TWI436248B - 觸控感測裝置 - Google Patents

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Description

觸控感測裝置
本發明係與觸控感測有關，特別是關於一種利用電荷分享(charge sharing)的概念實現類比濾波器(analog filter)之功能的觸控感測裝置，藉以降低液晶顯示面板及外在環境所產生之雜訊對於觸控感測上的干擾。
隨著科技快速發展，薄膜電晶體液晶顯示器(TFT LCD)已逐步取代傳統顯示器，並已廣泛應用於電視、平面顯示器、行動電話、平板電腦以及投影機等各種電子產品上。對於具有觸控功能的薄膜電晶體液晶顯示器而言，觸控感測器是其重要的模組之一，其性能之優劣也直接影響液晶顯示器之整體效能。
一般而言，傳統具有互感式電容觸控功能的液晶顯示器包含有顯示面板、導電薄膜感應器(ITO sensor)以及觸控控制晶片。其中，導電薄膜感應器包含有複數條感測線及複數條驅動線，而觸控控制晶片則包含有複數個接腳。該等感測線分別耦接該等接腳。當驅動線傳送一驅動脈衝並於感測線耦合一微小電壓後，觸控控制晶片將會感應耦合電壓並根據耦合電壓的大小去判斷導電薄膜感應器是否被觸控。
然而，上述傳統的液晶顯示器觸控感測方式具有某些嚴重的缺點，例如掃瞄速率太低、顯示面板所產生的雜訊嚴重影響觸控控制晶片的運作，甚至導致觸控點之誤判。有些系統為了避開面板所產生的雜訊而在導電薄膜感應器與面板之間多設置一層絕緣物質，然而，這種做法將會增加成本，並且導致整體裝置增厚，不利於機構之設計。
因此，本發明提出一種利用電荷分享的概念實現類比濾波器功能的觸控感測裝置，以解決上述問題。
本發明之一範疇在於提供一種觸控感測裝置。於一實施例中，觸控感測裝置包含有邏輯控制模組、至少一儲存控制模組及至少一解碼控制模組。邏輯控制模組係用以產生具有不同控制時序之複數個控制訊號，該等控制訊號包含複數個儲存控制訊號及複數個解碼控制訊號。每一個儲存控制模組包含複數個儲存電容，用以依照儲存控制訊號之儲存控制時序分別將複數個感測電壓中之每一感測電壓於不同時間點儲存於不同的儲存電容中，其中該等感測電壓為感測自導電薄膜感應器之掃瞄線的類比資料。解碼控制模組係用以依照解碼控制訊號之解碼控制時序對該等儲存電容所儲存的該等感測電壓進行解碼，以輸出解碼後之類比資料。
於實際應用中，每一個解碼控制模組可以依照解碼控制時序於不同時間點分別對儲存於不同儲存電容的感測電壓進行解碼，抑或於同一時間點以電荷分享之方式對儲存於不同儲存電容的感測電壓進行類比濾波處理。當解碼控制模組已將所有該等儲存電容所儲存的該等感測電壓解碼完畢，並傳送至邏輯控制模組後，儲存控制模組將會對該等儲存電容執行放電程序。
相較於先前技術，根據本發明之觸控感測裝置係利用電荷分享(charge sharing)的概念實現類比濾波器(analog filter)之功能，不僅能夠有效地降低液晶顯示面板及外在環境所產生之雜訊對於觸控感測裝置感測觸控點時的干擾，亦不會導致整個系統的資料傳送回報速率(reporting rate)降低及電力消耗(power consumption)增加，故觸控感測裝置能夠更為準確地對於觸控顯示面板進行觸控點的感測，以大幅減少其誤判之機率。
關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。
根據本發明之第一具體實施例為一種觸控感測裝置。於此實施例中，該觸控感測裝置可以是互感式電容觸控感測裝置，能夠同時自導電薄膜感應器感測複數筆資料並可避免其感測到之資料受到液晶顯示面板的雜訊影響而導致觸控點之誤判。
請參照圖1，圖1係繪示本發明之觸控感測裝置對於顯示面板進行觸控點感測之示意圖。如圖1所示，液晶顯示器包含有導電薄膜感應器100以及觸控感測裝置1。至於液晶顯示面板一般是貼合在導電薄膜感應器100下，但不以此為限。觸控感測裝置1包含有邏輯控制模組10、複數個接腳20、至少一驅動/感測控制模組30、至少一儲存控制模組40、至少一解碼控制模組50、放大模組60及類比/數位轉換模組70。
其中，驅動/感測控制模組30、儲存控制模組40、解碼控制模組50、放大模組60及類比/數位轉換模組70均屬於處理類比(analog)訊號之模組，而邏輯控制模組10屬於處理數位(digital)訊號之模組。驅動/感測控制模組30耦接至邏輯控制模組10及接腳20；儲存控制模組40耦接至邏輯控制模組10及驅動/感測控制模組30；解碼控制模組50耦接至邏輯控制模組10及儲存控制模組40；類比/數位轉換模組70耦接至放大模組60及邏輯控制模組10。
