CN110389678A - 并行检测触控装置及其运作方法 - Google Patents

Abstract

提出一种并行检测触控装置，包含电容式检测阵列被差分单元所处理。在一个检测期间中，所述并行检测触控装置同时导通所述电容式检测阵列的一条以上检测电极，以缩短所述电容式检测阵列的扫描期间。所述差分单元对检测信号进行差分运算，以消除共模噪声。

Description

并行检测触控装置及其运作方法

技术领域

本发明有关一种电容触控装置，更特别有关一种可消除共模噪声及降低整体耗能的并行检测电容触控装置及其运作方法。

背景技术

电容式检测阵列已广泛应用于移动式电子装置。同时，所述移动式电子装置通常还搭配有液晶显示器用于显示用户所欲观看的信息和画面。然而，所述液晶显示器的共模噪声(common-mode noise)会随机的耦合至电容式检测阵列的信号频带(signal band)内而导致误判的情形。

此外，移动式电子装置还需要尽量降低电能消耗。除了于低耗能模式下可降低液晶显示器的背光亮度，有时候还可通过降低电容式检测阵列的检测期间中每个检测单元(cell)的取样点数来缩短扫描时间。然而，降低取样点数同时会降低信噪比(SNR)而降低检测灵敏度。

有鉴于此，一种能够消除共模噪声且耗能低的电容触控装置实为所需。

发明内容

本发明提供一种可通过差分检测技术以消除共模噪声的并行检测触控装置及其运作方法。

本发明还提供一种可通过并行检测技术来缩短扫描期间，藉以降低耗能的并行检测触控装置及其运作方法。

本发明提供一种并行检测触控装置用于耦接至具有多条检测电极的电容式检测阵列。所述并行检测触控装置包含第一多任务器、第二多任务器以及差分单元。所述第一多任务器受到第一选择信号控制以电性连接所述多条检测电极其中至少一条，并输出第一检测信号。所述第二多任务器受到第二选择信号控制以电性连接所述多条检测电极其中至少一条，并输出第二检测信号。所述第一多任务器与所述第二多任务器电性连接不同的检测电极。在检测期间中，所述第一多任务器与所述第二多任务器至少其中之一同时电性连接一条以上检测电极。所述差分单元耦接所述第一多任务器与所述第二多任务器，用于对所述第一检测信号及所述第二检测信号进行差分运算以输出差分信号。

本发明还提供一种并行检测触控装置的运作方法。所述并行检测触控装置包含第一多任务器、第二多任务器及数字处理器。所述并行检测触控装置耦接至具有多条检测电极的电容式检测阵列。所述运作方法包含：进入正常模式，该正常模式的检测期间中电性连接所述第一多任务器至所述多条检测电极的其中一条并电性连接所述第二多任务器至所述多条检测电极的其中另一条；当所述数字处理器判断经过预定时间没有触碰事件，则进入低耗能模式；以及所述低耗能模式的检测期间中，电性连接所述第一多任务器至所述多条检测电极中的一条以上检测电极并电性连接所述第二多任务器至所述多条检测电极中的一条以上检测电极，其中所述第一多任务器与所述第二多任务器电性连接彼此不同但数目相同的检测电极。

本发明还提供一种并行检测触控装置的运作方法。所述并行检测触控装置包含第一多任务器、第二多任务器及数字处理器。所述并行检测触控装置耦接至具有多条检测电极的电容式检测阵列。所述运作方法包含：进入低耗能模式，该低耗能模式的检测期间中，电性连接所述第一多任务器至所述多条检测电极中的多条第一检测电极并电性连接所述第二多任务器至所述多条检测电极中的多条第二检测电极，其中所述多条第一检测电极与所述多条第二检测电极彼此不同但数目相同；当所述数字处理器判断发生触碰事件时，进入正常模式；所述正常模式的第一检测期间中，电性连接所述第一多任务器至所述多条检测电极中的多条第三检测电极并电性连接所述第二多任务器至所述多条检测电极中的至少一条第四检测电极；以及所述正常模式的第二检测期间中，电性连接所述第一多任务器至所述多条检测电极中的多条第五检测电极并电性连接所述第二多任务器至所述多条检测电极中的至少一条第六检测电极，其中所述多条第五检测电极与所述多条第三检测电极部分相同而所述至少一条第六检测电极与所述至少一条第四检测电极部分相同或完全不同。

本发明实施方式的并行检测触控装置中，并行检测技术可实施于正常模式及低耗能模式，其中，所述正常模式例如是指检测触控位置的模式，所述低耗能模式例如是指检测触控事件以确认是否回到所述正常模式的模式。在正常模式实施并行检测技术有利于多点触控检测及提升检测灵敏度。在低耗能模式实施并行检测技术可缩短扫描期间以降低整体耗能。

本发明说明中，检测期间例如是指对单一个检测单元(cell)取样预定数目的取样值的时间。扫描期间例如是指对电容式检测阵列完成一次扫描的期间，其中所述一次扫描并非限定是检测电容式检测阵列的所有检测单元，也可能仅检测部分检测单元。

为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显，下文将配合所附图示，详细说明如下。此外，于本发明的说明中，相同的构件以相同的符号表示，于此合先述明。

