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CN102819476B - 触控屏幕控制器、触控屏幕的控制装置与检测方法 - Google Patents

触控屏幕控制器、触控屏幕的控制装置与检测方法 Download PDF

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CN102819476B CN201210118745.9A CN201210118745A CN102819476B CN 102819476 B CN102819476 B CN 102819476B CN 201210118745 A CN201210118745 A CN 201210118745A CN 102819476 B CN102819476 B CN 102819476B
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Abstract

本发明揭示一种用于测试一电容感测式触控屏幕的测试系统。具体而言，该测试系统可包含于一用于控制该触控屏幕的运作的控制器中。该控制器可包含一集成电路，且该测试系统可对应于被嵌入该集成电路中的一测试电容器。

Description

触控屏幕控制器、触控屏幕的控制装置与检测方法
技术领域
本发明系关于输入装置。更具体而言，本发明系关于用于测试触控屏幕装置的机构。
背景技术
电容感测式触控屏幕(capacitive-sense touchscreen)已广泛用作使用者装置中的使用者接口组件。具体而言，触控屏幕已非常普遍地用于行动电话(mobile phone)、蜂巢式电话(cellular phone)、平板电脑(tablet)、个人数字助理(Personal Digital Assistant；PDA)、膝上型电脑(laptop)及其他可携式计算装置中。触控屏幕亦已广泛地用于销售点(Point of Sale；POS)终端机、库存管理系统、安全系统等等中。
触控屏幕，更具体如电容感测式触控屏幕，其受到更大欢迎的一个原因在于能够同时用作一使用者输入装置及一使用者输出装置。更具体而言，触控屏幕使一使用者能够与呈现给该使用者的数据交互作用，而非与一组单独的按键交互作用。此有助于将使用者装置的尺寸最小化及/或将向使用者呈现信息的输出屏幕的尺寸最大化。换言之，电容感测式触控屏幕可视为一种让使用者装置获得输入的直观方式。
目前，在大多数电容式触控屏幕装置中，主要采用二种电容感测及量测技术。第一种称为自电容(self-capacitance)技术。SYNAPTICSTM所制造的许多装置以及CYPRESS PSOCTM的集成电路(Integrated Circuit；IC)装置即是采用自电容量测技术。自电容涉及使用例如以下专利文献中所述的技术来量测一系列电极焊垫(pad)的自电容值：Bisset等人的美国专利第5,543,588号、Ritter等人的美国专利公开案第2010/0302201号及Narasimhan等人的美国专利公开案第2008/0297174号，其中所述专利文献以引用方式全文并入本文中。
自电容可通过检测在一处于给定电压的物体上累积的电荷量(Q＝CV)而量测。自电容通常通过以下方式量测：施加一已知电压至一电极，接着使用一电路来量测有多少电荷流至该同一电极。当外部物体接近该电极时，会有额外的电荷被吸引至该电极。因此，该电极的自电容增大。在触控屏幕中所使用的许多触摸感测器被配置成以一手指作为接地物体。人体实质上相对于一电场趋于零的表面系为一电容器，且通常具有100微微法拉(pF)左右的电容值。
自电容式触控屏幕及/或触控板中的电极通常以列及行形式排列。举例而言，通过首先扫描列、然后扫描行的方式，可确定因一手指的触摸而引起的各个扰动的位置。
通常地，例如触控屏幕或触控板等自电容感测式装置中的电极列及电极行包含由敷于一玻璃或塑胶基板上的氧化铟锡(Indium Tin Oxide；ITO)所形成的导电迹线或导电带。尽管ITO为在大多数电容感测式触控屏幕中所选用的材料，但亦可使用在功能上等效于ITO的其他已知材料或成份。
在一适宜基板上形成此种迹线期间及之后，至少在某些自电容感测式装置中，可能会在此种迹线或带中出现缺陷。而使一批感测装置中的缺陷数目最小化(例如，增大良率)是业界所期望的，但即便可能，要完全消除在触控屏幕中出现的瑕疵也有困难。触控屏幕的ITO迹线中的常见缺陷包括迹线间的短路、一或多条迹线与接地端之间的短路、迹线断裂、迹线过薄、过窄、过厚或过宽、以及各个迹线的几何形状出现非预期的不规则性等等。
ITO迹线中的缺陷可对触控屏幕或触控板的效能产生明显的不利影响。因此，常常在制程完成后要对各个自电容感测式装置实施测试。一种用于自电容触摸感测装置的测试方法可如Reynolds等人的美国专利公开案第2008/0278453号中所阐述，其中该美国专利公开案的全部内容以引用方式并入本文中。
在自电容感测式装置中，测试ITO电极或其他类型电极的完整性存在若干问题；然而，测试仍为用于确保产品品质的一重要生产步骤。
在电容触摸感测装置中所使用的第二种主要电容感测及量测技术系为互电容技术(mutual capacitance)，其中通常使用一交叉的电极网格来执行量测。举例而言，可参见Gerpheide的美国专利第5,861,875号，其中该美国专利的全部内容以引用方式并入本文中。与自电容量测中量测单个可受到附近其他物体影响的导体的电容的方式不同，互电容量测量测二导体间的电容。
