CN102591534B - 触控感测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种触控感测装置，包含有逻辑控制模块、复数个储存电容、至少一解码控制模块以及至少一差动式放大器。逻辑控制模块产生具有不同控制时序的复数个控制信号。该至少一解码控制模块耦接至逻辑控制模块及该等储存电容，用以依照解码控制信号的解码控制时序解码并输出储存电容所储存的第一感测电压及第二感测电压。该至少一差动式放大器耦接至该至少一解码控制模块，用以计算第一感测电压及第二感测电压之间的电压差异值并据以输出放大后的模拟数据。

Description

触控感测装置
技术领域
本发明是与触控式液晶显示器有关；具体而言，本发明是关于一种能够同时自导电薄膜感应器感测复数笔模拟数据并可先通过差动放大器进行模拟数据的处理以减轻后续的逻辑控制模块进行数字数据的处理时的负担的互感式电容触控感测装置。
背景技术
随着科技快速发展，薄膜晶体管液晶显示器(TFT LCD)已逐步取代传统显示器，并已广泛应用于电视、平面显示器、移动电话、平板电脑以及投影机等各种电子产品上。对于具有触控功能的薄膜电晶体液晶显示器而言，触控感测器是其重要的模块之一，其性能的优劣也直接影响液晶显示器的整体效能。
一般而言，传统具有互感式电容触控功能的液晶显示器包含有显示面板、导电薄膜感应器(ITO sensor)以及触控控制晶片。其中，导电薄膜感应器包含有复数条扫描线及复数条驱动线，而触控控制晶片则包含有复数个接脚。该等扫描线分别耦接该等接脚。当驱动线传送一驱动脉冲并于扫描线耦合一微小电压后，触控控制晶片将会感应耦合电压并根据耦合电压的大小去判断导电薄膜感应器是否被触控。
然而，上述传统的液晶显示器触控感测方式具有某些严重的缺点，例如扫瞄速率太低、显示面板所产生的噪声严重影响触控控制晶片的工作，甚至导致触控点的误判。有些系统为了避开面板所产生的噪声而在导电薄膜感应器(ITO sensor)与面板之间多设置一层绝缘物质，然而，这种做法将会增加成本，并且导致整体装置增厚，不利于机构设计。
因此，本发明提出一种触控感测装置，以解决上述问题。
发明内容
本发明的一范畴在于提供一种触控感测装置。于一实施例中，触控感测装置包含有逻辑控制模块、复数个储存电容、至少一解码(decoding)控制模块及至少一差动式(differential)放大器。逻辑控制模块产生具有不同控制时序的复数个控制信号，该等控制信号包含解码控制信号。该等储存电容中的储存电容至少储存有第一感测电压及第二感测电压。第一感测电压及第二感测电压分别为感测自导电薄膜感应器的第一感测线及第二感测线的模拟数据。该至少一解码控制模块耦接至逻辑控制模块及该等储存电容，用以依照解码控制信号的解码控制时序解码并输出储存电容所储存的第一感测电压及第二感测电压。该至少一差动式放大器耦接至该至少一解码控制模块，用以计算第一感测电压及第二感测电压之间的电压差异值并据以输出放大后的模拟数据。
于实际应用中，触控感测装置可进一步包含有逻辑控制模块、至少一驱动/感测控制模块及至少一储存控制模块。逻辑控制模块可根据外部同步信号产生具有不同控制时序的该等控制信号，使得该等接脚进行感测时能够避开液晶显示面板产生噪声(noise)的时间区段。逻辑控制模块可包含有数字滤波器(digital filter)，用以对数字数据进行滤波处理，以降低噪声的干扰。此外，逻辑控制模块亦可不靠外部同步信号自行产生具有不同控制时序的该等控制信号，使得该等接脚进行感测时能够利用数字滤波器滤除液晶显示面板产生噪声的时间区段。该至少一驱动/感测控制模块耦接至逻辑控制模块及该等接脚，用以自逻辑控制模块接收该等控制信号中的驱动/感测控制信号，并依照驱动/感测控制信号的驱动/感测控制时序控制该等接脚分别执行复数种接脚功能，致使该等接脚能够自导电薄膜感应器的第一感测线及第二感测线感测到第一感测电压及第二感测电压。该至少一储存控制模块包含该等储存电容且耦接至逻辑控制模块，该至少一储存控制模块依照该等控制信号中的储存控制信号的储存控制时序将第一感测电压及第二感测电压储存于储存电容中。
