专利名称：决定压触点位置的电路、触控面板模块及侦测压触点方法
技术领域：
本发明涉及一种用来决定一电容式位置感测面板上压触点位置的电路，尤指一种利用自电容值(self capacitance)与相互电容值(mutual capacitance)感测方式来决定该电容式位置感测面板上压触点位置的电路。
背景技术：
在人机界面(Human-Machine Interface, HMI)的操作上，位置感测器是一种被广泛应用的功能，其技术可分为电阻式、光学式、声波式及电容式等等感测方式，其中电容式位置感测器由于不需要应力应变的材料变形，也较不受外界环境光线与温度所影响，工艺也较其他技术简单，故电容式感测技术成为整合工艺可行性最高的一种技术。电容式位置感测器的感测方式主要可以分为自电容值感测方式以及相互电容值感测方式，其中自电容值感测方式在判断压触点位置时存在着重影(ghosting)与对齐 (snap)的问题，因此使用自电容值感测方式侦测两点以上的压触点时会发生判断错误以及位置不明确等问题；另一方面，相互电容值感测方式可以正确侦测到两点以上的压触点的位置，然而，由于相互电容值感测方式是使用逐级驱动来进行感测，因此系统在感测解析度与操作速度上会有较高的需求。
发明内容
因此，本发明的目的之一在于提供一种用来决定一电容式位置感测面板上压触点位置的电路、一触控面板模块以及一种侦测电容式位置感测面板上的压触点的方法，其利用自电容值(self capacitance)与相互电容值(mutual capacitance)感测方式来决定电容式位置感测面板上压触点位置，以解决上述的问题。依据本发明一实施例，公开一种用以决定一电容式位置感测面板上压触点位置的电路，其中该电容式位置感测面板上具有多条感应线与多条驱动线，且该多条感应线与该多条驱动线垂直交错，且该电路包含有多个第一放大器与多个第二放大器。该多个第一放大器分别连接于该多条感应线，且用来侦测该多条感应线上是否有压触点，其中每一个第一放大器的一第一输入端连接于一第一输入信号源，且该第一放大器的一第二输入端通过一第一电容耦接于该第一放大器的一输出端；该多个第二放大器分别连接于该多条驱动线，且用来侦测该多条驱动线上是否有压触点，其中每一个第二放大器的一第一输入端通过一开关以选择性地连接于该第一输入信号源或是一第二输入信号源，且该第二放大器的一第二输入端通过一第二电容耦接于该第二放大器的一输出端；其中当该电路操作于一第一操作模式时，每一个第二放大器的该第一输入端耦接于该第一输入信号源，以及当该电路操作于一第二操作模式时，该多个第二放大器中多个特定第二放大器的该第一输入端耦接于该第二输入信号源。依据本发明另一实施例，一种触控面板模块包含有一电容式位置感测面板与一集成电路，其中该电容式位置感测面板上具有多条感应线以及多条驱动线，以及该集成电路
5包含有多个第一放大器与多个第二放大器。该多个第一放大器分别连接于该电容式位置感测面板上的多条感应线，且用来侦测该多条感应线上是否有压触点，其中每一个第一放大器的一第一输入端连接于一第一输入信号源，且该第一放大器的一第二输入端通过一第一电容耦接于该第一放大器的一输出端；该多个第二放大器分别连接于该电容式位置感测面板上的多条驱动线，且用来侦测该多条驱动线上是否有压触点，其中每一个第二放大器的一第一输入端通过一开关以选择性地连接于该第一输入信号源或是一第二输入信号源，且该第二放大器的一第二输入端通过一第二电容耦接于该第二放大器的一输出端；其中当该集成电路操作于一第一操作模式时，每一个第二放大器的该第一输入端耦接于该第一输入信号源，以及当该集成电路操作于一第二操作模式时，该多个第二放大器中多个特定第二放大器的该第一输入端耦接于该第二输入信号源。 依据本发明另一实施例，公开一种用来侦测一电容式位置感测面板上的压触点的方法，其中该电容式位置感测面板上具有多条感应线以及多条驱动线，且该多条感应线与该多条驱动线垂直交错，该方法包含有侦测该电容式位置感测面板上的压触点以得到多个候选压触点，于该电容式位置感测面板操作于一第一操作模式；以及侦测该电容式位置感测面板上的压触点，以自该多个候选压触点之中选取一部分的候选压触点来作为该电容式位置感测面板上实际的压触点，于该电容式位置感测面板操作于一第二操作模式；其中提供一第一输入信号以使得该多条感应线以及该多条驱动线的电压电位实质上等于该第一输入信号的电压电位，于该电容式位置感测面板操作于该第一操作模式时；以及提供一第二输入信号以使得该候选压触点下的驱动线的电压电位实质上等于该第二输入信号的电压电位，在该电容式位置感测面板操作于该第二操作模式时。
