CN101776973A - 电容式触控板的控制电路、方法及电容式触控板模块 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电容式触控板的控制电路、方法及电容式触控板模块，所述控制电路包括：调制器提供第一信号以及与所述第一信号具有相同相位的第二信号；多路转换器耦接所述电容式触控板及所述调制器，将所述第一信号提供给所述第一迹线，并将所述第二信号提供给所述第二迹线；以及解调器耦接所述多路转换器，以参考信号解调所述第一迹线上的信号。在以扫描信号对该电容式触控板上每一迹线充放电的同时，提供该迹线的相邻迹线或下方接地层与该扫描信号同相的信号，以降低该被扫描迹线与接地层或其他迹线间的寄生电容，因而降低该电容式触控板的基本电容，增加控制电路的感应量，并提供屏蔽效果，降低噪声干扰，提升电容式触控板的效能。

Description

电容式触控板的控制电路、方法及电容式触控板模块

技术领域

本发明是有关于一种电容式触控板，特别是关于一种电容式触控板的控制电路、方法及其应用。

背景技术

电容式触控板因为具有轻薄小巧、省电及耐用等特性，目前被大量应用于笔记本电脑、手机、个人数字助理及多媒体播放面板上。电容式触控板一般以印刷电路板、玻璃或塑胶薄膜为基底，在其上印刷金属、铟锡氧化物导电薄膜或其他材质图案作为感应器而实现，依照应用的不同，感应器的形状及大小亦有所不同。铁笔或手指等导体接触到触控板时，会在感应器上造成的电容变化，控制电路检测感应器上的电容变化量，以获得使用者输入的信息，据以进行触控控制，因此，现有技术便是通过增大因导体接触造成的电容变化量(ΔC)来提高触控板的效能。例如美国专利号5920309提出的电容式触控板的控制方法，以互为反向的电流信号对相邻感应器充放电，通过差动方式增加电容变化量，提升触控板的效能。

然而，除了电容变化量之外，电容式触控板的效能亦与其基本电容(C_BASE)相关，当基本电容高时，电容变化量变得不明显，感应不易，因此效能降低，换言之，电容式触控板的效能正比于ΔC/C_BASE，现有的差动检测方式虽然提高了电容变化量，却也同时增加了相邻感应器间的寄生电容，使得电容式触控板的基本电容高，因此效能改善的程度有限。

发明内容

本发明的目的之一，在于提出一种电容式触控板的控制电路。

本发明的目的之一，在于提出一种电容式触控板的控制方法。

本发明的目的之一，在于提出一种电容式触控板模块。

根据本发明，一种电容式触控板的控制电路包括调制器，提供第一信号以及与该第一信号具有相同相位的第二信号，多路转换器耦接该电容式触控板及该调制器，将该第一信号提供给该电容式触控板上的第一迹线，并将该第二信号提供给该电容式触控板上的第二迹线，以及解调器耦接该多路转换器，以参考信号解调该第一迹线上的信号。

根据本发明，一种电容式触控板的控制电路包括调制器，提供第一信号以及与该第一信号具有相同相位的第二信号，以及多路转换器耦接该电容式触控板及该调制器，将该第一信号提供给该电容式触控板上的感应层，并将该第二信号提供给该电容式触控板上的接地层。

本发明提出一种电容式触控板的控制方法，该电容式触控板包括第一迹线以及第二迹线，该控制方法包括提供第一信号对该第一迹线充放电，提供与该第一信号具有相同相位的第二信号对该第二迹线充放电，以及以参考信号解调该第一迹线上的信号。

本发明提出一种电容式触控板的控制方法，该电容式触控板包括一感应层以及一接地层，该控制方法包括提供一第一信号对该感应层充放电，以及提供一与该第一信号具有相同相位的第二信号给该接地层。

本发明提出的电容式触控板的控制电路、方法及其应用，通过提供同相信号降低相邻导体间的寄生电容，减少触控板的基本电容以提升感应量，因此可以提供更广的检测范围和更大的电容介质厚度，进一步提升电容式触控板的效能。