相较于现有技术，根据本发明的触控感测装置是将从导电薄膜感应器所感测到的复数笔模拟感测电压于相同时间点储存至不同的储存电容中，再通过差动式放大器比较储存于不同储存电容中的对应于相邻两通道的两笔模拟感测电压，进而根据感测电压比对结果提升触控准确度。再者，本发明的触控感测装置亦通过具有不同控制时序的控制信号避开液晶显示器面板产生噪声的时间区段，使得触控感测装置感测触控点时不会因为受到噪声干扰而形成误判。
此外，由于传统的触控式液晶显示器通常不会先在模拟端进行模拟数据的处理，而是等到将模拟数据转换为数字数据后才由逻辑控制模块进行数字数据的处理，导致逻辑控制模块的数据处理负担相当繁重。因此，本发明的触控感测装置能够先通过模拟端的差动式放大器进行模拟数据的计算处理，降低模拟数据的误差，以便进行放大并转换成数字数据时，能够大幅提升数字数据的准确性，故可减轻逻辑控制模块的负担，进而达到提升触控感测装置的触控准确度的功效。
关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。
附图说明
图1是绘示本发明的触控感测装置对导电薄膜感应器进行触控点感测的示意图。
图2是绘示触控感测装置1的内部电路详细示意图。
主要元件符号说明
1：触控感测装置     SW11、SW21：储存开关
10：逻辑控制模块    SW12、SW22：缓冲开关
11：数字滤波器           SW13、SW23：接地开关
20：接脚                 SW14、SW24：正输入开关
30：驱动/感测控制模块    SW15、SW25：负输入开关
40：储存控制模块         SW16：负参考开关
41：储存电容             SW17：正参考开关
50：解码控制模块         L1：第一感测线
60：差动式放大器         L2：第二感测线
70：模拟/数字转换模块    C1、C2：储存电容
80：感测线               D1：差动式放大器
90：驱动线               D11：正输入端
100：导电薄膜感应器      D12：负输入端
A1、A2：缓冲器
具体实施方式
根据本发明的一具体实施例为触控感测装置。于此实施例中，该触控感测装置可以是差动式输入的互感式电容触控感测装置，能够同时自导电薄膜感应器感测复数笔模拟数据并可避免其感测到的数据受到液晶显示面板的噪声影响而导致触控点的误判。
请参照图1，图1是绘示本发明的触控感测装置1对于显示面板进行触控点感测的示意图。如图1所示，液晶显示器包含有导电薄膜感应器100以及触控感测装置1。至于液晶显示面板一般是贴合在导电薄膜感应器100下，但不以此为限。触控感测装置1包含有逻辑控制模块10、复数个接脚20、至少一驱动/感测控制模块30、至少一储存控制模块40、至少一解码控制模块50、至少一差动式放大器60及模拟/数字转换模块70。其中，该至少一驱动/感测控制模块30耦接至逻辑控制模块10及接脚20；该至少一储存控制模块40耦接至逻辑控制模块10及该至少一驱动/感测控制模块30；该至少一解码控制模块50耦接至逻辑控制模块10及该至少一储存控制模块40；该至少一差动式放大器60耦接至该至少一解码控制模块50及模拟/数字转换模块70；模拟/数字转换模块70耦接至该至少一差动式放大器60及逻辑控制模块10。