-实施例的一触控面板模块的示意图，其中该触控面板模块操图1为依据本发明-
作于一第一操作状态；图2为触控面板模块操作于该第一操作模式时侦测压触点的示意图；图3为触控面板模块操作于该第一操作模式时各信号的时序图；图4为图1所示的触控面板模块操作于一第二操作状态的示意图；图5为触控面板模块操作于该第二操作模式时侦测压触点的示意图；图6为触控面板模块操作于该第二操作模式时各信号的时序图；图7为依据本发明一实施例的触控面板模块操作于该第一操作模式与该第 作模式的时序图；图8为依据本发明-的方法的流程图。其中，附图标记100触控面板模块
操
-实施例的一种用来侦测一电容式位置感测面板上的压触点
102_1 104_1 110 120
102_12 104 16
感应线驱动线
电容式位置感测面板集成电路
122_1 122_12第一放大器132_1 132_16第二放大器150判断电路Sffl_l SW1_12、SW2_1 SW2_16、SW3_1 SW3_12、开关SW4_1 SW4_16800 806步骤
具体实施例方式请参考图1，图1为依据本发明一实施例的触控面板模块100的示意图。如图1所示，触控面板模块100包含有一电容式位置感测面板110以及一集成电路120，其中电容式位置感测面板110包含有多条感应线(于本实施例为12条感应线102_1 102_12)与多条驱动线(于本实施例为16条驱动线104_1 104_16)，且该多条感应线与该多条驱动线垂直交错(图1所示的Rsy、Rsx分别代表感应线与驱动线的区段电阻，而Rot为共电极的区段电阻)；集成电路120包含有多个第一放大器(于本实施例为12个第一放大器122_1 122_12)、多个第二放大器(于本实施例为16个第二放大器132_1 132_16)以及一判断电路150，其中每一个第一放大器122_1 122_12的负极输入端分别通过开关SW1_1 SW1_12与电容接于其输出端，每一个第一放大器122_1 122_12的正极输入端分别通过开关SW3_1 SW3_12以选择性地连接于一第一输入信号源Vin或是一第二输入信号源 VM，每一个第二放大器132_1 132_16的负极输入端分别通过开关SW2_1 SW2_16与电容Ct耦接于其输出端，以及每一个第二放大器132_1 132_16的正极输入端分别通过开关SW4_1 SW4_16以选择性地连接于第一输入信号源Vin或是第二输入信号源\。此外， 开关Sffl_l SW1_12分别由控制信号Φγ[1] Φγ[12]来控制、开关SW2_1 SW2_16分别由控制信号Φχ[1] Φχ[16]来控制、开关SW3_1 SW3_12分别由控制信号Ψγ[1] Ψγ[12]来控制、且开关SW4_1 SW4_16分别由控制信号Ψχ[1] Ψχ[16]来控制。在触控面板模块100的操作上，首先，触控面板模块100先操作于一第一操作模式，亦即使用自电容值感测方式来侦测电容式位置感测面板110上的压触点。此时，参见图 1，开关SW1_1 SW1_12与开关SW2_1 SW2_16均为未导通的状态，且第一放大器122_1 122_12与第二放大器132_1 132_16的正极输入端分别通过开关SW3_1 SW3_12与开关 SW4_1 SW4_16连接至第一输入信号源Vin，而判断电路150接收来自第一放大器122_1 122_12输出端的信号SY[1] SY[12]以及第二放大器132_1 132_16输出端的信号 Sx[l] &[16]，并据以判断出哪些感应线或是驱动线上具有压触点。详细来说，请同时参考图2以及图3，图2为触控面板模块100操作于该第一操作模式时侦测压触点的示意图，而图3为各信号的时序图。在图3的时间Tl中，触控面板模块100未操作于该第一操作模式或是该第二操作模式，因此控制信号Φγ[η]与Φχ[πι]分别控制开关SWl_n与开关SW2_m为导通状态，亦即第一放大器122_n与第二放大器132_m此时可视为一缓冲放大器，而图3的时间T2中，触控面板模块100操作于该第一操作模式，控制信号ΦΥ[η]与Φχ[πι]此时分别控制开关SWl_n与开关SW2_m为未导通状态，而参考图2， 假设一压触点位于感应线102_11及驱动线104_m上，则放大器122η的输出SY[n]与放大器 132_m的输出如以下公式所示
