专利名称：检测电极阵列控制电路、控制方法及其触控检测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种触控检测系统，且特别涉及一种用于触控检测系统的检测电极阵列控制电路、控制方法及其触控检测系统。
背景技术：
触控检测系统目前被广泛地使用于各种显示设备中，其中不论是采用何种尺寸的触控面板都可以在日常生活中被发现。举例来说，智能型手机使用小尺寸的触控面板，而自动提款机则使用中尺寸的触控面板。触控面板目前主要有电阻式与电容式触控面板等类型。然而，不论是那一种类型 的触控面板都具有检测电极阵列，且需要检测电极阵列控制电路来检测使用者于触控面板上所触碰的触碰区域。请参照图1，图I是传统触控检测系统的功能结构图。传统触控检测系统I包括传统检测电极阵列控制电路11、多路复用器12、13、触控面板14、脉冲信号产生器15与数字信号处理电路16。脉冲信号产生器15连接多路复用器13，且多路复用器13连接触控面板14。触控面板14连接多路复用器12，且多路复用器12与数字信号处理电路16连接传统检测电极阵列控制电路11。多路复用器13是接收脉冲信号产生器15所提供的脉冲信号。另外，多路复用器13还接收时脉信号Clock_Sig与重置信号Reset_Sig。多路复用器13依照时脉信号Clock_Sig的触发将所接收到的脉冲信号的多个脉冲依序传送至其多个输出端口，以将多个输出端口上的多个脉冲输出为多个驱动信号Driving_Sigs。多路复用器13的多个输出端口分别连接到触控面板14的多个驱动线，且多个驱动信号Driving_SigS分别被送至触控面板14的多个驱动线。除此之外，重置信号ReSet_Sig则用以重置多路复用器13，以使多路复用器13重新自第一个输出端口输出驱动信号Driving_Sig。触控面板14具有多条驱动线与多条检测线，以形成检测电极阵列，其中多条驱动线接收多个驱动信号，且多条检测线则用以输出多个检测信号。多条驱动线可能为纵向排列，且多条检测线可能为横向排列；或者，多条驱动线可能为横向排列，且多条检测线可能为纵向排列。总的，所述多条驱动线与多条检测线是形成相互交叉且不导通的检测电极阵列，使得驱动线上的驱动信号Driving_SigS会因为场耦合的因素，而使得检测线产生检测信号Sensing_Sigs,且在触控面板14被触碰时,触碰区域上的检测线的检测信号Sensing_Sigs会发生变化。多路复用器12的多个输入端口接收多个检测信号Sensing_SigS，且多路复用器12还用以接收控制信号Control_Sig。多路复用器依照控制信号Control_Sig的控制依序地将每一个检测信号Sensing_Sig送至传统检测电极阵列控制电路11，换言之，每一个检测信号Sensing_Sig会在不同的时间被送至传统检测电极阵列控制电路11。传统检测电极阵列控制电路11接收多个检测信号Sensing_Sigs，并依照每一个检测信号Sensing_SigS获得所对应的检测线的信号量。更详细地说，当使用者触碰到触控面板14时，至少会有部分检测信号Sensing_SigS会发生变化，据此，传统检测电极阵列控制电路11依照检测信号Sensing_SigS所获得的每一检测线的信号量就会有所不同，进而后端的数字信号处理电路16得以判断每一检测线在触碰前后的信号变化量来顺利地获得触碰区域。请参照图2，图2是触控面板的结构示意图。触控面板14还包括面板141、驱动信号缓冲器142、驱动电极143与接收电极144。驱动信号缓冲器142接收多个驱动信号Driving_Sigs,并据此产生多个驱动脉冲Drive_Pulses。驱动脉冲Drive_Pulses经过驱动电极143分别被送至多条驱动线，且多个检测信号Sensing_SigS通过接收电极144被送至多路复用器12。当使用者的手指触碰到面板14时，部分驱动脉冲Drive_Pulses所形成的电场会因为场耦合的因素，而被耦合至使用者的手指。据此，使用者的手指触碰到面板141时的部分检测信号Sensing_SigS将与在使用者的手指未触碰到面板141时的部分检测信号Sensing_Sigs不同。如此,仅要通过检测部分检测信号Sensing_Sigs的变化,便可以获得使用者的手指于触控面板14的触碰区域。