附图说明

图1是本发明实施例的并行检测触控装置的方框图；

图2是本发明实施例的并行检测触控装置的多任务器的示意图；

图3是本发明实施例的并行检测触控装置的差分电荷放大器的电路图；

图4是本发明另一实施例的并行检测触控装置的模拟前端的方框图；

图5是本发明实施例的并行检测触控装置的运作示意图；

图6是本发明实施例的并行检测触控装置的电压变化与并行数目及激发频率的关系的示意图；

图7是本发明实施例的并行检测触控装置的电容式检测阵列的电容值变化的示意图；

图8是不同触控面积随不同并行数目的电压变化的示意图；

图9是本发明另一实施例的并行检测触控装置的运作示意图；

图10是相对图9的运作方法的电压变化的示意图；

图11是本发明再一实施例的并行检测触控装置的运作示意图；

图12～13是相对图11的运作方法的电压变化的示意图；

图14是本发明实施例的并行检测触控装置的运作流程图；

图15是本发明另一实施例的并行检测触控装置的运作流程图；

图16是本发明另一实施例的并行检测触控装置的运作示意图。

附图标记说明

100 并行检测触控装置

11 驱动电路

13 电容式检测阵列

15 模拟前端

151 差分单元

153 低通滤波器

17 模拟数字转换器

19 数字处理器

MUXm 第一多任务器

MUXp 第二多任务器

INm 第一检测信号

INp 第二检测信号

Sm 第一选择信号

Sp 第二选择信号

具体实施方式

请参照图1所示，其为本发明实施例的并行检测触控装置100的方框图。并行检测触控装置100包含驱动电路11、模拟前端(analog front end)15、模拟数字转换器17以及数字处理器(DSP)19。并行检测触控装置100电性耦接至电容式检测阵列13。

电容式检测阵列13具有多条驱动电极(例如图1显示为20条)Sdr及多条检测电极(例如图1显示为36条)Sde用于形成互感电容Cm，其中，电容式检测阵列13通过互感电容感应外部导体的方式为已知，故于此不再赘述。此外，虽然本发明说明是以互容式检测阵列为例进行说明，但本发明并不限于此。其他实施例中，电容式检测阵列13亦可为自容式检测阵列。

驱动电路11例如是信号产生器，用于产生连续或非连续的方波、弦波或其他波形的信号至电容式检测阵列13。必须说明的是，为了简化图示，图1仅绘示一个驱动电路11，并行检测触控装置100可包含多个驱动电路11分别耦接电容式检测阵列13的多条驱动电极Sdr。所述多个驱动电路11以激发频率(excitation frequency)产生驱动信号Se驱动电容式检测阵列13。驱动信号Se经过驱动电极Sdr及互感电容Cm后，形成检测信号从检测电极Sde输出至模拟前端15。

本发明使用并行检测方法来同时检测超过一条检测电极，以缩短整体检测时间或扫描时间。一种实施例中，模拟前端15使用多任务器来同时检测超过一条检测电极。模拟前端15包含第一多任务器MUXm、第二多任务器MUXp、差分单元151以及低通滤波器153。例如参照图2，其为第一多任务器MUXm及第二多任务器MUXp的示意图。当任意行导通路径电性连接至第<0>行至第<35>行的相对应检测电极时，多任务器的输入端的检测信号被导通至多任务器的输出端，以输出至差分单元151。本发明中，第一多任务器MUXm及第二多任务器MUXp可用以电性连接至全部检测电极Sde。每一条检测电极Sde优选耦接至所述两个多任务器MUXm及MUXp，但每一条检测电极Sde是否导通则根据选择信号Sm/Sp而决定。

第一多任务器MUXm为模拟多任务器，其受到第一选择信号Sm控制以电性连接所述电容式检测阵列13的多条检测电极Sde其中至少一条(如图2的第<0>行至第<35>行至少其中之一)，以输出表示所连接的检测电极的电压变化的第一检测信号INm至差分单元151。亦即，所述第一检测信号INm根据第一多任务器MUXm的连接状态反映一条检测电极上的电压变化或多条检测电极Sde上的电压变化总合或平均。

同理，第二多任务器MUXp为模拟多任务器，其受到第二选择信号Sp控制以电性连接所述电容式检测阵列13的多条检测电极Sde其中至少一条(如图2的第<0>行至第<35>行至少其中之一)，以输出表示所连接的检测电极Sde的电压变化的第二检测信号INp至差分单元151。亦即，所述第二检测信号INp根据第二多任务器MUXp的连接状态反映一条检测电极Sde上的电压变化或多条检测电极Sde上的电压变化总合。

同一时间内，所述第一多任务器MUXm及所述第二多任务器MUXp不电性连接至相同的检测电极。

差分单元151电性耦接第一多任务器MUXm与第二多任务器MUXp的输出端以接收第一检测信号INm及第二检测信号INp，并对所述第一检测信号INm及所述第二检测信号INp进行差分运算以输出差分信号Om、Op。所述差分运算根据连接方式，可为第一检测信号INm减去第二检测信号INp或第二检测信号INp减去第一检测信号INm。

一种非限定的实施例中，差分单元151例如包含差分电荷放大器(differentialcharge amplifier)，如图3所示。第一多任务器MUXm的输出端耦接所述差分电荷放大器的第一输入端(图3显示为反向输入端)且第二多任务器MUXp的输出端耦接所述差分电荷放大器的第二输入端(图3显示为非反向输入端)，但亦可反向为之。所述差分电荷放大器例如形成高通滤波器(HPF)以允许高频信号成分通过互感电容Cm，但并不限于此。所述差分电荷放大器例如是由带通滤波器或其他形式的电荷放大器形成。所述差分电荷放大器包含反馈电容Cf及反馈电阻Rf连接于输入端及输出端之间。

