CN105786241A - 触摸控制器、 触摸感测装置及触摸感测方法 - Google Patents

Abstract

提供了触摸控制器、触摸感测装置及触摸感测方法，所述触摸控制器包括驱动信号发送器和感测信号接收器。驱动信号发送器被配置为通过将输入信号的频率扩频到第一频率和第二频率来产生驱动信号。第一频率高于预设的载波频率，第二频率低于所述载波频率。驱动信号发送器将驱动信号输入至触摸面板。感测信号接收器被配置为接收基于驱动信号而在触摸面板中产生的感测信号并且基于感测信号产生触摸数据。

Description

触摸控制器、 触摸感测装置及触摸感测方法

本申请要求与2015年1月14日提交到韩国知识产权局的第10-2015-0006979号韩国专利申请的优先权，该韩国专利申请的公开内容通过引用全部包含于此。

技术领域

发明构思涉及一种触摸感测系统，更具体地，涉及一种能够提高触摸感测装置的感测灵敏度的触摸控制器、一种包括触摸控制器的触摸感测装置以及一种触摸感测方法。

背景技术

触摸面板是输入装置，用户使用该输入装置通过借助触摸笔或者一根或更多根手指选择显示在显示装置的屏幕上的指示来输入命令。由于与使用鼠标或键盘相比，触摸面板能够使用户与屏幕上显示的内容快速地和容易地交互，所以触摸面板因其提高了便利性而被用在各种显示设备中。在电容式触摸面板中，当手指或触摸笔接近或接触触摸面板时，包括于触摸面板中的多个感测单元的电容值改变。因此，能够利用改变的电容值来感测触摸的产生及触摸的位置。然而，从触摸面板接收的触摸数据中的噪声会造成所产生的位置的错误或阻止触摸被表示(register)。因此，需要不易受噪声的有害效应影响的触摸控制器及驱动该触摸控制器的方法。

发明内容

发明构思的至少一个实施例提供了一种能够提高触摸感测装置的感测灵敏度的触摸感测控制器、一种包括该触摸控制器的触摸感测装置以及一种触摸感测方法。

根据发明构思的示例性实施例，提供了一种触摸控制器，所述触摸控制器包括：驱动信号发送器和感测信号接收器。驱动信号发送器被配置为通过将输入信号的频率扩频到第一频率和第二频率来产生驱动信号。第一频率高于预设的载波频率。第二频率低于所述载波频率。驱动信号发送器被配置为将驱动信号输入至触摸面板。感测信号接收器被配置为接收基于驱动信号而在触摸面板中产生的感测信号并且基于感测信号产生触摸数据。

根据发明构思的示例性实施例，提供了一种触摸感测装置，所述触摸感测装置包括：触摸面板，包括感测触摸输入的第一电极和第二电极；以及触摸控制器，被配置为通过基于码信号和载波信号编码和调制输入信号来产生驱动信号并且基于驱动信号感测触摸面板的触摸。触摸控制器被配置为相对于载波频率根据码信号的频率来扩频输入信号频率。

根据发明构思的示例性实施例，提供了一种触摸感测方法，所述触摸感测方法包括：通过将输入信号的频率扩频到第一频率和第二频率来产生驱动信号，其中，所述第一频率高于预设的载波频率，所述第二频率低于所述载波频率；基于驱动信号感测触摸面板上的触摸以产生感测信号；基于从触摸面板接收的感测信号产生触摸数据。

根据发明构思的示例性实施例，提供了一种用于触摸面板的触摸控制器。触摸控制器包括接收器、噪声分析电路、频率调整电路和发送器。接收器被配置为从触摸面板接收感测信号并从感测信号获得触摸数据。噪声分析电路被配置为确定触摸数据中的噪声的量。频率调整电路被配置为在所述量小于参考量时改变规避频率，否则保持规避频率。发送器被配置为利用规避频率对输出信号执行频率扩展以产生用于施加到触摸面板的驱动信号。

附图说明

通过下面结合附图进行的详细描述，将更清楚地理解发明构思的示例性实施例，在附图中：

图1是示出根据发明构思的示例性实施例的触摸感测装置的框图；

图2是示出根据发明构思的示例性实施例的驱动信号的功率谱密度的曲线图；

图3示出根据发明构思的示例性实施例的包括于图1的触摸面板中的感测阵列；

图4A和图4B是用于解释由触摸引起的电容变化的图；

图5A和图5B是示出如果存在噪声则由触摸引起的电容量的变化的图；

图6是示出根据发明构思的示例性实施例的驱动信号发送器的框图；

图7是示出在图6的驱动信号发送器中使用的信号在时域和频域中的波形的图；

图8是示出根据发明构思的示例性实施例的驱动信号发送器的框图；

图9是示出在图8的驱动信号发送器中使用的信号在时域和频域中的波形的图；

图10示出根据发明构思的示例性实施例的数字驱动信号发送器；

图11是用于解释规避根据发明构思的示例性实施例的触摸感测系统中的带内噪声的图；

图12是示出根据发明构思的示例性实施例的感测信号接收器的框图；

图13是示出根据发明构思的示例性实施例的感测信号接收器的框图；

图14示出根据发明构思的示例性实施例的数字感测信号接收器；

图15是根据发明构思的示例性实施例的触摸感测方法的流程图；

图16A和16B是示出根据触摸面板上的位置的增益偏差和增益减少率的图；

图17是示出根据发明构思的示例性实施例的频率规避单元的框图；

图18是根据发明构思的示例性实施例的确定规避频率的方法的流程图；

图19是根据发明构思的示例性实施例的确定规避频率的方法的流程图；

图20是示出根据发明构思的示例性实施例的驱动信号发送器的框图；

图21是示出根据发明构思的示例性实施例的驱动信号发送器的框图，其中，为便于描述还示出了触摸面板TP；

图22是示出包括根据发明构思的示例性实施例的触摸控制器的触摸屏装置的框图；

图23示出包括于图22的触摸屏装置中的触摸面板和显示面板；

图24是示出根据发明构思的触摸屏系统的框图；

图25示出包括根据发明构思的示例性实施例的触摸感测装置的触摸屏模块；

图26A和图26B示出集成了触摸面板和显示面板的触摸屏模块的结构；以及

图27示出安装了根据发明构思的示例性实施例的触摸感测装置的各种电子产品的应用示例。

具体实施方式

现在，将参照附图更充分地描述本发明构思，其中，本发明构思的示例性实施例在附图中示出。然而，发明构思可以以许多不同的形式实现，并不应局限于在此阐述的实施例。因此，发明构思可以包括包含在与本发明构思有关的概念和技术范围内的所有修改、等同物或替换。在附图中，同样的附图标记表示同样的元件。

在本说明书中，当构成元件“连接”或“结合”到另一构成元件时，不仅可以解释为该构成元件直接地连接或结合到另一构成元件，而且可以解释为该构成元件和另一构成元件通过置于其间的至少一个其他构成元件来连接或结合。

除非上下文中另外限定，否则单数词语包括复数词语。例如，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式的“一”、“一个(种/者)”和“该(所述)”也意图包括复数形式。

图1是示出根据发明构思的示例性实施例的触摸感测装置1000的框图。

参照图1，触摸感测器1000包括触摸面板TP和触摸控制器100。在实施例中，触摸面板TP是电容式触摸面板。

触摸面板TP响应于驱动信号Sdrv和触摸输入而操作，并且产生对应于触摸输入的电容信号。触摸输入不仅包括导电物体(诸如手指、触摸笔或手写笔)在触摸面板TP上的直接触摸，还包括导电物体对于触摸面板TP的接近。例如，在导电物体移动到触摸面板TP的某一距离之内而不直接触摸触摸面板TP的表面时，可以识别触摸输入。

触摸面板TP包括布置在第一方向上的行通道R1至Rn以及布置在与第一方向交叉的第二方向上的列通道C1至Cm。行通道R1至Rn和列通道C1至Cm可以一起被称为感测阵列。行通道R1至Rn和列通道C1至Cm中的每个可以包括相互电连接的多个电极，该多个电极可以称为感测单元。

根据示例性实施例，行通道R1至Rn是驱动通道DCH，列通道C1至Cm是感测通道RCH。驱动通道DCH可以包括相互电连接的多个驱动电极(未示出)。感测通道RCH可以包括相互电连接的多个感测电极(未示出)。驱动电极和感测电极可以被称为感测单元。可以在驱动电极和感测电极之间形成电容器，该电容器的电容可以根据触摸输入而改变。

根据示例性实施例，行通道R1至Rn和列通道C1至Cm均是驱动通道和感测通道。包括于行通道R1至Rn和列通道C1至Cm中的每个电极相对于外围导体形成电容器(例如，浮动电容器)，该电容器的电容可以根据触摸输入而改变。

