CN103376968A - 检测电容值的方法及相应触摸控制器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种检测电容值的方法及触摸控制器。所述触摸控制器用于检测多个电容传感节点的多个电容值，触摸控制器包含第一解调器、第二解调器以及决定单元。第一解调器利用第一振荡信号解调多个触摸传感信号以产生多个第一解调信号，其中多个触摸传感信号对应于传感线，且分别在多个时隙被获取；第二解调器利用第二振荡信号解调多个触摸传感信号以产生多个第二解调信号，其中第二振荡信号不同于第一振荡信号；以及决定单元依据至少多个第一解调信号以及多个第二解调信号决定多个电容值。以上所述的检测电容值的方法及触摸控制器可提高检测准确度。

Description

检测电容值的方法及相应触摸控制器

【技术领域】

本发明有关于检测触摸屏的电容值，尤其是有关于使用具有不同相位的振荡信号检测触摸屏的电容传感节点的电容值（例如，互电容(mutual capacitance)值）的方法及装置。

【背景技术】

目前，触摸屏装置作为用户界面，已经广泛用于多个应用。一般来说，触摸屏装置可包含触摸屏及触摸控制器。某些应用可能使用电容触摸屏（例如，互电容触摸屏）。在这种情况下，触摸控制器产生驱动输入至电容触摸屏，接收产生自电容触摸屏的传感输出，以及参考传感输出决定用于检测触摸事件的互电容值。

对于某些触摸屏系统，互电容触摸屏的多条驱动线（亦即，行轨迹（rowtrace））被同时激励以在传感线（亦即，列轨迹（column traces））上产生复合传感输出（composite sensing output）。然而，不同驱动线可能在传感输出中引入不同相位延迟，从而导致在决定对应于驱动线以及传感线的交叉点（intersection，亦即，交点（crossover point））的互电容值时复杂度增加。此外，由于相位延迟会随环境温度变化而改变，相位延迟测量和补偿可能不精确，从而降低了整体的触摸控制系统的性能。

有鉴于此，需要一种能够正确且有效的决定对应于多激励触摸屏上驱动线及传感线的交叉点的电容值的创新的设计。

【发明内容】

有鉴于此，本发明特提供以下技术方案：

本发明实施例提供一种检测电容值的方法，检测多个电容传感节点的多个电容值，其中多个电容传感节点位于触摸屏的传感线以及多条驱动线的多个交叉点上，检测电容值的方法包含：分别在多个时隙期间获取对应于传感线的多个触摸传感信号；利用第一振荡信号解调多个触摸传感信号以产生多个第一解调信号；利用第二振荡信号解调多个触摸传感信号以产生多个第二解调信号，其中第二振荡信号不同于第一振荡信号；以及依据至少多个第一解调信号以及多个第二解调信号决定多个电容值。

本发明实施例另提供一种触摸控制器，用于检测多个电容传感节点的多个电容值，其中多个电容传感节点位于触摸屏的传感线以及多条驱动线的多个交叉点上，触摸控制器包含第一解调器、第二解调器以及决定单元。第一解调器利用第一振荡信号解调多个触摸传感信号以产生多个第一解调信号，其中多个触摸传感信号对应于传感线，且分别在多个时隙被获取；第二解调器利用第二振荡信号解调多个触摸传感信号以产生多个第二解调信号，其中第二振荡信号不同于第一振荡信号；以及决定单元依据至少多个第一解调信号以及多个第二解调信号决定多个电容值。

本发明实施例另提供一种触摸控制器，用于检测多个电容传感节点的多个电容值，其中多个电容传感节点位于触摸屏的传感线以及多条驱动线的多个交叉点上，触摸控制器包含传感电路、控制电路以及驱动电路。传感电路接收触摸屏的输出，并根据输出产生多个触摸传感信号；控制电路耦接于传感电路，接收多个触摸传感信号，利用不同振荡信号解调多个触摸传感信号，并根据解调信号产生多个电容值；驱动电路耦接于控制电路，根据编码矩阵产生多个激励信号，用于驱动多条驱动线。

以上所述的检测电容值的方法及触摸控制器可解决因触摸屏相位响应的变化而造成的检测不准确的问题，提高检测准确度。

【附图说明】

图1是依据本发明一实施例的采用电容值检测方法的计算机系统的示意图。

图2是图1所示的驱动电路一实施例的示意图。

图3是图1所示的传感电路一实施例的示意图。

图4是图1所示的控制电路一实施例的示意图。

图5是图1所示的控制电路另一实施例的示意图。

【具体实施方式】

在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定的组件。所属领域中的技术人员应可理解，制造商可能会用不同的名词来称呼同样的组件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的基准。在通篇说明书及权利要求书当中所提及的「包含」是开放式的用语，故应解释成「包含但不限定于」。另外，「耦接」一词在此包含任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述第一装置耦接于第二装置，则代表第一装置可直接电气连接于第二装置，或透过其它装置或连接手段间接地电气连接至第二装置。

