TWI635433B - 觸控偵測電路及方法 - Google Patents

Abstract

一種觸控偵測電路，其包含一驅動單元、一自容偵測電路、一互容偵測電路以及一控制電路。該驅動單元用來產生一驅動訊號。該自容偵測電路用來產生一自容偵測結果。當該自容偵測電路以及該互容偵測電路之間的電壓達到一參考電壓時，該互容偵測電路接收該驅動訊號進行互容偵測，產生一互容偵測結果。該控制電路接收並計算該自容偵測結果以及該互容偵測結果，以產生一偵測結果。通過本發明的觸控偵測電路可以提高準確率及感測效率。

Description

觸控偵測電路及方法

本發明係關於一種觸控偵測方法，尤指一種可同時進行互容及自容偵測的觸控偵測方法。

在市面上的消費性電子產品中，多點觸控已成為不可或缺的功能。現今觸控偵測方法，主要分為自容式觸控偵測以及互容式觸控偵，其中互容式觸控偵測相較於自容式觸控偵測更適用於多點觸控，因此也因此互容式觸控廣泛地應用在觸控螢幕中。

然而互容式觸控容易受到環境的干擾而影響偵測的結果，如使用者操作時手指是溼的、空氣中的溼度氣/溫度、螢幕上的水珠或汙漬等因素，都會造成偵測的結果錯誤或偏差。

自容式觸控則是較不容易受到環境的干擾。然而自容式觸控偵測無法應用於多點觸控，因此為了達到多點觸控的功能，同時排除環境干擾以提昇觸控偵測的準確度，許多觸控螢幕會同時使用互容式觸控偵測及自容式觸控偵測，電子裝置分別進行互容式觸控偵測及自容式觸控偵測後，計算兩者的數值再判斷偵測的結果。然而如此一來，觸控偵測的時間勢必增加，進而影響電子產品的運行速度。

故，有必要提供一種觸控偵測方法，可以同時進行互容式觸控偵測以及自容式觸控偵測，以達到增加多點觸控偵測準確度之目的，同減少偵測所需的時間，以提昇偵測的速度。

本發明提供一種觸控偵測電路，其包含一驅動單元、一自容 偵測電路、一互容偵測電路以及一控制電路。該驅動單元用來產生一驅動訊號。該自容偵測電路用來產生一自容偵測結果。當該自容偵測電路以及該互容偵測電路之間的電壓達到一參考電壓時，該互容偵測電路接收該驅動訊號進行互容偵測，產生一互容偵測結果。該控制電路接收並計算該自容偵測結果以及該互容偵測結果，以產生一偵測結果。

本發明另提供一種觸控偵測方法，其包含對一互容偵測電路以及一自容偵測電路之間的節點充電，在充電過程進行自容偵測；該自容偵測電路偵測一第一電容，以得到該第一電容在一預設時段內的一電壓變化；在該節點的電壓達到一參考電壓時，該互容偵測電路偵測一第二電容，以得到該第二電容之一電壓輸出訊號；一控制電路根據該電壓輸出訊號計算，以得到一偵測結果。

本發明尚提供一種觸控偵測方法，其包含對一互容偵測電路以及一自容偵測電路之間的節點充電，在充電過程進行自容偵測；該自容偵測電路偵測一第一電容，以得到該第一電容達到一參考電壓所需的一時間值；在該節點的電壓達到一參考電壓時，該互容偵測電路偵測一第二電容，以得到該第二電容之一電壓輸出訊號；一控制電路根據該電壓輸出訊號計算，以得到一偵測結果。

本發明利用互容式觸控偵測及自容式觸控偵測，以提高觸控偵測結果的正確率。並且在互容偵測電路與自容偵測電路之間的電壓達到一參考電壓的過程進行自容式觸控偵測，在互容偵測電路與自容偵測電路之間的電壓達到一參考電壓後進行互容式觸控偵測，藉此有效的同時進行互容式及自容式觸控偵測，提高感測的效率。

