专利名称：非线性触摸屏的动态校正的制作方法
背景技术：
本发明涉及一种用于在2-维系统中确定位置的坐标的装置和方法，例如用于产生涉及触摸部位的输出信号的触摸敏感屏。本发明特别是涉及一种用于产生代表触摸部位的信号的装置和方法，其中应用了非线性校正。
对于正在增长的各种应用，触摸屏正在变成为备选的计算机输入装置。触摸屏是透明的输入装置，其能够检测到手指或其他电子无源触针相对于触摸屏的触摸部位。典型地，触摸屏放置于显示装置例如阴极射线管显示器和液晶显示器之上。触摸屏输入常常更多地应用于例如餐厅订单输入系统、工业过程控制应用、交互式博物馆展览、公共信息亭、膝上型计算机和其他这样的应用。
对于触摸屏的制作已经提出了许多方案，其中一些方案已经获得商业接收。触摸屏性能的一个重要方面是，在有效触摸区域内所有位置上实际的和测量的触摸部位之间的准确对应。有许多类型的触摸屏可用，包括5-线电阻触摸屏、4-线电阻触摸屏、电容触摸屏、超声波触摸屏和红外线触摸屏。所有这些类型的触摸屏企图以有竞争力的成本价提供性能的高水平。
5-线电阻触摸屏已经为许多触摸屏应用广泛接收，例如来自加利福尼亚弗里蒙特Elo Touchstems有限公司的AccuTouch触摸屏产品线的5-线电阻触摸屏。在5-线电阻触摸屏中，来自手指或触针的机械压力引起弹性板(例如塑性盖板)弯曲并与下面的刚性基片(例如玻璃基片)物理接触。给刚性基片涂电阻涂层，在其上产生电压梯度。通过电连接到刚性基片的四个角，关联的电子设备从而能在X和Y方向顺序地产生电压梯度。弹性板的下面有在电阻涂层与导电涂层之间的触摸位置提供电连接的导电涂层。应当注意在这种类型的触摸屏系统中，在触摸屏与控制器电子设备之间有总共五个电连接，也就是“5-线”。关于5-线电阻触摸屏进一步的详细情况可在下面的美国专利中找到给予吉布森(Gibson)的美国专利4220815、给予吉布森(Gibson)等人的美国专利4661655和4731508、给予泰尔梅迪(Talmadge)等人的美国专利4822957、给予邓桑(Dunthorn)的美国专利5045644和给予肯特(Kent)的美国专利5220136，通过引用将其详细描述结合在此。
由于4-线电阻触摸屏制造成本一般低于5-线电阻触摸屏制造成本，4-线电阻触摸屏统治着低端触摸屏市场。然而，应用中面对大量的使用需要可靠的性能，5-线电阻技术已经证实一般是较好的。为测量X和Y两者的坐标，4-线电阻触摸屏交替在基片电阻涂层上产生电压梯度和在弹性板导电涂层上产生相互垂直的电压梯度。作为弹性板机械可挠性的结果，随着导电涂层均匀电阻率的丧失，4-线电阻触摸屏的性能会降低。对5-线触摸屏这不是问题，那里在刚性基片的电阻涂层上产生X和Y两者的电压梯度，弹性板上的导电涂层只需要提供电连续性。然而，在5-线触摸屏中，需要某种复杂的外围电极模式使能够在同样的电阻涂层上连续地产生X和Y两个电压梯度。区分5-线触摸屏与4-线触摸屏的关键设计特征是，在5-线触摸屏基片上四个角连接点的存在，在其上给外围电极模式施加电压。
如上所述的电压梯度的产生一样，控制器电子设备通过电流注入从5-线电阻触摸屏能获得触摸信息。为了通过电流注入获得触摸信息，通过弹性板电流源注入电流，并然后测量到达每一个四角连接点的电流。从这些角电流的总合和比，重建触摸部位。电流入射与电压梯度之间的选择是电子设备设计选择，且很大程度上不依赖于触摸屏设计。用于有电压产生电子设备的触摸屏系统的外围电极模式设计，同样可应用于使用电流注入的触摸屏系统。
在电容触摸屏中，弹性板被薄透明电介质涂层代替，透明电介质涂层然后形成在涂有ITO或ATO的基片之上的外层。在一种电子读出的方法中，给四个角连接点施加振荡电压。手指触摸提供对地的AC分流，并因此在触摸位置起到AC电流源的作用。测量在四角连接点之间这种AC电流的分配，并将其用于确定触摸坐标。利用电流注入电子设备的AC变量。电容触摸屏通常需要外围电极模式，其起到如在5-线电阻触摸屏中相同的基本功能。例如，3M触摸系统有限公司供应的有外围电极模式的电容触摸屏(CLearTekTM)和5-线电阻触摸屏(TouchTekTM)，类似于给予佩珀(Pepper)的美国专利4371746的图1b中所示的那些，通过引用将其详细说明结合在此。广为人知的是在5-线电阻和电容系统两者之中都能使用外围电极模式。
在电子设备与每一个四角连接点之间既有驱动线也有检测线连接有时是有利的。在电子设备中有适当的反馈回路，驱动和检测线的组合给予控制器电子设备对施加给角连接点的电压的更好的控制。这导致“五-线”触摸屏的变量，其包括在电子设备与触摸屏之间的九线连接，或者称为九-线触摸屏。外围电极模式的设计很大程度上不受在五-线与九-线连接方案间选择的影响。两个都包括给外围电极模式施加电压的基片上的四角连接点。
分离的驱动和检测线的使用也导致4-线触摸屏的变量，即“8-线”电阻触摸屏，例如由德克萨斯奥斯丁和3M触摸系统甘兹美国有限公司出售的那些。例如，如果给在电阻涂层上激发电压梯度的一对驱动线施加0和5伏，驱动线上的电压降可导致越过电阻涂层的总电压降的减少，比如说从0.2到4.8伏。而且，如果驱动线电压降随着老化或环境条件而变化，触摸部位与测量的电压间的关系也将变化。然而，通过监控检测线上的电压，能跟踪并通过对原始测量的触摸坐标的线性校正解决这种变化。
不是按照严格的标准来制造触摸屏而是对触摸屏数据应用校正，以补偿制造变化和非理想的材料性能。能使用两种类型的校正线性的和非线形性的。电阻和电容触摸屏通常被设计为“线性的”，在其中X和Y电压梯度被交替运用于公共的电阻涂层。那就是，在水平或X方向测量电压时，在电阻涂层上的等位线基本上是直的、竖直的、并是均匀间隔的。在竖直或Y方向测量电压梯度时，等位线实际上也是直的并是均匀间隔的，但是水平的。无论在X方向还是Y方向，如果等位线不是直的和均匀间隔的，那么认为触摸屏是非线性的。不管制造的变化，线性触摸屏的设计与制造包括良好近似这些线性条件。虽然线性触摸屏将控制器电子设备计算的负荷减到最小，然而重大的制约在于线性触摸屏的设计与制造上。
有非线性触摸屏是可能的，可是有线性触摸屏系统。在这种情况下，控制器电子设备或在主机算计上的驱动器软件必须给粗略的触摸屏测量应用非线性校正。随着电子设备和信息处理软件成本的连续下跌，将线性系统水平性能的负荷更多地移向电子设备和软件变得有吸引力。
非线性触摸屏系统的关键问题是非线性参数的确定。在已知的部位通过机械地触摸适当的点格，能校准非线性触摸屏。然而，对于触摸屏制造过程或触摸屏系统安装过程这是重要的附加物，其不可避免地增加成本。作为选择，能使用固定的非线性校正参数集并保证制造的各触摸屏有相同的非线性失真。然而，这导致和在线性触摸屏的制造过程中相似的容差要求，并因此不可避免地增加成本。从而，有必要改进用于触摸屏系统的确定非线性校正参数的方法。
在先前的系统里非线性校正通常是固定不变的。因而，随时间或环境条件的变化而变化的非线性失真是有问题的，并限制对触摸屏制造过程和材料的选择。因而，需要便利的和自动的手段来更新非线性参数，并跟踪随时间和环境条件的变化而出现的非线性失真的变化。
发明内容
本发明提供在触摸屏中测量和跟踪非线性校正的方法。使用各种类型电路的可以确定某些或全部有关的非线性校正。生产场地试验设备(production floor test equipment)可做电子测量、计算参数和在控制器电子设备的非易失性存储器中装入参数。作为选择，控制器电子设备能做电子测量和确定非线性参数。本发明后面的实施例允许实地确定非线性参数、动态跟踪随着时间的推移或由于环境条件而发生的装机触摸屏的非线性特性的变化。