7
Sy [n] = (1+ Σ CFy[n]/CT) · VIN(t)-VIN(t)，t 彡 0Δ Vs [η] = (Σ CFy[n]/CT) · VinSx [m] = (1+ Σ Cfx [m]/CT) · VIN(t)-VIN(t)，t 彡 0AVs[m] = ( Σ CFx[m]/CT) · Vin因此，判断电路150通过判断输出信号SY[n]与的电压电位的变化即可得知感应线102_11及驱动线104_m上是否具有压触点。此外，由于本发明所属技术领域技术人员应能了解上述公式的推导过程及涵义，故在此不针对上述公式作细节说明。需注意的是，图2与图3所示仅为侦测单一感应线与驱动线上是否具有压触点的情形，然而，实质上集成电路120会同时侦测所有感应线与驱动线上是否具有压触点，亦即，当操作于该第一操作模式时，开关SW1_1 SW1_12与开关SW2_1 SW2_16均为未导通的状态，而第一放大器122_1 122_12与第二放大器132_1 132_16会同时分别产生输出信号SY[1] SY[12]与Sx[l] Sx[16]至判断电路150。然而，若是电容式位置感测面板110上具有两个或以上的压触点时，使用自电容值感测方式并无法确实判断出压触点的实际位置，而仅能判断出哪些感应线与驱动线上具有压触点，因此，若是电容式位置感测面板110上实际上具有两个压触点，则使用自电容值感测方式会判断有四个可能的压触点，若是电容式位置感测面板110上具有三个压触点， 则使用自电容值感测方式会判断有九个可能的压触点...以此类推，而造成所谓的重影 (ghosting)现象。接着，为了确实判断出压触点的位置，在触控面板模块100操作于该第一操作模式并决定出哪些感应线或是驱动线上具有压触点之后，触控面板模块100操作于该第二操作模式，亦即使用相互电容值感测方式来侦测电容式位置感测面板110上的压触点。当触控面板模块100操作于该第二操作模式时，首先，集成电路120会依据触控面板模块100操作于该第一操作模式时所决定的哪条驱动线上具有压触点，而自第二放大器 132_1 132_16中决定出一部分的特定第二放大器，举例来说，假设集成电路120于该第一操作模式判断出驱动线104_2与104_16上具有压触点，则选择第二放大器132_2与132_16 作为特定第二放大器。接着，参见图4，假设驱动线104_2与104_16上具有压触点，且第二放大器132_2与132_16作为特定第二放大器，则第二放大器132_2与132_16(特定第二放大器)的正极输入端分别通过开关SW4_2与SW4_16连接至第二输入信号源VM，而第一放大器122_1 122_12与其他的第二放大器的正极输入端则连接至第一输入信号源Vin ；此外， 开关SW2_2与SW2_16为导通状态，且开关SW3_1 SW3_12、SW4_1、SW4_3 SW4_15为未导通状态。详细来说，请同时参考图5以及图6，图5为触控面板模块100操作于该第二操作模式时侦测压触点的示意图，而图6为各信号的时序图。在图6的时间T3中，触控面板模块 100未操作于该第一操作模式或是该第二操作模式，因此控制信号φγ[η]与ΦΧ[Π1]分别控制开关SWl_n与开关SW2_m为导通状态，亦即第一放大器122_n与第二放大器132_m此时可视为一缓冲放大器，而图6的时间T4中，触控面板模块100操作于该第二操作模式，控制信号Φγ[η]此时控制开关SWl_n为未导通状态，而参考图5，假设一压触点位于感应线102_ η及驱动线104_m上，则放大器122_n的输出SY[n]与放大器132_m的输出如以下公式所示
