CN101996009B

CN101996009B - 触控感测电路及触控感测方法

Info

Publication number: CN101996009B
Application number: CN 200910166165
Authority: CN
Inventors: 周世宗; 吴宗霖
Original assignee: Raydium Semiconductor Corp
Current assignee: Raydium Semiconductor Corp
Priority date: 2009-08-18
Filing date: 2009-08-18
Publication date: 2013-07-17
Anticipated expiration: 2029-08-18
Also published as: CN101996009A

Abstract

本发明披露一种触控感测电路，用于电容式触控面板，以检测指示单元碰触电容式触控面板的位置。触控感测电路包含第一信号输入模块、第二信号输入模块、第一感测模块、第二感测模块以及处理模块(处理单元)。第一信号输入模块依次对沿着第一方向排列的第一触控垫组输入信号；第二信号输入模块依次对沿着第二方向排列的第二触控垫组输入信号。第一感测模块及第二感测模块分别用以感测第一触控垫组的第一等效电容值以及第二触控垫组的第二等效电容值。处理单元连接第一感测模块以及第二感测模块，用以根据第一及第二等效电容值判断指示单元的位置。

Description

触控感测电路及触控感测方法

技术领域

本发明涉及触控面板，特别是涉及一种能够通过等效电容值的感测真正实现电容式触控面板上的多点触控的触控感测电路及触控感测方法。

背景技术

一般而言，触控面板依照其感应原理的不同，大致可分为电阻式、电容式、超音波式、光学(例如红外线)式等不同类型。其中，电容式触控面板由于只需轻轻触碰即能感应，并且手指与触控面板之间的接触几乎不会产生磨损，性能稳定且使用寿命长。因此，与传统的电阻式触控面板相比，电容式触控面板在耐受性及光学上的确表现出更为优异的性能。

请参阅图1A及图1B。图1A及图1B示出了传统的触控感测电路1及其控制信号输入时序图。如图1A及图1B所示，传统的触控检测电路采用分时的方式由X轴方向至Y轴方向(也可为由Y轴方向至X轴方向)循序由信号输入模块12输入脉冲方波至触控面板上的各个触控垫X₁～X₆以及Y₁～Y₆，再由感测模块14测量指示单元(例如手指或触控笔尖等)接触面板时产生的寄生电容变化，进而检测使用者的触控动作及其在面板上所形成的触控点的位置。

然而，当使用者在电容式触控面板上进行多点触控时，上述传统的检测电路架构及其检测方法仅能检测出多个触控点的范围，而无法判定其真正的触控位置。举例而言，当使用者以二根手指触碰到电容式触控面板时，传统的检测电路将会分别在X轴及Y轴上检测到两个寄生电容变化最大值。然而，由于这两个最大值可以通过两种不同的触碰方式产生，使得系统无法准确地判断究竟是两种接触方式中的哪一种，而那些不是真正被触碰的点即称之为“假性触控点(ghost point)”。

图2A及图2B示出了传统的触控感测电路检测双触控点的示意图。如图2A所示，假设使用者在触控面板10上所形成的两个触控点分别位于A点与B点，检测电路将会在X轴上检测到两个寄生电容变化最大值，同时也会在Y轴上检测到两个寄生电容变化最大值。此时，触控感测电路无法判定上述寄生电容变化究竟是由位于A点及B点的两个触控点所产生，还是由位于A′点及B′点的两个触控点所产生。图2A中位于A′点及B′点的这两个触控点即为假性触控点。同理，如图2B所示，当使用者在触控面板10上形成位于C点及D点的两个触控点时，即可能产生位于C′点及D′点的两个假性触控点。

发明内容

因此，本发明提出一种触控感测电路及一种触控感测方法，以解决上述问题。

根据本发明的一种具体实施方式为一种触控感测电路。在实际应用中，触控感测电路可用于电容式触控面板，以感测指示单元碰触电容式触控面板的位置。其中，电容式触控面板包含(M×N)个触控点、M组第一触控垫组及N组第二触控垫组。每一组第一触控垫组(first sensing lines)及每一组第二触控垫组分别沿着第一方向及第二方向排列，并且分别包含至少一个第一触控垫及至少一个第二触控垫。第一触控垫及第二触控垫分别分布于(M×N)个触控点。其中，M及N均为正整数。

