TWI550486B - 自動觸控校正的電容式觸控裝置及自動觸控校正方法 - Google Patents

Description

自動觸控校正的電容式觸控裝置及自動觸控校正方法

本發明有關於一種電容式觸控裝置的觸控校正方法，特別是一種自動觸控校正的電容式觸控裝置及自動觸控校正方法。

目前的電容式觸控裝置之電容觸摸技術，在觸控感測裝置開機之後，會針對手指未觸摸各感測按鍵的狀態下，進行依序掃描的動作，每一個感測按鍵均有各自的等效電容值，經過電容-計數轉換電路之後，就會將各等效電容值分別轉換為ㄧ組感應值，且這些感應值會被儲存，並且當做各感測按鍵的參考值。同時，觸控感測裝置也會事先決定各感測按鍵的一組門檻值，在這之後的感測按鍵掃描過程，仍不斷依序掃描各感測按鍵，若是新的感應值與該感測按鍵的參考值的差值大於門檻值會視為該感測按鍵有被按下，否則就是該鍵未被按下。

在量產的過程中，當觸控感測裝置的PCB板厚度變化、PCB板材料的介電係數的差異、觸控按鍵的大小在製作時的誤差等，都會影響感測按鍵的等效電容值，進而讓預先被儲存的門檻值不再是最佳值，就會容易發生被誤按、按鍵不靈敏的情形或是造成量產良率偏低的問題。有鑑於此，有必要針對觸控感測裝置的觸控按鍵之等效電容變化趨勢所造成的感應值做進一步的研究，並提出有效的解決方案。

為解決前述問題，本發明係提供一種電容式觸控裝置，其可自動依據環境現況而自動校正其觸控靈敏度，以改善現有技術中存在的問題。

本發明一實施例提供一種電容式觸控裝置的自動觸控校正方法，其步驟包含：接收一開機指令；取得一第二等效電容值；轉換該第二等效電容值為一參考數值；取得一第一等效電容值；轉換該第一等效電容值為一感應數值；自一儲存模組搜尋對應該參考數值的一門檻值；判斷該感應數值與該參考數值之運算關係是否大於該門檻值；判斷大於該門檻值時，發出一觸控反應指令。

透過上述步驟所構成的自動觸控校正方法，藉由觸控裝置於開機時得先取得對應環境的參考數值，再藉此參考數值而取得相互對應的門檻值，亦即此門檻值係對應於環境的參數。因此當接下來第一感應電容值產生時，其第一感應電容值對應的感應數值與參考數值之運算關係之變化，皆可以對應的門檻值作為比對基礎。如此一來，於組裝時，或佈局上有作微調時，不需要重新再產生一次門檻值，得以提升組裝及生產時的效率，更可以避免使用者在日後使用時發生有觸碰時沒反應，或者無觸碰時發出反應的誤動作。

第1圖為本發明一實施例之一架構示意圖。觸控裝置包含觸控板1，觸控板1包含複數個觸控按鍵40、轉換模組20、儲存模組30 和控制運算模組10。控制運算模組10電性連接於觸控按鍵40、儲存模組30與轉換模組20之間。

請參閱第1圖，各觸控按鍵40係配置於該觸控板1上，各觸控按鍵40均可形成相對的等效電容值，各觸控按鍵40分別對應一等效電容值，其會經由轉換模組20轉換為對應的感應數值。各等效電容值大小或感應數值大小於本發明並非為限制。於此，等效電容值係為類比信號。

於本實施例中，觸控按鍵40的數量可為4個、8個、16個、32個或更多數量，得視需求而變更，本發明並非為限制。

轉換模組20係取得控制運算模組10指定的觸控按鍵40的等效電容值，並藉以轉換為感應數值。於此，控制運算模組10利用依序指定觸控按鍵40，轉換模組20得藉此轉換得出對應於各觸控按鍵40的感應數值。基此，感應數值為數位信號。換言之，轉換模組20係分別將各觸控按鍵40等效電容值之類比信號轉換為感應數值之數位信號。

