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CN103853405A - 触摸系统和确定触摸系统的低噪声驱动频率的方法 - Google Patents

触摸系统和确定触摸系统的低噪声驱动频率的方法 Download PDF

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CN103853405A CN201310642381.9A CN201310642381A CN103853405A CN 103853405 A CN103853405 A CN 103853405A CN 201310642381 A CN201310642381 A CN 201310642381A CN 103853405 A CN103853405 A CN 103853405A
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金相佑
李昌柱
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Abstract

本发明提供了一种触摸系统和一种确定触摸系统的低噪声驱动频率的方法。所述触摸系统包括触摸传感器面板和触摸屏控制电路。在所述触摸屏控制电路感测输入到所述触摸传感器面板的触摸数据的同时，所述触摸屏控制电路通过选择性地使用分别具有彼此不同的滤波器频率的原型数字滤波器来分析包含在所述触摸数据中的噪声谱，并且确定低噪声驱动频率。

Description

触摸系统和确定触摸系统的低噪声驱动频率的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2012年12月3日提交的韩国专利申请No.10-2012-0138932的优先权，其全部公开内容以引用的方式合并于此。
技术领域
本发明构思的实施例涉及触摸系统，具体而言，涉及电容式多点触摸系统和确定电容式多点触摸系统的低噪声驱动频率的方法。
背景技术
触摸屏系统可以用作输入装置。触摸屏系统可以包括具有触敏表面的触摸传感器面板和布置在该触摸传感器面板之下的显示装置。
在对触摸传感器面板进行触摸时，噪声连同触摸数据一起会通过该触摸传感器面板输入到触摸屏系统，从而引起触摸屏系统的故障。
发明内容
根据本发明构思的示例性实施例，一种触摸系统（例如，电容式多点触摸系统）包括触摸传感器面板和触摸屏控制电路。
在所述触摸屏控制电路感测输入到所述触摸传感器面板的触摸数据的同时，所述触摸屏控制电路通过选择性地使用分别具有彼此不同的滤波器频率的多个原型数字滤波器来分析包含在所述触摸数据中的噪声谱，并且确定低噪声驱动频率。
在本发明构思的示例性实施例中，所述触摸屏控制电路可以在移动所述数字滤波器的滤波器频率的同时基于所述数字滤波器的中心频率来分析噪声谱。
在本发明构思的示例性实施例中，所述触摸屏控制电路可以通过顺序地选择各数字滤波器来执行滤波。
在本发明构思的示例性实施例中，所述电容式多点触摸系统可以与感测所述触摸数据实质上同时地获得包含在所述触摸数据中的噪声谱。
在本发明构思的示例性实施例中，所述触摸屏控制电路可以包括模拟前端单元、数字信号处理器（DSP）、驱动脉冲发生器和处理器。
所述模拟前端单元将从所述触摸传感器面板接收的第一信号转换成第二信号。所述模拟前端单元将所述第二信号转换成数字输入数据。所述第一信号包括电荷型信号，所述第二信号包括电压型信号。所述数字信号处理器（DSP）将所述数字输入数据转换成数字输出数据。所述数字信号处理器（DSP）通过分析包含在所述触摸数据中的噪声谱来确定所述低噪声驱动频率。所述驱动脉冲发生器响应于所述低噪声驱动频率产生驱动脉冲，并且将所述驱动脉冲提供至所述触摸传感器面板。所述处理器基于所述数字输出数据来控制显示装置。
在本发明构思的示例性实施例中，所述模拟前端单元可以包括第一转换器（例如，C-V（电荷-电压）转换器）和第二转换器（例如，模拟-数字（A/D）转换器）。
