CN101968581A - 触控感测方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种触控感测方法及其装置，用以感测触控式屏幕，触控式屏幕包括：一液晶显示面板；一显示控制器，用以处理一影像信号以产生面板控制信号以及感测控制信号，该面板控制信号控制该液晶显示面板，使得该液晶显示面板根据该面板控制信号呈现影像；一触控面板，用以因应使用者的接触而产生感测信号；以及，一感测电路，耦接于该触控面板以及该显示控制器，用以接收该感测信号以及该感测控制信号并参考该感测控制信号以产生一位置信号。
Description
技术领域
本发明有关于一种触控感测方法及其装置，且特别是有关于一种电容触控式屏幕(capacitive touch screen)的触控感测方法及其装置。
背景技术
请参照图1，其所绘示为现有的触控式屏幕(touch screen)。触控式屏幕包括一液晶显示面板(LCD panel)100、触控面板(touch panel)150、显示控制器(displaycontroller)130、感测电路(sensing circuit)155。一般来说，触控面板150制作于液晶显示面板100上，而显示控制器130接收影像信号(video signal)，并转换成为面板控制信号(panel control signal)至液晶显示面板100，使得液晶显示面板100可根据面板控制信号来呈现影像。当使用者接触到触控面板150时，触控面板150可产生感测信号(sensing signal)至感测电路155，而感测电路155即可根据感测信号而输出一位置信号，而位置信号即为使用者于触控面板150上的接触点(touchpoint)位置。
请参照图2A，其所绘示为液晶显示面板示意图。一般来说，液晶显示面板100可分为显示区112与非显示区114。显示区112中包括薄膜晶体管阵列(TFT array)，而非显示区114包括一栅驱动器(gate driver)120、一源驱动器(source driver)125用以控制薄膜晶体管阵列中的晶体管。显示控制器130输出的面板控制信号可控制栅驱动器120产生栅驱动信号(gate driving signal)以及源驱动器125产生源驱动信号(source driving signal)；再者，面板控制信号还包括一共通电压信号(common voltage，Vcom)用以控制液晶显示面板100上液晶(1iquid crystal)的反转(inversion)。栅驱动信号可控制薄膜晶体管阵列开启或者关闭；源驱动信号可提供亮度数据至像素(pixel)。图2A中，在可携式电子装置的应用中，显示控制器130可以整合有时序控制器(timing controller，简称TCON)、栅驱动器120以及源驱动器125。
影像信号包括垂直同步信号(Vsync)、水平同步信号(Hsync)、红色信号(Red)、绿色信号(Green)、与蓝色信号(Blue)。于液晶显示面板100上显示一条扫描线(scan line)的时间即为水平同步信号(Hsync)的一个周期。而于液晶显示面板100上显示一个帧(frame)的时间即为垂直同步信号(Vsync)的一个周期。也就是说，假设液晶显示面板100上有M条扫描线，则栅驱动器120可产生M个栅驱动信号，并且垂直同步信号(Vsync)的一个周期等于M个水平同步信号(Hsync)周期。而根据水平同步信号(Hsync)，M个栅驱动信号可依序被开启。
请参照图2B，其所绘示为垂直同步信号(Vsync)、水平同步信号(Hsync)、共通电压信号(Vcom)与栅驱动信号示意图。由图2B可知，垂直同步信号(Vsync)的周期开始于低电平的产生。而垂直同步信号(Vsync)的一周期等于多个水平同步信号(Hsync)周期。而根据水平同步信号(Hsync)，多个栅驱动信号可依序被开启；共通电压信号(Vcom)频率为水平同步信号(Hsync)频率的一半。如前所述，在可携式电子装置的应用中，显示控制器130可以整合有时序控制器、栅驱动器120以及源驱动器125，共通电压信号(Vcom)存在于整合的显示控制器130中。
根据规格书的规范，当垂直同步信号(Vsync)为低电平时，红色信号(Red)、绿色信号(Green)、与蓝色信号(Blue)皆不可输出任何数据。因此，垂直同步信号(Vsync)的低电平区间即被定义为垂直的空白区间(Vertical Blanking Interval，简称VBI)。于垂直的空白区间时，共通电压信号(Vcom)也会维持在低电平。
