觸摸系統和確定觸摸系統的低噪聲驅動頻率的方法
2023-09-19 08:17:35 1
觸摸系統和確定觸摸系統的低噪聲驅動頻率的方法
【專利摘要】本發明提供了一種觸摸系統和一種確定觸摸系統的低噪聲驅動頻率的方法。所述觸摸系統包括觸摸傳感器面板和觸控螢幕控制電路。在所述觸控螢幕控制電路感測輸入到所述觸摸傳感器面板的觸摸數據的同時，所述觸控螢幕控制電路通過選擇性地使用分別具有彼此不同的濾波器頻率的原型數字濾波器來分析包含在所述觸摸數據中的噪聲譜，並且確定低噪聲驅動頻率。
【專利說明】觸摸系統和確定觸摸系統的低噪聲驅動頻率的方法
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求於2012年12月3日提交的韓國專利申請N0.10-2012-0138932的優先權,其全部公開內容以引用的方式合併於此。
【技術領域】
[0003]本發明構思的實施例涉及觸摸系統，具體而言，涉及電容式多點觸摸系統和確定電容式多點觸摸系統的低噪聲驅動頻率的方法。
【背景技術】
[0004]觸控螢幕系統可以用作輸入裝置。觸控螢幕系統可以包括具有觸敏表面的觸摸傳感器面板和布置在該觸摸傳感器面板之下的顯示裝置。
[0005]在對觸摸傳感器面板進行觸摸時，噪聲連同觸摸數據一起會通過該觸摸傳感器面板輸入到觸控螢幕系統，從而引起觸控螢幕系統的故障。
【發明內容】
[0006]根據本發明構思的示例性實施例，一種觸摸系統(例如，電容式多點觸摸系統)包括觸摸傳感器面板和觸控螢幕控制電路。
[0007]在所述觸控螢幕控制電路感測輸入到所述觸摸傳感器面板的觸摸數據的同時，所述觸控螢幕控制電路通過選擇性地使用分別具有彼此不同的濾波器頻率的多個原型數字濾波器來分析包含在所述觸摸數據中的噪聲譜，並且確定低噪聲驅動頻率。
[0008]在本發明構思的示例性實施例中，所述觸控螢幕控制電路可以在移動所述數字濾波器的濾波器頻率的同時基於所述數字濾波器的中心頻率來分析噪聲譜。
[0009]在本發明構思的示例性實施例中，所述觸控螢幕控制電路可以通過順序地選擇各數字濾波器來執行濾波。
[0010]在本發明構思的示例性實施例中，所述電容式多點觸摸系統可以與感測所述觸摸數據實質上同時地獲得包含在所述觸摸數據中的噪聲譜。
[0011]在本發明構思的示例性實施例中，所述觸控螢幕控制電路可以包括模擬前端單元、數位訊號處理器(DSP)、驅動脈衝發生器和處理器。
[0012]所述模擬前端單元將從所述觸摸傳感器面板接收的第一信號轉換成第二信號。所述模擬前端單元將所述第二信號轉換成數字輸入數據。所述第一信號包括電荷型信號，所述第二信號包括電壓型信號。所述數位訊號處理器(DSP)將所述數字輸入數據轉換成數字輸出數據。所述數位訊號處理器(DSP)通過分析包含在所述觸摸數據中的噪聲譜來確定所述低噪聲驅動頻率。所述驅動脈衝發生器響應於所述低噪聲驅動頻率產生驅動脈衝，並且將所述驅動脈衝提供至所述觸摸傳感器面板。所述處理器基於所述數字輸出數據來控制顯示裝置。
[0013]在本發明構思的示例性實施例中，所述模擬前端單元可以包括第一轉換器(例如，C-V (電荷-電壓)轉換器)和第二轉換器(例如，模擬-數字(A/D)轉換器)。
[0014]所述C-V轉換器將從所述觸摸傳感器面板接收到的所述第一信號轉換成所述第二信號。所述A/D轉換器將所述第二信號轉換成所述數字輸入數據。
