TWI517016B - 校正觸控面板邊緣之座標値的方法與觸控裝置 - Google Patents

Description

校正觸控面板邊緣之座標值的方法與觸控裝置

本發明係關於觸控面板，特別係關於校正觸控面板邊緣之座標值的方法與裝置。

觸控面板是規模龐大的一項產業，各式各樣的電子產品都使用觸控面板作為人機介面的重要輸出入裝置。觸控面板的性能，取決於感測電極與連接感測電極的邏輯電路。感測電極的設計與品質，會影響到觸控面板的性能。

一般來說，觸控面板的感測電極形成在一透明基板上。顯示裝置所發出的光可以透過該透明基板顯示給使用者觀看。形成在透明基板上的感測電極包含多個電極，這些電極透過多個導線連接到邏輯電路。觸控面板即透過偵測感測電極上的微弱電流，據以得知觸控面板上所發生的近接(靠近與接觸)事件。

感測電極通常包含複數個感測電極單元。在觸控面板中央的每一個感測電極單元旁邊都有其他的感測電極單元，因此觸控面板的處理模組在使用某一種算法計算發生在觸控面板中央的近接事件時，所計算出來的座標結果與近接事件的真實座標的誤差不大。但是對於位在觸控面板 邊緣的感測電極單元而言，由於其至少有一邊沒有其他的感測電極單元，如果套用同一種算法來計算發生在接近觸控面板邊緣的近接事件時，所計算出來的座標結果與近接事件的真實座標的誤差就會變大。

因此，迄需一種可以用來補償算法誤差的方法，使得觸控面板得以較為正確地計算出發生在接近觸控面板邊緣的近接事件座標。

在本發明的一實施例中，提供一種校正觸控面板邊緣之一座標值的方法。該方法包含：提供一查找表，其包含對應到複數個電容變化總和之平方根的複數個第一線性函數之斜率與起始點；計算發生在觸控面板邊緣之一近接事件所對應的一計算座標與一電容變化總和之平方根；根據該計算座標與電容變化總和之平方根，自該查找表所包含的複數條第一線性函數當中選出一條第一線性函數；以及根據該條第一線性函數與該計算座標計算出一真實座標。

在本發明的另一實施例中，提供一種可校正觸控面板邊緣之一座標值的觸控裝置。該觸控裝置包含：一記憶體模組與一處理模組。該記憶體模組，包含一查找表，其包含對應到複數個電容變化總和之平方根的複數個第一線性函數之斜率與起始點。該處理模組連接至該觸控面板與該記憶體模組，該處理模組用於執行下列步驟：計算發生在觸控面板邊緣之一近接事件所對應的一計算座標與一電容變化總和之平方根；根據該計算座標與電容變化總和之平方根，自該查找表所包含的複數條第一線性函數當中選出一條第一線性函數；以及根據該條第一線性函數與該計算座標計算出一真實座標。

總上所述，本發明的主要精神之一，係使用多個線性函數來逼近一條曲線，利用少量的計算來減少記憶體的消耗，從而得到相似的校正值。

100‧‧‧觸控裝置

110‧‧‧觸控面板

120‧‧‧感測電極

130‧‧‧處理模組

140‧‧‧記憶體模組

200A‧‧‧曲線

200B‧‧‧曲線

410‧‧‧曲線

420‧‧‧直線

420A~D‧‧‧直線

430‧‧‧曲線

440‧‧‧直線

440A~D‧‧‧直線

610~640‧‧‧步驟

第一圖為本發明一實施例的一觸控裝置的一示意圖。

第二圖為根據本發明一實施例的X軸座標誤差值的一示意圖。

第三A圖為根據本發明一實施例的電容變化總和之平方根之查找表。

第三B圖為根據本發明一實施例的X軸誤差值之查找表。

第三C圖為根據本發明一實施的一X軸真實座標之查找表。

第四A圖為根據本發明一實施例的X軸計算座標對X軸真實座標之一示意圖。

第四B圖為根據本發明一實施例的X軸計算座標對投影面積之一示意圖。

第五A圖為根據本發明一實施例的記憶體內容之一示意圖。

第五B圖為根據本發明一實施例的記憶體內容之一示意圖。

第六圖為根據本發明一實施例的校正方法。

第七A圖為根據本發明一實施例的校正X軸座標的一示意圖。

第七B圖為根據本發明另一實施例的校正X軸座標的一示意圖。

本發明將詳細描述一些實施例如下。然而，除了所揭露的實施例外，本發明的範圍並不受該些實施例的限定，乃以其後的申請專利範圍為準。而為了提供更清楚的描述及使該項技藝的普通人員能理解本發明 的發明內容，圖示內各部分並沒有依照其相對的尺寸進行繪圖，某些尺寸或其他相關尺度的比例可能被凸顯出來而顯得誇張，且不相關的細節部分並沒有完全繪出，以求圖示的簡潔。