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请继续参照图1，传统检测电极阵列控制电路11包括积分器111、取样保持电路112与模拟数字转换器113。积分器111耦接于取样保持电路112，且取样保持电路112耦接于模拟数字转换器113。积分器111的功能如图3所示，请参照图3，图3是积分器的输入与输出信号的波形图。积分器111用以将对输入的检测信号Sensing_Sig积分一段特定时间，并将积分后的积分信号Integrated_Sig输出。积分器111会在特定时间结束后,将积分信号Integrated_Sig归零。再次参照图1，取样保持电路112用以在特定时间结束时对积分信号IntegratecLSig进行取样保持以输出取样保持信号，其中取样保持信号为积分信号IntegratecLSig在特定时间结束时的强度值，且为直流电压信号。模拟数字转换器113用以将取样保持电路112每一个信号通道所输出的模拟信号转换为数字信号。模拟数字转换器113为传统检测电极阵列控制电路11重要的元件，其会影响整个传统触控检测系统I的信号噪声比(Signal-to-Noise Ratio, SNR)。传统触控检测系统I内的热噪声(thermal noise)与闪烁噪声(flicker noise)会影响直流电压信号的准位，而降低信号噪声比。另外，当传统触控检测系统I的供应电压越来越低时，信号噪声比也会越来越小。据此，必须采用效能较为良好的模拟数字转换器113才能够符合信号噪声比的预定要求。然而，效能良好的模拟数字转换器113的成本较高，因此可能会增加传统触控检测系统I的制造成本。除此之外，中大尺寸触控面板的信号路径上的寄生电阻与寄生电容都较小尺寸的触控面板的信号路径上的寄生电阻与寄生电容大，因此，采用中大尺寸触控面板的传统触控检测系统的噪声与电荷转换损失(charge transfer loss)也较大。换言之，相较于采用小尺寸触控面板的传统触控检测系统，采用中大尺寸触控面板的传统触控检测系统的信号噪声比较低。使用模拟数字转换器的传统检测电极阵列控制电路常会包括一个作为基线(baseline)的数字模拟转换器，以藉此提升整体的信号噪声比。然而，因为手指触碰到触控面板前后的直流电压信号的准位变化小，且容易受到噪声影响，因此所能提升的信号噪声比有限。除此之外，积分器也同样容易受到噪声影响，而导致传统触控检测系统的信号噪声比不易提升。另外，积分器的运算较为费时，每一次的积分运算都需要24微秒(US) 40微秒的特定时间，因此也会导致传统触控检测系统的操作速度不易提升。
发明内容
本发明提供了用于触控检测系统中的一种检测电极阵列控制电路，其用以在无需增加制造成本的前提下，提升触控检测系统的操作速度与信号噪声比。本发明实施例提供一种检测电极阵列控制电路，此检测电极阵列控制电路包括信号强度解析器、强度/相频转换器与相频解析单元。信号强度解析器依据检测电极阵 列上的每一条检测线的检测信号获得对应的强度信号，其中每一个强度信号为直流信号。强度/相频转换器依据每一个强度信号产生对应的相频信号，其中每一个相频信号的频率与相位的至少其中之一相关于对应的强度信号的准位。相频解析单元依照每一个相频信号获得对应的所述检测线的信号量。本发明实施例提供一种检测电极阵列控制方法，此检测电极阵列控制方法用于触控检测系统中。首先，依据检测电极阵列上的每一条检测线的检测信号获得对应的强度信号，其中每一个强度信号为直流信号。接着，依据每一个强度信号产生对应的相频信号，其中每一个相频信号的频率与相位的至少其中之一相关于对应之强度信号的准位。然后，依照每一个相频信号获得对应的所述检测线的信号量。本发明实施例提供一种触控检测系统，此触控检测系统包括具有检测电极阵列的触控面板与上述检测电极阵列控制电路。综上所述，相较于使用传统检测电极阵列控制电路的传统触控检测系统，使用本发明实施例所提供的检测电极阵列控制电路或方法的触控检测系统具有较大信号噪声比与较快操作速度。同时，也因为本发明实施例的触控检测系统可以具有较大的信号噪声比，触控检测系统的触控面板可以采用中大尺寸的触控面板。为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明之详细说明与附图，但是此等说明与所附图式仅是用来说明本发明，而非对本发明的权利范围作任何的限制。
图I是传统触控检测系统的功能结构图。图2是触控面板的结构示意图。图3是积分器的输入与输出信号的波形图。图4是本发明实施例提供的触控检测系统的功能结构图。图5是本发明实施例提供的检测电极阵列控制电路于触控工具为主动式触控笔时的等效功能结构图。图6是本发明实施例提供的触控检测系统于触控工具为被动式触控笔或手指时的等效功能结构图。
图7是本发明实施例提供的检测电极阵列控制方法的流程图。图8是本发明实施例提供的检测电极阵列控制方法的步骤S92的流程图。图9是本发明另一实施例提供的检测电极阵列控制方法的步骤S93的流程图。图10是本发明另一实施例提供的检测电极阵列控制方法的流程图。其中，附图标记说明如下I :传统触控检测系统11 :传统检测电极阵列控制电路111 :积分器
112:取样保持电路113:模拟数字转换器12:多路复用器13 :多路复用器14 :触控面板141 :面板142 :驱动信号缓冲器143 :接收电极144:驱动电极15 :脉冲信号产生器16 :数字信号处理电路4 :触控检测系统41 :检测电极阵列控制电路411 :低噪声放大器412 :信号强度解析器413:切换电路414 :可编程增益放大器415 :强度/相频转换器416 :相频解析单元42 :多路复用器43 :多路复用器44 :触控面板45 :驱动信号产生器46 :运算处理单元48 :主动式触控笔5 :触控检测系统6 :触控检测系统S71 S74 :步骤流程S81 S84 :步骤流程S91 S93 :步骤流程SlOl S106 :步骤流程