[0015]在本發明構思的示例性實施例中，所述模擬前端單元還可以包括反鋸齒濾波器。所述反鋸齒濾波器從所述第二信號中去除反鋸齒噪聲，並且將所述第二信號提供至所述A/D轉換器。
[0016]在本發明構思的示例性實施例中，所述數位訊號處理器(DSP)可以包括觸摸數據處理單元和噪聲譜分析器。所述觸摸數據處理單元將所述數字輸入數據轉換成所述數字輸出數據。所述噪聲譜分析器通過分析包含在所述觸摸數據中的噪聲譜來確定所述低噪聲驅動頻率。
[0017]在本發明構思的示例性實施例中，所述噪聲譜分析器可以包括所述多個數字濾波器。
[0018]在本發明構思的示例性實施例中，所述噪聲譜分析器還可以包括加法電路、第一選擇電路和第二選擇電路。所述加法電路通過多個感測通道從所述模擬前端單元接收所述數字輸入數據，並且將所述數字輸入數據相加。所述第一選擇電路選擇性地將所述加法電路的輸出信號傳送至所述多個數字濾波器。所述第二選擇電路選擇性地將所述多個數字濾波器的輸出信號傳送至所述噪聲譜分析器的輸出端。
[0019]根據本發明構思的示例性實施例，一種確定觸摸系統(例如，電容式多點觸摸系統)的低噪聲驅動頻率的方法包括步驟:感測輸入到觸摸傳感器面板的觸摸數據。在感測所述觸摸數據的同時，通過選擇性地使用分別具有不同的濾波器頻率的數字濾波器來分析包含在所述觸摸數據中的噪聲譜。確定所述電容式多點觸摸系統的低噪聲驅動頻率。
[0020]在本發明構思的示例性實施例中，在移動所述數字濾波器的濾波器頻率的同時，基於所述數字濾波器的中心頻率來分析噪聲譜。
[0021]在本發明構思的示例性實施例中，響應於所述低噪聲驅動頻率產生驅動脈衝。將所述驅動脈衝提供至所述觸摸傳感器面板。
[0022]根據本發明構思的示例性實施例，一種觸摸系統包括面板和控制器。所述面板配置成通過感測觸摸來產生模擬信號。所述控制器配置成將所述模擬信號轉換成數位訊號。所述控制器配置成通過分別具有彼此不同的中心頻率的多個濾波器來獲得包含在所述數位訊號中的噪聲信號的頻率譜。所述控制器配置成將所獲得的頻率譜的最低頻率確定為驅動頻率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]通過以下結合附圖的詳細說明，本公開更加完整的評價及其更多的表現方面將會更加容易地獲得，並且變得更加容易理解，在附圖中:
[0024]圖1是根據本發明構思的示例性實施例示出了電容式多點觸摸系統的框圖；
[0025]圖2是根據本發明構思的示例性實施例示出了確定電容式多點觸摸系統的低噪聲驅動頻率的方法的流程圖；
[0026]圖3是根據本發明構思的示例性實施例示出了圖1的電容式多點觸摸系統中包括的觸摸傳感器面板的示圖；[0027]圖4是根據本發明構思的示例性實施例示出了圖1的電容式多點觸摸系統中包括的噪聲譜分析器的電路圖；
[0028]圖5是根據本發明構思的示例性實施例示出了圖4的噪聲譜分析器中包括的數字濾波器的濾波器頻率的示圖；
[0029]圖6是根據本發明構思的示例性實施例示出了圖4的噪聲譜分析器的輸出的示圖；
[0030]圖7和圖8是根據本發明構思的示例性實施例示出了數字濾波器的結構的示圖；
[0031]圖9是根據本發明構思的示例性實施例示出了移動至低噪聲驅動頻率的過程的示圖；
[0032]圖10是根據本發明構思的示例性實施例示出了包含電容式多點觸摸系統的行動電話的框圖；以及
[0033]圖11是根據本發明構思的示例性實施例示出了包含電容式多點觸摸系統的數字音頻/視頻播放器的框圖。
