專利名稱：電流源控制及補(bǔ)償觸控電容感測(cè)方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用電流源控制及補(bǔ)償觸控電容感測(cè)方法及其裝置，特別是關(guān)于一種應(yīng) 用于觸控屏幕(Touch Screen)、滑動(dòng)開關(guān)(Slider)、矩陣開關(guān)(Matrix)、滑輪開關(guān)(Wheel) 或筆觸屏幕(Pen-Pad)等觸控裝置，可利用電流源來控制及補(bǔ)償觸控電容傳感器的方法及其 裝置。
背景技術(shù)：
由于科技的進(jìn)步，觸控技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)普遍發(fā)展在許多家電設(shè)備上，例如在烤箱和煎鍋 的不透明玻璃面板后面，即是采用分離式觸控按鍵來實(shí)現(xiàn)。這些觸控按鍵逐漸替代了機(jī)械按 鍵，因?yàn)闄C(jī)械按鍵的使用壽命短，而且還必需在面板上開孔安裝按鍵的相關(guān)成本。
此外，觸控屏幕已成為目前最重要的應(yīng)用技術(shù)，而觸控屏幕的觸控技術(shù)有電阻式觸控及 電容式觸控等，電阻式觸控屏幕在被刮擦和產(chǎn)生吊紋后會(huì)很快老化，所以電容式觸控技術(shù)具 有耐用、成本低等特點(diǎn)，而逐漸成為觸控的首選技術(shù)。
業(yè)界常常會(huì)有一個(gè)錯(cuò)誤的觀念，認(rèn)為電容式觸控技術(shù)，其人體一定要接地，手指才能啟 動(dòng)觸控，其實(shí)手指能被感應(yīng)觸控是因?yàn)槠浔砻鎺в须姾桑虼巳缭谲嚿弦勇犽娫挼母袦y(cè)， 只需要手指在10cm內(nèi)輕輕一揮，并不一定要碰到，即可偵測(cè)到很小的電容值啟動(dòng)觸控。
目前的觸控屏幕大都是多重觸控點(diǎn)(Multi-Pad)偵測(cè)，即同時(shí)可偵測(cè)復(fù)數(shù)個(gè)觸控點(diǎn)被觸 控，而需要偵測(cè)的觸控點(diǎn)電容值常常是很相近的，且必需設(shè)計(jì)出對(duì)應(yīng)的復(fù)數(shù)組電容傳感器及 感測(cè)電容，才能實(shí)時(shí)計(jì)算及反應(yīng)，但如此電容傳感器電路的設(shè)計(jì)成本也相應(yīng)提高。
如圖1所示，為已知4組觸控點(diǎn)的電容式觸控傳感器電路架構(gòu)示意圖， 一般觸控傳感器l 皆設(shè)計(jì)成集成電路，該觸控傳感器1連接有4組的觸控輸入點(diǎn)(Dl-D4) 2及4組的感測(cè)電容器 (Csl-Cs4)3，而每一觸控輸入點(diǎn)2亦都連接有一觸控電容器(Cx1-Cx4)5，當(dāng)手指觸碰每一觸 控輸入點(diǎn)2時(shí)，該觸控電容器5都會(huì)感應(yīng)出一觸控電容值，再將觸控電容器5所感應(yīng)的電容值 轉(zhuǎn)移至所對(duì)應(yīng)的感測(cè)電容器3上，因此需要不斷地對(duì)觸控電容器5進(jìn)行充放電，以便轉(zhuǎn)移觸控 點(diǎn)電容器5的電荷量至感測(cè)電容器3，再偵測(cè)感測(cè)電容器3的電容值來判斷觸控輸入點(diǎn)是否被 觸控，因此觸控輸入點(diǎn)越多，則偵測(cè)的速度就會(huì)越慢。
另外，外部環(huán)境的溫度、濕度及干擾源(Noise)也會(huì)影響到電容傳感器對(duì)觸控點(diǎn)電容值 的偵測(cè)。因此針對(duì)已知的電容式觸控傳感器而言，對(duì)于偵測(cè)的觸控點(diǎn)電容值太小時(shí)，偵測(cè)時(shí)的雜散電容值太大時(shí)，以及鄰近多重觸控點(diǎn)電容值太相近時(shí)，都不容易被偵測(cè)出來，而造成 無法觸控或誤觸控的問題。
于是，本案發(fā)明人即為解決上述現(xiàn)有電容式觸控感測(cè)技術(shù)的缺失與不便，乃特潛心研究 并配合學(xué)理的運(yùn)用，提出一種控制電流源的增加或減少，以便對(duì)觸控傳感器的外部觸控點(diǎn)電 容器先行充電或感測(cè)電容器放電，以類似提高或降低觸控電容值的偵測(cè)電壓，并可加速對(duì)觸 控點(diǎn)電容值的偵測(cè)，因此可有效改善因環(huán)境干擾或多重觸點(diǎn)太相近的情形或電容值太小時(shí)的 情況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種電流源控制及補(bǔ)償 觸控電容感測(cè)方法及其裝置，可解決當(dāng)要求偵測(cè)觸控電容很小時(shí)，或者在雜散電容很大的環(huán) 境下，或者相鄰觸控輸入點(diǎn)的觸控電容值很相近時(shí)，皆可偵測(cè)分辨出來是否有被手指觸控產(chǎn)生。