TW201327335A

TW201327335A - 降低雜訊裝置與方法

Info

Publication number: TW201327335A
Application number: TW100149864A
Authority: TW
Inventors: Tse-Chi Lin; Ming-Chun Chou; Yao-Jen Fan
Original assignee: Zeitec Semiconductor Co Ltd
Priority date: 2011-12-30
Filing date: 2011-12-30
Publication date: 2013-07-01

Abstract

本發明係關於一種降低雜訊裝置，適用於一觸控面板，包括：一第一開關單元，具有複數個開關元件；一第二開關單元，具有複數個開關元件；一處理單元，透過至少一電容耦接該第一與第二開關單元；以及一積分單元，耦接該處理單元；其中於一第一相位時段時，該第一與第二開關單元接收一第一切換信號，並使得與該第一切換信號相關連之開關元件導通並儲存電位於至少一電容；其中於一第二相位時段時，該第一與第二開關單元接收一第二切換信號，並使得與該第二切換信號相關連之開關元件導通，並以該第一相位時段之反向電位觸發該至少一電容且同時輸出一第一信號至該積分單元。。

Description

降低雜訊裝置與方法

本發明係關於一種降低雜訊的方法與裝置，尤指一種適用於降低一觸控面板之雜訊的方法與裝置。

目前觸控面板已廣泛地應用於許多數位式的電子產品上，且使用者可方便且容易的利用觸控面板來進行各項功能之操作。而在設計觸控面板的驅動端時，僅會以同一相位的正向脈衝信號或負向脈衝信號持續對感測端的跡線(trace)作觸發動作，接著再由感測端取得一感應值，做為判斷手指位址的依據。但是，如圖一A所示，傳統的觸控面板在完成整個觸控面板模組之設計且於互容模式下，通常會連帶著許多低頻率的雜訊的產生與干擾，例如，由觸控感測器本身所使用LCM模組、電源供應器、電源充電器或連接器等等所產生的雜訊(例如Freq1)以及人體(例如手)觸碰觸控面板所產生的對地的雜訊(例如Freq2)。由於Freq1與Freq2兩者並未共同接地時，即會產生雜訊干擾並影響觸控感測器，進而使感測部誤判手指的座標位置。圖一B顯示圖一A之簡化等效圖。如圖一B所示，Freq 1與Freq 2可等效為雜訊Freq 3，且在感測端運作時，可以等效成雜訊Freq 3藉由電容C₄干擾經由電容C₃-△C的觸控感測信號的信號路徑，並隨著觸控感測信號一同進入感測端，故使得無法正確的判別手指的觸控變化。此外，在觸控面板模組的設計上，皆可能因設計的不同，產生足以影響觸控面板的感測精準度，且使得觸控面板的感測端無法正確地判別手指的干擾雜訊。

在先前技術中，通常於驅動端加大電壓幅度，以提昇上述之觸控感測訊號之訊雜比(SNR)，但是，由於是高壓驅動，在整個成品系統模組的設計上，亦需增加其高/低壓相關的防護措施，進而增加額外的晶片設計與設備成本。

因此，鑑於先前技術的觸控感測方法缺乏一有效且經濟的機制來解決觸控模組雜訊問題，因此極需提出一新穎的觸控感測方法，能夠精準地感測觸控面板上之觸控位址。

為解決上述問題，本發明係提供一種降低雜訊的方法與裝置，藉由一次正脈衝信號所得到的感測端的感應值與一次負脈衝信號所得到的感測端的感應值，將兩者相減，進而藉由相互抵消的方式，使感測端所得到的感應量不受雜訊的干擾外，又可增加一倍的感應量。

根據一實施例，本發明提供一種降低雜訊裝置，適用於一觸控面板，包括：一種降低雜訊裝置，適用於一觸控面板，包括：一第一開關單元，具有複數個開關元件；一第二開關單元，具有複數個開關元件；一處理單元，透過至少一電容耦接該第一與第二開關單元；以及一積分單元，耦接該處理單元；其中於一第一相位時段時，該第一與第二開關單元接收一第一切換信號，並使得與該第一切換信號相關連之開關元件；其中於一第二相位時段時，該第一與第二開關單元接收一第二切換信號，並使得與該第二切換信號相關連之開關元件導通，並以該第一相位時段之反向電位觸發該至少一電容且同時輸出一第一信號至該積分單元。

根據又一實施例，本發明提供一種降低雜訊的方法，適用於一觸控面板，包括：一種降低雜訊的方法，適用於一觸控面板，包括：於一第一相位時段時，接收一第一切換信號，並使得與該第一切換信號相關連之開關元件導通並儲存電位於至少一電容；於一第二相位時段時，接收一第二切換信號，並使得與該第二切換信號相關連之開關元件導通，並以該第一相位時段之反向電位觸發該至少一電容且同時輸出一第一信號；於一第三相位時段時，接收一第三切換信號，並使得與該第三切換信號相關連之開關元件導通，並將該該第一相位時段之反向電位儲存於該至少一電容；於一第四相位時段時，接收一第四切換信號，並使得與該第四切換信號相關連之開關元件導通，並以該第三相位時段之反向電位觸發該至少一電容且同時輸出一第二信號；以及根據該第一信號與該第二信號取得一差值，進而將該差值抵消一雜訊值。

