使用差分感测的电容触控系统及其运作方法与流程

本发明有关一种触控系统，更特别有关一种使用差分感测的电容式触控感测系统及其运作方法。
背景技术：
：电容式感测器(capacitivesensor)通常包含用以感测导体的一对电极。当所述导体存在时会造成所述对电极间的电荷移转量(chargetransfer)发生改变，因此可根据电压值变化来检测所述导体的存在与否。将多个电极对排列成阵列则可形成感测阵列。图1a及图1b显示一种已知电容式感测器的示意图，其包含第一电极91、第二电极92、驱动电路93以及检测电路94。所述驱动电路93用以输入驱动信号x至所述第一电极91，所述第一电极91及所述第二电极92间会产生电场以将电荷转移至所述第二电极92，所述检测电路94则可检测所述第二电极92的电荷转移量y。当导体存在时，例如以等效电路8来表示，所述导体会扰乱所述第一电极91及所述第二电极92间的电场而降低电荷移转量y'，所述检测电路94则可检测到电压值变化，并据以判断所述导体的存在。由于电容式感测器常应用于各式电子装置，例如液晶显示器(lcd)，因而所述检测电路94所检测到电压值变化会受到所述电子装置的噪音干扰而影响检测精确度。有鉴于此，有需要提出一种方案，以解决上述问题。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种电容触控系统及其运作方法，其将不同接收电极的检测矩阵的数字分量进行差分运算，以降低噪音干扰。本发明提供一种电容触控系统，包含驱动电路、电容感测阵列、编码模组、调变模组、检测电路、解码模组、第一减法电路以及第二减法电路。所述驱动电路用以输出驱动信号。所述电容感测阵列包含多个感测单元行列式地排列。所述编码模组相对每列所述多个感测单元对所述驱动信号进行编码，以输出多个编码后驱动信号。所述调变模组相对每列所述多个感测单元对所述多个编码后驱动信号进行调变，以并行地输出多个编码及调变后驱动信号至每列所述多个感测单元。所述检测电路耦接所述电容感测阵列，用以根据每行所述多个感测单元的检测信号分别产生检测矩阵。所述解码模组解码所述多个检测矩阵，以相对所述多个感测单元中的每一个输出二维检测向量。所述第一减法电路将所述多个感测单元中的第一感测单元的所述二维检测向量的第一数字分量与所述多个感测单元中的第二感测单元的所述二维检测向量的第一数字分量进行减法运算以产生第一分量差。所述第二减法电路将所述第一感测单元的所述二维检测向量的第二数字分量与所述第二感测单元的所述二维检测向量的第二数字分量进行减法运算以产生第二分量差。本发明还提供一种电容触控系统的运作方法。所述电容触控系统包含电容感测阵列。所述电容感测阵列包含多个驱动电极及多个接收电极。所述运作方法包含下列步骤：于所述电容感测阵列的帧期间的多个驱动时段的所述多个驱动时段中的每一个并行地对所述多个驱动电极输入编码及调变后驱动信号；于所述帧期间内依序检测所述电容感测阵列的所述多个接收电极，以相对所述多个接收电极中的每一个分别产生检测矩阵；解码所述多个检测矩阵以相对所述多个接收电极中的每一个产生多个二维检测向量，其中所述多个二维检测向量中的每一个具有第一数字分量及第二数字分量；依序对所述多个接收电极中两接收电极的所述多个二维检测向量的第一数字分量进行减法运算以产生第一分量差；以及依序对所述多个接收电极中两接收电极的所述多个二维检测向量的第二数字分量进行减法运算以产生第二分量差。本发明还提供一种电容触控系统，包含电容感测阵列、驱动端、检测电路、至少一解码模组、第一减法电路以及第二减法电路。所述电容感测阵列包含多个驱动电极及多个接收电极。所述驱动端用以于所述电容感测阵列的帧期间的多个驱动时段的所述多个驱动时段中的每一个并行地对所述多个驱动电极输入编码及调变后驱动信号。所述检测电路于所述帧期间内依序耦接所述多个接收电极的第一接收电极及第二接收电极，相对所述第一接收电极产生第一检测矩阵并相对所述第二接收电极产生第二检测矩阵。所述至少一解码模组解码所述第一检测矩阵及所述第二检测矩阵，以相对所述第一接收电极产生多个第一检测向量并相对所述第二接收电极产生多个第二检测向量。所述第一减法电路将所述多个第一检测向量与所述多个第二检测向量的第一数字分量进行减法运算以产生第一分量差。所述第二减法电路将所述多个第一检测向量与所述多个第二检测向量的第二数字分量进行减法运算以产生第二分量差。为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显，下文将配合所附图示，详细说明如下。此外，于本发明之说明中，相同的构件以相同的符号表示，于此先述明。附图说明图1a-1b为已知电容式感测器的示意图；图2为本发明实施例的电容触控感测装置的方块示意图；图3a-3b为本发明某些实施例的电容触控感测装置的方块示意图；图4为根据本发明实施例的向量范数与阈值的示意图；图5为本发明实施例的电容触控系统的示意图；图6显示本发明第一实施例的并行驱动电容触控系统的各驱动时段中各频道的驱动信号的示意图；图7显示本发明第一实施例的并行驱动电容触控系统的示意图；图8为本发明第二实施例的电容触控系统的示意图；图9为本发明第二实施例的电容触控系统的运作方法的流程图。附图标记说明10感测单元101、91第一电极102、92第二电极103耦合电容11时序控制器12、121～12n驱动电路13、94、23检测电路130多工器131、131'混合器132、132'积分器133、133'模数转换单元14处理单元15滤波电路2012～20n2感测单元27、27'解码模组281～284减法电路29储存元件93驱动电路8导体x(t)驱动信号y(t)检测信号y1(t)、y2(t)调变后检测信号sw1～swm、swn开关元件mx1、mx2混和信号md检测矩阵i、q检测向量的分量d1～dn驱动电极s2接收电极x1(tk)～xn(tk)驱动信号。