於一些實施例中，轉換模組20亦可與各觸控按鍵40連接，以直接取得各觸控按鍵40的等效電容值，再將轉換後的感應數值傳送至控制運算模組10，本發明並非以此為限制。

儲存模組30包含儲存參考值單元31及儲存門檻單元32，儲存參考值單元31與儲存門檻單元32均電性連接至控制運算模組10（如第1圖所示）。儲存參考值單元31係儲存參考數值，且此參考數值係為每一觸控按鍵40在無手指觸碰時的感應數值。

其中，參考數值係在觸控裝置開機時取得，惟本發明並非以此為限，於一些實施例中，觸控裝置於運行期間，控制運算模組10會每隔一段運行時間時，且無手指觸碰任何觸控按鍵40時，藉由控制運算模組10來取得對應各觸控按鍵40的感應數值（即經轉換模組20轉換後的感應數值），並將此感應數值寫入並儲存於儲存參考值單元31，以作為儲存參考值單元31中新的參考數值。

第2圖為本發明一實施例之儲存門檻單元32的一示意圖。請參閱第2圖，儲存門檻單元32係儲存不同的參考值及其所對應的門檻值，各參考值係分別對應於各觸控按鍵40於各種環境因素所產生不同的等效電容值，各門檻值則係為對應各種環境因素中判斷有無觸碰觸控按鍵40的參考數值。

如觸控按鍵40的等效電容值經轉換後得出參考數值落在600～2000之間，則控制運算模組10會自動於儲存門檻單元32中的8個區間找到最合適的門檻值，同時不同的觸控按鍵40之環境因素（如設於觸控板1上的非導電基板厚度不同、非導電機板材質的不同或其他環境因素）會導致人體觸摸之等效電容的變化量不同，也就因此會分別參考至儲存門檻單元32中合適的數值，例如參考值落在1801～2000，惟壓克力（即非導電基板）厚度是10mm時，則其所選取的門檻值是50；若參考值同樣落在1801～2000，且當壓克力厚度是8mm時，則其所選取的門檻值是60，於此僅係以一實施例作說明，本發明並非受限於此。

各觸控按鍵40所對應的觸控之門檻值可透過儲存參考值單元31的參考數值以對應至儲存門檻單元32中的門檻值，藉此得定期更新參考值單元31的參考數值，以維持觸控按鍵40靈敏度。故各觸控按鍵40之最佳的門檻值係經由指向至儲存門檻單元32中的門檻值來決定。亦即門檻值若是訂的太高，則觸控按鍵40會變的不靈敏，門檻值若是訂的太低，則觸控按鍵40會太靈敏，而造成常常有誤反應發生。

第3圖為本發明一實施例之產生儲存門檻單元32的一流程圖。於此以一實施例說明儲存門檻單元32中的資料之產生方式；初始時，輸入特定的環境參數（如第3圖步驟S011），接著取得任一個觸控按鍵40未觸碰時的等效電容值，並轉換為感應數值，作為參考數值（如第3圖步驟S012），儲存此參考數值作為基準（如第3圖步驟S013），接著取得相同觸控按鍵40有觸碰時的感應數值，經由控制運算模組10運算而取得門檻值（如第3圖步驟S014），接著儲存此門檻值於儲存門檻單元32中（如第3圖步驟S014），以作為後續判斷觸碰觸控按鍵40時之參考依據。其中，藉由步驟S011輸入不同的環境參數，並重複著步驟S012～步驟S015，可對應地產生不同參考數值及其對應的門檻值。亦即藉由重覆步驟S011～步驟S015，且於步驟S011中輸入不同的環境參數，即可建立足夠多筆的對應不同的環境參數的參考數值及其門檻值。

於此，步驟S014中，計算取得門檻值之方式亦可於有觸碰觸控按鍵40時的感應數值時，透過運算單元（圖中未示）進行運算，運算單元再將運算結果回傳至控制運算模組10。再者，運算單元係位於控制運算模組10中，或位於控制運算模組10之外部，並與控制運算模組10電性連接，於本發明並非為限制。