請參考第一圖所示，其為本發明一實施例的一觸控裝置100的一示意圖。該觸控裝置100包含一觸控面板110。該觸控面板110包含一基板與形成於該基板的複數感測電極組120。該複數感測電極組120連接到一處理模組130。該處理模組130內包含必要的電路並且連接到一記憶體模組140。

該記憶體模組140內包含了必要的程式碼與資料，可供該處理模組130執行與運用，以便實作某一種演算法。該種演算法係根據該複數感測電極組120所偵測到的某一些電性，據以計算出發生在該觸控面板110上近接事件的座標。本領域的普通技術人員可以理解到，該複數感測電極組120的設計有多種形式，而上述的演算法對應至該複數感測電極組120的設計。換言之，當複數感測電極組120的設計改變時，演算法即有可能必須做相應的修改。本發明也不限定上述處理模組130與記憶體模組140的連接方式與其實作方法。在一實施例中，該處理模組130與記憶體模組140可以位於同一晶片當中。但在另一實施例中，該處理模組130可以透過其他的電路或控制器存取位於不同晶片上的記憶體模組140。

請參考第二圖所示，其為根據本發明一實施例的X軸座標誤差值暨補償值的一示意圖。假設在第一圖所示的觸控面板110上，以平行於X軸的方向199產生連續的近接事件，則第二圖示出的曲線200A與200B係經過處理模組130使用演算法之後所得到的X軸計算座標之誤差值，與相應之 近接事件的X軸真實座標的關係。曲線200A與曲線200B係分別對應至同一位置之近接事件的不同邊緣區塊大小。

可以觀察到曲線200A與200B，在越接近觸控面板110的邊緣，則誤差值也就越大。在一實施例中，該複數感測電極組120包含有沿著X軸排列的複數個感測電極單元，用以感測該觸控面板之複數電容變化量，其演算法的誤差值會產生如第二圖所示的關係。

在某些實施例中，當觸控裝置100為電容式時，電容變化量相關於投影面積。處理模組130首先透過電容變化量計算出投影面積以及校正前的X軸座標值，並透過事先建立之查找表查找出電容變化總和之平方根(capsum)，亦即外部導電物體靠近或接觸感測電極組120所導致之電容變化量的總和之平方根。由於感測電極組120的設計形式，使得同一投影面積的近接事件在觸控面板110中間所影響的電容變化總和之平方根，不同於在觸控面板110邊緣處所影響的電容變化總和之平方根。因此，當處理模組130計算完上述的投影面積之後，還得根據近接事件所發生的位置，亦即X軸座標值查找出電容變化總和之平方根。但本發明並不限定該感測電極組120的設計形式，以及其所使用的演算法，只要有第二圖所示的曲線關係，就可以適用本發明。

在一實施例中，記憶體模組140內包含了兩個查找表，一個查找表用於根據近接事件的X軸座標值來查找出上述的電容變化總和之平方根，另一個查找表則用於根據電容變化總和之平方根回過頭來校正近接事件的X軸座標值。請參考第三A圖所示，其為根據本發明一實施例的電容變化總和之平方根查找表。第三A圖所示之查找表的橫軸可以表示某一近接 事件的投影面積，或者是投影面積的正比值，例如電容變化量。查找表的豎軸可以表示某一近接事件經該演算法所得出的X軸計算座標。表內的數值表示電容變化總和之平方根。

當控制模組130所執行的演算法計算出某一近接事件的X軸計算座標與其投影面積(或電容變化量)時，即可以利用上述的查找表計算出電容變化總和之平方根。

在一實施例中，橫軸的投影面積(或電容變化量)A1,A2,A3,...An之間的差是相等的，而豎軸的X軸計算座標X1,X2,X3,...,Xm之間的差也是相等的。在上述的計算過程中，若演算法所計算出的X軸計算座標與/或其投影面積(或電容變化量)不等於查找表的值時，即可以利用相鄰的兩個點，使用內插法來計算電容變化總和之平方根。當然，在另一實施例中，上述的橫軸與/或豎軸的值不需要是等差，也可以利用內插法來計算電容變化總和之平方根。

