TW201337665A - 觸控感應裝置及方法 - Google Patents

Abstract

一種觸控感應裝置，包含觸控感應線路及信號處理電路。觸控感應線路用以產生感應信號，且感應信號包含雜訊信號。信號處理電路的第一輸入端用以接收感應信號，信號處理電路的第二輸入端用以接收參考電壓信號並選擇性地耦接觸控感應線路中的第一電極和第二電極中至少一者，使得第二輸入端同步接收參考電壓信號以及與觸控感應線路相關聯之雜訊信號。

Description

觸控感應裝置及方法

本揭示內容是有關於一種感應裝置及方法，且特別是有關於一種觸控感應裝置及觸控感應方法。

以現今高科技技術而言，越來越多電子產品的操作介面都開始改用觸控式面板，使得觸碰感測裝置的需求日益成長。觸碰感測裝置幾乎已經成了任何按鍵式介面的基礎，而且以觸碰感測控制介面取代傳統的按鍵介面，毫無疑問地可以讓介面變得更直覺、使用上也更容易。

此外，本領域技術人員可藉由觸碰感測控制介面替代各種應用所需的機械式按鍵，例如：存取控制、行動電話、MP3播放器、PC週邊和遙控器等等，亦可因此節省產品製作所需的成本。

然而，在觸碰感測裝置中，觸碰感應面板通常會產生雜訊(noise)，使得其依據觸碰操作所輸出的感測信號經常會受干擾，進而致使後續依據感測信號的操作可能發生錯誤。因此，有必要提出一種可免於受雜訊干擾的觸碰感測裝置。

本揭示內容係提供一種觸控感應裝置及觸控感應方法，藉此讓觸控感應操作免於受雜訊干擾。

本揭示內容之一技術態樣係關於一種觸控感應裝置，其包含觸控感應線路以及信號處理電路。觸控感應線路係用以產生感應信號，感應信號包含雜訊信號，且雜訊信號與觸控感應線路相關聯，其中觸控感應線路包含複數個第一電極以及複數個第二電極，第一電極與第二電極交錯配置。信號處理電路包含第一輸入端以及第二輸入端，第一輸入端用以接收感應信號，第二輸入端電性耦接一參考電壓源，參考電壓源用以產生參考電壓信號，其中第二輸入端係選擇性地耦接前述第一電極和前述第二電極中至少一者，使得第二輸入端同步接收參考電壓信號以及與觸控感應線路相關聯之雜訊信號。

本揭示內容之另一技術態樣係關於一種觸控感應裝置，其包含觸控感應線路以及類比數位轉換電路。觸控感應線路包含感應陣列，並由複數個第一電極以及複數個第二電極交錯配置所形成，其中前述第一電極中至少一者係經驅動而與前述第二電極中至少一者耦合形成感應電容，感應陣列係依據感應電容之變化產生感應信號，而感應信號包含雜訊信號，且雜訊信號與觸控感應線路相關聯。類比數位轉換電路包含第一輸入端以及第二輸入端，第一輸入端用以接收感應信號，第二輸入端用以接收參考電壓信號並選擇性地耦接前述第一電極中未經驅動之其餘數者之至少一者以及前述第二電極中至少一者，使得與觸控感應線路相關聯之雜訊信號疊加於參考電壓信號，其中類比數位轉換電路係用以差動處理感應信號以及與雜訊信號疊加之參考電壓信號。

本揭示內容之又一技術態樣係關於一種觸控感應方法，其包含下述步驟。首先，依據觸控感應線路之感應狀態產生感應信號，其中感應信號包含雜訊信號，且雜訊信號與觸控感應線路相關聯，其次，將雜訊信號疊加於參考電壓信號，然後，對感應信號以及與雜訊信號疊加之參考電壓信號進行差動處理，以產生相對應觸控感應線路之感應狀態之差動電壓信號。

