阅读说明：本技术 电容式触控板上的液体检测方法及其控制器 (Liquid detection method on capacitive touch pad and controller thereof ) 是由 杨东敏 杨学伟 包天雯 于 2018-11-19 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种电容式触控板上的液体检测方法及其控制器,该液体检测方法先取得该电容式触控板每一个第一感应电极的感应量作为一第一感应信息,再取得该电容式触控板的各感应点的感应量,再将每一个第一感应电极上的所有感应点的感应量予以累加后作为一第二感应信息,接着根据该第一感应信息与该第二感应信息,决定一差异信息；该差异信息被用来判断是否有液体存在于该电容式触控板上。(The invention discloses a liquid detection method on a capacitive touch pad and a controller thereof, wherein the liquid detection method firstly obtains the induction quantity of each first induction electrode of the capacitive touch pad as first induction information, then obtains the induction quantity of each induction point of the capacitive touch pad, then accumulates the induction quantities of all the induction points on each first induction electrode as second induction information, and then determines difference information according to the first induction information and the second induction information; the difference information is used to determine whether liquid is present on the capacitive touchpad.)

电容式触控板上的液体检测方法及其控制器

技术领域

本发明涉及一种电容式触控板上的物件检测方法，尤其涉及一种电容式触控板上的液体检测方法。

背景技术

电容式触控板是根据电容量的变化来判断物件的触控信息，例如物件的种类。当电容式触控板上存在有液体(例如水)而且使用者的手指与该液体接触时，现有的电容式触控板控制器无法辨识出有液体存在于电容式触控板上。

发明内容

本发明的主要发明目的在于提供一种电容式触控板上的液体检测方法及其控制器。

根据本发明的一实施例，一电容式触控板上的液体检测方法包含有以下步骤(a)至(d)；其中，该电容式触控板包含有多个第一感应电极与多个第二感应电极，该多个第一感应电极与该多个第二感应电极的交会构成多个感应点；

(a)对该多个第一感应电极进行自电容量测，获得第一感应信息，该第一感应信息包括每一该第一感应电极的感应量；

(b)对该多个感应点进行互电容量测，获得每一该感应点的感应量；

(c)分别计算每一第一感应电极上的多个该感应点的感应量的总和，获得一第二感应信息；以及

(d)根据该第一感应信息与该第二感应信息，判断是否有液体存在于该电容式触控板上。

根据本发明的一实施例，一电容式触控板的控制器用以检测一触控板上是否存在液体，该触控板包括多个第一感应电极与多个第二感应电极，该多个第一感应电极与该多个第二感应电极的交会构成多个感应点；该控制器包含有：一储存媒体及一处理器；其中该储存媒体用以储存固件程序，而该处理器耦接该储存媒体，且该处理器藉由执行该固件程序执行前揭步骤(a)至(d)。

根据本发明的另一实施例，一电容式触控板上的液体检测方法包含有以下步骤(a)至(d)；其中，电容式触控板在X方向包括有多个第一感应电极，在Y方向包括多个第二感应电极，该多个第一感应电极与该多个第二感应电极的交会构成多个感应点；

(a)对该多个第一感应电极及第二感应电极进行自电容量测，获得第一X轴感应信息及第一Y轴感应信息，该第一X轴感应信息包括每一该第一感应电极的感应量，该第一Y轴感应信息包括每一该第二感应电极的感应量；

(b)对该多个感应点进行互电容量测，获得每一该感应点的感应量；

(c)分别计算每一该第一感应电极上的多个该感应点的感应量的总和，获得一第二X轴感应信息，以及分别计算每一该第二感应电极上的多个该感应点的感应量的总和，获得第二Y轴感应信息；以及

(d)根据该第一X轴感应信息及第一Y轴感应信息与该第二X轴感应信息及该第二Y轴感应信息，判断是否有液体存在于该电容式触控板上。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为本发明电容式触控装置的一架构示意图；