于此实施例中，逻辑控制模块10是用以产生具有不同控制时序的复数个控制信号。举例而言，逻辑控制模块10可以产生驱动/感测控制信号、解码控制信号及储存控制信号。驱动/感测控制信号、解码控制信号及储存控制信号分别具有驱动/感测控制时序、储存控制时序及解码控制时序，并且分别用以控制该至少一驱动/感测控制模块30、该至少一储存控制模块40及该至少一解码控制模块50，但不以此为限。
该至少一驱动/感测控制模块30自逻辑控制模块10接收该等控制信号中的驱动/感测控制信号，并依照驱动/感测控制信号的驱动/感测控制时序控制该等接脚20分别执行复数种接脚功能，致使该等接脚20能够自导电薄膜感应器100的第一感测线L1及第二感测线L2感测到第一感测电压及第二感测电压。
此外，于实际应用中，逻辑控制模块10亦可根据外部同步信号产生具有不同控制时序的该等控制信号，使得该等接脚20进行感测时能够避开液晶显示面板产生噪声的时间区段。当然，逻辑控制模块10亦可不根据外部同步信号自行产生具有不同控制时序的该等控制信号，使得该等接脚20进行感测时能够避开液晶显示面板产生噪声的时间区段，进而避免显示面板的噪声影响该等接脚20所感测到的模拟数据。
于此实施例中，该至少一储存控制模块40分别包含有复数个储存电容41。该至少一储存控制模块40是依照该等控制信号中的储存控制信号的储存控制时序于相同的时间点将模拟数据(感测电压)储存于不同的储存电容41中。
值得注意的是，触控感测装置1之所以能够同时感测该等模拟数据是因为触控感测装置1的该至少一储存控制模块40包含有该等储存电容41，故可将该等接脚20从该等感测线80所感测到的该等模拟数据(感测电压)于相同的时间点分别储存在不同的储存电容41上。
当该至少一储存控制模块40已将所有感测到的该等模拟数据均储存于储存电容41后，导电薄膜感应器100将会执行放电(discharge)程序，由此避免导电薄膜感应器100上残留的电荷影响到接脚20感测时的准确性。
接着，当该至少一解码控制模块50自逻辑控制模块10接收到解码控制信号后，该至少一解码控制模块50将会依照解码控制信号的解码控制时序依序对不同的储存电容41所储存的模拟数据(感测电压)进行解码。需注意的是，于本发明中，每一个解码控制模块50同时能处理两个储存电容41所储存的模拟数据(感测电压)。完成解码后，解码控制模块50将储存于储存电容41中对应于不同感测线80的第一感测电压及第二感测电压分别输出至差动式放大器60的正输入端及负输入端。
当差动式放大器60的正输入端及负输入端分别接收到第一感测电压及第二感测电压后，差动式放大器60将会比较第一感测电压及第二感测电压并计算第一感测电压及第二感测电压之间的电压差异值后，据以输出放大后的模拟数据。然后，模拟/数字转换模块70将放大后的模拟数据转换成数字数据，并将数字数据传送至逻辑控制模块10。逻辑控制模块10再通过其数字滤波器(digital filter)11对数字数据进行滤波处理，以降低噪声的干扰。
于此实施例中，差动式放大器60是用以比较并放大经解码控制模块50解码后的该等模拟数据；模拟/数字转换模块70是用以将放大后的模拟数据转换成数字数据。实际上，差动式放大器60可以是任意形式的差动式放大器，模拟/数字转换模块70可以是任意形式的模拟/数字转换器，并无特定的限制。
值得注意的是，触控感测装置1所包含的该等接脚20不只具有单一种功能，而是可以视实际需求于不同功能之间进行切换，例如驱动(driving)功能、感测(sensing)功能、接地(ground)功能或浮接(floating)功能，但不以此为限。在一般使用差动式放大器的触控感测装置中，每一个接脚20都需要有两个感测(sensing)功能，一个感测(sensing)功能是将感测电压接至差动式放大器D1的正输入端，另一个感测(sensing)是将感测电压接至差动式放大器D1的负输入端，但本发明每一个接脚20只需要一个感测(sensing)功能，利用内部的储存电容、储存开关、缓冲开关、正输入开关及负输入开关的时序控制让每个感测电压皆可接至差动式放大器D1的正输入端及负输入端，所以本发明每一个接脚20比一般使用差动式放大器的触控感测装置还少一个感测(sensing)功能，所以此方法可以大幅降低控制晶片的面积进而降低控制晶片的生产成本。