本发明的主要设想是使用具有不同相位的振荡信号解调传感线的触摸传感信号，以产生不同解调结果，并随后使用解调结果决定电容传感节点上的电容值，其中电容传感节点位于传感线以及多条驱动线的交叉点上。举例来说，电容值可由依据解调结果计算和方根（root sum square，以下缩写为RSS）值直接得到。从而本发明不需要进行任何相位延迟测量及补偿。与常规设计相比，本发明的电容值检测方法将降低复杂度，并可解决因触摸屏相位响应的变化而造成的检测不准确的问题，提高检测精度。具体细节详述如下。

图1是依据本发明一实施例的采用电容值检测方法的计算机系统的示意图。计算机系统100具有主机102及触摸屏装置103，其中触摸屏装置103包含触摸控制器104及触摸屏106。触摸屏106包含电容传感介质，电容传感介质具有多条驱动线（drive line，亦即，行轨迹）R1、R2、R3、R4、R5以及多个传感线（亦即，列轨迹）C1、C2、C3、C4、C5。驱动线以及传感线由透明导电材料（transparentconductive material）制成，例如铟锡氧化物（Indium Tin Oxide，缩写为ITO）。在本实施例中，驱动线及传感线以矩阵形式排列，以使得驱动线及传感线彼此垂直，如图1所示。应当注意，在驱动线以及传感线的每一交叉点107处，驱动线及传感线之间没有直接电性连接。换言之，交叉点107是驱动线及传感线彼此通过的交点。因此，由于交叉点107处的驱动线和传感线实际上可以形成电容的两个电极，交叉点107可被视作电容传感节点（capacitive sensing node）。请注意，本说明书中驱动线的数量、传感线的数量以及/或驱动线及传感线的排列仅用作说明之用，并不能用于限制本发明。

触摸控制器104用于检测每一电容传感节点处的电容变化，以决定触摸事件的发生及坐标。因此，在每一帧中，触摸控制器104需决定每一电容传感节点的电容值。如图1所示，触摸控制器104包含传感电路112、控制电路114以及驱动电路116。传感电路112接收触摸屏106输出的传感输出S1-S5，传感电路112的操作细节将在图3中作进一步说明，此处不再赘述。控制电路114接收第一振荡信号OSC1及第二振荡信号OSC2，并利用上述信号得到电容值，控制电路114的操作细节将在图4中作进一步说明，此处不再赘述。在本实施例中，触摸屏106被以多激励方式驱动。从而，驱动线R1-R5由多个交流电（alternating current，简写为AC）信号(亦即激励信号)D1、D2、D3、D4、D5同时激励，其中上述多个交流电信号由驱动电路116产生。

请参考图2，其为图1所示的驱动电路116一实施例的示意图。在本实施例中，驱动电路116包含正弦波表202、数模转换器(digital-to-analog converter，简写为DAC)204、多个驱动缓冲放大器206及208、驱动复用器210以及编码矩阵（encoding matrix）212。正弦波表202及DAC204的组合作为信号产生器205，用于提供共用调制载波(common modulation carrier)sin(ωt)。更具体而言，正弦波表202输出代表调制角频率（angular frequency）ω的即时频率值的信号振幅的数字振幅值，随后DAC204将数字振幅值转换为模拟信号。以此种方式，通过连续地转换自正弦波表202提供的数字振幅值，DAC204藉此产生时变（time-varying）模拟信号，其为正弦波信号sin(ωt)的近似值。共用调制载波sin(ωt)被馈入至驱动缓冲放大器206及208，每一驱动缓冲放大器使得共用调制载波sin(ωt)配置有适当驱动能力，以用于驱动后续级。

在本实施例中，驱动缓冲放大器206具有等于+1的正增益值，而驱动缓冲放大器208具有等于-1的负增益值。从而，驱动缓冲放大器206的放大器输出s1为+sin(ωt)，而驱动缓冲放大器208的放大器输出s2为-sin(ωt)。驱动复用器210参考编码矩阵212选择放大器输出s1及s2中的一个作为激励信号。更具体而言，从驱动复用器210同时产生的多个激励信号由共用调制载波sin(ωt)及编码矩阵212中定义的多个符号值设定。