【具體實施方式】
[0034]現在將參考附圖更加詳細地描述各實施例。然而，這些本發明構思可以按照不同的方式具體實現。
[0035]應當理解的是，當一個元件或層被稱作在另一個元件或層之上、連接到或耦接到另一個元件或層時，所述一個元件或層可以直接在另一個元件或層之上、直接連接或耦接到另一個元件或層，或者可以也可以存在中間元件或中間層。相同的附圖標記在整個說明書和附圖中表示相同或相似的元件。
[0036]如在此所使用的那樣，單數形式「一」、「一個」和「該」旨在也包括複數形式，除非在上下文中另外明確地進行了說明。
[0037]圖1是根據本發明構思的示例性實施例示出了電容式多點觸摸系統100的框圖。
[0038]參考圖1，電容式多點觸摸系統100可以包括觸摸傳感器面板110和觸控螢幕控制電路。觸控螢幕控制電路可以包括模擬前端單元115、數位訊號處理器(DSP)145、驅動脈衝發生器170和處理器180。
[0039]在感測輸入到觸摸傳感器面板110的觸摸數據的同時，觸控螢幕控制電路通過選擇性地使用具有不同濾波器頻率的原型數字濾波器來分析包含在觸摸數據中的噪聲譜，並且確定低噪聲驅動頻率。
[0040]觸摸傳感器面板110響應於驅動電壓Vdkv和觸摸數據進行操作，並且觸摸傳感器面板110產生與觸摸輸入相對應的電荷信號。當觸摸數據輸入到觸摸傳感器面板110時會包含噪聲νΝ。模擬前端單元115將電荷型的第一信號轉換成電壓型的第二信號，並且對於第二信號執行模擬-數字轉換，從而產生數字輸入數據。DSP145對於數字輸入數據執行數位訊號處理，從而產生數字輸出數據。DSP145分析包含在觸摸數據中的噪聲的噪聲譜，從而產生低噪聲驅動頻率。驅動脈衝發生器170響應於低噪聲驅動頻率產生驅動脈衝VDKV，並且將驅動脈衝Vdkv提供至觸摸傳感器面板110。處理器180基於數字輸出數據來控制顯示裝置。處理器180可以響應於DSP145的輸出移動諸如光標或指針之類的對象。可以在觸摸傳感器面板110與數位訊號處理器145之間布置多條通道CH。[0041]模擬前端單元115可以包括電荷-電壓(C-V)轉換器120、反鋸齒濾波器130和模擬-數字轉換器140。電荷-電壓(C-V)轉換器120將電荷信號轉換成與該電荷信號相對應的多個第一電壓信號。反鋸齒濾波器130去除包含在第一電壓信號中的噪聲並且產生第二電壓信號。模擬-數字轉換器140將第二電壓信號轉換成與該第二電壓信號相對應的多個數位訊號。
[0042]數位訊號處理器145可以包括觸摸數據處理單元150和噪聲譜分析器160。觸摸數據處理單元150對於數字輸入數據執行數位訊號處理，從而產生數字輸出數據。噪聲譜分析器160分析包括在觸摸數據中的噪聲譜，從而確定低噪聲驅動頻率。
[0043]觸控螢幕控制電路可以在移動數字濾波器的濾波器頻率的同時基於中心頻率分析噪聲譜。此外，觸控螢幕控制電路可以包括分別具有不同中心頻率的多個數字濾波器，並且觸控螢幕控制電路可以順序地選擇各數字濾波器並且通過所選數字濾波器執行濾波。電容式多點觸摸系統100可以與感測觸摸數據實質上同時地獲得包含在觸摸數據中的噪聲譜。
[0044]圖2是根據本發明構思的示例性實施例示出了確定電容式多點觸摸系統的低噪聲驅動頻率的方法的流程圖。
