TW202405630A - 觸摸檢測電路、電子晶片以及資訊處理裝置 - Google Patents

Abstract

本發明主要揭示一種觸摸檢測電路，係應用於一具觸控功能的電子裝置之中，且整合在該電子裝置的一觸控晶片或一TDDI晶片之中，以在該電子裝置休眠、關閉顯示螢幕或播放視頻之時進行快速、準確的觸摸檢測。依據本發明之設計，所述觸摸檢測電路耦接該電子晶片的複數個觸摸感測通道以接收複數個觸摸感測數據，且計算該複數個觸摸感測數據的一變異數(或稱方差)，接著對該變異數和一預設置閥值進行數值比對，從而輸出一觸控行為判斷信號。在應用本發明之觸摸檢測電路的情況下，當該電子裝置進入休眠、關閉顯示螢幕或正在播放視頻之時，觸控晶片可以實時地快速、準確偵測螢幕是否有被觸摸。

Description

觸摸檢測電路、電子晶片以及資訊處理裝置

本發明為觸控技術之相關領域，尤指一種觸摸檢測電路。

已知，觸控裝置已經被廣泛地應用於各種電子裝置之中。通常，觸控裝置包含一觸控晶片以及包含複數個觸摸感測器的一觸控面板。近年來，隨著內嵌式觸控面板技術之成熟，整合有觸控面板與顯示面板的觸控顯示模組成為了應用主流。同時，IC設計廠亦推出同時具有觸控功能與顯示驅動功能的，即，觸控顯示驅動整合(touch and display driver integration, TDDI)晶片。作為一種人機介面，觸控裝置可以感測手指(或觸控筆)觸摸螢幕時所引發的觸摸感測器之(電容)感測值的變化，從而計算出手指在螢幕上的一觸摸位置。

值得說明的是，在一些特殊的應用環境中，觸控裝置只需要檢測螢幕是否有被觸摸，並不需要計算所謂的觸摸位置。舉例而言，在例如為智慧型手機或平板電腦的電子裝置進入休眠、關閉顯示螢幕或播放視頻的情況下，觸控裝置並不需要計算觸摸位置，只需要偵測螢幕是否有被觸摸，從而在螢幕被觸摸的當下，通知應用處理器將電子裝置切換回正常的工作狀態。換句話說，當電子裝置進入休眠、關閉顯示螢幕或正在播放視頻之時，觸控裝置被配置僅執行螢幕是否有被觸摸之偵測。

因此，現有技術有兩種方式應用在觸控裝置中，使觸控裝置使用任一方式執行是否有觸摸行為之偵測。方式一在觸摸裝置內設置軟件與算法。依此設置，在觸摸裝置得到觸控面板的各個通道的觸摸感測數據之後，先利用軟件去除觸摸感測數據的base值，然後利用算法對觸摸感測數據進行計算，若計算結果顯示觸控區域之中含有特定值，則作出有觸摸行為產生之判斷。另一方面，方式二在觸摸裝置內設置一觸摸檢測電路。依此設置，在觸摸裝置得到各觸摸感測數據之後，該觸摸檢測電路直接檢測各個通道的數據是否大於預設的閾值來判斷是否有觸摸。

依據實務經驗可知，方法一的優點在於能夠避免環境噪音的影響，比較準確的反應是否有觸摸，但其缺點是需要處理器去運行相關軟件和演算法，計算時間比較長且功耗比較大。另一方面，方法二的優點在於可以直接利用觸摸檢測電路將各個通道的觸摸感測數據和預設閾值進行比較，從而在觸摸感測數據大於預設閾值之後，作出有觸摸行為產生之判斷。可惜的是，當通道傳過來的觸摸感測數據受到環境噪音影響時，很容易導致觸摸檢測電路出現錯誤比較，進而產生誤判斷和電子裝置的誤喚醒，導致整個電子裝置的功耗增加。