具体实施例方式请参照图4，图4是本发明实施例提供的触控检测系统的功能结构图。触控检测系统4适用于多模操作，其用来进行触碰的工具可以为使用者的手指、不会提供任何驱动信号的被动式触控笔或者可以是能够提供驱动信号的主动式触控笔。触控检测系统4包括检测电极阵列控制电路41、多路复用 器42、43、触控面板44、驱动信号产生器45与运算处理单元46。驱动信号产生器45连接多路复用器43，且多路复用器43连接触控面板44。触控面板44连接多路复用器42，且多路复用器42连接检测电极阵列控制电路41。运算处理单元46耦接至多路复用器42、43、驱动信号产生器45与检测电极阵列控制电路41。要说明的是，运算处理单元46可以判断触控工具的类型，据此决定要致能或禁能驱动信号产生器45，并且控制多路复用器43是否接收每一条驱动线上的驱动线信号DrvLine_SigSo仅有在触控工具为手指或被动式触控笔时，驱动信号产生器45才会被致能，且在触控工具为主动式触控笔时，驱动信号产生器45会被禁能。简单地说，运算处理单元46、驱动信号产生器45及多路复用器42、43可以形成一个微控制单元，且检测电极阵列控制电路41与上述微控制单元还可以进一步整合于一个控制晶片中。除此之外，运算处理单元46判断触控工具类型的方式是通过检测使用者是否手动地切换触控工具类型，或者是自动地检测使用触控工具类型，例如，依照驱动信号的操作频率及信号振幅的不同来判断触控工具类型。在触控工具为手指或被动式触控笔时，驱动号产生器45用以提供多个驱动信号Driving_Sigs的总和信号给多路复用器43，多路复用器43则接收总和信号。另外，多路复用器43接收时脉信号Clock_Sig与重置信号ReSet_Sig。多路复用器43依照时脉信号Clock_Sig的触发将所接收到的总和信号的多个驱动信号Driving_Sigs依序输出至多路复用器43的多个输出端口上。多路复用器43的多个输出端口分别连接到触控面板44的多个驱动线，且多个驱动信号Driving_SigS分别被传送至触控面板44的多个驱动线。除此之外，重置信号ReSet_Sig则用以重置多路复用器43，以使多路复用器43重新自第一个输出端口输出驱动信号Driving_Sig。在触控工具为主动式触控笔时，多路复用器43则用以接收每一条驱动线上的驱动线信号DrVLine_SigS，且通过运算处理单元46的控制，多路复用器43可以将每一条驱动线上的驱动线信号DrVLine_SigS送至检测电极阵列控制电路41。更详细地说，通过运算处理单元46的控制，多路复用器42与43会依序将每一条检测线上的检测信号Sensing_SigS与每一条驱动线上的驱动线信号DrVLine_SigS分时地送至检测电极阵列控制电路41。值得一提的是，驱动信号Driving_Sig可以是具有周期性脉冲的脉冲信号、周期性方波信号、周期性锯齿波信号、弦波信号、周期性三角波信号或者其他类型的周期性信号。总而言之，驱动信号的类型并非用以限制本新型。触控面板44具有多条驱动线与多条检测线，以形成检测电极阵列，其中多条驱动线接收多个驱动信号，且多条检测线则用以输出多个检测信号。多条驱动线可能为纵向排列，且多条检测线可能为横向排列；或者，多条驱动线可能为横向排列，且多条检测线可能为纵向排列。总之，所述多条驱动线与多条检测线是形成相互交叉且不导通的检测电极阵列，使得驱动线上的驱动信号Driving_SigS会因为场耦合的因素，而使得检测线产生检测信号Sensing_Sigs,且在触控面板44被触碰时,触碰区域上的检测线的检测信号Sensing_Sigs会发生变化。多路复用器42的多个输入端口接收多个检测信号Sensing_SigS，且多路复用器42还用以接收控制信号Control_Sig。多路复用器依照控制信号Control_Sig的控制依序地将每一个检测信号Sensing_Sig送至检测电极阵列控制电路41，换言之，每一个检测信号Sensing_Sig会在不同的时间被送至检测电极阵列控制电路41。另外，需要说明的是，为了提升整个触控检测系统4的操作速度，上述多路复用器42与43可以采用高速多路复用器，例如可以处理直流至500MHz的宽频信号的高速多路复用器。不同于传统检测电极阵列控制电路，检测电极阵列控制电路41并不需要任何的积分器与模拟数字转换器，而且检测电极阵列控制电路41还具有较高的信号噪声比。若触控工具为被动式触控笔或手指时，检测电极阵列控制电路41是将原来属于中高频的检测信号Sensing_Sig转换为一个低频(直流)的强度信号，例如，通过峰值检测器(peakdetector)获得峰值信号，或者通过包封检测器(envelope detector)获得包封信号。