CN101526871A - 电容式触控面板的感测装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

一种电容式触控面板的感测装置，该电容式触控面板具有接收一第一感测信号的一第一侧及接收一第二感测信号的一第二侧，该感测装置包括：一第一信号侦测单元一第二信号侦测单元及一控制器。第一信号侦测单元及第二信号侦测单元分别用以侦测第一侧及第二侧的电流变化量，并分别同时输出一第一电流值及一第二电流值给控制器。控制器通过一第一模拟数字转换器及第二数字模拟转换器分别同时接收第一电流值及一第二电流值，控制器并根据接收到的第一电流值及第二电流值以求得使用者在该电容式触控面板上的一触点输入位置。

Description

电容式触控面板的感测装置及其方法
技术领域
本发明涉及触控面板的领域，更涉及一种电容式触控面板用的感测装置。
背景技术
传统上，电子装置的输入以键盘与鼠标为之，而不能以人类直觉的方式为之。之后，触控面板已被广用于各类大小型电子装置中，此时使用者得以手或触控笔等对象触击其上的屏幕的方式对该电子装置进行触点输入，此时触控面板下方所设的感测装置感测该触点的位置，借以达到操作该触控电子装置的目的。以感测触点输入的机制分，触控面板可分类为电阻式、电容式、音波式、光学式及电磁式等触控面板；以触控面板的种类分，其又包含触控屏幕及触控板等分类。
以电容式触控面板而言，其感测装置在感测触点位置时是借感测触点处的等效电容值的改变量的方式为之。如图1所示为现有电容式触控面板的感测装置示意图，电容式触控面板7包括一透明基板72及一感测层71，此感测层71以四角落(A、B、C、D)输入感测信号(AC1、AC2、AC3、AC4)的方式进行X轴及Y轴的输入位置感测。而开关电路83分别切换感测层71四角落的一以与信号侦测单元83连接，以供信号侦测单元83可以通过切换方式分别接收到感测层7 1四角落的电流变化量的值，并通过滤波电路85及积分电路87所提供过滤噪声的功能执行，之后再分别将侦测得到的电流输入至控制器9，而由控制器9中的模拟数字转换器91对这些电流值转换成数字信号之后，即可由位置判定单元93根据转换后的四组电流值通过公式计算以求出触点输入位置。
前述图1中所示的架构以切换方式而让信号侦测单元83轮流侦测感测层71中的四组电流变化，换言之信号侦测单元83并无法在使用者于触碰输入时即同时取得四组的电流变化值，因此在不同时间所取得的不同组电流变化值会随着人体触碰输入而产生不同程度的噪声而跟着变化，如此使得电路设计上必须有滤波电路85及积分电路87以抑制噪声对触点计算的影响，但此种抑制噪声的方式将使得电路设计更为复杂及造成硬件成本增加。
发明内容
本发明所要解决的技术问题，在于提供一种电容式触控面板的感测装置及其方法，本发明的目的可以将触控当时所有电流变化同时进行处理，以克服噪声会随时间改变的问题。
为解决上述技术问题，本发明的一方案提供一种电容式触控面板的感测装置。该电容式触控面板具有接收一第一感测信号的一第一侧及接收一第二感测信号的一第二侧，且该第一侧及该第二侧被设置于相对侧。该感测装置包括：一第一信号侦测单元、一第二信号侦测单元以及一控制器，该第一信号侦测单元用以侦测该第一侧的电流变化量以输出一第一电流值，该第二信号侦测单元用以侦测该第二侧的电流变化量以输出一第二电流值，该控制器具有一第一模拟数字转换器、一第二模拟数字转换器及一位置判定单元，其中该第一模拟数字转换器转换该第一电流值为一第一数字电流值，该第二模拟数字转换器转换该第二电流值为一第二数字电流值。而其中的控制器通过该第一模拟数字转换器及该第二模拟数字转换器同时接收该第一电流值及该第二电流值，并通过该位置判定单元计算该第一数字电流值及该第二数字电流值以求得使用者输入于该电容式触控面板的一触点输入位置。
