专利名称：触控感测装置及其可程序化控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型有关于一种触控感测装置，特别是有关于一种可程序化控制器及应用其的触控感测装置。
背景技术：
随着半导体与电路设计技术的进步，手持装置或其他电子装置中已逐渐采用触控感测装置来做为人机界面，由此接收触控感测装置所产生的触控输入信号。请参照图1A，图IA是一种传统触控感测装置的功能方块图。触控感测装置10包括触控面板101与控制器102，其中触控面板101例如为投射电容式触控面板。触控面板101包含多条驱动线DO D27与多条感测线SO S14，其中驱动线DO D27及感测线SO S14是交越形成一感测电极阵列，并且每一驱动线DO D27及每一感测线SO S14的交越点是耦合形成一电容(图未示)。此外，驱动线DO D27与感测线SO S14进一步通过导线分别对应连接至控制器102的驱动脚位D0’ D27’及感测脚位S0’ S14’。由此，控制器102得以依序产生驱动信号至驱动线DO D27，并且依序接收感测线SO S14的感测信号，进而根据所接收的感测信号来计算感测电极阵列上各个电容的容值变化，以判读使用者于触控面板101上所触碰的区域。在传统的触控感测装置10的设计上，往往都是先有需求的触控面板101规格(如面板尺寸、感测解析度等)之后，再来选择适合的控制器102进行搭配。然而，控制器102在设计时即具有特定规格，也就是说，控制器102的驱动脚位D0’ D27’与感测脚位S0’ S 14’的脚位位置与数量在设计完成后即是固定不变的，因此每一款控制器不易适用于不同规格的触控面板，而形成较多的应用限制。对此，控制器的制造商在设计时往往会尽可能地预留感测脚位及/或驱动脚位，以期能支援较多种不同规格的触控面板。例如，图IA所设计的控制器102即能支援到最大16条感测线及32条驱动线的触控面板。上述预留较多感测脚位及/或驱动脚位的设计虽然可以让控制器具有较佳的应用性，但总体来看，控制器的感测脚位及驱动脚位的脚位位置及数量仍是固定，因此在应用弹性上还是不足。请参照图1B，图IB是另一种传统触控感测装置的功能方块图，用来说明控制器无法支援触控面板的一种实际情形。图IB中的控制器112具有16个感测脚位S0’ S15’及32个驱动脚位D0’ D31’，但触控面板111却具有18条感测线SO S 17及27条驱动线DO D26。如此一来，控制器112将会形成感测脚位S0’ S15’无法应付触控面板111的所有感测线SO S17，而驱动脚位D0’ D31’却多于触控面板111的所有驱动线DO D26的无法适用的情形。再者，由于传统控制器的感测脚位与驱动脚位的位置固定，因此在进行控制器与触控面板的驱动线及感测线之间的导线的电路布局时，往往会有一定的困难度。请参照图1C，图IC是另一种传统触控感测装置的功能方块图。如图IC所示，触控面板121的感测线SO S7与S8 S14分别位于触控面板121的右上侧与左下侧，并且为了分别对应连接于控制器122的感测脚位S0’ S7，与感测脚位S8， S14’，电路板或软板上用以连接感测脚位SO’ S14’与感测线SO S14的导线将会形成交叉走线的布局情况。于是，设计时便只能通过增加电路板或软板的层板来解决交叉走线的情况。但因为导线中所传递的信号为信号量微小的类比信号，因此交叉的导线还是容易互相干扰，而造成整个触控感 测装置的电气性能下降，甚至严重时会有发生错误的情形。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种触控感测装置及其可程序化控制器，所述可程序化控制器可以让触控感测装置的设计者设定可程序化控制器的多个通用脚位与触控面板的多条驱动线及多条感测线之间的对应关系，让可程序化控制器可以灵活设定各个通用脚位为驱动脚位或感测脚位，以因应不同规格的触控面板，并且有效优化触控面板及可程序化控制器之间的电路布局。本实用新型提供一种可程序化控制器，其中所述可程序化控制器包含多个通用脚位、控制电路与多个切换单元。控制电路用以记录所述多个通用脚位与一触控面板的多条感测线与多条驱动线之间定义的对应关系。