在该实施方式中，电容值测量电路(触控感测电路)包含第一信号输入模块、第二信号输入模块、第一感测模块、第二感测模块及处理单元。第一信号输入模块沿着第一方向依次对M组第一触控垫组输入第一信号；第二信号输入模块沿着第二方向依次对N组第二触控垫组输入第二信号。第一感测模块及第二感测模块分别用以感测M组第一触控垫组的第一等效电容值以及N组第二触控垫组的第二等效电容值。处理单元耦接第一感测模块(first measurementmodule)以及第二感测模块，用以根据第一等效电容值及第二等效电容值判断指示单元(sensed object)碰触电容式触控面板的位置。

在该实施方式中，该第一信号以及该第二信号分别为脉冲方波。

优选地，该第一信号的脉冲宽度为该第二信号的脉冲宽度的N倍。

优选地，该第一信号及该第二信号同步输入。

优选地，该第二信号输入模块在该第一信号的脉冲宽度内依次对该N组第二触控垫组输入该第二信号。

根据本发明的另一具体实施方式为一种触控感测方法。该触控感测方法用以感测指示单元碰触电容式触控面板的位置。其中，电容式触控面板包含(M×N)个触控点、M组第一触控垫组及N组第二触控垫组。每一组第一触控垫组及每一组第二触控垫组分别沿着第一方向及第二方向排列，并且分别包含至少一个第一触控垫及至少一个第二触控垫。第一触控垫及第二触控垫分别分布于(M×N)个触控点。其中，M及N均为正整数。

在该实施方式中，该触控感测方法包含下列步骤。首先，沿着电容式触控面板的第一方向依次对M组第一触控垫组输入第一信号，同时沿着电容式触控面板的第二方向依次对N组第二触控垫组输入第二信号。接着，分别检测M组第一触控垫组及N组第二触控垫组的第一等效电容值及第二等效电容值。最后，根据第一等效电容值及第二等效电容值判断指示单元碰触电容式触控面板的位置。其中，第一等效电容值及第二等效电容值根据指示单元碰触到电容式触控面板的位置、第一信号及第二信号产生变化。

在该实施方式中，该第一信号的脉冲宽度为该第二信号的脉冲宽度的N倍。

优选地，该第一信号及该第二信号同步输入。

优选地，该方法进一步包含下列步骤：

该第二信号输入模块在该第一信号的脉冲宽度内依次对该N组第二触控垫组输入该第二信号。

关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。

附图说明

图1A示出了传统的电容式触控感测电路。

图1B示出了传统的电容式触控感测电路的控制信号输入时序图。

图2A及图2B示出了传统的触控感测电路检测双触控点的示意图。

图3A示出了根据本发明的一种具体实施方式的触控感测电路及电容式触控面板的示意图。

图3B示出了图3A中的触控感测电路的控制信号输入时序图。

图4A1及图4A2示出了图3A的触控感测电路无触控时的输入信号与等效电容值的示意图。

图4B1及图4B2示出了图3A的触控感测电路被指示单元碰触时的输入信号与等效电容值的示意图。

图4C1及图4C2示出了图3A的触控感测电路被指示单元碰触时的另一输入信号与等效电容值的示意图。

图5示出了根据本发明的一种具体实施方式的触控感测方法的流程图。

具体实施方式

本发明提出了一种触控感测电路。触控感测电路可用于电容式触控面板，以感测指示单元碰触电容式触控面板的位置。

请参阅图3A，图3A示出了根据本发明的一种具体实施例的触控感测电路3及电容式触控面板30的示意图。如图3A所示，电容式触控面板30包含(6×6)个触控点300、六组第一触控垫组Y₁～Y₆及六组第二触控垫组X₁～X₆。需注意的是，电容式触控面板所包含的触控垫组及触控点的数目并不以此例为限，而是根据实际应用时的需求而定。接下来，将分别就电容式触控面板30及触控感测电路3的架构进行介绍。

