TW201335815A - 雜訊頻譜估計器以及包含該雜訊頻譜估計器的觸碰螢幕元件 - Google Patents

雜訊頻譜估計器以及包含該雜訊頻譜估計器的觸碰螢幕元件 Download PDF

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Abstract

一種用於觸碰面板的雜訊頻譜估計器包含：適應性脈衝回應產生單元，其經組態以藉由對雜訊資料執行適應性訓練操作而產生脈衝回應資訊，所述雜訊資料是藉由對自所述觸碰面板接收的多個雜訊信號取樣而產生；以及估計單元，其經組態以藉由對所述脈衝回應資訊執行快速傅立葉變換（FFT）而產生與所述雜訊資料相關聯的雜訊頻譜估計資訊。

Description

雜訊頻譜估計器以及包含該雜訊頻譜估計器的觸碰螢幕元件
實例實施例大體而言是關於雜訊頻譜估計器，且更特定而言是關於用於觸碰面板的雜訊頻譜估計器以及包含雜訊頻譜估計器的觸碰螢幕元件。
觸碰面板及觸碰螢幕廣泛用於電子元件中以偵測由使用者進行的輸入動作或事件。使用者可使用(例如)手指或觸控筆(stylus pen)來觸碰所述觸碰螢幕的表面，以使得可在將觸碰螢幕用作輸入構件的電子元件中執行所要功能。
實施例是關於一種用於觸碰面板的雜訊頻譜估計器，包含：適應性脈衝回應產生單元，其經組態以藉由對雜訊資料執行適應性訓練操作而產生脈衝回應資訊，所述雜訊資料是藉由對自所述觸碰面板接收的多個雜訊信號取樣而產生；以及估計單元，其經組態以藉由對所述脈衝回應資訊執行快速傅立葉變換(fast Fourier transform；FFT)而產生與所述雜訊資料相關聯的雜訊頻譜估計資訊。
對應於第一雜訊峰值點的第一峰值頻率可實質上相同於對應於第二雜訊峰值點的第二峰值頻率，所述第一雜訊峰值點是基於所述雜訊頻譜估計資訊而偵測，所述第二雜訊峰值點是藉由直接對所述雜訊資料執行所述FFT而獲得。
所述雜訊頻譜估計器可更包含峰值偵測單元，其經組態以藉由分析所述雜訊頻譜估計資訊而偵測所述第一峰值頻率。
所述適應性脈衝回應產生單元可包含適應性單頻信號提升器(adaptive line enhancer)濾波器。
所述適應性單頻信號提升器濾波器可包含：延遲單元，其經組態以藉由延遲所述雜訊資料而產生經延遲的雜訊資料；計算單元，其經組態以藉由自所述雜訊資料減去第一估計雜訊資料而產生第二估計雜訊資料；以及適應性濾波器單元，其經組態以藉由基於所述經延遲的雜訊資料以及所述第二估計雜訊資料執行所述適應性訓練操作來產生所述脈衝回應資訊以及所述第一估計雜訊資料。
所述適應性濾波器單元的分接頭係數可實質上相同於由所述估計單元執行的所述FFT的FFT點的數目。
實施例亦是關於一種觸碰螢幕元件，包含：觸碰面板，其包含用於感測各別輸入觸碰事件的多個面板點；信號處理單元，其經組態以基於對應於所述觸碰面板的電容的改變的多個感測信號而產生電壓資料；雜訊頻譜估計器，其經組態以在雜訊感測模式中基於所述電壓資料而產生雜訊頻譜估計資訊，所述電壓 資料在所述雜訊感測模式中包含雜訊資料；濾波器單元，其包含多個濾波器，所述濾波器單元經組態以基於濾波器選擇信號而選自所述多個濾波器，且在觸碰感測模式中藉由基於所選擇的濾波器而對所述電壓資料濾波來產生經濾波的資料；以及觸碰面板控制單元，其經組態以在所述雜訊感測模式中藉由分析所述雜訊頻譜估計資訊而產生所述濾波器選擇信號，且經組態以在所述觸碰感測模式中將驅動信號提供至所述觸碰面板且基於所述經濾波的資料而自所述面板點判定觸碰點。所述雜訊頻譜估計器可包含：適應性脈衝回應產生單元，其經組態以在所述雜訊感測模式中藉由對所述雜訊資料執行適應性訓練操作而產生脈衝回應資訊，所述雜訊資料是藉由對自所述觸碰面板接收的多個雜訊信號取樣而產生；以及估計單元，其經組態以在所述雜訊感測模式中藉由對所述脈衝回應資訊執行快速傅立葉變換(FFT)而產生所述雜訊頻譜估計資訊。
所述濾波器單元可包含平均濾波器以及頻率濾波器，所述濾波器單元在所述雜訊頻譜估計資訊對應於均勻分佈時基於所述濾波器選擇信號而選擇所述平均濾波器，且所述濾波器單元在所述雜訊頻譜估計資訊對應於非均勻分佈時基於所述濾波器選擇信號而選擇所述頻率濾波器。
所述頻率濾波器可包含選自有限脈衝回應(finite impulse response；FIR)濾波器以及無限脈衝回應(infinite impulse response；IIR)濾波器的濾波器。
所述觸碰面板控制單元可在所述雜訊感測模式中藉由分析無對應於雜訊峰值點的峰值頻率的所述雜訊頻譜估計資訊而偵 測所述峰值頻率，且據此判定所述驅動信號的頻率。
所述觸碰面板控制單元可產生模式選擇信號以判定所述觸碰螢幕元件的操作模式。
所述觸碰面板控制單元可判定所述經濾波的資料在所述觸碰感測模式中是否對應於雜訊，在所述經濾波的資料對應於所述雜訊時，所述觸碰面板控制單元基於所述模式選擇信號而將所述觸碰螢幕元件的所述操作模式自所述觸碰感測模式改變至所述雜訊感測模式，且在所述經濾波的資料不對應於所述雜訊時，所述觸碰面板控制單元基於所述經濾波的資料而自所述面板點判定所述觸碰點。
所述信號處理單元可包含：電容/電壓轉換器，其經組態以基於所述多個感測信號而產生多個第一電壓信號；去頻疊濾波器，其經組態以基於所述多個第一電壓信號而產生多個第二電壓信號；以及類比/數位轉換器，其經組態以基於所述多個第二電壓信號而產生所述電壓資料。
類比/數位轉換器可藉由將所述多個第二電壓信號中的至少兩者相加來產生第三電壓信號，且可藉由對所述第三電壓信號執行類比/數位轉換操作而產生所述電壓資料。
所述觸碰螢幕元件可更包含：顯示面板，其形成於所述觸碰面板之下；以及顯示驅動單元，其經組態以控制所述顯示面板在所述顯示面板上顯示影像。
實施例亦是關於一種觸碰螢幕元件，其具有面板，所述面板經組態以回應於觸碰輸入，所述面板具有觸碰感測器陣列，所述元件包含：所述觸碰感測器陣列中的多個感測器，每一感測 器回應於至所述感測器的觸碰輸入而提供各別電壓信號；以及雜訊頻譜估計器，其經組態以自來自所述感測器的各別電壓信號接收電壓資料，所述雜訊頻譜估計器包含：適應性脈衝回應產生單元，其經組態以藉由對所述電壓資料的雜訊資料執行適應性訓練操作而產生脈衝回應資訊，所述雜訊資料是藉由對自所述觸碰面板的感測器接收的多個雜訊信號取樣而產生，所述適應性訓練操作包含使用適應性濾波器單元來估計所述雜訊資料的週期性雜訊分量；以及估計單元，其經組態以藉由對所述脈衝回應資訊執行快速傅立葉變換(FFT)而產生與所述雜訊資料相關聯的雜訊頻譜估計資訊。
所述電壓資料可自所述感測器中的電容的改變導出。
至少一個濾波器可應用於所述電壓資料以便產生指示實際觸碰輸入的信號，所述至少一個濾波器是基於所述雜訊頻譜估計資訊而選自由一或多個濾波器構成的群組。
指示實際觸碰輸入的信號可用於在所述元件的微處理器中產生觸碰事件。
使用所述適應性濾波器單元來估計所述雜訊資料的週期性雜訊分量可包含使用有限脈衝回應濾波器來處理所述雜訊資料。
