專利名稱：具有均衡修正的電容式觸控板及其偵測定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)一種電容式觸控板，特別是關(guān)于一種具有均衡修正的電容 式觸控板及其偵測定位方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)電容式觸控板的觸控感應(yīng)器是由印刷電路板(PCB)實現(xiàn)，然而印刷電 路板的不透明性限制了電容式觸控板在手機、個人數(shù)字助理及多媒體播放面 板等電子產(chǎn)品上的應(yīng)用。透明導(dǎo)電膜，例如銦錫氧化物導(dǎo)電薄膜(ITO)及銦鋅 氧化物導(dǎo)電薄膜(IZO)，可以用來取代PCB上的布線；在透明薄膜(membrane) 上以導(dǎo)電碳膜或銀膠印刷布線，也可以使電容式觸控板應(yīng)用于欲透出底面的 電子產(chǎn)品。不過這些材質(zhì)的布線都具有顯著的阻抗，不像PCB的金屬布線阻 抗低到可以忽略，因此會造成觸控感應(yīng)器的感應(yīng)值的誤差，影響電容式觸控 板的偵測定位。如圖1所示，電容式觸控板100包括觸控感應(yīng)器110以及控 制器120。在此顯示的觸控感應(yīng)器110是二維的觸控感應(yīng)器，因此含有兩個方 向的感應(yīng)線X1、 X2、、 Xm、…、XM以及Y1、 Y2、、 Yn、、 YN。 為方便表示，通常以X方向與Y方向來指稱。如果觸控感應(yīng)器110是以PCB 來實現(xiàn)，那么感應(yīng)線X1、 X2、…、Xm、…、XM以及Y1、 Y2、…、Yn、…、 YN就是PCB上的金屬導(dǎo)線。如果為了透明的應(yīng)用，使用ITO或IZO制作感 應(yīng)線X1、 X2、、 Xm、…、XM以及Y1、 Y2、…、Yn、…、YN，那么就 是以玻璃、塑膠或其他透明材料為基板。如果以導(dǎo)電碳膜或銀膠印刷感應(yīng)線 XI、 X2、…、Xm、…、XM以及Yl、 Y2、…、Yn、…、YN，那么基板就 是使用透明薄膜(membrane)?？刂破?20是一顆芯片，安裝在軟性印刷電路 板(FPC)115上，通過印刷在FPC 115上的金屬導(dǎo)線125連接感應(yīng)線X1、X2、…、Xm、…、XM以及Y1、 Y2、…、Yn、…、YN?？刂破?20含有偵測電路， 用來偵測感應(yīng)線X1、 X2、、 Xm、、 XM以及Y、Y2、…、Yn、…、
YN上的電容量的變化，稱為感應(yīng)值，據(jù)以判斷物件在觸控感應(yīng)器110上的位 置。
如圖2所示， 一條感應(yīng)線連接數(shù)個電容感應(yīng)器130-148。如果這條感應(yīng)線 的阻抗低到可以忽略，那么物件碰觸各感應(yīng)器130-148時產(chǎn)生的感應(yīng)值大致上 差不多大小，因此控制器120可以根據(jù)預(yù)設(shè)的基準(zhǔn)值判斷是否有物件碰觸。 但是，如果感應(yīng)線具有無法忽略的電阻值，則圖2的配置將具有如圖3所示 的等效電路，因而產(chǎn)生電阻電容濾波效應(yīng)。于是，如圖4所示，當(dāng)物件分別 觸碰同一條感應(yīng)線上的不同位置時，控制器120對感應(yīng)器130-148的感應(yīng)值隨 著與其之間的距離增加而衰減，導(dǎo)致靠近控制器120的前端感應(yīng)器130與遠(yuǎn) 離控制器120的末端感應(yīng)器148之間的感應(yīng)值差異過大。這種因為實際阻抗 導(dǎo)致感應(yīng)值衰減的現(xiàn)象造成電容式觸控板的調(diào)整困難，甚至無法在較厚的介 質(zhì)下偵測到電容量的變化。此外，雖然物件碰觸同一條感應(yīng)線，但是因為感 應(yīng)值有明顯差異，增加誤判造成誤動作的可能性。
