CN104978088A - 配合自容式触控面板的校正装置及校正方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种校正装置。一触控面板包含在第一参考方向上交错的多个上方电极与多个下方电极。一初始座标计算模块根据与这些上方电极相关的感应结果及与这些下方电极相关的感应结果,计算出触碰发生位置于第一参考方向上的第一初始座标及于第二参考方向上的第二初始座标。一校正参数计算模块根据这些下方电极的感应结果计算出第一校正参数,并根据这些上方电极的感应结果计算出第二校正参数。一补偿量计算模块根据第一校正参数、第二校正参数与第一初始座标计算出补偿量。一校正模块根据该补偿量校正第二初始座标。
Description
技术领域
本发明与触控系统相关,尤其与用以校正触控面板的感应结果的技术相关。
背景技术
随着科技日益进步,近年来各种电子产品的操作介面都愈来愈人性化。举例而言,透过触控屏幕,使用者可直接以手指或触控笔在屏幕上操作程式、输入讯息/文字/图样,省去使用键盘或按键等输入装置的麻烦。实际上,触控屏幕通常由一感应面板及设置于感应面板后方的显示器组成。电子装置根据使用者在感应面板上所触碰的位置,以及当时显示器所呈现的画面,来判断该次触碰的意涵,并执行相对应的操作结果。
现有的电容式触控技术可分为自容式(self-capacitance)和互容式(mutual-capacitance)两类。相对于互容式触控面板,自容式触控面板能藉由制程较单纯的单层电极结构实现,具有成本较低的优点,因此被广泛应用在低阶电子产品中。
图1为一自容式(self-capacitance)触控面板的电极配置范例。以虚线框表示的感应区域100内设有多个在X方向上交错排列的三角形电极。每个电极可被各自连接至用以侦测其电容变化量的感应器(未绘示)。多个感应器测得的电容变化量会被传送至一控制器(未绘示),供该控制器据以判断发生使用者碰触的位置。如本发明所属技术领域中具有通常知识者所知,受限于触控面板本身的感应精准度(与电极数量/形状、感应器数量等因素相关),使用者的实际触碰位置和电子装置判定的触碰发生位置或多或少会存在差异。就图1呈现的电极形状/配置而言,当使用者触碰感应区域100的左侧或右侧邉缘时,感应结果中的Y座标通常会出现相当大的误差。可想见的是,若感应结果的误差过大,可能会导致电子装置误判使用者的触碰意图,进而引发错误的操作结果。因此,校正机制是必要的。
现行的校正方式大多是预先建立一查找表,于其中储存各种可能的感应结果及其相对应的校正结果。以感应结果为X/Y二维座标的情况为例,若感应结果有N种X/Y组合的可能性,查找表中即须储存N组校正前二维座标(X/Y)及其各自对应的校正后二维座标(X”/Y”)总共N组。这种做法的主要缺点在于该查找表需要庞大的存储器空间。
发明内容
为解决上述问题,本发明提出一种新的校正装置和校正方法。藉由找出校正后座标与校正前座标之间的关连性,并将该关联性归纳为数学运算式,根据本发明的校正装置及校正方法可利用运算式计算出校正后座标。根据本发明的校正装置及校正方法可不需要任何的查找表,因而得以降低触控系统的硬件成本。
根据本发明的一具体实施例为一种用以配合一自容式触控面板的校正装置,其中包含一初始座标计算模块、一校正参数计算模块、一补偿量计算模块与一校正模块。该触控面板包含多个上方电极与多个下方电极。该多个下方电极于一第一参考方向上与该多个上方电极交错排列。该初始座标计算模块用以根据与该多个上方电极相关的至少一感应结果以及与该多个下方电极相关的至少一感应结果,计算出一触碰发生位置于该第一参考方向上的一第一初始座标以及于一第二参考方向上的一第二初始座标。该第二参考方向垂直于该第一参考方向。该校正参数计算模块用以根据与该多个下方电极相关的该至少一感应结果计算出一第一校正参数,并根据与该多个上方电极相关的该至少一感应结果计算出一第二校正参数。该补偿量计算模块用以根据该第一校正参数、该第二校正参数与该第一初始座标计算出一补偿量。该校正模块用以根据该补偿量校正该第二初始座标。
