CN103365443A - 触碰判断方法、触碰判断器、信号处理器及触控系统 - Google Patents

Abstract

本发明有关一种触碰判断方法、触碰判断器、信号处理器及触控系统。该触碰判断器，适用于判断设置于一个触控板上的一个触控按键是否被触控，包含：一个前置单元，每隔一段时间分析一笔关于该触控按键的感测数据；一个运算单元，电连接前置单元，当前一时间的该感测数据低于一个稳态值，根据前一时间的该感测数据和该稳态值得到一个补偿信号，其中该稳态值是该触控按键于该触控板刚上电且未被触碰时的感测数据；一个决定单元，电连接前置单元和运算单元，当目前时间的该感测数据落于该稳态值和一个门槛间，利用该补偿信号调整目前时间的该感测数据，且使调整后的该感测数据相比于该门槛，以判断该触控按键是否被触碰，其中该门槛大于该稳态值。

Description

触碰判断方法、触碰判断器、信号处理器及触控系统

技术领域

本发明涉及一种判断器，特别是涉及一种适用于触控按键的触碰判断器。

背景技术

电容式触控系统中，触控按键会对应一个感应器而设置，当有物体接近感应器时，感应器的感应电容会随着物体靠近而加大，且感应器会根据感应电容值产生一笔感测数据。一般来说，只要感测数据高于一个参考值，系统就会判定该触控按键被触碰。

不过，电路板上影响感测数据的因素众多，例如感应器需要一段信号处理时间才能产生对应的感测数据，导致感测数据无法即时准确地反应按键受到的触碰强度，因此常发生触碰误判的情况。尤其是有导电液体覆盖在两个相邻按键时，如果快速交替触碰这两个按键，系统更不容易正确判断。

发明内容

本发明的目的在于提供一种触碰判断方法、触碰判断器、信号处理器及触控系统，优化对于触控按键的触碰判断。

本发明的触碰判断方法，适用于判断设置于一个触控板上的一个触控按键是否被触控，所述的触碰判断方法包含以下步骤：(A)每隔一段时间分析一笔关于该触控按键的感测数据；(B)当前一时间的该感测数据低于一个稳态值，根据前一时间的该感测数据和该稳态值得到一个补偿信号，其中该稳态值是该触控按键于该触控板刚上电且未被触碰时的感测数据；(C)当目前时间的该感测数据落于该稳态值和一个门槛间，利用该补偿信号调整目前时间的该感测数据，且使调整后的该感测数据相比于该门槛，以判断该触控按键是否被触碰；其中，该门槛大于该稳态值。

该触碰判断方法还包含以下步骤：(D)当目前时间的该感测数据高于该门槛，判断该触控按键被触碰；其中，步骤(C)中，当调整后的该感测数据高于该门槛，判断该触控按键被触碰。

步骤(B)是使该稳态值减去前一时间的该感测数据来得到该补偿信号；且步骤(C)是使该补偿信号加上目前时间的该感测数据来得到调整后的该感测数据。

而本发明的触碰判断器，适用于判断设置于一个触控板上的一个触控按键是否被触控，所述的触碰判断器包含：一个前置单元，每隔一段时间分析一笔关于该触控按键的感测数据；一个运算单元，电连接该前置单元，当前一时间的该感测数据低于一个稳态值，根据前一时间的该感测数据和该稳态值得到一个补偿信号，其中该稳态值是该触控按键于该触控板刚上电且未被触碰时的感测数据；一个决定单元，分别电连接该前置单元和该运算单元，当目前时间的该感测数据落于该稳态值和一个门槛间，利用该补偿信号调整目前时间的该感测数据，且使调整后的该感测数据相比于该门槛，以判断该触控按键是否被触碰，其中该门槛大于该稳态值。

