CN113168267B - 触控装置、电子设备和驱动方法 - Google Patents
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Abstract
一种触控装置、电子设备及驱动方法。该触控装置,包括:阵列排布的多个触控传感器;多条触控线,与所述多个触控传感器连接;控制器,与所述多条触控线连接,且该控制器被配置为经由所述多条触控线同时发送多个第一触控信号分别至所述多个触控传感器,并经由所述多条触控线同时接收所述多个触控传感器产生的多个第二触控信号。该触控装置可以实现同步扫描,频分复用,节省调试周期和成本,而且多条触控线均同时被施加第一触控信号,使得相邻触控线之间的电平相似,可以降低相邻触控线之间的寄生电容容值,从而可以进一步提高触控精度,有利于驱动更长的触控线。
Description
技术领域
本公开的实施例涉及一种触控装置、电子设备和驱动方法。
背景技术
触摸屏集成了显示和触控两种功能,根据结构的不同可以分为两类:一类是外挂式触摸屏;另一类是一体式触摸屏。一体式触摸屏包括外置式(On-Cell)触摸屏和内嵌式(In-Cell)触摸屏。内嵌式触摸屏由于可以降低触摸屏整体的厚度以及触摸屏的制作成本,从而得到了广泛的应用。
发明内容
本公开至少一实施例提供一种触控装置,包括:阵列排布的多个触控传感器;多条触控线,与所述多个触控传感器连接;控制器,与所述多条触控线连接,且所述控制器配置为经由所述多条触控线同时发送多个第一触控信号分别至所述多个触控传感器,并经由所述多条触控线同时接收所述多个触控传感器产生的多个第二触控信号。
例如,本公开至少一实施例提供的触控装置,还包括:多个调制器;所述多个调制器与所述多条触控线一一对应连接,且所述多个调制器被配置为对所述多个第二触控信号分别进行调制。
例如,本公开至少一实施例提供的触控装置,还包括:多个自适应控制电路;所述多个自适应控制电路分别与所述控制器连接,以及分别与所述多个调制器一一对应连接,且所述多个自适应控制电路被配置为:根据预设信噪比对调制后的所述多个第二触控信号的频率分别进行自适应调节,以获得各个第二触控信号的调节后的频率;并将所述各个第二触控信号的调节后的频率发送至所述控制器。
例如,在本公开至少一实施例提供的触控装置中,所述控制器还配置为:基于所述各个第二触控信号的调节后的频率对与其对应的各个第一触控信号的频率进行调节,以获得各个第一触控信号的调节后的频率;并基于所述各个第一触控信号的调节后的频率分别发送所述多个第一触控信号至所述多个触控传感器。
例如,在本公开至少一实施例提供的触控装置中,所述多个调制器为数字调制器,且配置为对所述多个第二触控信号分别进行数字化处理。
例如,在本公开至少一实施例提供的触控装置中,所述数字调制器包括过采样电路单元、量化编码电路单元和噪声整形电路单元;所述过采样电路单元配置为对所述多个第二触控信号进行过采样,以得到过采样数据;所述量化编码电路单元配置为对所述过采样数据进行量化和编码,以将所述多个第二触控信号数字化;所述噪声整形电路单元配置为将所述数字化的所述多个第二触控信号中的低频噪声整形为高频噪声。
例如,在本公开至少一实施例提供的触控装置中,所述过采样的频率大于奈奎斯特频率。
例如,在本公开至少一实施例提供的触控装置中,所述数字调制器还包括低通滤波器;所述低通滤波器配置为过滤掉所述噪声整形电路单元中获得的所述高频噪声。
例如,本公开至少一实施例提供的触控装置,还包括数字抽取滤波器;所述数字抽取滤波器配置为对过滤后的所述多个第二触控信号进行抽取降频。
例如,在本公开至少一实施例提供的触控装置中,每个触控传感器包括单个触控电极,所述单个触控电极为自电容电极。
例如,在本公开至少一实施例提供的触控装置中,每个触控传感器包括第一触控电极和第二触控电极;所述第一触控电极和所述第二触控电极之一为驱动电极且另一个为感应电极。
例如,在本公开至少一实施例提供的触控装置中,所述第一触控电极具有镂空区域,所述第二触控电极的至少部分位于所述第一触控电极的镂空区域内。
例如,在本公开至少一实施例提供的触控装置中,所述第一触控电极被配置为接收第一频率的自电容信号和第二频率的互电容信号的叠加信号,所述第二触控电极被配置为接收所述第一频率的自电容信号。
本公开至少一实施例还提供一种电子设备,包括本公开任一实施例提供的触控装置。
本公开至少一实施例还提供一种触控装置的驱动方法,包括:通过所述多条触控线同时向所述多个触控传感器施加第一触控信号;分别接收所述多个触控传感器产生的第二触控信号,以确定触控点的位置。
例如,在本公开至少一实施例提供的驱动方法中,在所述触控装置还包括多个调制器和与所述多个调制器一一对应连接的多个自适应控制电路的情形下,所述驱动方法还包括:基于在第i-1次扫描过程中产生的多个第二触控信号,分别对在所述第i-1次扫描过程中产生的所述多个第二触控信号通过其分别对应的调制器进行去噪和数字化处理;根据预设信噪比,通过所述多个自适应控制电路对去噪和数字化后的所述多个第二触控信号的频率分别进行自适应调节,以分别获取在所述第i-1次扫描过程中产生的所述多个第二触控信号的调节后的频率;通过所述控制器接收在所述第i-1次扫描过程中产生的多个第二触控信号的调节后的频率,并基于在所述第i-1次扫描过程中产生的所述多个第二触控信号的调节后的频率分别对第i次扫描过程中的多个第一触控信号的频率进行调节,以分别获得所述多个第一触控信号的调节后的频率;i为大于1的整数。
