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TWI629631B - Multi-channel touch controller with channel switching circuit - Google Patents

Multi-channel touch controller with channel switching circuit Download PDF

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TWI629631B
TWI629631B TW105144189A TW105144189A TWI629631B TW I629631 B TWI629631 B TW I629631B TW 105144189 A TW105144189 A TW 105144189A TW 105144189 A TW105144189 A TW 105144189A TW I629631 B TWI629631 B TW I629631B
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Taiwan
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switch
channel
electrically connected
switching circuit
switching
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TW105144189A
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Inventor
林柏全
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禾瑞亞科技股份有限公司
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Abstract

本發明係提供一種具備用通道切換電路之多通道觸控控制器，該控制器之訊號接收電路為具有電性連接於預設觸控面板之n個電極接腳，並由n個電極接腳電性連接有切換電路之n組第一開關及第二開關，而第一開關分別電性連接有處理單元之n個類比前端電路、第二開關則分別依序電性連接於第2個至第n+1個類比前端電路，且各類比前端電路分別電性連接有類比數位轉換器，再電性連接有一微控制器以構成n+1個通道，當控制器的任意一個通道損壞時，該對應的第一開關便會斷開而第二開關閉合切換平移下一個通道以跳過損壞的通道，之後每一組第一開關與第二開關依序切換平移，直到最後一個備用通道為止，進而達到大幅提升良率且降低成本之功效。

Description

具備用通道切換電路之多通道觸控控制器
本發明係提供一種具備用通道切換電路之多通道觸控控制器，尤指控制器可利用切換電路之第一開關斷開損壞的通道，並由第二開關閉合切換平移至下一個通道以跳過損壞的通道，直到最後一個備用通道為止，進而達到大幅提升良率且降低成本之功效。
按，觸控面板(Touch Panel)結合顯示螢幕可構成一觸控螢幕，其已普遍被應用作為電子裝置的輸入介面，用以偵測顯示區域內的觸控輸入，並依所使用的觸控技術可分成電容式、電阻式或光學式等觸控面板，且因現今觸控面板尺寸越做越大，為了可達到良好的感測效果便需要維持相同的感測點密度，所以傳送感測訊號的通道數量也需要相對增加。