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是 一種電流源控制及補(bǔ)償觸控電容 感測(cè)方法，由一電容傳感器連接一或一個(gè)以上觸控輸入點(diǎn)及一感測(cè)電容器所組成，每一觸控 輸入點(diǎn)又連接一觸控電容器，該方法包括下列步驟a.清除該感測(cè)電容器的電荷；b.清除該 觸控電容器；C.產(chǎn)生一可變電流源對(duì)該觸控電容器充電；d.轉(zhuǎn)移該觸控電容器上的電荷，累 積至該感測(cè)電容器上，產(chǎn)生一累積電壓；e.計(jì)數(shù)一^N+l的計(jì)數(shù)值；f.判斷該累積電壓是否
達(dá)到一參考電壓，若否則重復(fù)b步驟至f步驟；及g.判斷計(jì)數(shù)值N是否符合標(biāo)準(zhǔn)，若符合即表
示該觸控輸入點(diǎn)有觸控產(chǎn)生。
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述方法所采用的電流源控制及補(bǔ)償觸控電容感測(cè)裝置，其包括一電容傳感 器連接一或一個(gè)以上觸控輸入點(diǎn)及一感測(cè)電容器，每一觸控輸入點(diǎn)又各連接一觸控電容器，
其特點(diǎn)是所述電容傳感器內(nèi)包括 一控制單元，可藉由軟件控制相關(guān)組件的動(dòng)作； 一多功 單元，其連接該控制單元，受該控制單元的控制選擇任一該觸控輸入點(diǎn)及其連接的觸控電容 器； 一電流源控制及補(bǔ)償單元，其連接該控制單元及該多功單元，受該控制單元的控制產(chǎn)生 一可變電流源，可對(duì)該多功單元所選擇的觸控電容器充電； 一電容偵測(cè)單元，其連接該控制 單元、該多功單元、該電流源控制及補(bǔ)償單元及該感測(cè)電容器，受該控制單元的控制用以移 轉(zhuǎn)該多功單元所選擇的觸控電容器上的電荷累積至該感測(cè)電容器上，或可配合該可變電流源 對(duì)該感測(cè)電容器放電；及一電容準(zhǔn)位量測(cè)計(jì)數(shù)單元，其連接該控制單元及該感測(cè)電容器，受 該控制單元的控制，用以計(jì)數(shù)該電容偵測(cè)單元移轉(zhuǎn)該觸控電容器上的電荷累積至該感測(cè)電容 器上的次數(shù)，以判斷是否有手指觸控產(chǎn)生。為達(dá)成上述目的，本發(fā)明的另一技術(shù)特征在于提供上述電流源控制及補(bǔ)償觸控電容感測(cè) 方法及其裝置，其中該電流源控制及補(bǔ)償單元所產(chǎn)生的可變電流源系可依要求，在觸控電容 值很小的偵測(cè)環(huán)境下，增加可變電流源對(duì)該觸控電容器充電量，使該觸控電容仍可以被偵測(cè) 到。
為達(dá)成上述目的，本發(fā)明的又一技術(shù)特征系在于提供上述電流源控制及補(bǔ)償觸控電容感 測(cè)方法及其裝置，其中該電流源控制及補(bǔ)償單元所產(chǎn)生的可變電流源系可依要求，在雜散電 容很大的電路環(huán)境下，產(chǎn)生負(fù)的可變電流源對(duì)該感測(cè)電容器放電，流走該雜散電容所帶的電 荷，使該感測(cè)電容器只剩下觸控電容器所移轉(zhuǎn)的電荷。
為達(dá)成上述目的，本發(fā)明的再一技術(shù)特征在于提供上述電流源控制及補(bǔ)償觸控電容感測(cè) 方法及其裝置，其中該電容準(zhǔn)位量測(cè)計(jì)數(shù)單元的計(jì)數(shù)值N，可依要求增加為m倍數(shù)，以提高相 鄰二觸控輸入點(diǎn)之觸控電容值相近時(shí)的分辨率，增加分辨的能力。
如此，可以滿足在溫度或濕度的環(huán)境影響下，或者布局的影響下，或者規(guī)格變動(dòng)下，仍 能快速偵測(cè)手指觸控電容的存在。


圖1為已知4組觸控點(diǎn)的電容式觸控傳感器電路架構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明以4組觸控輸入點(diǎn)為實(shí)施例的觸控傳感器電路架構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明實(shí)施例的觸控傳感器內(nèi)部模擬方塊圖4為本發(fā)明實(shí)施例的基本的動(dòng)作流程圖； 圖5為本發(fā)明解決雜散電容存在問題的動(dòng)作流程圖；及
圖6為本發(fā)明提高精確度的動(dòng)作流程示意圖。 標(biāo)號(hào)說明
1觸控傳感器2觸控輸入點(diǎn)
3感測(cè)電容器5觸控電容器
10觸控感測(cè)電路11觸控傳感器
12觸控輸入點(diǎn)13感測(cè)電容器
14觸控電容器20控制單元
