電容性觸摸板設備的製作方法

2023-10-24 15:23:57

專利名稱：電容性觸摸板設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及電容性觸摸板設備。
背景技術：
存在一種用於電容性觸摸板的感測方法。該方法使用利用ITO(氧化銦錫)形成圖 案的多個傳感器電極或其他透明電極的每個作為獨立傳感器來捕捉電容變化並進行量化。 該方法可以叫做自電容方法或單傳感器方法。這裡，該方法被稱為第一方法。還存在另一種用於電容性觸摸板的感測方法。該方法的功能出於量化目的劃分為 兩個類別驅動側和感測側。該驅動側為了驅動目的而將在電極之間產生的電容充電和放 電。該感測側測量產生的電容變化。該方法被叫做互電容方法。這裡，該方法被稱為第二 方法。當實現同時檢測兩個或更多的觸摸點的多觸摸能力以便使用基於第一方法的觸 摸板時，出現重影(ghost)點的問題，因此檢測的坐標並不總是與實際觸摸的點一致。在例如日本專利申請公開JP-P2009-9249A中描述了一種能夠進行多點記錄的電 容性觸摸板。該觸摸板被配置為使得多個二維電容傳感器被安置為彼此非常接近並彼此平 行。能夠通過例如使用執行基於固件的計算的算法處理單元或具有能夠執行算法處 理操作的內建微計算機的控制IC而非觸摸板控制IC來確定兩個觸摸點中哪個被較早觸 摸，然後依據較早觸摸點的坐標來消除重影坐標(錯誤檢測的坐標)，以使得避免在使用第 一方法期間會發生的重影現象。但是，在確定兩個觸摸點中的哪個被較早觸摸之後消除錯誤檢測的坐標的方法僅 當在兩個觸摸之間的時間差比一個序列的掃描時段長時才能成功地避免重影現象。此外， 如果任何過程需要由外部固件執行，則另一問題發生而降低了處理的速度並且給外部設備 強加了負荷。此外，在JP-P2009-9249A中描述的觸摸板僅在有限區域中接受同時多點記錄。同時，第二方法使得可以避免由於多觸摸可能引起的重影現象。但是，必須將控制 IC輸出分配到驅動側或感測側。這造成一個問題，可應用的觸摸板的大小和形狀受到限制 或者掃描速率比使用第一方法時的低。圖23示出基於第一方法的用於觸摸板的電極圖案的示例。圖23中示出的示例表 示這樣一種圖案，其中六個電極排列在X方向而五個電極排列在y方向。圖24是說明基於 第一方法的、圖23所示的觸摸板的電容測量序列的圖。如圖24所示，測量通過板加載電極 和手指產生的電容的第一方法對所有傳感器端子執行行順序掃描。圖24涉及具有其中六 個電極排列在χ方向而五個電極排列在y方向的電極圖案的觸摸板，並且指示當每個傳感 器的測量時間是T時一個序列所需的時間是11T。同時，圖25示出基於第二方法的用於觸摸板的電極圖案的示例。圖25中示出的 示例表示這樣一種情況，其中存在驅動側端子Dl到D6和感測側端子Sl到S5。圖26是說明基於第二方法的、圖25所示的觸摸板的電容測量序列的圖。如圖25所示，測量在面板的 兩個或多個電極之間產生的電容的第二方法相對於驅動側的行順序驅動在感測側執行行 順序掃描。圖26涉及具有驅動側端子Dl到D6和感測側端子Sl到S5的觸摸板，並指示一 個序列所需的時間是30T。如上所述，與需要較短的IlT的時間的第一方法形成顯著的對 照，第二方法需要每序列30T的時間。這意味著使用第二方法會增加響應時間。

發明內容
本發明的一個示範目標是提供一種電容性觸摸板設備，其能夠檢測多個觸摸同時 最小化響應時間的增加。根據本發明的示範方面的電容性觸摸板設備包括電容性觸摸板，其具有在χ和y方向排列的傳感器電極；和感測控制單元(如，感測控制單元24)，其控制掃描序列的執行以測量傳感器輸出 值，該傳感器輸出值是通過對在安裝在電容性觸摸板中的傳感器電極和位於接近該傳感器 電極的導體(如，手指)之間產生的電容的變化進行量化而獲得的；其中，感測控制單元實施控制來通過對安裝在電容性觸摸板中的所有傳感器電極執行第一掃描序列(如，正常掃 描序列)，利用為了避免靈敏度斜率的檢測而執行的設置，來測量傳感器輸出值，如果第一掃描序列的結果指示多點被觸摸，則通過對與從多點觸摸得出的多個觸 摸位置候選坐標相關的傳感器電極執行第二掃描序列(如，重影消除序列)，利用為了允許 靈敏度斜率的檢測而執行的設置，來再次測量傳感器輸出值，以及依據在執行第二掃描序列時測量的傳感器輸出值和靈敏度斜率的趨勢識別和消 除測錯的坐標。當發現多個點被觸摸時，感測控制單元可以實施控制以執行允許靈敏度斜率的檢 測的設置，通過對在X方向和y方向的至少一個方向中排列的、所發現的被觸摸的傳感器電 極執行第二掃描序列來再次測量傳感器輸出值，以及依據在執行第二掃描序列時測量的傳 感器電極的傳感器輸出值之間的大小關係和靈敏度斜率的趨勢來識別和消除測錯的坐標。