CN103970380A - 电容式触控系统及其驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种驱动装置，用以配合电容式触控系统中的电极。该驱动装置中包含一信号产生模块及一调整模块。该信号产生模块用以产生一驱动信号。该调整模块连接于该电极和该信号产生模块间，并用以根据该驱动信号产生一调整后信号，以取代该驱动信号。该调整模块控制该调整后信号的一升缘或一降缘的波形，使得相对于该驱动信号，该调整后信号中的一高频成分较少。

Description

电容式触控系统及其驱动装置

技术领域

本发明涉及触控系统，尤其是涉及电容式触控系统的电极驱动装置。

背景技术

随着科技日益进步，近年来各种电子产品的操作界面都愈来愈人性化。举例而言，透过触控屏幕，使用者可直接以手指或触控笔在屏幕上操作程序、输入讯息/文字/图样，省去使用键盘或按键等输入装置的麻烦。现有的触控技术大致分为电阻式、电容式、电磁感应式、超音波式以及光学式几类。

电容式触控面板包含多个电极，使用者的触碰会改变电极的电容量。借由测量各个电极的电容量是否发生变化，便可判断触碰点的位置。以互容式(mutual capacitive)触控技术为例，其感应面板后方设有构成矩阵图样的透明电极，如图1所示。此例中的平行于X方向的电极为驱动电极，而平行于Y方向的电极为接收电极。每个驱动电极各自连接至一驱动器12，每个接收电极各自连接至一接收器14。这些驱动器12会依序送出驱动信号，这些接收器14则会持续接收感应信号。当触碰发生时，对应于触碰点的驱动电极和接收电极间会出现电容耦合现象，导致与互电容量相关的感应信号发生变化。根据检测到感应信号发生变化的接收器14的位置，以及触碰发生时送出驱动信号的驱动器12的位置，后续电路即可判断触碰点在X/Y方向上的座标。

一般而言，驱动器12送出的驱动信号是方波信号。如本发明所属技术领域中普通技术人员所知，理想的方波信号是由多个不同频率的弦波组成。方波信号的升缘(rising edge)及降缘(falling edge)的斜率愈陡，其中所包含的高频成分愈多。对采用触控屏幕的移动通讯装置(例如智能手机)来说，驱动信号中的高频成分会对邻近的通讯电路造成干扰，甚至使其表现效能下降。如图1所示，驱动电极的分布范围正比于感应面板的大小。也就是说，只要是邻近于该感应面板的电路都可能会受到驱动信号的干扰，其影响范围不可谓不广。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出新的电容式触控系统及其电极驱动装置，借由减少电极驱动信号中的高频成分来降低电极驱动信号对其他周边电路的干扰。

根据本发明的一具体实施例为一种用以配合电容式触控系统中的电极的驱动装置，其中包含一信号产生模块及一调整模块。该信号产生模块用以产生一驱动信号。该调整模块连接于该电极和该信号产生模块间，并用以根据该驱动信号产生一调整后信号，以取代该驱动信号。该调整模块控制该调整后信号的一升缘或一降缘的波形，使得相对于该驱动信号，该调整后信号中的一高频成分较少。

根据本发明的另一具体实施例为一种电容式触控系统，其中包含一电极、一信号产生模块及一调整模块。该信号产生模块用以产生一驱动信号。该调整模块连接于该电极和该信号产生模块间，并用以根据该驱动信号产生一调整后信号，以取代该驱动信号。该调整模块控制该调整后信号的一升缘或一降缘的波形，使得相对于该驱动信号，该调整后信号中的一高频成分较少。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1为一触控式感应装置的电极布线范例。

图2为根据本发明的一实施例中的驱动装置的方块图。

图3A系绘示根据本发明的调整模块的一种内部详细电路范例；图3B为相对应的信号时序图。

图4A系绘示根据本发明的调整模块的另一种内部详细电路范例；图4B为相对应的信号时序图。

元件符号说明：

12：驱动器 14：接收器

22：信号产生模块 24：调整模块

300：电极 24A、24B：运算放大器

I1、I2：电流源 SW1~SW4：开关

VD：驱动信号 VA：调整后信号

具体实施方式

根据本发明的一具体实施例为一种用以配合电容式触控系统中的电极的驱动装置，其功能方块图如图2所示。此驱动装置包含信号产生模块22和调整模块24。信号产生模块22系用以产生一驱动信号VD。连接于电极300和信号产生模块22之间的调整模块24负责根据驱动信号VD产生一调整后信号VA，以取代驱动信号VD。如图2所示，用以驱动电极300的是调整后信号VA而非驱动信号VD。相对于驱动信号VD，调整后信号VA中的高频成分较少。

于一实施例中，调整模块24系借由调降调整后信号VA的升缘斜率以减少其中的高频成分。图3A系绘示一种调整模块24的内部详细电路范例，图3B则是相对应的信号时序图。此范例中的调整模块24包含一参考电压源(未绘示)、第一开关SW1、第二开关SW2、充电电流源I1以及运算放大器24A。该参考电压源具有两个电压供应端，其输出电压分别为0.2VDD和0.8VDD；VDD表示此电路的供电电压。实务上，电极300等效于一个电容，因此在图3A中以电容符号表示。