当最新的目前时间的该感测数据高于该门槛，该决定单元判断该触控按键被触碰。

该运算单元使该稳态值减去前一时间的该感测数据来得到该补偿信号，且使该补偿信号加上目前时间的该感测数据来得到调整后的该感测数据。

本发明的信号处理器，适用于耦接一个设置有多个触控按键的触控板，所述的信号处理器包含：一个传输接口，用于接收该触控板传来的一个触控信号，其中该触控信号每隔一段时间载有关于其中一个触控按键的感测数据；一个前置单元，电连接该传输接口，每隔一段时间分析该触控信号，以取得该其中一个触控按键的感测数据；一个运算单元，电连接该前置单元，当前一时间的该感测数据低于一个稳态值，根据前一时间的该感测数据和该稳态值得到一个补偿信号，其中该稳态值是该其中一个触控按键于该触控板刚上电且未被触碰时的感测数据；一个决定单元，电连接该前置单元和该运算单元，当目前时间的该感测数据落于该稳态值和一个门槛间，利用该补偿信号调整目前时间的该感测数据，且使调整后的该感测数据相比于该门槛，以判断该其中一个触控按键是否被触碰，其中该门槛大于该稳态值。

该运算单元使该稳态值减去前一时间的该感测数据来得到该补偿信号，且使该补偿信号加上目前时间的该感测数据来得到调整后的该感测数据；且当最新的目前时间的该感测数据高于该门槛，该决定单元判断该触控按键被触碰。

本发明的触控系统包含：多个触控按键；一个感应器，包括一个充电转换器以及多个分别对应所述触控按键的感应电容，该充电转换器选择性地电连接其中一个触控按键的感应电容并进行感测，而据以调整一个触控信号；一个前置单元，耦接该充电转换器，每隔一段时间分析该触控信号，以取得该其中一个触控按键的一笔感测数据；一个运算单元，电连接该前置单元，当前一时间的该感测数据低于一个稳态值，使该稳态值减去前一时间的该感测数据来得到一个补偿信号，其中该稳态值是该其中一个触控按键于刚上电且未被触碰时的感测数据；一个决定单元，电连接该前置单元和该运算单元，当目前时间的该感测数据落于该稳态值和一个门槛间，使该补偿信号加上目前时间的该感测数据来得到调整后的该感测数据，并比较调整后的该感测数据和该门槛，以判断该其中一个触控按键是否被触碰，其中该门槛大于该稳态值。

该感应器是以印刷电路板的铜箔导体作为感测，或在玻璃或塑胶薄膜表面上添加氧化铟锡涂层来实现电容感测。本发明的有益效果在于：运算单元会适时地以补偿信号调整感测数据，以供决定单元判断按键是否被触碰，这样的调整是基于按键从被触碰转换成不被触碰时造成的感测数据过度下降，且调整后的感测数据能有效提升正确判断触碰的几率。

附图说明

图1是显示本发明一个较佳实施例的触控系统的方块图；

图2是是本较佳实施例的感应器的电路图；

图3是显示感测数据随着按键是否被触碰而改变的示意图；

图4是说明本发明一个较佳实施例的触碰判断方法的流程图；

图5是显示按键被触碰两次的感测数据的示意图；

图6是显示按键被触碰两次的调整后感测数据的示意图；

图7是显示两个相邻设置按键的感测数据的示意图，。

具体实施方式

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。首先需要说明的是，本发明并不限于下述具体实施方式，本领域的技术人员应该从下述实施方式所体现的精神来理解本发明，各技术术语可以基于本发明的精神实质来作最宽泛的理解。图中相同或相似的构件采用相同的附图标记表示。

参阅图1，本发明一个较佳实施例的触碰判断器22适用于一个触控系统100中，触控系统100包含彼此耦接的一个触控板1和一个信号处理器2。触控板1包括多个第一型按键P1、多个第二型按键P2、一个时序控制器11、一个感应器12，以及一个传输接口13。而信号处理器2包括一个传输接口21、该触碰判断器22与一个显示单元23。其中，感应器12分别电连接时序控制器11、传输接口13与这些按键P1、P2。传输接口21、触碰判断器22与显示单元23依序电连接。