多个切换单元对应连接多个通用脚位，且分别接收所述控制电路依据所述对应关系所产生的一切换信号。每一切换单元依据所接收的切换信号来将所对应连接的通用脚位选择性地连接至感测电路或驱动电路。本新型实施例还提供一种触控感测装置，其中所述触控感测装置包括触控面板与上述可程序化控制器。触控面板具有多条感测线与多条驱动线。根据上述构思，当控制电路控制任一对应连接于驱动线的通用脚位选择性地连接至驱动电路，以传送驱动电路产生的驱动信号至对应连接的驱动线时，控制电路进一步依序控制所有对应连接于感测线的通用脚位选择性地连接至感测电路，以传送对应连接的感测线耦合产生的感测信号传送至感测电路。根据上述构思，所述控制电路进一步同时控制两个对应连接于感测线的切换单元选择性地连接至感测电路的两个输入端。根据上述构思，每一切换单元进一步依据所接收的切换信号来将所对应连接的通用脚位选择性地连接至参考电压端或高阻抗端。根据上述构思，每一切换单元采用多个切换开关的组合、选择器或多工器的设计。根据上述构思，所述可程序化控制器为整合控制电路、多个切换单元、驱动电路及感测电路的单晶片系统。根据上述构思，所述控制电路包括存储单元、读写控制单元与信号产生单元。读写控制单元连接存储单元，用来接收所述对应关系，并将所述对应关系记录于所述存储单元。信号产生单元连接所述读写控制单元，通过所述读写控制单元自所述存储单元获得所述对应关系，并依据所述对应关系产生所述多个切换信号。综上所述，本实用新型实施例所提供触控感测装置的可程序化控制器可因应各种规格的触控面板，增加可程序化控制器的应用弹性，并且提升可程序化控制器的所有通用脚位的利用率。另外，更可根据实际触控面板的感测线及驱动线的出线位置以及可程序化控制器的通用脚位位置来适当地设定可程序化控制器的各个通用脚位的功能(驱动或感测)，藉以消除在电路板或软板上电路布局的困扰及降低困难度，让电路板或软板上用以连接触控面板与可程序化控制器之间的导线得以避免出现交叉走线的情况。[0017]为使能更进一步了解本实用新型的特征及技术内容，请参阅以下有关本实用新型的详细说明与附图，但是此等说明与所附图式仅系用来说明本实用新型，而非对本实用新型的权利范围作任何的限制。
图IA是一种传统触控感测装置的功能方块图。图IB是另一种传统触控感测装置的功能方块图。图IC是另一种传统触控感测装置的功能方块图。图2是本实用新型实施例提供的触控感测装置的功能方块图。图3A是本实用新型实施例提供的触控感测装置的细节电路示意图。图3B是本实用新型另一实施例提供的触控感测装置的细节电路示意图。图4是本实用新型实施例的控制电路的功能方块图。图5A是本实用新型实施例的存储单元所记录的对应关系的示意图。图5B是本实用新型另一实施例的存储单兀所记录的对应关系的不意图。其中，附图标记说明如下10、11、12、20 :触控感测装置101、111、121、201 :触控面板102、112、122 :控制器202:可程序化控制器2021、2021’ 感测电路2022、2022’、40 :控制电路2023:驱动电路41 :存储单元42 :读写控制单元43 :信号产生单元DO D39 :驱动线D0’ D31’ 驱动脚位I+、I-:输入端GO G63 :通用脚位SO S21 :感测线S0’ S15’ 感测脚位SffO SW63、SW0， SW63’ 切换单元Vref:参考电压端
具体实施方式
请参照图2，图2是本实用新型实施例提供的触控感测装置的功能方块图。触控感测装置20包括触控面板201与可程序化控制器202。本实施例的触控面板201包含多条感测线SO S21与驱动线DO D39，其中感测线SO S21及驱动线DO D39之间是电性绝缘并且交越形成一感测电极阵列，以提供触碰感测的功能。另外，不同于传统控制器，可程序化控制器202包含多个通用脚位GO G63，让触控感测装置20的设计者得以依据触控面板201及可程序化控制器202之间符合走线规则(如避免产生交叉走线、感测线及驱动线的走线长度限制等)的电路布局来自行定义可程序化控制器202的通用脚位GO G63的各脚位功能(驱动或感测)。