CN107102766B - 减少触控液晶荧幕受到驱动信号干扰的方法、装置与系统 - Google Patents

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Abstract

一种减少触控液晶荧幕受到触控驱动信号干扰的方法，该触控液晶荧幕包含多条像素横轴组成的显示器、多条平行的第一电极与多条平行的第二电极，该多条第一电极与该多条第二电极互相形成多个交叠处，该方法包含：同时提供弦波驱动信号给至少一条该第一电极；以及利用该多条第二电极感测该弦波驱动信号，其中在提供弦波驱动信号的时间内依序更新该多条像素横轴。

Description

减少触控液晶荧幕受到驱动信号干扰的方法、装置与系统
技术领域
本发明系关于触控荧幕，特别系关于避免触控荧幕的干扰。
背景技术
触控荧幕是现代消费性电子装置的主要输出入装置。典型的触控荧幕是在荧幕上方置放触控面板的电路。也有所谓on-cell形式的触控荧幕，或者是in-cell形式的触控荧幕，这些可能适用于本申请的范围。举例而言，申请人在2013年11月15日提交至美国专利商标局的14/081,018专利申请案的内容可以做为本案的参考范例。
每个荧幕都具有包含更新率与解析度在内的显示特性。更新率(refresh rate)通常指的是更新荧幕的频率，通常是以每秒更新几次荧幕桢(Frame Per Second,FPS)或影格率作为单位。以美国国家电视系统委员会(National Television System Committee,NTSC)模拟电视标准为例，其更新率为59.94Hz，其解析度为440x480。标准的Video GraphArray,VGA的解析度包含640x480、320x200像素(pixel)等，其更新率包含50、60、与70Hz等。而常用的高解析度规格1080P，其解析度为1920x1080，影格率为24、25、30、或60Hz等。
一般而言，现代的液晶荧幕的每个像素都有相应的像素电极用来扭转液晶的极性，借以改变该像素的液晶的透光率。据此，就能够控制液晶下方的各色发光二极管发光的透光量，进一步控制每个像素的颜色。一般来说，荧幕控制器会使用方波进行脉冲宽度调变(PWM,Pulse Width Modulation)。利用脉冲宽度调变来控制像素的液晶的透光率。如美国专利US8421828所提及的，液晶层的极化程度与施加于液晶层的电压的均方根(Root-Mean-Square)相关。可以在人眼的视觉暂留周期当中，利用脉冲宽度调变固定电压的信号，施加于像素液晶层，进而控制像素的液晶的极化程度，亦即控制像素液晶的透光率。
在某个解析度时，如640x480，代表荧幕的每一条横轴有640个像素，而每一条纵轴有480个像素。在更新荧幕时，通常是先对最上方的横轴像素进行更新，由左至右，由上至下，直到完成所有横轴像素的更新后，即完成一桢的更新。在更新率60Hz的显示特性下，荧幕在一秒内需要完成60次荧幕桢的更新。在更新每条横轴的第一个像素之前与最后一个像素之后，可能会有荧幕停止动作的空白期间，称之为水平空白(horizontal blank)。在更换下一个荧幕桢时，可能会有荧幕停止动作的空白期间，称之为垂直空白(vertical blank)。
举例来说，1080P60规格的荧幕的垂直空白会每隔16.667ms出现一次，亦即1/60秒。而由于有1080条横轴，因此每个水平空白约15.4us出现一次，亦即1/(60*1080)秒。