较佳地，触控板1的时序控制器11、感应器12和传输接口13形成于一个触控芯片中，且使用的传输接口13、21为飞利浦公司提出的I²C(Inter-IntegratedCircuit)接口，但其他应用不以此为限。

本例的第一型按键P1和第二型按键P2是指触控按键。且所述第一型按键P1是以印刷电路板(printed circuit board)的铜箔导体作为感测，例如：一般触控按键、弹簧触控按键(Spring Keys)、可滑动触控按键(Sensing Slider)，或其他。而所述第二型按键P2则为采用氧化铟锡(ITO)技术，在玻璃或塑胶薄膜表面上添加ITO涂层来实现电容感应，如手机的多媒体按键。

结合参阅图1和图2，感应器12具有多个分别对应这些按键的感应电容Cs、一个多路转换器14和一个充电转换器(Charge Transfer)15。多路转换器14接收时序控制器11传来的一个扫描信号，且受扫描信号控制而切换地使充电转换器15电连接到其中一个按键的感应电容Cs。当该其中一个按键被触碰，对应的感应电容Cs大小会改变，且充电转换器15于是感测以得到该按键的感测数据并载于一个触控信号中，然后通过传输接口13将触控信号传送出去。

充电转换器15中，当开关S0导通且开关S1截止，电连接的感应电容Cs会根据电源VDD进行充电。当开关S0截止、开关S1导通且开关S3使多路转换器电连接至储存电容Cr，累积于感应电容Cs的电荷会移转到储存电容Cr。接着，当开关S3使储存电容Cr电连接至低通滤波器LF，低通滤波器LF基于储存电容Cr跨压进行低通滤波处理，然后传到比较器(comparator)(CMP)。当比较器(CMP)判断出滤波后信号高于参考电压Vref时，令开关S2导通，使得储存电容Cr进行放电。当比较器(CMP)判断出滤波后信号因储存电容Cr放电而低于参考电压Vref时，令开关S2截止，结束储存电容Cr放电。

随着时间过去，充电转换器15依序电连接各个按键的感应电容Cs，所以触控信号依序乘载相关于各按键的感测数据。为了让信号处理器2有效识别触控信号内容属于哪一个按键，所以触控板1的传输接口13会同步送出相关的扫描信号和触控信号，其中扫描信号透露着充电转换器15目前电连接哪一类型按键的哪一个。

多路转换器14的切换顺序可以是先切换到第一型按键P1的第一个、第二个、第三个...，接着切换到第二型按键P2的第一个、第二个、第三个...，等到所有按键的感应电容Cs都相继与充电转换器15电连接，就再重复整个循环。或者，也可以只针对其中几个按键进行切换循环。因此，触控信号每隔一段取样时间才会相关于一个特定按键。

接下来说明信号处理器2的动作。传输接口21接收扫描信号和触控信号，并转送给触碰判断器22。触碰判断器22分析扫描信号和触控信号，以撷取出各按键的感测数据，并且在其中一个按键的感测数据高于一个预设门槛时判定该按键被触碰。最后，显示单元23呈现判断结果，例如：若判断出一个按键被触发，配置给该按键的七段显示器会发出匹配感测数据的光。

特别说明的是，触控板1上电而未有外力介入时，感应电容Cs即存在非零值，因此感测数据初始值非零，且本例称此初始值为一个稳态值。另外，通常充电转换器15将累积于感应电容Cs的电荷移转到一个储存电容Cr后，会根据储存电容Cr的跨压进行低通滤波处理，才作为调整触控信号的基础。但低通滤波会造成群延迟(group delay)现象，并且在按键从被触碰转为不被触碰后，低通滤波处理后的信号下降速度不及感应电容Cs值下降速度，于是导致感测数据急遽降到低于稳态值，然后才渐渐回归稳态值。此可参考图3的时间t＝4～10。

