TWI678650B - 觸控感測裝置與觸碰感測訊號的感測方法 - Google Patents

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Abstract

一種觸碰感測訊號的感測方法，其適用於觸控感測裝置，其於觸控偵測時，任一條感應電極線是以直流電預充至其位準穩定，然後執行穩態化後的感應電極線與多個驅動電極線所構成的感測點的掃描操作，藉以減少穩態時間。

Description

觸控感測裝置與觸碰感測訊號的感測方法
本發明是關於一種觸控感測裝置與觸碰感測訊號的感測方法。
一般而言，觸控感測裝置包含複數感應電極線與複數驅動電極線。觸控感測裝置會掃描感應電極線與驅動電極線，並且透過感應電極線來讀取觸碰感測訊號。常見的掃描方式是提供特定函式電壓(如，方波、弦波或脈衝等)給任一驅動電極線後，再依序將各個感應電極線進行充放電，藉以分別量測各個感應電極線相對此驅動電極線的電容值(相當觸碰感測訊號)。當一個電路上的位置，一開始被加上一電壓時，一段穩態的過程乃是必要經過的，這種狀況發生在陣列行感應機制之驅動與感應位置因控制之所需而需要跳接時。驅動訊號需經過一段穩態時間(settling time)才能使驅動電極線驅動至可接受的穩定狀態，此時在感應電極線進行讀取才能取得可靠的讀取值。穩態時間在驅動電極線或感應電極線變換時均需一段可高達數十微秒(ms)的時間。
然而，掃描感應電極線與驅動電極線的時間會影響觸控感測裝置讀取觸碰感測訊號的效率，因此需要一種觸控感測裝置與觸碰感測訊 號的感測方法，藉以有效率的讀取觸碰感測訊號，並且改善觸控感測裝置的觸控效能表現。
鑒於以上的問題，本發明提供一種觸控感測裝置與觸碰感測訊號的感測方法，其能減少穩態時間(settling time)，即可加快整個驅動與讀取之週期，以有效提升換屏率(frame rate)，進而改善觸控感測裝置的觸控效能表現。
在一實施例中，一種觸碰感測訊號的感測方法，其包括：在一第一時段提供一直流電壓給一第一感應電極線，以穩態化第一感應電極線、在一第二時段利用穩態化後的第一感應電極線執行一第一掃描操作、在一第三時段提供直流電壓給一第二感應電極線，以穩態化第二感應電極線，其中第三時段在第二時段之後、以及在一第四時段利用穩態化後的第二感應電極線執行一第二掃描操作。其中，第二時段在第一時段之後，第三時段在第二時段之後，且第四時段在第三時段之後。
第一掃描操作的執行步驟包含下列步驟。在第二時段中的一第一操作時間以一驅動訊號驅動一第一驅動電極線，並且透過穩態化後的第一感應電極線量測驅動後的第一驅動電極線對應第一感應電極線的電容值。在第二時段中的一第二操作時間以驅動訊號驅動一第二驅動電極線，並且透過穩態化後的第一感應電極線量測驅動後的第二驅動電極線對應第一感應電極線的電容值。
第二掃描操作的執行步驟包含下列步驟。在第四時段中的一第一操作時間以驅動訊號驅動第一驅動電極線，並且透過穩態化後的第二感應電極線量測驅動後的第一驅動電極線對應第二感應電極線的電容 值。在第四時段中的一第二操作時間以驅動訊號驅動第二驅動電極線，並且透過穩態化後的第二感應電極線量測驅動後的第二驅動電極線對應第二感應電極線的電容值。
在另一實施例中，一種觸碰感測訊號的感測方法，其包括：在第一時段以一直流電壓預充一充放電單元，然後利用充放電單元對一第一感應電極線充電，以穩態化第一感應電極線、在第二時段利用穩態化後的第一感應電極線執行第一掃描操作、在一第三時段以直流電壓預充一充放電單元，然後利用充放電單元對一第二感應電極線充電，以穩態化第一感應電極線、以及在第四時段利用穩態化後的第二感應電極線執行第二掃描操作。其中，第二時段在第一時段之後、第三時段在第二時段之後、而第四時段在第三時段之後。
第一掃描操作的執行步驟包含下列步驟。在第二時段中的第一操作時間以驅動訊號驅動第一驅動電極線，並且透過穩態化後的第一感應電極線量測驅動後的第一驅動電極線對應第一感應電極線的電容值。在第二時段中的第二操作時間以驅動訊號驅動第二驅動電極線，並且透過穩態化後的第一感應電極線量測驅動後的第二驅動電極線對應第一感應電極線的電容值。
第二掃描操作的執行步驟包含下列步驟。在第四時段中的第一操作時間以驅動訊號驅動第一驅動電極線，並且透過穩態化後的第二感應電極線量測驅動後的第一驅動電極線對應第二感應電極線的電容值。在第四時段的第二操作時間以驅動訊號驅動第二驅動電極線，並且透過穩態化後的第二感應電極線量測驅動後的第二驅動電極線對應第二感應電極 線的電容值。
在一實施例中，一種觸控感測裝置，包含：一第一感應電極線、一第二感應電極線、一第一驅動電極線、一第二驅動電極線、一電壓源、一多工電路、以及一訊號處理電路。多工電路耦接第一感應電極線、第二感應電極線與電壓源。訊號處理電路耦接第一感應電極線、第二感應電極線、第一驅動電極線、第二驅動電極線與多工電路。電壓源用於提供一直流電壓。