在某些互电容量测系统中，于一基板的一第一侧上设置一感测电极阵列，并于该基板与该第一侧相对的一第二侧上设置一驱动电极阵列，将驱动电极阵列中的一行或一列电极驱动至一特定电压，并量测该感测电极阵列中的一单列(或单行)的互电容，以确定一单一列-行的交叉点的电容。通过扫描所有列及行，可针对网格中的所有节点(node)形成一电容量测地图。当一使用者的手指或其他导电物体接近一给定网格点时，自该网格点发出或位于该网格点附近的某些电场线将发生偏转，进而减小该网格点处二电极的互电容。因每一量测仅探测一单一网格交叉点，故不会如在某些自电容式系统中，有多个触摸时所出现量测的模糊性(ambiguity)。
目前，关于触控屏幕装置或触控板(无论其是利用互电容技术还是自电容技术)测试的一问题在于，需要一单独的测试设备来执行所述测试。具体而言，须对驱动行及感测行施加一外部激励来测试是否存在瑕疵。而施加外部激励常常需要在制造触控屏幕或触控板的场所中使用额外的测试电路。此对于触控屏幕制造商而言意味着额外的成本。因此，最小化或消除此等额外的成本是业界所希望的。
发明内容
传统触控屏幕控制器必须依赖于外部测试组件来测试触控屏幕的保真度(fidelity)。具体而言，先前技术的触控屏幕将首先须连接至其控制器，然后利用外部测试组件对其进行测试。为了解决先前技术的上述问题，本发明将提供如下所示的一种触控屏幕控制器、一种集成电路、一种装置、一种使用者装置及一种检测方法，以为触控屏幕制造商提供一完整的控制器的解决方案。
本发明提供一种触控屏幕控制器。该触控屏幕控制器包含至少一控制组件及至少一测试组件。该至少一控制组件，用以通过于一触控屏幕感测一使用者输入并提供至少一输出至一主机处理器，控制该触控屏幕或其部分的至少一运作，其中该至少一输出是表示该使用者输入。该至少一测试组件，用以测试该触控屏幕或其元件的至少一瑕疵。
本发明提供一种集成电路。该集成电路包含前述的触控屏幕控制器。
本发明提供一种装置。该装置用以通过于一触控屏幕检测一使用者输入并产生用于表示该使用者输入的至少一电信号，控制该触控屏幕。该装置包含至少一测试组件，该至少一测试组件用以测试该触控屏幕的一触摸敏感面板的瑕疵。
本发明提供一使用者装置。该使用者装置包含前述的装置。
本发明提供一种用于检测一触控屏幕与一触摸敏感面板至少其中之一的瑕疵的方法。该方法包含下列步骤：自一触控屏幕控制器撷取至少一指令；将包含于该触控屏幕控制器内的一测试电子器件连接至一驱动线/感测线对、一驱动线/驱动线对、以及一感测线/感测线对至少其中之一之间，以判断该触控屏幕与该触摸敏感面板至少其中之一的一瑕疵；于该触控屏幕控制器处量测横跨该测试电子器件两端的至少一电信号输出；以及基于该至少一电信号输出，判断该触控屏幕与该触摸敏感面板至少其中之一包含该瑕疵。
附图说明
结合以下附图来阐述本发明：
图1为本发明的实施例的一使用者装置的使用者接口组件的方框图；
图2为本发明的实施例的一使用者装置的组件的方框图；
图3为本发明的实施例的一电容式触控屏幕系统的剖视图；
图4为本发明的实施例的一触控屏幕控制器细节的方框图；
图5为本发明的实施例的一触控屏幕控制器细节的电路图；
图6为本发明的实施例的一触控屏幕测试电路的简化电路图；
图7A为本发明的实施例的一组4×4驱动线及感测线的示意图；
图7B为图7A所示的该组4×4驱动线及感测线的一电学表示的示意图；
图7C为具有一第一瑕疵的图7A所示的该组4×4驱动线及感测线的一电学表示的示意图；
图7D为具有一第二瑕疵的图7A所示的该组4×4驱动线及感测线的一电学表示的示意图；以及
图8为本发明的实施例的一触控屏幕测试过程的流程图。
附图标号：
100：使用者装置
104：触控屏幕
108：使用者接口物件
112：专用使用者输出装置
116：专用使用者输入装置
204：控制器/触控屏幕控制器/微处理器/应用专用集成电路/CPU
208：控制组件
212：测试组件
216：其他组件
300：触控屏幕系统
304：触摸敏感面板
308：介电板
312：顶部主表面
316：底部主表面
320：LCD或OLCD显示器
404：处理器
408：导航固件
412：随机存取存储器/RAM
416：唯读存储器/ROM
420：测试固件
424：随机存取存储器/RAM
428：唯读存储器/ROM
432：配置暂存器
436：驱动电子器件
440：感测电子器件
444：测试电子器件
448：开关矩阵
452：运动缓冲器
456：输入/输出(I/O)端口
460：主机处理器
504：电路控制组件
508：固件
512：数字电路
516a：第一感测线
516b：第二感测线
516c：第三感测线
516d：第四感测线
520a：第一驱动线
520b：第二驱动线
520c：第三驱动线
520d：第四驱动线
524：模拟-数字转换器
528：放大器
532：驱动放大器
536a：第一驱动线开关
536b：第二驱动线开关
536c：第三驱动线开关
536d：第四驱动线开关
540a：第一感测线开关
540b：第二感测线开关
540c：第三感测线开关
540d：第四感测线开关
604：感测焊垫
608：驱动焊垫
col/drive 0：第一驱动线
col/drive 1：第二驱动线
col/drive 2：第三驱动线
