CN101571782B - 一种触控式面板及判断触控信号发生位置的方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种触控式面板及判断触控信号发生位置的方法，所述触控式面板包含一等效电容、一储存单元、一精密整流电路和一比较电路。等效电容设于触控式面板上一特定位置以接收一脉冲信号，并在接收到一触控信号前提供一第一信号，以及在接收到触控信号后提供一第二信号。精密整流电路可控制等效电容和储存单元之间的信号传送路径。在被第一和第二信号充电后，储存单元可分别提供相对应的第三和第四信号。比较电路再依据第三和第四信号来判断触控信号是否发生在特定位置上。本发明实施例的一种触控式面板可以减少充电时间。

Description

一种触控式面板及判断触控信号发生位置的方法

技术领域

本发明相关于一种触控式面板，尤指一种可减少充电时间的触控式面板及判断触控信号发生位置的方法。

背景技术

液晶显示器(liquid crystal display，LCD)具有轻薄短小的优点，已逐渐取代传统体积庞大的阴极射线管(cathode ray tube，CRT)显示器，而广泛地应用在各类型电子产品。随着电子产品的尺寸的微型化，产品上已无足够空间容纳如键盘、鼠标等传统输入装置，因此结合触控输入与显示功能的触控式面板(touch panel)是目前最热门的输入技术。触控式面板种类繁多，主要分为电阻式、电容式、超声波式以及红外线感测式等，其中电容式触控技术的运作原理是于人体或触控笔与触控面板接触时，感测因静电结合所产生的电容变化以求出触控位置。

请参考图1，图1为现有技术中一触控式面板100的示意图。触控式面板100包含一触控判断电路10和一感测区域15。感测区域15的特定位置上设有一等效电容Ceq，可于其第一端N1接收一脉冲信号Sp，并于其第二端N2提供对应于其内存电荷的一感测信号Sa。触控判断电路10可感应等效电容Ceq的电位变化，并依此判断此特定位置上是否发生触控情形。

现有技术的触控判断电路10包含一数字控制器110、一传送器122、一接收器124、一信号检测电路130、一电压放大器140、一模拟数字转换(analog-to-converter，ADC)电路150、一存储单元160，以及一比较电路170。数字控制器110可产生脉冲信号Sp和信号检测电路130运作所需的控制信号S1～S3。传送器122和接收器124的作用在于将脉冲信号Sp传送至等效电容Ceq，以及将等效电容Ceq提供的感测信号Sa传送至信号检测电路130。信号检测电路130能感应端点N3的电位，并于端点N4提供一相对应的感测信号Sb。电压放大器140可提高感测信号Sb的电压准位以产生相对应的感测信号Sc，模拟数字转换器150可将具模拟数据格式的感测信号Sc转换为数字感测信号Sd，并将数字感测信号Sd存入存储单元160。比较电路170再依据数字感测信号Sd的值判断感测区域15内等效电容Ceq的所在位置是否发生触碰情形。

请参考图2，图2为现有技术中信号检测电路130的示意图。现有技术的信号检测电路130包含一电容Cst和开关SW1～SW3。开关SW1～SW3分别依据数字控制器110传来的控制信号S1～S3来运作。开关SW1可提供充电路径，使得电容Cst能感应端点N3的电位，并于端点N4提供相对应的感测信号Sb；开关SW2和SW3可提供放电路径，使得电容Cst能在清除内存电荷后再次感应端点N3的电位。

请参考图3，图3为现有技术的触控式面板100运作时的时序图。图3显示了脉冲信号Sp、感测信号Sa(端点N3)、感测信号Sb(端点N4)，以及控制信号S1～S3的波形。触控式面板100的充电周期由T来表示，包含多个正周期Tp和负周期Tn。在充电电容Cst的正周期Tp内，控制信号S1具高电位，控制信号S2和S3具低电位，因此开关SW1为导通，而开关SW2和SW3为关闭，此时感测信号Sa会对电容Cst充电；在充电电容Cst的负周期Tn内，控制信号S3具高电位，控制信号S1和S2具低电位，因此开关SW3为导通，而开关SW1和SW2为关闭，此时会对端点N3放电；当充电周期T结束后，控制信号S2由低电位切换至高电位，控制信号S1和S3具低电位，因此开关SW2为导通，而开关SW1和SW3为关闭，此时会对端点N4放电以清除电容Cst的内存电荷。在充电周期T内，感测信号Sa会在高低电位之间变化，当端点N4的电位高于端点N3的电位时，电容Cst会发生漏电情形，因此需要较长扫描时间才能储存到足够电荷。