首先，在电容式触控面板30中，第一触控垫组Y₁～Y₆依次沿着Y方向排列，而第二触控垫组X₁～X₆则是依次沿着X方向排列。此外，第一触控垫组Y₁～Y₆及第二触控垫组X₁～X₆分别包含至少一个第一触控垫及至少一个第二触控垫，并且第一触控垫及第二触控垫分别分布于(6×6)个触控点300。

至于触控感测电路3则包含有第一信号输入模块32、第二信号输入模块33、第一感测模块34、第二感测模块35及处理单元36。其中，第一信号输入模块32及第一感测模块34分别耦接至电容式触控面板30的六组第一触控垫组Y₁～Y₆；第二信号输入模块33及第二感测模块35则分别耦接至六组第二触控垫组X₁～X₆。值得注意的是，有些触控感测电路的输入模块可同时具有感测模块的功能，即输入模块与感测模块在实际操作中可加以整合为同一个模块，并不以此实施例为限。

在该实施例中，触控感测电路3的第一信号输入模块32沿着Y方向依次对第一触控垫组Y₁～Y₆输入第一信号；第二信号输入模块33沿着X方向依次对第二触控垫组X₁～X₆输入第二信号。请参阅图3B，图3B示出了图3A中的触控感测电路3的控制信号输入时序图。需注意的是，图3B所示的波形代表第一信号输入模块32及第二信号输入模块33正在进行触控感测，而非真正的检测信号。实际上，检测信号与触控感测电路有关，不同的触控感测电路将会有不同的信号波形，脉冲方波仅为一种可能的信号型式，并不以此为限。

在该实施例中，由于第一信号的脉冲宽度将会是第二信号的脉冲宽度的六倍，即第一信号开启时间为第二信号开启时间的六倍，因此，第二信号输入模块33即能够在第一信号的脉冲宽度内依次分别对六组第二触控垫组X₁～X₆输入第二信号。举例而言，在第一信号输入模块32对第一触控垫组Y₁输入第一信号的时间范围内，第二信号输入模块33即可沿着X方向依次分别对第二触控垫组X₁～X₆输入第二信号；接着，当第一信号输入模块32对第一触控垫组Y₂输入第一信号时，第二信号输入模块33即可再沿着X方向依次分别对第二触控垫组X₁～X₆输入第二信号；依此类推，直至第一信号输入模块32对第一触控垫组Y₆输入第一信号时，第二信号输入模块33又沿着X方向依次分别对第二触控垫组X₁～X₆输入第二信号为止。

在该实施例中，第一信号输入模块32及第二信号输入模块33所同步输入的第一信号及第二信号将会对电容式触控面板30的触控垫的寄生电容充放电。当使用者以手指或指示单元碰触电容式触控面板30时，位于触控点下方的触控垫的等效寄生电容值会进而产生改变。因此，为了能够确实掌握触控垫的等效寄生电容值由于触控所导致的变化，触控感测电路3的第一感测模块34及第二感测模块35的主要功能即在于分别感测第一触控垫组Y₁～Y₆的第一等效电容值及第二触控垫组X₁～X₆的第二等效电容值。至于耦接第一感测模块34及第二感测模块35的处理单元36的主要功能则在于：根据第一等效电容值及第二等效电容值判断指示单元碰触电容式触控面板30的位置。

请参阅图4A1及图4A2，图4A1及图4A2示出了图3A中的触控感测电路在无触控状态下的输入信号与等效电容值的示意图。图4A2所示为沿着上图虚线位置的触控面板30的剖面图。如图4A1所示，假设第一信号输入模块32及第二信号输入模块33分别对第一触控垫组Y₁及第二触控垫组X₁输入2.5V的同步方波，其余触控垫组则均为0V，则可得到如图4A2所示的第一触控垫组Y₁与第二触控垫组X₁～X₆之间的等效相互电容值。经过模拟计算所有触控垫组的储存电荷量后，可得到等效相互电容值总和为9.1pF。