所述C-V转换器将从所述触摸传感器面板接收到的所述第一信号转换成所述第二信号。所述A/D转换器将所述第二信号转换成所述数字输入数据。
在本发明构思的示例性实施例中，所述模拟前端单元还可以包括反锯齿滤波器。所述反锯齿滤波器从所述第二信号中去除反锯齿噪声，并且将所述第二信号提供至所述A/D转换器。
在本发明构思的示例性实施例中，所述数字信号处理器（DSP）可以包括触摸数据处理单元和噪声谱分析器。所述触摸数据处理单元将所述数字输入数据转换成所述数字输出数据。所述噪声谱分析器通过分析包含在所述触摸数据中的噪声谱来确定所述低噪声驱动频率。
在本发明构思的示例性实施例中，所述噪声谱分析器可以包括所述多个数字滤波器。
在本发明构思的示例性实施例中，所述噪声谱分析器还可以包括加法电路、第一选择电路和第二选择电路。所述加法电路通过多个感测通道从所述模拟前端单元接收所述数字输入数据，并且将所述数字输入数据相加。所述第一选择电路选择性地将所述加法电路的输出信号传送至所述多个数字滤波器。所述第二选择电路选择性地将所述多个数字滤波器的输出信号传送至所述噪声谱分析器的输出端。
根据本发明构思的示例性实施例，一种确定触摸系统（例如，电容式多点触摸系统）的低噪声驱动频率的方法包括步骤：感测输入到触摸传感器面板的触摸数据。在感测所述触摸数据的同时，通过选择性地使用分别具有不同的滤波器频率的数字滤波器来分析包含在所述触摸数据中的噪声谱。确定所述电容式多点触摸系统的低噪声驱动频率。
在本发明构思的示例性实施例中，在移动所述数字滤波器的滤波器频率的同时，基于所述数字滤波器的中心频率来分析噪声谱。
在本发明构思的示例性实施例中，响应于所述低噪声驱动频率产生驱动脉冲。将所述驱动脉冲提供至所述触摸传感器面板。
根据本发明构思的示例性实施例，一种触摸系统包括面板和控制器。所述面板配置成通过感测触摸来产生模拟信号。所述控制器配置成将所述模拟信号转换成数字信号。所述控制器配置成通过分别具有彼此不同的中心频率的多个滤波器来获得包含在所述数字信号中的噪声信号的频率谱。所述控制器配置成将所获得的频率谱的最低频率确定为驱动频率。
附图说明
通过以下结合附图的详细说明，本公开更加完整的评价及其更多的表现方面将会更加容易地获得，并且变得更加容易理解，在附图中：
图1是根据本发明构思的示例性实施例示出了电容式多点触摸系统的框图；
图2是根据本发明构思的示例性实施例示出了确定电容式多点触摸系统的低噪声驱动频率的方法的流程图；
图3是根据本发明构思的示例性实施例示出了图1的电容式多点触摸系统中包括的触摸传感器面板的示图；
图4是根据本发明构思的示例性实施例示出了图1的电容式多点触摸系统中包括的噪声谱分析器的电路图；
图5是根据本发明构思的示例性实施例示出了图4的噪声谱分析器中包括的数字滤波器的滤波器频率的示图；
图6是根据本发明构思的示例性实施例示出了图4的噪声谱分析器的输出的示图；
图7和图8是根据本发明构思的示例性实施例示出了数字滤波器的结构的示图；
图9是根据本发明构思的示例性实施例示出了移动至低噪声驱动频率的过程的示图；
图10是根据本发明构思的示例性实施例示出了包含电容式多点触摸系统的移动电话的框图；以及
图11是根据本发明构思的示例性实施例示出了包含电容式多点触摸系统的数字音频/视频播放器的框图。
具体实施方式
现在将参考附图更加详细地描述各实施例。然而，这些本发明构思可以按照不同的方式具体实现。
应当理解的是，当一个元件或层被称作在另一个元件或层之上、连接到或耦接到另一个元件或层时，所述一个元件或层可以直接在另一个元件或层之上、直接连接或耦接到另一个元件或层，或者可以也可以存在中间元件或中间层。相同的附图标记在整个说明书和附图中表示相同或相似的元件。
如在此所使用的那样，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非在上下文中另外明确地进行了说明。
图1是根据本发明构思的示例性实施例示出了电容式多点触摸系统100的框图。