发明内容

本发明提供一种可减少充电时间的触控式面板，其包括一等效电容，设于所述触控式面板上一特定位置且包括一第一端，所述第一端用来接收一脉冲信号；一第二端，用来在所述触控式面板接收到一触控信号前提供一第一信号，以及在所述触控式面板接收到所述触控信号后提供一第二信号；及一触控检测电路，包括一储存单元，用来储存对应于所述第一信号的能量以提供一第三信号，或用来储存对应于所述第二信号的能量以提供一第四信号；及一精密整流电路，其输入端耦接于所述等效电容，其输出端耦接于所述储存单元，用来在所述储存单元的充电周期内依据所述输入端和所述输出端的电位来控制所述等效电容和所述储存单元之间的信号传送路径，所述精密整流电路包括一顺偏电压值近乎为零的运算放大器。

一种可减少充电时间的触控式面板，所述触控式面板包括：一等效电容，设于所述触控式面板上一特定位置且包括：一第一端，用来接收一脉冲信号；一第二端，用来在所述触控式面板接收到一触控信号前提供一第一信号，以及在所述触控式面板接收到所述触控信号后提供一第二信号；及一触控检测电路，包括：一储存单元，用来储存对应于所述第一信号的能量以提供一第三信号，或用来储存对应于所述第二信号的能量以提供一第四信号；及一精密整流电路，包括：一输入端，耦接于所述等效电容；一输出端，耦接于所述储存单元；一运算放大器，包括：一输出端，耦接于所述精密整流电路的输出端；一正输入端，耦接于所述精密整流电路的输入端；及一负输入端，耦接于所述运算放大器的输出端。

本发明另提供一种判断触控信号发生位置的方法，所述方法包括提供一储存单元；提供一脉冲信号以充电一等效电容；提供一精密整流电路以控制所述等效电容和所述储存单元之间的信号传送路径，其中所述精密整流电路的输入端耦接于所述等效电容，而所述精密整流电路的输出端耦接于所述储存单元；在所述储存单元的充电周期内，当所述精密整流电路输入端的电位高于所述精密整流电路输出端的电位时，开启所述精密整流电路以充电所述储存单元；及在所述储存单元的充电周期内，当所述精密整流电路输入端的电位不高于所述精密整流电路输出端的电位时，关闭所述精密整流电路。

本发明实施例的一种触控式面板可以减少充电时间。

附图说明

图1为现有技术中一触控式面板的示意图；

图2为现有技术中一信号检测电路的示意图；

图3为现有技术的触控式面板运作时的时序图；

图4为本发明中一触控式面板的示意图；

图5为本发明第一实施例中一信号检测电路的示意图；

图6为本发明第二实施例中一信号检测电路的示意图；

图7为本发明第一和第二实施例的触控式面板运作时的时序图；

图8为本发明第三实施例中一信号检测电路的示意图；

图9为本发明第四实施例中一信号检测电路的示意图；

图10为本发明第三和第四实施例的触控式面板运作时的时序图。

附图标号

100、200 触控式面板      110、210    数字控制器

10、20   触控判断电路    15、25      感测区域

122、222 传送器          124、224    接收器

130、230 信号检测电路    140、240    电压放大器

150、250 ADC电路         160、260    存储单元

170、270 比较电路        280、290    精密整流电路

OP       运算放大器      N1～N4      端点

D      二极管          S1～S3      控制信号

Ceq    等效电容        Sp、Sp’    脉冲信号

Cst    电容            SW1～SW3    开关

Sa、Sb、Sc、Sd                     感测信号

具体实施方式

请参考图4，图4为本发明中一触控式面板200的示意图。触控式面板200包括一具防漏电机制的触控判断电路20和一感测区域25。感测区域25内不同位置上具有等效电容，通过感应每一等效电容的电位变化，即可判断是否发生触控情形以及发生触控的位置。图4仅显示了感测区域25内一特定位置上具有的一等效电容Ceq，其可于其第一端N1接收一脉冲信号Sp’，并于其第二端N2提供对应于其内存电荷的一感测信号Sa。具防漏电机制的触控判断电路20可感应等效电容Ceq的电位变化，并依此判断此特定位置上是否发生触控情形。