不幸的是，如果感测数据还没回归到稳态值，按键就又被再次触碰，感测数据可能无法上拉超出门槛，其中门槛＞稳态值，此时触碰判断器22会误判为按键没有被触碰，而与实际不符。为了解决这类问题，本例特地在触碰判断器22得知目前取样时间的感测数据介于稳态值和门槛间时(即稳态值≤感测数据＜门槛)，使用稳态值和先前取样时间的感测数据来调整目前感测数据后，再与门槛相比较。

详细来说，图1的触碰判断器22具有一个前置单元24、一个运算单元25及一个决定单元26，其中前置单元24分别电连接运算单元25和决定单元26，且运算单元25和决定单元26彼此电连接。对于一个特定按键，触碰判断器22所执行的本发明一个较佳实施例的触碰判断方法包含图4的以下步骤：

步骤70：前置单元24预先设定一个补偿信号。

步骤71：前置单元24分析扫描信号和触控信号，以撷取出一笔关于该按键的感测数据，其中扫描信号载有触控信号何时相关于该按键的讯息。

步骤72：决定单元26判断目前取样时间的感测数据是否≥门槛，其中门槛＞稳态值。若是，判定该按键被触碰，跳到步骤76，否则继续步骤73。

步骤73：决定单元26判断目前取样时间的感测数据是否≥稳态值。若否，跳到步骤75。若是，运算单元25将感测数据调整＝(目前取样时间的感测数据)+(补偿信号)。

步骤74：决定单元26判断最新的感测数据是否≥门槛。若是，判定按键被触碰；若否，判定按键未被触碰。然后，跳到步骤76。

步骤75：由于目前取样时间的感测数据低于稳态值，运算单元25更新该补偿信号＝(稳态值)-(目前取样时间的感测数据)，且决定单元26判定按键未被触碰。

步骤76：前置单元24在距离前一次撷取出感测数据时间已达一段取样时间，即回到步骤71。

因此，步骤75算出的补偿信号是为了下一次感测数据调整做准备。也就是说，当前一时间的感测数据低于稳态值，运算单元25使稳态值减去前一时间的感测数据来更新该补偿信号。且如果目前时间的感测数据落于稳态值和门槛间，该决定单元26便使补偿信号加上目前时间的感测数据来得到调整后的感测数据。

需提醒的是，虽然本例的触碰判断器22是每隔一段取样时间才分析特定按键的感测数据，但是其他应用的触碰判断器22分析时间间距也可以是取样时间的整数倍或其他，不需以此为限。

举图5为例，感测数据稳态值＝200，门槛＝500，按键被接续触碰两次，触碰时间分别为t＝1～3和t＝5～7。以下先行说明没有垫高感测信号(如实线)时，按键触碰与否的判定。