利用交錯式布線的感應(yīng)線來均勻化感應(yīng)線的電阻與電容分布，可以降低 感應(yīng)值衰減的問題，然而交錯式布線的感應(yīng)線分別從X方向及Y方向感應(yīng)線 的二端拉線到控制器，導(dǎo)致線路布局復(fù)雜化。此外，如圖5所示，如果觸控 感應(yīng)器210是長方形的，分別從X方向及Y方向感應(yīng)線的兩端拉線到控制器 220，則過長的導(dǎo)線230-234除了增加線路布局的困難，更產(chǎn)生額外的寄生電 阻，造成信號處理上的困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一，在于提出一種具有均衡修正的電容式觸控板及其偵 測定位方法。
本發(fā)明的目的之一，在于提出一種簡化電容式觸控板的線路布局的裝置及方法。
本發(fā)明的目的之一，在于提出一種增加電容式觸控板的偵測定位準(zhǔn)確度 的裝置及方法。
根據(jù)本發(fā)明， 一種具有均衡修正的電容式觸控板及其偵測定位方法，是 通過一均衡器修正從一感應(yīng)線測得的感應(yīng)值，以抵消該感應(yīng)線因阻抗所造成 的感應(yīng)值衰減，因而均勻化該感應(yīng)線在不同位置上產(chǎn)生的感應(yīng)值，增加該電 容式觸控板偵測定位的準(zhǔn)確度。
該電容式觸控板包括一觸控感應(yīng)器及一控制器，該觸控感應(yīng)器含有多條 感應(yīng)線連接到該控制器。該控制器包括一前端電路偵測該些感應(yīng)線產(chǎn)生感應(yīng) 值。
較佳者，從一第一方向的感應(yīng)值決定一第一方向的位置信息提供給該均 衡器，據(jù)以決定一第二方向的均衡函數(shù)值，進而修正該第二方向的感應(yīng)值。 較佳者，該均衡器包括一存儲器，用以儲存該均衡函數(shù)值。 較佳者，該第一方向上的感應(yīng)線具有平衡的電阻電容分布。


圖1是一個電容式觸控板的示意圖2是一條感應(yīng)線的示意圖3是一條高阻值感應(yīng)線的等效電路圖4是一條感應(yīng)線上不同位置的感應(yīng)值分布；
圖5是一個具有交錯式布線的電容式觸控板的示意圖6是本發(fā)明均勻化感應(yīng)值所使用的原理的示意圖7是一個根據(jù)本發(fā)明的電容式觸控板的功能方塊圖8是在不同時間以相同條件觸碰觸控感應(yīng)器的感應(yīng)值的示意圖9是均衡器的一個實施例；
圖IO是觸控感應(yīng)器的線路布局的第一實施例；
6圖11是觸控感應(yīng)器的線路布局的第二實施例；
圖12是觸控感應(yīng)器的線路布局的第三實施例；以及
圖13是觸控感應(yīng)器的線路布局的第四實施例。
附圖標(biāo)號
100 電容式觸控板
110 觸控感應(yīng)器
115 軟性印刷電路板
120 控制器
125 金屬導(dǎo)線 130-148 感應(yīng)器
210 觸控感應(yīng)器
220 控制器 230-234 連接導(dǎo)線
310 感應(yīng)值分布曲線
320 均衡函數(shù)
330 均衡修正后的感應(yīng)值分布曲線
340 運算單元
400 物件
410 觸控感應(yīng)器
420 前端電路
430 均衡器
440 Y方向定位
450 X方向定位
460 后運算
470 存儲器
具體實施例方式
圖6說明本發(fā)明用來均勻化感應(yīng)值的原理。以圖1所示的觸控感應(yīng)器110