例如,本公开至少一实施例提供的驱动方法,还包括:基于所述多个第一触控信号的调节后的频率分别发送所述多个第一触控信号至所述多个触控传感器。
例如,在本公开至少一实施例提供的驱动方法中,根据预设信噪比,通过所述多个自适应控制电路对去噪和数字化后的所述多个第二触控信号的频率分别进行自适应调节,包括:分别设定所述多个第二触控信号的预设信噪比;分别获取在所述第i-1次扫描过程中产生的去噪和数字化后的所述多个第二触控信号在达到其对应的预设信噪比时的频率,以分别作为所述多个第二触控信号的调节后的频率。
例如,在本公开至少一实施例提供的驱动方法中,通过数字调制器分别对在所述第i-1次扫描过程中产生的所述多个第二触控信号进行去噪和数字化处理。
例如,在本公开至少一实施例提供的驱动方法中,通过数字调制器分别对在所述第i-1次扫描过程中产生的所述多个第二触控信号进行去噪和数字化处理,包括:对所述多个第二触控信号进行过采样、量化编码和噪声整形处理。
例如,在本公开至少一实施例提供的驱动方法中,通过数字调制器分别对在所述第i-1次扫描过程中产生的所述多个第二触控信号进行去噪和数字化处理,还包括:对所述噪声整形后的多个第二触控信号进行抽取滤波。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案,下面将对实施例的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅涉及本公开的一些实施例,而非对本公开的限制。
图1A为一种积分型模数转换器的示意图;
图1B为图1A所示的积分型模数转换器的信号处理示意图;
图1C为一种触控扫描示意图;
图2A为本公开至少一实施例提供的一种触控装置的示意图;
图2B为图2A所示的触控装置工作时施加至各条触控线上的第一触控信号的时序图;
图3为本公开至少一实施例提供的另一种触控装置的示意图;
图4A为本公开至少一实施例提供的一种数字调制器的示意图;
图4B为本公开至少一实施例提供的一种自适应控制电路的自适应学习流程图;
图5为本公开至少一实施例提供的一种数字调制器的结构示意图;
图6为本公开至少一实施例提供的一种触控传感器的示意图;
图7为本公开至少一实施例提供的另一种触控传感器的示意图;
图8为本公开至少一实施例提供的一种驱动方法的流程图;以及
图9为本公开至少一实施例提供的一种电子设备的示意图。
具体实施方式
为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本公开实施例的附图,对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例是本公开的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例,本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本公开保护的范围。
除非另外定义,本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性,而只是用来区分不同的组成部分。同样,“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制,而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同,而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接,而是可以包括电性的连接,不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系,当被描述对象的绝对位置改变后,则该相对位置关系也可能相应地改变。
随着触控技术的不断发展,触控信号的传输速率越来越快,对报点率的要求也越来越高。相应地,这就要求信号转换器的工作速度越来越快,精度越来越高,从而对触控信号的信噪比(SNR)的要求也越来越高。因此,SNR的提升对触控技术的发展和进步有重大的意义。例如,一方面,提升触控信号的SNR有利于提升手机等电子显示装置的触控性能,例如,可用于对SNR要求较高的水滴条件下报点(即触控屏上有水滴时的报点)等;另一方面,提升触控信号的SNR还有利于拓宽触控装置的应用领域,例如,在对SNR要求较高的主动笔技术、基因测序技术或屏下指纹识别等领域内的应用。因此,如何有效地进行信号处理以提升信噪比成为本领域内亟需解决的问题。
例如,传统的触控技术中,对于触控电极阵列采用的扫描方式为分时扫描的方式。例如,参考图1C,例如,模拟信号产生器102将触控驱动信号逐行输入到触控电极阵列10中,接收信号处理器101接收触控电极阵列10响应于各行触控驱动信号产生的触控检测信号,从而实现逐行扫描,并根据扫描检测结果以判断例如手指、触控笔等在触控电极阵列上的触控位置。例如,通常情况下,对逐行扫描过程中的触控信号(例如,触控检测信号或触控驱动信号)的处理通常采用如图1A所示积分型ADC(模数转换器,Analog-to-DigitalConverter)实现。