當發現多個點被觸摸時，感測控制單元可以實施控制以執行允許靈敏度斜率的檢 測的設置，通過對與從多點觸摸得出的多個觸摸位置候選坐標相關的一個或多個傳感器電 極執行第二掃描序列來再次測量傳感器輸出值，以及依據在執行第二掃描序列時測量的傳 感器電極的傳感器輸出值和預定傳感器電極的特定位置的期望的傳感器輸出值之間的大 小關係，以及靈敏度斜率的趨勢來識別和消除測錯的坐標。該電容性觸摸板設備可以包括開關電路(如，開關電路群21)，它被提供在將排列 於X方向和y方向的至少一個方向的傳感器電極連接到用於測量目的地傳感器電極的傳感 器輸出值的感測電路群的路徑中，該開關電路能夠在沒有內部電阻的通路和具有內部電阻 的通路之間進行轉換；其中，當執行第一掃描序列時，感測控制單元通過使得該開關電路選擇沒有內部 電阻的通路來執行避免靈敏度斜率的檢測的設置；以及其中，當執行第二掃描序列時，感測控制單元通過使得該開關電路選擇具有內部 電阻的通路來執行允許靈敏度斜率的檢測的設置。
該電容性觸摸板設備可以包括限流電路(如，電源控制單元26)，其限制從恆定電 流源流出以對傳感器電極施加電容變化的電流；其中，當執行第一掃描序列時，感測控制單元通過實施控制以禁止該限流電路提 供電流控制來執行避免靈敏度斜率的檢測的設置；以及其中，當執行第二掃描序列時，感測控制單元通過實施控制以便讓該限流電路提 供電流控制來執行允許靈敏度斜率的檢測的設置。


圖1是說明根據本發明的示範實施例的電容性觸摸板設備的示例圖。圖2是實現電壓比較(電荷比較)感測方法的電路的簡化圖。圖3A和3B是示出當使用電壓比較(電荷比較)感測方法時在未觸摸狀態的感測 的示例的圖。圖4A和4B是示出當使用電壓比較(電荷比較)感測方法時在觸摸狀態的感測的 示例的圖。圖5是說明在導線電阻和傳感器電極的傳感器輸出值之間的關係的圖。圖6是說明典型的決定於觸摸位置的布線電阻值分布的圖。圖7是說明典型的決定於觸摸位置的Cmod電勢隨時間變化的圖。圖8是說明在使用第一方法期間發生的重影現象的圖。圖9是說明在使用第一方法期間發生的重影現象的圖。圖10是說明用於驅動觸摸板的典型過程的流程圖。圖11是說明在正常掃描序列期間佔優勢的Y2和Y4傳感器線的典型特性的圖。圖12是說明在重影消除序列期間佔優勢的Y2和Y4傳感器線的典型特性的圖。圖13是說明在傳感器線佔優勢的典型靈敏度特性的圖。圖14是說明在傳感器線佔優勢的典型靈敏度特性的圖。圖15是說明控制IC 2的典型電路配置的示意圖。圖16是說明控制IC 2的典型電路配置的示意圖。圖17是說明控制IC 2的典型配置的功能框圖。圖18是說明控制IC 2的典型配置的功能框圖。圖19是說明三個觸摸點的坐標檢測的示例的圖。圖20是說明三個觸摸點的坐標檢測的示例的圖。圖21是說明三個觸摸點的坐標檢測的示例的圖。圖22是說明三個觸摸點的坐標檢測的示例的圖。圖23是說明基於第一方法的安裝在觸摸板中的電極的典型圖案的圖。圖24是說明基於第一方法的觸摸板的典型的電容測量序列的圖。圖25是說明基於第二方法的安裝在觸摸板中的電極的典型圖案的圖。圖26是說明基於第二方法的觸摸板的典型的電容測量序列的圖。
具體實施例方式現在將參照

本發明的示例實施例。圖1是說明根據本發明的電容性觸摸板設備的示例圖。如圖1所示，該電容性觸摸板設備包括電容性觸摸板1和驅動觸摸板1 的控制IC 2。觸摸板1被放置在透明襯底上，該襯底按照使得ITO或其他透明電極不會彼此重 疊的方式例如由玻璃或PET薄膜製成。在χ方向延伸的傳感器線Xl到X6與在不同於χ方 向的y方向延伸的傳感器線Yl到Y5交叉的區域被提供為具有例如絕緣層(未示出)，以使 得在Xl到X6傳感器線和Yl到Y5傳感器線之間不導電。優選地，該傳感器線的交叉區域 被最小化。圖1僅示出一個觸摸區域作為觸摸板1。然而在實際中，觸摸板的外部框架被 提供有連接到控制IC 2上的傳感器端子的導線。控制IC 2使用連接的傳感器端子來重 復地將由形成圖案的傳感器電極和使得與傳感器電極接觸或位於接近該傳感器電極的導 電體(如，手指)產生的電容充電和放電，並且通過使用例如在預定時間充電時逐步形成 (develop)的電壓、在充電之前達到的脈衝計數和CR振蕩的延遲來確定產生的電容變化。本發明基本上使用第一方法作為驅動電容性觸摸板的方法。更具體地，本發明使 用各個傳感器電極作為獨立的傳感器，捕捉由傳感器線和手指或位於接近該傳感器之處的 其他導電體引起的電容變化，並且對捕捉的電容變化進行量化來確定觸摸位置坐標。為了 獲得比由用作傳感器電極的多個傳感器提供的位置坐標解析度更高的解析度，控制IC 2 可以對產生最大傳感器輸出值的電極和與此類電極相鄰的電極的傳感器輸出值進行比較、 劃分，或執行其他計算。