若触控工具为主动式触控笔时，则检测电极阵列控制电路41除了将原来属于中高频的检测信·号Sensing_Sig转换为一个低频(直流)的强度信号之外，还会将原来属于中高频的驱动线信号DrVLine_SigS转换为一个低频(直流)的强度信号。接着，检测电极阵列控制电路41依照低频(直流)的强度信号产生一个相位、频率或相位与频率会依照强度信号的准位变动的相频信号。之后，若触控工具为被动式触控笔或手指时，检测电极阵列控制电路41解析相频信号，以获得对应的所述检测线的信号量，其中后端的运算处理单元46依据每一个信号量来判断所述每一检测线的信号变化量以决定使用者于所述触控面板44上所触碰的触碰区域。若触控工具为主动式触控笔时，检测电极阵列控制电路41解析对应检测线的相频信号，以获得对应的所述检测线的信号量，以及解析对应驱动线的相频信号，以获得对应的所述驱动线的信号量。接着，进一步地说明检测电极阵列控制电路41的各元件。检测电极阵列控制电路41包括低噪声放大器(Low Noise Amplifier, LNA)411、信号强度解析器412、切换电路
413、可编程增益放大器(Programmable Gain Amplifier, PGA)414、强度/相频转换器415与相频解析单元416。低噪声放大器411耦接于信号强度解析器412，且信号强度解析器412耦接于切换电路413。切换电路413耦接于可编程增益放大器414，且可编程增益放大器414耦接于强度/相频转换器415。强度/相频转换器415耦接于相频解析单元416。以下有关检测电极阵列控制电路41的各元件说明是以触控工具为被动式触控笔或手指为例，而有关触控工具为主动式触控笔的情况下的说明则可以依照以下内容得知，故不再赘述。触控检测系统4可以使用至少一个低噪声放大器411将检测信号Sensing_Sig进行低噪声放大。举例来说，低噪声放大器411例如为可编程化低噪声放大器，可以处理直流至500MHz的宽频信号的低噪声放大器。除此之外，若触控检测系统4对检测信号Sensing_Sig的检测灵敏度不够，还可以调整低噪声放大器的增益。另外,若检测信号Sensing_Sig受到的噪声不大,且强度/相频转换器415相频解析的解析度足够精确，则此低噪声放大器411可以使用一般类型的放大器取代。除此之外，若检测信号Sensing_Sig受到的噪声与衰减幅度不大，则还可以将低噪声放大器411自检测电极阵列控制电路41移除。信号强度解析器412接收经过低噪声放大的检测信号Sensing_Sig，或是直接接收由多路复用器42传送的检测信号Sensing_Sig，并且将原来属于中高频的检测信号Sensing_Sig转换为一个低频的强度信号(实质上为直流电压信号)。信号强度解析器412例如为峰值检测器，且低频的强度信号例如为周期性的峰值信号；或者，信号强度解析器412例如为包封检测器，且低频的强度信号例如为周期性的包封信号。信号强度解析器412所输出的强度信号类似于检测信号经过积分电路与取样保持电路后所输出的信号，其同样皆为直流电压信号。然而，相较于积分器，信号强度解析器412的操作速度较快，因此可以有效地提升触控检测系统4的操作速度。举例来说，若信号强度解析器412为峰值检测器，则从多路复用器42至峰值检测器所花费的处理时间通常会小于I微秒。由此例可以得知，处理时间(I微秒)远小于积分 器进行积分运算所需要的特定时间(24微秒 40微秒)。据此，相较于传统触控检测系统，触控检测系统4的操作速度较快。另外，需要说明的是，信号强度解析器412还可以包括滤波器或放大器，以将强度信号进行滤波与放大。切换电路413用以将每一条检测线所对应的强度信号传送至对应的信号通道，换言之，下一级的可编程增益放大器414、强度/相频转换器415与相频解析单元416具有多个信号通道，其中每一个信号通道对应到一条检测线。可编程增益放大器414为增益可以调整的放大器，其针对各信号通道所传递的强度信号进行放大，且每一信号通道的增益可能不同。简单地说，可编程增益放大器414用以调整各信号通道所传递的强度信号(实质上为直流电压信号)的直流电压准位，并将调整后的强度信号传送给强度/相频转换单元415。另外，若强度/相频转换器415的灵敏度足够，则可编程增益放大器414可以自检测电极阵列控制电路41中移除。强度/相频转换器415将各信号通道的强度信号转换为一个相位、频率或相位与频率会依照强度信号的准位变动的相频信号。举例来说，强度/相频转换器415可以是一个电压控制振荡器(Voltage Controlled Oscillator, VCO),当强度信号的准位较大时,贝Ij输出频率较高的相频信号，当强度信号的强度较小时，则输出频率较小的相频信号。然而，需要说明的是，强度/相频转换器415并不以电压控制振荡器为限。