本發(fā)明涉及一種觸控面板，且特別涉及一種可以等效地降低面板電容的基準(zhǔn)電容值的觸控面板與其控制方法。

背景技術(shù)：

隨著技術(shù)的迅速發(fā)展，多數(shù)電子產(chǎn)品，如：筆記型計(jì)算機(jī)、手機(jī)或平板計(jì)算機(jī)，常具有觸控面板以作為人機(jī)接口。一般而言，觸控面板可區(qū)分為電容式與電阻式觸控面板。電容式觸控面板的操作是利用手指或?qū)щ娢矬w來接近或觸碰觸控面板，以改變觸控面板上的電容值。當(dāng)檢測到電容值的變化時(shí)，將可確定利用手指或?qū)щ娢矬w所接近或者接觸到的位置，進(jìn)而執(zhí)行與前述接近或接觸的位置所預(yù)先對應(yīng)的動作。

圖1為已知觸控面板，已知觸控面板包括多個(gè)面板電容(例如，面板電容C11～C15)，這些面板電容是設(shè)置在行X1～X8與列Y1～Y8的交會上。觸控面板在檢測碰觸位置A時(shí)，會分別掃描對應(yīng)這些行列上的面板電容，藉此取得面板電容的電容值。每一個(gè)電容值包括了兩個(gè)成分，第一個(gè)是基礎(chǔ)電容值，表示在沒有觸碰時(shí)的電容值，第二是由觸碰所產(chǎn)生的電容變異量。

一般來說，反映于電容值的信號會由一個(gè)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(analog digital converter，ADC)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。在不同的時(shí)間取得電容值，再計(jì)算電容值的變化便可以知道使用者觸碰的位置。然而，當(dāng)基礎(chǔ)電容值很大且電容變異量又相對地小時(shí)，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的解析度需要很高。舉例來說，若基礎(chǔ)電容值為21.4皮法拉(picofarad，pF)，電容變異量為0.1pF，而且電容變異量需量化為256階，則模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器必須要能分辨X階的變化，其中256/X＝0.1/21.4，X＝54784，這表示模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器必須要有16位的解析度。因此，如何降低模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的解析度要求，為此領(lǐng)域技術(shù)人員所關(guān)心的議題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本發(fā)明提出一種控制方法與觸控面板，可以降低解析度的要求。

本發(fā)明的實(shí)施例提供一種觸控面板，包括面板電容、第一電路、第一電容、第二電路與控制電路。第一電路是耦接至面板電容的第一端，用以傳送掃描信號至面板電容。第一電容的第一端是耦接至面板電容的第二端。第二電路是耦接至第一電容的第二端，用以傳送一反相信號至第一電容。其中反相信號同步于掃描信號，反相信號的頻率相同于掃描信號的頻率，并且反相信號反相于掃描信號?？刂齐娐肥邱罱又撩姘咫娙莸牡诙?，用以響應(yīng)于面板電容的第二端上的電壓以輸出觸控信號，此觸控信號是用以估測面板電容的電容值。

在一實(shí)施例中，上述的掃描信號為第一脈沖信號，第一電路控制第一脈沖信號在第一時(shí)間點(diǎn)上升至第一參考電壓。此外，上述的反相信號為第二脈沖信號，第二電路控制第二脈沖信號在第一時(shí)間點(diǎn)下降至第二參考電壓。其中第二參考電壓低于第一參考電壓。

在一實(shí)施例中，上述的第二電路包括第一開關(guān)與第二開關(guān)。第一開關(guān)的第一端耦接至第一電容的第二端，第二端耦接至第二參考電壓，并且第一開關(guān)受控于第一相位信號。第二開關(guān)的第一端耦接至第一電容的第二端，第二端耦接至第三參考電壓，并且第二開關(guān)受控于第二相位信號。其中第二參考電壓低于第三參考電壓，第二相位信號反相于第一相位信號，并且第二相位信號不重疊于第一相位信號。

在一實(shí)施例中，上述的第一電路包括第三開關(guān)與第四開關(guān)。第三開關(guān)的第一端耦接至第一參考電壓，第二端耦接至面板電容的第一端，并且第三開關(guān)受控于第一相位信號。第四開關(guān)的第一端耦接至第四參考電壓，第二端耦接至面板電容的第一端，并且第四開關(guān)受控于第二相位信號。其中第四參考電壓低于第一參考電壓。