具体实施方式请参照图2所示，其为本发明实施例的电容触控感测装置的方块示意图。本实施例的电容触控感测装置包含感测单元10、驱动电路12、检测电路13以及处理单元14。所述电容触控感测装置通过判断所述感测单元10的电荷变化来检测物体(例如，但不限于，手指、水滴或金属等)是否接近所述感测单元10。检测所述物体是否靠近所述感测单元10的方法已为已知，而并不限于上述方法。所述感测单元10包含第一电极101(例如驱动电极)及第二电极102(例如接收电极)，当电压信号提供至所述第一电极101时，所述第一电极101与所述第二电极102间产生电场并形成耦合电容103。所述第一电极101与所述第二电极102可适当配置而并无特定限制，只要能形成所述耦合电容103即可(例如通过其间的介电层)；其中，所述第一电极101与所述第二电极102间产生电场及耦合电容103的原理已为已知，故于此不再赘述。所述驱动电路12例如为信号产生器，其可发出驱动信号x(t)至所述感测单元10的第一电极101。所述驱动信号x(t)可为时变信号，例如周期信号。其他实施例中，所述驱动信号x(t)也可为脉冲信号，例如方波、三角波等，但并不以此为限。所述驱动信号x(t)通过所述耦合电容103可耦合检测信号y(t)至所述感测单元10的第二电极102。所述检测电路13耦接所述感测单元10的第二电极102以接收所述检测信号y(t)，并利用两混合信号分别调变(或混合)所述检测信号y(t)并产生一对调变后检测信号i、q以作为二维检测向量(i,q)的两分量。所述两混合信号例如为彼此正交或非正交的连续信号或向量。一实施例中，所述两混合信号包含正弦信号及余弦信号。所述处理单元14用以计算所述对调变后检测信号的大小(scale)以作为所述二维检测向量(i,q)的向量范数(normofvector)，并比较所述向量范数与阈值th以判断碰触事件(touchevent)。一实施例中，所述处理单元14可利用软件的方式计算出所述向量范数另一实施例中，所述处理单元14也可利用硬件或固件的方式来进行计算，例如采用图4所示的坐标旋转数字计算机(cordic,coordinaterotationdigitalcomputer)来计算出所述向量范数其中，cordic为一种快速演算法。所述处理单元14例如为微处理器(mcu)、中央处理器(cpu)或特定功能集成电路(asic)等。图4中，当没有任何物体接近所述感测单元10时，假设所述处理单元14计算出的所述向量范数为r；当物体接近所述感测单元10时，所述向量范数减少为r'。若所述向量范数r'小于阈值th，所述处理单元14则可判定物体位于所述感测单元10附近并造成碰触事件。必须说明的是，当其他物体，例如金属，接近所述感测单元10时，也有可能导致所述向量范数r增加，因此所述处理单元14也可在所述向量范数超过另一预设阈值时判定为碰触事件。某些实施例中，所述处理单元14可比较所述向量范数的变化量与变化阈值以判定碰触事件。图3a及3b为本发明某些实施例的电容触控感测装置的示意图，其分别显示检测电路13的不同实施方式。图3a中，所述检测电路13包含模数转换单元(adc)133、两混合器131及131'、两积分器132及132'，用以处理检测信号y(t)以产生二维检测向量(i,q)。所述模数转换单元133用以将所述检测信号y(t)转换为数字检测信号yd(t)。所述两混合器131及131'用以分别将两混合信号，例如此时显示为以及与所述数字检测信号yd(t)进行调变(或混合)以产生一对调变后检测信号y1(t)及y2(t)。为了取样所述对调变后检测信号y1(t)及y2(t)，所述两积分器132及132'分别用以对所述对调变后检测信号y1(t)及y2(t)进行积分(或累积)以产生二维检测向量的两数字分量i、q；本实施例中，所述两积分器132及132'的形式并无特定限制，例如可为电容器。所述两混合信号除了上述两连续信号外，也可为两向量，例如mx1＝[10-10]且mx2＝[0-101]以简化电路架构。所述两混合信号只要是能够简化调变过程的适当简化向量均可，并无特定限制。由于所述两数字分量i、q为所述对调变后检测信号y1(t)及y2(t)的累积值，本发明中，所述一对调变后检测信号y1(t)及y2(t)也可称为二维检测向量的两数字分量。图3b中，所述检测电路13包含模数转换单元133、混合器131及积分器132，而两混合信号mx1及mx2经过多工器130依序输入所述混合器131以与所述模拟检测信号yd(t)进行调变来产生两调变后检测信号y1(t)及y2(t)。此外，所述模数转换单元133、所述混合器131及所述积分器132的功能与图3a类似，故于此不再赘述。本发明实施例的电容触控感测装置的检测方法包含步骤：提供驱动信号至感测单元的第一电极；以两混合信号分别调变所述驱动信号通过耦合电容耦合至第二电极的检测信号以产生一对调变后检测信号；以及计算所述对调变后检测信号的大小并据以判断碰触事件。例如参照图3a或3b所示，所述驱动电路12输入驱动信号x(t)至所述感测单元10的第一电极101后，所述驱动信号x(t)通过所述耦合电容103耦合检测信号y(t)至所述感测单元10的第二电极102。接着，所述检测电路13以两混合信号mx1及mx2分别调变所述检测信号y(t)以产生一对调变后检测信号y1(t)及y2(t)。