由上述說明可知，本領域亟需一種新式的觸摸檢測電路。

本發明之主要目的在於提供一種觸摸檢測電路，係應用於一具觸控功能的電子裝置之中，且整合在該電子裝置的一觸控晶片或一TDDI晶片之中，以在該電子裝置休眠、關閉顯示螢幕或播放視頻之時進行快速、準確的觸摸檢測。更進一步地說明。在應用本發明之觸摸檢測電路的情況下，當該電子裝置進入休眠、關閉顯示螢幕或正在播放視頻之時，觸控晶片可以實時執行螢幕是否有被觸摸之偵測。並且，在整個觸摸偵測的過程中，觸控晶片不需要啟動特殊軟件或演算法，因此除了能夠避免運行軟件的慢速和功耗問題，同時也能夠避免在噪音環境下直接利用閾值比較的誤判斷問題，故而大幅提高了觸摸判斷的快速性和準確性。

為達成上述目的，本發明提出所述觸摸檢測電路的一實施例，其係整合在用以執行觸摸感測控制的一電子晶片之中，且包括： 一平均值計算單元，耦接該電子晶片的複數個觸摸感測通道以接收複數個觸摸感測數據，且計算該複數個觸摸感測數據的一平均值； 一變異數計算單元，耦接該複數個觸摸感測通道以接收該複數個觸摸感測數據，且同時耦接該平均值計算單元以接收所述平均值，從而依據該複數個觸摸感測數據與該平均值計算出一變異數(variance)；以及 一判斷單元，耦接該變異數計算單元，且對該變異數和一預設置閥值(pre-determined threshold value)進行數值比對，從而輸出一觸控行為判斷信號。

在一實施例中，該平均值計算單元包括： 一第一加法器，耦接該複數個觸摸感測通道以接收該複數個觸摸感測數據，且對該複數個觸摸感測數據進行一第一加法運算，從而產生一第一加總數據；以及 一第一除法器，耦接該第一加法器以接收該第一加總數據，並利用一第一除數對該第一加總數據進行一第一除法運算，從而獲得所述平均值；其中，該第一除數為N，且N為該複數個觸摸感測通道1之一總通道數。

在一實施例中，該變異數計算單元包括： 複數個乘法器，分別耦接該複數個減法器；其中，各所述乘法器具有二輸入端，該二輸入端皆耦接同一個對應的所述減法器以接收所述第一數據，從而對二個所述第一數據進行一乘法運算以產生一第二數據； 一第二加法器，耦接該複數個乘法器以接收複數個所述第二數據，從而對該複數個第二數據進行一第二加法運算，從而產生一第二加總數據；以及 一第二除法器，耦接該第二加法器以接收該第二加總數據，並利用一第二除數對該第二加總數據進行一第二除法運算，從而獲得所述變異數；其中，該第二除數為N-1。

在可行的實施例中，該電子晶片為一觸控晶片或一觸控顯示驅動整合(touch and display driver integration, TDDI)晶片。

本發明同時提供一種電子晶片的一實施例，其係應用於一具有觸摸感測控制功能的電子裝置之中，其中該電子晶片用以執行觸摸感測控制；其特徵在於，該電子晶片包含一觸摸檢測電路，且該觸摸檢測電路包括： 一平均值計算單元，耦接該電子晶片的複數個觸摸感測通道以接收複數個觸摸感測數據，且計算該複數個觸摸感測數據的一平均值； 一變異數計算單元，耦接該複數個觸摸感測通道以接收該複數個觸摸感測數據，且同時耦接該平均值計算單元以接收所述平均值，從而依據該複數個觸摸感測數據與該平均值計算出一變異數(variance)；以及 一判斷單元，耦接該變異數計算單元，且對該變異數和一預設置閥值(pre-determined threshold value)進行數值比對，從而輸出一觸控行為判斷信號。

在一實施例中，該平均值計算單元包括： 一第一加法器，耦接該複數個觸摸感測通道以接收該複數個觸摸感測數據，且對該複數個觸摸感測數據進行一第一加法運算，從而產生一第一加總數據；以及 一第一除法器，耦接該第一加法器以接收該第一加總數據，並利用一第一除數對該第一加總數據進行一第一除法運算，從而獲得所述平均值；其中，該第一除數為N，且N為該複數個觸摸感測通道1之一總通道數。