col/drive 3：第四驱动线
row/sense 0：第一感测线
row/sense 1：第二感测线
row/sense 2：第三感测线
row/sense 3：第四感测线
Ctest：测试电容器
具体实施方式
以下说明仅用于提供实施例，而非用于限制申请专利范围的范围、适用性、或构造。更确切而言，以下说明将为本领域技术人员提供能够实施所述实施例的说明。在不背离本案的权利要求所含的精神及范围的情况下，对元件功能及排列进行各种改变可为此项技术中的通常知识者所理解。
此外，尽管以下将主要针对电容感测式触控屏幕或触控板的测试来阐述各实施例。然而，此项技术中的通常知识者亦可理解以下所述实施例亦可应用于触控屏幕以外的领域。具体而言，任何利用电容性质且需要一控制器的装置皆可得益于本发明。
首先参照图1，其根据本发明的至少某些实施例而描绘的一使用者装置100。使用者装置100可对应于任何类型的使用者装置，无论是行动式或非行动式的使用者装置。一适宜的使用者装置100的实例可包含但不限于：行动电话、蜂巢式电话、智能型电话(smart phone)、电话机(telephone)、平板电脑、笔记型电脑(netbook)、膝上型电脑、个人电脑(Personal Computer；PC)、瘦客机(thin client)、POS终端机、可携式媒体播放器(portable media player)、收音机(radio)、电视机(television)、运动机器(exercise machine)、家用电器(household appliance)、工业控制装置(industrial control device)、行动网际网路装置(Mobile Internet Device；MID)，全球定位系统(Global PositioningSystem；GPS)装置等等。
使用者装置100可由一或多个使用者所使用。为便于使用者与使用者装置100进行交互作用，使用者装置100可包含一组合使用者输入/输出装置如下：一触控屏幕104、一或多个专用使用者输出装置112、以及一或多个专用使用者输入装置116。应理解，触控屏幕104可包含一触控板(touchpad)或能够同时向一使用者呈现信息并接收来自一使用者的输入的任何其他类型的装置。在某些实施例中，触控屏幕104可用作向使用者呈现一或多个使用者接口(User Interface；UI)物件108的一机构。在某些实施例中，UI物件108可对应于一图符(icon)、一视窗、一链接、一文本、一图片、一视频、或由一处理器所准备而显示于一屏幕的数据的任何其他可视化形式。
使用者被容许放置一物体(例如其手指、一支笔、一尖笔等等)与触控屏幕104接触或仅位于触控屏幕104附近，且触控屏幕104可用以检测相对于UI物件108的该物体的位置。端视所检测的使用者输入的位置而定，使用者装置100可执行一或多个与该使用者输入连贯的动作。
专用使用者输出装置112可包含如下其中之一或多者：一扬声器、一光源(例如发光二极管(Light Emitting Diode；LED)、LED集合、LED阵列)、一液晶显示器(Liquid Crystal Display；LCD)装置等等。
专用使用者输入装置116可包含如下其中之一或多者：一麦克风、一按键、一按钮、一实体开关(physical switch)等等。
现在参照图2，其根据本发明的至少某些实施例而描绘使用者装置100的至少某些内部组件。在某些实施例中，使用者装置100可包含一控制器204以及其他组件216，控制器204用以控制触控屏幕104的运作。其他组件216可包含电性硬体、软体、及/或本身设置于使用者装置100上的固件。可以理解，其他组件216的性质可取决于使用触控屏幕104的使用者装置100的类型。于某些实施例中，使用者装置100中的其他组件216可包含但不限于：处理器(processor)、存储器(memory)、电路及电路组件、应用专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit；ASIC)、IC芯片、天线(antenna)、通讯接口(communication interface)、输入/输出(Input/Output；I/O)端口、数据机(modem)等等。
在某些实施例中，触控屏幕104的控制器204本身可包含一或多个控制组件208及测试组件212。更具体而言，触控屏幕104可具有整合于其中的组件，所述组件使控制器204能够检测并处理于触控屏幕104处所接收的使用者输入以及在各制造阶段期间测试触控屏幕104。测试组件212亦可在如下情形中测试触控屏幕104有无瑕疵：在触控屏幕104制造期间、在触控屏幕104制造完成之后但被倂入使用者装置100之前、在触控屏幕104被倂入使用者装置100之后、及/或在使用者装置100完全制造完成之后。换言之，控制器204可具有整合于其中的控制组件208及测试组件212，且测试组件212可提供一用于在各生产阶段中检测触控屏幕104中有无瑕疵的原位机构。
通过整合测试组件212于控制器204中，将提供优于传统触控屏幕控制器的一显著优势，因传统触控屏幕控制器必须依赖于外部测试组件来测试触控屏幕104的保真度(fidelity)。具体而言，先前技术的触控屏幕将首先须连接至其控制器，然后利用外部测试组件对其进行测试。通过整合测试组件212于控制器204中，本发明的实施例可为触控屏幕制造商提供一完整的控制器204的解决方案。