一般而言，觸控面板上為設有具複數第一導電條及第二導電條之感測層，並由控制器之驅動及偵測單元電性連接至複數第一導電條及第二導電條，以及處理器來控制驅動及偵測單元產生可供偵測得到相應觸控點位置之感測資訊，請參閱第七、八圖所示，一般電容式觸控面板(Touch Sensor)係由水平排列的複數第一電極TX<0>~TX<n>及垂直排列的第二電極RX<0>~RY<n>所組構而成， 並將TX與RX分別電性連接至同一或不同的控制器，每個TX或RX都需要獨立的通道(Channel)來處理，例如感測訊號通過每個RX分別進入控制器後，從類比前端(Analog Front-End；AFE，或稱為FE<0>~FE<n>)、類比數位轉換器(ADC)一直到後端數位處理線路，都需要獨立的通道來處理，該些電極互相交叉處即定義出觸控點，當操作觸控面板時，觸控點處的二電極之間將會形成有一電場，並於手指觸碰於觸控面板上，便會阻擋部分的電場而造成該處電容值的降低，即可用以偵測出該觸控點的位置。
然而，上述控制器所採用的晶片在目前半導體的製程中，包含塗佈光阻(Coating)、曝光(Exposure)與顯影(Developer)、烘烤(Baking)等的過程，這些過程都有可能會產生缺陷(Defect)，並在相同的晶圓(Wafer)面積之下而相同的製程、生產線、生產過程，缺陷出現的機率一樣，且因電容式觸控面板的TX與RX數量增加，使得通道的數量亦需相對增加而導致控制器的晶片面積變大，單片晶圓可以切割出晶片的數量減少，進而造成產品良率也將隨之下降；另外，晶片上的一顆缺陷雖然只會損壞一個通道電路中的小電晶體，並導致該通道異常，但是對於一個控制器晶片而言，只要有一個通道的損壞或功能失效，整個控制器就是不良品而無法使用，是以，要如何解決習知控制器由於晶片製程的缺陷所導致通道損壞而成為不良品之問題，即為從事此行業者所亟欲研究改善之關鍵所在。
故，發明人有鑑於上述習用之問題與缺失，乃搜集相關資 料經由多方的評估及考量，並利用從事於此行業之多年研發經驗不斷的試作與修改，始設計出此種可應用一個或一個以上備用通道並依序切換平移而跳過損壞的通道來提高產品良率之具備用通道切換電路之多通道觸控控制器發明專利誕生。
本發明之主要目的乃在於該控制器之訊號接收電路為具有電性連接於預設觸控面板用以接收其感測訊號之n個電極接腳，並由n個電極接腳電性連接有切換電路之n組第一開關及第二開關，而第一開關分別電性連接有處理單元之n個類比前端電路、第二開關則分別電性連接於第2個至第n+1個類比前端電路，且各類比前端電路分別電性連接有類比數位轉換器，再電性連接有一微控制器以構成n+1個可供處理感測訊號之通道，當控制器的任意一個通道損壞時，該對應的第一開關便會斷開而第二開關閉合切換平移至下一個通道以跳過損壞的通道，之後每一組第一開關與第二開關依序切換平移至直到最後一個備用通道為止，可有效解決因製程缺陷所造成通道損壞成為不良品之問題，進而達到通道切換穩定且可大幅提升產品的良率、降低成本之功效。
本發明之次要目的乃在於該控制器內部為可進一步設有具n+1個第三開關之測試訊號產生電路，並由第三開關分別電性連接於切換電路之第一開關及處理單元之類比前端電路間的通道路徑上，若是微控制器根據該測試訊號判斷第m個通道測試失敗時，便會啟用第m-1個至第0個開關訊號SWa分別控制切換電路對應的第一開關閉合，以及第n個至第m個開關訊號SWa分別控制其他各組對應的第二開關閉合，便可依序往下切換平移至下一個而跳過損壞或有問題的第m個通道，直到切換 至第n+1個備用的通道為止，藉此可精準測試出損壞或有問題的第m個通道，並依序切換平移跳過第m個通道，直到第n+1個備用的通道啟用為止，且不會導致控制器原本功能失效，便可提升良率及降低未能達成品質要求之成本損失。
1‧‧‧控制器
10‧‧‧通道
11‧‧‧訊號接收電路
111‧‧‧電極接腳
12‧‧‧切換電路
121‧‧‧第一開關
122‧‧‧第二開關
123‧‧‧共同輸入接點
124‧‧‧輸出接點
13‧‧‧處理單元
131‧‧‧類比前端電路
132‧‧‧類比數位轉換器
14‧‧‧微控制器
15‧‧‧測試訊號產生電路
151‧‧‧第三開關
152‧‧‧共同輸入接點
153‧‧‧輸出接點
SWa‧‧‧開關訊號
SWb‧‧‧開關訊號
SWt‧‧‧開關訊號
第一圖 係為本發明觸控控制器之方塊圖。
第二圖 係為本發明較佳實施例切換至接收感測訊號前之方塊圖。
第三圖 係為本發明較佳實施例切換至接收感測訊號時之方塊圖。
第四圖 係為本發明較佳實施例依序切換平移至備用的通道後之方塊圖。
第五圖 係為本發明另一較佳實施例切換至測試訊號前之方塊圖。