在一實施例中，該變異數計算單元包括： 複數個乘法器，分別耦接該複數個減法器；其中，各所述乘法器具有二輸入端，該二輸入端皆耦接同一個對應的所述減法器以接收所述第一數據，從而對二個所述第一數據進行一乘法運算以產生一第二數據； 一第二加法器，耦接該複數個乘法器以接收複數個所述第二數據，從而對該複數個第二數據進行一第二加法運算，從而產生一第二加總數據；以及 一第二除法器，耦接該第二加法器以接收該第二加總數據，並利用一第二除數對該第二加總數據進行一第二除法運算，從而獲得所述變異數；其中，該第二除數為N-1。

在可行的實施例中，該電子晶片為一觸控晶片或一觸控顯示驅動整合(touch and display driver integration, TDDI)晶片。

並且，本發明還提供一種資訊處理裝置，其特徵在於具有如前所述本發明之電子晶片。

在一實施例中，該資訊處理裝置為選自於由平面顯示裝置、頭戴式顯示裝置、投影裝置、數位相機、車載娛樂系統、智慧型電視、智慧型手機、智慧型手錶、平板電腦、桌上型電腦、筆記型電腦、一體式電腦、金融交易裝置、和門禁裝置所組成群組之中的一種電子裝置。

為使  貴審查委員能進一步瞭解本發明之結構、特徵、目的、與其優點，茲附以圖式及較佳具體實施例之詳細說明如後。

圖1顯示包含本發明之一種觸摸檢測電路的一電子裝置的方塊圖。由圖1可知，該電子裝置1為包含一觸控裝置11與一處理器12，且該觸控裝置11包含一觸控面板111以及用以用以執行觸摸感測控制的一電子晶片112，如一觸控晶片或一觸控顯示驅動整合(touch and display driver integration, TDDI)晶片。特別地，本發明之觸摸檢測電路113係整合在該電子晶片112之中，用以在該電子裝置1休眠、關閉顯示螢幕或播放視頻之時進行快速、準確的觸摸檢測。

圖2為圖1所示本發明之觸摸檢測電路的方塊圖。如圖2所示，本發明之觸摸檢測電路113主要包括：一平均值計算單元113A、一變異數計算單元113S以及一判斷單元113C。依據本發明之設計，該平均值計算單元113A耦接該電子晶片112的複數個觸摸感測通道1121以接收複數個觸摸感測數據，且計算該複數個觸摸感測數據的一平均值。另一方面，該變異數計算單元113S耦接該複數個觸摸感測通道1121以接收該複數個觸摸感測數據，且同時耦接該平均值計算單元113A以接收所述平均值，從而依據該複數個觸摸感測數據與該平均值計算出一變異數(或稱方差)。並且，如圖2所示，該判斷單元113C耦接該變異數計算單元113S，且對該變異數和一預設置閥值(pre-determined threshold value)進行數值比對，從而輸出一觸控行為判斷信號。依此設置，該電子裝置1的該處理器12(例如：應用應用處理器)便可以依據該觸控行為判斷信號實時地得知該電子裝置1的是否被觸摸。

圖3為圖2所示之平均值計算單元的方塊圖。如圖2與圖3所示，在一實施例中，該平均值計算單元113A包括一第一加法器1131與一第一除法器1132。依據本發明之設計，該第一加法器1131耦接該複數個觸摸感測通道1121以接收該複數個觸摸感測數據，且對該複數個觸摸感測數據進行一第一加法運算，從而產生一第一加總數據。另一方面，該第一除法器1132耦接該第一加法器1131以接收該第一加總數據，並利用一第一除數對該第一加總數據進行一第一除法運算，從而獲得所述平均值；其中，該第一除數為N，且N為該複數個觸摸感測通道1121之一總通道數。

