CN103257738A - 触控面板的抗噪声干扰驱动方法及其触控面板装置 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种触控面板的抗噪声干扰驱动方法及其触控面板装置，其中抗噪声干扰驱动方法是提供一触控面板，其中该触控面板包含有多条驱动线及多条接收线，而各驱动线由多条子驱动线组成，再分别输出刺激信号组至该触控面板的多条驱动线，其中各刺激信号组包含有输出至对应子驱动线的多个刺激信号，而输出至任二相邻子驱动线的刺激信号的相位呈反相且间隔时间小于一个刺激信号周期时间；所以，同条接收线感应任二相邻子驱动线前后感应信号中所包含噪声感应量即呈正负相反，而可直接处理后抵消噪声的电容感应量，自然排除噪声干扰。

Description

触控面板的抗噪声干扰驱动方法及其触控面板装置
技术领域
本发明涉及一种触控面板，尤指一种触控面板的抗噪声干扰驱动方法及其触控面板装置。
背景技术
请参阅图6A所示，一种触控面板包含有多条驱动线TX1~TX4及多条接收线RX1~RX4，其中各条驱动线与各条接收线RX1~RX4相交位置构成一感应点；又多条驱动线TX1~TX4分别接收刺激信号，于刺激信号输入时，各感应点即为一耦合电容，而各接收线RX1~RX4则连接至一接收电路31。当驱动线TX2接收一刺激信号时，多条接收线RX1~RX4的接收电路31始接收感应信号，如图6B所示，各接收电路31至少包含有一取样保持电路311及一模数转换器312，其中该取样保持电路311连接至对应的接收线RX1~RX4，而该模数转换器312则是通过该取样保持电路311取得各感应点的电容感应量(ADCVALUE)。
请配合参阅图6C所示，以驱动线TX2及接收线RX2构成的感应点来看，刺激信号输入至该驱动线TX2时，该感应点会于该刺激信号高电位周期时间Tlh的上升沿时间t1及下降沿时间t2产生电压或电流变化；因此，该取样保持电路311于上升沿时间t1或下降沿时间t2进行信号取样，以供该模数转换器312在该刺激信号低电位周期时间Thl内转换该取样信号为电容感应量-C22。再者，在接收电路31的设计上，若仅对该取样保持电路311于上升沿时间t1或下降沿时间t2进行信号取样，则该模数转换器312可采用一非管线式模数转换器(Non-PipelineADC)，倘若欲加强信号噪声比，亦可采用管线式模数转换(PipelineADC)，并令该取样保持电路配合于上升沿时间t1及下降沿时间t2均进行信号取样，使取样信号增大，进而提升信号噪声比。再如图6D所示另一种接收电路31’，其包含有二组并列的取样保持电路311及非管线式模数转换器312与一多路器313，通过多路器313切换可令二非管线式模数转换器312对该刺激信号上升沿时间t1及下降沿时间t2的取样信号进行转换。
由图6A可知，若触控面板60上未有触碰物件，则会通过刺激信号获得感应点的电容感应量-C22；而当触控面板出现触碰物件时，如图7A所示，于感应点TX2、RX2出现一触碰物件50时，由于触碰物件是良导体，故会吸走部分因刺激信号蓄积于感应点的能量，所以模数转换器转换而得的电容感应量即是-C22+ΔC22，此即为一般通过感应点的电容变化量识别是否有触碰物件存在的方法。
然而，当触碰物件接地不良时，原本应由触控物件的接地旁路(bypass)掉的环境噪声，即会通过触控物件耦合感应至触控面板里，造成电容变化量的改变，产生误判触碰物件位置的缺点。以图7B来说，当手指(触碰物件50)噪声耦合至接收线RX2，同时该驱动线TX2恰好接收一刺激信号，使得感应点上的电容感应量因噪声之故而为-C22+ΔCn22，若ΔCn22够大到接近ΔC22，则会将此一感应点视为触碰物件位置，进而造成鬼影。
上述触控面板50易受噪声而产生鬼影的技术问题，目前已有提出改善方法，以下介绍其中二种。