100‧‧‧雜訊頻譜估計器
100a‧‧‧雜訊頻譜估計器
100b‧‧‧雜訊頻譜估計器
120‧‧‧適應性脈衝回應產生單元
120a‧‧‧適應性單頻信號提升器濾波器
122‧‧‧延遲單元
124‧‧‧計算單元
126‧‧‧適應性濾波器單元
140‧‧‧估計單元
140a‧‧‧快速傅立葉變換單元
160‧‧‧峰值偵測單元
200‧‧‧觸碰螢幕元件
202‧‧‧像素
204‧‧‧列
206‧‧‧行
210‧‧‧觸碰面板
220‧‧‧信號處理單元
222‧‧‧電容/電壓轉換器
224‧‧‧去頻疊濾波器
226‧‧‧類比/數位轉換器
228‧‧‧計算單元
229‧‧‧轉換單元
230‧‧‧雜訊頻譜估計器
235‧‧‧切換單元
240‧‧‧濾波器單元
242‧‧‧第一切換單元
244‧‧‧平均濾波器
246‧‧‧頻率濾波器
248‧‧‧第二切換單元
250‧‧‧觸碰面板控制單元
300‧‧‧觸碰螢幕元件
310‧‧‧觸碰面板
320‧‧‧顯示面板
330‧‧‧觸碰控制邏輯
340‧‧‧顯示控制邏輯
350‧‧‧處理器
352‧‧‧坐標映射器
360‧‧‧儲存器
370‧‧‧介面
380‧‧‧匯流排
Cm‧‧‧互電容
CSEN‧‧‧感測信號
DRV‧‧‧驅動信號
e[n]‧‧‧第二估計雜訊資料
FDATA‧‧‧經濾波的資料
FS‧‧‧濾波器選擇信號
IRI‧‧‧脈衝回應資訊
MS‧‧‧模式選擇信號
n[n]‧‧‧雜訊資料
n[n-m]‧‧‧經延遲的雜訊資料
NCSENa‧‧‧雜訊感測信號
NCSENb‧‧‧雜訊感測信號
NCSENc‧‧‧雜訊感測信號
NCSENd‧‧‧雜訊感測信號
NDATA‧‧‧雜訊資料
NFSEI‧‧‧雜訊頻譜估計資訊
PF‧‧‧第一峰值頻率
pf11‧‧‧第一峰值頻率
pf12‧‧‧第一峰值頻率
pf21‧‧‧第二峰值頻率
pf22‧‧‧第二峰值頻率
pf31‧‧‧第一峰值頻率
pf32‧‧‧第一峰值頻率
pf33‧‧‧第一峰值頻率
pf34‧‧‧第一峰值頻率
pf41‧‧‧第二峰值頻率
pf42‧‧‧第二峰值頻率
pf43‧‧‧第二峰值頻率
pf44‧‧‧第二峰值頻率
pk11‧‧‧第一雜訊峰值點
pk12‧‧‧第一雜訊峰值點
pk21‧‧‧第二雜訊峰值點
pk22‧‧‧第二雜訊峰值點
pk31‧‧‧第一雜訊峰值點
pk32‧‧‧第一雜訊峰值點
pk33‧‧‧第一雜訊峰值點
pk34‧‧‧第一雜訊峰值點
pk41‧‧‧第二雜訊峰值點
pk42‧‧‧第二雜訊峰值點
pk43‧‧‧第二雜訊峰值點
pk44‧‧‧第二雜訊峰值點
TCSENa‧‧‧觸碰感測信號
TCSENb‧‧‧觸碰感測信號
TCSENc‧‧‧觸碰感測信號
TCSENd‧‧‧觸碰感測信號
Txy‧‧‧觸碰點
VDATA‧‧‧電壓資料
VS1‧‧‧第一電壓信號
VS2‧‧‧第二電壓信號
VS2a‧‧‧第二電壓信號
VS2b‧‧‧第二電壓信號
VS2c‧‧‧第二電壓信號
VS2d‧‧‧第二電壓信號
VS3‧‧‧第三電壓信號
w[n]‧‧‧脈衝回應資訊
y[n]‧‧‧第一估計雜訊資料
S120~S140、S210~S280‧‧‧操作
藉由參看附圖詳細描述實例實施例，對於熟習此項技術者而言，特徵將變得顯而易見。
圖1說明根據實例實施例的雜訊頻譜估計器的方塊圖。
圖2說明圖1的雜訊頻譜估計器的實例的方塊圖。
圖3A、圖3B、圖3C、圖3D、圖3E、圖3F、圖4A及圖4B為圖2的雜訊頻譜估計器的操作的圖式。
圖5說明圖1的雜訊頻譜估計器的另一實例的方塊圖。
圖6說明根據實例實施例的估計觸碰面板的雜訊頻譜的方法的流程圖。
圖7說明產生圖6中的脈衝回應資訊的實例的流程圖。
圖8說明根據實例實施例的觸碰螢幕元件的方塊圖。
圖9A及圖9B說明包含於圖8的觸碰螢幕元件中的觸碰面板的操作的圖式。
圖10說明包含於圖8的觸碰螢幕元件中的類比/數位轉換器的實例的方塊圖。
圖11說明包含於圖8的觸碰螢幕元件中的濾波器單元的實例的方塊圖。
圖12說明根據實例實施例的操作觸碰螢幕元件的方法的流程圖。
圖13說明根據實例實施例的觸碰螢幕元件的方塊圖。
現將在下文關於附圖更全面描述實例實施例；然而，實例實施例可按照不同形式體現且不應解釋為限於本文中所闡述的實施例。實情為，提供此等實施例，使得本揭露將為全面且完整的，且將向熟習此項技術者完全傳達實例實施方案。
在圖中，為了說明的清楚起見，可能誇示了層以及區域的尺寸。亦應理解，當一層或部件被稱為在另一層或基板「上」 時，其可直接在另一層或基板上，或亦可存在介入層。此外，應理解，當一層被稱為在另一層「下」時，其可直接在另一層下，且亦可存在一或多個介入層。此外，亦應理解，當一層被稱為在兩個層「之間」時，其可為兩個層之間的唯一層或亦可存在一或多個介入層。相似參考數字在全文中指示相似部件。
應理解，儘管本文中可使用術語「第一」、「第二」等來描述各種部件，但此等部件不應受此等術語限制。此等術語用於區分一個部件與另一部件。舉例而言，第一部件可稱為第二部件，且類似地，第二部件可稱為第一部件，而不偏離本發明概念的範疇。如本文中所使用，術語「及/或」包含相關聯的所列出項目中的一或多者的任何以及所有組合。
應理解，在一部件被稱為「連接至」或「耦接至」另一部件時，所述部件可直接連接至或耦接至所述另一部件，或可存在介入部件。相比而言，在一部件被稱為「直接連接至」或「直接耦接至」另一部件時，不存在介入部件。用以描述部件之間的關係的其他詞應以相似方式解釋(例如，「在……之間」相對於「直接在……之間」、「鄰近」相對於「直接鄰近」等)。
本文中所使用的術語是出於描述特定實施例的目的，且不意欲限制本發明概念。如本文中所使用，單數形式「一個」以及「所述」意欲亦包含複數形式，除非上下文另有清楚指示。應進一步理解，術語「包括」及/或「包含」在用於本文中時指定所敍述的特徵、整體、步驟、操作、部件及/或組件的存在，但不排除一或多個其他特徵、整體、步驟、操作、部件及/或組件的存在或添加。
除非另有定義，否則本文中所使用的所有術語(包含技術以及科學術語)具有與一般熟習此項技術者通常所理解者相同的含義。應進一步理解，術語(諸如，常用字典中所定義的術語)應被解釋為具有與其在相關技術背景中的含義一致的含義，且不應以理想化或過度正式的意義來解釋，除非本文中明確地如此定義。
圖1說明根據實例實施例的雜訊頻譜估計器的方塊圖。
根據實例實施例的雜訊頻譜估計器可包含於觸碰螢幕元件中。根據實例實施例的雜訊頻譜估計器可用以估計包含於觸碰螢幕元件中的觸碰面板中的雜訊。可基於估計結果來判定觸碰面板的驅動頻率。下文中，將基於電容性觸碰螢幕元件來描述根據實例實施例的雜訊頻譜估計器。然而，根據實例實施例的雜訊頻譜估計器可應用於其他類型的觸碰螢幕元件中，諸如電阻性觸碰螢幕元件、表面聲波觸碰螢幕元件、紅外線觸碰螢幕元件等。
在圖1所示的實例實施例中，觸碰面板的雜訊頻譜估計器100包含適應性脈衝回應產生單元120以及估計單元140。