按照本发明的第一方面，提供用于产生触摸坐标的触摸屏系统。该触摸屏系统包括触摸屏、校正参数电路和校正应用电路。触摸屏产生触摸信息以响应触摸，并产生指示触摸屏特定电特性的可测量信息。校正参数电路与触摸屏通讯，其中校正参数电路接收可测量信息并产生非线性校正参数。校正应用电路接收触摸信息和非线性校正参数并校正触摸屏中的非线性。
按照本发明的另一方面，提供用于产生代表触摸部位的信号的触摸屏系统。该触摸屏系统包括有四个角并在各角有角触点的基片，以及与各角触点通讯的数字化电路。数字化电路测量一个触点的电特性并产生可测量信息以响应。触摸屏系统还包括与数字化电路通讯的校正参数电路。校正参数电路产生非线性校正参数。
按照本发明的另一方面，提供在触摸屏中用于校正非线性的方法。触摸屏包括与第二点隔开的第一点。该方法包括当给第二点施加电压或电流中的一个时，测量第一点的电特性并产生可测量信息以响应。该方法还包括使用可测量信息在触摸屏中校正非线性。
按照本发明的另一方面，提供用于产生代表触摸部位的信号的触摸屏系统。该触摸屏系统包括基片，基片包括与第二触点隔开的第一触点和覆于基片上并与第一和第二触点通讯的第一涂层。该触摸屏系统还包括与基片隔开的薄板，其中薄板包括面对第一涂层的第二涂层，其中从第一部位(在那里第二涂层与第一涂层不相接触)到第二部位(在那里第二涂层与第一涂层相接触)薄板是可移动的。该触摸屏系统还包括与第一和第二触点两者通讯的数字化电路，其中数字化电路接收第一模拟可测量信息并产生数字可测量信息以响应，其中，当薄板在第一部位时数字化电路接收模拟可测量信息。该触摸屏系统还包括校正参数电路和校正应用电路。校正参数电路与数字化电路通讯，其中校正参数电路接收数字可测量信息并产生校正参数以响应。校正应用电路接收校正参数并使用校正参数在触摸屏系统中校正非线性。
按照本发明的另一方面，提供在触摸屏中校正非线性的方法。该触摸屏包括基片和与基片隔开的薄板。基片包括与第二触点隔开的第一触点和覆于基片上并与第一和第二触点通讯的第一涂层。薄板包括面对第一涂层的第二涂层，其中从第一部位(在那里第二涂层与第一涂层不相接触)到第二部位(在那里第二涂层与第一涂层相接触)薄板是可移动的。该方法包括当给第二点施加电压或电流中的一个时，测量第一触点的电特性，当薄板在第一部位时，产生可测量的信息以响应测量，并使用可测量信息在触摸屏系统中校正非线性。
按照本发明的另一方面，提供用于产生代表触摸部位的信号的触摸屏系统。该触摸屏系统包括触摸屏和与触摸屏通讯的数字化电路，其中数字化电路接收模拟可测量信息并产生数字可测量信息以响应。该触摸屏系统还包括与数字化电路通讯的校正参数电路，其中校正参数电路使用数字可测量信息在触摸屏中校正非线性。
按照本发明的另一方面，提供在触摸屏中校正非线性的方法。该方法包括测量触摸屏的电特性，其中电特性有值，并使用该电特性的值在触摸屏中校正非线性。
图1是按照本发明的实施例，说明触摸屏系统运行的流程图。
图2是按照本发明的实施例，具有初始等位线的触摸屏的平面图。
图3是按照本发明的实施例，具有初始和失真等位线的图2的触摸屏的平面图。
图4是按照本发明的实施例，具有失真等位线的图2的触摸屏的平面图。
图5是按照本发明的实施例，产生可测量信息的数字化电路的一个例子。
图6是按照本发明的实施例，触摸屏的透视图。
图7是图6的触摸屏的基片的透视图。
图8是按照本发明的实施例，触摸屏的基片的平面图。
图9是按照本发明的实施例，图8的基片的放大平面图。
图10是按照本发明的实施例，触摸屏的基片的平面图。
图11是按照本发明的实施例，触摸屏的基片的平面图。
图12是按照本发明的实施例，触摸屏的基片的平面图。
图13是图12中所示的沿基片的13-13线的剖面图。
图14是按照本发明的实施例，触摸屏系统的部分的示意图。
图15是按照本发明的实施例，说明触摸屏系统运行的流程图。
图16是按照本发明的实施例，说明触摸屏系统运行的流程图。
图17是按照本发明的实施例，触摸屏系统的示意图。
图18是按照本发明的实施例，触摸屏系统的示意图。
应该意识到，为了说明的简单和清楚，图中所示的单元没有必要按比绘制。例如，为了清楚夸大了某些单元相对的相互之间的尺寸。而且，其中考虑适当，在附图中重复附图标记以指示相应的单元。
具体实施例方式
图1是按照发明的方法的说明的流程图。将会明白，在装置(系统)中或通过计算机程序指令能实现流程图的某些块以及流程图中块的组合。可给计算机或其他可编程数据处理装置装入这些计算机程序指令以产生一种设备，这样以使得在计算机或其他可编程数据处理装置上执行的指令产生用于实现在流程图的块中指定的功能的单元。这些计算机程序指令也可被存储在计算机可读存储器中，其能指挥计算机或其他可编程数据处理装置以特定的方式运行，这样以使得存储在计算机可读存储器中的指令生产一件产品，例如，实现在流程图的块中指定的功能的指令单元。也可给计算机或其他可编程数据处理装置装入计算机程序指令，以引起在计算机或其他可编程数据处理仪器中执行的工作步骤系列以产生计算机实现的过程，这样以使得在计算机或其他可编程装置中执行的指令提供用于实现流程图的块中详指定的功能的步骤。
因此，流程图说明的块支持用于执行指定功能的单元的组合、用于执行指定功能的步骤的组合和用于执行指定功能的程序指令单元。还将了解，通过执行指定功能或步骤的专用的基于硬件的计算机系统或专用硬件和计算机指令的组合，能实现流程图说明的各块和流程图说明的块的组合见图1和2，触摸屏50产生触摸信息100以响应触摸，并且根据监控特定的电学特性产生可测量信息102。触摸屏50可以是许多类型触摸屏中的任何一个，例如，5-线电阻触摸屏、9-线电阻触摸屏或电容触摸屏。最初，如图2所示，触摸屏50几乎是线性的。在触摸屏50上产生的电压梯度有初始垂直的等位线120和初始水平的等位线122。初始等位线120、122是穿过触摸屏50的触摸区域21的，其中在初始等位线120、122上的各点按时间在某些点处于相同的电位(at some point in time)。于是，例如如果寻找触摸部位的水平坐标，那么给触摸屏50的角触点32和34施加电压V0，且角触点30和36接地，导致初始垂直的等位线120。另外，如果寻找触摸部位的垂直坐标，那么给触摸屏50的触点30和32施加电压V0，产生初始水平的等位线122。例如图3和4所示，如果向触摸屏50引入非线性失真，触摸屏50产生有失真的垂直等位线128和失真的水平等位线130的电压梯度。由于向触摸屏50引入非线性失真，如图3所示，失真的等位线128、130的曲率可不同于初始等位线120、122的曲率。通过设计向触摸屏50引入非线性失真，或者通过许多事件(例如，触摸屏50制造中的不规则或环境条件的变化)中的一个可引起。
触摸屏50产生触摸信息100以响应在部位A的触摸。在一个实施例中，触摸信息100是模拟信号，如下面所讨论的，随后被转换为数字信号，称为数字触摸信息106。触摸信息100代表例如触摸的测量部位M，并包含信息，例如在触摸部位A的实际的垂直和水平等位线的电压。作为选择，通过在触摸部位A向基片22注入电流和在角触点30、32、34和36测量作为结果的电流，可读出测量的触摸部位M。在这种情况，等位线120被认为是右边触点32和34的电流的总合对所有角触点30、32、34和36的电流的总合的等比的线，且同样地等位线122被认为是通过上角触点30和32注入的电流的分数。最初，对触摸屏系统20等位线120、122呈线性，因此，如图2所示，测量部位M和实际部位A是在同一点。如图3所示，如果向触摸屏引入非线性失真和改变原始等位线120、122的曲率，测量部位M的值会偏离触摸的实际部位A的值。如果由于向触摸屏50引入非线性失真，测量部位M偏离实际部位A，则为了补偿这种非线性失真和确定触摸的实际部位，如下所述，可以将非线性校正应用于数字触摸信息106。为了补偿引入到触摸屏50的任何非线性失真，对数字触摸信息106执行非线性校正112，以使校正的测量部位118精确地代表实际部位A。