第一种抗噪声干扰的作法请参阅图8所示，于触控面板的各条接收线RX1~RX4一侧再形成一子接收线RX1’~RX4’，各条子接收线RX1’~RX4’再连接有一接收电路31；由于子接收线RX1’~RX4’很靠近其所对应的接收线RX1~RX4，因此触碰物件50噪声会同时耦合至该接收线RX1~RX4及其子接收线RX1’~RX4’。当驱动线TX2接收一刺激信号的同时，该接收线RX2及其子接收线RX2’的接收电路的模数转换器会分别转换出以下电容感应量：
CS=|-C22+ΔC22|；及
C′S=|-C′22+ΔCn′22|；其中该C22>>Cn′22，但
Figure BDA00002439986800021
因此，将此二电容感应量相减后即可获得接近C22的电容感应量；所以，即可排除噪声干扰造成的鬼影问题。
请参阅图9所示，为第二种抗噪声干扰的作法，主要改变取样保持电路的取样时间，即令该取样保持电路进一步于该刺激信号低电位周期时间Thl内进行信号取样。由于接近取样保持电路的取样频率
Figure BDA00002439986800031
的低频噪声(约几百KHz)会存在一个刺激信号的周期时间内，故于低电位周期时间Thl内所获得的取样信号将完全为噪声产生的电容感应量ΔCn′22，因此将高电位周期时间Tlh内转换而得的电容感应量CS＝-C22+ΔC22与此一电容感应量ΔCn′22相减即可获得一个接近C22的电容感应量。
上述第一种抗噪声干扰的作法虽可以排除噪声带来的鬼影问题，但不仅需要改变触控面板感应线的布局，亦必须为各条子接收线增加一接收电路，而接收电路的电路元件复杂，相对提高制作成本；至于第二种抗噪声干扰的作法虽然不必改变触控面板感应线布局，但因却局限取样频率而只能排除低频噪声的干扰，过高频的噪声则无法通过第二种作法加以排除。所以，目前提出抗噪声干扰作法仍有不完美之处，仍需提出更佳的解决方案。
发明内容
有鉴于上述触控面板扫描方法易受噪声干扰而误报点的鬼影技术缺陷，本发明主要目的是提供一种触控面板的抗噪声干扰驱动方法及其触控面板装置，可排除高频噪声干扰，亦能减少电路成本。
欲达上述目的所使用的主要技术手段是令该触控面板的抗噪声干扰驱动方法包含有：
提供一触控面板，其中该触控面板包含有多条驱动线及多条接收线，而各驱动线由多条子驱动线组成；及
分别输出刺激信号组至该触控面板的多条驱动线，其中各刺激信号组包含有顺序输出至对应子驱动线的多个刺激信号，而输出至任二相邻子驱动线的刺激信号的相位呈反相且间隔时间小于一个刺激信号周期时间。
欲达上述目的所使用的主要技术手段是令触控面板装置包含有：
一触控面板，其中该触控面板包含有多条驱动线及多条接收线，而各驱动线由多条子驱动线组成；及
一触控电路单元，包含有一连接至该触控面板的多条驱动线的驱动单元，该驱动单元分别输出刺激信号组至该触控面板的多条驱动线，其中各刺激信号组包含有顺序输出至对应子驱动线的多个刺激信号，而输出至任二相邻子驱动线的刺激信号的相位呈反相且间隔时间小于一个刺激信号周期时间。
上述本发明是令触控面板上的各条驱动线由多条子驱动线组成，因此多条子驱动线彼此靠近，当触控物件噪声耦合至其中一驱动线，则其全部或大部分子驱动线均会耦合感应此噪声，再将输出至子驱动线刺激信号的间隔时间拉近至小于一个刺激信号周期时间，让接收线可感应出频率高于刺激信号频率的噪声；再者，通过调整任二相邻子驱动线的刺激信号相位呈相反，让同条接收线的接收电路前后获得任二相邻子驱动线的感应信号中所包含噪声感应量的呈相反正负，如此即可直接相加以消除噪声的电容感应量，自然排除噪声干扰。
附图说明
图1：是本发明触控面板的布线示意图。
图2A：是本发明一刺激信号组的刺激信号时序图。
图2B：是本发明另一刺激信号组的刺激信号时序图。
图3A：是本发明一钻石形式的触控面板的布线示意图。
图3B：是本发明一直条形式的触控面板的布线示意图。
图3C：是本发明另一直条形式的触控面板的布线示意图。
图3D：是本发明又一直条形式的触控面板的布线示意图。
图3E：是本发明再一直条形式的触控面板的布线示意图。
图4：是本发明触控面板装置的示意图。
图5：是图2A及图3A驱动及接收信号波形图。
图6A：是既有触控面板的布线示意图。
图6B：是图6A的驱动及接收信号波形图。
图6C：是一种既有接收电路的电路方块图。