图2A为根据本发明的电容式触控板的液体检测方法的流程图；

图2B说明图2A步骤S40的一实施例；

图3提供电容式触控板的第一X轴感应信息及第一Y轴感应信息；

图4A提供电容式触控板的多个感应点的感应量；

图4B为电容式触控板的第二X轴感应信息及第二Y轴感应信息的一示意图；

图4C为电容式触控板的第三X轴感应信息及第三Y轴感应信息的一示意图；

图4D为电容式触控板的X轴差异信息及Y轴差异信息的一示意图；

图5说明图1中控制器的组成；

图6提供图5中感测单元的一实施例；

图7A至图7D的信号波形图说明根据本发明的控制器在进行自电容式量测与互电容量测时所使用的驱动信号以及感测的时间。

其中，附图标记

1电容式触控装置 10电容式触控板

100感应点 20控制器

21驱动单元 22感测单元

221感测电路 222取样保持电路

23处理器 231储存媒体

30液体

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：

首先请参阅图1所示，一电容式触控装置1包含一电容式触控板10及一控制器20。该电容式触控板10可以是透明的，也可以是不透明的。该电容式触控板10在X方向上包含有多条感应电极X1～Xn，在Y方向上包括多条感应电极Y1～Ym，且该些感应电极X1～Xn及该些感应电极Y1～Ym的交会构成多个感应点100。图1中该些感应电极X1～Xn与该些感应电极Y1～Ym的位置只是示意，并无意限制本发明。控制器20耦接该电容式触控板10，用以检测多条感应电极X1～Xn、多条感应电极Y1～Ym以及多个感应点100的感应量。图号30是代表液体(例如水)，出现在电容式触控板10上。一导体(例如手指F)接触该液体30，使得液体30接地。

为方便说明，在图3、图4A至图4D提供的例子中，电容式触控板10在X方向包含7个第一感应电极X1～X7，在Y方向包括12个第二感应电极Y1～Y12。第一感应电极X1～X7及第二感应电极Y1～Y12的交会构成84个感应点100。

请配合参阅图2A所示，为根据本发明的电容式触控板10的液体检测方法的一流程图，该液体检测方法包含以下步骤S10～S40。

于步骤S10中，该控制器20对于X方向上的第一感应电极X1～X7以及Y方向上的第二感应电极Y1～Y12进行自电容量测(self-capacitance measurement)，获得如图3所示的一第一X轴感应信息dV_Self_X与第一Y轴感应信息dV_Self_Y。该第一X轴感应信息dV_Self_X包含每一个第一感应电极X1～X7的感应量。如图3所示，第一感应电极X1的感应量为8，第二感应电极X7的感应量为22。该第一Y轴感应信息dV_Self_Y包含每一个第二感应电极Y1～Y12的感应量。如图3所示，第二感应电极Y1的感应量为0，第二感应电极Y12的感应量为4。

前述的自电容量测包括同时驱动多条感应电极。在一实施例中，当驱动及读取其中一条第一感应电极或第二感应电极时，也对该被驱动的第一或第二感应电极的相邻第一或第二感应电极同时输出具有相同相位的驱动信号。例如，当量测第一感应电极X3的感应量时，控制器20同时输出驱动信号予该第一感应电极X3，以及与该第一感应电极X3相邻的二条第一感应电极X2、X4。当量测该第二感应电极Y3的感应量时，控制器20同时输该驱动信号予该第二感应电极Y3，以及与该第二感应电极Y3相邻的二条第二感应电极Y2、Y4。在另一实施例中，该自电容量测对全部的第一感应电极X1～X7同时输出相同相位的驱动信号，再一起接收该些第一感应电极X1～X7的信号，也对全部的第二感应电极Y1～X12输出相同相位的驱动信号，再一起接收该些第二感应电极Y1～Y12的信号。

在步骤S20中，控制器20对于多个感应点100进行互电容量测(mutual-capacitance measurement)，获得多个感应点100的感应量如图4A所示。在图4A中，第一感应电极X1与第二感应电极Y1构成的感应点100的感应量为3，第一感应电极X3与第二感应电极Y7构成的感应点100的感应量为178。互电容量测的详细内容为熟习触控技术领域者所熟知，在此不在详述。