所述处理单元14计算所述一对调变后检测信号y1(t)及y2(t)的大小并据以判断碰触事件；其中，计算所述对调变后检测信号y1(t)及y2(t)的大小以及比较所述对调变后检测信号y1(t)及y2(t)的大小与至少一阈值的方式例如可参照图4及其相关说明。此外，在计算所述对调变后检测信号y1(t)及y2(t)的大小前，可利用所述积分器132及/或132'累积所述对调变后检测信号y1(t)及y2(t)，以产生所述二维检测向量(i,q)的两数字分量i、q。请参照图5所示，其为本发明实施例的电容触控系统的示意图。阵列排列的多个感测单元10形成电容感测阵列，每一列感测单元10分别由驱动电路121～12n驱动且所述检测电路13例如通过多个开关元件sw1～swm检测每一行感测单元10的输出信号y(t)。图5中，驱动电路121用以驱动第一列感测单元1011～101m；驱动电路122用以驱动第二列感测单元1021～102m；…；驱动电路12n用以驱动第n列感测单元10n1～10nm；其中，n及m为正整数且其数值根据电容感测阵列的尺寸及解析度决定，并无特定限制。本实施例中，每一感测单元10(此处以圆圈表示1011～10nm)均包含第一电极及第二电极用以形成耦合电容，如图2、3a及3b所示。所述多个驱动电路121～12n分别耦接至列感测单元10的第一电极。例如时序控制器11用以控制所述多个驱动电路121～12n分别输出驱动信号x(t)至所述多个感测单元10的第一电极。所述多个驱动电路121～12n可依序或并行驱动感测单元1011～10nm。所述检测电路13通过多个开关元件sw1～swm分别耦接行感测单元10的第二电极，用以依序检测所述驱动信号x(t)通过所述多个感测单元10的耦合电容耦合至所述第二电极的检测信号y(t)，并利用两混合信号分别调变所述检测信号y(t)以产生一对调变后检测信号；其中，产生所述一对调变后检测信号的方式已详述于图3a及3b及其相关说明，故于此不赘述。所述处理单元14则根据所述对调变后检测信号判断碰触事件及碰触位置。如前所述，所述处理单元14可计算所述对调变后检测信号(例如i、q)所形成的二维检测向量的向量范数，并比较所述向量范数与至少一阈值th以判定所述碰触事件，如图4所示。在依序驱动的实施例中，当所述时序控制器11控制所述驱动电路121输出所述驱动信号x(t)至第一列感测单元1011～101m时，所述多个开关元件sw1～swm则依序被开启以使所述检测电路13能够依序检测第一列感测单元1011～101m的每一个感测单元所输出的检测信号y(t)。接着，所述时序控制器11依序控制其他驱动电路122～12n输出所述驱动信号x(t)至每一列感测单元。当所述检测电路13检测过所有感测单元1011～10nm后，则完成一个扫描周期(scanperiod)。所述处理单元14则将发生所述碰触事件的感测单元的位置判定为所述碰触位置。可以了解的是，所述碰触位置可能不只发生于单一感测单元10，所述处理单元14可将多个感测单元10的位置均视作碰触位置，或将多个感测单元10其中之一(例如中心或重心)的位置视作碰触位置。某些实施例中，为了节省图5中电容触控系统的耗能，所述时序控制器11可控制所述多个驱动电路121～12n的至少一部分同时输出所述驱动信号x(t)至相对应列的感测单元。所述检测电路13则以不同的两混和信号mx1、mx2分别调变相对不同行的检测信号y(t)。除此之外，判断碰触事件及碰触位置的方式则类似图5，故于此不再赘述。所述检测电路13可还包含滤波器及/或放大器等元件，以增加信号品质。此外，所述处理单元14也可与所述检测电路13合并为单一元件，且其功能可利用软件及/或硬件的方式实现。如前所述，信号传输过程中信号线上的电容所造成的相位差可通过计算二维检测向量的向量范数(normofvector)被忽略；换句话说，如果各频道的驱动信号x(t)间存在相位差，其也可以通过计算二维检测向量的向量范数被忽略。因此，并行驱动的实施例中，可利用彼此具相位差的多个驱动信号在相同驱动时段(drivetimeslot)并行驱动(concurrentdrive)不同频道(channel)，并在检测端通过计算各频道的二维检测向量的向量范数来判定碰触事件及/或碰触位置。此外，于不同频道的驱动信号x(t)实施相位偏移可有效利用模数转换器的动态范围；其中，所述相位偏移例如可选择使用随机相位偏移(randomphaseoffset)或制定相位偏移(formulatedphaseoffset)实现，但并不以此为限。。请参照图7所示，其显示本发明第一实施例的并行驱动电容触控系统2的示意图。所述并行驱动电容触控系统2包含驱动端2t、电容感测阵列200以及检测端2r；其中，所述电容感测阵列200具有多个频道。例如，所述电容感测阵列200包含多个感测单元(例如2011～20nn)行列式地排列，此处所述频道指所述驱动端2t驱动的感测单元列。所述驱动端2t用以于所述电容感测阵列200的扫描周期(或称帧期间)的多个驱动时段的所述多个驱动时段中的每一个并行地对多个频道(或多个驱动电极d1～dn)输入编码及调变后驱动信号。所述检测端2r于所述帧期间内依序耦接所述电容感测阵列200的所述多个频道(或多个接收电极s1～sn)，并解码检测所述多个频道所求得的多个检测矩阵md以相对所述多个频道中的每一个产生二维检测向量，并计算所述多个二维检测向量的向量范数；其中，所述多个检测矩阵md的每一矩阵元素(matrixelement)所述多个驱动时段中的每一个中求得的相对一个接收电极的检测信号，且所述检测矩阵md为一维矩阵。所述多个检测矩阵md的产生方式例如参照图3a及3b。例如，所述检测端2r利用两混和信号mx1及mx2调变所述多个接收电极s1～sn的多个检测信号y(t)以分别产生一对调变后检测信号y1(t)、y2(t)，并以积分器累积所述对调变后检测信号y1(t)、y2(t)以产生所述多个检测矩阵md。