例如,参考图1A和图1B,该积分型ADC的输入端Vin输入输入电压(例如,触控信号),经过一段时间(例如,上升时间tu)的积分后,通过在参考电压端Vref输入一个反相的参考电压,持续到积分型ADC归零,例如,持续时间为下降时间td,从而得到该积分型ADC的输入电压的公式为Vin=Vref*(td/tu)。由此可以看出,该积分型ADC的输入信号的分辨率仅和参考电压以及积分时间(例如,tu和td)有关,难以实现输入信号的高分辨率的转换,因此,应用领域受到一定的局限。而且,该积分型ADC还存在很多其他问题,例如,主要适用于解决中速或低速等中等精度的数据采集和智能仪器、积分器饱和、积分器因宽带电路噪声限制了比较器精确检测而产生的输出归零能力、介电吸收影响积分电容品质等,这些问题均对产品的触控性能造成了一定限制。
发明人还注意到,基于上述积分型ADC和分时扫描产生的触控信号的信噪比普遍在40~50dB(分贝)左右,该信噪比的局限性会严重影响触控质量,而且在不附加红外传感器的情况下对例如Hover(悬浮)等小信号的位置检测不敏感。
针对上述问题,本公开至少一实施例提供一种触控装置,包括:阵列排布的多个触控传感器;多条触控线,与多个触控传感器一一对应连接;控制器,与多条触控线连接,且该控制器配置为经由多条触控线同时发送多个第一触控信号分别至多个触控传感器,并经由多条触控线同时接收多个触控传感器产生的多个第二触控信号。
本公开一些实施例还提供对应于上述触控装置的电子设备和驱动方法。
本公开上述实施例提供的触控装置,通过控制器控制第一触控信号在所有触控线上的同步传输,可以实现各行或各列的触控传感器进行同步扫描,以节省调试周期和成本,而且多条触控线均同时被施加第一触控信号,使得相邻触控线之间的电平相似,可以降低相邻触控线之间的寄生电容容值,从而可以进一步提高触控精度,有利于驱动更长的触控线。
下面结合附图对本公开的实施例及其示例进行详细说明。
图2A为本公开至少一实施例提供的一种触控装置的示意图,图2B为图2A所示的触控装置工作时施加至各条触控线上的第一触控信号的时序图。下面参考图2A和图2B对本公开至少一实施例提供的触控装置进行详细地介绍。
如图2A所示,在一些示例中,该触控装置1包括阵列排布的多个触控传感器11(例如,包括触控电极阵列10)、多条触控线TL和控制器21。该触控装置1还包括触控显示面板(图中未示出)和驱动电路板20,驱动电路板20位于触控装置1的邦定区,且与触控显示面板邦定,以在触控阶段向触控显示面板提供第一触控信号等以及接收触控电极阵列中产生的第二触控信号,并进行分析处理,在显示阶段向触控显示面板提供数据驱动信号、栅极扫描信号或电源电压等,以驱动该触控显示面板进行显示。
例如,在一些示例中,该触控传感器11可复用作公共电极。例如,在显示阶段,向该触控传感器11提供显示用的公共电压,以使得触控传感器11在此阶段复用作公共电极113以驱动像素单元发光;在触控阶段,向该触控传感器11提供该触控驱动信号,以实现触控检测。
因此,在该实施例中,通过对该触控显示面板进行分时驱动,从而可以实现触控传感器的复用。
当然,本公开实施例提供的触控显示面板也可以采用同时驱动的方式,只要能够满足实现相应的功能即可,本公开的实施例对此不作限制。
例如,该阵列排布的多个触控传感器11和多条触控线TL位于该触控显示面板上。例如,该触控传感器11可以集成在该触控显示面板的玻璃基板之下,例如形成内嵌式触控装置,也可以集成在该触控显示面板的玻璃基板之上,例如形成外挂式触控装置,本公开的实施例对此不作限制。
例如,该控制器21集成在驱动电路板20上。例如,该控制器21可以是各种可以实现控制功能的装置。例如,控制器21可以包括处理器和存储器。该处理器可以是中央处理单元(CPU)、数据信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)等具有数据处理能力和/或指令执行能力的其它形式的处理单元,可以为通用处理器或专用处理器,可以是基于X86或ARM架构的处理器等等。存储器可以包括一个或多个计算机程序产品,计算机程序产品可以包括各种形式的计算机可读存储介质,例如易失性存储器和/或非易失性存储器。易失性存储器例如可以包括随机存取存储器(RAM)和/或高速缓冲存储器(cache)等。非易失性存储器例如可以包括只读存储器(ROM)、硬盘、闪存等。在计算机可读存储介质上可以存储一个或多个计算机程序指令,处理器可以运行所述程序指令,以实现本公开实施例中(由处理器实现)的功能以及/或者其它期望的功能,例如同步扫描等。在所述计算机可读存储介质中还可以存储各种应用程序和各种数据,例如信号频率以及所述应用程序使用和/或产生的各种数据等。
例如,该多条触控线TL与该阵列排布的多个触控传感器11连接,以向该多个触控传感器传输第一触控信号(例如,触控驱动信号)。
例如,控制器21与多条触控线TL连接,且配置为经由多条触控线TL同时发送多个第一触控信号分别至多个触控传感器11,并经由多条触控线TL同时接收多个触控传感器11产生的多个第二触控信号,以实现各行或各列触控传感器的同步触控扫描。
例如,在一些示例中,如图6所示,每个触控传感器11可以包括单个触控电极。例如,每个触控电极均与一条触控线TL连接,以实现第一触控信号和第二触控信号的传输。例如,在该示例中,该单个触控电极本身具有自电容,可以根据该自电容的变化确定例如手指、触控笔等的触摸位置。
例如,在另一些示例中,如图7所示,每个触控传感器11包括第一触控电极111和第二触控电极112。例如,第一触控电极111和第二触控电极112之一为驱动电极且另一个为感应电极。
例如,在一些示例中,第一触控电极111具有镂空区域113,第二触控电极112的至少部分位于第一触控电极111的镂空区域113内。在该示例中,响应于触摸操作,不仅第一触控电极111和第二触控电极112之间的互电容会发生变化,第一触控电极111和第二触控电极112本身的自电容也会发生变化,从而可以实现自互容触控检测一体,以进一步提高触控精度。