请一并参阅图4B1及图4B2。图4B1及图4B2示出了图3A的触控感测电路被指示单元碰触时的输入信号与等效电容值的示意图。如图4B1所示，当指示单元38碰触位于(X₄，Y₁)及(X₂，Y₄)的触控垫时，若欲检测(X₄，Y₁)的触控垫是否有被指示单元38碰触，第一信号输入模块32及第二信号输入模块33可分别对第一触控垫组Y₁及第二触控垫组X₁输入2.5V的同步方波，其余触控垫组则均为0V，故可仿真计算出指示单元与触控垫组Y₁的等效相互电容值为4.84pF，如图4B2。但X₄与Y₁触控垫组之间的等效相互电容值则因为指示单元同样为0V，电容边缘效应而减小，使得等效相互电容值由0.91pF减少至0.72pF，最后可得到等效相互电容值总和为13.56pF。

请参阅图4C1及图4C2。图4C1及图4C2示出了图3A的触控感测电路被指示单元碰触时的另一输入信号与等效电容值的示意图。如图4C1所示，当指示单元38碰触位于(X₄，Y₁)及(X₂，Y₄)的触控垫时，若欲检测(X₄，Y₁)的触控垫是否有被指示单元38碰触，第一信号输入模块32及第二信号输入模块33可分别对第一触控垫组Y₁及第二触控垫组X₄输入2.5V的同步方波，其余触控垫组则均为0V，故可同样仿真计算出指示单元与触控垫组Y₁的等效相互电容值为4.84pF，如图4C2。但由于X₁与Y₁触控垫组之间的等效相互电容值维持在9.1pF，故最后可得到等效相互电容值总和为13.94pF。相较之下，如图4B1及图4B2所示之信号输入方式所得到的等效相互电容值总和为13.56pF，而如图4C1及图4C2所示的信号输入方式所得到的等效相互电容值总和为13.94pF，其为最大的等效相互电容值。由此，可判断真正的触控点位置位于(X₄，Y₁)。

根据本发明的另一具体实施例为一种触控感测方法，用以感测指示单元碰触电容式触控面板的位置。其中，该电容式触控面板包含(M×N)个触控点、M组第一触控垫组及N组第二触控垫组。每一组第一触控垫组及每一组第二触控垫组分别沿着第一方向及第二方向排列，并且分别包含至少一个第一触控垫及至少一个第二触控垫。第一触控垫及第二触控垫分别分布于(M×N)个触控点。其中，M及N均为正整数。

请参阅图5，图5示出了根据本发明的一个具体实施例的触控感测方法的流程图。如图5所示，触控感测方法包含下列步骤。首先，在步骤S50中，沿着电容式触控面板的第一方向依次对M组第一触控垫组输入第一信号，同时沿着电容式触控面板的第二方向依次对N组第二触控垫组输入第二信号。其中，第一信号及第二信号分别为脉冲方波且为同步输入。

需特别说明的是，在步骤S50中的第一信号的脉冲宽度为第二信号的脉冲宽度的N倍，即第一信号开启时间为第二信号开启时间的N倍，因此，根据本发明的触控感测方法进一步包含下列步骤：在步骤S500中，在第一信号的脉冲宽度内依次对N组第二触控垫组输入第二信号。更具体而言，在第一信号输入模块沿着第一方向对某一组第一触控垫组输入第一信号的时间范围内，第二信号输入模块即可沿着第二方向依次分别对N组第二触控垫组输入第二信号；在第一信号输入模块对另一组第一触控垫组输入第一信号的时间范围内，第二信号输入模块即可再沿着第二方向依次分别对N组第二触控垫组输入第二信号。

接着，在步骤S52中，分别检测M组第一触控垫组及N组第二触控垫组的第一等效电容值及第二等效电容值。最后，在步骤S54中，根据第一等效电容值及第二等效电容值判断指示单元碰触电容式触控面板的位置。其中，第一等效电容值及第二等效电容值根据指示单元碰触电容式触控面板的位置、第一信号及第二信号产生变化。