此外，所述检测端2r还比较所述向量范数与阈值以判断碰触事件及/或碰触位置(如图4)。一实施例中，所述多个驱动时段的数目等于所述多个频道(或所述多个驱动电极d1～dn)的数目。本实施例中，所述编码及调变后驱动信号可使用哈达马矩阵(hadamardmatrix)进行编码，也即，所述驱动端2t使用哈达马矩阵对驱动信号x(t)进行编码。所述检测端2r则使用所述哈达马矩阵的反哈达马矩阵解码所述检测矩阵md。所述编码及调变后驱动信号可仅进行相位调变，或同时进行相位及振幅调变，例如可使用正交振幅调变(qam)来实现。一实施例中，所述并行驱动电容触控系统2包含驱动电路22、编码模组25、调变模组26、所述电容感测阵列200、检测电路23、解码模组27以及处理单元24。一实施例中，所述驱动电路22、所述编码模组25及所述调变模组26共同组成所述驱动端2t；而所述检测电路23、所述解码模组27及所述处理单元24共同组成所述检测端2r。某些实施例中，所述驱动端2t及所述检测端2r系同步运作，但并不限于此。另一实施例中，所述编码模组25及所述调变模组26可组合成单一编码调变模组；所述解码模组27也可包含于所述处理单元24或所述检测电路23内。所述驱动电路22输出驱动信号x(t)至所述编码模组25，例如x(t)＝vd×exp(jwt)；其中，vd为驱动电压值、w为驱动频率而t为时间。如前一实施例中所述，所述驱动信号x(t)并不限于连续信号。所述编码模组25相对每列感测单元(或每一驱动电极d1～dn)对所述驱动信号x(t)进行编码，以输出多个编码后驱动信号xc(t)。一实施例中，所述编码模组25可使用编码矩阵，例如哈达马矩阵对所述多个驱动信号x(t)进行编码。可以了解的是，只要是能够使各频道通过编码进行区别，也可使用其他编码矩阵。此外，所述编码矩阵的尺寸可根据频道数而定。所述调变模组26相对每列感测单元(或每一驱动电极d1～dn)对所述多个编码后驱动信号xc(t)进行相位调变，以并行地输出多个编码及调变后驱动信号至每列感测单元(或每一驱动电极d1～dn)；所述相位调变使输入至每列感测单元的所述编码及调变后驱动信号彼此间具有相位差；藉此，可抑制所述检测电路23中的模数转换单元(adc)的输入电压(如图3a及3b)，以避免超出模数转换单元的动态范围。其他实施例中，也可对编码后驱动信号xc(t)同时进行振幅及相位调变，例如使用正交振幅调变。例如图7中，所述调变模组26输出编码及调变后驱动信号x1(tk)至第一频道、编码及调变后驱动信号x2(tk)至第二频道…以及编码及调变后驱动信号xn(tk)至第n频道；其中，k表示扫描周期的各驱动时段。编码矩阵例如可利用式(1)所示的矩阵表示且各矩阵元素可以ars表示，其中，各矩阵元素ars的下标r相对于各驱动时段(例如k1～kn)而各矩阵元素ars的下标s相对于各频道，调变模组26的运作可利用数学式(2)所示的对角矩阵(diagonalmatrix)表示，其中，x1～xn为多个(complexnumber)且较佳彼此间具有相位差。x1～xn用以分别对不同频道进行相位调变。当使用正交振幅调变(qam)作为调变机制时，x1～xn彼此间具有振幅差以及相位差；其中，x1～xn的下标相对于各频道。请同时参照图6及7所示，根据式(1)及式(2)，所述调变模组26例如于第一时段k＝1同时输出驱动信号x(t)a11x1至第一频道(或驱动电极d1)、驱动信号x(t)a12x2至第二频道(或驱动电极d2)…以及驱动信号x(t)a1nxn至第n频道(或驱动电极dn)；所述调变模组26于第二时段k＝2同时输出驱动信号x(t)a21x1至第一频道、驱动信号x(t)a22x2至第二频道…以及驱动信号x(t)a2nxn至第n频道；所述调变模组26于第n时段k＝n同时输出驱动信号x(t)an1x1至第一频道、驱动信号x(t)an2x2至第二频道…以及驱动信号x(t)annxn至第n频道。当所有时段k＝1～k＝n的编码及调变后驱动信号x1(tk)～xn(tk)输入至所述电容感测阵列200后，则完成一个驱动帧的动作。本实施例中，所述多个时段k1～kn在时间轴上为连续或相隔预设时间区间。如前所述，所述电容感测阵列200包含第一列感测单元2011～201n、第二列感测单元2021～202n…以及第n列感测单元20n1～20nn(即频道1～n)。所述多个驱动信号x(t)a11x1、x(t)a12x2～x(t)a1nxn于第一时段k＝1时分别输入至第一列感测单元2011～201n、第二列感测单元2021～202n…以及第n列感测单元20n1～20nn。其他时段k＝2～k＝n输入至每列感测单元的驱动信号也显示于图6。此外，所述电容感测阵列200中的信号线路相对于不同频道的驱动信号具有不同的电抗，其例如可使用一维矩阵[y1y2…yn]t数学地表示所述电容感测阵列200的电抗矩阵。在扫描周期内，若所述电容感测阵列200未被碰触，所述电抗矩阵大致维持不变；而当发生碰触事件时，所述电抗矩阵的至少一个矩阵元素出现变化，因而改变所述检测信号y(t)。如图7所示，所述电容感测阵列200的每行感测单元分别通过开关元件sw1～swn耦接至所述检测电路23。于扫描周期的每一驱动时段k1～kn内，所述多个开关元件sw1～swn依序耦接相对应的一行感测单元至所述检测电路23，以使所述检测电路23耦接所述电容感测阵列200，并根据每行感测单元的检测信号y(t)相对每行感测单元分别产生检测矩阵。