附图说明

图1是本发明第一实施例的示意图；

图2是图1的实施例的电路图；

图3是本发明第一实施例中各信号的波形图；

图4是本发明的控制方法对各迹线进行充放电扫描的示意图；

图5绘示图4的迹线间的寄生电容；

图6是本发明的控制方法一变化例的示意图；

图7是本发明的控制方法的另一变化例示意图；

图8是图7的实施例应用于Y方向迹线时的示意图；

图9是一种常见的电容感应器的上视图；

图10是另一种常见的电容感应器的上视图；

图11是将本发明应用于一维感应器的示意图；

图12是二层结构式的感应器剖面图；

图13是三层结构式的感应器剖面图；

图14是四层结构式的感应器剖面图；

图15是根据本发明的电容式触控板模块一实施例的示意图；

图16是按键式感应器的上视图；

图17是根据本发明的电容式触控板模块另一实施例的示意图；以及

图18绘示本发明的控制电路可能提供的各种波形。

附图标号：

10       电容式触控板

12       感应器

120      X方向感应器

122      Y方向感应器

124      X方向感应器

126      Y方向感应器

14       模拟多路转换器

16       调制器

161      电流源

162    电流源

163    电流源

164    电流源

18     解调器

20     电压处理电路

30     感应器

32     感应器

34     感应器

40     感应层

42     介电层

44     接地层

46     介电层

48     感应层

50     介电层

52     元件层

55     控制电路

552    导线

554    导线

60     按键

62     空隙

64     接地层

具体实施方式

图1是本发明一实施例的示意图，电容式触控板10上具有多个感应器12，纵向的感应器12间有导线相连，组成迹线(trace)X1、X2……Xm，横向的感应器12同样分别组成迹线Y1、Y2……Ym，调制器16产生的电流信号通过模拟多路转换器14选择要接至的迹线，调制成信号mux1及mux2，解调器18以参考信号Mux_Vref解调信号mux1，产生信号ppeak和npeak给电压处理电路20，电压处理电路20再将信号ppeak和npeak间的电压差加以转换，以获得电容式触控板10上的电容变化信息。

图2为图1的实施例的电路图，图3绘示调制器及解调器中单端的各信号波形图，在电容式触控板10工作时，电流源161～164提供调制电流，M1～M4为调制切换开关，受频率产生器(图中未示)提供的调制时脉控制，产生具有相同相位的电流信号Imod1和Imod2，在图2中，以开关S1和S2代表图1的模拟多路转换器14，电流信号Imod1经由开关S1对电容式触控板10上一第一迹线充放电，电容C1表示该第一迹线的等效电容，产生电压信号mux1；电流信号Imod2经由开关S2对第二迹线充放电，电容C2表示该第二迹线的等效电容，产生电压信号mux2。解调时脉A和B控制解调切换开关A1、B1、A2及B2，以直流的参考电压信号Mux_Vref解调电压信号mux1，产生半波整流信号pp及np，信号pp及np再经RC滤波电路滤波成直流信号ppeak与npeak，信号ppeak与npeak间的电压差ΔV与该第一迹线上的电容变化量相关。在本实施例中，信号mux1的波峰为2.5V，波谷在0.5V，换言之，该第一迹线上的基本电压差ΔV为1V，当有导体对该第一迹线造成感应电容时，ΔV便会下降。如图1所示，模拟多路转换器14将调制器16提供的电流信号逐一对电容式触控板10上的每一迹线做前述的充放电扫描，电压处理电路20再对每一迹线上电压差ΔV的变化加以转换，即可产生电容式触控板10的电容变化波形。

现有差动触控技术提供互为反相的电流信号对相邻迹线充放电，使第一迹线和第二迹线上的电压信号互为反相，以增大相邻迹线间的电容变化量，此外，该第二迹线上的反相电压信号也被提供给解调器以解调第一迹线上的信号，本发明不使用信号mux2解调信号mux1，而是另外提供一个参考信号给解调器18，因此信号mux2的相位得以不受反相的限制。图4为本发明的充放电扫描的示意图，当欲扫描的第一迹线为Xn时，多路转换器将电流信号Imod1连接到迹线Xn而产生电压信号mux1，并将电流信号Imod2提供给迹线Xn相邻两侧的迹线Xn+1和Xn-1，产生电压信号mux2，如图5所示，由于信号mux2与信号mux1的相位相同，因此迹线Xn与迹线Xn+1和Xn-1之间的寄生电容Cp1和Cp2小，使得电压差ΔV的变化明显，此外，信号mux2还对迹线Xn上的信号mux1提供屏蔽(shielding)的效果，使信号mux1受到的干扰减少，进一步改善触控控制的效能。

