CN104298383B - 触控系统 - Google Patents

Abstract

在触控系统中，传送（TX）驱动单元产生至少一对正交驱动信号，每一对具有单一特定频率。至少一对TX电极线同时受驱动于所述至少一对正交驱动信号。该对TX电极线与接收（RX）电极线之间的电容使得RX电极线感应得到检测信号。RX检测单元检测所述检测信号以同时产生两个检测成分，其分别预测该对TX电极线所对应的这些电容。

Description

触控系统

技术领域

本发明涉及一种触控系统，特别是关于一种可同时驱动及检测至少一对电极线的触控系统。

背景技术

触控屏幕为结合触控技术与显示技术的输入输出装置，用以让使用者直接与所显示者进行互动。图1显示传统触控屏幕的驱动信号的波形。在t0至t3期间，与驱动信号TX1相关的第一电极线被驱动，而其他电极线(例如，与驱动信号TX2及TX3相关的第二及第三电极线)则必须等待。依此原则，第二电极线在t3至t6期间被驱动，且第三电极线在t6至t9期间被驱动。因此，必须花费t0至t9很长的一段时间才能完成三条电极线的驱动。

上述传统驱动机制无法适用于较大面板尺寸或/且较大分辨率的先进触控屏幕，主要原因在于信号处理器无法实时完成所有的驱动及检测工作，因而造成检测的漏失。

因此亟需提出一种新颖机制以增加驱动速度。

发明内容

鉴于上述，本发明实施例的目的之一在于提出一种触控系统，可同时驱动及检测至少一对电极线。在一实施例中，使用部分视窗(partial window)以降低噪声而不会增加太多频宽。

根据本发明实施例，触控系统包含传送(TX)驱动单元、至少一对TX电极线、接收(RX)电极线及RX检测单元。TX驱动单元用以产生至少一对正交驱动信号，每一对具有单一特定频率。所述至少一对TX电极线同时受驱动于所述至少一对正交驱动信号。该对TX电极线与RX电极线之间的电容使得RX电极线感应得到检测信号。RX检测单元检测所述检测信号以同时产生两个检测成分，其分别预测该对TX电极线所对应的这些电容。

附图说明

图1显示传统触控屏幕的驱动信号的波形。

图2A显示本发明实施例的触控系统的示意图。

图2B显示图2A的触控系统的细部RX检测单元。

图3例示一触控系统的示意图。

图4A例示使用三对正交驱动信号的信号时序图，所述三对驱动信号分别具有个别频率。

图4B显示图4A的正交驱动信号的频谱。

图5显示图3的另一细部RX检测单元。

图6显示使用与未使用汉宁(Hanning)视窗的频谱。

图7A显示本发明实施例的部分视窗函数。

图7B例示图7A的部分视窗的操作。

图8显示使用与未使用部分视窗的频谱。

【符号说明】

100 触控系统

200 触控系统

11 传送驱动单元

12 传送电极线

13 接收检测单元

131A 第一混合器

131B 第二混合器

132 模拟至数字转换器

133A 第一累加器

133B 第二累加器

134 快速傅立叶转换单元

135 视窗函数单元

14 接收电极线

TX1～TX3 驱动信号

H1～h8 电容

win_α 上升部分

win_β 下降部分

win_c 中央部分

具体实施方式

图2A显示本发明实施例的触控系统100的示意图。触控系统100可实施于触控面板或触控屏幕(例如内嵌式触控屏幕)。在本实施例中，传送(TX)驱动单元11产生相同频率的一对正交驱动信号，用以同时驱动一对TX电极线12(如图所示的行1与行2)。本实施例的该对正交驱动信号包含余弦信号cos(ω_ct)及正弦信号sin(ω_ct)，其中ω_c为载波频率。

触控系统100还包含接收(RX)检测单元13，用以接收并检测RX电极线14(如图所示的列1)所感应的检测信号。为简化起见，仅显示一条RX电极线。RX检测信号是由TX电极线12与RX电极线14之间的电容(如图所示的h1与h2)所感应得到的，而所述电容会受到TX/RX电极线12/14上的手指触碰所影响。由此，电容受到影响的RX检测信号，连同被驱动的TX电极线12，可被用以决定触碰位置。

根据本实施例的特征之一，根据该对TX电极线12的驱动信号的正交特性，RX电极线14(例如列1)所感应的检测信号可被检测(或解调)以同时产生两个检测成分(其分别预测前述的这些电容)，用以分别对应至该对TX电极线12(如行1与行2)。图2B显示图2A的触控系统100的细部RX检测单元13。在图2B所示的实施例中，使用正交(in-phase quadrature,IQ)解调器，利用同频率的两个正交解调信号同时解调检测信号。其中，正交解调器包含用以将检测信号乘上cos(Ω_ct)的第一混合器(mixer)131A(例如乘法器)和用以将检测信号乘上sin(Ω_ct)的第二混合器131B(例如乘法器)，其中Ω_c＝ω_c/fs，且fs为取样频率。

RX检测单元13还可包含模拟至数字转换器(ADC)132，使得第一及第二混合器131A/131B可运作在数字域，而可由数字信号处理器来执行。RX检测单元13还可包含第一累加器133A及第二累加器133B(例如加法器)，其分别耦接第一及第二混合器131A/131B的输出，用以加总检测信号所表示的傅立叶级数的系数。虽然图2B所示RX检测单元13运作在数字域，然而RX检测单元13也可运作在模拟域。若运作在模拟域，则第一及第二累加器133A/133B以积分器来取代，而模拟至数字转换器132则改耦接于积分器的输出。

