TWI363292B - - Google Patents

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1363292 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關一種電容式觸控板，特別是關於一種電容式觸控 板的控制電路、方法及其應用。 【先前技術】 電容式觸控板因為具有輕薄小巧、省電及耐用等特性，目前被 大里應用於筆記型電腦、手機、個人數位助理及多媒體播放面 板上。電容式觸控板一般以印刷電路板、玻璃或塑膠薄膜為基 底，在其上印刷金屬、銦錫氧化物導電薄膜或其他材質圖案做 為感應器而實現，依照應用的不同，感應器的形狀及大小亦有 所不同。鐵筆或手指等導體接觸到觸控板時’會在感應器上造 成的電谷變化’控制電路偵測感應器上的電容變化量，以獲得 使用者輸入的資訊，據以進行觸控控制，因此，習知技術便是 藉由增大因導體接觸造成的電容變化量(Δ(：)來提高觸控板的 效能。例如美國專利號5920309提出之電容式觸控板的控制方 法’以互為反向的電流訊號對相鄰感應器充放電，藉由差動方 式增加電容變化量，提升觸控板的效能。 然而’除了電容變化量之外，電容式觸控板的效能亦與其基本 電容(CBASE)相關，當基本電容高時，電容變化量變得不明顯， 感應不易’因此效能降低，換言之’電容式觸控板的效能正比 於AC/Cbase ’習知的差動偵測方式雖然提高了電容變化量， 卻也同時增加了相鄰感應器間的寄生電容，使得電容式觸控板 3 1363292 . 的基本電容高，因此效能改善的程度有限。 【發明内容】 、 本發明的目的之一，在於提出一種電容式觸控板的控制電路。 本發明的目的之一，在於提出一種電容式觸控板的控制方法》 本發明的目的之一，在於提出一種電容式觸控板模組。 根據本發明’ 一種電容式觸控板的控制電路包括調變器，提供 鲁 第一訊號以及與該第一訊號具有相同相位的第二訊號，多工5| 耦接該電容式觸控板及該調變器’將該第一訊號提供給該電容 式觸控板上的第一跡線’並將該第二訊號提供給該電容式觸控 板上的第二跡線，以及解調輛接該多工器，以參考訊號解調 該第一跡線上的訊號。 根據本發明，一種電容式觸控板的控制電路包括調變器，提供 第一訊號以及與該第一訊號具有相同相位的第二訊號，以及多 工器搞接該電容式觸控板及該調變器，將該第一訊號提供給該 _ 電容式觸控板上的感應層’並將該第二訊號提供給該電容式觸 控板上的接地層。 本發明提出一種電容式觸控板的控制方法，該電容式觸控板包 括第一跡線以及第二跡線’該控制方法包括提供第一訊號對該 . 第一跡線充故電，提供與該第一訊號具有相同相位的第二訊號 對該第二跡線充放電，以及以參考訊號解調該第一跡線上的訊 號。 本發明提出一種電容式觸控板的控制方法，該電容式觸控板包 括感應層以及·一接地層，該控制方法包括提供一第一吼號對 4 該感應層充放電，以及提供一與該第一訊號具有相同相位的第 二訊號給該接地層。 本發明提出之電容式觸控板的控制電路、方法及其應用，藉由 提供同相訊號降低相鄰導體間的寄生電容，減少觸控板的基本 電容以提升感應量，因此可以提供更廣的偵測範圍和更大的電 容介質厚度’進一步提升電容式觸控板的效能。 【實施方式】 圖1係本發明一實施例的示意圖，電容式觸控板10上具有多 個感應器12 ’縱向的感應器12間有導線相連，組成跡線(trace) X1、......X111，橫向的感應器12同樣分別組成跡線γι、 Y2......Ym ’調變器16產生之電流訊號藉由類比多工器μ選 擇要接至的跡線，調變成訊號muxl及mux2，解調器18以參 考訊號Mux_Vref解調訊號mux卜產生訊號ppeak和npeak給 電壓處理電路20，電壓處理電路20再將訊號ppeak和npeak 間的電壓差加以轉換，以獲得電容式觸控板1〇上的電容變化 資 tfl。 