在一實(shí)施例中，上述的控制電路包括積分器、比較電路與計(jì)數(shù)器。積分器的輸入端耦接至面板電容的第二端，輸出端輸出積分信號。比較電路的輸入端耦接至積分器的輸出端，比較電路判斷積分信號是否大于一比較電壓以根據(jù)第一相位信號輸出一比較信號。計(jì)數(shù)器是耦接至比較電路，用以根據(jù)比較信號計(jì)數(shù)以產(chǎn)生觸控信號。

在一實(shí)施例中，上述的積分器包括運(yùn)算放大器與第二電容。運(yùn)算放大器 的第一輸入端耦接至第五參考電壓，第二輸入端耦接至面板電容的第二端。第二電容的第一端耦接至面板電容的第二端，第二端耦接至運(yùn)算放大器的輸出端。

在一實(shí)施例中，上述的控制電路還包括第五開關(guān)、第三電容與第六開關(guān)。第五開關(guān)的第一端耦接至第六參考電壓，并且第五開關(guān)受控于第一相位信號。第三電容的第一端耦接至接地端，第二端耦接至第五開關(guān)的第二端。第六開關(guān)的第一端耦接至第二電容的第二端，第二端耦接至面板電容的第二端，并且第六開關(guān)受控于比較信號。

在一實(shí)施例中，上述的觸控面板為內(nèi)嵌式(in-cell)觸控面板。

在一實(shí)施例中，上述的掃描信號具有掃描電壓電平，反相信號具有反相電壓電平，面板電容具有基礎(chǔ)電容值，第一電容具有第一電容值。其中，反相電壓電平與第一電容值的乘積低于掃描電壓電平與面板電容值的乘積。

本發(fā)明一實(shí)施例提出一種觸控面板的控制方法，此觸控面板包括面板電容與第一電容，而控制方法包括以下步驟。首先，從面板電容的第一端提供掃描信號，其中面板電容的第二端是耦接至第一電容的第一端。從第一電容的第二端提供一反相信號，其中反相信號是同步于掃描信號，反相信號的頻率相同于掃描信號的頻率，并且反相信號反相于掃描信號。接下來，響應(yīng)于面板電容的第二端上的電壓以輸出觸控信號，此觸控信號是用以估測面板電容的電容值。

在一實(shí)施例中，上述的掃描信號為第一脈沖信號，反相信號為第二脈沖信號，上述的控制方法還包括：控制第一脈沖信號在第一時(shí)間點(diǎn)上升至第一參考電壓；以及控制第二脈沖信號在第一時(shí)間點(diǎn)下降至第二參考電壓，其中第二參考電壓低于第一參考電壓。

為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合附圖作詳細(xì)說明如下。

附圖說明

圖1是已知的觸控面板；

圖2是根據(jù)一實(shí)施例繪示觸控面板的示意圖；

圖3是根據(jù)一實(shí)施例繪示觸控面板的電路圖；

圖4根據(jù)一實(shí)施例繪示信號的時(shí)序圖；以及

圖5是根據(jù)一實(shí)施例繪示觸控面板的控制方法的流程示意圖。

【符號說明】

A：觸碰位置

X1～X8：行

Y1～Y8：列

C11～C15：面板電容

200：觸控面板

210：第一電路

220：第二電路

230：控制電路

231：觸控信號

CP：面板電容

C1、C2、C3：電容

S1：反相信號

TX：掃描信號

VR1～VR6：參考電壓

ph1、ph2：相位信號

SW1～SW6：開關(guān)

310：積分器

311：運(yùn)算放大器

320：比較電路

S3：比較信號

330：計(jì)數(shù)器

340：邏輯單元

S501、S502：步驟

具體實(shí)施方式

圖2是根據(jù)一實(shí)施例繪示觸控面板的示意圖。觸控面板200包括第一電路210、第二電路220、控制電路230、面板電容CP與電容C1(亦稱第一電容)。在一實(shí)施例中，觸控面板200為內(nèi)嵌式(in-cell)觸控面板，但本發(fā)明并不在此限。第一電路210是耦接至面板電容CP的第一端，面板電容CP的第二 端是耦接至電容C1的第一端，而電容C1的第二端是耦接至第二電路220。第一電路210會傳送掃描信號TX至該面板電容CP，用以充電面板電容CP。特別的是，第二電路220會傳送反相信號S1至電容C1，其中反相信號S1會同步于掃描信號TX。在此，“同步”所指的是當(dāng)掃描信號TX切換電平時(shí)，反相信號S1也會同時(shí)切換電平。另外，反相信號S1的頻率相同于掃描信號TX的頻率，并且反相信號S1反相于掃描信號TX。換句話說，在掃描信號TX上升的同時(shí)，反相信號S1會下降；或者，在掃描信號TX下降的同時(shí)，反相信號S1會上升。如此一來，在面板電容CP充電時(shí)，電容C1會減少面板電容CP上的電荷。