如图1所示，一般的触控电极通常也是沿着触控荧幕110的横轴与纵轴分布，假设沿着横轴延伸的多条平行触控电极称之为第一电极121，沿着纵轴延伸的多条平行触控电极称之为第二电极122。这些第一电极与第二电极通常会连接到触控处理装置130，由后者进行互电容与/或自电容的触控侦测。
由于触控处理装置的设计与成本限制，无法接入太多触控电极，因此第一电极与第二电极的数量通常都少于荧幕的解析度。以50吋左右的触控荧幕为例，其横轴长度约为1130mm，其纵轴长度约为670mm。若电极之间的间距设为8mm的话，则约有83条第一电极与141条第二电极。当该触控荧幕的规格为1080P时，则每个像素的横轴长度为0.59mm，每个像素的纵轴长度为为0.62mm。换言之，每条第一电极约覆盖12条左右的像素横轴。
如图2所示，其为触控荧幕的局部放大图，上层的互联菱形电路分别为横向的第一电极121与纵向的第二电极122。下层包含由个别像素210所组成的像素阵列，由于像素众多，所以并未全部示出。在更新画面时，会以像素横轴220为单位进行更新。可以见到，在图2的实施例中，每条第一电极121涵盖六个像素横轴220。其中，像素横轴221位于两个第一电极之间，像素横轴222位于第一电极的覆盖范围内。
一般来说，连接同一个触控荧幕110的触控处理装置130与荧幕控制器是分别独立运作的。触控处理装置130通常不知道触控荧幕110的显示设定值，如解析度与更新率，自然也不知道荧幕控制器更新触控荧幕110的那一条像素横轴。而触控处理装置130可能进行互电容感测，亦即令某一条平行于像素横轴的第一电极121发出多个方波作为驱动信号，而令所有条第二电极122接收驱动信号的感测信号。如果恰好荧幕控制器同时令被该条第一电极121所覆盖的像素横轴进行更新时，由于触控的驱动信号是方波，而像素更新也是利用方波的脉冲宽度调变，因此驱动信号将会严重干扰到像素液晶的极化程度，致使触控荧幕的使用者可能看到该条第一电极121附近出现异常暗亮的情况。不过由于触控控制器的侦测周期与荧幕更新的周期很快，两者交会的时间小于人类视觉暂留的周期，所以使用者察觉互电容感测时所发生异常暗亮的机率不高。
触控处理装置130还可能进行全荧幕侦测或自电容侦测，在这两种侦测模式下，触控处理装置130会令全部的第一电极121与/或第二电极122发出由多个方波组成的驱动信号。在这段期间，无论是哪一条像素横极进行更新，都会受到触控驱动信号的影响，导致异常暗亮的情况被使用者察觉到。有的使用者形容这种现象如同水波纹，随着人类视觉暂留的周期，看到异常亮暗的像素横轴由触控荧幕的上端逐渐移动到下端，或者反之。
因此，如何避免前述触控信号干扰到液晶触控荧幕的显示，是本申请主要解决的问题。
发明内容
在一个实施例中，本申请提供一种减少触控液晶荧幕受到触控驱动信号干扰的方法，该触控液晶荧幕包含多条像素横轴组成的显示器、多条平行的第一电极与多条平行的第二电极，该多条第一电极与该多条第二电极互相形成多个交叠处，该方法包含：同时提供弦波驱动信号给至少一条该第一电极；以及利用该多条第二电极感测该弦波驱动信号，其中在提供弦波驱动信号的时间内依序更新该多条像素横轴。
在一个范例中，为了进行全荧幕侦测是否有外部导电物件近接于该触控液晶荧幕，上述的同时提供弦波驱动信号给至少一条该第一电极的步骤更包含同时提供弦波驱动信号给所有的该第一电极。
在一个范例中，由于本方法可以减少触控液晶荧幕受到触控驱动信号干扰，该多条平行的第一电极更平行于该多条像素横轴。
在一个范例中，上述的被依序更新的该多条像素横轴的至少一条像素横轴被该第一电极所覆盖。