由于各个触控电极本身自电容的信号量高,二者之间的互电容虽然信号量相对较低但是报位准确(例如,不会出现“鬼点”现象),因此,在该示例中,通过采用自互容触控检测一体的结构来实现触控,可以兼备二者的优点,提高触控灵敏度。
例如,在该示例中,如图7所示,多个第一触控电极例如包括N行,多个第二触控电极例如包括M列,N和M均为大于1的整数,由此触控电极阵列10包括N行和M列的网格。例如,该N行第一触控电极111与沿行方向(例如,和栅线平行的方向)延伸的N条触控线TL连接以同时接收N个第一触控信号(例如,如图2B所示的Row1-RowN),该M列第二触控电极112与沿列方向(例如,和行方向垂直的方向)延伸的M条触控线TL连接以同时接收M个第一触控信号(例如,如图2B所示的Col1-ColM)。如图2B所示,该第一触控信号Row1-RowN和第一触控信号Col1-ColM同时为有效电平,从而实现各行第一触控电极111和各列第二触控电极112的同步扫描。
例如,在该示例中,控制器21与多条触控线TL连接,且配置为同时发送N第一触控信号(例如,如图2B所示的Row1-RowN)至N行第一触控电极111和发送M个第一触控信号(例如,如图2B所示的Col1-ColM)分别至M列第二触控电极112,以实现行方向和列方向的同步触控扫描。例如,该N行第一触控电极111和M列第二触控电极112响应于其接收的第一触控信号分别产生对应的第二触控信号,该N+M条触控线同时将该第二触控信号传输控制器21中,例如,传输至控制器21中的接收信号处理器(图中未示出)中,以根据该第二触控信号分析判断例如手指、触控笔等的触控位置。例如,该第二触控信号中包括各个电极的自电容信号以及第一触控电极和第二触控电极之间的互电容信号。
例如,在该示例中,虽然各个第一触控信号同时发出,但施加至N行第一触控电极的第一触控信号和施加至M列第二触控电极的第一触控信号不同。例如,施加至所述第一触控电极的第一触控信号为第一频率的自电容信号和第二频率的互电容信号的叠加,施加至第二触控电极的第一触控信号为所述第一频率的自电容信号,反之亦然,从而可以实现自互容触控检测一体,提高触控精度。例如,第一频率表示用于根据各个触控电极本身的自电容信号进行触控检测时发送触控驱动信号的频率;第二频率表示用于根据第一触控电极和第二触控电极之间的互电容信号进行触控检测时发送触控驱动信号的频率。
对应地,在第二触控电极112上接收的第二触控信号包括叠加在一起的第一频率的自电容信号和第二频率的互电容信号,在第一触控电极111上接收第二触控信号包括第一频率的自电容信号,可以根据频率的不同分离自电容信号和互电容信号,并根据自电容信号的信号量判断触摸点的大致位置,然后根据互电容信号判断触摸点的具体位置,因此,基于该自互容触控检测一体的结构,可以结合自电容和互电容各自的优点,从而可以提高触控精度。
例如,由于该触控电极阵列中的每行每列触控线均同时发送第一触控信号以及同时接受第二触控信号,因此,可以通过确定自电容变化的行和列的交叉点,确定触摸点的位置。根据互电容的变化量确定触摸点的方法与此类似,在此不再赘述。
例如,该第一触控电极111和第二触控电极112还可以是仅形成互电容电极的结构,即第一触控电极111不包括镂空区域113,在此不再赘述。本公开的实施例对此不作限制。
需要注意的是,在下面的实施例中,以图7所示的触控传感器为例进行说明,本公开的实施例对此不作限制。
在本公开实施例中,通过控制器控制第一触控信号在所有触控线上的同步传输,可以实现同步扫描,频分复用,节省调试周期和成本,而且多条触控线均同时被施加第一触控信号,使得相邻触控线之间的电平相似,可以降低相邻触控线之间的寄生电容容值,从而可以进一步提高触控精度,有利于驱动更长的触控线。
图3为本公开至少一实施例提供的另一种触控装置的示意图。例如,在一些示例中,如图3所示,在图2A所示的示例的基础上,该触控装置1还包括多个调制器22。例如,该多个调制器22与多条触控线TL一一对应连接,且配置为对多个第二触控信号分别进行调制,从而可以实现每条触控线上传输的信号的单独调制。
例如,该多个调制器22每个可以实现为数字调制器,且配置为对多个第二触控信号分别进行数字化处理。例如,该数字调制器为一位(1-bit)sigma-delta(∑-Δ)调制器,本公开的实施例对此不作限制。
图4A为本公开至少一实施例提供的一种数字调制器的示意图。例如,如图4A所示,该数字调制器22还包括模拟低通滤波器222,在第二触控信号进行过采样之前,先经过模拟低通滤波器222滤除第二触控信号中的一部分噪声,该模拟低通滤波器与过采样电路单元223连接,以将滤除噪声后的模拟信号(第二触控信号)输入至过采样电路单元223中进行过采样。
例如,如图4A所示,在一些示例中,该数字调制器22包括过采样电路单元223、量化编码电路单元224和噪声整形电路单元225。
例如,过采样电路单元223配置为对第二触控信号(例如,为模拟信号)进行过采样,以得到过采样数据。例如,过采样的频率远高于奈奎斯特频率。
例如,量化编码电路单元224配置为对过采样数据进行量化和编码,以将第二触控信号数字化,从而可以将第二触控信号从模拟信号变为易于处理的数字信号。例如,可以采用增量编码的方式,即根据量化后的数据中的前一量值与后一量值的差值的大小来进行编码,具体操作可参考本领域内的相关描述,在此不再赘述。本公开的实施例对此不作限制。
