TWI417778B

TWI417778B - 補償電容偏差之電子裝置

Info

Publication number: TWI417778B
Application number: TW099105704A
Authority: TW
Inventors: Yu Kuang; Tung Ke Wu; Shih Tzung Chou; Tsung Lin Wu
Original assignee: Raydium Semiconductor Corp
Priority date: 2010-02-26
Filing date: 2010-02-26
Publication date: 2013-12-01
Also published as: US20110210938A1; TW201129923A

Description

補償電容偏差之電子裝置

本發明是有關於一種可補償電容偏差之電子裝置。

目前，已發展出觸控式開關。觸控式開關例如是電容式開關等。為了使用便利性，目前已研發出的觸控面板(touch panel)或顯示觸控面板(同時具有顯示與觸控的功能)，其可被使用者輸入、點選等，其可應用於各樣電子裝置當中，例如行動電話中。如此，可讓使用者直接在觸控面板或顯示觸控面板上輸入或點選畫面，以提供便捷且人性化的操作模式。觸控面板或顯示觸控面板有數種，電容式觸控面板，電容式顯示觸控面板係屬其中。

當使用者操作電容式觸控面板、電容式顯示觸控面板、或電容式開關時，其內部的待測電容的電容值會隨使用者操作而發生變化。故而，如果能偵測待測電容的電容值與其變化，即可偵測(感覺)使用者的操作。電容式觸控面板的定位原理是利用埋設於觸控面板內的感應網格之電容的變化來判斷接觸點的位置。

第1圖顯示習知觸控面板10的示意圖。請參考第1圖，觸控面板10包括複數條X方向導線(X1~Xm)與複數條Y方向導線(Y1~Yn)，m與n均為正整數，m與n可相等或不相等。X方向導線與Y方向導線埋設於不同層。X方向導線與Y方向導線交錯排列，以形成感應網格。在X方向導線與Y方向導線之各交叉點會形成一個交叉耦合電容(如第1圖中之交叉耦合電容100a，100b與100c)。以第1圖為例，此觸控面板10共有m*n個交叉耦合電容。

當物件(如手指或觸控筆)觸控到觸控面板10時，物件與感應網格間的耦合關係將改變鄰近的交叉耦合電容之電容值。偵測電路可偵測交叉耦合電容之電容值之變化量來偵測接觸點的座標位置。

然而，如果觸控面板上的某(些)導線因為製程不良或是導線彼此形狀不同等原因，造成各導線之對地寄生電容可能彼此不相等，或者是該些交叉耦合電容彼此不相等(比如，交叉耦合電容100a~100c彼此不相等)，則容易造成觸控位置的誤判。

故而，本案提供一種電容偏差補償電路，其能補償對地寄生電容的偏差值，及/或補償交叉耦合電容的偏差值。

本發明係有關於一種電子裝置，其可補償觸控面板之對地寄生電容偏差，及/或交叉耦合電容偏差。

本發明之一例提出一種電子裝置，包括：一觸控輸入裝置；一觸控感測電路，耦接至該觸控輸入裝置；以及一電容偏差補償電路。該電容偏差補償電路包括：一第一選擇器，回應於該觸控感測電路之一控制信號而選擇該觸控輸入裝置之一第一耦合電壓與一第二耦合電壓之一；一第二選擇器，回應於該控制信號而選擇一驅動信號或一參考電壓之一；以及一第一偏差補償電容陣列，耦接至該第一選擇器或該第二選擇器，回應於該控制信號而調整一輸出等效電容值，以補償該觸控輸入裝置之一對地寄生電容與一交叉耦合電容之至少一者。

本發明之另一例提出一種電子裝置，包括：一觸控輸入裝置；一觸控感測電路，耦接至該觸控輸入裝置；以及一電容偏差補償電路。電容偏差補償電路包括：一第一選擇器，回應於該觸控感測電路之一控制信號而選擇該觸控輸入裝置之一第一耦合電壓與一第二耦合電壓之一；一第二選擇器，回應於該控制信號而選擇該第一耦合電壓與該第二耦合電壓之一；一第一偏差補償電容陣列，耦接至該第一選擇器與一驅動信號，回應於該控制信號而調整一輸出等效電容值，以補償該觸控輸入裝置之一交叉耦合電容；以及一第二偏差補償電容陣列，耦接至該第二選擇器與一參考電壓，回應於該控制信號而調整一輸出等效電容值，以補償該觸控輸入裝置之一對地寄生電容。

本發明之再一例提出一種電子裝置，包括：一觸控輸入裝置；一觸控感測電路，耦接至該觸控輸入裝置；以及一電容偏差補償電路。電容偏差補償電路包括：一第一偏差補償電容陣列，回應於該觸控感測電路之一控制信號而耦接至一參考電壓或一驅動信號，回應於該控制信號而耦接至該觸控輸入裝置之一第一耦合電壓與一第二耦合電壓之一，回應於該控制信號而調整一輸出等效電容值，以補償該觸控輸入裝置之一對地寄生電容與一交叉耦合電容之至少一者。