適應性脈衝回應產生單元120可藉由對雜訊資料NDATA執行適應性訓練操作而產生脈衝回應資訊IRI。可藉由對自觸碰面板接收的多個雜訊信號取樣(例如，感測、濾波及類比/數位(analog-to-digital；A-D)轉換)而產生雜訊資料NDATA。雜訊資料NDATA可包含數位值。下文參看圖8描述雜訊資料NDATA的產生。
估計單元140可藉由對脈衝回應資訊IRI執行快速傅立葉變換(FFT)而產生與雜訊資料NDATA相關聯的雜訊頻譜估計 資訊NFSEI。
如下文將參看圖3E、圖3F、圖4A及圖4B所描述，可藉由分析雜訊頻譜估計資訊NFSEI來偵測第一雜訊峰值點及對應於第一雜訊峰值點的第一峰值頻率。此處，雜訊峰值點可指示包含於雜訊頻譜的圖表中的多個點中的一者。雜訊峰值點可具有大於雜訊臨限值且大於相鄰點(例如，先前點以及隨後點)的值的值。峰值頻率可指示關於雜訊頻譜的圖表中的雜訊峰值點的頻率。第一峰值頻率可實質上相同於對應於第二雜訊峰值點的第二峰值頻率。可藉由直接對雜訊資料NDATA執行FFT而獲得第二雜訊峰值點。
包含觸碰面板的觸碰螢幕元件廣泛用於行動應用中。行動應用中的雜訊的特性(例如，觸碰面板中的雜訊的特性)可取決於時間以及空間的改變而變化。為了獲得觸碰螢幕元件的最佳功能，需要在偵測到觸碰面板上的觸碰事件(例如，觸碰輸入動作)的前分析觸碰面板中的雜訊，並刪除及/或移除觸碰面板中的雜訊。
根據實例實施例的用於觸碰面板的雜訊頻譜估計器100可藉由對雜訊資料NDATA執行適應性訓練操作來產生脈衝回應資訊IRI，且藉由對脈衝回應資訊IRI執行FFT來產生雜訊頻譜估計資訊NFSEI。另外，基於雜訊頻譜估計資訊NFSEI而偵測的第一峰值頻率可實質上相同於藉由直接對雜訊資料NDATA執行FFT而獲得的第二峰值頻率。因此，雜訊頻譜估計器100的計算量可減少，且雜訊頻譜估計器100可藉由相對簡單的結構實施，且可準確且有效地分析觸碰面板中的雜訊的特性。此外，如下文將參 看圖8所描述，可基於自雜訊頻譜估計資訊NFSEI偵測的第一峰值頻率(例如，除第一峰值頻率之外)判定觸碰面板的驅動頻率，且因此包含雜訊頻譜估計器100的觸碰螢幕元件可準確且有效地偵測觸碰事件。
圖2說明圖1的雜訊頻譜估計器的實例的方塊圖。
在圖2所示的實例實施例中，觸碰面板的雜訊頻譜估計器100a包含適應性脈衝回應產生單元以及估計單元。
適應性脈衝回應產生單元可包含適應性單頻信號提升器濾波器120a。適應性單頻信號提升器濾波器120a可包含延遲單元122、計算單元124以及適應性濾波器單元126。
延遲單元122可藉由將雜訊資料n[n]延遲預定延遲m來產生經延遲的雜訊資料n[n-m]。預定延遲m可對應於可程式化相關因子。
計算單元124可藉由自雜訊資料n[n]減去第一估計雜訊資料y[n]而產生第二估計雜訊資料e[n]。第一估計雜訊資料y[n]可自適應性濾波器單元126提供，且可為關於雜訊資料n[n]中的主要雜訊分量(例如，週期性雜訊分量)而估計的資料。第二估計雜訊資料e[n]可為關於雜訊資料n[n]中的非主要雜訊分量(例如，隨機雜訊分量)而估計的資料。
適應性濾波器單元126可藉由基於經延遲的雜訊資料n[n-m]以及第二估計雜訊資料e[n]執行適應性訓練操作來產生脈衝回應資訊w[n]以及第一估計雜訊資料y[n]。此處，適應性訓練操作指示脈衝回應資訊w[n]是藉由在足夠長的時段期間分析雜訊資料n[n]而產生。舉例而言，可在適應性訓練操作中應用用於使 均方差(mean square error；MSE)最小化的演算法(例如，最小均方(least mean square；LMS)演算法或遞迴式最小平方(recursive least square；RLS)演算法)。
在實例實施例中，適應性濾波器單元126可包含具有任意分接頭係數的適應性有限脈衝回應(finite impulse response；FIR)濾波器。在此狀況下，脈衝回應資訊w[n]、第一估計雜訊資料y[n]以及第二估計雜訊資料e[n]可分別由等式1、2以及3表示：[等式1]w[n+1]=w[n]+2μn[n]e[n]
[等式3]e[n]=n[n]-y[n]
在等式1中，μ指示可程式化收斂因子。在等式2中，M指示適應性FIR濾波器的分接頭係數。
估計單元可包含FFT單元140a。FFT單元140a可藉由對脈衝回應資訊w[n]執行FFT來產生雜訊頻譜估計資訊NFSEI。FFT單元140a可藉由預定FFT點而對脈衝回應資訊w[n]執行FFT。
在實例實施例中，適應性濾波器單元126的分接頭係數可實質上相同於由FFT單元140a執行的FFT的FFT點的數目。舉例而言，在適應性濾波器單元126的分接頭係數為約64時(例如，在適應性濾波器單元126藉由64分接頭FIR濾波器來實施 時)，由FFT單元140a執行的FFT的FFT點的數目可為約64。
圖3A、圖3B、圖3C、圖3D、圖3E、圖3F、圖4A及圖4B為用於描述圖2的雜訊頻譜估計器的操作的圖式。圖3A為對應於雜訊資料n[n]的圖表。圖3B為對應於第一估計雜訊資料y[n]的圖表。圖3C為對應於第二估計雜訊資料e[n]的圖表。圖3D對應於脈衝回應資訊w[n]的圖表。圖3E為雜訊頻譜估計資訊NFSEI的實例的圖表。圖3F為藉由直接對對應於圖3E的圖表的雜訊資料執行FFT而獲得的圖表。圖4A為雜訊頻譜估計資訊NFSEI的另一實例的圖表。圖4B為藉由直接對對應於圖4A的圖表的雜訊資料執行FFT而獲得的圖表。
參看圖2、圖3A、圖3B、圖3C、圖3D、圖3E以及圖3F，圖3A的雜訊資料可基於適應性單頻信號提升器濾波器120a的適應性訓練操作而劃分為圖3B的第一估計雜訊資料(例如，週期性雜訊分量)以及圖3C的第二估計雜訊資料(例如，隨機雜訊分量)。可基於適應性單頻信號提升器濾波器120a的適應性訓練操作而自圖3A的雜訊資料獲得圖3D的脈衝回應資訊。
可基於FFT單元140a的64點FFT而自圖3D的脈衝回應資訊獲得圖3E的雜訊頻譜估計資訊。可藉由分析圖3E的雜訊頻譜估計資訊而偵測第一雜訊峰值點pk11、pk12以及對應於第一雜訊峰值點pk11、pk12的第一峰值頻率pf11、pf12。
可藉由直接對圖3A的雜訊資料執行FFT而獲得圖3F的圖表。可藉由分析圖3F的圖表而獲得第二雜訊峰值點pk21、pk22以及對應於第二雜訊峰值點pk21、pk22的第二峰值頻率pf21、pf22。如圖3E及圖3F所說明，自雜訊頻譜估計資訊偵測的第一 峰值頻率pf11、pf12可實質上分別相同於藉由直接對圖3A的雜訊資料執行FFT而獲得的第二峰值頻率pf21、pf22。舉例而言，峰值頻率pf11可實質上相同於峰值頻率pf21，且峰值頻率pf12可實質上相同於峰值頻率pf22。