第六圖 係為本發明另一較佳實施例切換至測試訊號時之步驟流程圖。
第七圖 係為習用觸控系統之方塊圖。
第八圖 係為習用觸控面板與控制器之方塊圖。
為達成上述目的及功效，本發明所採用之技術手段及其構造，茲繪圖就本發明之較佳實施例詳加說明其構造與功能如下，俾利完全瞭解。
請參閱第一、二、三、四圖所示，係分別為本發明觸控控制器之方塊圖、較佳實施例切換至接收感測訊號前之方塊圖、切換至接收感測訊號時之方塊圖及依序切換平移至備用的通道後之方塊圖，由圖中可清楚看出，本發明之具備用通道切換電路之多通道觸控控制器為包括有一 控制器1，該控制器1之訊號接收電路11具有電性連接於預設觸控面板用以接收其各別傳送感測訊號之n個電極接腳111(RX<0>~RX<n>)，並由訊號接收電路11電性連接有具n組第一開關121及第二開關122之切換電路12，且每一組第一開關121與第二開關122之輸入端為並聯及通過共同輸入接點123分別電性連接於n個電極接腳111，而每一組第一開關121之輸出端則分別電性連接有處理單元13所具之n個類比前端電路131(FE<0>~FE<n>)，並由每一組第二開關122之輸出端通過輸出接點124分別依序電性連接於處理單元13之第2個類比前端電路131(FE<1>~FE<n>)以及第n+1個類比前端電路131(FE<n+1>)，且該n+1個類比前端電路131分別電性連接有n+1個類比數位轉換器132(ADC<0>~ADC<n+1>)，再由類比數位轉換器132電性連接有一微控制器(MCU)14，以構成n+1個可供處理感測訊號之通道10，而微控制器14可根據預設觸控面板被驅動的第一電極TX，以及比對未被觸碰前的感測訊號與被觸碰時的異常感測訊號所對應的第二電極RX產生的變化量來偵測判定出該觸控點的位置，並由微控制器14可通過開關訊號SWa、SWb分別控制每一組第一開關121與第二開關122之閉合或斷開。
然而，上述之切換電路12每一組第一開關121與第二開關122可分別為一單刀/單擲(SPST)開關，但於實際應用時，亦可為各種電晶體開關或二極體開關等，當微控制器14傳送的開關訊號SWa為正電壓位準時，該第一開關121閉合，同時開關訊號SWb則 為負電壓位準，該第二開關122斷開；當微控制器14傳送的開關訊號SWa為負電壓位準時，該第一開關121斷開，同時開關訊號SWb則為正電壓位準，該第二開關122閉合，以交替切換第一開關121與第二開關122分別閉合或斷開。
在本實施例中，訊號接收電路11是以具有10個電極接腳111(RX<0>~RX<n=9>)為例，並於控制器1內部原本只需要10個通道10(n=0~9)，但是切換電路12與處理單元13配合訊號接收電路11增加了1個或1個以上之通道10(n=10)作為備用，如第一、二圖所示，使得總數增加至有n+1=11個(其中該n=0、1、…、9)通道10。
當本發明預設觸控面板於實際操作時，可使第二電極RX傳送的感測訊號分別通過訊號接收電路11之n個電極接腳111(RX<0>~RX<9>)進入至控制器1內部，其切換電路12之第一開關121便會閉合而第二開關122斷開(如第三圖所示)，並使感測訊號通過處理單元13之類比前端電路131(FE<0>~FE<9>)及類比數位轉換器132(ADC<0>~ADC<9>)，再由微控制器14根據被觸碰時通道10傳送感測訊號的狀態，因而得以判定出該觸控點的位置，若是控制器1內部沒有缺陷造成通道10異常，感測訊號便會通過原本的10個通道10(n=0~9)路徑進行處理，此時備用的通道10將不會啟用。
如上所述，若是通道10(n=4)路徑中的任意一個元件或線路(如第4個類比前端電路131(FE<4>))有缺陷，該對 應於第4個電極接腳111(RX<4>)的第4組第一開關121便會斷開而第二開關122閉合往下切換平移至下一個的通道10(n=5)路徑進行處理，如第四圖所示，且該第4組之後的第一開關121與第二開關122依照上述之方式依序切換平移後，便可跳過損壞或有問題的第4個通道10，直到最後一個電極接腳111(RX<9>)切換至備用的第11個通道10(n=11)為止。
