CN106371648B - 校正方法与电容式感测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种校正方法，用来校正一电容式感测装置。电容式感测装置可操作在一自感侦测模式及一互感侦测模式。校正方法包含有以自感侦测模式侦测一面板的电容变化，以产生一自感输出信号，以互感侦测模式侦测面板的电容变化，以产生一互感输出信号，计算自感输出信号与一自感静态参数的一自感差异值，以及根据互感输出信号及自感差异值，校正互感输出信号。

Description

校正方法与电容式感测装置
技术领域
本发明涉及一种校正方法与电容式感测装置，尤其涉及一种通过自感侦测协助互感侦测消除噪声的校正方法与电容式感测装置。
背景技术
随着触控技术的进步，越来越多的电子装置改以触控面板取代传统的键盘或鼠标，作为主要的输入设备。触控面板为一贴附在显示器上的装置，用户可通过手指触碰或由触控笔轻压面板来操作电子装置。如此一来，电子装置能省略传统的键盘布局空间，把空间挪至显示器，以加大用户的可视区域。
触控面板依感应方式区分有电阻式、电容式、光学式及声波式等，其中电容式触控面板具有操控灵敏的优点，而广泛地被应用在各式电子装置中。电容式触控面板是根据面板的电容值变化，判断面板被触压的区域。然而，除了制造商预设的面板电容外，面板不可避免地存在非理想的寄生电容。寄生电容会导致触控侦测信号产生偏移，导致后续辨识触控侦测信号的困难。因此触控侦测信号中寄生电容导致的偏移成分实有消除的必要。
发明内容
因此，本发明的主要目的即在提供一种校正方法与电容式感测装置，用来消除面板寄生电容导致的信号偏移。
本发明公开一种校正方法，用来校正一电容式感测装置，该电容式感测装置可操作在一自感侦测模式及一互感侦测模式，该校正方法包含有以该自感侦测模式侦测一面板的电容变化，以产生一自感输出信号；以该互感侦测模式侦测该面板的电容变化，以产生一互感输出信号；计算该自感输出信号与一自感静态参数的一自感差异值；以及根据该互感输出信号及该自感差异值，校正该互感输出信号。
本发明还公开一种电容式感测装置，用在一面板，该电容式感测装置包含有一自感侦测单元，电性耦接于该面板，用来侦测该面板的电容变化，以产生一自感输出信号；一互感侦测单元，电性耦接于该面板，用来侦测该面板的电容变化，以产生一互感输出信号；一计算单元，电性耦接于该自感侦测单元，用来计算该自感输出信号与一自感静态参数的一自感差异值；以及一校正单元，电性耦接于该计算单元与该互感侦测单元，用来根据该互感输出信号及该自感差异值，校正该互感输出信号。
附图说明
图1A为一电容式触控装置的示意图。
图1B为一面板的等效电路的示意图。
图2为图1A的电容式触控装置的一理想输出信号的示意图。
图3为图1A的电容式触控装置的一实际输出信号的示意图。
图4为本发明实施例一电容式感测装置的示意图。
图5为图4的电容式感测装置的一自感侦测单元的示意图。
图6为图4的电容式感测装置的一互感侦测单元的示意图。
图7A为本发明实施例一校正流程的示意图。
图7B为图4的电容式感测装置的一互感输出信号的示意图。
图7C为图4的电容式感测装置的一校正后互感输出信号的示意图。
图8为本发明实施例一校正流程的示意图。
其中，附图标记说明如下：
10 电容式触控装置
102_1～102_N 区域
120、412、422 模拟前端电路
130、414、424 节点
C1～CN 等效电容
Cnoise 寄生电容
TX、TX1～TXN 驱动信号
Raw_data 输出信号
Signal_Data 信号成分
Noise_Data 偏移成分
40 电容式感测装置
100、400 面板
410 自感侦测单元
420 互感侦测单元
430 计算单元
440 校正单元
Raw_DataSelf 自感输出信号
Raw_DataMutual 互感输出信号
BASE_LINE_RXN 自感静态参数
β 自感差异值
Calibrated_Raw_DataMutual 校正后互感输出信号
Cself 自感电容
CLKself 频率信号
70、80 校正流程
700、702、704、706、708、710、800、 步骤
802、804、806、808
具体实施方式
请参考图1A，图1A为一电容式触控装置10的示意图。电容式触控装置10包含有一面板100及一模拟前端电路120。面板100包含有多个区域102_1～102_N，每个区域的电性可视为一等效电容与一等效电阻的组合，如图1A所示。等效电容C1～CN的一端用来接地或接收驱动信号TX1～TXN。驱动信号TX1～TXN是轮流馈入面板100，也就是当驱动信号TX1馈入时，区域102_2～102_N接地；当驱动信号TX2馈入时，区域102_1、102_3～102_N接地；依此类推。模拟前端电路120用来侦测驱动信号TX1～TXN馈入时一节点130的电压变化，并产生一输出信号Raw_data，以指示面板100上被碰触的位置。举例来说，若一手指碰触区域102_2，驱动信号TX2馈入面板100时，节点130的电压将与其他驱动信号TX1、TX3～TXN馈入时显著不同，此一差异将反应在输出信号Raw_data上，如图2所示。如此一来，手指碰触区域102_2的事件即被侦测出来。
