[發明專利]具有攜帶相位信息的電容感應電路的電子裝置和其方法

有效

• 申請號: 201010550923.6
• 申請日: 2010-11-19
• 公開（公告）號: CN102467305A
• 公開（公告）日: 2012-05-23
• 發明（設計）人: 吳鴻偉;葉映志;張志宇
• 申請（專利權）人: 矽統科技股份有限公司
• 主分類號: G06F3/044
• 分類號: G06F3/044
• 代理公司: 上海翼勝專利商標事務所(普通合伙) 31218
• 代理人: 翟羽

技術領域

本發明涉及一種具有觸控面板的電子裝置以及處理該電子裝置信息的方法，尤指一種不需相位補償即能利用解調信號處理模擬信號以決定觸控位置的電子裝置以及方法。

背景技術

為了方便攜帶與使用的考慮，使用者可直接觸碰的觸控面板(touch-panel)已逐漸成為市場開發的方向。用于個人數字助理的液晶顯示器通常與觸控面板相結合以省略按鍵或功能按鈕。觸控面板通過觸控產生電信號用于控制液晶顯示器的圖像顯示并實現功能控制。

請參閱圖1，圖1是傳統具有觸控面板11的電子裝置10的示意圖。電子裝置10的觸控面板11具有一感應單元陣列(sensor?array)12用來偵測手指或筆的觸控位置與力道。當手指或筆觸控時，由電阻或電容所組成的感應單元陣列12的電阻值或電容值會改變，比如說，當手指壓在彈性材質的電阻式觸控面板11上時，會使上、下兩電極?(electrode)的距離縮短，而改變兩電極之間的電阻值；或是當手指壓在電容式觸控面板11上，人體的導電特性會影響兩電極之的電容，而改變兩電極之間的電容值。所以利用偵測電阻值或電容值的變化，來偵測手指或筆的觸控與力道。

感應單元陣列12是由一組X方向與一組Y方向的長條導體交錯而成，或是由極坐標環狀排列的長條導體組成。每一個交錯點實質上都有一個電阻或電容單元。當控制單元(control?unit)14經過多任務器16送出驅動信號(driving?signal)導通某一列(row)的長條導體時，透過多任務器18依序或同時將該列上每一個節點的感測信號(sensing?signal)值傳回至控制單元14，就可以知道該列的觸控強度。借著依序或同時量測每一列的感測信號值，就可以得到強度矩陣表來來決定手指的觸碰位置與力道。

請參閱圖2，圖2顯示觸控面板的感測信號有無噪聲時的時序圖。然而，感應單元容易受到噪聲的干擾，因此會增加判斷電容值的改變是肇因于手指觸控或是環境噪聲的困難。舉例來說，對一個50pF?的電容而言，手指所造成的改變約為?1pF。當充電到2V的電壓準位時，手指所造成的電壓改變約為?40mV，而噪聲的干擾也大約在數十mV，使得信號噪聲比?(SNR)?不夠強烈，容易造成誤判，甚至造成沒有觸控卻誤判成鬼影(ghost?effect)?的假信號。

除此之外，現今觸控面板多半搭配許多無線通信的功能(紅外線傳輸或是藍芽(Bluetooth)傳輸)，或是搭配背光液晶面板等等，所以觸控面板所受到噪聲來源相當復雜，例如閃爍噪聲(1/f?noise)、白噪聲(white?noise)、功率噪聲(power?noise)、50/60Hz噪聲、紅外線或是藍芽無線傳輸產生的通訊微波(communication?microwave)、背光噪聲(backlight?noise)等。一般可以使用低通濾波器?(Low?Pass?Filter)?來過濾高頻噪聲，但是對于閃爍噪聲或是50/60Hz噪聲等低頻噪聲，如果使用的低通濾波器設計在較低的截止頻率?(cut?off?frequency)，雖然可以濾掉低頻成分，但是反應時間也會跟著變慢。舉例來說，為了濾掉60Hz噪聲，而使低通濾波器的截止頻率操作在?10Hz，將會使反應時間延遲約?0.1秒，其所造成的副作用，相當于畫線速度延遲?0.1秒。也就是說，手指觸壓到應用程序(比如說拖曳照片)反應的時間會有延遲的情形發生，將造成使用上的不便。

為了改善此一問題，傳統解調技術?(modulation?and?demodulation)?可在感測單元上加載某一頻率為?f1?的電壓或電流信號來作為調制的輸入信號?(modulation)，接著測量感測單元相對應的電壓或電流信號，利用頻率?f2?的信號解調?(demodulation)，產生頻率為?(f1+f2)?與?(f1-f2)?的信號，再經過低通濾波器將其截止頻率操作在?(f1+f2)?/2?以下，以濾掉高頻成分，量測低頻成分。當選擇?f1=f2?時，其低頻成分就是直流項，也就是所要信號。只要量測直流項的改變，相當于量測手指觸碰時的電容改變。因為解調技術可操作在高頻的波段，所以可以避開低噪聲的干擾。但是傳統調制和解調技術需要復雜度高的模擬方式實作，且模擬與數字電路共存時需要額外的隔離電路，這會增加開發的成本。