假设触摸屏具有n条驱动线，一帧的检测时间被分为n个时隙（time slot）。以触摸屏106为例，由于触摸屏106具有5条驱动线R1-R5，一帧的检测时间被分为5个时隙。在第i时隙，供给第k驱动线的激励信号用a_ik表示，其中a_ik=D_iksin(ωt)，ω=2πf_c，f_c是激励频率（亦即，调制载波频率），D_ik是编码矩阵212中定义的符号值。请注意，根据编码矩阵212的设置，D_ik为+1或-1。因此，对于一帧中的互电容检测，在不同时隙期间同时产生的多个激励信号可由下述nxn驱动矩阵A表示：

其中第一行[a₁₁ a₁₂ … a_1n]表示一帧的第一时隙期间同时产生的多个激励信号，第二行[a₂₁ a₂₂ … a_2n]表示该帧的第二时隙期间同时产生的多个激励信号…第n行[a_n1 a_n2 … a_nn]表示该帧的第n时隙期间同时产生的多个激励信号。举例来说，当触摸屏106具有5条驱动线R1-R5时，可采用下述编码矩阵D。

$D=\left[\begin{array}{ccccc}+1& -1& +1& -1& +1\\ -1& +1& -1& +1& +1\\ +1& -1& +1& +1& -1\\ -1& +1& +1& -1& +1\\ +1& +1& -1& +1& -1\end{array}\right]$

因此，在第一时隙期间，驱动复用器210输出+sin(ωt)、-sin(ωt)、+sin(ωt)、-sin(ωt)、+sin(ωt)分别作为激励信号D1-D5。在第二时隙期间，驱动复用器210输出-sin(ωt)、+sin(ωt)、-sin(ωt)、+sin(ωt)、+sin(ωt)分别作为激励信号D1-D5。在第三时隙期间，驱动复用器210输出+sin(ωt)、-sin(ωt)、+sin(ωt)、+sin(ωt)、-sin(ωt)分别作为激励信号D1-D5。在第四时隙期间，驱动复用器210输出-sin(ωt)、+sin(ωt)、+sin(ωt)、-sin(ωt)、+sin(ωt)分别作为激励信号D1-D5。在第五时隙期间，驱动复用器210输出+sin(ωt)、+sin(ωt)、-sin(ωt)、+sin(ωt)、-sin(ωt)分别作为激励信号D1-D5。结果，在一帧内产生的所有激励信号可由下述5x5驱动矩阵A表示。

$A=\left[\begin{array}{ccccc}+\sin \mathrm{\ωt}& -\sin \mathrm{\ωt}& +\sin \mathrm{\ωt}& -\sin \mathrm{\ωt}& +\sin \mathrm{\ωt}\\ -\sin \mathrm{\ωt}& +\sin \mathrm{\ωt}& -\sin \mathrm{\ωt}& +\sin \mathrm{\ωt}& +\sin \mathrm{\ωt}\\ +\sin \mathrm{\ωt}& -\sin \mathrm{\ωt}& +\sin \mathrm{\ωt}& +\sin \mathrm{\ωt}& -\sin \mathrm{\ωt}\\ -\sin \mathrm{\ωt}& +\sin \mathrm{\ωt}& +\sin \mathrm{\ωt}& -\sin \mathrm{\ωt}& +\sin \mathrm{\ωt}\\ +\sin \mathrm{\ωt}& +\sin \mathrm{\ωt}& -\sin \mathrm{\ωt}& +\sin \mathrm{\ωt}& -\sin \mathrm{\ωt}\end{array}\right]$

关于每一传感线，在电容传感节点(亦即，n条驱动线以及一条传感线的多个交叉点)的电容值可由下述nx1矩阵x表示：

$x\≡\begin{array}{}\end{array}\left[\begin{array}{c}{c}_1{e}^{j{\mathrm{\θ}}_1}\\ c_2{e}^{j{\mathrm{\θ}}_2}\\ \·\\ \·\\ \·\\ c_n{e}^{j{\mathrm{\θ}}_n}\end{array}\right]$

其中C_i表示在该传感线以及第i条驱动线交点处的电容传感节点的电容值，表示由第i条驱动线引入的相位延迟，其中

如上所述，驱动电路116分别以各自的激励信号（例如，D1-D5）同时驱动n条驱动线（例如R1-R5），从而导互致电容值被同时引入至同一传感线上的多个电容传感节点。作为结果，读取自传感线的每一传感输出是复合信号，该复合信号来源于多个不同驱动线及该传感线的多个电容传感节点上同时呈现的所有互电容值。此外，由于一帧被分为n个时隙，在一帧时间内，同一传感线将产生n个传感输出，其中每一传感输出的产生相应于在一个时隙内同时产生的一系列激励信号。在一帧时间内撷取自一个传感线的多个触摸传感信号可由下述nx1矩阵B来表示：