根據本發明上述技術態樣所述之技術內容，可讓觸控感應操作免於受雜訊干擾。

本發明內容旨在提供本揭示內容的簡化摘要，以使閱讀者對本揭示內容具備基本的理解。此發明內容並非本揭示內容的完整概述，且其用意並非在指出本發明實施例的重要(或關鍵)元件或界定本發明的範圍。

下文係舉實施例配合所附圖式作詳細說明，但所提供之實施例並非用以限制本發明所涵蓋的範圍，而結構運作之描述非用以限制其執行之順序，任何由元件重新組合之結構，所產生具有均等功效的裝置，皆為本發明所涵蓋的範圍。此外，圖式僅以說明為目的，並未依照原尺寸作圖。

關於本文中所使用之『約』、『大約』或『大致』一般通常係指數值之誤差或範圍於百分之二十以內，較好地是於百分之十以內，而更佳地則是於百分之五以內。文中若無明確說明，其所提及的數值皆視作為近似值，即如『約』、『大約』或『大致』所表示的誤差或範圍。

另外，關於本文中所使用之『耦接』或『連接』，均可指二或多個元件相互直接作實體或電性接觸，或是相互間接作實體或電性接觸，而『耦接』還可指二或多個元件相互操作或動作。

第1圖係依照本發明實施例繪示一種觸控感應裝置的示意圖。觸控感應裝置100包括一基板108、一觸控感應線路110以及一信號處理電路120其中基板108包括一薄膜電晶體液晶面板(Thin Film Transistor Liquid Crystal Panel)、一有機發光二極體面板(Organic Light-Emitting Diode Panel，簡稱OLED Panel)、一電子紙面板(Electronic Paper Panel)、一微機電面板(MEMS Panel)、一玻璃基板或一透明基板。本發明之觸控感應線路110設置在一玻璃基板上時，觸控感應裝置100則為一觸控面板。其次，觸控感應線路110也可以一薄膜層的型態貼附在薄膜電晶體液晶面板、有機發光二極體面板、電子紙面板或一微機電面板上，此時觸控感應裝置100則為一整合式(單片式)觸控面板。另外，觸控感應線路110也可以整合至薄膜電晶體液晶面板或有機發光二極體面板的顯示單元(Cell)層內。

觸控感應線路110與信號處理電路120電性耦接。觸控感應線路110包含複數個第一電極112以及複數個第二電極114，且前述第一電極112與第二電極114交錯配置。在一實施例中，第一電極112與第二電極114係在同一平面上相互垂直而交錯配置，且第一電極112為Y軸向的電極，第二電極114為X軸向的電極。此外，觸控感應線路110係用以產生與觸碰事件(即觸控感應線路110經觸碰或未經觸碰)相對應之一感應信號SS，其中感應信號包含一雜訊(noise)信號，且雜訊信號與觸控感應線路110相關聯。在此所謂雜訊信號與觸控感應線路110相關聯，係指觸控感應線路110本身具有一般元件所有的電性干擾，使得輸出信號具有擾動而存在雜訊信號，然而並不以此為限，亦即任何與觸控感應線路110有關而致使雜訊信號產生的因素均屬之。

其次，信號處理電路120包含第一輸入端122以及第二輸入端124，其中第一輸入端122用以接收觸控感應線路110所產生的感應信號SS，第二輸入端124電性耦接一參考電壓源130，且參考電壓源130用以產生一參考電壓信號Vref。此外，第二輸入端124係選擇性地耦接前述第一電極112和第二電極114中至少一者，使得與觸控感應線路110相關聯之雜訊信號疊加於參考電壓信號Vref，且第二輸入端124同步接收參考電壓信號Vref以及雜訊信號。

在一實施例中，前述第二輸入端124耦接第一電極112和第二電極114的數量或方式，可依據實際需求或設計作固定或動態調整，也可利用可程式化(programmable)的機制依據觸控感應線路110本身及其相關的雜訊信號，於觸控感應操作時作動態調整，但不以上述為限。

