TWI486847B - 觸控面板的提高感應圖框產生率之掃描方法及其觸控面板裝置 - Google Patents

觸控面板的提高感應圖框產生率之掃描方法及其觸控面板裝置 Download PDF

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Description

觸控面板的提高感應圖框產生率之掃描方法及其觸控面板裝 置
本發明係關於一種觸控面板，尤指一種觸控面板的提高感應圖框產生率之掃描方法及其觸控面板裝置。
請參閱圖8A所示，一種觸控面板60係包含有複數條驅動線Tx1~Tx4及複數條接收線Rx1~Rx4，其中複數條驅動線Tx1~Tx4係連接至一驅動電路70，而複數條接收線Rx1~Rx4則連接至一接收電路80。
請配合參閱圖8B，該驅動電路70係於一掃描時間內對複數條驅動線Tx1~Tx4進行驅動，其中掃描時間TSCAN 內包含有複數周期單位時間，各周期時間TD 內僅對一條驅動線輸出一刺激訊號。而當驅動線Tx2接收來自該驅動電路70輸出一刺激訊號時，複數條接收線Rx1~Rx4的接收電路80始接收感應訊號，請配合參閱閱圖8C，複數條接收線Rx1~Rx4會於各周期單位時間內的刺激訊號上緣時間t1及下緣時間t2產生電壓或電流變化；因此，以接收線Rx2為例，其接收電路80即可於上緣時間t1或下緣時間t2進行訊號取樣，取得該接收線Rx2上的電容感應量-C22 ；由上段說明可知，若觸控面板60上未有觸碰物件，則會透過刺激訊號獲得感應點的電容感應量-C22 ；而當觸控面板的感應點TX2、RX2出現觸碰 物件時，如圖9所示，由於該觸碰物件是良導體，故會吸走部份因刺激訊號蓄積於感應點TX2、RX2的能量，是以接收電路80所獲得電容感應量即是-C22 +△C22 ，此即為一般藉由感應點的電容變化量識別是否有觸碰物件存在的方式。
再者，為提高訊號雜訊比(SNR)，如圖10所示，實際上該驅動電路於各周期單位時間TD 內，係以一刺激周期TE 連續輸出K個刺激訊號至各條驅動線，故TD =K*TE ；如此，於一周期單位時間TD 結束後，各接收電路即可取樣K次電容感應量，之後再將K次電容感應量予以相加，從而提高訊號雜訊比。
然而，如此掃描方式卻不利於大尺寸觸控面板的感應圖框產生率。以T E 10RC 為例，單條驅動線完成掃描至少需要K ×10RC 時間，加上該驅動電路係依序輸出K次刺激訊號至複數條驅動線，於一個周期單位時間TD 內僅驅動單一條驅動線，且大尺寸觸控面板的驅動線數量又較小尺寸觸控面板為多，若大尺寸觸控面板包含有N條驅動線為例，則完成所有驅動線的掃描就又拉長到至少為N ×K ×10RC 時間；因此，大尺寸觸控面板感應圖框的產生率勢必被拉長，而造成使用上延滯感；是以，目前掃描方法有待進一步改善。
有鑑於上述觸控面板掃描方法降低感應圖框的感應率的技術缺陷，本發明主要目的係提供一種觸控面板的提高感應圖框產生率之掃描方法及其觸控面板裝置。
欲達上述目的所使用的主要技術手段係令該提高感應圖框產生率之掃描方法係用於一觸控面板，該觸控面板係包含有複數條驅動線及複數條接收線，而掃描方法則包含有：於一包含有複數周期單位時間的掃描時間內，令各周期單位時間內產生至少二組非同步的刺激訊號，其中各組刺激訊號包含複數脈衝，且於一周期單位 時間內的一第一組及第二組刺激訊號係分別輸出至對應的二條驅動線，其中該第二組刺激訊號的至少一脈衝的脈寬時間與該第一組刺激訊號的其中一脈衝的脈寬時間係部份重疊；及接收與前述驅動線相對應之接收線的電容感應量。
