CN101907962A - 用于电容式触控板的感测方法及电路 - Google Patents

Abstract

一种用于电容式触控板的感测方法，所述电容式触控板具有一第一感应线及一第二感应线，二者之交叉点具有一旁侧电容，其特导线收纳室征在于包括以下步骤：步骤a：在一第一时相中，施加一第一电压至所述第一感应线及第二感应线，并设定一感测电容的跨压；步骤b：在一第二时相中，将所述第一感应线的电压从所述第一电压切换至一第二电压，并将所述第二感应线连接至所述感测电容的第一端，因而引起所述感测电容的第二端的电压发生变化。本发明的用于电容式触控板的感测方法及电路具有借着感测两感应线交叉点的旁侧电容的电容值变化，可以分辨电容式触控板上的触点及鬼点，且为触点准确定位的优点。

Description

用于电容式触控板的感测方法及电路

技术领域

本发明涉及一种电容式触控板，具体地说，是一种用于电容式触控板的感测方法及电路。

背景技术

如图1所示，以XY方向规划的电容式触控板10包括多条X轴感应线(trace)TX1～TX8及多条Y轴感应线TY1～TY6，其定位方式系扫描X轴感应线TX1～TX8及Y轴感应线TY1～TY6，根据电容值的变化辨识触点的位置。例如，手指触碰在位置12会引起感应线TX8及TY3的电容值改变，因此可以判断手指系在感应线TX8及TY3的交叉点12。然而，这样的定位方式在多指应用上无法正确辨识手指的位置。例如图2所示的双指触碰，两手指同时触碰在位置20及22会引起感应线TX2、TX4、TY2及TY4的电容值改变，由此电容值的变化判断的触点位置有两种可能性，除了手指20及22真正的位置(TX2，TY4)及(TX4，TY2)之外，会出现两个鬼点在位置(TX2，TY2)及(TX4，TY4)24及26，这使得电容式触控板10无法正确判断出真正的触点位置20及22。

因此已知的电容式触控板存在着上述种种不便和问题。

发明内容

本发明的目的，在于提出一种用于电容式触控板的感测方法及电路。

本发明的另一目的，在于提出一种为电容式触控板分辨触点及鬼点的方法及电路。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：

一种用于电容式触控板的感测方法，所述电容式触控板具有一第一感应线及一第二感应线，二者之交叉点具有一旁侧电容，其特征在于包括以下步骤：

步骤a：在一第一时相中，施加一第一电压至所述第一感应线及第二感应线，并设定一感测电容的跨压；

步骤b：在一第二时相中，将所述第一感应线的电压从所述第一电压切换至一第二电压，并将所述第二感应线连接至所述感测电容的第一端，因而引起所述感测电容的第二端的电压发生变化。

本发明的用于电容式触控板的感测方法还可以采用以下的技术措施来进一步实现。

前述的感测方法，其中所述步骤a包括施加第三电压至所述感测电容的第一端及第二端。

前述的感测方法，其中所述第三电压等于所述第一电压。

前述的感测方法，其中所述步骤b包括以下步骤：

第一步骤：施加所述第一电压至一运算放大器的第一输入端；

第二步骤：将所述第二感应线及所述感测电容的第一端连接至所述运算放大器的第二输入端；

第三步骤：将所述感测电容的第二端连接至所述运算放大器的输出端。

前述的感测方法，其中更包括根据所述感测电容的第二端的电压变化判断所述交叉点是否受到碰触。

一种用于电容式触控板的感测电路，所述电容式触控板具有一第一感应线以及一第二感应线，二者之交叉点具有一旁侧电容，其特征在于所述感测电路包括：

一第一切换电路，连接所述第一感应线，在一第一时相中将所述第一感应线连接至一第一电压端，在一第二时相中将所述第一感应线连接至一第二电压端；

一运算放大器，具有一第一输入端、一第二输入端及一输出端，所述第一输入端连接所述第一电压端；

一第二切换电路，连接所述第二感应线，在所述第一时相中将所述第二感应线连接至所述第一电压端，在所述第二时相中将所述第二感应线连接至所述运算放大器的第二输入端；

一感测电容，具有一第一端及一第二端，所述感测电容的第一端连接所述运算放大器的第二输入端；

一第三切换电路，连接在所述运算放大器的第二输入端及输出端之间，在所述第一时相中将所述运算放大器的输出端连接至所述第二输入端；

一第四切换电路，连接所述感测电容的第二端，在所述第一时相中将所述感测电容的第二端连接至所述第一电压端，在所述第二时相中将所述感测电容的第二端连接至所述运算放大器的输出端。

