CN101853099A

CN101853099A - 触控系统补偿方法

Info

Publication number: CN101853099A
Application number: CN200910166821A
Authority: CN
Inventors: 陆庭元; 刘温良; 吴承牧
Original assignee: Holtek Semiconductor Inc
Current assignee: Holtek Semiconductor Inc
Priority date: 2009-03-30
Filing date: 2009-08-31
Publication date: 2010-10-06
Anticipated expiration: 2029-08-31
Also published as: CN101853099B

Abstract

本发明公开了一种触控系统补偿方法，其是一种不需工作电压校正并且不需建置基本线性校正数据表并输入、侦测实际工作电压的补偿方法。该方法包括以下步骤：a)开路一触控系统的开关；b)初始化该触控系统并量得该触控系统中的振荡器输出一参考频率；c)闭路该开关并量得该振荡器输出一第一频率；d)将该参考频率减去该第一频率得到一频率差值；以及e)将该频率差值与一预定值做比较，用以判断触控系统是否为外物所接触。

Description

触控系统补偿方法

技术领域

本发明涉及一种触控系统的补偿方法，尤其是有关于触控系统的振荡频率受影响时的补偿方法。

背景技术

触控系统使用各种不同的方式来侦测使用者的碰触行为，其中一种方式如后：设置一个振荡器，此振荡器可感应外部的电容值，外部的电容值不同时，即会造成振荡器所产生的振荡频率(或周期)不同，而触控系统即可根据振荡频率的不同，来判断使用者的触碰行为。但在触控系统的操作电压改变时，此振荡器的振荡频率常会跟着改变，此时有可能会使得触控系统误判使用者的行为。

假定我们的触控系统内部具有一振荡器，该振荡器可感应使用者的按压行为，当使用者出现按压行为时，会使得振荡器感应到外部电容，使其输出的振荡频率降低，触控系统就可以借着振荡器频率的改变来判断使用者的按压动作。在操作电压VDD稳定不变的时候，系统可以正常的运作；但若此振荡器的振荡频率会随操作电压VDD下降而降低，当操作电压不够稳定时，就有可能会使得触控系统出现误判的情形。例如若电压下降时振荡器的振荡频率也会跟着下降，此时由于此触控系统是以振荡频率的降低来判断使用者的按压动作，因此就会误以为使用者具有按压动作。

中国台湾专利号第I297857号专利公开一种触控系统的线性补偿方法，其令触控系统在出厂额定工作电压或设定工作电压校正后，在装设于实际操作触控系统环境而输入实际工作电压时，该线性补偿方法以该实际工作电压与额定工作电压或设定工作电压的电压差值进行线性补偿数据更新，而更确保触控系统于实际工作电压的按压电场精确度。然而，该专利仍需设定工作电压校正并需建置基本线性校正数据表并输入、侦测实际工作电压。

因此，本申请的发明人研究出一种触控系统的补偿方法，尤其是有关于一种触控系统的振荡频率受影响时的补偿方法，其可改善现有技术中需建置基本线性校正数据表并输入、侦测实际工作电压以达成补偿的现状。