8
Sy M = h - (Cc + [m'n])) · Vm ( - (Cc + [m,n]) · Fm (O, t > 0
^^ τ^^ τSx[m] = VM(t), t ^ 0ΔVm”] = - [m'”]— ‘[吼n])-VM ( ,t > 0其中C。为两邻近的一驱动线与另一驱动线间的耦合电容，Cm为两邻近的一驱动线及扫描线间的耦合电容。因此，判断电路150通过判断输出信号SY[n]与的电压电位的变化即可得知感应线102_11及驱动线104_m上是否真的具有压触点。此外，由于本发明所属技术领域者应能了解上述公式的推导过程及涵义，故在此不针对上述公式作细节说明。需注意的是，假设集成电路120于该第一操作模式判断出驱动线104_2与104_16 上具有压触点，并选择第二放大器132_2与132_16作为特定第二放大器，则此时集成电路 120于该第二操作模式会同时侦测对应于驱动线104_2与104_16的所有第一放大器与第二放大器的输出，亦即第一放大器122_1 122_12的输出SY[1] SY[12]与第二放大器 132_2与132_16的输出&[2]、SX[16]会同时被触发产生，接着，判断电路150接收SY[1] SY[12]、Sx[2]、Sx[16]以判断出电容式位置感测面板110上压触点的真实位置。请参考图7，图7为依据本发明一实施例的触控面板模块100操作于该第一操作模式与该第二操作模式的时序图。如图7所示，触控面板模块100于一扫描帧(Frame)的一主动区域(active area)时会操作于该第一操作模式多次(于本实施例为3次)，亦即于主动区域(active area)时，集成电路120会进行多次的自电容值感测以决定出哪些感应线或是驱动线上具有压触点；而当触控面板模块100于该扫描帧的一空白期间(blanking period)会操作于该第二操作模式，亦即集成电路120会依据之前自电容值感测的感测结果来进行相互电容值感测，以决定出电容式位置感测面板110上实际的压触点。此外，于本发明的另一实施例中，开关SW3_1 SW3_12可以移除，亦即第一放大器 122_1 122_12的正极输入端直接连接于第一输入信号源Vin，此发明上的变化应隶属于本发明的范畴。此外，上述说明书中所述的名词“感应线”与“驱动线”仅用来代表电容式位置感测面板110上的相互垂直交错的线，而并非用来定义其绝对方向，亦即电容式位置感测面板110上具有某同一方向的线可称为感应线，而另一方向的线可称为驱动线。请参考图8，图8为依据本发明一实施例的一种用来侦测一电容式位置感测面板上的压触点的方法的流程图，其中该电容式位置感测面板上具有多条感应线以及多条驱动线，且该多条感应线与该多条驱动线垂直交错，同时参考图1、图4、图8，流程叙述如下步骤800 侦测该电容式位置感测面板上的压触点以得到多个候选压触点，于该电容式位置感测面板操作于一第一操作模式。步骤802 侦测该电容式位置感测面板上的压触点，以自该多个候选压触点之中选取一部分的候选压触点来作为该电容式位置感测面板上实际的压触点，于该电容式位置感测面板操作于一第二操作模式。步骤804:提供一第一输入信号以使得该多条感应线以及该多条驱动线的电压电位实质上等于该第一输入信号的电压电位，于该电容式位置感测面板操作于该第一操作模式时。步骤806 提供一第二输入信号以使得该候选压触点下的驱动线的电压电位实质上等于该第二输入信号的电压电位，于该电容式位置感测面板操作于该第二操作模式时。简要归纳本发明，于本发明的用来决定一电容式位置感测面板上压触点位置的电路、触控面板模块以及侦测电容式位置感测面板上的压触点的方法中，先使用自电容值感测方式来决定哪些感应线或是驱动线上具有压触点，之后再使用相互电容值感测方式来决定电容式位置感测面板上实际的压触点位置。此外，本发明在使用自电容值感测与相互电容值感测时同时对所有放大器作位置信号撷取，如此一来，可以节省感测时间，并降低系统的功率消耗。