前述的感测电路，其中所述第一切换电路包括：

一第一开关，连接在所述第一感应线及所述第二电压端之间；

一第二开关，连接在所述第一感应线及所述第一电压端之间。

前述的感测电路，其中所述第二切换电路包括：

一第一开关，连接在所述第二感应线及所述第一电压端之间；

一第二开关，连接在所述第二感应线及所述运算放大器的第二输入端之间。

前述的感测电路，其中所述第三切换电路包括一开关连接在所述运算放大器的第二输入端及输出端之间。

前述的感测电路，其中所述第四切换电路包括：

一第一开关，连接在所述感测电容的第二端及所述第一电压端之间；

一第二开关，连接在所述感测电容的第二端及所述运算放大器的输出端之间。

前述的感测电路，其中更包括一比较器连接所述运算放大器的输出端，在所述第二时相中将所述输出端的电压与一临界值比较，以判断所述交叉点是否受到碰触。

前述的感测电路，其中更包括：

一差动放大器，连接所述第一电压端及所述运算放大器的输出端，以放大二者的电压之间的差值；

一比较器，连接所述差动放大器，在所述第二时相中将所述放大的差值与一临界值比较，以判断所述交叉点是否受到碰触。

采用上述技术方案后，本发明的用于电容式触控板的感测方法及电路具有借着感测两感应线交叉点的旁侧电容的电容值变化，可以分辨电容式触控板上的触点及鬼点，且为触点准确定位的优点。

附图说明

图1为已知的电容式触控板；

图2为双指触碰的示意图；

图3为本发明的原理示意图；

图4为根据本发明的感测方法的流程图；

图5为本发明的感测电路的实施例示意图；

图6为图5的感测电路感测触点的示意图；

图7为图6的电路在第一时相中的等效电路图；

图8为图6的电路在第二时相中的等效电路图；

图9为图5的感测电路感测鬼点的示意图；

图10为图9的电路在第一时相中的等效电路图；

图11为图9的电路在第二时相中的等效电路图；

图12为本发明的判断电路的第一实施例示意图；

图13为本发明的判断电路的第二实施例示意图。

具体实施方式

以下结合实施例及其附图对本发明作更进一步说明。

现请参阅图3，图3为本发明的原理的示意图。如图所示，所述电容式触控板两感应线TXN及TYM的交叉点会有寄生的旁侧电容30存在，Cxy表示其电容值，当手指触碰感应线TXN及TYM的交叉点时，除了引起感应线TXN及TYM各自的电容值变化，也会引起旁侧电容30的电容值变化，此电容值的变化可以用在电容式触控板的定位上，辨识真正的触碰位置。例如在图2所示的双指触碰状况下，在触点位置(TX2，TY4)及(TX4，TY2)的旁侧电容值会发生变化，但是在鬼点位置(TX2，TY2)及(TX4，TY4)的旁侧电容值不会发生变化。利用所述感测电路40感测旁侧电容值，从其变化的大小可以分辨触点和鬼点。

图4为根据本发明的感测方法的流程图，感测电路40对旁侧电容30的一次感测周期包含两时相。在步骤90中，感测电路40在第一时相中施加同一电压至两感应线TXN及TYM，感测电路40内部包含感测电容在第一时相中被设定其跨压。在设定感测电容的跨压时，可以施加相同或不相同的电压至感测电容的两端，例如，将施加至感应线TXN及TYM的电压也同时施加至感测电容的两端。然后，在步骤92中，感测电路40改变感应线TXN的电压，并将感应线TYM连接至感测电容之第一端，因而引起感测电容之第二端的电压发生变化。此变化与当时旁侧电容30的电容值有关，可以用来判断所述交叉点是否受到碰触，因而分辨出触点和鬼点。