$B\≡\left[\begin{array}{c}{b}_1\\ b_2\\ \·\\ \·\\ \·\\ b_n\end{array}\right]$

其中b_i是在第i时隙读取自传感线的传感输出。由上述记载很容易看出，矩阵A、x和B有如下关系：Ax=B，其中矩阵A、x已经在上文中做过说明。

在本实施例中，传感电路112用于在多个时隙（例如，n个时隙）期间分别获取对应于同一传感线的多个触摸传感信号（例如，b₁-b_n）。请参考图3，其为图1所示的传感电路112一实施例的示意图。传感电路112包含传感放大器（transducer amplifier）302，反锯齿滤波器（anti-aliasing filter，简写为AAF）304以及模数转换器（analog to digital convertor,简写为ADC）306。传感线的模拟传感输出被馈入至传感放大器302。传感放大器302的放大器输出由AAF304进行处理以限制放大器输出的带宽，以近似满足抽样定理（sampling theorem）。随后，ADC306将AAF304的滤波器输出转换为数字触摸传感信号。以此种方式，传感电路112获取一帧时间内的触摸传感信号b₁-b_n。请注意，图3中仅显示了用于获取对应于一条传感线的触摸传感信号b₁-b_n的一个信号处理信道。在实践中，传感电路112可被配置为具有多个信号处理信道，每一个信号处理信道由一个传感放大器、一个AAF以及一个ADC组成，用于获取多条传感线的触摸传感信号。

以具有5条传感线C1-C5的触摸屏106为例，传感输出S1是复合信号，其来源于在驱动线R1-R5及传感线C1的多个电容传感节点上同时引入的所有电容值，而传感电路112在一帧的每一时隙读取传感线C1以获取五个触摸传感信号。类似地，传感电路112也在一帧的每一时隙读取传感线C2以获取五个触摸传感信号，在一帧的每一时隙读取传感线C3以获取五个触摸传感信号，在一帧的每一时隙读取传感线C4以获取五个触摸传感信号，在一帧的每一时隙读取传感线C5以获取五个触摸传感信号。

如上所述，触摸控制器104用于检测每一电容传感节点的电容变化，从而决定触摸事件的发生以及触摸事件的坐标。从而，对于每一传感线，触摸控制器104均需知道位于传感线以及被同时激励的多条驱动线的交叉点处的多个电容传感节点的电容值c₁-c_n。在本实施例中，控制电路114使用两个不同振荡信号OSC1及OSC2来分别解调对应于相同传感线的触摸传感信号。举例来说，第一振荡信号OSC1以及第二振荡信号OSC2之间具有90度相位差。从而，控制电路114由第一振荡信号OSC1获取第一解调信号，由第二振荡信号OSC2获取第二解调信号。

随后，基于上述第一解调信号及第二解调信号，本发明的控制电路114可在没有任何相位延迟测量以及补偿的情况下决定电容值c₁-c_n。在所有传感线的电容传感节点处的电容值都确定之后，控制电路114可判断触摸事件是否发生。当决定触摸事件发生时，控制电路114可将与触摸事件相关的信息（例如，坐标）传送至主机102。随后，主机102基于触摸控制器104的输出执行操作。举例来说，上述操作可以包含移动目标（例如光标或者指针）、滚动、平移（panning）等。决定位于一条传感线以及多条驱动线的交叉点处的多个电容传感节点的电容值c₁-c_n的技术细节将详述如下。

请参考图4，其为图1所示的控制电路114一实施例的示意图。控制电路114包含第一解调器402、第二解调器404以及决定单元406。第一解调器402用于利用第一振荡信号OSC1解调触摸传感信号b_k（k=1到n）以产生多个第一解调信号b_{k_LPF_I}（k=1到n）。第二解调器404用于利用第二振荡信号OSC2解调触摸传感信号b_k（k=1到n）以产生多个第二解调信号b_{k_LPF_Q}（k=1到n）。举例来说，但并非本发明的限制，第一振荡信号OSC1、第二振荡信号OSC2以及多个激励信号（例如，D1-D5）具有相同频率，并且多个激励信号（例如，D1-D5）与第一振荡信号OSC1或第二振荡信号OSC2具有相同相位。在本实施例中，第一振荡信号OSC1可为sin(ωt)，第二振荡信号OSC2可为cos(ωt)。第一振荡信号OSC1及第二振荡信号OSC2可以由外部振荡器产生，或者由根据正弦波表的输出而产生，在此不做限制。