具防漏电机制的触控判断电路20包括一数字控制器210、一传送器222、一接收器224、一信号检测电路230、一电压放大器240、一ADC电路250、一存储单元260、一比较电路270，以及一位准移位电路(level shift circuit)220。数字控制器210可产生脉冲信号Sp和信号检测电路230运作所需的控制信号S1和S2。位准移位电路220可提高脉冲信号Sp的电压准位，进而产生具较高充电效益的脉冲信号Sp’。传送器222和接收器224可为多工器(multiplexer)，其作用在于将脉冲信号Sp传送至位准移位电路220，以及将等效电容Ceq提供的感测信号Sa传送至信号检测电路230。信号检测电路230能感测端点N3的电位，并于端点N4提供一相对应的感测信号Sb。电压放大器240可提高感测信号Sb的电压准位以产生相对应的感测信号Sc，模拟数字转换器250可将具模拟数据格式的感测信号Sc转换为数字感测信号Sd，并将数字感测信号Sd存入存储单元260。比较电路270再依据数字感测信号Sd的值判断感测区域25内等效电容Ceq所在位置是否发生触碰情形。举例来说，通常在开机时会先对等效电容Ceq进行初始扫描，并将未发生触碰情形时得到的数字感测信号存入存储单元260内以作为参考值。在进行后续扫描的过程中，若比较电路270接收到的数字感测信号Sd和参考值相同，代表等效电容Ceq的电位并没有变化，触控判断电路20即可得知等效电容Ceq所在位置并未发生触碰情形；若比较电路270接收到的数字感测信号Sd不同于参考值，代表等效电容Ceq的电位因触碰而有所变化，触控判断电路20则可得知发生触碰情形的地点。

请参考图5，图5为本发明第一实施例中信号检测电路230的示意图。信号检测电路230包括一精密整流电路280、一电容Cst，以及开关SW1和SW2。开关SW1和SW2分别依据数字控制器210传来的控制信号S1和S2来运作。精密整流电路280和开关SW1可提供一充电路径，使得电容Cst能感应端点N3的电位，并于端点N4提供相对应的感测信号Sb；开关SW2可提供放电路径，使得电容Cst能在清除内存电荷后再次感应端点N3的电位。

在本发明第一实施例的信号检测电路230中，精密整流电路(precisionrectifier)280包括一运算放大器(operational amplifier)OP，其输出端耦接于端点N4，正输入端通过开关SW1耦接至端点N3，而负输入端和输出端则互相耦接。精密整流电路280的运算放大器OP能作为一具高输入阻抗与低输出阻抗的电压随耦器(voltage follower)。换而言之，运算放大器OP的顺偏电压值Vf近乎零，此时能提供相当接近1的闭路电压增益值，因此在顺偏时可视为短路。另一方面，运算放大器OP亦能提供一逆偏电压值Vb，因此在逆偏时可视为开路。

请参考图6，图6为本发明第二实施例中信号检测电路230的示意图。本发明第二实施例中和第一实施例结构类似，同样包括电容Cst、开关SW1和SW2，不同之处在于本发明第二实施例的信号检测电路230包括一精密整流电路290。精密整流电路290包括一运算放大器OP和一二极管D。运算放大器OP的正输入端通过开关SW1耦接至端点N3，负输入端耦接于端点N4，而二极管D则耦接于运算放大器OP的负输入端和输出端之间。如前所述，运算放大器OP的顺偏电压值近乎零，精密整流电路290的整体顺偏电压值Vf由二极管D的顺偏电压来决定，在顺偏时可视为短路。另一方面，精密整流电路290的整体逆偏电压值Vb由运算放大器OP和二极管D的逆偏电压来决定，在逆偏时可视为开路。

请参考图7，图7为本发明第一和第二实施例的触控式面板200运作时的时序图。图7显示了脉冲信号Sp、脉冲信号Sp’、感测信号Sa(端点N3)、感测信号Sb(端点N4)，以及控制信号S1～S2的波形。触控式面板200的充电周期由T来表示，包括多个正周期Tp和负周期Tn。在充电电容Cst的正周期Tp内，控制信号S1具高电位而控制信号S2具低电位，因此开关SW1为导通，而开关SW2为关闭：当端点N3的电位高于端点N4的电位且电位差值超过顺偏电压值Vf时，精密整流电路280和290可视为短路，此时感测信号Sa会对电容Cst充电；当端点N3的电位低于端点N4的电位且电位差值超过逆偏电压值Vb时，精密整流电路280和290可视为开路，因此能通过关闭端点N3和N4之间的信号导通路径来避免电容Cst发生漏电情形。在充电电容Cst的负周期Tn内，控制信号S1和S2具低电位，因此开关SW1和SW2为关闭。当充电周期T结束后，控制信号S1具低电位而控制信号S2具高电位，因此开关SW2为导通，而开关SW1为关闭，此时会对端点N4放电以清除电容Cst的内存电荷。由于精密整流电路280和290可控制端点N3和N4之间的信号传送路径，使得电容Cst不会发生漏电情形，因此仅需较短扫描时间即可储存到足够电荷。