图5系感测电路40的实施例。图3的感应线TXN及TYM为等效电路50，感应线TXN的感应电容5002具有电容值Cx，感应线TYM的感应电容5004具有电容值Cy，感应线TXN及TYM之间的旁侧电容30具有电容值Cxy。感测电路40连接感应线TXN及TYM，感测旁侧电容30的电容值变化，据以判断是否有手指触碰感应线TXN及TYM的交叉点。在感测电路40中，切换电路4002具有开关SW1连接在电压端Vc及感应线TXN之间，以及开关SW2连接在感应线TXN及电压端Vcom之间，开关SW1及SW2分别受控于时相P2及P1；切换电路4004具有开关SW3连接在感应线TYM及电压端Vcom之间，以及开关SW4连接在感应线TYM及运算放大器4010的输入端4012之间，开关SW3及SW4分别受控于时相P1及P2；运算放大器4010的输入端4014连接电压端Vcom；切换电路4006具有开关SW5连接在运算放大器4010的输入端4012及输出端4016之间，受控于时相P1；感测电容CF具有第一端4018及第二端4020，第一端4018连接运算放大器4010的输入端4012，第二端4020连接切换电路4008；切换电路4008具有开关SW6连接在感测电容CF的第二端4020及电压端Vcom之间，以及开关SW7连接在感测电容CF的第二端4020及运算放大器4010的输出端4016之间，开关SW6及SW7分别受控于时相P1及P2。时相P1和P2是不重叠的。

图6系手指触碰感应线TXN及TYM的交叉点时的示意图，感应线TXN及TYM的感应电容5002及5004分别有电容增量ΔCx及ΔCy，旁侧电容30有电容增量ΔCxy。图7及图8系感测电路40在时相P1及P2中的等效电路。参照图7，在时相P1中，开关SW2、SW3、SW5及SW6闭合，而开关SW1、SW4及SW7断开，因此感应线TXN及TYM皆连接电压端Vcom，感测电容CF的第二端4020连接电压端Vcom，运算放大器4010的输出端4016连接其输入端4012。感应线TXN的感应电容5002有电容增量ΔCx，故其电荷

Qcx＝Vcom×(Cx+ΔCx)；                公式1

感应线TYM的感应电容5004有电容增量ΔCy，故其电荷

Qcy＝Vcom×(Cy+ΔCy)；                公式2

旁侧电容30两端的电压相等，因此旁侧电容30的电荷为0。由于虚短路的缘故，运算放大器4010的输入端4012的电压等于输入端4014的电压Vcom，因此感测电容CF两端4018及4020的电压相等，感测电容CF的电荷为0，运算放大器4010的输出端4016的电压Vo＝Vcom。接着，参照图8，在时相P2中，开关SW2、SW3、SW5及SW6断开，而开关SW1、SW4及SW7闭合，因此感应线TXN连接电压端Vc，感应线TYM连接运算放大器4010的输入端4012，感测电容CF的第二端4020连接运算放大器4010的输出端4016，运算放大器4010的输出端4016及输入端4012之间则被断开。此时，感应线TXN的感应电容5002的电荷