图3描绘本发明的实施例的一电容式触控屏幕系统300。在某些实施例中，触控屏幕系统300包含一LCD或OLED显示器320、一触摸敏感面板304、一设置于触摸敏感面板304上方的保护罩或介电板308、以及一触控屏幕控制器、微处理器(micro-processor)、应用专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit；「ASIC」)或CPU 204。
在某些实施例中，介电板308的一底部主表面316接触触摸敏感面板304。底部主表面316的相对表面对应于一顶部主表面312。介电板308的顶部主表面312表示一供用户与其进行交互作用(例如，触摸)的触控屏幕104的表面。
图4是描绘一控制器204细节的方框图。控制器204可用于控制触控屏幕104的运作及/或测试触控屏幕104有无瑕疵。在某些实施例中，控制器204为一小功率电容式触控面板控制器，其被设计成可为提供一触控屏幕系统高精确度的屏幕导航。电容式触摸敏感面板304可通过对一介电板的一或多个表面涂敷一导电材料(例如ITO)而形成，该介电板通常包含玻璃、塑胶或另一适宜的电绝缘材料且较佳地为光学透射性材料，且该介电板通常被构造成呈一电极网格(grid)的形状。
该网格的电容保持一电荷，且当使用一手指(或其他类型的物体)在顶部主表面312触摸面板时，会出现通往该使用者身体的一电路通道，从而形成扰动(disruption)。触控屏幕控制器204利用控制组件208来感测并分析此等扰动的坐标。在某些实施例中，所述扰动的坐标可比对至一UI物件108的一位置。当触控屏幕104固定于具有一图形使用者接口的一显示器时，可通过追踪所述触摸坐标而达成屏幕导航，其中常常需要检测多个触摸。而所驱动该网格的尺寸是通过所述触摸所需的解析度而定。通常地，可存在一额外介电板308以保护触控屏幕104的顶部ITO层，进而形成一完整的触摸屏幕解决方案。
一种形成一触摸敏感面板304的方式是仅于一介电板或基板的一侧上涂敷一ITO网格。当触摸敏感面板304与一显示器配合时，将不需要一额外保护罩。如此将具有形成一改良的透射率(>90％)且更轻薄的显示系统的益处，进而能够实现更明亮且更轻薄的手持式装置。
根据本发明的至少某些实施例，控制器204包含一处理器404、一导航固件408、一测试固件420、一配置暂存器(configuration register)432、一驱动电子器件436、一感测电子器件440、一测试电子器件444、一开关矩阵448、一运动缓冲器452、及一或多个I/O端口456，其中导航固件408包含储存于一或多种形式的随机存取存储器(Random Access Memory；RAM)412及/或唯读存储器(Read Only Memory；ROM)416中的多个指令，测试固件420包含储存于一或多种形式的RAM 424及/或ROM 428中的多个指令，该一或多个I/O端口456用于使控制器204能够与使用者装置100的一外部主机处理器460界面接合。在某些实施例中，控制器204可在一VDD电压下为其组件接收功率输入，且I/O端口456可接收VDDIO的输入电压。此项技术中的通常知识者将理解，可向控制器204提供其他形式的电源，且VDD及VDDIO所提供的电压大小可根据包含于控制器204中的组件规格而异。
在某些实施例中，处理器404、导航固件408、驱动电子器件436、及感测电子器件440其中之一或多者可被视为控制组件208的一部分。控制器204可通过利用处理器404自导航固件408读取各种指令而对触控屏幕104施加控制。接着处理器404可促使驱动电子器件436对触摸敏感面板304中的驱动线施加一特定电压。使用者输入可被感测电子器件440透过触摸敏感面板304中一或多条感测线的电容变化而检测到。此等电容变化可被报告至处理器404，并在处理器404中被转换为使用者输入数据，而使用者输入数据随后经由I/O端口456提供至主机处理器460。
在某些实施例中，处理器404、测试固件420、驱动电子器件436、感测电子器件440、开关矩阵448、以及测试电子器件444其中之一或多者可被视为测试组件212的一部分。具体而言，处理器404可通过系统性地控制开关矩阵448，而实施如在测试固件420中所述的一测试过程。由于处理器404可控制开关矩阵448，测试电子器件444可连接于驱动电子器件436的各部分与感测电子器件440的各部分之间。端视测试固件420中所定义的测试常式(routine)而定，处理器404可促使测试电子器件444系统性地连接于每一驱动线/感测线对之间，直至测试完所有可能的驱动线/感测线对。在其他实施例中，可根据此项技术中已知的任何测试过程，将测试电子器件444连接于多条驱动线及/或感测线之间。作为一个实例，处理器404可控制开关矩阵448来实施如Staton等人的美国专利公开案第2009/0250268号中所述的测试程序，其中该美国专利公开案的全部内容以引用方式倂入本文中。
图5描绘本发明的至少某些实施例的驱动电子器件436、感测电子器件440、开关矩阵448、以及测试电子器件444的一可能的实施方案。图5所示控制器204表示用以控制及/或测试一4×4触控面板的一IC芯片。可理解，在不背离本发明范围的情况下，一控制器可用以控制及/或测试具有一更大或更小数目的驱动线及感测线(例如，1×1、1×2、2×2、……、16×16、32×32等)的一触控屏幕面板。此外，熟习此项技术者将理解，在不背离本发明各实施例的范围或精神的情况下，除此处所述的一控制器204之外，亦可在触控屏幕系统300中采用触控屏幕控制器、微处理器、ASIC或CPU，且除此处明确所示者之外，亦可采用不同数目的驱动线及感测线以及不同数目及配置的驱动电极及感测电极。