參看圖4A及圖4B，可基於對雜訊資料進行的適應性訓練操作以及對對應於雜訊資料進行的脈衝回應資訊的FFT而獲得圖4A的雜訊頻譜估計資訊。可藉由分析圖4A的雜訊頻譜估計資訊而偵測第一雜訊峰值點pk31、pk32、pk33、pk34以及對應於第一雜訊峰值點pk31、pk32、pk33、pk34的第一峰值頻率pf31、pf32、pf33、pf34。第一雜訊峰值點pk31、pk32、pk33、pk34中的每一者可具有大於雜訊臨限值NTH且大於相鄰點(例如，先前點以及隨後點)的值的值。可藉由直接對雜訊資料執行FFT而獲得圖4B的圖表。可藉由分析圖4B的圖表而獲得第二雜訊峰值點pk41、pk42、pk43、pk44以及對應於第二雜訊峰值點pk41、pk42、pk43、pk44的第二峰值頻率pf41、pf42、pf43、pf44。自雜訊頻譜估計資訊偵測的第一峰值頻率pf31、pf32、pf33、pf34可分別實質上相同於藉由直接對雜訊資料執行FFT而獲得的第二峰值頻率pf41、pf42、pf43、pf44。
如上文參看圖3A、圖3B、圖3C、圖3D、圖3E、圖3F、圖4A及圖4B所描述，第一峰值頻率(使用根據實例實施例的雜訊頻譜估計器100a而獲得)可實質上相同於第二峰值頻率(藉由直接對雜訊資料執行FFT而獲得)。此外，可藉由相對少量的計算而獲得第一峰值頻率，而可藉由相對大量的計算而獲得第二峰值頻率。因此，雜訊頻譜估計器100a可具有相對高的操作速度以及 相對小的大小。
圖5說明圖1的雜訊頻譜估計器的另一實例的方塊圖。
在圖5所示的實例實施例中，觸碰面板的雜訊頻譜估計器100b包含適應性脈衝回應產生單元、估計單元以及峰值偵測單元160。適應性脈衝回應產生單元可包含適應性單頻信號提升器濾波器120a，且估計單元可包含FFT單元140a。
相比圖2的雜訊頻譜估計器100a，雜訊頻譜估計器100b可更包含峰值偵測單元160。峰值偵測單元160可藉由分析雜訊頻譜估計資訊NFSEI而偵測第一峰值頻率PF。
如下文將參看圖8所描述，根據實例實施例的雜訊頻譜估計器可包含於觸碰螢幕元件中，且可與觸碰面板控制單元通信。在觸碰螢幕元件包含圖2的雜訊頻譜估計器100a時，包含於觸碰螢幕元件中的觸碰面板控制單元可僅自雜訊頻譜估計器100a接收雜訊頻譜估計資訊NFSEI。在此實施例中，觸碰面板控制單元可藉由分析雜訊頻譜估計資訊NFSEI而偵測第一峰值頻率。在觸碰螢幕元件包含圖5的雜訊頻譜估計器100b時，包含於觸碰螢幕元件中的觸碰面板控制單元可自雜訊頻譜估計器100b接收雜訊頻譜估計資訊NFSEI與第一峰值頻率PF兩者。在此實施例中，觸碰面板控制單元可在無額外計算的情況下基於第一峰值頻率PF而判定觸碰面板的驅動頻率。因此，雜訊頻譜估計器100b可減少包含於觸碰螢幕元件中的觸碰面板控制單元的計算量。
雖然圖2及圖5說明適應性脈衝回應產生單元包含適應性單頻信號提升器濾波器，但適應性脈衝回應產生單元可包含適應性雜訊刪除濾波器。
圖6說明根據實例實施例的估計觸碰面板的雜訊頻譜的方法的流程圖。
參看圖1及圖6，在根據實例實施例的估計觸碰面板的雜訊頻譜的方法中，可藉由對雜訊資料NDATA執行適應性訓練操作而產生脈衝回應資訊IRI(操作S120)。可藉由對自觸碰面板接收的多個雜訊信號取樣而產生雜訊資料NDATA。可藉由對脈衝回應資訊IRI執行FFT而產生雜訊頻譜估計資訊NFSEI(操作S140)。雜訊頻譜估計資訊NFSEI與雜訊資料NDATA相關聯。在根據實例實施例的方法中，基於雜訊頻譜估計資訊NFSEI而偵測的第一峰值頻率可實質上相同於藉由直接對雜訊資料NDATA執行FFT而獲得的第二峰值頻率。因此，可準確且有效地分析觸碰面板中的雜訊的特性。
圖7說明產生圖6中的脈衝回應資訊的實例的流程圖。
參看圖1、圖2、圖6及圖7，在圖6的操作S120中，可藉由延遲雜訊資料n[n]而產生經延遲的雜訊資料n[n-m](操作S122)。可藉由自雜訊資料n[n]減去第一估計雜訊資料y[n]而產生第二估計雜訊資料e[n](操作S124)。可藉由基於經延遲的雜訊資料n[n-m]以及第二估計雜訊資料e[n]執行適應性訓練操作來產生脈衝回應資訊w[n]以及第一估計雜訊資料y[n](操作S126)。舉例而言，可在適應性訓練操作中應用LMS演算法或RLS演算法。
圖8說明根據實例實施例的觸碰螢幕元件的方塊圖。
在圖8所示的實例實施例中，觸碰螢幕元件200包含觸碰面板210、信號處理單元220、雜訊頻譜估計器(noise spectrum estimator；NSE)230、濾波器單元240以及觸碰面板控制單元250。 觸碰螢幕元件200可更包含切換單元235。
根據實例實施例的觸碰螢幕元件200可在兩種模式中操作：第一操作模式(例如，雜訊感測模式)以及第二操作模式(例如，觸碰感測模式)。觸碰螢幕元件200可在雜訊感測模式中分析觸碰面板210中的雜訊的特性，且可在觸碰感測模式中藉由感測各別觸碰事件(例如，觸碰輸入動作)而判定觸碰面板210上的觸碰點。
在實例實施例中，觸碰面板210包含用於感測各別輸入觸碰事件的多個面板點。觸碰面板210可經組態以感測由多個面板點上的接觸執行的多個觸碰事件。觸碰事件可包含：單點觸碰，其中觸碰了觸碰面板210中的單個面板點；以及多點觸碰，其中實質上同時觸碰了觸碰面板210中的多個面板點。舉例而言，觸碰面板210可為電容性觸碰面板，且可藉由感測觸碰面板210的電容的改變而產生多個感測信號CSEN。
圖9A及圖9B說明用於描述包含於圖8的觸碰螢幕元件中的觸碰面板的操作的圖式。
參看圖9A及圖9B，觸碰面板210可包含多個像素202，其配置成多個列(row)204以及多個(column)行206的矩陣。多個像素202可對應於多個面板點。觸碰面板210上的像素202的每一位置可表示為(x,y)，其中x指示列坐標，且y指示行坐標。可基於觸碰面板210上的像素202的每一位置來判定觸碰點。用於指定面板點的坐標不限於基於彼此垂直的坐標軸的正交坐標的組合；任何適當坐標系可用於表示面板點的坐標。舉例而言，對角線方向上的軸可用於表示一個坐標。因此，兩個任意坐標的組 合可用於表示觸碰面板210上的面板點的位置。
在實施方案中，多個列204可作為觸碰面板210的多個驅動通道而操作，且多個行206可作為觸碰面板210的多個感測通道而操作。驅動通道以及感測通道可取決於觸碰螢幕元件200的操作模式而執行不同操作。舉例而言，如圖9A所說明，在雜訊感測模式中，可將接地電壓施加至驅動通道，且可自感測通道輸出多個雜訊感測信號NCSENa、NCSENb、NCSENc、NCSENd。感測通道可在雜訊感測模式中藉由回應於雜訊而感測觸碰面板210的電容的改變(例如，驅動通道與感測通道之間的互電容Cm的改變)而產生雜訊感測信號NCSENa、NCSENb、NCSENc、NCSENd。如圖9B所說明，在觸碰感測模式中，可將驅動信號DRV施加至驅動通道，且可自感測通道輸出多個觸碰感測信號TCSENa、TCSENb、TCSENc、TCSENd。感測通道可在觸碰感測模式中藉由回應於觸碰事件而感測觸碰面板210的電容的改變(例如，驅動通道與感測通道之間的互電容Cm的改變)而產生觸碰感測信號TCSENa、TCSENb、TCSENc、TCSENd。雜訊感測信號NCSENa、NCSENb、NCSENc、NCSENd的數目以及觸碰感測信號TCSENa、TCSENb、TCSENc、TCSENd的數目可分別實質上相同於感測通道的數目。