为解决上述技术问题，本发明的另一方案提供一种电容式触控面板的感测装置。该电容式触控面板具有接收一第一感测信号的一第一侧及接收一第二感测信号的一第二侧，且该第一侧及该第二侧设置于相对侧。该感测装置包括：一第一信号侦测单元、一第一取样保持电路、一第二取样保持电路、一控制器以及一切换开关。该第一信号侦测单元用以侦测该第一侧的电流变化量以输出一第一电流值，该第一取样保持电路用以取样保持该第一电流值；一第二信号侦测单元，用以侦测该第二侧的电流变化量以输出一第二电流值；该第二取样保持电路用以取样保持该第二电流值；该控制器具有一模拟数字转换器及一位置判定单元，其中该模拟数字转换器系转换该第一电流值为一第一数字电流值或转换该第二电流值为一第二数字电流值，该切换开关用以切换该第一取样保持电路及该第二取样保持电路的其中的一输出连接于该模拟数字转换器。而其中的控制器同时控制该第一取样保持电路及该第二取样保持电路以取样保持该第一电流值及该第二电流值，并控制该切换开关分别将该第一取样保持电路及该第二取样保持电路个别连接于该模拟数字电路，并由该位置判定单元计算该第一数字电流值及该第二数字电流值以求得使用者输入于该电容式触控面板的一触点输入位置。
为解决上述技术问题，本发明的又一方案提供一种电容式触控面板的感测方法。该电容式触控面板具有接收一第一感测信号的一第一侧及接收一第二感测信号的一第二侧，且该第一侧及该第二侧被设置于相对侧。该感测方法包括下列步骤：提供一第一信号侦测单元及一第二信号侦测单元，并分别用以同时侦测该第一侧的电流变化量以输出一第一电流值及侦测该第二侧的电流变化量以输出一第二电流值；同时接收该第一电流值及该第二电流值，并分别对该第一电流值及该第二电流值转换输出为一第一数字电流值及一第二数位电流值；以及计算该第一数字电流值及该第二数字电流值以求得使用者输入于该电容式触控面板的一触点输入位置。
通过上述实施方式，本发明在电路设计上变得更为精简，且无需如现有的感侧装置需通过滤波电路及积分电路以过滤噪声，因此本发明的电路成本可因此有效降低。
以上的概述与后续的详细说明及附图，皆为了能进一步说明本发明为达到预定目的所采取的方式、手段及功效。而有关本发明的其它目的及优点，将在后续的说明及附图中加以阐述。
附图说明
图1为现有电容式触控面板的感测装置示意图；
图2为本发明较佳实施例的一电容式触控面板的感测装置的方块图；
图3为本发明另一较佳实施例的一电容式触控面板的感测装置的方块图；
图4为本发明又一较佳实施例的一电容式触控面板的感测装置的方块图；以及
图5为本发明较佳实施例的一电容式触控面板的感测方法的流程图。
【主要元件附图标记说明】
1、7电容式触控面板
11、71感测层
12、72透明基板
21第一信号侦测单元
23第二信号侦测单元
25第一取样保持电路
27第二取样保持电路
29开关电路
3、4、9控制器
31第一模拟数字转换器
33第二模拟数字转换器
35、43、93位置判定单元
41、91模拟数字转换器
83信号侦测单元
85滤波电路
87积分电路
S501～S509流程图步骤说明
具体实施方式
电容式触控面板的上会因人体碰触、周围环境及系统噪声而有噪声的存在。以人体碰触所生的噪声言，其噪声会随触碰时间的不同而有不同的变化量。故为消除噪声，传统电容式触控面板的电路设计上包含有滤波及积分等电路，本发明则特别提供一种简单的电路设计来消除噪声。
请参阅图2，其为本发明较佳实施例的一电容式触控面板的感测装置的功能方块图。本实施例所述的电容式触控面板的感测装置用以感测一电容式触控面板1的触点输入位置，以供后级的应用系统(图略)可根据触点输入位置相对执行一输入处理程序的控制。
本实施例所提供的电容式触控面板1以单轴位置侦测的方式说明的，此电容式触控面板1主要包括一透明基板12及一感应层11，此感测层11设置于透明基板12上，并提供以两侧输入感测信号的方式建立一均匀固定电场。如图2所示，感测层11具有一第一侧A及一第二侧B，且该第一侧A被输入以一第一感测信号AC1，该第二侧B被输入以一第二感测信号AC2，其中第一侧A及第二侧B分别位于感测层11的相对两侧，且第一感测信号及第二感测信号分别供应相同的感测电压。