於此實施例中，邏輯控制模組10係用以產生具有不同控制時序之複數個控制訊號。舉例而言，邏輯控制模組10可以產生驅動/感測控制訊號S1、儲存控制訊號S2及解碼控制訊號S3。其中，驅動/感測控制訊號S1、儲存控制訊號S2及解碼控制訊號S3係分別具有驅動/感測控制時序、儲存控制時序及解碼控制時序，並且分別用以控制驅動/感測控制模組30、儲存控制模組40及解碼控制模組50，但不以此為限。
需說明的是，觸控感測裝置1所包含的複數個接腳20不只具有單一種功能，而是可以視實際需求於不同功能之間進行切換，例如驅動(driving)功能、感測(sensing)功能、接地(ground)功能或浮接(floating)功能等，但不以上述功能為限。
當至少一驅動/感測控制模組30自邏輯控制模組10接收到驅動/感測控制訊號S1時，驅動/感測控制模組30將會依照驅動/感測控制訊號S1之驅動/感測控制時序控制該等接腳20分別執行複數種功能，致使該等接腳20能夠同時自導電薄膜感應器100感測到複數筆類比資料(感測電壓)，並分別儲存於至少一儲存控制模組40中的儲存電容之中。
如圖1所示，導電薄膜感應器100包含有互相垂直分布的複數條感測線80及複數條驅動線90。需說明的是，驅動線90與感測線80是可互換的，也就是說圖1中的90實際上也可當感測線，圖1中的80實際上也可當驅動線，可由觸控感測裝置1所控制。於此實施例中，由於不同的接腳20可分別對一條驅動線90進行掃瞄，並同時分別對複數條感測線80進行感測，故可據以感測到複數筆類比資料(感測電壓)。實際上，觸控感測裝置1之邏輯控制模組10可選擇在特定時序控制該等接腳20中之某一特定接腳進行感測。
需說明的是，邏輯控制模組10亦可根據外部同步訊號產生具有不同控制時序之該等控制訊號S1~S3，或者邏輯控制模組10亦可不根據外部同步訊號自行產生具有不同控制時序之該等控制訊號S1~S3，使得接腳20進行感測時能夠避開液晶顯示面板產生雜訊(noise)之時間區段，進而避免顯示面板之雜訊影響接腳20所感測到的類比資料。
值得注意的是，由於本發明之主要技術特徵在於觸控感測裝置1的儲存控制模組40及解碼控制模組50，接下來，將透過實施例對儲存控制模組40及解碼控制模組50之電路架構及其具備之功能進行詳細的說明。
請參照圖2，圖2係繪示觸控感測裝置1的單一個儲存控制模組40及單一個解碼控制模組50之實施例的電路示意圖。如圖2所示，每一個儲存控制模組40包含有複數個儲存電容C1~C3及其相對應的開關SW1~SW3。需說明的是，每一個儲存控制模組40所包含的儲存電容數目及其相對應的開關數目並不以此例的三個為限，每一個儲存控制模組40亦可包含複數組儲存電容以及相對應數目的開關。
開關SW1~SW3係分別耦接於儲存電容C1~C3與驅動/感測控制模組30之間。當儲存控制模組40自邏輯控制模組10接收到儲存控制訊號S2時，儲存控制模組40將會依照儲存控制訊號S2之儲存控制時序自驅動/感測控制模組30將接腳20所感測到之每一筆類比資料(感測電壓)分別於不同時間點儲存於不同的儲存電容C1~C3中。
實際上，儲存控制模組40係透過將開關SW1~SW3開啟或關閉來控制是否自驅動/感測控制模組30將類比資料(感測電壓)儲存至儲存電容C1~C3。舉例而言，若預設開關SW1~SW3均處於開啟狀態下，於第一時間點，儲存控制模組40將開關SW1關閉並維持開關SW2及SW3開啟，驅動/感測控制模組30所輸出的第一類比資料即可儲存於儲存電容C1中；於第二時間點，儲存控制模組40將開關SW2關閉並維持開關SW1及SW3開啟，驅動/感測控制模組30所輸出的第二類比資料即可儲存於儲存電容C2中；於第三時間點，儲存控制模組40將開關SW3關閉並維持開關SW1及SW2開啟，驅動/感測控制模組30所輸出的第三類比資料即可儲存於儲存電容C3中。因此，儲存控制模組40即可於不同時間點將驅動/感測控制模組30所輸出的每一筆類比資料(感測電壓)分別儲存於不同的儲存電容C1~C3中。需說明的是，儲存控制模組40控制開關SW1~SW3開啟或關閉的順序及方式並不以上述情況為限，控制開關SW1~SW3也可以同時間關閉，不同時間點開啟，這種方式可提升裝置的掃瞄速度及回報速率(report rate)，可視實際需求進行調整。
當儲存控制模組40已將驅動/感測控制模組30所輸出的每一筆類比資料(感測電壓)均儲存於儲存電容C1~C3後，可將SW1~SW3開啟並控制導電薄膜感應器100將會執行放電(discharge)程序，藉以避免環境雜訊干擾控制晶片的運作及導電薄膜感應器100上殘留的電荷影響到接腳20感測時之準確性。