在一實施例中，第一電極112與第二電極114交錯配置而形成一感應陣列，且第一電極112中至少一者係經驅動而與第二電極114中至少一者耦合形成一感應電容，而感應陣列係依據感應電容之變化產生感應信號SS。

在次一實施例中，於一感應狀態下，前述第一電極112中至少一者係經驅動(例如藉由第1圖所示之驅動信號L+及L-所驅動)，而第一電極112中未經驅動之其餘數者中至少一者以及前述第二電極114中至少一者係耦接第二輸入端124。

在另一實施例中，於感應狀態下，第一電極112中之二者分別由驅動信號L+及L-所驅動，而第一電極112中其餘數者以及前述所有第二電極114均耦接第二輸入端124。另一方面，前述驅動信號L+及L-亦可分別透過開關(如第1圖所示之開關SW)選擇性地驅動第一電極112。

需注意的是，上述所謂第一電極112由驅動信號L+及L-所驅動的操作，並非固定驅動特定電極，而是例如由左至右動態地透過驅動信號L+及L-驅動第一電極112。

實作上，信號處理電路120可以為一類比數位轉換電路(ADC)，用以將觸控感應線路110所產生的感應信號SS轉換為數位資料信號，以供觸控感應裝置100中的其他元件據以進行相關操作，且使用者得以獲得在觸控感應線路110上操作所產生的結果。

其次，參考電壓信號Vref之電壓位準可介於一電源電壓的位準和一接地電壓的位準之間。另外，信號處理電路120的操作電壓可為電源電壓，且電源電壓的位準可約為參考電壓信號Vref之電壓位準的二倍。

在一實施例中，信號處理電路120係用以對第一輸入端122所接收之感應信號SS以及第二輸入端124所接收之參考電壓信號Vref和雜訊信號進行差動處理(differential process)。由於感應信號SS係依據觸控感應線路110對應使用者的觸碰操作而產生，因此感應信號SS中亦包含對應觸控感應線路110的雜訊信號，又第二輸入端124所接收之雜訊信號亦與觸控感應線路110相關聯，故當信號處理電路120對感應信號SS以及與參考電壓信號Vref疊加之雜訊信號進行差動處理時，第一輸入端122及第二輸入端124所接收信號中之雜訊信號可相互抵消，使得信號處理電路120所輸出的數位資料信號不會受雜訊信號影響，藉此提高訊雜比(SNR)，避免後續電路因雜訊信號影響而有誤動作的情形。

第2圖係依照本發明另一實施例繪示一種觸控感應裝置的示意圖。如第2圖所示，觸控感應裝置200包括一基板208、一觸控感應線路210以及信號處理電路220，其中基板208包括如上述之薄膜電晶體液晶面板、有機發光二極體面板、電子紙面板、微機電面板、玻璃基板或透明基板，且基板208與觸控感應線路210之配置方式亦可如上所述，故在此不再贅述。

觸控感應線路210與信號處理電路220電性耦接，觸控感應線路210包含複數個第一電極212以及複數個第二電極214。觸控感應線路210的配置和操作類似第1圖所示之實施例，故於此不再贅述。

其次，信號處理電路220可更包含一比較器240，且比較器240包含第一比較器輸入端242、第二比較器輸入端244以及比較器輸出端246。第一比較器輸入端242用以接收觸控感應線路210所產生的感應信號SS。第二比較器輸入端244電性耦接參考電壓源230，且選擇性地耦接第一電極212和第二電極214中至少一者，用以接收參考電壓信號Vref以及與觸控感應線路210相關聯之雜訊信號。比較器輸出端246則用以輸出一差動電壓信號DVS。