假設計算出來的投影面積(或電容變化量)為A1.3，X軸計算座標為X2.6。在一實施例中，可以直接用最接近的電容變化總和之平方根值來算，也就是Ae31。在另一實施例中，可以先對橫軸作內插，亦即使用Ae21與Ae22找出第一值Ae21.3，使用Ae31與Ae32找出第二值Ae31.3。接著，再根據縱軸作內插，也就是使用上述的第一值Ae21.3與第二值Ae31.3找出真正的電容變化總和之平方根值。在更一實施例中，可以先對縱軸作內插，亦即使用Ae21與Ae31找出第一值Ae2.61，使用Ae22與Ae32找出第二值Ae2.62。接著再根據橫軸作內插，也就是使用上述的第一值Ae2.61與第二值Ae2.62找出真正的電容變化總和之平方根值。

在找出電容變化總和之平方根值後，可以再用另一個查找表，來校正近接事件的X軸座標值。請參考第三B圖所示，其為根據本發明一實施例的X軸誤差值之查找表。第三B圖所示之查找表的橫軸可以表示某一近接事件的電容變化總和之平方根。查找表的豎軸可以表示某一近接事件經該演算法所得出的X軸計算座標。表內的數值表示X軸座標的誤差量。比方說，可以由虛線框出的複數個數據E13,E23,E33,...,Em3來回推出第二圖所示的曲線200A。

當控制模組130所執行的演算法計算出某一近接事件的X軸計算座標與其電容變化總和之平方根時，即可以利用上述的查找表計算出X軸座標的誤差值。再利用X軸計算座標與其誤差值，就可以計算出該近接事件的X軸真實座標。

在一實施例中，橫軸的電容變化總和之平方根A1,A2,A3,...Amn之間的差是相等的，而豎軸的X軸計算座標X1,X2,X3,...,Xm之間的差也是相等的。在上述的計算過程中，若演算法所計算出的X軸計算座標與/或電容變化總和之平方根不等於查找表的值時，即可以利用相鄰的兩個點，使用內插法來計算X軸座標的誤差值。當然，在另一實施例中，上述的橫軸與/或豎軸的值不需要是等差，也可以利用內插法來計算X軸座標的誤差值。

請參找第三C圖所示，其為根據本發明一實施例的一X軸真實座標之查找表。第三C圖所示之查找表的橫軸可以表示某一近接事件的電容變化總和之平方根。查找表的豎軸可以表示某一近接事件經該演算法所得出的X軸計算座標。表內的數值表示校正後的X軸真實座標。本領域的普 通技藝人員可以理解到，第三B圖與第三C圖的使用方法相同，只不過第三B圖查找到的是誤差值，而第三C圖查找到的是校正後的X軸真實座標。

無論實施例是使用第三A圖以及第三B圖或第三C圖的表格，兩個查找表需要耗用較大的記憶體空間，即(m+1)x(n+1)+(m+1)x(mxn+1)個單位的空間。對於記憶體模組140來說，耗用這麼大的記憶體空間是相當可觀的。所以在本發明的另一實施例中，可以減少所耗用的記憶體空間。

請參考第四A圖所示，其為根據本發明一實施例的X軸計算座標對X軸真實座標之一示意圖。對應於一特定的電容變化總和之平方根，X軸的計算座標與X軸真實座標之對應關係可被描述如第四A圖，其橫軸為X軸的計算座標，豎軸為X軸真實座標。在另一實施例中，豎軸可以為X軸誤差值。第四A圖包含X軸計算座標對應至某一電容變化總和之平方根的一條曲線410，以及複數條逼近該曲線410的直線420A至420D。比方說，曲線410的橫軸範圍介於X1與Xm之間。

在一實施例中，由於各個直線420A至420D的值與該曲線410的對應值之誤差落在一限度內，所以可以利用直線420A至420D來取代曲線410。如此一來，記憶體模組140只需要記得複數條直線420A至420D所對應的斜率與起始點，就可以根據X軸計算座標找出對應的某一條直線420，從而計算出X軸真實座標或X軸誤差值，進而得出X軸真實座標。

請參考第四B圖所示，其為根據本發明一實施例的X軸計算座標對電容變化總和之平方根之一示意圖。X軸計算座標與電容變化總和之平方根之對應關係可被描述如第四B圖，橫軸為X軸的計算座標，豎軸為電容變化總和之平方根。圖上示出X軸計算座標對應至某一電容變化總和之平 方根的一條曲線430，以及複數條逼近該曲線430的直線440A至440D。

在第四A圖所示之實施例當中，需要利用已知的電容變化總和之平方根對應出複數條直線420，再利用X軸計算座標找出對應的一條直線420，進而解出X軸真實座標。在一實施例中，取得電容變化總和之平方根之查表流程亦可同時利用第四B圖所示之對應關係取得。換言之，可以先利用第四B圖加入一可選的步驟，亦即利用X軸計算座標與該曲線430計算出電容變化總和之平方根。。