一种非限定的实施例中，差分单元151’例如包含第一单端放大器(single-endedamplifier)1511、第二单端放大器1513及减法器1515，如图4所示。第一多任务器MUXm的输出端耦接所述第一单端放大器1511的一个输入端(图4显示为反向输入端)。第二多任务器MUXp的输出端耦接所述第二单端放大器1513的一个输入端(图4显示为反向输入端)。所述第一单端放大器1511及所述第二单端放大器1513的非反向输入端连接至参考电压Vref。所述减法器1515耦接第一单端放大器1511及第二单端放大器1513的输出端，用以对所述第一单端放大器1511及所述第二单端放大器1513输出的检测信号进行差分运算以消除共模噪声。图4的差分单元151’与模拟数字转换器17之间还可设置低通滤波器以阻止不要的信号。根据多任务器与单端放大器的不同连接方式，如果不同驱动信号可同时以不同极性提供，所述减法器1515可以加法器取代。

差分单元151使用差分电荷放大器相较于使用单端放大器具有可避免信号饱和、使用较低的反馈电容Cf、避免两个单端放大器间的不匹配等优点。

模拟前端15还可包含低通率波器(LPF)用于对所述差分单元151所输出的差分信号Op、Om进行滤波，以滤除操作频率以外的信号和噪声。

并行检测触控装置100还包含模拟数字转换器(ADC)17，其连接于模拟前端15的下游，用于将滤波后的差分信号Op、Om转换为数字信号。模拟数字转换器17可使用适合的已知转换器。

并行检测触控装置100还包含数字处理器(DSP)19，其连接于模拟数字转换器17的下游，用于根据所述数字信号判断触控，例如比较所述数字信号与预定电压阈值以判断触控位置(举例说明于后)或根据所述数字信号的电压变化判断触控事件(touch event)。数字处理器19根据触控事件的发生与否判断进入正常模式或低耗能模式(举例说明于后)。数字处理器19并产生所述第一选择信号Sm及所述第二检测信号Sp以分别控制第一多任务器MUXm及第二多任务器MUXp的连接状态。

一种非限定的实施例中，上述驱动电路11、模拟前端15、模拟数字转换器17及数字处理器19例如形成控制芯片，该控制芯片通过总线(bus line)和/或信号线连接至电容式检测阵列13。所述控制芯片可设置于电容式检测阵列13的内部，或设置于与所述电容式检测阵列13连接的外部装置。

本发明实施例的并行检测触控装置100可操作于正常模式或低耗能模式(或称休眠模式)。所述正常模式例如是指用于辨识电容式检测阵列13上的一个或多个触控位置的模式。

为避免电能消耗或当所述正常模式下经过预定期间未检测到任何触控事件，则进入所述低耗能模式。所述未检测到任何触控事件是指电容式检测阵列13的所有检测单元都没产生足够大(例如在预定值以上)的电容值变化。所述低耗能模式例如是指用于检测触控事件以判断是否回到所述正常模式的模式。以下使用非限定的实施例来说明所述正常模式与所述低耗能模式的运作方式。

请参照图5所示，其显示本发明实施例的并行检测触控装置100的运作方式。图5显示经过5个检测期间T0～T4则完成一次扫描。亦即，本实施例中每个扫瞄期间包含5个检测期间，其中每个检测期间是指对一个检测单元取样预定数目的取样点数的时间，而所述检测单元例如是指一个互感电容Cm，其在互感式检测阵列是由一条驱动电极Sdr及一条检测电极Sde所形成。每个检测期间都对应第一多任务器MUXm及第二多任务器MUXp的一种连接方式。

例如图5中，项目”INm”表示该行检测电极Sde电性连接至第一多任务器MUXm、项目”INp”表示该行检测电极Sde电性连接至第二多任务器MUXp、项目”X”表示该行检测电极Sde不被电性连接至第一多任务器MUXm或第二多任务器MUXp。只有被电性连接至第一多任务器MUXm或第二多任务器MUXp的检测电极Sde上的电压变化才被输出。

一种非限定的实施例中，第一多任务器MUXm与第二多任务器MUXp均电性连接一条以上检测电极Sde，且所述第一多任务器MUXm与所述第二多任务器MUXp电性连接的电极数目(即后述的并行数目Nx)相同。

例如图5中，第一多任务器MUXm与第二多任务器MUXp在第一检测期间T0分别根据第一选择信号Sm及第二选择信号Sp电性连接第一组检测电极，其包含第0行至第5行的检测电极Sde。所述第一多任务器MUXm与所述第二多任务器MUXp并于第二检测期间T1电性连接第二组检测电极，其包含第3行至第8行的检测电极Sde。所述第二检测期间T1中，第一多任务器MUXm所电性连接的检测电极(例如第3行至第5行检测电极Sde)相同于所述第一检测期间T0中第二多任务器MUXp所电性连接的检测电极(例如第3行至第5行检测电极Sde)但不同于所述第一检测期间T0中第一多任务器MUXm所电性连接的检测电极(例如第0行至第2行检测电极Sde)。从图5中可看出第三检测期间T2至第五检测期间T4中，第一多任务器MUXm与第二多任务器MUXp与所述电容式检测阵列13的多个检测电极Sde的连接情形。本发明中，所述第一多任务器MUXm与所述第二多任务器MUXp在一个扫瞄期间内，可分别根据第一选择信号Sm及第二选择信号Sp依序被连接至所有的检测电极Sde。

在一个扫瞄期间不扫描所有检测单元的实施例中，第一多任务器MUXm与第二多任务器MUXp在一个扫瞄期间内，则是分别根据第一选择信号Sm及第二选择信号Sp依序被连接至预定被扫描的所有检测电极Sde。