[0045]參考圖1和圖2，根據確定電容式多點觸摸系統的低噪聲驅動頻率的方法，感測輸入到觸摸傳感器面板110的觸摸數據(SI)。在觸控螢幕控制電路感測輸入到觸摸傳感器面板110的觸摸數據的同時，通過選擇性地使用具有彼此不同的濾波器頻率的原型數字濾波器來分析包含在觸摸數據中的噪聲譜(S2)。確定電容式多點觸摸系統的低噪聲驅動頻率(S3)。
[0046]分析包含在觸摸數據中的噪聲譜的步驟可以包括在移動數字濾波器的濾波器頻率的同時基於數字濾波器的中心頻率分析噪聲譜。
[0047]確定電容式多點觸摸系統的低噪聲驅動頻率的方法還可以包括響應於低噪聲驅動頻率產生驅動脈衝並且將驅動脈衝提供至觸摸傳感器面板110。
[0048]圖3是根據本發明構思的示例性實施例示出了圖1的電容式多點觸摸系統中包括的觸摸傳感器面板110的示圖。
[0049]參考圖3，觸摸傳感器面板110包括位於驅動通道和感測通道CH交叉處的像素。在其相應的驅動通道和其相應的感測通道CH之間會產生互電容Cm。驅動電壓Vdkv可以施加至各驅動通道之一，並且直流電壓可以施加至其餘的驅動通道。
[0050]圖4是根據本發明構思的示例性實施例示出了圖1的電容式多點觸摸系統中包括的噪聲譜分析器160的電路圖。
[0051]參考圖4，噪聲譜分析器160可以包括分別具有不同中心頻率的多個數字濾波器164 (F_0、F_l、……和F_(N-1))、加法電路162、第一選擇電路163和第二選擇電路165。加法電路162從多個感測通道CHl至CHn接收數字輸入數據，並且將接收到的數字輸入數據相加。第一選擇電路163選擇性地將從加法電路162輸出的信號傳送至多個數字濾波器F_0、F_1、……和F_ (N-1)。第二選擇電路165選擇性地將分別從多個數字濾波器F_0、F_l、......和F_(N-1)輸出的信號yjn]至yH [η]傳送至噪聲譜分析器160的輸出端。
[0052]圖5是根據本發明構思的示例性實施例示出了圖4的噪聲譜分析器160中包括的數字濾波器的濾波器頻率的示圖。
[0053]參考圖5，當原型數字濾波器FIL_PR0的中心頻率是Otl時，其他數字濾波器可以分別具有ωρωρωρ……和《,處的中心頻率。各數字濾波器可以分別具有如圖4的各個數字濾波器F_0、F_1、……、和F_(N-1)的方框中所示的脈衝響應。如圖5所示Λ(#)、h1(ejM)>h2(ejM)>h3(ejM)>……和hk(eju)分別表示圖4的各個數字濾波器F_0、F_1、……和F_(N-1)的方框中所示的脈衝響應的傅立葉變換值。
[0054]如圖4和圖5所示，根據本發明構思的示例性實施例的電容式多點觸摸系統100可以在移動數字濾波器的濾波器頻率的同時基於數字濾波器的中心頻率分析噪聲譜。
[0055]圖6是根據本發明構思的示例性實施例示出了圖4的噪聲譜分析器160的輸出的示圖。
[0056]如圖6所示，當數字濾波器的中心頻率是ωι、ω2、ω3、……和(0,時，示出了作為噪聲值的各數字濾波器F_0、F_1、……和？_』1)的輸出值。噪聲譜分析器160可以使用圖6所示的噪聲譜確定低噪聲驅動頻率。
[0057]圖7和圖8是根據本發明構思的示例性實施例示出了數字濾波器的結構的示圖。
[0058]如圖7所示，濾波器係數Cl至cn和脈衝響應1?[η]至hk[n]可以存儲在開關濾波器存儲器166中，並且脈衝響應Iitl [η]至hk[n]可以通過多路復用器167輸出。
[0059]參考圖8,可以通過將濾波器輸入x[n]與這樣一個值相乘來確定濾波器輸出yk[n]，所述值是通過脈衝響應hk[n]、濾波器係數168、延遲Z—1和加法電路169的組合獲得的。