请参照图3，其所绘示为现有的电容式触控面板(capacitive touch panel)示意图。电容式触控面板包括第一感测层151、第二感测层152、与遮蔽层(shieldinglayer)153。一般来说，第一感测层151与第二感测层152包括多个感测组件，而每个感测组件皆可视为一个电容器。
当使用者的手接触到电容式触控面板时，接触点位置的等效电容值会改变，因此，利用接触点位置的等效电容值会改变震荡频率，也就是改变充放电时间，感测电路155即可利用此特性来检测接触点的实际位置并且输出位置信号。
再者，遮蔽层153主要的用途在于隔离面板控制信号以及感测信号，使得感测信号不会受到面板控制信号的影响。因此，现有的电容触控式屏幕中的显示控制器130与感测电路155可个别执行各自的动作，彼此之间的信号也不会受影响。然而，由于现有三层的电容式触控面板的价格昂贵较不具竞争性，因此触控式屏幕的触控式面板较少使用电容式触控面板，而较常使用其它价格较低廉的触控面板，例如电阻式触控面板。
发明内容
本发明的目的是提出一种电容触控式屏幕的触控感测方法及其装置，使得电容触控式屏幕中的电容式触控面板不需具有遮蔽层并且可以正确地输出位置信号。
因此，本发明提出一种触控式屏幕，包括：液晶显示面板；显示控制器，用以处理影像信号以产生一面板控制信号以及一感测控制信号，面板控制信号控制液晶显示面板，使得液晶显示面板根据面板控制信号呈现一影像；一触控面板，用以因应使用者的接触而产生一感测信号；以及，感测电路，耦接于该触控面板以及该显示控制器，用以接收该感测信号以及该感测控制信号并参考该感测控制信号以产生一位置信号。
因此，本发明提出一种触控感测方法，用以感测触控面板上的一触碰位置以输出位置信号，触控感测方法包括下列步骤：产生感测控制信号给感测电路，使得感测电路据以决定多个感测周期；以及，于这些感测周期内该感测电路检测感测信号，以输出该位置信号。
附图说明
为了使能更进一步了解本发明特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制，其中：
通过下列配合附图的说明，本发明可被更深入的了解：
图1所绘示为现有触控式屏幕。
图2A所绘示为液晶显示面板示意图。
图2B所绘示为垂直同步信号、水平同步信号、共通电压信号与栅驱动信号示意图。
图3所绘示为现有电容式触控面板示意图。
图4所绘示为本发明触控式屏幕。
图5所绘示为本发明的感测周期第一实施例。
图6所绘示为本发明的感测周期第二实施例。
图7绘示根据本发明具体实施例的触控感测方法流程图。
具体实施方式
现有的电容触控式屏幕中的显示控制器与感测电路是个别执行各自的动作，彼此之间的信号由遮蔽层所隔离，因此彼此之间的信号不会受影响。然而，当触控面板上缺少遮蔽层时，面板控制信号会耦合(couple)至感测信号并且造成感测信号上的噪声(noise)过多，导致感测电路无法产生正确的位置信号。
通过深入分析后察觉，造成感测信号上的噪声过多最主要的原因即为共通电压信号(Vcom)。由于共通电压信号(Vcom)的振幅约为3V至5V，导致共通电压信号(Vcom)高低电平变化时产生噪声并耦合至感测信号。
由于现有显示控制器与感测电路是个别执行各自的动作，当使用者触碰电容式触控面板时并无法得知共通电压信号(Vcom)的电平或者变换状况，因此，现有技术需要使用遮蔽层改善信号的传递品质。
请参照图4，其所绘示为根据本发明实施例的触控式屏幕，包括液晶显示面板200、显示控制器230、触控面板250、感测电路255。于此实施例中，显示控制器230可输出一感测控制信号(sensing control signal，SC)至感测电路255，感测电路255根据感测控制信号(SC)可决定一感测周期(sensing period)，而感测电路255系于感测周期检测感测信号以产生位置信号。应注意到，触控面板250为电容式触控面板，不需要遮蔽层。于此实施例中，感测控制信号(SC)与共通电压信号(Vcom)同相，举例而言，当共通电压信号(Vcom)为高电平时，感测控制信号(SC)为高电平；当共通电压信号(Vcom)为低电平时，感测控制信号(SC)为低电平。显示控制器230可以整合有时序控制器、栅驱动器以及源驱动器，显示控制器230输出感测控制信号至感测电路255，供感测电路255决定感测周期以检测感测信号并产生位置信号结果。
