TWI389021B - 用於顯示控制器之觸碰偵測方法及其電路 - Google Patents

Description

用於顯示控制器之觸碰偵測方法及其電路

本發明有關於一種電容式觸控控制方法及其電路，特別是有關於一種整合至顯示控制器的電容式觸控控制方法及其電路。

筆記型電腦鍵盤的上方邊緣會有數個發光二極體與對應按鍵操控特殊功能，或者，電腦螢幕或電視也會有一些按鍵操控螢幕顯示功能(on-screen display，簡稱OSD)，隨著觸控技術的發展，小型觸控面板也逐漸應用在高階產品上，可以減少按鍵元件的使用，讓產品的附加價值提升，減少按鍵長期使用後損壞的機會，使用可靠度也增加。

第一圖顯示習知技術的小型顯示電路10，利用按鍵1～7分別控制發光二極體D1～D7是否發光顯示，電阻R1～R7分別為限流電阻，由連接器12連接到顯示控制器(未顯示)。

第二圖顯示習知技術的小型觸控顯示電路20，包含接觸板22與觸控控制器24，接觸板22耦接至觸控控制器24，接觸板22提供使用者複數個接觸點CS0～CS5，訊號26提供觸控控制器24接地於接觸板22。應注意到，使用者經由觸控所提供的訊號變化十分微弱，也容易受到環境干擾，習知技術必須利用獨立的觸控控制器24，典型的為獨立的積體電路(integrated circuit，IC)，且必須將觸控控制器24設置鄰近於接觸板22，接觸板22與觸控控制器24所形成的小型觸控顯示電路20係佈局實現於一塊獨立的小型電路板上，遠離於其他控制電路板或電源電路板，以最小化訊號之干擾，才可以實現觸控控制。

因此十分殷切需要發展出一套可以降低成本之觸控控制解決方案。

本發明提出一種顯示控制器，包括觸控控制電路以及脈波寬度調變電路，觸控控制電路藉由主張觸控重置訊號而偵測接觸點是否被觸碰；脈波寬度調變電路，耦接至觸控控制電路，用以產生脈波寬度調變訊號，觸控重置訊號與脈波寬度調變訊號相關於影像同步訊號，例如水平同步訊號、垂直同步訊號或輸出水平同步訊號，觸控重置訊號係同步於影像同步訊號，或者，觸控控制電路接收影像同步訊號以產生一同步訊號給脈波寬度調變電路，使得脈波寬度調變電路產生該脈波寬度調變訊號以同步於該同步訊號。

本發明更提出一種整合於顯示控制器中之觸控控制電路，包括第一電流源、第二電流源、複數個開關、遲滯比較器、除頻電路及正反器，複數個開關耦接於外部複數個接觸點，遲滯比較器具有第一參考比較電壓與第二參考比較電壓，經由該些開關將該些接觸點擇一耦接於該遲滯比較器之輸入端，第一電流源與該第二電流源耦接於遲滯比較器之輸入端以產生感測電壓，遲滯比較器將感測電壓與第一參考比較電壓及第二參考比較電壓進行遲滯比較，以產生遲滯比較輸出，用以控制第一電流源與第二電流源之致能與否；除頻電路接收遲滯比較輸出並進行除頻以產生除頻訊號，正反器耦接於除頻電路，用以產生取樣輸出，正反器具有一時脈端，用以接收上升緣觸發訊號，以產生取樣輸出，代表遲滯比較輸出之頻率值是否高於一預定值。

本發明更提出一種應用於顯示控制器內之觸碰偵測方法，包括產生相關於影像同步訊號之觸控重置訊號；回應於該觸控重置訊號，相應於接觸點以產生具有感測頻率之感測電壓；以及根據感測頻率決定該接觸點是否被觸碰，當決定接觸點被觸碰時，產生一控制序列控制一接觸板上複數個發光二極體是否發亮。