换言之，任一通用脚位GO G63随设计者的定义而可以是感测脚位或驱动脚位。于图2的实施例中，在根据触控面板201的规格(如面板尺寸、比例、感测解析度、驱动线及感测线的出线位置等)来考量电路布局，以避免产生交叉走线的情况下，本实施例的感测线SO S10、S11 S21是分别通过导线连接至通用脚位GO G10、G61 G51，而驱动线DO D39则是分别通过导线连接至通用脚位Gll G50。对此，设计者便可进一步根据所完成的电路布局来定义可程序化控制器202的通用脚位GO G63的各脚位作用，将通用脚位GO G10、G61 G51分别定义为用以接收感测线SO S10、S 11 S21的感测信号的感测脚位，而将通用脚位Gll G50分别定义为用以传送驱动信号给驱动线DO D39的驱动脚位。此外，由于本实施例为了避免产生交叉走线的情况，可程序化控制器202的通用脚位GO G63已非依编号顺序来对应连接触控面板201的感测线SO S21及驱动线DO D39，因此可程序化控制器202更可进一步根据通用脚位GO G63与感测线SO S21及驱动线DO D39之间定义的对应关系来管理所有通用脚位GO G63的运作，以达到有效地控制触控面板201的感测线SO S21及驱动线DO D39的作用。值得说明的是，对应关系可例如是以一对照表的方式来设计呈现，然而，对应关系的呈现方式并非用以限定本实用新型。在实际运作上，可程序化控制器202会依序通过定义为驱动脚位的通用脚位Gll G50传送驱动信号至对应连接的驱动线DO D39，并且在通过任一定义为驱动脚位的通用脚位Gll G50传送驱动信号至对应连接的驱动线DO D39时，可程序化控制器202另外是依序通过所有定义为感测脚位的通用脚位GO G10、G61 G51来接收感测信号。如此，可程序化控制器202得以分别针对每一驱动线DO D39来接收所有感测线SO S21的感测信号，进而完成整个感测电极阵列的扫描，并依据所接收到的所有感测信号来判断出使用者于触控面板201上所触碰的区域。附带一提的是，可程序化控制器202扫描感测电极阵列的顺序并非为本实施例所限制，可程序化控制器202更可以通过使用者定义的顺序来传送驱动信号与接收感测信号。另外，相较于传统控制器的驱动脚位数量与感测脚位数量必须分别大于触控面板的驱动线数量与感测线数量，本实施例的可程序化控制器202具有较大的弹性，可应用于任何驱动线与感测线的数量总和小于等于可程序化控制器202的通用脚位数量的触控面板。举例而言，本实施例的可程序化控制器202可以适用于驱动线及感测线的数量总和在64条以内的各种规格的触控面板。为了进一步说明触控感测装置20的电路架构及运作情形，请基于图2的架构来参照图3A，图3A是本实用新型实施例提供的触控感测装置的细节电路示意图，并且图3A仅局部绘示出触控面板201的四条驱动线DO D3及四条感测线SO S3所交越形成的部分感测电极阵列，其中每一驱动线DO D3和每一感测线SO S3的交越点是耦合形成一电容。可程序化控制器202包括感测电路2021、控制电路2022、驱动电路2023及多个分别对应连接通用脚位GO G63的切换单元SWO SW63。其中，控制电路2022是用来记录前述所定义的通用脚位GO G63与感测线SO S21及驱动线DO D39之间的对应关系。所述切换单元SWO SW63连接控制电路202，并且对应接收控制电路202依据对应关系所产生的一切换信号GOS G63S，其中每一切换单元SWO SW63是依据所接收的切换信号GOS G63S来将所对应连接的通用脚位GO G63选择性地连接至驱动电路2023、感测电路2021或一参考电压端Vref (例如接地端、电压源)。另外，所述参考电压端Vref于其他实施方式中可以移除或者使用一高阻抗端来取代。再者，驱动电路2023是用以产生驱动信号(如弦波信号)。感测电路2021则是用以接收感测信号，并依据所有接收的感测信号来判读使用者于触控面板201上所触碰的区域。在实际设计上，控制电路2022除了依据对应关系来产生切换信号G0S[0:2] G63S[0:2]之外，更可进一步控制切换信号GOS G63S[0:2]的产生时序，以控制切换单元SWO SW63的切换连接的运作。