根据监控未触摸触摸屏的基片的特定电学特性，触摸屏50也产生可测量信息102，其中可测量信息102代表监控的电学特性的值或多个监控的电学特性。电学特性可以是各种各样的电学状态，例如电阻、电容、电压或电流。优选的是，当给剩余的角触点(例如角触点32、34和36)施加至少一个电压或电流时，测量一个角触点(例如角触点30)的电学特性。例如，当给角触点32、34和36施加电压时，根据监控角触点(例如角触点30)的电压，触摸屏50可产生可测量的信息102。作为另一个例子，当给角触点32施加电压V0以及角触点30和34接地时，可监控然后测量角触点36的电压。另外，当给角触点32施加第二电流且不给角触点30和34施加电流时，可监控和测量角触点36的第一电流。在一个实施例中，如下所讨论的，可测量信息102是模拟信号，它随后被转换为数字信号(称为数字可测量信息104)。数字可测量信息104用于确定校正参数108，校正参数108随后被用于数字触摸信息106的非线性校正。
参考图1，触摸信息100和可测量信息102最好是模拟信号，然后在块110和114其被转换为数字信号，且分别作为数字触摸信息106和数字可测量信息104从块110和114输出。最低限度，块110和114包含模数转换器。任选地，块110和114可包含另外的模拟电路，以对随后被数字化的触摸信息100和可测量信息102的模拟信号进行缓冲、放大、滤波、或另外进行调整。
数字触摸信息106进入块112，为了补偿引入触摸屏50的非线性失真，于是，给数字触摸信息106应用非线性校正，以使校正后的测量部位118的值更接近或与实际部位A的值一致。数字可测量信息104进入块116，然后，用于确定非线性校正参数或随后被应用于数字触摸信息106的参数108。如上所述，为了校正引入触摸屏50的非线性失真，校正参数108然后进入块112并被用于给数字触摸信息112应用非线性校正。
根据对触摸屏50中发现的非线性失真的校正，如块112所示，然后获得触摸坐标118。与代表测量部位M的触摸信息100相比，触摸坐标118更精确地代表实际部位A。然后，电子装置可使用触摸坐标118以确定触摸的实际部位。电子装置是可使用触摸屏50的任何装置，例如个人数字助理、现金出纳机、个人计算机、全球定位系统(GPS)单元、自动导航系统、飞机售票亭、表、便携式音频播放机机或电话。
图6和7说明触摸屏550，它是触摸屏50的一个首选的实施例。如图6所示，触摸屏550包括在薄板24下面的基片22，在基片22上的第一涂层26，以及面向第一涂层在薄板24上的第二涂层28。优选的是，基片22通常是长方形并包括第一、第二、第三和第四触点30、32、34和36，在基片22的各角定位一个触点。优选的是，基片22通常包括刚性材料，例如玻璃或硬塑料。优选的是，第一涂层涂敷基片22的一侧且是电阻涂层，例如氧化锡、氧化铟锡或导电聚合物。如图6所示，薄板24与基片22隔开距离D。优选的是，薄板24包括通常弹性材料，例如塑料、玻璃微片(microsheet)或包含玻璃和聚合物材料的迭片。如图6所示，薄板24包括在薄板24面对第一涂层26的一侧上的第二涂层28和在薄板24的相对侧的触摸表面23。从第一部位(在那第二涂层28与第一涂层26不接触)到第二部位(在那第二涂层28与第一涂层26在触摸部位接触)薄板24是可移动的。当给薄板24施加作为触摸结果的压力时，从第一部位向第二部位移动薄板24，且薄板24弯曲，因此引起第一涂层26与第二涂层28接触。优选的是，第二涂层28是电阻涂层。
如图7所示，第一涂层26包括有电阻率的内区44和外区42。内区44以外区42为边，并且外区42包围内区44。在一个实施例中，如图6和7所示，外区42包括角触点30、32、34、36。与期望更好地成形在内区44内的等位线时，外区42可包含任何各种各样的结构。可能的范围成形结构包括但不限于以下教导的那些给予赫斯特(Hurst)、瑞奇(Ritchie)、布丁(Bouldin)和华麦克(Warmack)的PCT申请WO/98/19283 A1，给予吉布森(Gibson)的美国专利4220815，给予吉布森(Gibson)等人的美国专利4661655和4731508，给予泰尔梅治(Talmadge)等人的美国专利4822957，给予邓桑(Dunthorn)的美国专利5045644，以及给予佩珀(Pepper)的美国专利4371746，通过引用将其详述结合在此。优选的是，角触点30、32、34、36位于或接近外区42的角，并提供向触摸屏外电路的电连接。
如上所述，虽然本发明适用于宽范围的触摸屏50，下面的例子提供本发明的概念的定量说明。参照图8和9，显示有用户触摸的触摸区21的基片22的触摸屏150。基片22包括基本透明的电阻第一涂层146。基片22可包括例如玻璃，且第一涂层146可包括例如氧化锡。如图8和9所示，第一涂层146不是均匀地覆盖基片22，而是以紧密地隔开的条带图案构成。优选的是，第一涂层146包括由第一材料(例如氧化锡)构成的多个条带27，且其中基片22进一步包括在每一对条带27之间的间隙25，其中间隙25不包括第一材料。优选的是，间隙25包括第二材料，它是绝缘材料，例如空气。阴暗区域表示第一涂层146的条带27，而之间的间隙25表示没有涂敷第一涂层146的区域。如于此所使用的，W2是条带27的宽度。例如，在一个实施例中，W2在0.50和2mm之间。条带27之间的间隙25表示绝缘区域，其中要么从基片22去除了第一涂层146要么从未向基片22涂敷第一涂层146。如于此所使用的，g是这些间隙25的宽度，例如，它可以是在0.05和0.2mm之间。如于此所使用的，ρ0是第一涂层146的电阻率(Ohms/square欧姆/平方)。如图8和9所示，在Y方向，平均电阻率变为ρ0’＝(1+g/w2)*ρ0如图8所示，大张带条带电阻涂层的这种基片材料可被切割成高度H和宽度W1的触摸屏大小的片。四个暗的正方形表示四个触点30、32、34、36。顶部触点30、32连接到总电阻R的第一线性电阻器60的端点。底部触点34、36类似地连接到总电阻R的第二线性电阻器62。第一和第二线性电阻器60、62可以例如包括导电的复合聚合物墨印刷条。触点30、32、34、36和两个线性电阻器60、62与电阻涂层146的各条带27的端点电接触。
如图8和9所示，上述触摸屏设计将提供在水平或X方向是线性的触摸屏150。一旦给触摸屏150的触点30、32、34、36施加适当的电压，在顶部和底部线性电阻器60、62上将产生线性电压梯度。例如，给左边两个触点30、36中的每一个可施加0伏，且给右边两个触点32、34中的每一个可施加5伏。在触摸区域21的X方向，这为线性电压梯度提供校正边界条件。各条带27将处于恒定的电位，且各条带27以基本相同的电压差不同于邻近的条带27。用电流注入读出，也提供X方向的线性度。
因为电流流经线性电阻器60、62，上述的触摸屏设计在Y方向的电压梯度将是非线性的。在Y方向量化电压梯度的非线性的关键校正参数β可定义为[1]β≡(R/2)/(ρ0’*H/W1)其中β是X方向触摸屏150的总电阻对Y方向触摸屏150的触摸区域的总电阻的比。触摸屏150的水平电阻是顶部和底部线性电阻器60、62的组合的并联电阻，也就是R/2。如果两个左边的触点30、36相互连接且两个右边的触点32、34也相互连接，这将是通过欧姆计测量的电阻。触摸屏150的触摸区域的垂直电阻是ρ0’*H/W2，其中ρ0’是第一涂层146的每平方的欧姆，ρ0，由于在间隙25除去的涂层而做了电阻轻微增加的校正。
能定义坐标系，在其上触摸屏150的中心作为原点(x，y)＝(0，0)和“地”或0电压。对Y方向电压梯度的产生，在(x，y)＝(±W1/2，H/2)的顶部触点30、32供有电压+V，以及在(x，y)＝(±W1/2，-H/2)的底部触点34、36供有电压-V。能数学地表示在Y方向产生的作为结果的非线性电压梯度由下述方程给出。