21多功單元22電流源控制及補(bǔ)償單元
23電容偵測(cè)單元24電容準(zhǔn)位量測(cè)計(jì)數(shù)單元
具體實(shí)施例方式
為能更進(jìn)一步了解本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定目的所采取的技術(shù)、手段及功效，請(qǐng)參閱以下有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)說明與附圖，相信本發(fā)明的目的、特征與特點(diǎn)，當(dāng)可由此得一深入且具體的了 解，然而所附圖式僅提供參考與說明用，并非用來對(duì)本發(fā)明加以限制。
請(qǐng)參閱圖2所示，為本發(fā)明以4組觸控輸入點(diǎn)為實(shí)施例的觸控傳感器電路架構(gòu)示意圖。本 發(fā)明的觸控感測(cè)電路10主要包括有至少一觸控傳感器11、 一或一個(gè)以上觸控輸入點(diǎn)12及一感 測(cè)電容器13，以圖2的實(shí)施例說明，該觸控傳感器11連接有4組觸控輸入點(diǎn)(D1-D4)12及一感 測(cè)電容器(Cs)13，該觸控輸入點(diǎn)12可分布于一觸控屏幕上或數(shù)觸控板上，每一該觸控輸入點(diǎn) 12亦皆對(duì)應(yīng)連接有一觸控電容器(Cx 1 -Cx4) 14 。
首先要說明的是電容器式觸控技術(shù)是利用在觸控輸入點(diǎn)(Dl-D4) 12有被接觸及沒有被接 觸時(shí)所帶的電荷是不同的，而準(zhǔn)確的將此電荷量偵測(cè)出來，則可判斷該觸控輸入點(diǎn)有否被接 觸，但由于觸控輸入點(diǎn)的周遭會(huì)有寄生電容存在，且有時(shí)該些寄生電容的電容值較觸控電容 器14大，如此會(huì)讓觸控傳感器ll無法偵測(cè)。
而有時(shí)觸控傳感器ll需要偵測(cè)很小的觸控電容值，因此需要很高的靈敏度，但如果該觸 控傳感器ll在一個(gè)電荷很重的區(qū)域，又需要偵測(cè)一個(gè)靈敏度很高的電荷時(shí)，要如何分辯呢？ 本發(fā)明的解決辦法是增加該觸控傳感器l 1的分辨率。
舉例來說， 一個(gè)觸控電容器14的電荷移轉(zhuǎn)到感測(cè)電容器13，需要10bit的分辨率才能解 析偵測(cè)小電荷，但10bitA/D轉(zhuǎn)換器(AnalogtoDigital Converter)的硬件成本非常昂貴，但 若使用傳統(tǒng)一次移轉(zhuǎn)lbit小電荷的方法，又需要花費(fèi)較長(zhǎng)的軟件偵測(cè)時(shí)間，所以如何增加分 辨率常常需要考慮硬件成本及軟件執(zhí)行速度的問題，因此本發(fā)明利用電流源的控制及補(bǔ)償來 解決此問題，利用其中4bit是可控制的電流，去注入觸控輸入點(diǎn)12，如此并不會(huì)多耗損時(shí)間 ，亦不會(huì)影響實(shí)際偵測(cè)，以本發(fā)明的實(shí)施例說明如下。
請(qǐng)參閱圖3所示，為本發(fā)明實(shí)施例的觸控傳感器內(nèi)部模擬方塊圖。本發(fā)明的觸控傳感器 ll設(shè)計(jì)成一集成電路，其內(nèi)部電路可仿真成一控制單元(Controller)20、 一多功單元 (Multiplexer) 21、 一電流源控制及補(bǔ)償單元(Current Source for Control and Compensation) 22、 一電容偵測(cè)單元(Capacitor Detector) 23及一電容準(zhǔn)位量測(cè)計(jì)數(shù)單元 (CapacitorLevelMeasure Counter) 24，如圖2所示，本發(fā)明的觸控傳感器l 1除連接一或一個(gè) 以上的觸控輸入點(diǎn)12外，且僅連接一感測(cè)電容器13。
其中該控制單元20連接該多功單元21、電流源控制及補(bǔ)償單元22、電容偵測(cè)單元23及電 容準(zhǔn)位量測(cè)計(jì)數(shù)單元24，其可藉由軟件控制所有相關(guān)電路組件的動(dòng)作，該多功單元21又連接 該些觸控輸入點(diǎn)12、電流源控制及補(bǔ)償單元22及電容偵測(cè)單元23，該電流源控制及補(bǔ)償單元 22又連接至該電容偵測(cè)單元23，而該電容偵測(cè)單元23及電容準(zhǔn)位量測(cè)計(jì)數(shù)單元24分別連接該感測(cè)電容器13的兩端。
該多功單元21仿真成一多功器，可受該控制單元20控制選擇任一該觸控輸入點(diǎn)及其連接 的觸控電容器，主要有二種動(dòng)作狀態(tài)，其一是由該電流源控制及補(bǔ)償單元22產(chǎn)生可變電流源 對(duì)任一該觸控輸入點(diǎn)12進(jìn)行預(yù)先充電，其二是由該電容偵測(cè)單元23轉(zhuǎn)移該觸控電容器14上的 電荷累積至該感測(cè)電容器13上，以偵測(cè)是否有觸控產(chǎn)生。