圖2到4B是說明電容性觸摸板的感測原理的圖。圖2是實現電壓比較(電荷比 較)感測方法的電路的簡化圖。但是應該注意，將要使用的感測電路和感測方法並不局限 於該圖指示的那些。雖然使用圖2所示的配置，但是符號Cx表示由手指和ITO電極(傳感器電極)產 生的電容。符號Rx表示包括觸摸板的傳感器電極的導線的電阻。由符號Rx表示的電阻可 以在下文中稱為傳感器電極導線電阻。符號Cmod表示電壓比較電容器。比較器將在電容 器Cmod(其在稍後描述的測量階段(階段2)中被充電)的一端逐步形成的電壓和參考電 壓Vref進行比較。應該注意施加到參考電壓Vref (將被輸入到比較器)的電勢等於與能 夠在稍後描述的充電階段(階段1)中存儲在電容器Cmod中的電荷對應的電壓。恆定電流 源引起恆定電流流出，由此將電容變化施加到傳感器電極。符號SW3表示導通和關斷在觸 摸板(下文中稱為面板)中的傳感器電極和控制IC中的電路之間的連接的開關。符號SW2 表示導通和關斷在比較器和電容器Cmod之間的連接的開關。符號SWl表示導通和關斷在 恆定電流源和傳感器電極和電容器Cmod之間的連接的開關。換句話說，該面板中的傳感器 電極通過控制IC中的開關SW3和SWl連接到該恆定電流源。該恆定電流源也通過開關SWl 連接到電容器Cmod。電容器Cmod通過開關SW2連接到比較器。圖3A和圖3B是示出當使用電壓比較(電荷比較)感測方法時在未觸摸狀態感測 的示例的圖。圖3A示出當使用電壓比較(電荷比較)感測方法時在充電階段(階段1)中 執行的典型電路操作。圖3B示出當使用電壓比較(電荷比較)感測方法時在測量階段(階 段2)中執行的典型電路操作。在充電階段(階段1)中，例如，如圖3A所示，控制IC 2將開關SWl的狀態從關斷 變化到導通，將開關SW2的狀態從導通變化到關斷，以及將開關SW3的狀態從關斷變化到導通。開關SWl和SW3維持導通一定的時間段(充電時段tl)以使得電容器Cmod被充有從 恆定電流源流出的電荷。在這個示例中，電容器Cx沒有被充有電荷因為沒有手指與面板中 的傳感器電極接觸。當充電時段tl逝去以開始測量階段(階段2)時，控制IC 2將開關SWl的狀態從 導通變化為關斷，將開關SW2的狀態從關斷變化為導通，以及將開關SW3的狀態從導通變化 為關斷，如圖3B所示，並且將電容器Cmod兩端逐步形成的電壓Vmod和參考電壓Vref比較。 這裡，假定施加到參考電壓Vref的電勢等於能夠在充電時段tl期間用來為電容器Cmod充 電的電壓。在本示範實施例中，從比較器輸出的信息指示電勢差為0(零)。結果，控制IC 2識別出不存在電容變化，也即，該面板沒有被觸摸。圖4A和圖4B是示出當使用電壓比較(電荷比較)感測方法時在觸摸狀態的感測 的示例的圖。圖4A示出當使用電壓比較(電荷比較)感測方法時在階段1(充電時段)中 執行的典型電路操作。圖4B示出當使用電壓比較(電荷比較)感測方法時在階段2(測量 時段)中執行的典型電路操作。在階段1中，如圖4A所示，控制IC 2將開關SWl的狀態從 關斷變化到導通，將開關SW2的狀態從導通變化到關斷，以及將開關SW3的狀態從關斷變化 到導通，和圖3A指示的操作的情況一樣。開關SWl和SW3在充電時段tl維持導通以使得 電流從恆定電流源流出。但是，由於在該示例中觸摸狀態佔優勢，故電流分布到電容器Cmod 和Cx。結果，在充電時段tl期間在電容器Cmod中存儲的電荷的數量比圖3A指示的階段1 的要少。當充電時段tl逝去以開始階段2時，如圖4B所示，控制IC 2將開關SWl的狀態 從導通變化為關斷，將開關SW2的狀態從關斷變化為導通，以及將開關SW3的狀態從導通變 化為關斷，和圖3B指示的操作的情況一樣。控制IC 2隨後將電容器Cmod兩端逐步形成的 電壓Vmod和參考電壓Vref比較。在該示例中，比較器輸出指示分布於電容器Cx的電壓相 關的電勢差的信息。結果，控制IC 2識別出存在電容變化，也即，該面板被觸摸。當通過使用各個傳感器電極(圖1所示的傳感器線Xl到X6、Yl到Y5)的傳感器 輸出值來計算傳感器電極的傳感器輸出值以提高坐標的解析度時，優選地，全部傳感器電 極的傳感器輸出值相等。換句話說，每個傳感器線的導線應該優選地被設計為使得獲得相 同的傳感器輸出值而不管觸摸板的哪個傳感器電極被觸摸。更具體地，應該優選地減少每 個傳感器電極的導線電阻Rx以使得在充電時段tl內電容器Cx被充分地充電。如果存在 任何傳感器輸出值變化，則能夠通過執行取平均處理或數字校正處理來抑制該變化。應該 注意該傳感器輸出值表示在傳感器電極中發生的電容變化的數字表示。