在一个范例中，由于本方法的功效，尽管in-cell形式的液晶荧幕结构中，第一电极与控制像素横轴更新的像素电极相当接近，但还是可以借由本方法可以减少触控液晶荧幕受到触控驱动信号干扰，该触控液晶荧幕为in-cell形式。在另一个范例中，由于本方法可以减少触控液晶荧幕受到触控驱动信号干扰，该触控液晶荧幕为on-cell形式。
在一个实施例中，本申请提供一种减少触控液晶荧幕受到触控驱动信号干扰的触控处理装置，其中该触控液晶荧幕包含多条像素横轴组成的显示器、多条平行的第一电极与多条平行的第二电极，该多条第一电极与该多条第二电极互相形成多个交叠处，该触控处理装置包含：驱动电路，用于同时提供弦波驱动信号给至少一条第一电极；以及感测电路，用于利用该多条第二电极感测该弦波驱动信号，其中在提供弦波驱动信号的时间内，该多条像素横轴被荧幕控制器依序更新。
在一个范例中，为了进行全荧幕侦测是否有外部导电物件近接于该触控液晶荧幕，上述的驱动电路在同时提供弦波驱动信号给至少一条该第一电极的步骤更包含同时提供弦波驱动信号给所有的该第一电极。
在一个范例中，由于本触控处理装置可以减少触控液晶荧幕受到触控驱动信号干扰，该多条平行的第一电极更平行于该多条像素横轴。
在一个范例中，上述的被依序更新的该多条像素横轴的至少一条像素横轴被该第一电极所覆盖。
在一个范例中，由于本触控处理装置的功效，尽管in-cell形式的液晶荧幕结构中，第一电极与控制像素横轴更新的像素电极相当接近，但还是可以借由本触控处理装置可以减少触控液晶荧幕受到触控驱动信号干扰，该触控液晶荧幕为in-cell形式。在另一个范例中，由于本触控处理装置可以减少触控液晶荧幕受到触控驱动信号干扰，该触控液晶荧幕为on-cell形式。
在一个实施例中，本申请提供一种减少触控液晶荧幕受到触控驱动信号干扰的电子系统，该电子系统包含：触控液晶荧幕；荧幕控制器；以及触控处理装置。该触控液晶荧幕包含多条像素横轴组成的显示器、多条平行的第一电极与多条平行的第二电极，该多条第一电极与该多条第二电极互相形成多个交叠处。该荧幕控制器用于依序更新该多条像素横轴。该触控处理装置包含：驱动电路，用于同时提供弦波驱动信号给至少一条第一电极；以及感测电路，用于利用该多条第二电极感测该弦波驱动信号，其中在提供弦波驱动信号的时间内，该多条像素横轴被该荧幕控制器依序更新。
总上所述，根据上述实施例所提供的方法、触控处理装置与电子系统，可以减少触控液晶荧幕受到触控驱动信号干扰，特别是在触控液晶荧幕更新其像素横轴的时候。
附图说明
图1为传统触控电子系统的示意图。
图2为图1的触控荧幕的局部放大图。
图3为根据本申请一个实施例的触控驱动信号的理想波形示意图。
图4为根据本发明一个实施例的一种减少触控液晶荧幕受到触控驱动
信号干扰的方法。
图5为根据本发明一个实施例的一种减少触控液晶荧幕受到触控驱动
信号干扰的电子系统。
【主要元件符号说明】
100：电子系统 110：触控荧幕
121：第一电极 122：第二电极
130：触控处理装置 210：像素
220：像素横轴 221：像素横轴
222：像素横轴 310：方波波形
320：弦波波形 330A,330B：上升缘时段
340：下降缘时段 351：电压变化率向量
352：电压变化率向量 361：电压变化率向量
362：电压变化率向量 410～420：步骤
500：电子系统 530：触控处理装置
531：驱动电路 532：感测电路
540：荧幕控制器
具体实施方式
本发明将详细描述一些实施例如下。然而，除了所揭露的实施例外，本发明亦可以广泛地运用在其他的实施例施行。本发明的范围并不受所述实施例的限定，乃以申请专利所要保护的范围为准。而为提供更清楚的描述及使熟悉该项技艺者能理解本发明的发明内容，图示内各部分并没有依照其相对的尺寸而绘图，某些尺寸与其他相关尺度的比例会被突显而显得夸张，且不相关的细节部分亦未完全绘出，以求图示的简洁。
