CN110554796B - 应用于触控辨识装置的感测模块及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于触控辨识装置的感测模块，其中触控辨识装置上具有复数个驱动电极及复数个感应电极，包括:至少一第一相位电路及复数个第二相位电路，分别电性连接驱动电极及感应电极，其中每一第二相位电路依序会同第一相位电路进行量测，分别同步得到第一讯号及第二讯号；以及，至少一模拟数字转换电路，电性连接第一相位电路及复数个第二相位电路，用以接收第一讯号及第二讯号，来转换得到量测讯号，其中第一相位电路所得到之第一讯号与复数个第二相位电路所得到之第二讯号的相位讯号是180度偏移。本发明通过电路设计，在差分处理讯号中由于每两讯号皆为同步发出，因此减少同步处理的时间且提高整体精确度。

Description

应用于触控辨识装置的感测模块及其方法

【技术领域】

本发明涉及一种应用于触控辨识装置的感测模块，特别是关于一种通过电路设计来达到滤除噪声且同步讯号处理的感测模块。

【背景技术】

触控面板或触控屏幕是主要的现代人机接口之一，作为一种位置辨识装置，能够巧妙的结合输入和显示接口，故具有节省装置空间和操作人性化的优点，目前已非常广泛应用在各式消费性或者工业性电子产品上。举例：个人数字助理(personal digitalassistant，PDA)、掌上电脑(palm-sized PC)、平板计算机(tablet computer)、移动电话(mobile phone)、信息家电(Information Appliance)、销售柜员机(Point-Of-Sale，POS)等装置上。

现有电容式触控面板包括数据处理模块、驱动电极及感应电极等，其中驱动电极及感应电极分别经由各自的接口与数据处理模块电性链接。驱动电极是由相互平行的复数个驱动电极条所组成，感应电极是由复数个相互平行的感应电极条所组成，其中各驱动电极条与各感应电极条是互相垂直配置而形成复数个交叉处。当驱动电极受到驱动电压的驱动时，其与感应电极之间形成电场，使得感应电极产生感应电荷，而具有一交互电容，复数个驱动电极条与复数个感应电极条即形成复数个电场，因此可拟似每一该交叉处即具有一交互电容，复数个交叉处即形成交互电容数组。交互电容数组在稳态的环境下，具有一稳定的电容量(以下称基底电容)，使得感应电极产生一感应电压(此时的感应电压称为基底电压)，数据处理模块经由其接口读取感应电压。当手指或其他导电物质接近交叉处时，将改变该处的电场，造成感应电压变化。变化的感应电压向数据处理模块传输后，由模拟对数字转换器转换成数字讯号后，再经由算法辨识其是否为一触控讯号，决定是否进行触碰位置的演算，进而处理形成向主机端输出的触碰信息输入数据。其中，主机端为具有至少一中央处理器(CPU)控制的设备，例如计算机、PDA等。

由于驱动电极与感应电极之间所形成的电场容易受到外来电磁波等的干扰，导致不能准确地量测手指等导电性物质所引起的电容性充电转移的电荷量的变化。因此现有技术有利用讯号相减的方式将此一噪声减除的方法，其重复进行一量测循环，得到二个以上不同的感测电压讯号再相减之，以得到一触控讯号。该量测循环首先将驱动电极与感应电极接地，清除残存电荷后，利用模拟对数为转换器进行第一次量测，得到一感测讯号A；然后将感应电极浮接，等待驱动讯号对驱动电极充电；接着，以一固定电压对驱动电极充电，此时感应电极产生感应电压；接着，利用模拟对数为转换器进行第二次量测，得到一感测讯号B；然后同时将驱动电极与感应电极接地，清除残存电荷，等待下一个量测循环；最后，通过差分法(deferential)处理感测讯号A及B，以得到消除基底噪声(common mode noise)的触控讯号。

采用一般差分法虽然可以消除基底噪声，但是需要两两成对的感测讯号来计算出差分值，可能造成精确度或分辨率下降，且拖慢反应时间。由于每次量测时点若不同步，噪声出现的时点可能不同，而更必须留意在差分处理讯号时，需要采用同步发出的讯号点，避免不同量测时点所出现噪声状态不同，因此需要花费较多时间在接收前，先进行同步处理。因此，如何解决现有电容触控面板中各种技术造成灵敏度下降，造成使用者感到触控面板防水性能差，以及如何提升触控面中抗干扰性能差的问题。