雖然圖9A及圖9B說明觸碰面板包含四個驅動通道以及四個感測通道，但驅動通道的數目以及感測通道的數目不限於此。
在圖8所示的實例實施例中，信號處理單元220基於自觸碰面板210接收的多個感測信號CSEN而產生電壓資料VDATA。如上文參看圖9A及圖9B所描述，多個感測信號CSEN 在雜訊感測模式中可為多個雜訊感測信號NCSENa、NCSENb、NCSENc、NCSENd且在觸碰感測模式中可為多個觸碰感測信號TCSENa、TCSENb、TCSENc、TCSENd。因此，電壓資料VDATA在雜訊感測模式中可為雜訊資料且在觸碰感測模式中可為觸碰資料。
信號處理單元220可包含電容/電壓(C-V)轉換器222、去頻疊濾波器(anti-aliasing filter；AAF)224以及類比/數位(A-D)轉換器226。
C-V轉換器222可基於多個感測信號CSEN而產生多個第一電壓信號VS1。舉例而言，C-V轉換器222可將對應於由觸碰面板210的感測通道感測的電容的改變的感測信號CSEN轉換為第一電壓信號VS1。
去頻疊濾波器224可基於多個第一電壓信號VS1而產生多個第二電壓信號VS2。舉例而言，去頻疊濾波器224可將第一電壓信號VS1中的頻疊(其可在高解析度信號轉換為低解析度信號時出現)最小化以產生第二電壓信號VS2。第一電壓信號VS1的數目以及第二電壓信號VS2的數目可分別實質上相同於感測通道的數目。
A-D轉換器226可基於多個第二電壓信號VS2而產生電壓資料VDATA。舉例而言，A-D轉換器226可將對應於類比值的第二電壓信號VS2轉換為對應於數位值的電壓資料VDATA。
圖10說明包含於圖8的觸碰螢幕元件中的類比/數位轉換器的實例的方塊圖。
參看圖10，A-D轉換器226可包含計算單元228以及轉 換單元229。
計算單元228可藉由將多個第二電壓信號VS2a、VS2b、VS2c、VS2d相加而產生第三電壓信號VS3。轉換單元229可藉由對第三電壓信號VS3執行A-D轉換而產生電壓資料VDATA。
雖然圖10說明計算單元228將所有第二電壓信號VS2a、VS2b、VS2c、VS2d相加，但包含於A-D轉換器226中的計算單元可藉由選擇性地將多個第二電壓信號VS2a、VS2b、VS2c、VS2d中的至少兩者相加來產生第三電壓信號VS3，以減少計算量。
在圖8所示的實例實施例中，雜訊頻譜估計器230在雜訊感測模式中基於電壓資料VDATA而產生雜訊頻譜估計資訊NFSEI。舉例而言，雜訊頻譜估計器230可基於雜訊資料(在雜訊感測模式中，電壓資料VDATA可為雜訊資料)而產生雜訊頻譜估計資訊NFSEI。
雜訊頻譜估計器230可為(例如)圖1的雜訊頻譜估計器100、圖2的雜訊頻譜估計器100a或圖5的雜訊頻譜估計器100b。舉例而言，雜訊頻譜估計器230可包含適應性脈衝回應產生單元以及估計單元。適應性脈衝回應產生單元可藉由對電壓資料VDATA(例如，雜訊資料)執行適應性訓練操作而產生脈衝回應資訊。估計單元可藉由對脈衝回應資訊執行FFT而產生雜訊頻譜估計資訊NFSEI。適應性脈衝回應產生單元可包含適應性單頻信號提升器濾波器，且估計單元可包含FFT單元。另舉例而言，雜訊頻譜估計器230可更包含峰值偵測單元。峰值偵測單元可藉由分析雜訊頻譜估計資訊NFSEI而偵測峰值頻率PF。峰值頻率 PF可被提供至觸碰面板控制單元250。
濾波器單元240可包含多個濾波器。濾波器單元240可基於濾波器選擇信號FS而選自多個濾波器，且可在觸碰感測模式中藉由基於所選擇的濾波器而對電壓資料VDATA濾波來產生經濾波的資料FDATA。舉例而言，濾波器單元240可基於觸碰資料(在觸碰感測模式中，電壓資料VDATA可為觸碰資料)而產生經濾波的資料FDATA。
圖11說明包含於圖8的觸碰螢幕元件中的濾波器單元的實例的方塊圖。
參看圖11，濾波器單元240可包含平均濾波器244以及頻率濾波器246。濾波器單元240亦可包含第一切換單元242以及第二切換單元248。
濾波器單元240可基於濾波器選擇信號FS而選自平均濾波器244以及頻率濾波器246。舉例而言，在濾波器選擇信號FS具有第一邏輯位準時，第一切換單元242以及第二切換單元248可分別連接至平均濾波器244，且平均濾波器244可藉由對電壓資料VDATA(例如，觸碰資料)濾波而產生經濾波的資料FDATA。在濾波器選擇信號FS具有第二邏輯位準時，第一切換單元242以及第二切換單元248可分別連接至頻率濾波器246，且頻率濾波器246可藉由對電壓資料VDATA(例如，觸碰資料)濾波而產生經濾波的資料FDATA。在實施方案中，第一邏輯位準可為邏輯高位準，且第二邏輯位準可為邏輯低位準。
在實例實施例中，平均濾波器244可減少觸碰資料中的非主要雜訊分量(例如，隨機雜訊分量)，且頻率濾波器246可減 少觸碰資料中的主要雜訊分量(例如，週期性雜訊分量)。可因包含於觸碰螢幕元件200中的顯示面板(未圖示)及/或電池(未圖示)而發生週期性雜訊分量。舉例而言，頻率濾波器246可包含FIR濾波器或無限脈衝回應(IIR)濾波器。下文將結合觸碰面板控制單元250來描述濾波器單元240的詳細操作。
在圖8所示的實例實施例中，觸碰面板控制單元250在雜訊感測模式中藉由分析雜訊頻譜估計資訊NFSEI而產生濾波器選擇信號FS。在雜訊感測模式中，觸碰面板控制單元250可藉由分析雜訊頻譜估計資訊NFSEI而偵測對應於雜訊峰值點的峰值頻率，且可基於分析結果而產生濾波器選擇信號FS。舉例而言，在雜訊頻譜估計資訊NFSEI不包含雜訊峰值點時，例如，在基於分析結果而判定雜訊頻譜估計資訊NFSEI對應於均勻分佈時，觸碰面板控制單元250可認識到觸碰面板210中的雜訊對應於隨機雜訊分量且可產生具有第一邏輯位準的濾波器選擇信號FS以用於自觸碰資料消除隨機雜訊分量。濾波器單元240可基於濾波器選擇信號FS具有第一邏輯位準而選擇圖11中的平均濾波器244。舉例而言，在雜訊頻譜估計資訊NFSEI包含雜訊峰值點時，例如，在基於分析結果而判定雜訊頻譜估計資訊NFSEI對應於非均勻分佈時，觸碰面板控制單元250可認識到觸碰面板210中的雜訊對應於週期性雜訊分量且可產生具有第二邏輯位準的濾波器選擇信號FS以用於自觸碰資料消除週期性雜訊分量。濾波器單元240可基於濾波器選擇信號FS具有第二邏輯位準而選擇圖11中的頻率濾波器246。
