触控侦测方法与电容式感测装置与流程

本发明涉及一种触控侦测方法与电容式感测装置，尤其涉及一种通过同时实施互感侦测模式与自感侦测模式的触控侦测方法与电容式感测装置。

背景技术：

随着触控技术的进步，越来越多的电子装置改以触控面板取代传统的键盘或鼠标，作为主要的输入设备。触控面板为一贴附在显示器上的装置，用户可通过手指触碰或由触控笔轻压面板来操作电子装置。如此一来，电子装置能省略传统的键盘布局空间，把空间挪至显示器，以加大用户的可视区域。

触控面板依感应方式区分有电阻式、电容式、光学式及声波式等，其中电容式触控面板具有操控灵敏的优点，而广泛地被应用在各式电子装置中。电容式触控面板是根据面板的电容值变化，判断面板被触压的区域。然而，除了制造商预设的面板电容外，面板不可避免地存在非理想的寄生电容。寄生电容会导致触控侦测信号产生偏移，导致后续辨识触控侦测信号的困难。因此触控侦测信号中寄生电容导致的偏移成分实有消除的必要。

技术实现要素：

因此，本发明的主要目的即在于提供一种触控侦测方法与电容式感测装置，可消除寄生电容导致的偏移成分，达到简化触控信号的目的。

本发明公开一种触控侦测方法，用在一电容式感测装置，该电容式感测装置用来侦测一面板的电容变化，一可变电容包含有一第一端电性耦接至该面板，该触控侦测方法包含有同时提供一第一频率信号至该可变电容的一第二端以及提供一第二频率信号至该面板；根据该可变电容的该第一端的电压变化，判断该面板的一被碰触区域；以及产生一输出信号，以指示该被碰触区域；其中该第一频率信号与该第二频率信号的相位相反。

本发明还公开一种电容式感测装置，用来侦测一面板的电容变化，该电容式感测装置包含有一输入端，电性耦接在该面板；一模拟前端电路，电性耦接在该输入端，用来根据该输入端的电压变化，判断该面板的一被碰触区域，并产生一输出信号，以指示该被碰触区域；以及一可变电容，包含有一第一端，电性耦接在该输入端；以及一第二端，电性耦接在该模拟前端电路，用来接收一第一频率信号；其中该第一频率信号是在一第二频率信号被提供至该面板的同时被提供至该第二端；其中该第一频率信号与该第二频率信号的相位相反。

附图说明

图1为一电容式触控装置的示意图。

图2为图1的电容式触控装置的一理想输出信号的示意图。

图3为图1的电容式触控装置的一实际输出信号的示意图。

图4为图1的电容式触控装置的一变化实施例的示意图。

图5为本发明实施例一电容式感测装置的示意图。

图6为本发明实施例一触控侦测流程的示意图。

图7为图6的触控侦测流程的一时段配置图。

其中，附图标记说明如下：

10 电容式触控装置

50 电容式感测装置

60 触控侦测流程

100 面板

102_1～102_N 区域

120、500 模拟前端电路

130、530 输入端

140、540 节点

600、604、606、608、610 步骤

700、702、704 时段

C1～CN 等效电容

C_noise 寄生电容

C_com 可变电容

C_self 自感电容

TX、TX1～TXN 驱动信号

CLK_mutual 互感频率信号

CLK_self 自感频率信号

Raw_data 输出信号

R_mutual 互感信号成分

R_{self_com}、R_self 自感信号成分

R_{noise_mutual} 互感偏移成分

R_{noise_self} 自感偏移成分

具体实施方式

请参考图1，图1为一电容式触控装置10的示意图。电容式触控装置10包含有一面板100及一模拟前端电路120。面板100包含有多个区域102_1～102_N，每个区域的电性可视为一等效电容与一等效电阻的组合，如图1所示。等效电容C1～CN的一端用来接地或接收驱动信号TX1～TXN。在一互感侦测模式时，驱动信号TX1～TXN以频率信号的形式轮流馈入面板100，也就是当驱动信号TX1馈入时，区域102_2～102_N接地；当驱动信号TX2馈入时，区域102_1、102_3～102_N接地；依此类推。模拟前端电路120用来侦测驱动信号TX1～TXN馈入时一输入端130的电压变化，并产生一输出信号Raw_data，以指示面板100上被碰触的位置。举例来说，若一手指碰触区域102_2，驱动信号TX2馈入面板100时，输入端130的电压将与其他驱动信号TX1、TX3～TXN馈入时显著不同，此一差异将反应在输出信号Raw_data上，如图2所示。如此一来，手指碰触区域102_2的事件即被侦测出来。

然而，面板100中存在非理想因子，其可以一寄生电容C_noise表示，如图1所示。寄生电容C_noise会造成输入端130的电压产生偏移，此偏移也会反应在输出信号Raw_data中，也就是Raw_data＝R_mutual+R_{noise_mutual}，其中R_mutual表示一互感信号成分、R_{noise_mutual}表示一互感偏移成分，如图3所示。