Qcx＝Vc×(Cx+ΔCx)，              公式3

感应线TYM的感应电容5004的电荷

Qcy＝Vcom×(Cy+ΔCy)，            公式4

由于旁侧电容30在TXN侧的电压从Vcom切换至Vc，且其在TYM侧的那一端连接至感测电容CF的第一端4018，因此旁侧电容30的电荷

Qcxy＝(Vc-Vcom)×(Cxy+ΔCxy)        公式5

由于电荷守恒导致感测电容CF的第二端4020的电压发生变化。

由公式5可得知感测电容CF上的电荷

Qcf＝(Vo-Vcom)×CF＝-(Vc-Vcom)×(Cxy+ΔCxy)。公式6

根据公式6可进一步得到运算放大器4010输出端4016的电压

Vo＝[-(Cxy+ΔCxy)/CF]×(Vc-Vcom)+Vcom。      公式7

由公式7可知，感应线TXN及TYM的感应电容5002及5004的

电容值变量ΔCx和ΔCy不会对感测电路40的输出端Vo造成影响。

图9系感测鬼点的示意图，感应线TXN及TYM的感应电容5002及5004分别有电容增量ΔCx及ΔCy，但由于手指没有真的触碰感应线TXN及TYM的交叉点，因此旁侧电容30没有电容增量。图10系感测电路40在时相P1和P2中的等效电路。参照图10，在时相P1中，开关SW2、SW3、SW5及SW6闭合，而开关SW1、SW4及SW7断开，因此感应线TXN及TYM皆连接电压端Vcom，感测电容CF的第二端4020连接电压端Vcom，运算放大器4010的输出端4016连接其输入端4012。感应线TXN的感应电容5002有电容增量ΔCx，故其电荷如公式1所示；感应线TYM的感应电容5004有电容增量ΔCy，故其电荷如公式2所示；由于旁侧电容30两端的电压相等，故其电荷为0。由于虚短路的缘故，运算放大器4010的输入端4012的电压等于输入端4014的电压Vcom，因此感测电容CF两端4018及4020的电压相等，感测电容CF的电荷为0，运算放大器输出端4016的电压Vo＝Vcom。接着，参照图11，在时相P2中，开关SW2、SW3、SW5及SW6断开，而开关SW1、SW4及SW7闭合，因此感应线TXN连接电压端Vc，感应线TYM连接运算放大器4010的输入端4012，感测电容CF的第二端4020连接运算放大器4010的输出端4016，运算放大器4010的输出端4016及输入端4012之间则被断开。此时，感应线TXM的感应电容5002的电荷如公式3所示，感应线TYM的感应电容5004的电荷如公式4所示，由于旁侧电容30在TXN侧的电压从Vcom切换至Vc，且其在TYM侧的那一端连接至感测电容CF的第一端4018，因此旁侧电容30的电荷

Qcxy＝(Vc-Vcom)×Cxy                       公式8

由于电荷守恒导致感测电容CF之第二端4020的电压发生变化。

由公式8可得知感测电容CF上的电荷

Qcf＝(Vo-Vcom)×CF＝-(Vc-Vcom)×Cxy。      公式9

根据公式9可进一步求得运算放大器4010的输出端4016的电压

Vo＝(-Cxy/CF)×(Vc-Vcom)+Vcom。            公式10

由公式10可知，感应线TXN及TYM的感应电容5002及5004的电容值变量ΔCx和ΔCy不会对感测电路40的输出端Vo造成影响。比较公式7及公式10可知，因为触点和鬼点的旁侧电容30的电容值不同，运算放大器4010的输出端4016的电压Vo也不同，根据电压Vo的大小可以判断是否有手指触碰感应线TXN及TYM的交叉点。例如，触点的Vo与鬼点的Vo之间的差值为ΔCxy(Vc-Vcom)/CF，因此，只要检测到Vo大于某个临界值，便可认定所述受测点是触点。图12是一个判断电路的实施例，其利用比较器4030比较电压Vo与临界电压Vth，判断感应线TXN及TYM的交叉点是否受到碰触，例如，信号GP为1表示鬼点，信号GP为0表示触点。临界电压Vth的值可以决定电路对旁侧电容30的电容值变化ΔCxy的敏感度。从另一角度来看，不论感测触点或鬼点，在第一时相P1时，都有Vo＝Vcom的关系存在。但是在第二时相P2时，触点和鬼点的Vo是不相同的。因此也可以从Vo在两时相P1和P2的变化来分辨触点和鬼点。图12是另一个判断电路的实施例，具有放大系数K的差动放大器4030的两输入端接受电压Vo和Vcom，其输出与临界电压Vth送入比较器3042，产生的信号GP为1时，表示所述受测点是鬼点，信号GP为0表示是触点。规划放大系数K和临界电压Vth的值可以决定电路对旁侧电容30的电容值变化ΔCxy的敏感度。

在图5到图10所示的实施例中，一感测周期包含两非重叠的时相P1和P2。在时相P1中的操作，系重设(reset)旁侧电容30和感测电容CF的跨压为0，使其上的电荷归零。在不同的实施例中，在时相P1中也可以设定旁侧电容30的跨压不为0。然后，在时相P2中同时改变旁侧电容30在TXN侧的电压及因为电荷守恒使感测电路40的输出端Vo改变，所以是实时反应当时旁侧电容30的状况到感测电路40的输出端Vo，故能更准确的判断触点的位置。

将感测电路40应用至图1的电容式触控板10，参照图2，当手指同时触碰电容式触控板10的位置20及22，虽然感应线TX2、TX4、TY2及TY4的感应电容都发生变化，但由于没有手指触碰位置24及26，因此感应线TX2及TY2交叉点的旁侧电容没有变化，感应线TX4及TY4交叉点的旁侧电容也没有变化，故可以排除触点在位置24及26的可能性，消除了鬼点引发错误的可能性。

以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变化。因此，所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求限定。