Vy(x，y)＝V*(2y/H)*[cosh(β1/2(2x/W1))/cosh(β1/2)]在非线性校正参数β趋近0的数学极限处，该方程趋近简单线性电压梯度Vy(x，y)＝V*(2y/H)。在与W1相比W2十分小的极限处，触摸屏150的水平电阻简单是顶部和底部线性电阻器60、62的组合的并联电阻。在触摸屏150的顶部(底部)中心，在(x，y)＝(0，±H/2)，Y方向的失真达到它的最大值，达到一阶β、(β/4)*H。从而，如果第一与第二线性电阻器60、62的电阻R相对于第一涂层146的电阻率做的十分小，触摸屏150有效地变成线性。例如，如果β＜1/25，触摸屏150将变成好于±1％的线性。虽然这避免了对非线性校正的需要，第一和第二线性电阻器60、62的电阻R的十分低的值是不好的，因为它将增加触摸屏150的电源需求和/或增加触摸屏150对电子噪音的敏感度。在系统级，考虑非线性校正参数β的更大的值是有利的。
例如，对β＝1的值，在Y方向电压梯度的产生显著地失真。又最大失真是在(x，y)＝(0，±H/2)，由于非线性失真Vy(0，H/2)从V下降到0.648*V，也就是下降35％。在沿Y方向触摸部位的测量中对应的误差相当于触摸屏150的高度H的约18％。在触摸屏系统中，该误差水平是不可接收的，因此，非线性校正是需要的。假定已知非线性校正参数β，通过将下面关系到真实触摸部位(x，y)的联立方程组转换到未应用非线性校正的原始测量坐标(x′，y′)，能确定这些非线性校正。
x′＝x[4]y′＝H*Vy(x，y)/2V＝y*[cosh(β1/2(2x/W1))/cosh(β1/2)]转换后的方程如下[5]x＝x′[6]y＝y′*cosh(β1/2)/cosh(β1/2(2x′/W1))对于算法化，通过多项式展开、查表、线性外推法等的适当使用，有避免超越双曲余弦函数的选择。
从可测量的Rx和RY能确定参数β。如于此使用的，Rx是在X方向测量的触摸屏150的电阻。为确定Rx，我们要使两个左触点30、36相互电连接且使两个右触点32、34同样地相互电连接，以及左和右触点30、32、34、36全部连接到欧姆计或等效功能的电路。电阻Rx于是简单是顶部和底部线性电阻器60、62的并联电阻。
Rx＝R/2如于此使用的，Ry是在Y方向测量的触摸屏150的电阻。为确定RY，我们使两个上部触点30、32相互电连接，且使两个底部触点34、36同样地相互电连接，以及上部和下部触点30、32、34、36全部连接到欧姆计或等效功能的电路。为计算的简单，让我们假定在上部触点30、32欧姆计施加电压+V，且电压-V施加在底部触点34、36上。使用对Vy(x，y)的上述公式，我们能计算进入(比如说上部左电极)的电流。
I＝-Vy/X(-W1/2，H/2)/(R/W1)＝V*2β1/2tanh(β1/2)/R因为角是成对的，对施加的电压2V，欧姆计电流是2I，所以Y方向的电阻如下[9]RY＝(2V)/(2I)＝R/(2β1/2tanh(β1/2))注意，在极限β→0，线性电阻器R变成导电母线，且如所期望的RY→ρ0’*H/W1。
现在考虑X和Y电阻的比[10]Rx/RY＝β1/2tanh(β1/2)＝β-β2/3±...
能容易地使用方程[10]去构造作为测量的比Rx/RY的函数的β的对照表。因而用Rx和RY的欧姆计测量，能确定非线性校正参数β，因此，可对触摸屏150适当地应用非线性校正。
注意非线性校正参数β≡(R/2)/(ρ0’*H/W1)取决于第一和第二线性电阻器60、62的电阻R、第一涂层146的电阻率ρ0、及间隙25的宽度g(回想ρ0’＝(1+g/w)*ρ0)。所有这些因素服从制造变化。例如，如果线性电阻器60、62由丝网印刷导电墨形成，由于印刷高度、印刷宽度和墨电阻率的变化，电阻R可变化。由于涂层厚度和第一涂层146所用材料的电性能的变化，第一涂层146的电阻率ρ0可变化。间隙25的宽度g也可服从制造变化。在许多情况下，在单一触摸屏150内这些制造参数可趋于十分一致，但是，制造过程中的漂移可导致各部件的这些制造参数的变化。在这种情况下，β的值可服从有效的制造变化(significant manufacturing variations)，但是保持唯一有效的非线性校正参数(only significant non-linear correctionparameter)。
参考图1，触摸屏50可包括有电阻涂层26和多个角触点30、32、34和36的基片22。另外，如下所述，触摸屏50可以是另一设计。虽然描述了四个角触点30、32、34、36，触摸屏50可包括任何数量的基片触点。
在一个实施例中，如图17所示，在触摸屏系统520的控制器电子设备525中图1的块被具体化为硬件电路。在本实施例中，触摸屏系统520包括触摸屏50和控制器电子设备525。控制器电子设备525连接到触摸屏50，并且对触摸屏50的运转是必需的。优选的是，控制器电子设备525固定地连接到触摸屏50，以使当触摸屏50在生产场地外实际使用时它们与触摸屏50保持在一起。控制器电子设备525是用来永久连接到触摸屏50。控制器电子设备525的使用允许实际确定校正参数108、动态跟踪随时间的推移或由于环境条件而发生的已装机触摸屏50的非线性特性的变化。
控制器电子设备525包括数字化电路510和514、校正参数电路516和校正应用电路512，其全部在功能上分别地对应于块110、114、116和112。在本实施例，触摸屏系统520如下确定非线性校正参数508。数字化电路514与触摸屏50通讯，且通过施加电压或注入电流或通过其他电子手段，测量触摸屏50的电子特性。优选的是，当不接触触摸屏50时，完成这样的测量。以这种方式，给数字化电路514传输关于触摸屏50的电子特性的模拟可测量信息502。
如于此所定义的，相互“通讯”的装置或电路是其中使用各种各样的不同传输技术从一个装置向第二个传输信息的装置或电路，上述各种各样的不同传输技术例如但不限于无线传输，通过电缆的电子传输，通过光缆的光传输，无线的、电子的和光的传输的结合，或允许装置相互之间通讯或传输信息的任何其他传输技术。另外，用来相互“通讯”的装置或电路不必要在一个方向传输信息。在装置之间可以是双向地传输信息。
数字化电路514然后将模拟可测量信息502转换为数字可测量信息504，并向校正参数电路516传输数字可测量信息504。使用数字可测量信息504，校正参数电路516又产生非线性校正参数508，并向校正应用电路512传输非线性校正参数508，校正应用电路512对数字触摸信息506应用非线性校正以确定线性触摸坐标518。
如图17所示，触摸屏系统520如下确定线性触摸坐标518。数字化电路510与触摸屏50通讯。如果触摸屏50是电阻触摸屏，数字化电路510也将优选地是与触摸屏50的薄板24通讯。当触摸触摸屏50时，通过施加电压或通过注入电流或通过其他电子手段，数字化电路510探查触摸屏50的触摸状况。以这种方式，向数字化电路510传输关于触摸位置的模拟触摸信息500。数字化电路510将模拟触摸信息500转换为数字触摸信息506，并向校正应用电路512传输数字触摸信息506。数字化电路510包括用于将模拟触摸信息500转换为数字触摸信息506的模数转换器。数字化电路510然后向校正应用电路512传输数字触摸信息506。校正应用电路512使用从校正参数电路516接收的非线性校正参数508将非线性校正应用于数字触摸信息506。以这种方式，即使触摸屏50是非线性的，触摸屏系统520总体上能充当线性触摸屏系统。