為讓本發明之上述內容能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

第一實施例

第2圖顯示根據本發明第一實施例之電子裝置之示意圖。如第2圖所示，電子裝置200包括觸控面板210、驅動信號產生電路220、X方向驅動通道選擇模組230、Y方向驅動通道選擇模組240、選擇與偵測模組250與電容偏差補償電路260。X方向驅動通道選擇模組230、Y方向驅動通道選擇模組240與選擇與偵測模組250可視為觸控感測電路。

驅動信號產生電路220用以產生驅動信號D至X方向導線X1~Xm與Y方向導線X1~Xn。驅動信號D比如但不限定為方波驅動信號、三角波驅動信號、弦波驅動信號等。

X方向驅動通道選擇模組230包括m個開關，各開關受控於控制電路2511所產生之個別控制信號，該些m個控制信號分別透過信號線232而輸入至個別開關。各開關耦接於驅動信號產生電路220與各對應X方向導線X1~Xm之間。X方向導線X1~Xm之耦合電壓分別透過信號線231而輸入至選擇與偵測模組250。

Y方向驅動通道選擇模組240包括n個開關，各開關受控於控制電路2511所產生之個別控制信號，該些n個控制信號分別透過信號線242而輸入至個別開關。各開關耦接於驅動信號產生電路220與各對應Y方向導線Y1~Yn之間。Y方向導線Y1~Yn之耦合電壓分別透過信號線241而輸入至選擇與偵測模組250。

選擇與偵測模組250包括選擇模組251與差動偵測模組252。選擇模組251包括控制電路2511、第一多工選擇器2512與第二多工選擇器2513。電容偏差補償電路260包括：第三多工選擇器261、第四多工選擇器262與偏差補償電容陣列263。偏差補償電容陣列263包括複數補償電容。

在觸控面板210製造完成後，對此觸控板210進行測量，以記錄各方向導線的對地寄生電容，及此面板之所有交叉耦合電容，以決定是否有電容偏差。該些補償電容之電容值相關於各方向導線的對地寄生電容之偏差量，及此面板之所有交叉耦合電容的偏差量。

現將說明第一實施例之操作原理。控制電路2511會依序掃描(導通)開關。假設使用者觸摸到方向導線X2與Y1之交叉點。在控制電路2511的控制下，相對應開關被導通使得驅動信號D輸入至Y方向導線Y1；而且，耦合電壓VY1X1與VY1X2分別經由第一多工選擇器2512與第二多工選擇器2513而耦合至差動偵測模組252。耦合電壓VY1X1與VY1X2代表驅動信號D施加至交叉耦合電容CY1X1與CY1X2所分別產生之耦合電壓。接著，於下一時序，驅動信號D依然輸入至Y方向導線Y1；而且，耦合電壓VY1X2與VY1X3分別經由第一多工選擇器2512與第二多工選擇器2513而耦合至差動偵測模組252。在理想情況下(亦即無電容偏差)，差動偵測模組252會偵測到VY1X2≠VY1X1及VY1X2≠VY1X3。故而，經由差動偵測模組252之輸出信號S，可判斷使用者觸摸到方向導線X2與Y1之交叉點。

當然，在偵測觸控位置時，控制電路2511亦可令驅動信號D輸入至X方向導線，而令Y方向導線之耦合電壓經由第一多工選擇器2512與第二多工選擇器2513而耦合至差動偵測模組252。

然而，於實際情況，各導線之對地寄生電容可能彼此不同，及/或各交叉耦合電容可能彼此不同。故而，於底下分別描述第一實施例如何以電容偏差補償電路260來補償對地寄生電容的偏差值與交叉耦合電容的偏差值。

在進行電容偏差值補償時，在控制電路2511的控制下，第三多工選擇器261將第一多工選擇器2512或第二多工選擇器2513之一的輸出信號連接至偏差補償電容陣列263；第四多工選擇器262將參考電壓源VREF或驅動信號D之一輸入至偏差補償電容陣列263；控制電路2511會選擇偏差補償電容陣列263內之一適當補償電容。

(1)補償對地寄生電容的偏差值

假設X方向導線X2之對地寄生電容有偏差。如上述，當差動偵測模組252在比較耦合電壓VY1X1(第一多工選擇器2512的輸出信號)與VY1X2(第二多工選擇器2513的輸出信號)時，在控制電路2511的控制下，第三多工選擇器261將第二多工選擇器2513的輸出信號連接至偏差補償電容陣列263；以及第四多工選擇器262將參考電壓源VREF輸入至偏差補償電容陣列263；控制電路2511選擇偏差補償電容陣列263內之一適當補償電容。此等效電路如第3A圖所示。在第3A圖中，CX2代表X方向導線X2之對地寄生電容，而△CX2代表對X方向導線X2之對地寄生電容之補償電容。

