触摸传感器面板的算法补偿系统及其方法技术方案

说明了一种生产不昂贵的触摸屏系统的一般方法，该系统能在不需要复杂传感器布局的情况下提供精确的位置信息和补偿制造偏差。利用对于触摸屏传感器上的每个地点来说是唯一的一组探测信号（１６０），借助曲线拟合方法导出关于Ｘ和Ｙ的方程（１６２）。这两个方程的各个系数（１６３）被存储在传感器处。在触摸屏的工作过程中，这些系数被用来直接地和独立地计算Ｘ和Ｙ（１６４），并达到所希望的精度。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

Method and system for compensating touch sensor panel

A general method for the production of inexpensive touch screen systems is presented, which can provide accurate position information and compensate for manufacturing errors without the need for complex sensor layouts. The use of the curve fitting method is derived for the X and Y equations (162) for each location on the touch screen sensor. Each of the two equations (163) is stored at the sensor. These parameters are used to calculate X and Y (164) directly and independently, and to achieve the desired accuracy.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的领域本专利技术涉及一种方法和系统，它们用于导出或使用一种映射关系，以根据多个探测器确定一个基底上的一个物理作用的坐标位置。较具体地说，本专利技术涉及一种带有多个顶角探测器的触摸屏系统，它能与构形和可能的制造偏差无关地利用映射关系根据探测器输出精确地确定一个触摸的坐标位置。本专利技术的背景触摸屏系统(它典型地包括一个触摸屏和一个电子控制器)的工作原理要求在例如手指触摸的物理位置和某个坐标系统之间存在一个对应关系。通常选取的坐标系统是一个二维笛卡儿系统，其水平轴(X)和垂直轴(Y)互相正交。系统的精度被定义为触摸的物理位置和触摸屏/控制器所报告的位置之间的误差。典型地，系统的精度被表达成触摸屏尺寸的百分比。可以认为触摸屏系统具有两类误差=(ⅰ)由坐标变换方法的设计和实施所造成的误差(系统误差)；以及(ⅱ)对于给定类型的传感器，由各个系统之间的随机差别所造成的误差(制造偏差)。已知的导电触摸屏含有一个其上淀积了例如铟锡氧(ITO)导电膜的透明基底，导电膜表面导电率有±5％或±10％的偏差。采用这种基底的系统还附加有一个特别的误差源，即一般在顶角处设置一些电极的矩形基底结构所固有的探测到的探针注入电流的非线性变化。这使得在基底的各个部分，特别是在靠近电极部分，有非均匀的电流密度。由于有很大的非线性程度，一般认为不应该试图进行逐段的线性补偿，即根据查找表标定程序去直接补偿可重新放置的探针电极位置。因此，为了减小表面电流密度的非均匀性和使基底上的电位分布线性化，以往的方法探索了添加物理的线性化结构，例如复杂的电流注入电极。这些复杂的线性化结构常常要有复杂的导电图案和一些二极管或晶体管，以使电流重新分布或控制其重新分布。另外一些方法探索用数学算法来补偿因矩形物理构形所造成的预期畸变。以往系统所采用的坐标变换方法可以分成两类基本技术，这里称它们为电机械技术和建模技术，它们都基于比例度量方法，其中在测量数据和传感器表面上的物理位置之间有一个假定的数学关系。附图说明图1示出了一个未补偿矩形导电基底的X、Y坐标值的典型畸变。查找表提供了关于校正系数的可访问存储，并被建议用来借助于一些技术来校正触摸位置传感器的输出。这些系统接收一个对应于未校正坐标的地址，即一对X、Y值；输出用于补偿期望误差的数据；并产生校正的坐标值，它们通常与未校正坐标值位在同一坐标空间中。对于这种方案的建议有零级校正直到多项式校正。参见美国专利NO.4,678,869,该专利在此引用作为参考。通常，输入给所建议查找表的未校正坐标值事先就用下面将讨论的物理手段或算法手段被线性化了，因此查找表在线性化空间中操作。这样，从标定程序导出的查找表数据值将直接对应于标定数据的坐标值，并确定了标定区域。电机械方法有一类补偿系统误差的方法，这种方法包括对触摸屏系统的电机械修改，目的是试图根据图1所示的特性找到一个接近正交的电位栅格。这一类中有4个基本方法(下面将概述)。如上所述，这类电机械方法的设计针对着某一给定类型触摸屏的系统误差。这类方法的性质往往造成系统中较大的电流泄漏，并且多重的电极和/或电阻图案将导致传感器的高成本。