换句话说，在存在对应关系的条件之下，控制电路2022得以依据实际设计所需的扫描顺序来控制传送驱动信号至定义为驱动脚位的通用脚位Gll G50与自定义为感测脚位的通用脚位GO G10、G61 G51接收感测信号的顺序。 举例来说，控制电路2022逐一控制对应连接于驱动线DO D39的切换单元Sffl I SW50选择性地连接至驱动电路2023，用以依序传送驱动电路2023产生的驱动信号至对应连接的驱动线DO D39，并且当控制电路2022控制任一对应连接于驱动线DO D39的切换单元SWll SW50选择性地连接至驱动电路2023时，控制电路2022另外是依序控制所有对应连接于感测线SO S21的切换单元SWO SW10、S61 S51选择性地连接至感测电路2021，以依序传送所述对应连接的感测线SO S21的感测信号至感测电路2021，让感测电路2021得以针对目前驱动的一条驱动线DO D39来接收所有感测线SO S21的感测信号。值得一提的是，在图3A的实施例中，感测电路2021是使用单端感测的方式来获得感测信号。因此于此实施例中，切换单元SWO SW63分别是采用三个切换开关的组合的设计，并且分别依据切换信号G0S[0:2] G63S[0:2]的信号值来将所对应连接的通用脚位GO G63选择性地连接至驱动电路2023、感测电路2021或参考电压端Vref。其中，可程序化控制器202预设是控制所有切换单元SWO SW63连接于参考电压端Vref，让切换单元SWO SW63在未被控制连接于感测电路2021或驱动电路2022时，所有对应连接的通用脚位GO G63皆能维持在一电压值，避免对应连接于切换单元SWO SW63的驱动线DO D39及感测线SO S21容易受到干扰而形成浮动(Floating)的状态。在本实施例中，对应于图2的实施例，于图3A中，切换单元SWO SW3(或通用脚位GO G3)分别对应连接感测线SO S3，而切换单元SWll SW14(或通用脚位Gll G14)分别对应连接驱动线DO D3。另外，切换信号GOS[0:2] G63S[0:2]是一个三位元(3bits)的信号。举例来讲，当信号值=[001]时，代表选择性连接至驱动电路2023 ;当信号值=[010]时，代表选择性连接至感测电路2021 ;且当信号值=[100]时，代表选择性连接至参考电压端。然而，需要注意的是，切换单元SWO SW63的实施方式与切换信号GOS[0:2] G63S[0:2]的类型都非用以限制本实用新型。在另一实施方式中，每一个切换单兀SWO SW63亦可以米用一多工器或一选择器的设计。请参照图3B，图3B是本实用新型另一个实施例提供的触控感测装置的细节电路示意图。图3B的实施例的架构及运作大致与图3A的实施例相同，不同处在于，图3B的感测电路2021’是使用差动感测的方式来获得感测信号，换句话说本实施例的感测电路2021’是采用双通道的设计而具有两个输入端I+、I-。此外，每一个切换单元SWO’ SW63’可例如是采用四个切换开关的组合的设计，其中四个切换开关分别是用来连接于驱动电路2023、感测电路2021’的两个输入端I+、I-及参考电压端Vref。相对的，控制电路2022’所产生的切换信号GOS[0:3] G63S[0:3]则是设计为四位元(4bits)的信号。举例来说，当信号值=[0001]时，代表选择性连接至驱动电路2023 ;当信号值=[0010]时，代表选择性连接至感测电路2021’的输入端I+;当信号值=[0100]时，代表选择性连接至感测电路2021’的输入端I-;且当信号值=[1000]时，代表选择性连接至参考电压端Vref。如此一来，本实施例在运作上，当控制电路2022’控制任一对应连接于驱动线DO D39的切换单元SWir SW50’选择性地连接至驱动电路2023时，控制电路2022’在 依序控制所有对应连接于感测线SO S21的切换单元SW0’ SW10’、S61’ S51’上，是每次同时控制两个对应连接于感测线SO S21的切换单元SW0’ SW10’、S61’ S51’选择性地分别连接至感测电路2021’的两个输入端I+、I-，以进行差动感测。