圖5示出在導線電阻和傳感器電極的傳感器輸出值之間的關係。更具體地，圖5 是示出當在變化附連到控制IC的輸出端子作為偽負載的電阻器的電阻值的同時測量傳感 器輸出值時獲得的結果的圖。由圖5顯而易見，當導線電阻增加到門限值時傳感器輸出值 開始降低。為了避免觸摸板中傳感器輸出值變化，必須設計該傳感器電極導線為使得電阻 不大於該門限值(Rs)。同時，導線電阻Rx隨傳感器電極的觸摸部分而變化。圖6是說明典型的決定於觸 摸位置的導線電阻值分布的圖。在圖6中，符號R3、R2和Rl表示電阻值分布，這是從與傳 感器電極位置成比例的參考位置產生的。符號&表示在觸摸板的觸摸區域外佔優勢的導 線電阻值。如圖6顯而易見的，在到達電容器Cx之前產生的電阻值根據觸摸的部分是位於朝向控制IC輸入側還是遠離控制IC輸入側而有所不同，即便當其位於單個傳感器線上也 不同。因此，在傳感器線(與輸入側相對布置)的末端的傳感器電極和控制IC的傳感器端 子之間佔優勢的總電阻值(R3+R2+R1+RJ需要不大於門限值Rs，該門限值是不會降低傳感 器輸出值的上限值。圖7是說明典型的決定於觸摸位置的Cmod電勢隨時間變化的圖。如圖7所示，導 線電阻和Cmod充電時段tl需要被設計為使得在充電時段tl期間對電容器Cmod充電的電 勢維持不變，而不管在傳感器線上的觸摸傳感器電極是位於控制IC輸入側附近(如，圖7 中的「R1+Rl，，線)還是遠離控制IC輸入側(如，圖7中的「R3+R2+R1+Rl」線)。現在將描述根據本發明的驅動觸摸板的方法。圖8和圖9是說明在使用第一方法 期間發生的重影現象的圖。例如，當執行多觸摸操作以觸摸由6x5傳感器線形成的觸摸板 上的兩個點時，基於第一方法的觸摸板的控制IC 2測量每個傳感器電極的傳感器輸出值， 然後識別四個端子(圖9所示的示例中的X2、X5、Y2和Y4)是活躍的，如圖8所示。但是， 理論上在四個端子是活躍的情況中存在兩種圖案的觸摸位置。在圖9所示的示例中，可以 存在觸摸位置的兩個不同組合作為主要觸摸位置的組合的觸摸位置1和2的組合，和表示 重影現象的重影發生位置1和2的組合。由此有必要判斷哪個觸摸位置組合是正確的。但 是，此類判斷無法簡單地通過在正常掃描序列期間測量電容來完成。因此，當檢測到多個可 能的觸摸位置時，本發明另外執行重影消除序列來消除表示重影現象的錯誤檢測的坐標， 並定位主要的觸摸位置。假定根據本示範實施例的觸摸板1被配置為使得在每個傳感器線上的電阻值Rx 小於門限電阻值Rs，同時全部傳感器線的電阻值RJ觸摸區域外部佔優勢的導線電阻值) 相等。例如，通過做出使用具有相同長度的通路導線的設計或者通過在控制IC傳感器端子 和面板輸入端子之間放置電阻器以提供統一的導線電阻，來使得電阻值&相等。圖10是說明根據本示範實施例的用於驅動觸摸板的典型過程的流程圖。如圖10 所示，控制IC 2首先執行步驟SlOl來正常地掃描每個傳感器線。在步驟S101，對所有傳感 器端子執行行順序掃描。在掃描每個傳感器線(以測量電容變化或檢測由電容變化指示的觸摸)之後，控 制IC 2執行步驟S102以判斷是否有傳感器線是活躍的。如果沒有傳感器線是活躍的，也 即，如果在每個傳感器端子沒有檢測到電容變化(或如果檢測的電容變化不大於導通/關 斷判斷門限值)，則控制IC 2斷定該面板根本沒有被觸摸，終止由當前掃描指示的檢測操 作，並開始執行下次掃描(返回步驟S101，因為步驟S102的詢問答覆為「否」)。控制IC 2 然後重複正常掃描直到檢測到該面板被觸摸。另一方面，如果有傳感器線是活躍的，也即，如果在任何傳感器端子檢測到指示觸 摸的電容變化(在步驟S102中的詢問答覆為「是」)，則控制IC 2前進到步驟S103並且檢 查活躍的傳感器端子的組合以判斷是否多點被觸摸。例如，控制IC 2可以判斷是否四個或 多個傳感器線是活躍的。如果四個或多個傳感器線是活躍的，則控制IC 2可以斷定多點被 觸摸。如果沒有檢測到多點觸摸(在步驟S103中的詢問答覆為「否」)，則控制IC 2前 進到步驟S105，僅輸出由活躍的傳感器線指示的觸摸位置坐標，並且終止由本掃描發起的 檢測操作。當步驟S105完成時，控制IC 2重新開始正常掃描(返回步驟S101)。