更具体来说，第一解调器402包含第一混合器412以及第一低通滤波器（low-pass filter，简写为LPF）414，其中第一混合器412用于将每一触摸传感信号b_k与第一振荡信号sin(ωt)混合，以产生相应的第一混合信号b_{k_dem_I}，而第一LPF414用于对第一混合信号b_{k_dem_I}执行低通滤波操作，以产生相应的第一解调信号b_{k_LPF_I}。关于第二解调器404，其包含第二混合器422以及第二LPF 424，其中第二混合器422用于将每一触摸传感信号b_k与第二振荡信号cos(ωt)混合，以产生相应的第二混合信号b_{k_dem_Q}，而第二LPF424用于对第二混合信号b_{k_dem_Q}执行低通滤波操作，以产生相应的第二解调信号b_{k_LPF_Q}。

如前文所述，矩阵A，x以及B有如下关系：Ax=B。从而，对于在第k时隙期间，从传感线读取的一个触摸传感信号b_k，其可由如下方程表示：

$b_k=a_{k1}{c}_1{e}^{{\mathrm{j\θ}}_1}+a_{k2}{c}_2{e}^{j{\mathrm{\θ}}_2}+\·\·\·+a_{\mathrm{kn}}{c}_n{e}^{j{\mathrm{\θ}}_n}$

$=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{a}_{\mathrm{ki}}{c}_i{e}^{j{\mathrm{\θ}}_i}$

$=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{D}_{\mathrm{ki}}{c}_i\sin (\mathrm{\ωt}+{\mathrm{\θ}}_i)$

从而，第一混合信号b_{k_dem_I}可用如下方程表示：

$b_{k\_\mathrm{dem}\_I}\≡b_k\·\sin \mathrm{\ωt}=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{D}_{\mathrm{ki}}{c}_i(-\frac{1}{2})(\sin (2\mathrm{\ωt}+{\mathrm{\θ}}_i)-\cos {\mathrm{\θ}}_i)$

类似地，第二混合信号b_{k_dem_Q}可用如下方程表示：

$b_{k\_\mathrm{dem}\_Q}\≡b_k\·\cos \mathrm{\ωt}=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{D}_{\mathrm{ki}}{c}_i\left(\frac{1}{2}\right)(\sin (2\mathrm{\ωt}+{\mathrm{\θ}}_i)+\sin {\mathrm{\θ}}_i)$

第一LPF414用于滤除高频部分（亦即，sin(2ωt+θ_i)），从而仅留下低频部分（亦即，cosθ_i）。因此，第一解调信号b_{k_LPF_I}可用如下方程表示：

$b_{k\_\mathrm{LPF}\_I}\≡\mathrm{LPF}\left(b_{k\_\mathrm{dem}\_I}\right)=\mathrm{LPF}\left(b_k\sin \mathrm{\ωt}\right)=\frac{1}{2}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{D}_{\mathrm{ki}}{c}_i\cos {\mathrm{\θ}}_i$

类似地，第二LPF424用于滤除高频部分（亦即，sin(2ωt+θ_i)）,从而仅留下低频部分（亦即，sinθ_i）。因此，第二解调信号b_{k_LPF_Q}可用如下方程表示：

$b_{k\_\mathrm{LPF}\_Q}\≡\mathrm{LPF}\left(b_{k\_\mathrm{dem}\_Q}\right)=\mathrm{LPF}\left(b_k\cos \mathrm{\ωt}\right)=\frac{1}{2}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{D}_{\mathrm{ki}}{c}_i\sin {\mathrm{\θ}}_i$

决定单元406用于依据至少第一解调信号b_{k_LPF_I}以及第二解调信号b_{k_LPF_Q}决定电容值c_k，其中k=1到n。如图4所示，决定单元406包含第一乘法单元432、第二乘法单元434，以及计算单元436（图4中标记为“NORM(RSS)”）。通过适当的数据操作，每一第一解调信号b_{k_LPF_I}以及第二解调信号b_{k_LPF_Q}中的比例因子