根据本发明的另一具体实施例为一种用以配合一自容式触控面板的校正方法。该触控面板包含多个上方电极与多个下方电极。该多个下方电极于一第一参考方向上与该多个上方电极交错排列。该校正方法首先执行一初始座标计算步骤:根据与该多个上方电极相关的至少一感应结果以及与该多个下方电极相关的至少一感应结果,计算出一触碰发生位置于该第一参考方向上的一第一初始座标以及于一第二参考方向上的一第二初始座标。该第二参考方向垂直于该第一参考方向。随后,该方法执行一校正参数步骤:根据与该多个下方电极相关的该至少一感应结果计算出一第一校正参数,并根据与该多个上方电极相关的该至少一感应结果计算出一第二校正参数。接着,根据该第一校正参数、该第二校正参数与该第一初始座标,一补偿量被计算出来,且该补偿量被用以校正该第二初始座标。
关于本发明的优点与精神可以藉由以下发明详述及附图得到进一步的了解。
附图说明
图1为一自容式触控面板的电极配置范例。
图2为根据本发明的一实施例中的校正装置的功能方块图。
图3呈现交错排列的上方电极与下方电极的相对关系。
图4呈现角落区域、交界区域与中间区域的范围范例。
图5为根据本发明的一实施例中的校正方法的流程图。
符号说明
100:感应区域 111~113、121~123:电极
200:校正装置 210:初始座标计算模块
220:校正参数计算模块 230:补偿量计算模块
240:校正模块 300:自容式触控面板
380A~380D:角落区域 385A~385D:交界区域
390:触碰位置 S51~S54:流程步骤
具体实施方式
根据本发明的一具体实施例为一种校正装置,其功能方块图呈现于图2。校正装置200用以配合自容式触控面板300,并且包含一初始座标计算模块210、一校正参数计算模块220、一补偿量计算模块230与一校正模块240。于本发明的实施例中,自容式触控面板300包含多个上方电极与多个下方电极,且这些下方电极于一第一参考方向X上与这些上方电极交错排列。以下说明主要以图1所呈现的电极形状/配置(上方电极、下方电极两两对应且平面形状各自近似一直角三角形)为例,来说明校正装置200的运作方式。图1中的电极被重绘于图3,其中被绘示为填充以左斜灰线的电极为上方电极,而未被填充图样的白色电极为下方电极。
如图2所示,自容式触控面板300会将与该多个上方电极相关的感应结果以及与该多个下方电极相关的感应结果提供至初始座标计算模块210。初始座标计算模块210负责根据与这些感应结果计算出触碰发生位置于第一参考方向X上的第一初始座标x以及于一第二参考方向Y上的第二初始座标y。校正装置200的主要功能便是校正第二初始座标y。在一实施例中,初始座标计算模块210首先将所有的感应结果分组(grouping),找出最有可能是触碰发生位置的一个感应结果群组。以图3中的电极为例,假设实际触碰发生位置为虚线圆圈390所标示处,上方电极111~113和下方电极121~123所贡献的电容变化量会明显高于其他电极。在这个情况下,初始座标计算模块210于计算第一初始座标x、第二初始座标y时可仅考量上方电极111~113和下方电极121~123贡献的电容变化量构成的感应结果群组,忽略与其他电极相关的感应结果。
假设初始座标计算模块210总共将与上方电极相关的N个电容变化量以及与下方电极相关的P个电容变化量纳入考量(N、P各自为一自然数),初始座标计算模块210可根据下列运算式计算第一初始座标x、第二初始座标y:
其中i为范围在1到N之间的整数指标,k为范围在1到P之间的整数指标,Ci代表该N个电容感应量中的第i个电容变化量,Xi代表该第一参考方向上对应于该第i个电容变化量的一X方向重心座标,Ck代表该P个电容感应量中的第k个电容变化量,Xk代表该第一参考方向上对应于该第k个电容变化量的一X方向重心座标,而L代表单一电极在Y方向上的高度(如图3所示)。由于式一、式二所表示的初始座标运算为本发明所属技术领域中具有通常知识者所知,于此不赘述细节。