比如，控制電路2511內部有一對應表，記錄觸控板210之所有方向導線的對地寄生電容是否有偏差及其相對應的補償電容。當控制電路2511選擇將有偏差對地寄生電容之方向導線上之耦合電壓輸入至差動偵測模組252，控制電路2511會藉由選擇適當補償電容來補償之。

(2)補償交叉耦合電容的偏差值

假設X方向導線X2與Y方向導線Y1間之交叉耦合電容CY1X2有偏差。如上述，當差動偵測模組252在比較耦合電壓VY1X1(第一多工選擇器2512的輸出信號)與VY1X2(第二多工選擇器2513的輸出信號)時，在控制電路2511的控制下，第三多工選擇器261會將第二多工選擇器2513的輸出信號連接至偏差補償電容陣列263；以及第四多工選擇器262會將驅動信號D輸入至偏差補償電容陣列263；控制電路2511會選擇偏差補償電容陣列263內之一適當補償電容。此等效電路如第3B圖所示。在第3B圖中，CY1X2代表X方向導線X2與Y方向導線Y1間之交叉耦合電容，而ΔCX2Y1代表對此交叉耦合電容CY1X2之補償電容。

比如，控制電路2511內部有一對應表，其記錄此觸控板210之所有交叉耦合電容是否有偏差及其相對應的補償電容。當控制電路2511選擇將有偏差交叉耦合電容之方向導線上之耦合電壓輸入至差動偵測模組252，控制電路2511會藉由選擇適當補償電容來補償之。

在上述例子中，可補償對地寄生電容與交叉耦合電容。也就是說，偏差補償電容陣列263內部之複數補償電容可補償對地寄生電容與交叉耦合電容；然而，於任一時刻，只能針對對地寄生電容或交叉耦合電容之一進行電容偏差補償。

不過，在本發明第一實施例之其他可能例子中，只補償對地寄生電容或交叉耦合電容之一種。也就是說，偏差補償電容陣列263內部之補償電容只用於補償對地寄生電容或交叉耦合電容之一種。

第二實施例

第4圖顯示根據本發明第二實施例之電子裝置200A之示意圖。本發明第二實施例之大部份元件相同或相似於第一實施例，故其細節於此不重述。

於本發明第二實施例中，電容偏差補償電路260A更包括：第一偏差補償電容陣列263A1與第二偏差補償電容陣列263A2。第一偏差補償電容陣列263A1與第二偏差補償電容陣列263A2各包括複數補償電容。其中，第一偏差補償電容陣列263A1可補償此觸控面板210之所有交叉耦合電容，而第二偏差補償電容陣列263A2則補償各方向導線的對地寄生電容。

現將說明第二實施例之操作原理。相似地，在補償電容偏差值時，在控制電路2511的控制下，第三多工選擇器261將第一多工選擇器2512或第二多工選擇器2513之一的輸出信號連接至第一偏差補償電容陣列263A1；第四多工選擇器262將第一多工選擇器2512或第二多工選擇器2513之一的輸出信號連接至第二偏差補償電容陣列263A2。第一偏差補償電容陣列263A1更接收驅動信號D；而第二偏差補償電容陣列263A2更接收參考電壓VREF。控制電路2511會選擇第一偏差補償電容陣列263A1內之一適當補償電容及第二偏差補償電容陣列263A2內之一適當補償電容。在本發明第二實施例中，可同時補償對地寄生電容與交叉耦合電容。

綜上所述，雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

10、210．．．觸控面板

X1~Xm．．．X方向導線

Y1~Yn．．．Y方向導線

100a，100b、100c．．．交叉耦合電容

200、200A．．．電子裝置

220．．．驅動信號產生電路

230．．．X方向驅動通道選擇模組

240．．．Y方向驅動通道選擇模組

250．．．選擇與偵測模組

251．．．選擇模組

252．．．差動偵測模組

2511．．．控制電路

2512、2513、261、262．．．多工選擇器

260、260A．．．電容偏差補償電路

263、263A1、263A2．．．偏差補償電容陣列

CX2．．．對地寄生電容

CY1X2．．．交叉耦合電容

ΔCX2、ΔCX2Y1．．．補償電容

第1圖顯示習知觸控面板的示意圖。

第2圖顯示本發明第一實施例之電子裝置示意圖。

第3A圖顯示根據本發明第一實施例之補償對地寄生電容之等效電路圖。

第3B圖顯示根據本發明第一實施例之補償交叉耦合電容之等效電路圖。

第4圖顯示本發明第二實施例之電子裝置之示意圖。

X1~Xm．．．X方向導線

Y1~Yn．．．Y方向導線

200．．．電子裝置

210．．．觸控面板