為進一步對本創作有更深入的說明，乃藉由以下圖示、圖號說明及發明詳細說明，冀能對　貴審查委員於審查工作有所助益。

茲配合下列之圖式說明本創作之詳細結構，及其連結關係，以利於　貴審委員做一瞭解。

圖二顯示本發明之部分觸控面板的概略示意圖。於本實施例，會以同一相位的正脈衝(Pulse)或負脈衝，持續針對感測端的軌跡線作觸發動作，接著再以感測端取得一感應值，作為判斷手指的依據。因此，如圖二所示，本發明藉由一次正向脈衝且由感測端所得到的感應值，與一次反向脈衝且由感測端所得到的感應值，兩者相減，此同時由電容C₄載入的雜訊Freq 3會因相位相同而互消，進而使感測端上所得到的感應量不受雜訊干擾外，又可增加一倍的感應量。更進一步的說，本發明之硬體裝置有設置於驅動端，且當雜訊Freq 3透過寄生電容C₄進入所感測到之觸控信號中時，本發明所產生的差值V_diff將會抵消此雜訊，使得感測端所得到的感應量不受雜訊干擾，又可提升並增加近一倍的感應量。此外，圖二中之分別表示在節點Node A上的分壓變化量。

圖三顯示本發明之動作原理流程圖。於本實施例，如圖二所示，本發明利用切換驅動端的正脈衝或負脈衝，藉由切換模式將由感測端所得到的感測值相減的動作後，以得到一低雜訊感測信號。例如，於驅動端(Drive)轉正脈衝(Pulse)模式(步驟s301)，並取得感測端(Sensor)的感測值M(步驟s302)。接著，再於驅動端轉負脈衝(Pulse)模式(步驟s304)，並取得此時感測端(Sensor)的感測值N(步驟s304)。接下來，取感測值M與N間的差值(步驟s305)，進而判斷與執行觸控位址演算法(步驟s306)。前述之位址演算法可為傳統的位址演算法，例如，座標演算法。

圖四顯示根據本發明之一實施例之一種降低雜訊的裝置，適用於一觸控面板。該裝置1包括：一第一開關單元10，具有複數個開關元件(例如SW₁與SW₂)；一第二開關單元11，具有複數個開關元件(例如SW_A與SW_B)；處理單元12，透過至少一電容(例如互容電容C₃-△C，其中△C為手在觸控面板上所產生的電容變化量)耦接該第一開關單元10與該第二開關單元11，且該處理單元12更包括一取樣模組121，該取樣模組121包括連接至電位VCM之二個開關元件(例如S₁與S₂)；以及一交換模組122，該交換模組包括兩組並聯連接之二個開關元件(例如S₃與S₄以及S₅與S₆)，且該兩組並聯連接之二個開關元件為交叉線路；積分單元13，該積分單元13耦接該處理單元12，且該積分單元13包括一運算放大器與至少二個電容；其中於一第一相位時段Phase 1時，該第一與第二開關單元10，11接收一第一切換信號(例如Ck₁)，並使得與該第一切換信號相關連之開關元件(例如開關元件10的一第一開關元件SW₁、開關單元11之一第一開關元件SW_A以及開關元件S₁與S₂)導通並儲存電位於該至少一電容C₃-△C及C_sp。其中，於一第二相位時段Phase 2時，接收一第二切換信號(例如Ck₂)，並使得與該第二切換信號相關連之開關元件(例如開關單元10之一第二開關元件SW₂、開關單元11之一第二開關元件SW_B以及開關元件S₃與S₄)導通，並以該第一相位時段之反向電位觸發該至少一電容且同時輸出一第一信號至該積分單元13。其中，於一第三相位時段Phase 3時，該第一與第二開關單元10，11接收一第三切換信號(例如Ck₃)，並使得與該第三切換信號相關連之開關元件導通(例如開關單元10之一第二開關元件SW₂、開關單元11之一第二開關元件SW_B以及開關元件S₁與S₂)，並將該該第一相位時段phase 1之反向電位儲存於該至少一電容C₃-△C及C_sp。其中，於一第四相位時段Phase 4時，該第一與第二開關單元接收一第四切換信號(例如Ck₄)，並使得與該第四切換信號相關連之開關元件導通(例如開關元件SW₁與SW_A以及開關元件S₅與S₆)，並以該第三相位時段之反向電位觸發該至少一電容C₃-△C及C_sp且同時輸出一第二信號至積分單元13。其中，該積分單元13根據該第一信號與該第二信號取得一差值V_diff，該差值V_diff將抵消一雜訊值，且藉由取差值的動作，可有效降低觸控系統中之雜訊干擾進而提升該觸控面板之一感應量訊雜比。另外，於實際設計上，開關單元10、取樣電容C_sp、處理單元12以及積分單元13可設置於觸控面板的感測端，而開關單元11可設置於觸控面板的驅動端。