如图1所示，导电薄膜感应器100包含有互相垂直分布的复数条感测线80及复数条驱动线90。需说明的是，驱动线90与感测线80是可互换的，也就是说图1中的90实际上也可当感测线，图1中的80实际上也可当驱动线，可由触控感测装置1所控制。于此实施例中，由于不同的接脚20可分别对一条驱动线90进行扫瞄，并同时分别对复数条感测线80进行感测，故可据以感测到复数笔模拟数据。触控感测装置1的逻辑控制模块10可选择在特定时序控制该等接脚20中的某一特定接脚进行感测。
请参照图2，图2是绘示触控感测装置1的内部电路详细示意图。需说明的是，图2主要是绘示触控感测装置1中的单一个驱动/感测控制模块30、储存控制模块40、解码控制模块50、差动式放大器60及模拟/数字转换模块70。如图2所示，储存控制模块40包含储存开关SW11、SW21及储存电容C1、C2；解码控制模块50包含缓冲开关SW12、SW22、接地开关SW13、SW23、缓冲器A1、A2、正输入开关SW14、SW24、负输入开关SW15、SW25、负参考开关SW16及正参考开关SW17；差动式放大器60包含差动式放大器D1。
需注意的是，由于解码控制模块50同时能处理两个储存电容41所储存的模拟数据(感测电压)，故图2是绘示包含两个储存电容的电路架构，实际上，触控感测装置1亦可包含多组储存电容的电路架构，解码控制模块50可依序分别处理每两个储存电容所储存的模拟数据(感测电压)，并不以此例为限。于本发明中，触控感测装置1中的差动式放大器D1可具有两种输入模式：第一种是差动式(differential)输入模式，另一种则是单端式(single-ended)输入模式。
首先，将就差动式放大器D1的差动式(differential)输入模式进行说明。假设在预设情况下，储存开关SW11、SW21、缓冲开关SW12、SW22、接地开关SW13、SW23、正输入开关SW14、SW24、负输入开关SW15、SW25、正参考开关SW17及负参考开关SW16皆为开启状态。
当储存控制模块40接收到逻辑控制模块10所传送的储存控制信号时，储存控制模块40根据储存控制信号的储存控制时序同时将储存开关SW11及SW21关闭，致使驱动/感测模块30所输出的该等模拟数据(包含第一感测电压及第二感测电压)能够分别储存至储存电容C1及C2中。当储存电容C1及C2完成从导电薄膜感应器100所感测到的模拟数据的储存后，导电薄膜感应器100将会执行放电(discharge)程序，以消除导电薄膜感应器100上残余的电荷。
缓冲开关SW12耦接至储存电容C1、接地开关SW13及缓冲器A1；缓冲开关SW22耦接至储存电容C2、接地开关SW23及缓冲器A2。当上述放电程序完成后，逻辑控制模块10传送解码控制信号至解码控制模块50。解码控制模块50根据解码控制信号的解码控制时序控制缓冲开关SW12、SW22关闭及接地开关SW13、SW23开启，致使储存电容C1及C2所输出的该等模拟数据(包含第一感测电压及第二感测电压)能够传送至缓冲器A1及A2。
当该等模拟数据已经自储存电容C1及C2输出完毕后，所谓储存电容C1及C2输出完毕指的是当差动式放大器D1接收到第一感测电压及第二感测电压后，差动式放大器D1将会比较第一感测电压及第二感测电压并计算出对应于相邻两通道的感测电压差异值，并据以将放大后的模拟数据输出至模拟/数字转换模块70。然后，模拟/数字转换模块70将放大后的模拟数据转换成数字数据，并将数字数据传送至逻辑控制模块10。逻辑控制模块10控制储存开关SW11及SW21开启、缓冲开关SW12及SW22关闭及接地开关SW13及SW23关闭，致使储存电容C1及C2执行放电程序，以消除储存电容C1及C2上残余的电荷。