参考图1，电容式多点触摸系统100可以包括触摸传感器面板110和触摸屏控制电路。触摸屏控制电路可以包括模拟前端单元115、数字信号处理器（DSP）145、驱动脉冲发生器170和处理器180。
在感测输入到触摸传感器面板110的触摸数据的同时，触摸屏控制电路通过选择性地使用具有不同滤波器频率的原型数字滤波器来分析包含在触摸数据中的噪声谱，并且确定低噪声驱动频率。
触摸传感器面板110响应于驱动电压VDRV和触摸数据进行操作，并且触摸传感器面板110产生与触摸输入相对应的电荷信号。当触摸数据输入到触摸传感器面板110时会包含噪声VN。模拟前端单元115将电荷型的第一信号转换成电压型的第二信号，并且对于第二信号执行模拟-数字转换，从而产生数字输入数据。DSP145对于数字输入数据执行数字信号处理，从而产生数字输出数据。DSP145分析包含在触摸数据中的噪声的噪声谱，从而产生低噪声驱动频率。驱动脉冲发生器170响应于低噪声驱动频率产生驱动脉冲VDRV，并且将驱动脉冲VDRV提供至触摸传感器面板110。处理器180基于数字输出数据来控制显示装置。处理器180可以响应于DSP145的输出移动诸如光标或指针之类的对象。可以在触摸传感器面板110与数字信号处理器145之间布置多条通道CH。
模拟前端单元115可以包括电荷-电压（C-V）转换器120、反锯齿滤波器130和模拟-数字转换器140。电荷-电压（C-V）转换器120将电荷信号转换成与该电荷信号相对应的多个第一电压信号。反锯齿滤波器130去除包含在第一电压信号中的噪声并且产生第二电压信号。模拟-数字转换器140将第二电压信号转换成与该第二电压信号相对应的多个数字信号。
数字信号处理器145可以包括触摸数据处理单元150和噪声谱分析器160。触摸数据处理单元150对于数字输入数据执行数字信号处理，从而产生数字输出数据。噪声谱分析器160分析包括在触摸数据中的噪声谱，从而确定低噪声驱动频率。
触摸屏控制电路可以在移动数字滤波器的滤波器频率的同时基于中心频率分析噪声谱。此外，触摸屏控制电路可以包括分别具有不同中心频率的多个数字滤波器，并且触摸屏控制电路可以顺序地选择各数字滤波器并且通过所选数字滤波器执行滤波。电容式多点触摸系统100可以与感测触摸数据实质上同时地获得包含在触摸数据中的噪声谱。
图2是根据本发明构思的示例性实施例示出了确定电容式多点触摸系统的低噪声驱动频率的方法的流程图。
参考图1和图2，根据确定电容式多点触摸系统的低噪声驱动频率的方法，感测输入到触摸传感器面板110的触摸数据（S1）。在触摸屏控制电路感测输入到触摸传感器面板110的触摸数据的同时，通过选择性地使用具有彼此不同的滤波器频率的原型数字滤波器来分析包含在触摸数据中的噪声谱（S2）。确定电容式多点触摸系统的低噪声驱动频率（S3）。
分析包含在触摸数据中的噪声谱的步骤可以包括在移动数字滤波器的滤波器频率的同时基于数字滤波器的中心频率分析噪声谱。
确定电容式多点触摸系统的低噪声驱动频率的方法还可以包括响应于低噪声驱动频率产生驱动脉冲并且将驱动脉冲提供至触摸传感器面板110。
图3是根据本发明构思的示例性实施例示出了图1的电容式多点触摸系统中包括的触摸传感器面板110的示图。
参考图3，触摸传感器面板110包括位于驱动通道和感测通道CH交叉处的像素。在其相应的驱动通道和其相应的感测通道CH之间会产生互电容Cm。驱动电压VDRV可以施加至各驱动通道之一，并且直流电压可以施加至其余的驱动通道。
图4是根据本发明构思的示例性实施例示出了图1的电容式多点触摸系统中包括的噪声谱分析器160的电路图。
参考图4，噪声谱分析器160可以包括分别具有不同中心频率的多个数字滤波器164（F_0、F_1、……和F_(N-1)）、加法电路162、第一选择电路163和第二选择电路165。加法电路162从多个感测通道CH1至CHn接收数字输入数据，并且将接收到的数字输入数据相加。第一选择电路163选择性地将从加法电路162输出的信号传送至多个数字滤波器F_0、F_1、……和F_(N-1)。第二选择电路165选择性地将分别从多个数字滤波器F_0、F_1、……和F_(N-1)输出的信号y0[n]至yN-1[n]传送至噪声谱分析器160的输出端。