此外，在雜訊感測模式中，觸碰面板控制單元250可藉 由分析雜訊頻譜估計資訊NFSEI而判定驅動信號DRV的頻率。舉例而言，在未偵測到峰值頻率時，觸碰面板控制單元250可將驅動信號DRV的頻率判定為預定第一頻率。在偵測到峰值頻率且峰值頻率不鄰近於第一頻率時，觸碰面板控制單元250可將驅動信號DRV的頻率判定為第一頻率。另舉例而言，在偵測到峰值頻率且峰值頻率鄰近於第一頻率時，觸碰面板控制單元250可判定除峰值頻率之外的驅動信號DRV的頻率。換言之，觸碰面板控制單元250可將驅動信號DRV的頻率判定為不同於第一頻率的第二頻率。
在實施方案中，觸碰面板控制單元250在觸碰感測模式中將驅動信號DRV提供至觸碰面板210。在對觸碰面板210執行觸碰事件時，可順序地產生感測信號CSEN(例如，觸碰感測信號)、電壓資料VDATA(例如，觸碰資料)以及經濾波的資料FDATA，且觸碰面板控制單元250可在觸碰感測模式中基於經濾波的資料FDATA而自面板點判定觸碰點Txy。可自已知演算法適當地選擇用於判定觸碰面板210上的觸碰點的演算法。
在實例實施例中，觸碰面板控制單元250可產生模式選擇信號MS以判定觸碰螢幕元件200的操作模式。舉例而言，在模式選擇信號MS具有第一邏輯位準時，觸碰螢幕元件200可在雜訊感測模式中操作，且切換單元235可連接至雜訊頻譜估計器230。在模式選擇信號MS具有第二邏輯位準時，觸碰螢幕元件200可在觸碰感測模式中操作，且切換單元235可連接至濾波器單元240。在一些實施例中，在對觸碰螢幕元件200通電時，觸碰螢幕元件200可首先在雜訊感測模式中操作以分析觸碰面板210中的 雜訊的特性，且接著觸碰螢幕元件200可在觸碰感測模式中操作以偵測觸碰面板210上的觸碰事件且判定觸碰點Txy。在其他實施例中，觸碰螢幕元件200可根據預定循環而在雜訊感測模式中操作以更新觸碰面板210中的雜訊的特性。
在實例實施例中，觸碰面板控制單元250可判定經濾波的資料FDATA在觸碰感測模式中是否對應於雜訊。在判定經濾波的資料FDATA對應於雜訊時，觸碰面板控制單元250可基於模式選擇信號MS而將觸碰螢幕元件200的操作模式自觸碰感測模式改變至雜訊感測模式。舉例而言，觸碰面板控制單元250可改變模式選擇信號MS的邏輯位準。在判定經濾波的資料不對應於雜訊時，觸碰面板控制單元250可維持觸碰螢幕元件200的操作模式。舉例而言，觸碰面板控制單元250可基於經濾波的資料FDATA而自面板點判定觸碰點Txy。
根據實例實施例的觸碰螢幕元件200可包含雜訊頻譜估計器230，其實質上相同於圖1的雜訊頻譜估計器100。因此，觸碰螢幕元件200可準確且有效地分析觸碰面板210中的雜訊的特性。此外，觸碰螢幕元件200可判定用於驅動觸碰面板210的驅動信號DRV的頻率，且藉由分析雜訊頻譜估計資訊NFSEI而選擇用於對觸碰資料濾波的濾波器中的一者。舉例而言，觸碰螢幕元件200可判定除峰值頻率之外的驅動信號DRV的頻率，且可在觸碰螢幕210中的雜訊對應於隨機雜訊分量時基於平均濾波器244而偵測觸碰點Txy，且可在觸碰螢幕210中的雜訊對應於週期性雜訊分量時基於頻率濾波器246而偵測觸碰點Txy。因此，觸碰螢幕元件200可準確且有效地偵測觸碰事件。
圖12說明根據實例實施例的操作觸碰螢幕元件的方法的流程圖。
參看圖8及圖12，在根據實例實施例的操作觸碰螢幕元件的方法中，可在雜訊感測模式中基於觸碰面板210的第一感測操作而獲得雜訊資料(操作S210)。舉例而言，可將接地電壓施加至觸碰面板210的多個驅動通道。可藉由回應於觸碰面板210中的雜訊而對對應於觸碰面板210的電容的改變的多個感測信號CSEN(例如，多個雜訊感測信號)執行C-V轉換來產生多個第一電壓信號VS1。可藉由對第一電壓信號VS1執行去頻疊而產生多個第二電壓信號VS2。可藉由對第二電壓信號VS2執行A-D轉換而產生電壓資料VDATA(在雜訊感測模式中，對應於雜訊資料)。
可基於雜訊資料而產生雜訊頻譜估計資訊NFSEI(操作S220)。可基於上文參看圖6及圖7所描述的根據實例實施例的估計觸碰面板的雜訊頻譜的方法來執行操作S220。
可分析雜訊頻譜估計資訊NFSEI以產生分析結果(操作S230)。基於分析結果，可判定驅動信號DRV的頻率且可產生濾波器選擇信號FS(操作S240)。舉例而言，可藉由分析雜訊頻譜估計資訊NFSEI而偵測峰值頻率。可基於峰值頻率(例如，除峰值頻率之外)而判定驅動信號DRV的頻率。可基於是否偵測到峰值頻率而產生濾波器選擇信號FS。可基於濾波器選擇信號FS而選擇用於消除隨機雜訊分量的圖11中的平均濾波器244或用於消除週期性雜訊分量的圖11中的頻率濾波器246。
在判定驅動信號DRV的頻率且產生濾波器選擇信號FS之後，可在觸碰感測模式中將驅動信號DRV提供至觸碰面板210， 且可在觸碰感測模式中基於觸碰面板210的第二感測操作而獲得觸碰資料(操作S250)。舉例而言，可將驅動信號DRV施加至觸碰面板210的多個驅動通道。可藉由回應於觸碰面板210上的觸碰事件而對對應於觸碰面板210的電容的改變的多個感測信號CSEN(例如，多個觸碰感測信號)執行C-V轉換來產生多個第一電壓信號VS1。可藉由對第一電壓信號VS1執行去頻疊而產生多個第二電壓信號VS2。可藉由對第二電壓信號VS2執行A-D轉換而產生電壓資料VDATA(在觸碰感測模式中，對應於觸碰資料)。
可基於濾波器選擇信號FS以及觸碰資料而產生經濾波的資料FDATA(操作S260)。舉例而言，可基於濾波器選擇信號FS而選擇圖11中的平均濾波器244以及圖11中的頻率濾波器246中的一者，可藉由基於所選擇的濾波器而對觸碰資料濾波來產生經濾波的資料FDATA。
基於預定準則，可判定經濾波的資料FDATA是否對應於雜訊(操作S270)。在判定經濾波的資料FDATA對應於雜訊(操作S270：是)時，可將觸碰螢幕元件200的操作模式自觸碰感測模式改變至雜訊感測模式且可重複操作S220、S230、S240、S250、S260以及S270(例如，若基於觸碰事件未產生觸碰資料，而基於雜訊產生了觸碰資料)。在判定經濾波的資料FDATA不對應於雜訊(操作S270：否)時，可基於經濾波的資料FDATA而自觸碰面板210中的多個面板點判定觸碰點Txy(例如，若基於觸碰事件產生了觸碰資料)(操作S280)。在一些實施例中，可省略操作S270。
圖13說明根據實例實施例的觸碰螢幕元件的方塊圖。
在圖13所示的實例實施例中，觸碰螢幕元件300包含觸碰面板310、顯示面板320、觸碰控制邏輯330、顯示控制邏輯340、處理器350、儲存器360、介面370以及匯流排380。
觸碰面板310可經組態以感測由多個面板點上的接觸執行的多個觸碰事件。顯示面板320可經組態以顯示影像，且可藉由各種面板來實施，諸如，液晶顯示器(liquid crystal display；LCD)、發光二極體(light emitting diode；LED)、有機LED(OLED)等。顯示面板320可形成於觸碰面板310之下。舉例而言，觸碰面板310以及顯示面板320可疊置以形成觸碰螢幕。
