触摸传感芯片、接触感应装置及该装置的坐标校准方法
【专利摘要】本发明涉及触摸传感芯片、接触感应装置及该装置的坐标校准方法。根据本发明的接触感应装置，包括：包含多个感应节点的感应区域；和触摸传感芯片，其响应所述感应区域中发生的接触输入，按照所述各感应节点获取感应信号和所述各感应节点的个别坐标，其中，所述触摸传感芯片，基于所述感应信号，计算对应所述接触输入的校准坐标。
【专利说明】触摸传感芯片、接触感应装置及该装置的坐标校准方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及触摸传感芯片、接触感应装置及接触感应装置的坐标校准方法。
【背景技术】
[0002]接触感应装置，是感应用户的手指或其他器具的接触并将其转换成合适的电信号来进行输出的装置，其被作为装置输入装置用于各种电子器件。例如，其被应用于笔记本电脑，用作代替鼠标的控制光标的移动的输入手段，或者作为输入手段与显示装置结合用于直接和执行选择显示的图标或菜单。也可以仅仅作为替换按钮的一种手段使用。近年来，电子设备屏幕趋向于大型化，装置趋向于小型化，因此键盘等输入装置被排除而将与屏幕结合的接触输入装置(例如触摸屏)作为唯一的输入手段(至少是主要的输入手段)的情况越来越多。
【发明内容】
[0003]解决问是页
[0004]上述的接触感应装置，在感应区域内具有多个感应节点，当接触感应装置上发生接触时，掌握上述感应节点上发生的电容变化，由此来计算接触点和接触灵敏度。
[0005]但是,在感应区域的边缘处，由于不存在特定方向的邻接感应节点，所以当在感应区域的边缘处发生接触输入时，存在难以计算精密的接触点的问题。
[0006]通过本发明所要解决的课题是，无需添加额外的物理结构，就可以提供在感应区域的边缘部分提高接触输入的精度和准确度的接触感应装置。
[0007]通过本发明所要解决的另一个课题是，提供可提高感应区域的边缘部分发生的接触输入的精度和准确度的接触输入装置的坐标校准方法。
[0008]本发明的的课题并不限于上述技术课题，未提及的那些技术课题技术人员可以根据下面的描述清楚地理解。
_9] 问题的解决手段
[0010]为解决上述课题，根据本发明的一个实施例的接触感应装置，包括:包含多个感应节点的感应区域；和触摸传感芯片，其响应所述感应区域中发生的接触输入，按照所述各感应节点获取感应信号和所述各感应节点的个别坐标，其中，所述触摸传感芯片，可基于所述感应信号，计算对应所述接触输入的校准坐标。
[0011]为解决上述课题，根据本发明的一个实施例的触摸传感芯片，可包括:信号获取单元，其响应在接触感应装置的感应区域中发生的接触输入，按照感应节点获取感应信号；坐标获取单元，其响应所述接触输入，按照所述感应节点获取个别坐标；校准坐标计算单元，其基于从所述信号获取单元获取的感应信号，计算对应所述接触输入的校准坐标。
[0012]为解决上述课题，根据本发明的一个实施例的感应区域被定义的接触感应装置的坐标校准方法，包括:响应所述感应区域中发生的接触输入，按照感应节点获取感应信号；获取感应信号被获取了的感应节点的个别坐标；使用所述感应信号，计算对应所述接触输入的校准坐标。
[0013]其他实施例的具体事项包含在详细说明和附图中。
[0014]发明的效果
[0015]本发明的实施例至少有以下效果。
[0016]不需要额外添加物理结构或变更设计就可以提高接触感应装置的输入精密度，优点尤其是，可以较准确地感应接触感应装置的边缘部分处发生的接触输入的位置。
[0017]根据本发明的效果不限于上面展示的内容，更多的效果包含在本说明书内。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是示出根据本发明的一个实施例的接触感应装置的大致结构的示图；
[0019]图2是示出根据本发明的一个实施例的接触感应装置的触摸传感芯片结构的框图；
[0020]图3是示出图1的接触感应装置的动作原理的截面示例图；