控制電路230是耦接至面板電容CP的第二端，用以響應(yīng)于該面板電容CP的第二端上的電壓以輸出觸控信號231。由于面板電容CP的電容值會改變，因此面板電容CP的第二端的電壓也會對應(yīng)地改變。因?yàn)橛|控信號231是響應(yīng)于該面板電容CP的第二端上的電壓所產(chǎn)生，所以觸控信號231可用來估測面板電容CP的電容值。然而，因?yàn)殡娙軨1會減少面板電容CP上的電荷，因此用觸控信號231所估測出的電容值會比較小，藉此可以等效地減少面板電容的基礎(chǔ)電容值，進(jìn)一步減少控制電路230所需要的解析度。

詳細(xì)來說，假設(shè)在沒有觸碰時(shí)面板電容CP的電容值為C_p，在有觸碰時(shí)面板電容CP的電容值為C_p+ΔC(C_p為基礎(chǔ)電容值，ΔC為電容變異量)。此外，也假設(shè)掃描信號TX的電平為V_x(亦稱為掃描電壓準(zhǔn)為)，電容C1的電容值為C₁(亦稱為第一電容值)，反相信號S1的電平為-V₁(亦稱為反相電壓電平)。因此，在沒有觸碰時(shí)面板電容CP上的電荷數(shù)為以下方程式(1)，在有觸碰時(shí)面板電容CP上的電荷數(shù)為以下方程式(2)。

V_x×C_p-V₁×C₁…(1)

V_x×(C_p+ΔC)-V₁×C₁…(2)

將上述方程式(2)減去方程式(1)可以得到V_x×ΔC(與C₁無關(guān))，因此電容C1并不會影響電容變異量ΔC的估測。

上述等效減少的電容值和C₁與V₁的相乘有關(guān)。值得注意的是，本發(fā)明中電容C1的電容值與反相信號S1的電平可以任意地調(diào)整，藉此可以等效地減少任意數(shù)量的電容值。例如，電容C1可以實(shí)作為可變電容。一般來說，C₁與V₁的乘積會小于T_x與C_p的乘積。若C₁與V₁可以等效地減少20pF，基礎(chǔ)電容值C_p為21.4pF，電容變異量ΔC為0.1pF且需量化為256階，則控 制電路230所需要辨識X階的電容值，其中256/X＝0.1/1.4，X＝3584，即控制電路230只需要12位的解析度。

圖3是根據(jù)一實(shí)施例繪示觸控面板的電路圖。值得注意的是，圖3僅是一范例，本領(lǐng)域技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)以上公開內(nèi)容來實(shí)作第一電路210、第二電路220與控制電路230，本發(fā)明應(yīng)不在此限。

在圖3的實(shí)施例中，第二電路220包括第一開關(guān)SW1與第二開關(guān)SW2。第一開關(guān)SW1的第一端與第二開關(guān)SW2的第一端耦接至電容C1的第二端，第一開關(guān)SW1的第二端耦接至第二參考電壓VR2，而第二開關(guān)SW2的第二端耦接至第三參考電壓VR3。第一開關(guān)SW1受控于第一相位信號ph1，而第二開關(guān)SW2受控于第二相位信號ph2。第一電路210包括第三開關(guān)SW3與第四開關(guān)SW4。第三開關(guān)SW3的第一端耦接至第一參考電壓VR1，第三開關(guān)SW3的第二端耦接至面板電容CP的第一端，并且第三開關(guān)SW3受控于第一相位信號ph1。第四開關(guān)SW4的第一端耦接第四參考電壓VR4，第四開關(guān)SW4的第二端耦接至面板電容CP的第一端，并且第四開關(guān)SW4受控于第二相位信號ph2。其中，第一相位信號ph1反相于第二相位信號ph2，并且第一相位信號ph1不重疊于第二相位信號ph2(可參考圖4所示的例子)。此外，第二參考電壓VR2低于第三參考電壓VR3，第四參考電壓VR4低于第一參考電壓VR1。舉例來說，第一參考電壓VR1為6伏特，第二參考電壓VR2與第四參考電壓VR4為0伏特，而第三參考電壓為3伏特。換句話說，在此實(shí)施例中掃描信號TX為脈沖信號(亦稱第一脈沖信號)，而第一電路210是控制掃描信號TX在某第一時(shí)間點(diǎn)上升至第一參考電壓VR1，而反相信號S1也是脈沖信號(亦稱第二脈沖信號)，并且第二電路220控制反相信號S1在相同的第一時(shí)間點(diǎn)下降至第二參考電壓VR2。藉此，電容C1可以減少面板電容CP上的電荷。