当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种用以决定一电容式位置感测面板上压触点位置的电路，其特征在于，该电容式位置感测面板上具有多条感应线与多条驱动线，且该多条感应线与该多条驱动线垂直交错，该电路包含有多个第一放大器，分别连接于该多条感应线，用来侦测该多条感应线上是否有压触点， 其中每一个第一放大器的一第一输入端连接于一第一输入信号源，且该第一放大器的一第二输入端通过一第一电容耦接于该第一放大器的一输出端；多个第二放大器，分别连接于该多条驱动线，用来侦测该多条驱动线上是否有压触点， 其中每一个第二放大器的一第一输入端通过一开关以选择性地连接于该第一输入信号源或是一第二输入信号源，且该第二放大器的一第二输入端通过一第二电容耦接于该第二放大器的一输出端；其中当该电路操作于一第一操作模式时，每一个第二放大器的该第一输入端耦接于该第一输入信号源，以及当该电路操作于一第二操作模式时，该多个第二放大器中多个特定第二放大器的该第一输入端耦接于该第二输入信号源。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，另包含有一判断电路，耦接于该多个第二放大器的输出端；其中当该电路操作于该第一操作模式时，该判断电路依据该多个第二放大器的多个输出信号以判断出哪些驱动线上具有压触点，并据以自该多个第二放大器中决定出该多个特定第二放大器。
3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，当该电路操作于该第二操作模式时，该多个特定第二放大器的第一输入端耦接于该第二输入信号源，且其余的第二放大器的第一输入端耦接于该第一输入信号源。
4.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，该第一操作模式于一扫描帧的一主动区域的驱动时间来进行，且该第二操作模式于该扫描帧的一空白期间来进行。
5.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，每一个所述第一放大器的该第二输入端另通过一第一开关耦接于该第一放大器的该输出端，且每一个所述第二放大器的该第二输入端另通过一第二开关耦接于该第二放大器的该输出端。
6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，当该电路操作于该第一操作模式时，针对每一个第一放大器与该第二放大器该第一开关与该第二开关导通；当该电路操作于该第二操作模式时，针对每一个第一放大器与该第二放大器该第一开关导通且该第二开关非导通；以及当该电路不操作于该第一操作模式与该第二操作模式时，该第一开关与第二开关非导通。
7.—种触控面板模块，其特征在于，包含有一电容式位置感测面板，其上具有多条感应线以及多条驱动线；以及一集成电路，其中该集成电路包含有多个第一放大器以及多个第二放大器，其中所述多个第一放大器，分别连接于该电容式位置感测面板上的多条感应线，用来侦测该多条感应线上是否有压触点，其中每一个第一放大器的一第一输入端连接于一第一输入信号源，且该第一放大器的一第二输入端通过一第一电容耦接于该第一放大器的一输出端；所述多个第二放大器，分别连接于该电容式位置感测面板上的多条驱动线，用来侦测该多条驱动线上是否有压触点，其中每一个第二放大器的一第一输入端通过一开关以选择性地连接于该第一输入信号源或是一第二输入信号源，且该第二放大器的一第二输入端通过一第二电容耦接于该第二放大器的一输出端；其中当该集成电路操作于一第一操作模式时，每一个第二放大器的该第一输入端耦接于该第一输入信号源，以及当该集成电路操作于一第二操作模式时，该多个第二放大器中多个特定第二放大器的该第一输入端耦接于该第二输入信号源。
8.根据权利要求7所述的触控面板模块，其特征在于，该集成电路另包含有一判断电路，耦接于该多个第二放大器的输出端；其中当该电路操作于该第一操作模式时，该判断电路依据该多个第二放大器的多个输出信号以判断出哪些驱动线上具有压触点，并据以自该多个第二放大器中决定出该多个特定第二放大器。
9.根据权利要求7所述的触控面板模块，其特征在于，当该集成电路操作于该第二操作模式时，该多个特定第二放大器的第一输入端耦接于该第二输入信号源，且其余的第二放大器的第一输入端耦接于该第一输入信号源。