图5显示第一多任务器MUXm与第二多任务器MUXp在每一个检测期间T0～T4被同时连接至3条检测电极Sde。相较于已知技术在每个扫瞄期间需要经过17个检测期间以完成检测，图5仅需经过5个检测期间即可完成检测，因此大幅缩短了扫瞄期间而可降低耗能，故称为低耗能模式。同时，无需降低每个检测期间的取样点数(sampling points)以维持信噪比。

然而，当并行检测的数目(例如以并行数目Nx表示)越高，仍会降低触控信号与无触控信号之间的电压变化ΔV。例如参照图6，其显示在驱动信号Se的两种不同激发频率(1兆赫与2兆赫)下，电压变化与并行数目Nx的关系的示意图，可清楚看出当并行数目Nx越高，所述电压变化ΔV则越低，其会降低辨识灵敏度。从图5同时可看出，若使用较高的并行数目Nx，可通过降低激发频率来回复电压变化ΔV。本发明中，第一多任务器MUXm与第二多任务器MUXp分别同时连接的检测电极的Sde数目(即Nx)的最大值为电容式检测阵列13的多条检测电极Sde的数目的一半，且最小值是2。

除了上述优点之外，图5的并行检测还可在触控面积较大时增加触控信号与无触控信号之间的电压变化ΔV的数值。例如参照图7所示，其显示第4条驱动电极(此处以Tx<3>表示)至第6条驱动电极(此处以Tx<5>表示)与第7条检测电极(此处以Sense<6>表示)至第11条检测电极(此处以Sense<10>表示)。为了说明的目的，此处假设触控点中心位于检测单元(Tx<4>,Sense<7>)的位置，并造成200毫微微法拉(femto farad)的电容降低。同时，由于触控面积较大，控点中心周围的检测单元具有100毫微微法拉的电容降低。图7中未标示电容值的检测单元表示没有电容值(互感电容Cm)变化。

请参照图8，其为在一般触控面积，例如仅检测单元(Tx<4>,Sense<7>)检测到触控，与较大触控面积，例如图7所示5个检测单元检测到触控，以图5的并行检测方式所得到的检测结果，可看出在使用Nx＝2～7的情形下，所检测到的较大面积的电压变化较大。图7～8显示本发明的并行检测的优点。

请参照图9所示，其显示本发明另一实施例的并行检测触控装置100的运作示意图，其适用于正常模式中进行多点检测(multi touch)。图9显示经过13个检测期间T0～T12完成一次扫描。亦即，每个扫瞄期间包含13个检测期间，其中检测期间和扫瞄期间的定义说明如前。图9中的项目”INm”、项目”INp”及项目”X”的定义如前所述，故于此不再赘述。

例如图9中，并行数目Nx选择为2。第一多任务器MUXm与第二多任务器MUXp在第一检测期间T0电性连接第一组检测电极，其包含第0行至第3行的检测电极Sde。所述第一多任务器MUXm与所述第二多任务器MUXp并于第二检测期间T1电性连接第二组检测电极，其包含第1行至第4行的检测电极Sde。所述第二检测期间T1中，第一多任务器MUXm所电性连接的检测电极(例如第1行至第2行检测电极Sde)部分相同于所述第一检测期间T0中第二多任务器MUXp所电性连接的检测电极(例如第2行检测电极Sde)且部分相同于所述第一检测期间T0中第一多任务器MUXm所电性连接的检测电极(例如第1行检测电极Sde)。从图9中可看出第三检测期间T2至第十三检测期间T12中，第一多任务器MUXm与第二多任务器MUXp与所述电容式检测阵列13的多个检测电极Sde的连接情形。第一多任务器MUXm与第二多任务器MUXp在一个扫瞄期间内，同样可分别根据第一选择信号Sm及第二选择信号Sp依序被连接至所有的检测电极Sde。

图9显示第一多任务器MUXm与第二多任务器MUXp在每一个检测期间T0～T12分别被同时连接至2条检测电极Sde的实施方式。但本实施例中，并未缩短扫瞄期间，其适用于正常模式进行多点检测。例如图10显示基于图9的操作分别于检测电极<7>和<8>与检测电极<6>和<7>存在两个触控点的检测结果，其例如是数字处理单元19根据数字信号所计算而得。

图10例如以检测电极<6>和<7>存在两个触控点的来说明(例如实心三角形表示的变化)。在检测期间T0～T2时，由于第<0>至<5>行检测电极未发生电容值变化，因此差分后的电压变化ΔV均为零。当进入检测期间T3时，第二多任务器MUXp已连接至第<6>行检测电极，其因为触碰而降低电容值而造成差分后(例如INp-INm)的电压变化ΔV开始小于零。当进入检测期间T4时，第二多任务器MUXp连接至第<6>和<7>行检测电极，其因为触碰而累积更高的降低电容值(例如参照图7)，因此在检测期间T4产生更高的电压变化ΔV。当进入检测期间T5时，第一多任务器MUXm连接至第<6>行检测电极而第二多任务器MUXp连接至第<7>行检测电极，差分运算造成电压变化ΔV刚好相消。当进入检测期间T6时，第一多任务器MUXm连接至第<6>和<7>行检测电极，差分运算造成电压变化ΔV变为正值。当进入检测期间T7时，第一多任务器MUXm连接至第<7>行检测电极，差分运算造成电压变化ΔV仍为正值。在检测期间T8～T12时，由于第<8>至<15>行检测电极未发生电容值变化，因此差分后的电压变化ΔV均为零。电压变化ΔV大于电压阈值TH的检测期间可用以表示触控位置。