图6是本发明的控制方法一变化例的示意图，在欲扫描的第一迹线为Xn时，多路转换器对迹线Xn充放电产生信号mux1，同时亦对迹线Xn两侧的多个迹线Xn-j～Xn-1以及Xn+1～Xn+i充放电，产生信号mux2，同样改善相邻迹线间的寄生电容，并提供更好的屏蔽效果。

图7是本发明的控制方法的另一变化例，一次对多条迹线Xn～Xn+b进行扫描，在对迹线Xn～Xn+b充放电的同时，将与该电流信号同相的信号提供给迹线Xn-j～Xn-1及迹线Xn+b+1～Xn+b+i，产生同相的电压信号mux1和mux2，以利检测迹线Xn～Xn+b上的电容变化。

图8绘示图7的实施例应用于Y方向迹线时的示意图，信号mux1被提供给迹线Yn～Yn+b，同时，信号mux2被提供给位于迹线Yn～Yn+b两侧的迹线Yn-j～Yn-1以及迹线Yn+b+1～Yn+b+i。

本发明提出的控制电路及方法不受感应器形状及尺寸的限制，图9及图10绘示常见的电容感应器。图9中X方向感应器120为多边形，Y方向感应器122为菱形，而图10所示的X方向感应器124和Y方向感应器126皆为菱形，其中，各X方向感应器124间以导线(图中未示)互相连接，而Y方向感应器126则直接相连。在其他实施例中，单位电容感应器可以是圆形或其他形状，亦可针对面积做挖空调整。

图11是本发明应用于一维感应器的示意图，在对感应器32充放电的同时，提供同相信号对感应器32相邻两侧之感应器30及34充放电，产生同相信号mux1和mux2，减低感应器32与感应器30、34间的寄生电容并降低噪声干扰。

本发明的控制方法亦可用来降低Z轴方向的寄生电容，图12是二层结构式的感应器剖面图，感应层40是印刷在介电层42上的金属或铟锡氧化物导电薄膜，接地层44在介电层42的下方，在本实施例中，给定与感应层40上的扫描信号同相位的屏蔽信号给接地层44，在感应层40和接地层44上产生同相的信号，使感应层40和接地层44之间的寄生电容降低，并提供屏蔽功效。

图13为三层结构式的感应器剖面图，感应层40和48由金属或铟锡氧化物导电薄膜构成，介电层42和46分别隔开感应层40、48以及接地层44，在本实施例中，感应层40及48上的扫描信号具有相同相位，同时，提供给接地层44的屏蔽信号亦与该扫描信号同相位，以降低感应层40、48和接地层44间的寄生电容并提供屏蔽功效。

图14是四层结构式的感应器剖面图，接地层44下方为介电层50和元件层52，与前述实施例相同地，给定接地层44与感应层40、48相同相位的屏蔽信号。

图15是根据本发明的电容式触控板模块一实施例的示意图，控制电路55经由导线552提供对感应层40上各感应器进行充放电的扫描信号，并经由导线554提供与该扫描信号同相位的屏蔽信号给接地层44。在其他实施例中，感应器可以为三层或四层结构式。

已知电容式触控板应用于触控萤幕时，必须在感应器下方增设接地层以降低荧幕端辐射出的噪声，但该接地层先天上会降低电路的电容感应量，本发明利用已知不得不增设于感应层下方的接地层或其他导电层，将与感应器扫描信号同相位的屏蔽信号灌入该层，使得检测电路端看到的基本电容量大为降低，反过来增加电容式触控板的感应量，改善已知电容式触控荧幕的缺陷。

图16是按键式感应器的上视图，按键60与外围的接地层64间相隔空隙62，因此按键60与接地层64间存有寄生电容，参照图17，控制电路55透过导线552对按键60充放电，并经由导线554提供与该充放电信号同相的信号给接地层64，降低接地层64和按键60间的寄生电容，并提供屏蔽功效。