触摸面板TP对应于电容变化将感测信号Ssen提供给触摸控制器100。

触摸控制器100可以检测触摸面板TP中是否产生触摸输入及施加触摸输入的位置。触摸控制器100将驱动信号Sdrv施加到触摸面板TP，并且基于驱动信号Sdrv感测触摸输入以产生触摸数据。触摸控制器100包括驱动信号发送器110、感测信号接收器120和控制逻辑130。

驱动信号发送器110可以将驱动信号Sdrv发送到形成在触摸面板TP上的多个驱动通道DCH。可以基于形成在触摸面板TP上的驱动通道DCH来确定驱动信号Sdrv的数目。根据示例性实施例，驱动信号发送器110将多个驱动信号Sdrv顺序地发送到对应的驱动通道DCH。根据示例性实施例，驱动信号发送器110将分别被编码为与多个驱动通道DCH对应的多个正交信号的多个驱动信号Sdrv同时发送到对应的驱动通道DCH。

在实施例中，驱动信号发送器110通过将输入信号的频率扩频到比预设的载波频率高的第一频率并扩频到比预设的载波频率低的第二频率来产生驱动信号Sdrv。载波频率和第一频率之间的频率差或载波频率和第二频率之间的频率差可被称为规避频率(dodgingfrequency)。

根据示例性实施例，输入信号为基带信号。在实施例中，基带信号是无调制发送的信号，即，在信号的频率范围内没有任何频移。

根据示例性实施例，载波频率和第一频率之间的频率差与载波频率和第二频率之间的频率差相等。根据示例性实施例，在产生于触摸面板TP的噪声当中，基于在触摸面板TP中产生的噪声的频谱来设定规避频率，以防止感测到包括于载波频率的频带中的噪声分量。根据示例性实施例，设定第一频率或第二频率，使得噪声在第一频率或第二频率处的功率谱密度(例如，也称为噪声谱密度)小于预设的参考值。在实施例中，噪声谱密度是具有功率/频率(例如，瓦特/赫兹)的量纲(dimesion)的每单位带宽的噪声。

驱动信号发送器110包括编码器111和调制器112。编码器111可以基于码信号编码输入信号。码信号可以是具有预定频率的周期信号。根据示例性实施例，码信号是具有上述规避频率的周期信号。根据示例性实施例，码信号的频率随着码信号的码之间的间隔的变化而变化。根据示例性实施例，码信号可以包括第一信号和相对于第一信号的值具有负值的第二信号，码信号中的第一信号和第二信号可以以预定的间隔交替地布置，例如，以预定的时间段交替地布置。

调制器112可基于具有载波频率的载波信号来调制输入信号(例如，由编码器111提供的编码信号)的频率。因此，可以将具有低频率的输入信号转换为适合于传输的高频率信号。可以通过考虑触摸面板TP的物理特性来预设载波频率。在实施例中，载波频率高于编码信号的频率。例如，载波频率可以为几十千赫到几百千赫。

根据发明构思的示例性实施例，驱动信号发送器110基于具有规避频率的码信号编码输入信号以将输入信号的频率扩频到规避频率，并且基于载波信号调制频率扩展的信号以由此产生驱动信号Sdrv，其中，由于规避频率使得该驱动信号Sdrv的频率相对于载波频率沿正方向和负方向扩频。

根据示例性实施例，在基于载波信号调制输入信号的频率之后，基于码信号编码已调制的输入信号以由此产生驱动信号Sdrv。

感测信号接收器120接收基于驱动信号Sdrv而在触摸面板TP中产生的感测信号Ssen，并且基于感测信号Ssen产生触摸数据。触摸数据可以是指示触摸面板TP上每个点的电容变化的值。

根据示例性实施例，感测信号接收器120具有与驱动信号发送器110的传递函数对应的传递函数。可以由具有与驱动信号发送器110的传递函数或包括在驱动信号Sdrv中的传递函数基本相同的传递函数的匹配滤波器来形成感测信号接收器120。

控制逻辑130可以控制触摸控制器100的涉及触摸感测的整体操作。控制逻辑130可以控制驱动信号发送器110的操作和感测信号接收器120的操作。另外，控制逻辑130可以计算触摸坐标Txy并将触摸坐标Txy提供给主机。

控制逻辑130包括频率规避单元131(例如，电路)和处理器132。频率规避单元131可以确定在产生驱动信号Sdrv中利用的规避频率。规避频率指用来对输入信号的频率进行扩频的频率，并且如上所述，可以是载波频率和第一频率之间的差或者载波频率和第二频率之间的差。

频率规避单元131可以基于从感测信号接收器120接收的触摸数据来确定规避频率。根据示例性实施例，频率规避单元131分析触摸面板TP中产生的噪声，并且在载波频率和噪声的频率分量的基础上，基于已分析的噪声来确定规避频率，使得驱动信号Sdrv的频率分量避开噪声大的频率。

处理器132可以基于从感测信号接收器120接收的触摸数据来计算触摸坐标Txy。处理器132可以基于各种算法计算触摸坐标Txy。处理器132可以根据单个触摸计算触摸坐标Txy。另外，处理器132可以根据多个触摸计算多个触摸坐标Txy。

将随后参照图6至图21详细描述根据发明构思的示例性实施例的包括于触摸控制器100中的驱动信号发送器110、感测信号接收器120和频率规避单元131的结构和操作。

在根据发明构思的实施例的触摸感测装置1000中，触摸控制器100基于码信号和载波信号编码并调制输入信号以产生驱动信号Sdrv，并且基于驱动信号Sdrv感测触摸面板TP上的触摸输入，其中，该驱动信号Sdrv具有被规避频率扩频到载波信号的载波频率的两侧的第一频率和第二频率。

因此，触摸感测装置1000可以避免或减少触摸感测装置1000的信号带内的噪声(在下文中，称为‘带内噪声’)而不改变载波频率或者不增加感测时间。带内噪声指包括载波频率的触摸感测装置1000的通带内产生的噪声，该通带可以是第一过零点带宽、半功率带宽、等效带宽或者用户定义带宽。

由于根据发明构思的示例性实施例的触摸感测装置1000不改变载波频率来避免带内噪声，所以不执行不然将需要执行来改变载波频率的额外的操作。例如，不必进行下列操作：预先检测触摸面板TP相对于将被改变的多个载波频率的物理特性(诸如传递函数)的操作，或者考虑到因载波频率的改变而导致的感测信号的响应特性的变化来分析感测信号的操作。另外，由于不增加感测时间，所以触摸面板TP的帧频率不降低。因此，依据根据发明构思的示例性实施例的触摸感测装置1000，可以有效地避免带内噪声，并且可以提高感测灵敏度。

图2是示出根据发明构思的示例性实施例的驱动信号的功率谱密度的曲线图。

参照图2，根据发明构思的触摸感测装置1000(见图1)可以通过将驱动信号Sdrv的功率谱密度PSD扩频到位于载波频率Fc两侧的第一频率F1和第二频率F2来防止感测出带内噪声。驱动信号Sdrv的功率谱密度PSD可以在与载波频率Fc增加规避频率Fdodge对应的第一频率F1处以及与载波频率Fc减少规避频率Fdodge对应的第二频率处相对高。因为载波频率Fc没有变化，所以用于改变载波频率Fc的额外操作不是必需的。

图3示出根据发明构思的示例性实施例的包括于图1的触摸面板TP中的感测阵列SARY。

参照图3，感测阵列SARY包括多个行通道R1、R2、…、Rn，每个行通道中多个感测单元SU彼此电连接；多个列通道C1、C2、…、Cm，每个列通道中多个感测单元SU彼此电连接。

根据示例性实施例，触摸面板TP(见图1)是使用互电容方法的触摸面板。例如，多个行通道R1、R2、…、Rn可以是驱动通道DCH、多个列通道C1、C2、…、Cm可以是感测通道RCH。根据另一示例，多个行通道R1、R2、…、Rn可以是感测通道RCH，多个列通道C1、C2、…、Cm可以是驱动通道DCH。电容器可以形成在包括于多个行通道R1、R2、…、Rn中的感测单元SU与包括于多个列通道C1、C2、…、Cm中的感测单元SU之间。

根据示例性实施例，触摸面板TP(见图1)是自电容式触摸面板。多个行通道R1、R2、…、Rn和多个列通道C1、C2、…、Cm均可以同时构成驱动通道和感测通道。电容器可以形成在包括于多个行通道R1、R2、…、Rn和多个列通道C1、C2、…、Cm中的感测单元SU与外围导体之间。

根据示例性实施例，多个行通道R1、R2、…、Rn和多个列通道C1、C2、…、Cm形成在彼此不同的层中。根据示例性实施例，多个行通道R1、R2、…、Rn和多个列通道C1、C2、…、Cm形成在同一层中。