該電流源控制及補(bǔ)償單元22除了產(chǎn)生可變電流源對(duì)該些觸控電容器14的預(yù)先充電外，亦 可將可變電流源傳送至該電容偵測(cè)單元23，對(duì)該感測(cè)電容l5做預(yù)先的放電動(dòng)作。因此該電容 偵測(cè)單元23可由控制器20控制， 一方面移轉(zhuǎn)及累積該觸控電容器14上的電荷，另一方面可以 配合電流源控制及補(bǔ)償單元22，讓該感測(cè)電容器15做電壓補(bǔ)償增加或減少的效果，再配合該 電容準(zhǔn)位量測(cè)計(jì)數(shù)單元24，計(jì)數(shù)該電容偵測(cè)單元23移轉(zhuǎn)該觸控電容器14上的電荷累積至該感 測(cè)電容器13上的次數(shù)，以判斷是否有手指觸控產(chǎn)生。
請(qǐng)一并參閱圖3及圖4所示，為本發(fā)明實(shí)施例的基本的動(dòng)作流程圖， 一開始為啟始化步驟 ，該控制單元20會(huì)將該電容準(zhǔn)位量測(cè)計(jì)數(shù)單元24清除為零(S401)，并將該感測(cè)電容器13的電 荷清除(S402)，以及將該多功單元21所選擇的該觸控輸入點(diǎn)12的觸控電容器14的電荷清除 (S403)。
接著進(jìn)行預(yù)充電步驟，該控制單元20會(huì)控制該電流源控制及補(bǔ)償單元22產(chǎn)生一可變電流 源經(jīng)過該多功單元21逐一對(duì)該觸控輸入點(diǎn)12的觸控電容器14進(jìn)行預(yù)先充電(S404)。
當(dāng)充電完畢后進(jìn)行觸控電容電荷的轉(zhuǎn)移累積步驟，該控制單元20會(huì)控制該電容偵測(cè)單元 23透過該多功單元21轉(zhuǎn)移該觸控電容器14上的電荷，累積至該感測(cè)電容器13上(S405)，且每 轉(zhuǎn)移一次電荷該電容準(zhǔn)位量測(cè)計(jì)數(shù)單元24會(huì)計(jì)數(shù)一次，使計(jì)數(shù)值^N+1 (S406)，并判斷該感 測(cè)電容器13所累積的累積電壓(Vs)是否小于一參考電壓(Vref) (S407)，若該感測(cè)電容器13因 累積電荷所產(chǎn)生的累積電壓(Vs)，在一固定時(shí)間內(nèi)達(dá)到一參考電壓(Vref)，且該電容準(zhǔn)位量 測(cè)計(jì)數(shù)單元24的計(jì)數(shù)值N又符合標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，如該計(jì)數(shù)值N在90到1 IO之間，可能都表示手指有觸 碰到觸控輸入點(diǎn)12(S408)。
若累積電壓(Vs)仍小于該參考電壓(Vref)則先判斷是否超過該固定時(shí)間(S409)，若否則 回到步驟S403繼續(xù)累積電荷，若是則表示手指未觸碰到觸控輸入點(diǎn)12，而進(jìn)行下一觸控輸入 點(diǎn)12的觸控電容偵測(cè)。
舉例來說，假設(shè)當(dāng)有某一觸控輸入點(diǎn)12被觸碰時(shí)，其觸控電容值為10p，則該可變電流 源對(duì)該觸控電容器14所需充電會(huì)產(chǎn)生1個(gè)單位的基本電荷量，而充電的時(shí)間假設(shè)約4y Sec。 若該感測(cè)電容器13累積電荷所產(chǎn)生的累積電壓(Vs)在該固定時(shí)間(假設(shè)400ySec)內(nèi)達(dá)到參考電壓(Vref)，而該電容準(zhǔn)位量測(cè)計(jì)數(shù)單元25的計(jì)數(shù)值N又符合標(biāo)準(zhǔn)(假設(shè)100次)時(shí)，則表示手 指產(chǎn)生觸控。
接著本發(fā)明以三種狀態(tài)之動(dòng)作流程說明以可變電流源解決其一觸控電容太小時(shí)、其二雜 散電容太大時(shí)、其三觸控點(diǎn)電容太相近時(shí)的問題。假設(shè)在一般環(huán)境下，當(dāng)手指觸碰時(shí)，該觸 控電容器14所產(chǎn)生的觸控電容值為10p，但在第一環(huán)境中，要求觸控電容值lp時(shí)仍能被偵測(cè) 到；當(dāng)在第二環(huán)境中，該手指觸碰時(shí)的觸控電容值為10p，而電路中卻有100p的雜散電容； 當(dāng)在第三環(huán)境中，要求能偵測(cè)到相近的至少二個(gè)觸控輸入點(diǎn)12同時(shí)被觸碰時(shí)，該相近的兩觸 控電容皆能被分辨到。