在这里，所使用的术语“电路”是泛指。例如电路，如电路512和516，可以是专用定制设计的电子电路，但是也可采取由个人计算机操作系统使用的触摸屏驱动器软件的形式。例如，WindowsTM操作系统可认为触摸屏驱动器是一种鼠标驱动器。参考图18，在某些实施例中，所提供的触摸屏系统620包括功能分别相当于块114和116的数字化电路614和校正参数电路616。使用数字化电路614和校正参数电路616以确定非线性校正参数608，其中数字化电路614和校正参数电路616只是暂时地与触摸屏50通讯。在本实施例中，触摸屏系统620也包括触摸屏50、数字化电路610和功能分别相当于块110和112的校正应用电路612。在本实施例中，触摸屏系统620如下确定非线性校正参数608。数字化电路614与触摸屏50通讯，并通过施加电压或通过注入电流或通过其他电子手段，测量触摸屏50的电子特性。优选的是，当不接触触摸屏50时完成这种测量。以这种方式，向数字化电路614传输关于触摸屏50的电子特性的模拟可测量信息602。数字化电路614然后将模拟可测量信息602转换为数字可测量信息604，并向校正参数电路616传输数字可测量信息604。最低限度，数字化电路614包括将模拟可测量信息602转换为数字信号(也就是数字可测量信息604)的模数转换器。使用数字可测量信息604，校正参数电路616又产生非线性校正参数608，并向校正应用电路612传输非线性校正参数608，为了确定线性触摸坐标618，校正应用电路612给数字触摸信息606应用非线性校正。向数字化电路610传输关于触摸位置的模拟触摸信息600。数字化电路610将模拟触摸信息600转换为数字触摸信息606，并向校正应用电路612传输数字触摸信息606。使用从校正参数电路616接收的非线性校正参数608，校正应用电路612给触摸信息606应用非线性校正。以这种方式，即使触摸屏50不是线性的，触摸屏系统620总体上能充当线性触摸屏系统。
由于数字化电路614和校正参数电路616只是暂时与触摸屏50通讯，可以用各种各样的不同方式实现它们。例如，如图18所示，数字化电路614和校正参数电路616可安置在生产场地测试设备上。如上所讨论的，生产场地测试设备630于是要么手工地要么自动地采集可测量信息602，如Rx和RY。使用可测量信息602，生产场地测试设备630于是能确定适当的非线性校正参数，然后非线性校正参数可随后被装入校正应用电路612，例如包括校正应用电路612的触摸屏控制器产品的非易失性存储器，或者如驱动器软件可得到的数据文件，驱动器软件包括由校正参数电路616产生的应用非线性校正608的代码。生产场地测试设备630能并入能与触摸屏50电连接的现有的生产线测试设备。
对非线性校正参数(例如β)通过使其制造公差更宽，如上所述，本发明能极大地放宽制造公差和有效地增加设计、材料和制造工艺的选择。最后，在触摸屏系统和触摸屏50的制造和生成时，本发明能使成本有效降低。
如上所述，虽然使用生产场地测试设备630有优点，然而将电路614和616从生产场地测试设备630移到装机触摸屏系统520也有大的优点。在这种情况，电路514和516能周期性地测量并跟踪非线性校正参数，因此，提供动态非线性校正，如上讨论的。例如，如图8所示，当遭受温度和/或湿度的环境变化时如果第一涂层146的电阻率和线性电阻器60、62的电阻R变化，非线性校正参数β将不稳定并将从它在生产场地的值向它离开生产场地且在实际运行中的值漂移。各种各样的老化影响也可引起非线性校正参数改变。动态非线性校正提供适应这种漂移的手段，通过准许允许非线性校正参数漂移的材料、制造工艺和设计的使用，允许进一步增加成本降低的选择。
参考图17，数字化电路510可以是例如标准5-线控制器产品，如Elo TouchSystem的2210系列控制器。在这种情况，模拟触摸信息500采取的是由薄板24产生的电压的形式，其对应于基片22的X和Y激励。假设触摸屏相当于触摸屏150，如上所述，数字化电路510产生数字触摸信息506，其通过简单误差和放大与方程式[3]和[4]的x’和y’相联系。数字触摸信息106(即(x’，y’))包括非线性失真。在校正应用电路512中校正这些失真。例如，校正应用电路512可以是运行包括基于方程式[5]和[6]的校正算法的触摸屏驱动器软件的主计算机。以这种方式，校正应用电路512将原始的非线性部位测量(x’，y’)转换成(x，y)，即想得到的触摸坐标518。
另外，非线性校正参数508可如下确定。起到欧姆计的作用，如方程[7]和[9]给出的，数字化电路514可测量触摸屏150的Rx和RY。例如，如果给触摸屏150的角触点30、32、34和36施加预先确定的电压，然后通过触摸屏50和数字化电路514之间的作为结果的电流可产生可测量信息502。在这种情况下，数字可测量信息504是数字形式的电阻Rx和RY。校正参数电路516然后使用方程[10]，例如以查表的形式(该表包括电阻比Rx/RY的不同的值和非线性校正参数508的相应值)将数字可测量信息504转换成非线性校正参数108，例如β。这个例子(图8)的公式定量说明图1和17所示概念的一个具体实施例。
参考图10，显示了触摸屏250，其中第一涂层26包括具有第一电阻率ρA的内区44和具有第二电阻率ρB的外区42，其中第一和第二电阻率ρA、ρB不相等。内区44以外区42为边，并且外区42包围内区44。优选的是，如图10所示，外区42是有四个边四边形。包括有内区44和外区42的第一涂层26的触摸屏250在这里也将被认为是画框触摸屏。用许多方法中的一种能产生内区44和外区142。例如，在基片22上涂敷第一涂层26的过程中，可在基片22上放置掩膜以遮盖并阻止在基片22的表面的子集上第一涂层26的沉积。内区44和外区42的产生，使得能制造具有对应于两个不同电阻率ρA、ρB的两个区的基片22。如图10所示，外区142作为基片22的边界。触点30、32、34、36位于基片22上的外区42内。
如果ρA/ρB趋近于∞，也就是如果与外区46的第二电阻率ρB相比内区44的第一电阻率ρA变得十分大，触摸屏250将变成线性的。如果触摸屏250变成线性的，非线性校正参数将趋近于0，然而，触摸屏250将遭受到电源需求的增加和对电子噪音敏感性的增加。因此，优选的是设计非线性的触摸屏250大体上仍然有线性触摸屏的优点，在其上可十分精确地确定触摸部位。
在1998年5月7日公开的PCT申请WO/98/19283 A1和通过引用将其具体内容结合在此的给予赫斯特(Hurst)、瑞奇(Ritchie)、布丁(Bouldin)和华麦克(Warmack)的相应的欧洲专利申请EP01010156中，可找到有内区44和外区42的非线性触摸屏250的例子，以及在这种触摸屏250中遇到的失真。从一般的数学拟合到使用各种物理原理以限制要拟合的无约束参数的数量，PCT申请WO/98/19283 A1也描述了在触摸屏中非线性校正方法的宽度。另外，通过引用将其具体内容结合在此的给予威尔逊(Wilson)和贝布(Babb)的美国专利5940065，描述了可应用于在此描述了的触摸屏250和触摸屏系统20的非线性校正参数。
在上述触摸屏250中，比ρA/ρB的变化很可能是非线性校正参数变化的主要根源。如在先前的例子中，能容易地测量X方向的电阻Rx和Y方向的电阻RY。然而，Rx和RY两者可主要依赖于外电阻率ρA且对内部电阻率ρB相当不敏感，因而比Rx/RY对主要确定非线性失真的大小的比ρA/ρB会相当不敏感。因此，对内部电阻率ρB敏感的另外的测量也许是重要的。图5显示用于做对ρB敏感的这种测量的方法。