图6D：是另一种既有接收电路的电路方块图。
图7A：是图6A有良好接地的触碰物件于其上的示意图。
图7B：是图6A无良好接地的触碰物件于其上的示意图。
图8：是既有一触控面板的布线示意图。
图9：是既有一抗噪声干扰的触控面板示意图。
【主要元件符号说明】
10 触控面板            20 驱动单元
30 接收单元            31、31’接收电路
311 取样保持电路       312 模数转换器
313 多路器        50 触碰物件
60、60’触控面板。
具体实施方式
本发明提供一种针对触控面板的抗噪声干扰驱动方法，其主要包含有以下步骤：
提供一触控面板10，如图1所示，其中该触控面板10包含有多条驱动线TX1~TX3及多条接收线RX1~RX4，而各驱动线TX1~TX3分别由多条子驱动线TX11~TX1n、TX21~TX2n、TX31~TX3n组成；及
分别输出刺激信号组至该触控面板10的多条驱动线TX1~TX3，如图2A及图2B所示，其中各刺激信号组包含有顺序输出至对应子驱动线TX21~TX22、TX21~TX23的多个刺激信号ETX21~ETX22、ETX21~ETX23，而输出至任二相邻子驱动线TX21~TX22的刺激信号ETX21~ETX22的相位呈反相且间隔时间小于一个刺激信号周期时间，于本实施例中该刺激信号周期时间为高电位周期时间Tlh，但大于一个延迟时间T12a，该延迟时间T12a为一取样保持电路所需的取样保持时间。于图2A中，针对单一驱动线TX2包含有二条子驱动线TX21、TX22的刺激信号ETX21、ETX22时序图，其中刺激信号ETX21、ETX22分别传送至二条子驱动线TX21、TX22；而图2B则是单一驱动线TX2包含有三条子驱动线TX21、TX22、TX23的刺激信号ETX21、ETX22、ETX23时序图，其依序输出三刺激信号ETX21、ETX22、ETX23至三条子驱动线TX21、TX22、TX23。
上述触控面板的实体驱动线及接收线的线路布局，以下谨进一步以目前常见的钻石形式及直条形式触控面板予以说明。
请参阅图3A所示，为本发明的钻石形式触控面板10a实施例，将一般钻石形式触控面板的单条驱动TX1、TX2线布局范围内一分为二，成二条子驱动线TX11、TX12，各条子驱动线TX11、TX12为多条钻石感应线构成；同理，亦一并将单条接收线RX1布局范围一分为二，成二条子接收线RX11、RX12，各条子接收线RX11、RX12为多条钻石感应线构成，但将此二条子接收线RX11、RX12同一端共同连接后接至原对应的接收单元(图中未示)；所以，接收电路并不因接收线的拆分而增加接收单元。
请参阅图3B至3D所示，为本发明的三种直条形式触控面板实施例，其中第一种直条形式触控面板10b的驱动线TX1将原本直条形式触控面板单条驱动线的布局范围一拆为二，包含有二条子驱动线TX11、TX12，且此二条子驱动线TX11、TX12的面积相同；而接收线RX1、RX2并未拆分，保留原本单条接收线。第二种直条形式触控面板10c相较第一种将原单条驱动线TX2的布局范围一拆分三，包含有三条(奇数条)子驱动线TX21、TX22、TX23，三条子驱动线TX21、TX22、TX23的面积可以不相同。至于第三种直条形式触控面板10d实施例则与第二种大致相同，唯第一及第三子驱动线TX21、TX23一端共同连接，如此三条子驱动线即可配合图2A的刺激信号ETX21、ETX22进行驱动。再如图3E所示，为第四种直条形式触控面板10e，其包含有偶数条(>2)子驱动线，本例为四条子驱动线，其中第一、三条子驱动线TX21、TX23一端共同连接，而第二、四条子驱动线TX22、TX24共同连接，则同样可配合图2A的刺激信号ETX21、ETX22进行驱动，也就是说当子驱动线数量n1为该刺激信号组所包含刺激信号数量n2的倍数k=n1/n2，其中n1>n2，令各刺激信号同时连接至k条子驱动线。
请参阅图4所示，为本发明触控面板装置的示意图，其包含有：