由於感應信號SS係依據觸控感應線路210對應使用者的觸碰操作而產生，因此感應信號SS中亦包含對應觸控感應線路210的雜訊信號，透過比較器240對感應信號SS和參考電壓信號Vref連同雜訊信號進行比較處理，感應信號SS中之雜訊信號與第二比較器輸入端244所接收到的雜訊信號，兩者便可以相互抵消，使得比較器240所輸出之差動電壓信號DVS可免於受雜訊信號的影響，藉此提高訊雜比(SNR)，避免後續電路有誤動作的情形。

此外，信號處理電路220可更包含一控制器250，控制器250係用以將差動電壓信號DVS轉換為數位資料信號輸出，以供觸控感應裝置200中的相關元件據以進行相關操作。

再者，信號處理電路220可更包含一可變電容器260，其中可變電容器260電性耦接第一比較器輸入端242和控制器250，並由控制器250所控制。此外，可變電容器260可依據驅動信號L+及L-(即對第一電極212進行動態驅動之信號)而有不同的等效電容值，並藉此對接收感應信號SS的第一比較器輸入端242進行電容補償，使得感應信號SS所對應的感應電容變化可依此而得，且後續相對應的數位資料信號可據以產生。

另外，在一實施例中，參考電壓源230可配置於信號處理電路220中，並電性耦接第二比較器輸入端244。在另一實施例中，參考電壓源230則是配置於信號處理電路220的外部，並電性耦接第二比較器輸入端244。

此外，如第2圖所示，信號處理電路220可更包含第一開關272以及第二開關274，其中第一開關272耦接於第一比較器輸入端242和第二比較器輸入端244之間，而第二開關274耦接於第一比較器輸入端242和觸控感應線路210之間。

在一實施例中，於一啟始狀態下(如：觸控感應裝置200無法進行觸控感應操作)，第一開關272係導通第一比較器輸入端242和第二比較器輸入端244，且第二開關274關斷，而在一感應狀態下(如：觸控感應裝置200能進行觸控感應操作)，第一開關272關斷，且第二開關274導通第一比較器輸入端242和觸控感應線路210。

另一方面，前述驅動信號L+及L-亦可分別透過開關(如第2圖所示之開關SW)選擇性地驅動第一電極212，並選擇性地傳送至可變電容器260以供操作。

第3圖係依照本發明實施例繪示一種觸控感應方法的流程示意圖。此觸控感應方法可應用於如第1圖和第2圖所示之觸控感應裝置。為清楚說明起見，下述將以第2圖所示之觸控感應裝置200來說明本實施例中之觸控感應方法，然而並不以此為限。

如第2圖和第3圖所示，首先，依據觸控感應線路210之感應狀態產生感應信號SS(步驟301)，其中感應信號SS包含雜訊信號，且雜訊信號與觸控感應線路210相關聯。接著，將前述雜訊信號疊加於參考電壓信號Vref(步驟302)。之後，對感應信號SS以及與雜訊信號疊加之參考電壓信號Vref進行差動處理，以產生相對應觸控感應線路之感應狀態的差動電壓信號DVS供後續操作(步驟303)，使得感應信號SS中之雜訊信號與參考電壓信號Vref所疊加之雜訊信號，兩者可以相互抵消，且所產生之差動電壓信號DVS可因此免於受雜訊信號的影響，藉此提高訊雜比(SNR)，避免後續有誤動作的情形。

在另一實施例中，步驟303所述對感應信號SS以及與雜訊信號疊加之參考電壓信號Vref進行差動處理的操作，可藉由比較器(如第2圖所示之比較器240)對感應信號SS以及與雜訊信號疊加之參考電壓信號Vref進行比較處理。

此外，上述觸控感應方法可更包含將差動電壓信號DVS轉換為一數位資料信號(步驟304)(例如藉由第2圖所示之控制器250)，使得數位資料信號可供觸控感應裝置200中的相關元件據以進行相關操作。