上述实施例可延伸应用于多对的正交驱动信号，每一对驱动信号各具有相同的频率，用以同时分别驱动多对TX电极线12。图3例示一触控系统200，其产生四对正交驱动信号，分别具有频率ω1、ω2、ω3及ω4。本实施例未使用图2B的混合器131A/131B及累加器133A/133B，改使用快速傅立叶转换(FFT)单元134，其可由数字信号处理器来执行FFT算法，以简化计算。值得注意的是，以余弦波解调所估算得到的电容将出现在实数部(例如行1至4所相关的h1、h2、h3及h4)，而以正弦波解调所估算得到的电容将出现在虚数部(例如行5至8所相关的h’₅、h’₆、h’₇及h’₈)。

图4A例示使用三对正交驱动信号的信号时序图，所述三对驱动信号分别具有个别频率。图4B显示图4A的正交驱动信号的频谱。如图所示，三对驱动信号的主叶(main lobe)相隔5k赫兹，而主叶受到相邻驱动信号的副叶(side lobe)的影响几乎为零。

在噪声不可忽略的应用当中，实际上可使用视窗函数单元135以降低相邻噪声的副叶所产生的干扰，如图5所例示。在本实施例中，视窗函数单元135设于模拟至数字转换器132与快速傅立叶转换单元134之间。在本说明书中，视窗函数(或简称视窗)是一种数学函数，其在预设区间外的值为零。例如，某一函数在一区间内为常数，而位于区间外的值为零，则称为矩形视窗。图6显示使用与未使用汉宁(Hanning)视窗的频谱。使用视窗的缺点之一为所形成主叶的频宽为原频宽的二倍。

图7A显示本发明实施例的部分视窗(partial window)函数。部分视窗具有中央部分win_c、上升部分win_α及下降部分win_β。中央部分win_c具有常数值(例如1)，上升部分win_α的值从零升至win_c的常数值，且下降部分win_β的值从win_c的常数值降至零。上升部分win_α与下降部分win_β互补并符合下式：win_α+win_β＝1。例如，win_α的起始端点与win_β的起始端点之和等于所述常数值；win_α的结束端点与win_β的结束端点之和也等于所述常数值。

图7B例示图7A的部分视窗的操作。假设驱动信号的周期为200微秒(μs)，则部分视窗的中央部分win_c定义在80至200微秒，上升部分win_α定义在0至80微秒，而下降部分win_β定义在200至280微秒。换句话说，win_α与win_c的时间总长等于驱动信号的周期。当使用部分视窗运作(例如使用内积运算)在检测信号时，(向左)移动视窗化的下降部分并叠加在视窗化的上升部分，如图7B所示，因而形成一重建检测信号，其接着被馈送至快速傅立叶转换单元134。图8显示使用与未使用部分视窗的频谱。相比于图6，使用部分视窗所形成主叶的频宽小于使用汉宁(Hanning)视窗的频宽。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明的权利要求；凡其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在所附权利要求内。

Claims (14)

1.一种触控系统，包含：

传送(TX)驱动单元，用以产生至少一对正交驱动信号，每一对具有单一特定频率；

至少一对TX电极线，同时受驱动于所述至少一对正交驱动信号；

接收(RX)电极线，该对TX电极线与所述接收(RX)电极线之间的电容使得所述接收(RX)电极线感应得到检测信号；及

RX检测单元，检测所述检测信号以同时产生两个检测成分，其分别预测该对TX电极线所对应的这些电容。

2.根据权利要求1所述的触控系统，其中该对正交驱动信号包含同频率的余弦信号以及正弦信号。

3.根据权利要求1所述的触控系统，其中所述RX检测单元包含正交(IQ)解调器，利用同频率的两个正交解调信号同时解调所述检测信号。

4.根据权利要求3所述的触控系统，其中所述正交解调器包含用以将所述检测信号乘上余弦解调信号的第一混合器和用以将所述检测信号乘上正弦解调信号的第二混合器，其中所述余弦解调信号与所述正弦解调信号具有相同频率。

5.根据权利要求4所述的触控系统，其中所述第一混合器包含第一乘法器，且所述第二混合器包含第二乘法器。

6.根据权利要求4所述的触控系统，其中所述RX检测单元还包含模拟至数字转换器，其接收所述检测信号并由此产生输出，用以馈送至所述第一混合器及所述第二混合器。

7.根据权利要求4所述的触控系统，其中所述RX检测单元还包含第一累加器及第二累加器，其分别耦接所述第一混合器及所述第二混合器的输出。

8.根据权利要求7所述的触控系统，其中所述第一累加器及所述第二累加器是用以加总所述检测信号所表示的傅立叶级数的系数。

9.根据权利要求7所述的触控系统，其中所述第一累加器包含第一加法器，且所述第二累加器包含第二加法器。

10.根据权利要求1所述的触控系统，其中所述RX检测单元还包含视窗函数单元，用以对所述检测信号执行视窗函数。

11.根据权利要求10所述的触控系统，其中所述视窗函数包含汉宁(Hanning)视窗。

12.根据权利要求10所述的触控系统，其中所述视窗函数包含部分视窗，其具有中央部分、上升部分及下降部分，其中所述中央部分具有常数值，所述上升部分的值为上升，且所述下降部分的值为下降，所述上升部分与所述下降部分互补。

13.根据权利要求12所述的触控系统，其中所述部分视窗执行内积运算于所述检测信号。

14.根据权利要求12所述的触控系统，当所述部分视窗执行所述检测信号之后，所述上升部分形成视窗化上升部分，所述下降部分形成视窗化下降部分，接着移动所述视窗化下降部分并叠加在所述视窗化上升部分，因而形成重建检测信号。