例如图7显示开关元件sw2将所述电容感测阵列200的第二行感测单元耦接至所述检测电路23以产生相对所述第二接收电极s2的检测矩阵md。所述检测矩阵md的每一矩阵元素(i1+jq1)～(in+jqn)的产生方式例如参照图3a及3b。例如，所述检测电路23利用两混和信号mx1及mx2调变每一驱动时段k1～kn的检测信号y(t)以分别产生一对调变后检测信号y1(t)、y2(t)，并以积分器(例如132,132')累积相对每一驱动时段k1～kn的所述对调变后检测信号y1(t)、y2(t)以产生所述检测矩阵md。因此，扫描周期完成(即一张帧)后，从所述电容感测阵列200的每行感测单元所输出的检测信号y(t)则可以数学地表示成式(3)所示的x(t)×[编码矩阵]×[调变矩阵]×[电抗矩阵]；其中，编码矩阵的矩阵元素由所使用的编码方式而定；调变矩阵的矩阵元素由调变机制而定而电抗矩阵的矩阵元素则由电容感测阵列200决定。如前所述，所述检测电路23包含至少一积分器(例如图3a、3b所示)，用以根据所述检测信号y(t)求得二维检测向量(i+jq)的两数字分量，例如(i1,q1)～(in,qn)。因此，所述检测电路23在扫描周期完成后所输出的相对每行感测单元的二维检测向量可以检测矩阵md＝[(i1+jq1)(i2+jq2)…(in+jqn)]t表示；其中，(i1+jq1)为根据一行(例如第二行)感测单元于第一驱动时段k＝1的检测信号y(t)所求得的二维检测向量，由于编码及调变后驱动信号x1(tk)～xn(tk)于所述第一驱动时段k＝1内分别输入各频道，因此所述二维检测向量(i1+jq1)为包含了第一驱动时段k＝1内所有频道的检测信号的叠加(superposition)，而为叠加检测向量。同理，(i2+jq2)为根据一行感测单元于第二驱动时段k＝2的检测信号y(t)所求得的二维检测向量且为第二驱动时段k＝2内所有频道的叠加检测向量；…；in+jqn为根据一行感测单元于第n驱动时段k＝n的检测信号y(t)所求得的二维检测向量且为第n驱动时段k＝n内所有频道的迭加检测向量。为了去耦合(decoupling)各频道的迭加检测向量，所述检测电路23将所述检测矩阵md传送至所述解码模组27以进行解码，以相对所述多个感测单元(例如2011～20nn)中的每一个产生二维检测向量。例如，所述解码模组27输出一行(例如第二行)感测单元中每一频道(即感测单元)的二维检测向量，如式(4)所示为产生一行感测单元中每一频道的二维检测向量的方式；例如，相对第二行感测单元的频道1的二维检测向量表示为(i12+jq12)、相对第二行感测单元的频道2的二维检测向量表示为(i22+jq22)…以及相对第二行感测单元的频道n的二维检测向量表示为(in2+jqn2)；其中，i及q为二维检测向量的两数字分量，(i12+jq12)～(in2+jqn2)为去耦合检测向量。相对其他行感测单元的频道1～n的表现方式显示于图7中。图7中，扫描周期完成后，所述解码模组27可相对每一行感测单元(或每一接收电极)输出一组二维检测向量(i+jq)，也即此时为n组去耦合检测向量[(i1+jq1)(i2+jq2)…(in+jqn)]t。所述解码模组27使用所述编码矩阵的反矩阵来对迭加检测向量(即所述多个检测矩阵)解码以去耦合叠加检测向量；例如，哈达马矩阵的反矩阵。最后，所述处理单元24可计算每一个二维检测向量，例如(i11+jq11)～(inn+jqnn)，的向量范数，并将求得的所述向量范数与阈值th进行比较，如图4所示。藉此，在一个扫描周期完成后，所述处理单元24则可根据n×n个向量范数与阈值th的比较结果判断所述电容感测阵列200的碰触事件及/或碰触位置；其中，n表示阵列尺寸。此外，当本实施例中所述驱动信号x(t)还实施振幅调变时，所述处理单元24可还包含自动准位控制(alc)来消除振幅偏移。例如，所述处理单元24内(或另行设置储存单元)可事先储存有所述电容感测阵列200未被触压时所述自动准位控制的控制参数，其使各感测单元的检测结果大致相同。藉此，当发生碰触时，则可精确的判定碰触事件。此外，如前所述，所述多个感测单元(2011～20nn)中的每一个包含第一电极101及第二电极102用以形成耦合电容103(如图2、3a及3b)。所述编码及调变后驱动信号x1(tk)～xn(tk)耦接至所述第一电极101；所述检测电路23耦接所述第二电极102，用以检测所述编码及调变后驱动信号x1(tk)～xn(tk)通过所述耦合电容103耦合至所述第二电极102的所述检测信号y(t)。请参照图8所示，其为本发明第二实施例的电容触控系统的示意图。图8对应于图7的并行驱动电容触控系统2，其中所述检测电路23通过开关元件sw2电性耦接接收电极s2。也即，图8的电容触控系统同样包含电容感测阵列200、驱动端2t及检测端2r。如图7所示，所述电容感测阵列200包含多个驱动电极d1～dn及多个接收电极s1～sn，以形成多个感测单元2011～20nn行列式地排列。由于图8显示所述检测端2r的检测电路23耦接所述接收电极s2的运作状态，故仅显示出第二行感测单元2012～20n2，并省略其他感测单元。如前一实施例所述，所述驱动端2t用以于所述电容感测阵列200运作时的帧期间的多个驱动时段(例如k1～kn)的所述多个驱动时段中的每一个并行地对所述多个驱动电极d1～dn输入编码及调变后驱动信号x1(tk)～xn(tk)。例如，此处显示多个驱动电路121～12n并行地输出多个编码及调变后驱动信号x1(tk)～xn(tk)至所述多个驱动电极d1～dn。图8中，所述检测端2r包含滤波器15、模数转换单元133、检测电路23、解码模组(或解码器)27及27'、多个减法电路281～284以及处理单元14；其中，虽然图8显示两解码模组27及27'，然其仅用以说明而非用以限定本发明。