圖2為圖1之實施例的電路圖，圖3繪示調變器及解調器中單 的各sK號波形圖，在電容式觸控板1〇工作時，電流源 161〜164提供調變電流，Ml〜M4為調變切換開關，受頻率產 生器（圖中未示)提供之調變時脈控制，產生具有相同相位的電 流訊號Imodl和Imod2，在圖2中，以開關S1和S2代表圖j 之類比多工器14,電流訊號Iinodl經由開關S1對電容式觸控 板10上一第一跡線充放電，電容C1表示該第一跡線的等效 電容，產生電壓訊號muxl ;電流訊號im〇d2經由開關S2對 第二跡線充放電’電容C2表示該第二跡線的等效電容，產生 電壓訊號mux2。解調時脈A和B控制解調切換開關Α1、 A2及B2 ’以直流的參考電壓訊號Mux_Vref解調電壓訊號 muxl ’產生半波整流訊號pp及叩，訊號pp及np再經Rc濾 波電路濾波成直流訊號ppeak與npeak，訊號ppeak與npeak 間的電壓差Δν與該第一跡線上的電容變化量相關。在本實施 例中，訊號muxl的波峰為2.5V，波谷在0.5V，換言之，該 第一跡線上的基本電壓差AV為IV，當有導體對該第一跡線 造成感應電谷時’ Δν便會下降。如圖1所示，類比多工琴μ 將調變器16提供之電流訊號逐一對電容式觸控板1〇上的每一 跡線做前述之充放電掃描，電壓處理電路2〇再對每一跡線上 電壓差Δν的變化加以轉換’即可產生電容式觸控板1〇的電 容變化波形。 習知差動觸控技術提供互為反相的電流訊號對相鄰跡線充放 電，使第一跡線和第二跡線上的電壓訊號互為反相，以增大相 鄰跡線間的電容變化量，此外，該第二跡線上的反相電壓訊號 也被提供給解調器以解調第一跡線上的訊號，本發明不使用訊 號mux2解調訊號muxl，而是另外提供一個參考訊號給解調 器18，因此訊號mux2的相位得以不受反相的限制。圖4為本 發明之充放電掃描的示意圖，當欲掃描的第一跡線為χη時， 夕工器將電流訊號Im〇dl連接到跡線％而產生電壓訊號 muxl ’並將電流訊號Im〇d2提供給跡線处相鄰兩側的跡線 χη+1和Χη—丨，產生電壓訊號聰^，如圖5所示，由於訊號 mux2與IK號mUxl的相位相同，因此跡線处與跡線知+1和 Xn-1之間的寄生電谷Cpl和Cp2小，使得電壓差Δν的變化 明顯’此外，域mux2還對跡、線处上的訊號提供屏 蔽(shielding)的效果，使訊號!!^“受到的干擾減少，進一步改 善觸控控制的效能。 圖6係本發明之控制方法一變化例的示意圖，在欲掃描的第一 跡線為Xn時’多工ϋ對跡線处充放電產生訊號muxl，同 時亦對跡線Xn兩側的多個跡線〜χ^Ι以及&+1〜处+1 充放電，產生訊號mux2，同樣改善相鄰跡線間的寄生電容， 並提供更好的屏蔽效果。 圖7係本發明之控制方法的另一變化例，一次對多條跡線 Xn〜Xn+b進行掃描，在對跡線χη〜处外充放電的同時，將與 該電流訊號同相之訊號提供給跡線χη+^χη-ΐ及跡線 Χη+b+l〜Xn+b+i，產生同相的電壓訊號muxi和mux2，以利 偵測跡線Xn〜Xn+b上的電容變化。 圖8繪示圖7之實施例應用於γ方向跡線時的示意圖，訊號 muxl被提供給跡線γη〜Yn+b，同時，訊號mux2被提供給位 於跡線Yn〜Yn+b兩側的跡線Yn-j〜Υη·1以及跡線 Yn+b+1 〜Yn+b+i〇 本發明提出之控制電路及方法不受感應器形狀及尺寸的限 制，圖9及圖10繪示常見的電容感應器。圖9中X方向感應 器120為多邊形，Y方向感應器122為菱形，而圖10所示之 X方向感應器124和Y方向感應器126皆為菱形，其中，各X 方向感應器124間以導線（圖中未示）互相連接，而Y方向感 1363292 應器126則直接相連。