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    • 专利摘要:
    本發明涉及一種驅動信號轉換之觸控輸入裝置，其包含一觸控面板及驅動該觸控面板之一面板驅動電路。該面板驅動電路包含一選擇電路、一驅動信號產生電路及一觸控感測電路。該驅動信號產生電路輸出一驅動信號至該觸控面板。該選擇電路包含一多工器，其根據該驅動信號控制一X方向量測通道或一Y方向量測通道以外的其他感測線接地或浮接。
    公开号:TW201308170A
    申请号:TW100127517
    申请日:2011-08-03
    公开日:2013-02-16
    发明作者:Kai-Ming Liu；Shih-Tzung Chou；ya-ling Lu
    申请人:Raydium Semiconductor Corp；
    IPC主号:G06F3-00
    专利说明:
    驅動信號轉換之觸控輸入裝置
    本發明係關於一種驅動信號轉換之觸控輸入裝置，特別是關於一種因應不同負載電容之面板而可彈性地變換不同的驅動信號的觸控輸入裝置。
    目前，觸控螢幕發展至今已廣泛用於個人電腦、智慧型手機、公共資訊、智慧家電、工業控制等眾多領域。在目前的觸控領域，主要有電阻式觸控螢幕、光電式觸控螢幕、超聲波式觸控螢幕、平面電容式觸控螢幕，近年來投射電容式觸控螢幕發展迅速。但目前這些觸控螢幕均具有各自的技術缺點，造成他們雖然在某些特殊場合已廣為採用，但難以在普通顯示螢幕上推廣應用。
    圖1顯示一習知的觸控面板10的示意圖。該觸控面板10包括複數條X方向感測線(分別編號為X1至Xm)和複數條Y方向感測線(分別編號為Y1至Yn)，其中m與n為相異或相同的正整數。該些X方向感測線(X1至Xm)和Y方向感測線(Y1至Yn)埋設於該觸控面板10中的不同層。參考圖1，該些X方向感測線(X1至Xm)和Y方向感測線(Y1至Yn)係相互交錯排列，藉以形成一感應網格。在該感應網格中，複數個互容(mutual capacitor)11形成於每一X方向感測線和每一Y方向感測線之間，複數個寄生電容(自容(self capacitance))13形成於每一X或Y方向感測線和接地端(ground)之間。習知觸控面板在操作時，一驅動信號(通常為一方波信號)輸入至一方向感測線(如X方向)，而在另一方向感測線(如Y方向)量測其耦合信號以偵測觸控動作。由於先前的電容式觸控輸入裝置採取固定單一的驅動方法來偵測觸控動作，面對負載電容大小不一的觸控面板，難免有應用侷限(可搭配的面板選擇性小)或是有超過標準設計(造成硬體浪費或額外耗電)的狀況發生。
    據此，有必要提出一種能因應不同負載電容之面板而可彈性地變換不同的驅動信號的觸控輸入裝置，以解決上述問題。
    本發明提供一種驅動信號轉換之觸控輸入裝置。該觸控輸入裝置包含一觸控面板以及一面板驅動電路。該觸控面板，包含複數條X方向感測線、複數條Y方向感測線以及複數個交互電容。該等X方向感測線和該等Y方向感測線係交錯設置，而複數個交互電容形成於每一X方向感測線和每一Y方向感測線之間。該面板驅動電路係建構以驅動該觸控面板，該面板驅動電路包含一選擇電路、一驅動信號產生電路及一觸控感測電路。該選擇電路包含一多工器且係建構以根據欲量測的感測線數目進行選擇並位移一X方向量測通道或一Y方向量測通道。該驅動信號產生電路係建構以根據一時脈信號輸出一驅動信號至該X方向量測通道或該Y方向量測通道，其中該多工器根據該驅動信號控制該X方向量測通道或該Y方向量測通道以外的其他感測線接地或浮接。而該觸控感測電路係建構以偵測位於該Y方向量測通道上的兩個電壓，以供判斷電路判斷使用者的觸碰位置。
    上文已相當廣泛地概述本發明之技術特徵及優點，俾使下文之本發明詳細描述得以獲得較佳瞭解。構成本發明之申請專利範圍標的之其它技術特徵及優點將描述於下文。本發明所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解，可相當容易地利用下文揭示之概念與特定實施例可作為修改或設計其它結構或製程而實現與本發明相同之目的。本發明所屬技術領域中具有通常知識者亦應瞭解，這類等效建構無法脫離後附之申請專利範圍所界定之本發明的精神和範圍。