在第一環(huán)境的實(shí)施例中，當(dāng)要求手指可能離開觸控輸入點(diǎn)10cm仍然要求可以被偵測(cè)到時(shí) ，這時(shí)該觸控輸入點(diǎn)12的觸控電容值可能為lp，其動(dòng)作流程仍和圖四的基本動(dòng)作一樣，只是 每次在步驟S404時(shí)，該可變電流源對(duì)該觸控電容器14充電需要多花費(fèi)10倍時(shí)間，才能產(chǎn)生l 個(gè)單元的基本電荷量，因此本發(fā)明可以增加該電流源控制及補(bǔ)償單元22產(chǎn)生可10倍的可變電 流源對(duì)該觸控電容器14充電，如此仍然可在相同時(shí)間的偵測(cè)標(biāo)準(zhǔn)下判斷觸控輸入點(diǎn)是否有判 觸碰到。在一般環(huán)境下，此方式也可使用在加快手指移動(dòng)速度計(jì)算方面，用以加速偵測(cè)是否 有手指觸碰。
在第二環(huán)境的實(shí)施例中，觸控電容值的電容是10p，而雜散電容是100p的情形，請(qǐng)一并 參閱圖3及圖5所示，為本發(fā)明解決雜散電容存在問題的動(dòng)作流程圖。同樣地一開始為啟始化 步驟，該控制單元20會(huì)將該電容準(zhǔn)位量測(cè)計(jì)數(shù)單元24清除為零(S501)，并將該感測(cè)電容器 13的電荷清除(S502)，以及將該多功單元21所選擇的該觸控輸入點(diǎn)12的觸控電容器14的電荷 清除(S503)。
接著進(jìn)行預(yù)充電步驟，該控制單元20會(huì)控制該電流源控制及補(bǔ)償單元22產(chǎn)生一可變電流 源經(jīng)過逐一對(duì)該觸控電容器14進(jìn)行預(yù)先充電(S504)。
當(dāng)充電完畢后進(jìn)行觸控電容電荷的轉(zhuǎn)移累積步驟，該控制單元20會(huì)控制該電容偵測(cè)單元 23轉(zhuǎn)移該觸控電容器14上的電荷，累積至該感測(cè)電容器13上(S505)。但由于整個(gè)電路中有 100p雜散電容存在，因此若直接將該觸控電容器14上的電荷累積至該感測(cè)電容器13上，會(huì)將 該100p的雜散電容同時(shí)轉(zhuǎn)移至該感測(cè)電容器13上而造成誤偵測(cè)。
因此每次在轉(zhuǎn)移觸控電容器14電荷時(shí)，該控制單元20會(huì)控制該電流源控制及補(bǔ)償單元 22產(chǎn)生10個(gè)單位的負(fù)基本電荷量的可變電流源，同時(shí)透過該電容偵測(cè)單元23對(duì)該感測(cè)電容器 13放電(S506)，所以雜散電容所帶的電荷會(huì)先流走，此時(shí)該感測(cè)電容器13中所轉(zhuǎn)移到的電荷 只剩下手指接觸的觸控電容器14所移轉(zhuǎn)的電荷。每轉(zhuǎn)移一次電荷，該電容準(zhǔn)位量測(cè)計(jì)數(shù)單元25會(huì)計(jì)數(shù)一次，使計(jì)數(shù)值^N+1 (S507)，并 判斷該感測(cè)電容器13所的累積電壓(Vs)是否小于一參考電壓(Vref) (S508)，若累積電壓 (Vs)等于或大于該參考電壓(Vref)，且該電容準(zhǔn)位量測(cè)計(jì)數(shù)單元24的計(jì)數(shù)值又符合標(biāo)準(zhǔn)時(shí)， 即表示手指有觸碰到觸控輸入點(diǎn)12 (S509)，若累積電壓(Vs)仍小于該參考電壓(Vref)則先判 斷是否超過該固定時(shí)間(S510)，若否則回到步驟S503繼續(xù)累積電荷，若是則表示手指未觸碰 到觸控輸入點(diǎn)12 ，而進(jìn)行下一觸控輸入點(diǎn)12的觸控電容偵測(cè)。
其中控制可變電流源除了可去除雜散電容之外，針對(duì)2個(gè)以上相近觸控輸入點(diǎn)12需要更 精確的被分辨觸碰時(shí)，也需要控制該感測(cè)電容器l3放掉電荷，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)偵測(cè)電壓的電荷降低 ，可提供該電容準(zhǔn)位量測(cè)計(jì)數(shù)單元24的計(jì)數(shù)值累積次數(shù)增加，以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)偵測(cè)電壓。
因?yàn)樵摳袦y(cè)電容器13累積電荷所產(chǎn)生的電壓(Vs)是固定的，不可能無窮盡的累積電荷于 該感測(cè)電容器13上，但到底要放掉該感測(cè)電容器13多少電荷，然后再重新充電，這些都是可 以經(jīng)過記錄及計(jì)算的，所以使用該感測(cè)電容器l3的大小也變得較有彈性。