可被去除。此外，第一乘法单元432依据解码矩阵438以及第一解调信号b_{k_LPF_I}执行矩阵乘法，并相应产生多个第一矩阵元素c_kcosθ_k，其中k=1到n。类似地，第二乘法单元434依据解码矩阵438以及第二解调信号b_{k_LPF_Q}执行矩阵乘法，并相应产生多个第二矩阵元素c_ksinθ_k，其中k=1到n。请注意，解码矩阵438是编码矩阵212的逆矩阵。考虑触摸屏106有5条驱动线R1-R5，并且使用上述编码矩阵D的情况，下述解码矩阵D^-1可被决定单元406使用（请注意，矩阵D乘以矩阵D^-1的结果将为单位矩阵（identity matrix））：

$D^{-1}=\left[\begin{array}{ccccc}1& 0& 0& 0& 1\\ 0& 0& 0& 1& 1\\ 0& 0& 1& 1& 0\\ 0& 1& 1& 0& 0\\ 1& 1& 0& 0& 0\end{array}\right]$

第一乘法单元432的输出可由下述方程表示：

$\left[\begin{array}{c}{c}_1\cos {\mathrm{\θ}}_1\\ c_2\cos {\mathrm{\θ}}_2\\ \·\\ \·\\ \·\\ c_n\cos {\mathrm{\θ}}_n\end{array}\right]=D^{-1}\left[\begin{array}{c}{b}_{1\_\mathrm{LPF}\_I}\\ b_{2\_\mathrm{LPF}\_I}\\ \·\\ \·\\ \·\\ b_{n\_\mathrm{LPF}\_I}\end{array}\right]$

类似地，第二乘法单元434的输出可由下述方程表示：

$\left[\begin{array}{c}{c}_1\sin {\mathrm{\θ}}_1\\ c_2\sin {\mathrm{\θ}}_2\\ \·\\ \·\\ \·\\ c_n\sin {\mathrm{\θ}}_n\end{array}\right]=D^{-1}\left[\begin{array}{c}{b}_{1\_\mathrm{LPF}\_Q}\\ b_{2\_\mathrm{LPF}\_Q}\\ \·\\ \·\\ \·\\ b_{n\_\mathrm{LPF}\_Q}\end{array}\right]$

请注意，角度值θ_k(k=1到n)由相位延迟产生，并将随环境温度变化而改变。尽管角度值θ_k(k=1到n)是未知变量，所需电容值c_k(k=1到n)可经由算术计算很容易得到。在本实施例中，计算单元436用于通过计算每一对第一矩阵元素c_kcosθ_k以及第二矩阵元素c_ksinθ_k的和方根决定每一电容值c_k。也就是说，如果第二矩阵元素c_isinθ_i作为复数（complex value）的虚部，第一矩阵元素c_icosθ_i作为复数的实部，复数的模（norm）（亦即，c_isinθ_i及c_icosθ_i的和方根值）可利用下述方程计算出：

$c_i=\sqrt{{\left(c_i\sin {\mathrm{\θ}}_i\right)}^2+{\left(c_i\cos {\mathrm{\θ}}_i\right)}^2},$ （i=1到n）

从上述方程可看出，复数的模为电容值c_i。因此，可在不执行任何相位延迟测量以及补偿情况下，获得多条驱动线以及一条传感线的多个交叉点处的电容传感节点的电容值c₁-c_n。

下面给出了使用本发明的方法检测5x3触摸屏的5条驱动线以及第一条传感线的多个交叉点处的电容传感节点的电容值的仿真结果（simulation result）。可参考上述5x5驱动矩阵A来在5个时隙期间仿真5条驱动线。5条驱动线以及第一条传感线的多个交叉点处的电容传感节点由测量设备测量，从而产生下述电容测量结果。

$x=\left[\begin{array}{c}101\∠-0.39\mathrm{\π}\\ 114\∠-0.32\mathrm{\π}\\ 120\∠-0.27\mathrm{\π}\\ 117\∠-0.40\mathrm{\π}\\ 107\∠-0.44\mathrm{\π}\end{array}\right]$

使用本发明的方法来检测5条驱动线以及第一条传感线的多个交叉点处的电容传感节点。通过利用第一振荡信号sin(ωt)解调多个触摸传感信号（分别在5个时隙期间从第一传感线得到），以及随后利用解码矩阵D^-1对解调输出执行矩阵乘法，可得到下述结果。

$\left[\begin{array}{c}-95.03\\ -96.25\\ -90.01\\ -111.27\\ -105.10\end{array}\right]$

此外，通过利用第二振荡信号cos(ωt)解调多个触摸传感信号（分别在5个时隙期间从第一传感线得到），以及随后利用解码矩阵D^-1对解调输出执行矩阵乘法，可得到下述结果。