控制电路55的架构可以如图1及图2所示，由调制器产生具相同相位的扫描信号及屏蔽信号，并经由多路转换器耦接到电容式触控板，将扫描信号及屏蔽信号分别提供给感应层及接地层，以在感应层和接地层上产生同相的信号。

图18绘示本发明的控制电路可能提供的波形，包括方波、三角波以及锯齿波等等。

本发明提出的电容式触控板的控制电路及方法，通过提供同相信号降低相邻导体间的寄生电容，减少触控板的基本电容以提升感应量，因此可以提供更广的检测范围和更大的电容介质厚度，进一步提升电容式触控板的效能。

以上对于本发明的较佳实施例所作的叙述是为阐明的目的，而无意限定本发明精确地为所揭露的形式，基于以上的教导或从本发明的实施例学习而作修改或变化是可能的，实施例是为解说本发明的原理以及让本技术领域技术人员以各种实施例利用本发明在实际应用上而选择及叙述，本发明的技术思想企图由权利要求及其均等来决定。

Claims (16)

1.一种电容式触控板的控制电路，所述电容式触控板包括第一迹线以及第二迹线，其特征在于，所述控制电路包括：

调制器提供第一信号以及与所述第一信号具有相同相位的第二信号；

多路转换器耦接所述电容式触控板及所述调制器，将所述第一信号提供给所述第一迹线，并将所述第二信号提供给所述第二迹线；以及

解调器耦接所述多路转换器，以参考信号解调所述第一迹线上的信号。

2.如权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述参考信号是直流电压。

3.如权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述控制电路更包括电压处理电路将所述解调器的解调结果转换成电容变化量。

4.一种电容式触控板的控制电路，所述电容式触控板包括感应层以及接地层，其特征在于，所述控制电路包括：

调制器提供第一信号以及与所述第一信号具有相同相位的第二信号；以及

多路转换器耦接所述电容式触控板及所述调制器，将所述第一信号提供给所述感应层，并将所述第二信号提供给所述接地层。

5.一种电容式触控板的控制方法，所述电容式触控板包括第一迹线以及第二迹线，其特征在于，所述控制方法包括：

提供第一信号对所述第一迹线充放电；

提供与所述第一信号具有相同相位的第二信号对所述第二迹线充放电；以及

以参考信号解调所述第一迹线上的信号。

6.如权利要求5所述的控制方法，其特征在于，以所述参考信号解调所述第一迹线上的信号的步骤包括提供直流电压作为所述参考信号。

7.如权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法更包括将所述参考信号解调所述第一迹线上的信号的结果转换成电容变化量。

8.一种电容式触控板的控制方法，所述电容式触控板包括感应层以及接地层，其特征在于，所述控制方法包括：

提供第一信号对所述感应层充放电；以及

提供与所述第一信号具有相同相位的第二信号给所述接地层。

9.一种电容式触控板模块，其特征在于，所述电容式触控板模块包括：

具有第一迹线以及第二迹线的电容式触控板；

调制器提供第一信号以及与所述第一信号具有相同相位的第二信号；

多路转换器耦接所述电容式触控板及所述调制器，将所述第一信号提供给所述第一迹线，并将所述第二信号提供给所述第二迹线；以及

解调器以参考信号解调所述第一迹线上的信号。

10.如权利要求9所述的电容式触控板模块，其特征在于，所述参考信号是直流电压。

11.如权利要求9所述的电容式触控板模块，其特征在于，所述第一迹线包括多个第一感应器。

12.如权利要求9所述的电容式触控板模块，其特征在于，所述第二迹线包括多个第二感应器。

13.如权利要求9所述的电容式触控板模块，其特征在于，所述第二迹线邻近所述第一迹线。

14.如权利要求9所述的电容式触控板模块，其特征在于，所述电容式触控板模块更包括电压处理电路将所述解调器的解调结果转换成电容变化量。

15.一种电容式触控板模块，其特征在于，所述电容式触控板模块包括：

具有感应层以及接地层的电容式触控板；

调制器提供第一信号以及与所述第一信号具有相同相位的第二信号；以及

多路转换器耦接所述电容式触控板及所述调制器，将所述第一信号提供给所述感应层，并将所述第二信号提供给所述接地层。

16.如权利要求15所述的电容式触控板模块，其特征在于，所述感应层包括多个感应器。

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