参考图5，运算放大器56的高阻抗负极输入端64不接收电流，因此，在触摸屏基片的角36注入来自电流源的电流Iin的固定量的全部。而且，运算放大器56的正极输入端66接地，以使在输入端64和角36负反馈环导致虚地。通过基片的接地角30和34，在角30和36之间没有净电压降，在角34和36之间也没有，因此，阻拦电流Iin沿基片外部到角30和34。反而，电流趋向于穿过有电阻率ρB的内基片区从角36流向对角32。因此，由运算放大器56产生的在角32的反馈电压Vout主要由内电阻率ρB决定。组合这种ρB敏感测量与ρA敏感测量，例如Rx或RY，能精确测量比ρA/ρB和精确地确定非线性校正参数。在自动化的生产场地设备中能包括有这种类型测量能力的电路，或者在形成装机触摸屏系统的部件的触摸屏控制器产品内。
参考图11，如触摸屏350一样说明上述触摸屏250的变化。在通过引用将其详细内容结合在此的给予泰尔梅治(Talmadge)和吉布森(Gibson)(以下称为“Talmadge专利”)的美国专利4797514中，更详细地说明和描述了触摸屏350。如通过虚线说明一样，触摸屏350对应于上述的非线性图框触摸屏250，外加在第一涂层26中的删除线74。如图11所示，接近触点30、32、34、36的每一个以“L”形图案排列删除线74，且位于内区44内。删除线74线性化触摸屏350。
图11的触摸屏是图1的触摸屏50的一种选择。加上测量电路114、非线性校正参数电路116以及非线性校正应用电路112，实现触摸屏350的成本减少的变化，在其中边框电阻率和触摸区电阻率的比随温度和湿度可变化。例如，内区44可包括ITO涂层，然而外区242可以是用导电复合聚合物墨印刷的屏幕。这种不同材料的电阻率对运行温度和湿度的变化特有地不同反应。名义上这种设计的结果是线性触摸屏，那就是，通过设计非线性校正参数的标称值是0。然而，因为在内区44和外区242内材料的电阻率随环境状况漂移，非线性校正变为非零。然而，如上所述，如果提供动态非线性校正，这变为次要的问题，因此能选择制造过程所用的材料以最小化制造成本。
也能将上述发明应用于带离散电阻器单元(以下称为“离散电极模式”)的有边沿电极模式的触摸屏，如在通过引用将其详细内容结合于此的给予邓桑(Dunthorn)(以下称为“Dunthorn”专利)的美国专利5045644中说明和描述的。如果在外区42中与离散电极模式联系在一起的电阻随关于内区44的电阻率而变化，那么触摸屏变为非线性。制造或环境因素可引起这种非线性。在任何情况下，有离散电极模式的触摸屏也是图1的触摸屏50的另一种选择。
参考图12和13，显示有内区78和围绕内区78的外区79的基片81的电容触摸屏450。电容触摸屏450还包括全部位于外区79的第一触点90、第二触点92、第三触点94和第四触点96。基片81包括刚性基片，例如玻璃或硬化塑料。如图13的剖面所示，第一涂层84在基片81上。第一涂层84可包括电阻涂层，例如氧化锡、氧化铟锡或氧化锑锡。电介质层82在第一涂层84上，其中电介质层82形成电容性地连接到涂层84的触摸区，并且在第一涂层84和第二涂层86之间提供DC隔离以及在第一涂层84和第二涂层86之间的AC耦合。通过电介质层82的高度、宽度、介电常数和工作频率控制电介质层82的单位长度阻抗。电介质层82包括电介质例如但不限于玻璃、硅涂层或聚合物薄膜。第二涂层86在电介质层82上。第二涂层86可包括电阻涂层，例如，氧化锡、导电聚合体复合物或烧制的陶瓷电阻材料。
在平面图中，如图12所示，电容触摸屏450类似于触摸屏250，如图10所示。当接地的导电物体(如人的手指)触摸或按压电介质层82的上表面85时，有到地的AC电流，其由在触点90、92、94、96供给的AC电流依次来供给。电路测量提供给触点90、92、94、96的四个AC电流的值，并从这四个AC电流的比，然后确定在触摸屏450上的触摸部位。这种触摸屏可以是非线性的，且在触摸屏450中非线性失真度依赖于第二涂层86的宽度W3和电介质层82的厚度T、以及工作频率。
在一个实施例中，为了避开周围电磁背景的频率尖峰，包括触摸屏450的触摸系统有能力在一定量内调节触摸屏450的工作频率，例如加或减10％。如下确定第二涂层86和第一涂层84之间的AC耦合的单位长度的阻抗。
Im(Z)＝T/(2πf*ε*W3)在这里T是电介质层82的厚度，ε是电介质层82的介电常数，且W3是第二涂层的宽度。注意这个每单位长度的阻抗随工作频率f而变化。因此，工作频率的变化将导致非线性参数的变化。结合触摸屏450的触摸系统可包括非线性校正参数如何随频率变化的第一原理预测(first-principle prediction)。或者，如上所述，本发明的动态非线性校正方法可用于跟踪频率变化时触摸屏450的非线性校正参数的变化。优选的是，使用两种方法的结合。
触摸屏系统20的电子电路可以是许多类型接线系统中的任何一个，例如，电容4-线，电阻5-线和电阻9-线接线系统。只是为了说明性的目的，如图14所示，有5-线接线系统的触摸屏系统20是将要描述的电阻触摸屏。如图14所示，5-线接线系统包括第一线52、第二线53、第三线55、第四线57和第五线59。触点30、32、34、36分别连接到第一线52、第二线53、第三线55和第四线57。第二涂层28连接到第五线59。线52、53、55、57和59也连接到多路转接器200。多路转接器200有四个通道202、204、206、208、210，它们分别连接到第一线52、第二线53、第三线55和第四线57。另外，多路转接器200有连接到第五线59的第五通道206。
依据多路转接器200的状态，通道202、204、206、208、210全部与接地电路31、电压源35或数字化电路39连接。因此，依据多路转接器200的状态，多路转接器200允许触点30、32、34、36和第二涂层28与接地电路37、电压源35或数字化电路39连接。优选的是，如图14所示，数字化电路39包括与放大器56连接的模数转换器(以下称为“ADC”)电路54。从模拟信号到数字信号，ADC电路54转换放大器56的输出。
如下所示，在表A中列举了多路转接器200可处的状态的一些不同类型，以及通过多路转接器200触点30、32、34、36与接地电路37、电压源35或数字化电路39能被连接的组合。如表A所列举的，条目“V0”代表给触点施加的电压，该触点对应列出条目“V0”的栏。另外，条目“0”代表给触点施加零电压，该触点对应列出条目“0”的栏。此外，条目“检测”指示数字化电路39正在监控在第二涂层或触点对应列出“检测”的栏的电特性，。例如，在第一状态，表A的第一行所示，给所有触点30、32、34、36施加电压“V0”，且数字化电路正在检测的在第二涂层电特性，因此，触摸屏系统20是在“探测”模式，等待在触摸屏50上发生触摸。当在触摸屏50上发生触摸时，触摸屏系统20正在检测触摸位置，通过使用表A第2行的状态测量X方向的坐标。类似地，通过使用表A第3行的状态触摸屏系统20检测Y方向的触摸位置。在第四到第六状态和第九到第十三状态，表A的4-6行和9-13行所示，数字化电路39数字化例如对上面讨论的比ρA/ρB敏感的电压。例如，在第四状态，当触点32和36接地且触点34处在电压V0时，数字化电路39正在监控触点30的电压。在第七和第八状态，表A的7和8行所示，通过将第一、第二和第三触点30、32、34设定为零电压或“V0”电压并测量在第四触点36作为结果的电压，触摸屏系统20在实施ADC尺度校准。
表A
首先的三个状态，如表A的1-3行所示，支持标准5-线触摸屏运行。当不使用时，触摸屏50在“探测”模式且不汲取电流。从电源管理的观点，这可称为“睡眠模式”。然而，一旦在薄板24的第二涂层28出现电压V0，触摸屏50转换到X/Y测量模式，如第二和第三状态所示。在X/Y测量模式，当触摸触摸屏50的时候，数字化电路39将在测量X和Y电压梯度之间交替，于是能够做2-D坐标测量。