例如,噪声整形电路单元225配置为将数字化的第二触控信号中的低频噪声整形为高频噪声。
例如,如图4A所示,在另一些示例中,该数字调制器22还包括低通滤波器226,例如,该低通滤波器为数字低通滤波器,配置为过滤掉噪声整形电路单元225中获得的高频噪声。
例如,噪声整形电路单元225可以将低频处的噪声搬移至高频,例如,将噪声更多的集中于fs/2~Kfs/2范围内。这样,噪声就不再均匀分布了,由于噪声都被搬移到了高频,所以信号传输的带宽内的噪声变得很少,有用频带以外的噪声变得比较多。这时,再经过后面的低通滤波器226,就可以将低频的有用信号保留,而高频的量化噪声则被滤除,从而可以避免在数字抽取滤波器227进行抽取时发生信号的混叠,混叠会使得有带宽内的信噪比降低。
例如,在另一些示例中,该触控装置1还包括数字抽取滤波器227。例如,数字抽取滤波器227配置为对过滤后的数字化数据信号进行抽取降频,例如,进行1/k采样提取,从而将采样频率降低到奈奎斯特采样频率左右。例如,经过过采样电路单元223和噪声整形电路单元225之后,调制器输出信号的速率是非常快的,例如为kfs。如此快的速率并不能直接使用,所以通过该数字抽取滤波器227把这个从低速通过过采样电路单元后变成高速的信号重新再变成低速。
例如,关于sigma-delta调制器的更详细描述可以参考本领域的相关介绍,在此不再赘述。
例如,在另一些示例中,该触控装置1还包括与该多个调制器22一一对应连接的多个自适应控制电路23。
例如,该自适应控制电路23可以是各种可以实现自适应控制功能的装置。例如,自适应控制电路23可以包括处理器和存储器。该处理器可以是中央处理单元(CPU)、数据信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)等具有数据处理能力和/或指令执行能力的其它形式的处理单元,可以为通用处理器或专用处理器,可以是基于X86或ARM架构的处理器等等。存储器可以包括一个或多个计算机程序产品,计算机程序产品可以包括各种形式的计算机可读存储介质,例如易失性存储器和/或非易失性存储器。易失性存储器例如可以包括随机存取存储器(RAM)和/或高速缓冲存储器(cache)等。非易失性存储器例如可以包括只读存储器(ROM)、硬盘、闪存等。在计算机可读存储介质上可以存储一个或多个计算机程序指令,处理器可以运行所述程序指令,以实现本公开实施例中(由处理器实现)的功能以及/或者其它期望的功能,例如获取第二调制信号的频率等。在计算机可读存储介质中还可以存储各种应用程序和各种数据,例如预设信噪比以及所述应用程序使用和/或产生的各种数据等。
例如,自适应控制电路23主要包括状态预测器、自适应律、被控对象、低通滤波器和控制律。自适应控制电路23的设计主要通过对状态预测器、自适应律和控制律的设计来实现对第二触控信号的频率的自适应调节。关于自适应控制电路23的具体工作原理可参考本领域的相关描述,在此不再赘述。
例如,可选用任意优化算法完成自适应控制电路23的功能,即根据调制器输出的数字信号进行自我学习,根据学习数据来修改控制律中的权值,建立数学模型并以SNR的标准(例如,预设信噪比)作为终止条件,满足条件的信号输出到下一模块(例如,输出至信号产生电路单元221),不满足条件的信号将继续进入学习循环流程中。
下面以单神经元PID自适应算法为例进行说明,对数字信号进行处理,建立数学模型,应用单神经元PID自适应算法进行优化,得到控制律中的最优模型。
如图4B所示,自适应控制电路23的自适应学习过程主要包括:首先设置目标SNR以及自适应控制电路23的初始参数值,该目标SNR例如叫做预设信噪比。例如,该预设信噪比为根据实际需求预先设置的该触控显示面板需要达到的信噪比。基于参考模型1(例如,为PID控制器)获取调制器22输出的数字信号的SNR偏差,并基于该SNR偏差、单神经元学习状态量(具有上述初始参数值)、学习规则(例如,采用无监督Hebb学习规则、有监督的Delta学习规则或有监督的Hebb学习规则等,本公开的实施例对此不作限制)等调制PID控制器的参数,并将调制后的参数规范化,由此获取参考模型2,并将该参考模型2作为参考模型1继续训练PID控制参数。同时,判断基于该具有调制后的参数的PID控制器获得的调制信号的信噪比是否大于设定值(例如,可以是预设信噪比的值),如果是,则输出该信号至例如信号产生电路单元221中,以用于调制第一触控信号的频率,如果是,则返回至参考模型1处,继续训练参考模型1(即上次训练过程中得到的参考模型2),直至获取满足SNR大于设定值的参考模型(即最优模型)和基于该最优模型获得的数字信号的频率为止。
例如,该单神经元自适应PID控制器中的单神经元模型可以采用本领域中的单神经元模型,在此不再赘述。
例如,该多个自适应控制电路23还与控制器21连接,且配置为:根据预设信噪比对调制后的多个第二触控信号的频率分别进行自适应调节,以获得各个第二触控信号的调节后的频率;并将各个第二触控信号的调节后的频率发送至控制器21。
例如,根据实际需要或触控显示面板的不同触控线处的噪声的不同,针对每条触控线上传输的触控信号分别设置对应的预设信噪比。
例如,该触控装置1包括N+M个调制器22和N+M个自适应控制电路23,与N+M条触控线TL一一对应连接,从而可以实现对每条触控线TL传输的触控信号的单独调节。