因此，當本發明控制器1之其中一個通道10(n=0~9)損壞或有問題時，可啟用一個或一個以上備用的通道10，總數從原本對應於訊號接收電路11之電極接腳111數量的n個增加為n+1個通道10，並由通道10最前端(訊號接收電路11之電極接腳111後、處理單元13之類比前端電路131前)所設置切換電路12之n組第一開關121與第二開關122往下依序切換平移而跳過損壞或有問題的通道10，直到最後一個電極接腳111(RX<n>)切換至備用通道10為止，然而根據本案發明人從事觸控晶片相關產品的研發、製造等多年的經驗，大多數有問題的控制器1都只有1個通道10損壞，所以本發明之控制器1可啟用一個或一個以上備用的通道10，並可有效解決製程缺陷所造成通道10的損壞成為不良品、無法使用之問題，進而達到通道10切換穩定且可大幅提升產品的良率、降低成本之功效。
請搭配參閱第五、六圖所示，係分別為本發明另一較佳實施例切換至測試訊號前之方塊圖及切換至測試訊號時之步驟流程圖，由圖中可清楚看出，其中該控制器1內部為進一步設有具n+1個第三開關151之測試訊號產生電路15，並由測試訊號產生電路15通過共同輸入 接點152分別電性連接於第三開關151之輸入端，且各第三開關151之輸出端通過輸出接點153分別電性連接於切換電路12之第一開關121及處理單元13之類比前端電路131間的通道10路徑上，以進行測試n+1個通道10有無異常或測試失敗的狀況；另，第三開關151可為一單刀/單擲開關、電晶體開關或二極體開關，並受到微控制器14傳送的開關訊號SWt控制以切換閉合或斷開。
當本發明之具備用通道切換電路之多通道觸控控制器進行通道10的測試時，係包括下列之實施步驟；
(201)微控制器14啟用開關訊號SWt分別控制第三開關151閉合，使測試訊號產生電路15傳送的測試訊號通過第三開關151進行測試通道10。
(202)微控制器14根據該測試訊號判斷是否有通道10測試失敗？若為否，即進行步驟(203)，若為有，則進行步驟(204)。
(203)微控制器14啟用所有開關訊號SWa分別控制切換電路12之第一開關121閉合。
(204)第m個通道10測試失敗，再繼續執行步驟(205)。
(205)微控制器14啟用第m-1個至第0個開關訊號SWa分別控制第一開關121閉合，以及第n個至第m個開關訊號SWb分別控制第二開關122閉合而依序切換平移跳過第m個通道10，直到切換至最後一個備用通道10為止。
由上述實施步驟可清楚得知，當控制器1於實際操作時，可通過微控制器14啟用開關訊號SWt分別控制測試訊號產生電路15之第三開關151閉合，使測試訊號產生電路15傳送的測試訊號通過第三開關151分別進入至處理單元13之類比前端電路131及類比數位轉換器132以進行測試通道10，若是微控制器14根據該測試訊號判斷沒有通道10測試失敗時，便會啟用所有的開關訊號SWa來分別控制切換電路12每一組之第一開關121閉合，而第二開關122則斷開，以供感測訊號通過原本的n個通道10路徑進行處理。
然而，上述之步驟(204)中，若是微控制器14根據該測試訊號判斷第m個通道10測試失敗時，便會啟用第m-1個至第0個的開關訊號SWa分別控制切換電路12對應的第一開關121閉合，並使該同組的第二開關122斷開，以及第n個至第m個的開關訊號SWa分別控制其他各組對應的第二開關122閉合，且同組的第一開關121斷開後，便可依序往下切換平移至下一個而跳過損壞或有問題的第m個通道10，直到切換至最後一個(即第n+1個)備用的通道10為止，其中m為不大於n(即n為大於或等於m)，藉此可精準測試出損壞或有問題的第m個通道10，並依序切換平移跳過第m個通道10，直到第n+1個備用的通道10啟用為止，以避免控制器1因製程缺陷所造成通道10損壞而成為不良品，且不會導致控制器1原本的功能失效，便可大幅提升產品的良率及降低未能達成品質要求之成本損失。