圖4為圖2所示之變異數計算單元的方塊圖。如圖2與圖4所示，在一實施例中，該變異數計算單元113S包括：複數個減法器1133、複數個乘法器1134、一第二加法器1135、以及一第二除法器1136。依據本發明之設計，該複數個減法器1133分別耦接該複數個觸摸感測通道1121，且皆耦接至該平均值計算單元113A，其中各所述減法器1133對所述觸摸感測數據和所述平均值進行一減法運算，從而產生一第一數據。並且，該複數個乘法器1134分別耦接該複數個減法器1133。值得說明的是，如圖4所示，各所述乘法器1134具有二輸入端，該二輸入端皆耦接同一個對應的所述減法器1133以接收所述第一數據，從而對二個所述第一數據進行一乘法運算以產生一第二數據。更詳細地說明，該第二加法器1135耦接該複數個乘法器1134以接收複數個所述第二數據，從而對該複數個第二數據進行一第二加法運算，從而產生一第二加總數據。並且，該第二除法器1136耦接該第二加法器1135以接收該第二加總數據，並利用一第二除數對該第二加總數據進行一第二除法運算，從而獲得所述變異數；其中，該第二除數為N-1。

圖5與圖6皆為複數個觸摸感測數據的統計長條圖。再次說明的是，習知技術在觸摸裝置內設置由複數個比較器組成的一觸摸檢測電路。依此設置，在通過觸摸感測通道接收各觸摸感測數據之後，比較器直接對該觸摸感測數據和一閥值進行數值比對，從而判斷是否有觸摸。可惜的是，當通道傳過來的觸摸感測數據受到環境噪音影響時，很容易導致比較器出現錯誤比較，進而產生螢幕已被觸摸的誤判斷，導致處理器誤喚醒電子裝置。更詳細地說明，圖5的統計長條圖顯示，在自21個觸摸感測通道所接收的21個觸摸感測數據之中，沒有一個觸摸感測數據的數值超過閥值(即，420)。很自然地，依據如圖5所示的21個觸摸感測數據，習知技術的觸摸檢測電路可以很容易地判斷目前螢幕並未受到觸摸。可惜的是，如圖6的統計長條圖所示，在受到環境噪音影響的情況下，第8個觸摸感測通道所傳送的觸摸感測數據數值超過閥值(即，420)，使得習知技術的觸摸檢測電路作出了目前螢幕受到觸摸之判斷，然而實際狀況卻是相反。

圖7與圖8皆為變異數量化值的統計長條圖。在應用本發明之觸摸檢測電路的情況下，觸控晶片或TDDI晶片(即，電子晶片112)可以在該電子裝置1休眠、關閉顯示螢幕或播放視頻之時進行快速、準確的觸摸檢測。於此，必須先行說明的是，在一幀觸控和顯示驅動的時間區間內，該電子晶片112會執行觸摸控制操作以及顯示驅動操作。因此，該電子晶片112會在每一幀的觸控和顯示驅動的時間區間之內自該觸控面板111接收複數個觸摸感測數據。並且，在該電子晶片112收集複數個觸摸感測數據之後，本發明之觸摸檢測電路113利用其平均值計算單元113A計算該複數個觸摸感測數據的一平均值，並接著利用其變異數計算單元113S依據該複數個觸摸感測數據與該平均值而計算出一變異數(variance)。因此，如圖7與圖8所示，在經過21幀的觸控和顯示驅動的時間之後，本發明之觸摸檢測電路113產生對應的21個變異數。

於存在環境噪音的情況下，如圖7所示，在本發明之觸摸檢測電路113所產生的21個變異數之中，並沒有任何一個變異數出現數值突然升高的現象。相反地，如圖8所示，於存在環境噪音的情況下，若該電子裝置1的螢幕受到觸摸，則本發明之觸摸檢測電路113所產生的21個變異數之中即對應地出現一個變異數出現數值突然升高的現象。因此，圖7～8的實測數據證實，在應用本發明之觸摸檢測電路113的情況下，當該電子裝置1進入休眠、關閉顯示螢幕或正在播放視頻之時，觸控晶片(即，電子晶片112)可以實時執行螢幕是否有被觸摸之偵測。並且，在整個觸摸偵測的過程中，電子晶片112不需要啟動特殊軟件或演算法，因此除了能夠避免運行軟件的慢速和功耗問題，同時也能夠避免在噪音環境下直接利用閾值比較的誤判斷問題，故而大幅提高了觸摸判斷的快速性和準確性。