给触摸屏50加电后，且优选的是其后在周期时间间隔，数字化电路39将等待片刻，在这期间没有触摸触摸屏50，然后，将如下继续确定非线性校正参数。使用第四状态，如表A的第四行所示，第二触点和第四触点接地，给第三触点提供电压V0，在第一触点测量作为结果的电压。在第一触点因此测量的电压是电阻率比的函数。在电阻率比趋向零的极限，能完全忽略触摸区域的电导率且第一触点将处于零伏。在电阻率比趋向无穷大的极限处，有效地消除外区42上的电导率，简单地留下四个角触点30、32、34、36。
例如，如果触摸屏50是图10所示的触摸屏250类型，且有3∶4的高宽比，当电阻率比ρA/ρB趋向零，在第一触点30的电压等于提供给第三触点34的电压V0的约28％。在这些极限之间，在第一触点30测量的电压随电阻率比的值增加而单调减少。通过计算机模拟，能确定在第一触点30测量的电压和电阻率比之间的详细的映射。以这种方式，使用第四状态，数字化电路39能测量和跟踪电阻率比的变化。
如果温度和湿度的变化导致电阻率比的变化，数字化电路39容易跟踪这些变化且触摸屏系统20的线性保持稳定。这种系统水平的坚固性，允许为了稳定性的原因也许别的方式认为是不可接收的低成本材料和工艺的使用。类似地，从非常宽的电阻率比的容差生产线受益。
象第四状态、第五和第六状态，表A的5和6行所示，分别提供电阻率比的等效的测量。有电阻率比的冗余测量是受关注的。如果触摸屏50确实如设计的顶/底和左/右是对称的，那么冗余测量不提供新信息。然而，如果在触摸屏50中制造缺陷破坏了对称性，第四状态、第五和第六状态也许不再提供电阻率比的一致的测定，且数字化电路39将知道触摸屏50是非对称的。这种自我诊断的能力是这个例子的触摸屏系统20的特征。
列举在表A的7和8行的第七和第八状态提供手段确定两个参数，例如偏移和增益，用于数字化ADC计数和相应的检测电压之间的线性映射的，因此，允许更完全地自校准触摸屏系统20。
虽然在图14中显示的多路转接器200有五个通道，然而对许多应用四个通道是足够的。注意对表A中首先的七个状态，第三个触点34一直是在电压V0。如果首先的七个状态是足够的，那么能免去多路转接器的通道208且角34永久地连接电压源35。提供第五通道208只是允许另外的测量，例如第九到第十四状态，表A的9-14行所示。使用只有四个多路转接器通道的选择有商业利益，如许多打算供4-线触摸屏使用的现行嵌入式电阻控制器包括类似于图14的电路但只有四个多路转接器通道。
参考图14和17，注意图14中所示电路，例如多路转接器200和数字化电路39，不但用于数字化触摸信息500而且用于数字化触摸屏50的电特性502。在这种情况，数字化电路510和514的硬件是一个且相同。然而，该硬件的功能将随时间变化。当触摸触摸屏50时，图14的电路数字化模拟触摸信息500并因此起到图17的数字化电路510的作用。当没有触摸触摸屏50时，且触摸屏系统20选择更新非线性校正参数508，那么，图14的电路探查触摸屏50的电特性，并因此起到图17的数字化电路514的作用。在手持式计算机(如PDA)所用的芯片集中，一般可找到图14所示的类型的电路。这种电路起初打算是与4-线电阻触摸屏接口连接，但是通过对软件代码的适当改变能适应本发明的用途。利用在这种手持式计算机中呈现的数字处理能力，电路512和516可便利地采取在通用微处理器中运行的软件算法的形式。在手持式计算机中以稍微增加的成本可提供图17中给出的所有单元。
图15和16是按照本发明的方法的流程图说明。将了解，通过计算机程序指令能实现流程图的各块和流程图中块的组合。这些计算机程序指令可装入计算机或其他可编程数据处理装置以制造机器，以便在计算机或其他可编程数据处理装置中执行的指令产生用于实现在流程图的块中详指定的功能的单元。这些计算机程序指令也可存储在计算机可读存储器中，其指挥计算机或其他可编程数据处理装置以特定方式运行，以便存储在计算机可读存储器中的指令生产一件产品，例如，实现在流程图的块中指定的功能的指令单元。计算机程序指令也可装入计算机或其他可编程数据处理装置，以引起在计算机或其他可编程数据处理装置执行的工作步骤系列以生产计算机执行的步骤，以使在计算机或其他可编程装置上执行的指令提供用于实施在流程图的块中指定的功能。
因此，流程图的块支持用于执行指定的功能的单元的组合、用于执行指定的功能的步骤的组合、以及用于执行指定的功能的程序指令单元。也将明白，通过执行指定的功能或步骤的专用的基于硬件的计算机系统，或者专用的硬件和计算机指令，能实施流程图的各块和流程图中块的组合。
如图15所示，显示触摸屏的操作300。在触摸屏系统20上执行触摸屏的操作300。在块301开始触摸屏的操作300，其中通过给触摸屏系统20供电打开触摸屏系统20。一旦打开触摸屏系统20，如块302所示，那么，触摸屏的操作300在触摸屏系统20中设置或编程非线性校正参数。最初，在触摸屏系统20中设置或编程缺省的校正参数，然而，如下所述，在缺省的校正参数编入程序后在触摸屏系统20中还可以设置或编程更新的校正参数。在块304中触摸屏操作300然后探测是否触摸触摸屏50。如果探测到触摸，触摸屏操作300移动到块304，然而，如果没有探测到触摸，触摸屏操作移动到块314。在块314，触摸屏操作测量基片的特性，且因此产生数字可测量信息104。一产生数字可测量信息，在块316，触摸屏操作300然后就使用数字可测量信息104以决定且然后更新中的非线性校正参数。一旦确定了更新的校正参数，触摸屏操作300然后移动到块302并在触摸屏系统20中设置或编程更新的校正参数。
在块310，触摸屏操作300在触摸屏50上测量触摸部位。更明确地，通过测量电特性(例如电压)，触摸屏操作测量在X和Y方向在触摸屏50的触摸区域21上发起的触摸的位置。通过在X和Y两个方向上测量触摸位置，触摸屏操作300能查明在触摸屏50的触摸区域21上的触摸位置。如于此使用的，当压力施加到触摸区域21时，发起触摸。如果没有压力施加到触摸区域21，那么探测不到触摸，且触摸屏操作300移动到块314而不是块310。一测量触摸部位，触摸屏操作300然后就产生代表触摸部位的数字触摸信息106。一产生数字触摸信息106，触摸屏操作300然后就移动到块312，其中，为了产生校正触摸坐标118，触摸屏操作给数字触摸信息106应用非线性校正。如块318所示，然后给使用触摸部位信息的电子装置传输触摸坐标118，例如，在显示装置上呈现的选项中选择菜单条目。一传输触摸坐标，触摸操作300然后就移回块304，并进行触摸屏50是否被触摸的探测。
如图16所示，在块401发动校正操作400，其中测量电路与触摸屏50通讯。测量电路包括数字化电路614和校正参数电路616。一连接测量电路到触摸屏，如块414所示，然后就测量触摸屏50的基片22的特性。一测量基片22的特性，就产生数字可测量信息104。如块416所示，使用可测量信息计算或确定非线性校正参数108。一旦确定非线性校正参数108，在块408中它们被装入或编程到触摸屏系统20，且更明确地它们被装入或编程到在触摸屏系统20内的非线性校正电路，且随后用来把非线性校正用在触摸信息100，如下所述。
在块403中起动操作电源，其中通过给触摸屏50供电打开触摸屏50。一给触摸屏500供电，在块404中，校正操作400然后就探测是否触摸触摸屏50。如果探测到触摸，校正操作400移到块410，然而，如果没有探测到触摸，如图16所示，触摸屏操作留在块404。在块410，校正操作400测量触摸屏50上的触摸部位。更明确地，通过测量电特性(例如电压)，校正操作400测量X和Y方向触摸屏50的触摸区域21上发动的触摸位置。通过在X和Y两个方向上测量触摸位置，校正操作400能查明在触摸屏50的触摸区域21上的触摸位置。如在此所用的，当压力施加到触摸区域21上时发动了触摸。如果没有压力施加到触摸区域21，那么探测不到触摸，且校正操作400留在块404而不是移向块410。一测量触摸部位，校正操作400然后就产生代表触摸部位的数字触摸信息106。一产生数字触摸信息106，校正操作400然后移向块412，其中，为了产生校正触摸坐标118，触摸屏操作给数字触摸信息106应用非线性校正。如块418所示，然后向电子装置传输触摸坐标118，该电子装置使用校正触摸部位信息例如选择菜单条目。一传输的触摸坐标，校正操作400然后就移回块404且进行探测是否触摸触摸屏50。