本实施例所提供的电容式触控面板的感测装置主要是用以侦测及计算电容式触控面板1接收使用者输入的一触点输入位置，并提供一种电路控制方式抑制噪声的干扰。该感测装置包括一第一信号侦测单元21、一第二信号侦测单元23及一控制器3。第一信号侦测单元21耦接于电容式触控面板1的第一侧，可用以侦测第一侧的电流变化量以输出一第一电流值；第二信号侦测单元23耦接于电容式触控面板1的第二侧，可用以侦测第二侧的电流变化量以输出一第二电流值。控制器3分别耦接于第一信号侦测单元21及第二信号侦测单元23的输出端，并因此分别同时接收第一电流值及第二电流值，且控制器3亦用以同时控制第一信号侦测单元21及第二信号侦测单元23，以使第一信号侦测单元21及第二信号侦测单元23可同步执行电流值侦侧及输出侦测结果。
前述第一信号侦测单元21及第二信号侦测单元23于实施时可分别为一电流侦测器，且可于使用者于触碰电容式触控面板1时分别撷取出面板被触碰前及触碰时所产生于第一侧及第二侧的电流量变化，所撷取得的电流变化值即被用以提供为该第一电流值及第二电流值。
现就说明控制器3的工作方式。控制器3包括一第一模拟数字转换器31、一第二模拟数字转换器33及一位置判定单元35。第一模拟数字转换器31耦接至第一信号侦测单元21，可接收第一电流值，并对其作信号转换而输出一第一数字电流值。第二模拟数字转换器33耦接至第二信号侦测单元23，并可接收第二电流值，并对其作信号转换而输出一第二数字电流值。位置判定单元35分别耦接至第一模拟数字转换器31及第二模拟数字转换器33，并根据接收到的第一数字电流值及第二数字电流值计算出一触点输入位置，其计算触点输入位置方式如下：
(该第一数位电流值-该第二数位电流值)/(该第一数位电流值+该第二数位电流值)；
再参阅图2，控制器3较佳的控制方式是控制第一信号侦测单元21及第二信号侦测单元23同时输出第一电流值及第二电流值，并控制第一模拟数字转换器31及第二模拟数字转换器33同时接收第一电流值及第二电流值，之后再由位置判定单元35求出触点输入位置，而通过此种方式将可有效避免噪声会随时间改变而不易消除的困扰。举例而言，当使用者触碰电容式触控面板1时，噪声会由人体导入至面板，若无法在同一时间对触点相关信号做取样处理，则取得的样品在不同时间将因噪声产生的程度不一，如此会影响及触点输入位置的判断。因此，本发明所提供的实施方式是以同一时间的处理方式予以克服前述问题，且对于电路的设计上将可更为精简，也因此本发明可以省略传统为克服噪声会随时间改变而需要的滤波电路、积分电路等硬件成本。
请继续参阅图3，其为本发明另一较佳实施例的一电容式触控面板的感测装置的方块图。图3中的感测装置相对于图2多设置有一第一取样保持电路25及一第二取样保持电路27，第一取样保持电路25耦接于第一信号侦测单元21与第一模拟数字转换器31之间，第二取样保持电路27耦接于第二信号侦测单元23与第二模拟数字转换器33之间。图3所示的实施例，其特别之处是可借助第一取样保持电路25暂时维持第一电流值的状态及由第二取样保持电路27暂时维持第二电流值的状态，以确保第一电流值及第二电流值可以确实被正确读取及处理，而图3所示其余部分的执行皆与图2相同，在此不予以赘述。
请再继续参阅图4，其为本发明又一较佳实施例的一电容式触控面板的感测装置的方块图。图4中的感测装置相对于图3多设置有一切换开关29且控制器9中仅采用单一个的模拟数字转换器41。其中开关电路29耦接于第一取样保持电路25、第二取样保持电路27与模拟数字转换器41之间，开关电路29用以切换第一取样保持电路25与第二取样保持电路27的其中之一以与模拟数字转换器41连接，而此开关电路29的切换受控于控制器4。例如当第一取样保持电路25及第二取样保持电路27分别取样保持有第一电流值及第二电流值，控制器4系先控制开关电路29让第一取样保持电路25连接于模拟数字转换器41，之后再控制开关电路29让第二取样保持电路27连接于模拟数字转换器41，使得模拟数字转换器41可以先后接收到第一电流值及第二电流值并分别转换输出第一数字电流值及第二数字电流值，而位置判定单元43即可从模拟数字转换器41接收第一数字电流值及第二数字电流值以计算出触点输入位置。