    本發明在此所探討的方向為觸控面板及其掃描方法。為了能徹底地瞭解本發明，將在下列的描述中提出詳盡的步驟及結構。顯然地，本發明的施行並未限定於相關領域之技藝者所熟習的特殊細節。另一方面，眾所周知的結構或步驟並未描述於細節中，以避免造成本發明不必要之限制。本發明的較佳實施例會詳細描述如下，然而除了這些詳細描述之外，本發明還可以廣泛地施行在其他的實施例中，且本發明的範圍不受限定，其以之後的專利範圍為準。
    為更流暢地闡釋本發明，以下將先描述執行本發明之方法的觸控輸入裝置。圖2顯示本發明一實施例之觸控輸入裝置20的方塊示意圖。該觸控輸入裝置20包含一觸控面板21以及一面板驅動電路22，其建構以驅動該觸控面板20。在本實施例中，該觸控面板21包括複數條X方向感測線X1-Xm和複數條Y方向感測線Y1-Yn。參考圖2，該些X方向感測線X1-Xm和該些Y方向感測線Y1-Yn係交錯排列，藉以形成一井字狀網格。在該井字狀網格中，複數個交互電容211形成於每一X方向感測線與每一Y方向感測線之間。
    如圖2所示之實施例中，該面板驅動電路22包含一選擇電路221、一驅動信號產生電路223以及一觸控感測電路225。該選擇電路221建構以根據欲量測的感測線數目進行選擇並位移一X方向量測通道或一Y方向量測通道，該選擇電路221另包含一多工器2211。
    該驅動信號產生電路223根據一時脈信號clk產生一驅動信號DP至該些X方向感測線X1-Xm和該些Y方向感測線Y1-Yn。該驅動信號DP可以為但不限定於，一方波驅動信號、一三角波驅動信號或一弦波驅動信號。
    復參照圖2之觸控輸入裝置20，其顯示本發明一實施例之驅動方法。當該驅動信號產生電路223根據該時脈信號clk產生驅動信號DP後，驅動信號DP將傳輸至該選擇電路221以根據欲量測的感測線數目進行選擇並位移一X方向量測通道或一Y方向量測通道。在此實施例中所欲量測的感測線數目設定為1，因此該些X方向感測線中的感測線X6被設定為初始X方向量測通道，如圖3所示。參照圖2及圖3，在進行第一次掃描時，一驅動信號DP輸出至感測線X6，位於該感測線Y2上的電壓可藉由一第一多工選擇器傳送至一差動偵測模組的一第一輸入端R。同時，位於該感測線Y3上的電壓可藉由一第二多工選擇器傳送至該差動偵測模組的一第二輸入端S。上述關於第一多工選擇器、第二多工選擇器以及差動偵測模組皆屬於本發明觸控感測電路的一部分，詳細內容請參考申請人之先申請案「觸控輸入裝置及其掃描方法」(台灣申請案號099127043，申請日2010年8月13日)，在此不在贅述。
    在本發明之一實施例中，當驅動信號DP輸出至該選擇模組221時，選擇模組221的多工器2211則根據該驅動信號控制該X方向量測通道或該Y方向量測通道(在第一次掃描時例如X6)以外的其他感測線接地(Grounding，G)。因此，該觸控感測電路225可藉由差動偵測模組偵測由該第一和第二多工選擇器所選取的兩電壓值之差異，藉以產生一觸控感測信號。換言之，觸控感測電路225可建構以偵測位於該一Y方向量測通道上的兩個電壓(此處的兩個電壓為Y方向量測通道之兩條Y方向感測線之偵測電壓R與S)。本發明之多工器2211可轉換X方向量測通道至Y方向量測通道(如R及S)，因此本發明之X方向量測通道可任一X方向的感測線或為Y方向的感測線。換言之，該多工器2211將該量測通道由該些X方向感測線其中之一轉換至該些Y方向感測線其中之一，或由該些Y方向感測線其中之一轉換至該些X方向感測線其中之一。此外，本發明亦可進一步包含一判斷電路(圖未示)，其建構以根據該觸控感測電路225所偵測的電壓(R與S)而判斷使用者的觸碰位置。