请参阅图3所示，其为根据本申请一个实施例的触控驱动信号的理想波形示意图。在图3示出两种驱动信号的波型，一个是传统的方波310，另一个是本实施例的弦波320。这两个波型310与320的振幅相同，周期也相同。图3的波形有两个上升缘时段，分别是330A与330B。图3的波形只示出一个下降缘时段340。由于实际产生的波形无法免去上升缘与下降缘的升降时间，所以图3所示的方波310的上升缘与下降缘需要耗费时间来提高和降低电压。
在上升缘时段330A与330B，方波310的电压变化率为向量351，弦波320的电压变化率为向量352。可以见到向量351的上升角度比向量352要高上一倍。在下降缘时段340，方波310的电压变化率为向量361，弦波320的电压变化率为向量362。可以见到向量361的下降角度比向量362要高上一倍。
可以想见的是，在上升缘时段330A与330B，驱动信号对于像素更新的干扰，方波310比弦波320的干扰要强上一倍。同样地，在下降缘时段340，驱动信号对于像素更新的干扰，方波310比弦波320的干扰也要强上一倍。弦波320介在上升缘时段330A与下降缘时段之间的电压变化率，虽然不为零，但至少都介在向量352与362之间。因此，对于像素更新的干扰有限，即便有渐进式的影响，也不如向量351与361的瞬时干扰能引发使用者的注意。
因此，本发明的实施方式之一，是触控处理装置令触控电极所发出的驱动信号由方波改为弦波，以便尽量减少对像素更新的瞬时干扰，进而减少干扰时所产生的异常暗亮情况对使用者的影响。此实施方式可以应用于一次提供驱动信号给单一条触控电极的情况，例如前述的互电容侦测。也可以应用于一次提供驱动信号给多条触控电极的情况，例如一次提供驱动信号给所有的第一电极121，由所有的第二电极122负责感测驱动信号的全荧幕侦测模式。还可以应用于一次提供驱动信号给所有的第二电极122，由所有的第一电极121负责感测驱动信号的全荧幕侦测模式。此实施方式还可以应用于自电容侦测，例如一次提供驱动信号给所有的第一电极121，并由所有的第一电极121感测外部导电物件在垂直轴的位置，再一次提供驱动信号给所有的第二电极122，并由所有的第二电极122感测外部导电物件在横轴的位置。这里所提供的驱动信号都可以适用本发明所揭露的弦波信号。
除了将驱动信号由方波改为弦波的做法以外，还可以在前述的全荧幕侦测模式下，稍微调整提供方波至不同第一电极121的时间点，使得被某一条第一电极121所覆盖的像素横轴不会同时受到相邻第一电极121同时发出的方波所影响。换言之，触控处理装置在第一时机点提供方波驱动信号给一个电极，并且在第二时机点提供方波驱动信号给平行且相邻于该电极的另一个电极，第二时机点要晚于第一时机点。在一个范例中，该第二时机点与该第一时机点的时间差小于该方波驱动信号的一个周期。
当该方波驱动信号的周期很短，不足以让所有平行排列的电极有依序延迟提供方波驱动信号的可能时，可以让所有平行排列的电极分为多组，每一组电极发出方波驱动信号的时机点的时间差可以控制在于该方波驱动信号的一个周期之内。例如共有二十条电极，分为五组，每组四条电极。每一组的相邻电极被提供方波驱动信号的时间差为五分之一方波的周期。因为在相同时机点提供方波驱动信号给每一组的同一条电极，每一条同时接收方波驱动信号的电极相隔较远，使得某一条电极所覆盖的像素横轴不会同时受到相邻电极同时发出的方波所影响。