[0060]圖9是示出了移動至低噪聲驅動頻率的過程的示圖。
[0061]參考圖9，可以通過順序地選擇和濾波如圖4所示的分別具有中心頻率％、ω2、ω3、……和ω,的數字濾波器16·4 (F_0、F_1、……和F_(N_1))來獲得具有最小噪聲的驅動頻率。
[0062]圖10是根據本發明構思的示例性實施例示出了包含電容式多點觸摸系統的行動電話1000的框圖。
[0063]參考圖10，行動電話1000可以包括觸摸傳感器面板1100、顯示裝置1200和觸控螢幕控制電路1300。顯示裝置1200可以布置在觸摸傳感器面板1100之下。觸控螢幕控制電路1300可以具有與結合圖1描述的上述觸控螢幕控制電路相同的結構。在觸控螢幕控制電路1300感測輸入到觸摸傳感器面板1100的觸摸數據的同時，觸控螢幕控制電路1300可以分析包含在觸摸數據中的噪聲譜，並且可以確定低噪聲驅動頻率。此外，觸控螢幕控制電路1300可以在移動數字濾波器的濾波器頻率的同時基於數字濾波器的中心頻率分析噪聲譜。
[0064]圖11是根據本發明構思的示例性實施例示出了包含電容式多點觸摸系統的數字音頻/視頻播放器2000的框圖。
[0065]參考圖11，數字音頻/視頻播放器2000可以包括觸摸傳感器面板2100、顯示裝置2200和觸控螢幕控制電路2300。顯示裝置2200可以布置在觸摸傳感器面板2100之下。觸控螢幕控制電路2300可以具有與結合圖1描述的上述觸控螢幕控制電路相同的結構。在觸控螢幕控制電路2300感測輸入到觸摸傳感器面板2100的觸摸數據的同時，觸控螢幕控制電路2300可以分析包含在觸摸數據中的噪聲譜以確定低噪聲驅動頻率。此外，觸控螢幕控制電路2300可以在移動數字濾波器的濾波器頻率的同時基於數字濾波器的中心頻率分析噪聲譜。
[0066]本發明構思的示例性實施例可以應用於包括電容式多點觸摸系統的顯示系統。
[0067]根據本發明構思的示例性實施例的電容式多點觸摸系統，在該電容式多點觸摸系統感測輸入到觸摸傳感器面板的觸摸數據的同時，可以通過選擇性地使用分別具有彼此不同的中心頻率的原型數字濾波器來分析包含在觸摸數據中的噪聲的噪聲譜。該電容式多點觸摸系統可以在移動原型數字濾波器的濾波器頻率的同時基於原型數字濾波器的中心頻率分析噪聲譜。因此，該電容式多點觸摸系統可以防止在該電容式多點觸摸系統中錯誤的發生。
[0068]上述內容是實施例的示例說明，並且不應當認為被限定於此。雖然已經說明了一些示例性實施例，但是本領域技術人員將很容易地認識到可以對這些示例性實施例進行多種修改。
【權利要求】
1.一種觸摸系統，包括: 觸摸傳感器面板；以及 觸控螢幕控制電路，在所述觸控螢幕控制電路感測輸入到所述觸摸傳感器面板的觸摸數據的同時，所述觸控螢幕控制電路配置成通過選擇性地使用分別具有彼此不同的濾波器頻率的多個數字濾波器來分析包含在所述觸摸數據中的噪聲譜，並且配置成確定低噪聲驅動頻率。
2.如權利要求1所述的觸摸系統，其中，所述觸控螢幕控制電路配置成在移動所述數字濾波器的濾波器頻率的同時基於所述數字濾波器的中心頻率分析噪聲譜。
3.如權利要求1所述的觸摸系統，其中，所述觸控螢幕控制電路配置成通過順序地選擇各數字濾波器來執行濾波。
4.如權利要求1所述的觸摸系統，其中，所述觸摸系統配置成與感測所述觸摸數據實質上同時地獲得包含在所述觸摸數據中的噪聲譜。