请参考图8，图8为本发明第三实施例中信号检测电路230的示意图。本发明第三实施例中和第一实施例结构类似，同样包括电容Cst、开关SW2和精密整流电路280，不同之处在于运算放大器OP的正输入端是直接耦接至端点N3。开关SW2依据数字控制器210传来的控制信号S2来运作。精密整流电路280可提供充电路径，使得电容Cst能感应端点N3的电位，并于端点N4提供相对应的感测信号Sb；开关SW2可提供一放电路径，使得电容Cst能在清除内存电荷后再次感应端点N3的电位。

请参考图9，图9为本发明第四实施例中信号检测电路230的示意图。本发明第四实施例中和第二实施例结构类似，同样包括电容Cst、开关SW2和精密整流电路290，不同之处在于运算放大器OP的正输入端是直接耦接至端点N3。开关SW2依据数字控制器210传来的控制信号S2来运作。精密整流电路290可提供充电路径，使得电容Cst能感应端点N3的电位，并于端点N4提供相对应的感测信号Sb；开关SW2可提供放电路径，使得电容Cst能在清除内存电荷后再次感应端点N3的电位。

请参考图10，图10为本发明第三和第四实施例的触控式面板200运作时的时序图。图10显示了脉冲信号Sp、脉冲信号Sp’、感测信号Sa、感测信号Sb，以及控制信号S2的波形。本发明第三和第四实施例直接依据端点N3和N4之间的电位差来控制精密整流电路280和290。当端点N3的电位高于端点N4的电位且电位差值超过顺偏电压值Vf时，精密整流电路280和290可视为短路，此时感测信号Sa会对电容Cst充电；当端点N3的电位低于端点N4的电位且电位差值超过逆偏电压值Vb时，精密整流电路280和290可视为开路，因此能通过关闭端点N3和N4之间的信号导通路径来避免电容Cst发生漏电情形。当充电周期T结束后，控制信号S2具高电位，因此开关SW2为导通，此时会对端点N4放电以清除电容Cst的内存电荷。由于精密整流电路280和290可控制端点N3和N4之间的信号传送路径，使得电容Cst不会发生漏电情形，因此仅需较短扫描时间即可储存到足够电荷。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求书范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (20)

1.一种可减少充电时间的触控式面板，其特征在于，所述触控式面板包括：

一等效电容，设于所述触控式面板上一特定位置且所述等效电容包括：

一第一端，用来接收一脉冲信号；

一第二端，用来在所述触控式面板接收到一触控信号前提供一第一信号，以及在所述触控式面板接收到所述触控信号后提供一第二信号；及

一触控检测电路，包括：

一储存单元，用来储存对应于所述第一信号的能量以提供一第三信号，或用来储存对应于所述第二信号的能量以提供一第四信号；及

一精密整流电路，其输入端耦接于所述等效电容，其输出端耦接于所述储存单元，用来在所述储存单元的充电周期内依据所述输入端和所述输出端的电位来控制所述等效电容和所述储存单元之间的信号传送路径，所述精密整流电路包括一顺偏电压值近乎为零的运算放大器。

2.如权利要求1所示的触控式面板，其特征在于，在所述储存单元的充电周期内，所述精密整流电路是在所述输入端的电位高于所述输出端的电位时导通所述等效电容和所述储存单元之间的信号传送路径，以及在所述输入端的电位不高于所述输出端的电位时关闭所述等效电容和所述储存单元之间的信号传送路径。