以前述本發明實施例而言，於觸控感應裝置中，信號處理電路(如類比數位轉換電路)同時耦接於觸控感應線路以及其中未經驅動之電極，故信號處理電路同時接收觸控感應線路所產生的相對應感應信號以及與雜訊信號疊加之參考電壓信號，並對其進行差動處理(或進一步作比較處理)，使得雜訊信號可相互抵消，因此本發明實施例相較於習知技術而言，信號處理電路相對應輸出的數位資料信號不會受雜訊信號影響，故可藉此提高訊雜比(SNR)，避免後續電路因雜訊信號影響而有誤動作的情形。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何本領域具通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100、200．．．觸控感應裝置

110、210．．．觸控感應線路

112、212．．．第一電極

114、214．．．第二電極

120、220．．．信號處理電路

122．．．第一輸入端

124．．．第二輸入端

130、230．．．參考電壓源

240．．．比較器

242．．．第一比較器輸入端

244．．．第二比較器輸入端

246．．．比較器輸出端

250．．．控制器

260．．．可變電容器

272．．．第一開關

274．．．第二開關

301～304．．．步驟

108、208．．．基板

第1圖係依照本發明實施例繪示一種觸控感應裝置的示意圖。

第2圖係依照本發明另一實施例繪示一種觸控感應裝置的示意圖。

第3圖係依照本發明實施例繪示一種觸控感應方法的流程示意圖。

200．．．觸控感應裝置

210．．．觸控感應線路

212．．．第一電極

214．．．第二電極

220．．．信號處理電路

230．．．參考電壓源

240．．．比較器

242．．．第一比較器輸入端

244．．．第二比較器輸入端

246．．．比較器輸出端

250．．．控制器

260．．．可變電容器

272．．．第一開關

274．．．第二開關

208．．．基板

Claims (20)