请参阅图5，其为本发明较佳实施例的一电容式触控面板的感测方法的流程图，此图5的方法流程可以分别被运作于前述图2、图3、图4所示的架构，图5的执行步骤如下：
首先，提供具有相同感测电压的第一感测信号及第二感测信号给电容式触控面板1，如步骤S501，此第一感测信号及第二感测信号分别输入至电容式触控面板1的第一侧及第二侧，以形成一均匀固定电场，而此电容式触控面板以单轴位置侦测的方式说明的。
接着，通过第一信号侦测单21元及第二信号侦测单元23同时侦测电容式触控面板1的第一侧及第二侧的电流变化，如步骤S503，而当电容式触控面板1的两侧出现有电流变化时，即代表使用者于电容式触控面板输入一触点，因此第一信号侦测单元21及第二信号侦测单元23可在同一时间分别输出第一电流值及第二电流值。
然后，可通过第一模拟数字转换器31及第二模拟数字转换器33或第一取样保持电路25及第二取样保持电路27来同时接收电容式触控面板1的第一侧及第二侧的电流侦测结果，如步骤S505。
接着，进行模拟转数字信号的处理，如步骤S507，以使得第一电流值转换成第一数字电流值及第二电流值转换成第二数字电流值。
最后，位置判定单元43计算第一数字电流值及第二数字电流值以求得触点输入位置，如步骤S509，其计算方式为(该第一数字电流值-该第二数位电流值)/(该第一数位电流值+该第二数位电流值)。
简言之，本发明是以同时间侦测电容式触控面板两侧的电流变化、并将侦测的结果同时保留来做模拟转数字信号的处理的方式达到消除噪声随时间变化的问题，以避免噪声对触点输入位置造成不正确的计算结果。此外，本发明尚有省略滤波及积分电路的优点，这使得整体电路更为简单。
但，上述所揭示的附图、说明，仅为本发明的实施例而已，凡本领域技术人员当可依据上述的说明作其它种种的改良，而这些改变仍属于本发明的发明精神及所界定的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电容式触控面板的感测装置，其特征在于，该电容式触控面板具有接收一第一感测信号的一第一侧及接收一第二感测信号的一第二侧，且该第一侧及该第二侧设置于相对侧，该感测装置包括：
一第一信号侦测单元，用以侦测该第一侧的电流变化量以输出一第一电流值；
一第二信号侦测单元，用以侦测该第二侧的电流变化量以输出一第二电流值；以及
一控制器，具有一第一模拟数字转换器、一第二模拟数字转换器及一位置判定单元，其中该第一模拟数字转换器转换该第一电流值为一第一数字电流值，该第二模拟数字转换器转换该第二电流值为一第二数字电流值；
其中该控制器通过该第一模拟数字转换器及该第二模拟数字转换器来同时接收该第一电流值及该第二电流值，并通过该位置判定单元来计算该第一数字电流值及该第二数字电流值以求得使用者输入于该电容式触控面板的一触点输入位置。
2.如权利要求1所述的电容式触控面板的感测装置，其特征在于，该电容式触控面板包括一透明基板及位于该透明基板上的一感测层，该感测层的相对两侧边个别设置有该第一侧及该第二侧，以及该位置判定单元求得该触点输入位置的方式为(该第一数字电流值一该第二数位电流值)/(该第一数位电流值+该第二数字电流值)，且该第一感测信号及该第二感测信号同时分别供给相同感测电压给该第一侧及该第二侧。
3.如权利要求1所述的电容式触控面板的感测装置，更包括一第一取样保持电路及一第二取样保持电路，其特征在于，该第一取样保持电路耦接于该第一信号侦测单元与该第一模拟数字转换器之间，用以取样保持该第一电流值，该第二取样保持电路耦接于该第二信号侦测单元与该第二模拟数字转换器之间，用以取样保持该第二电流值。