10.根据权利要求7所述的触控面板模块，其特征在于，该第一操作模式于一扫描帧的一主动区域的驱动时间来进行，且该第二操作模式于该扫描帧的一空白期间来进行。
11.根据权利要求7所述的触控面板模块，其特征在于，每一个第一放大器的该第二输入端另通过一第一开关耦接于该第一放大器的该输出端，且每一个第二放大器的该第二输入端另通过一第二开关耦接于该第二放大器的该输出端。
12.根据权利要求11所述的触控面板模块，其特征在于，当该集成电路操作于该第一操作模式时，针对每一个第一放大器与该第二放大器该第一开关与该第二开关导通；当该集成电路操作于该第二操作模式时，针对每一个第一放大器与该第二放大器该第一开关导通且该第二开关非导通；以及当该集成电路不操作于该第一操作模式与该第二操作模式时，该第一开关与第二开关非导通。
13.一种用来侦测一电容式位置感测面板上的压触点的方法，其特征在于，该电容式位置感测面板上具有多条感应线以及多条驱动线，且该多条感应线与该多条驱动线垂直交错，该方法包含有侦测该电容式位置感测面板上的压触点以得到多个候选压触点，于该电容式位置感测面板操作于一第一操作模式；以及侦测该电容式位置感测面板上的压触点，以自该多个候选压触点之中选取一部分的候选压触点来作为该电容式位置感测面板上实际的压触点，于该电容式位置感测面板操作于一第二操作模式；提供一第一输入信号以使得该多条感应线以及该多条驱动线的电压电位实质上等于该第一输入信号的电压电位，于该电容式位置感测面板操作于该第一操作模式时；以及提供一第二输入信号以使得该候选压触点下的驱动线的电压电位实质上等于该第二输入信号的电压电位，于该电容式位置感测面板操作于该第二操作模式时。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，于该电容式位置感测面板操作于该第一操作模式时，同时提供该第一输入信号至该多条感应线以及该多条驱动线，以使得该多条感应线以及该多条驱动线的电压电位实质上等于该第一输入信号的电压电位。
15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，将该电容式位置感测面板操作于该第一操作模式之下来侦测该电容式位置感测面板上的压触点以得到该多个候选压触点的步骤包含有当该电容式位置感测面板操作于该第一操作模式时，将该第一输入信号输入至分别连接该多条感应线与该多条驱动线的多个放大器的一输入端点，以得到该多个候选压触点； 以及将该电容式位置感测面板操作于该第二操作模式之下来侦测该电容式位置感测面板上的压触点，以自该多个候选压触点之中选取该一部分的候选压触点来作为该电容式位置感测面板上实际的压触点的步骤包含有当该电容式位置感测面板操作于该第二操作模式时，将该第二输入信号输入至该多个放大器中一部分放大器的该输入端点，以自该多个候选压触点之中选取该一部分的候选压触点来作为该电容式位置感测面板上实际的压触点，其中该一部分放大器连接于该多个候选压触点。
16.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，该第一操作模式于一扫描帧的一主动区域的驱动时间来进行，且该第二操作模式于该扫描帧的一空白期间来进行。
全文摘要
本发明公开一种决定压触点位置的电路、触控面板模块及侦测压触点的方法，电容式感测面板上具有多条感应线与驱动线，该电路包含有分别连接至该多条感应线与驱动线的多个第一放大器及第二放大器，其中每一个第一放大器的一输入端连接于一第一输入信号源，以及每一个第二放大器的一输入端通过一开关以选择性地连接于该第一输入信号源或是一第二输入信号源；当操作于一第一操作模式时，每一个第二放大器的该输入端耦接于该第一输入信号源，以及当操作于一第二操作模式时，该多个第二放大器中多个特定第二放大器的该输入端耦接于该第二输入信号源。
文档编号G06F3/044GK102207807SQ201110151829
公开日2011年10月5日 申请日期2011年5月30日 优先权日2011年3月17日
发明者白承丘, 陈忠君 申请人:友达光电股份有限公司