专利名称：触控芯片及采用此触控芯片的触控装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及触控技术领域，特别是涉及一种触控芯片以及一种采用此触控芯片的触控装置。
背景技术：
随着科技的进步，触控装置因其在使用上更直觉、更符合人性，而被广泛地应用于各种电子产品中成为一种全新人机互动的界面。图1示出了现有的触控装置的示意图。请参照图1，此种触控装置10包括有触控面板100与触控芯片110，其中触控面板100具有多条驱动电极(分别以IOla IOle来标示)与多条感测电极(分别以103a 103e来标示)，驱动电极IOla IOle与感测电极103a 103e互相交叉设置，且每条驱动电极IOla IOle与感测电极103a 103e的交叉点形成耦合电容Cm。触控芯片110通过对应的驱动线105传递驱动讯号至驱动电极IOla 101e，且通过对应的感测线107接收感测电极103a 103e所输出的感测讯号，触控芯片110还根据前次所接收的感测讯号进行比较操作，据以产生一比较结果，以便触控芯片110能根据上述的比较结果来判断耦合电容是否发生改变，进而判断出触控面板100是否有被手指或导电物体碰触。然而，由于采用此种触控芯片110的触控装置10在受到噪声干扰时，导致触控芯片110根据前次未受到噪声干扰的感测讯号来进行比较而产生错误的比较结果，使得触控芯片110进一步根据错误的比较结果来判断耦合电容是否发生改变。如此一来，采用此种触控芯片的触控装置不仅难以正确地判断出触控面板是否有被手指或导电物体碰触，更需要在其内部设置多组滤波器来克服噪声干扰的影响。
发明内容
本发明提供一种触控芯片，此触控芯片不会受到噪声的影响而能正确地判断出触控面板是否有被手指或导电物体碰触。本发明还提供一种触控装置，其是采用上述的触控芯片。本发明提出一种触控芯片，其包括有负载调整单元与比较器。负载调整单元用以根据阻抗匹配讯号调整预设阻抗值。比较器具有第一端、第二端及输出端，比较器的第一端电性耦接第一负载以接收感测讯号，而比较器的第二端则通过负载调整单元电性耦接第二负载以接收参考讯号，比较器用以比较感测讯号的电压与参考讯号的电压而输出比较结果，使得上述的触控芯片根据比较结果判断出第一负载与第二负载之间的耦合电容是否发生改变，其中预设阻抗值匹配于耦合电容与第一负载两者的阻抗值。本发明还提出一种触控装置，其包括有触控面板与触控芯片。触控面板具有多条驱动电极与多条感测电极，而这些感测电极与驱动电极是互相交叉设置，且每一感测电极与每一驱动电极的交叉点皆形成一耦合电容。触控芯片电性耦接至上述的触控面板，而此种触控芯片包括有负载调整单元与比较器。负载调整单元用以根据阻抗匹配讯号调整预设阻抗值，而预设阻抗值匹配于耦合电容与感测电极两者的阻抗值。比较器具有第一端、第二端以及输出端，比较器的第一端电性耦接上述的感测电极以接收感测讯号，而比较器的第二端则通过负载调整单元电性耦接上述的驱动电极以接收参考讯号，比较器用以比较感测讯号的电压与参考讯号的电压而输出比较结果，使得触控芯片根据比较结果判断出耦合电容的电容值是否发生改变。本发明解决前述问题的主要方式，是在触控芯片中新增了负载调整单元与比较器，其中比较器的一端接收感测电极所输出的感测讯号，而另一端则通过负载调整单元接收驱动电极所输出的参考讯号，比较器能够同时根据感测讯号与参考讯号进行比较操作而输出比较结果。另外，负载调整单元的预设阻抗值被调整至匹配于耦合电容与感测电极两者的阻抗值。因此，当有噪声干扰时，感测讯号与参考讯号皆同时具有噪声成份，所以触控芯片中的比较器便可根据具有噪声成份的感测讯号与具有噪声成份的参考讯号来进行比较而输出正确的比较结果，使得触控芯片能根据正确的比较结果判断出感测电极与驱动电极之间的耦合电容是否发生改变，进而在不需要增设任何滤波器的情况下，就能够克服噪声干扰的影响。如此一来，采用本发明的触控芯片的触控装置便能正确地判断出触控面板是否有被手指或导电物体碰触。