如此，上述已完整且清楚地說明本發明之觸摸檢測電路；並且，經由上述可得知本發明具有下列優點：

(1)本發明揭示一種觸摸檢測電路，其係應用於一具觸控功能的電子裝置之中，且整合在該電子裝置的一觸控晶片或一TDDI晶片之中，以在該電子裝置休眠、關閉顯示螢幕或播放視頻之時進行快速、準確的觸摸檢測。更進一步地說明。在應用本發明之觸摸檢測電路的情況下，當該電子裝置進入休眠、關閉顯示螢幕或正在播放視頻之時，觸控晶片可以實時執行螢幕是否有被觸摸之偵測。並且，在整個觸摸偵測的過程中，觸控晶片不需要啟動特殊軟件或演算法，因此除了能夠避免運行軟件的慢速和功耗問題，同時也能夠避免在噪音環境下直接利用閾值比較的誤判斷問題，故而大幅提高了觸摸判斷的快速性和準確性。

(2)本發明同時提供一種電子晶片的一實施例，其係應用於一具有觸摸感測控制功能的電子裝置之中，其中該電子晶片用以執行觸摸感測控制；其特徵在於，該電子晶片包含如前所述本發明之觸摸檢測電路。

(3)並且，本發明還提供一種種資訊處理裝置，其特徵在於具有如前所述本發明之電子晶片。在一實施例中，該資訊處理裝置為選自於由平面顯示裝置、頭戴式顯示裝置、投影裝置、數位相機、車載娛樂系統、智慧型電視、智慧型手機、智慧型手錶、平板電腦、桌上型電腦、筆記型電腦、一體式電腦、金融交易裝置、和門禁裝置所組成群組之中的一種電子裝置。

必須加以強調的是，前述本案所揭示者乃為較佳實施例，舉凡局部之變更或修飾而源於本案之技術思想而為熟習該項技藝之人所易於推知者，俱不脫本案之專利權範疇。

綜上所陳，本案無論目的、手段與功效，皆顯示其迥異於習知技術，且其首先發明合於實用，確實符合發明之專利要件，懇請  貴審查委員明察，並早日賜予專利俾嘉惠社會，是為至禱。

1:電子裝置 11:觸控裝置 111:觸控面板 112:電子晶片 1121:觸摸感測通道 113:觸摸檢測電路 113A:平均值計算單元 113S:變異數計算單元 113C:判斷單元 1131:第一加法器 1132:第一除法器 1133:減法器 1134:乘法器 1135:第二加法器 1136:第二除法器 12:處理器

圖1為包含本發明之一種觸摸檢測電路的一電子裝置的方塊圖； 圖2為圖1所示本發明之觸摸檢測電路的方塊圖； 圖3為圖2所示之平均值計算單元的方塊圖； 圖4為圖2所示之變異數計算單元的方塊圖； 圖5為複數個觸摸感測數據的統計長條圖； 圖6為複數個觸摸感測數據的統計長條圖； 圖7為變異數量化值的統計長條圖；以及 圖8為變異數量化值的統計長條圖。

1121:觸摸感測通道

113:觸摸檢測電路

113A:平均值計算單元

113S:變異數計算單元

113C:判斷單元

Claims (10)