[0021]图4是示出在根据本发明的一个实施例的接触感应装置中发生接触输入时执行坐标校准的触摸传感芯片的动作的示图；
[0022]图5是大致示出在根据本发明的一个实施例的接触感应装置中发生图4所示的接触输入时，在感应节点中获取的感应信号的强度的图表；
[0023]图6是示出根据本发明的一个实施例的接触感应装置的坐标校准方法的流程图。
[0024][附图标号说明]
[0025]10:接触感应装置
[0026]110:绝缘基板
[0027]120:感应区域
[0028]130:第一电极
[0029]150:第二电极
[0030]200:触摸传感芯片
[0031]210:驱动单元
[0032]220:信号获得单元
[0033]230:坐标获取单元
[0034]240:校准坐标计算单元
【具体实施方式】
[0035]本发明的优点和特征及实现其的方法，参照附图和下面详述的实施例可以清楚理解。但是本发明并不限于以下所示的实施例，而是可以被实现为与其不同的各种形态，这些实施例只是为了使得本发明的公开完整，为对本发明所属【技术领域】中具有常识的普通技术人员告知发明的完整范围而提供，本发明仅由权利要求项的范围定义。整个说明书中的相同的参考标号表示相同的结构要素。附图中的层和区域的大小与相对大小被夸大，用于明确说明。
[0036]元件(elements )或层位于其他元件或层之上或上面,包括其直接位于其他元件或层之上和中间有其他层或其他元件的情况。[0037]虽然为进行详细说明各种结构要素使用了第一、第二等，但是这些结构要素当然并不是被这些术语限定。这些术语只不过是用来将一个结构要素与其他结构要素区别开来的。因此，在下面所说的第一结构要素，在本发明的技术思想范围内当然也可以是第二结构要素。
[0038]在下文中，参照附图对本发明的实施例进行说明。
[0039]图1是示出根据本发明的一个实施例的接触感应装置的大致结构的示图。
[0040]参照图1，接触感应装置10可包括绝缘基板110和形成在绝缘基板110上的多个电机130、150及触摸传感芯片(图中未示出)，接触感应装置10中可定义感应区域190。
[0041]绝缘基板110可以是透明的绝缘基板。例如，透明的塑料基板、透明的玻璃基板或透明的石英基板等。另外，基板可以是柔性基板。例如，绝缘基板110可以是钢化玻璃或PMMA (聚甲基丙烯酸甲酯)、PC (聚碳酸酯)、PET (聚对苯二甲酸乙二醇酯)等塑料材料的至少一种组合的高硬度塑料，但不限于此。
[0042]绝缘基板110上可形成有多个电极130、150。多个电极130、150可包括沿第一轴方向(图中为横向)延长形成的多个电极130和沿与第一轴交叉的第二轴方向(图中为竖向)形成的多个第二电极150。所述第一轴和第二轴相互交叉，但并不限于此。
[0043]第一电极130和第二电极150可以相互电分离。在此，表述电分离，可包括由于相互物理地分离而并不直接相互电连接的内容。例如，第一电极130和第二电极150之间可以布置有绝缘层(图中未示出)或绝缘性基板(图中未示出)等。
[0044]多个第一电极130和多个第二电极150可以形成为透明电极。例如，多个第一电极130和多个第二电极150可以是ITO (氧化铟锡)、IZO (铟锌氧化物)、ZO (氧化锌)等氧化物等的透明导电性材料或碳纳米管(CNT)、石墨烯(Graphine)、银纳米线(银纳米线)等，但不限于此。多个第一电极130和多个第二电极150可以由相互相同的材料制成，也可由彼此不同的材料制成。
[0045]多个第一电极130可被解释为用于信号驱动施加的驱动通道，多个第二电极150可被解释为，基于所述驱动信号，感应接触输入造成的相互电容变化的感测通道。
[0046]第一电极130和第二电极150交叉的部分上可定义感应节点170，定义感应节点170的区域可以是接受用户施加的接触输入的感应区域190。各感应节点170可具有坐标值。例如，感应节点170具有正交坐标系统对应的矩阵排列并可具有与其对应的坐标值。