5.如權利要求1所述的觸摸系統，其中，所述觸控螢幕控制電路包括: 模擬前端單元，其配置成將從所述觸摸傳感器面板接收到的第一信號轉換成第二信號，並且配置成將所述第二信號轉換成數字輸入數據，其中，所述第一信號包括電荷型信號，所述第二信號包括電壓型信號； 數位訊號處理器，其配置成將所述數字輸入數據轉換成數字輸出數據，並且配置成通過分析包含在所述觸摸數據中的噪聲譜來確定所述低噪聲驅動頻率； 驅動脈衝發生器，其配置成響應於所述低噪聲驅動頻率產生驅動脈衝，並且配置成將所述驅動脈衝提供至所述觸摸·傳感器面板；以及 處理器，其配置成基於所述數字輸出數據來控制顯示裝置。
6.如權利要求5所述的觸摸系統，其中，所述模擬前端單元包括: 第一轉換器，其配置成將從所述觸摸傳感器面板接收到的所述第一信號轉換成所述第二信號；以及 第二轉換器，其配置成將所述第二信號轉換成所述數字輸入數據。
7.如權利要求6所述的觸摸系統，其中，所述模擬前端單元還包括: 反鋸齒濾波器，其配置成從所述第二信號中去除反鋸齒噪聲，並且配置成將所述第二信號提供至所述第二轉換器。
8.如權利要求5所述的觸摸系統，其中，所述數位訊號處理器包括: 觸摸數據處理單元，其配置成將所述數字輸入數據轉換成所述數字輸出數據；以及 噪聲譜分析器，配置成通過分析包含在所述觸摸數據中的噪聲譜來確定所述低噪聲驅動頻率。
9.如權利要求8所述的觸摸系統，其中，所述噪聲譜分析器包括所述多個數字濾波器。
10.如權利要求9所述的觸摸系統，其中，所述噪聲譜分析器還包括: 加法電路，其配置成通過多個感測通道從所述模擬前端單元接收所述數字輸入數據，並且配置成將所述數字輸入數據相加； 第一選擇電路，其配置成選擇性地將所述加法電路的輸出信號傳送至所述多個數字濾波器；以及 第二選擇電路，其配置成選擇性地將所述多個數字濾波器的輸出信號傳送至所述噪聲譜分析器的輸出端。
11.一種電話，包括: 如權利要求1所述的觸摸系統；以及 顯示裝置，其配置成響應於所述觸摸系統的輸出進行操作。
12.—種數字音頻/視頻播放器，包括: 如權利要求1所述的觸摸系統；以及 顯示裝置，其配置成響應於所述觸摸系統的輸出進行操作。
13.一種確定觸摸系統的低噪聲驅動頻率的方法，包括步驟: 感測輸入到觸摸傳感器面板的觸摸數據； 在感測所述觸摸數據的同時，通過選擇性地使用分別具有不同的濾波器頻率的數字濾波器來分析包含在所述觸摸數據中的噪聲譜；以及確定所述觸摸系統的低噪聲驅動頻率。
14.如權利要求13所述的方法，其中，在移動所述數字濾波器的濾波器頻率的同時基於所述數字濾波器的中心頻率來分析噪聲譜。
15.如權利要求13所述的方法，還包括步驟: 響應於所述低噪聲驅動頻率產生驅動脈衝；以及 將所述驅動脈衝提 供至所述觸摸傳感器面板。
16.—種觸摸系統,包括: 面板，其配置成通過感測觸摸來產生模擬信號；以及 控制器，其配置成將所述模擬信號轉換成數位訊號，配置成通過分別具有彼此不同的中心頻率的多個濾波器來獲得包含在所述數位訊號中的噪聲信號的頻率譜，並且配置成將所獲得的頻率譜的最低頻率確定為驅動頻率。
【文檔編號】G06F3/044GK103853405SQ201310642381
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2013年12月3日 優先權日:2012年12月3日
【發明者】崔光浩, 金相佑, 李昌柱 申請人:三星電子株式會社