觸碰控制邏輯330可控制觸碰面板310的操作，且將觸碰面板310的輸出提供至處理器350。觸碰控制邏輯330可包含(例如)上文參看圖8所描述的信號處理單元、雜訊頻譜估計器、濾波器單元以及觸碰面板控制單元。舉例而言，在雜訊感測模式中，藉由基於適應性訓練操作以及FFT來分析觸碰面板310中的雜訊的特性，觸碰控制邏輯330可判定觸碰面板310的驅動頻率，且可選擇多個濾波器中的一者。在觸碰感測模式中，藉由基於驅動頻率以及所選擇的濾波器來偵測觸碰事件，觸碰面板310可自面板點判定觸碰點。
在一些實施例中，參看圖8所描述的信號處理單元、雜訊頻譜估計器、濾波器單元以及觸碰面板控制單元的至少一部分可實施為硬體且可包含於觸碰控制邏輯330中。在其他實施例中，信號處理單元、雜訊頻譜估計器、濾波器單元以及觸碰面板控制單元的至少一部分可實施為軟體且可按可由處理器350執行的程式碼的形式儲存於儲存器360中。
顯示控制邏輯340可經組態以控制顯示面板320在自身上顯示影像。雖然圖13中未說明，但顯示控制邏輯340可包含源極驅動器、灰階電壓產生器、記憶體元件、時序控制器、閘極驅動器、電力供應器、影像介面等。待顯示於顯示面板320上的影像資料可經由影像介面自外部主機(未圖示)提供，且可儲存於記憶體元件中。影像資料可基於來自灰階電壓產生器的灰階電壓而轉換為適當類比信號。源極驅動器以及閘極驅動器可與來自時序控制器的信號(例如，垂直同步信號、水平同步信號等)同步地驅動顯示面板320。
處理器350可經組態以控制觸碰螢幕元件300的總體操作。由處理器350存取的程式碼以及資料可儲存於儲存器360中。介面370可根據與觸碰螢幕元件300通信的外部元件及/或系統而具有適當組態。
處理器350可包含坐標映射器352。觸碰面板310上的位置以及顯示面板320上的位置可彼此映射。坐標映射器352可提取顯示面板320中的觸碰像素的所映射的坐標，其中顯示面板320中的觸碰像素對應於觸碰面板310中的觸碰點。經由位置或坐標的此映射，使用者可執行輸入動作，包含(例如)用於選擇顯示於觸碰螢幕上的圖符或選單項目的單點觸碰動作以及諸如拖曳、捏合、伸展等多點觸碰動作。
處理器350可執行各種計算或任務。根據實例實施例，處理器350可為微處理器或中央處理單元(central processing unit；CPU)。處理器350可經由匯流排380而與儲存器360通信，且可經由耦接至匯流排380的介面370而與外部主機通信。匯流 排380可包含擴展匯流排，諸如，周邊組件互連(peripheral component interconnection；PCI)匯流排。
儲存器360可儲存用於操作觸碰螢幕元件300的資料。舉例而言，儲存器360可藉由以下各者來實施：動態隨機存取記憶體(dynamic random access memory；DRAM)元件、行動DRAM元件、靜態隨機存取記憶體(static random access memory；SRAM)元件、相位隨機存取記憶體(phase random access memory；PRAM)元件、鐵磁性隨機存取記憶體(ferroelectric random access memory；FRAM)元件、電阻性隨機存取記憶體(resistive random access memory；RRAM)元件及/或磁性隨機存取記憶體(magnetic random access memory；MRAM)元件。此外，儲存器360可包含固態磁碟(solid state drive；SSD)、硬碟機(hard disk drive；HDD)、CD-ROM等。觸碰螢幕元件300可更包含輸入元件(諸如，鍵盤、小鍵盤、滑鼠等)以及輸出元件(諸如，印表機等)。
觸碰螢幕元件300可按各種形式封裝，諸如，疊層封裝(package on package；PoP)、球狀柵格陣列(ball grid array；BGA)、晶片級封裝(chip scale package；CSP)、塑膠引線晶片承載封裝(plastic leaded chip carrier；PLCC)、塑膠雙列直插封裝(plastic dual in-line package；PDIP)、晶粒蜂窩狀封裝(die in waffle pack)、晶圓中晶粒形式(die in wafer form)、板載晶片(chip on board；COB)、陶瓷雙列直插封裝(ceramic dual in-line package；CERDIP)、塑膠四方扁平封裝(plastic metric quad flat pack；MQFP)、薄四方扁平封裝(thin quad flat pack；TQFP)、小外形IC(small outline IC；SOIC)、縮小小外形封裝(shrink small outline package；SSOP)、薄型小外形封裝(thin small outline package；TSOP)、系統級封裝(system in package；SIP)、多晶片封裝(multi chip package；MCP)、晶圓級製造封裝(wafer-level fabricated package；WFP)或晶圓級處理堆疊封裝(wafer-level processed stack package；WSP)。
介面370可包含射頻(RF)晶片，其用於執行與外部主機的無線通信。外部主機的實體層(PHY)以及RF晶片的實體層(PHY)可基於MIPI DigRF而執行資料通信。此外，介面370可經組態以使用超寬頻(ultra wideband；UWB)、無線區域網路(wireless local area network；WLAN)、全球微波存取互通(worldwide interoperability for microwave access；WIMAX)等來執行通信。觸碰螢幕元件300可更包含全球定位系統(global positioning system；GPS)、MIC、揚聲器等。
在實例實施例中，觸碰螢幕元件300可耦接至外部主機以形成觸碰螢幕系統。觸碰控制邏輯330可將表示觸碰面板310的操作狀態的觸碰資訊提供至顯示控制邏輯340及/或可自顯示控制邏輯340接收表示顯示面板320的操作時序的顯示資訊。舉例而言，觸碰資訊可包含在觸碰輸入動作未執行歷時預定時間時啟動的閒置信號。在此狀況下，顯示控制邏輯340可回應於閒置信號而進入電源切斷(power-down)模式。顯示資訊可包含時序信號，諸如，水平同步信號及/或垂直同步信號，且觸碰面板310的操作時序可基於時序信號來控制。