除此之外，若儲存曲線430需要太多記憶體空間，則也可以使用多條直線440A至440D來逼近曲線430。換言之，只需要記得這些直線440A至440D的起始點與斜率，就可以計算出校正後的電容變化總和之平方根。

請參考第五A圖所示，其為根據本發明一實施例的記憶體內容之一示意圖。第五A圖的橫軸表示電容變化總和之平方根，橫軸的範圍和第三C圖相同，最小的值為A1，最大的值為An。第五A圖的豎軸仍然表示X軸計算座標，豎軸的範圍也與第三B圖相同，最小的值為X1，最大的值為Xm。第五A圖與第三B圖或第三C圖不同的地方在於，其所儲存的內容並不是X軸真實座標或是X軸誤差值，而是上述各條直線420的起始點和斜率。

虛線部分顯示了一組直線420A2至420D2，這些直線420可以對應地逼近一曲線410，其也對應到某一電容變化總和之平方根Af。換言之，如果已知電容變化總和之平方根為Af，且X軸計算座標介於X1至Xm之間時，可以根據X軸計算座標找到對應的一條直線，例如420B2。接著，再根據直線420B2所記載的起始點和斜率，可以將X軸計算座標轉換成X軸真 實座標。

請參考第五B圖所示，其為根據本發明一實施例的記憶體內容之一示意圖。第五B圖的橫軸表示電容變化總和之平方根，橫軸的範圍和第三C圖相同，最小的值為A1，最大的值為An。第五B圖的豎軸仍然表示X軸計算座標，豎軸的範圍也與第三A圖相同，最小的值為X1，最大的值為Xm。第五B圖與第三A圖不同的地方在於，其所儲存的內容並不是電容變化總和之平方根，而是上述各條直線440的起始點和斜率。

虛線部分顯示了一組直線440A2至440D2，這些直線440可以對應地逼近一曲線430，其也對應到某一電容變化總和之平方根Af。換言之，如果計算所得的電容變化總和之平方根為Af，且X軸計算座標介於X1至Xm之間時，可以根據X軸計算座標找到對應的一條直線，例如420B2。接著，再根據直線420B2所記載的起始點和斜率，可以將計算所得的電容變化總和之平方根轉換成校正後的電容變化總和之平方根。

儘管第五A圖與第五B圖所示實施例中的橫軸與縱軸之範圍一致，且這兩個記憶體空間的欄位數量相當，但本發明並不限定其橫軸與縱軸之範圍彼此相同，也不限定其欄位數量彼此相同。

假定第五A圖所記憶的內容可以對應到p條曲線410，每一條曲線410對應到q條直線420，每條直線需要記載起始點和斜率。由於p遠小於n，且q遠小於m，所以第五A圖實施例占用的記憶體空間為p*q*2，遠小於第三B圖的(m+1)*(m*n+1)。假定第五B圖所記憶的內容可以對應到r條曲線430，每一條曲線430對應到s條直線440，每條直線需要記載起始點和斜率。由於r遠小於n，且s遠小於m，所以第五B圖實施例占用的記憶體空間為 r*s*2，遠小於第三B圖的(m+1)*(m*n+1)。總的來說，使用第五A圖與第五B圖所示的查找表，可以節省大量的記憶體空間。

請參考第六圖所示，其為根據本發明一實施例的校正方法。該校正方法可用於校正觸控面板邊緣之一座標值的方法，可以適用於第一圖所示的實施例。特別是處理模組130可以執行第六圖所示的校正方法。除了下述說明以外，該校正方法也可以包含上述實施例的說明。

步驟610：提供一查找表。該查找表可以位於第一圖所示實施例的一記憶體模組140。該查找表包含對應到複數個電容變化總和之平方根的複數個第一線性函數之斜率與起始點。在一實施例中，該複數個第一線性函數可以是第四A圖所示的直線420A至420D，也可以是第五A圖所示的直線420A2至420D2。

步驟620：計算發生在觸控面板110邊緣之一近接事件所對應的一計算座標與一投影面積以得出一電容變化總和之平方根。

步驟630：根據該計算座標與電容變化總和之平方根，自該查找表所包含的複數條第一線性函數當中選出一條第一線性函數。

步驟640：根據該條第一線性函數與該計算座標得出一真實座標。

在一實施例中，座標值表示該觸控面板的一個軸向，該觸控面板包含沿著該軸向排列的複數個感測電極單元。

在另一實施例中，據該計算座標來計算該電容變化總和之平方根。該查找表更包含複數條第二線性函數(如直線440)的斜率與起始點。例如第四B圖所示的直線440A至440D，或者是第五B圖所示的直線440A2至 440D2。該電容變化總和之平方根值的計算更包含：根據該計算座標與投影面積(或電容變化量)，自該查找表所包含的該複數條第二線性函數當中選出一條第二線性函數；以及根據該條第二線性函數與該計算座標查找出一電容變化總和之平方根。