3.如权利要求1所示的触控式面板，其特征在于，所述运算放大电路包括：

一输出端，耦接于所述精密整流电路的输出端；

一正输入端，耦接于所述精密整流电路的输入端；及

一负输入端，耦接于所述运算放大器的输出端。

4.如权利要求1所示的触控式面板，其特征在于，所述精密整流电路还包括：

一二极管，所述二极管包括：

一阳极；及

一阴极，耦接于所述精密整流电路的输出端；

所述运算放大器包括：

一输出端，耦接于所述二极管的阳极；

一正输入端，耦接于所述精密整流电路的输入端；及

一负输入端，耦接于所述二极管的阴极。

5.如权利要求1所示的触控式面板，其特征在于，所述触控检测电路还包括：

一位准移位电路，用来提升所述脉冲信号的电位。

6.如权利要求1所示的触控式面板，其特征在于，所述触控检测电路还包括：

一传送器，用来传送所述脉冲信号至所述等效电容；及

一接收器，用来接收所述第一或第二信号。

7.如权利要求6所示的触控式面板，其特征在于，所述传送器和所述接收器包括多工器。

8.如权利要求1所示的触控式面板，其特征在于，所述触控检测电路还包括：

一第一开关，耦接于所述等效电容的第二端和所述精密整流电路的输入端之间，用来控制所述等效电容和所述精密整流电路之间的信号传送路径。

9.如权利要求1所示的触控式面板，其特征在于，所述触控检测电路还包括：

一第二开关，并联于所述储存单元，用来提供放电所述储存单元的路径。

10.如权利要求1所示的触控式面板，其特征在于，所述触控检测电路还包括：

一数字控制器，用来提供所述脉冲信号。

11.如权利要求1所示的触控式面板，其特征在于，所述触控检测电路还包括：

一电压放大器，耦接于所述储存单元，用来接收并放大所述第三或第四信号；

一模拟数字转换电路，耦接于所述电压放大器，用来将所述第三和第四信号分别转换为一第一数字信号和一第二数字信号；

一存储单元，用来储存所述第一和第二数字信号；及

一比较器，用来比较所述第一和第二数字信号的准位以判断所述触控信号是否发生于所述特定位置。

12.如权利要求1所示的触控式面板，其特征在于，所述储存单元包括一电容。

13.一种可减少充电时间的触控式面板，其特征在于，所述触控式面板包括：

一等效电容，设于所述触控式面板上一特定位置且包括：

一第一端，用来接收一脉冲信号；

一第二端，用来在所述触控式面板接收到一触控信号前提供一第一信号，以及在所述触控式面板接收到所述触控信号后提供一第二信号；及

一触控检测电路，包括：

一储存单元，用来储存对应于所述第一信号的能量以提供一第三信号，或用来储存对应于所述第二信号的能量以提供一第四信号；及

一精密整流电路，包括：

一输入端，耦接于所述等效电容；

一输出端，耦接于所述储存单元；

一运算放大器，包括：

一输出端，耦接于所述精密整流电路的输出端；

一正输入端，耦接于所述精密整流电路的输入端；及

一负输入端，耦接于所述运算放大器的输出端。

14.如权利要求13所示的触控式面板，其特征在于，所述精密整流电路还包括一二极管，所述二极管的阳极耦接于所述运算放大器的输出端，而所述二极管的阴极耦接于所述精密整流电路的输出端。

15.如权利要求14所示的触控式面板，其特征在于，所述触控检测电路还包括：

一开关，耦接于所述等效电容的第二端和所述精密整流电路的输入端之间。

16.一种判断触控信号发生位置的方法，其特征在于，所述方法包括：

提供一储存单元；

提供一脉冲信号以充电一等效电容；

提供一精密整流电路以控制所述等效电容和所述储存单元之间的信号传送路径，其中所述精密整流电路的输入端耦接于所述等效电容，而所述精密整流电路的输出端耦接于所述储存单元；

在所述储存单元的充电周期内，当所述精密整流电路输入端的电位高于所述精密整流电路输出端的电位时，开启所述精密整流电路以充电所述储存单元；及

在所述储存单元的充电周期内，当所述精密整流电路输入端的电位不高于所述精密整流电路输出端的电位时，关闭所述精密整流电路。

17.如权利要求16所示的方法，其特征在于，所述方法还包括：

提升所述脉冲信号的电位以缩短所述等效电容的充电周期。

18.如权利要求16所示的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在接收到一触控信号前，所述等效电容提供一第一信号；

在接收到所述触控信号后，所述等效电容提供一第二信号；

以所述第一信号充电所述储存单元以提供一相对应的第三信号；及

以所述第二信号充电所述储存单元以提供一相对应的第四信号。

19.如权利要求18所示的方法，其特征在于，所述方法还包括：

比较所述第三和第四信号的准位以判断所述触控信号是否发生在所述等效电容所对应的位置。

20.如权利要求19所示的方法，其特征在于，所述方法还包括：

放大所述第三和第四信号、将所述第三和第四信号转换为具数字格式的信号，以及储存放大后且具数字格式的所述第三和第四信号。

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