於此，訊號處理電路用以執行下列步驟。在一第一時段控制多工電路電性連接電壓源與第一感應電極線，以致直流電壓對第一感應電極線充電以穩態化第一感應電極線。在一第二時段利用穩態化後的第一感應電極線執行一第一掃描操作。在一第三時段控制多工電路電性連接電壓源與第二感應電極線，以致直流電壓對第二感應電極線充電以穩態化第二感應電極線。在一第四時段利用穩態化後的第二感應電極線執行一第二掃描操作。其中，第二時段在第一時段之後，第三時段在第二時段之後，且第四時段在第三時段之後。
第一掃描操作的執行步驟包含下列步驟。在第二時段中的一第一操作時間以一驅動訊號驅動一第一驅動電極線，並且透過穩態化後的第一感應電極線量測驅動後的第一驅動電極線對應第一感應電極線的電容值。在第二時段中的一第二操作時間以驅動訊號驅動一第二驅動電極線，並且透過穩態化後的第一感應電極線量測驅動後的第二驅動電極線對應第一感應電極線的電容值。
第二掃描操作的執行步驟包含下列步驟。在第四時段中的一 第一操作時間以驅動訊號驅動第一驅動電極線，並且透過穩態化後的第二感應電極線量測驅動後的第一驅動電極線對應第二感應電極線的電容值。在第四時段中的一第二操作時間以驅動訊號驅動第二驅動電極線，並且透過穩態化後的第二感應電極線量測驅動後的第二驅動電極線對應第二感應電極線的電容值。
在另一實施例中，一種觸控感測裝置，包含：一第一感應電極線、一第二感應電極線、一第一驅動電極線、一第二驅動電極線、一電壓源、一多工電路、以及一訊號處理電路。多工電路耦接第一感應電極線、第二感應電極線與電壓源。訊號處理電路耦接第一感應電極線、第二感應電極線、第一驅動電極線、第二驅動電極線與多工電路。電壓源用於提供一直流電壓。
於此，訊號處理電路用以執行下列步驟。在一第一時段控制多工電路導通電壓源以以直流電壓預充一充放電單元，然後控制多工電路斷開電壓源，並利用預充後的電壓源對第一感應電極線充電，以穩態化第一感應電極線。在一第二三時段利用穩態化後的第一感應電極線執行一第一掃描操作。在一第三時段控制多工電路導通電壓源以以直流電壓預充充放電單元，然後控制多工電路斷開電壓源，並利用電壓源對第二感應電極線充電，以穩態化第一感應電極線。在一第四時段利用穩態化後的第二感應電極線執行一第二掃描操作。其中，第二時段在第一時段之後，第三時段在第二時段之後，且第四時段在第三時段之後。
第一掃描操作的執行步驟包含下列步驟。在第二時段中的一第一操作時間以一驅動訊號驅動一第一驅動電極線，並且透過穩態化後的 第一感應電極線量測驅動後的第一驅動電極線對應第一感應電極線的電容值。在第二時段中的一第二操作時間以驅動訊號驅動一第二驅動電極線，並且透過穩態化後的第一感應電極線量測驅動後的第二驅動電極線對應第一感應電極線的電容值。
第二掃描操作的執行步驟包含下列步驟。在第四時段中的一第一操作時間以驅動訊號驅動第一驅動電極線，並且透過穩態化後的第二感應電極線量測驅動後的第一驅動電極線對應第二感應電極線的電容值。在第四時段中的一第二操作時間以驅動訊號驅動第二驅動電極線，並且透過穩態化後的第二感應電極線量測驅動後的第二驅動電極線對應第二感應電極線的電容值。
12‧‧‧訊號處理電路
121‧‧‧驅動單元
122‧‧‧偵測單元
123‧‧‧控制單元
14‧‧‧訊號感測器
16‧‧‧多工電路
18‧‧‧電壓源
X1~Xn‧‧‧第一電極線
Y1~Ym‧‧‧第二電極線
Xi‧‧‧驅動電極線
Yj‧‧‧感應電極線
CG‧‧‧充放電單元
MP‧‧‧量測電路
S1~S4‧‧‧開關
N1~N9‧‧‧接點
P(1,1)~P(n,m)‧‧‧偵測點
S11~S19‧‧‧步驟
S21~S29‧‧‧步驟
SS‧‧‧掃描操作
圖1為應用本發明任一實施例之觸控感測裝置的示意圖。
圖2為圖1中訊號感測器之一示範例的示意圖。
圖3為圖1中觸控感測裝置的一個感測點的觸控偵測之一示範例的電路示意圖。
圖4為依據本發明一實施例之觸碰感測訊號的感測方法的流程圖。
圖5為圖1中觸控感測裝置的一個感測點的觸控偵測之一示範例的電路示意圖。
圖6為依據本發明另一實施例之觸碰感測訊號的感測方法的流程圖。
首先，根據本發明任一實施例的觸碰感測訊號的感測方法可 適於一觸控感測裝置，例如但不限於觸控面板、電子畫板、手寫板等。在一些實施例中，觸控感測裝置還可與顯示器整合成觸控螢幕。並且，觸控感測裝置的觸碰可以是用手、觸控筆、或觸控畫筆等觸碰元件來發生。
參照圖1，此觸控感測裝置包含一訊號處理電路12以及一訊號感測器14。訊號感測器14連接訊號處理電路12。訊號感測器14包括交錯配置的多個電極線(例如，驅動電極線X1~Xn以及感應電極線Y1~Ym)。其中，n及m為正整數。n可等於m，亦可不等於m。