為了使　鈞局能更進一步瞭解本發明特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。

第三圖顯示根據本發明具體實施例之整合至顯示控制器的電容式觸控控制電路300，電容式觸控控制電路300可以整合至顯示控制器中，例如縮放控制晶片(scaler)或電視控制晶片，電容式觸控控制電路300包含複數個開關S00～S51、電流源I_source 、I_sink 、遲滯比較器(hysteresis comparator)320，電容式觸控控制電路300耦接至遠端的接觸板310，於此實施例中，接觸板310提供CS0～CS5六個接觸點，接觸板310經由訊號312提供接地訊號以改善訊號品質，接觸板310所提供之CS0～CS5六個接觸點，經由使用者之觸碰位置，而產生不同的等效電容。舉例而言，電容式觸控控制電路300可以循序導通開關S01、S11、S21、S31、S41、S51，而將CS0～CS5六個接觸點循序耦接於遲滯比較器320之正端，而將其餘五個接觸點接地，進行使用者觸控位置之偵測。假設對接觸點CS2進行偵測，電容式觸控控制電路300將開關S21導通，而將其餘五個接觸點接地，其等效電路如第四圖所示。

第四圖顯示利用第三圖實施例對接觸點CS2進行偵測之等效電路400，於此實施例中，接觸點CS2耦接於遲滯比較器320之正端，而將其餘五個接觸點接地，根據使用者之觸碰位置而產生不同的電容C_keypad ，較佳地，利用電流源I_source 對電容C_keypad 充電，產生充電電壓Vx；遲滯比較器320具有參考比較電壓V_H 、V_L ，遲滯比較器320將充電電壓Vx與參考比較電壓進行比較，產生遲滯比較輸出Vout，遲滯比較輸出Vout可控制電流源I_source 、I_sink 之運作。也就是說，一開始末充電前，電壓Vx為低位準，此時，致能電流源I_source 而禁能電流源I_sink ，利用電流源I_source 對電容C_keypad 充電，當電壓Vx到達參考比較電壓V_H ，遲滯比較輸出Vout由低位準轉為高位準，禁能電流源I_source 而致能電流源I_sink ，然後將電壓Vx逐漸放電到參考比較電壓V_L ，遲滯比較輸出Vout再由高位準轉為低位準，致能電流源I_source 而禁能電流源I_sink ，利用電流源I_source 對電容C_keypad 充電，如此循序往復，而因應不同的電容C_keypad 產生不同感測頻率。舉例而言，人體本身大部分為水，相對於空氣為良導體，當使用者手指碰觸到接觸點CS2，將使電容C_keypad 變大，充放電的時間拉長，亦即接觸點CS2處的感測頻率變低。

第五圖顯示根據本發明另一具體實施例之整合至顯示控制器的電容式觸控控制電路500，其電路結構大致類似於第三圖實施例，差異在於增加了緩衝器550。接觸板310通常需要以長連接纜線連接到電容式觸控控制電路300，於此實施例中，利用開關S00~S51之導通與否，將未進行檢測的多個接觸點，耦接至緩衝器550之負端與輸出端，而將進行感測的接觸點CS2耦接至緩衝器550之正端，產生訊號屏蔽，改善訊號品質。

第六圖顯示根據本發明具體實施例之整合觸控控制電路610之顯示控制器600之方塊圖，顯示控制器600包含觸控控制電路610及脈波寬度調變電路620，觸控控制電路610耦接於脈波寬度調變電路620，觸控控制電路610與接觸板630可以利用前面電路實施例實現，觸控控制電路610經由訊號612感測使用者之觸碰控制，觸控控制電路610經由訊號614控制接觸板630上複數個發光二極體(未示出)之亮滅，脈波寬度調變電路620產生脈波寬度調變訊號624控制背光板640的運作，脈波寬度調變電路620接收影像同步訊號626，並根據影像同步訊號626產生脈波寬度調變訊號624，使得脈波寬度調變訊號624波形產生相關於影像同步訊號626，舉例而言，脈波寬度調變訊號624可同步於影像同步訊號626，所謂同步並不限定於頻率完全相同，舉例而言，脈波寬度調變訊號624與影像同步訊號626之間產生頻率具有比例關係，而訊號開始產生的上升緣彼此對齊；脈波寬度調變電路620根據脈波寬度調變訊號624產生一同步訊號Sync給觸控控制電路610，觸發觸控控制電路610，觸控控制電路610根據同步訊號Sync控制觸控控制電路610內部之運作，舉例而言，觸控控制電路610根據同步訊號Sync內部主張(assert)重置(reset)訊號TP_reset(未示出)，產生內部控制訊號以控制第三圖中諸多開關S00～S51的切換運作，因此，觸控控制電路610與脈波寬度調變電路620之運作皆可相關於影像同步訊號626之運作，將訊號雜訊降至最低，影像同步訊號626可以是水平同步訊號Hsync、垂直同步訊號Vsync或者輸出水平同步訊號OHsync。