举例来说，强度/相频转换器415还可以是一个相位调变器，当强度信号的准位较大时，则输出相位较大的相频信号，当强度信号的准位较小时，则输出相位较小的相频信号。强度/相频转换器415甚至可以是一个同时对相位与频率进行调变的相位频率调变器，当强度信号的准位较大时，则输出相位与频率较大的相频信号，当强度信号的准位较小时，则输出相位与频率较小的相频信号。根据通讯原理，若使用信号的准位来表示携带信息，则因为准位容易受到噪声影响，而导致携带信息容易受到噪声干扰而错误。然而，若使用信号的相位或频率来表示携带信息时，则因为相位或频率不容易受到噪声影响，因此信息不易受到噪声干扰而错误。检测电极阵列控制电路41是依照强度信号的准位产生一个频率、相位或频率与相位随着强度信号的准位变化的相频信号，因此，有关触碰区域的信息是使用相频信号的频率、相位或频率与相位来表示。相较于传统触控检测系统使用取样保持信号的准位来表示触碰区域的信息，触控检测系统4的信号噪声比较高。以强度/相频转换器415是一个电压控制振荡器为例进行说明，其中电压控制振荡器所输出的最高频率F2与最低频率Fl之间的差异为8MHz，且由噪声所造成的频率偏移量 Delta_F* 12. 3KHz。当使用者未触碰到触碰面板44时，强度信号的直流电压准位较高，因此电压控制振荡器输出频率为F2的相频信号。然而，当使用者触碰到触碰面板44时，触碰区域所对应的检测线的检测信号将会有所变化，因此将造成强度信号的直流电压准位降低，故电压控制振荡器会输出频率为Fl的相频信号。通过简易的计算，可以得知信号噪声比甚至可以高达 650(SNR = (F2-F1)/Delta_F)。据此，相较于传统触控检测系统，使用检测电极阵列控制电路41的触控检测系统4的信号噪声比较大且操作速度也较快。同时，也因为触控检测系统4可以具有较大的信号噪声比,触控检测系统的触控面板44可以为中大尺寸的触控面板。简言之,触控面板44在触碰前后的电压控制振荡器所输出的相频信号的频率变化范围大，不易受噪声影响，故信·号噪声比可以大幅地增加。相频解析单元416会解析每一个相频信号，以获得对应的所述检测线的信号量。运算处理单元46用以产生控制信号C0ntix)l_Sig或重置信号Reset等，且运算处理单元46依据每一个信号量来判断所述每一检测线的信号变化量以决定使用者于所述触控面板44上所触碰的触碰区域。除此之外，运算处理单元46还会依照触碰区域执行对应的控制程序，例如选取触碰区域上的物件。相频解析单兀416的实施方式对应于强度/相频转换器415的实施方式。若强度/相频转换器为电压控制振荡器，则相频解析单元416可以例如为简易的频率计数器或复杂的频率鉴别器等。若强度/相频转换器为相位调变器，则相频解析单元416可以例如为相位解调器。若强度/相频转换器为相位与频率调变器，则相频解析单元416可以例如为相位与频率解调器。当相频解析单元416为简易的频率计数器时，其可以用来判断多个相频信号的频率高低，如此，便可以由每一个相频信号得到对应的所述检测线的信号量。另外，需要说明的是，上述的切换电路413也可以自检测电极阵列控制电路41移除，且可编程增益放大器
414、强度/相频转换器415与相频解析单元416可以仅处理单一信号通道的信号。此时，相频解析单元416会将每一条检测线上的信号量依序送给运算处理单元46。总上所述，因为强度/相频转换器415本身的相位噪声低，且触控检测系统4的信号噪声比高，因此触控检测系统4可以不需要作为基线的额外的数字模拟转换器辅助，且触控面板44的尺寸可以为中大尺寸。除此之外，上述的强度/相频转换器415的硬体成本低，而可以藉此降低制造成本。请参照图5，图5是本新型实施例提供的检测电极阵列控制电路于触控工具为主动式触控笔时的等效功能结构图。于触控工具为主动式触控笔48时，触控检测系统4可以等效为图5的触控检测系统5。此时，图4的驱动信号产生器45会被禁能，故不会出现于图
5。图5的触控检测系统5的触控面板44的检测电极阵列是以检测线S1、S2与驱动线D1、D2为例。触控面板44的驱动信号Driving_Sig由主动式触控笔48提供，且触碰区域上的每一驱动线与每一检测线会据此产生对应的驱动线信号DrVLine_Sig与检测信号Sensing_Sig。多路复用器42依照控制信号Control_Sig依序将检测信号Sensing_Sl与Sensing_S2分时地送给检测电极阵列控制电路41，而多路复用器43将触控面板44的多个驱动线上的多个驱动线信号DrvLine_Dl与DrvLine_D2分时地送至检测电极阵列控制电路41，其中检测电极阵列控制电路41系分时地接收多个驱动线信号DrvLine_Dl与DrvLine_D2 与检测信号 Sensing_Sl 与 Sensing_S2。当触碰面板44在主动式触控笔48未触碰时，并没有任何的驱动信号。当主动式触控笔48开启并触碰到触控面板44时，主动式触控笔48会提供驱动信号Driving_Sig给其触碰区域上的驱动线，同时检测线也会因为场耦合的因素产生对应的检测信号。