從頂視視角來看，驅動電極線X1~Xn與感應電極線Y1~Ym相互交錯，並且界定以一矩陣配置之複數感測點P(1,1)~P(n,m)，如圖2所示。在一些實施例中，驅動電極線X1~Xn以及感應電極線Y1~Ym可以位於不同平面(位於不同感測層上)，並且不同平面之間可以但不限於夾置有絕緣層(圖中未示)。在另一些實施例中，驅動電極線X1~Xn以及感應電極線Y1~Ym亦可以位於同一平面，也就是僅位於單一感測層上。
訊號處理電路12包含驅動單元121、偵測單元122及控制單元123。控制單元123耦接驅動單元121與偵測單元122。於此，驅動單元121與偵測單元122可以整合成單一元件，也可以採用二個元件來實現，端視設計時之現況來決定。參照圖3，驅動單元121用以輸出驅動訊號至欲驅動的驅動電極線Xi(X1~Xn其中之一)，而偵測單元122用以量測驅動後的驅動電極線Xi對應穩態化的感應電極線Yj(Y1~Ym其中之一)的電容值。其中，i為1~n中之任一者，且j為1~m中之任一者。於此，控制單元123能用以控制驅動單元121與偵測單元122的運作並且根據背景訊號(已確定無觸碰的電容值)與感測訊號(待偵測觸碰是否發生的電容值) 判斷各感測點的電容值變化。在一些實施例中，驅動訊號具有連續函數(可微分)特性。其中，驅動訊號可為電壓變化、電流變化、頻率變化或其組合之訊號。在一示範例中，驅動訊號可為週期波或RC(電阻電容)常數點。
於此，觸控感測裝置能透過執行根據本發明任一實施例的觸碰感測訊號的感測方法，以進行感測點P(1,1)~P(n,m)的觸控偵測，藉以減少開關與感測點P(1,1)~P(n,m)相容及/或穩定所需時間，即可加快整個驅動與讀取之週期，以有效提升換屏率，進而改善觸控感測裝置的觸控效能表現。
於此，觸控感測裝置可更包含一多工電路16以及一電壓源18。多工電路16耦接在電壓源18與各感應電極線之間以及耦接在接地與各感應電極線之間。控制單元123耦接多工電路16的控制端。在一些實施例中，多工電路16可包括分別對應感應電極線Y1~Ym之複數個多工器。各多工器耦接在電壓源18與對應的感應電極線之間以及耦接在接地與對應的感應電極線之間。
電壓源18用以提供一直流電壓。在一些實施例中，直流電壓可為驅動訊號的中位數。舉例來說，若驅動訊號為3.3V(伏特)，直流電壓可為1.65V。
參照圖1至圖4，在一些實施例中，在進行觸碰感測時，控制單元123控制多工電路16，以使多工電路16電性連接電壓源18與感應電極線Yj。此時，電壓源18輸出的直流電壓Vr經由多工電路16提供給感應電極線Yj，致使直流電壓Vr預充感應電極線Yj以穩定化感應電極線Yj(步 驟S11)。於預充感應電極線Yj時，其他感應電極線Y1~Yj-1、Yj+1~Ym浮接(切換至浮接狀態或特定電壓)。在一些實施例中，於預充之前，多工電路16會先將感應電極線Yj電性連接至接地，以進行放電。放電後，多工電路16再將感應電極線Yj電性連接電壓源18，以穩態化感應電極線Yj。
舉例來說，於步驟S11的一示範例中，在進行感應電極線Yj上的感測點P(j,1)~P(j,m)的觸碰感測時，偵測單元122中耦接感應電極線Yj的開關S1導通(on)，偵測單元122中的開關S2斷開(off)；多工電路16中感應電極線Yj對應的開關S3導通接點N1與多工器MUX的輸出端，並多工器MUX導通多工器MUX的輸出端與接地，以使感應電極線Yj對地放電；然後，開關S1與S3保持導通，開關S2保持斷開，而多工器MUX切換成多工器MUX的輸出端與直流電壓Vr，以使直流電壓Vr對感應電極線Yj進行預充直至感應電極線Yj的位準達穩態電壓。
接著，控制單元123利用穩態化後的感應電極線Yj執行一掃描操作SS。換言之，此條感應電極線Yj完成穩態化後，控制單元123控制驅動單元121以驅動訊號驅動第一條驅動電極線X1(步驟S15)，並且於此條驅動電極線X1驅動穩定後控制偵測單元122經由穩態化後的感應電極線Yj量測驅動後的驅動電極線X1與穩態化後的感應電極線Yj所構成之感應電容(即，感測點P(1,j))的電容值(步驟S17)。於量測感測點P(1,j)的電容值後，控制單元123控制驅動單元121切換成以驅動訊號驅動下一條驅動電極線X2(步驟S15)。於此條驅動電極線X2驅動穩定後，控制單元123控制偵測單元122量測穩態化後的感應電極線Yj，即經由穩態化後的感應電極線Yj量測驅動後的驅動電極線X2與穩態化後的感應電極線 Yj所構成之感應電容(即，感測點P(2,j))的電容值(步驟S17)。依此類推，直至完成所有驅動電極線X1~Xn的驅動及每一條驅動電極線對應此感應電極線Yj的電容值的量測。此時，控制單元123能取得n個感測點P(1,j)~P(n,j)的電容值。
然後，控制單元123控制偵測單元122使完成量測的感應電極線Yj進行放電(步驟S19)。此時，其他感應電極線Y1~Yj-1、Yj+1~Ym呈浮接狀態(如，對應之開關S1斷開)。