脈波寬度調變電路620產生脈波寬度調變訊號624控制背光板640的運作，舉例而言，背光板640包含複數個發光二極體，脈波寬度調變電路620，可以利用顯示控制器600內部的微控制器(microcontroller)實現，例如8051微控制器，相關於影像同步訊號626之出現，微控制器下達指令利用內部計數器(counter)計數適當計數值，便可決定脈波寬度調變訊號624之高低位準之寬度，經由顯示控制器600之GPIO(general purpose input/output，通用輸出/輸入)腳位輸出脈波寬度調變訊號624，控制背光板640的運作；或者，背光板640包含冷陰極燈管，此部分之說明可以參考同申請人於95年2月7日提出的第95105533號專利申請案之內容，在此不予贅述。

第七圖顯示第三圖、第六圖具體實施例之相關訊號波形圖，脈波寬度調變訊號624或者發光二極體控制訊號相關於影像同步訊號626而產生，脈波寬度調變訊號624產生同步訊號Sync給觸控控制電路610，觸控控制電路610根據同步訊號Sync主張觸控重置訊號TP_reset，電壓Vx在參考比較電壓V_H 、V_L 反覆震盪，產生感測頻率，也就是說，遲滯比較器320之輸出Vout會產生具有感測頻率之方波，應注意到，圖示中的感測頻率僅為示意波形；而此感測頻率之方波可提供給顯示控制器600內部後端的數位電路適當處理，或者搭配適當的軟體運作，以決定對應的接觸點是否被觸碰。偵測感測頻率之方式有多種可能變化，舉例而言，利用計數器於預定期間內之觸發次數而決定。

第八圖顯示根據本發明另一具體實施例之整合觸控控制電路810之顯示控制器800之方塊圖，顯示控制器800包含觸控控制電路810及脈波寬度調變電路820，分別耦接於外部接觸板830與背光板840，其架構類似於第六圖實施例，差異在於觸控控制電路810接收影像同步訊號812參考運作，相關於影像同步訊號812而主張觸控重置訊號TP_reset，影像同步訊號812可以是水平同步訊號Hsync、垂直同步訊號Vsync或者輸出水平同步訊號OHsync，觸控控制電路810於主張重置訊號TP_reset時提供同步訊號Sync給脈波寬度調變電路820產生脈波寬度調變訊號824，將訊號雜訊降至最低。

第九圖顯示第三圖、第八圖具體實施例之相關訊號波形圖，觸控控制電路810於主張觸控重置訊號TP_reset後，電壓Vx在參考比較電壓V_H 、V_L 反覆震盪，產生感測頻率，也就是說，遲滯比較器320之輸出Vout會產生具有感測頻率之方波(未示出)；觸控控制電路810於主張觸控重置訊號TP_reset時提供同步訊號Sync’給脈波寬度調變電路820產生脈波寬度調變訊號824或者發光二極體控制訊號。