為例，X方向的感應(yīng)線X1、 X2、…、Xm、…、XM與Y方向的感應(yīng)線Yl、 Y2、…、Yn、…、YN彼此正交，因此在某一條X方向的感應(yīng)線Xm上的位 置可以用Y方向的感應(yīng)線Y1、 Y2、…、Yn、…、YN所在的位置yl、 y2、、 yN來表示，如圖6中的水平座標(biāo)軸所示。圖6中的垂直座標(biāo)軸是模擬數(shù)字轉(zhuǎn) 換值(ADC counts),這是一般的電容式觸控板用來表示控制器120從感應(yīng)線測 得的感應(yīng)值的方式，其值代表該感應(yīng)線的電容量變化的大小。如曲線310所 示，如果感應(yīng)線Xm具有顯著的電阻值，則控制器120偵測到的感應(yīng)值會隨 著碰觸點與控制器120之間的距離的增加而衰減，因此感應(yīng)線Xm在位置yl 的感應(yīng)值低于在位置yN的感應(yīng)值。曲線320是根據(jù)本發(fā)明的均衡函數(shù)，其在 每一個位置yl、 y2、…、yN上的值，表示用來修正該位置的感應(yīng)值以抵消衰 減效應(yīng)所需的值。根據(jù)曲線320的均衡函數(shù)，運算單元340修正曲線310，產(chǎn) 生均勻化的曲線330。實際上感應(yīng)線Xm并沒有改變，其產(chǎn)生的感應(yīng)值仍然如 曲線310所示，但是利用軟、硬件將此實測的感應(yīng)值均衡后，感應(yīng)線Xm上 各位置yl、 y2、、 yN因應(yīng)碰觸的感應(yīng)值皆等于某個值S。在一實施例中， 曲線320的均衡函數(shù)是從如圖3所示的等效電路計算產(chǎn)生。在另一實施例中， 曲線320的均衡函數(shù)是從感應(yīng)線Xm實測的感應(yīng)值推導(dǎo)出來。
在不同的實施例中，感應(yīng)線不一定被分為X方向和Y方向，也可能是其 他方向。在不同的實施例中，感應(yīng)線也不一定分為兩組彼此正交的方向，只 要兩組感應(yīng)線彼此相交，其中一組就可以用來表示另一組的任何一條感應(yīng)線 上的不同位置。在本文中使用彼此正交的X方向和Y方向感應(yīng)線設(shè)計的實施 例，是為了方便說明，也比較容易了解本發(fā)明的特點。
圖7提供一個根據(jù)本發(fā)明的電容式觸控板的功能方塊圖，圖中并且顯示 了其偵測定位的方法。為了簡化說明，此實施例假設(shè)其Y方向的感應(yīng)線具有 平衡的電阻電容分布，也就是說，排除了 Y方向的感應(yīng)線的衰減效應(yīng)。因應(yīng)物件400碰觸觸控感應(yīng)器410，前端電路420產(chǎn)生X方向及Y方向的感應(yīng)值 SX和SY。碰觸不同位置產(chǎn)生的Y方向的感應(yīng)值SY的大小與物件400的位 置無關(guān)，但是X方向的感應(yīng)值SX的大小隨物件400與前端電路420之間的 距離的增加而衰減。Y方向定位440從Y方向的感應(yīng)值SY決定物件400在Y 方向的位置yn，此位置信息yn同時提供給X方向的均衡器430。均衡器430 根據(jù)位置yn決定均衡函數(shù)的值K，修正X方向的感應(yīng)值SX，產(chǎn)生修正的感 應(yīng)值S。 X方向定位450從修正后的感應(yīng)值S決定物件400在X方向的位置 Xm。物件400的位置信息Xm、 yn和感應(yīng)值S、 SY提供給后運算460進行進 一步的處理，例如判斷物件400的移動速度或加速度等等。Y方向定位440、 X方向定位450和后運算460是用來表示執(zhí)行這三個功能的步驟，實際上是 利用控制器中的運算單元來完成的，是已知技術(shù)。
在不同時間以相同條件觸碰觸控感應(yīng)器410上相同的X方向位置但不同 的Y方向位置A、 B、 C、 D時，X方向及Y方向的感應(yīng)值如圖8所示，位置 A的感應(yīng)值最大，位置D的感應(yīng)值最小，但Y方向的感應(yīng)值不會因為位置的 不同而有顯著的差異。如果從實際測得的感應(yīng)值判斷，因為X方向上不同位 置的感應(yīng)值差異太大，可能無法正確地定位每一個位置。假設(shè)手指從位置A 經(jīng)位置B、 C移動到位置D，從Y方向的感應(yīng)值可以很明確地判斷手指碰觸 的這四個位置的Y方向上的變化，并進一步判斷出手指在Y方向上有移動。 但是在X方向上，如果從實際測得的感應(yīng)值判斷，可能無法正確地判斷手指 一直維持在相同的X方向位置上。假如經(jīng)過圖7所述的均衡修正，則修正后 的X方向感應(yīng)值將如Y方向的感應(yīng)值一般，清楚地顯現(xiàn)出位置的變化。