从图10中可看出，在检测期间T6及T7(以实心三角形表示)分别得到大于电压阈值TH的电压变化ΔV，而可得到两个触控位置。大于电压阈值TH的电压变化发生的检测期间与触控位置(坐标)的关系可通过编码事先记录于并行检测触控装置100的存储中，数字处理器19只要对照预存关系，即可判断触控位置。此外，为了有效辨识触控位置，可选择适当电压阈值TH，所述电压阈值TH的电压值大于零且可于出厂前设定并计录于存储中。所述电压阈值TH可动态的设定或由一系列的机器训练所设定。图10中，空心圆形表示的变化是两个触控点存在检测电极<7>和<8>的范例。

一种非限定的实施例中，在每个检测期间中，所述第一多任务器MUXm电性连接一条以上检测电极Sde，且所述第二多任务器MUXp电性连接一条检测电极Sde。本实施例是进行非平衡(imbalance)并行检测，其可提升信噪比并可用于进行多点检测。

例如图11中，第一多任务器MUXm与第二多任务器MUXp在第一检测期间T0至第四检测期间T3电性连接相同组检测电极(例如图11显示第0行至第3行检测电极Sde)。所述第二多任务器MUXp在所述第一检测期间T0至第四检测期间T3电性连接所述相同组检测电极中的不同检测电极，例如第一期间T0连接至第0行检测电极、第二期间T1连接至第1行检测电极、第三期间T2连接至第2行检测电极及第四期间T3连接至第3行检测电极。从图11中可看出第五检测期间T4至第十六检测期间T15中，第一多任务器MUXm与第二多任务器MUXp与所述电容式检测阵列13的多个检测电极Sde的连接情形。本实施例中，第一多任务器MUXm与第二多任务器MUXp在一个扫瞄期间内，同样可分别根据第一选择信号Sm及第二选择信号Sp依序被连接至所有的检测电极Sde。

例如图12显示分别于检测电极<1>和<8>存在两个触控点的检测结果，其例如是数字处理单元19根据数字信号所计算而得。从图12中可看出，在检测期间T1及T8分别得到最大电压变化ΔV，而可得到两个触控位置。同理，最大电压变化发生的检测期间与触控位置(坐标)的关系也事先编码并记录于存储中。同样可通过选择适当电压阈值TH来区隔多个触控位置。

例如图13显示分别于检测电极<6>和<7>存在两个触控点的检测结果，而在检测期间T6及T7得到最大电压变化ΔV，但此实施例无法透过选择电压阈值TH来分辨两个不同的触控位置。本实施例得到比图12较大的触控面积。本实施例也可搭配其他的方法来区隔不同触控点。图12及图13的计算方式可参照图10，本领域技术人员在了解图10的计算方式之后，即可了解图12及图13的计算方式。

请参照图14，其为本发明实施例的并行检测触控装置100的运作流程图，包含下列步骤：进入正常模式，该正常模式的检测期间中电性连接第一多任务器至多条检测电极的其中一条并电性连接第二多任务器至所述多条检测电极的其中另一条(步骤S141)；当数字处理器判断经过预定时间没有触碰事件，则进入低耗能模式(步骤S143)；以及所述低耗能模式的检测期间中，电性连接所述第一多任务器至所述多条检测电极中的一条以上检测电极并电性连接所述第二多任务器至所述多条检测电极中的一条以上检测电极，其中所述第一多任务器与所述第二多任务器电性连接彼此不同但数目相同的检测电极(步骤S145)。

步骤S141：假设并行检测触控装置100开始运作时即自动进入正常模式，例如移动式电子装置开机后或结束休眠后。如前所述，正常模式下并行检测触控装置100是进行触控位置(或触控坐标)的判断。本实施例中，并行检测触控装置100是选择并行数目Nx＝1来执行差分检测。例如，于第一检测期间，第一多任务器MUXm电性连接检测电极<0>而第二多任务器MUXm电性连接检测电极<1>等两条相邻的检测电极<0>和<1>；接着，于第二检测期间，第一多任务器MUXm电性连接检测电极<1>而第二多任务器MUXm电性连接检测电极<2>等两条相邻的检测电极<1>和<2>，以此类推，直到所有检测电极Sde均被第一多任务器MUXm及第二多任务器MUXm依序导通以输出检测信号INm、INp，才完成一个帧的检测。检测信号INm、INp经由差分单元151进行差分运算，经由低通滤波器153进行滤波，再经由模拟数字转换器17转换为数字信号后，数字处理器19根据述数字信号判断触碰位置，例如根据超过预定电压阈值的电压变化或根据电压变化峰值等。

步骤S143：并行检测触控装置100以扫描频率重复步骤S141的过程判断触碰位置。当经过预定时间都没有触碰事件发生，数字处理器19则判断可进入低耗能模式来省电。

步骤S145：进入低耗能模式后，并行检测触控装置100例如在每一个检测期间将第一多任务器MUXm及第二多任务器MUXm分别电性连接多条检测电极Sde，直到检测完所有检测电极Sde。例如图5中，第一多任务器MUXm及第二多任务器MUXm在每一个检测期间T0～T4分别电性连接3条不同的检测电极(即Nx＝3)，经过了5个检测期间，即完成了一个扫瞄期间。检测期间T0～T4的长短例如根据取样点数以及激发频率决定。