第十圖顯示根據本發明具體實施例之偵測感測頻率之電路圖，包含除以N之除頻電路1020以及正反器1040，除頻電路1020耦接於正反器1040。於此實施例中，除頻電路1020接收來自第三圖之遲滯比較器320之輸出訊號Vout，受到觸控重置訊號TP_reset之重置觸發開始除頻，經過除頻後，於適當時機，送進一上升緣觸發訊號於正反器1040之時脈端，而取樣當時的正反器1040之D輸入端之訊號狀態，於正反器1040之產生取樣輸出之反相，代表對應的接觸點是否被觸碰；舉例而言，除頻電路1020可以為一環計數器(ring counter)，上述所謂適當時機係例舉於一預定期間，除頻電路1020是否有計數到一預定值，而在輸出端產生高或低位準，即可代表感測頻率之頻率值是否高於一預定值；而上述預定期間可以由顯示控制器內(未示出)之時脈產生器(未示出)所產生之時脈數量決定該預定期間之長短，而決定發出上述上升緣觸發訊號於正反器1040之時脈端之時機，達到偵測輸出訊號Vout之頻率之目的。

以液晶平面顯示器為例，內部具有控制電路板，其上具有控制晶片，例如縮放控制晶片或電視控制晶片，熟知此技藝之人士可以了解控制晶片雜訊非常高，而觸控控制電路為雜訊敏感的電路，習知技術無法將兩者整合為一。經由以上實施例之揭露，熟知此技藝之人士可實現將電容式觸控控制電路整合於縮放控制晶片或電視控制晶片中，達到降低成本與組裝複雜度的目的。

第十一圖顯示根據本發明具體實施例之用於顯示控制器內之觸碰偵測方法流程圖，此流程開始於步驟1100，於步驟1110，產生相關於影像同步訊號之觸控重置訊號TP_reset，影像同步訊號可以是水平同步訊號Hsync、垂直同步訊號Vsync或者輸出水平同步訊號OHsync，舉例而言，將觸控重置訊號TP_reset同步於影像同步訊號，所謂「同步」並不限定於頻率完全相同，舉例而言，觸控重置訊號TP_reset與影像同步訊號之間產生頻率具有比例關係，而訊號開始產生的上升緣彼此對齊，或者，所謂「相關」可以是直接相關或者間接相關，舉例而言，如以上電路實施例所揭露，觸控重置訊號TP_reset可以直接同步於影像同步訊號，或者，由脈波寬度調變訊號同步於影像同步訊號，再將觸控重置訊號TP_reset同步於脈波寬度調變訊號，反之亦然；於步驟1120，回應於觸控重置訊號TP_reset，充放電一接觸點以產生具有一感測頻率之感測電壓Vx；於步驟1130，將感測電壓Vx與兩個參考比較電壓進行遲滯比較以產生遲滯比較輸出；於步驟1140，根據感測頻率決定該接觸點是否被觸碰，並輸出控制訊號控制發光二極體之開關。較佳地，可以利用兩個受控電流源進行充放電，而遲滯比較輸出控制電流源之致能與否。

本發明揭示一種顯示控制器，包括觸控控制電路以及脈波寬度調變電路，觸控控制電路藉由主張觸控重置訊號而偵測接觸點是否被觸碰；脈波寬度調變電路，耦接至觸控控制電路，用以產生脈波寬度調變訊號，觸控重置訊號與脈波寬度調變訊號相關於影像同步訊號，例如水平同步訊號、垂直同步訊號或輸出水平同步訊號，觸控重置訊號係同步於影像同步訊號，或者，觸控控制電路接收影像同步訊號以產生一同步訊號給脈波寬度調變電路，使得脈波寬度調變電路產生該脈波寬度調變訊號以同步於該同步訊號。

本發明亦揭示一種整合於顯示控制器中之觸控控制電路，包括第一電流源、第二電流源、複數個開關、遲滯比較器、除頻電路及正反器，複數個開關耦接於外部複數個接觸點，遲滯比較器具有第一參考比較電壓與第二參考比較電壓，經由該些開關將該些接觸點擇一耦接於該遲滯比較器之輸入端，第一電流源與該第二電流源耦接於遲滯比較器之輸入端以產生感測電壓，遲滯比較器將感測電壓與第一參考比較電壓及第二參考比較電壓進行遲滯比較，以產生遲滯比較輸出，用以控制第一電流源與第二電流源之致能與否；除頻電路接收遲滯比較輸出並進行除頻以產生除頻訊號，正反器耦接於除頻電路，用以產生取樣輸出，正反器具有一時脈端，用以接收上升緣觸發訊號，以產生取樣輸出，代表遲滯比較輸出之頻率值是否高於一預定值。