在时间t＝0～1，感测数据＝稳态值＜门槛，判定未被触碰。

在时间t＝1～3，感测数据≥门槛，判定“被触碰”。

在时间t＝3～5，感测数据＜门槛，判定未被触碰。

在时间t＝5～7，感测数据＜门槛，判定未被触碰。

在时间t＝7～13，感测数据＜门槛，判定未被触碰。

观察判定结果，可发现：没有垫高感测数据时，只有时间t＝1～3时判定按键“被触碰”，不符实际。

参阅图6，如果使用本例触碰判断器22适时垫高感测数据，则按键触碰与否的判定如下。

在时间t＝0～1，感测数据＝稳态值＜门槛，判定未被触碰。

在时间t＝1～3，感测数据≥门槛，判定“被触碰”。

在时间t＝3～5，更新补偿信号；又感测数据＜门槛，所以判定未被触碰。

在时间t＝5～7，使感测数据垫高如虚线，由于垫高后的感测数据＞门槛，判定“被触碰”。

在时间t＝7～13，重新设定补偿信号。感测数据＜门槛，判定未被触碰。

从前述判定，可以得知：“被触碰”的期间有时间t＝1～3和t＝5～7，符合实际状况，所以本例触碰判断器22的确能有效解决触碰误判，按键触碰灵敏度获得改善。

接下来，再举图7为例，图7显示两个相邻设置按键的感测数据A和B，且感测数据A的按键在时间t＝1～3被触碰，感测数据B的按键在时间t＝5～7被触碰。由于按键设置位置接近，触碰一个按键时，另一个按键的电容值也会跟着牵动，所以感测数据A、B会相互影响，特别是在有导电液体覆盖于这两个按键的情况。以下先行说明没有垫高感测数据(A以加粗实线表示，B以较细实线表示)时，按键触碰与否的判定。

在时间t＝0～1，感测数据A＝感测数据B＝稳态值＜门槛，判定两按键未被触碰。

在时间t＝1～3，感测数据A≥门槛，判定对应按键“被触碰”。感测数据B＜门槛，判定对应按键未被触碰。

在时间t＝3～5，更新各按键的补偿信号；感测数据A、B皆＜门槛，判定未被触碰。

在时间t＝5～7，感测数据A、B皆＜门槛，判定未被触碰。

在时间t＝7～13，感测数据A、B皆＜门槛，判定未被触碰。

因此，直接拿未调整过的感测数据来相比于门槛，只会在时间t＝1～3时判断出感测数据A的按键“被触碰”，这与前述实际情形并不吻合，其中实际情形为感测数据A的按键在时间t＝1～3被触碰，感测数据B的按键在时间t＝5～7被触碰。

较佳地，如果使用本例触碰判断器22适时垫高感测数据(以虚线表示调整后的感测数据A，以点虚线表示调整后的感测数据B)，则按键触碰与否的判定如下。

在时间t＝0～1，感测数据A＝感测数据B＝稳态值＜门槛，判定两按键未被触碰。

在时间t＝1～3，感测数据A≥门槛，判定对应按键“被触碰”。感测数据B＜门槛，判定对应按键未被触碰。

在时间t＝3～5，更新各按键的补偿信号。又感测数据A、B皆＜门槛，判定未被触碰。

在时间t＝5～7，使感测数据A垫高如虚线，使感测数据B垫高如点虚线。垫高后，感测数据A＜门槛，判定对应按键未被触碰，而感测数据B≥门槛，判定对应按键“被触碰”。

在时间t＝7～13，重新设定该两个补偿信号。感测数据A、B皆＜门槛，判定未被触碰。

很明显地，感测数据经过调整后，触碰判断器22会在时间t＝1～3判定感测数据A的按键被触碰，在时间t＝5～7判定感测数据B的按键被触碰，符合实际情况，触碰误判获得改善。

综上所述，前述较佳实施例中，运算单元25会适时地以补偿信号调整感测数据，以供决定单元26判断按键是否被触碰，这样的调整是基于按键从被触碰转换成不被触碰时造成的感测数据过度下降，且调整后的感测数据能有效提升正确判断触碰的几率，所以确实能达成本发明的目的。

应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种触碰判断方法，适用于判断设置于一个触控板上的一个触控按键是否被触控，其特征在于：包含以下步骤：

