CN107104672B - 触控侦测装置及触控侦测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种触控侦测装置，包括处理单元、第一电容及第二电容。该处理单元具有输出端，用以输出第一模拟信号、及输入端，用以接收第二模拟信号。该第一电容具有可调整的第一电容值。该第一电容包括第一端，耦接于该处理单元的该输出端、及第二端，耦接于该处理单元的该输入端。该第二电容具有第二电容值。该第二电容包括第一端，耦接于该处理单元的该输入端，及第二端，耦接于地端。该第一电容值被调整从而实质上等于该第二电容值。该处理单元是根据该第二模拟信号的位准值的变化量判断是否发生触控事件。

Description

触控侦测装置及触控侦测方法

技术领域

本发明涉及一种触控侦测装置及触控侦测方法，尤其涉及一种可根据位准值的变化量判断是否发生触控事件的触控侦测装置及触控侦测方法。

背景技术

目前的触控侦测装置中，是借由输出信号执行电容充电，再接收对应于电容放电的输入信号，判断是否有触控事件。为了执行充放电，上述的输出信号及输入信号只限于数字信号(例如方波)，因此不利于后端的滤波处理，从而难以滤除噪声，故信噪比(signal-to-noise ratio；SNR)无法提高，也大为减损触控灵敏度和使用者体验。

发明内容

本发明实施例提供一种触控侦测装置，包括处理单元、第一电容、及第二电容。该处理单元具有输出端，用以输出第一模拟信号、及输入端，用以接收第二模拟信号。该第一电容具有可调整的第一电容值，该第一电容包括第一端，耦接于该处理单元的该输出端、及第二端，耦接于该处理单元的该输入端。该第二电容具有第二电容值，该第二电容包括第一端，耦接于该处理单元的该输入端，及第二端，耦接于地端。其中该第一电容值被调整从而实质上等于该第二电容值，且该处理单元是根据该第二模拟信号的位准值的变化量判断是否发生触控事件。

本发明另一实施例提供一种用于触控侦测装置的触控侦测方法。该触控侦测装置包括处理单元，第一电容及第二电容。该第一电容的第一端耦接于该处理单元的输出端，该第一电容的第二端耦接于该处理单元的输入端及该第二电容的第一端，该第二电容的第二端耦接于地端。该触控侦测方法包括经由该处理单元的该输出端输出第一模拟信号；经由该处理单元的该输入端接收第二模拟信号，其中该第二模拟信号的位准值对应于该第一模拟信号的位准值、该第一电容的第一电容值、及该第二电容的第二电容值；该处理单元比较该第二模拟信号的位准值及该第一模拟信号的位准值；及若该第二模拟信号的位准值实质上不等于该第一模拟信号的位准值的一半，则调整该第一电容值，从而使该第二模拟信号的位准值实质上等于该第一模拟信号的位准值的一半。