组件符号说明

10      电容式触控板

12      触碰位置

20      触点位置

22      触点位置

24      鬼点位置

26      鬼点位置

30      旁侧电容

40      感测电路

4002    切换电路

4004    切换电路

4006    切换电路

4008    切换电路

4010    运算放大器

4012    运算放大器的输入端

4014    运算放大器的输入端

4016    运算放大器的输出端

4018    感测电容的第一端

4020    感测电容的第二端

4030    比较器

4032    差动放大器

50      两感应线的等效电路

5002    感应线的感应电容

5004    感应线的感应电容。

Claims (12)

1.一种用于电容式触控板的感测方法，所述电容式触控板具有一第一感应线及一第二感应线，二者之交叉点具有一旁侧电容，其特征在于包括以下步骤：

步骤a：在一第一时相中，施加一第一电压至所述第一感应线及第二感应线，并设定一感测电容的跨压；

步骤b：在一第二时相中，将所述第一感应线的电压从所述第一电压切换至一第二电压，并将所述第二感应线连接至所述感测电容的第一端，因而引起所述感测电容的第二端的电压发生变化。

2.如权利要求1所述的感测方法，其特征在于，所述步骤a包括施加第三电压至所述感测电容的第一端及第二端。

3.如权利要求2所述的感测方法，其特征在于，所述第三电压等于所述第一电压。

4.如权利要求1所述的感测方法，其特征在于，所述步骤b包括以下步骤：

第一步骤：施加所述第一电压至一运算放大器的第一输入端；

第二步骤：将所述第二感应线及所述感测电容的第一端连接至所述运算放大器的第二输入端；

第三步骤：将所述感测电容的第二端连接至所述运算放大器的输出端。

5.如权利要求1所述的感测方法，其特征在于，更包括根据所述感测电容的第二端的电压变化判断所述交叉点是否受到碰触。

6.一种用于电容式触控板的感测电路，所述电容式触控板具有一第一感应线以及一第二感应线，二者之交叉点具有一旁侧电容，其特征在于所述感测电路包括：

一第一切换电路，连接所述第一感应线，在一第一时相中将所述第一感应线连接至一第一电压端，在一第二时相中将所述第一感应线连接至一第二电压端；

一运算放大器，具有一第一输入端、一第二输入端及一输出端，所述第一输入端连接所述第一电压端；

一第二切换电路，连接所述第二感应线，在所述第一时相中将所述第二感应线连接至所述第一电压端，在所述第二时相中将所述第二感应线连接至所述运算放大器的第二输入端；

一感测电容，具有一第一端及一第二端，所述感测电容的第一端连接所述运算放大器的第二输入端；

一第三切换电路，连接在所述运算放大器的第二输入端及输出端之间，在所述第一时相中将所述运算放大器的输出端连接至所述第二输入端；

一第四切换电路，连接所述感测电容的第二端，在所述第一时相中将所述感测电容的第二端连接至所述第一电压端，在所述第二时相中将所述感测电容的第二端连接至所述运算放大器的输出端。

7.如权利要求6所述感测电路，其特征在于，所述第一切换电路包括：

一第一开关，连接在所述第一感应线及所述第二电压端之间；

一第二开关，连接在所述第一感应线及所述第一电压端之间。

8.如权利要求6所述感测电路，其特征在于，所述第二切换电路包括：

一第一开关，连接在所述第二感应线及所述第一电压端之间；

一第二开关，连接在所述第二感应线及所述运算放大器的第二输入端之间。

9.如权利要求6所述感测电路，其特征在于，所述第三切换电路包括一开关连接在所述运算放大器的第二输入端及输出端之间。

10.如权利要求6所述感测电路，其特征在于，所述第四切换电路包括：

一第一开关，连接在所述感测电容的第二端及所述第一电压端之间；

一第二开关，连接在所述感测电容的第二端及所述运算放大器的输出端之间。

11.如权利要求6所述感测电路，其特征在于，更包括一比较器连接所述运算放大器的输出端，在所述第二时相中将所述输出端的电压与一临界值比较，以判断所述交叉点是否受到碰触。

12.如权利要求6所述感测电路，其特征在于，更包括：

一差动放大器，连接所述第一电压端及所述运算放大器的输出端，以放大二者的电压之间的差值；

一比较器，连接所述差动放大器，在所述第二时相中将所述放大的差值与一临界值比较，以判断所述交叉点是否受到碰触。

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