如图7所示，所述检测端2r可仅包含单一解码模组。所述滤波器15例如为可程式化带通滤波器(programmablebandpassfilter)，用以对所述检测信号y(t)进行滤波以提高信噪比。所述模数转换单元133耦接于所述电容感测阵列200与所述检测电路23间，用以将所述检测信号y(t)转换为数字检测信号yd(t)。本发明中，由于所述数字检测信号yd(t)为所述检测信号y(t)的数字化信号，因此有时将所述数字检测信号yd(t)称为检测信号。所述检测电路23于所述帧期间内依序耦接所述电容感测阵列200的各接收电极s1～sn，例如第一接收电极s1及第二接收电极s2，以相对所述第一接收电极s1产生第一检测矩阵并相对所述第二接收电极s2产生第二检测矩阵，其中所述第一接收电极s1相邻所述第二接收电极s2。所述解码模组27、27'解码所述第一检测矩阵及所述第二检测矩阵(例如md)，以相对所述第一接收电极产生多个第一检测向量，例如(i11+iq11)～(in1+jqn1)并相对所述第二接收电极产生多个第二检测向量(i12+iq12)～(in2+jqn2)，如图7所示。必须说明的是，所述第一接收电极及所述第二接收电极并不限于s1、s2。所述第一接收电极及所述第二接收电极可依序选择为s1和s2、s2和s3、…、sn-1和sn。第二实施例的所述滤波器15及所述模数转换单元133也可应用于图7之并行驱动电容触控系统2，且所述检测电路23及所述解码模组27、27'的功能类似于图7的检测电路23及解码模组27，故于此不再赘述。第二实施例与第一实施例的差异在于，第二实施例的检测端2r还包含第一减法电路281，将所述多个第一检测向量(例如i11+jq11)的第一数字分量(例如i11)与所述多个第二检测向量(例如i12+jq12)的第一数字分量(例如i12)进行减法运算以产生第一分量差δi＝i11-i12；并包含第二减法电路282将所述多个第一检测向量的第二数字分量(例如q11)与所述多个第二检测向量的第二数字分量(例如q12)进行减法运算以产生第二分量差δq＝q11-q12。本实施例中，所述第一数字分量，例如i11也可称为感测单元2011的二维检测向量的第一数字分量；所述第一数字分量，例如i12也可称为感测单元2012的二维检测向量的第一数字分量；所述第二数字分量，例如q11也可称为感测单元2011的二维检测向量的第二数字分量；所述第二数字分量，例如q12也可称为感测单元2012的二维检测向量的第二数字分量；其中，所述感测单元2011与所述感测单元2012为两相邻感测单元行中的两相邻感测单元，如图7所示。更详言之，本发明中，所述第一减法电路281及所述第二减法电路282用以依序将两两相邻接收电极输出的检测向量的两数字分量分别进行减法运算，例如依序计算接收电极s1及s2、接收电极s2及s3、…、接收电极sn-1及sn的减法运算。进行减法运算的原因在于，两两相邻接收电极于所述电容感测阵列中所受到的噪音干扰相似，经由减法运算，则可有效消除外界的噪音干扰。为了提升判断精度，本实施例中电容触控系统可还包含储存元件29用以储存所述第一检测向量(即二维检测向量)的第一基值分量(例如i11_bs)与所述第二检测向量(即二维检测向量)的第一基值分量(例如i12_bs)的第一基值分量差δibs，以及所述第一检测向量(即二维检测向量)的第二基值分量(例如q11_bs)与所述第二检测向量(即二维检测向量)的第二基值分量(例如q12_bs)的第二基值分量差δqbs；其中，所述第一基值分量差δibs及所述第二基值分量差δqbs可称为理想值，用以消除信号中的固有噪音，并以查找表的形式储存于所述储存元件29中(如下表1所示)。所述储存元件29例如为挥发性储存体或缓冲器。所述检测端2r还包含第三减法电路283及第四减法电路284。所述第三减法电路283用以将所述第一分量差δi与所述第一基值分量差δibs进行减法运算以产生第三分量差δi'。所述第四减法电路284用以将所述第二分量差δq与所述第二基值分量差δqbs进行减法运算以产生第四分量差δq'。最后，所述处理单元14用以计算所述第三分量差δi'与所述第四分量差δq'的向量范数所述处理单元14并比较所述向量范数与至少一阈值以判定碰触事件，如图4所示。更详言之，第二实施例中，所述处理单元14并非直接计算所述解码模组27输出的所述多个二维检测向量(i11+iq11)～(inn+jqnn)的向量范数，而是先将邻近的感测单元的二维检测向量的各数字分量先进行减法运算后，再计算差分数字分量的向量范数。请参照表1所示，其为本发明第二实施例的实施方式，此处以6条接收电极s1～s6为例进行说明。可以了解的是，接收电极的数目及表1中的数值仅为例示，并非用以限定本发明。必须说明的是，表1虽以列感测单元为例进行说明，其他列感测单元的运作也相同。