4.一种电容式触控面板的感测装置，其特征在于，该电容式触控面板具有接收一第一感测信号的一第一侧及接收一第二感测信号的一第二侧，且该第一侧及该第二侧设置于相对侧，该感测装置包括：
一第一信号侦测单元，用以侦测该第一侧的电流变化量以输出一第一电流值；
一第一取样保持电路，用以取样保持该第一电流值；
一第二信号侦测单元，用以侦测该第二侧的电流变化量以输出一第二电流值；
一第二取样保持电路，用以取样保持该第二电流值；
一控制器，具有一模拟数字转换器及一位置判定单元，其中该模拟数字转换器转换该第一电流值为一第一数字电流值或转换该第二电流值为一第二数字电流值；以及
一切换开关，用以切换该第一取样保持电路及该第二取样保持电路的其中之一输出连接于该模拟数字转换器；
其中该控制器同时控制该第一取样保持电路及该第二取样保持电路来取样保持该第一电流值及该第二电流值，并控制该切换开关分别将该第一取样保持电路及该第二取样保持电路个别连接于该模拟数字电路，以及由该位置判定单元来计算该第一数字电流值及该第二数字电流值以求得使用者输入于该电容式触控面板的一触点输入位置。
5.如权利要求4所述的电容式触控面板的感测装置，其特征在于，该电容式触控面板包括一透明基板及位于该透明基板上的一感测层，该感测层的相对两侧边个别设置有该第一侧及该第二侧，以及该位置判定单元求得该触点输入位置的方式为(该第一数字电流值一该第二数位电流值)/(该第一数位电流值+该第二数位电流值)，且该第一感测信号及该第二感测信号同时分别供给相同感测电压给该第一侧及该第二侧。
6.一种电容式触控面板的感测方法，其特征在于，该电容式触控面板具有接收一第一感测信号的一第一侧及接收一第二感测信号的一第二侧，且该第一侧及该第二侧设置于相对侧，该感测方法包括下列步骤：
提供一第一信号侦测单元及一第二信号侦测单元，并分别用以同时侦测该第一侧的电流变化量以输出一第一电流值及侦测该第二侧的电流变化量以输出一第二电流值；
同时接收该第一电流值及该第二电流值，并分别对该第一电流值及该第二电流值转换输出为一第一数字电流值及一第二数位电流值；以及
计算该第一数字电流值及该第二数字电流值以来求得使用者输入于该电容式触控面板的一触点输入位置。
7.如权利要求6所述的电容式触控面板的感测方法，其特征在于，该电容式触控面板包括一透明基板及位于该透明基板上的一感测层，该感测层的相对两侧边个别设置有该第一侧及该第二侧，以及求得该触点输入位置的方式为(该第一数字电流值-该第二数位电流值)/(该第一数位电流值+该第二数字电流值)，且该第一感测信号及该第二感测信号同时分别供给相同感测电压给该第一侧及该第二侧。
8.如权利要求6所述的电容式触控面板的感测方法，其特征在于，该同时接收该第一电流值及该第二电流值系分别通过一第一模拟数字转换器及一第二模拟数字转换器来进行接收，并由该第一模拟数字转换器将该第一电流值转换为该第一数字电流值，及由该第二模拟数字转换器将该第二电流值转换为该第二数字电流值。
9.如权利要求8所述的电容式触控面板的感测方法，其特征在于，该第一电流值在被该第一模拟数字转换器接收之前为一第一取样保持电路保存，且该第二电流值在被该第二模拟数字转换器接收之前为一第二取样保持电路保存。
10.如权利要求6所述的电容式触控面板的感测方法，其特征在于，该同时接收该第一电流值及该第二电流值分别通过一第一取样保持电路及一第二取样保持电路来进行接收，之后再由一开关电路来切换该第一取样保持电路及该第二取样保持电路的其中之一输出连接一模拟数字转换器，而由该模拟数字转换器将该第一电流值转换为该第一数字电流值或将该第二电流值转换为该第二数字电流值。
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