例如,该自适应控制电路23是根据在上一次触控扫描过程中产生的多个第二触控信号对当前次触控扫描过程中的多个第一触控信号的频率进行调节。例如,对应调节第n(n为大于1小与等于N的整数)行或第m(m为大于1小与等于M的整数)列触控线的触控信号中的自电容信号的频率或互电容信号的频率。例如,在一些示例中,针对第二触控信号中的自电容信号的频率的调节设置有一个预设信噪比,针对第二触控信号中的互电容信号的频率的调节设置有另一个预设信噪比,从而可以分别对其进行调节,以达到信噪比最优的状态。该第二触控信号调节后的频率即为自电容信号调节后的频率和互电容信号调节后的频率之和。
例如,该多个调制器22和自适应控制电路23的工作过程如下所述。
例如,基于在第i-1(i为大于1的整数)次扫描过程中产生的多个第二触控信号,分别对在第i-1次扫描过程中产生的多个第二触控信号通过其分别对应的调制器进行去噪和数字化处理。
例如,基于自适应调制器23对去噪和数字化后的多个第二触控信号的频率根据预设信噪比分别进行自适应调节,以分别获取在第i-1次扫描过程中产生的多个第二触控信号的调节后的频率。例如,分别设定多个第二触控信号的预设信噪比。例如,该预设信噪比可根据实际需要确定,本公开的实施例对此不作限制。例如,获取在第i-1次扫描过程中产生的去噪和数字化后的第二触控信号在达到其对应的预设信噪比时的频率,作为该第二触控信号的调节后的频率。例如,自适应控制电路23将获得的第二触控信号调节后的频率反馈给控制器21,从而控制器21可以基于该第二触控信号调节后的频率对其对应的第一触控信号的频率进行调节。
例如,控制器21接收在第i-1次扫描过程中产生的多个第二触控信号的调节后的频率,并基于在第i-1次扫描过程中产生的多个第二触控信号的调节后的频率分别对第i次扫描过程中的多个第一触控信号的频率进行调节,以分别获得多个第一触控信号的调节后的频率。
例如,控制器21中包括信号产生电路单元221,该信号产生电路单元221配置为产生例如第一触控信号,并基于该多个第一触控信号的调节后的频率将第一触控信号以对应频率发送至对应的触控线TL中。
例如,在高阶全数字触控信号调制中,X阶的信号传递函数和噪声传递函数分别为:
Sz=Z-X (1)
N(z)=(1-Z-1)X (2)
由此可得X阶调制器的最大信噪比为:
其中,SNRM表示最大信噪比,X表示调制器阶数,N表示位数,OSR表示过采样率。
由上述公式可知,X阶调制器的信噪比与位数N、调制器阶数X,过采样率OSR有关。例如,位数每提高一位,信噪比提高6dB;过采样率每提高一倍,信噪比提高3+6XdB,分辨率提高0.5+X位每倍频。
例如,在该实施例中,每条触控线由单独的调制器控制,可以自适应实时调频,规避高噪声频段,由此可以使得信噪比例如提升至80dB以上,有效地提升了触控性能。
另外,在本公开的实施例中,通过过采样、噪声整形、数字滤波自适应实时调频等途径完成全数字触控信号调制,通过抑制信号频带内的量化误差提高了系统的动态范围,实现高精度数据采集,增大信噪比,提高小信号处理能力,可在不附加红外传感器的情况下实现近距离的位置感应并且集成化的数字调制器减小了驱动电路板的尺寸,有助于实现该触控装置的窄边框设计。
图5为本公开至少一实施例提供的一种数字调制器的结构示意图。例如,如图5所示,该数字调制器包括差值放大器A1、积分器A2、比较器A3和数模转换器A4。
例如,在一些示例中,比较器A3为1-bit ADC,本公开的实施例对此不作限制。
例如,图4A中所示的数字调制器22中的过采样电路单元223、量化编码电路单元224和噪声整形电路单元225等可以通过图5中的差值放大器A1至数模转换器A4实现,从而实现信号的数字化处理,具体过程可参考本领域的相关描述,在此不再赘述。
需要说明的是,为表示清楚、简洁,本公开的实施例并没有给出该触控装置1的全部组成单元。为实现该触控装置1的基本功能,本领域技术人员可以根据具体需要提供、设置其他未示出的结构,本公开的实施例对此不作限制。
本公开至少一实施例还提供一种电子设备。图9为本公开至少一实施例提供的一种电子设备的示意图。例如,如图9所示,该电子设备100包括本公开任一实施例提供的触控装置1和显示面板2,例如,该触控装置2可以是如图2A或图3所示的触控装置。
例如,该触控装置1中的触控传感器11可以集成在该显示面板2的玻璃基板之下,例如形成内嵌式触控装置,也可以集成在该显示面板2的玻璃基板之上,例如形成外挂式触控装置,本公开的实施例对此不作限制。
例如,在一些示例中,该触控传感器11可复用作公共电极。例如,在显示阶段,向该触控传感器11提供显示用的公共电压,以使得触控传感器11在此阶段复用作公共电极113以驱动显示面板2中的像素单元发光;在触控阶段,向该触控传感器11提供该触控驱动信号,以实现触控检测。
因此,在该实施例中,通过对该触控装置进行分时驱动,从而可以实现触控传感器的复用。
例如,电子设备可以为手机、平板电脑、笔记本电脑、电子书、游戏机、电视机、数码相框、导航仪等任何设备,也可以为任意的电子设备及硬件的组合,本公开的实施例对此不作限制。
需要说明的是,为表示清楚、简洁,本公开的实施例并没有给出该电子设备100的全部组成单元。为实现该电子设备100的基本功能,本领域技术人员可以根据具体需要提供、设置其他未示出的结构,本公开的实施例对此不作限制。
关于上述实施例提供的电子设备100的技术效果可以参考本公开的实施例中提供的触控装置的技术效果,这里不再赘述。
本公开至少一实施例还提供一种用于本公开任一实施例提供的触控装置的驱动方法。