在其他實施例中，單位電容感應器可以 是圓形或其他形狀’亦可針對面積做挖空調整。 圖11係本發明應用於一維感應器的示意圖，在對感應器32充 放電的同時，提供同相訊號對感應器32相鄰兩側之感應器30 及34充放電，產生同相訊號muxi和mux2，減低感應器32 與感應益30、34間的寄生電容並降低雜訊干擾。 本發明之控制方法亦可用來降低Z軸方向的寄生電容，圖12 係二層結構式的感應器剖面圖，感應層4〇係印刷在介電層42 上的金屬或銦錫氧化物導電薄膜，接地層44在介電層42的下 方’在本實施例中’給定與感應層40上的掃描訊號同相位的 屏蔽訊號給接地層44 ’在感應層40和接地層44上產生同相 的訊號’使感應層40和接地層44之間的寄生電容降低，並提 供屏蔽功效。 圖13為三層結構式的感應器剖面圖，感應層4〇和48由金屬 或銦錫氧化物導電薄膜構成，介電層42和46分別隔開感應層 40、48以及接地層44 ’在本實施例中，感應層4〇及48上的 掃描訊號具有相同相位’同時，提供給接地層44的屏蔽訊號 亦與該掃描訊號同相位，以降低感應層4〇、48和接地層44間 的寄生電容並提供屏蔽功效。 圖14係四層結構式的感應器剖面圖，接地層44下方為介電層 50和元件層52，與前述實施例相同地，給定接地層44與感應 層40、48相同相位的屏蔽訊號。 圖15係根據本發明之電容式觸控板模組一實施例的示意圖， 控制電路55經由導線552提供對感應層40上各感應器進行充 8 ’並經由導線554提供與該掃描訊號同相位的 層44。在其他實施例中，感應器可以為三層 或四層結構式β 0 ΙΓΓ摘控板勒·㈣糾，必須在感顧下方增設 ϊ政日以ϋ低絲端輻射出的雜訊，但該接地層先天上會降低 I垃!!電*感應里’本發明利用f知不得不增設於感應層下方 味/層或其他導電層，將與感應器掃描訊號同相位之屏蔽訊 ==該層，使得_電路端看到的基本電容量大為降低，反 曰加電容式觸控板的感應量，改善習知電容式觸控螢幕的 圖Μ係按鍵式感應器的上視圖，按鍵6〇與外圍的接地層料 門相iwn ’因此按鍵6〇與接地層64間存有寄生電容， 參照圖Π ’控制電路55透過導線552對按鍵6〇充放電，並 經由導線554提供與該充放電訊號同相的訊號給接地層64， 降低接地層64和缝6G關料電容，細祕蔽功效。 控制電路55之架構可以如圖1及圖2所示，由調變器產生具 相同相位的掃描訊號及屏蔽訊號，並經由多工器稱接到電容式 觸控板’將掃描訊號及屏蔽職分別提供給感應層及接地層， 以在感應層和接地層上產生同相之訊號。 圖18繪林發明之㈣可能提供敝形，包括方波、三 角波以及鋸齒波等等。 本發明提出之電容式觸控㈣㈣電路及方法，藉由提供同相 訊號降，相鄰導體間的寄生電容，減少觸控板的基本電容以提 升感應里因此可以&供更廣的彳貞測範圍和更大的電容介質厚 度’進-步提升電容式觸控板的效能。 以上對於本㈣之較佳實補所作驗_為_之目的，而 無意限林發_舰為賴形式，基於以上的教導或從 本發明的實_學料作修改紐化是可能的，實施例係為解 說本發_原理以及讓熟f該項技術者以各種實施例利用本 發明在實際應用上而選擇及敘述，本發_技術思想企圖由以 下的申請專利範圍及其均等來決定。 【圖式簡單說明】 圖1係本發明第一實施例的示意圖； 圖2係圖1之實施例的電路圖； 圖3係本發明第—實施例巾各訊號的波形圖； 圖4係本拥之控财法對各跡線進行統電娜的示意圖； 圖5繪示圖4之跡線間的寄生電容； 圖6係本發明之控制方法一變化例的示意圖； 圖7係本發明之控制方法的另一變化例示意圖； 圖8係圖7之實施例應用於γ方向跡線時的示意圖； 圖9係一種常見的電容感應器的上視圖； 圖10係另一種常見的電容感應器的上視圖； 圖11係將本發明應用於一維感應器的示意圖； 圖12係二層結構式的感應器剖面圖； 圖13係三層結構式的感應器剖面圖； 圖14係四層結構式的感應器剖面圖； 圖15係根據本發明之電容式觸控板模組一實施例的示意圖； 1363292 圖16係按鍵式感應器的上視圖； 圖17係根據本發明之電容式觸控板模組另一實施例的示意 圖；以及 圖18繪示本發明之控制電路可能提供的各種波形。 