图5是根据本发明构思的示例性实施例示出了图4的噪声谱分析器160中包括的数字滤波器的滤波器频率的示图。
参考图5，当原型数字滤波器FIL_PRO的中心频率是ω0时，其他数字滤波器可以分别具有ω1、ω2、ω3、……和ωk处的中心频率。各数字滤波器可以分别具有如图4的各个数字滤波器F_0、F_1、……、和F_(N-1)的方框中所示的脉冲响应。如图5所示，h0(ejω)、h1(ejω)、h2(ejω)、h3(ejω)、……和hk(ejω)分别表示图4的各个数字滤波器F_0、F_1、……和F_(N-1)的方框中所示的脉冲响应的傅里叶变换值。
如图4和图5所示，根据本发明构思的示例性实施例的电容式多点触摸系统100可以在移动数字滤波器的滤波器频率的同时基于数字滤波器的中心频率分析噪声谱。
图6是根据本发明构思的示例性实施例示出了图4的噪声谱分析器160的输出的示图。
如图6所示，当数字滤波器的中心频率是ω1、ω2、ω3、……和ωk时，示出了作为噪声值的各数字滤波器F_0、F_1、……和F_(N-1)的输出值。噪声谱分析器160可以使用图6所示的噪声谱确定低噪声驱动频率。
图7和图8是根据本发明构思的示例性实施例示出了数字滤波器的结构的示图。
如图7所示，滤波器系数c1至cn和脉冲响应h0[n]至hk[n]可以存储在开关滤波器存储器166中，并且脉冲响应h0[n]至hk[n]可以通过多路复用器167输出。
参考图8，可以通过将滤波器输入x[n]与这样一个值相乘来确定滤波器输出yk[n]，所述值是通过脉冲响应hk[n]、滤波器系数168、延迟Z-1和加法电路169的组合获得的。
图9是示出了移动至低噪声驱动频率的过程的示图。
参考图9，可以通过顺序地选择和滤波如图4所示的分别具有中心频率ω1、ω2、ω3、……和ωk的数字滤波器164（F_0、F_1、……和F_(N-1)）来获得具有最小噪声的驱动频率。
图10是根据本发明构思的示例性实施例示出了包含电容式多点触摸系统的移动电话1000的框图。
参考图10，移动电话1000可以包括触摸传感器面板1100、显示装置1200和触摸屏控制电路1300。显示装置1200可以布置在触摸传感器面板1100之下。触摸屏控制电路1300可以具有与结合图1描述的上述触摸屏控制电路相同的结构。在触摸屏控制电路1300感测输入到触摸传感器面板1100的触摸数据的同时，触摸屏控制电路1300可以分析包含在触摸数据中的噪声谱，并且可以确定低噪声驱动频率。此外，触摸屏控制电路1300可以在移动数字滤波器的滤波器频率的同时基于数字滤波器的中心频率分析噪声谱。
图11是根据本发明构思的示例性实施例示出了包含电容式多点触摸系统的数字音频/视频播放器2000的框图。
参考图11，数字音频/视频播放器2000可以包括触摸传感器面板2100、显示装置2200和触摸屏控制电路2300。显示装置2200可以布置在触摸传感器面板2100之下。触摸屏控制电路2300可以具有与结合图1描述的上述触摸屏控制电路相同的结构。在触摸屏控制电路2300感测输入到触摸传感器面板2100的触摸数据的同时，触摸屏控制电路2300可以分析包含在触摸数据中的噪声谱以确定低噪声驱动频率。此外，触摸屏控制电路2300可以在移动数字滤波器的滤波器频率的同时基于数字滤波器的中心频率分析噪声谱。
本发明构思的示例性实施例可以应用于包括电容式多点触摸系统的显示系统。
根据本发明构思的示例性实施例的电容式多点触摸系统，在该电容式多点触摸系统感测输入到触摸传感器面板的触摸数据的同时，可以通过选择性地使用分别具有彼此不同的中心频率的原型数字滤波器来分析包含在触摸数据中的噪声的噪声谱。该电容式多点触摸系统可以在移动原型数字滤波器的滤波器频率的同时基于原型数字滤波器的中心频率分析噪声谱。因此，该电容式多点触摸系统可以防止在该电容式多点触摸系统中错误的发生。
上述内容是实施例的示例说明，并且不应当认为被限定于此。虽然已经说明了一些示例性实施例，但是本领域技术人员将很容易地认识到可以对这些示例性实施例进行多种修改。