发明内容

本发明的目的在于提供一种触控系统的补偿方法，其不需设定工作电压校正并且建置基本线性校正数据表并输入、侦测实际工作电压而能达到补偿。

本发明公开一种触控系统补偿方法，该触控系统中具有至少一振荡器其经至少一个以上的开关连接触控系统外的输入键垫，其包括：

a)开路该开关；

b)初始化该触控系统并量得振荡器输出一参考频率；

c)闭路该开关并量得振荡器输出一第一频率；

d)将该参考频率减去该第一频率得到一频率差值；以及

e)将该频率差值与一预定值做比较，用以判断触控系统是否为外物所接触。

本发明亦公开一种触控系统补偿方法，该触控系统中具有至少一参考振荡器及至少一感应振荡器，其包括：

a)初始化该触控系统并量得该参考振荡器输出一参考频率；

b)量得该感应振荡器输出一第一频率；

c)将该参考频率减去该第一频率得到一频率差值；以及

d)将该频率差值与一预定值做比较，用以判断触控系统是否为外物所接触。

本发明进一步公开一种触控系统补偿方法，该触控系统中具有至少一振荡器其经至少一开关连接触控系统外的输入键垫，其包括：

a)闭路该开关并量得该振荡器输出一第一频率；

b)开路该开关，并在该振荡器的输出端依序耦合一多组的阻抗元件使该振荡器所输出的参考频率与该第一频率最为接近；

c)闭路该开关并量得该振荡器输出一第二频率；

d)将该参考频率减去该第二频率得到一频率差值；以及

e)将该频率差值与一预定值做比较，用以判断触控系统是否为外物所接触，经过一特定时间后，回到(c)。

本发明进一步公开一种触控系统补偿方法，该触控系统中具有至少一参考振荡器及至少一感应振荡器，其包括：

a)初始化该触控系统并量得该参考振荡器输出一参考频率；

b)量得该感应振荡器输出一第一频率；

c)将该参考振荡器或该感应振荡器的一输出端依序耦合一多组的阻抗元件使该振荡器所输出的参考频率与该第一频率最为接近；

d)经过一使用者制定时间后量得该感应振荡器输出一第二频率；

e)将该参考频率减去该第二频率得到一频率差值；以及

f)将该频率差值与一预定值做比较，用以判断触控系统是否为外物所接触，再经过另一使用者制定时间回到(d)。

为使本领域技术人员对于本发明的结构目的和功效有更进一步的了解与认同，兹配合附图范例详细说明如后。

附图说明

图1为振荡器操作电压对振荡频率示意图；

图2为振荡器操作电压对振荡频率另一示意图；

图3为用于本发明的方法流程示意图；

图4为用于本发明的另一方法流程示意图；

图5为参考振荡器/感应振荡器对于操作电压的关系图；

图6为一参考振荡器/感应振荡器对于操作电压的关系图；

图7为根据本发明所提出的阻抗自动匹配方法所形成的电路；

图8为说明图7的二元搜寻(Binary Search)方式的示意图；

图9为关于本发明所提出一种触控系统补偿方法的流程示意图；以及

图10为关于本发明的另一种触控系统补偿方法的流程示意图。

其中，附图标记

s301～s305 步骤

s401～s404 步骤

s901～s905 步骤

s1001～s1006 步骤

具体实施方式

为使本领域技术人员能对本发明的特征、目的及功能有更进一步的认知与了解，下文特将本发明的装置的相关细部结构以及设计的理念缘由进行说明，以使得本领域技术人员可以了解本发明的特点，详细说明陈述如下：

电容式振荡器感应到外部电容增加时，振荡频率会改变；而电压变化时，振荡频率亦会改变。换句话说，当振荡频率改变时，其原因是电容值改变或电压变化并不易理清。

如图1所示：当使用者未按压触控系统时，振荡器的振荡频率与操作电压关系为图1中的L₁，此时若电压固定，且振荡器所输出的振荡频率在A点，触控系统则以TH为判断基准，若振荡频率小于TH如B点则认定使用者已经按压到触控系统，虽然，振荡频率小于TH如B点的原因是因为操作电压降低。

当使用者按压触控系统时，因为外物的接近会使外部感应电容值加大。此时，振荡频率与操作电压关系为图1中的L₂，此时振荡器所输出的振荡频率在AT点。因AT点的振荡频率已小于等于临界频率TH，因此触控系统判断使用者已有按压行为。

但是当使用者按压触控系统，如图1中的线段L₂，若操作电压升高，使得振荡器所输出的振荡频率由图1中的AT点往CT点移动，此时振荡频率已高于TH，因此触控系统即会误以为无按压动作发生。

为了改善这个问题，我们改变触控系统的判断方式，改采用一个参考频率来消除操作电压变化时对触控系统的影响。

参考图2，参考振荡器的参考频率对操作电压的关系如图2中的线段L_R；线段L₁为感应振荡器的使用者未按压触控系统时振荡器频率对操作电压的关系；线段L₂为使用者已按压触控系统时感应振荡器频率对操作电压的关系。当操作电压未降低前，参考振荡器的参考频率为AR，接着再去侦测外部感应电容，在使用者未按压触控系统前，感应振荡器的振荡频率为A，触控系统使用AR-A的值来侦测是否有外部感应电容，AR-A的值小于Δ_TH，因此判断为未有外部感应电容。在使用者按压触控系统后，感应振荡器的频率为AT，触控系统使用AR-AT的值来侦测是否有外部感应电容，AR-AT的值已大于Δ_TH，因此判断有外部感应电容，为已按压触控系统。由图2本领域技术人员可发觉，AR-AT与CR-CT与BR-BT大略是相等的。