此外，校正方法的管理，例如激励转换、探测平面选择，电极选择等等要求一种交互式的控制机制，这又增加了系统的成本。为了校正由于给定类型触摸屏的制造偏差所引起的不可接受的误差，可以对各个触摸屏单独地作用额外的误差校正方法，例如查找表方法。总线方法这是一种校正基础畸变特性的最基本方法，具体做法是在基底1(图2)的两相对轴上生成一对高导电率的总线3。在一对总线4上施加激励使一个导电盖板2提供可重新放置的电极。如同该触摸屏好像是一个电位计那样进行测量，“电刷”的位置就是激励平面上的触摸位置。然后把激励转换到一个正交平面的第二组总线上(某些情形中位在盖板2上)，以确定第二个坐标值。这个技术在美国专利NO.3,622,105中给出了范例。该技术的主要缺点是它的电流泄漏。此外，对于把盖板用作第二激励平面的情况，盖板的任何损伤都将造成定位误差。多馈法如图3所示，以美国专利NO.5,438,168为代表的多馈法利用了对位在电阻性基底11周边上的多个电极10的主动控制。这类系统的工作一般与总线技术在功能上是等价的，其中也产生线性的电压梯度以被盖板可重新放置位置传感器采样。因为所有的电极10都位在基底11上，所以它不受盖板损伤的影响；然而，这是一种高电流泄漏系统，并需要大量的互连。其任一个转换元件12的失效或降质都将造成系统误差。电阻图案方法如图4所示，许多已知的校正方法利用了做在触摸屏20上或其外部的电阻图案21，其布局使得触摸屏20的电阻梯度在其表面上接近于相同。美国专利NO.3,798,370、NO.4,293,734和NO.4,661,655代表了这一技术。这些系统具有与电机械方法相关连的高电流损耗，并且由于电阻图案21的复杂性，它们易有因制造偏差而产生的误差。建模方法第二类坐标值产生技术基于根据给定类型触摸屏的假设数学关系所选择的数学函数。这些方法所得到的X和Y值需要进一步调整或校正，其原因是该假设不适当或制造偏差，或者两者都有。美国专利NO.4,631,355和Federico等人的论文“17.2:CurrentDistribution Electrograph(17.2电流分布电图)”(SID86 Digest,p.307)中所说明的一种方法依赖于对触摸屏上一些点的数学分布的事先假设，每个平面都用电位计方法提取，然后每个平面的如图1所示例的轴上“像散”都用一个其系数凭经验导出的二次多项式方程进行线性化。美国专利NO.4,631,355指出，通常会有5％左右的制造偏差误差，但对之并没有补偿，所以如果要给出精确的触摸位置探测方法，需要用另外的技术来校正。于是，Federico等人的“17.2:Current Distribution Electrograph”(SID 86 Digest)建议把标定数据存储在一个查找表中，作为一个与算法补偿系统相分开的操作和一个后继的步骤，来校正传感器的输出。美国专利NO.4,806,709的叙述等于这样的假设，即认为位于导电表面上一个电极处的信号和电极至触摸位置的距离之间存在着线性关系。利用这个假设，根据来自各个电极的信号可以得到以相应电极为圆心的各个圆弧方程，由两个或几个这样的圆弧的交点方程便可确定触摸位置。这种方法的实施可能会有两个主要的误差源(a)假设的信号/距离关系中有非线性成份，测量数据已证实了这种非线性，而且/或者制造偏差会导致各圆弧半径的计算误差，以及，(b)存在着当两圆弧接近相切时因难以分辨相交角度而导致的位置误差这一经典困难。本专利技术概述本专利技术提供一种系统，它能精确确定作用在一个带有多个传感器的媒体上的一个物理作用的坐标位置，其中每个传感器都通过该媒体探测该作用。借助一个映射关系这多个传感器被映射到输出坐标系统中，其中不需要有探测到的作用和坐标系统之间的预定关系。一般，该映射关系的形式是一个方程，例如一个由一些项组成的多项式，为了对付各自的制造偏差和各探测器对坐标值输出的系统性关系，该映射方程的各个系数是对传感器整体的每一个实例来确定的。在一个优选实施例中提供了一个触摸屏，它含有一个导电矩形基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种把一个情况的坐标位置与多个输入值相联系的方法，这些输入值对应于与一个含有一个表面的媒体相连的多个情况探测器所探测到的一些信号，该媒体能传导关于该情况的信号，这些信号的变化与一个情况作用要素相对于该表面的坐标位置有关，该方法包括以下步骤： （ａ）提供情况作用要素在多个确定位置处产生的一些测量输入值；以及 （ｂ）结合这些确定位置处理这些测量输入值以产生一个含有多个项的映射方程的一组系数，每一个项都是一个系数或一个关于至少一个系数和至少一个输入值的数学函数，该映射方程能把输入值与情况作用要素的位置的坐标值联系起来。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：乔亨利巴布，杰弗里D威尔逊，
申请(专利权)人：埃罗接触系统公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]