附图说明

图1是本发明实施例的触控侦测装置的示意图。

图2是本发明实施例中发生触碰事件的示意图。

图3是本发明实施例的触控侦测装置的示意图。

图4是本发明实施例中的第一转换单元的示意图。

图5是本发明另一实施例中的第一转换单元的示意图。

图6是本发明实施例的第二转换单元的示意图。

图7是本发明另一实施例的第二转换单元的示意图。

图8是本发明实施例的触控侦测方法的流程图。

图9是图8的步骤870可包括的操作步骤的流程图。

图10是本发明实施例的操作步骤对应于频道的执行示意图。

其中，附图标记说明如下：

100、100a 触控侦测装置

110 处理单元

1101 输出端

1102 输入端

C1 第一电容

Cv1、Cv11至Cv1n 第一电容值

C2 第二电容

Cv2 第二电容值

Cx 第三电容

Cvx 第三电容值

GND 地端

c11、c21、t11、r11 第一端

c12、c22、t12、r12 第二端

Sa1 第一模拟信号

Sa2 第二模拟信号

Sa1’ 第一中介模拟信号

Sa2’ 第二中介模拟信号

Sd1 第一数字信号

Sd2 第二数字信号

Va1、Va2 位准值

△Va2 变化量

T1 第一转换单元

R1 第二转换单元

BUF1、BUF1a 缓冲单元

DAC 数字转模拟单元

ADC1、ADC2 模拟转数字单元

800 触控侦测方法

810至870、8710至8730 步骤

10 触控面板

CH1至CHn 频道

具体实施方式

图1是本发明一实施例的触控侦测装置100的示意图。触控侦测装置100可包括处理单元110、第一电容C1及第二电容C2。处理单元110具有输出端1101，用以输出第一模拟信号Sa1(其可对应于位准值Va1)、及输入端1102，用以接收第二模拟信号Sa2(其可对应于位准值Va2)。第一电容C1可为可调电容，具有可调整的(adjustable)第一电容值Cv1，第一电容C1包括第一端c11，耦接于处理单元110的输出端1101、及第二端c12，耦接于处理单元110的输入端1102。第二电容C2具有第二电容值Cv2，第二电容C2包括第一端c21，耦接于处理单元110的输入端1102，及第二端c22，耦接于地端GND。第一电容值Cv1可被调整从而实质上等于第二电容值Cv2，且处理单元110是根据第二模拟信号Sa2的位准值Va2的变化量判断是否发生触控事件。其中，第一模拟信号Sa1与第二模拟信号Sa2可例如为弦波，第一电容C1及处理单元110可整合于电路模组，例如整合于积体电路(integrated circuit；IC)内，第二电容C2可对应于触控面板的等效接地电容。

图2是本发明的一实施例中，发生触碰事件的示意图。该触控事件可对应于外部物体Cx触碰触控侦测装置100的情境，外部物体Cx可具有第三电容值Cvx，第二模拟信号Sa2的位准值Va2的变化量△Va2可对应于第一电容值Cv1、第二电容值Cv2、第三电容值Cvx及第一模拟信号Sa1的位准值Va1，其细节原理将述于后文。其中，外部物体可例如(但不限于)手指或触控笔(stylus)等。

图3是本发明的一实施例中触控侦测装置100a的示意图。触控侦测装置100a可为上述的触控侦测装置100的一实施方式，其中处理单元110可另包括第一转换单元T1、第二转换单元R1、数字控制单元D1。第一转换单元T1可用以根据第一数字信号Sd1产生第一模拟信号Sa1，其包括第一端t11，用以接收第一数字信号Sd1，及第二端t12，耦接于处理单元110的输出端1101，用以输出第一模拟信号Sa1。第二转换单元R1可用以根据第二模拟信号Sa2产生第二数字信号Sd2，第二转换单元R1可包括第一端r11，耦接于处理单元110的输入端1102，用以接收第二模拟信号Sa2，及第二端r12，用以输出第二数字信号Sd2。数字控制单元D1可为数字电路模组，用以产生第一数字信号Sd1、接收第二数字信号Sd2、及根据第一数字信号Sd1及第二数字信号Sd2判断是否发生触控事件。数字控制单元D1可包括输出端d11，耦接于第一转换单元T1的第一端t11，用以输出第一数字信号Sd1，及输入端d12，耦接于第二转换单元R1的第二端r12，用以接收第二数字信号Sd2。

图4是本发明一实施例中的第一转换单元T1的示意图。第一转换单元T1可包括数字转模拟(Digital to Analog)单元DAC及缓冲单元BUF1。数字转模拟单元DAC的输入端可耦接于第一转换单元T1的第一端t11，数字转模拟单元DAC的输出端可耦接于缓冲单元BUF1的输入端，缓冲单元BUF1的输出端可耦接于第一转换单元T1的第二端t12。数字转模拟单元DAC可用以将第一数字信号Sd1转换为第一中介模拟信号Sa1’。缓冲单元BUF1可具有放大(amplifying)功能，用以对第一中介模拟信号Sa1’执行放大运算操作以产生第一模拟信号Sa1。其中，该放大运算操作的放大倍数可为n倍(n可为大于等于1的正数)，从而提升第一模拟信号Sa1的稳定度。