【发明内容】

为了克服上述习知技术的缺点，本发明提供下列各种实施例来解决上述问题。

本发明实施例提供一种应用于触控辨识装置的改良感测方法及其模块。本发明利用至少一个反向量测电路，对应复数个正向量测电路；也就是说，指定一组量测电路作为反向(negative)感测，其余的量测电路作为正向(positive)感测，并与上述指定的反向量测电路所得到的两两同步讯号逐一进行差分，在差分处理讯号中由于每两讯号皆为同步发出，因此减少同步处理的时间，并且提高整体精确度。

【附图说明】

图1为本发明第一实施例中一种应用于触控辨识装置之感测模块的示意图。

图2为本发明第二实施例中一种应用于触控辨识装置之感测模块的示意图。

图3为本发明第一实施例及第二实施例中一种应用于触控辨识装置之感测方法的流程图。

图4为本发明第三实施例及第四实施例中一种应用于触控辨识装置之感测方法的流程图。

图5为本发明第三实施例中一种应用于触控辨识装置之感测模块的示意图。

图6为本发明第四实施例中一种应用于触控辨识装置之感测模块的示意图。

附图标号说明

10 第一相位电路(N)

20 第二相位电路(P)

30 模拟数字转换电路

40、40a及40b 多任务器

【具体实施方式】

本领域的普通技术人员可以理解到，本发明实施例提供的方法所包含的各个步骤，其执行顺序未必依照所述实施例所示的顺序，除非各个步骤间有特别说明的依存关系，否则本发明并不限定各个步骤间的执行顺序。除此的外，在不影响本发明所提供的精神的情况下，各个步骤间可以插入其他步骤。如此衍生出的实作范例，也会落入本发明的范围当中。

请参考图1，是本发明第一实施例中一种应用于触控辨识装置之感测模块的示意图。一种应用于触控辨识装置之感测模块，其中触控辨识装置具有复数个驱动电极及复数个感应电极(未图示)。感测模块包括:至少一第一相位电路(N)10，电性连接驱动电极及感应电极；复数个第二相位电路(P)20，电性连接驱动电极及感应电极；以及，至少一模拟数字转换电路30，电性连接第一相位电路10及复数个第二相位电路20。在本实施例中，模拟数字转换电路的数量是相对应于第二相位电路20的数量。

在本实施例中，每一第二相位电路20依序会同第一相位电路10进行量测，分别同步得到一第一讯号及一第二讯号；模拟数字转换电路30用以接收第一讯号及第二讯号，来转换得到一量测讯号。其中，第一相位电路10所得到的第一讯号与复数个第二相位电路20所得到的第二讯号的相位讯号是180度偏移。其中，第一相位电路10为一反向量测电路，其所得到第一讯号为一反向讯号，复数个第二相位电路20为一正向量测电路，其所得到该第二讯号为一正向讯号。

在一实施例中，感测模块更包括一处理单元(未图标)，处理单元电性连接复数个模拟数字转换电路，用以将第一讯号及第二讯号进行差分运算，以得到量测讯号。其中，无指向组件例如液体或手掌接触触控辨识装置时，则量测讯号为一基底讯号；若有指向组件例如手指或触控笔接触触控辨识装置，则量测讯号为一接触讯号。处理单元电性连接复数个模拟数字转换电路30，用以计算基底讯号及接触讯号的差值，以产生一触控讯号。

如图2所示，是本发明第二实施例中一种应用于触控辨识装置之感测模块的示意图。感测模块更包括一多任务器40，电性连接于第一及第二相位电路10/20与模拟数字转换电路30之间。本实施例通过多任务器40的设置来调整第一及第二相位电路10/20与模拟数字转换电路30的链接关系，仅需一个模拟数字转换电路30，而节省掉模拟数字转换电路30的使用数量。