欲達上述目的所使用的主要技術手段係令觸控面板裝置包含有：一觸控面板，其中該觸控面板係包含有複數條驅動線及複數條接收線；一驅動電路，係連接至該觸控面板的複數條驅動線，並於一包含有複數周期單位時間的掃描時間內，令各周期單位時間內產生至少二組非同步的刺激訊號，其中各組刺激訊號包含複數脈衝，該驅動電路係將於一周期單位時間內的一第一組及第二組刺激訊號係輸出至對應的二條驅動線，其中該第二組刺激訊號的至少一脈衝的脈寬時間與該第一組刺激訊號的其中一脈衝的脈寬時間係部份重疊；及一接收電路，係包含有複數接收單元，以分別對應連接複數接收線，並接收與前述驅動線相對應之接收線的電容感應量。
上述本發明係主要於一掃描時間之各周期單位時間內輸出該第一組及第二組刺激訊號，該第一組及第二組刺激訊號為同頻率但非同步輸出至對應二條驅動線，使得各周期單位時間內的該第二組刺激訊號的至少一個脈衝的脈寬時間與該第一組刺激訊號的其中一脈衝的脈寬時間係部份重疊，相較各周期時間內僅能輸出一組刺激訊號，已能大幅縮減對全部驅動線進行掃描的時間，加上該至少二組刺激訊號係為非同步，並不會造成接收電路前後接收對應該至少二組刺激訊號的電容感應量干擾；是以，本發明確實能有效縮減掃描時間，而提升感應圖框產生率。
10‧‧‧觸控面板
20‧‧‧驅動電路
30‧‧‧接收電路
31、31’、31”‧‧‧接收單元
311‧‧‧取樣保持電路
312‧‧‧類比數位轉換器
313‧‧‧多工器
314‧‧‧準位平衡電路
50‧‧‧觸碰物件
60‧‧‧觸控面板
70‧‧‧驅動電路
80‧‧‧接收電路
圖1：係本發明觸控面板裝置的示意圖。
圖2A：係本發明一種四組刺激訊號時序圖。
圖2B：係本發明另一種四組刺激訊號時序圖。
圖2C：係本發明再一種四組刺激訊號時序圖。
圖3：係本發明一種六組刺激訊號時序圖。
圖4A：係圖1之接收單元一較佳實施例的方塊圖。
圖4B：係圖1其中一驅動線及一接收線的訊號波形圖。
圖4C：係圖1之接收單元另一較佳實施例的方塊圖。
圖5：係圖1其中二驅動線及一接收線的訊號波形圖。
圖6：係圖1之接收單元又一較佳實施例的方塊圖。
圖7：係圖1使用圖6接收單元的其中二驅動線及一接收線的訊號波形圖。
圖8A：係既有觸控面板佈線示意圖。
圖8B：係用於圖8A驅動線的一種掃描時序圖。
圖8C：係圖8A其中一驅動線及一接收線的訊號波形圖。
圖9：係觸控面板有良好接地之觸碰物件置於其上的示意圖。
圖10：係用於圖8A驅動線的另一種掃描時序圖。
請參閱圖1及圖2A所示，本發明係提供一種針對觸控面板的提升感應圖框產生率之掃描方法，其中該觸控面板10係包含有複數條驅動線Tx1~Txn及複數條接收線Rx1~Rxm，而本發明的掃描方法係主要包含有以下步驟： 於一包含有複數周期單位時間TD 的掃描時間TSCAN 內，令各周期單位時間TD 內產生至少二組非同步的刺激訊號，其中各組刺激訊號係輸出至對應的驅動線Tx1~Txn；及接收與前述驅動線Tx1~Txn相對應之接收線Rx1~Rxm的電容感應量。
請配合參閱圖2A所示，此一實施例係於一掃描時間TSCAN 之各周期單位時間TD 內輸出二組非同步的刺激訊號，此二組非同步的刺激訊號係保持一時間差td ，該時間差td 係不小於一個取樣保持時間tsh ，再如圖2B所示，該時間差td 不大於該周期單位時間TD 。如圖2A及2B所示，二組非同步的刺激訊號係可順序輸出至相鄰的驅動線Tx1/Tx2、Tx3/tx4，此外，亦可如圖2C實施例所示，此二組非同步的刺激訊號係順序輸出至間隔相鄰的驅動線，如Tx1/Tx3、Tx2/Tx4，本實施例係間隔一條驅動線，亦可間隔x條驅動線。
由圖2A至2C實施例可知，當各周期單位時間TD 內輸出二組刺激訊號，對於掃描N條驅動線的時間即可自原本N ×K ×10RC 縮短接近至(N /2)×K ×10RC ；其中10RC係假設為單條驅動線的訊號延遲時間。因此，若如圖3實施例所示，於各周期單位時間TD內輸出三組非同步的刺激訊號，則掃描全部N條驅動線的時間又更可縮短接近(N /3)×K ×10RC ；由此可知，若各周期單位時間TD 內輸出J組非同步的刺激訊號，則掃描全部N條驅動線的時間即接近(N /J )×K ×10RC ；換言之，產生單張感應圖框的時間即為(N /J )×K ×10RC ，確實能大幅提升感應圖框的產生率。