若驱动信号Driving_Sig为弦波信号，则检测信号实质上也为弦波信号。据此，触碰区域上的检测线的检测信号与驱动线的驱动线信号在经过低噪声放大器411后，会被信号强度解析器412转换为多个强度信号后。然后，这些强度信号在经过切换电路413与可编程增益放大器 414后，强度/相频转换器415会依据每一个强度信号产生对应的相频信号。相频解析单元416接收由检测信号与驱动线信号所转换的相频信号，并且解析这些相频信号，以获得每一条检测线或驱动线上的信号量。运算处理单元46可依据每一个信号量来判断所述每一条检测线或驱动线的信号变化量。若触控面板44未被触碰,则依据检测线S1、S2的检测信号Sensing_Sl、Sensing_S2与驱动线D1、D2的驱动线信号DrVLine_Dl、DrVLine_D2所产生的相频信号的频率、相位或频率与相位较大。然而，当触碰区域为检测线S2与驱动线D2所形成的区域时，则驱动信号Driving_Sig会在检测线S2感应出弦波，且驱动线D2会接收到驱动信号Driving_Sig而产生驱动线信号DrvLine_D2，因此，驱动线D2的驱动线信号DrvLine_D2与检测线S2的检测信号Sensing_S2为弦波信号。如此一来，依照驱动线信号DrvLine_D2与检测信号Sensing_S2所产生的相频信号的频率、相位或频率与相位较小，故运算处理单元46可以得知检测线S2与驱动线D2所形成的区域为触碰区域。要说明的是，在触控工具为主动式触控笔时，强度/相频转换器415依据强度信号产生相频信号的方式刚好相反。更详细地说，在触控工具为主动式触控笔时，若强度信号较大，则强度/相频转换器415所产生的相频信号的频率、相位或频率与相位较小，若强度信号较小，则强度/相频转换器415所产生的相频信号的频率、相位或频率与相位较大。如此一来，便不用改变运算处理单元46的判断触碰区域的方式。然而，此实施例并非用以限定本新型。在另一种实施例中，也可以使强度/相频转换器415依据强度信号产生相频信号的方式不会因为触控工具不同，而有所不同，此时，仅需要改变运算处理单元46的判断触碰区域的方式即可。请参照图6，图6是本新型实施例提供的触控检测系统于触控工具为被动式触控笔或手指时的等效功能结构图。在触控工具为被动式触控笔或手指时，触控检测系统4可以等效为图6的触控检测系统6。图6的触控检测系统6的触控面板44的检测电极阵列是以检测线SI、S2与驱动线D1、D2为例，故多路复用器43会输出驱动信号Driving_Dl与Driving_D2，其中驱动信号Driving_Dl在时间Tl为弦波，驱动信号Driving_D2在时间T2为弦波。
若触控面板44未被触碰,则检测线S1、S2的检测信号Sensing_Sl、Sensing_S2在时间Tl与T2时为弦波。此时，依据检测信号Sensing_Sl、Sensing_S2所产生的两个相频信号在时间点Tl与T2时的频率、相位或频率与相位较大。当触碰区域为检测线SI与驱动线D2所形成的区域时，则检测线S2的检测信号Sensing_S2在时间Tl与T2时为弦波，且检测线SI的检测信号Sensing_Sl在时间Tl时为弦波。此时，依据检测信号Sensing_S2所产生的相频信号在时间点Tl与T2时的频率、相位或频率与相位较大，且依据检测信号Sensing_Sl所产生的相频信号在时间点Tl时的频率、相位或频率与相位较大。相频解析单元416会知道依据检测信号Sensing_Sl所产生的相频信号在时间点T2时的频率、相位或频率与相位变小，因此，运算处理单元46会判断触碰到检测线SI与驱动线D2所形成的区域为触碰区域。请参照图7，图7是本新型实施例提供的检测电极阵列控制方法的流程图。图7的检测电极阵列控制方法使用于双模操作的触控检测系统，且触控检测系统用来进行触碰的工具可以为使用者的手指、被动式触控笔或主动式触控笔。·
首先在步骤S91中，判断触控检测系统用来进行触碰的工具的类型。若用来进行触碰的工具可以为使用者的手指或被动式触控笔，则执行步骤S92。若用来进行触碰的工具可以为使用者的手指或被动式触控笔，则执行步骤S93。在步骤S92中，执行图8的检测电极阵列控制方法的所有步骤。在步骤S93中，执行图9的检测电极阵列控制方法的所有步骤。步骤S91例如可以是依据实体按键切换信号来判断触控工具类型，换言之，使用者可以手动地操作实体按键来切换触控工具类型。然而，要注意的是，本新型并不限定于此。请参照图8，图8是本新型实施例提供的检测电极阵列控制方法的步骤S92的流程图。当触控检测系统用来进行触碰的工具为使用者的手指或不会提供任何驱动信号的被动式触控笔时，触控检测系统中的驱动信号产生器会提供多个驱动信号给触控面板的多条驱动线。首先，在步骤S71中，接收多条检测线上的检测信号。然后，在步骤S72中，将多个检测信号转换为实质上为直流电压信号的多个强度信号，例如对多个检测信号进行峰值检测或包封检测来获得多个强度信号。