藉由匯總以及回顧，包含觸碰面板的觸碰螢幕元件廣泛用於行動應用中。類似於其他電子元件，可能在觸碰面板中出現 雜訊。行動應用中的雜訊的特性(例如，觸碰面板中的雜訊的特性)可取決於時間以及空間的改變而變化。為了獲得觸碰螢幕元件的最佳功能，需要在偵測到觸碰面板上的觸碰事件(例如，觸碰輸入動作)的前分析觸碰面板中的雜訊，並刪除及/或移除觸碰面板中的雜訊。然而，不希望分析、刪除及/或移除雜訊的裝置具有相對低的操作速度(歸因於相對大量的計算)及/或相對大的大小(歸因於相對複雜的結構)。
實例實施例可提供一種雜訊頻譜估計器，其設計成準確且有效地分析觸碰面板中的雜訊。實例實施例亦可提供一種觸碰螢幕元件，其包含雜訊頻譜估計器且設計成準確且有效地偵測觸碰事件。根據實例實施例的雜訊頻譜估計器可藉由對雜訊資料執行適應性訓練操作而產生脈衝回應資訊，且藉由對脈衝回應資訊執行FFT而產生雜訊頻譜估計資訊，藉此減少計算量，實現相對簡單的結構，且準確且有效地分析觸碰面板中的雜訊的特性。根據實例實施例的包含雜訊頻譜估計器的觸碰螢幕元件可藉由分析雜訊頻譜估計資訊而判定觸碰面板的驅動頻率且選擇用於對觸碰資料濾波的濾波器中的一者。
上述實施例可適用於包含觸碰面板的各種元件以及系統，且尤其適用於諸如以下各者的元件以及系統：行動電話、智慧型電話、個人數位助理(personal digital assistant；PDA)、攜帶型多媒體播放器(portable multimedia player；PMP)、數位相機、攝錄影機、個人電腦(personal computer；PC)、伺服器電腦、工作站、膝上型電腦、數位電視、機上盒、音樂播放器、攜帶型遊戲控制臺、導航系統及/或印表機。
本文中已揭露了實例實施例，且雖然使用了具體術語，但是所述術語是以通用且描述性的意義而非出於限制目的加以使用，且將如此作出解釋。在一些情況下，如一般熟習此項技術者將自本申請案的申請時起明白，關於特定實施例而描述的特徵、特性及/或部件可獨立使用或結合關於其他實施例而描述的特徵、特性及/或部件來使用，除非另有其他具體指示。因此，熟習此項技術者將理解，可進行形式及細節的各種改變，而不偏離如隨附申請專利範圍中所闡述的本發明的精神與範疇。
100‧‧‧雜訊頻譜估計器
120‧‧‧適應性脈衝回應產生單元
140‧‧‧估計單元
IRI‧‧‧脈衝回應資訊
NDATA‧‧‧雜訊資料
NFSEI‧‧‧雜訊頻譜估計資訊

Claims (10)

  1. 一種用於觸碰面板的雜訊頻譜估計器，包括：適應性脈衝回應產生單元，其經組態以藉由對雜訊資料執行適應性訓練操作而產生脈衝回應資訊，所述雜訊資料是藉由對自所述觸碰面板接收的多個雜訊信號取樣而產生；以及估計單元，其經組態以藉由對所述脈衝回應資訊執行快速傅立葉變換而產生與所述雜訊資料相關聯的雜訊頻譜估計資訊。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的雜訊頻譜估計器，其中對應於第一雜訊峰值點的第一峰值頻率實質上相同於對應於第二雜訊峰值點的第二峰值頻率，所述第一雜訊峰值點是基於所述雜訊頻譜估計資訊而偵測，所述第二雜訊峰值點是藉由直接對所述雜訊資料執行所述快速傅立葉變換而獲得。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的雜訊頻譜估計器，其中所述適應性脈衝回應產生單元包含適應性單頻信號提升器濾波器。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的雜訊頻譜估計器，其中所述適應性單頻信號提升器濾波器包含：延遲單元，其經組態以藉由延遲所述雜訊資料而產生經延遲的雜訊資料；計算單元，其經組態以藉由自所述雜訊資料減去第一估計雜訊資料而產生第二估計雜訊資料；以及適應性濾波器單元，其經組態以藉由基於所述經延遲的雜訊資料以及所述第二估計雜訊資料執行所述適應性訓練操作來產生所述脈衝回應資訊以及所述第一估計雜訊資料。
  5. 一種觸碰螢幕元件，包括：觸碰面板，其包含用於感測各別輸入觸碰事件的多個面板點；信號處理單元，其經組態以基於對應於所述觸碰面板的電容的改變的多個感測信號而產生電壓資料； 雜訊頻譜估計器，其經組態以在雜訊感測模式中基於所述電壓資料而產生雜訊頻譜估計資訊，所述電壓資料在所述雜訊感測模式中包含雜訊資料；濾波器單元，其包含多個濾波器，所述濾波器單元經組態以基於濾波器選擇信號而選自所述多個濾波器，且在觸碰感測模式中藉由基於所選擇的濾波器而對所述電壓資料濾波來產生經濾波的資料；以及觸碰面板控制單元，其經組態以在所述雜訊感測模式中藉由分析所述雜訊頻譜估計資訊而產生所述濾波器選擇信號，且經組態以在所述觸碰感測模式中將驅動信號提供至所述觸碰面板且基於所述經濾波的資料而自所述面板點判定觸碰點，其中所述雜訊頻譜估計器包含：適應性脈衝回應產生單元，其經組態以在所述雜訊感測模式中藉由對所述雜訊資料執行適應性訓練操作而產生脈衝回應資訊，所述雜訊資料是藉由對自所述觸碰面板接收的多個雜訊信號取樣而產生；以及估計單元，其經組態以在所述雜訊感測模式中藉由對所述脈衝回應資訊執行快速傅立葉變換而產生所述雜訊頻譜估計資訊。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的觸碰螢幕元件，其中所述濾波器單元包含平均濾波器以及頻率濾波器，所述濾波器單元在所述雜訊頻譜估計資訊對應於均勻分佈時基於所述濾波器選擇信號而選擇所述平均濾波器，且所述濾波器單元在所述雜訊頻譜估計資訊對應於非均勻分佈時基於所述濾波器選擇信號而選擇所述頻率濾波器。
  7. 如申請專利範圍第5項所述的觸碰螢幕元件，其中所述觸碰面板控制單元在所述雜訊感測模式中藉由分析無對應於雜訊峰 值點的峰值頻率的所述雜訊頻譜估計資訊而偵測所述峰值頻率，且據此判定所述驅動信號的頻率。
  8. 如申請專利範圍第5項所述的觸碰螢幕元件，其中所述觸碰面板控制單元產生模式選擇信號以判定所述觸碰螢幕元件的操作模式。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的觸碰螢幕元件，其中所述觸碰面板控制單元判定所述經濾波的資料在所述觸碰感測模式中是否對應於雜訊，在所述經濾波的資料對應於所述雜訊時，所述觸碰面板控制單元基於所述模式選擇信號而將所述觸碰螢幕元件的所述操作模式自所述觸碰感測模式改變至所述雜訊感測模式，且在所述經濾波的資料不對應於所述雜訊時，所述觸碰面板控制單元基於所述經濾波的資料而自所述面板點判定所述觸碰點。
  10. 如申請專利範圍第5項所述的觸碰螢幕元件，其中所述信號處理單元包含：電容/電壓轉換器，其經組態以基於所述多個感測信號而產生多個第一電壓信號；去頻疊濾波器，其經組態以基於所述多個第一電壓信號而產生多個第二電壓信號；以及類比/數位轉換器，其經組態以基於所述多個第二電壓信號而產生所述電壓資料。
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