【主要元件符號說明】 10 電容式觸控板 12 感應器 120 X方向感應器 122 Y方向感應器 124 X方向感應器 126 Y方向感應器 14 類比多工器 16 調變器 161 電流源 162 電流源 163 電流源 164 電流源 18 解調器 20 電壓處理電路 30 感應器 32 感應器 34 感應器 感應層 11 40 1363292 介電層 接地層 介電層 感應層 介電層 元件層 控制電路 導線 導線 按鍵 空隙 接地層

Claims (1)

1303292 七、申請專利範圍： 1·一種電容式觸控板的控制電路’該電容式觸控板包括第一跡 線以及第二跡線’該控制電路包括： 調變益提供第一訊號以及與該第一訊號具有相同相位的第二訊 號； 多工器輕接該電容式觸控板及該調變器，將該第一訊號提供給 该第一跡線’並將該第二訊號提供給該第二跡線；以及 解調器輕接該多工器’以參考訊號解調該第一跡線上的·訊號。 2. 如請求項1之控制電路，其中該參考訊號係直流電壓。 3. 如請求項1之控制電路，更包括電壓處理電路將該解調器的 解調結果轉換成電容變化量。 4. 一種電容式觸控板的控制電路，該電容式觸控板包括感應層 以及接地層，該控制電路包括： 調變器提供第一訊號以及與該第一訊號具有相同相位的第二訊 號；以及 多工器柄接該電容式觸控板及該調變器，將該第一訊號提供給 該感應層，並將該第二訊號提供給該接地層。 5. —種電容式觸控板的控制方法’該電容式觸控板包括第一跡 線以及第二跡線，該控制方法包括： 提供第一訊號對該第一跡線充放電； 提供與該第一訊號具有相同相位的第二訊號對該第二跡線充放 電；以及 以參考訊號解調該第一跡線上的訊號。 6. 如請求項5之控制方法’其中以該參考訊號解調該第一跡線 13 1363292 上的訊號的步驟包括提供直流電壓做為該參考訊號。 7·如請求項5之控制方法，更包括將該參考訊號解調該第一跡 線上的訊號的結果轉換成電容變化量。 8. —種電容式觸控板的控制方法，該電容式觸控板包括感應層 以及接地層，該控制方法包括： 提供第一訊號對該感應層充放電；以及 提供與該第一訊號具有相同相位的第二訊號給該接地層。 9. 一種電容式觸控板模組，包括： 具有第一跡線以及第二跡線的電容式觸控板； 調變器提供第一訊號以及與該第一訊號具有相同相位的第二訊 號； 多工器耦接該電容式觸控板及該調變器，將該第一訊號提供給 該第一跡線，並將該第二訊號提供給該第二跡線；以及 解調器以參考訊號解調該第一跡線上的訊號。 10·如請求項9之電容式觸控板模組，其中該參考訊號係直流電 壓。 如請求項9之電容式觸控板模組，其中該第一跡線包括複數 個第一感應器。 12.如請求項9之電容式觸控板模組，其中該第二跡線包括複數 個第二感應器。 13·如請求項9之電容式觸控板模組，其中該第二跡線鄰近該第 一跡線。 14.如請求項9之電容式觸控板模組，更包括電壓處理電路將該 解調器的解調結果轉換成電容變化量。 14 1363292 15. —種電容式觸控板模組，包括： 具有感應層以及接地層的電容式觸控板； 調變器提供第一訊號以及與該第一訊號具有相同相位的第二訊 號；以及 多工器耦接該電容式觸控板及該調變器，將該第一訊號提供給 該感應層，並將該第二訊號提供給該接地層。 16. 如請求項15之電容式觸控板模組，其中該感應層包括複數 個感應器。 15