然而，面板100中存在非理想因子，其可以一寄生电容Cnoise表示，如图1B所示。寄生电容Cnoise会造成节点130的电压产生偏移，此偏移也会反应在输出信号Raw_data中，也就是Raw_data＝Signal_Data+Noise_Data(Signal_Data表示信号成分、Noise_Data表示偏移成分)，如图3所示。由于在后续的信号处理中，以「Raw_data＝0」表示没有物体碰触面板区域最容易辨识，因此本发明还提供下述实施例，可消除输出信号Raw_data中的偏移成分Noise_Data。
请参考图4，图4为本发明实施例一电容式感测装置40的示意图。电容式感测装置40用来侦测一面板400的电容变化。电容式感测装置40包含有一自感侦测单元410、一互感侦测单元420、一计算单元430及一校正单元440。自感侦测单元410用来侦测面板400的电容变化，以产生一自感输出信号Raw_DataSelf。互感侦测单元420用来侦测面板400的电容变化，以产生一互感输出信号Raw_DataMutual。计算单元430用来计算自感输出信号Raw_DataSelf与一自感静态参数BASE_LINE_RXN的一自感差异值β。校正单元440用来根据互感输出信号Raw_DataMutual及自感差异值β，校正互感输出信号Raw_DataMutual，并产生一校正后互感输出信号Calibrated_Raw_DataMutual。
详细来说，请参考第5、6图，图5为自感侦测单元410的示意图，图6为互感侦测单元420的示意图。在第5、6图中，面板400的等效电路与图1B的面板100相同，故以相同的符号表示之。自感侦测单元410包含有一模拟前端电路412与一自感电容Cself。模拟前端电路412用来侦测一频率信号CLKself馈入时一节点414的电压变化，并产生自感输出信号Raw_DataSelf，以指示面板400有无被碰触(自感侦测模式)。互感侦测单元420包含有一模拟前端电路422，模拟前端电路422用来侦测驱动信号TX1～TXN轮流馈入时一节点424的电压变化，并产生互感输出信号Raw_DataMutual，以指示面板400上被碰触的位置(互感侦测模式)。互感输出信号Raw_DataMutual包含有一信号成分Signal_Data与一偏移成分Noise_Data，也就是Raw_DataMutual＝Signal_Data+Noise_Data。偏移成分Noise_Data为寄生电容Cnoise引起的非理想成分，本发明的目的即在消除偏移成分Noise_Data，使得校正后互感输出信号Calibrated_Raw_DataMutual＝Signal_Data。需注意的是，自感与互感侦测模式可共享同一个模拟前端电路，也就是模拟前端电路412即为模拟前端电路422。
对自感侦测单元410与互感侦测单元420而言，侦测的是同一面板400，代表寄生电容Cnoise引起的非理想成分在自感输出信号Raw_DataSelf及互感输出信号Raw_DataMutual中存在一特定的比例关系。因此，本发明的主要精神即在利用自感侦测单元410所测得的非理想成分消除偏移成分Noise_Data，来计算校正后互感输出信号Calibrated_Raw_DataMutual。
详细来说，计算单元430计算自感输出信号Raw_DataSelf与自感静态参数BASE_LINE_RXN的自感差异值β＝Raw_DataSelf-BASE_LINE_RXN。需注意的是，自感静态参数BASE_LINE_RXN为自感侦测单元410在面板400没有电容变化时输出的自感输出信号Raw_DataSelf，可通过实际电路量测或计算机仿真取得。接着，校正单元440计算校正后互感输出信号Calibrated_Raw_DataMutual＝Raw_DataMutual–α*β，其中α表示一倍率参数。如前所述，由于自感侦测单元410与互感侦测单元420侦测的是同一面板400，自感侦测单元410量测到的自感差异值β与互感侦测单元420量测到的偏移成分Noise_Data之间存在Noise_Data＝α*β的关系。倍率参数α也可通过实际电路量测或计算机仿真取得。如此一来，校正后互感输出信号Calibrated_Raw_DataMutual＝Raw_DataMutual–α*β＝Signal_Data+Noise_Data–α*β＝Signal_Data，可达到消除偏移成分Noise_Data的目的。
上述关于电容式感测装置40的操作，可整理为一校正流程70，如图7A所示。校正流程70包含有下列步骤：
步骤700：开始。
步骤702：自感侦测单元410侦测面板400的电容变化，以产生自感输出信号Raw_DataSelf。
步骤704：互感侦测单元420侦测面板400的电容变化，以产生互感输出信号Raw_DataMutual。
步骤706：计算单元430计算自感输出信号Raw_DataSelf与自感静态参数BASE_LINE_RXN的自感差异值β。