需說明的是，本發明含有至少一儲存控制模組40，其中每一個儲存控制模組40運作都是一致的，是由邏輯控制模組10產生具有不同控制時序之該等控制訊號S2，使得至少一儲存控制模組40可以將導電薄膜感應器100感測到的複數筆類比資料分別儲存於複數個電容當中。
接著，將就單一個解碼控制模組50進行說明。如圖2所示，單一個解碼控制模組50包含有開關SW4~SW8以及緩衝器A1。其中，開關SW4~SW6係分別耦接於儲存電容C1~C3與緩衝器A1之間；開關SW7為放電開關，耦接於開關SW4~SW6與緩衝器A1之間；開關SW8係耦接於緩衝器A1與放大模組60之間。
於此實施例中，預設開關SW4~SW6及開關SW7均處於開啟狀態下，解碼控制模組50可以有下列兩種不同的操作模式：於第一種操作模式中，解碼控制模組50係依照解碼控制時序於不同時間點分別對儲存於不同儲存電容C1~C3的感測電壓進行解碼，以輸出解碼後之類比資料至放大模組60。舉例而言，於第一時間點，解碼控制模組50依照解碼控制時序關閉開關SW4並維持開關SW5及SW6開啟，故儲存電容C1所儲存的第一類比資料能夠傳送至緩衝器A1。若開關SW8處於關閉狀態下，緩衝器A1即可將解碼後的第一類比資料輸出至放大模組60。於第二時間點，解碼控制模組50依照解碼控制時序關閉開關SW5並維持開關SW4及SW6開啟，故儲存電容C2所儲存的第二類比資料能夠傳送至緩衝器A1。若開關SW8處於關閉狀態下，緩衝器A1即可將解碼後的第二類比資料輸出至放大模組60。於第三時間點，解碼控制模組50依照解碼控制時序關閉開關SW6並維持開關SW4及SW5開啟，故儲存電容C3所儲存的第三類比資料能夠被傳送至緩衝器A1。若開關SW8處於關閉狀態下，緩衝器A1即可將解碼後的第三類比資料輸出至放大模組60。
於第二種操作模式中，解碼控制模組50係依照解碼控制時序於同一時間點對儲存於不同儲存電容C1~C3的感測電壓進行類比濾波(analog filtering)處理並解碼，以輸出該解碼後之類比資料至放大模組60。實際上，解碼控制模組50係以電荷分享(charge sharing)之方式對儲存於不同儲存電容C1~C3的感測電壓進行類比濾波處理，但不以此為限。
舉例而言，於某特定時間點，解碼控制模組50依照解碼控制時序同時將開關SW4~SW6加以關閉，由於開關SW7維持開啟狀態，分別儲存於儲存電容C1~C3的第一感測電壓~第三感測電壓均能夠被傳送至緩衝器A1。此時，於解碼控制模組50中即會產生電荷分享的現象，亦即造成類似將第一感測電壓~第三感測電壓加以平均的效果，以得到類比濾波之功效。若開關SW8處於關閉狀態下，緩衝器A1即可將解碼後的類比資料(平均感測電壓)輸出至放大模組60。
需說明的是，當儲存於儲存電容C1~C3的第一感測電壓~第三感測電壓均已輸出至緩衝器A1，並經由放大模組60及類比/數位轉換模組70將感測電壓放大後之類比資料轉換成數位資料S4輸出至邏輯控制模組10後，解碼控制模組50控制開關SW4~SW6及放電開關SW7均關閉，致使儲存電容C1~C3執行放電程序，以消除儲存電容C1~C3上殘餘的電荷。
接著，放大模組60係用以放大經解碼控制模組50解碼後之該等類比資料(第一感測電壓~第三感測電壓)；類比/數位轉換模組70係用以將放大後之類比資料轉換成數位資料S4。實際上，放大模組60可以是差動放大器或其他任意形式的放大器，類比/數位轉換模組70可以是任意形式的類比/數位轉換器，並無特定之限制。
然後，類比/數位轉換模組70再將轉換後的數位資料S4輸出至邏輯控制模組10。實際上，邏輯控制模組10可包含數位濾波器(digital filter，未圖示)，用以對數位資料S4進行數位濾波處理，以降低雜訊之干擾。需注意的是，由於類比端的解碼控制模組50已利用電荷分享的概念實現類比濾波功能，降低類比資料的誤差，以便進行放大並轉換成數位資料時，能夠大幅提升數位資料之準確性，故可減輕數位端之邏輯控制模組10的負擔，進而達到提升觸控感測裝置1的觸控準確度之功效。
相較於先前技術，根據本發明之觸控感測裝置係利用電荷分享的概念實現類比濾波器之功能，不僅能夠有效地降低液晶顯示面板及外在環境所產生之雜訊對於觸控感測裝置感測觸控點時的干擾，亦不會導致整個系統的資料傳送回報速率降低及電力消耗增加，故觸控感測裝置能夠更為準確地對於觸控顯示面板進行觸控點的感測，減少誤判之機率。
藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。
1．．．觸控感測裝置
10．．．邏輯控制模組
20．．．接腳