其中，門檻值係指參考數值與感應數值的之間的對應關係，最合適的門檻值會有最好的環境雜訊抵抗能力，於本實施例中，門檻值係為參考數值和感應數值之差值的二分之一，惟本發明並非受限於此，亦可視需求而調整其運算公式而得到門檻值。

其中，環境參數包括觸控點材質（如陶瓷、玻璃、壓克力或其他非導電材質）、PCB板厚度（即對應觸控板1的電路板厚度）、觸控按鍵40的大小、觸控按鍵40的導線材質、觸控按鍵40對應於晶片的導線之佈局（Layout）的長度、溫度、濕度、壓力、製作時的誤差或其他會影響等效電容的環境參數等。每個觸控裝置因為使用的轉換模組20不同，其與環境參數的相對關係亦不同，所產生出的感應值也會不同，所對應的最合適門檻值也會不同，同時除了以實際量測的方式來得到儲存門檻單元32的數據（參考數值及門檻值）外，若是由足夠精準的模擬模組，也可以採用如HSPICE之類的模擬軟體，透過模擬模組或模擬軟體輸入特定的環境參數下，亦可得到大量的參考數值及門檻值之數據資料。

第4圖為本發明一實施例之觸控裝置校正方法之一流程圖。請參閱第4圖，觸控裝置於出廠前，需先依第3圖所示的流程產生儲存門檻單元32所需要的資料。接著使用者取得觸控裝置，並於觸控板1開機後（即接收開機指令，如第4圖的步驟S01），控制運算模組10依序取得開機時每一觸控按鍵40未被手指觸摸的第二等效電容值（如第4圖的步驟S02），經由轉換模組20轉換為感應數值，並且由控制運算模組10儲存於儲存參考值單元31以作為參考數值（如第4圖的步驟S03）。接著，控制運算模組10依序針對每一觸控按鍵40執行以下的步驟用來偵測監控有無觸碰按鍵。由控制運算模組10 依序掃描一個或複數個觸控鍵，以取得第一等效電容值（如第4圖的步驟S04），轉換模組20會轉換為新感應數值（如第4圖的步驟S05），接著，利用由步驟Ｓ03產生的參考數值自儲存門檻單元32搜尋取得對應的門檻值（如第4圖的步驟S06），再由控制運算模組10得到參考數值與現有感應數值的差值，進而判斷其二者差值是否大於門檻值（如第4圖的步驟S07），若是大於門檻值即表示此一觸控按鍵40有被使用者觸碰，此時會發出觸控反應指令（如第4圖的步驟S08），接著偵測下一觸控按鍵40是否有新的等效電容值產生（即回到步驟S04）；若小於門檻值，則是此一觸控按鍵40使用者並無觸碰，於此，繼續偵測下一個觸控按鍵40產生新的等效電容值（如第4圖的步驟S07回到步驟S04），藉此重覆步驟S04至步驟S07，而可持續地偵測各觸控按鍵40，且得對應的選擇至適當的門檻值。

藉由上述結構，因為事先已經將各種環境因素所對應的參考值與門檻值儲存於儲存門檻單元32，同時以不同的參考數值來選擇不同的門檻值，再者，藉由觸控裝置出廠前已經考慮在不同環境參數下，各個不同參考值即會對應至不同的門檻值，可以使觸控裝置在使用時若是遇到環境上的差異時，可動態調整其門檻值，進而於組裝時，或佈局上有作微調時，不須要重新再產生一次門檻值，如此一來，得以提升組裝及生產時的效率，更可以避免使用者在日後使用時發生有觸碰時沒反應，或者無觸碰時發出反應的誤動作。