图1示出了现有的触控装置的示意图。图2为依照本发明一实施例的触控装置的示意图。图3示出了驱动电极与感测电极及触控芯片的等效电路图。图4示出了负载调整单元的电路图。图5示出了图3的节点A、B、C与D的讯号时序图。附图符号说明10、20:触控装置100、200:触控面板110、210:触控芯片IOla 101e、201a 201e:驱动电极103a 103e、203a 203e:感测电极Cm:耦合电容105,203:驱动线107,207:感测线209:参考线Rt、Rr、Rrv:电阻Ct、Cr、Cl、C2、Cmv、Crv:电容211:负载调整单元213、215_1:比较器215:读取放大单元217:讯号源Vout:比较结果
Vout [I]:放大讯号GND:接地端219:动态检测单元221:控制单元CSl:第一控制讯号CS2:第二控制讯号CS3:第三控制讯号211-1:第一电容模块211-2:第二电容模块211-3:电阻模块SW:开关A、B、C、D:节点
具体实施例方式图2为依照本发明的一种实施例的触控装置的示意图。如图2所示，此触控装置20包括有触控面板200与触控芯片210。触控面板200具有多条驱动电极(分别以201a 201e来标示)与多条感测电极(分别以203a 203e来标示)，驱动电极201a 201e与感测电极203a 203e互相交叉设置，且驱动电极201a 201e与感测电极203a 203e的交叉点皆形成耦合电容Cm。虽然图2所示的感测电极203a 203e皆迭于驱动电极201a 201e之上，但本发明并不以此为限，也就是说在一些实施例中，驱动电极201a 201e亦可迭于感测电极203a 203e之上。触控芯片210通过对应的驱动线205传递驱动讯号至驱动电极201a 201e，并通过对应的感测线207接收感测电极203a 203e所输出的感测讯号，且通过对应的参考线209接收驱动电极201a 201e所输出的参考讯号。以下仅以单一个驱动电极201a与感测电极203a作详细说明，其余的驱动电极201b 201e与感测电极203b 203e的运作方式和驱动电极201a与感测电极203a十分相似，因此不再赘述。请参照图3，其示出了驱动电极201a与感测电极203a及触控芯片210的等效电路图。详细来说，驱动电极201a(即后述所称的第二负载)的阻抗一般是由电阻Rt与电容Ct所构成，而感测电极203a(即后述所称的第一负载)的阻抗一般则是由电阻Rr与电容Cr所构成，且驱动电极201a的阻抗与感测电极203a的阻抗之间通过上述的耦合电容Cm来互相电性耦接。触控芯片210内部包括有负载调整单元211、比较器213、读取放大单元215以及讯号源217。负载调整单元211根据阻抗匹配讯号来调整预设阻抗值，而预设阻抗值匹配于耦合电容Cm与感测电极203a两者的阻抗值(详后述)。比较器213具有第一端、第二端以及输出端，比较器213的第一端电性耦接感测电极203a以接收感测讯号，而比较器213的第二端则通过负载调整单元211电性耦接驱动电极201a以接收参考讯号，比较器213用以比较感测讯号的电压与参考讯号的电压而输出比较结果Vout，使得触控芯片210根据比较结果Vout判断出耦合电容Cm的电容值是否发生改变。也就是说，当图2所示的触控面板200未被手指或导电物体碰触时，比较器213所输出的比较结果Vout的电压绝对值呈现零电位状态，而当触控面板200有被手指或导电物体碰触时，比较器213所输出的比较结果Vout的电压绝对值则呈现大于零电位状态。读取放大单元215电性耦接比较器213的输出端，据以放大比较器213所输出的比较结果Vout并产生放大讯号Vout [I]，进一步使触控芯片210可藉由读取放大单元215所产生的放大讯号Vout[l]判断出耦合电容Cm的电容值是否发生改变。