於感應電極線Yj放電完成後，接續進行感應電極線Yj+1上的感測點P(j+1,1)~P(j+1,m)的觸碰感測，即以感應電極線Yj+1反覆執行步驟S11~S19，以得到每一條驅動電極線與此感應電極線Yj+1所構成之感應電容的電容值，即得到n個感測點P(1,j+1)~P(n,j+1)的電容值。
如此，反覆執行感應電極線的預充以穩態化與基於穩態化後的感應電極線的掃描操作SS，直至完成所有感應電極線的穩態化與量測，藉以得到所有感測點P(1,1)~P(n,m)的電容值(陣列訊號)。
舉例來說，在控制單元123的控制下，在第一時段，電壓源18經由多工電路16將直流電壓Vr提供給第一條感應電極線Y1(以下稱第一感應電極線Y1)，藉以以直流電壓Vr預充第一感應電極線Y1至穩態。此時，其他感應電極線Y2-Ym為浮接狀態。
在第二時段，控制單元123基於具有穩態電壓的第一感應電極線Y1執行一掃描操作(以下稱第一掃描操作)。於此，第二時段在第一時段之後。在一示範例中，第二時段接續在第一時段之後。
再進一步地，在第二時段中的在第一掃描操作的執行過程 中，即，在第二時段中的第一操作時間內，驅動單元121將驅動訊號傳送至第一條驅動電極線X1(以下稱第一驅動電極線X1)，並且偵測單元122透過第一感應電極線Y1讀取第一驅動電極線X1對應第一感應電極線Y1的電容值。於此，在驅動訊號開始提供給第一驅動電極線X1後，會等待一穩定時間，之後偵測單元122才進行量測。在一些實施例中，於驅動第一條驅動電極線X1時，驅動單元121不驅動其他驅動電極線X2~Xn(不提供驅動訊號)。
進一步地，在第二時段中的第二操作時間內，驅動單元121切換成將驅動訊號傳送至第二條驅動電極線X2(以下稱第二驅動電極線X2)，並且偵測單元122透過第一感應電極線Y1量測第二驅動電極線X2對應第一感應電極線Y1的電容值。於此，在驅動訊號開始提供給第二條驅動電極線X2後，會等待一穩定時間，之後偵測單元122才進行量測。在第二時段中，第一操作時間與第二操作時間未重疊。在一些實施例中，於驅動第二條驅動電極線X2時，驅動單元121不驅動其他驅動電極線X1、X3~Xn(不提供驅動訊號)。
再進一步地，在第二時段中的第三操作時間內，驅動單元121將驅動訊號傳送至第三條驅動電極線X3(以下稱第三驅動電極線X3)，並且偵測單元122透過第一感應電極線Y1量測第三驅動電極線X3對應第一感應電極線Y1的電容值。於此，在驅動訊號開始提供給第三條驅動電極線X3後，會等待一穩定時間，之後偵測單元122才進行量測。在第二時段中，第一操作時間、第二操作時間與第三操作時間均未重疊。在一些實施例中，於驅動第三條驅動電極線X3時，驅動單元121不驅動其他驅動電 極線X1、X2、X4~Xn(不提供驅動訊號)。
依此類推之，直至完成所有驅動電極線X1-Xn的驅動及個別對應第一感應電極線Y1的電容值的量測。換言之，第二時段包括複數不重疊的操作時間。在第二時段中，驅動單元121對驅動電極線X1-Xn之每一者在不同操作時間中提供驅動訊號，並且偵測單元122在不同操作時間中透過第一感應電極線Y1分別量測驅動電極線X1-Xn個別對應第一感應電極線Y1的電容值。
在第二時段結束時，偵測單元122已透過第一感應電極線Y1分別量測驅動電極線X1-Xn個別對應第一感應電極線Y1的電容值並將量測到的電容值輸出給控制單元123。繼之，偵測單元122將第一感應電極線Y1電性連接至接地電壓，使第一感應電極線Y1放電。
然後，在第三時段，電壓源18經由多工電路16將直流電壓Vr提供給第二條感應電極線Y2(以下稱第二感應電極線Y2)，藉以以直流電壓Vr預充第二感應電極線Y2至穩態。此時，其他感應電極線Y1、Y3-Ym為浮接狀態。
然後，在第四時段，偵測單元122以穩態電壓接續對第二感應電極線線Y2進行充電，並且將第二感應電極線Y2的電壓維持在穩態電壓。此時，其他感應電極線Y1、Y3~Ym為浮接狀態。於此，第四時段在第三時段之後。
在第五時段，控制單元123基於具有穩態電壓的第二感應電極線Y2執行一掃描操作(以下稱第二掃描操作)。於此，第五時段在第四時段之後。在一示範例中，第五時段接續在第四時段之後。
再進一步地，在第五時段中的在第二掃描操作的執行過程中，即，在第五時段中的第一操作時間內，驅動單元121將驅動訊號傳送至第一條驅動電極線X1(以下稱第一驅動電極線X1)，並且偵測單元122透過第二感應電極線Y2讀取第一驅動電極線X1對應第二感應電極線Y2的電容值。於此，在驅動訊號開始提供給第一驅動電極線X1後，會等待一穩定時間，之後偵測單元122才進行量測。在一些實施例中，於驅動第一條驅動電極線X1時，驅動單元121不驅動其他驅動電極線X2~Xn(不提供驅動訊號)。