    圖4顯示觸控輸入裝置20(如圖2)掃描整個觸控面板21(如圖2)後，觸控感測電路225中的類比至數位轉換模組(圖未示)針對所有觸控點的狀態輸出原始數據，其部份觸控面板21中各個觸控點的原始數據以圖4表示(沒有任何數字的觸控點，其原始數據為0)，待該原始數據輸入觸控感測電路225中的信號處理單元(圖未示)後，虛框線A的部份為信號處理單元判斷接觸點的範圍。在此實施例中，雖然多工器2211使沒有驅動信號輸入的X方向感測線及使沒有量測其耦合信號的Y方向感測線皆令其接地(G)(如圖3所示)，換言之，該X方向量測通道或Y方向量測通道以外的該些X方向感測線及該些Y方向感測線皆為接地。其造成驅動訊號DP所面對的負載程度較高，但是對於信號處理單元針對原始數據，無接觸或有接觸的觸控點數據則有明顯的零與非零的差異性，如圖4所示。因此對信號處理單元判斷接觸點而言，使用圖2所示的第一種驅動方法的觸控輸入裝置20較為簡單，相對應地，信號處理單元中所使用的硬體裝置及耗電也會比較少。
    圖5揭示的觸控輸入裝置20'在硬體上與圖2所示的觸控輸入裝置20相同。在此不再贅述。當一時脈產生電路(圖未示)產生一時脈信號clk至該驅動信號產生電路223。該驅動信號產生電路223根據該時脈信號clk產生一驅動信號DP至該些X方向感測線X1-Xm和該些Y方向感測線Y1-Yn的同時，觸控輸入裝置20'顯示第二種驅動方法。
    當該驅動信號產生電路223根據該時脈信號clk產生驅動信號DP後，驅動信號DP將傳輸至該選擇電路221以根據欲量測的感測線數目進行選擇並位移X方向量測通道或Y方向量測通道。在此實施例中所欲量測的感測線數目設定為1，因此該些X方向感測線中的感測線X6被設定為初始X方向量測通道，如圖6所示。參照圖5及圖6，在進行第一次掃描時，一驅動信號DP輸出至感測線X6，位於該感測線Y2上的電壓可藉由該第一多工選擇器(圖未示)選取以傳送至該差動偵測模組(圖未示)的一第一輸入端R。同時，位於該感測線Y3上的電壓可藉由該第二多工選擇器(圖未示)選取以傳送至該差動偵測模組(圖未示)的一第二輸入端S。上述關於第一多工選擇器、第二多工選擇器以及差動偵測模組皆屬於本發明觸控感測電路的一部分，詳細內容請參考申請人之先申請案「觸控輸入裝置及其掃描方法」(台灣申請案號099127043，申請日2010年8月13日)，在此不在贅述。本發明特點在於，當驅動信號DP輸出至該選擇模組221時，選擇模組221的多工器2211則根據該驅動信號控制該X方向量測通道或Y方向量測通道(在第一次掃描時例如X6)以外的其他感測線浮接(float,F)。因此，該觸控感測電路225可藉由該觸控感測電路225之該差動偵測模組(圖未示)可偵測由該第一和第二多工選擇器(圖未示)所選取的兩電壓值(此處的兩個電壓為Y方向量測通道之兩條Y方向感測線之偵測電壓R與S)之差異，藉以產生一觸控感測信號。此處「浮接」用語係指未施加任何電壓至對應之感測線。亦即，該感測線為一高阻抗狀態。此外，本發明亦可進一步包含一判斷電路(圖未示)，其建構以根據該觸控感測電路225所偵測的電壓(R與S)而判斷使用者的觸碰位置。
    如圖7所示觸控輸入裝置20'(如圖5)掃描整個觸控面板21(如圖5所示)後，觸控感測電路225中的類比至數位轉換模組(圖未示)針對所有觸控點的狀態輸出原始數據，其部份觸控面板21中各個觸控點的原始數據以圖7表示，待該原始數據輸入觸控感測電路225中的信號處理單元(圖未示)後，虛框線B的部份為信號處理單元判斷接觸點的範圍。在此實施例中，雖然多工器2211使沒有驅動信號輸入的X方向感測線，且使沒有量測其耦合信號的Y方向感測線皆令其浮接(F)(如圖6所示)，換言之，該X方向量測通道或該Y方向量測通道以外的該些X方向感測線及該些Y方向感測線皆為浮接。其使驅動訊號DP所面對的負載程度相較於第一種驅動方法而言較低，但是對於信號處理單元針對原始數據，無接觸或有接觸的觸控點數據之零與非零的差異性則較不明顯，如圖7所示。因此對信號處理單元判斷接觸點而言，使用圖5所示的第二種驅動方法的觸控輸入裝置20'則較為複雜，相對應地，信號處理單元中所使用的硬體裝置及耗電也會比較高。是故，本發明之選擇電路221之多工器2211可彈性且適度地變換不同的驅動方法來因應負載電容大小不一的觸控面板，以減少應用侷限或超標準設計的狀況發生。