本领域技术人员亦可使得感应振荡器与参考振荡器实质上为同一振荡器，此时线段L_R与线段L₁在电压变化时，频率改变的趋势大略是相等的。

在使用者未按压触控系统的情况下，若操作电压降低，使得振荡器的参考振荡频率由AR降至BR，此时未按压触控系统的感应振荡器频率也由A降至B，触控系统使用BR-B的值来侦测是否有外部感应电容，BR-B的值小于Δ_TH，因此仍判断为未有外部感应电容。如此即可解决传统触控系统在电压漂移时误判使用者行为的问题。BR-BT的值大于Δ_TH，因此仍判断为有外部感应电容。同理，若操作电压升高，使得振荡器的参考振荡频率由AR升至CR，此时未按压触控系统的振荡器频率也由A升至C，触控系统使用CR-C的值来侦测是否有外部感应电容，CR-C的值小于Δ_TH，因此仍判断为未有外部感应电容；CR-CT的值大于Δ_TH，因此仍判断为有外部感应电容。如此即可解决传统触控系统在电压漂移时误判使用者行为的问题。

图3公开一种触控系统补偿方法，该触控系统中具有至少一振荡器其经至少一开关连接触控系统外的输入键垫，其包括：

s301：开路该开关；

s302：初始化该触控系统并量得振荡器输出一参考频率；

s303：闭路该开关并量得振荡器输出一第一频率；

s304：将该参考频率减去该第一频率得到一频率差值；以及

s305：将该频率差值与一预定值做比较，用以判断触控系统是否为外物所接触。

较佳的，其中所述的频率可为周期取代；

较佳的，该方法可被应用于消除温度、湿度、制程漂移以及该触控系统操作电压对该触控系统的影响；以及

较佳的，该方法不需进行触控系统上的按压电场校正程序而能达到补偿。

图4公开一种触控系统补偿方法，该触控系统中具有至少一参考振荡器及至少一感应振荡器，其包括：

s401：初始化该触控系统并量得该参考振荡器输出一参考频率；

s402：量得该感应振荡器输出一第一频率；

s403：将该参考频率减去该第一频率得到一频率差值；以及

s404：将该频率差值与一预定值做比较，用以判断触控系统是否为外物所接触。

较佳的，其中所述的频率可为周期取代；

较佳的，该方法可被应用于消除温度、湿度、制程漂移以及该触控系统操作电压对该触控系统的影响；

较佳的，其中该感应振荡器其经至少一个以上开关连接触控系统外的一输入键垫；以及

本领域技术人员亦可推知，取得振荡器参考频率及外部感应频率并不分顺序先后，可以同时进行，亦可一前一后进行。而参考频率与外部感应频率可由同一个振荡器产生，例如将振荡器外部设置一个或数个开关，当开关为开路时，即可取得参考频率，将任一或数个开关闭路时，即可感应外部动作。

当参考振荡频率与感应振荡频率随着电压变化而改变的百分比或趋势相同时，图4所公开的触控系统补偿方法可以顺利解决触控系统误判使用者行为的问题，但若参考振荡频率与感应振荡频率随着电压变化而改变的百分比或趋势并不相同时，误判的情况仍会存在触控系统中，如图5所示。

图5中的判断基准仍为ΔF_A+F_TH，当电压在V_A时，参考频率为F_AR，接着再去侦测外部感应电容，在使用者未触碰触控系统前，振荡器的振荡频率为F_A，触控系统使用F_AR-F_A的值来侦测是否有触控系统，F_AR-F_A的值为ΔF_A，小于判断基准ΔF_A+F_TH，因此判断为未触碰触控系统。在使用者触碰触控系统后，振荡器的频率为F_AT，触控系统使用F_AR-F_AT的值记为ΔF_AT，已经大于判断基准ΔF_A+F_TH，因此判断为已触碰触控系统。