進一步地，在第五時段中的第二操作時間內，驅動單元121切換成將驅動訊號傳送至第二條驅動電極線X2(以下稱第二驅動電極線X2)，並且偵測單元122透過第二感應電極線Y2量測第二驅動電極線X2對應第二感應電極線Y2的電容值。於此，在驅動訊號開始提供給第二條驅動電極線X2後，會等待一穩定時間，之後偵測單元122才進行量測。在第五時段中，第一操作時間與第二操作時間未重疊。在一些實施例中，於驅動第二條驅動電極線X2時，驅動單元121不驅動其他驅動電極線X1、X3~Xn(不提供驅動訊號)。
再進一步地，在第五時段中的第三操作時間內，驅動單元121將驅動訊號傳送至第三條驅動電極線X3(以下稱第三驅動電極線X3)，並且偵測單元122透過第二感應電極線Y2量測第三驅動電極線X3對應第二感應電極線Y2的電容值。於此，在驅動訊號開始提供給第三條驅動電極線X3後，會等待一穩定時間，之後偵測單元122才進行量測。在第五時段中，第一操作時間、第二操作時間與第三操作時間均未重疊。在一些實 施例中，於驅動第三條驅動電極線X3時，驅動單元121不驅動其他驅動電極線X1、X2、X4~Xn(不提供驅動訊號)。
依此類推之，直至完成所有驅動電極線X1-Xn的驅動及個別對應第二感應電極線Y2的電容值的量測。換言之，第五時段包括複數不重疊的操作時間。在第五時段中，驅動單元121對驅動電極線X1-Xn之每一者在不同操作時間中提供驅動訊號，並且偵測單元122在不同操作時間中透過第二感應電極線Y2分別量測驅動電極線X1-Xn個別對應第二感應電極線Y2的電容值。
在第五時段結束時，偵測單元122已透過第二感應電極線Y2分別量測驅動電極線X1-Xn個別對應第二感應電極線Y2的電容值並將量測到的電容值輸出給控制單元123。繼之，偵測單元122將第二感應電極線Y2性連接至接地電壓，使第二感應電極線Y2放電。
在一些實施例中，參照圖5，偵測單元122包括一充放電單元CG以及一量測電路MP。量測電路MP可經由開關S1、S2耦接感應電極線Yj。充放電單元CG可經由開關S1、S5耦接感應電極線Yj。在一示範例中，充放電單元CG可為一儲能電容。
參照圖1、圖2、圖5至圖6，在一些實施例中，在進行觸碰感測時，先預充充放電單元CG。於此，控制單元123控制多工電路16，以使多工電路16電性連接電壓源18與充放電單元CG。此時，直流電壓Vr提供給充放電單元CG，以預充充放電單元CG(步驟S21)。於預充充放電單元CG時，開關S1與開關S2均斷開，以使充放電單元CG電性隔離量測電路MP與感應電極線Yj。其他感應電極線Y1~Yj-1、Yj+1~Ym浮接(切換 至浮接狀態)。在一些實施例中，於預充之前，多工電路16會先將感應電極線Yj電性連接至接地，以進行放電。放電後，多工電路16再將充放電單元CG電性連接電壓源18。
舉例來說，於步驟S21的一示範例中，在進行感應電極線Yj上的感測點P(j,1)~P(j,m)的觸碰感測時，偵測單元122中耦接感應電極線Yj的開關S1導通感應電極線Yj與接點N1，偵測單元122中的開關S2與S5斷開，多工電路16中感應電極線Yj對應的開關S3導通接點N1與多工器MUX的輸出端，並多工器MUX導通多工器MUX的輸出端與接地，以使感應電極線Yj對地放電；然後，開關S2保持斷開，開關S1切換成斷開，開關S5切換成導通，而多工器MUX切換成導通多工器MUX的輸出端與直流電壓Vr，以使直流電壓Vr對充放電單元CG進行預充。
預充完成(如，感應電極線Yj的電位達直流電壓)後，控制單元123控制多工電路16，以斷開電壓源18，並且也與接地斷開。然後，控制單元123以充放電單元CG提供一穩態電壓(即充放電單元CG將儲存的直流電壓輸出)給預充後的感應電極線Yj，以穩態化感應電極線Yj(步驟S23)。於此條感應電極線Yj的電位穩定(維持在穩態電壓)時，此條感應電極線Yj完成穩態化。
舉例來說，於步驟S23的一示範例中，多工電路16中的開關S3斷開，且偵測單元122中耦接感應電極線Yj的開關S1與開關S5導通，以使感應電極線Yj導通充放電單元CG；此時，充放電單元CG開始對感應電極線Yj進行充電，直至訊號穩定表示時即完成穩態化。在感應電極線Yj的穩態化過程中，偵測單元122中耦接其他感應電極線Y1~Yj-1、 Yj+1~Ym的開關S1斷開，以使其他感應電極線Y1~Yj-1、Yj+1~Ym呈浮接狀態。