由上述說明配合圖1所示，本發明觸控面板裝置係包含有：一觸控面板10，係包含有複數條驅動線Tx1~Txn及複數條接收線Rx1~Rxm；一驅動電路20，係連接至該觸控面板10的複數條驅動線Tx1~Txn；其中，該驅動電路20於一包含有複數周期單位時間TD 的掃描時間TSCAN 內，令各周期單位 時間TD 內產生至少二組非同步的刺激訊號，並將各組刺激訊號係輸出至對應的驅動線Tx1~Txn；又，該驅動電路20於各周期單位時間TD 內輸出至少二組非同步的刺激訊號之各種實施例如圖2A至2C及圖3所示，於此不再贅述；及一接收電路30，係包含有複數接收單元31，如圖4A所示，各接收單元31係至少包含一取樣保持電路311及一類比數位轉換器312；其中各取樣保持電路311係連接至對應接收線Rx1~Rxm，以接收該接收線Rx1~Rxm上耦合生成的電容感應量；而該類比數位轉換器312則是連接至該該取樣保持電路311，以取得取樣後的電容感應量；由於該取樣保持電路311必須於單個刺激周期時間TE 對刺激訊號的於上緣時間t1或下緣時間t2至少取樣一次，如圖4B所示，而該取樣保持電路311於取樣時所需時間為一取樣保持時間tsh ，為避免二組非同步的刺激訊號對相同接收線造成干擾，故該驅動電路20於各周期單位時間TD 內的二組非同步的刺激訊號的時間差td 不小於該取樣保持時間tsh 。
於一較佳實施例，上述接收單元30的取樣保持電路311係於上緣時間t1或下緣t2進行訊號取樣，則該類比數位轉換器312係採用一非管線式類比數位轉換器(Non-Pipeline ADC)；此外，如該接收單元30欲加強訊號雜訊比，故該類比數位轉換器312係採用一管線式類比數位轉換(Pipeline ADC)，並令該取樣保持電路311配合於上緣時間t1及下緣時間t2均進行訊號取樣，使取樣訊號增大，進而提升訊號雜訊比。再請參閱圖4C所示，係為上述接收單元31’再一較佳實施例，其包含有二組並列的取樣保持電路311及非管線式類比數位轉換器312與一多工器313，該多工器係連接至對應接收線，再藉由多工器313切換可令二非管線式類比數位轉換器312透過對應連接的取樣保持電路311，分別對該刺激訊號上緣時間t1及下緣時間t2取樣而得的電容感應值進行轉換。
再請配合參閱圖5所示，實際上當第一組刺激訊號發出至驅動線Tx1後，接收線Rx1的電容感應量會改變，而由圖中可知，一般電容感應量CS1 在經過一取樣保持時間tsh 後，電容感應量CS1’無法立即恢復至基準值，此時若第二組刺激訊號再接續著發出至驅動線Tx2，則會使得相同接收線Rx2的電容感應量CS2不準確；是以，在不加長二組非同步的刺激訊號的時間間隔前提下，本發明的觸控面板裝置可進一步包含有一準位平衡電路，請參閱圖6所示，亦即可於接收單元31”的各取樣保持電路311連接該準位平衡電路314，該準位平衡電路314可為電流源電路或電壓源電路。當取樣保持電路於完成取樣後，該準位平衡電路即快速將接收線的電容感應值準位拉回基準值，如圖7所示，可在取樣保持時間tsh 內令電容感應量回復基準值，避免下組刺激訊號發出後造成接收線的電容感應量失準。
綜上所述，本發明係主要於一掃描時間之各周期單位時間內輸出至少二組非同步的刺激訊號，相較各周期單位時間內僅能輸出一組刺激訊號，已能大幅縮減對全部驅動線進行掃描的時間，加上該至少二組刺激訊號係為非同步，且產生的時間部份重疊，並不會造成接收電路前後接收對應該至少二組刺激訊號的電容感應量干擾；是以，本發明確實能有效縮減掃描時間，而提升感應圖框產生率。

Claims (18)