30．．．驅動/感測控制模組
40．．．儲存控制模組
50．．．解碼控制模組
60．．．放大模組
70．．．類比/數位轉換模組
80．．．感測線
S1．．．驅動/感測控制訊號
S2．．．儲存控制訊號
S3．．．解碼控制訊號
S4．．．數位資料
SW1~SW8．．．開關
A1．．．緩衝器
C1~C3．．．儲存電容
90．．．驅動線
100．．．導電薄膜感應器
圖1係繪示本發明之觸控感測裝置對導電薄膜感應器進行觸控點感測之示意圖。
圖2係繪示觸控感測裝置的儲存控制模組及解碼控制模組之一實施例的電路示意圖。
30．．．驅動/感測控制模組
40．．．儲存控制模組
50．．．解碼控制模組
60．．．放大模組
1．．．觸控感測裝置
SW1~SW8．．．開關
A1．．．緩衝器
C1~C3．．．儲存電容

Claims (10)

  1. 一種觸控感測裝置，包含：邏輯控制模組，用以產生具有不同控制時序之複數個控制訊號，該等控制訊號包含一儲存控制訊號及一解碼控制訊號；至少一儲存控制模組，耦接至該邏輯控制模組且分別包含複數個儲存電容，其中每一儲存控制模組係依照該儲存控制訊號之一儲存控制時序分別將複數個感測電壓中之每一感測電壓於不同時間點儲存於不同的儲存電容中，該等感測電壓為感測自一導電薄膜感應器之一掃瞄線的類比資料；以及至少一解碼控制模組，耦接至該邏輯控制模組及該至少一儲存控制模組，用以依照該解碼控制訊號之一解碼控制時序對該等儲存電容所儲存的該等感測電壓進行解碼，以輸出一解碼後之類比資料。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之觸控感測裝置，其中每一解碼控制模組係依照該解碼控制時序於不同時間點分別對儲存於不同儲存電容的感測電壓進行解碼，以輸出該解碼後之類比資料。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之觸控感測裝置，其中每一解碼控制模組係依照該解碼控制時序於同一時間點對儲存於不同儲存電容的感測電壓進行類比濾波(analog filtering)處理並解碼，以輸出該解碼後之類比資料。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之觸控感測裝置，其中該每一解碼控制模組係以電荷分享之方式對儲存於不同儲存電容的感測電壓進行類比濾波處理。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之觸控感測裝置，其中當該至少一解碼控制模組已將所有該等儲存電容所儲存的該等感測電壓解碼完畢後，該儲存控制模組對該等儲存電容執行一放電(discharge)程序。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之觸控感測裝置，進一步包含：複數個接腳；以及至少一驅動/感測控制模組，耦接至該邏輯控制模組及該等接腳，用以自該邏輯控制模組接收該等控制訊號中之一驅動/感測控制訊號，並依照該驅動/感測控制訊號之一驅動/感測控制時序控制該等接腳分別執行複數種接腳功能，致使該等接腳能夠自該導電薄膜感應器的該掃瞄線感測到該等感測電壓。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之觸控感測裝置，其中該等接腳功能包含驅動(driving)功能、感測(sensing)功能、接地(ground)功能及浮接(floating)功能。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之觸控感測裝置，進一步包含：一放大模組，耦接至該至少一解碼控制模組，用以放大該解碼後之類比資料；以及一類比/數位轉換模組，耦接至該放大模組及該邏輯控制模組，用以將該放大後之類比資料轉換成一數位資料，並將該數位資料傳送至該邏輯控制模組。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之觸控感測裝置，其中該邏輯控制模組包含一數位濾波器(digital filter)，用以對該數位資料進行數位濾波處理，以降低雜訊之干擾。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之觸控感測裝置，其中該邏輯控制模組係根據一外部同步訊號產生具有不同控制時序之該等控制訊號，使得該等接腳進行感測時能夠避開一液晶顯示面板產生雜訊之時間區段。
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