如前所述，当并行数目Nx选择越高，则可以越短时间完成一次扫描。因此，为了提高省电效率，低耗能模式下，并行检测触控装置100还可在第一扫描期间中，将第一多任务器MUXm与第二多任务器MUXm分别电性连接第一数目的检测电极，并在第二扫描期间(其为第一扫描期间的下一个扫描期间)中，将所述第一多任务器MUXm与所述第二多任务器MUXm分别电性连接第二数目的检测电极，其中所述第一数目大于所述第二数目。例如，可在第一次扫描选择很大的第一数目，其最大值为所述电容式检测阵列13的多条检测电极Sde的数目的一半；并在第二次扫描时选择较小的第二数目，其最小值是2。此外必须说明的是，虽然此处以两种并行数目Nx为例进行说明，但本发明并不以此为限，并行检测触控装置100还可以两种以上的并行数目Nx在不同的扫描期间检测触控事件。

如图6所示，当并行数目Nx选择愈大，检测灵敏度则相对降低。因此，为了提高检测灵敏度，还可相对不同的并行数目Nx控制驱动电路11以不同的激发频率驱动电容式检测阵列13。例如，低耗能模式下，并行检测触控装置100在所述第一扫描期间中以第一激发频率驱动所述电容式检测阵列13；并在所述第二扫描期间中以第二激发频率驱动所述电容式检测阵列13，且所述第一激发频率小于所述第二激发频率。所述第一激发频率与所述第二激发频率是相对所述第一数目与所述第二数目选择，以使所述第一扫描期间与所述第二扫描期间中具有大致相同的检测灵敏度。

请参照图15，其为本发明另一实施例的并行检测触控装置100的运作流程图，包含下列步骤：进入低耗能模式，该低耗能模式的检测期间中，电性连接第一多任务器至多条检测电极中的多条第一检测电极并电性连接第二多任务器至所述多条检测电极中的多条第二检测电极，其中所述多条第一检测电极与所述多条第二检测电极彼此不同但数目相同(步骤S151)；当数字处理器判断发生触碰事件时，进入正常模式；(步骤S153)；所述正常模式的第一检测期间中，电性连接所述第一多任务器至所述多条检测电极中的多条第三检测电极并电性连接所述第二多任务器至所述多条检测电极中的至少一条条第四检测电极(步骤S155)；以及所述正常模式的第二检测期间中，电性连接所述第一多任务器至所述多条检测电极中的多第五检测电极并电性连接所述第二多任务器至所述多条检测电极中的至少一条第六检测电极(步骤S157)，其中所述多条第五检测电极与所述多条第三检测电极部分相同而所述至少一条第六检测电极与所述至少一条第四检测电极部分相同或完全不同。

步骤S151：本实施例假设并行检测触控装置100从低耗能模式开始。例如，第一多任务器MUXm在每一个检测期间电性连接至所述电容式检测阵列13的多条检测电极Sde中的多条第一检测电极，例如第一期间T0电性连接检测电极<0>至<2>，第一期间T1电性连接检测电极<3>至<5>，如图5所示依此类推。例如，第二多任务器MUXp在每一个检测期间电性连接至所述电容式检测阵列13的多条检测电极Sde中的多条第二检测电极，例如第一期间T0电性连接检测电极<3>至<5>，第一期间T1电性连接检测电极<6>至<8>，如图5所示依此类推。由图5中可看出所述多条第一检测电极与所述多条第二检测电极彼此不同但数目相同。

步骤S153：当所述数字处理器19根据数字信号判断所述电容式检测阵列13发生触碰事件时，例如，电压变化ΔV超过电压阈值，则进入正常模式。本实施例中，进入正常模式后，并行检测触控装置100仍以并行数目Nx>1判断触控位置，例如根据图9～10或图11～13的方式。

使用图9～10的实施例：

步骤S155：所述正常模式的第一检测期间T0中，第一多任务器MUXm电性连接至所述电容式检测阵列13的多条检测电极Sde中的两条第三检测电极(例如检测电极<0>、<1>)，第二多任务器MUXp电性连接至所述电容式检测阵列13的多条检测电极Sde中的两条第四检测电极(例如检测电极<1>、<2>)，其中所述第三检测电极及所述第四检测电极的数目均大于1。

步骤S157：所述正常模式的第二检测期间T1中，第一多任务器MUXm电性连接至所述电容式检测阵列13的多条检测电极Sde中的两条第五检测电极(例如检测电极<1>、<2>)，第二多任务器MUXp电性连接至所述电容式检测阵列13的多条检测电极Sde中的两条第六检测电极(例如检测电极<3>、<4>)，其中所述第五检测电极及所述第六检测电极的数目均大于1。

本实施例中，所述多条第五检测电极与所述多条第三检测电极部分相同(例如检测电极<1>)而所述至少一条第六检测电极与所述至少一条第四检测电极部分相同(例如检测电极<3>)或完全不同(例如检测电极<4>)。

本实施例中，所述多条第三检测电极(例如检测电极<0>、<1>)与所述至少一条第四检测电极(例如检测电极<2>、<3>)的数目相同。所述多条第五检测电极(例如检测电极<1>、<2>)与所述至少一条第六检测电极(例如检测电极<3>、<4>)的数目相同。

其他检测期间T2～T12的连接方式例如可参照图9所示，而判断触控位置的方式例如参照图10所示，因其已说明于前，故于此不再赘述。

使用图11～13的实施例：

步骤S155：正常模式的第一检测期间T0中，第一多任务器MUXm电性连接至所述电容式检测阵列13的多条检测电极Sde中的三条第三检测电极(例如检测电极<1>、<2>、<3>)，第二多任务器MUXp电性连接至所述电容式检测阵列13的多条检测电极Sde中的一条第四检测电极(例如检测电极<0>)，其中所述第三检测电极的数目大于1而所述第四检测电极的数目等于1。