请接着参照图4，图4是本实用新型实施例的控制电路的功能方块图。控制电路40可以用来实现例如图3A与图3B的控制电路2022、2022’。控制电路40包括存储单元41、读写控制单元42与信号产生单元43。读写控制单元42连接存储单元41，用来接收触控感测装置的设计者所定义的通用脚位与感测线及驱动线之间的对应关系，并将对应关系记录于存储单元41。信号产生单元43连接读写控制单元42，用以通过读写控制单元42获得存储单元41中所记录的对应关系，并依据所述对应关系产生切换信号GOS G63S，以控制图3A与图3B的所有切换单元SWO SW63、SW0’ SW63’的运作，进而达到管理所有通用脚位GO G63的功能。要说明的是，切换信号GOS G63S会依据实际设计的切换单元而有所不同。举例来说，当切换单元为如同图3A的切换单元SWO S63时，则切换信号GOS G63S为如同图3A的切换信号GOS[0:2] G63S[0:2];当切换单元为如同图3B的切换单元SW0’ S63’时，则切换信号GOS G63S为如同图3B的切换信号GOS G63S。接着，请对应地参照图2、图4与图5A，图5A是本实用新型实施例的存储单元所记录的对应关系的不意图。图5A的不意图是用来说明利用触控面板201的驱动线DO D39及感测线SO S21为基准来对应记录可程序化控制器202的通用脚位GO G61的对应关系。在设计上，存储单元41会被告知触控面板201具有多少个驱动线DO D39与感测线SO S21，以用来置放驱动线数量与感测线数量的资讯。感测线SO S21所连接的通用脚位GO G10、G61 G51依序记录在存储单元41的地址0x0000 0x0015的暂存器，且驱动线DO D39所连接的通用脚位Gll G50依序记录在存储单元41的地址0x0016 0x003D的暂存器。举例来说，于图5A中，感测线S21所连接的通用脚位为G51，因此通用脚位G51的数值会被记录在地址0x0015的暂存器；且驱动线D38所连接的通用脚位为G49，因此通用脚位G49的数值会被记录在地址0x003C的暂存器。请参照图2、图4与图5B，图5B是本实用新型另一个实施例的存储单元所记录的对应关系的示意图。不同于图5A的实施例，图5B的示意图是用来说明利用可程序化控制器202的通用脚位GO G63为基准来对应记录触控面板201的驱动线DO D39及感测线SO S21的对应关系。存储单元41会用来置放可程序化控制器202的通用脚位数量的资讯。再者，存储单元41的地址0x0000 0x003F的暂存器是用来依序记录通用脚位GO G63的接线状态(如连接感测线SO S21、连接驱动线DO D39或空接线)。举例来说，于图5B中，通用脚位G51是对应连接的感测线S21，因此感测线S21的数值会被记录在地址0x0033的暂存器；且通用脚位G49是对应连接驱动线D38，因此驱动线D38的数值会被记录在地址0x0031的暂存器。需要说明的是，上述图5A及图5B所揭示的对应关系的记录方式并非用以限定本实用新型，且存储单元41的容量会与感测线数量、驱动线数量与通用脚位数量等数值相关。另外，值得一提的是，上述实施例中的可程序化控制器是采用单晶片系统的设计，以直接整合驱动电路、感测电路、控制电路及多个切换单元。然而，在其他种实施方式中，驱动电路、感测电路可能不会与多个切换单元、控制电路整合于同一个晶片中。换言之，在其他种实施例中，可程序化控制器可能仅包括多个切换单元、控制电路，且驱动电路、感测电路是独立于可程序化控制器之外。 综上所述，本实用新型实施例可增加可程序化控制器的应用弹性，并且提升可程序化控制器的所有通用脚位的利用率。触控感测装置的设计者可以根据实际触控面板的感测线及驱动线的出线位置以及可程序化控制器的通用脚位位置来适当地设定可程序化控制器的各个通用脚位的功能，并进而将通用脚位与感测线及驱动线之间的对应关系记录于可程序化控制器。如此，可程序化控制器可以依据此对应关系控制驱动电路将驱动信号传送至驱动线的顺序以及感测电路自感测线接收感测信号的顺序。除此之外，可程序化控制器提供的自定义通用脚位的功能，更可消除电路板或软板上电路布局的困扰及降低困难度，让电路板或软板上用以连接触控面板与可程序化控制器之间的导线得以具有符合走线规格(如避免出现交叉走线)的电路布局。以上所述仅为本实用新型的实施例，其并非用以局限本实用新型的专利范围。