[0047]触摸传感芯片(图中未示出)，可基于因感应区域190中发生的接触输入而在多个第一电极130和多个第二电极150之间发生的互电容(Mutual-capacitance)变化,按照感应节点170获取感应信号，计算接触位置。
[0048]触摸传感芯片(图中未示出)安装在柔性印刷电路板(Flexible Printed CircuitBoard, FPCB)上，或在绝缘基板 110 上以 COG(Chip-On-Glass)形态或 COB(Chip-On-Board)形态安装，以与第一电极130和第二电极150中的至少任何一个形成电连通。
[0049]同时，虽然在图中未示出，但是根据本发明的一个实施例的接触感应装置10，可进一步包括将多个第一电极130和多个第二电极150与触摸传感芯片(图中未不出)电连接的布线模式。
[0050]图2是示出根据本发明的一个实施例的接触感应装置的触摸传感芯片结构的框图。[0051]参照图2，根据本发明的一个实施例的触摸传感芯片200，可包括:驱动单元210，其向用于驱动的电极施加驱动信号；信号获取单元220，其响应接触感应装置的感应区域中发生的接触输入，按照感应节点获取感应信号；坐标获取单元230，其获取感应信号被获取了的感应节点的个别坐标；校准坐标计算单元240，其基于信号获取单元220获取的感应信号，计算对应接触输入的校准坐标。
[0052]此外，虽未在附图中示出，但是触摸传感芯片200可以进一步包括:有效输入判断单元，其仅在从感应单元获取的感应信号为阈值以上时将其判断为有效接触输入，在此情况下，校准坐标计算单元240，仅在有效输入判断单元的判断结果为接触输入是有效接触输入时计算校准坐标。
[0053]此外，虽未在附图中示出，但是触摸传感芯片200可进一步包括:判断单元，其判断接触输入是否是在感应区域的边缘部分发生的输入，在此情况下，校准坐标计算单元240，仅在判断单元的判断结果为接触输入是在感应区域的边缘部分发生的输入时计算校准坐标。
[0054]校准坐标计算单元240，可以使用记录在预定表中的值校准接触位置。又可能因电阻造成接触位置判断误差时，可在查找表中预先记录可校准电阻成分的值，在需要时使用记录在查找表中的值计算接触位置，对接触位置计算过程中有可能发生的误差进行校准。此外，校准坐标计算单元240将不用于电阻成分而用于坐标校准的值保持在查找表中，使用所述查找表中记录的值来进行坐标自体校准，由此来提高接触位置判断的准确度。
[0055]特别地，根据本发明的一个实施例的校准坐标计算单元240，可对感应区域(图1的120)的边缘部分上发生的接触输入进行校准，来提高接触位置判断的准确度。触摸传感芯片200的具体内容将在后面说明。
[0056]图3是示出图1的接触感应装置的动作原理的截面示例图，是沿图1的A1-A2线截断的截面的示例。在下文中，根据本发明的一个实施例的接触感应装置示出了两层结构形成的情况，但是其只不过是一个示例，通过设计更改可将其变为I层结构。
[0057]参照图3，接触感应装置由两层构成时，驱动信号211被施加的所述第一电极130a和触摸传感芯片(图2的200)中获取感应信号的第二电极150a可以形成在不同的层。第一电极130a和第二电极150a之间可形成绝缘层350，可在一面暴露在外的透明玻璃370等上发生由接触个体900造成的接触输入。
[0058]触摸传感芯片(图2的200)，更具体地，触摸传感芯片(图2的200)的驱动单元(图
2的210)可向第一电极130施加驱动信号211。关于驱动信号211的形态，图3中的触摸传感芯片(图2的200)向第一电极330a施加的驱动信号211显示为矩形波(square wave),但是其只不过是一个示例，对驱动信号211的形态并无限制。例如，驱动信号211可以是正弦波(Sine Wave)形态、三角波(Triangle Wave)形态等多种形态。