具体而言，控制器204可包含电路控制组件504以及数字电路512，其中电路控制组件504包含用于控制具固件508形式的电路的多个指令，且数字电路512用于执行所述指令。在某些实施例中，固件508可包含导航固件408及测试固件420其中之一或二者。数字电路512可包含一或多个数字电路组件，例如可用于形成组合逻辑的多个逻辑闸。各该逻辑闸表示一布林(Boolean)逻辑的功能。一逻辑闸为电性控制开关(更常称为晶体管)的一排列。作为另一选择，或此外，数字电路512可包含一或多个查找表(lookup table)，该一或多个查找表可具有一可程序化逻辑器件(Programmable Logic Device；PLD)形式，并可用以执行固件508中所定义的功能。作为再一选择，或另外，可提供一可程序化逻辑电路(Programmable Logic Circuit；PLC)作为控制器204中的一嵌式系统(embedded system)。根据本发明的实施例，亦可使用其他形式的已知数字电路512。
驱动电子器件436可被实施成经由一或多个驱动放大器(driver amplifier)532而连接至数字电路512的一或多条驱动线520a-520d。
感测电子器件440可被实施成经由一或多个放大器528及一或多个模拟-数字转换器(Analog-to-Digital Converter；A/D)524而连接至数字电路的一或多条感测线516a-516d。
测试电子器件444可被实施成一测试电容器Ctest，可经由一系列驱动线开关536a-536d而选择性地达成该测试电容器Ctest与驱动线520a-520d的耦合及解耦合。亦可经由一系列感测线开关540a-540d而选择性地达成该测试电容器Ctest与感测线516a-516d的耦合及解耦合。当执行测试固件420中所定义的测试常式时，可由电路控制组件504对驱动线开关536a-536d及感测线开关540a-540d施加控制。
根据本发明的至少某些实施例，在一测试常式期间，可通过选择性地闭合及断开驱动线开关536a-536d及感测线开关540a-540d的某些对，而将各该驱动线520a-520d系统性地连接至各该感测线516a-516d，反之亦然。作为一实例，可通过闭合第三感测线开关540c、闭合第二驱动线开关536b、及断开所有其他驱动线开关及感测线开关，而将测试电容器Ctest连接于第三感测线516c与第二驱动线520b之间。如此可通过测试电容器Ctest的电容值而使施加于第三感测线516c与第二驱动线520b间的电容值增大。
在某些实施例中，相较于当驱动线带电时于驱动线与感测线之间所引起的电容，测试电容器Ctest包含一相对大的电容。具体而言，在正常运作期间，驱动线520a-520d可带电且各该驱动线520a-520d与各该感测线516a-516d间的一电容可大约为1至2微微法拉(pF)。根据本发明的至少某些实施例，测试电容器Ctest可包含一电容，该电容为于驱动线520a-520d其中的一电极与感测线516a-516d其中的一电极之间所形成的任意互电容的至少二倍大且可为其三倍大。更具体而言，当一正确运行的触控屏幕104的互电容预期约为1至2微微法拉(pF)时，测试电容器Ctest可具有一约4.5微微法拉(pF)的电容。
此项技术中的通常知识者可理解，测试电容器Ctest可被设置成一单一电容器或多个电容器，该单一电容器或多个电容器具有足以测试触控屏幕104或其组件的一等效电容。此外，在测试电容器Ctest被设置成多个电容器的情况下，所述电容器其中的某些可包含于控制器204中，而所述电容器其中的其他电容器可通过具有连接至开关矩阵448的能力而位于控制器204外部。作为另一选择，所述电容器可全部包含于控制器204中。
图6描绘当测试电容器Ctest连接于一条驱动线(例如第一驱动线520a)与一条感测线(例如第一感测线516a)之间时的一简化电路图。
各该感测线516a-516d可包含一对应感测焊垫(sense pad)604。同样地，各该驱动线520a-520d可包含一对应驱动焊垫(drive pad)608。感测焊垫604及驱动焊垫608用于将控制器204连接至触摸敏感面板304中的各电极。因此，电信号自控制器204经由驱动焊垫608而被提供至触摸敏感面板304，且来自触摸敏感面板304的电信号经由感测焊垫604而于控制器204处接收。
如上所述，可通过闭合驱动线开关536其中之一及感测线开关540其中之一而使一驱动线与一感测线经由测试电容器Ctest而连接至彼此。当一个驱动线开关536及一个感测线开关540闭合时，对应驱动线与感测线会在测试电容器Ctest两端并联连接，且可由数字电路512在对应驱动线与感测线之间检测测试电容器Ctest的电容。该所检测电容可用于判断触控屏幕104，具体如判断触摸敏感面板304是否在一感测线中、在一驱动线中、在感测线之间、在驱动线之间、及/或在一驱动线/感测线对之间包含任何瑕疵。因此，可由控制器204在制造制程的早期检测出有瑕疵的触摸敏感面板304，且控制器204最终用于控制使用者装置100中的触控屏幕104的运作。