权利要求1.一种可程序化控制器，其特征在于，包括 多个通用脚位； 一控制电路，用以记录该些通用脚位与一触控面板的多条感测线及多条驱动线之间定义的一对应关系；以及 多个切换单元，连接该控制电路与对应连接该些通用脚位，并且分别接收该控制电路依据该对应关系产生的一切换信号，其中每一切换单元依据所接收的该切换信号来将所对应连接的通用脚位选择性地连接至一感测电路或一驱动电路。
2.如权利要求I所述的可程序化控制器，其特征在于，当该控制电路控制任一对应连接于驱动线的切换单元选择性地连接至该驱动电路，以传送该驱动电路产生的一驱动信号至该对应连接的驱动线时，该控制电路进一步依序控制所有对应连接于感测线的切换单元选择性地连接至该感测电路，以传送该对应连接的感测线耦合产生的一感测信号至该感测 电路。
3.如权利要求2所述的可程序化控制器，其特征在于，该控制电路进一步同时控制两个对应连接于感测线的切换单元选择性地连接至该感测电路的两个输入端。
4.如权利要求I所述的可程序化控制器，其特征在于，每一切换单元进一步依据所接收的该切换信号来将所对应连接的该通用脚位选择性地连接至一参考电压端或一高阻抗端。
5.如权利要求I所述的可程序化控制器，其特征在于，每一切换单元采用多个切换开关的组合、一选择器或一多工器的设计。
6.如权利要求I所述的可程序化控制器，其特征在于，所述控制电路包括 一存储单元； 一读写控制单元，连接该存储单元，用来接收该对应关系，并将该对应关系记录于该存储单元；以及 一信号产生单元，连接该读写控制单元，并且通过该读写控制单元获得该存储单元记录的该对应关系，以及依据该对应关系产生该些切换信号。
7.一种触控感测装置，其特征在于，包括 一触控面板，包含多条感测线与多条驱动线； 一可程序化控制器，包括； 多个通用脚位； 一控制电路，用以记录该些通用脚位与该触控面板的该些感测线及该些驱动线之间定义的一对应关系；以及 多个切换单元，连接该控制电路与对应连接该些通用脚位，并且分别接收该控制电路依据该对应关系产生的一切换信号，其中每一切换单元依据所接收的该切换信号将所对应连接的通用脚位选择性地连接至一感测电路或一驱动电路。
8.如权利要求7所述的触控感测装置，其特征在于，每一切换单元进一步依据所接收的该切换信号来将所对应连接的该通用脚位选择性地连接至一参考电压端或一高阻抗端。
9.如权利要求7所述的触控感测装置，其特征在于，每一切换单元采用多个切换开关的组合、一选择器或一多工器的设计。
10.如权利要求7所述的触控感测装置，其特征在于，该可程序化控制器为一整合该控制电路、该些切换单元、该驱动电路及该感测电路的单晶片系统。
11.如权利要求7所述的触控感测装置，其特征在于，该控制电路包括 一存储单元； 一读写控制单元，连接该存储单元，用来接收该对应关系，并将该对应关系记录于存储忆单元；以及 一信号产生单元，连接该读写控制单元，并且通过该读写控制单元获得该存储单元记录的该对应关系，以及依据该对应关系产生该些切换信号。
专利摘要一种触控感测装置及其可程序化控制器，该可程序化控制器包括多个通用脚位、控制电路与多个切换单元。控制电路记录多个通用脚位与触控面板的多条感测线及多条驱动线之间定义的对应关系。多个切换单元对应连接多个通用脚位，且分别接收控制电路依据对应关系产生的一切换信号，其中每一切换单元依据所接收的切换信号来将所对应连接的通用脚位选择性地连接至感测电路或驱动电路。可程序化控制器可以让触控感测装置的设计者设定多个通用脚位与多条驱动线及多条感测线之间的对应关系，而使得可程序化控制器可以适用于各种不同规格的触控面板。
文档编号G06F3/041GK202502480SQ20112057679
公开日2012年10月24日 申请日期2011年12月30日 优先权日2011年12月30日
发明者周大康, 庄凯竹 申请人:宸鸿光电科技股份有限公司