图4A和图4B是用于解释由触摸引起的电容变化的图。图4A是用于解释使用互电容式触摸面板时电容变化的图。图4B是用于解释使用自电容式触摸面板时电容变化的图。

参照图4A，根据互电容方法，向驱动电极施加预定的电压脉冲，并且在接收电极(或者称为感测电极)中收集与该电压脉冲对应的电荷。

如果用户将手指放置在两个电极之间，则电场(虚线)改变。电场强度的变化引起电容的变化。虽然图4示出接触触摸(例如，直接触摸)，但是接近触摸(例如，手指/物体朝触摸面板的表面附近移动但不直接接触)也引起电场强度的变化。另外，虽然图4A和图4B示出由手指引起的接触触摸，但是通过其他导体(诸如触摸笔)的触摸也引起电场强度的变化。由两个电极之间的电场变化引起电极之间的电容变化，可以基于电极之间的电容变化来感测触摸。然而，触摸的感测不限于此。图4A示出由触摸引起的电场变化被接收电极感测，但电容变化可以被其他电极感测。

参照图4B，根据自电容方法，向电极施加预定的电压脉冲，并且从电极收集与电压脉冲对应的电压或电荷。

电极与外围导体(例如，接地节点)形成电容。这里，如果人的手指(或其他导体)触摸或接近电极，则电容可以增加。可以从电极感测电容的变化，可以从电容的变化感测触摸。

图5A和图5B是示出如果存在噪声则由触摸引起的电容量的变化的图。

参照图5A，每个感测单元SU具有寄生电容分量Cb，每个感测单元SU的电容值可以因诸如手指或触摸笔的导电的物体的接近或接触而变化。例如，如图5A中所示，如果导电的物体接近或接触感测单元，则感测单元的电容值可以减小。根据另一示例，如果导电的物体接近或接触感测单元，则感测单元的电容值可以增大。例如，在图4A中所示的互电容式触摸面板中，感测单元的电容值可以因导电物体的接近或接触而减小，在图4B中所示的自电容式触摸面板中，感测单元的电容值可以因导电物体的接近或接触而增大。

图5A中的段A是没有导电物体接触的段，感测单元的电容值Csen可以具有对应于寄生电容值的值Cb。图5A中的段B对应于导电物体已经接触感测单元的段。如果诸如手指的导电物体接近或接触感测单元，则如图5A中所示，从寄生电容分量Cb去除因手指引起的电容分量Csig使得电容值Csen可以总体减小到电容值Csen'。

根据示例性实施例，如果导电物体接近或接触感测单元，则因导电物体引起的电容分量Csig被添加到寄生电容分量Cb以使电容值增大。

如果如图5B中所示存在各种噪声，则噪声分量会严重影响电容值并且因为电容Csen'波动而无法正确感测触摸。具体地说，电容的变化是基于驱动信号Sdrv来感测的，因此，如果载波频率带中产生的噪声分量(例如，带内噪声)大，则会严重降低感测灵敏度。

然而，如果将载波信号的频率改变为噪声较少的频率来防止感测灵敏度的劣化，则会因路径(驱动信号Sdrv沿该路径施加到触摸面板TP以被作为感测信号Ssen输出)的传递函数的响应变化而产生每个节点(通道)的触摸数据的增益的变化，并且会增大节点(通道)之间的增益偏差。另外，随着触摸数据的增益减小，触摸数据的动态范围会减小。

如果增加感测时间来防止感测灵敏度劣化，则帧频率会降低。

在包括触摸控制器100的触摸感测装置1000中，根据发明构思的示例性实施例，可以避免噪声流入到触摸面板中，并且可以在保持感测时间的同时提高感测灵敏度，而不通过将驱动信号的频率扩频到载波频率的两侧而降低信号完整性并且不改变载波信号的频率。

图6是示出根据发明构思的示例性实施例的驱动信号发送器110的框图。

参照图6，驱动信号发送器110包括编码器10和调制器20，并且通过编码和调制输入信号Sin来产生驱动信号Sdrv。

编码器10接收输入信号Sin并且基于码信号Scode对输入信号Sin进行编码。根据示例性实施例，码信号Scode在编码器10内部产生。

这里，输入信号Sin可以是时长T0的信号。例如，输入信号Sin可以是时长为T0并且电压电平为S的单位信号。输入信号Sin可以是方波信号。例如，输入信号Sin可以是具有T0的持续时间的脉冲。

可以基于触摸面板TP(见图1)的帧频率和分辨率等来预设时长T0。例如，如果触摸面板TP的帧频率是30Hz，并且在将驱动信号Sdrv顺序地施加到十个驱动通道DCH(见图1)时感测触摸输入，则可以将时长T0设定为3ms。然而，本发明构思不限于此。可以以各种方式设定时长T0。另外，可将触摸面板TP的物理特性和驱动方式视为额外的因素。可以通过考虑输入信号的总功率和时长T0来设定电压电平S。

在实施例中，码信号Scode是具有与规避频率对应的周期Tdodge的方脉冲信号。根据示例性实施例，码信号Scode是具有相反逻辑电平的两个数据值的数字码信号，码信号Scode的码间隔根据规避频率而改变。例如，可以从码信号Scode的周期推导出规避频率。

编码器10基于指示或具有规避频率Fdodge的码信号Scode编码输入信号Sin以产生具有规避频率Fdodge的编码信号。

调制器20基于载波信号Scw调制从编码器10接收的编码信号以将编码信号转换为适于传输的信号。载波信号Scw可以是具有与载波频率Ftx对应的周期Ttx的方脉冲信号。根据示例性实施例，载波信号Scw是具有相反逻辑电平的两个数据值的数字码信号，载波信号Scw的长度周期Ttx根据载波频率而改变。

如图6中所示，由调制器20输出的驱动信号Sdrv可以是具有时长T0的方脉冲信号，以周期Ttx在电压电平S和–S之间转变，并且具有在周期Tdodge的一半处以180度改变的相位。

虽然图6示出了将输入信号Sin施加到编码器10进行编码以及将已编码的输入信号施加到调制器20进行频率调制，但是发明构思不限于此。输入信号Sin的编码和调制的顺序不限于此。例如，在将输入信号Sin施加到调制器20进行频率调制之后，可以将频率调制后的输入信号施加到编码器10进行编码。另外，编码和调制可以同时执行。

图7是示出在图6的驱动信号发送器110中使用的信号在时域和频域中的波形的图。

参照图7，在时域中，如所示，将输入信号Sin(t)、码信号Scode(t)和载波信号Scw(t)相乘以产生驱动信号Sdrv(t)。如图7中所示，可以将时域中的输入信号Sin(t)、码信号Scode(t)、载波信号Scw(t)和驱动信号Sdrv(t)表示为频域中的信号。输入信号Sin(W)可以被表示为式1。

[式1]

$Sin\left(W\right)=T0\frac{sin(\mathrm{\π}W/W0)}{\mathrm{\π}W/W0}$

码信号Scode(W)可以被表示为式2。

[式2]

$Scode\left(W\right)=\underset{k-\mathrm{\∞}}{\overset{\mathrm{\∞}}{\Σ}}\frac{4}{jk}\mathrm{\δ}(W-kWdodge)$

这里，k是奇数，Wdodge表示规避频率(角频率，rad/s)。

载波信号Scw(W)可以被表示为式3。

[式3]

$Scw\left(W\right)=\underset{k=-\mathrm{\∞}}{\overset{\mathrm{\∞}}{\Σ}}\frac{4}{jk}\mathrm{\δ}(W-kWtx)$

这里，Wtx表示载波频率。

在频域中，将输入信号Sin(W)、码信号Scode(W)和载波信号Scw(W)卷积以产生驱动信号Sdrv(W)，驱动信号Sdrv(W)可以被表示为式4。

[式4]

$Sdrv\left(W\right)=\underset{k-\mathrm{\∞}}{\overset{\mathrm{\∞}}{\Σ}}\frac{4}{jk}Z(W-kWtx),Z\left(W\right)=Sin\left(W\right)*Scode\left(W\right)$

驱动信号Sdrv(W)的功率谱密度在第一频率Wdrv1和第二频率Wdrv2的信号带中相对高，其中，第一频率Wdrv1比载波频率Wtx高规避频率Wdodge那么多，第二频率Wdrv2比载波频率Wtx低Wdodge那么多。因此，输入信号Sin(W)的频率相对于载波频率Wtx被扩频了规避频率Wdodge那么多，从而产生具有第一频率Wdrv1和第二频率Wdrv2的驱动信号Sdrv(W)。

图8是示出根据发明构思的示例性实施例的驱动信号发送器110a的框图。图1的驱动信号发送器110可以被图8的驱动信号发送器110a替换。

参照图8，驱动信号发送器110a包括编码器10、脉冲整形器30(例如，脉冲发生器、脉冲整形电路、滤波器)和调制器20。

与图6的驱动信号发送器110相比，根据本示例性实施例的驱动信号发送器110a还包括脉冲整形器30。以上已经参照图6描述了编码器10和调制器20的操作，因此将省略重复的描述。