步骤S10与步骤S20的顺序可以交换。在一实施例中，先进行步骤S20，再进行步骤S10。

获得多条感应点100的感应量之后，进行步骤S30，分别计算每一个第一感应电极X1～X7上的多个该感应点100的感应量的总和，获得第二X轴感应信息dVsum_Mutual_X，以及分别计算每一个第二感应电极Y1～Y12上的多个该感应点100的感应量的总和，获得第二Y轴感应信息dVsum_Mutual_Y。图4b显示第二X轴感应信息dVsum_Mutual_X与第二Y轴感应信息dVsum_Mutual_Y。每一个第一感应电极X1～X7与每一第二感应电极Y1～Y12各自对应一个累加的感应量。举例来说，在图4B中，第一感应电极X1包括12个感应点100，这12个感应点100的感应量的总和为103。第二感应电极Y1包括7个感应点100，这7个感应点100的感应量的总和为24。

步骤S40根据该第一X轴感应信息dV_Self_X、该第二X轴感应信息dVsum_Mutual_X、该第一Y轴感应信息dV_Self_Y以及该第二Y轴感应信息dVsum_Mutual_Y判断是否有液体存在于该电容式触控板10上。

步骤S40的一个实施例，包括根据该第一X轴感应信息dV_Self_X与该第二X轴感应信息dVsum_Mutual_X决定一X轴差异信息dV_diff_X，根据该第一Y轴感应信息dV_Self_Y与该第二Y轴感应信息dVsum_Mutual_Y决定一Y轴差异信息dV_diff_Y，以及根据该X轴差异信息dV_diff_X及/或该Y轴差异信息dV_diff_Y判断是否有液体存在于该电容式触控板10上。更详细的步骤如图2B所示。

步骤S401是根据该第一X轴感应信息dV_Self_X对该第二X轴感应信息dVsum_Mutual_X进行正规化运算，获得一第三X轴感应信息Normalized_dVsum_Mutual_X，在一实施例中，根据对应于第二X轴感应信息dVsum_Mutual_X中最大值“466”的第一感应电极X3的感应量“46”，对该第二X轴感应信息dVsum_Mutual_X进行正规化运算，获得如图4C所示的第三X轴感应信息Normalized_dVsum_Mutual_X。该正规化运算是将第二X轴感应信息dVsum_Mutual_X的所有数值乘上一个比值46/466，其中分母“466”是第二X轴感应信息dVsum_Mutual_X中的最大值，对应第一感应电极X3，分子“46”是该第一感应电极X3的感应量。

步骤S402是根据该第一Y轴感应信息dV_Self_Y对该第二Y轴感应信息dVsum_Mutual_Y进行正规化运算，获得一第三Y轴感应信息Normalized_dVsum_Mutual_Y。在一实施例中，根据对应于第二Y轴感应信息dVsum_Mutual_Y中最大值“564”的第二感应电极Y8的感应量“209”，对该第二Y轴感应信息dVsum_Mutual_Y进行正规化运算，获得如图4C所示的第三Y轴感应信息Normalized_dVsum_Mutual_Y。该正规化运算是将第二Y轴感应信息dVsum_Mutual_Y的所有数值乘上一个比值209/564，其中分母“564”是第二Y轴感应信息dVsum_Mutual_Y中的最大值，对应第二感应电极Y8，分子“209”是该第二感应电极Y8的感应量。

步骤S403是将该第一X轴感应信息dV_Self_X减去第三X轴感应信息Normalized_dVsum_Mutual_X，获得一X轴差值信息包括多个X轴差值。该多个X轴差值如图4D的X轴差值信息dV_diff_X所示。举例来说，在第一X轴感应信息dV_Self_X中，第一感应电极X3的感应量为46，在第三X轴感应信息Normalized_dVsum_Mutual_X，第一感应电极X3对应的数值为46。将46减去46，即为图4D中第一感应电极X3所对应的X轴差值0。

步骤S404是将该第一Y轴感应信息dV_Self_Y减去第三Y轴感应信息Normalized_dVsum_Mutual_Y，获得一Y轴差值信息包括多个Y轴差值。该多个Y轴差值如图4D的差值信息dV_diff_Y所示。举例来说，在第一Y轴感应信息dV_Self_Y中，第二感应电极Y9的感应量为146，在第三Y轴感应信息Normalized_dVsum_Mutual_Y，第二感应电极Y9对应的数值为72。将146减去72，即为图4C中第二感应电极Y9所对应的Y轴差值74。