接著，控制單元123利用穩態化後的感應電極線Yj執行一掃描操作SS。換言之，此條感應電極線Yj完成穩態化後，控制單元123控制驅動單元121以驅動訊號驅動第一條驅動電極線X1(步驟S25)，並且於此條驅動電極線X1驅動穩定後控制偵測單元122經由穩態化後的感應電極線Yj量測驅動後的驅動電極線X1與穩態化後的感應電極線Yj所構成之感應電容(即，感測點P(1,j))的電容值(步驟S27)。於量測感測點P(1,j)的電容值後，控制單元123控制驅動單元121切換成以驅動訊號驅動下一條驅動電極線X2(步驟S25)。於此條驅動電極線X2驅動穩定後，控制單元123控制偵測單元122量測穩態化後的感應電極線Yj，即經由穩態化後的感應電極線Yj量測驅動後的驅動電極線X2與穩態化後的感應電極線Yj所構成之感應電容(即，感測點P(2,j))的電容值(步驟S27)。依此類推，直至完成所有驅動電極線X1~Xn的驅動及每一條驅動電極線對應此感應電極線Yj的電容值的量測。此時，控制單元123能取得n個感測點P(1,j)~P(n,j)的電容值。
然後，控制單元123控制偵測單元122使完成量測的感應電極線Yj進行放電(步驟S29)。
於感應電極線Yj放電完成後，接續進行感應電極線Yj+1上的感測點P(j+1,1)~P(j+1,m)的觸碰感測，即以感應電極線Yj+1反覆執行步驟S21~S29，以得到每一條驅動電極線與此感應電極線Yj+1所構成之感應電容的電容值，即得到n個感測點P(1,j+1)~P(n,j+1)的電容值。
如此，反覆執行感應電極線的穩態化(含預充)與基於穩態化後的感應電極線的掃描操作SS，直至完成所有感應電極線的穩態化與量測，藉以得到所有感測點P(1,1)~P(n,m)的電容值(陣列訊號)。
舉例來說，在控制單元123的控制下，在第一時段，電壓源18經由多工電路16提供直流電壓Vr給充放電單元CG，以預充充放電單元CG。於預充完成後，偵測單元122的充放電單元CG輸出穩態電壓以對第一條感應電極線Y1(以下稱第一感應電極線Y1)進行充電，並且將第一感應電極線Y1的電壓維持在穩態電壓。此時，其他感應電極線Y2-Ym為浮接狀態。
在第二時段，控制單元123基於具有穩態電壓的第一感應電極線Y1執行一掃描操作(以下稱第一掃描操作)。此時，其他感應電極線Y2-Ym為浮接狀態。於此，第二時段在第一時段之後。在一示範例中，第二時段接續在第一時段之後。
再進一步地，在第二時段中的在第一掃描操作的執行過程中，即，在第二時段中的第一操作時間內，驅動單元121將驅動訊號傳送至第一條驅動電極線X1(以下稱第一驅動電極線X1)，並且偵測單元122透過第一感應電極線Y1讀取第一驅動電極線X1對應第一感應電極線Y1的電容值。於此，在驅動訊號開始提供給第一驅動電極線X1後，會等待一穩定時間，之後偵測單元122才進行量測。在一些實施例中，於驅動第一條驅動電極線X1時，驅動單元121不驅動其他驅動電極線X2~Xn(不提供驅動訊號)。
進一步地，在第二時段中的第二操作時間內，驅動單元121 切換成將驅動訊號傳送至第二條驅動電極線X2(以下稱第二驅動電極線X2)，並且偵測單元122透過第一感應電極線Y1量測第二驅動電極線X2對應第一感應電極線Y1的電容值。於此，在驅動訊號開始提供給第二條驅動電極線X2後，會等待一穩定時間，之後偵測單元122才進行量測。在第二時段中，第一操作時間與第二操作時間未重疊。在一些實施例中，於驅動第二條驅動電極線X2時，驅動單元121不驅動其他驅動電極線X1、X3~Xn(不提供驅動訊號)。
再進一步地，在第二時段中的第三操作時間內，驅動單元121將驅動訊號傳送至第三條驅動電極線X3(以下稱第三驅動電極線X3)，並且偵測單元122透過第一感應電極線Y1量測第三驅動電極線X3對應第一感應電極線Y1的電容值。於此，在驅動訊號開始提供給第三條驅動電極線X3後，會等待一穩定時間，之後偵測單元122才進行量測。在第二時段中，第一操作時間、第二操作時間與第三操作時間均未重疊。在一些實施例中，於驅動第三條驅動電極線X3時，驅動單元121不驅動其他驅動電極線X1、X2、X4~Xn(不提供驅動訊號)。
依此類推之，直至完成所有驅動電極線X1-Xn的驅動及個別對應第一感應電極線Y1的電容值的量測。換言之，第二時段包括複數不重疊的操作時間。在第二時段中，驅動單元121對驅動電極線X1-Xn之每一者在不同操作時間中提供驅動訊號，並且偵測單元122在不同操作時間中透過第一感應電極線Y1分別量測驅動電極線X1-Xn個別對應第一感應電極線Y1的電容值。
在第二時段結束時，偵測單元122已透過第一感應電極線Y1 分別量測驅動電極線X1-Xn個別對應第一感應電極線Y1的電容值並將量測到的電容值輸出給控制單元123。繼之，偵測單元122將第一感應電極線Y1電性連接至接地電壓，使第一感應電極線Y1放電。
然後，在第三時段，電壓源18經由多工電路16提供直流電壓Vr給充放電單元CG，以預充充放電單元CG。於預充完成後，偵測單元122的充放電單元CG輸出穩態電壓以對第二條感應電極線Y2(以下稱第二感應電極線Y2)進行充電，並且將第二感應電極線Y2的電壓維持在穩態電壓。此時，其他感應電極線Y1、Y3~Ym為浮接狀態。於此，第三時段在第二時段之後。在一示範例中，第三時段接續在第二時段之後。