脉冲整形器30基于整形信号Sshape改变输入信号的脉冲形状。例如，脉冲整形器30可以改变从编码器10输出的信号(即，编码信号)的脉冲形状。

例如，如图8所示，脉冲整形器30基于整形信号Sshape将编码信号改变为三角形脉冲形状，其中，整形信号Sshape指示或具有三角形的脉冲形状并且时长Tdodge/2。例如，在整形信号Sshape内的三角形已整形信号的底的长度具有时长Tdodge/2。编码信号的波形可以如驱动信号Sdrv中的虚线所示的来改变。因此，如图8中所示，可以产生具有时长T0、以周期Ttx在电压电平S和–S之间转变并且具有在周期Tdodge处以180度改变的相位的三角形脉冲信号作为驱动信号Sdrv。

虽然以上根据本示例性实施例描述了基于具有三角形的脉冲形状的整形信号Sshape将编码信号改变为三角形脉冲形状的脉冲整形器30，但是发明构思不限于此。脉冲整形器30可以基于具有诸如高斯脉冲或正弦脉冲的各种形状的整形信号Sshape来改变编码信号的形状。

另外，虽然脉冲整形器30示出为布置在编码器10之后以改变从编码器10输出的信号的脉冲形状，但是发明构思不限于此。根据示例性实施例，脉冲整形器30被设置在调制器20之后以改变从调制器20输出的信号的脉冲形状。

图9是示出在图8的驱动信号发送器110a中使用的信号在时域和频域中的波形的图。

参照图9，如所示，可以将输入信号Sin(t)、已整形的码信号Sshcd(t)和载波信号Scw(t)在时域中相乘以产生驱动信号Sdrv(t)。

已整形的码信号Sshcd(t)是由图8中的码信号Scode和整形信号Sshape相乘获得的信号，在频域中已整形的码信号Sshcd(W)的谐波分量被减弱。如上所述，图8的脉冲整形器30可以在频域中改变施加的信号的脉冲形状，以由此减弱该施加的信号的谐波分量。

再次参照图9，可以将时域中的输入信号Sin(t)、已整形的码信号Sshcd(t)、载波信号Scw(t)和驱动信号Sdrv(t)表示为频域中的信号。输入信号Sin(W)和载波信号Scw(W)与上述式1和式3的表达相同。已整形的码信号Sshcd(W)可以被表示为式5，根据已整形的码信号Sshcd(W)的驱动信号Sdrv(W)可以被表示为式6。

[式5]

$Sshcd\left(W\right)=\underset{k=-\mathrm{\∞}}{\overset{\mathrm{\∞}}{\Σ}}\frac{16}{{\mathrm{\πk}}^2}\mathrm{\δ}(W-kWdodge)$

[式6]

$Sdrv\left(W\right)=\underset{k=-\mathrm{\∞}}{\overset{\mathrm{\∞}}{\Σ}}\frac{4}{jk}Z(W-kWtx),Z\left(W\right)=Sin\left(W\right)*Sshcd\left(W\right)$

因为输入信号Sin(W)的功率的频率相对于载波频率Wtx扩频了规避频率Wdodge那么多，所以可以产生具有第一频率Wdrv1和第二频率Wdrv2的驱动信号Sdrv(W)。驱动信号Sdrv(W)的功率谱密度在第一频率Wdrv1和第二频率Wdrv2处相对高，并且规避频率Wdodge的谐波分量相对小，其中，第一频率Wdrv1比载波频率Wtx高规避频率Wdodge那么多，第二频率Wdrv2比载波频率Wtx低Wdodge那么多。

图10示出根据发明构思的示例性实施例的数字驱动信号发送器110b。图1的驱动信号发送器110可以被图10的数字驱动信号发送器110b替换。

参照图10，数字驱动信号发送器110b包括编码器10a、脉冲整形器30a、调制器20a和零阶保持器40a。

输入信号Sin(n)是在时间段T0采样的数字信号，作为示例，该数字信号的值可以是1或者具有逻辑电平1。时间段T0可以是载波信号的周期Ttx的2*L*N倍的时间段。2L是通过将时间段T0除以被编码器10a使用的码信号的一个码值的周期Tchip所获得的值，N是通过将该周期Tchip除以载波周期Ttx所获得的值。换言之，参照图6至图8，2L表示输入信号Sin的时长T0中的码信号Scode的码值(例如1和-1)的数目，N表示码信号Scode的一个码值的周期Tchip中包括的载波信号Scw的周期Ttx的信号的数目。

进一步参照图10，编码器10a可以通过利用零对输入信号Sin(n)的采样率进行2L倍上采样，并且通过利用码信号卷积已上采样的输入信号，以编码输入信号Sin(n)。这里，码信号的相应系数C0、C1、C2、…C2L-1可以是1或-1；第0系数C0和偶数编号的系数C2、C4、…、C2L-2可以是1，奇数编号的系数C1、C3、…C2L-1可以是-1。在实施例中，上采样产生通过在更高的速率对信号进行采样才能够获得的输入信号Sin(n)的近似值。

脉冲整形器30a可以通过利用零对编码信号的采样率进行N倍上采样并且通过利用整形信号来卷积已上采样的编码信号，以由此改变编码信号的波形。

关于整形信号的系数P0、P1、…、PN-1，若N是偶数，如果k小于或等于N/2，那么系数Pk为k，如果k大于N/2，那么Pk为N-k。另外，若N是奇数，k小于或等于(N+1)/2，那么Pk为k，如果k大于(N+1)/2，那么Pk可以为(N+1)-k。

例如，在计算系数P2时，如果N为6并且k为2，由于2小于6/2(即，3)，因此系数P2为2。在计算参数P5时，k为5，由于5大于3，因此系数P5为通过6减去5而获得的1。

同时，如果全部系数P0、P1、…、PN-1设定为1，那么编码信号的波形不会被改变。该实施例可以与图6的驱动信号发送器110对应。

调制器20a可以通过利用零对从脉冲整形器30a接收的已脉冲整形的信号进行上采样。调制器20a可以通过对已脉冲整形的信号的采样率进行两倍上采样，并且基于载波信号(具有要么为1要么为-1的值并且在1和-1之间具有时间差Ts)来卷积已上采样的、已脉冲整形的信号，以执行频率调制。

接着，零阶保持器40a可以通过利用具有时长Ts的单位信号来卷积从调制器20a输出的已频率调制的信号，以将离散时间信号的采样信号改变为连续时间信号，从而产生驱动信号Sdrv(t)。

以上参照图10描述了驱动信号发送器110(见图1)的详细实施例。然而，图10示出用于更好地理解根据发明构思的驱动信号发送器的驱动信号发送器的示例性实施例，并且发明构思不限于此。驱动信号发送器可以通过利用数字电路或模拟电路的各种结构的电路来实现。

图11是用于解释防止根据发明构思的示例性实施例的触摸感测系统中的带内噪声的图。

参照图11，噪声信号的功率谱密度在大约3.5KHz或更小处相对高，在频率大于约3.5KHz处低。然而，带内噪声的功率谱密度在载带频率Fc(比诸如第一频率F1或第二频率F2的外围频率高)和载带频率Fc周围的部分处为0.05或更高。因此，依据根据发明构思的本示例性实施例的触摸感测装置1000，驱动信号Sdrv的频率可以被扩频到比载波频率Fc高或低规避频率Fdodge的第一频率F1以及比载波频率Fc低或高规避频率Fdodge的第二频率F2，从而避免带内噪声。

图12是示出根据发明构思的示例性实施例的感测信号接收器120的框图。

参照图12，感测信号接收器120包括关联器60(例如，关联器电路)、解码器70和积分器80，并且可以解调或解码接收信号Srxin以产生指示触摸数据的输出信号Sout。接收信号Srxin可以是从触摸面板TP(见图1)输出的感测信号Ssen或者通过对感测信号Ssen执行的电流-电压转换而获得的信号。接收信号Srxin可以处于图6或图8的驱动信号Sdrv的形式，或者处于从中添加或扣除了根据触摸输入的信号的驱动信号Sdrv的形式。

关联器60可以从接收信号Srxin中去除噪声(例如，从外部输入的噪声)并且解调接收信号Srxin。关联器60可以基于频率调制中使用的载波信号Scw(例如，被图6和图8的调制器20使用的载波信号Scw)解调接收信号Srxin。根据示例性实施例，关联器60包括将模拟触摸信号转换为被量化为M个逻辑电平(其中M为大于或等于2的自然数)的数字触摸信号的模数转换器(ADC)。关联器60可以执行已解调的信号的模数转换或者对接收信号Srxin执行模数转换之后解调接收信号Srxin。