另外一般電容觸控測(cè)量時(shí)，分辨率會(huì)有逐漸遞減的現(xiàn)象，因?yàn)橐话汶娙萜鞯碾姾梢妻D(zhuǎn)， 無論是串聯(lián)或并聯(lián)，皆會(huì)發(fā)生所累積電荷越來越少的現(xiàn)象，呈現(xiàn)指數(shù)形(exponential)飽和 狀況，這時(shí)的分辨率和剛開始時(shí)差異很大，利用本發(fā)明控制可變電流源的偵測(cè)方式，可記錄 該感測(cè)電容器13所放掉的電荷量，以保持分辨率的不會(huì)有太大的差異，亦即該感測(cè)電容所累 積的累積電壓(Vs)達(dá)到參考電壓(Vref)值，并不需要太高，而且因放電很快，完全不影響操 作時(shí)間。
請(qǐng)一并參閱圖3及圖6所示，為本發(fā)明提高精確度的動(dòng)作流程示意圖。同樣地一開始為啟 始化步驟，該控制單元20會(huì)將該電容準(zhǔn)位量測(cè)計(jì)數(shù)單元24清除為零(S601)，并將該感測(cè)電容 器13的電荷清除(S602)，以及將該多功單元所選擇的該觸控輸入點(diǎn)12的觸控電容器14的電荷 清除(S603)。
接著進(jìn)行預(yù)充電步驟，該控制單元20會(huì)控制該電流源控制及補(bǔ)償單元22產(chǎn)生一可變電流 源經(jīng)過逐一對(duì)該觸控電容器14進(jìn)行預(yù)先充電(S604)。當(dāng)充電完畢后進(jìn)行觸控電容電荷的轉(zhuǎn)移 累積步驟，該控制單元20會(huì)控制該電容偵測(cè)單元23轉(zhuǎn)移該觸控電容器14上的電荷，累積至該 感測(cè)電容器13上(S605)。
每轉(zhuǎn)移一次電荷，該電容準(zhǔn)位量測(cè)計(jì)數(shù)單元24會(huì)計(jì)數(shù)一次(S606)，并判斷該感測(cè)電容器 13所累積的累積電壓(Vs)是否小于一參考電壓(Vref) (S607)，若該感測(cè)電容器13累積電荷所 產(chǎn)生的累積電壓(Vs)，在固定時(shí)間內(nèi)達(dá)到該參考電壓(Vref)，且該電容準(zhǔn)位量測(cè)計(jì)數(shù)單元 24的計(jì)數(shù)值又符合標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，即表示手指有觸碰到觸控輸入點(diǎn)12(S608)。為提高分辨率本發(fā)明增加該感測(cè)電容器13累積電荷的次數(shù)為m倍，因此若累積電壓 (Vs)仍小于參考電壓(Vref)則先判斷該電容準(zhǔn)位量測(cè)計(jì)數(shù)單元24的計(jì)數(shù)值N是否為m的倍數(shù) (S609)，若否則回到步驟S603繼續(xù)累積電荷。若N為m的倍數(shù)，則該控制單元20會(huì)控制該電流 源控制及補(bǔ)償單元22產(chǎn)生一負(fù)基本電荷量的可變電流源，透過該電容偵測(cè)單元23對(duì)該感測(cè)電 容器13放電(S610)，并記錄放電的電荷量，再回到步驟S603重新累積電荷。
舉例說明，假設(shè)二個(gè)相鄰的觸控輸入點(diǎn)12被觸碰時(shí)， 一個(gè)是10p，而另一個(gè)是9.5p，因 為電容值相近造成不好分辨，就10p的觸控點(diǎn)而言，假設(shè)可變電流源產(chǎn)生l個(gè)單位的基本電荷 量，m參數(shù)是25， N為m的倍數(shù)即為25，50，75， 100， 125， 150等等，而該電流源控制及補(bǔ)償單元 所產(chǎn)生可變電流源為負(fù)的10個(gè)單位的基本電荷量，所以每一次N為m倍數(shù)時(shí)，會(huì)放電10個(gè)單位 的基本電荷量，因此10p原本假設(shè)計(jì)數(shù)100次(N400)時(shí)會(huì)有1000個(gè)單位的電荷量，再因經(jīng)過 5次的放電流失500個(gè)單位的電荷量，總共是l500個(gè)單位電荷量，最后當(dāng)感測(cè)電容器l3所累積 的累積電壓(Vs)超過該參考電壓(Vref)時(shí)，該N值為1500/1(^150。
就9. 5p的觸控點(diǎn)而言，同樣計(jì)數(shù)100次(N400)時(shí)，有1000個(gè)單位的電荷量，但9. 5p是 會(huì)經(jīng)過6次的放電流失600個(gè)單位的電荷量，總共是1600個(gè)單元電荷量，最后該感測(cè)電容器 13的累積電壓(Vs)超過該參考電壓(Vref)時(shí)，該N值為1600/9. 5=169，所以兩個(gè)觸控輸入點(diǎn) 12所累積計(jì)數(shù)值是150和169，差距是19，原本是100和106，差距是6，因此增加累積電荷次 數(shù)是可以提高分辨率，使相鄰觸控輸入點(diǎn)的電容值相時(shí)，很容分辨出來，所以本發(fā)明利用控 制可變電流源的方法來控制感測(cè)電容器13電荷的放電，除了可去除雜散電容外，相鄰觸控輸 入點(diǎn)因?yàn)殡娙葜迪嘟?，而造成不好分辨時(shí)，就可增加分辨的能力。