实际上，此读取放大单元215包括有比较器215-1与电容Cl。比较器215-1具有第一端、第二端以及输出端，比较器215-1的第一端电性I禹接比较器213的输出端，而比较器215-1的第二端则电性耦接至接地端GND。电容Cl具有第一端与第二端，电容Cl的第一端电性耦接比较器215-1的第一端，而电容Cl的第二端则电性耦接比较器215-1的输出端。讯号源217则用以传递驱动讯号至驱动电极201a。另外，比较器213的输出端还通过电容C2电性耦接至接地端GND。在此实施例中，触控芯片210还包括有动态检测单元219与控制单元221。动态检测单元219通过开关SW选择性电性耦接感测电极203a，并检测感测电极203a与耦合电容Cm两者的阻抗值而输出检测信息，此开关SW在负载调整单元211的预设阻抗值被调整匹配于感测电极203a与耦合电容Cm两者的阻抗值时，保持常开状态。实际上，此动态检测单元219根据电压值与电流量的至少其中之一来换算出耦合电容Cm与感测电极203a两者的阻抗值大小，进而产生上述的检测信息。控制单元221电性耦接至动态检测单元219以接收此检测信息，控制单元221内部储存有一查找表，控制单元221根据此查找表比对上述的检测信息，以便输出第一控制讯号CS1、第二控制讯号CS2与第三控制讯号CS3。也就是说，负载调整单元211所接收的阻抗匹配讯号包括至少一第一控制讯号CS1、至少一第二控制讯号CS2与至少一第三控制讯号CS3。图4示出了负载调整单元211的电路图。请同时参照图3与图4，负载调整单元211内部包括第一电容模块211-1、第二电容模块211-2以及电阻模块211-3。第一电容模块211-1、第二电容模块211-2以及电阻模块211-3皆具有第一端与第二端。其中,第一电容模块211-1的第一端电性耦接驱动电极201a以接收参考讯号，第一电容模块211-1根据第一控制讯号CSl来决定第一电容模块211-1的电容值大小。具体来说，第一电容模块211-1是由多个电容Cmv与多个开关SW所组成。每一电容Cmv的一端皆以并联方式互相电性率禹接第一电容模块211-1的第二端，而每一电容Cmv的另一端则通过一开关SW电性耦接至第一电容模块211-1的第一端，其中第一电容模块211-1中的开关SW皆受第一控制讯号CSl所控制。因此，负载调整单元211即可根据第一控制讯号CSl来调整第一电容模块211-1的电容值大小，以使第一电容模块211-1的电容值能与耦合电容Cm的电容值相等，也就是第一电容模块211-1的阻抗值匹配于耦合电容Cm的阻抗值。另外，第一电容模块211-1的阻抗值与耦合电容Cm的阻抗值的关系建立于控制单元221的查找表中。第二电容模块211-2的第一端电性耦接第一电容模块211-1的第二端，而第二电容模块211-2的第二端则电性耦接至接地端GND，且第二电容模块211-2根据第二控制讯号CS2来决定第二电容模块211-2的电容值大小。具体来说，第二电容模块211-2是由多个电容Crv与多个开关SW所组成。每一电容Crv的一端皆以并联方式互相电性稱接第二电容模块211-2的第二端，而每一电容Crv的另一端则通过一开关SW电性耦接至第二电容模块211-2的第一端，其中第二电容模块211-2中的开关SW受第二控制讯号CS2所控制。因此，负载调整单元211即可根据第二控制讯号CS2来调整第二电容模块211-2的电容值大小，以使第二电容模块211-2的电容值能与感测电极203a中的电容Cr的电容值相等，也就是第二电容模块211-2的阻抗值匹配于电容Cr的阻抗值。另外，第二电容模块211-2的阻抗值与电容Cr的阻抗值的关系建立于控制单元221的查找表中。