图5是本发明另一实施例中的第一转换单元T1的示意图。第一转换单元T1可包括缓冲单元BUF1a，缓冲单元BUF1a的输入端可耦接于第一转换单元T1的第一端t11，且缓冲单元BUF1a的输出端可耦接于第一转换单元T1的第二端t12。缓冲单元BUF1a可用以对第一数字信号Sd1执行滤波操作及放大运算操作以产生第一模拟信号Sa1。

图6是本发明的一实施例的第二转换单元R1的示意图。第二转换单元R1可包括模拟转数字(Analog to Digital)单元ADC1，其输入端与输出端可分别耦接于第二转换单元R1的第一端r11与第二端r12，模拟转数字单元ADC1可用以将第二模拟信号Sa2转换为第二数字信号Sd2。

图7是本发明另一实施例的第二转换单元R1的示意图。第二转换单元R1可包括缓冲单元BUF2及模拟转数字单元ADC2，缓冲单元BUF2的输入端与模拟转数字单元ADC2的输出端可分别耦接于第二转换单元R1的第一端r11与第二端r12，且缓冲单元BUF2的输出端可耦接于模拟转数字单元ADC2的输入端。缓冲单元BUF2可用以对第二模拟信号Sa2执行放大运算操作以产生第二中介模拟信号Sa2’。模拟转数字单元ADC2可用以将第二中介模拟信号Sa2’转换为第二数字信号Sd2。缓冲单元BUF2可用以提高信号的稳定度。

图8是本发明的一实施例的触控侦测方法800的流程图。参看图1所示的触控侦测装置100，触控侦测方法800可包括下列步骤：

步骤810：经由处理单元110的输出端1101输出第一模拟信号Sa1；

步骤820：经由处理单元110的输入端1102接收第二模拟信号Sa2，其中第二模拟信号Sa2的位准值Va2可对应于第一模拟信号Sa1的位准值Va1、第一电容C1的第一电容值Cv1、及第二电容C2的第二电容值Cv2；

步骤830：处理单元110比较第二模拟信号Sa2的位准值Va2及第一模拟信号Sa1的位准值Va1；

步骤840：位准值Va2是否实质上等于位准值Va1的一半？若是，进入步骤860，若否，进入步骤850；

步骤850：调整第一电容值Cv1，从而使位准值Va2实质上等于位准值Va1的一半；进入步骤830；

步骤860：纪录第一电容值Cv1；进入步骤870；

步骤870：执行触控侦测操作。

图9是图8的步骤870可包括的操作步骤的流程图。参看图1及图2，触控侦测方法800的步骤870可包括：

步骤8710：处理单元110比较第二模拟信号Sa2的位准值Va2的变化量△Va2；

步骤8720：位准值Va2的变化量△Va2是否大于一门槛值？若是，进入步骤8730；若否，进入步骤8710；

步骤8730：判断触控事件发生。

参看图1、2、8、9，步骤810至860可为触控侦测装置100尚未被外部物体触控前，所做的操作步骤，亦即步骤810至860可为校正(calibration)步骤。步骤810至步骤820中，根据电路架构，位准值Va1、位准值Va2、第一电容值Cv1及第二电容值Cv2的关系可如算式eq-1所示：

Va2＝Va1*[Cv1/(Cv1+Cv2)]…(eq-1)

由于步骤8710至8730是借由位准值Va2的变化量△Va2的值判断触控事件是否发生，故发生触控事件时，变化量△Va2越大，则侦测的灵敏度可越高。如图2所示，当触控事件发生时，外部物体Cx(具有第三电容值Cvx)可等效表示为并联于第二电容C2，故对应于触控事件的位准值Va2的变化量△Va2可为触碰事件发生前、发生后的位准值Va2的差值，如算式eq-2所示：

△Va2

＝Va1*[Cv1/(Cv1+Cv2)]–Va1*[Cv1/(Cv1+Cv2+Cvx)]