一触控面板10，包含有多条驱动线TX1~TX3及多条接收线RX1~RX4，而各驱动线TX1~TX3由多条子驱动线组成；其中该触控面板的具体实施例诚如以上图3A至3E所示，在此不在赘述；及
一触控电路单元，包含有一连接至该触控面板10的多条驱动线TX1~TX3的驱动单元20，以及一连接至该触控面板10的多条接收线RX1~RX4的接收单元30，该接收单元30包含有多个接收电路31以分别连接至对应的接收线RX1~RX4；其中该驱动单元20分别输出刺激信号组至该触控面板的多条驱动线TX1~TX3，如图2A及2B所示，其中各刺激信号组包含有顺序输出至对应子驱动线的多个刺激信号ETX21、ETX22/ETX21~ETX23，而输出至任二相邻子驱动线的刺激信号的相位呈反相且间隔时间小于一个刺激信号周期时间，于本实施例该刺激信号周期时间为高电位周期时间Thl，亦可为低电位周期时间Tlh。由于接收电路31至少包含有一取样保持电路及一模数转换器，因此二相邻刺激信号的时间隔不应小于取样保持电路的取样保持时间T12a。
以下谨进一步说明本发明通过上述方法及装置抵抗触碰物件所带噪声感应干扰的过程。
首先请参图4及5所示，以图2A所示的刺激信号组的时序图说明，由于多条子驱动线(在此以二条子驱动线为例)彼此靠近，当触碰物件50接近如第二条驱动线TX2及第二条接收线RX2相交的感应点时，其上的噪声会同时通过该触碰物件50与第二接收线RX2之间的耦合电容CFR，感应至此接收线RX2上。再配合图2A输入至第二条驱动线TX21、TX22的刺激信号ETX21、ETX22可知，由于二刺激信号ETX21、ETX22的时间间隔小于一个高电位周期Thl时间，故第二条接收线RX2的接收电路31会前后各获得一电容感应量，假设目前耦合感应进入的噪声为正值，则第二条接收线RX2会于第一激刺信号ETX21的上升沿时间t1，感应生成一负电容感应量CS1；尔后，由于第二刺激信号ETX22与第一刺激信号ETX21反相，同样对应正值的噪声会于第二激刺信号的下降沿时间t2感应生成一正电容感应量CS2，于实作时对负电容感应量CS1、正电容感应量CS2取绝对值，分别由以下二式子表示：
CS1=|a×(-C22)+a×ΔCn22|(式1)
CS2=|b×C22+b×ΔCn22|(式2)
其中a、b为二子驱动线的面积比。
由于CS1、CS2及a、b为已知；假设a=b=1/2，则第二条接收线的接收电路将式1及式2相加后即可获得接近于单一条驱动线未受噪声干扰时感测得到的C22，而自然消除噪声干扰。
再以配合图2B及图3C进行驱动，则第二条接收线RX2的接收电路31会取得以下三式电容感应量：
CS1=|a×(-C22)+a×ΔCn22|(式1)
CS2=|b×C22+b×ΔCn22|(式2)
CS3=|c×(-C22)+c×ΔCn22|(式3)
其中a、b、c为子驱动线的面积比，令a=c=1/4，而b=1/2，则CS1、CS2、CS3相加后一样会获得接近于单一条驱动线未受噪声干扰时感测得到的C22。
由上述说明可知，本发明令触控面上的各条驱动线由多条子驱动线组成，因此多条子驱动线彼此靠近，当触控物件噪声耦合至其中一驱动线，则其全部或大部分子驱动线均会耦合感应此噪声，再将输出至子驱动线刺激信号的间隔时间拉近至小于一个高电位周期时间，让接收线可感应出频率高于刺激信号频率的噪声；再者，通过调整任二相邻子驱动线的刺激信号相位呈相反，让同条接收线的接收电路前后获得任二相邻子驱动线的感应信号中所包含噪声感应量的呈相反正负，如此即可直接处理后取得抵消噪声干扰的电容感应量，自然排除噪声干扰。所以，虽然本发明仍需改变驱动线的布局，但由于驱动线所连接驱动电路成本较接收电路成本低，故整体成本还是较既有抗噪声干扰技术低；再者，由于子驱动线的刺激信号的时间间隔小于刺激信号高电位周期时间内，能反应出较取样频率更高频的噪声感应量，进而予以消除。

Claims (24)

1.一种触控面板的抗噪声干扰驱动方法，包括：
提供一触控面板，其中该触控面板包含有多条驱动线及多条接收线，而各驱动线由多条子驱动线组成；及