但是当电压为V_B时，在使用者未触碰触控系统的情况下，振荡器的参考振荡频率由F_AR降至F_BR，此时未触碰触控系统的振荡器频率也由F_A降至F_B，触控系统使用F_BR-F_B的值来侦测是否有触碰触控系统，如图5，F_BR-F_B的值已经大于判断基准点ΔF_A+F_TH，因此触控系统误以为有触碰动作发生。相反的，当电压较V_A为高时，则当使用者已触碰触控系统的情况下，触控系统却有可能误以为并未有触碰动作发生。

由此可知，当参考振荡频率与感应振荡频率随着电压变化而改变的百分比或趋势不同时，触控系统仍会有误判的可能。而对产生参考振荡频率或感应振荡频率的振荡器而言，影响其频率与电压关系的即为其外部所看到的阻抗，因此若外部阻抗相等，则参考振荡频率与感应振荡频率随着电压变化而改变的百分比或趋势也会趋近相同。因此，本发明进一步关于一种阻抗自动匹配的方法，以求能够让参考振荡频率与感应振荡频率的变化曲线维持一致。

图6示出一参考振荡器/感应振荡器对于操作电压的关系图，其中，Z_R表示由参考振荡器所产生的参考振荡频率与操作电压的关系，Z_S表示由感应振荡器所产生的感应振荡频率与操作电压的关系，而参考振荡器与感应振荡器可为同一振荡器经过不同开关切换而得到，也有分别为不同的振荡器。而无论感应振荡器或参考振荡器，其产生的振荡频率与操作电压的关系与其所连接的阻抗有关。

因此，在本发明的一较佳实施例中，为了让感应振荡器与参考振荡器的阻抗一致以减少因不同阻抗造成参考振荡频率与感应振荡频率随着电压变化而改变的百分比或趋势不同的情况，我们在其中一个振荡器与外部连接处加以修改，如图7所示，虚线框中即是根据本发明所提出的阻抗自动匹配方法所形成的电路。

图7的进一步说明如下：我们必须在振荡器与外部元件连接处，加上数个开关及阻抗元件，较佳的，图7中的阻抗元件以电容实现，但并不限于电容。当进行阻抗自动匹配前，振荡器对不同阻抗大小时的变化趋势应事先被量测，这可以由模拟得知，也可以由实验得知，亦可以由电路自行侦测将阻抗元件连接至振荡器上时，观察其频率变化而知。在系统启动之后就可以进行阻抗自动匹配的动作，通过开关群开与关的组合，就可以调整出一个参考振荡频率与感应振荡频率阻抗接近的结果。

图8为说明图7的二元搜寻(Binary Search)方式，其可供找出最佳匹配值。假设将阻抗自动匹配方法实施在参考振荡器上，首先我们将8pF的电容接上，其余电容断开，并比较参考振荡频率和感应振荡频率的速度快慢，以决定8pF是否连线之后；接着8pF的开关保持不变，再将4pF电容接上，2pF以下的电容断开，并比较参考振荡频率和感应振荡频率的速度快慢，决定4pF是否连线，如此由最大的阻抗做到最小的阻抗，即可以完成自动阻抗匹配的程序，如图8所示。由于我们要让参考振荡器经过增加电容的方式与感应振荡器匹配，因此我们必须让感应振荡器所具有的电容比参考振荡器所有开关皆为开路时的电容值来的大，这样才能完成阻抗匹配的动作。如果感应振荡器端的电容值太大，导致原本即使自动匹配电路中的所有电容都接上后仍无法匹配，此时可由使用者在外部自行接上一组电容，这样就可以让自动匹配电路可正常运作。而IC内部亦可加上不经开关切换的固定电容，其功用与使用者自行在外部接上电容相同。

当所述阻抗自动匹配电路应用在参考振荡器时，本发明亦可分别对不同的感应振荡频率来匹配，假设感应振荡频率有16组，由于每个感应振荡频率所对应的阻抗并不相同，因此可以分别对不同组别的感应振荡频率作匹配，并在使用不同的感应振荡频率时，自动控制参考振荡器的阻抗匹配开关，让不同的感应振荡器都可以与参考振荡器阻抗近似。