第一开关SW1系连接于0.2VDD电压供应端与电极300之间，并且受驱动信号VD控制。当驱动信号VD处于第一状态(于此范例中为具有电压VL)，第一开关SW1被切换为导通。相对地，当驱动信号VD处于第二状态(于此范例中为具有电压VH)，第一开关SW1被切换为不导通。

第二开关SW2系连接于充电电流源I1与电极300之间，并且受运算放大器24A的输出信号的控制。当运算放大器24A的正输入端的电压低于负输入端的电压，第二开关SW2被切换为导通。当运算放大器24A的正输入端的电压高于负输入端的电压，第二开关SW2被切换为不导通。

由图3A可看出，当第一开关SW1为导通，电极300的跨压(也就是调整后信号VA的电压)会等于0.2VDD。此时，因为运算放大器24A的正输入端的电压(0.2VDD)低于负输入端的电压(0.8VDD)，第二开关SW2为导通。随后，一旦第一开关SW1受驱动信号VD影响自导通被切换为不导通，充电电流源I1所供应的充电电流I1便会开始对电极300充电，使得调整后信号VA的电压持续增加。假设电极300的等效电容量为C，则调整后信号VA的电压增加斜率会大致等于I1/C。直到调整后信号VA的电压升高至略高于0.8VDD，运算放大器24A的输出信号会转而将第二开关SW2切换为不导通，令充电电流源I1停止对电极300充电。只要电极300的等效电容量够大，调整后信号VA的电压便可维持在0.8VDD左右。

由图3B可看出，相较于驱动信号VD，调整后信号VA的升缘较缓，因此所包含的高频成分较少。由于驱动信号VD仅用以控制第一开关SW1而非驱动整个电极300，受到驱动信号VD的高频成分影响的区域显然较先前技术小。也就是说，整体而言，根据本发明的驱动装置所产生的信号对其他电路构成的干扰较小。

本发明所属技术领域中普通技术人员可理解，驱动信号VD的两种电压状态不以上述范例中的VL和VH为限，调整后信号VA的电位变化区间亦不以0.2VDD~0.8VDD为限。此外，驱动信号VD的波形不以方波为限。

于另一实施例中，调整模块24系借由调降调整后信号VA的降缘斜率以减少其中的高频成分。图4A系绘示一种调整模块24的内部详细电路范例，图4B则是相对应的信号时序图。此范例中的调整模块24包含一参考电压源(未绘示)、第三开关SW3、第四开关SW4、放电电流源I2以及运算放大器24B。该参考电压源的输出电压为0.2VDD；VDD表示此电路的供电电压。电极300等效于一个电容，因此在图4A中以电容符号表示。

第三开关SW3连接于电极300和运算放大器24B的负输入端之间，并且受驱动信号VD控制。当驱动信号VD处于第一状态(于此范例中为具有电压VL)，第三开关SW3被切换为导通。相对地，当驱动信号VD处于第二状态(于此范例中为具有电压VH)，第三开关SW3被切换为不导通。

第四开关SW4连接于放电电流源I2和运算放大器24B的输出端之间，并且受运算放大器24B的输出信号控制。当运算放大器24B的正输入端的电压低于负输入端的电压，第四开关SW4被切换为导通。当运算放大器24B的正输入端的电压高于负输入端的电压，第四开关SW4被切换为不导通。

由图4A可看出，当第三开关SW3为不导通，第三开关SW3右侧的电路不会对电极300造成影响。假设电极300在未受影响前的跨压为0.8VDD。一旦第三开关SW3受驱动信号VD影响自不导通被切换为导通，由于运算放大器24B的正输入端的电压(0.2VDD)低于负输入端的电压(0.8VDD)，第四开关SW4为导通。放电电流源I2供应的放电电流I2会开始为电极300放电，令调整后信号VA的电压持续下降。假设电极300的等效电容量为C，调整后信号VA的电压减少斜率会大致等于I2/C。直到调整后信号VA的电压下降至略低于0.2VDD后，运算放大器24B的输出信号会转而将第四开关SW4切换为不导通，令放电电流源I2停止对电极300放电。只要电极300的等效电容量够大，调整后信号VA的电压随后便可维持在0.2VDD左右。

由图4B可看出，相较于驱动信号VD，调整后信号VA的降缘较缓，因此所包含的高频成分较少。由于驱动信号VD仅用以控制第三开关SW3而非驱动整个电极300，受到驱动信号VD的高频成分影响的区域显然较先前技术小。也就是说，整体而言，根据本发明的驱动装置所产生的信号对其他电路构成的干扰较小。