本發明亦揭示一種應用於顯示控制器內之觸碰偵測方法，包括產生相關於影像同步訊號之觸控重置訊號；回應於該觸控重置訊號，相應於接觸點以產生具有感測頻率之感測電壓；以及根據感測頻率決定該接觸點是否被觸碰，當決定接觸點被觸碰時，產生一控制序列控制一接觸板上複數個發光二極體是否發亮。

綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

本案圖式中所包含之各元件列示如下：

10．．．小型顯示電路

D1～D7．．．發光二極體

R1～R7．．．電阻

12．．．連接器

20．．．小型觸控顯示電路

22．．．接觸板

24．．．觸控控制器

26．．．訊號

CS0～CS5．．．接觸點

310．．．接觸板

300、400、500．．．電容式觸控控制電路

320．．．遲滯比較器

I_source 、I_sink ．．．電流源

S00、S01、S10、S11、S20、S21．．．開關

S30、S31、S40、S41、S50、S51．．．開關

550．．．緩衝器

600、800．．．顯示控制器

610、810．．．觸控控制電路

620、820．．．脈波寬度調變電路

630、830．．．接觸板

640、840．．．背光板

312、612、614．．．訊號

624、824．．．脈波寬度調變訊號

626、812．．．影像同步訊號

1020．．．除頻電路

1040．．．正反器

本案得藉由下列圖式及說明，俾得更深入之了解：

第一圖顯示習知技術的小型顯示電路。

第二圖顯示習知技術的小型觸控顯示電路。

第三圖顯示根據本發明具體實施例之整合至顯示控制器的電容式觸控控制電路。

第四圖顯示利用第三圖實施例進行接觸點偵測之等效電路。

第五圖顯示根據本發明另一具體實施例之整合至顯示控制器的電容式觸控控制電路。

第六圖顯示根據本發明具體實施例之整合觸控控制電路之顯示控制器之方塊圖。

第七圖顯示第三圖、第六圖具體實施例之相關訊號波形圖。

第八圖顯示根據本發明另一具體實施例之整合觸控控制電路之顯示控制器之方塊圖。

第九圖顯示第三圖、第八圖具體實施例之相關訊號波形圖。

第十圖顯示根據本發明具體實施例之偵測感測頻率之電路圖。

第十一圖顯示根據本發明具體實施例之觸碰偵測方法流程圖。

CS0～CS5．．．接觸點

300．．．電容式觸控控制電路

310．．．接觸板

312．．．訊號

320．．．遲滯比較器

I_source 、I_sink ．．．電流源

S00、S01、S10、S11、S20、S21．．．開關

S30、S31、S40、S41、S50、S51．．．開關

Claims (21)