[0059]驱动信号211被施加的第一电极130a和与其相邻的第二电极150a之间由接触个体900产生互电容变化，互电容变化测定施加驱动信号211的第一电极130a及与其相邻的第二电极150a之间的电压变化，由此可进行感应。触摸传感芯片(图2的200)可基于该互电容的变化按照感应节点获取感应信号，其可由触摸传感芯片(图2的200)的信号获取单元(图2的220)执行。此外，触摸传感芯片(图2的200)可获取感应信号被获取的感应节点的个别坐标，这可由触摸传感芯片(图2的200)的坐标获取单元(图2的230)执行。[0060]第一电极(图1的130)和第二电极(图1的150)之间可形成绝缘层350，绝缘层350可由塑料、玻璃等透明电介质材料、透明粘接剂成分等构成，但并不限于此。
[0061]图4是示出在根据本发明的一个实施例的接触感应装置中发生接触输入时执行坐标校准的触摸传感芯片的动作的示图。
[0062]参照图4，根据本发明一个实施例的接触感应装置，发生接触输入时，可获取在多个第一电极130和多个第二电极150之间发生的相互电容变化，即在感应节点处发生的感应信号的强度。
[0063]更具体地，接触感应装置10上发生第一接触输入Tl和第二接触输入T2时，触摸传感芯片(图2的200)，可响应各接触输入Tl、T2，将在第一电极130和第二电极150之间发生的互电容变化根据各感应节点作为感应信号获取。即，在与发生接触输入的感应区域的边缘部分最邻接的感应节点即边界感应节点NO，以及与边界感应节点NO存在于同一 χ轴上的感应节点N1、N2、N3、N4、N5、N6 (以下称为参照感应节点)上可获取感应信号。参照感应节点N1、N2、N3、N4、N5、N6是以边界感应节点NO为基准从发生接触输入的感应区域的边缘部分边界以竖直方向存在的感应节点，即可以是与边界感应节点NO位于同一行的感应节点。
[0064]以边界感应节点NO为基准，右侧方向的区域可相当于图1的说明中详述的感应区域(图1的190)。
[0065]图5是大致示出在根据本发明的一个实施例的接触感应装置中发生图4所示的接触输入时，在感应节点中获取的感应信号的强度的图表。
[0066]参照图4和图5，响应每个接触输入Tl、T2，对应于x0坐标的边界感应节点NO获取的感应信号的强度S可以表示为S (x0) =15。类似地，各感应节点N1、N2、N3、N4、N5、N6获取的感应信号的强度可以表示为 S (xl) =10、S (x2) =3、S (x3) =0、S (x4) =10、S (x5) =20、S (x6) =15。
[0067]在下文中，将对对应每个接触输入Tl、T2计算校准坐标的触摸传感芯片的操作进行说明。
[0068]根据触摸传感芯片的操作的一实施例，接触感应装置上有多个接触输入Tl、T2发生时，触摸传感芯片(图2的200)的信号获取获取单元(图2的220)，响应感应区域的边缘部分上发生的第一接触输入Tl，分别按照各感应节点N0、N1、N2获取感应信号。例如，可响应第一接触输入Tl获取S(xO) =15、S(xl) =10、S(x2) =3的感应信号。当响应第一接触输入Tl在边感应节点处获取了感应信号时，第一接触输入Tl可被判断为感应区域的边缘处发生的接触输入。
[0069]设定阈值的情况，触摸传感芯片(图2的200)判断单元可只将大于阈值的感应信号判断为因有效输入获取的感应信号。阈值为不将噪声判断为接触输入而设定的感应信号的最小边距值。例如，当阈值为5时，由于S(x2)的值小于5，所以判断单元将在x2坐标对应的节点(x2)处感应的感应信号判断为无效信号。
[0070]此外，设置阈值的情况，可将大于阈值的感应信号最初被获取小于阈值的感应信号最初被获取的区间判断为一个接触输入。例如，当阈值为5时，在S(x0)处大于阈值的感应信号被最初获取，在S (x2)中小于阈值的感应信号最初被获取的情况，可将S (xO)、
S(xl)、S (x2)判断为由一个接触输入即第一接触输入Tl产生的感应信号。