值得一提的是，在步骤S72之前，还可以将多个检测信号进行低噪声放大后，再将经低噪声放大后的检测信号转换为强度信号。接着，在步骤S73中，依照多个强度信号产生多个相频信号，其中每一个相频信号的相位、频率或频率与相位会随着其对应的强度信号的直流电压准位而变化。在步骤S73前，还可以将多个强度信号分别进行放大，以产生经放大后的多个强度信号，且在步骤S73中，还可以根据经放大后多个强度信号产生多个相频信号。然后，在步骤S74中，解析每一个相频信号，以获得对应的检测线上的信号量。请参照图9，图9是本新型另一实施例提供的检测电极阵列控制方法的步骤S93的流程图。当触控检测系统用来进行触碰的工具为能够提供驱动信号的主动式触控笔时，主动式触控笔会提供驱动信号给触控检测系统的触控面板。首先，在步骤S81中，接收多条检测线上的多个检测信号与多条驱动线上的多个驱动线信号。然后，在步骤S82中，将多个检测信号与多个驱动线信号转换为实质上为直流电压信号的多个强度信号，例如对多个检测信号与多个驱动线信号进行峰值检测或包封检测来获得多个强度信号。值得一提的是，在步骤S82之前，还可以将多个检测信号与多个驱动线信号进行低噪声放大后，再将经低噪声放大后的检测信号转与驱动线信号换为强度信号。接着，在步骤S83中，依照多个强度信号产生多个相频信号，其中每一个相频信号的相位、频率或频率与相位会随着其对应的强度信号的直流电压准位而变化。在步骤S83前，还可以将多个强度信号分别进行放大，以产生经放大后的多个强度信号，且在步骤S83中，还可以根据经放大后多个强度信号产生多个相频信号。然后，在步骤S84中，解析每一个相频信号，以获得对应的检测线或驱动线上的信号量。请参照图10，图10是本新型另一实施例提供的检测电极阵列控制方法的流程图。图10的检测电极阵列控制方法使用于双模操作的触控检测系统，且触控检测系统用来进行触碰的工具可以为使用者的手指、被动式触控笔或主动式触控笔。首先，在步骤SlOl中，接收多条检测线上的多个检测信号接着，在步骤S102中，判断触控检测系统用来进行触碰的工具的类型。若用来进行触碰的工具可以为使用者的手指·或被动式触控笔，则执行步骤S103。若用来进行触碰的工具可以为使用者的手指或被动式触控笔，则执行步骤S104。步骤S102是依据驱动信号的操作频率及信号振幅的不同来自动地判断触控工具类型，例如，主动式触控笔所提供的驱动信号的频率为1MHz，而驱动信号产生器所产生的驱动信号的频率为250KHZ。然而，要注意的是，本发明并不限定于此。在步骤S103中，接收多条驱动线上的驱动线信号，并将多条驱动线上的驱动线信号转换为另外多个强度信号。值得一提的是，在步骤S103的前，还可以将多个驱动线信号进行低噪声放大后，再将经低噪声放大后的检测信号转换为强度信号。在步骤S104中，将多个检测信号转换为实质上为直流电压信号的多个强度信号。在步骤S105中，依照多个强度信号产生多个相频信号，其中每一个相频信号的相位、频率或频率与相位会随着其对应的强度信号的直流电压准位而变化。在步骤S105前，还可以将多个强度信号分别进行放大，以产生经放大后的多个强度信号，且在步骤S105中，还可以根据经放大后多个强度信号产生多个相频信号。然后，在步骤S 106中，解析每一个相频信号，以获得对应的检测线(或驱动线上的信号量)。综合上述的说明，相较于传统触控检测系统，使用本发明实施例所提供的检测电极阵列控制电路的触控检测系统的信号噪声比较大，而且可以不需要使用积分器，因此，其操作速度也较快。除此之外，使用本新型实施例所提供的检测电极阵列控制电路的触控检测系统可以不需要使用作为基线的数字模拟转换器，便可以有效提升信号噪声比，且其触控面板的尺寸还可以是中大尺寸。以上所述仅为本发明的实施例，其并非用以局限本发明的专利范围。
权利要求
1.一种检测电极阵列控制电路，其特征在于，所述检测电极阵列控制电路包括 信号强度解析器，依据检测电极阵列上的每一条检测线的检测信号获得对应的强度信号，其中每一个所述强度信号为直流信号； 强度/相频转换器，依据每一个所述强度信号产生对应的相频信号，其中每一个所述相频信号的频率与相位的至少其中之一相关于对应的所述强度信号的准位；以及 相频解析单元，依照每一个所述相频信号获得对应的所述检测线的一信号量。
2.根据权利要求I所述的检测电极阵列控制电路，其特征在于，所述信号强度解析器为峰值检测器或包封检测器。
3.根据权利要求I所述的检测电极阵列控制电路，其特征在于，所述强度/相频转换器为电压控制振荡电路，且所述相频解析单元为频率计数器或频率鉴别器。
4.根据权利要求I所述的检测电极阵列控制电路，其特征在于，所述强度/相频转换器为相位调变器或相位与频率调变器，若所述强度/相频转换器为所述相位调变器，则所述相频解析单元为相位解调器，若所述强度/相频转换器为所述相位与频率调变器，则所述相频解析单元为相位与频率解调器。