通过本发明实施例的量测电路设计，直接采用至少一个反向量测电路来得到一反向讯号(负讯号值)，以作为参考基准。当触控辨识装置的感测过程中，若有任何噪声例如液晶显示面板(LCD)噪声随之进入，本发明中的正向量测电路20搭配至少一个反向量测电路10同步所读取的两讯号值，利用噪声不会因读取量测方式而改变其”正负向”相位讯号的特性，将上述同步读取的两讯号做差分，可相互抵消LCD噪声。此外，利用同步读取讯号的特性，避免噪声在不同量测时点出现，容易造成量测误差的问题。因此，本发明可减少同步处理的时间，并且提高整体精确度。

请参考图3，为本发明第一或第二实施例中一种应用于触控辨识装置之感测方法的流程图，触控辨识装置例如触控面板或触控屏幕。一种应用于触控辨识装置之感测方法，包括:

步骤S10:提供至少一第一相位电路(N)，电性连接复数个驱动电极及复数个感应电极；

步骤S11:提供复数个第二相位电路(P)，电性连接复数个驱动电极及复数个感应电极；

步骤S12:每一第二相位电路依序会同第一相位电路进行量测，使得第一相位电路及第二相位电路分别同步得到一第一讯号及一第二讯号。其中，第一相位电路所得到的第一讯号与复数个第二相位电路所得到的第二讯号的相位讯号是180度偏移。在本实施例中，第一相位电路为一反向量测电路，其所得到第一讯号为一反向讯号，复数个第二相位电路为一正向量测电路，其所得到该第二讯号为一正向讯号。

步骤S13:最后，通过一模拟数字转换电路接收第一讯号及第二讯号，以转换得到一量测讯号。

除上述步骤S10-S13，感测方法更包括:提供一处理单元以将第一讯号及第二讯号进行差分运算，以得到量测讯号。

在一实施例中，若触控面板上提供配置有30条量测电路，其中可设置3条反向量测电路，每10条量测电路中有一条反向量测电路并搭配设置一个模拟数字转换电路，使得3组量测电路同时进行，可加快同步处理的时间，令感测模块的操作速度更快。

请参考图4，为本发明第三实施例及第四实施例中一种应用于触控辨识装置之感测方法的流程图。一种应用于触控辨识装置之感测方法，包括:

步骤S20:指定复数个奇数量测电路的至少其一者为一第一反向量测电路(N)，且其余者电性连接一正向量测电路。特别地是，于初始未作动量测前，正向量测电路电性连接一仿真电压变化产生的完美指令，使得正向量测电路产生一初始讯号，利用初始讯号进行先期校正。其中完美指令是为了产生不带噪声的量测讯号，完美指令可用电路呈现或是直接提供讯号。

步骤S21:进行一第一量测循环，第一反向量测电路依序会同其余者的正向量测电路进行量测，分别同时由第一反向量测电路得到一第一反向讯号，且由正向量测电路(P)得到复数个第一正向讯号。其中，第一反向讯号及的第一正向讯号相位讯号是180度偏移。

步骤S22:将第一反向讯号及复数个第一正向讯号依序进行差分运算，以得到复数个第一量测讯号。

步骤S23:指定复数个偶数量测电路的至少其一者为一第二反向量测电路(N)，且其余者电性连接正向量测电路(P)。

步骤S24:进行一第二量测循环，第二反向量测电路依序会同其余者的正向量测电路进行量测，分别同时由第二反向量测电路得到一第二反向讯号，由正向量测电路(P)得到复数个第二正向讯号。

步骤S25:将第二反向讯号及复数个第二正向讯号依序进行差分运算，以得到复数个第二量测讯号。

除上述步骤S20-S25，感测方法更包括:通过一处理单元计算初始讯号、第一量测讯号及第二量测讯号，以产生一触控值容许范围；接着，重复进行第一或第二量测循环，以得到一第一或第二新量测讯号；比较第一或第二新量测讯号是否落在触控值容许范围中；以及，若是落在触控值容许范围中，则输出第一或第二新量测讯号。

在一实施例中，若无指向组件例如液体或手掌接触触控面板，则第一及第二量测讯号为一基底讯号。若有指向组件例如手指或触控笔接触触控面板，则第一及第二量测讯号为一接触讯号。上述步骤更包括通过一处理单元计算基底讯号及接触讯号的差值，以产生一触控讯号。