于感测周期时，共通电压信号(Vcom)的变化量皆相同，因此感测信号上所产生的噪声会相似，因此，感测电路255可以去除感测信号上的噪声并且输出正确的位置信号。
请参照图5，其所绘示为本发明的感测周期第一实施例。当帧率为每秒60帧时(frame/sec)，显示一个帧的时间约为16.6毫秒(ms)。假设电容式触控面板每次的感测时间为4毫秒(ms)，感测电路255即可由感测控制信号(SC)得知每个帧的起始时间，并由帧的起始时间开始区分感测周期。由图5可知，于垂直的空白区间(VBI)后，感测控制信号的第一个脉波可视为帧起始时间，因此可平均区分为四个时区(A、B、C、D)。A、B、C三个时区相对应的共通电压信号(Vcom)的变化量皆相同，因此，A、B、C三个时区可成为感测周期，而感测电路255即可去除感测信号上的噪声并且输出正确的位置信号。由于D时区中包括了垂直的空白区间(VBI)，因此，共通电压信号(Vcom)的变化量与A、B、C三个时区不同所以不可成为感测周期。
请参照图6，其所绘示为本发明的感测周期第二实施例，于此实施例中，感测控制信号(SC)与共通电压信号(Vcom)同相，因此当帧率为每秒60帧时(frame/sec)，显示一个帧的时间约为16.6毫秒(ms)；而感测控制信号(SC)的脉波宽度约为30至40微秒(μs)。假设电容式触控面板每次的感测时间为5微秒(μs)，例如感测电路255内建三角积分调变模拟数字转换器(delta-sigmaanalog to digital converter)以进行立即式检测(in-situ detection)，感测电路255可由感测控制信号得知每个帧的起始时间，并以感测控制信号的高电平(a～m)做为感测周期。较佳地，每个感测周期具有一个保护区间(guarding period)，以避开信号转态期间的不稳定区，例如可以在每个信号转态处设定有一预定时间长度的保护区间，避开保护区间才进行检测。由图6可知，于垂直的空白区间(VBI)后，感测控制信号(SC)的第一个脉波可视为帧的起始时间，并且于感测控制信号的高电平做为感测周期。如此一来，于感测周期(a～m)中，共通电压信号(Vcom)皆维持在高电平，感测电路255藉由参考感测控制信号(SC)去除感测信号上的噪声并且输出正确的位置信号；或者，感测电路255也可以利用感测控制信号的低电平作为感测周期；亦即，第一实施例与第二实施例中的感测控制信号(SC)相关于共通电压信号(Vcom)。根据以上实施例的揭露，熟知此领域的人士也可以于显示控制器230中利用影像信号中的垂直同步信号(Vsync)、水平同步信号(Hsync)、红色信号(Red)、绿色信号(Green)、或者蓝色信号(Blue)来产生可指示帧起始时间的感测控制信号(SC)至感测电路255，使感测电路255藉由参考感测控制信号(SC)据以决定感测周期。或者，可以于显示控制器230中产生具有帧起始时间的感测控制信号(SC)至感测电路255，使得感测电路255据以决定感测周期。
图7绘示根据本发明具体实施例的触控感测方法流程图，用以感测触控面板上的触碰位置以输出位置信号，触控面板包含第一感测层及第二感测层，而无需遮蔽层，步骤720，产生感测控制信号给感测电路，使得感测电路据以决定多个感测周期，较佳地，每个感测周期具有一个保护区域，较佳地，感测周期系处于一非垂直的空白区间；步骤740，于感测周期内感测电路检测感测信号，以输出位置信号，举例而言，感测控制信号可根据垂直同步信号、水平同步信号、红色信号、绿色信号、或者蓝色信号而产生，以指示一帧起始时间。
综上所述，本发明揭露一种触控式屏幕，包括：液晶显示面板；显示控制器，用以处理影像信号以产生一面板控制信号以及一感测控制信号，面板控制信号控制液晶显示面板，使得液晶显示面板根据面板控制信号呈现一影像；一触控面板，用以因应使用者的接触而产生一感测信号；以及，感测电路，耦接于该触控面板以及该显示控制器，用以接收该感测信号以及该感测控制信号并参考该感测控制信号以产生一位置信号。
本发明亦揭露一种触控感测方法，用以感测触控面板上的一触碰位置以输出位置信号，触控感测方法包括下列步骤：产生感测控制信号给感测电路，使得感测电路据以决定多个感测周期；以及，于这些感测周期内该感测电路检测感测信号，以输出该位置信号。
因此，本发明的优点是提出一种电容触控式屏幕的触控感测方法及其装置，使得电容触控式屏幕中的电容式触控面板不需具有遮蔽层，并可于感测周期中检测感测信号以决定正确的位置信号。