解码器70可以通过利用码信号Scode来解码从关联器60输出的已解调的信号。该码信号Scode与被图6和图8的编码器10使用的码信号Scode相同。

积分器80可以通过在时间T0期间对解码信号进行积分来产生输出信号Sout。输出信号Sout可以是将根据触摸输入的电容变化以逻辑电平M表示的触摸数据。

如图12中所示，感测信号接收器120可以通过利用被图6和图8的驱动信号发送器110和110a使用的码信号Scode和载波信号Scw来解调或者调制接收信号Srxin。感测信号接收器120的传递函数可以与驱动信号发送器110和110a的传递函数相似或相同。换言之，感测信号接收器120可以具有匹配的滤波器结构。感测信号接收器120可以产生具有高信噪比(SNR)的触摸数据。

图13是示出根据发明构思的示例性实施例的感测信号接收器120a的框图。图1的感测信号接收器120可以被图13的感测信号接收器120a替换。

参照图13，感测信号接收器120a包括关联器60、脉冲窗口90、解码器70和积分器80。

与图12的感测信号接收器120相比，图13的感测信号接收器120a还包括脉冲窗口90(例如，脉冲窗口电路)。以上已经参照图12描述了关联器60、解码器70和积分器80的操作，因此，将省略重复的描述。

参照图13，脉冲窗口90(例如，脉冲发生器、滤波器等)通过利用整形信号Sshape来改变从关联器60输出的解调信号的波形。例如，整形信号Sshape可以是处于谐波分量被减弱的形式的信号(诸如三角形脉冲、高斯脉冲、正弦脉冲等)。根据示例性实施例，整形信号Sshape是与被图8的驱动信号发送器110a使用的整形信号Sshape相同形状的信号。

图14示出以数字方式实现的根据发明构思的示例性实施例的感测信号接收器120b。图1的感测信号接收器120可以被图14的感测信号接收器120b替换。

参照图14，感测信号接收器120b包括关联器60a、脉冲窗口90a和解码器70。

接收信号Srxin可以是从触摸面板TP(见图1)输出的感测信号Ssen或者通过对感测信号Ssen执行电流-电压转换而获得的信号。接收信号Srxin可以处于图6或图8的驱动信号Sdrv的形式，或者处于从中添加或扣除了根据触摸输入的信号的驱动信号Sdrv的形式。

关联器60a包括Ts积分器61、脉冲序列62和解调器63，并可以从接收信号Srxin(t)中去除载波频率分量并且产生逻辑电平M的触摸信号。

Ts积分器61可以通过使用具有时长Ts的单位信号来卷积接收信号Srxin(t)以产生积分信号。

脉冲序列62可以将从Ts积分器61输出的积分信号转换为逻辑电平M的量化信号。脉冲序列62可以通过将积分信号与以时段Ts布置的脉冲信号相乘来产生逻辑电平M的量化信号。脉冲序列62可以是一种ADC。根据示例性实施例，脉冲序列62可以由电平M的比较器和以时段Ts切换的开关形成。

解调器63可以通过利用载波信号(具有要么为1要么为-1的值并且在1和-1之间具有时长Ts)卷积从脉冲序列62输出的逻辑电平M的信号，以由此从该逻辑电平M的信号中去除载波频率分量并且产生逻辑电平M的触摸信号。

脉冲窗口90a可以对从关联器60a输出的触摸信号的采样率进行两倍下采样，并且通过利用整形信号来卷积已下采样的信号从而对触摸信号进行整形。

关于系数Pk，如果N是偶数，k小于或等于N/2，那么系数Pk为k，如果k大于N/2，那么Pk为N-k。另外，如果N是奇数，k小于或等于(N+1)/2，那么Pk为k，如果k大于(N+1)/2，那么Pk可以为(N+1)-k。

同时，脉冲窗口90a的全部系数P0、P1、…、PN-1可以被设定为1，在这种情况下，感测信号接收器120b可以对应于图12中所示的不包括脉冲窗口的感测信号接收器120。

解码器70a可以通过利用码信号来解码从脉冲窗口90a接收的已整形的触摸信号，从而产生触摸数据。

解码器70a可以对从脉冲窗口90a接收的已整形的触摸信号的采样率进行N倍下采样，并且通过利用码信号解码已下采样的信号。该码信号可以与被图10的编码器10a在编码中使用的码信号相同。第一系数C0和偶数编号的系数C2、C4、…、C2L-2可以是1，奇数编号的系数C1、C3、…C2L-1可以是-1。解码器70a可以对于每个时段T0输出输出信号Sout(n)。

以上参照图14描述了感测信号接收器120(见图1)的详细实施例。然而，图14示出用于更好地理解根据发明构思的感测信号接收器的感测信号接收器的示例性实施例，并且发明构思不限于此。感测信号接收器可以通过利用数字电路或模拟电路的各种结构的电路来实现。

图15是根据发明构思的示例性实施例的触摸感测方法的流程图。

图15的触摸感测方法是由触摸感测装置执行的产生驱动信号和触摸数据的方法，参照图1至图14的描述还可以被应用于根据本示例性实施例的触摸感测方法。

参照图15，在操作S110中，驱动信号发送器110(见图1)编码输入信号以产生扩频信号。通过编码输入信号将输入信号的频率扩频到规避频率。规避频率可以是用于避免带内噪声的预设频率。输入信号可以是基带信号，输入信号的频率可以基于触摸面板TP(见图1)的帧频率和分辨率来设定。驱动信号发送器110可以通过基于具有规避频率的码信号编码输入信号来扩频输入信号的频率。可以将已编码使得其频率被扩频的信号称为编码信号。

在操作S120中，驱动信号发送器110基于具有载波频率的载波信号来调制在操作S110中被频率扩展的扩频信号的频率，以产生作为驱动信号的已调制的信号。载波频率可以是适于发送的高频信号，并且可以是约几MHz到几十MHz的信号。可以通过考虑触摸面板TP的物理特性和外部操作环境来预设载波频率。

根据操作S110和S120，可以将输入信号的频率扩频到比载波频率高规避频率的第一频率以及比载波频率低规避频率的第二频率。

根据示例性实施例，该方法还包括，在操作S110或S120之后，将扩频信号整形或调制信号的脉冲波形。例如，可以将扩频信号或调制信号的脉冲波形改变为整形信号(诸如三角形脉冲、高斯脉冲或正弦脉冲)的脉冲形状从而减弱扩频信号或调制信号的谐波分量。

在操作S130中，驱动信号发送器110将驱动信号施加到触摸面板TP。可以基于驱动信号感测在触摸面板TP上的触摸输入。

在操作S140中，感测信号接收器120(见图1)从触摸面板TP接收感测信号。感测信号可以是电流信号或电压信号。稍后，可以基于该感测信号产生触摸数据。

在操作S150中，基于载波信号解调感测信号。感测信号接收器120可以通过利用具有在操作S120中使用的载波频率的载波信号来解调感测信号以将载波频率分量从感测信号中去除。

在操作S160中，通过基于码信号解码已解调的信号来获得触摸数据。感测信号接收器120可以通过利用在操作S110中使用的码信号来解码已调制的信号以产生触摸数据。将已解调的信号的频率解扩到输入信号(即，通过解码已解调的信号获得的基带信号)的频率。

根据示例性实施例，在操作S150之后，该方法还可以包括整形已解调信号的波形。例如，可以通过利用整形信号(诸如三角形脉冲、高斯脉冲或正弦脉冲)整形已解调信号的波形。在实施例中，利用Sinc滤波器、升余弦滤波器或高斯滤波器来执行这种整形。根据示例性实施例，整形信号与在脉冲波形的整形中使用的整形信号相同。可选地，整形信号与在脉冲波形的整形中使用的整形信号具有相似的脉冲形状。

如上所示，感测信号接收器120通过利用与操作S150和S160中被驱动信号发送器110使用的传递函数相同或相似的传递函数来产生触摸数据，从而产生对加性高斯白噪声(AWGN)具有高信噪比(SNR)的触摸数据。

图16A和16B是示出根据触摸面板上的位置的增益偏差和增益减少率的图。图16A和图16B是用于解释根据发明构思的至少一个示例性实施例的驱动触摸面板的方法的效果的图，并示出在预定条件下(例如，具有预定面板特性的触摸面板)根据触摸面板上的位置的增益偏差和增益减少率。

根据发明构思的示例性实施例，图16A示出触摸面板根据位于触摸面板上的依据由调制输入信号的频率产生的驱动信号的位置的增益偏差和增益减少率，图16B示出触摸面板根据位于触摸面板上的依据由扩频和调制输入信号的频率产生的驱动信号的位置的触摸面板的增益偏差和增益减少率。

参照图16A和图16B，X轴和Y轴的二维平面表示触摸面板TP(见图1)的二维平面，Z轴表示根据触摸面板TP上相应位置的增益。驱动信号可以顺序地施加到Y轴上X坐标为零的多个点。驱动信号被施加在与X坐标0至30对应的点处，由于例如IR降或寄生电容，导致驱动信号的电压会在远离驱动信号施加点处下降。感测信号可以从X轴上Y坐标为零的点输出，感测信号的电压会在远离感测信号输出点处下降。因此，会产生根据触摸面板上的位置的增益偏差，增益减少率会在远离驱动信号施加点或感测信号输出点的点处增大。