是以，本發明主要針對該控制器1之其中一個通道10損壞或有問題時，便可啟用一個或一個以上備用的通道10，總數從原本對 應於訊號接收電路11之電極接腳111數量的n個增加為n+1個通道10，並由通道10最前端訊號接收電路11之電極接腳111後、處理單元13之類比前端電路131前所設置切換電路12之n組第一開關121與第二開關122往下依序切換平移跳過損壞或有問題的通道10，直到最後一個電極接腳111切換至備用的通道10為止，以有效解決因製程缺陷所造成通道10的損壞成為不良品、無法使用之問題，進而達到通道10切換穩定且可大幅提升產品的良率、降低成本之功效。
上述詳細說明為針對本發明一種較佳之可行實施例說明而已，惟該實施例並非用以限定本發明之申請專利範圍，凡其它未脫離本發明所揭示之技藝精神下所完成之均等變化與修飾變更，均應包含於本發明所涵蓋之專利範圍中。
綜上所述，本發明上述之具備用通道切換電路之多通道觸控控制器於使用時為確實能達到其功效及目的，故本發明誠為一實用性優異之發明，實符合發明專利之申請要件，爰依法提出申請，盼 審委早日賜准本案，以保障發明人之辛苦發明，倘若鈞局有任何稽疑，請不吝來函指示，發明人定當竭力配合，實感德便。

Claims (5)

  1. 一種具備用通道切換電路之多通道觸控控制器，係包括有一控制器，該控制器之訊號接收電路為具有電性連接於預設觸控面板用以接收其感測訊號之n個電極接腳，並由n個電極接腳電性連接有切換電路之n組第一開關及第二開關，且每一組之第一開關分別電性連接有處理單元之n個類比前端電路，而每一組之第二開關分別依序電性連接於第2個至第n+1個類比前端電路，並由類比前端電路分別電性連接有類比數位轉換器，再電性連接有微控制器，以構成n+1個處理感測訊號之通道，當控制器的任意一個通道損壞時，該對應的第一開關便會斷開而第二開關閉合切換平移至下一個通道以跳過損壞的通道，之後每一組的第一開關與第二開關依序切換平移，直到切換至最後一個備用的通道為止，該切換電路每一組之第一開關與第二開關之輸入端為通過共同輸入接點分別電性連接於訊號接收電路之n個電極接腳，並由每一組第一開關之輸出端分別電性連接於處理單元之n個類比前端電路，且每一組第二開關之輸出端通過輸出接點分別依序電性連接於處理單元之第2個至第n+1個類比前端電路。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之具備用通道切換電路之多通道觸控控制器，其中該切換電路之第一開關與第二開關分別為單刀/單擲開關、電晶體開關或二極體開關，並受到微控制器傳送的開關訊號控制以交替切換閉合或斷開。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之具備用通道切換電路之多通道觸控控制器，其中該控制器內部為進一步設有具n+1個第三開關之測試訊號 產生電路，並由第三開關分別電性連接於切換電路之第一開關及處理單元之類比前端電路間的通道路徑上以進行測試通道。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之具備用通道切換電路之多通道觸控控制器，其中該控制器進行通道的測試時為包括有下列之實施步驟：(a1)微控制器啟用開關訊號SWt分別控制第三開關閉合，使測試訊號產生電路傳送的測試訊號通過第三開關進行測試通道；(a2)微控制器根據該測試訊號判斷是否有通道測試失敗，若為否，即進行步驟(a3)，若為有，則進行步驟(a4)；(a3)微控制器啟用所有開關訊號SWa分別控制切換電路之第一開關閉合；(a4)第m個通道測試失敗，再繼續執行步驟(a5)；(a5)微控制器啟用第m-1個至第0個開關訊號SWa分別控制第一開關閉合，以及第n個至第m個開關訊號SWb分別控制第二開關閉合而依序切換平移跳過第m個通道，直到切換至最後一個備用通道為止。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之具備用通道切換電路之多通道觸控控制器，其中該切換電路之第一開關與第二開關、測試訊號產生電路之第三開關分別為單刀/單擲開關、電晶體開關或二極體開關，並受到微控制器傳送的開關訊號控制切換閉合或斷開。
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