在第四時段，控制單元123基於具有穩態電壓的第二感應電極線Y2執行一掃描操作(以下稱第二掃描操作)。此時，其他感應電極線Y1、Y3~Ym為浮接狀態。於此，第四時段在第三時段之後，且第五時段在第四時段之後。在一示範例中，第五時段接續在第四時段之後。
再進一步地，在第四時段中的在第一掃描操作的執行過程中，即，在第四時段中的第一操作時間內，驅動單元121將驅動訊號傳送至第一條驅動電極線X1(以下稱第一驅動電極線X1)，並且偵測單元122透過第二感應電極線Y2讀取第一驅動電極線X1對應第二感應電極線Y2的電容值。於此，在驅動訊號開始提供給第一驅動電極線X1後，會等待一穩定時間，之後偵測單元122才進行量測。在一些實施例中，於驅動第一條驅動電極線X1時，驅動單元121不驅動其他驅動電極線X2~Xn(不提供驅動訊號)。
進一步地，在第四時段中的第二操作時間內，驅動單元121 切換成將驅動訊號傳送至第二條驅動電極線X2(以下稱第二驅動電極線X2)，並且偵測單元122透過第二感應電極線Y2量測第二驅動電極線X2對應第二感應電極線Y2的電容值。於此，在驅動訊號開始提供給第二條驅動電極線X2後，會等待一穩定時間，之後偵測單元122才進行量測。在第四時段中，第一操作時間與第二操作時間未重疊。在一些實施例中，於驅動第二條驅動電極線X2時，驅動單元121不驅動其他驅動電極線X1、X3~Xn(不提供驅動訊號)。
再進一步地，在第四時段中的第三操作時間內，驅動單元121將驅動訊號傳送至第三條驅動電極線X3(以下稱第三驅動電極線X3)，並且偵測單元122透過第二感應電極線Y2量測第三驅動電極線X3對應第二感應電極線Y2的電容值。於此，在驅動訊號開始提供給第三條驅動電極線X3後，會等待一穩定時間，之後偵測單元122才進行量測。在第四時段中，第一操作時間、第二操作時間與第三操作時間均未重疊。在一些實施例中，於驅動第三條驅動電極線X3時，驅動單元121不驅動其他驅動電極線X1、X2、X4~Xn(不提供驅動訊號)。
依此類推之，直至完成所有驅動電極線X1-Xn的驅動及個別對應第二感應電極線Y2的電容值的量測。換言之，第三時段包括複數不重疊的操作時間。在第三時段中，驅動單元121對驅動電極線X1-Xn之每一者在不同操作時間中提供驅動訊號，並且偵測單元122在不同操作時間中透過第二感應電極線Y2分別量測驅動電極線X1-Xn個別對應第二感應電極線Y2的電容值。
在第四時段結束時，偵測單元122已透過第二感應電極線Y2 分別量測驅動電極線X1-Xn個別對應第二感應電極線Y2的電容值並將量測到的電容值輸出給控制單元123。繼之，偵測單元122將第二感應電極線Y2性連接至接地電壓，使第二感應電極線Y2放電。
其中，所述電容值可對應訊號處理電路12所讀取的觸碰感測訊號。
在一些實施例中，訊號處理電路12可以單一晶片或多個晶片實現。此外，控制單元123可內建及/或外接儲存單元，以儲存相關之軟體/韌體程式、資料、數據及其組合等。並且，此儲存單元可由一個或多個記憶體實現。
綜上所述，依據本發明實施例之觸控感測裝置與觸碰感測訊號的感測方法，其於任一條感應電極線經過一段穩態過程後，依所有驅動電極線之選擇順序讀取穩態化後之同一感應電極線，直到需要進行非當前進行之感應電極線，才需要再做另一感應電極線的穩態動作，以減少穩態時間(settling time)。並且，任一條感應電極線是先經過一段直流電的預充過程，再改以穩態電壓進行穩態直至位準穩定，以更進一步減少穩態時間。因此，依據本發明實施例之觸控感測裝置與觸碰感測訊號的感測方法，其得以加快整個驅動與讀取之週期，以有效提升換屏率(frame rate)，進而改善觸控感測裝置的觸控效能表現。

Claims (10)

  1. 一種觸碰感測訊號的感測方法，包括：在一第一時段提供一直流電壓給一第一感應電極線，以穩態化該第一感應電極線；在一第二時段利用穩態化後的該第一感應電極線執行一第一掃描操作，其中該第二時段在該第一時段之後，且該第一掃描操作的該執行步驟包含：在該第二時段中的一第一操作時間以一驅動訊號驅動一第一驅動電極線，並且透過穩態化後的該第一感應電極線量測驅動後的該第一驅動電極線對應該第一感應電極線的電容值；以及在該第二時段中的一第二操作時間以該驅動訊號驅動一第二驅動電極線，並且透過穩態化後的該第一感應電極線量測驅動後的該第二驅動電極線對應該第一感應電極線的電容值；以及在一第三時段提供該直流電壓給一第二感應電極線，以穩態化該第二感應電極線，其中該第三時段在該第二時段之後。