电阻模块211-3的第一端电性稱接第二电容模块211-2的第一端，而电阻模块211-3的第二端则电性耦接该比较器213的第二端，电阻模块211-3根据第三控制讯号CS3来决定电阻模块211-3的电阻值大小。具体来说，电阻模块211-3是由多个电阻Rrv与多个开关SW所组成，每一电阻Rrv的一端皆以并联方式互相电性耦接至电阻模块211-3的第二端，而每一电阻Rrv的另一端则通过一开关SW电性耦接至电阻模块211-3的第一端，其中电阻模块211-3中的开关SW受第三控制讯号CS3所控制。因此，负载调整单元211即可根据第三控制讯号CS3来调整电阻模块211-3的电阻值大小，以使电阻模块211-3的电阻值能与感测电极203a中的电阻Rr的电阻值相等，也就是电阻模块211-3的阻抗值匹配于电阻Rr的阻抗值。另外，电阻模块211-3的阻抗值与电阻Rr的阻抗值的关系建立于控制单元221的查找表中。图5示出了图3的节点A、B、C与D的讯号时序图。在图5中，节点A上的讯号为讯号源217所输出的驱动讯号，节点B上的讯号为驱动电极201a所输出的参考讯号，节点C上的讯号为感测电极203a所输出的感测讯号，节点D上的讯号为驱动电极203a通过负载调整单元211所输出的参考讯号。从图5可看出，若是触控装置20于时间t受到噪声干扰时，节点C上的讯号与节点D上的讯号皆同时具有噪声成份，也就是图3所示的比较器213所接收到的感测讯号与参考讯号皆具有噪声成份，使得比较器213将具有噪声成份的感测讯号与具有噪声成份的参考讯号进行比较操作之后，即可输出正确的比较结果，因而使触控芯片能根据正确的比较结果判断出感测电极与驱动电极之间的耦合电容是否发生改变，进而正确地判断出图2所示的触控面板200是否有被手指或导电物体碰触。综上所述，本发明解决前述问题的主要方式，是在触控芯片中新增了负载调整单元与比较器，其中比较器的一端接收感测电极所输出的感测讯号，而另一端则通过负载调整单元接收驱动电极所输出的参考讯号，比较器能够同时根据感测讯号与参考讯号进行比较操作而输出比较结果。另外，负载调整单元的预设阻抗值被调整至匹配于耦合电容与感测电极两者的阻抗值。因此，当有噪声干扰时，感测讯号与参考讯号皆同时具有噪声成份，所以触控芯片中的比较器便可根据具有噪声成份的感测讯号与具有噪声成份的参考讯号来进行比较而输出正确的比较结果，使得触控芯片能根据正确的比较结果判断出感测电极与驱动电极之间的耦合电容是否发生改变，进而在不需要增设任何滤波器的情况下，就能够克服噪声干扰的影响。如此一来，采用本发明的触控芯片的触控装置便能正确地判断出触控面板是否有被手指或导电物体碰触。
权利要求
1.一种触控芯片，包括: 一负载调整单元，用以根据一阻抗匹配讯号调整一预设阻抗值；以及 一第一比较器，具有一第一端、一第二端以及一输出端，该第一比较器的第一端电性率禹接一第一负载以接收一感测讯号，而该第一比较器的第二端则通过该负载调整单元电性耦接一第二负载以接收一参考讯号，该第一比较器用以比较该感测讯号的电压与该参考讯号的电压而输出一比较结果，使得该触控芯片根据该比较结果判断出该第一负载与该第二负载之间的一耦合电容是否发生改变， 其中该预设阻抗值匹配于该耦合电容与该第一负载两者的阻抗值。
2.如权利要求1所述的触控芯片，其中该阻抗匹配讯号包括至少一第一控制讯号、至少一第二控制讯号与至少一第三控制讯号，而该负载调整单元包括有: 一第一电容模块，具有一第一端与一第二端，该第一电容模块的第一端电性稱接该第二负载以接收该参考讯号，该第一电容模块根据该第一控制讯号以决定该第一电容模块的电容值大小； 一第二电容模块，具有一第一端与一第二端，该第二电容模块的第一端电性稱接该第一电容模块的第二端，而该第二电容模块的第二端则电性耦接至一接地端，且该第二电容模块根据该第二控制讯号以决定该第二电容模块的电容值大小；以及 一电阻模块，具有一第一端与一第二端，该电阻模块的第一端电性稱接该第二电容模块的第一端，而该电阻模块的第二端则电性耦接该第一比较器的第二端，该电阻模块根据该第三控制讯号以决定该电阻模块的电阻值大小。