因此，已经有了按照本发明做的公开，上面提出的是用于产生代表触摸部位的信号的、在其中应用了充分地提供了优点的非线性校正装置和方法。虽然通过参考其中详细的说明性的实施例，已经描述和举例说明了该发明，但它并不是打算将该发明限制于那些说明性的实施例。本领域的那些技术人员将会认识到，能做不背离该发明精神的变化和修改。因此，落入所附权利要求及其等同物范围之内的所有这种变化和修改，包括在本发明之内。
权利要求
1.一种用于产生触摸坐标的触摸屏系统，包括触摸屏，其产生触摸信息以响应触摸，并产生在所述触摸屏中指示特定电特性的可测量信息；与所述触摸屏通讯的校正参数电路，其中所述校正参数电路接收所述可测量信息并产生非线性校正参数；和接收所述触摸信息和所述非线性校正参数并在所述触摸屏中校正非线性的校正应用电路。
2.如权利要求1所述的触摸屏系统，其中所述触摸屏进一步包括有四个角并在各角有角触点的基片。
3.如权利要求2所述的触摸屏系统，其中所述触摸屏是5-线触摸屏、9-线触摸屏或电容触摸屏中的一个。
4.如权利要求2所述的触摸屏系统，其中所述基片进一步包括有第一电阻率ρA的内区和有第二电阻率ρB的外区，其中第一和第二电阻率ρA、ρB不相等。
5.如权利要求2所述的触摸屏系统，其中所述基片进一步包括内区和外区，其中所述内区以所述外区为边并且所述外区包围所述内区。
6.如权利要求5所述的触摸屏系统，其中所述内区进一步包括删除线。
7.如权利要求1所述的触摸屏系统，其中所述触摸屏进一步包括有第一涂层的基片，其中第一涂层不是均匀覆盖所述基片。
8.如权利要求7所述的触摸屏系统，其中第一涂层包括第一材料制成的多个条带，且其中所述基片进一步包括在各对条带之间的间隙。
9.如权利要求1所述的触摸屏系统，其中所述校正参数电路产生有值的校正参数，且在所述触摸屏中所述校正应用电路使用所述校正参数的值以校正非线性。
10.如权利要求1所述的触摸屏系统，其中所述校正应用电路周期性地接收所述触摸信息和所述非线性校正参数，以及在所述触摸屏中周期性地校正非线性。
11.一种用于产生代表触摸部位的信号的触摸屏系统，包括有四个角并在各角有角触点的基片；与各角触点通讯的数字化电路，其中所述数字化电路测量一个触点的电特性并产生可测量信息以响应；和与所述数字化电路通讯的校正参数电路，其中所述校正参数电路产生非线性校正参数。
12.如权利要求11所述的触摸屏系统，其中所述电特性是电阻、电容、电压或电流中的一个。
13.如权利要求11所述的触摸屏系统，其中在一个角触点测量第一电压，同时给至少一个余下的角触点施加第二电压时。
14.如权利要求13所述的触摸屏系统，其中当给一个余下的角触点施加第三电压时，给两个余下的角触点施加第二电压。
15.如权利要求11所述的触摸屏系统，进一步包括与所述基片隔开的薄板，其中所述薄板包括第二涂层，所述基片包括第一涂层，且其中第二涂层面对第一涂层。
16.如权利要求11所述的触摸屏系统，进一步包括校正应用电路，它从所述数字化电路接收触摸信息并从所述校正参数电路接收所述非线性校正参数，并在所述触摸屏中校正非线性。
17.如权利要求16所述的触摸屏系统，其中所述校正参数电路基于所述可测量信息确定电阻率的比，并且所述校正应用电路基于所述电阻率的比在所述触摸屏系统中校正非线性。
18.如权利要求11所述的触摸屏系统，其中所述数字化电路周期性地测量所述电特性和周期性地产生可测量信息以响应。
19.一种在触摸屏中用于校正非线性的方法，其中所述触摸屏包括与第二点隔开的第一点，所述方法包括当给第二点施加电压或电流中的一个时，测量第一点的电特性；产生可测量信息以响应；和使用所述可测量信息在所述触摸屏系统中校正非线性。
20.如权利要求19所述的方法，其中所述电特性是电压、电流、电阻或电容中的一个。
21.如权利要求19所述的方法，进一步包括使用所述可测量信息在所述触摸屏系统中周期性地校正非线性。
22.如权利要求19所述的方法，进一步包括使用所述可测量信息在所述触摸屏系统中手工校正非线性。
23.如权利要求19所述的方法，进一步包括使用所述可测量信息产生非线性校正参数。
24.一种用于产生代表触摸部位信号的触摸屏系统，包括基片，它包括与第二触点隔开的第一触点，以及与第一和第二触点通讯的且在所述基片上的第一涂层；与所述基片隔开的薄板，其中所述薄板包括面对第一涂层的第二涂层，其中从第二涂层与第一涂层不接触的第一部位到第二涂层与第一涂层相接触的第二部位所述薄板是可移动的；既与第一也与第二触点通讯的数字化电路，其中所述数字化电路接收第一模拟可测量信息并产生数字可测量信息以响应，其中当所述薄板在第一部位时，所述数字化电路接收所述模拟可测量信息；与所述数字化电路通讯的校正参数电路，其中所述校正参数电路接收所述数字可测量信息并产生校正参数以响应；和接收所述校正参数的校正应用电路并使用所述校正参数在所述触摸屏系统中校正非线性。
25.如权利要求24所述的触摸屏系统，其中所述基片包括与第四触点隔开的第三触点。
26.如权利要求25所述的触摸屏系统，其中所述数字化电路既与第三也与第四触点通讯，且其中所述数字化电路接收第二模拟可测量信息并产生数字可测量信息以响应。
27.一种在触摸屏中用于校正非线性的方法，其中所述触摸屏包括基片和与所述基片隔开的薄板，所述基片包括与第二触点隔开的第一触点以及与第一和第二触点通讯且在所述基片上的第一涂层，所述薄板包括面对第一涂层的第二涂层，其中从第二涂层与第一涂层不接触的第一部位到第二涂层与第一涂层相接触的第二部位所述薄板是可移动的，所述方法包括当所述薄板在第一部位，给第二点施加电压或电流中的一个时，测量第一触点的电特性；产生可测量信息以响应所述测量；和使用所述可测量信息在所述触摸屏系统中校正非线性。
28.如权利要求27所述的方法，其中在所述触摸屏上周期性地执行所述校正非线性。
29.一种用于产生代表触摸部位信号的触摸屏系统，包括触摸屏；与所述触摸屏通讯的数字化电路，其中所述数字化电路接收模拟可测量信息并产生数字可测量信息以响应；和与所述数字化电路通讯的校正参数电路，其中使用所述数字可测量信息在所述触摸屏中所述校正参数电路校正非线性。
30.一种在触摸屏中用于校正非线性的方法，所述方法包括测量所述触摸屏的电特性，其中所述电特性有值；和使用所述电特性的值在所述触摸屏系统中校正非线性。
31.如权利要求30所述的方法，其中动态地执行所述校正非线性。
32.如权利要求30所述的方法，其中使用生产场地试验设备执行所述校正非线性。
33.如权利要求30所述的方法，其中使用控制器电子设备执行所述校正非线性。
全文摘要
本发明提供在触摸屏中测量和跟踪非线性校正的方法。可自动确定某些或全部有关的非线性校正。生产场地试验设备可做电子测量、计算参数和在控制器电子设备的非易失性存储器中装入参数。作为选择，控制器电子设备能做电子测量和确定非线性参数。本发明后面的实施例允许实地确定非线性参数、动态跟踪随着时间的推移或由于环境条件而发生的装机触摸屏的非线性特性的变化。
文档编号G06F3/044GK1695109SQ03825183
公开日2005年11月9日 申请日期2003年9月16日 优先权日2002年9月17日
发明者J·C·肯特, J·L·阿罗延 申请人:伊罗接触系统公司