图8为本公开至少一实施例提供的一种驱动方法的流程图。如图8所示,该驱动方法包括步骤S110和步骤S120。下面参考图8对本公开至少一实施例提供的驱动方法进行详细地介绍。
步骤S110:通过多条触控线同时向多个触控传感器施加第一触控信号;
步骤S120:分别接收多个触控传感器11产生的第二触控信号,以确定触控点的位置。
例如,该驱动方法可以通过图2A中所示触控装置实现。例如,该图2A中所示的触控装置中的触控传感器11采用图7所示的结构,将图2B所示的N行M列的第一触控信号同时施加至图7中所示的N行第一触控电极111和M列第二触控电极112,从而可以实现同步扫描。
例如,在该示例中,如图7所示,多个第一触控电极例如包括N行,多个第二触控电极例如包括M列,N和M均为大于1的整数,由此触控电极阵列10包括N行和M列的网格。例如,该N行第一触控电极111与在沿行方向(例如,和栅线平行的方向)延伸的N条触控线TL连接以接收N个第一触控信号(例如,如图2B所示的Row1-RowN),该M列第二触控电极112与沿列方向(例如,和行方向垂直的方向)延伸的M条触控线TL连接以接收M个第一触控信号(例如,如图2B所示的Col1-ColM)。
例如,在该示例中,控制器21与多条触控线TL连接,且配置为同时发送N第一触控信号(例如,如图2B所示的Row1-RowN)至与N行第一触控电极111以及发送M个第一触控信号(例如,如图2B所示的Col1-ColM)分别至M列第二触控电极112,以实现行方向和列方向的同步触控扫描。例如,该N行第一触控电极111和M列第二触控电极112响应于其接收的第一触控信号分别产生对应的第二触控信号,该N+M条触控线同时将该第二触控信号传输控制器21中,例如,传输至控制器21中的接收信号处理器中,以根据该第二触控信号分析判断例如手指、触控笔等的触控位置。例如,该第二触控信号中包括各个电极的自电容信号以及第一触控电极和第二触控电极之间的互电容信号。
例如,在该示例中,虽然各个第一触控信号同时发出,但施加至N行第一触控电极的第一触控信号和施加至M列第二触控电极的第一触控信号不同。例如,施加至所述第一触控电极的第一触控信号为第一频率的自电容信号和第二频率的互电容信号的叠加,施加至第二触控电极的第一触控信号为所述第一频率的自电容信号,从而可以实现自互容触控检测一体,提高触控精度。例如,第一频率表示用于根据各个触控电极本身的自电容信号进行触控检测时发送触控驱动信号的频率;第二频率表示用于根据第一触控电极和第二触控电极之间的互电容信号进行触控检测时发送触控驱动信号的频率。
例如,具体介绍可参考图7的描述,在此不再赘述。
例如,在一些示例中,触控装置还包括多个调制器22和与多个调制器一一对应连接的多个自适应控制电路23,关于调制器22和自适应控制电路23的介绍可参考图2A、图4A和图5的相关描述,在此不再赘述。
例如,在触控装置还包括多个调制器22和与多个调制器一一对应连接的多个自适应控制电路23的情形下,该驱动方法还包括:
基于在第i-1次扫描过程中产生的多个第二触控信号,分别对在第i-1次扫描过程中产生的多个第二触控信号通过其分别对应的调制器进行去噪和数字化处理;
通过自适应控制电路23对去噪和数字化后的多个第二触控信号的频率根据预设信噪比分别进行自适应调节,以分别获取在第i-1次扫描过程中产生的多个第二触控信号的调节后的频率;
通过控制器21接收在第i-1次扫描过程中产生的多个第二触控信号的调节后的频率,并基于在第i-1次扫描过程中产生的多个第二触控信号的调节后的频率分别对第i次扫描过程中的多个第一触控信号的频率进行调节,以分别获得多个第一触控信号的调节后的频率。
例如,该控制器21基于多个第一触控信号的调节后的频率发送分别多个第一触控信号至所述多个触控传感器11。
例如,在一些示例中,通过自适应控制电路23对去噪和数字化后的多个第二触控信号的频率根据预设信噪比分别进行自适应调节,包括:
分别设定多个第二触控信号的预设信噪比;
获取在第i-1次扫描过程中产生的去噪和数字化后的多个第二触控信号在达到其对应的预设信噪比时的频率,作为多个第二触控信号的调节后的频率。
例如,上述调制器为数字调制器,例如为1-bit sigma-delta调制器,从而可以通过该数字调制器分别对在第i-1次扫描过程中产生的多个第二触控信号进行去噪和数字化处理。本公开的实施例对此不作限制。
例如,在一些示例中,通过数字调制器分别对在第i-1次扫描过程中产生的多个第二触控信号进行去噪和数字化处理,包括:
对多个第二触控信号进行过采样、量化编码和噪声整形处理。
例如,在另一些示例中,通过数字调制器分别对在第i-1次扫描过程中产生的多个第二触控信号进行去噪和数字化处理,还包括:
对噪声整形后的多个第二触控信号进行抽取滤波。
需要注意的是,对于该数字化处理的详细过程可参考图4A的描述,在此在不再赘述。
需要说明的是,本公开的多个实施例中,该驱动方法的流程可以包括更多或更少的操作,这些操作可以顺序执行或并行执行。上文描述的驱动方法可以执行一次,也可以按照预定条件执行多次。
关于上述实施例提供的驱动方法的技术效果可以参考本公开的实施例中提供的触控装置的技术效果,这里不再赘述。
有以下几点需要说明:
(1)本公开实施例附图只涉及到与本公开实施例涉及到的结构,其他结构可参考通常设计。
(2)在不冲突的情况下,本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。
以上所述仅是本公开的示范性实施方式,而非用于限制本公开的保护范围,本公开的保护范围由所附的权利要求确定。