1‧‧‧觸控板
10‧‧‧控制運算模組
20‧‧‧轉換模組
30‧‧‧儲存模組
31‧‧‧儲存參考值單元
32‧‧‧儲存門檻單元
40‧‧‧觸控按鍵
S011‧‧‧輸入特定的環境參數
S012‧‧‧取得等效電容值，並轉換為參考數值
S013‧‧‧儲存參考數值
S014‧‧‧取得感應電容值，並取得門檻值
S015‧‧‧儲存門檻值
S01‧‧‧接收一開機指令
S02‧‧‧取得一第二等效電容值
S03‧‧‧轉換第二等效電容值為參考數值
S04‧‧‧取得第一等效電容值
S05‧‧‧轉換等效電容值為感應數值
S06‧‧‧搜尋取得對應的門檻值
S07‧‧‧是否大於門檻值
S08‧‧‧發出觸控反應指令

[第1圖]為本發明一實施例之一架構示意圖。 [第2圖]為本發明一實施例之儲存門檻單元的一示意圖。 [第3圖]為本發明一實施例之產生儲存門檻單元的一流程圖。 [第4圖]為本發明一實施例之觸控裝置校正方法之一流程圖。

1‧‧‧觸控板

10‧‧‧控制運算模組

20‧‧‧轉換模組

30‧‧‧儲存模組

31‧‧‧儲存參考值單元

32‧‧‧儲存門檻單元

40‧‧‧觸控按鍵

Claims (9)

1. 一種電容式觸控裝置的自動觸控校正方法，包含：接收一開機指令；依據觸控裝置的一環境參數取得一第二等效電容值；轉換該第二等效電容值為一參考數值；取得一第一等效電容值；轉換該第一等效電容值為一感應數值；自一儲存模組搜尋對應該環境參數與該參考數值的一門檻值；判斷該感應數值與該參考數值之運算關係是否大於該門檻值；及判斷大於該門檻值時，發出一觸控反應指令。
2. 如請求項1所述的電容式觸控裝置的自動觸控校正方法，其中該轉換該第一等效電容值為一感應數值之步驟，更包含：掃描至少一觸控按鍵；及接收該第一等效電容值。
3. 如請求項1所述的電容式觸控裝置的自動觸控校正方法，其中該搜尋對應的一門檻值之步驟，更包含：於一儲存門檻單元搜尋該門檻值，該門檻值對應於該參考數值。
4. 如請求項1所述的電容式觸控裝置的自動觸控校正方法，其中該判斷該感應數值與該參考數值之一運算關係是否大於該門檻值之步驟中，該運算關係係該感應數值與該參考數值之差值。
5. 如請求項1所述的電容式觸控裝置的自動觸控校正方法，其中該門檻值產生方法包含： 輸入特定的該環境參數；取得該第二等效電容值，並轉換為該參考數值；儲存該參考數值；接收一感應電容值，並對應該環境參數計算取得該門檻值；及儲存該門檻值。
6. 如請求項5所述的電容式觸控裝置的門檻值的建立方法，其中該輸入特定的一環境參數之步驟中，該環境參數以一模擬模組或一模擬軟體輸入。
7. 如請求項5所述的電容式觸控裝置的門檻值的建立方法，其中該輸入特定的一環境參數之步驟中，該環境參數包含一觸控點材質、一PCB板厚度、一觸控按鍵的大小、一導線材質、一導線於佈局時長度、一溫度、一濕度、一壓力或一製作時的誤差。
8. 一種自動校正的電容式觸控裝置，應用於一觸控板的觸控校正，該電容式觸控裝置包含：複數個觸控按鍵，分別包含一等效電容值；一轉換模組，轉換該等效電容值為一感應數值；一儲存模組，包含一儲存參考值單元及一儲存門檻單元，該儲存參考值單元儲存一參考數值，該儲存門檻單元儲存複數個門檻值；及一控制運算模組，電性連接該些觸控按鍵、該轉換模組及該儲存模組，該控制運算模組接收該參考數值及該感應數值，該控制運算模組自該儲存門檻單元取得對應於該參考數值的其中一該門檻值，判斷該參考 數值及該感應數值之一運算關係是否大於該門檻值，於大於該門檻值時，發出一觸控反應指令。
9. 如請求項8所述的電容式觸控裝置，其中該儲存門檻單元的該些門檻值分別對應於其中一參考數值及一環境參數。