  1. 一種觸控面板的提高感應圖框產生率之掃描方法，該觸控面板係包含有複數條驅動線及複數條接收線，該掃描方法的步驟包括：於一包含有複數周期單位時間的掃描時間內，令各周期單位時間內產生至少二組非同步的刺激訊號，其中各組刺激訊號包含複數脈衝，且於一周期單位時間內的一第一組及第二組刺激訊號係分別輸出至對應的二條驅動線，其中該第二組刺激訊號的至少一脈衝的脈寬時間與該第一組刺激訊號的其中一脈衝的脈寬時間係部份重疊；及接收與前述驅動線相對應之接收線的電容感應量。
  2. 如請求項1所述之描掃方法，上述至少二組刺激訊號係保持一時間差，該時間差不小於一取樣保持時間，且不大於單一周期單位時間。
  3. 如請求項1或2所述之描掃方法，上述至少二組非同步的刺激訊號係順序輸出至相鄰的至少二驅動線。
  4. 如請求項1或2所述之描掃方法，上述至少二組非同步的刺激訊號係順序輸出至間隔相鄰的至少二驅動線。
  5. 如請求項3所述之描掃方法，至少二驅動線係間隔相鄰單條驅動線。
  6. 如請求項3所述之描掃方法，至少二驅動線係間隔相鄰複數條驅動線。
  7. 一種觸控面板裝置，包括：一觸控面板，其中該觸控面板係包含有複數條驅動線及複數條接收線；一驅動電路，係連接至該觸控面板的複數條驅動線，於一包含有複數周期單位時間的掃描時間內，令各周期單位時間內產生至少二組非同步的刺激訊號，其中各組刺激訊號包含複數脈衝，且於一周期單位時間內的一第一組及第 二組刺激訊號係分別輸出至對應的二條驅動線，其中該第二組刺激訊號的至少一脈衝的脈寬時間與該第一組刺激訊號的其中一脈衝的的脈寬時間係部份重疊；及一接收電路，係包含有複數個接收單元，其中複數個接收單元分別連接至複數條接收線，以取得對應接收線的電容感應值。
  8. 如請求項7所述之觸控面板裝置，上述驅動電路輸出至少二組刺激訊號時係保持一時間差，該時間差不小於該取樣保持時間，且不大於單一周期單位時間。
  9. 如請求項7或8所述之觸控面板裝置，上述驅動電路係順序輸出該至少二組非同步的刺激訊號至相鄰的至少二驅動線。
  10. 如請求項7或8所述之觸控面板裝置，上述驅動電路係該至少二組非同步的刺激訊號至間隔相鄰的至少二驅動線。
  11. 如請求項10所述之觸控面板裝置，上述至少二驅動線係間隔相鄰單條驅動線。
  12. 如請求項10所述之觸控面板裝置，上述至少二驅動線係間隔相鄰複數條驅動線。
  13. 如請求項7或8所述之觸控面板裝置，各接收單元係包含有：一取樣保持電路，係連接至對應接收線，以接收該接收線上耦合生成的電容感應量；一類比數位轉換器，係連接至該取樣保持電路，以取得取樣後的電容感應量；及一準位平衡電路，係連接至該取樣保持電路，於該取樣保持電路於完成取樣後，該準位平衡電路即快速將接收線的電容感應值準位拉回基準值。
  14. 如請求項13所述之觸控面板裝置，該取樣保持電路係於單個刺激周期時間對各刺激訊號的上緣時間或下緣時間進行取樣。
  15. 如請求項13所述之觸控面板裝置，該取樣保持電路係於單個刺激周期時間對各刺激訊號的上緣時間及下緣時間進行取樣。
  16. 如請求項14所述之觸控面板裝置，該類比數位轉換器係一非管線式類比數位轉換器。
  17. 如請求項15所述之觸控面板裝置，該類比數位轉換器係一管線式類比數位轉換器。
  18. 如請求項7或8所述之觸控面板裝置，各接收單元係包含有：一多工器，係連接至對應的接收線；二取樣保持電路，係共同連接至該多工器，透過該多工器連接至對應的接收線，以接收該接收線上耦合生成的電容感應量；二非管線式類比數位轉換器，係分別連接至該取樣保持電路，以透過該取樣保持電路取得取樣後的電容感應量；及一準位平衡電路，係連接至該二取樣保持電路，於該取樣保持電路於完成取樣後，該準位平衡電路即快速將接收線的電容感應值準位拉回基準值。
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