Claims (19)
1.一种触控装置,包括:
阵列排布的多个触控传感器;
多条触控线,与所述多个触控传感器连接;
控制器,与所述多条触控线连接,且所述控制器被配置为经由所述多条触控线同时发送多个第一触控信号分别至所述多个触控传感器,并经由所述多条触控线同时接收所述多个触控传感器产生的多个第二触控信号;
其中,所述触控装置还包括:
多个调制器,其中,所述多个调制器与所述多条触控线一一对应连接,且所述多个调制器被配置为对所述多个第二触控信号分别进行调制;
多个自适应控制电路,其中,所述多个自适应控制电路分别与所述控制器连接,以及分别与所述多个调制器一一对应连接,且所述多个自适应控制电路被配置为:
根据预设信噪比对调制后的所述多个第二触控信号的频率分别进行自适应调节,以获得各个第二触控信号的调节后的频率;
并将所述各个第二触控信号的调节后的频率发送至所述控制器。
2.根据权利要求1所述的触控装置,其中,所述控制器还配置为:
基于所述各个第二触控信号的调节后的频率对与其对应的各个第一触控信号的频率进行调节,以获得各个第一触控信号的调节后的频率;
并基于所述各个第一触控信号的调节后的频率分别发送所述多个第一触控信号至所述多个触控传感器。
3.根据权利要求1或2所述的触控装置,其中,所述多个调制器为数字调制器,且配置为对所述多个第二触控信号分别进行数字化处理。
4.根据权利要求3所述的触控装置,其中,所述数字调制器包括过采样电路单元、量化编码电路单元和噪声整形电路单元;其中,
所述过采样电路单元配置为对所述多个第二触控信号进行过采样,以得到过采样数据;
所述量化编码电路单元配置为对所述过采样数据进行量化和编码,以将所述多个第二触控信号数字化;
所述噪声整形电路单元配置为将数字化的所述多个第二触控信号中的低频噪声整形为高频噪声。
5.根据权利要求4所述的触控装置,其中,所述过采样的频率大于奈奎斯特频率。
6.根据权利要求5所述的触控装置,其中,所述数字调制器还包括低通滤波器,
其中,所述低通滤波器配置为过滤掉所述噪声整形电路单元中获得的所述高频噪声。
7.根据权利要求6所述的触控装置,还包括数字抽取滤波器,其中,所述数字抽取滤波器配置为对过滤后的所述多个第二触控信号进行抽取降频。
8.根据权利要求1或2所述的触控装置,其中,每个触控传感器包括单个触控电极,所述单个触控电极为自电容电极。
9.根据权利要求1或2所述的触控装置,其中,每个触控传感器包括第一触控电极和第二触控电极;其中,
所述第一触控电极和所述第二触控电极之一为驱动电极且另一个为感应电极。
10.根据权利要求9所述的触控装置,其中,所述第一触控电极具有镂空区域,所述第二触控电极的至少部分位于所述第一触控电极的镂空区域内。
11.根据权利要求10所述的触控装置,其中,所述第一触控电极被配置为接收第一频率的自电容信号和第二频率的互电容信号的叠加信号,所述第二触控电极被配置为接收所述第一频率的自电容信号。
12.一种电子设备,包括如权利要求1-11任一所述的触控装置。
13.一种如权利要求1所述的触控装置的驱动方法,包括:
通过所述多条触控线同时向所述多个触控传感器施加第一触控信号;
分别接收所述多个触控传感器产生的第二触控信号,以确定触控点的位置。
14.根据权利要求13所述的驱动方法,其中,在所述触控装置还包括多个调制器和与所述多个调制器一一对应连接的多个自适应控制电路的情形下,所述驱动方法还包括:
基于在第i-1次扫描过程中产生的多个第二触控信号,分别对在所述第i-1次扫描过程中产生的所述多个第二触控信号通过其分别对应的调制器进行去噪和数字化处理;
根据预设信噪比,通过所述多个自适应控制电路对去噪和数字化后的所述多个第二触控信号的频率分别进行自适应调节,以分别获取在所述第i-1次扫描过程中产生的所述多个第二触控信号的调节后的频率;
通过所述控制器接收在所述第i-1次扫描过程中产生的多个第二触控信号的调节后的频率,并基于在所述第i-1次扫描过程中产生的所述多个第二触控信号的调节后的频率分别对第i次扫描过程中的多个第一触控信号的频率进行调节,以分别获得所述多个第一触控信号的调节后的频率;
其中,i为大于1的整数。
15.根据权利要求14所述的驱动方法,还包括:
基于所述多个第一触控信号的调节后的频率分别发送所述多个第一触控信号至所述多个触控传感器。
16.根据权利要求14或15所述的驱动方法,其中,根据预设信噪比,通过所述多个自适应控制电路对去噪和数字化后的所述多个第二触控信号的频率分别进行自适应调节,包括:
分别设定所述多个第二触控信号的预设信噪比;
分别获取在所述第i-1次扫描过程中产生的去噪和数字化后的所述多个第二触控信号在达到其对应的预设信噪比时的频率,以分别作为所述多个第二触控信号的调节后的频率。
17.根据权利要求14或15所述的驱动方法,其中,通过数字调制器分别对在所述第i-1次扫描过程中产生的所述多个第二触控信号进行去噪和数字化处理。
18.根据权利要求17所述的驱动方法,其中,通过数字调制器分别对在所述第i-1次扫描过程中产生的所述多个第二触控信号进行去噪和数字化处理,包括:
对所述多个第二触控信号进行过采样、量化编码和噪声整形处理。
19.根据权利要求18所述的驱动方法,其中,通过数字调制器分别对在所述第i-1次扫描过程中产生的所述多个第二触控信号进行去噪和数字化处理,还包括:
对所述噪声整形后的多个第二触控信号进行抽取滤波。
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