電容式觸控裝置及其刺激信號產生電路與方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種電容式觸控裝置，尤其涉及一種電容式觸控裝置的刺激信號產生 電路。
【背景技術】
[0002] 電容式觸控裝置包含有一觸控板及一掃描電路，其中該觸控板包含有多個感應 線，而該掃描電路依序將一刺激信號輸入至該全部或部分感應線，因電容效應之故，該刺激 信號于該感應線上產生充電電流，待經過一充電時間后，該感應線的電流趨于穩定，此時再 讀取該條感應線的放電電流，或讀取與該條感應線交錯的感應線上的耦合電流，以轉換正 確的電容感應值，再依據該電容感應值的變化來識別該觸控板上的觸碰物件位置。
[0003] 由于該觸控板上的多個感應線分布在不同位置，與掃描電路的一刺激信號產生電 路60之間的距離長短不同，使得該每條感應線的充電時間并不相同，如圖10所示，假設該 觸控板50的第一軸感應線TX1~TX40雙端同時輸入該刺激信號，則以第一條第一軸感應 線TX1至中間位置的第二軸感應線RX35的電流傳送路徑phi最遠，代表此電流傳送路徑 phi需要最長的充電時間；反之，最后一條第一軸感應線TX40與第一條第二軸感應線RX1 的電流傳送路徑最短Ph2,其充電時間亦最短。一般來說，該電容式觸控裝置使用刺激信號 為方波信號或弦波信號；如圖11A-1及圖11A-2所示，為分別輸出方波信號至最近及最遠 電流傳送路徑ph2、phi的感應線TX1~TX35后，所接收到對應電流感應信號的頻譜圖，以 及圖11B-1及圖11B-2所示，分別輸出弦波信號至最近及最遠電流傳送路徑ph2、phi的感 應線后，所接收對應電流感應信號的頻譜圖。由圖11A-1、圖11A-2、圖11B-1及圖11B-2相 較可知，使用模擬弦波信號作為刺激信號，于通過觸控板50的感應線51后較不易失真，且 再如圖12A所示，接收四組刺激信號為方波信號后獲得十二組電流感應信號，再經模擬數 字轉換成對應的電容應感值的數值曲線圖，其中電流傳送路徑較短的數字感應值較電流傳 送路徑較長的數字感應數值為高；反觀圖12B，接收四組刺激信號為弦波信號后同樣獲得 十二組電流感應信號，再經模擬數字轉換成對應的電流感應值的數值曲線圖；由圖中可知， 電流傳送路徑較短的數字感應值較電流傳送路徑較長的數字感應數值相差甚微，故曲線較 為平坦，代表接收刺激信號為弦波信號的電流感應信號明顯較不易受電流傳送路徑長短的 影響。
[0004] 請參閱圖13所示，該電容式觸控裝置的掃描電路包含有該刺激信號產生電路60 及一接收電路70,以分別連接該觸控板50的對應感應線51。其中該刺激信號產生電路60 包含有一模擬信號產生單兀61及多個放大器62。該模擬信號產生單兀61產生一模擬弦波 信號Sa，再經過對應的放大器63予以放大該模擬弦波信號Sa后，輸出與該放大器63連接 的感應線51 ;如此，該刺激信號產生電路61即可輸出該模擬弦波信號Sa作為刺激信號，再 由該接收電路70即可接收到較佳的模擬感應信號后轉換為數字的電容感應值，以正確計 算觸碰物件的位置。
[0005] 由上述說明可知，目前刺激信號產生電路提供弦波信號作為刺激信號使用，惟仍 須使用放大器將模擬信號產生單元輸出的模擬弦波信號加以放大；所以，目前刺激信號產 生電路的模擬信號產生單元相當耗電，且隨著觸控板面積加大增加感應線，其電路成本亦 會隨之增加；此外，模擬信號產生單元包含有模擬電路，如以集成電路實現之，一般而言傳 統模擬電路將占用集成電路芯片較大的面積，故有改善之必要。
【發明內容】
[0006] 有鑒于上述技術缺陷，本發明主要目的在于提供一種具有簡單電路架構的刺激信 號產生電路與方法，以及使用該刺激信號產生電路的電容式觸控裝置，來解決刺激信號通 過不同電流傳送路徑的觸控板感應線所產生的感應信號失真、耗電、高成本等問題。
[0007] 欲達上述目的所使用的主要技術手段是令該刺激信號產生電路該刺激信號產生 電路用于電連接于該電容式觸控裝置的多個感應線，其中該刺激信號產生電路包括：
[0008] -儲存單元，儲存至少一組數字數據，各該至少一組數字數據對應一頻率；及
[0009] -脈沖密度調變信號產生電路，連接至該儲存單元及該多個感應線，以讀取該儲 存單元的該至少一組數字數據，并依據該組數字數據所對應的頻率，將該組數字數據轉換 一脈沖密度調變信號，該脈沖密度調變信號輸出至該多個感應線。
[0010] 上述本發明刺激信號產生電路主要直接產生脈沖密度調變信號，作為刺激信號輸 出至該多個感應線；由于該脈沖密度調變信號流經感應線的電流傳送路徑可等效一低通濾 波器，故可將該脈沖密度調變信號還原成模擬刺激信號，可令一接收電路接收到有效的模 擬感應信號，減少失真而有利讀取感應信號的正確性；再者，由于不必額外通過放大器放大 該脈沖密度調變信號，故亦可有效簡化該刺激信號產生電路的復雜度，并可省電。