另一方面，如果檢測到多點觸摸(在步驟S103中的詢問答覆為「是」)，則控制IC 2前進到步驟S104，執行重影消除序列，並且確定要消除的錯誤檢測的坐標。在確定要消除的錯誤檢測的坐標之後，控制IC 2前進到步驟S105，輸出當錯誤檢 測的坐標消除後獲得的位置坐標作為觸摸位置坐標，並且終止由本掃描發起的檢測操作。 當步驟S105完成時，控制IC 2重新開始正常掃描(返回步驟S101)。現在將詳細描述步驟S104的重影消除序列。假定根據本示範實施例的觸摸板1 產生相同的傳感器輸出值而不管在觸摸板中哪個傳感器電極被觸摸。還假定控制IC 2能 夠以這樣的方式來選擇性地控制每個傳感器電極獲得的傳感器輸出值根據傳感器電極的 哪個部分被觸摸而有所不同。換句話說，假定觸摸板1被配置為使得控制IC 2能夠進行內 部控制以從Rx Rs的狀態。在重影消除序列中，通過設置活躍的X側傳感器電極和Y側傳感器電極中的至少 一個的電阻以使得Rx > Rs(也即，選擇用於檢測關於傳感器線的靈敏度斜率的電阻值)並 且對傳感器線再次執行掃描來確定測錯的坐標。這裡，術語「靈敏度」表示在未觸摸狀態產 生的傳感器輸出值和在觸摸狀態產生的傳感器輸出值之間的差。檢測靈敏度斜率是來確保 檢測的靈敏度隨傳感器線上的觸摸位置，或者更具體地，隨著觸摸位置和控制IC上的輸入 端子之間的距離，而變化。換句話說，靈敏度斜率的檢測有意造成觸摸板上的靈敏度變化。圖11是說明在圖8所示的觸摸狀態中執行正常掃描序列時佔優勢的Y2和Y4傳 感器線的典型特性的圖。圖12是說明在圖8所示的觸摸狀態中執行重影消除序列時佔優 勢的Y2和Y4傳感器線的典型特性的圖。圖11示出的例子指示Y2和Y4傳感器線在充電 時段11期間對電容器Cmod充電的電勢上相等而不管該觸摸位置是接近還是遠離該控制IC 輸入側(在圖11示出的例子中指示的電勢對應於傳感器輸出值10)。對於沒有被觸摸的其 他傳感器線Y1、Y3、Y5，指示的Cmod電勢對應於傳感器輸出值4。另一方面，圖12示出的例 子假定全部Y側傳感器線的總電阻值由關係式Rx > Rs表示。因此，在充電時段tl期間充 電的電容器Cmod的電勢中，在接近控制IC輸入側位置被觸摸的Y2傳感器線不同於在遠離 控制IC輸入側位置被觸摸的Y4傳感器線。這意味著Cmod電勢根據該觸摸位置是接近還 是遠離該控制IC輸入側而變化。換句話說，能夠判斷在Y2傳感器線上的觸摸點接近控制 IC輸入側而在Y4傳感器線上的觸摸點遠離控制IC輸入側。例如，在已經使用對每個Y側傳感器線執行重影消除設置以使得Rx > Rs來執行 掃描的情況中，Y2傳感器線的傳感器輸出值是8而Y4傳感器線的傳感器輸出值是5，在這 兩個傳感器輸出值之間的差指示在Y2和Y4傳感器線上的觸摸點中的哪個更接近於控制IC 輸入側。 當執行多觸摸操作時，例如，觸摸兩個點時，兩組不同的坐標，即，正確的坐標和由 重影造成的重影坐標均被檢測為坐標。因此，應該做出判斷以確定兩組不同的觸摸點坐標 中哪個是正確的。能夠例如通過確定在兩個活躍的傳感器線的傳感器輸出值之間的大小關 系來做出該判斷。該方法能夠用來判斷展現相對較大的傳感器輸出值的傳感器線上的觸摸 點更接近於控制IC輸入側，隨後由此確定哪一組坐標是正確的。在當前示例中，Y2傳感器 線的傳感器輸出值大於Y4傳感器線的傳感器輸出值。由此能夠依據靈敏度斜率的趨勢來 判斷在Y2傳感器線上的觸摸位置比Y4傳感器線上的觸摸位置更接近於控制IC輸入側。結 果，能夠斷定重影發生位置1和2的組合應該當作錯誤檢測的坐標來處理。
圖13和圖14是說明在傳感器線上佔優勢的典型靈敏度特性的圖。圖13是說明 在圖8所示的觸摸狀態中執行正常掃描序列時在Y側傳感器線上佔優勢的典型靈敏度特性 的圖。圖14是說明在圖8所示的觸摸狀態中執行重影消除序列時在Y側傳感器線上佔優 勢的典型靈敏度特性的圖。在正常掃描序列期間，利用靈敏度特性設置而執行掃描以使得 靈敏度不會隨著傳感器線上的觸摸位置變化，如圖13所示。在重影消除序列期間，另一方 面，利用靈敏度特性變化以產生靈敏度斜率而執行掃描以使得靈敏度隨著傳感器線上的觸 摸位置變化，如圖14所示。當在執行重影消除序列之前將要執行感測操作(在步驟SlOl中將執行掃描操作) 時，可以從感測目標的列表中排除除了 Y2和Y4傳感器線之外的、不活躍的傳感器線。另一 替換方式是不將它們從感測目標的列表中排除而測量此類傳感器線的傳感器輸出值然後 丟棄測量的值。在本示範實施例中，出於重影消除目的，在X側或Y側活躍的傳感器線上執 行在執行重影消除序列之前將要執行的感測操作。X側或Y側活躍的傳感器線可以被預先 選擇為要在其上執行重影消除序列的目標。例如，可以在X側傳感器線或Y側傳感器線中 數目上較小的那側上執行重影消除序列。如果在重影消除序列期間要感測Yl到Y5傳感器線的每個，則總是能夠執行預定 的掃描序列而不管觸摸位置如何。這消除了形成用於選擇單個傳感器線的控制電路的必 要，由此減少了在控制IC上的負荷。另一判斷方法是通過確定例如在特定位置的期望的傳感器輸出值(這是與傳感 器線中的觸摸位置相關聯地預先確定的傳感器輸出值)和實際傳感器輸出值之間的大小 關係來完成。