Claims (16)

1.一种触摸系统，包括：
触摸传感器面板；以及
触摸屏控制电路，在所述触摸屏控制电路感测输入到所述触摸传感器面板的触摸数据的同时，所述触摸屏控制电路配置成通过选择性地使用分别具有彼此不同的滤波器频率的多个数字滤波器来分析包含在所述触摸数据中的噪声谱，并且配置成确定低噪声驱动频率。
2.如权利要求1所述的触摸系统，其中，所述触摸屏控制电路配置成在移动所述数字滤波器的滤波器频率的同时基于所述数字滤波器的中心频率分析噪声谱。
3.如权利要求1所述的触摸系统，其中，所述触摸屏控制电路配置成通过顺序地选择各数字滤波器来执行滤波。
4.如权利要求1所述的触摸系统，其中，所述触摸系统配置成与感测所述触摸数据实质上同时地获得包含在所述触摸数据中的噪声谱。
5.如权利要求1所述的触摸系统，其中，所述触摸屏控制电路包括：
模拟前端单元，其配置成将从所述触摸传感器面板接收到的第一信号转换成第二信号，并且配置成将所述第二信号转换成数字输入数据，其中，所述第一信号包括电荷型信号，所述第二信号包括电压型信号；
数字信号处理器，其配置成将所述数字输入数据转换成数字输出数据，并且配置成通过分析包含在所述触摸数据中的噪声谱来确定所述低噪声驱动频率；
驱动脉冲发生器，其配置成响应于所述低噪声驱动频率产生驱动脉冲，并且配置成将所述驱动脉冲提供至所述触摸传感器面板；以及
处理器，其配置成基于所述数字输出数据来控制显示装置。
6.如权利要求5所述的触摸系统，其中，所述模拟前端单元包括：
第一转换器，其配置成将从所述触摸传感器面板接收到的所述第一信号转换成所述第二信号；以及
第二转换器，其配置成将所述第二信号转换成所述数字输入数据。
7.如权利要求6所述的触摸系统，其中，所述模拟前端单元还包括：
反锯齿滤波器，其配置成从所述第二信号中去除反锯齿噪声，并且配置成将所述第二信号提供至所述第二转换器。
8.如权利要求5所述的触摸系统，其中，所述数字信号处理器包括：
触摸数据处理单元，其配置成将所述数字输入数据转换成所述数字输出数据；以及
噪声谱分析器，配置成通过分析包含在所述触摸数据中的噪声谱来确定所述低噪声驱动频率。
9.如权利要求8所述的触摸系统，其中，所述噪声谱分析器包括所述多个数字滤波器。
10.如权利要求9所述的触摸系统，其中，所述噪声谱分析器还包括：
加法电路，其配置成通过多个感测通道从所述模拟前端单元接收所述数字输入数据，并且配置成将所述数字输入数据相加；
第一选择电路，其配置成选择性地将所述加法电路的输出信号传送至所述多个数字滤波器；以及
第二选择电路，其配置成选择性地将所述多个数字滤波器的输出信号传送至所述噪声谱分析器的输出端。
11.一种电话，包括：
如权利要求1所述的触摸系统；以及
显示装置，其配置成响应于所述触摸系统的输出进行操作。
12.一种数字音频/视频播放器，包括：
如权利要求1所述的触摸系统；以及
显示装置，其配置成响应于所述触摸系统的输出进行操作。
13.一种确定触摸系统的低噪声驱动频率的方法，包括步骤：
感测输入到触摸传感器面板的触摸数据；
在感测所述触摸数据的同时，通过选择性地使用分别具有不同的滤波器频率的数字滤波器来分析包含在所述触摸数据中的噪声谱；以及
确定所述触摸系统的低噪声驱动频率。
14.如权利要求13所述的方法，其中，在移动所述数字滤波器的滤波器频率的同时基于所述数字滤波器的中心频率来分析噪声谱。
15.如权利要求13所述的方法，还包括步骤：
响应于所述低噪声驱动频率产生驱动脉冲；以及
将所述驱动脉冲提供至所述触摸传感器面板。
16.一种触摸系统，包括：
面板，其配置成通过感测触摸来产生模拟信号；以及
控制器，其配置成将所述模拟信号转换成数字信号，配置成通过分别具有彼此不同的中心频率的多个滤波器来获得包含在所述数字信号中的噪声信号的频率谱，并且配置成将所获得的频率谱的最低频率确定为驱动频率。
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