[0071]获取感应信号的同时，触摸传感芯片(图2的200)的坐标获取单元，可响应在感应区域边缘部分发生的第一接触输入Tl，获取感应信号被获取了的各感应节点NO、N1、N2的个别坐标。此时，设定上述阈值的情况，根据需要，在具有小于阈值的感应信号的感应节点N2的情况有可能不获取个别坐标。在下面描述了阈值被设定且小于阈值的感应信号不被考虑为校准坐标计算变量的情况，但这仅仅是一个例子。例如对发生具有大于阈值的感应信号的感应节点N0、N1获取(xO，y)、(xl, y)的个别坐标，对于发生小于阈值的感应信号的感应节点N2，可不获取个别坐标。或者，根据需要，在即使感应信号小于阈值的情况下也可对在感应区域的边缘部分处发生的第一接触输入Tl的情况除了(xO, y)、(xl, y)之外进一步获取(x2，y)坐标。
[0072]为计算更精确的接触位置，触摸传感芯片(图2的200)的校准坐标计算单元(图2的240)可对第一接触输入Tl计算校准坐标。更具体地说，校准坐标计算单元，假设作为χ坐标存在具有xk的虚拟感应节点Nk，由于作为校准信号生成相关虚拟感应节点Nk的虚拟感应信号，因此可计算校准坐标。在此，xk与xO之间的距离可与第二电极150的节距Px相同。即，可以是xO-xk=Px或xo-xk=xl_xO。例如,如果xO的值具有节距Px的一半的值,那么xk可以是_x0。
[0073]上述虚拟感应信号可以响应单一的第一接触输入Tl将在边界感应节点NI处获取的感应信号强度生成为变量。
[0074]例如，响应第一接触输入Tl，向在边界感应节点NO处获取的感应信号S(x0)如公式I所述乘以特定的常熟a，将其作为具有虚拟感应节点Nk的虚拟感应信号强度即S(Xk)分配。
[0075][公式I]
[0076]S (xk) =a*S (xO)
[0077]这种情况下，常数a是电极的密度，可根据接触感应装置的边界区域(除了感应区域之外的部分)大小、边界感应节点中获取的感应信号的强度不同，可以具有大于O小于2的值，但不限于此。
[0078]此外，虚拟感应信号可如公式2所示，响应于单一的第一接触输入Tl，将生成的感应信号的总和与从边界感应节点NO获取的感应信号作为变量生成。
[0079][公式2]
【权利要求】
1.一种接触感应装置，包括: 包含多个感应节点的感应区域；和 触摸传感芯片，其响应所述感应区域中发生的接触输入，按照所述各感应节点获取感应信号和所述各感应节点的个别坐标， 其中，所述触摸传感芯片，基于所述感应信号，计算对应所述接触输入的校准坐标。
2.如权利要求1所述的接触感应装置，其中， 所述触摸传感芯片，基于所述感应信号，计算虚拟感应信号， 所述感应信号，使用所述个别坐标及所述虚拟感应信号，计算所述校准坐标。
3.如权利要求2所述的接触感应装置，其中， 所述触摸传感芯片，当所述接触输入发生在所述感应区域的边缘部分时，计算所述校准坐标。
4.如权利要求3所述 的接触感应装置，其中， 所述触摸传感芯片，当在与所述感应区域的边缘部分最邻接的感应节点即邻界感应节点处获取的感应信号大于阈值时，计算所述校准坐标。
5.如权利要求2所述的接触感应装置，其中， 所述触摸传感芯片，基于在与所述感应区域的边缘部分最邻接的感应节点即边界感应节点处获取的感应信号，计算所述虚拟感应信号。
6.如权利要求5所述的接触感应装置，其中， 所述触摸传感芯片，响应所述边缘部分处发生的接触输入，基于在与所述边界感应节点位于同一行的各感应节点(以下简称“参照感应节点”)处获取的感应信号与在所述边界感应节点处获取的感应信号的和，计算所述虚拟感应信号。
7.如权利要求6所述的接触感应装置，其中， 所述触摸传感芯片，基于在所述边界感应节点处获取的感应信号与所述参照感应节点处获取的感应信号中大于阈值的感应信号的和，计算所述校准坐标。
8.如权利要求1所述的接触感应装置，其中， 所述触摸传感芯片，只对获取了具有大于阈值的感应信号的感应节点获取个别坐标。
9.如权利要求1至8中任一项所述的接触感应装置，包括: 第一电极，其被放置地沿第一轴线方向延伸； 第二电极，其被放置地沿与第一轴线相交的第二轴线方向延伸；和 所述感应节点，被定义在所述第一电极与所述第二电极交叉部分处。