1‧‧‧觸控偵測電路

10‧‧‧驅動單元

20‧‧‧互容偵測電路

40‧‧‧自容偵測電路

60‧‧‧充電單元

80‧‧‧控制電路

82‧‧‧轉換單元

第1圖：本發明觸控偵測電路第一實施例之電路示意圖。

第2圖：本發明觸控偵測電路第一實施例之第一種時序圖。

第3圖：本發明觸控偵測電路第一實施例之第二種時序圖。

第4圖：本發明第二實施例之電路示意圖。

第5圖：本發明第三實施例之電路示意圖。

第6圖：本發明第四實施例之電路示意圖。

為了讓本發明之上述及其他目的、特徵、優點能更明顯易懂，下文將特舉本發明較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。再者，本發明所提到的方向用語，例如上、下、頂、底、前、後、左、右、內、外、側面、周圍、中央、水平、橫向、垂直、縱向、軸向、徑向、最上層或最下層等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用以說明及理解本發明，而非用以限制本發明。

請參照第1圖，第1圖為本發明之觸控偵測電路之電路示意圖。觸控偵測電路1包含一驅動單元10、一互容偵測電路20、一自容偵測電路40以及一控制電路80。驅動單元10產生偵測訊號，互容偵測電路20進行互容式觸控偵測，自容偵測電路40進行自容式觸控偵測，控制電路80針對互容式偵測電路20以及自容式偵測電路40所輸出的結果進行計算，並產生觸控發生的位置座標。

驅動單元10產生一驅動訊號，依據電路特性及需求，該驅動訊號可以是方波、三角波、鋸齒、弦波等訊號源。驅動單元10產生驅動訊號並傳送至互容偵測電路20，自容偵測電路40包含一電壓源或電流源，該電壓源或電流源對互容偵測電路20與自容偵測電路40之間的節點n充電。在節點n的電壓達到達到一參考電壓Vref的過程中，自容偵測電路40可先進行自容式觸控偵測。而當節點n電壓充電到參考電壓Vref後，互容偵測電路20進行互容式觸控偵測。即在互容偵測電路20的電壓充電到Vref的過程中，自容偵測電路40便可利用電壓充電時的階段來進行自容式觸控偵測，使得互容式觸控偵測以及自容式觸控偵測可以同時進行，以縮短偵測所需的時間，增加觸控感測的速度。

請一併參照第2圖，第2圖所示為本發明觸控電路第一實施例的第一種時序圖。在第一實施例第一種時序圖中，當電壓充電到Vref時，便可進行互容式觸控偵測，而在充電的過程中，則可利用電壓爬升的變化 來進行自容式電容偵測。詳細的觸控偵測步驟如下：對互容偵測電路20以及自容偵測電路40之間的節點n充電。在自容式觸控偵測中，自容偵測電路40偵測一第一電容Cs的電壓值，並計算第一電容Cs在自容偵測階段ts內的電壓變化量，以第2圖所示為例，在自容偵測階段ts期間，第一電容Cs的起始電壓以及最終電壓分別是0以及Vs，因此電壓變化即為Vs。當Vs值越小，代表第一電容Cs的電容值越大，在自容式觸控偵測中，當觸控發生時第一電容的電容值會變大，因此再通過控制電路80比較第一電容Cs與參考電容的電容值(即比較第一電容Cs與觸控未發生時的電容值)，即可得知在第一電容Cs上是否有觸控發生。

在自容偵測階段ts後，節點n的電壓充電到可以進行互容式觸控偵測的參考電壓Vref，此時互容偵測電路20便可於互容偵測階段tm進行互容式偵測。互容偵測電路20偵測一第二電容Cm，依據驅動單元10發出的驅動訊號，互容偵測電路20會產生輸出電壓Vm，通過控制電路80可以計算輸出電壓值。在互容式觸控偵測中，當觸控發生時，第二電容Cm的電容值會變小，相對的Vm值會變小，因此通過控制電路80計算Vm值的變化(即與觸控未發生時的Vm值比較)，即可得知觸控是否發生。控制電路80接收Vs以及Vm，根據自容偵測結果Vs以及互容偵測結果Vm計算出面板上觸控發生的位置座標，及觸控程度大小。

第3圖為本發明第一實施例的第二種時序圖，第一實施例的第二種時序圖與第一種時序圖不同的是，在第二種時序圖的自容式觸控偵測中，自容偵測電路40中是偵測第一電容Cs達到參考電壓所需的時間，再與參考電容充電到參考電壓的所需的時間作比較，以計算自容偵測電路40上是否有觸控發生，而當電壓達到互容式觸控偵測的工作電壓後，互容偵測電路20便可進行觸控偵測。