图9为关于本发明的一态样，其示出一种触控系统补偿方法，该触控系统中具有至少一振荡器其经至少一开关连接触控系统外的输入键垫，其包括：s901：闭路该开关并量得该振荡器输出一第一频率；s902：开路该开关，并在该振荡器的输出端依序耦合一多组的阻抗元件使该振荡器所输出的参考频率与该第一频率最为接近；s903：闭路该开关并量得该振荡器输出一第二频率；s904：将该参考频率减去该第二频率得到一频率差值；以及s905：将该频率差值与一预定值做比较，用以判断触控系统是否为外物所接触，经过一特定时间后，回到s903。

图10为关于本发明的另一态样，其示出一种触控系统补偿方法，该触控系统中具有至少一参考振荡器及至少一感应振荡器，其包括：s1001：初始化该触控系统并量得该参考振荡器输出一参考频率；s1002：量得该感应振荡器输出一第一频率；s1003：将该参考振荡器的一输出端依序耦合一多组的阻抗元件使该振荡器所输出的参考频率与该第一频率最为接近；s1004：经过一使用者制定时间后量得该感应振荡器输出一第二频率；s1005：将该参考频率减去该第二频率得到一频率差值；以及s1006：将该频率差值与一预定值做比较，用以判断触控系统是否为外物所接触，再经过另一使用者制定时间回到s1004。

以上所提的自动匹配方法，可在参考振荡器端实现，亦可在感应振荡器端实现，皆在本专利所揭示范围。该项发明可应用于使用参考振荡频率与感应震荡频率来侦测触控动作的触控系统，凡本领域技术人员皆可了解，在此不再赘述。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种触控系统补偿方法，其特征在于，该触控系统中具有至少一振荡器，其经至少一开关连接触控系统外的输入键垫，其包括：

a)开路该开关；

b)初始化该触控系统并量得所述振荡器输出一参考频率；

c)闭路该开关并量得所述振荡器输出一第一频率；

d)将该参考频率减去该第一频率得到一频率差值；以及

e)将该频率差值与一预定值做比较，用以判断该触控系统是否为外物所接触。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的频率可为周期取代。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其可被应用于消除温度、湿度、制程漂移以及该触控系统操作电压对该触控系统的影响。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其不需进行触控系统上的按压电场校正程序而能达到补偿。

5.一种触控系统补偿方法，其特征在于，该触控系统中具有至少一参考振荡器及至少一感应振荡器，其包括：

a)初始化该触控系统并量得该参考振荡器输出一参考频率；

b)量得该感应振荡器输出一第一频率；

c)将该参考频率减去该第一频率得到一频率差值；以及

d)将该频率差值与一预定值做比较，用以判断该触控系统是否为外物所接触。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的频率可为周期取代。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，其可被应用于消除温度、湿度、制程漂移以及该触控系统操作电压对该触控系统的影响。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，其不需进行触控系统上的按压电场校正程序而能达到补偿。

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，该感应振荡器经至少一个以上开关连接触控系统外的一输入键垫。

10.一种触控系统补偿方法，其特征在于，该触控系统中具有至少一振荡器，其经至少一开关连接触控系统外的输入键垫，其包括：

a)闭路该开关并量得该振荡器输出一第一频率；

c)闭路该开关并量得该振荡器输出一第二频率；

d)将该参考频率减去该第二频率得到一频率差值；以及

e)将该频率差值与一预定值做比较，用以判断该触控系统是否为外物所接触，经过一特定时间后，回到步骤c。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述的多组的阻抗元件进一步包含一多组的开关其连接到一多组的电阻器、电容器、或电感器。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述的多组的电容器其使得该参考频率与该第一频率最为接近的值经二元搜寻法来找到。

13.一种触控系统补偿方法，其特征在于，该触控系统中具有至少一参考振荡器及至少一感应振荡器，其包括：

a)初始化该触控系统并量得该参考振荡器输出一参考频率；

b)量得该感应振荡器输出一第一频率；

c)将该参考振荡器的一输出端依序耦合一多组的阻抗元件使该振荡器所输出的参考频率与该第一频率最为接近；

e)将该参考频率减去该第二频率得到一频率差值；以及

f)将该频率差值与一预定值做比较，用以判断该触控系统是否为外物所接触，再经过另一使用者制定时间回到步骤d。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述的多组的阻抗元件进一步包含一多组的开关其连接到一多组的电阻器、电容器、或电感器。

15.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述的多组的电容器其使得该参考频率与该第一频率最为接近的值经二元搜寻法来找到。