當使用該方法時，應當考慮通過在特定位置的期望的傳感器輸出值和實際傳 感器輸出值之間的比較大致確定的觸摸位置以決定在傳感器線上的實際觸摸位置的哪些 候選坐標是正確的。如果，例如，與傳感器線的中央位置相關聯地預定的特定位置的期望的 傳感器輸出值是6，而在重影消除序列期間佔優勢的Y2傳感器線輸出值是8，則能夠依據該 大小關係和敏感度斜率的趨勢推斷該實際觸摸位置在中央和與輸入側相對的一側之間。如 果預先確定該特定位置的期望的傳感器輸出值具有較高的精度，則能夠以較高的解析度確 定該實際觸摸位置。在本示例中，能夠簡單地通過在重影消除序列中感測Y2傳感器線或Y4 傳感器線來將在圖9所示的示例中的重影發生位置1和2的組合識別為錯誤檢測的坐標。 如果在這種情況下也將執行預定的掃描序列，則可以丟棄從其他傳感器線的感測中得出的 檢測值。圖15和圖16是說明控制IC 2的典型電路配置的示意圖，該控制IC 2使得觸摸 板1能夠在Rx Rs的狀態之間轉換。參考圖15和圖16，電容Cx (通過 手指和ITO電極產生)和導線電阻Rx是在控制IC外部確定的參數。例如，開關電路可以如圖15所示那樣併入，以便在涉及控制IC 2的傳感器端子內 的內部電阻的通路和不涉及此類內部電阻的通路之間進行轉換。此外，例如，當所採用的 配置使用恆定電流源作為給傳感器電極提供電容變化的電源時，該配置可以包括這樣的電 路該電路具有利用可變電阻器和電晶體來限制電流從恆定電流源流出的機制。在圖15所示的示例中，除了圖2所示的電路配置外，電阻器RG和轉換開關SW4被 併入控制IC。當要執行重影消除序列時，在階段1通過導通轉換開關SW4而非傳感器線選 擇器開關SW3，能夠調用Rx，= Rx+Rg > Rs的狀態。
在圖16所示的示例中，除了圖2所示的電路配置外，可變電阻器RG被置於開關 Sffl和恆定電流源之間。這使得在重影消除序列的執行期間，可以在階段1中為電容器 Cmod, Cx充電的同時控制流過的電流量。因此，能夠調用Rx > Rs的狀態。圖17和圖18是說明控制IC 2的典型配置的功能框圖。圖17是說明實現圖12 所示的電路的控制IC 2的典型配置的框圖。如圖17所示，控制IC 2可以包括，例如，開關 電路群21、電源單元22、A/D轉換器23、感測控制單元24和RAM 25。響應於感測控制單元24實施的控制，開關電路群21改變要測量的傳感器輸入端。 電源單元22是用於電容器充電的電源。A/D轉換器23是將電容器Cmod的電壓與參考電壓Vref進行比較、將在Cmod電壓 與Vref電壓之間的差轉換為數字值、並且將數字值作為傳感器輸出值輸出的電路群。感測 控制單元24是控制感測序列的執行的處理器單元。感測控制單元24輸出各種控制信號到 各種功能塊，執行感測序列以獲得傳感器輸出值，並且由傳感器輸出值確定XY坐標。感測 控制單元24可以併入DSP (數位訊號處理器)的功能，以用於從傳感器輸出值中計算XY坐 標的目的。RAM 25是臨時存儲測量結果的存儲器。在本示例中，開關電路群21包括與X側傳感器線和Y側傳感器線中的至少一側傳 感器線的每一個有關的圖12所示的開關SW4和電阻器Re。響應於來自感測控制單元24的 控制信號，開關電路群21在正常掃描序列操作和重影消除序列操作之間進行轉換。當執行 正常掃描序列時，開關電路群21控制開關SW3用於傳感器線選擇的目的。另一方面，當執 行重影消除序列操作時，開關電路群21通過控制開關SW4而非開關SW3而允許靈敏度斜率 的檢測以用於傳感器線選擇的目的。圖18是說明實現圖16所示的電路的控制IC 2的典型配置的框圖。如圖18所示， 控制IC 2可以包括，例如，開關電路群21、電源單元22、A/D轉換器23、感測控制單元24、 RAM 25和電源控制單元26。電源控制單元26是利用可變電阻器和電晶體來限制從電源單元22中流出的電流 的電路群。電源控制單元26響應於來自感測控制單元24的控制信號控制可變電阻器Re， 以便僅在重影消除序列期間限制電流來產生靈敏度斜率。在該示例中，只是要求開關電路群21具有執行正常掃描序列必需的功能。換句話 說，開關電路群21不需要包括圖12所示的開關SW4或電阻器RG。在另一方面，開關電路群 21可以和圖18所示的一樣。圖19到圖22是說明三個觸摸點的坐標檢測的示例的圖。例如，當如圖19所示三 個點被觸摸時，控制IC 2檢測到六個端子，即X2、X3、X5、Y2、Y3和Y4端子是活躍的。在該 示例中，和兩點觸摸的情況一樣，控制IC 2應該例如對Υ2、Υ3和Υ4傳感器線執行重影消除 設置，並且重複感測操作來執行重影消除序列。