5.根据权利要求I所述的检测电极阵列控制电路，其特征在于，所述信号强度解析器还依据所述检测电极阵列上的每一条驱动线的驱动线信号获得对应的强度信号，且所述相频解析单元还依照所述对应每一条驱动线的相频信号获得对应的所述驱动线的一信号量。
6.根据权利要求I所述的检测电极阵列控制电路，其特征在于，所述检测电极阵列控制电路还包括 低噪声放大器，用以对每一个所述检测信号进行一低噪声放大，其中所述信号强度解析器接收经所述低噪声放大后的每一个所述检测信号，并据此产生对应的所述强度信号。
7.根据权利要求I所述的检测电极阵列控制电路，其特征在于，所述检测电极阵列控制电路还包括 切换电路，用以将所述多个强度信号送至多个信号通道；以及 可编程增益放大器，用以调整每一个所述信号通道所传递的强度信号，并将所述调整后的强度信号传递给所述强度/相频转换单元。
8.—种检测电极阵列控制方法，用于触控检测系统中，其特征在于，所述检测电极阵列控制方法包括 依据检测电极阵列上的每一条检测线的检测信号获得对应的强度信号，其中每一个所述强度信号为直流信号； 依据每一个所述强度信号产生对应的相频信号，其中每一个所述相频信号的频率与相位的至少其中之一相关于对应的所述强度信号的准位；以及 依照所述每一个相频信号获得对应的所述检测线的一信号量。
9.根据权利要求8所述的测电极阵列控制方法，其特征在于，每一个所述检测信号经过峰值检测或包封检测而产生对应的所述强度信号。
10.根据权利要求8所述的测电极阵列控制方法，其特征在于，使用电压控制振荡电路接收每一个所述强度信号，以产生对应的所述相频信号，且使用频率计数器或频率鉴别器依照每一个所述相频信号来产生所述信号量。
11.根据权利要求8所述的测电极阵列控制方法，其特征在于，使用相位调变器或相位与频率调变器接收每一个所述强度信号，以产生对应的所述相频信号，若所述强度信号所对应的所述相频信号是由所述相位调变器产生，则使用相位解调器依照每一个所述相频信号来产生所述信号量，若所述强度信号所对应的所述相频信号是由所述相位与频率调变器产生，则使用相位与频率解调器依照每一个所述相频信号来产生所述信号量。
12.根据权利要求8所述的检测电极阵列控制方法，其特征在于，所述检测电极阵列控制方法还包括 依据所述检测电极阵列上的每一条驱动线的驱动线信号获得对应的强度信号；以及 依照所述对应每一条驱动线的相频信号获得对应的所述驱动线的一信号量。
13.一种触控检测系统，其特征在于，所述触控检测系统包括 触控面板，具有检测电极阵列；以及 检测电极阵列控制电路，包括 信号强度解析器，依据所述检测电极阵列上的每一条检测线的检测信号获得对应的一强度信号，其中每一个所述强度信号为直流信号； 强度/相频转换器，依据每一个所述强度信号产生对应的一相频信号，其中每一个所述相频信号的频率与相位的至少其中之一相关于对应的所述强度信号的准位；以及 相频解析单元，依照每一个所述相频信号获得对应的所述检测线的一信号量。
14.根据权利要求13所述的触控检测系统，其特征在于，其中所述信号强度解析器为峰值检测器或包封检测器。
15.根据权利要求13所述的触控检测系统，其特征在于，其中所述强度/相频转换器为电压控制振荡电路，且所述相频解析单元为频率计数器或频率鉴别器。
16.根据权利要求13所述的触控检测系统，其特征在于，所述触控检测系统还包括 微控制单元，依据所述相频解析单元所产生的信号量来判断每一所述检测线的信号变化量以决定使用者于所述触控面板上所触碰的触碰区域。
17.根据权利要求16所述的触控检测系统，其特征在于，所述检测电极阵列控制电路适用于多模操作的触控检测系统，其中所述微控制单元判断用以触碰所述触控面板的工具为提供所述驱动信号的主动式触控笔、所述使用者的手指或被动式触控笔。
18.根据权利要求17所述的触控检测系统，其特征在于，当用以触碰所述触控检测系统的工具为所述使用者的手指或被动式触控笔时，所述微控制单元提供多个驱动信号给所述触控面板的多条驱动线，当所述工具为用以提供所述驱动信号的主动式触控笔时，所述信号强度解析器还依据每一条所述驱动线的驱动线信号获得对应的强度信号。
全文摘要
本发明公开了一种检测电极阵列控制电路、控制方法及其触控检测系统，该检测电极阵列控制电路包括信号强度解析器、强度/相频转换器与相频解析单元。信号强度解析器依据检测电极阵列上的每一条检测线的检测信号获得对应的强度信号，其中每一个强度信号为直流信号。强度/相频转换器依据每一个强度信号产生对应的相频信号，其中每一个相频信号的频率与相位的至少其中之一相关于对应的强度信号的准位。相频解析单元依照每一个相频信号获得对应的所述检测线的信号量。使用此检测电极阵列控制电路的触控检测系统具有较高信号噪声比与较快的操作速度，可在无需增加制造成本的前提下，提升触控检测系统的操作速度与信号噪声比。
文档编号G06F3/041GK102902393SQ20111022171
公开日2013年1月30日 申请日期2011年7月29日 优先权日2011年7月29日
发明者朱浚斈, 邱瑞荣 申请人:宸鸿光电科技股份有限公司