10.一种触摸传感芯片,包括: 信号获取单元，其响应在接触感应装置的感应区域中发生的接触输入，按照感应节点获取感应信号； 坐标获取单元，其响应所述接触输入，按照所述感应节点获取个别坐标；和 校准坐标计算单元，其基于从所述信号获取单元获取的感应信号，计算对应所述接触输入的校准坐标。
11.如权利要求10所述的触摸传感芯片，进一步包括: 判断单元，其判断所述接触输入是否是发生在所述感应区域的边缘部分的输入， 其中，所述校准坐标计算单元，当所述判断单元的判断结果为所述接触输入是发生在所述感应区域的边缘部分的输入时，计算所述校准坐标。
12.如权利要求10所述的触摸传感芯片，其中， 所述坐标获取单元，只对获取了具有大于阈值的感应信号的感应节点获取个别坐标。
13.如权利要求10所述的触摸传感芯片，其中， 所述校准坐标计算单元，基于所述感应信号，计算虚拟感应信号， 所述感应信号，使用所述个别坐标及所述虚拟感应信号，计算所述校准坐标。
14.如权利要求13所述的触摸传感芯片，其中， 所述校准坐标计算单元，基于在与所述感应区域的边缘部分最邻接的感应节点即边界感应节点处获取的感应信号，计算所述虚拟感应信号。
15.如权利要求14所述的触摸传感芯片，其中， 所述校准坐标计算单元，基于在与所述边界感应节点位于同一行的各感应节点(以下简称“参照感应节点”)处获取的感应信号与在所述边界感应节点处获取的感应信号的和，计算所述虚拟感应信号。
16.如权利要求15所述的触摸传感芯片，其中， 所述校准坐标计算 单元，基于在所述边界感应节点处获取的感应信号与所述参照感应节点处获取的感应信号中大于阈值的感应信号的和，计算所述虚拟感应信号。
17.一种接触感应装置的坐标校准方法，其作为感应区域被定义的接触感应装置的坐标校准方法，包括: 响应所述感应区域中发生的接触输入，按照感应节点获取感应信号， 获取感应信号被获取了的感应节点的个别坐标，和 使用所述感应信号，计算对应所述接触输入的校准坐标。
18.如权利要求17所述的接触感应装置的坐标校准方法，其中，计算所述校准坐标的步骤包括: 基于获取的所述感应信号计算虚拟感应信号， 其中，所述感应信号，基于所述虚拟感应信号与所述个别坐标，执行演算。
19.如权利要求18所述的接触感应装置的坐标校准方法，其中， 所述虚拟感应信号，基于在与所述感应区域的边缘部分最邻接的感应节点即边界感应节点处获取的感应信号被计算。
20.如权利要求19所述的接触感应装置的坐标校准方法，其中， 所述虚拟感应信号，基于在与所述边界感应节点位于同一行的各感应节点(以下简称“参照感应节点”)处获取的感应信号与在所述边界感应节点处获取的感应信号的和被计笪
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21.如权利要求20所述的接触感应装置的坐标校准方法，其中， 所述虚拟感应信号，基于在所述边界感应节点处获取的感应信号与所述参照感应节点处获取的感应信号中大于阈值的感应信号的和被计算。
22.如权利要求17所述的接触感应装置的坐标校准方法，其中，在获取所述感应信号之后，进一步包括: 当所述感应信号为阈值以上时，判断为有效的接触输入， 其中，所述个别坐标的获取，仅在所述接触输入被判断为有效的接触输入时执行。
23.如权利要求17所述的接触感应装置的坐标校准方法，在计算所述校准坐标之前，进一步包括: 判断所述接触输入是否是在所述感应区域的边缘部分发生的输入， 其中，所述 校准坐标的计算，仅在判断结果为所述接触输入是在所述感应区域的边缘部分发生的输入时执行。
【文档编号】G06F3/041GK103914178SQ201310746313
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2013年12月30日 优先权日:2012年12月31日
【发明者】燮金 申请人:麦孚斯公司