在此实施例中，正输入开关SW14及负输入开关SW15耦接至缓冲器A1及差动式放大器D1，而负参考开关SW16耦接于负输入开关SW15与差动式放大器D1之间，另一正输入开关SW24及负输入开关SW25耦接至缓冲器A2及差动式放大器D1，而负参考开关SW16耦接于负输入开关SW25与差动式放大器D1之间。当解码完成后，解码控制模块50控制正输入开关SW14关闭及负输入开关SW15开启，致使缓冲器A1所输出的第一感测电压能够传送至差动式放大器D1的正输入端D11。同时，解码控制模块50控制正输入开关SW24开启及负输入开关SW25关闭，致使缓冲器A2所输出的第二感测电压能够传送至差动式放大器D1的负输入端D12。当差动式放大器D1接收到第一感测电压及第二感测电压后，差动式放大器D1将会比较第一感测电压及第二感测电压并计算出对应于相邻两通道的感测电压差异值，并据以将放大后的模拟数据输出至模拟/数字转换模块70。然后，模拟/数字转换模块70将放大后的模拟数据转换成数字数据，并将数字数据传送至逻辑控制模块10。
此外，逻辑控制模块亦可产生具有不同控制时序的控制信号，使缓冲器A1所输出的第一感测电压能够传送至差动式放大器D1的负输入端D12，并使缓冲器A2所输出的第二感测电压传送至差动式放大器D1的正输入端D11。当差动式放大器D1接收到第一感测电压及第二感测电压后，差动式放大器D1将会比较第一感测电压及第二感测电压并计算出对应于相邻两通道的感测电压差异值，并据以将放大后的模拟数据输出至模拟/数字转换模块70。然后，模拟/数字转换模块70将放大后的模拟数据转换成数字数据，并将数字数据传送至逻辑控制模块10。
接着，将就差动式放大器D1的单端式(single-ended)输入模式进行说明。请参照图2，于预设情况下，储存开关SW11、SW21、缓冲开关SW12、SW22、接地开关SW13、SW23、正输入开关SW14、SW24皆为开启状态、负输入开关SW15、SW25为永久开启、正参考开关SW17为永久开启及负参考开关SW16为永久关闭。也就是说，差动式放大器D1的负输入端D12保持耦接至参考电位(固定电位)端的状态。
在此实施例中，正输入开关SW14耦接至缓冲器A1及差动式放大器D1的正输入端D11。当解码完成后，解码控制模块50控制正输入开关SW14关闭，再加上负输入开关SW15为永久开启及负参考开关SW16为永久关闭，致使缓冲器A1所输出的第一感测电压能够传送至差动式放大器D1的正输入端D11。接着，差动式放大器D1计算第一感测电压及参考电位之间的电压差异值，并据以将放大后的模拟数据输出至模拟/数字转换模块70。然后，模拟/数字转换模块70将放大后的模拟数据转换成数字数据，并将数字数据传送至逻辑控制模块10。
值得注意的是，无论触控感测装置1中的差动式放大器D1所采用的是差动式(differential)输入模式或单端式(single-ended)输入模式，触控感测装置1均能够先通过模拟端的差动式放大器D1对模拟数据进行处理，降低模拟数据的误差，以便进行放大并转换成数字数据时，能够大幅提升数字数据的准确性，故能有效减轻后续数字端的逻辑控制模块10进行数字数据处理时的负担。
如图2所示，在其他实施例中，亦可使正参考开关SW17永久关闭及负参考开关SW16永久开启。在此实施例中，差动式放大器D1的正输入端D 11保持耦接至参考电位(固定电位)端的状态，而感测电压可以输出至负输入端D12。
相较于现有技术，根据本发明的触控感测装置是将从导电薄膜感应器所感测到的复数笔模拟感测电压于相同时间点储存至不同的储存电容中，再通过差动式放大器比较储存于同一储存电容中的对应于相邻两通道的两笔模拟感测电压进而根据感测电压比对结果提升触控准确度。再者，本发明的触控感测装置亦通过具有不同控制时序的控制信号避开液晶显示器面板产生噪声的时间区段，使得触控感测装置感测触控点时不会因为受到噪声干扰而形成误判。