参照图16A，触摸面板的根据通过将输入信号调制到375KHz的载波频率而获得的驱动信号的平均增益为413，增益的最小值可以为313，最大值可以为457，增益偏差可以为1.5。

参照图16B，触摸面板的根据通过将输入信号扩频到62.5KHz的规避频率并将输入信号调制到375KHz的载波频率而获得的驱动信号(即，根据其功率被扩频至312.5KHz和437.5KHz的驱动信号)的平均增益可以为417.2，增益的最小值可以为327，最大值可以为456，增益偏差可以为1.39。增益从第二频率(例如，312.5KHz)增加(或减少)了从第一频率(例如，437.5KHz)减少(或增加)的增益量，从而触摸面板的增益变化和增益偏差不会大。

如果改变驱动信号的载波频率以避免带内噪声，则触摸面板的增益和其增益偏差会增加。然而，当通过使用频率扩展的驱动信号而不改变载波频率时，触摸面板的增益和其增益偏差不增加。换言之，可以保留通带信号的传递特性。

图17是示出根据发明构思的示例性实施例的频率规避单元131a的框图。图1的频率规避单元131可以被图17的频率规避单元131a替换。为便于描述，一起示出了驱动信号发送器110、触摸面板TP和感测信号接收器120。

参照图17，驱动信号发送器110将基于预设的载波频率而被频率调制的驱动信号施加到触摸面板TP。感测信号接收器120可以从触摸面板TP接收感测信号，并且可以基于感测信号产生触摸数据Tdata。

频率规避单元131a基于触摸数据Tdata来确定规避频率，并且将与规避频率有关的信息作为控制信号CTRL_DODGE提供给包括在驱动信号发送器110中的编码器111。编码器111可以基于控制信号CTLR_DODGE来调整规避频率，即，码信号的频率。

频率规避单元131a可以在触摸感测装置1000(见图1)的操作的初始阶段确定规避频率，或者触摸感测装置1000可以在触摸感测装置1000的操作期间基于反馈的触摸数据Tdata来改变规避频率。

根据示例性实施例，频率规避单元131a基于从外部施加的操作控制信号来确定规避频率。例如，频率规避单元131a可以响应于通知触摸感测装置1000的操作的开始的信号或者指示触摸感测装置1000的初始化的信号来确定规避频率。在实施例中，频率规避单元131a在触摸面板或者触摸控制器首次通电开启时确定规避频率。可选地，频率规避单元131a可以响应于通知触摸感测装置1000的操作环境中的变化的信号而操作。根据示例性实施例，频率规避单元131a以预先确定的时间段周期性地操作以调整规避频率。在示例性实施例中，每当计算出的触摸坐标中发生错误时，频率规避单元131a调整规避频率。

频率规避单元131a可以包括噪声分析单元132_1和规避频率确定单元132_2。

在实施例中，噪声分析单元132_1基于触摸数据Tdata分析在触摸面板TP中产生的噪声的频率分量。根据示例性实施例，噪声分析单元132_1分析噪声的频谱。

规避频率确定单元132_2基于已分析的噪声频率分量确定规避频率。根据示例性实施例，规避频率确定单元132_2确定规避频率，使得驱动信号的功率扩频到具有最低功率谱密度的噪声的频率。根据示例性实施例，规避频率确定单元132_2通过确定噪声是否大于或等于参考值来确定规避频率。例如，如果噪声大于或等于参考值，那么规避频率确定单元132_2改变驱动信号的规避频率，如果噪声小于参考值，那么规避频率确定单元132_2产生控制信号CTRL_DODGE以保持现有规避频率。

图18是根据发明构思的示例性实施例的确定规避频率的方法的流程图。图18的确定规避频率的方法可以应用于图17的频率规避单元131a，因此将参照图17和图18描述该方法。

参照图18，在操作S410中，设定多个规避频率。例如，用户可以通过考虑载波频率和触摸面板TP的物理特性来计算预计的候选噪声组，并且可以预设能够避开候选噪声组的多个规避频率。所述多个规避频率可以被存储在频率规避单元131a中。

在操作S420中，驱动信号发送器110基于多个规避频率产生多个驱动信号。换言之，驱动信号发送器110可以产生具有不同扩频频率的多个驱动信号。驱动信号发送器110可以将多个驱动信号施加到触摸面板TP。

在操作S430中，感测信号接收器120接收基于多个驱动信号感测的感测信号，并且基于相应的感测信号产生触摸数据。感测信号接收器120可以产生分别对应于多个驱动信号的触摸数据。根据示例性实施例，对多个规避频率同时执行操作S420和S430。根据示例性实施例，对多个规避频率顺序地执行操作S420和S430。

在操作S440中，噪声分析单元132_1基于触摸数据分析噪声的频谱。分别对应于多个规避频率产生触摸数据。因此，基于触摸数据分析的噪声的频谱可以对应于多个规避频率。

在操作S450中，规避频率确定单元132_2基于噪声频谱确定规避频率。例如，规避频率确定单元132_2会选择与多个规避频率中具有最小噪声分量的一个规避频率对应的规避频率。

图19是根据发明构思的示例性实施例的确定规避频率的方法的流程图。图19的确定规避频率的方法可以应用于图17的频率规避单元131a，因此将参照图17和图19描述该方法。

参照图19，在操作S510中，驱动信号发送器110将驱动信号施加到触摸面板TP。基于预设的规避频率产生驱动信号。

在操作S520中，感测信号接收器120接收感测信号并且产生与驱动信号对应的触摸数据。

在操作S530中，噪声分析单元132_1基于触摸数据分析噪声。噪声分析单元132_1可以分析与驱动信号对应的噪声的量。

在操作S540中，规避频率确定单元132_2确定噪声是否大于或等于参考值。参考值可以预先设定以在产生触摸坐标时防止根据噪声的错误，并且可以代表容许的噪声的最大量。

如果噪声大于或等于参考值，在操作S550中，规避频率确定单元132_2调整驱动信号的规避频率。根据示例性实施例，规避频率确定单元132_2选择多个预设频率之一。根据示例性实施例，规避频率确定单元132_2以预先确定的移动频率来调整(例如，增大/减小)规避频率。例如，如果现有规避频率为62KHz并且设定的移动频率为10KHz，则规避频率确定单元132_2可以按10KHz移动规避频率。例如，规避频率确定单元132_2可以将规避频率设定为72KHz或者52KHz。

如果噪声小于参考值，那么规避频率确定单元132_2在操作S560中将现有规避频率确定为触摸感测装置的规避频率。换言之，规避频率确定单元132_2在噪声小于参考值时保持现有规避频率。

图20是示出根据发明构思的示例性实施例的驱动信号发送器110c的框图。图1的驱动信号发送器110可以被图20的驱动信号发送器110c替换。

参照图20，驱动信号发送器110c包括编码器111、调制器112和开关单元113。驱动信号发送器110c还可以包括脉冲整形器。

编码器111编码输入信号，调制器112调制输入信号的频率以产生驱动信号。以上已经参照图1描述了编码器111和调制器112，因此将省略它们的描述。

开关单元113可以将驱动信号顺序地发送到包括于触摸面板TP中的多个驱动通道DCH1至DCHk。开关单元113可以包括分别连接到包括于触摸面板TP中的多个驱动通道DCH1至DCHk的多个开关SW1至SWk。多个开关SW1至SWk响应于相应的开关信号S1至Sk而接通并且可以将驱动信号发送至相应的驱动通道DCH1至DCHk。根据示例性实施例，多个开关SW1至SWk分别在不同时刻接通。例如，当开关SW1至SWk在不同的时刻接通时，接通时间不同。根据示例性实施例，多个开关SW1至SWk分别在不同的时间点接通，一些接通时间相同。根据示例性实施例，同时接通开关SW1至SWk中的一些开关。

图21是示出根据发明构思的示例性实施例的驱动信号发送器110d的框图，其中，为便于描述还示出了触摸面板TP。图1的驱动信号发送器110可以被图20的驱动信号发送器110d替换。

参照图21，驱动信号发送器110d包括多个发送单元TU1至TUk(例如，发送器)。多个发送单元TU1至TUk均可以包括信号合成器114、编码器111和调制器112，并且产生驱动信号以将该驱动信号提供至对应的驱动通道DCH1至DCHk。

多个发送单元TU1至TUk可以基于彼此不同的正交的码信号Sorth1至Sorthk产生多个驱动信号。在多个发送单元TU1至TUk中产生的多个驱动信号可以包括彼此不同的正交码。