如图2所示,自容式触控面板300也会将与该多个上方电极相关的感应结果以及与该多个下方电极相关的感应结果提供至校正参数计算模块220。校正参数计算模块220负责根据与该多个下方电极相关的感应结果计算出一第一校正参数x1,并根据与该多个上方电极相关的该感应结果计算出一第二校正参数x2。于一实施例中,校正参数计算模块220根据下列运算式计算第一校正参数x1与第二校正参数x2:
由式三和式四可看出,第一校正参数x1可被视为仅考虑与下方电极相关的感应结果所计算出的一个X座标,而第二校正参数x2可被视为仅考虑与上方电极相关的感应结果所计算出的另一个X座标。
随后,补偿量计算模块230根据第一校正参数x1、第二校正参数x2与第一初始座标x计算出一补偿量comp。于一实施例中,补偿量计算模块根据下列运算式计算补偿量comp:
comp=(x1-x2+w)×x×a+x2×b,(式五)
其中w相关于一上方电极于第一参考方向X上的宽度(如图3所示),该宽度为w的整数倍,a、b分别为一预设数值。由式五可看出,补偿量comp和第一初始座标x之间的关系可用二次式表示,而该二次式中的一次项的系数与第一校正参数x1、第二校正参数x2的差值相关。预设数值a、b可由电路设计者预先经由模拟实验找出,其设计原则为期待最小化校正后的Y座标误差。
接着,校正模块240即根据补偿量comp校正第二初始座标y,产生一校正后座标y”:
y"=y+comp。(式六)
如先前所述,就图1呈现的电极形状/配置而言,当使用者触碰感应区域100的左侧或右侧邉缘时,感应结果中的Y座标通常会出现相当大的误差。于实际应用中,电路设计者可将校正装置200设定为当第一初始座标x与第二初始座标y显示触碰发生在感应区域100的左侧或右侧邉缘时(边缘区域的范围由电路设计者自行定义),才启动校正机制。易言之,若使用者触碰并非发生在感应区域100的左侧或右侧邉缘,校正装置200便无须进行前述与校正相关的运算程序,而是直接采用第一初始座标x和第二初始座标y。
经过模拟实验证明,当使用者触碰发生在感应区域100的左右两侧邉缘,根据式一~式六所产生的校正后座标y”会比校正前第二初始座标y的更接近实际触碰位置,提供良好的校正效果。
于另一实施例中,自容式触控面板300中的上方电极和下方电极可被各自区分为两类:中央电极与边缘电极。以图3呈现的电极为例,电路设计者可将最接近感应区域100左侧的四个电极(上方电极111、112与下方电极121、122)与最接近感应区域100右侧的四个电极定义为边缘电极,并将其他电极定义为中央电极(例如上方电极113与下方电极123)。须说明的是,本发明的范畴不以此例为限;电路设计者可自行依据模拟实验的结果决定边缘电极的数量。
假设初始座标计算模块210于计算第一初始座标x、第二初始座标y时,总共将与上方电极相关的N个中央电容变化量、M个边缘电容变化量,以及与下方电极相关的P个中央电容变化量与Q个边缘电容变化量纳入考量(N、M、P、Q各自为一自然数),初始座标计算模块210可根据下列运算式计算第一初始座标x:
其中i为范围在1到N之间的整数指标,j为范围在1到M之间的整数指标,k为范围在1到P之间的整数指标,l为范围在1到Q之间的整数指标。Ci代表该N个中央电容感应量中的第i个中央电容变化量,Xi代表第一参考方向X上对应于该第i个中央电容变化量的一重心座标。Cj代表该M个边缘电容感应量中的第j个边缘电容变化量,Xj代表第一参考方向X上对应于该第j个边缘电容变化量的一重心座标。Ck代表该P个中央电容感应量中的第k个中央电容变化量,Xk代表第一参考方向X上对应于该第k个中央电容变化量的一重心座标。Cl代表该Q个边缘电容感应量中的第l个边缘电容变化量,Xl代表第一参考方向X上对应于该第l个边缘电容变化量的一重心座标。
式七中的α1、α2分别为一预设数值。于一较佳实施例中,预设数值α1、α2同时等于2,也就是增加边缘电极于计算第一初始座标x时贡献的电容感应量的比重。比较式七和式一可看出,当数值α1、α2同时被设定为1,式七即等于式一。