在步骤S405中，将X轴差值信息dV_diff_X与Y轴差值信息dV_diff_Y的多个差值与一临界值作比较，以判断大于该临界值的差值的数量。举例来说，假设临界值为50，将X轴差值信息dV_diff_X中的多个X轴差值与临界值50作比较，可以获得大于临界值的X轴差值的数量为2，将Y轴差值信息dV_diff_Y中的多个Y轴差值与临界值50作比较，可以获得大于临界值的Y轴差值的数量为2。

步骤S406是根据步骤S405获得的大于该临界值的差值的数量，判断是否有液体存在于该电容式触控板10上。步骤S406的一个实施例是当大于该临界值的差值的数量大于0时(不论是在X方向或Y方向)，即判断有液体存在于该电容式触控板10上。根据前述步骤S405的比较结果，有四个差值大于该临界值，因此步骤S406即判断有液体存在于该电容式触控板10上。

上述实施例的各个步骤的顺序可以被改变。从上述实施例可以了解，控制器20根据单一方向(X或Y)的差值信息即可判断是否有液体存在于触控板10上。因此，将图2A及2B的某些步骤省略是可行的。举例来说，获得第一Y轴感应信息与第二Y轴感应信息以及Y轴差值信息的步骤可以省略，控制器20根据X轴差值信息中大于临界值50的差值的数量为2，即可判断有液体存在于触控板10上。

从上述的说明，可以理解本发明提供一种电容式触控板上的液体检测方法，该电容式触控板包含有多个第一感应电极与多个第二感应电极，该多个第一感应电极与该多个第二感应电极的交会构成多个感应点；该液体检测方法包括以下步骤：

(a)对该多个第一感应电极进行自电容量测，获得第一感应信息，该第一感应信息包括每一第一感应电极的感应量；

(b)对该多个感应点进行互电容量测，获得每一该感应点的感应量；

(c)分别计算每一第一感应电极上的多个该感应点的感应量的总和，获得一第二感应信息；以及

(d)根据该第一感应信息与该第二感应信息，判断是否有液体存在于该电容式触控板上。

图5显示控制器20的一个实施例。控制器20包含一驱动单元21、一感测单元22、一处理器23及一储存媒体231。处理器23耦接该储存媒体231、驱动单元21与感测单元22。处理器23执行该储存媒体231所储存的固件程序，以控制驱动单元21与感测单元22的操作，以及根据感测单元22的输出产生触控信息，例如物件位置，数量等等。在一实施例中，控制器20用于对该些第一感应电极X1～Xn及该些第二感应电极Y1～Ym进行自电容量测(self-capacitance measurement)，以及对多个感应点100进行互电容量测(mutual-capacitancemeasurement)。该自电容量测的一个实施例，由驱动单元21提供驱动信号给第一感应电极X1～Xn及第二感应电极Y1～Ym，以及由感测单元22感测第一感应电极X1～Xn与第二感应电极Y1～Ym，以获得各第一及第二感应电极的感应量。该互电容量测的一个实施例，是由驱动单元210提供驱动信号给X方向的第一感应电极X1～Xn，以及由感测单元22感测Y方向的第二感应电极Y1～Ym，以获得多个感应点100的感应量。该处理器21藉由执行储存媒体231所储存的固件程序，实现前述的液体检测方法。

在一实施例中，感测单元22包括至少一个感测电路221与至少一取样保持(Sampleand Hold)电路222。感测电路221与取样保持电路222的一个实施例如图6所示，感测电路221包括一感测电容C₁，一开关SW1以及一运算放大器OP。感测电容C₁连接在运算放大器OP的一第一输入端IN₁与输出端OUT之间，开关SW₁与感测电容C₁并联。运算放大器OP的输出端OUT连接取样保持电路222，取样保持电路222包括一开关SW₂与一取样电容C₂，开关SW₂连接在运算放大器OP的输出端OUT与取样电容C₂之间，取样电容C₂的一端接地，另一端连接取样保持电路222的输出端O/P。