综上所述，根据本发明的触控感测电路及触控感测方法，通过在电容式触控面板的X方向及Y方向同步输入量测信号，使得位于触控点位置的触控垫所对应的X方向及Y方向的等效电容值与非触控点位置的触控垫所对应者不同，并且同时检测X方向及Y方向的触控垫的等效电容值。由此，该触控感测电路即可在多点触控状态下，通过等效电容值的差异有效地区别真正触控点与假性触控点的不同，进而定位出形成于电容式触控面板上的多个触控点实际的位置。

通过以上优选具体实施例的详述，希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所披露的优选具体实施例来对本发明的保护范围加以限制。相反地，其目的是希望将各种改变及具相等性的安排涵盖于本发明的权利要求所限定的范围内。

符号说明

1、3：触控感测电路 10、30：触控面板

12：信号输入模块 14：感测模块

Y₁～Y₆：第一触控垫组 X₁～X₆：第二触控垫组

A、B、C、D：触控点位置 A′、B′、C′、D′：假性触控点

32：第一信号输入模块 33：第二信号输入模块

34：第一感测模块 35：第二感测模块

36：处理单元 300：触控点

38：指示单元 S50～S54、S500：流程步骤。

Claims

1.一种触控感测电路，用于电容式触控面板以感测指示单元碰触所述电容式触控面板的位置，所述电容式触控面板包含M×N个触控点、M组第一触控垫组沿着第一方向排列以及N组第二触控垫组沿着第二方向排列，每一组第一触控垫组包含至少一个第一触控垫，每一组第二触控垫组包含至少一个第二触控垫，所述至少一个第一触控垫以及所述至少一个第二触控垫分别分布于所述M×N个触控点，M以及N分别为正整数，所述触控感测电路包含：

第一信号输入模块，沿着所述第一方向依次对所述M组第一触控垫组输入第一信号；

第二信号输入模块，沿着所述第二方向依次对所述N组第二触控垫组输入第二信号；

第一感测模块，用以感测所述M组第一触控垫组的第一等效电容值；

第二感测模块，用以感测所述N组第二触控垫组的第二等效电容值；以及

处理单元，连接所述第一感测模块以及所述第二感测模块，所述处理单元用以根据所述第一等效电容值以及所述第二等效电容值判断所述指示单元碰触所述电容式触控面板的所述位置；

其中，所述第一等效电容值以及所述第二等效电容值根据所述位置、所述第一信号以及所述第二信号产生变化，

其中，所述第一信号的脉冲宽度为所述第二信号的脉冲宽度的N倍，

其中，所述第一信号及所述第二信号同步输入，

其中，所述第二信号输入模块在所述第一信号的脉冲宽度内依次对所述N组第二触控垫组输入所述第二信号。

2.根据权利要求1所述的触控感测电路，其中，所述第一信号以及所述第二信号分别为脉冲方波。

3.一种触控感测方法，用以感测指示单元碰触电容式触控面板的位置，所述电容式触控面板包含M×N个触控点、M组第一触控垫组沿着第一方向排列以及N组第二触控垫组沿着第二方向排列，所述M组第一触控垫组以及所述N组第二触控垫组分别包含多个第一触控垫以及多个第二触控垫分别分布于所述M×N个触控点，M以及N分别为正整数，所述方法包含下列步骤：

沿着所述电容式触控面板的所述第一方向依次对所述M组第一触控垫组输入第一信号，同时沿着所述电容式触控面板的所述第二方向依次对所述N组第二触控垫组输入第二信号；

检测所述M组第一触控垫组的第一等效电容值，并检测所述N组第二触控垫组的第二等效电容值；以及

根据所述第一等效电容值以及所述第二等效电容值判断所述指示单元碰触所述电容式触控面板之所述位置；

其中，所述第一信号及所述第二信号同步输入，

所述触控感测方法进一步包含下列步骤：

所述第二信号输入模块在所述第一信号的脉冲宽度内依次对所述N组第二触控垫组输入所述第二信号。

4.根据权利要求3所述的触控感测方法，其中，所述第一信号以及所述第二信号分别为脉冲方波。