取指令,并以任何合适的顺序执行任何或全部本发明所述的方法中的任何步骤;包含机器可读取指令,并以任何合适的顺序执行任何或全部本发明所述的方法中的任何步骤;包含可由机器读取的程序储存装置,以实体形式储存可由机器执行的程序指令,并以任何合适的顺序执行任何或全部本发明所述的方法中的任何步骤;包含具有电脑可用媒体且内含电脑可读取程序码如可执行码的电脑程序产品,其具有电脑可读取程序码,并以任何合适的顺序执行任何或全部本发明所述的方法中的任何步骤;包含任何合适的顺序执行任何或全部本发明所述的任何方法中的任何步骤所产生的任何技术功效;包含被组态以任何合适的顺序执行任何或全部本发明所述的任何方法中的任何步骤的任何合适的装置或器件或是其组合;包含具有处理器及相配的输入及/或输出装置的电子装置,并以软件执行任何或全部本发明所述的步骤;包含信息储存装置或实体记录装置如盘片或硬盘,以使一个电脑或其他装置被组态以任何合适的顺序执行任何或全部本发明所述的方法中的任何步骤;包含一个预先储存的程序码,储存于如存储器或是于一个信息网路如网际网路,不论是在下载前或下载后,此程序码包含任何合适的顺序的任何或全部本发明所述的方法中的任何步骤,用以上传或下载此程序码的方法以及包含使用此程序码的服务器及用户端的系统;以及包含以任何合适的顺序执行任何或全部本发明所述的方法中的任何步骤的硬件,不论是单独运作或搭配软件运作。任何本发明所述的电脑可读取或机器可读取媒体意指非易失性电脑或机器可读媒体。
任何本发明所述的计算或其他形式的分析,可由合适的电脑化方法。任何本发明所述的步骤可由电脑实现。本发明所述的技术包含(a)使用一个电脑化方法,以实现任何所述的问题与标的的解决方法,此解决方法可选择性地包含至少一个决定、一个动作、一个产物、一个服务或其他所述的信息,以对问题或标的造成正面的影响;以及(b)输出这个解决方法。
本发明各实施例所述的各种特征可能结合于单一实施例中。相反地,本发明中为简化而以单一实施例叙述或是依一特定顺序的特征,包括方法的步骤,亦可分别实施、以其他合适的子组合实施或是以不同顺序实施。“例如”一词是指一个特定的范例,而非用以限定本发明的范围。任何图示中所绘示相连接的装置、器件或系统可能在部分实施例中整合在单一个平台中,也可能经过任何合适的有线或是无线形式相连接,例如但不限于光纤、以太网路、无线区域网路、家用电话网路联盟(Home Person Network Access;Home PNA)、电力线通信(Power Line Communication;PLC)、手机、个人数字行动助理、黑莓机、通用封包无线服务技术(General Packet Radio Service;GPRS)、包含全球定位系统的卫星或其他的行动通讯技术。需注意的是,在本发明所述的任何叙述及图式中,绘示为系统及次单元的功能,亦可由方法及步骤实现。在本发明所述的任何叙述及图式中,绘示为方法及步骤的功能,亦可由系统及次单元实现。图式中各元件的绘示比例仅为一个范例及/或是适度地表达清楚,并非用以限定本发明的范围。
Claims (23)
1.一种触控检测系统,其特征在于,包含:
一触控表面组,位于一触控面板中,所述触控表面组包含多个触控表面;以及
至少一触控警示产生器,用以分别警示位于所述触控表面中、至少一第一触控表面以及一第二触控表面其中之一或两者上的一触控动作;
其中所述触控警示产生器用以判断所述第一触控表面的一第一触控表面电容值,判断所述第一触控表面以及所述第二触控表面的一触控物体电容值,以及计算所述第一触控表面电容值以及所述触控物体电容值间的一差距,并据以产生所述第二触控表面的所述触控物体电容值的一近似值;
且其中所述第一及所述第二触控表面分别通过一第一电阻物以及一第二电阻物连接于单一的所述触控警示产生器,其中所述第二电阻物的一第二电阻值大于所述第一电阻物的一第一电阻值,所述第一电阻值至少为0欧姆;
所述触控警示产生器还用以判断不同的多个时间间隔中的多个电容值,以使所述触控表面的不同的多个子集合参与判断的过程,包含仅有所述第一触控表面参与的一第一电容判断程序,以及时间较所述第一电容判断程序为长且所述第一触控表面及第二触控表面均参与的一第二电容判断程序,其中所述第一触控表面通过具有较低的所述第一电阻值的所述第一电阻物连接于所述触控警示产生器。
2.根据权利要求1所述的触控检测系统,其特征在于,所述触控警示产生器用以于发生触控时判断所述第一触控表面的所述第一触控表面电容值,于发生触控时判断所述第一触控表面以及所述第二触控表面的所述触控物体电容值,以及于发生触控时计算所述第一触控表面电容值以及所述触控物体电容值间的所述差距,并据以产生所述第二触控表面的所述触控物体电容值。
3.根据权利要求2所述的触控检测系统,其特征在于,所述触控警示产生器用以在未触控时根据预先校正的至少一系数K校正所述第二触控表面的所述触控物体电容值的所述近似值。
4.根据权利要求1所述的触控检测系统,其特征在于,各所述触控表面与所述触控警示产生器间的所述第一电阻值及所述第二电阻值相差至少一数量级。
5.根据权利要求1所述的触控检测系统,其特征在于,所述触控表面由置于一绝缘表面上的一单层物质形成,其中所述绝缘表面覆盖一触控面板区域。
6.根据权利要求1所述的触控检测系统,其特征在于,所述第一电阻值及所述第二电阻值至少其中之一的至少一部分阻值是由多个走线其中之一提供,且各所述走线用以连接至少其中之一所述触控表面以及所述触控警示产生器。