须说明的是，图3A中的充电电路和图4A中的放电电路可各自独立存在，亦可同时存在。易言之，调整模块24可仅控制调整后信号VA的升缘斜率、仅控制调整后信号VA的降缘斜率，或是同时控制调整后信号VA的升缘斜率及降缘斜率。无论是上述哪一种做法，都可以达到减少调整后信号VA中的高频成分的效果。本发明所属技术领域中普通技术人员可理解，图3A中的充电电路和图4A中的放电电路存在多种功能相同但细部电路不同的变化型态。此外，本发明所属技术领域中普通技术人员亦可理解，调整后信号VA的升缘或降缘波形不必须为图3B、图4B中呈现的斜直线，举例而言，该升缘或降缘波形可为或是包含曲线。只要调整模块24提供的调整后信号VA包含较少的高频成分，便可达到降低高频干扰的效果。

如上所述，本发明提出新的电容式触控系统及其电极驱动装置，借由减少电极驱动信号中的高频成分来降低电极驱动信号对其他周边电路的干扰。

借由以上较佳具体实施例的详述，是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较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的专利范围的范畴内。

Claims (6)

1.一种驱动装置，用以配合一电容式触控系统中的一电极，该驱动装置包含：

一信号产生模块，用以产生一驱动信号；以及

一调整模块，连接于该电极和该信号产生模块间，用以根据该驱动信号产生一调整后信号，以取代该驱动信号，该调整模块控制该调整后信号的一升缘或一降缘的波形，使得相对于该驱动信号，该调整后信号中的一高频成分较少。

2.如权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，该调整模块包含：

一参考电压源，具有一第一电压供应端与一第二电压供应端，该第一电压供应端输出的一第一电压低于该第二电压供应端输出的一第二电压；

一第一开关，连接于该第一电压供应端与该电极之间，当该驱动信号处于一第一状态时，该第一开关被切换为导通，当该驱动信号处于一第二状态时，该第一开关被切换为不导通；

一充电电流源，用以供应一充电电流；

一第二开关，连接于该充电电流源与该电极之间；以及

一运算放大器，具有一正输入端、一负输入端及一输出端，该正输入端连接该电极，该负输入端连接该第二电压供应端，该输出端用以控制该第二开关；当该正输入端的电压低于该负输入端的电压时，该第二开关被切换为导通，当该正输入端的电压高于该负输入端的电压时，该第二开关被切换为不导通。

3.如权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，该调整模块包含：

一参考电压源，用以输出一第一电压；

一放电电流源，用以供应一放电电流；

一运算放大器，具有一正输入端、一负输入端及一输出端，该正输入端连接该参考电压源；

一第三开关，连接于该负输出端与该电极之间，当该驱动信号处于一第一状态时，该第三开关被切换为导通，当该驱动信号处于一第二状态时，该第三开关被切换为不导通；

一第四开关，连接于该放电电流源与该输出端之间；以及

一电容，连接于该负输入端及该第四开关之间；

其中当该正输入端的电压低于该负输入端的电压时，该第四开关被切换为导通，当该正输入端的电压高于该负输入端的电压时，该第四开关被切换为不导通。

4.一种触控系统，包含：

一电极；

一信号产生模块，用以产生一驱动信号；以及

一调整模块，连接于该电极和该信号产生模块间，用以根据该驱动信号产生一调整后信号，以取代该驱动信号，该调整模块控制该调整后信号的一升缘或一降缘的波形，使得相对于该驱动信号，该调整后信号中的一高频成分较少。

5.如权利要求4所述的触控系统，其特征在于，该调整模块包含：

一参考电压源，具有一第一电压供应端与一第二电压供应端，该第一电压供应端输出的一第一电压低于该第二电压供应端输出的一第二电压；

一第一开关，连接于该第一电压供应端与该电极之间，当该驱动信号处于一第一状态时，该第一开关被切换为导通，当该驱动信号处于一第二状态时，该第一开关被切换为不导通；

一充电电流源，用以供应一充电电流；

一第二开关，连接于该充电电流源与该电极之间；以及

一运算放大器，具有一正输入端、一负输入端及一输出端，该正输入端连接该电极，该负输入端连接该第二电压供应端，该输出端用以控制该第二开关；当该正输入端的电压低于该负输入端的电压时，该第二开关被切换为导通，当该正输入端的电压高于该负输入端的电压时，该第二开关被切换为不导通。

6.如权利要求4所述的触控系统，其特征在于，该调整模块包含：

一参考电压源，用以输出一第一电压；

一放电电流源，用以供应一放电电流；

一运算放大器，具有一正输入端、一负输入端及一输出端，该正输入端连接该参考电压源；

一第三开关，连接于该负输出端与该电极之间，当该驱动信号处于一第一状态时，该第三开关被切换为导通，当该驱动信号处于一第二状态时，该第三开关被切换为不导通；

一第四开关，连接于该放电电流源与该输出端之间；以及

一电容，连接于该负输入端及该第四开关之间；

其中当该正输入端的电压低于该负输入端的电压时，该第四开关被切换为导通，当该正输入端的电压高于该负输入端的电压时，该第四开关被切换为不导通。