参照图7A至图7D，根据本发明的实施例，一触摸敏感面板304中的驱动线及感测线的一4×4阵列以及对其测试的方法将被阐述。可理解，在不背离本发明范围的情况下，可将结合该4×4阵列所述的概念用于更大或更小的阵列。
在一互电容式触控屏幕环境中，触控屏幕控制器204利用一时钟信号来驱动该阵列的一维度(例如行)。在所示实例中，所述行对应于驱动线520a-520d(例如，col/drive 0＝第一驱动线520a、col/drive 1＝第二驱动线520b、col/drive2＝第三驱动线520c、以及col/drive 3＝第四驱动线520d)。在某些实施例中，该驱动时钟可对应于控制器204中一时钟的运作频率，该时钟可以约100千赫兹至约200千赫兹间的任意频率运作。
该阵列的另一维度(例如列)用作感测线516a-516d(例如，row/sense 0＝第一感测线516a、row/sense 1＝第二感测线516b、row/sense 2＝第三感测线516c、以及row/sense 3＝第四感测线516d)。此等感测线将具有由驱动线与感测线间的互电容而引起的电荷。此电荷于控制器204处被量测及数字化。图7A描绘没有任何瑕疵的驱动线及感测线的一4×4阵列。图7B描绘，产生于各该驱动线及感测线对之间的互电容的一理想化电学表示。
根据至少某些实施例，可通过在一单一驱动线与一单一感测线之间引入测试电容器Ctest，并随后致能该驱动线而测试一触摸敏感面板304有无瑕疵。因可预期来自具有额外电容的感测线的结果将大于在所有其他感测线之间所检测的电容，若二感测线之间存在一短路，则该二感测线都将显示出由测试电容器Ctest所引入的增大电容的影响。类似地，若致能一已显示出该增大电容的影响的第二驱动线，则可断定在有目的地连接至该测试电容器Ctest的驱动线与亦显示出增大电容的影响的另一驱动线之间存在一短路。
根据本发明实施例而在第7C图中描绘一瑕疵的实例，该瑕疵被显示为二驱动线(例如，col/drive 1与col/drive 2)间的一短路。通过将测试电容器Ctest连接至col/drive 1与row/sense 0可用来检测该瑕疵。当利用驱动时钟驱动col/drive 0时，在各该所量测感测线处将只会检测到固有的面板驱动线-感测线电容。然而，当利用驱动时钟驱动col/drive 1时，在row/sense 0上将量测到一额外电容。假若触摸敏感面板304不具有任何短路，则在驱动col/drive 2时，在所有感测线上应同样仅显示出固有的驱动线-感测线电容。然而，在图7C所示的情形中，将在row/sense 0上检测到一额外电容(由测试电容器Ctest所引入)。该额外电容的检测可帮助确定在触摸敏感面板304中存在一瑕疵。
根据本发明实施例而在图7D中描绘一瑕疵的另一实例。图7D所示的瑕疵为二感测线(例如，row/sense 0及row/sense 1)间的一短路。当测试电容器Ctest连接于col/drive 1与row/sense 0之间时，可达成对该瑕疵的检测。具体而言，当col/drive 0被驱动时，row/sense 0与row/sense 1二者的量测值将显示出测试电容器Ctest的影响，进而指示在row/sense 0与row/sense 1之间存在一短路。
现在参照图8，根据本发明实施例，用于测试一触控屏幕104及/或一触摸敏感面板304是否有瑕疵的一过程将被阐述。当决定开始一测试过程时，该过程开始(步骤804)。该决定可由以下者做出：触摸敏感面板304的一制造商、触控屏幕104的一制造商、使用者装置100的一制造商、使用者装置100的一配送商、及/或使用者装置100的一消费者。有利地，可在配送链(chainof distribution)中的任何一点处，使用用于控制触控屏幕104运作的同一控制器204来测试触控屏幕是否有瑕疵。因此，该测试过程仅需要由测试者使用整合于控制器204中的测试组件212。
该过程继续测试一第一驱动线/感测线对(步骤808)。在此步骤中，可将测试电容器Ctest连接于一第一选定驱动线与一第一选定感测线之间。此步骤亦可包含：驱动该第一选定驱动线及在每一感测线(包括该第一选定感测线以及当前未经开关矩阵448而有目的地连接至测试电容器Ctest的其他感测线)处量测电容。
此后，分析各该感测线处的量测值，以确定是否检测到一瑕疵(步骤812)。此分析可包含简单地比较各该感测线处的电性值。该所量测及比较的电性值可包含但不限于：电压值、电流值、及来自一电信号的任何其他可公制量测的值。在使用电压作为所量测及比较之值的情况下，该电压表示所驱动的驱动线与所量测的感测线间的电容。若仅有一条感测线相较于其他感测线具有一显著不同的电压量测值且具有一显著不同的电压量测值的该感测线对应于连接至测试电容器Ctest的感测线，则可断定未检测到瑕疵。相似地，可针对电流值来执行上述的分析步骤。
作为另一选择，或另外，步骤812的分析可包含：假设当前所测试的驱动线/感测线对并非所测试的第一驱动线/感测线对的情况下，比较通过测试当前驱动线/感测线对所获得的结果与通过测试先前的驱动线/感测线对(通过测试同一触控屏幕104或触摸敏感面板304、测试先前的触控屏幕104或触摸敏感面板304、或已获得理论量测值的模拟测试)所获得的结果。