7.根据权利要求6所述的触控检测系统,其特征在于,所述触控表面组定义一触控面板主动区,且其中各用以连接至少其中之一所述触控表面以及所述触控警示产生器的至少一所述走线设置于所述触控面板主动区内。
8.根据权利要求6所述的触控检测系统,其特征在于,各用以连接至少其中之一所述触控表面以及所述触控警示产生器的所述走线包含一透明导体。
9.根据权利要求6所述的触控检测系统,其特征在于,所述触控表面组包含形成一阵列的所述触控表面,且所述阵列具有一垂直长度,所述阵列的所述触控表面排列为多个行及多个列,所述走线互不交越,以建构一单层触控面板;
其中至少二触控表面形成的多个触控表面群组中的至少一部分,是串联至单一的所述触控警示产生器,以由所述触控警示产生器伺服;
所述触控表面群组各包含位于一第一列的至少一所述第一触控表面以及位于所述第一列邻近的一列的所述第二触控表面。
10.根据权利要求9所述的触控检测系统,其特征在于,所述第二触控表面至所述第一触控表面的一垂直距离,小于所述垂直长度的三分之二,以降低所述触控表面间的干扰。
11.根据权利要求1所述的触控检测系统,其特征在于,各所述触控表面与所述触控警示产生器间的一电阻值相差至少两倍。
12.根据权利要求6所述的触控检测系统,其特征在于,所述第一触控表面以及所述第二触控表面分别通过一第一走线以及一第二走线连接至单一的所述触控警示产生器,并由所述触控警示产生器伺服,所述第一触控表面以及所述第二触控表面间的一电阻值差是由所述第一走线及所述第二走线间的长度差距产生。
13.根据权利要求6所述的触控检测系统,其特征在于,所述第一触控表面以及所述第二触控表面分别通过一第一走线以及一第二走线连接至单一的所述触控警示产生器,并由所述触控警示产生器伺服,所述第一触控表面以及所述第二触控表面间的一电阻值差是由所述第一走线及所述第二走线间的宽度差距产生。
14.根据权利要求12或13所述的触控检测系统,其特征在于,所述第二走线往复至少一次。
15.根据权利要求2所述的触控检测系统,其特征在于,连接至同一所述触控警示产生器,并由所述触控警示产生器伺服的所述触控表面更包含一第三触控表面,且所述触控警示产生器用以判断所述第一触控表面、所述第二触控表面及所述第三触控表面的所述触控物体电容值,以计算所述第一触控表面、所述第二触控表面以及所述第三触控表面间的所述触控物体电容值的差距以及所述第一触控表面以及所述第二触控表面的所述电容值,以产生所述第三触控表面的所述触控物体电容值的所述近似值。
16.根据权利要求1所述的触控检测系统,其特征在于,连接至同一所述触控警示产生器的所述触控表面更包含一第三触控表面,且所述触控警示产生器用以进行时间较所述第二电容判断程序为长且所述第一触控表面、所述第二触控表面以及所述第三触控表面均参与的一第三电容判断程序,且其中所述第二电容判断程序为仅有所述第一触控表面及第二触控表面参与。
17.根据权利要求1所述的触控检测系统,其特征在于,所述触控警示产生器用以根据一时间间隔量测进行电容值的判断,且不同的多个电流应用于不同的所述触控表面。
18.根据权利要求1所述的触控检测系统,其特征在于,所述触控警示产生器用以根据一电荷转移技术进行电容值的判断。
19.根据权利要求10所述的触控检测系统,其特征在于,各所述触控表面与所述触控警示产生器间的一电阻值相差至少一个数量级。
20.根据权利要求3所述的触控检测系统,其特征在于,所述至少一系数K是由至少一电路模型及校正量测结果撷取出。
21.根据权利要求3所述的触控检测系统,其特征在于,所述至少一系数K包含各所述触控面板进行一长时间电容量测及一短时间电容量测的至少一线性校正系数。
22.根据权利要求2所述的触控检测系统,其特征在于,所述触控警示产生器用以根据预先校正的至少一系数K校正所述第二触控表面的所述触控物体电容值的所述近似值,进一步校正所述触控表面于发生触控时以及未触控时,所述触控物体电容值的差距的一差距近似值。
23.一种触控检测方法,其特征在于,包含:
提供位于一触控面板中的一触控表面组,所述触控表面组包含多个触控表面;以及
提供至少一触控警示产生器,用以分别警示位于所述触控表面中、至少一第一触控表面以及一第二触控表面其中之一或两者上的一触控动作;
其中所述触控警示产生器用以判断所述第一触控表面的一第一触控表面电容值,判断所述第一触控表面以及所述第二触控表面的一触控物体电容值,以及计算所述第一触控表面电容值以及所述触控物体电容值间的一差距,并据以产生所述第二触控表面的所述触控物体电容值的一近似值;
且其中所述第一及所述第二触控表面分别通过一第一电阻物以及一第二电阻物连接于单一的所述触控警示产生器,其中所述第二电阻物的一第二电阻值大于所述第一电阻物的一第一电阻值,所述第一电阻值至少为0欧姆;
所述触控警示产生器还用以判断不同的多个时间间隔中的多个电容值,以使所述触控表面的不同的多个子集合参与判断的过程,包含仅有所述第一触控表面参与的一第一电容判断程序,以及时间较所述第一电容判断程序为长且所述第一触控表面及第二触控表面均参与的一第二电容判断程序,其中所述第一触控表面通过具有较低的所述第一电阻值的所述第一电阻物连接于所述触控警示产生器。
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