根据本发明,补偿量计算模块230可被设计为根据初始座标计算模块210估计出的触碰发生位置选择不同的补偿量运算式。在这个情况下,第一初始座标x与第二初始座标y都会被提供至补偿量计算模块230。为便于说明,图3中的电极被重绘于图4。于一实施例中,当第一初始座标x与第二初始座标y显示触碰发生位置落入角落区域380A~380D中的任一个角落区域,补偿量计算模块230便根据下列运算式计算补偿量comp:
comp=(x2-x2+w)×x×a+x2×c,(式八)
其中c为一预设数值,且c大于式五中的数值b。相对地,若第一初始座标x与第二初始座标y显示触碰发生位置是出现在角落区域380A~380D之外的中间区域,则补偿量计算模块230仍然采用式五计算补偿量comp。易言之,当触碰发生在角落区域,补偿量comp会被提高。
于另一实施例中,当第一初始座标x与第二初始座标y显示触碰发生位置落在角落区域380A~380D和中间区域交界处的交界区域385A~385D,补偿量计算模块230会根据下列运算式计算补偿量comp:
comp=(x1-x2+w)×x×a+x2×d,(式九)
其中c为一预设数值,且式八中的数值c大于d,d大于式五中的数值b。于此实施例中,若第一初始座标x与第二初始座标y显示触碰发生位置是出现在角落区域380A~380D,则补偿量计算模块230仍然采用式八计算补偿量comp;若第一初始座标x与第二初始座标y显示触碰发生位置是出现在角落区域380A~380D和交界区域385A~385D之外的中间区域,则补偿量计算模块230仍然采用式五计算补偿量comp。额外考虑上述交界区域的原因在于避免角落区域和中间区域间的补偿量变化过于激烈。
如同预设数值a、b,电路设计者可预先经由模拟实验找出预设数值c、d,其设计原则亦为期待最小化校正后Y座标与实际触碰位置的Y座标间的误差。
根据本发明的另一具体实施例为一种用以配合一自容式触控面板的校正方法,其流程图绘示于图5。该触控面板包含多个上方电极与多个下方电极。该多个下方电极于一第一参考方向上与该多个上方电极交错排列。首先,步骤S51为根据与该多个上方电极相关的至少一感应结果以及与该多个下方电极相关的至少一感应结果,计算出一触碰发生位置于该第一参考方向上的一第一初始座标以及于一第二参考方向上的一第二初始座标。该第二参考方向垂直于该第一参考方向。随后,步骤S52为根据与该多个下方电极相关的该至少一感应结果计算出一第一校正参数,并根据与该多个上方电极相关的该至少一感应结果计算出一第二校正参数。接着,步骤S53为根据该第一校正参数、该第二校正参数与该第一初始座标计算一补偿量。步骤S54为根据该补偿量校正该第二初始座标。
本发明所属技术领域中具有通常知识者可理解,先前在介绍校正装置200时描述的各种操作变化(例如令步骤S51在计算第一初始座标时分别施加不同的比重于中央电极和边缘电极的电容变化量,或是根据触碰发生位置调整步骤S53于计算补偿量时采用的运算式)亦可应用至图5中的校正方法,其细节不再赘述。
须说明的是,本揭露书中的数学表示式用以说明与本发明的实施例相关的原理和逻辑,除非有特别指明的情况,否则不对本发明的范畴构成限制。本发明所属技术领域中具有通常知识者可理解,有多种技术可实现这些数学式所对应的物理表现形式。此外,本发明的附图包含呈现多种彼此关联的功能性模块的功能方块图。这些图式并非细部电路图,且其中的连接线仅用以表示信号流。功能性元件及/或程序间的多种互动关系不一定要透过直接的电性连结始能达成。此外,个别元件的功能不一定要如附图中绘示的方式分配,且分散式的区块不一定要以分散式的电子元件实现。
藉由以上较佳具体实施例的详述,希望能更加清楚描述本发明的特征与精神,而并非以上述所揭示的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地,其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的专利范围的范畴内。