此外，由于传统的触控式液晶显示器通常不会先在模拟端进行模拟数据的处理，无法先行减少模拟数据的误差，而是等到将模拟数据转换为数字数据后才由逻辑控制模块进行数字数据的处理，导致逻辑控制模块的数据处理负担相当繁重。因此，本发明的触控感测装置能够先通过模拟端的差动式放大器进行模拟数据的计算处理，降低模拟数据的误差，以便进行放大并转换成数字数据时，能够大幅提升数字数据的准确性，故可减轻逻辑控制模块的负担，进而达到提升触控感测装置的触控准确度的功效。
通过以上较佳具体实施例的详述，是希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的专利范围的范畴内。

Claims (9)

1.一种触控感测装置，包含：
一逻辑控制模块，用以产生具有不同控制时序的复数个控制信号，该等控制信号包含一解码控制信号；
复数个储存电容，该等储存电容中的一储存电容至少储存有一第一感测电压及一第二感测电压，该第一感测电压及该第二感测电压分别为感测自一导电薄膜感应器的一第一感测线及一第二感测线的模拟数据；
至少一解码控制模块，耦接至该逻辑控制模块及该等储存电容，用以依照该解码控制信号的一解码控制时序解码并输出该储存电容所储存的该第一感测电压及该第二感测电压；
至少一差动式放大器，耦接至该至少一解码控制模块，用以计算该第一感测电压及该第二感测电压之间的一电压差异值并据以输出一放大后的模拟数据；以及
一模拟/数字转换模块，耦接至该差动式放大器及该逻辑控制模块，用以将该放大后的模拟数据转换成一数字数据，并将该数字数据传送至该逻辑控制模块，其中该逻辑控制模块接收到该数字数据后，该复数个储存电容执行一放电程序以消除该复数个储存电容上残余的电荷。
2.如权利要求1所述的触控感测装置，进一步包含：
复数个接脚；以及
至少一驱动/感测控制模块，耦接至该逻辑控制模块及该等接脚，用以自该逻辑控制模块接收该等控制信号中的一驱动/感测控制信号，并依照该驱动/感测控制信号的一驱动/感测控制时序控制该等接脚分别执行复数种接脚功能，致使该等接脚能够自该导电薄膜感应器的该第一感测线及该第二感测线感测到该第一感测电压及该第二感测电压。
3.如权利要求2所述的触控感测装置，其中该等接脚功能包含驱动功能、感测功能、接地功能及浮接功能。
4.如权利要求2所述的触控感测装置，其中该逻辑控制模块根据一外部同步信号产生具有不同控制时序的该等控制信号，使得该等接脚进行感测时能够避开一液晶显示面板产生噪声的时间区段。
5.如权利要求1所述的触控感测装置，其中该逻辑控制模块包含一数字滤波器，用以对该数字数据进行滤波处理，以降低噪声的干扰。
6.如权利要求1所述的触控感测装置，其中该至少一差动式放大器的正输入端及负输入端均耦接至该解码控制模块，用以分别从该解码控制模块接收该第一感测电压及该第二感测电压。
7.如权利要求1所述的触控感测装置，其中该至少一差动式放大器的正输入端耦接至该至少一解码控制模块，用以从该至少一解码控制模块接收该第一感测电压，该至少一差动式放大器的负输入端则耦接至一接地端。
8.如权利要求1所述的触控感测装置，其中该至少一差动式放大器的负输入端耦接至该至少一解码控制模块，用以从该至少一解码控制模块接收该第一感测电压，该至少一差动式放大器的正输入端则耦接至一接地端。
9.如权利要求1所述的触控感测装置，进一步包含：
至少一储存控制模块，包含该等储存电容且耦接至该逻辑控制模块，该至少一储存控制模块依照该等控制信号中的一储存控制信号的一储存控制时序将该第一感测电压及该第二感测电压储存于该储存电容中。
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