以下说明感测电路221的操作，在第一阶段，开关SW₁导通，使得感测电容C₁的电荷量为0。在第二阶段开关SW₁断开，开关SW₂导通，并且运算放大器OP的第一输入端IN₁连接待测对象(即感应点100、第一感应电极或第二感应电极)以进行感测。在开关SW₂导通时，运算放大器OP的输出电压对取样电容C₂充电，取样电容C₂的电压值即等于运算放大器OP的输出电压。

取样电容C₂的电压与开关SW₂导通的时间长度RT有关。在一实施例中，时间长度RT是根据运算放大器OP的输出电压到达稳定的时间来决定。在不同的实施例中，亦可以控制时间长度RT，使开关SW₂在运算放大器OP的输出电压到达稳定之前就断开。在开关SW₂断开之后，取样电容C₂的电压被用于决定一感应量。

取样电容C₂的电压经由一模拟数字转换器(图中未示出)转换成一数字值，在一实施例中，以该数字值减去一基准值作为感应量，该基准值是在没有物件接触时，该模拟数字转换器的输出值。各个感应点100或各个第一及第二感应电极X1～Xn与Y1～Ym的基准值并非都相同。并且，因应不同的驱动信号，该基准值亦不相同。

在一实施例中，步骤S10的自电容量测使用图7A所示的第一驱动信号TX1，用以控制开关SW₂的控制信号的波形如图7B所示。步骤S20的互电容量测使用图7C所示的第二驱动信号TX2，用以控制开关SW₂的控制信号的波形则如图7D所示。第一驱动信号TX1具有第一频率f1，在图7A中，该第一频率f1为500KHz。第二驱动信号TX2具有第二频率f2，在图7C中，第二频率f2为2MHz。请参阅图7B与图7D，当控制信号为1时，开关SW₂导通，当控制信号为0时，开关SW₂断开。开关SW₂每次导通的时间长度为第一期间RT1，第一期间RT1可以被理解为是感测一第一(或第二)感应电极的时间长度。在这个第一期间RT1内，感测电路221对第一或第二感应电极进行感测。在开关SW₂断开之后，取样保持电路222获得一输出电压，该输出电压被用来计算感应量。藉由对第一感应电极X1～Xn与第二感应电极Y1～Ym进行上述的驱动及感测程序，即可获得第一X轴感应信息dV_Self_X与第一Y轴感应信息dV_Self_Y。第二期间RT2可以被理解为是感测一感应点100的时间长度。在这个第二期间RT2内，感测电路221对一感应点100进行感测。在开关SW₂断开之后，取样保持电路222获得一输出电压，该输出电压被用来计算该感应点100的感应量。藉由对所有的感应点100进行驱动及感测程序，即可获得所有感应点100的感应量。

在其他实施例中，第一频率f1可以大于、等于或小于第二频率f2。第一期间RT1的长度可以大于、等于或小于第二期间RT2的长度。在一实施例中，第二频率f2是1MHz以上，例如1MHz～2MHz范围中的任一频率。第二期间RT2小于等于0.28125us，例如在0.28125us～0.09375us之间。一般来说，驱动信号的频率愈高，对应的感测时间愈短。在进行互电容量测时，第二驱动信号TX2的频率愈高，或者第二期间RT2的长度愈短，液体造成的互容感应量会愈小，进而使得一第一或第二感应电极的自容感应量与互容感应量的总和之间的差异变大，本发明即利用此一特性来判断是否有液体存在。

在其他实施例中，当判断有液体存在于该电容式触控板10上之后，该控制器即使用该第二驱动信号TX2，或者其他更高频的驱动信号，对该触控板10进行互电容量测，并根据该互电容量测获得的感应信息，计算一接触物件的位置。在每隔一段时间之后，再进行上述的液体检测方法，以确认是否仍有液体在触控板10上。

从上述说明可以了解，当手指触碰触控板上的液体时，根据本发明提供的方法可以辨识出来有该液体的存在。以上所述仅是本发明的实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。