1. 一種觸摸檢測電路，係整合在用以執行觸摸感測控制的一電子晶片之中，且包括： 一平均值計算單元，耦接該電子晶片的複數個觸摸感測通道以接收複數個觸摸感測數據，且計算該複數個觸摸感測數據的一平均值； 一變異數計算單元，耦接該複數個觸摸感測通道以接收該複數個觸摸感測數據，且同時耦接該平均值計算單元以接收所述平均值，從而依據該複數個觸摸感測數據與該平均值計算出一變異數；以及 一判斷單元，耦接該變異數計算單元以接收所述變異數，且對該變異數和一預設置閥值進行數值比對，從而輸出一觸控行為判斷信號。
2. 如請求項1所述之觸摸檢測電路，其中，該平均值計算單元包括： 一第一加法器，耦接該複數個觸摸感測通道以接收該複數個觸摸感測數據，且對該複數個觸摸感測數據進行一第一加法運算，從而產生一第一加總數據；以及 一第一除法器，耦接該第一加法器以接收該第一加總數據，並利用一第一除數對該第一加總數據進行一第一除法運算，從而獲得所述平均值；其中，該第一除數為N，且N為該複數個觸摸感測通道之一總通道數。
3. 如請求項2所述之觸摸檢測電路，其中，該變異數計算單元包括： 複數個減法器，分別耦接該複數個觸摸感測通道，且皆耦接至該平均值計算單元，其中，各所述減法器對所述觸摸感測數據和所述平均值進行一減法運算，從而產生一第一數據； 複數個乘法器，分別耦接該複數個減法器；其中，各所述乘法器具有二輸入端，該二輸入端皆耦接同一個對應的所述減法器以接收所述第一數據，從而對二個所述第一數據進行一乘法運算以產生一第二數據； 一第二加法器，耦接該複數個乘法器以接收複數個所述第二數據，從而對該複數個第二數據進行一第二加法運算，從而產生一第二加總數據；以及 一第二除法器，耦接該第二加法器以接收該第二加總數據，並利用一第二除數對該第二加總數據進行一第二除法運算，從而獲得所述變異數；其中，該第二除數為N-1。
4. 如請求項1所述之觸摸檢測電路，其中，該電子晶片為一觸控晶片或一觸控顯示驅動整合晶片。
5. 一種電子晶片，係應用於一具有觸摸感測控制功能的電子裝置之中，其中該電子晶片用以執行觸摸感測控制；其特徵在於，該電子晶片包含一觸摸檢測電路，且該觸摸檢測電路包括： 一平均值計算單元，耦接該電子晶片的複數個觸摸感測通道以接收複數個觸摸感測數據，且計算該複數個觸摸感測數據的一平均值； 一變異數計算單元，耦接該複數個觸摸感測通道以接收該複數個觸摸感測數據，且同時耦接該平均值計算單元以接收所述平均值，從而依據該複數個觸摸感測數據與該平均值計算出一變異數；以及 一判斷單元，耦接該變異數計算單元以接收所述變異數，且對該變異數和一預設置閥值進行數值比對，從而輸出一觸控行為判斷信號。
6. 如請求項5所述之電子晶片，其中，該電子晶片為一觸控晶片或一觸控顯示驅動整合晶片。
7. 如請求項5所述之電子晶片，其中，該平均值計算單元包括： 一第一加法器，耦接該複數個觸摸感測通道以接收該複數個觸摸感測數據，且對該複數個觸摸感測數據進行一第一加法運算，從而產生一第一加總數據；以及 一第一除法器，耦接該第一加法器以接收該第一加總數據，並利用一第一除數對該第一加總數據進行一第一除法運算，從而獲得所述平均值；其中，該第一除數為N，且N為該複數個觸摸感測通道之一總通道數。
8. 如請求項7所述之電子晶片，其中，該變異數計算單元包括： 複數個減法器，分別耦接該複數個觸摸感測通道，且皆耦接至該平均值計算單元，其中，各所述減法器對所述觸摸感測數據和所述平均值進行一減法運算，從而產生一第一數據； 複數個乘法器，分別耦接該複數個減法器；其中，各所述乘法器具有二輸入端，該二輸入端皆耦接同一個對應的所述減法器以接收所述第一數據，從而對二個所述第一數據進行一乘法運算以產生一第二數據； 一第二加法器，耦接該複數個乘法器以接收複數個所述第二數據，從而對該複數個第二數據進行一第二加法運算，從而產生一第二加總數據；以及 一第二除法器，耦接該第二加法器以接收該第二加總數據，並利用一第二除數對該第二加總數據進行一第二除法運算，從而獲得所述變異數；其中，該第二除數為N-1。
9. 一種資訊處理裝置，其特徵在於具有至少一如請求項5至請求項8所述之電子晶片。
10. 如請求項9所述之資訊處理裝置，其中，該資訊處理裝置為選自於由平面顯示裝置、數位相機、車載娛樂系統、智慧型電視、智慧型手機、智慧型手錶、平板電腦、筆記型電腦、一體式電腦、金融交易裝置、和門禁裝置所組成群組之中的一種電子裝置。

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