若检测到一瑕疵，则可通过记录该瑕疵的位置(步骤816)而继续该过程。该瑕疵的位置信息可用于与其他触控屏幕104或触摸敏感面板304中的瑕疵位置相比较。具体而言，若多个触控屏幕104或触摸敏感面板304具有处于类似位置的瑕疵，则该制造制程可包含一重复引起瑕疵的系统缺陷。若可确定瑕疵的位置，则可更容易地辨识是由制造制程中的哪一步骤将瑕疵引入触控屏幕104或触摸敏感面板304。
若未检测到瑕疵或在记录瑕疵位置之后，可通过确定是否欲测试另一不同驱动/感测对(步骤820)而继续该制程。该问题在如下情形中的答案可为「否」：若已测试每一可能的驱动线/感测线对、若已测试一足够数目的驱动线/感测线对、及/或若已检测到一足够数目的瑕疵。若该问题的答案为「是」，则该过程接着选择并测试一新的驱动线/感测线对(步骤824)。除测试一不同驱动线/感测线对之外，此步骤的实施可类似于或相同于步骤808的实施。此后，该过程回到步骤812。
若步骤820的问题的答案为「否」，则该测试过程结束(步骤828)。此具体过程步骤可涉及：报告测试过程的结果为「是」还是「否」、报告所记录的瑕疵位置(若存在)、及/或报告该测试过程已完成。然后测试固件420可结束其测试常式，且处理器404可视需要而开始执行一不同的常式。
应注意，尽管此处所述具体测试过程一般性地阐述了测试驱动线/感测线对，然而可在不背离本发明范围的情况下由测试组件212来实施其他测试方案。
举例而言，可仅相对于一单一感测线来测试每一驱动线(例如，对于一4×4阵列而言在各时钟序列处的测试序列可如下所示：在驱动第一驱动线520a时，于第一驱动线520a与第一感测线516a之间连接Ctest，接着在驱动第二驱动线520b时，于第二驱动线520b与第一感测线516a之间连接Ctest，然后在驱动第三驱动线520c时，于第三驱动线520c与第一感测线516a之间连接Ctest，再然后在驱动第四驱动线520d时，于第四驱动线520d与第一感测线516a之间连接Ctest)。
作为另一实例，可仅测试连续的驱动线/感测线对(例如，对于一4×4阵列而言在各时钟序列处的测试序列可如下所示：在驱动第一驱动线520a时，于第一驱动线520a与第一感测线516a之间连接Ctest，接着在驱动第二驱动线520b时，于第二驱动线520b与第二感测线516b之间连接Ctest，然后在驱动第三驱动线520c时，于第三驱动线520c与第三感测线516c之间连接Ctest，再然后在驱动第四驱动线520d时，于第四驱动线520d与第四感测线516d之间连接Ctest)。
可理解，在不背离本发明范围的情况下采用其他测试方案。具体而言，可同时闭合多个驱动线开关536及/或多个感测线开关540，以在多条驱动线及/或感测线之间连接测试电容器Ctest。作为另一选择，或此外，可在一特定时钟周期内同时驱动多条驱动线520a-520d。作为另一选择，或此外，可通过在测试电容器Ctest两端连接多条驱动线、多条感测线、或多个驱动线/感测线对来测试仅多条驱动线或仅多条测试线。换言之，亦可利用本发明实施例来测试一条轴线上的多条线以对是否相对于一已知参考点存在任何不规则性来进行二元搜索(binary search)。
以下显示一测试演算法的一具体但非限制性实例的伪码(pseudo code)，该测试演算法可用作本文所述测试过程的一部分。
For sense lines 0 through num_senses；
Connect test capacitor Ctest between selected drive and selected sense；
For drive lines connected drive-1 through connected drive+1；
Send drive clock on selected drive line；
Capture data for connected sense-1 through connected sense+1；
Examine array of drive/sense data.Common"large"numbers between twoadjacent sense lines indicate a sense-to-sense line short；Common"large"numbersbetween two drive lines indicate a drive-to-drive line short；
Report test results；
当存在额外驱动/感测耦合、驱动/驱动耦合、感测/感测耦合、分流电容、及ITO电阻时，上述测试过程其中的一或多者可被实施。若额外测试电容器Ctest够大，则二次面板影响(second order panel effect)相较于该测试电容器Ctest的影响一般可忽略不计。因此，该测试电容器Ctest可非常可靠地被使用，且一般不会导致对瑕疵产生错误检测。
此外，尽管本文已将某些实施例阐述为使用一测试电容器Ctest将一或多条驱动线耦合至一或多条感测线，然而本发明的实施例并不受限于此。举例而言，可通过适用于连接二或更多条线(例如，将一或多条驱动线连接至一或多条感测线、将一条驱动线连接至另一条驱动线、将一条感测线连接至另一条感测线等)的其他电性耦合方式来实施测试电容器Ctest的功能。因此，经由一测试电容器Ctest将各条线耦合于一起的概念可被扩展至利用任何类型的适宜电性组件或对供测试的线进行电性协调的组件系列。可附加于或代替测试电容器Ctest而使用的适宜电性组件的实例包含但不限于：一或多个二极管、一或多个电阻器、一或多个电感器等等。