    再者，本發明之選擇電路221之多工器2211除了可彈性地於上述兩種驅動方法變化，亦可變化成如圖8的驅動方法，而使接鄰該Y方向量測通道(相鄰兩條Y方向感測線(R及S))的兩條Y方向感測線(如Y2、Y5)為接地(G)時，該兩條Y方向感測線(如Y2、Y5)以外的該些Y方向感測線及該些X方向感測線皆為浮接(F)。此外，本發明之多工器2211亦可使接鄰該X方向量測通道(此處為X6)的兩條X方向感測線(如X5、Y7)為接地(G)，且接鄰該Y方向量測通道(此時為相鄰兩條Y方向感測線(R及S))的兩條Y方向感測線(如Y2、Y5)為接地(G)時，該兩條X方向感測線(如X5、Y7)以外的該些X方向感測線及該兩條Y方向感測線(如Y2、Y5)以外的該些Y方向感測線皆為浮接(F)，如圖9所示。再者，驅動方法亦可變換為如圖10所示，而使該X方向量測通道(如X6)以外的該些X方向感測線為接地(G)，且接鄰該Y方向量測通道(此時為相鄰兩條Y方向感測線(R及S))的兩條Y方向感測線(如Y2、Y5)皆為接地(G)時，該兩條Y方向感測線(如Y2、Y5)以外的該些Y方向感測線皆為浮接(F)。如圖11所示，驅動方法亦可變換為該Y方向量測通道(此時為相鄰兩條Y方向感測線(R及S))以外的該些Y方向感測線皆為接地(G)時，該些X方向感測線皆為浮接(F)。另外，如圖12所示，該驅動方法亦可變化成接鄰該X方向量測通道(如X6)的兩條X方向感測線(如X5、X7)為接地(G)，且該Y方向量測通道(此時為兩條Y方向感測線(R及S))以外的該些Y方向感測線皆為接地(G)時，該X方向量測通道(此時為X6)以外的該些X方向感測線皆為浮接(F)。本發明之該驅動方法又可變化成如圖13所示，接鄰該X方向量測通道(如X6)的兩條X方向感測線(如X5、X7)為接地(G)時，該兩條X方向感測線(如X5、X7)以外的該些X方向感測線及該些Y方向感測線皆為浮接(F)。此外，驅動方法亦可變換為如圖14所示，該X方向量測通道(如X6)以外的該些X方向感測線皆為接地(G)時，該些Y方向感測線皆為浮接(F)。
    本發明之技術內容及技術特點已揭示如上，然而本發明所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解，在不背離後附申請專利範圍所界定之本發明精神和範圍內，本發明之教示及揭示可作種種之替換及修飾。例如，上文揭示之許多裝置或結構或方法步驟可以不同之方法實施或以其它結構予以取代，或者採用上述二種方式之組合。
    本案之權利範圍並不侷限於上文揭示之特定實施例的製程、機台、製造、物質之成份、裝置、方法或步驟。本發明所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解，基於本發明教示及揭示製程、機台、製造、物質之成份、裝置、方法或步驟，無論現在已存在或日後開發者，其與本案實施例揭示者係以實質相同的方式執行實質相同的功能，而達到實質相同的結果，亦可使用於本發明。因此，以下之申請專利範圍係用以涵蓋用以此類製程、機台、製造、物質之成份、裝置、方法或步驟。
    20．．．觸控輸入裝置
    20'．．．觸控輸入裝置
    21．．．觸控面板
    211．．．交互電容
    22．．．面板驅動電路
    221．．．選擇電路
    2211．．．多工器
    223．．．驅動信號產生電路
    225．．．觸控感測電路
    X1-Xm．．．X方向感測線
    Y1-Yn．．．Y方向感測線
    DP．．．驅動信號
    R．．．第一輸入端
    S．．．第二輸入端
    G．．．接地
    F．．．浮接
    A．．．虛框線
    B．．．虛框線
    圖1顯示為習知觸控面板的示意圖；
    圖2顯示根據本發明一實施例之觸控輸入裝置之方塊示意圖；
    圖3顯示根據本發明一實施例之一種掃描方法的第一次掃描之範例示意圖；