请参阅图4所示，其为根据本发明一个实施例的一种减少触控液晶荧幕受到触控驱动信号干扰的方法。该方法包含两个步骤。步骤410：触控处理装置同时提供弦波驱动信号给至少一条第一电极，其中荧幕控制器在提供弦波驱动信号的时间内依序更新该多条像素横轴。步骤420：触控处理装置利用该多条第二电极感测该弦波驱动信号。步骤410与420可以同时进行。或者步骤410先执行，步骤410与420的执行时间有部分重叠。
在该实施例中，本申请提供一种减少触控液晶荧幕受到触控驱动信号干扰的方法，该触控液晶荧幕包含多条像素横轴组成的显示器、多条平行的第一电极与多条平行的第二电极，该多条第一电极与该多条第二电极互相形成多个交叠处，该方法包含：同时提供弦波驱动信号给至少一条该第一电极；以及利用该多条第二电极感测该弦波驱动信号，其中在提供弦波驱动信号的时间内依序更新该多条像素横轴。
在一个范例中，为了进行全荧幕侦测是否有外部导电物件近接于该触控液晶荧幕，上述的同时提供弦波驱动信号给至少一条该第一电极的步骤更包含同时提供弦波驱动信号给所有的该第一电极。
在一个范例中，由于本方法可以减少触控液晶荧幕受到触控驱动信号干扰，该多条平行的第一电极更平行于该多条像素横轴。在一个范例中，上述的被依序更新的该多条像素横轴的至少一条像素横轴被该第一电极所覆盖。
在一个范例中，由于本方法的功效，尽管in-cell形式的液晶荧幕结构中，第一电极与控制像素横轴更新的像素电极相当接近，但还是可以借由本方法可以减少触控液晶荧幕受到触控驱动信号干扰，该触控液晶荧幕为in-cell形式。在另一个范例中，由于本方法可以减少触控液晶荧幕受到触控驱动信号干扰，该触控液晶荧幕为on-cell形式。
请参阅图5所示，其为根据本发明一个实施例的一种减少触控液晶荧幕受到触控驱动信号干扰的电子系统500。该电子系统500包含触控液晶荧幕510；荧幕控制器540；以及触控处理装置530。该触控液晶荧幕110包含多条像素横轴组成的显示器、多条平行的第一电极121与多条平行的第二电极122，该多条第一电极121与该多条第二电极122互相形成多个交叠处。该荧幕控制器540用于依序更新该多条像素横轴。该触控处理装置530包含：驱动电路531，用于同时提供弦波驱动信号给至少一条第一电极121；以及感测电路532，用于利用该多条第二电极122感测该弦波驱动信号，其中在提供弦波驱动信号的时间内，该多条像素横轴被该荧幕控制器540依序更新。
在一个实施例中，本申请提供一种减少触控液晶荧幕受到触控驱动信号干扰的触控处理装置，其中该触控液晶荧幕包含多条像素横轴组成的显示器、多条平行的第一电极与多条平行的第二电极，该多条第一电极与该多条第二电极互相形成多个交叠处，该触控处理装置包含：驱动电路，用于同时提供弦波驱动信号给至少一条第一电极；以及感测电路，用于利用该多条第二电极感测该弦波驱动信号，其中在提供弦波驱动信号的时间内，该多条像素横轴被荧幕控制器依序更新。
在一个范例中，为了进行全荧幕侦测是否有外部导电物件近接于该触控液晶荧幕，上述的驱动电路在同时提供弦波驱动信号给至少一条该第一电极的步骤更包含同时提供弦波驱动信号给所有的该第一电极。
在一个范例中，由于本触控处理装置可以减少触控液晶荧幕受到触控驱动信号干扰，该多条平行的第一电极更平行于该多条像素横轴。在一个范例中，上述的被依序更新的该多条像素横轴的至少一条像素横轴被该第一电极所覆盖。
在一个范例中，由于本触控处理装置的功效，尽管in-cell形式的液晶荧幕结构中，第一电极与控制像素横轴更新的像素电极相当接近，但还是可以借由本触控处理装置可以减少触控液晶荧幕受到触控驱动信号干扰，该触控液晶荧幕为in-cell形式。在另一个范例中，由于本触控处理装置可以减少触控液晶荧幕受到触控驱动信号干扰，该触控液晶荧幕为on-cell形式。