  2. 一種觸碰感測訊號的感測方法，包括：在一第一時段以一直流電壓預充一充放電單元，然後利用該充放電單元對一第一感應電極線充電，以穩態化該第一感應電極線；在一第二時段利用穩態化後的該第一感應電極線執行一第一掃描操作，其中該第二時段在該第一時段之後，且該第一掃描操作的該執行步驟包含：在該第二時段中的一第一操作時間以一驅動訊號驅動一第一驅動電極線，並且透過穩態化後的該第一感應電極線量測驅動後的該第一驅動電極線對應該第一感應電極線的電容值；以及在該第二時段中的一第二操作時間以該驅動訊號驅動一第二驅動電極線，並且透過穩態化後的該第一感應電極線量測驅動後的該第二驅動電極線對應該第一感應電極線的電容值；以及在一第三時段以該直流電壓預充一充放電單元，然後利用該充放電單元對一第二感應電極線充電，以穩態化該第二感應電極線，其中該第三時段在該第二時段之後。
  3. 如請求項1或2所述之觸碰感測訊號的感測方法，更包括：在一第四時段利用穩態化後的該第二感應電極線執行一第二掃描操作，其中該第四時段在該第三時段之後，且該第二掃描操作的該執行步驟包含：在該第四時段中的一第一操作時間以該驅動訊號驅動該第一驅動電極線，並且透過穩態化後的該第二感應電極線量測驅動後的該第一驅動電極線對應該第二感應電極線的電容值；以及在該第四時段中的一第二操作時間以該驅動訊號驅動該第二驅動電極線，並且透過穩態化後的該第二感應電極線量測驅動後的該第二驅動電極線對應該第二感應電極線的電容值。
  4. 如請求項1或2所述之觸碰感測訊號的感測方法，其中該直流電壓為該驅動訊號的中位數。
  5. 如請求項1或2所述之觸碰感測訊號的感測方法，其中該驅動訊號為週期波。
  6. 一種觸控感測裝置，包含：一第一感應電極線；一第二感應電極線；一第一驅動電極線；一第二驅動電極線；一電壓源，提供一直流電壓；一多工電路，耦接該第一感應電極線、該第二感應電極線與該電壓源；以及一訊號處理電路，耦接該第一感應電極線、該第二感應電極線、該第一驅動電極線、該第二驅動電極線與該多工電路，該訊號處理電路用以執行：在一第一時段控制該多工電路電性連接該電壓源與該第一感應電極線，以致該直流電壓對該第一感應電極線充電以穩態化該第一感應電極線；在一第二時段利用穩態化後的該第一感應電極線執行一第一掃描操作，其中該第二時段在該第一時段之後，且該第一掃描操作的該執行步驟包含：在該第二時段中的一第一操作時間以一驅動訊號驅動一第一驅動電極線，並且透過穩態化後的該第一感應電極線量測驅動後的該第一驅動電極線對應該第一感應電極線的電容值；以及在該第二時段中的一第二操作時間以該驅動訊號驅動一第二驅動電極線，並且透過穩態化後的該第一感應電極線量測驅動後的該第二驅動電極線對應該第一感應電極線的電容值；以及在一第三時段控制該多工電路電性連接該電壓源與該第二感應電極線，以致該直流電壓對該第二感應電極線充電以穩態化該第二感應電極線，其中該第三時段在該第二時段之後。
  7. 一種觸控感測裝置，包含：一第一感應電極線；一第二感應電極線；一第一驅動電極線；一第二驅動電極線；一電壓源，提供一直流電壓；一多工電路，耦接該第一感應電極線、該第二感應電極線與該電壓源；以及一訊號處理電路，耦接該第一感應電極線、該第二感應電極線、該第一驅動電極線、該第二驅動電極線與該多工電路，該訊號處理電路用以執行：在一第一時段控制該多工電路導通該電壓源以以該直流電壓預充一充放電單元，然後控制該多工電路斷開該電壓源，並利用預充後的該電壓源對該第一感應電極線充電，以穩態化該第一感應電極線；在一第二時段利用穩態化後的該第一感應電極線執行一第一掃描操作，其中該第二時段在該第一時段之後，且該第一掃描操作的該執行步驟包含：在該第二時段中的一第一操作時間以一驅動訊號驅動一第一驅動電極線，並且透過穩態化後的該第一感應電極線量測驅動後的該第一驅動電極線對應該第一感應電極線的電容值；以及在該第二時段中的一第二操作時間以該驅動訊號驅動一第二驅動電極線，並且透過穩態化後的該第一感應電極線量測驅動後的該第二驅動電極線對應該第一感應電極線的電容值；以及在一第三時段控制該多工電路導通該電壓源以以該直流電壓預充該充放電單元，然後控制該多工電路斷開該電壓源，並利用該電壓源對該第二感應電極線充電，以穩態化該第二感應電極線，其中該第三時段在該第二時段之後。
  8. 如請求項6或7所述之觸控感測裝置，其中該訊號處理電路更用以執行：在一第四時段利用穩態化後的該第二感應電極線執行一第二掃描操作，其中該第四時段在該第三時段之後，且該第二掃描操作的該執行步驟包含：在該第四時段中的一第一操作時間以該驅動訊號驅動該第一驅動電極線，並且透過穩態化後的該第二感應電極線量測驅動後的該第一驅動電極線對應該第二感應電極線的電容值；以及在該第四時段中的一第二操作時間以該驅動訊號驅動該第二驅動電極線，並且透過穩態化後的該第二感應電極線量測驅動後的該第二驅動電極線對應該第二感應電極線的電容值。
  9. 如請求項6或7所述之觸控感測裝置，其中該直流電壓為該驅動訊號的中位數。
  10. 如請求項6或7所述之觸控感測裝置，其中該驅動訊號為週期波。
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