3.如权利要求2所述的触控芯片，其中该第一电容模块包括有多个电容，每一电容的其中一端皆以并联方式互相电性耦接至该第一电容模块的第二端，而每一电容的另一端则通过一开关电性耦接至该第 一电容模块的第一端，其中该开关受该第一控制讯号所控制。
4.如权利要求2所述的触控芯片，其中该第二电容模块包括有多个电容，每一电容的其中一端皆以并联方式互相电性耦接至该第二电容模块的第二端，而每一电容的另一端则通过一开关电性耦接至该第二电容模块的第一端，其中该开关受该第二控制讯号所控制。
5.如权利要求2所述的触控芯片，其中该电阻模块包括有多个电阻，每一电阻的其中一端皆以并联方式互相电性耦接至该电阻模块的第二端，而每一电阻的另一端则通过一开关电性耦接至该电阻模块的第一端，其中该开关受该第三控制讯号所控制。
6.如权利要求2所述的触控芯片，还包括: 一动态检测单元，用以通过一开关电性耦接该第一负载，并检测该第一负载与该耦合电容两者的阻抗值而输出一检测信息；以及 一控制单元，电性耦接至该动态检测单元以接收该检测信息，该控制单元具有一查找表，该控制单元还根据该查找表比对该检测信息，以便输出该第一控制讯号、该第二控制讯号与该第三控制讯号； 其中，该开关在该负载调整单元的该预设阻抗值被调整匹配于该第一负载与该耦合电容两者的阻抗值时，将保持一常开状态。
7.如权利要求6所述的触控芯片，其中该动态检测单元还根据电压值与电流量的至少其中之一来换算出该耦合电容与该第一负载两者的阻抗值大小，进而产生该检测信息。
8.如权利要求1所述的触控芯片，还包括有一读取放大单元，该读取放大单元电性耦接该第一比较器的输出端，据以放大该第一比较器所输出的该比较结果并产生一放大讯号，进一步使该触控芯片可藉由该读取放大单元所产生的该放大讯号判断出该耦合电容的电容值是否发生改变。
9.如权利要求8所述的触控芯片，其中该读取放大单元，包括有: 一第二比较器，具有一第一端、一第二端以及一输出端，该第二比较器的第一端电性率禹接该第一比较器的输出端，而该第二比较器的第二端则电性耦接至一接地端；以及 一电容，具有一第一端与一第二端，该电容的第一端电性稱接该第二比较器的第一端，而该电容的第二端则电性耦接该第二比较器的输出端。
10.如权利要求1所述的触控芯片，其中该第一比较器的输出端通过一电容电性耦接至一接地端。
11.如权利要求1所述的触控芯片，其中该第二负载的一端电性耦接至一讯号源以接收一驱动讯号。
12.一种触控装置，包括: 一触控面板，具有多条驱动电极与多条感测电极，这些感测电极与这些驱动电极互相交叉设置，每一感测电极与每一驱动电极的交叉点皆形成一耦合电容；以及 一触控芯片，电性耦接至该触控面板，该触控芯片包括有: 一负载调整单元，用以根据一阻抗匹配讯号调整一预设阻抗值，而该预设阻抗值匹配于该耦合电容与这些其一感测电极两者的阻抗值；以及 一第一比较器，具有一第一端、一第二端以及一输出端，该第一比较器的第一端电性率禹接这些感测电极的其 中之一以接收一感测讯号，而该第一比较器的第二端则通过该负载调整单元电性耦接这些驱动电极的其中之一以接收一参考讯号，该第一比较器用以比较该感测讯号的电压与该参考讯号的电压而输出一比较结果，使得该触控芯片根据该比较结果判断出该耦合电容的电容值是否发生改变。