分别输出刺激信号组至该触控面板的多条驱动线，其中各刺激信号组包含有输出至对应子驱动线的多个刺激信号，而输出至任二相邻子驱动线的刺激信号的相位呈反相且间隔时间小于一个刺激信号周期时间。
2.如权利要求1所述的触控面板的抗噪声干扰驱动方法，上述各驱动线包含偶数条子驱动线。
3.如权利要求1所述的触控面板的抗噪声干扰驱动方法，上述各驱动线包含大于一条的奇数条子驱动线。
4.如权利要求2或3所述的触控面板的抗噪声干扰驱动方法，上述刺激信号组包含数量与子驱动线数量相同的刺激信号，以分别输入至对应的子驱动线。
5.如权利要求2所述的触控面板的抗噪声干扰驱动方法，上述子驱动线数量为该刺激信号组所包含刺激信号数量的k倍，子驱动线数量较刺激信号数量为多，令各刺激信号同时连接至k条该子驱动线。
6.如权利要求1所述的触控面板的抗噪声干扰驱动方法，上述各驱动线包含大于三条子驱动线，而上述刺激信号组包含数量少于与子驱动线数量的刺激信号。
7.如权利要求1、2、3、5或6所述的触控面板的抗噪声干扰驱动方法，上述任二相邻子驱动线的刺激信号的间隔时间小于一个刺激信号周期时间，且大于一延迟时间。
8.如权利要求4所述的触控面板的抗噪声干扰驱动方法，上述任二相邻子驱动线的刺激信号的间隔时间小于一个刺激信号周期时间，且大于一延迟时间。
9.如权利要求7所述的触控面板的抗噪声干扰驱动方法，该延迟时间为一取样保持时间。
10.如权利要求8所述的触控面板的抗噪声干扰驱动方法，该延迟时间为一取样保持时间。
11.一种触控面板装置，包括：
一触控面板，其中该触控面板包含有多条驱动线及多条接收线，而各驱动线由多条子驱动线组成；及
一触控电路单元，包含有一连接至该触控面板的多条驱动线的驱动单元，该驱动单元分别输出刺激信号组至该触控面板的多条驱动线，其中各刺激信号组包含有输出至对应子驱动线的多个刺激信号，而输出至任二相邻子驱动线的刺激信号的相位呈反相且间隔时间小于一个刺激信号周期时间。
12.如权利要求11所述的触控面板装置，上述各驱动线包含偶数条子驱动线。
13.如权利要求11所述的触控面板装置，上述各驱动线包含大于一条的奇数条子驱动线。
14.如权利要求12或13所述的触控面板装置，上述刺激信号组包含数量与子驱动线数量相同的刺激信号，以分别输入至对应的子驱动线。
15.如权利要求12所述的触控面板装置，上述子驱动线数量为该刺激信号组所包含刺激信号数量的倍数，令各刺激信号同时连接至该子驱动线数量除以倍数数量的子驱动线。
16.如权利要求11所述的触控面板装置，上述各驱动线包含大于三条子驱动线，而上述刺激信号组包含数量少于子驱动线数量的刺激信号。
17.如权利要求11、12、13、15或16所述的触控面板装置，上述任二相邻子驱动线的刺激信号的间隔时间小于一个刺激信号周期时间，且大于一延迟时间。
18.如权利要求14所述的触控面板装置，上述任二相邻子驱动线的刺激信号的间隔时间小于一个刺激信号周期时间，且大于一时间延期时间。
19.如权利要求16所述的触控面板装置，该触控电路单元包含有多个接收单元，以分别连接至多条接收线；其中各接收单元包含有一取样保持电路，而上述延迟时间即为该取样保持电路的取样保持时间。
20.如权利要求17所述的触控面板装置，该触控电路单元包含有多个接收单元，以分别连接至多条接收线；其中各接收单元包含有一取样保持电路，而上述延迟时间即为该取样保持电路的取样保持时间。
21.如权利要求19所述的触控面板装置，该接收单元自对应的接收线前后接收耦合感应该多条子驱动线的感应信号，将多个感应信号予以处理后取得抵消噪声干扰的电容感应量。
22.如权利要求20所述的触控面板装置，该接收单元自对应的接收线前后接收耦合感应该多条子驱动线的感应信号，将多个感应信号予以处理后取得抵消噪声干扰的电容感应量。
23.如权利要求11所述的触控面板装置，该触控面板为钻石形式触控面板。
24.如权利要求11所述的触控面板装置，该触控面板为直条形式触控面板。
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