步骤S157：正常模式的第二检测期间T1中，第一多任务器MUXm电性连接至所述电容式检测阵列13的多条检测电极Sde中的三条第五检测电极(例如检测电极<0>、<2>、<3>)，第二多任务器MUXp电性连接至所述电容式检测阵列13的多条检测电极Sde中的一条第六检测电极(例如检测电极<1>)，其中所述第五检测电极数目大于1而所述第六检测电极的的数目等于1。

上述步骤S155及S157中，也可以第一多任务器MUXm电性连接一条检测电极而第二多任务器MUXp电性连接三条检测电极，其中，被连接的检测电极的数目仅为例示。本发明中，第一多任务器MUXm及第二多任务器MUXp电性连接不同数目的检测电极，且具有足够电压变化ΔV的检测期间与触控位置的相对关系事先编码并纪录于并行检测触控装置100的存储。

本实施例中，所述多条第五检测电极与所述多条第三检测电极部分相同(例如检测电极<2>、<3>)而所述至少一条第六检测电极(例如检测电极<1>)与所述至少一条第四检测电极(例如检测电极<0>)完全不同。

本实施例中，所述多条第三检测电极(例如检测电极<1>、<2>、<3>)与所述至少一条第四检测电极(例如检测电极<0>)的数目不同，且所述多条第五检测电极(例如检测电极<0>、<2>、<3>)与所述至少一条第六检测电极(例如检测电极<1>)的数目不同。

其他检测期间T2～T15的连接方式例如可参照图11所示，而判断触控位置的方式例如参照图12～13所示，因其已说明于前，故于此不再赘述。

更详言之，根据上述图5、图9和图11所示，在每个检测期间中，第一多任务器MUXm与第二多任务器MUXp电性连接不同的检测电极，且所述第一多任务器MUXm与所述第二多任务器MUXp至少其中之一电性连接一条以上检测电极。虽然图5、图9和图11都是通过差分技术消除共模噪声，但本发明根据不同目的，例如降低耗能、提升灵敏度或多点检测等，可进行图5、图9或图11等不同的并行检测。

请参照图16所示，其显示本发明另一实施例的并行检测触控装置100的运作示意图。图16显示经过2个检测期间T0～T1则完成一次扫描。亦即，本实施例中每个扫瞄期间包含2个检测期间。每个检测期间都对应第一多任务器MUXm及第二多任务器MUXp的一种连接方式。

必须说明的是，上数各实施例中的数值，例如电极数目、并行数目Nx、电压值、激发频率等仅为例示，并非用以限定本发明。

综上所述，已知电容触控装置优选能够消除共模噪声并能降低耗能，以利适用于移动式电子装置。因此，本发明另提供一种并行检测触控装置(图1)及其运作方法(图5、9、11)，其通过在每个检测期间对多行检测单元的检测信号进行差分运算以消除共模噪声。同时，对电容式检测阵列的检测期间因为并行检测而减少了，可缩短每个图框的扫描期间以降低整体耗能。

虽然本发明已通过前述实例披露，但是其并非用以限定本发明，任何本发明所属技术领域中具有通常知识技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与修改。因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定的范围为准。

Claims (20)

1.一种并行检测触控装置，用于耦接至具有多条检测电极的电容式检测阵列，所述并行检测触控装置包含：

第一多任务器，该第一多任务器受到第一选择信号控制以电性连接所述多条检测电极其中至少一条，并输出第一检测信号；

第二多任务器，该第二多任务器受到第二选择信号控制以电性连接所述多条检测电极其中至少一条，并输出第二检测信号，其中，所述第一多任务器与所述第二多任务器电性连接不同的检测电极，且在检测期间中，所述第一多任务器与所述第二多任务器至少其中之一电性连接一条以上检测电极；以及

差分单元，该差分单元耦接所述第一多任务器与所述第二多任务器，用于对所述第一检测信号及所述第二检测信号进行差分运算以输出差分信号。

2.根据权利要求1所述的并行检测触控装置，其中所述差分单元包含差分电荷放大器，所述第一多任务器的输出端耦接所述差分电荷放大器的第一输入端且所述第二多任务器的输出端耦接所述差分电荷放大器的第二输入端。

3.根据权利要求1所述的并行检测触控装置，其中所述差分单元包含第一单端放大器、第二单端放大器及减法器，

所述第一多任务器的输出端耦接所述第一单端放大器的一个输入端，

所述第二多任务器的输出端耦接所述第二单端放大器的一个输入端，且

所述减法器耦接所述第一单端放大器及所述第二单端放大器的输出端。

4.根据权利要求1所述的并行检测触控装置，其中所述检测期间中，所述第一多任务器与所述第二多任务器均电性连接一条以上检测电极，且所述第一多任务器与所述第二多任务器电性连接的电极数目相同。

5.根据权利要求4所述的并行检测触控装置，其中

所述第一多任务器与所述第二多任务器在第一检测期间电性连接第一组检测电极并于第二检测期间电性连接第二组检测电极，且

所述第二检测期间中所述第一多任务器所电性连接的所述检测电极相同于所述第一检测期间中所述第二多任务器所电性连接的所述检测电极但不同于所述第一检测期间中所述第一多任务器所电性连接的所述检测电极。