除了互感侦测模式外，在一自感侦测模式时，电容式触控装置10可通过开关电路额外配置一自感电容C_self，如图4所示。需注意的是，在自感侦测模式时，一节点140额外接收一自感频率信号CLK_self，自感频率信号CLK_self用来驱动自感电容C_self。与互感侦测模式的非理想效应相似，寄生电容C_noise同样会造成输出信号Raw_data产生偏移，也就是Raw_data＝R_self+R_{noise_self}，其中R_self表示一自感信号成分、R_{noise_self}表示一自感偏移成分。

由于在后续的信号处理中，无论是互感偏移成分R_{noise_mutual}或自感偏移成分R_{noise_self}，都会造成后续辨识处理的困难，因此本发明还提供下述实施例，可消除输出信号Raw_data中的偏移成分R_{noise_mutual}、R_{noise_self}。

请参考图5，图5为本发明实施例一电容式感测装置50的示意图。电容式感测装置50用来侦测面板100的电容变化，包含有一模拟前端电路500及一可变电容C_com。电容式感测装置50在一节点540接收一自感频率信号CLK_self。在电容式感测装置50接收自感频率信号CLK_self的同时，面板100也轮流接收驱动信号TX1～TXN。需注意的是，驱动信号TX1～TXN是以一互感频率信号CLK_mutual的方式呈现，且互感频率信号CLK_mutual与自感频率信号CLK_self的相位相反，也就是CLK_self＝/CLK_mutual。模拟前端电路500用来根据一输入端530的电压变化，辨识面板100的一被碰触区域，并以一输出信号Raw_data指示被碰触区域。

换句话说，电容式感测装置50是图1互感侦测模式实施例与图4自感侦测模式实施例的综合。根据重迭(Superposition)原理，模拟前端电路500产生的输出信号Raw_data＝R_mutual+R_{noise_mutual}–(R_{self_com}+R_{noise_com})，其中R_mutual为互感频率信号CLK_mutual引起的一互感信号成分，R_{noise_mutual}为寄生电容C_noise对互感频率信号CLK_mutual反应产生的一互感偏移成分，R_{self_com}为可变电容C_com对自感频率信号CLK_self反应产生的一自感信号成分，R_{noise_com}为寄生电容C_noise对自感频率信号CLK_self反应产生的一自感偏移成分。通过调整可变电容C_com的电容值，可使R_{noise_mutual}＝R_{noise_com}。如此一来，输出信号Raw_data＝R_mutual–R_{self_com}不再包含任何寄生电容C_noise引起的成分，因此能达到消除偏移成分的目的。

需注意的是，互感频率信号CLK_mutual与自感频率信号CLK_self被设计为180度的反相，使得自感频率信号CLK_self引起的R_{self_com}、R_{noise_com}为负值，可达到互相抵消互感偏移成分R_{noise_mutual}与自感偏移成分R_{noise_com}的目的。另外，寄生电容C_noise会随面板的特性变化，甚至同一块面板不同区域的寄生电容也不相同。因此，可变电容C_com的电容值也须随着实际状况而调整，才能消除各种不同面板的寄生电容。实际上，可变电容C_com的电容值可通过实验量测或计算机仿真决定，但不限于此。

上述电容式感测装置50电容感测装置的操作可整理为一触控侦测流程60，如图6所示。触控侦测流程60包含有下列步骤：

步骤600：开始。

步骤604：同时提供自感频率信号CLK_self至可变电容C_com的一第二端以及提供互感频率信号CLK_mutual至面板100。

步骤606：模拟前端电路500根据可变电容C_com的第一端的电压变化，判断面板100的被碰触区域。

步骤608：模拟前端电路500产生输出信号Raw_data，以指示该被碰触区域。

步骤610：结束。

通过触控侦测流程60，输出信号Raw_data＝R_mutual–R_{self_com}不再包含任何寄生电容C_noise引起的偏移成分。换句话说，对于没有物体接触的面板区域，输出信号Raw_data＝0，因此后续的信号处理电路可轻易地区别出有或没有物体接触面板，进而达到简化辨识流程的目的。

需注意的是，触控侦测流程60是同时实施自感侦测模式与互感侦测模式，如图7所示。在图7中，700表示面板100完整扫描一次画面所需的时段，702表示实施一次自感侦测模式所需的时段，704表示实施一次互感侦测模式所需的时段。通过图7的时间配置，自感侦测模式与互感侦测模式的实施可以完全同步。

综上所述，本发明利用自感侦测模式与互感侦测模式中信号之间的关联性，同时实施自感侦测模式与互感侦测模式，如此一来，再通过馈入反相频率信号的设计，可让自感侦测模式与互感侦测模式中的信号偏移成分彼此消除，进而达到简化触控信号的目的。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。