最后，本發(fā)明利用可變電流源控制及補(bǔ)償電容感測(cè)方法，對(duì)于速度計(jì)算也是有幫助的 ，由于多重觸控輸入點(diǎn)常常需要偵測(cè)移動(dòng)的速度，如果都用習(xí)知的高分辨率方法去測(cè)量電容 ，并從電容值的變化去了解移動(dòng)的速度及方向，實(shí)在是很浪費(fèi)時(shí)間的，本發(fā)明可以增加可變 電流源注入觸控輸入點(diǎn)12對(duì)觸控電容器l4的充電，以減少該電容準(zhǔn)位量測(cè)計(jì)數(shù)單元24的累計(jì) N值，用外差法估算電容值，就可以知道移動(dòng)的速度及方向，例如手指線性移動(dòng)時(shí)，只要偵 測(cè)到任意2個(gè)觸控點(diǎn)時(shí)，利用外差法就可以估算移動(dòng)的速度及方法，而不必逐一偵測(cè)計(jì)算每 一個(gè)觸控電容器的電容值，所以可以節(jié)省多余的計(jì)算時(shí)間，CPU的速度也可以降低，并比較 省電。
職是，本發(fā)明確能藉上述所揭露之技術(shù)，提供一種電流源控制及補(bǔ)償?shù)碾娙莞袦y(cè)方法及 裝置，可以滿足在溫度或濕度的環(huán)境影響下，或者布局的影響下，或者規(guī)格變動(dòng)下，仍能快 速偵測(cè)手指觸控電容的存在。
權(quán)利要求
權(quán)利要求1一種電流源控制及補(bǔ)償觸控電容感測(cè)方法，由一電容傳感器連接一或一個(gè)以上觸控輸入點(diǎn)及一感測(cè)電容器所組成，每一觸控輸入點(diǎn)又連接一觸控電容器，其特征在于該方法包括下列步驟a. 清除該感測(cè)電容器的電荷；b. 清除該觸控電容器；c. 產(chǎn)生一可變電流源對(duì)該觸控電容器充電；d. 轉(zhuǎn)移該觸控電容器上的電荷，累積至該感測(cè)電容器上，產(chǎn)生一累積電壓；e. 計(jì)數(shù)一N＝N+1的計(jì)數(shù)值；f. 判斷該累積電壓是否達(dá)到一參考電壓，若否則重復(fù)b步驟至f步驟；及g. 判斷計(jì)數(shù)值N是否符合標(biāo)準(zhǔn)，若符合即表示該觸控輸入點(diǎn)有觸控產(chǎn)生。
2.如權(quán)利要求l所述的電流源控制及補(bǔ)償觸控電容感測(cè)方法，其特征 在于所述a步驟前更包括清除該計(jì)數(shù)值N為O;及選擇任一該觸控輸入點(diǎn)及其所連接的該觸控電容器。
3.如權(quán)利要求l所述的電流源控制及補(bǔ)償觸控電容感測(cè)方法，其特征 在于所述f步驟中，判斷累積電壓達(dá)到參考電壓系在一固定時(shí)間內(nèi)完成，若超過該固定時(shí) 間則表示該觸控輸入點(diǎn)控?zé)o觸控產(chǎn)生，進(jìn)行其它觸控輸入點(diǎn)的偵測(cè)。
4.如權(quán)利要求l所述的電流源控制及補(bǔ)償觸控電容感測(cè)方法，其特征 在于所述g步驟中，判斷計(jì)數(shù)值N若不符合標(biāo)準(zhǔn)，則表示該觸控輸入點(diǎn)控?zé)o觸控產(chǎn)生，進(jìn)行 其它觸控輸入點(diǎn)的偵測(cè)。
5.如權(quán)利要求l所述的電流源控制及補(bǔ)償觸控電容感測(cè)方法，其特征 在于所述C步驟中，產(chǎn)生可變電流源可依要求在觸控電容值很小的偵測(cè)環(huán)境下，或加快手 指移動(dòng)速度計(jì)算，增加可變電流源對(duì)該觸控電容器充電量，使該觸控電容仍可以被偵測(cè)到， 或加偵測(cè)到。
6.如權(quán)利要求l所述的電流源控制及補(bǔ)償觸控電容感測(cè)方法，其特征在于所述d步驟中更包括下列步驟產(chǎn)生一負(fù)的可變電流源對(duì)該感測(cè)電容器放電，使在雜 散電容很大的環(huán)境下，流走該雜散電容所帶的電荷，使該感測(cè)電容器只剩下該觸控電容器所 移轉(zhuǎn)的電荷。
7 如權(quán)利要求l所述的電流源控制及補(bǔ)償觸控電容感測(cè)方法，其特征 在于所述f步驟后更包括下列步驟判斷該計(jì)數(shù)值N是否符合一m倍數(shù)，若不符合m倍數(shù)，則重復(fù)b步驟至f步驟，至計(jì)數(shù) 值N符合m倍數(shù)時(shí)；產(chǎn)生一負(fù)的可變電流源對(duì)該感測(cè)電容器放電，以流走該感測(cè)電容器上所帶的電荷， 并記錄放電的電荷量后，再重復(fù)b步驟至f步驟。