＝Va1*Cv1*Cvx/[(Cv1+Cv2)*(Cv1+Cv2+Cvx)]…(eq-2)

为求得△Va2的最大值，可预设Cv1+Cv2>>Cvx从而得到偏微分计算式(eq-3)：

当△Va2为最大值时，

此情况下，Cv1＝Cv2，因此，参考算式eq-1，可知当触控事件尚未发生时，位准值Va2的值应如算式eq-4所示：

Va2＝Va1*[Cv1/(Cv1+Cv2)]＝0.5*Va1…(eq-4)

也就是说，将第一电容C1的第一电容值Cv1调整至实质上等于第二电容C2的第二电容值Cv2，则第二模拟信号Sa2的位准值Va2是第一模拟信号Sa1的位准值Va1的一半，经此校正后，侦测的灵敏度可为最佳，故步骤810至850可执行校正，步骤860中可将校正后的第一电容值Cv1储存，以供备用，如此可避免反复执行步骤810至850的校正，但步骤860亦可根据使用者需求予以省略。

于本发明一实施例中，若第二电容C2(亦即触控面板的等效接地电容)的第二电容值Cv2的大致范围是已知，则可将第一电容值Cv1设定为大致接近第二电容值Cv2，再于步骤830至850进行微调，由于温度或使用寿命等可靠度因素均可能对第二电容值Cv2或先前已调整的第一电容值Cv1造成影响，故微调校正仍有助于改善灵敏度。于本案另一实施例中，若第二电容值Cv2的大致范围是未知，则上述的校正可更有助于提高触控侦测的灵敏度。步骤830至850中，可根据位准值Va1与位准值Va2的比例，使用复数字元的控制单元微调第一电容值Cv1，或利用二分法(bisection method)调整第一电容值Cv1，从而使第一电容值Cv1实质上等于第二电容值Cv2。如上述，当第一电容值Cv1实质上等于第二电容值Cv2，侦测触控事件时可有最大的信噪比。步骤8720中，可设定对应于触控事件产生的变化量△Va2大于门槛值时，判断为触控事件发生，根据本发明实施例，门槛值可为可设定的数值。

图10是本发明实施例的操作步骤对应于频道CH1-CHn的执行示意图。根据本发明实施例，如图1所示的触控侦测装置100可对应于触控面板的一频道(channel)，且触控面板可具有多个频道。例如图10的触控面板10被分为n个部份，则可对应于n个频道CH1-CHn。如图10所示，触控面板10具有n个频道，则可反复执行前述图8至图9所示的流程图，以校正第1频道CH1至第n频道CHn，并将校正后计算求得的各个频道的第一电容值Cv11至Cv1n储存备用，以调整对应于各频道的第一电容，及执行触控事件的侦测。

综上所述，本案实施例揭露的触控侦测装置及触控侦测方法可借由调整本案图1至图3所示的第一电容值Cv1，使第一电容值Cv1实质上等于第二电容值Cv2，从而使触控事件发生时的信噪比达到计算上的最大值。实务上，第二电容值Cv2可能为已知、或未知的电容值，于此两种情境中，本案实施例提供的解决方案均可适用，从而提高信噪比。由于本发明实施例用以判断触控事件是否发生的第二模拟信号Sa2可为模拟信号(例如为弦波)，故可执行窄频滤波，有助于滤除噪声，相较于先前技术，本发明实施例揭露的触控侦测装置及触控侦测方法的抗噪声能力较高，可得到触控事件发生时的最大信号变化量，从而提高信噪比，侦测触控事件的灵敏度与精准度也大为改善。因此可知，本发明对于触控侦测的领域，实有助益。

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 (10)

1.一种触控侦测装置，其特征在于，该触控侦测装置包括：

处理单元，具有输出端，用以输出第一模拟信号、及输入端，用以接收第二模拟信号；

第一电容，具有可调整的第一电容值，该第一电容包括第一端，耦接于该处理单元的该输出端、及第二端，耦接于该处理单元的该输入端；及

第二电容，具有第二电容值，该第二电容包括第一端，耦接于该处理单元的该输入端，及第二端，耦接于地端；

其中该第一电容值被调整从而实质上等于该第二电容值，该第一电容值被调整到使该第二模拟信号的位准值实质上等于该第一模拟信号的位准值的一半，且该处理单元是根据该第二模拟信号的位准值的变化量判断是否发生触控事件。