$\left[\begin{array}{c}34.21\\ 61.08\\ 79.36\\ 36.15\\ 20.05\end{array}\right]$

当第二乘法单元434的输出作为复数的实部，而第一乘法单元432的输出作为复数的虚部时，可得到下述复数。

$\left[\begin{array}{c}34.21-95.03i\\ 61.08-96.25i\\ 79.36-90.01i\\ 36.15-111.27i\\ 20.05-105.10i\end{array}\right]$

计算单元436计算每一复数的模，从而获得下述计算结果。

$\left[\begin{array}{c}101\\ 114\\ 120\\ 117\\ 107\end{array}\right]$

如大家可以看到的，电容值的计算结果与使用测量设备得到的电容值的测量结果一样。因此，即便没有相位延迟测量及补偿，合适的方法已足以正确的决定一条传感线及多条驱动线的多个交叉点处的电容传感节点的电容值。

控制电路114可以利用硬件、软件或者软硬件的结合来实现。亦即，图4中所示的实施方式仅仅用作说明的目的。请参考图5，其为图1所示的控制电路114另一实施例的示意图。控制电路114包含处理器502以及机器可读介质504。处理器502可以利用微控制单元（micro control unit，简写为MCU）或者数字信号处理器（digital signal processor,简写为DSP）来实现。机器可读介质504用于储存程序代码PROG，并且可以利用诸如非易失性存储器来实现。当由处理器502执行时，程序代码PROG使得处理器502实现与图4所示的电路元件执行的操作相同的操作。

简言之，程序代码PROG使得处理器502执行下述步骤以检测触摸屏的多条驱动线及一条传感线的多个交叉点处的电容传感节点的电容值：利用第一振荡信号解调对应于该传感线的多个触摸传感信号以产生多个第一解调信号，其中多个触摸传感信号分别在多个时隙期间得到；利用第二振荡信号解调触摸传感信号以产生多个第二解调信号，其中第二振荡信号不同于第一振荡信号；以及依据至少第一解调信号以及第二解调信号决定电容值。本领域技术人员在读完说明图4所示的实施方式的段落之后，很容易理解图5所示的实施方式的实施细节，为简洁起见，此处不再赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，本领域相关的技术人员依据本发明的精神所做的等效变化与修改，都应当涵盖在权利要求书内。

Claims (20)

1.一种检测电容值的方法，检测多个电容传感节点的多个电容值，其中所述多个电容传感节点位于触摸屏的传感线以及多条驱动线的多个交叉点上，所述检测电容值的方法包含：

分别在多个时隙期间获取对应于所述传感线的多个触摸传感信号；

利用第一振荡信号解调所述多个触摸传感信号以产生多个第一解调信号；

利用第二振荡信号解调所述多个触摸传感信号以产生多个第二解调信号，其中所述第二振荡信号不同于所述第一振荡信号；以及

依据至少所述多个第一解调信号以及所述多个第二解调信号决定所述多个电容值。

2.如权利要求1所述的检测电容值的方法，其特征在于，所述第一振荡信号以及所述第二振荡信号频率相同，相位不同。

3.如权利要求2所述的检测电容值的方法，其特征在于，所述第一振荡信号以及所述第二振荡信号之间具有90度相位差。

4.如权利要求1所述的检测电容值的方法，其特征在于，当所述多条驱动线同时被多个激励信号驱动时得到每一触摸传感信号。

5.如权利要求4所述的检测电容值的方法，其特征在于，所述第一振荡信号、所述第二振荡信号以及所述多个激励信号具有相同频率。

6.如权利要求4所述的检测电容值的方法，其特征在于，所述多个激励信号与所述第一振荡信号及所述第二振荡信号中的一个具有相同相位。

7.如权利要求4所述的检测电容值的方法，其特征在于，在所述多个时隙期间，所述多个激励信号依据共用调制载波以及由编码矩阵定义的多个符号值产生；以及所述依据至少所述多个第一解调信号以及所述多个第二解调信号决定所述多个电容值的步骤包含：