因此，控制IC 2能夠比較三個傳感器線的 傳感器輸出值，確定在三個傳感器線之間的觸摸位置關係，並且識別錯誤檢測的坐標。例如，當如圖20所示觸摸三個點時，控制IC 2檢測到五個端子，即Χ2、Χ5、Υ2、Υ3 和Υ4端子，是活躍的。在該示例中，控制IC 2應該例如對Υ2、Υ3和Υ4傳感器線執行重影 消除設置，並且重複感測操作來執行重影消除序列。因此，控制IC 2能夠比較三個傳感器 線的傳感器輸出值，確定在三個傳感器線之間的觸摸位置關係，並且識別錯誤檢測的坐標。當完成以上檢測時，必須對χ側或Y側中具有較大數目的活躍的傳感器線的一側(在本示 例中為Y側)執行重影消除檢測操作。例如，當如圖21所示觸摸三個點時，控制IC 2檢測到五個端子，即X2、X3、X5、Y2、 和Υ4端子，是活躍的。在該示例中，控制IC 2應該例如對Χ2、Χ3和Χ5傳感器線執行重影 消除設置，並且重複感測操作來執行重影消除序列。因此，控制IC 2能夠比較三個傳感器 線的傳感器輸出值，確定在三個傳感器線之間的觸摸位置關係，並且識別錯誤檢測的坐標。 當完成以上檢測時，必須對X側或Y側中具有較大數目的活躍的傳感器線的一側(在本示 例中為X側)執行重影消除檢測操作。例如，當如圖22所示觸摸三個點時，控制IC 2檢測到四個端子，即Χ2、Χ5、Υ2和 Υ4端子是活躍的。在該示例中，控制IC 2識別兩個點被觸摸，以及未識別出三個點的多觸摸。更具體地，本示範實施例能夠避免在兩點多觸摸的情況中的重影而不管其類型如 何。但是，在三點多觸摸的情況中，本示範實施例並不總能避免重影(可能未識別出三點的 多觸摸)。總之，本發明適用於三個或更多點的多觸摸，只要在任意的X側或Y側的活躍的 傳感器電極的數量等於觸摸點的數量。即使當檢測到多點觸摸時，也可以想到適合於觸摸點之間的位置關係的電容差可 能由於例如不當的輕觸摸或較小的手指接觸面積而無法獲得。例如，能夠通過增加傳感器 導通/關斷判斷門限值和如果相關聯的兩個傳感器之間的傳感器輸出值的差不足則通過 制止識別兩點的坐標來避免該問題。如上所述，本示範實施例使得可以提供能夠檢測多觸摸和最小化響應時間的增加 而不用犧牲第一方法的優點的電容性觸摸板設備。例如，當使用由6X5傳感器線形成的觸 摸板時，在使用第二方法期間用於多觸摸檢測所需的掃描時間總是30Τ。但是，本發明在沒 有發生多點觸摸時只需要短至IlT的掃描時間。即便發生多點觸摸時，本發明所需掃描時 間也不長於16Τ，因為其需要執行多達五個額外傳感器線的掃描。即使在為了提高精度對兩 側的所有掃描線均執行重影消除序列的情況中，本發明也只需要22Τ的掃描時間。這意味 著本發明的響應時間仍比第二方法的要短。根據本發明，可以提供能夠在最小化響應時間的增加的同時檢測多觸摸的電容性 觸摸板設備。本發明適用於被設計來檢測兩點或多點的同時觸摸的電容性觸摸板。儘管參考本發明的示範實施例已經具體示出和描述了本發明，但是本發明不局限 於這些實施例。本領域的普通技術人員將理解在不背離由權利要求書限定的本發明的精 神和範圍的情況下，可以對其進行形式和細節上的各種變化。對相關申請的交叉引用本申請基於和要求於2009年5月14日提交的日本專利申請No. 2009-118060的 優先權，其全部內容通過引用而被合併於此。
1權利要求
一種電容性觸摸板設備，包括電容性觸摸板，其具有在x和y方向排列的傳感器電極；和感測控制單元，其控制掃描序列的執行以測量傳感器輸出值，該傳感器輸出值是通過對在安裝在該電容性觸摸板中的傳感器電極和位於接近該傳感器電極的導體之間產生的電容的變化進行量化而獲得的；其中，該感測控制單元實施控制來通過對安裝在該電容性觸摸板中的所有傳感器電極執行第一掃描序列，利用為了避免靈敏度斜率的檢測而執行的設置，來測量傳感器輸出值，如果第一掃描的結果指示多點被觸摸，則通過對與從多點觸摸得出的多個觸摸位置候選坐標相關的傳感器電極執行第二掃描序列，利用為了允許靈敏度斜率的檢測而執行的設置，來再次測量傳感器輸出值，以及依據在執行第二掃描序列時測量的傳感器輸出值和靈敏度斜率的趨勢識別和消除測錯的坐標。
2.如權利要求1所述的電容性觸摸板設備，其中，當發現觸摸了多個點時，該感測控制單元實施控制以執行允許靈敏度斜率的檢 測的設置，通過對在x方向和y方向的至少一個方向中排列的、所發現被觸摸的傳感器電極 執行第二掃描序列來再次測量傳感器輸出值，以及依據在執行第二掃描序列時測量的傳感 器電極的傳感器輸出值之間的大小關係和靈敏度斜率的趨勢來識別和消除錯誤檢測的坐 標。