1. 一種顯示控制器，包括：一觸控控制電路，用以藉由主張一觸控重置訊號而偵測一接觸點是否被觸碰，其中該觸碰點未被觸碰時，該觸控控制電路產生一高頻率的感測信號；該觸碰點被觸碰時，該觸控控制電路產生一低頻率的感測信號；以及一脈波寬度調變電路，耦接至該觸控控制電路，用以產生一脈波寬度調變訊號；其中，該觸控重置訊號與該脈波寬度調變訊號係根據一影像同步訊號所產生。
2. 如申請專利範圍第1項所述的顯示控制器，其中該影像同步訊號係為一水平同步訊號、一垂直同步訊號或一輸出水平同步訊號。
3. 如申請專利範圍第1項所述的顯示控制器，其中該觸控重置訊號係同步於該影像同步訊號。
4. 如申請專利範圍第3項所述的顯示控制器，其中該觸控控制電路接收該影像同步訊號以產生一同步訊號給該脈波寬度調變電路，使得該脈波寬度調變電路產生該脈波寬度調變訊號以同步於該同步訊號。
5. 如申請專利範圍第1項所述的顯示控制器，其中該脈波寬度調變訊號係同步於該影像同步訊號。
6. 如申請專利範圍第5項所述的顯示控制器，其中該脈波寬度調變電路接收該影像同步訊號以產生一同步訊號給該觸控控制電路，使得該觸控控制電路產生該觸控重置訊號以同步於該同步訊號。
7. 如申請專利範圍第1項所述的顯示控制器，其中該觸控控制電路耦接於一外部接觸板。
8. 如申請專利範圍第7項所述的顯示控制器，其中該外部接觸板上具有複數個發光二極體，該觸控控制電路控制該些發光二極體是否發亮。
9. 如申請專利範圍第1項所述的顯示控制器，其中該脈波寬度調變電路耦接於一背光板。
10. 如申請專利範圍第9項所述的顯示控制器，其中該背光板包含一冷陰極燈管。
11. 如申請專利範圍第9項所述的顯示控制器，其中該背光板包含複數個發光二極體。
12. 一種用於顯示控制器內之觸碰偵測方法，包含：根據一影像同步訊號產生一觸控重置訊號；回應於該觸控重置訊號，相應於一接觸點以產生具有一感測頻率之一感測電壓，其中該觸碰點未被觸碰時的該感測頻率大於該觸碰點被觸碰時的該感測頻率；以及根據該感測頻率決定該接觸點是否被觸碰。
13. 如申請專利範圍第12項所述的方法，其中該影像同步訊號係為一水平同步訊號、一垂直同步訊號或一輸出水平同步訊號。
14. 如申請專利範圍第12項所述的方法，其中該觸控重置訊號係同步於該影像同步訊號。
15. 如申請專利範圍第12項所述的方法，更包含根據該影像同步訊號產生一脈波寬度調變訊號之步驟。
16. 如申請專利範圍第15項所述的方法，其中該脈波寬度 調變訊號係同步於該影像同步訊號。
17. 如申請專利範圍第12項所述的方法，其中該產生觸控重置訊號之步驟係根據係同步於該影像同步訊號而產生該觸控重置訊號，並根據該影像同步訊號產生一另一同步訊號給一脈波寬度調變電路，使得該脈波寬度調變電路產生一脈波寬度調變訊號同步於該另一同步訊號。
18. 如申請專利範圍第12項所述的方法，其中該決定該接觸點是否被觸碰之步驟係當決定該接觸點被觸碰時，產生一控制序列控制一接觸板上複數個發光二極體是否發亮。
19. 一種整合於顯示控制器中之觸控控制電路，包括：一第一電流源；一第二電流源；複數個開關，耦接於外部複數個接觸點；一遲滯比較器，具有一第一參考比較電壓與一第二參考比較電壓，經由該些開關將該些接觸點擇一耦接於該遲滯比較器之一輸入端，其中，該第一電流源與該第二電流源耦接於該遲滯比較器之該輸入端以產生具有一感測頻率的一感測電壓，該遲滯比較器將該感測電壓與該第一參考比較電壓及該第二參考比較電壓進行遲滯比較，以產生一遲滯比較輸出，用以控制該第一電流源與該第二電流源之致能與否，且該些觸碰點未被觸碰時的該感測頻率大於該些觸碰點被觸碰時的該感測頻率。
20. 如申請專利範圍第19項所述的電路，更包括：一除頻電路，用以接收該遲滯比較輸出並進行除頻以 產生一除頻訊號；以及一正反器，耦接於該除頻電路，用以產生一取樣輸出。
21. 如申請專利範圍第20項所述的電路，其中該正反器具有一時脈端，用以接收一上升緣觸發訊號，以產生該取樣輸出，代表該遲滯比較輸出之一頻率值是否高於一預定值。