1. 一種觸控感應裝置，包含：一觸控感應線路，該觸控感應線路係用以產生一感應信號，該感應信號包含一雜訊信號，該雜訊信號與該觸控感應線路相關聯，該觸控感應線路包含複數個第一電極以及複數個第二電極，該些第一電極與該些第二電極交錯配置；以及一信號處理電路，該信號處理電路包含一第一輸入端以及一第二輸入端，該第一輸入端用以接收該感應信號，該第二輸入端電性耦接一參考電壓源，該參考電壓源用以產生一參考電壓信號，其中該第二輸入端係選擇性地耦接該些第一電極和該些第二電極中至少一者，使得該第二輸入端同步接收該參考電壓信號以及與該觸控感應線路相關聯之該雜訊信號。
2. 如請求項1所述之觸控感應裝置，其中該信號處理電路係用以差動處理該第一輸入端所接收之該感應信號以及該第二輸入端所接收之該參考電壓信號和該雜訊信號。
3. 如請求項1所述之觸控感應裝置，其中該信號處理電路更包含：一比較器，包含一第一比較器輸入端、一第二比較器輸入端以及一比較器輸出端，該第一比較器輸入端用以接收該感應信號，該第二比較器輸入端用以接收該參考電壓信號和該雜訊信號，該比較器輸出端用以輸出一差動電壓信號。
4. 如請求項3所述之觸控感應裝置，其中該信號處理電路更包含：一控制器，用以將該差動電壓信號轉換為一數位資料信號。
5. 如請求項4所述之觸控感應裝置，其中該信號處理電路更包含：一可變電容器，電性耦接該第一比較器輸入端和該控制器，並由該控制器所控制。
6. 如請求項3所述之觸控感應裝置，其中該參考電壓源係配置於該信號處理電路中，並電性耦接該第二比較器輸入端。
7. 如請求項3所述之觸控感應裝置，其中該信號處理電路更包含：一第一開關，耦接於該第一比較器輸入端和該第二比較器輸入端之間；以及一第二開關，耦接於該第一比較器輸入端和該觸控感應線路之間。
8. 如請求項7所述之觸控感應裝置，其中在一啟始狀態下，該第一開關導通該第一比較器輸入端和該第二比較器輸入端且該第二開關關斷，而在一感應狀態下，該第一開關關斷且該第二開關導通該第一比較器輸入端和該觸控感應線路。
9. 如請求項1所述之觸控感應裝置，其中在一感應狀態下，該些第一電極中至少一者係經驅動，該些第一電極中未經驅動之其餘數者之至少一者以及該些第二電極中至少一者係耦接該第二輸入端。
10. 如請求項1所述之觸控感應裝置，其中該信號處理電路係為一類比數位轉換電路。
11. 如請求項1所述之觸控感應裝置，其中該信號處理電路之操作電壓為一電源電壓，該電源電壓之位準約為該參考電壓信號之電壓位準的二倍。
12. 一種觸控感應裝置，包含：一觸控感應線路，包含一感應陣列，並由複數個第一電極以及複數個第二電極交錯配置所形成，其中該些第一電極中至少一者係經驅動而與該些第二電極中至少一者耦合形成一感應電容，該感應陣列係依據該感應電容之變化產生一感應信號，該感應信號包含一雜訊信號，該雜訊信號與該觸控感應線路相關聯；以及一類比數位轉換電路，該類比數位轉換電路包含一第一輸入端以及一第二輸入端，該第一輸入端用以接收該感應信號，該第二輸入端用以接收一參考電壓信號並選擇性地耦接該些第一電極中未經驅動之其餘數者之至少一者以及該些第二電極中至少一者，使得與該觸控感應線路相關聯之該雜訊信號疊加於該參考電壓信號，其中該類比數位轉換電路係用以差動處理該感應信號以及與該雜訊信號疊加之該參考電壓信號。
13. 如請求項12所述之觸控感應裝置，其中該類比數位轉換電路更包含：一比較器，包含一第一比較器輸入端、一第二比較器輸入端以及一比較器輸出端，該第一比較器輸入端用以接收該感應信號，該第二比較器輸入端用以接收與該雜訊信號疊加之該參考電壓信號，該比較器輸出端用以輸出一差動電壓信號。
14. 如請求項13所述之觸控感應裝置，其中該類比數位轉換電路更包含：一控制器，用以將該差動電壓信號轉換為一數位資料信號。
15. 如請求項14所述之觸控感應裝置，其中該類比數位轉換電路更包含：一可變電容器，電性耦接該第一比較器輸入端和該控制器，並由該控制器所控制。
16. 如請求項13所述之觸控感應裝置，其中該類比數位轉換電路更包含：一第一開關，耦接於該第一比較器輸入端和該第二比較器輸入端之間，並在一啟始狀態下導通該第一比較器輸入端和該第二比較器輸入端；以及一第二開關，耦接於該第一比較器輸入端和該觸控感應線路之間，並在一感應狀態下導通該第一比較器輸入端和該觸控感應線路。
17. 如請求項12所述之觸控感應裝置，其中該類比數位轉換電路之操作電壓為一電源電壓，該電源電壓之位準約為該參考電壓信號之電壓位準的二倍。
18. 一種觸控感應方法，包含：依據一觸控感應線路之感應狀態產生一感應信號，其中該感應信號包含一雜訊信號，該雜訊信號與該觸控感應線路相關聯；將該雜訊信號疊加於一參考電壓信號；以及對該感應信號以及與該雜訊信號疊加之該參考電壓信號進行差動處理，以產生相對應該觸控感應線路之感應狀態之一差動電壓信號。
19. 如請求項18所述之觸控感應方法，更包含：將該差動電壓信號轉換為一數位資料信號。
20. 如請求項18所述之觸控感應方法，其中對該感應信號以及與該雜訊信號疊加之該參考電壓信號進行差動處理之步驟更包含：藉由一比較器對該感應信號以及與該雜訊信號疊加之該參考電壓信號進行比較。