Claims (14)
1.一种用以配合一自容式触控面板的校正装置,该触控面板包含多个上方电极与多个下方电极,该多个下方电极于一第一参考方向上与该多个上方电极交错排列,该校正装置包含:
一初始座标计算模块,用以根据与该多个上方电极相关的至少一感应结果以及与该多个下方电极相关的至少一感应结果,计算出一触碰发生位置于该第一参考方向上的一第一初始座标以及于一第二参考方向上的一第二初始座标,该第二参考方向实质上垂直于该第一参考方向;
一校正参数计算模块,用以根据与该多个下方电极相关的该至少一感应结果计算出一第一校正参数,并根据与该多个上方电极相关的该至少一感应结果计算出一第二校正参数;
一补偿量计算模块,用以根据该第一校正参数、该第二校正参数与该第一初始座标计算出一补偿量;以及
一校正模块,用以根据该补偿量校正该第二初始座标。
2.如权利要求1所述的校正装置,其特征在于,每一上方电极和每一下方电极的平面形状各自近似一直角三角形,且每一上方电极各自与一下方电极相对应。
3.如权利要求1所述的校正装置,其特征在于,与该多个上方电极相关的该至少一感应结果包含N个中央电容变化量与M个边缘电容变化量,与该多个下方电极相关的该至少一感应结果包含P个中央电容变化量与Q个边缘电容变化量,N、M、P、Q各自为一自然数,该初始座标计算模块根据下列运算式计算该第一初始座标x:
其中i为范围在1到N之间的整数指标,j为范围在1到M之间的整数指标,k为范围在1到P之间的整数指标,l为范围在1到Q之间的整数指标,Ci代表该N个中央电容感应量中的第i个中央电容变化量,Xi代表该第一参考方向上对应于该第i个中央电容变化量的一重心座标,Cj代表该M个边缘电容感应量中的第j个边缘电容变化量,Xj代表该第一参考方向上对应于该第j个边缘电容变化量的一重心座标,Ck代表该P个中央电容感应量中的第k个中央电容变化量,Xk代表该第一参考方向上对应于该第k个中央电容变化量的一重心座标,Cl代表该Q个边缘电容感应量中的第l个边缘电容变化量,Xl代表该第一参考方向上对应于该第l个边缘电容变化量的一重心座标;α1、α2分别为一预设数值;
该校正参数计算模块根据下列运算式计算该第一校正参数x1与该第二校正参数x2:
4.如权利要求3所述的校正装置,其特征在于,预设数值α1、α2同时等于1或同时等于2。
5.如权利要求3所述的校正装置,其特征在于,该补偿量计算模块根据下列运算式计算该补偿量comp:
comp=(x1-x2+w)×x×a+x2×b,
其中w相关于一上方电极于该第一参考方向上的宽度,该宽度为w的整数倍,a、b分别为一预设数值。
6.如权利要求3所述的校正装置,其特征在于,当该第一初始座标与该第二初始座标显示该触碰发生位置落入一中间区域,该补偿量计算模块根据下列运算式计算该补偿量comp:
comp=(x1-x2+w)×x×a+x2×b;
当该第一初始座标与该第二初始座标显示该触碰发生位置落入一角落区域,该补偿量计算模块根据下列运算式计算该补偿量comp:
comp=(x1-x2+w)×x×a+x2×c;
其中w大致等于一上方电极于该第一参考方向上的宽度,a、b、c分别为一预设数值,且c大于b。
7.如权利要求3所述的校正装置,其特征在于,当该第一初始座标与该第二初始座标显示该触碰发生位置落入一中间区域,该补偿量计算模块根据下列运算式计算该补偿量comp:
comp=(x1-x2+w)×x×a+x2×b;
当该第一初始座标与该第二初始座标显示该触碰发生位置落入一角落区域,该补偿量计算模块根据下列运算式计算该补偿量comp:
comp=(x1-x2+w)×x×a+x2c;
当该第一初始座标与该第二初始座标显示该触碰发生位置落入该中间区域与该角落区域间的一交界区域,该补偿量计算模块根据下列运算式计算该补偿量comp:
comp=(x1-x2+w)×x×a+x2×d;
其中w大致等于一上方电极于该第一参考方向上的宽度,a、b、c、d分别为一预设数值,且c大于d,d大于b。