    圖4顯示根據圖3掃描方法掃描整個觸控面板後針對所有觸控點狀態輸出的原始數據之示意圖；
    圖5顯示根據本發明另一實施例之觸控輸入裝置之方塊示意圖；
    圖6顯示根據本發明一實施例之另一種掃描方法的第一次掃描之範例示意圖；
    圖7顯示根據圖6掃描方法掃描整個觸控面板後針對所有觸控點狀態輸出的原始數據之示意圖；以及
    圖8至圖14顯示根據本發明之不同的變化掃描方法的第一次掃描之範例示意圖。
    20．．．觸控輸入裝置
    21．．．觸控面板
    211．．．交互電容
    22．．．面板驅動電路
    221．．．選擇電路
    2211．．．多工器
    223．．．驅動信號產生電路
    225．．．觸控感測電路
    X1-Xm．．．X方向感測線
    Y1-Yn．．．Y方向感測線
    DP．．．驅動信號
    R．．．第一輸入端
    S．．．第二輸入端
    权利要求:
    Claims (11)
    [1] 一種驅動信號轉換之觸控輸入裝置，包含：一觸控面板，包含：複數條X方向感測線；複數條Y方向感測線，其中該等X方向感測線和該等Y方向感測線係交錯設置；及複數個交互電容，形成於每一X方向感測線和每一Y方向感測線之間；以及一面板驅動電路，其建構以驅動該觸控面板，該面板驅動電路包含：一選擇電路，包含一多工器，該選擇電路建構以根據欲量測的感測線數目進行選擇並位移一X方向量測通道或一Y方向量測通道；一驅動信號產生電路，其建構以根據一時脈信號輸出一驅動信號至該X方向量測通道或該Y方向量測通道，其中該多工器根據該驅動信號控制該X方向量測通道或該Y方向量測通道以外的其他感測線接地或浮接；及一觸控感測電路，其建構以偵測位於該Y方向量測通道上的兩條Y方向感測線之兩個電壓。
    [2] 根據請求項1所述之觸控輸入裝置，其中該X方向量測通道或該Y方向量測通道以外的該些X方向感測線及該些Y方向感測線皆為浮接。
    [3] 根據請求項1所述之觸控輸入裝置，其中該X方向量測通道或該Y方向量測通道以外的該些X方向感測線及該些Y方向感測線皆為接地。
    [4] 根據請求項1所述之觸控輸入裝置，其中接鄰該Y方向量測通道的兩條Y方向感測線為接地時，該兩條Y方向感測線以外的該些Y方向感測線及該些X方向感測線皆為浮接。
    [5] 根據請求項1所述之觸控輸入裝置，其中接鄰該X方向量測通道的兩條X方向感測線為接地，且接鄰該Y方向量測通道的兩條Y方向感測線為接地時，該兩條X方向感測線以外的該些X方向感測線及該兩條Y方向感測線以外的該些Y方向感測線皆為浮接。
    [6] 根據請求項1所述之觸控輸入裝置，其中該X方向量測通道以外的該些X方向感測線為接地，且接鄰該Y方向量測通道的兩條Y方向感測線皆為接地時，該兩條Y方向感測線以外的該些Y方向感測線皆為浮接。
    [7] 根據請求項1所述之觸控輸入裝置，其中該Y方向量測通道以外的該些Y方向感測線皆為接地時，該些X方向感測線皆為浮接。
    [8] 根據請求項1所述之觸控輸入裝置，其中接鄰該X方向量測通道的兩條X方向感測線為接地，且該Y方向量測通道以外的該些Y方向感測線皆為接地時，該X方向量測通道以外的該些X方向感測線皆為浮接。
    [9] 根據請求項1所述之觸控輸入裝置，其中接鄰該X方向量測通道的兩條X方向感測線為接地時，該兩條X方向感測線以外的該些X方向感測線及該些Y方向感測線皆為浮接。
    [10] 根據請求項1所述之觸控輸入裝置，其中該X方向量測通道以外的該些X方向感測線皆為接地時，該些Y方向感測線皆為浮接。
    [11] 根據請求項1所述之觸控輸入裝置，進一步包含一判斷電路，其建構以根據該觸控感測電路所偵測的該兩個電壓而判斷使用者的觸碰位置。
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    引用文献:
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