步骤708：校正单元440根据互感输出信号Raw_DataMutual及自感差异值β，计算校正后互感输出信号Calibrated_Raw_DataMutual。
步骤710：结束。
关于校正流程70的功效，请参考第7B、7C图，图7B为校正前的互感输出信号Raw_DataMutual的示意图。图7C为校正后互感输出信号Calibrated_Raw_DataMutual的示意图。比较第7B、7C图可知，偏移成分Noise_Data已被消除，表示后续的控制电路可以根据「干净」的校正后互感输出信号Calibrated_Raw_DataMutual判读面板400上被接触的区域，能显著提升后续信号处理的便利性。
本领域具通常知识者可根据不同的应用，调整校正流程70，而不限于第7图的实施例。举例来说，校正单元440还可根据自感差异值β，判断寄生电容Cnoise引起的偏移成分Noise_Data是否严重，若不严重，则不需执行校正。具体来说，校正流程70可调整为一校正流程80，如图8所示。校正流程80包含有下列步骤：
步骤800：开始。
步骤702：自感侦测单元410侦测面板400的电容变化，以产生自感输出信号Raw_DataSelf。
步骤704：互感侦测单元420侦测面板400的电容变化，以产生互感输出信号Raw_DataMutual。
步骤706：计算单元430计算自感输出信号Raw_DataSelf与自感静态参数BASE_LINE_RXN的自感差异值β。
步骤802：|β|≧一门坎值？若是，进行至步骤804；反之，进行至步骤806。
步骤804：校正单元440设定倍率参数α≠0，并进行至步骤708。
步骤806：校正单元440设定倍率参数α＝0，并进行至步骤708。
步骤708：校正单元440根据互感输出信号Raw_DataMutual及自感差异值β，计算校正后互感输出信号Calibrated_Raw_DataMutual。
步骤808：结束。
校正流程80是由校正流程70所衍伸，故相同的步骤沿用校正流程70的标号。关于新增的步骤802、804、806，简单来说是校正单元440还在自感差异值β的一绝对值|β|小于门坎值时，设定倍率参数α为零。倍率参数α＝0等同于不执行校正，也就是Calibrated_Raw_DataMutual＝Raw_DataMutual＝Signal_Data+Noise_Data。
综上所述，为了得到干净的互感输出信号值，本发明依据电容式感测装置在自感与互感侦测模式中信号的关联性，通过自感输出信号消除非理想的互感输出信号值偏移成分，进而简化后续的触控辨识处理。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种校正方法，用来校正一电容式感测装置，该电容式感测装置可操作在一自感侦测模式及一互感侦测模式，该校正方法包含有：
以该自感侦测模式侦测一面板的电容变化，以产生一自感输出信号；
以该互感侦测模式侦测该面板的电容变化，以产生一互感输出信号；
计算该自感输出信号与一自感静态参数的一自感差异值；以及
根据该互感输出信号及该自感差异值，校正该互感输出信号；
其特征在于，根据该互感输出信号及该自感差异值，校正该互感输出信号的步骤包含有计算一校正后互感输出信号为该互感输出信号减去一倍率参数与该自感差异值的积。
2.如权利要求1所述的校正方法，其特征在于，该自感差异值为该自感输出信号减去该自感静态参数的差；
其中该自感静态参数等于该电容式感测装置在该自感侦测模式下，没有电容变化时的该自感输出信号。
3.如权利要求1所述的校正方法，还包含有根据该自感差异值，决定该倍率参数。
4.如权利要求3所述的校正方法，其特征在于，根据该自感差异值，决定该倍率参数的步骤包含有：
当该自感差异值的一绝对值小于一门坎值时，设定该倍率参数为零。
5.一种电容式感测装置，用在一面板，该电容式感测装置包含有：
一自感侦测单元，电性耦接于该面板，用来侦测该面板的电容变化，以产生一自感输出信号；
一互感侦测单元，电性耦接于该面板，用来侦测该面板的电容变化，以产生一互感输出信号；
一计算单元，电性耦接于该自感侦测单元，用来计算该自感输出信号与一自感静态参数的一自感差异值；以及
一校正单元，电性耦接于该计算单元与该互感侦测单元，用来根据该互感输出信号及该自感差异值，校正该互感输出信号；
其特征在于，该校正单元还用来计算一校正后互感输出信号为该互感输出信号减去一倍率参数与该自感差异值的积。
6.如权利要求5所述的电容式感测装置，其特征在于，该自感差异值为该自感输出信号减去该自感静态参数的差；
其中该自感静态参数等在该自感侦测单元在没有电容变化时输出的该自感输出信号。
7.如权利要求5所述的电容式感测装置，其特征在于，该校正单元还根据该自感差异值，决定该倍率参数。
8.如权利要求7所述的电容式感测装置，其特征在于，该校正单元还用来在该自感差异值的一绝对值小于一门坎值时，设定该倍率参数为零。
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