均衡器430可以用硬件、軟件或軟硬件配合來實現(xiàn)，圖9提供一個實施 例，觸控感應(yīng)器410的Y方向的感應(yīng)線Yl、 Y2、…、YN具有平衡的電阻電 容分布，控制器120包含均衡器430。如前所述，具有平衡的電阻電容分布的 Y方向的感應(yīng)線Yl、 Y2、…、YN可以利用交錯式布線來達成，例如圖10 提供一種交錯式布線的感應(yīng)線Yl、 Y2、…、YN，但X方向的感應(yīng)線XI、X2、…、XM仍為同方向布線。圖ll提供另一種布線架構(gòu)，Y方向的感應(yīng)線 Yl、 Y2、…、YN為U型同方向布線，以獲得平衡的電阻電容分布，但X方 向的感應(yīng)線X1、 X2、…、XM仍為同方向布線。圖12是另一種U型交錯式 布線，Y方向的感應(yīng)線Y1、 Y2、、 YN具有平衡的電阻電容分布，但X方 向的感應(yīng)線X1、 X2、…、XM仍為同方向布線。圖13的觸控感應(yīng)器410為 長方形，Y方向的感應(yīng)線Y1、 Y2、…、YN的長度較短，產(chǎn)生的電阻電容濾 波效應(yīng)較小，可以忽略，或者通過電路調(diào)整加以消除而產(chǎn)生大致均勻化的感 應(yīng)值，X方向的感應(yīng)線X1、 X2、、 XM利用前述的均衡修正均勻化其感應(yīng) 值，因此感應(yīng)線X1、 X2…、XM及Y1、 Y2…、YN均使用同方向的布線架 構(gòu)，可以簡化感應(yīng)線的線路布局?；氐綀D9，控制器120包含前端電路420和 均衡器430，控制器120的運算單元340與存儲器470配合，用來實現(xiàn)均衡器 430。 X方向的均衡函數(shù)儲存在存儲器470中，運算單元340根據(jù)位置yn從 存儲器470中取出相對應(yīng)的均衡函數(shù)值K修正X方向的感應(yīng)值SX成為S， 再進一步?jīng)Q定X方向的位置Xm。存儲器470儲存均衡函數(shù)的方式，可以使 用對照表，也就是儲存該均衡函數(shù)的所有函數(shù)值，讓運算單元340以查表法 讀取函數(shù)值K。在不同的實施例中，存儲器470也可以只儲存公式或某些特 定的參數(shù)，讓運算單元340從讀取的數(shù)據(jù)進一步運算獲得函數(shù)值。在圖9的 實施例中，并沒有增加控制器120的硬件線路，均衡器430的功能是利用控 制器120的運算單元340和存儲器470來實現(xiàn)，因此不增加硬件的成本。
如同以上的實施例所展現(xiàn)的，Y方向的感應(yīng)線利用布線方式來消除衰減 造成的差異，X方向使用均衡器430來修正感應(yīng)值，因此觸控感應(yīng)器410的 布線簡化了。
使用均衡器430來修正感應(yīng)值的另一個優(yōu)點是容易調(diào)整。觸控感應(yīng)器410 的感應(yīng)線衰減程度不是控制器120的設(shè)計者可以控制的，但是控制器l加儲 存的均衡函數(shù)是可以隨時更改的，因此可以根據(jù)實際的觸控感應(yīng)器410調(diào)整 控制器120的均衡函數(shù)。如此，控制器120可以適應(yīng)更多不同規(guī)格的觸控感應(yīng)器410，而且控制器120的設(shè)計窗口也會比較松。
以上所述的具體實施方式
，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果迸行 了進一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施方式