8.一种用以配合一自容式触控面板的校正方法,该触控面板包含多个上方电极与多个下方电极,该多个下方电极于一第一参考方向上与该多个上方电极交错排列,该校正方法包含:
(a)根据与该多个上方电极相关的至少一感应结果以及与该多个下方电极相关的至少一感应结果,计算出一触碰发生位置于该第一参考方向上的一第一初始座标以及于一第二参考方向上的一第二初始座标,该第二参考方向实质上垂直于该第一参考方向;
(b)根据与该多个下方电极相关的该至少一感应结果计算出一第一校正参数;
(c)根据与该多个上方电极相关的该至少一感应结果计算出一第二校正参数;
(d)根据该第一校正参数、该第二校正参数与该第一初始座标计算出一补偿量;以及
(e)根据该补偿量校正该第二初始座标。
9.如权利要求8所述的校正方法,其特征在于,每一上方电极和每一下方电极的平面形状各自近似一直角三角形,且每一上方电极各自与一下方电极相对应。
10.如权利要求8所述的校正方法,其特征在于,与该多个上方电极相关的该至少一感应结果包含N个中央电容变化量与M个边缘电容变化量,与该多个下方电极相关的该至少一感应结果包含P个中央电容变化量与Q个边缘电容变化量,N、M、P、Q各自为一自然数,步骤(a)包含根据下列运算式计算该第一初始座标x:
其中i为范围在1到N之间的整数指标,j为范围在1到M之间的整数指标,k为范围在1到P之间的整数指标,l为范围在1到Q之间的整数指标,Ci代表该N个中央电容感应量中的第i个中央电容变化量,Xi代表该第一参考方向上对应于该第i个中央电容变化量的一重心座标,Cj代表该M个边缘电容感应量中的第j个边缘电容变化量,Xj代表该第一参考方向上对应于该第j个边缘电容变化量的一重心座标,Ck代表该P个中央电容感应量中的第k个中央电容变化量,Xk代表该第一参考方向上对应于该第k个中央电容变化量的一重心座标,Cl代表该Q个边缘电容感应量中的第l个边缘电容变化量,Xl代表该第一参考方向上对应于该第l个边缘电容变化量的一重心座标;α1、α2分别为一预设数值;
步骤(b)~步骤(c)包含根据下列运算式计算该第一校正参数x1与该第二校正参数x2:
11.如权利要求10所述的校正方法,其特征在于,预设数值α1、α2同时等于1或同时等于2。
12.如权利要求10所述的校正方法,其特征在于,步骤(d)包含根据下列运算式计算该补偿量comp:
comp=(x1-x2+w)×x×a+x2×b,
其中w相关于一上方电极于该第一参考方向上的宽度,该宽度为w的整数倍,a、b分别为一预设数值。
13.如权利要求10项所述的校正方法,其中步骤(d)包含:
(d1)当该第一初始座标与该第二初始座标显示该触碰发生位置落入一中间区域,根据下列运算式计算该补偿量comp:
comp=(x1-x2+w)×x×a+x2×b;以及
(d2)当该第一初始座标与该第二初始座标显示该触碰发生位置落入一角落区域,根据下列运算式计算该补偿量comp:
comp=(x1-x2+w)×x×a+x2×c;
其中w大致等于一上方电极于该第一参考方向上的宽度,a、b、c分别为一预设数值,且c大于b。
14.如权利要求10所述的校正方法,其特征在于,步骤(d)包含:
(d1)当该第一初始座标与该第二初始座标显示该触碰发生位置落入一中间区域,根据下列运算式计算该补偿量comp:comp=(x1-x2+w)×x×a+x2×b;
(d2)当该第一初始座标与该第二初始座标显示该触碰发生位置落入一角落区域,根据下列运算式计算该补偿量comp:
comp=(x1-x2+w)×x×a+x2xc;以及
(d3)当该第一初始座标与该第二初始座标显示该触碰发生位置落入该中间区域与该角落区域间的一交界区域,根据下列运算式计算该补偿量comp:
comp=(x1-x2+w)×x×a+x2×d;
其中w大致等于一上方电极于该第一参考方向上的宽度,a、b、c、d分别为一预设数值,且c大于d,d大于b。
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