3.如權利要求1所述的電容性觸摸板設備，其中，當發現觸摸了多個點時，該感測控制單元實施控制以執行允許靈敏度斜率的檢 測的設置，通過對與從多點觸摸得出的多個觸摸位置候選坐標相關的一個或多個傳感器電 極執行第二掃描序列來再次測量傳感器輸出值，以及依據在執行第二掃描序列時測量的傳 感器電極的傳感器輸出值和預定傳感器電極的特定位置的期望的傳感器輸出值之間的大 小關係、以及靈敏度斜率的趨勢，來識別和消除測錯的坐標。
4.如權利要求1所述的電容性觸摸板設備，還包括開關電路，它被提供在將排列於x方向和y方向的至少一個方向中的傳感器電極連接 到用於測量目的地傳感器電極的傳感器輸出值的感測電路群的路徑中，該開關電路能夠在 沒有內部電阻的通路和具有內部電阻的通路之間進行轉換；其中，當執行第一掃描序列時，該感測控制單元通過使得該開關電路選擇沒有內部電 阻的通路來執行避免靈敏度斜率的檢測的設置；以及其中，當執行第二掃描序列時，該感測控制單元通過使得該開關電路選擇具有內部電 阻的通路來執行允許靈敏度斜率的檢測的設置。
5.如權利要求2所述的電容性觸摸板設備，還包括開關電路，它被提供在將排列於x方向和y方向的至少一個方向中的傳感器電極連接 到用於測量目的地傳感器電極的傳感器輸出值的感測電路群的路徑中，該開關電路能夠在 沒有內部電阻的通路和具有內部電阻的通路之間進行轉換；其中，當執行第一掃描序列時，該感測控制單元通過使得該開關電路選擇沒有內部電 阻的通路來執行避免靈敏度斜率的檢測的設置；以及其中，當執行第二掃描序列時，該感測控制單元通過使得該開關電路選擇具有內部電 阻的通路來執行允許靈敏度斜率的檢測的設置。
6.如權利要求3所述的電容性觸摸板設備，還包括開關電路，它被提供在將排列於χ方向和y方向的至少一個方向中的傳感器電極連接 到用於測量目的地傳感器電極的傳感器輸出值的感測電路群的路徑中，該開關電路能夠在 沒有內部電阻的通路和具有內部電阻的通路之間進行轉換；其中，當執行第一掃描序列時，該感測控制單元通過使得該開關電路選擇沒有內部電 阻的通路來執行避免靈敏度斜率的檢測的設置；以及其中，當執行第二掃描序列時，該感測控制單元通過使得該開關電路選擇具有內部電 阻的通路來執行允許靈敏度斜率的檢測的設置。
7.如權利要求1所述的電容性觸摸板設備，還包括限流電路，其限制從恆定電流源流出以對傳感器電極施加電容變化的電流； 其中，當執行第一掃描序列時，該感測控制單元通過實施控制以禁止該限流電路提供 電流控制來執行避免靈敏度斜率的檢測的設置；以及其中，當執行第二掃描序列時，該感測控制單元通過實施控制以便讓該限流電路提供 電流控制來執行允許靈敏度斜率的檢測的設置。
8.如權利要求2所述的電容性觸摸板設備，還包括限流電路，其限制從恆定電流源流出以對傳感器電極施加電容變化的電流； 其中，當執行第一掃描序列時，該感測控制單元通過實施控制以禁止該限流電路提供 電流控制來執行避免靈敏度斜率的檢測的設置；以及其中，當執行第二掃描序列時，該感測控制單元通過實施控制以便讓該限流電路提供 電流控制來執行允許靈敏度斜率的檢測的設置。
9.如權利要求3所述的電容性觸摸板設備，還包括限流電路，其限制從恆定電流源流出以對傳感器電極施加電容變化的電流； 其中，當執行第一掃描序列時，該感測控制單元通過實施控制以禁止該限流電路提供 電流控制來執行避免靈敏度斜率的檢測的設置；以及其中，當執行第二掃描序列時，該感測控制單元通過實施控制以便讓該限流電路提供 電流控制來執行允許靈敏度斜率的檢測的設置。
10.一種電容性觸摸板設備，包括電容性觸摸板，其具有在至少一個方向上排列的傳感器電極；和 感測控制單元，其控制掃描序列的執行以測量傳感器輸出值，該傳感器輸出值是通過 對安裝在電容性觸摸板中的傳感器電極和位於接近該傳感器電極的導體之間產生的電容 的變化進行量化而獲得的；其中，該感測控制單元實施控制來執行允許靈敏度斜率的檢測的設置，並且執行該掃 描序列以檢測其中該導體位於與之接近的傳感器電極的位置坐標。
全文摘要
本發明公開了一種電容性觸摸板設備，具有感測控制單元，其對各個傳感器電極執行掃描序列以測量傳感器輸出值。該感測控制單元實施控制來通過對所有傳感器電極執行第一掃描序列，利用為了避免靈敏度斜率的檢測而執行的設置，來測量傳感器輸出值。如果第一掃描的結果指示多點被觸摸，則該感測控制單元通過對與從多點觸摸得出的多個觸摸位置候選坐標相關的傳感器電極執行第二掃描序列，利用為了允許靈敏度斜率的檢測執行的設置，來再次測量傳感器輸出值，以及依據在執行第二掃描序列時測量的傳感器輸出值和靈敏度斜率的趨勢來識別和消除錯誤檢測的坐標。
文檔編號G06F3/044GK101887335SQ201010180848
公開日2010年11月17日 申請日期2010年5月13日 優先權日2009年5月14日
發明者渡邊聖 申請人:奧博特瑞克斯株式會社