6.根据权利要求4所述的并行检测触控装置，其中

所述第一多任务器与所述第二多任务器在第一检测期间电性连接第一组检测电极并于第二检测期间电性连接第二组检测电极，且

所述第二检测期间中所述第一多任务器所电性连接的所述检测电极部分相同于所述第一检测期间中所述第二多任务器所电性连接的所述检测电极且部分相同于所述第一检测期间中所述第一多任务器所电性连接的所述检测电极。

7.根据权利要求1所述的并行检测触控装置，其中所述检测期间中，所述第一多任务器电性连接一条以上检测电极，且所述第二多任务器电性连接一条检测电极。

8.根据权利要求7所述的并行检测触控装置，其中

所述第一多任务器与所述第二多任务器在第一检测期间与第二检测期间电性连接相同组检测电极，且

所述第二多任务器在所述第一检测期间与所述第二检测期间电性连接所述相同组检测电极中的不同检测电极。

9.根据权利要求1所述的并行检测触控装置，还包含：

低通率波器，用于对所述差分单元输出的所述差分信号进行滤波；

模拟数字转换器，用于将滤波后的所述差分信号转换为数字信号；以及

数字处理器，用于根据所述数字信号判断触控事件或触控位置，并产生所述第一选择信号及所述第二检测信号。

10.一种并行检测触控装置的运作方法，所述并行检测触控装置包含第一多任务器、第二多任务器及数字处理器，所述并行检测触控装置耦接至具有多条检测电极的电容式检测阵列，所述运作方法包含：

进入正常模式，该正常模式的检测期间中电性连接所述第一多任务器至所述多条检测电极的其中一条并电性连接所述第二多任务器至所述多条检测电极的其中另一条；

当所述数字处理器判断经过预定时间没有触碰事件，则进入低耗能模式；以及

所述低耗能模式的检测期间中，电性连接所述第一多任务器至所述多条检测电极中的一条以上检测电极并电性连接所述第二多任务器至所述多条检测电极中的一条以上检测电极，

其中所述第一多任务器与所述第二多任务器电性连接彼此不同但数目相同的检测电极。

11.根据权利要求10所述的运作方法，其中所述正常模式中，所述第一多任务器与所述第二多任务器电性连接相邻的两条检测电极。

12.根据权利要求10所述的运作方法，其中所述低耗能模式中所述运作方法还包含：

第一扫描期间中，将所述第一多任务器与所述第二多任务器分别电性连接第一数目的检测电极；以及

第二扫描期间中，将所述第一多任务器与所述第二多任务器分别电性连接第二数目的检测电极，其中所述第一数目大于所述第二数目。

13.根据权利要求12所述的运作方法，其中所述第一数目的最大值为所述电容式检测阵列的所述多条检测电极的数目的一半，且所述第二数目的最小值是2。

14.根据权利要求12所述的运作方法，其中所述并行检测触控装置还包含驱动电路以不同激发频率驱动所述电容式检测阵列，所述低耗能模式中所述运作方法还包含：

在所述第一扫描期间中以第一激发频率驱动所述电容式检测阵列；以及

在所述第二扫描期间中以第二激发频率驱动所述电容式检测阵列，且所述第二激发频率大于所述第一激发频率。

15.一种并行检测触控装置的运作方法，所述并行检测触控装置包含第一多任务器、第二多任务器及数字处理器，所述并行检测触控装置耦接至具有多条检测电极的电容式检测阵列，所述运作方法包含：

进入低耗能模式，该低耗能模式的检测期间中，电性连接所述第一多任务器至所述多条检测电极中的多条第一检测电极并电性连接所述第二多任务器至所述多条检测电极中的多条第二检测电极，其中所述多条第一检测电极与所述多条第二检测电极彼此不同但数目相同；

当所述数字处理器判断发生触碰事件时，进入正常模式；

所述正常模式的第一检测期间中，电性连接所述第一多任务器至所述多条检测电极中的多条第三检测电极并电性连接所述第二多任务器至所述多条检测电极中的至少一条第四检测电极；以及

所述正常模式的第二检测期间中，电性连接所述第一多任务器至所述多条检测电极中的多条第五检测电极并电性连接所述第二多任务器至所述多条检测电极中的至少一条第六检测电极，

其中所述多条第五检测电极与所述多条第三检测电极部分相同而所述至少一条第六检测电极与所述至少一条第四检测电极部分相同或完全不同。

16.根据权利要求15所述的运作方法，其中

所述多条第三检测电极与所述至少一条第四检测电极的数目相同，且

所述多条第五检测电极与所述至少一条第六检测电极的数目相同。

17.根据权利要求15所述的运作方法，其中

所述多条第三检测电极与所述至少一条第四检测电极的数目不同，且

所述多条第五检测电极与所述至少一条第六检测电极的数目不同。

18.根据权利要求15所述的运作方法，其中所述并行检测触控装置还包含差分单元、低通滤波器及模拟数字转换器，所述正常模式中所述运作方法还包含：

以所述差分单元对所述第一多任务器与所述第二多任务器输出的检测信号进行差分运算以产生差分信号；

以所述低通滤波器对所述差分信号进行滤波；

以所述模拟数字转换器将滤波后的所述差分信号转换为数字信号；及

比较所述数字信号与预定电压阈值以判断至少一个触控位置。

19.根据权利要求18所述的运作方法，其中所述预定电压阈值的电压值大于零。

20.根据权利要求15所述的运作方法，其中所述第一检测电极与所述第二检测电极的所述数目的最大值为所述电容式检测阵列的所述多条检测电极的数目的一半，且最小值是2。