在另一實(shí)施例中，第一參考電壓VR1至第四參考電壓VR4也可以具有其他的電壓電平。在一實(shí)施例中，第一參考電壓VR1至第四參考電壓VR4可以設(shè)定在0至6伏特之間，但本發(fā)明的實(shí)施例并不在此限。

在圖3的實(shí)施例中，控制電路230包括積分器310、比較電路320與計(jì)數(shù)器330。積分器310的輸入端耦接至面板電容CP的第二端，積分器310的輸出端輸出積分信號S2。比較電路320的輸入端耦接至積分器310的輸出端，用以判斷積分信號S2是否大于一比較電壓，并根據(jù)第一相位信號ph1輸出比 較信號S3。在此實(shí)施例中，積分器310會積分面板電容CP第二端上的電壓，若面板電容CP的電容值越大，則積分信號S2的電平會越大。詳細(xì)來說，積分器310包括了運(yùn)算放大器311與電容C2(亦稱為第二電容)。運(yùn)算放大器311的第一輸入端(例如，反相端)耦接至第五參考電壓VR5(例如為1.5伏特)，其第二輸入端(例如，非反相端)耦接至面板電容CP的第二端。電容C2的第一端耦接至面板電容CP的第二端，電容C2的第二端耦接至運(yùn)算放大器311的輸出端。若積分信號S2大于比較電壓，則比較信號S3會位于高電平(在另一實(shí)施例中也可以為低電平)，比較電路320會在第一相位信號ph1為上升沿時(shí)才輸出比較信號S3。例如，比較電路320可包括比較器與閂鎖器，但本發(fā)明的實(shí)施例并不在此限。

控制電路230還包括第五開關(guān)SW5、第六開關(guān)SW6與電容C3(亦稱第三電容)。第五開關(guān)SW5的第一端耦接至第六參考電壓VR6(例如為2伏特)，并且該第五開關(guān)受控于第一相位信號ph1。電容C3的第一端耦接至接地端，電容C3的第二端耦接至第五開關(guān)SW6的第二端。第六開關(guān)SW6的第一端耦接至電容C2的第二端，第六開關(guān)SW6的第二端耦接至面板電容CP的第二端，并且第六開關(guān)SW6受控于比較信號S3。當(dāng)?shù)诹_關(guān)SW6導(dǎo)通時(shí)，積分信號S2的電平會下降且可能會低于比較電壓。

計(jì)數(shù)器330是耦接至比較電路320，并且根據(jù)比較信號S3計(jì)數(shù)以產(chǎn)生觸控信號231。當(dāng)面板電容CP的電容值越大時(shí)，積分信號S2大于比較電壓的次數(shù)越多，計(jì)數(shù)器330是在一系統(tǒng)周期內(nèi)計(jì)數(shù)積分信號S2大于比較電壓的次數(shù)以輸出觸控信號231。接下來，邏輯單元340便會根據(jù)觸控信號231來估測面板電容CP的電容值。在此，邏輯單元340可以實(shí)作為軟件或是硬件，本發(fā)明并不在此限。

圖5是根據(jù)一實(shí)施例繪示觸控面板的控制方法的流程示意圖。

在步驟S501中，從面板電容的第一端提供掃描信號，并從第一電容的第二端提供反相信號，其中反相信號同步于掃描信號，反相信號的頻率相同于掃描信號的頻率，并且反相信號反相于掃描信號。在步驟S502中，響應(yīng)于面板電容的第二端上的電壓以輸出觸控信號。然而，圖5中的各步驟已詳細(xì)說明如上，在此不再贅述。

本發(fā)明實(shí)施例提出的觸控面板與控制方法中，是在充電面板電容CP時(shí)，提供一個(gè)反相的信號至電容C1，藉此減少面板電容CP上的電荷數(shù)，進(jìn)而減 少基礎(chǔ)電容值。如此一來，可以減少控制電路230的解析度要求。

雖然本發(fā)明已以實(shí)施例公開如上，然其并非用以限定本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動與潤飾，故本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視所附權(quán)利要求書界定范圍為準(zhǔn)。