请见图5及图6，分别是为第三实施例及第四实施例中中一种应用于触控辨识装置之感测模块的示意图。如图5所示，一种触控辨识装置之感测模块包括:复数个量测电路10/20及复数个模拟数字转换电路30。

奇数量测电路于本实施例中的数量为2m-1个，其中奇数量测电路的至少其一者为一第一负向量测电路(N)21，其余者电性连接一正向量测电路(P)10，奇数量测电路的其余者依序会同第一负向量测电路21进行量测，分别同步得到一第一反向讯号及一第一正向讯号。偶数量测电路于本实施例中的数量为2m个，与复数个奇数量测电路交错排列，其中偶数量测电路的至少其一者为一第二负讯号量测电路(N)22，其余者电性连接正向量测电路(P)10，偶数量测电路的其余者依序会同第二负向量测电路(N)22进行量测，分别同步得到一第二反向讯号及一第二正向讯号。

模拟数字转换电路30分别电性连接复数个奇数量测电路及复数个偶数量测电路，用以接收第一/第二正向讯号及第一/第二反向讯号，分别转换得到一第一量测讯号及一第二量测讯号。于本实施例中，模拟数字转换电路30的数量是一对一于正向量测电路(P)10的数量，但本发明不限于此。感测模块更包括一处理单元(未图标)，处理单元电性连接复数个奇数量测电路及复数个偶数量测电路，用以计算第一量测讯号及第二量测讯号，以产生一触控值容许范围。

图6所示的一种触控辨识装置之感测模块与图5所示感测模块相比，更包括两个多任务器40a及40b，但仅有一个模拟数字转换电路30。奇数量测电路透过多任务器40a电性连接模拟数字转换电路30，偶数量测电路透过多任务器40b电性连接模拟数字转换电路30。本实施例可简化感测模块的电路整体，但不限于此。

由于上述实施例中具有至少2条以上的反向量测电路，因此在本实施例中，第一条反向量测电路21可以利用多任务器，来作为正向量测电路或是连接上正向量测电路，并通过另一组反向量测电路22来得到一负讯号值，以做为参考基准。

通过本发明实施例的量测电路设计，具有多项优点：可省去多个配对讯号线，且负向讯号与正向讯号可以同步发出，因此也省去了进行讯号同步处理的时间。由于不需要准备配对讯号线，因此可以将所有线路用来作为讯号量测，相较传统的作法更为经济。此外，比起习知的差分法，本发明的感测模块使得整体量测操作速度更快，且不会降低精准度，并利用负向量测电路与正向量测电路来感测且同时驱动，不会产生时间差的问题。

Claims (16)

1.一种应用于触控辨识装置的感测模块，其中该触控辨识装置上具有复数个驱动电极及复数个感应电极，包括:

至少一第一相位电路，电性连接该复数个驱动电极及该复数个感应电极；

复数个第二相位电路，电性连接该复数个驱动电极及该复数个感应电极，其中每一该第二相位电路依序会同该第一相位电路进行量测，分别同步得到一第一讯号及一第二讯号；以及，

至少一模拟数字转换电路，电性连接该第一相位电路及该复数个第二相位电路，用以接收该第一讯号及该第二讯号，来转换得到一量测讯号，其中，该第一相位电路所得到的该第一讯号与该复数个第二相位电路所得到的该第二讯号的相位讯号是180度偏移。

2.如权利要求1所述的感测模块，其特征在于:更包括一处理单元，该处理单元电性连接该复数个模拟数字转换电路，用以将该第一讯号及该第二讯号进行运算，以得到该量测讯号。

3.如权利要求1所述的感测模块，其特征在于:若无指向组件接触该触控辨识装置，则该量测讯号为一基底讯号。

4.如权利要求3所述的感测模块，其特征在于:若有指向组件接触该触控辨识装置，则该量测讯号为一接触讯号。

5.如权利要求4所述的感测模块，其特征在于:更包括一处理单元，该处理单元电性连接该复数个模拟数字转换电路，用以计算该基底讯号及该接触讯号的差值，以产生一触控讯号。

6.如权利要求1所述的感测模块，其特征在于:该第一相位电路为一反向量测电路，其所得到该第一讯号为一反向讯号，该复数个第二相位电路为一正向量测电路，其所得到该第二讯号为一正向讯号。