本说明中给出了具体细节来达成对所述实施例的透彻理解。然而，此项技术中的通常知识者将理解，亦可在没有此等具体细节的情况下实践所述实施例。举例而言，为避免不必要的细节而使实施例模糊不清，可以方框图形式显示电路。在其他情形中，为避免使实施例模糊不清，可在不显示不必要的细节情况下显示众所习知的电路、过程、演算法、结构、以及技术。
尽管本文已详细阐述了本发明的例示性实施例，然而应理解，可以其他方式来实施及采用本发明的概念，且随附权利要求旨在被解释为包含此种改变，除非受限于先前技术。

Claims (14)

1.一种触控屏幕控制器，其特征在于，所述的触控屏幕控制器包含：
至少一控制组件，用以通过于一触控屏幕感测一使用者输入并提供至少一输出至一主机处理器，控制该触控屏幕或其部分的至少一运作，该至少一输出表示该使用者输入；以及
至少一测试组件，用以测试该触控屏幕或其元件的至少一瑕疵，该至少一测试组件更包含一开关矩阵，该开关矩阵用以选择性地耦合及解耦合一感测电子器件与一驱动电子器件，该至少一控制组件包含至少一指令，该至少一指令用于检测自该感测电子器件所接收的电信号的量测值的变化并将该变化转换成使用者输入数据，该至少一测试组件包含一整合于该控制器内的测试电容器，该开关矩阵用以选择性地耦合及解耦合该测试电容器与该感测电子器件，且选择性地耦合及解耦合该测试电容器与该驱动电子器件，该测试电容器用以于该开关矩阵中的对应驱动线开关及感测线开关闭合时，并联连接于该驱动电子器件中的一驱动线与该感测电子器件中的一感测线之间。
2.如权利要求1所述的触控屏幕控制器，其特征在于，该测试电容器包含一电容值，当该驱动电子器件中的一驱动线被驱动时，该电容值为该驱动线与该感测电子器件中的一感测线之间的一互电容值的至少二倍。
3.如权利要求1所述的触控屏幕控制器，其特征在于，该至少一测试组件包含一电性耦合机构及至少一指令，该至少一指令用以通过选择性地耦合及解耦合该电性耦合机构与穿过该触控屏幕的至少一驱动线及至少一感测线，执行一触控屏幕测试过程。
4.一种集成电路，其特征在于，所述的集成电路包含如权利要求1所述的触控屏幕控制器。
5.一种触控屏幕的控制装置，用以通过于一触控屏幕检测一使用者输入并产生用于表示该使用者输入的至少一电信号，控制该触控屏幕，其特征在于，该装置包含：
至少一测试组件，用以测试该触控屏幕的一触摸敏感面板的瑕疵，该至少一测试组件包含一驱动电子器件、一感测电子器件及一耦合机构，该驱动电子器件电连接至该触摸敏感面板中的多条驱动线，该感测电子器件电连接至该触摸敏感面板中的多条感测线，该耦合机构经由一开关矩阵连接至该驱动电子器件及该感测电子器件，该耦合机构用以于该开关矩阵中的对应驱动线开关及感测线开关闭合时，并联连接于该驱动电子器件中的一驱动线与该感测电子器件中的一感测线之间。
6.如权利要求5所述的触控屏幕的控制装置，其特征在于，该开关矩阵用以将该耦合机构分别连接于该触摸敏感面板中的各该驱动线与各该感测线之间。
7.如权利要求5所述的触控屏幕的控制装置，其特征在于，该至少一测试组件更包含用以执行一测试过程的至少一指令，该测试过程系通过控制该开关矩阵中的一开关的断开或闭合，将该耦合机构连接至一特定驱动线或一特定感测线。
8.如权利要求7所述的触控屏幕的控制装置，其特征在于，更包含一存储器，该存储器储存该至少一指令作为固件。
9.一种使用者装置，其特征在于，包含如权利要求5所述的触控屏幕的控制装置。
10.一种用于检测一触控屏幕与一触摸敏感面板至少其中之一的瑕疵的方法，其特征在于，该方法包含下列步骤：
自一触控屏幕控制器撷取至少一指令；
将包含于该触控屏幕控制器内的一测试电子器件连接至一驱动线/感测线对、一驱动线/驱动线对、以及一感测线/感测线对至少其中之一之间，将一电性耦合装置并联连接于一第一驱动线与一第一感测线之间，且经由一开关矩阵选择性地耦合及解耦合一感测电子器件与一驱动电子器件，以判断该触控屏幕与该触摸敏感面板至少其中之一的一瑕疵；
于该触控屏幕控制器处量测横跨该测试电子器件两端的至少一电信号输出；以及
基于该至少一电信号输出，判断该触控屏幕与该触摸敏感面板至少其中之一是否包含该瑕疵。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，量测该至少一电信号输出包含：确定于一第一感测线处的一第一电压或电流读数、确定于一第二感测线处的一第二电压或电流读数、以及比较该第一电压读数与该第二电压读数或者比较该第一电流读数与该第二电流读数。
12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，该触控屏幕包含一电容感测式触控屏幕，且该触摸敏感面板包含由敷于一基板上的氧化铟锡形成的多条导电迹线。
13.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述的方法更包含下列步骤：连接该测试电子器件至多条驱动线、多条感测线、以及多条驱动线/感测线对至少其中之一之间。
14.如权利要求10所述的方法，其特征在于，更包含下列步骤：通过依序地连接该测试电子器件至不同的驱动线与感测线之间，依序地测试不同的驱动线/感测线对。
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