圖五顯示根據本發明之動作原理之一種降低雜訊的方法，其適用於一觸控面板。於本實施例，可搭配圖四之降低雜訊裝置對圖五之降低雜訊的方法說明之。該降低雜訊的方法包括：首先，於一第一相位時段時，接收一第一切換信號，並使得與該第一切換信號相關連之開關元件導通並儲存電位於至少一電容(步驟s501)；接著，於一第二相位時段時，接收一第二切換信號，並使得與該第二切換信號相關連之開關元件導通，並以該第一相位時段之反向電位觸發該至少一電容且同時輸出一第一信號(步驟s502)；接著，於一第三相位時段時，接收一第三切換信號，並使得與該第三切換信號相關連之開關元件導通，並將該該第一相位時段之反向電位儲存於該至少一電容(步驟s503)；接下來，於一第四相位時段時，接收一第四切換信號，並使得與該第四切換信號相關連之開關元件導通，並以該第三相位時段之反向電位觸發該至少一電容且同時輸出一第二信號(步驟s504)，且根據該第一信號與該第二信號取得一差值V_diff，該差值V_diff將抵消一雜訊值，並同時提升該觸控面板之一感應量。其中，該差值V_diff將可再進一步做以判斷在該觸控面板上的觸控位址。

圖六A-D進一步顯示本發明之電路操作。如圖六A所示，當於一第一相位Phase 1的時段時，開關單元10與開關單元11會收到一第一切換信號(例如信號Ck₁)，使開關元件10的一第一開關元件SW₁、開關單元11之一第一開關元件SW_A以及開關元件S₁與S₂導通，進而各別儲存能量與電位至電容C_sp與互容電容C₃-△C。接著，如圖六B所示，於一第二相位Phase 2的時段，開關單元10與開關單元11會收到一第二切換信號(例如信號Ck₂)，使開關單元10之一第二開關元件SW₂、開關單元11之一第二開關元件SW_B以及開關元件S₃與S₄導通且此時開關元件SW₁與SW_A將會轉為不導通，同時以與相位1之反向電位觸發電容C_sp以及互容電容C₃-△C之一端，而電容之另一端則藉由處理單元12將信號(例如信號Ck₂)輸入至積分器13的正端與負端。接著，如圖六C所示，於一第三相位phase 3的時段，開關單元10與開關單元11會收到一第三切換信號(例如信號Ck₃)，使開關元件SW₂、SW_B仍維持導通且此時開關元件SW₁與SW_A亦保持不導通，但是開關元件S₃與S₄將轉為不導通且開關元件S₁與S₂將轉為導通。同時各別儲存與phase 1時段的反向電位電容C_sp與互容電容C₃-△C。接著，如圖六D所示，於第四相位phase 4的時段，開關單元10與開關單元11接收一第四切換信號(例如Ck₄)，使開關元件SW₂、SW_B以及開關元件S₁與S₂轉為不導通且此時開關元件SW₁與SW_B以及開關元件S₅與S₆將會轉為導通，同時以與phase 3之反向電位觸發電容C_sp以及互容電容C₃-△C之一端，而電容之另一端則藉由處理單元12將信號(例如Ck₄)輸入至積分器13的正端與負端。因此，藉由phase 2與4之時段，處理單元12將所暫存之信號(例如Ck₂與Ck₄)輸入至積分器的正端與負端，進而由VON-VOP以取得差值V_diff與可抵消一雜訊值。

唯以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以之限定本發明所實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應仍屬於本發明專利涵蓋之範圍內，謹請　貴審查委員明鑑，並祈惠准，是所至禱。

1．．．降低雜訊的裝置

10、11．．．開關單元

12．．．處理單元

13．．．積分單元

121．．．取樣模組

122．．．交換模組

SW₁~SW₂、SW_A~SW_B,S₁~S₆．．．開關元件

C₂、C₃-△C、C₄、C_SP、C_ip、C_in．．．電容

Ck₁~Ck₄．．．信號

Phase 1~Phase 4．．．相位

s301~s306．．．步驟

s501~s505．．．步驟

圖一A顯示傳統的觸控面板於互容模式下所產生的雜訊。

圖一B顯示圖一A之簡化等效圖。

圖二顯示本發明之部分觸控面板的概略示意圖。

圖三顯示本發明之動作原理流程圖。

圖四顯示根據本發明之一實施例之一種降低雜訊的裝置。

圖五顯示根據本發明之動作原理之一種降低雜訊的方法。

圖六A-D顯示本發明之電路操作。