(A)每隔一段时间分析一笔关于该触控按键的感测数据；

(B)当前一时间的该感测数据低于一个稳态值，根据前一时间的该感测数据和该稳态值得到一个补偿信号，其中该稳态值是该触控按键于该触控板刚上电且未被触碰时的感测数据；

(C)当目前时间的该感测数据落于该稳态值和一个门槛间，利用该补偿信号调整目前时间的该感测数据，且使调整后的该感测数据相比于该门槛，以判断该触控按键是否被触碰；

其中，该门槛大于该稳态值。

2.根据权利要求1所述的触碰判断方法，其特征在于：还包含以下步骤：

(D)当目前时间的该感测数据高于该门槛，判断该触控按键被触碰；

其中，步骤(C)中，当调整后的该感测数据高于该门槛，判断该触控按键被触碰。

3.根据权利要求1所述的触碰判断方法，其特征在于：步骤(B)是使该稳态值减去前一时间的该感测数据来得到该补偿信号；且

步骤(C)是使该补偿信号加上目前时间的该感测数据来得到调整后的该感测数据。

4.一种触碰判断器，适用于判断设置于一个触控板上的一个触控按键是否被触控，其特征在于：包含：

一个前置单元，每隔一段时间分析一笔关于该触控按键的感测数据；

一个运算单元，电连接该前置单元，当前一时间的该感测数据低于一个稳态值，根据前一时间的该感测数据和该稳态值得到一个补偿信号，其中该稳态值是该触控按键于该触控板刚上电且未被触碰时的感测数据；

一个决定单元，分别电连接该前置单元和该运算单元，当目前时间的该感测数据落于该稳态值和一个门槛间，利用该补偿信号调整目前时间的该感测数据，且使调整后的该感测数据相比于该门槛，以判断该触控按键是否被触碰，其中该门槛大于该稳态值。

5.根据权利要求4所述的触碰判断器，其特征在于：当最新的目前时间的该感测数据高于该门槛，该决定单元判断该触控按键被触碰。

6.根据权利要求5所述的触碰判断器，其特征在于：该运算单元使该稳态值减去前一时间的该感测数据来得到该补偿信号，且使该补偿信号加上目前时间的该感测数据来得到调整后的该感测数据。

7.一种信号处理器，适用于耦接一个设置有多个触控按键的触控板，其特征在于：包含：

一个传输接口，用于接收该触控板传来的一个触控信号，其中该触控信号每隔一段时间载有关于其中一个触控按键的感测数据；

一个前置单元，电连接该传输接口，每隔一段时间分析该触控信号，以取得该其中一个触控按键的感测数据；

一个运算单元，电连接该前置单元，当前一时间的该感测数据低于一个稳态值，根据前一时间的该感测数据和该稳态值得到一个补偿信号，其中该稳态值是该其中一个触控按键于该触控板刚上电且未被触碰时的感测数据；

一个决定单元，电连接该前置单元和该运算单元，当目前时间的该感测数据落于该稳态值和一个门槛间，利用该补偿信号调整目前时间的该感测数据，且使调整后的该感测数据相比于该门槛，以判断该其中一个触控按键是否被触碰，其中该门槛大于该稳态值。

8.根据权利要求7所述的信号处理器，其特征在于：该运算单元使该稳态值减去前一时间的该感测数据来得到该补偿信号，且使该补偿信号加上目前时间的该感测数据来得到调整后的该感测数据；且

当最新的目前时间的该感测数据高于该门槛，该决定单元判断该触控按键被触碰。

9.一种触控系统，其特征在于：包含：

多个触控按键；

一个感应器，包括一个充电转换器以及多个分别对应所述触控按键的感应电容，该充电转换器选择性地电连接其中一个触控按键的感应电容并进行感测，而据以调整一个触控信号；

一个前置单元，耦接该充电转换器，每隔一段时间分析该触控信号，以取得该其中一个触控按键的一笔感测数据；

一个运算单元，电连接该前置单元，当前一时间的该感测数据低于一个稳态值，使该稳态值减去前一时间的该感测数据来得到一个补偿信号，其中该稳态值是该其中一个触控按键于刚上电且未被触碰时的感测数据；

一个决定单元，电连接该前置单元和该运算单元，当目前时间的该感测数据落于该稳态值和一个门槛间，使该补偿信号加上目前时间的该感测数据来得到调整后的该感测数据，并比较调整后的该感测数据和该门槛，以判断该其中一个触控按键是否被触碰，其中该门槛大于该稳态值。

10.根据权利要求9所述的触控系统，其特征在于：该感应器是以印刷电路板的铜箔导体作为感测，或在玻璃或塑胶薄膜表面上添加氧化铟锡涂层来实现电容感测。

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