在一个实施例中，本申请提供一种减少触控液晶荧幕受到触控驱动信号干扰的电子系统，该电子系统包含：触控液晶荧幕；荧幕控制器；以及触控处理装置。该触控液晶荧幕包含多条像素横轴组成的显示器、多条平行的第一电极与多条平行的第二电极，该多条第一电极与该多条第二电极互相形成多个交叠处。该荧幕控制器用于依序更新该多条像素横轴。该触控处理装置包含：驱动电路，用于同时提供弦波驱动信号给至少一条第一电极；以及感测电路，用于利用该多条第二电极感测该弦波驱动信号，其中在提供弦波驱动信号的时间内，该多条像素横轴被该荧幕控制器依序更新。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种减少触控液晶荧幕受到触控驱动信号干扰的方法，其特征在于该触控液晶荧幕包含多条像素横轴组成的显示器、多条平行的第一电极与多条平行的第二电极，该多条第一电极与该多条第二电极互相形成多个交叠处，该多条平行的第一电极平行于该多条像素横轴，该方法包含：
同时提供弦波驱动信号给至少一条该第一电极；以及
利用该多条第二电极感测该弦波驱动信号，
其中在提供弦波驱动信号的时间内依序更新该多条像素横轴，上述的被依序更新的该多条像素横轴的至少一条像素横轴被该第一电极所覆盖。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：其中上述的同时提供弦波驱动信号给至少一条该第一电极的步骤更包含同时提供弦波驱动信号给所有的该第一电极。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：其中上述的触控液晶荧幕为in-cel l形式。
4.一种减少触控液晶荧幕受到触控驱动信号干扰的触控处理装置，其特征在于其中该触控液晶荧幕包含多条像素横轴组成的显示器、多条平行的第一电极与多条平行的第二电极，该多条第一电极与该多条第二电极互相形成多个交叠处，该多条平行的第一电极平行于该多条像素横轴，该触控处理装置包含：
驱动电路，用于同时提供弦波驱动信号给至少一条该第一电极；以及
感测电路，用于利用该多条第二电极感测该弦波驱动信号，
其中在提供弦波驱动信号的时间内，该多条像素横轴被荧幕控制器依序更新，上述的被依序更新的该多条像素横轴的至少一条像素横轴被该第一电极所覆盖。
5.根据权利要求4所述的触控处理装置，其特征在于：其中上述的驱动电路在同时提供弦波驱动信号给至少一条该第一电极的步骤更包含同时提供弦波驱动信号给所有的该第一电极。
6.根据权利要求4所述的触控处理装置，其特征在于：其中该触控液晶荧幕为in-cel l形式。
7.一种减少触控液晶荧幕受到触控驱动信号干扰的电子系统，其特征在于该电子系统包含：
触控液晶荧幕，包含多条像素横轴组成的显示器、多条平行的第一电极与多条平行的第二电极，该多条第一电极与该多条第二电极互相形成多个交叠处，该多条平行的第一电极平行于该多条像素横轴；
荧幕控制器，用于依序更新该多条像素横轴；以及
触控处理装置，更包含：
驱动电路，用于同时提供弦波驱动信号给至少一条该第一电极；以及
感测电路，用于利用该多条第二电极感测该弦波驱动信号，其中在提供弦波驱动信号的时间内，该多条像素横轴被该荧幕控制器依序更新，上述的被依序更新的该多条像素横轴的至少一条像素横轴被该第一电极所覆盖。
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