依据所述多个第一解调信号、所述多个第二解调信号以及解码矩阵决定所述多个电容值，其中所述解码矩阵是所述编码矩阵的逆矩阵。

8.如权利要求7所述的检测电容值的方法，其特征在于，所述依据所述多个第一解调信号、所述多个第二解调信号以及解码矩阵决定所述多个电容值的步骤包含：

依据所述解码矩阵以及所述多个第一解调信号执行矩阵乘法，并相应产生多个第一矩阵元素；

依据所述解码矩阵以及所述多个第二解调信号执行矩阵乘法，并相应产生多个第二矩阵元素；

通过计算每一对第一矩阵元素以及第二矩阵元素的和方根决定每一电容值。

9.如权利要求1所述的检测电容值的方法，其特征在于，所述利用第一振荡信号解调所述多个触摸传感信号以产生多个第一解调信号的步骤包含：

将每一触摸传感信号与所述第一振荡信号混合，以产生第一混合信号；以及

对所述第一混合信号执行低通滤波操作，以产生第一解调信号；以及

所述利用第二振荡信号解调所述多个触摸传感信号以产生多个第二解调信号的步骤包含：

将每一触摸传感信号与所述第二振荡信号混合，以产生第二混合信号；以及

对所述第二混合信号执行低通滤波操作，以产生第二解调信号。

10.一种触摸控制器，用于检测多个电容传感节点的多个电容值，其中所述多个电容传感节点位于触摸屏的传感线以及多条驱动线的多个交叉点上，所述触摸控制器包含：

第一解调器，利用第一振荡信号解调多个触摸传感信号以产生多个第一解调信号，其中所述多个触摸传感信号对应于所述传感线，且分别在多个时隙被获取；

第二解调器，利用第二振荡信号解调所述多个触摸传感信号以产生多个第二解调信号，其中所述第二振荡信号不同于所述第一振荡信号；以及

决定单元，依据至少所述多个第一解调信号以及所述多个第二解调信号决定所述多个电容值。

11.如权利要求10所述的触摸控制器，其特征在于，所述第一振荡信号以及所述第二振荡信号频率相同，相位不同。

12.如权利要求11所述的触摸控制器，其特征在于，所述第一振荡信号以及所述第二振荡信号之间具有90度相位差。

13.如权利要求10所述的触摸控制器，其特征在于，更包含：

驱动电路，在每一时隙期间同时产生多个激励信号至所述多条驱动线，其中当所述多条驱动线同时被所述多个激励信号驱动时得到每一触摸传感信号。

14.如权利要求13所述的触摸控制器，其特征在于，所述第一振荡信号、所述第二振荡信号以及所述多个激励信号具有相同频率。

15.如权利要求13所述的触摸控制器，其特征在于，所述多个激励信号与所述第一振荡信号及所述第二振荡信号中的一个具有相同相位。

16.如权利要求13所述的触摸控制器，其特征在于，在所述多个时隙期间，所述驱动电路依据共用调制载波以及由编码矩阵定义的多个符号值产生所述多个激励信号；以及决定单元依据所述多个第一解调信号、所述多个第二解调信号以及解码矩阵决定所述多个电容值，其中所述解码矩阵是所述编码矩阵的逆矩阵。

17.如权利要求16所述的触摸控制器，其特征在于，所述决定单元包含：

第一乘法单元，依据所述解码矩阵以及所述多个第一解调信号执行矩阵乘法，并相应产生多个第一矩阵元素；

第二乘法单元，依据所述解码矩阵以及所述多个第二解调信号执行矩阵乘法，并相应产生多个第二矩阵元素；

计算单元，通过计算每一对一第一矩阵元素以及一第二矩阵元素的和方根值决定每一电容值。

18.如权利要求10所述的触摸控制器，其特征在于，所述第一解调器包含:

第一混合器，将每一触摸传感信号与所述第一振荡信号混合，以产生第一混合信号；以及

第一低通滤波器，对所述第一混合信号执行低通滤波操作，以产生第一解调信号；以及

所述第二解调器包含：

第二混合器，将每一触摸传感信号与所述第二振荡信号混合，以产生第二混合信号；以及

第二低通滤波器，对所述第二混合信号执行低通滤波操作，以产生第二解调信号。

19.一种触摸控制器，用于检测多个电容传感节点的多个电容值，其中所述多个电容传感节点位于触摸屏的传感线以及多条驱动线的多个交叉点上，所述触摸控制器包含：

传感电路，接收所述触摸屏的输出，并根据所述输出产生多个触摸传感信号；

控制电路，耦接于所述传感电路，接收所述多个触摸传感信号，利用不同振荡信号解调所述多个触摸传感信号，并根据解调信号产生所述多个电容值；以及

驱动电路，耦接于所述控制电路，根据编码矩阵产生多个激励信号，用于驱动所述多条驱动线。

20.如权利要求19所述的触摸控制器，其特征在于，所述控制电路利用第一振荡信号解调所述多个触摸传感信号以产生多个第一解调信号，利用第二振荡信号解调所述多个触摸传感信号以产生多个第二解调信号，其中所述第二振荡信号不同于所述第一振荡信号，并依据至少所述多个第一解调信号以及所述多个第二解调信号决定所述多个电容值。

Images