2.如权利要求1所述的触控侦测装置，其特征在于，该触控事件是对应于外部物体触碰该触控侦测装置，该外部物体具有第三电容值，该第二模拟信号的位准值的变化量是对应于该第一电容值、该第二电容值、该第三电容值及该第一模拟信号的位准值。

3.如权利要求1所述的触控侦测装置，其特征在于，该处理单元另包括：

第一转换单元，用以根据第一数字信号产生该第一模拟信号，该第一转换单元包括第一端，用以接收该第一数字信号，及第二端，耦接于该处理单元的该输出端，用以输出该第一模拟信号；

第二转换单元，用以根据该第二模拟信号产生第二数字信号，该第二转换单元包括第一端，耦接于该处理单元的该输入端，用以接收该第二模拟信号，及第二端，用以输出该第二数字信号；及

数字控制单元，用以产生该第一数字信号、接收该第二数字信号、及根据该第一数字信号及该第二数字信号判断是否发生该触控事件，该数字控制单元包括输出端，耦接于该第一转换单元的该第一端，用以输出该第一数字信号，及输入端，耦接于该第二转换单元的该第二端，用以接收该第二数字信号。

4.如权利要求3所述的触控侦测装置，其特征在于，该第一转换单元另包括：数字转模拟单元，用以将该第一数字信号转换为第一中介模拟信号；及

第一缓冲单元，耦接于该数字转模拟单元，用以对该第一中介模拟信号执行放大运算操作以产生该第一模拟信号。

5.如权利要求3所述的触控侦测装置，其特征在于，该第一转换单元另包括：第一缓冲单元，用以对该第一数字信号执行滤波操作及放大运算操作以产生该第一模拟信号。

6.如权利要求3、4或5所述的触控侦测装置，其特征在于，该第二转换单元另包括：

模拟转数字单元，用以将该第二模拟信号转换为该第二数字信号。

7.如权利要求3、4或5所述的触控侦测装置，其特征在于，该第二转换单元另包括：

第二缓冲单元，用以对该第二模拟信号执行放大运算操作以产生第二中介模拟信号；及

模拟转数字单元，耦接于该第二缓冲单元，用以将该第二中介模拟信号转换为该第二数字信号。

8.一种用于触控侦测装置的触控侦测方法，其特征在于，该触控侦测装置包括处理单元，第一电容及第二电容，该第一电容的第一端耦接于该处理单元的输出端，该第一电容的第二端耦接于该处理单元的输入端及该第二电容的第一端，该第二电容的第二端耦接于地端，该触控侦测方法包括：

经由该处理单元的该输出端输出第一模拟信号；

经由该处理单元的该输入端接收第二模拟信号，其中该第二模拟信号的位准值对应于该第一模拟信号的位准值、该第一电容的第一电容值、及该第二电容的第二电容值；

该处理单元比较该第二模拟信号的位准值及该第一模拟信号的位准值；及

若该第二模拟信号的位准值实质上不等于该第一模拟信号的位准值的一半，则调整该第一电容值，从而使该第二模拟信号的位准值实质上等于该第一模拟信号的位准值的一半。

9.如权利要求8所述的触控侦测方法，其特征在于，该触控侦测方法另包括：该处理单元比较该第二模拟信号的位准值的变化量；及

若该处理单元比较该第二模拟信号的位准值的变化量大于门槛值，判断触控事件发生。

10.如权利要求9所述的触控侦测方法，其特征在于，该触控事件是对应于外部物体触碰该触控侦测装置，该外部物体具有第三电容值，该第二模拟信号的位准值的变化量是对应于该第一电容值、该第二电容值、该第三电容值及该第一模拟信号的位准值。

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