综上所述，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作出各种等同的改变或替换，因此本发明的保护范围当视后附的本申请权利要求书所界定的为准。
Claims (28)
1.一种触控式屏幕，包括：
一液晶显示面板；
一显示控制器，用以处理一影像信号以产生一面板控制信号以及一感测控制信号，该面板控制信号控制该液晶显示面板，使得该液晶显示面板根据该面板控制信号呈现一影像；
一触控面板，用以因应一使用者的接触而产生一感测信号；以及
一感测电路，耦接于该触控面板以及该显示控制器，用以接收该感测信号以及该感测控制信号，并用以参考该感测控制信号以产生一位置信号。
2.根据权利要求1所述的触控式屏幕，其特征在于，该感测电路根据感测控制信号决定多个感测周期，并于该些感测周期检测该感测信号。
3.根据权利要求1所述的触控式屏幕，其特征在于，该触控面板是由一第一感测层及一第二感测层所组成。
4.根据权利要求1所述的触控式屏幕，其特征在于，该影像信号包括一垂直同步信号、一水平同步信号、一红色信号、一绿色信号与一蓝色信号。
5.根据权利要求4所述的触控式屏幕，其特征在于，该感测控制信号可根据该垂直同步信号、该水平同步信号、该红色信号、该绿色信号或者该蓝色信号来决定一帧起始时间。
6.根据权利要求5所述的触控式屏幕，其特征在于，该感测电路根据该帧起始时间决定这些感测周期，并于这些感测周期检测该感测信号。
7.根据权利要求1所述的触控式屏幕，其特征在于，该显示控制器包括一时序控制器、一闸驱动电路与一源驱动电路。
8.根据权利要求1所述的触控式屏幕，其特征在于，该感测控制信号系指示一帧起始时间。
9.根据权利要求8所述的触控式屏幕，其特征在于，该感测电路根据该帧起始时间决定这些感测周期，并于这些感测周期检测该感测信号。
10.根据权利要求1所述的触控式屏幕，其特征在于，该感测控制信号同步于该共通电压信号。
11.根据权利要求1所述的触控式屏幕，其特征在于，该感测控制信号是一共通电压信号。
12.根据权利要求11所述的触控式屏幕，其特征在于，该共通电压信号指示这些感测周期。
13.根据权利要求1所述的触控式屏幕，其特征在于，该感测电路包含一三角积分调变模拟数字转换器，用以接收该感测信号进行一立即式检测。
14.根据权利要求2所述的触控式屏幕，其特征在于，各感测周期具有一个保护区间。
15.根据权利要求2所述的触控式屏幕，其特征在于，这些感测周期处于一非垂直的空白区间。
16.一种触控感测方法，用以感测一触控面板上的一触碰位置以输出一位置信号，该触控感测方法包括下列步骤：
产生一感测控制信号给一感测电路，使得该感测电路据以决定多个感测周期；以及
于这些感测周期内该感测电路检测一感测信号，以输出该位置信号。
17.根据权利要求16所述的触控感测方法，其特征在于，该触控面板由一第一感测层及一第二感测层所组成。
18.根据权利要求16所述的触控感测方法，其特征在于，该感测控制信号根据一垂直同步信号、一水平同步信号、一红色信号、一绿色信号、或者一蓝色信号而产生。
19.根据权利要求16所述的触控感测方法，其特征在于，该感测控制信号可根据该垂直同步信号、该水平同步信号、该红色信号、该绿色信号或者该蓝色信号来决定一帧起始时间。
20.根据权利要求19所述的触控感测方法，其特征在于，该感测电路根据该帧起始时间决定这些感测周期，并于这些感测周期检测该感测信号。
21.根据权利要求16所述的触控感测方法，其特征在于，该感测控制信号同步于一共通电压信号。
22.根据权利要求16所述的触控感测方法，其特征在于，该感测控制信号是一共通电压信号。
23.根据权利要求22所述的触控感测方法，其特征在于，于该共通电压信号的一预定电平代表这些感测周期。
24.根据权利要求16所述的触控感测方法，其特征在于，该感测控制信号相关于一影像同步信号。
25.根据权利要求24所述的触控感测方法，其特征在于，该影像同步信号是一垂直同步信号。
26.根据权利要求24所述的触控感测方法，其特征在于，该影像同步信号是一水平同步信号。
27.根据权利要求16所述的触控感测方法，其特征在于，各感测周期具有一个保护区间。
28.根据权利要求16所述的触控感测方法，其特征在于，这些感测周期处于一非垂直的空白区间。
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