本發明第一實施例的第二種時序圖的詳細步驟如下：對互容偵測電路20以及自容偵測電路之間的節點n充電。在自容式觸控偵測中，自容偵測電路40偵測第一電容Cs充電到Vref所需的時間t21，而參考電容(即觸控未發生時的第一電容Cs)充電到Vref所需的時間為t11。當電容充電所需的時間越短，即代表其電容值越小，而在自容式觸控偵測中，當觸控 發生時，第一電容Cs的電容值會變大，因此經由比較t11以及t21的數值，就可以計算出第一電容Cs的電容值是否變大，以此判斷觸控是否發生。當節點n電壓充電到互容式觸控偵測所需的工作電壓後，互容偵測電路20便可依據驅動單元10發出的驅動訊號產生輸出電壓Vm。在互容式觸控偵測的t3階段中，當觸控發生時，第二電容Cm的電容值會變小相對的Vm值會變小，因此通過控制電路80計算Vm值的變化(即與觸控未發生時的Vm值比較)，即可得知觸控是否發生。控制電路80接收t21以及Vm的數值後，根據自容偵測結果t21以及互容偵測結果Vm計算出面板上觸控發生的位置座標，及觸控程度大小。

根據本發明第一實施例的觸控偵測方法，可以得到準確度較高、且不易受到環境干擾的自容式觸控偵測結果。然而自容式觸控偵測只能做到觸控發生的行或列，舉例來說，多點觸控發生在面板上的(X1,Y1)以及(X2,Y2)時，自容式偵測只能偵測出X1與X2行上、以及Y1與Y2列上有觸控發生，然而無法判斷是(X1,Y1)、(X1,Y2)、(X2,Y1)或(X2,Y2)的哪些點發生觸控。此時利用本發明的觸控偵測電路，在進行自容式觸控偵測的同時，也可以進行互容式觸控偵測，如此一來，在得到自容偵測結果同時，也可以依觸互容偵測結果來得到多點觸控發生的位置，藉此提高多點觸控偵測的準確性。

本發明尚有一第二實施例，如第4圖所示。觸控偵測電路1包含一驅動單元10、一互容偵測電路20、一自容偵測電路40、一控制電路80以及一充電單元60。充電單元60可以對節點n充電，使其電壓達到互容偵測電路的工作電壓。第二實施例在充電的過程中，自容式偵測電路40可以進行自容式觸控偵測。自容式偵測的方法如第一實施例的第一種時序圖所示，偵測第一電容Cs在充電期間ts中的電壓變化Vs，通過控制電路80比較電壓變化Vs以及參考電壓Vref的大小，在相同的充電時間ts中，所充到的電壓越低，即代表其電容值越大，而在自容式觸控偵測中，當觸控發生時，第一電容Cs的電容值會變大，因此當Vs小於一預設值Vp，或是當Vs與Vref的差異大於一預設值Vd時，即可判斷在第一電容Cs上有觸控發生。或是第二實施例的自容式偵測方式也可以如第一實施例的第二 種時序圖所示，自容偵測電路40偵測第一電容Cs達到參考電壓所需的時間t21，再通過控制電路80比較t21以及參考電容充電到參考電壓Vref時所需的時間t11。充電到參考電壓Vref的時間越久，即代表該電容的電容值越大，而在自容式觸控偵測中，觸控發生時第一電容Cs的電容值會變大，因此當t21大於一預設值tp，或t21與t11的差異大於一預設值td時，便可得知在第一電容Cs1上有觸控發生。

在充電單元60對節點n充電到工作電壓後，互容式偵測電路20便可進行互容式觸控偵測，根據驅動單元10所產生的驅動訊號產生輸出電壓Vm。在互容式觸控偵測中，當觸控發生時，第二電容Cm的電容值會變小，相對的Vm會變小，因此通過控制電路80計算Vm值的變化(即與觸控未發生時的Vm值比較)，即可得知觸控是否發生。控制電路80再根據自容式偵測電路40以及互容式觸控電路20的結果來計算出觸控發生的位置座標，及觸控程度大小。