而 已，并不用于限定本發(fā)明的保護范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做 的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種具有均衡修正的電容式觸控板，其特征在于，該觸控板包括一觸控感應(yīng)器，含有多條第一方向的感應(yīng)線及多條第二方向的感應(yīng)線，用以因應(yīng)一碰觸而產(chǎn)生第一方向的電容量的變化及第二方向的電容量的變化；一前端電路，耦接所述的這些感應(yīng)線，用以偵測所述的這些電容量的變化產(chǎn)生第一方向的感應(yīng)值及第二方向的感應(yīng)值，所述的第二方向的感應(yīng)值用來決定第二方向的位置信息；以及一均衡器，用以根據(jù)所述的第二方向的位置信息決定一修正值修正所述的第一方向的感應(yīng)值。
2. 如權(quán)利要求l所述的電容式觸控板，其特征在于，所述的均衡器包括 一存儲器，用以儲存一均衡函數(shù)；以及一運算單元，耦接該存儲器，用以從所述的均衡函數(shù)決定所述的修正值。
3. 如權(quán)利要求1所述的電容式觸控板，其特征在于，所述的這些第二方 向的感應(yīng)線具有平衡的電阻電容分布。
4. 如權(quán)利要求3所述的電容式觸控板，其特征在于，所述的這些第二方 向的感應(yīng)線具有交錯式布線的架構(gòu)。
5. 如權(quán)利要求3所述的電容式觸控板，其特征在于，所述的這些第二方 向的感應(yīng)線具有U型同方向布線的架構(gòu)。
6. 如權(quán)利要求3所述的電容式觸控板，其特征在于，所述的這些第二方 向的感應(yīng)線具有U型交錯式布線的架構(gòu)。
7. 如權(quán)利要求1所述的電容式觸控板，其特征在于，所述的這些感應(yīng)線 是透明的。
8. 如權(quán)利要求1所述的電容式觸控板，其特征在于，每一條所述的感應(yīng) 線包括銦錫氧化物、銦鋅氧化物、碳膜或銀膠。
9. 如權(quán)利要求1所述的電容式觸控板，其特征在于，所述的這些第一方 向的感應(yīng)線與所述的這些第二方向的感應(yīng)線彼此相交。
10. 如權(quán)利要求l所述的電容式觸控板，其特征在于，所述的這些第一方 向的感應(yīng)線與所述的這些第二方向的感應(yīng)線彼此正交。
11. 一種電容式觸控板的偵測定位方法，該方法包括下列步驟 因應(yīng)一碰觸而產(chǎn)生第一方向的電容量的變化及第二方向的電容量的變化；偵測所述的這些電容量的變化產(chǎn)生第一方向的感應(yīng)值及第二方向的感應(yīng)值；根據(jù)所述的第二方向的感應(yīng)值用來決定第二方向的位置信息； 根據(jù)所述的第二方向的位置信息決定一修正值； 以所述的修正值修正所述的第一方向的感應(yīng)值；以及 根據(jù)所述的修正后的第一方向的感應(yīng)值決定第一方向的位置信息。
12. 如權(quán)利要求11所述的偵測定位方法，其特征在于，所述的根據(jù)該第 二方向的位置信息決定一修正值的步驟包括預(yù)先儲存一均衡函數(shù)；以及 從所述的均衡函數(shù)決定所述的修正值。
13. 如權(quán)利要求11所述的偵測定位方法，其特征在于，所述的這些第二 方向的感應(yīng)值實質(zhì)為均勻化的。
全文摘要
一種具有均衡修正的電容式觸控板及其偵測定位方法，通過一均衡器修正從一感應(yīng)線測得的感應(yīng)值，以抵消該感應(yīng)線因阻抗所造成的感應(yīng)值衰減，因而均勻化該感應(yīng)線在不同位置上產(chǎn)生的感應(yīng)值，增加該電容式觸控板偵測定位的準(zhǔn)確度。
文檔編號G06F3/044GK101551730SQ20081008863
公開日2009年10月7日 申請日期2008年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月31日
發(fā)明者林俊佑, 林澤琦, 王尊民, 黃俊中 申請人:義隆電子股份有限公司