[0011] 欲達上述目的所使用的主要技術手段是令該電容式觸控裝置包含：
[0012] -觸控板，包含有多個感應線；
[0013] -刺激信號產生電路，包含有一儲存單元及一脈沖密度調變信號產生電路；其中 該儲存單元儲存至少一組數字數據，各該至少一組數字數據對應一頻率；而該脈沖密度調 變信號產生電路則連接至該儲存單元及該多個感應線，以讀取該儲存單元的該至少一組數 字數據，并依據該組數字數據所對應的頻率，將該組數字數據轉換一脈沖密度調變信號，該 脈沖密度調變信號輸出至該多個感應線；及
[0014] 一接收電路，連接至該觸控板的感應線，以接收與受該脈沖密度調變信號驅動的 感應線相對應的各該感應線的模擬感應信號。
[0015] 上述本發明電容式觸控裝置的刺激信號產生電路直接產生脈沖密度調變信號作 為刺激信號，并輸出至該多個感應線；由于該脈沖密度調變信號流經感應線的電流傳送路 徑可等效一低通濾波器，故可將該脈沖密度調變信號還原成模擬刺激信號，可令該接收電 路接收到有效的模擬感應信號，減少失真而有利讀取感應信號的正確性；再者，由于不必額 外通過放大器放大該脈沖密度調變信號，故亦可有效簡化該刺激信號產生電路的復雜度， 并可省電。
[0016] 欲達上述目的所使用的主要技術手段是令該刺激信號產生方法包含：
[0017] 儲存至少一組數字數據，其中各該至少一組數字數據對應一頻率；
[0018] 依照該組數字數據所對應的頻率，將該組數字數據轉換為一脈沖密度調變信號； 及
[0019] 將該脈沖密度調變信號作為該刺激信號輸出至該多個感應線。
[0020] 上述本發明刺激信號產生方法是產生脈沖密度調變信號，而該脈沖密度調變信號 與刺激信號的頻率相同，故直接以該脈沖密度調變信號作刺激信號使用。同理，由于該脈沖 密度調變信號流經感應線的電流傳送路徑可等效一低通濾波器，故可將該脈沖密度調變信 號還原成模擬刺激信號后予以接收，減少失真而有利讀取感應信號的正確性，且可節省電 力。
[0021] 以下結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細描述，但不作為對本發明的限定。
【附圖說明】
[0022] 圖1A :本發明電容式觸控裝置的第一較佳實施例的一功能方框圖；
[0023] 圖1B :本發明電容式觸控裝置的第一較佳實施例的另一功能方框圖；
[0024] 圖2A及圖2B :本發明脈沖密度調變信號與不同頻率的弦波信號的波形圖；
[0025] 圖3 :本發明接收電路的模擬數字轉換器的功能方框圖；
[0026] 圖4A及圖4B :輸出脈沖密度調變信號至圖1A及圖1B的四條第一軸感應線后，所 分別接收到十二條第二軸感應線的模擬感應信號并經轉換為電容感應值的數值曲線圖；
[0027] 圖5A :本發明電容式觸控裝置的第二較佳實施例的一功能方框圖；
[0028] 圖5B :本發明電容式觸控裝置的第二較佳實施例的另一功能方框圖；
[0029] 圖6 :本發明電容式觸控裝置的第三較佳實施例的功能方框圖；
[0030] 圖7 :本發明電容式觸控裝置的第四較佳實施例的功能方框圖；
[0031] 圖8 :本發明電容式觸控裝置的第五較佳實施例的功能方框圖；
[0032] 圖9 :本發明信號轉換單元的功能方框圖；
[0033] 圖10 :既有電容式觸控裝置的結構示意圖；
[0034] 圖11A-1及圖11A-2 :分別輸出方波信號至最近及最遠電流傳送路徑的感應線后 所接收到對應感應信號的頻譜圖；
[0035] 圖11B-1及圖11B-2 :分別輸出弦波信號至最近及最遠電流傳送路徑的感應線后 所接收到對應感應信號的頻譜圖；
[0036] 圖12A :分別輸出方波信號至四條不同電流傳送路徑的感應線后，所接收到多個 電流感應信號并經轉換為電容感應值的數值圖；
[0037] 圖12B :分別輸出弦波信號至四條不同電流傳送路徑的感應線后，所接收到多個 電流感應信號并經轉換為電容感應值的數值圖；
[0038] 圖13 :既有一電容式觸控裝置的掃描電路的方框圖。
[0039] 其中，附圖標記
[0040] 10觸控板 11感應線
[0041] 20、20a儲存單元 201上查表
[0042] 21、21'、21a脈沖密度調變信號電路 211控制器
[0043] 212切換電路 213 -對多多工器
[0044] 213a多對多多工器 22信號轉換單元
[0045] 221累加器 222量化器
[0046] 223輸出反饋電路
[0047] 30、30'接收電路
[0048] 31模擬數字轉換器 311數字積分器
[0049] 312取樣保持電路 313 -位元模擬數字