表1接收电极s1s2s3s4s5s6int(n)500148004612458844664300qnt(n)8660989811078121631326914370变化比,r0.900.950.991.010.900.85it(n)450145604566463440193655qt(n)7794940310967122851194212215δibs＝int(n)-int(n+1)20118824122166δqbs＝qnt(n)-qnt(n+1)-1238-1180-1085-1106-1101δi＝it(n)-it(n+1)-59-6-68615364δq＝qt(n)-qt(n+1)-1609-1564-1318343-273δi'＝δi-δibs-260-194-92493198δq'＝δq-δqbs-371-384-2331449828向量范数453430251-1531-851累积和-1248-1701-2131-2382-8510调整后向量范数1134681251015312382补偿因子268442440322370206491917417896补偿后向量范数18581014343017922602第二列的int(n)为电容感测阵列未被碰触时，各接收电极s1～s6的感测单元的二维检测向量的第一基值分量的初始值，例如int(1)＝i11_bs～int(6)＝i16_bs、int(1)＝i21_bs～int(6)＝i26_bs、…、int(1)＝in1_bs～int(6)＝in6_bs。int(n)例如在开机程序或重置程序等初始化程序中所感测。第三列的qnt(n)为电容感测阵列未被碰触时，各接收电极s1～s6的感测单元的二维检测向量的第二基值分量的初始值，例如qnt(1)＝q11_bs～qnt(6)＝q16_bs、qnt(1)＝q21_bs～qnt(6)＝q26_bs、…、qnt(1)＝qn1_bs～qnt(6)＝qn6_bs。qnt(n)同样在初始化程序中所感测。第四列为所述多个二维检测向量的碰触分量值与未碰触分量值的变化比r。第五列的it(n)为电容感测阵列发生碰触时，各接收电极s1～s6的感测单元的二维检测向量的第一数字分量的目前值，例如it(1)＝i11～it(6)＝i16、it(1)＝i21～it(6)＝i26、…、it(1)＝in1～it(6)＝in6。it(n)例如为运作时所感测，且it(n)＝int(n)×r。第六列的qt(n)为电容感测阵列发生碰触时，各接收电极s1～s6的感测单元的二维检测向量的第二数字分量的目前值，例如qt(1)＝q11～qt(6)＝q16、qt(1)＝q21～qt(6)＝q26、…、qt(1)＝qn1～qt(6)＝qn6。qt(n)例如为运作时所感测，且qt(n)＝qnt(n)×r。基本上，int(n)与it(n)以及qnt(n)与qt(n)以相同方式所检测而得，只是int(n)及qnt(n)是在未碰触时所检测而it(n)及qt(n)是在碰触时所检测。因此，int(n)及qnt(n)作为it(n)及qt(n)的基准值。第七列的δibs为电容感测阵列未被碰触时，两两相邻接收电极的感测单元的二维检测向量的第一基值分量的第一基值分量差，例如i11_bs-i12_bs、i12_bs-i13_bs、…、i15_bs-i16_bs，其他列也同。也即，δibs＝int(n)-int(n+1)，其例如由所述第一减法电路281所事先计算并暂存于所述储存元件29中。第八列的δqbs为电容感测阵列未被碰触时，两两相邻接收电极的感测单元的二维检测向量的第二基值分量的第二基值分量差，例如q11_bs-q12_bs、q12_bs-q13_bs、…、q15_bs-q16_bs，其他列也同。也即，δqbs＝qnt(n)-qnt(n+1)，其例如由所述第二减法电路282所事先计算并暂存于所述储存元件29中。第九列的δi为电容感测阵列发生碰触时，两两相邻接收电极的感测单元的二维检测向量的第一数字分量的第一分量差，例如i11-i12、i12-i13、…、i15-i16，其他列也同。也即，δi＝it(n)-it(n+1)，其例如由所述第一减法电路281于系统运作时所计算的目前分量差。第十列的δq为电容感测阵列发生碰触时，两两相邻接收电极的感测单元的二维检测向量的第二数字分量的第二分量差，例如q11-q12、q12-q13、…、q15-q16，其他列也同。也即，δq＝qt(n)-qt(n+1)，其例如由所述第二减法电路282于系统运作时所计算的目前分量差。第十一列的δi'为所述第一分量差δi与所述第一基值分量差δibs的减法运算，其例如由所述第三减法电路283于系统运作时所计算。此运算主要是计算量测值与初始值的差异。所述第一分量差δi为目前检测值而所述第一基值分量差δibs暂存于所述储存元件29。必须说明的是，虽然表1显示δi'＝δi-δibs，然而其仅用以说明而非用以限定本发明。另一实施例中，δi'＝δibs-δi。此时，仅δi'的符号相反而运算过程则类似。第十二列的δq'为所述第二分量差δq与所述第二基值分量差δqbs的减法运算，其例如由所述第四减法电路284于系统运作时所计算。此运算主要是计算量测值与初始值的差异。所述第二分量差δq为目前检测值而所述第二基值分量差δqbs暂存于所述储存元件29。必须说明的是，虽然表1显示δq'＝δq-δqbs，然而其仅用以说明而非用以限定本发明。另一实施例中，δq'＝δqbs-δq。此时，仅δq'的符号相反而运算过程则类似。第十三列为δi'与δq'的向量范数由所述处理单元14所计算。所述向量范数的正负值则由二维向量(δibs,δqbs)、(δi,δq)及(δi',δq')所共同决定。决定两二维向量及差值的正负值的方式定义为函数当sign((u2×v1)-(u1×v2))大于0则为正而当sign((u2×v1)-(u1×v2))小于0则为负。本实施例中，向量范数的正负值可由sign((qnt(n+1)×int(n))-(int(n+1)×qnt(n))与sign((δqbs×δi)-(δq×δibs)所共同决定。利用本实施例的差分检测会出现向量范数的数目比接收电极的数目少一个的情形。因此，须调整第十三列所求得的向量范数以恢复为与接收电极的数目相同。首先，如第十四列所示将最后一个接收电极(例如s6)的数值定为0。