8 一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求l所述方法的電流源控制及補(bǔ)償觸控電容感測(cè)裝置，其包括一電容傳感器連接一或一個(gè)以上觸控輸入點(diǎn)及一感測(cè)電容器，每一觸控輸入點(diǎn)又各連接一觸控電容器，其特征在于所述電容傳感器內(nèi)包括 一控制單元，可藉由軟件控制相關(guān)組件的動(dòng)作；一多功單元，其連接該控制單元，受該控制單元的控制選擇任一該觸控輸入點(diǎn)及 其連接的觸控電容器；一電流源控制及補(bǔ)償單元，其連接該控制單元及該多功單元，受該控制單元的控 制產(chǎn)生一可變電流源，可對(duì)該多功單元所選擇的觸控電容器充電；一電容偵測(cè)單元，其連接該控制單元、該多功單元、該電流源控制及補(bǔ)償單元及 該感測(cè)電容器，受該控制單元的控制用以移轉(zhuǎn)該多功單元所選擇的觸控電容器上的電荷累積 至該感測(cè)電容器上，或可配合該可變電流源對(duì)該感測(cè)電容器放電；及一電容準(zhǔn)位量測(cè)計(jì)數(shù)單元，其連接該控制單元及該感測(cè)電容器，受該控制單元的 控制，用以計(jì)數(shù)該電容偵測(cè)單元移轉(zhuǎn)該觸控電容器上的電荷累積至該感測(cè)電容器上的次數(shù)， 以判斷是否有手指觸控產(chǎn)生。
9 如權(quán)利要求8所述的電流源控制及補(bǔ)償觸控電容感測(cè)裝置，其特征 在于所述電容傳感器設(shè)計(jì)為一集成電路。
10 如權(quán)利要求8所述的電流源控制及補(bǔ)償觸控電容感測(cè)裝置，其特 征在于所述電容準(zhǔn)位量測(cè)計(jì)數(shù)單元的計(jì)數(shù)值，是依該感測(cè)電容器累積該觸控電容器電荷的 累積電壓在一固定時(shí)間內(nèi)達(dá)到一參考電壓時(shí)，該計(jì)數(shù)值又符合一標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，即判斷有手指觸控 產(chǎn)生。
11 如權(quán)利要求10所述的電流源控制及補(bǔ)償觸控電容感測(cè)裝置，其特征在于所述累積電壓在超過該固定時(shí)間仍小于該參考電壓時(shí)，則表示手指未觸碰到觸控輸 入點(diǎn)，而進(jìn)行其它觸控輸入點(diǎn)的觸控電容偵測(cè)。
12.如權(quán)利要求8所述的電流源控制及補(bǔ)償觸控電容感測(cè)裝置，其特 征在于所述電流源控制及補(bǔ)償單元所產(chǎn)生的可變電流源可依要求，在觸控電容值很小的偵 測(cè)環(huán)境下，或加快手指移動(dòng)速度計(jì)算，增加可變電流源對(duì)該觸控電容器充電量，使該觸控電 容仍可以被偵測(cè)到，或加速偵測(cè)到。
13.如權(quán)利要求8所述的電流源控制及補(bǔ)償觸控電容感測(cè)裝置，其特 征在于所述電流源控制及補(bǔ)償單元所產(chǎn)生的可變電流源可依要求，在雜散電容很大的電路 環(huán)境下，產(chǎn)生負(fù)的可變電流源對(duì)該感測(cè)電容器放電，流走該雜散電容所帶的電荷，使該感測(cè) 電容器只剩下觸控電容器所移轉(zhuǎn)的電荷。
14.如權(quán)利要求8所述的電流源控制及補(bǔ)償觸控電容感測(cè)裝置，其特 征在于所述電容準(zhǔn)位量測(cè)計(jì)數(shù)單元的計(jì)數(shù)值N，可依要求增加為m倍數(shù)，以提高相鄰二觸控輸入點(diǎn)的觸控電容值相近時(shí)的分辨率。
全文摘要
一種電流源控制及補(bǔ)償觸控電容感測(cè)方法及其裝置，由一電容傳感器連接一或一個(gè)以上觸控輸入點(diǎn)及一感測(cè)電容器所組成，每一觸控輸入點(diǎn)又連接一觸控電容器，該方法先清除該感測(cè)電容器之電荷及該觸控電容器；接著產(chǎn)生一可變電流源對(duì)該觸控電容器充電，充電完畢轉(zhuǎn)移該觸控電容器上的電荷，累積至該感測(cè)電容器上，產(chǎn)生一累積電壓(Vs)，計(jì)數(shù)一N＝N+1的計(jì)數(shù)值；一直重復(fù)至該累積電壓(Vs)達(dá)到一參考電壓(Vref)為止，且該計(jì)數(shù)值N符合標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，即表示該觸控輸入點(diǎn)有觸控產(chǎn)生。
文檔編號(hào)G06F3/041GK101414819SQ20071020208
公開日2009年4月22日 申請(qǐng)日期2007年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月16日
發(fā)明者張建雄 申請(qǐng)人:通泰積體電路股份有限公司