在更一實施例中，對應到同一該電容變化總和之平方根的該複數第一線性函數所對應的計算座標的區間各不相同。對應到同一該投影面積的該複數第二線性函數所對應的計算座標的區間各不相同。

請參考第七A圖所示，其為根據本發明一實施例的校正X軸座標的一示意圖。第七A圖的橫軸為X軸計算座標，豎軸為X軸誤差值。第七A圖的各條線係根據第三A圖或第三B圖所示實施例所得，每一條線係對應到不同的電容變化總和之平方根。

請參考第七B圖所示，其為根據本發明另一實施例的校正X軸座標的一示意圖。第七B圖的橫軸為X軸計算座標，豎軸為X軸誤差值。第七A圖的各條線係根據第五A圖至第六圖所示實施例所得，每一條線係對應到不同的電容變化總和之平方根。

將第七A圖與第七B圖相比，可以看到各條線經過校正後的結果相差不多，但第七A圖實施例所耗用的記憶體容量遠高於第七B圖實施例所耗用的記憶體容量。總上所述，本發明的主要精神之一，係使用多個線性函數來逼近一條曲線，利用少量的計算來減少記憶體的消耗，從而得到相似的校正值。

610~640‧‧‧步驟

Claims (8)

1. 一種校正觸控面板邊緣之座標值的方法，包含：計算發生在觸控面板邊緣之一近接事件所對應的一計算座標與一投影面積以得出一電容變化總和之平方根；根據該計算座標與電容變化總和之平方根，自一查找表所包含的複數第一線性函數當中選出一第一線性函數；以及根據該第一線性函數與該計算座標得出一真實座標；其中，該查找表包含對應到複數個電容變化總和之平方根的該複數個第一線性函數之斜率與起始點，以及該投影面積相關於該觸控面板之至少一電容變化量；其中該計算座標與該真實座標對應於該觸控面板的一個軸向，該觸控面板包含沿著該軸向排列的複數個感測電極單元，用以感測該觸控面板之複數電容變化量。
2. 如申請專利範圍第1項的方法，其中該查找表更包含複數條第二線性函數的斜率與起始點，得出該電容變化總和之平方根的步驟包含：根據該計算座標與該投影面積，自該查找表所包含的該複數條第二線性函數當中選出一第二線性函數；以及根據該條第二線性函數與該計算座標得出該電容變化總和之平方根。
3. 如申請專利範圍第1項的方法，其中對應到同一該電容變化總和之平方根的該複數第一線性函數所對應的計算座標的區間各不相同。
4. 如申請專利範圍第2項的方法，其中對應到同一該投影面積的該複數第二線性函數所對應的計算座標的區間各不相同。
5. 一種可校正觸控面板邊緣之座標值的觸控裝置，包含：一記憶體模組，包含一查找表，其包含對應到複數個電容變化總和之平方根的複數個第一線性函數之斜率與起始點；以及連接至該觸控面板與該記憶體模組的一處理模組，該處理模組用於執行下列步驟：計算發生在觸控面板邊緣之一近接事件所對應的一計算座標與一投影面積以得出一電容變化總和之平方根；根據該計算座標與電容變化總和之平方根，自該查找表所包含的複數第一線性函數當中選出一第一線性函數；以及根據該第一線性函數與該計算座標得出一真實座標；其中，計算座標與該真實座標對應於該觸控面板的一個軸向，該觸控面板包含沿著該軸向排列的複數個感測電極單元，用以感測該觸控面板之複數電容變化量。
6. 如申請專利範圍第5項的觸控裝置，其中該查找表更包含複數條第二線性函數的斜率與起始點，得出該電容變化總和之平方根的步驟包含：根據該計算座標與該投影面積，自該查找表所包含的該複數第二線性函數當中選出一第二線性函數；以及 根據該條第二線性函數與該計算座標得出該電容變化總和之平方根。
7. 如申請專利範圍第5項的觸控裝置，其中對應到同一該電容變化總和之平方根的該複數第一線性函數所對應的計算座標的區間各不相同。
8. 如申請專利範圍第6項的觸控裝置，其中對應到同一該投影面積的該複數第二線性函數所對應的計算座標的區間各不相同。