接着，从第十四列的最后一个值(即0)开始，加上第十三列的前一个值以得到累积和；也即，0+(-851)＝-851,(-851)+(-1531)＝-2382,(-2382)+251＝-2131,(-2131)+430＝-1701以及(-1701)+453＝-1248。在因接触所发生的接触变化均为正数的假设下，向量范数应所述大于等于0。一种实施例中，可将第十四列的累积和的最小值调整为0，接着将其他累积和同时进行调整则可得到第十五列的调整后向量范数。例如，此时将第十四列的每个累积和均加上2382，则可到第十五列的调整后向量范数。必须说明的是，计算调整后向量范数并不限于本发明中所举出者，例如可将与第一个接收电极(例如s1)相关的数值定为0，然后反向运算，只要能将第十三列的向量范数的数目恢复且使数值皆大于等于零即可，并无特定限制。如前所述，由于电容感测阵列的各感测单元于发生碰触时会有不同变化量，因此若相对不同感测单元设定不同的阈值(如图4的th)，所述处理单元14则可直接比较第十五列的调整后向量范数与相对各感测单元的阈值，以判断各感测单元的感测状态。某些实施例中，可进一步对所述多个调整后向量范数相对各感测单元进行补偿，以使所述处理单元14可比较第十七列的补偿后向量范数与单一阈值。第十六列例如提供一种补偿因子(compensationfactor)。接着，第十七列的补偿后向量范数＝(调整后向量范数×补偿因子)/214。可以了解的是，补偿所述多个调整后向量范数的方式并不限于本发明中所举出者。最后，所述处理单元14可将补偿后向量范数与至少一预设阈值比较，以判定碰触事件以及碰触位置。本实施例中，第十三列至第十七列的运算可由所述处理单元14进行，且可以软件及/或硬件实现。请参照图9所示，其为本发明第二实施例的电容触控系统的运作方法的流程图，包含下列步骤：于电容感测阵列的帧期间的多个驱动时段的所述多个驱动时段中的每一个并行地对多个驱动电极输入编码及调变后驱动信号(步骤s91)；于所述帧期间内依序检测所述电容感测阵列的多个接收电极，以相对所述多个接收电极中的每一个分别产生检测矩阵(步骤s92)；解码所述多个检测矩阵以相对所述多个接收电极中的每一个产生多个二维检测向量，其中所述多个二维检测向量中的每一个具有第一数字分量及第二数字分量(步骤s93)；依序对所述多个接收电极中两两相邻接收电极的所述多个二维检测向量的第一数字分量进行减法运算以产生第一分量差(步骤s94)；以及依序对所述多个接收电极中两两相邻接收电极的所述多个二维检测向量的第二数字分量进行减法运算以产生第二分量差(步骤s95)。本运作方法已详述于前，例如步骤s91系由驱动端2t所执行，而步骤s92～s95系由检测端2r所执行。例如在步骤s94及s95中，所述第一减法电路281依序计算(i11-i12)、(i12-i13)、(i13-i14)…以得到第一分量差δi；所述第二减法电路282依序计算(q11-q12)、(q12-q13)、(q13-q14)…以得到第二分量差δq，如表1所示，据以实现依序对所述多个接收电极中两两相邻接收电极的所述多个二维检测向量的数字分量进行减法运算。在步骤s92中，如图7及8所示，所述多个检测矩阵md利用两混和信号mx1及mx2调变检测所述多个接收电极s1～sn的多个检测信号y(t)以相对每一驱动时段k1～kn分别产生一对调变后检测信号y1(t)及y2(t)，以及利用积分器132及132'累积相对每一驱动时段k1～kn的所述对调变后检测信号y1(t)及y2(t)所产生的。所述储存元件29中则依序储存(例如于初始化程序)有所述多个接收电极s1～sn中两两相邻接收电极的所述多个二维检测向量的第一基值分量的第一基值分量差δibs，以及依序储存所述多个接收电极中两两相邻接收电极的所述多个二维检测向量的第二基值分量的第二基值分量差δqbs，如表1所示。所述第三减法电路283则计算所述第一分量差δi与所述第一基值分量差δibs的第三分量差δi'。所述第四减法电路284则计算所述第二分量差δq与所述第二基值分量差δqbs的第四分量差δq'。最后，所述处理单元29则计算所述第三分量差δi'与所述第四分量差δq'的向量范数并相对每一感测单元均可求得向量范数，也即n×n个向量范数。所述处理单元29并比较所述多个向量范数与至少一阈值(如图4所示)以判定碰触事件。如前所述，所述向量范数可被补偿或不被补偿，端视其应用而定。虽然上述实施例仅以互容式触控系统为例进行说明，然而本发明并不以此为限。更详言之，当所述多个编码及调变后驱动信号x1(tk)～xn(tk)输入至所述多个驱动电极d1～dn且所述电容触控系统用作为互容式系统时，所述第一接收电极及所述第二接收电极为所述多个接收电极s1～sn中的两者。当所述多个编码及调变后驱动信号x1(tk)～xn(tk)输入至所述多个驱动电极d1～dn且所述电容触控系统用作为自容式系统时，所述第一接收电极及所述第二接收电极为所述多个驱动电极d1～dn中的两者。必须说明的是，虽然此处以两相邻感测单元行中的两相邻感测单元(或两相邻接收电极)为例进行说明，然而其仅用以说明而非用以限定本发明。其他实施例中，所述两感测单元(或两接收电极)可彼此不相邻而被至少一个其他的感测单元(或接收电极)所分隔。如上所述，当电容式感测器应用于不同电子装置时，会受到所述电子装置的噪音干扰而降低检测精确度。因此，本发明还提出一种电容触控系统(图7-8)及其运作方法(图9)，其利用计算相邻接收电极产生的检测矩阵的数字分量的减法运算，以消除噪音干扰而提高检测精度。虽然本发明已通过前述实例披露，但是其并非用以限定本发明，任何本发明所属
技术领域：
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