多个发送单元TU1至TUk可以将多个驱动信号中的全部或一些驱动信号同时发送至对应的驱动通道DCH1至DCHk。感测信号接收器(图1的感测信号接收器120)可以通过利用正交的码信号Sorth1至Sorthk从一个感测信号中分离出与各个驱动信号对应的触摸数据。通过利用如上所述的多驱动方法，可以提高触摸面板TP的帧频率。可选地，即使在触摸面板TP的分辨率增大时，也可以在不降低帧频率的情况下感测触摸输入。

根据示例性实施例，彼此不同地设定多个发送单元TU1至TUk中包括的一些或全部的编码器111的规避频率。例如，包括于第一发送单元TU1的编码器111的规避频率和包括于第k发送单元TUk的编码器111的规避频率可以彼此不同。因此，可以根据触摸面板TP上的位置而不同地设定将要施加的驱动信号的规避频率。

图22是示出根据发明构思的示例性实施例的包括触摸控制器TC的触摸屏装置2000的框图。

参照图22，触摸屏装置2000包括触摸面板210、显示面板220、控制触摸面板210的触摸控制器TC和控制显示面板220的显示驱动电路DDI。

触摸控制器TC包括模拟前端(AFE)201、触摸控制逻辑202、存储器203和微控制单元(MCU)204(例如，微控制器)。在实施例中，AFE201是使用运算放大器、滤波器并且有时候也使用专用集成电路的一组模拟信号调理电路。AFE201可以包括图1的驱动信号发送器110和感测信号接收器120。AFE201可以感测触摸面板TP上的触摸输入并且产生触摸数据。存储器203可以存储触摸数据。触摸控制逻辑202和MCU204可以对应于图1的控制逻辑130。触摸控制逻辑202可以控制AFE201的操作和触摸控制器TC的全部操作。MCU204可以通过利用从AFE201输出的触摸数据或利用存储于存储器203中的触摸数据计算触摸坐标。

显示驱动电路DDI包括输出驱动器205、功率发生器206、显示存储器208和显示控制逻辑207。输出驱动器205可以包括将灰阶电压提供给显示面板220的源极线的源极驱动器和对显示面板220的栅极线进行扫描的栅极驱动器。显示存储器208可以以帧为单位存储从主处理器接收的显示数据。显示存储器208可以被称为帧缓存器。功率发生器206可以产生在显示驱动电路DDI中使用的电源电压。另外，功率发生器206可以产生在触摸控制器TC中使用的电源电压。显示控制逻辑207可以控制显示驱动电路DDI的全部操作。

如图22中所示，触摸控制器TC可以将至少一段信息发送至显示驱动电路DDI，显示驱动电路DDI可以从触摸控制器TC接收至少一段信息(诸如时序信息、状态信息和休眠状态信息)。休眠状态信息可以指示触摸控制器是否处于休眠模式(例如，低功率模式)。另外，显示驱动电路DDI可以将功率电压提供给触摸控制器TC，触摸控制器TC可以从显示驱动电路DDI接收功率电压。

根据示例性实施例，触摸控制器TC和显示驱动电路DDI被集成到单个半导体芯片中。根据示例性实施例，触摸控制器TC和显示驱动电路DDI被集成到单独的半导体芯片中，用于发送和接收信息的传输通道位于两个芯片之间。

图23示出包括于图22的触摸屏装置TSD中的触摸面板TP和显示面板DP。显示面板DP可以是液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)显示器、有机发光二极管(OLED)显示器、有源矩阵OLED(AMOLED)显示器和柔性显示器，或者其他各种类型的平板显示器。

就工艺或价格竞争力而言，可以将触摸面板TP集成到显示面板DP。在图23中，触摸面板TP设置在显示面板DP上。然而，结构不限于此，触摸面板TP还可以设置在显示面板DP下。触摸面板TP可以以预定距离与显示面板DP隔开或者附着到显示面板DP的上板。

如图23中所示，显示面板DP是on-cell型，并且是与触摸面板TP分开的面板或层，但发明构思不限于此。根据示例性实施例，显示面板DP是in-cell型并且包括显示像素和形成在同一层的感测单元SU。显示面板DP可以从外部源接收共电压VCOM。

图24是示出根据发明构思的示例性实施例的触摸屏系统3000的框图。

根据发明构思的示例性实施例的触摸屏系统3000是包括图像显示功能的电子装置。例如，电子装置可以包括智能电话、平板个人电脑(PC)、移动电话(例如，智能电话)、视频电话、电子书阅读器、台式机PC、膝上型PC、上网本电脑、个人数字助理(PDA)、便携式多媒体播放器(PMP)、MP3播放器、移动医疗设备、相机、可穿戴装置(例如，诸如电子眼镜的头戴式装置(HMD))、电子服装、电子手环、电子项链、电子智能配件、电子文身和智能手表中的至少一种。

根据示例性实施例，触摸屏系统是具有图像显示功能的智能家用电器。例如，智能家用电器可以包括电视、数字视盘(DVD)播放器、音频装置、冰箱、空调机、吸尘器、烤箱、微波炉、空气净化器、机顶盒、电视盒(例如，三星HOMESYNC、苹果TV或谷歌TV)、游戏操控台、电子辞典、电子钥匙、摄像机或电子相框中的至少一种。

根据示例性实施例，触摸屏系统可以包括各种医疗设备、导航装置、全球定位系统(GPS)接收器、行车记录仪(EDR)、飞行数据记录仪(FDR)、汽车信息娱乐装置、航运电子设备(例如，导航装置和陀螺罗盘等)、航空电子设备、安全设备、车载音响、工业或家用机器人、金融机构的自动柜员机(ATM)或商店的销售点(POS)中的至少一种。

根据示例性实施例，触摸屏系统可以包括包含图像显示功能的至少一种家具或者建筑或结构的一部分、电子板、电子签名接收装置、投影仪以及各种测量设备(例如，供水、电、天然气或无线电波测量设备)。包括根据发明构思的各种示例性实施例的触摸屏系统的电子装置可以是上述各种装置中的一个或组合。另外，触摸屏系统可以是柔性装置。然而，发明构思不限于上述装置。

返回参照图24、触摸屏系统3000包括：触摸面板3110、显示面板3210、触摸控制器3120、显示驱动电路3220、处理器3300、存储装置3400、接口3500和总线3600。

触摸面板3110被配置为感测在每个点产生的触摸事件。显示面板3210可以被配置为被构造为显示图像的各种类型的面板。触摸面板3110和显示面板3210可以一体地形成以相互叠置。

触摸控制器3120可以控制触摸面板3110的操作并且将触摸面板3110的输出发送至处理器3300。触摸控制器3120是上述根据发明构思的示例性实施例的触摸控制器100(见图1)。触摸控制器3120可以基于码信号和载波信号编码并调制输入信号以产生驱动信号，并且可以基于驱动信号感测在触摸面板3110中产生的触摸输入。

显示驱动电路3220控制显示面板3210以便在显示面板3210上显示图像。虽然没有示出，但是显示驱动电路3220可以包括源驱动器、灰阶电压发生器、栅极驱动器、时序控制器、电源单元和图像接口。将要在显示面板3210上显示的图像数据可以通过图像接口3500存储于存储装置3400中，并可以通过利用由使用灰阶电压发生器产生的灰阶电压来转换为模拟信号。源极驱动器和栅极驱动器可以响应于由时序控制器提供的垂直同步信号和水平同步信号来驱动显示面板3210。

处理器3300可以执行指令并控制触摸屏系统3000的整体操作。处理器3300所需的程序编码或数据可以存储于存储装置3400中。接口3500可以与预定的外部装置和/或系统通信。

处理器3300可以包括坐标映射单元3310。触摸面板3110上的位置和显示面板3210上的位置可以相互映射，坐标映射单元3310可以提取与触摸面板3110上的产生触摸的触摸点对应的显示面板3210的对应坐标。用户可以基于触摸面板3110和显示面板3210之间的坐标映射来执行输入动作(诸如触摸、拖动、捏夹、拉伸和单点触摸或多点触摸)以选择并控制图标、菜单项或在显示面板3210上显示的图像。

图25示出包括根据发明构思的示例性实施例的触摸感测装置的触摸屏模块4000。

参照图25，触摸屏模块4000包括窗玻璃4010、触摸面板4020和显示面板4040。另外，偏光板4030可以设置在触摸面板4020和显示面板4040之间以改善光学特性。

窗玻璃4010可以由压克力或强化玻璃形成以保护触摸屏模块4000免受外部冲击或者因反复触摸而划伤。

触摸面板4020可以通过在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜或玻璃基底上图案化诸如氧化铟锡(ITO)的透明电极来形成。

触摸控制器4021可以以板上芯片(COB)的形式安装在柔性印刷电路板(FPCB)上，并且可以感测在触摸面板4020上的触摸事件以提取触摸坐标并将触摸坐标提供给主机控制器。