7.如权利要求1所述的感测模块，其特征在于:更包括一多任务器，电性连接于该第一及第二相位电路与该模拟数字转换电路之间。

8.如权利要求1所述的感测模块，其特征在于:该模拟数字转换电路之数量是相对应于该第二相位电路的数量。

9.一种应用于触控辨识装置的感测方法，其中该触控辨识装置上具有复数个驱动电极及复数个感应电极，包括:

提供至少一第一相位电路，电性连接该复数个驱动电极及该复数个感应电极；

提供复数个第二相位电路，电性连接该复数个驱动电极及该复数个感应电极；

每一该第二相位电路依序会同该第一相位电路进行量测，使得该第一相位电路及该第二相位电路分别同步得到一第一讯号及一第二讯号，其中，该第一相位电路所得到之该第一讯号与该复数个第二相位电路所得到之该第二讯号的相位讯号是180度偏移；以及，

通过一模拟数字转换电路接收该第一讯号及该第二讯号，以转换得到一量测讯号。

10.如权利要求9所述的感测方法，其特征在于:更包括提供一处理单元以将该第一讯号及该第二讯号进行差分运算，以得到该量测讯号。

11.一种应用于触控辨识装置的感测方法，包括:

指定复数个奇数量测电路至少其一者为一第一反向量测电路，且其余的所述量测电路电性连接一正向量测电路；

于作动量测前，将该正向量测电路电性连接一完美指令，以产生一初始讯号，其中，该完美指令是为了产生不带噪声的量测讯号；

进行一第一量测循环，该第一反向量测电路依序会同其余的所述正向量测电路进行量测，分别同时由该第一反向量测电路得到一第一反向讯号，且由该正向量测电路得到复数个第一正向讯号；

将该第一反向讯号及该复数个第一正向讯号依序进行差分运算，以得到复数个第一量测讯号；

指定复数个偶数量测电路至少其一者为一第二反向量测电路，且其余的所述量测电路电性连接该正向量测电路；

进行一第二量测循环，该第二反向量测电路依序会同其余的所述正向量测电路进行量测，分别同时由该第二反向量测电路得到一第二反向讯号，且由该正向量测电路得到复数个第二正向讯号；

将该第二反向讯号及该复数个第二正向讯号依序进行差分运算，以得到复数个第二量测讯号；以及，

通过一处理单元计算该初始讯号、该复数个第一量测讯号及该复数个第二量测讯号，以产生一触控值容许范围。

12.如权利要求11所述的感测方法，其特征在于:更包括重复进行该第一或第二量测循环，以得到一第一或第二新量测讯号；

比较该第一或第二新量测讯号是否落在该触控值容许范围中；以及，若是落在该触控值容许范围中，则输出该第一或第二新量测讯号。

13.如权利要求11所述的感测方法，其特征在于:若无指向组件接触该触控辨识装置，则该第一及第二量测讯号为一基底讯号。

14.如权利要求13所述的感测方法，其特征在于:若有指向组件接触该触控辨识装置，则该第一及第二量测讯号为一接触讯号。

15.如权利要求14所述的感测方法，其特征在于:更包括通过一处理单元计算该基底讯号及该接触讯号之差值，以产生一触控讯号。

16.一种触控辨识装置的感测模块，包括:

复数个奇数量测电路，其中该复数个奇数量测电路至少其一者为一第一反向量测电路，其余的所述量测电路电性连接一正向量测电路，该复数个奇数量测电路其余者依序会同该第一反向量测电路进行量测，分别同步得到一第一反向讯号及一第一正向讯号；

复数个偶数量测电路，与该复数个奇数量测电路交错排列，其中该复数个偶数量测电路至少其一者为一第二反向量测电路，其余的所述量测电路电性连接该正向量测电路，该复数个偶数量测电路之其余者依序会同该第二反向量测电路进行量测，分别同步得到一第二反向讯号及一第二正向讯号；以及，

一模拟数字转换电路，电性连接该复数个奇数量测电路及该复数个偶数量测电路，用以接收该第一正向讯号和该第二正向讯号及该第一反向讯号和该第二反向讯号，分别转换得到一第一量测讯号及一第二量测讯号。

Images