13.如权利要求12所述的触控装置，其中该阻抗匹配讯号包括至少一第一控制讯号、至少一第二控制讯号与至少一第三控制讯号，而该负载调整单元包括有: 一第一电容模块，具有一第一端与一第二端，该第一电容模块的第一端电性稱接这些驱动电极的其中之一以接收该参考讯号，该第一电容模块根据该第一控制讯号以决定该第一电容模块的电容值大小； 一第二电容模块，具有一第一端与一第二端，该第二电容模块的第一端电性稱接该第一电容模块的第二端，而该第二电容模块的第二端则电性耦接至一接地端，且该第二电容模块根据该第二控制讯号以决定该第二电容模块的电容值大小；以及 一电阻模块，具有一第一端与一第二端，该电阻模块的第一端电性稱接该第二电容模块的第一端，而该电阻模块的第二端则电性耦接该第一比较器的第二端，该电阻模块根据该第三控制讯号以决定该电阻模块的电阻值大小。
14.如权利要求13所述的触控装置，其中该第一电容模块包括有多个电容，每一电容的其中一端皆以并联方式互相电性耦接至该第一电容模块的第二端，而每一电容的另一端则通过一开关电性耦接至该第一电容模块的第一端，其中该开关受该第一控制讯号所控制。
15.如权利要求13所述的触控装置，其中该第二电容模块包括有多个电容，每一电容的其中一端皆以并联方式互相电性耦接至该第二电容模块的第二端，而每一电容的另一端则通过一开关电性耦接至该第二电容模块的第一端，其中该开关受该第二控制讯号所控制。
16.如权利要求13所述的触控装置，其中该电阻模块包括有多个电阻，每一电阻的其中一端皆以并联方式互相电性耦接至该电阻模块的第二端，而每一电阻的另一端则通过一开关电性耦接至该电阻模块的第一端，其中该开关受该第三控制讯号所控制。
17.如权利要求13所述的触控装置，其中该触控芯片还包括有: 一动态检测单元，用以通过一开关电性耦接这些感测电极其中之一，并检测这些感测电极其中之一与该I禹合电容两者的阻抗值而输出一检测信息；以及 一控制单元，电性耦接至该动态检测单元以接收该检测信息，该控制单元具有一查找表，该控制单元还根据该查找表比对该检测信息，以便输出该第一控制讯号、该第二控制讯号与该第三控制讯号； 其中，该开关在该负载调整单元的该预设阻抗值被调整匹配于这些感测电极其中之一与该耦合电容两者的阻抗值时，将保持一常开状态。
18.如权利要求17所述的触控装置，其中该动态检测单元还根据电压值与电流量的至少其中之一来换算出这些感测电极其中之一与该耦合电容两者的阻抗值大小，进而产生该检测息。
19.如权利要求12所述的触控装置，其中该触控芯片还包括有一读取放大单元，该读取放大单元电性耦接该第一比较器的输出端，据以放大该第一比较器所输出的该比较结果并产生一放大讯号，进一步使该触控芯片可藉由该读取放大单元所产生的该放大讯号判断出该耦合电容的电容值是否发生改变。
20.如权利要 求19所述的触控装置，其中该读取放大单元，包括有: 一第二比较器，具有一第一端、一第二端以及一输出端，该第二比较器的第一端电性率禹接该第一比较器的输出端，而该第二比较器的第二端则电性耦接至一接地端；以及 一电容，具有一第一端与一第二端，该电容的第一端电性稱接该第二比较器的第一端，而该电容的第二端则电性耦接该第二比较器的输出端。
21.如权利要求12所述的触控装置，其中该第一比较器的输出端通过一电容电性耦接至一接地端。
22.如权利要求12所述的触控装置，其中至少一这些驱动电极的一端电性耦接至一讯号源以接收一驱动讯号。
全文摘要
一种触控芯片及一种采用此触控芯片的触控装置。所述触控芯片包括负载调整单元与比较器。负载调整单元用以根据阻抗匹配讯号调整预设阻抗值。比较器具有第一端、第二端及输出端，比较器的第一端电性耦接第一负载以接收感测讯号，而比较器的第二端则通过负载调整单元电性耦接第二负载以接收参考讯号，比较器用以比较感测讯号的电压与参考讯号的电压而输出比较结果，使得触控芯片根据比较结果判断出第一负载与第二负载之间的耦合电容是否发生改变，其中预设阻抗值匹配于耦合电容与第一负载两者的阻抗值。
文档编号G06F3/041GK103150055SQ20131010641
公开日2013年6月12日 申请日期2013年3月29日 优先权日2013年2月7日
发明者刘贵文, 王朝珍, 陈昭全 申请人:友达光电股份有限公司