显示面板4040通常通过连接上板和下板两个玻璃来形成。显示面板4040包括显示图像帧的多个像素。根据示例性实施例，显示面板4040可以是液晶面板。然而，发明构思不限于此，因为显示面板4040可以包括各种类型的显示装置。例如，显示面板4040可以是有机发光二极管(OLED)显示器、电致变色显示器(ECD)、数字镜装置(DMD)、致动镜设备(actuatedmirrordevice,AMD)、光栅光值(gratinglightvalue,GLV)、等离子体显示面板(PDP)、电致发光显示器(electroluminescentdisplay,ELD)、发光二极管(LED)显示器和真空荧光显示器(VFD)之一。

显示驱动集成电路4041可以如所示以玻璃上芯片(COG)的形式安装在印刷电路板上。然而，结构是示例性的，显示驱动电路4041可以以诸如薄膜上芯片(COF)或者板上芯片(COB)的其他各种形式来安装。虽然在本示例性实施例中显示驱动集成电路4041被示出为单个芯片，但是这仅是为了解释的方便，还可以安装多个显示驱动集成芯片。另外，触摸控制器4021可以与显示驱动电路4041集成到单个半导体芯片中。

图26A和图26B示出集成了触摸面板和显示面板的触摸屏模块4000a和4000b的结构。如图26A中所示，触摸屏模块4000a包括窗玻璃4010、显示面板4020和偏振板4030。具体地说，关于触摸面板的形成，触摸面板不是在额外的玻璃基底上形成，而是通过在显示面板4020的上板上图案化透明电极而形成。图26A示出多个感测单元SU形成在显示面板4020的上板上。另外，在形成如所述的面板结构时，可以将触摸控制器和显示驱动电路集成到单个半导体芯片4022中。

在将触摸控制器和显示驱动电路集成到单个半导体芯片4022中时，向半导体芯片4022提供来自感测单元SU的电压信号T_sig和来自外部主机的图像数据I_data。另外，半导体芯片4022可以处理图像数据I_data以产生用于驱动实际显示装置的灰阶数据并将灰阶数据提供给显示面板4020。为此，半导体芯片4022还可以包括与触摸数据T_data相关的焊盘以及与图像数据和灰阶数据相关的焊盘(未示出)。半导体芯片4022可以经由连接到触摸面板的一侧的导线从感测单元SU接收触摸数据电压信号T_sig。当在半导体芯片4022上设置焊盘时，为了减少数据噪声，可以靠近将要经由其发送电压信号T_sig的导线来设置接收触摸数据电压T_sig的焊盘。虽然没有在图26A中示出，但是如果与传输触摸数据电压信号T_sig的导线相对地设置向显示面板提供灰阶数据的导线，那么也可以与接收电压信号T_sig的焊盘相对地设置提供灰阶数据的焊盘。

图26B的触摸屏模块4000b具有与触摸屏模块4000a的结构大致相似的结构。然而，来自感测单元SU的电压信号不经由FPCB提供给半导体芯片4022，而是通过导线直接地提供给半导体芯片4022。

图27示出安装了根据发明构思的示例性实施例的触摸感测装置5000的各种电子产品的应用示例。触摸感测装置5000可以被用于各种电子产品。触摸感测装置5000可以被用于智能电话5900、TV5100、自动取款机(ATM)5200、电梯5300、智能手表5400、平板PC5500、PMP5600、电子书阅读器5700或导航装置5800。

虽然已经参照发明构思的示例性实施例具体示出并描述了发明构思，但是将理解的是，在不脱离发明构思的精神和范围的情况下，可以在其中做出形式和细节上的各种改变。

Claims (25)

1.一种触摸控制器，包括：

驱动信号发送器，被配置为通过将输入信号的频率扩频至第一频率和第二频率以产生驱动信号，并且将驱动信号输入到触摸面板，其中，第一频率高于预设的载波频率，第二频率低于所述载波频率；以及

感测信号接收器，被配置为接收基于驱动信号而在触摸面板中产生的感测信号并且基于感测信号产生触摸数据。

2.如权利要求1所述的触摸控制器，其中，载波频率和第一频率之间的差与载波频率和第二频率之间的差相等。

3.如权利要求1所述的触摸控制器，其中，驱动信号发送器还被配置为基于具有第三频率的码信号编码输入信号，使得输入信号的频率因第三频率而在正方向和负方向上被扩频。

4.如权利要求3所述的触摸控制器，其中，驱动信号发送器还被配置为对应于第三频率改变码信号的码间隔。

5.如权利要求3所述的触摸控制器，其中，码信号包括：第一信号和具有相对于第一信号的值的负值的第二信号。

6.如权利要求1所述的触摸控制器，其中，驱动信号发送器包括：

编码器，被配置为通过基于具有第三频率的码信号来编码输入信号而产生编码信号；以及

调制器，被配置为基于具有载波频率的载波信号来调制编码信号。

7.如权利要求6所述的触摸控制器，其中，驱动信号发送器还包括被配置为改变编码信号的波形的脉冲整形器。

8.如权利要求1所述的触摸控制器，其中，感测信号接收器包括与驱动信号发送器具有相同的传递函数的匹配滤波器。

9.如权利要求1所述的触摸控制器，其中，感测信号接收器包括：

关联器电路，被配置为从感测信号中去除载波频率的分量，并且产生具有从M个逻辑电平当中选择的逻辑电平的触摸信号，其中，M为大于或等于2的自然数；以及

解码器，被配置为基于具有第三频率的码信号来解码触摸信号以产生触摸数据。

10.如权利要求9所述的触摸控制器，其中，感测信号接收器还包括被配置为将触摸信号和预设的脉冲波形合成的脉冲窗口电路。

11.如权利要求1所述的触摸控制器，还包括控制逻辑，所述控制逻辑被配置为基于触摸数据确定输入到触摸面板的噪声的频率，并且确定载波频率与第一频率之间的频率差和载波频率与第二频率之间的频率差，从而去除噪声的频率。

12.如权利要求11所述的触摸控制器，其中，控制逻辑还被配置为基于噪声的频率选择多个预设频率中的一个作为频率差。

13.如权利要求1所述的触摸控制器，其中，触摸控制器与被配置为驱动显示面板的显示驱动电路形成在同一个半导体芯片或模块上。

14.一种触摸感测装置，包括：

触摸面板，包括感测触摸输入的第一电极和第二电极；以及

触摸控制器，被配置为通过基于码信号和载波信号来编码和调制输入信号而产生驱动信号并且基于驱动信号感测触摸面板的触摸，

其中，触摸控制器被配置为相对于载波频率根据码信号的频率来扩频输入信号的频率。

15.如权利要求14所述的触摸感测装置，其中，码信号的频率根据包括在载波频率的频带中的噪声分量的频率的带宽来设定。

16.如权利要求14所述的触摸感测装置，其中，触摸控制器包括：

驱动信号发送器，被配置为产生驱动信号并且将驱动信号提供给第一电极；以及

感测信号接收器，被配置为从第二电极接收感测信号并且基于感测信号产生触摸数据。

17.如权利要求16所述的触摸感测装置，其中，感测信号接收器还被配置为基于码信号解码感测信号。

18.一种触摸感测方法，包括：

通过将输入信号的频率扩频到第一频率和第二频率来产生驱动信号，其中，第一频率高于预设的载波频率，第二频率低于所述载波频率；

基于驱动信号感测触摸面板上的触摸以产生感测信号；以及

基于从触摸面板接收的感测信号来产生触摸数据。

19.如权利要求18所述的触摸感测方法，其中，产生驱动信号的步骤包括：

基于具有预设频率的码信号编码输入信号以产生编码信号；以及

基于载波信号调制编码信号。

20.如权利要求19所述的触摸感测方法，其中，产生驱动信号的步骤还包括：通过改变编码信号的波形来整形编码信号。

21.如权利要求19所述的触摸感测方法，其中，产生触摸数据的步骤包括：

基于码信号解码感测信号以产生解码信号；以及

基于载波信号解调解码信号。

22.如权利要求18所述的触摸感测方法，其中，产生触摸数据的步骤包括：通过具有与驱动信号的传递函数对应的传递函数的匹配滤波器从感测信号中分离触摸信号。

23.一种用于触摸面板的触摸控制器，所述触摸控制器包括：

接收器，被配置为从触摸面板接收感测信号并从感测信号获得触摸数据；

噪声分析电路，被配置为确定触摸数据中的噪声的量；

频率调整电路，被配置为在所述量小于参考量时改变规避频率，否则保持规避频率；以及

发送器，被配置为利用规避频率对输出信号执行频率扩展以产生用于施加到触摸面板的驱动信号。

24.如权利要求23所述的触摸控制器，其中，频率扩展将输入信号的频率扩频至第一频率和第二频率，其中，第一频率高于预设的载波频率，第二频率低于所述载波频率。

25.如权利要求24所述的触摸控制器，其中，载波频率和第一频率之间的差与载波频率和第二频率之间的差相等。