值得注意的是，充電單元60可以如第4圖所示的第二實施例，獨立設置於觸控偵測電路1中。或是如第5圖所示的第三實施例，充電單元60也可以是自容偵測單元40的一部份，如此一來便不需要在電路上額外設置一個充電單元，可以節省電路空間。在第二以及第三實施例中，充電單元60可以獨立對互容偵測電路20充電，使得互容偵測電路20的運作不會受到自容偵測電路40中第一電容Cs的電壓值影響。如此一來，不論自容式觸控偵測的結果為何，即使是觸控發生而導致Vs於ts階段內所達到的電壓過低，互容式觸控偵測都可順利運作。在本發明中，充電單元60可以是電壓源或電流源。

請參考第6圖，第6圖為本發明第四實施例。第四實施例中的觸控偵測電路1包含一驅動單元10、一互容偵測電路20、一自容偵測電路40、一控制電路80、一充電單元60以及一轉換單元82。轉換單元82用來將互容偵測電路20以及自容偵測電路40的訊號轉換成數位訊號，並將此數位訊號傳送到控制電路80，以便控制電路80計算出偵測結果。

通過本發明的觸控偵測電路及方法，在進行互容式觸控偵測的同時也可以進行自容式觸控偵測，藉此提高多點觸控的準確度，減少環 境對觸控偵測結果造成的影響，或避免面板上的水珠、汙漬或灰塵造成觸控的誤判，並且通過本發明的觸控偵測電路及方法，可以有效地縮短觸控偵測所需的時間，提高觸控感測的運行效率。

雖然本發明已以較佳實施例揭露，然其並非用以限制本發明，任何熟習此項技藝之人士，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種更動與修飾，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。

Claims (9)

1. 一種觸控偵測電路，其包含：一驅動單元，用來產生一驅動訊號；一自容偵測電路，用來產生一自容偵測結果；一互容偵測電路，當該自容偵測電路以及該互容偵測電路之間節點的電壓達到一參考電壓時，接收該驅動訊號進行互容偵測，產生一互容偵測結果；一控制電路，接收並計算該自容偵測結果以及該互容偵測結果，以產生一偵測結果。
2. 如申請專利範圍第1項所述之觸控偵測電路，其另包含一轉換單元，用來將該自容偵測電路或該互容偵測電路的訊號轉換成一數位訊號。
3. 如申請專利範圍第1項所述之觸控偵測電路，其另包含一充電單元，用來使該自容偵測電路以及該互容偵測電路之間的電壓達到一參考電壓。
4. 如申請專利範圍第1項所述之觸控偵測電路，其中該自容偵測電路偵測一第一電容，當一預定時間內，該第一電容的電壓小於一預設值時，或是該第一電容的電壓與該參考電壓的差大於一預設值時，該自容偵測結果為觸控發生。
5. 如申請專利範圍第1項所述之觸控偵測電路，其中該自容偵測電路偵測一第一電容，當該第一電容充電到該參考電壓所需的時間大於一預設值時，該自容偵測結果為觸控發生。
6. 一種觸控偵測方法，其包含：對一互容偵測電路以及一自容偵測電路之間的節點充電，在充電過程進行自容偵測；偵測該自容偵測電路偵測一第一電容，以得到該第一電容在一預設時段內的一電壓變化；在該節點的電壓達到一參考電壓時，該互容偵測電路偵測一第二電容，以得到該第二電容之一電壓輸出訊號；一控制電路根據該電壓輸出訊號計算電壓變化，以得到一偵測結果。
7. 如申請專利範圍第6項所述之觸控偵測方法，其另包含一轉換單元，用來將該電壓變化以及該電壓輸出值轉換成數位訊號。
8. 一種觸控偵測方法，其包含：對一互容偵測電路以及一自容偵測電路之間的節點充電，在充電過程進行自容偵測；該自容偵測電路偵測一第一電容，以得到該第一電容達到一參考電壓所需的一時間值；當該節點的電壓達到一參考電壓時，該互容偵測電路偵測一第二電容，以得到該第二電容之一電壓輸出訊號；根據該電壓輸出訊號計算電壓變化，以得到一偵測結果。
9. 如申請專利範圍第8項所述之觸控偵測方法，其另包含將該電壓輸出訊號轉換成數位訊號。