TWI808723B - 觸摸感測信號讀出方法、觸控顯示裝置及資訊處理裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明主要揭示一種觸摸感測信號讀出方法，供例如為觸控晶片或TDDI晶片的一控制晶片執行。特別地，本發明之方法係在一檢測週期的一電容積分期間內，對所述補償電容多次進行重置和充電，使得該控制晶片在減少其內部補償電容的電容值之情況下，仍舊可以有效地對觸控感測單元之觸摸感測器所衍生的寄生電容進行補償。因此，在應用本發明之觸摸感測信號讀出方法的情況下，觸控晶片及/或TDDI晶片內部的補償電容的電路占用面積可以大幅減少，連帶地大幅降低了晶片製造成本。

Description

觸摸感測信號讀出方法、觸控顯示裝置及資訊處理裝置
本發明為觸控技術之有關領域，尤指有助於縮小補償電容的一種觸摸感測信號讀出方法。
已知，在具有中小型觸控顯示面板的行動電子裝置(例如智慧型手機或平板電腦)之中使用顯示驅動與觸控整合(Touch and Display Driver Integrated，TDDI)單晶片已是主流趨勢。同時，隨著行動電子裝置越來越薄，傳統的觸控面板(膜片)與顯示面板之貼合結構便不再使用，而是由內嵌式(in-cell)觸控顯示面板取代之。在內嵌式觸控顯示面板之中，各個共同電極(VCOM electrode)皆被劃分為複數個微金屬板，從而作為複數個觸控感測器。接著，將複數個觸控感測器與複數條閘極線和複數條源極線耦接，如此即構成一內嵌式觸控感測單元。相關技術領域的電子工程師都知道，在所述內嵌式觸控面板之中，各所述微金屬板(即，觸控感測器)存在大寄生電容，同時，閘極線和源極線也各自具有寄生電容。因此，現有技術會在觸控晶片或顯示驅動與觸控整合(TDDI)晶片之中增設寄生電容補償方案。
圖1為習知的一種觸控裝置的方塊圖。如圖1所示，該觸控裝置1a包括：一(內嵌式)觸控感測單元10a、一驅動電路11a、一感測信號讀出電路12a、以及一控制單元13a，其中該觸控感測單元10a包括複數 個觸摸感測器1Sa、複數條閘極線10Ga以及複數條源極線10Sa。並且，該感測信號讀出電路12a包含複數個電荷放大電路。
圖2為習知的一個電荷放大電路的電路拓樸圖，且圖3為多個控制信號的工作時序圖。如圖2所示，所述電荷放大電路121a包括：一運算放大器1211a、一積分電容CFa、一第一開關SW1a、一第二開關SW2a、以及一電容補償單元1212a。其中，該電容補償單元1212a包括：一第三開關SW3a、一第四開關SW4a、一第五開關SW5a以及一補償電容CNEa。值得說明的是，圖2還繪示出第一寄生電容CP1a與第二寄生電容CP2a，該第一寄生電容CP1a代表觸摸感測器1Sa(即，劃分自共同電極的微金屬板)和閘極線10Ga及源極線10Sa的寄生電容，且該第二寄生電容CP2a代表觸摸感測器1Sa的對地寄生電容。
在有手指觸摸的情況下，電荷放大電路121a自觸摸感測器1Sa感測到的電容值為△C，在圖2的電路中以電容CDLa表示。換句話說，當有手指觸摸時，觸摸感測器1Sa的電容值變大，使得電容CDLa的電容值變大，則電荷放大電路121a的輸出電壓Vout也變大。依據電路學原理，可利用下式(1)計算輸出電壓的變化量：
Figure 111114046-A0305-02-0003-1
在讀出觸摸感測器1Sa的電容變化量的過程中，如圖2與圖3所示，一激勵信號VSTIM被傳送至該運算放大器1211a的正輸入端以及第一寄生電容CP1a，藉此方式實現對於觸摸感測器1Sa和閘極線10Ga及源極線10Sa的寄生電容的補償。同時，啟用該電容補償單元1212a以實 現對於觸摸感測器1Sa的對地寄生電容的補償。該電容補償單元1212a工作時，係先對該補償電容CNEa進行充電，然後讓該補償電容CNEa放電至該觸摸感測器1Sa，從而消除該觸摸感測器1Sa對地寄生電容。
目前，對於整合在觸控晶片及/或TDDI晶片內的感測信號讀出電路12a的多個電荷放大電路而言，每個電荷放大電路所搭載的補償電容CNEa的電容值約1~10pF，而晶片內部會集成幾十個電荷放大電路，導致幾十個補償電容CNEa佔據相當大的晶片面積，連帶造成晶片具有高製造成本。因此，有必要對觸控晶片及/或TDDI晶片內的感測信號讀出電路12a進行改良，使其在減少補償電容CNEa的電容值(即，減少電容值)的情況之下，仍可保有電容補償功能。
由上述說明可知，本領域亟需一種新式的觸摸感測信號讀出方法。
本發明之主要目的在於提供一種觸摸感測信號讀出方法，供例如為觸控晶片或TDDI晶片的一控制晶片執行，使控制晶片在減少補償電容的電容值的情況之下，仍可有效地對觸摸感測器所衍生的寄生電容進行補償。因此，在應用本發明之觸摸感測信號讀出方法的情況下，觸控晶片及/或TDDI晶片內部的補償電容的電路占用面積可以大幅減少，連帶地大幅降低了晶片製造成本。
為達成上述目的，本發明提出所述觸摸感測信號讀出方法的一實施例，係由一控制晶片執行，用於自具有複數個觸摸感測器的一觸控感測單元讀出至少一觸摸感測信號；其中，該控制晶片具有一感測信號讀 出電路，該感測信號讀出電路包含複數個電荷放大電路以及與該複數個電荷放大電路分別耦接的複數個電容補償單元；所述觸摸感測信號讀出方法包括以下步驟：在一第一時間區間內，對所述電荷放大電路所具有的一積分電容進行重置，同時對所述電容補償單元所具有的一補償電容進行重置；在一第二時間區間內，控制所述電荷放大電路自所述觸摸感測器讀出一觸摸感測信號從而對該積分電容進行積分充電，同時啟用所述電容補償單元向所述電荷放大電路提供一電容補償；在該第二時間區間內，重複執行該補償電容的重置及積分充電複數次；以及在一第三時間區間內，控制所述電荷放大電路輸出一感測電壓。
在一實施例中，所述電荷放大電路包括：一運算放大器，具有一正輸入端、一負輸入端與一輸出端，且所述積分電容的兩端分別耦接該負輸入端與該輸出端；一第一開關，具有一第一端、一第二端與一控制端，該第一端耦接該負輸入端，該第二端耦接該輸出端，且該控制端耦接一第一控制信號；以及一第二開關，具有一第一端、一第二端與一控制端，該第一端耦接所述觸摸感測器、該第二端耦接該負輸入端，且該控制端耦接一第二控制信號；以及一基準電容，其兩端分別耦接所述觸摸感測器與一接地端； 其中，該第一時間區間內，該第一控制信號具有高準位且該第二控制信號具有低準位。
在一實施例中，所述電容補償單元包括：一第三開關，具有一第一端、一第二端與一控制端，該第一端耦接一偏置電壓，且該控制端耦接一第三控制信號；其中，所述補償電容具有一第一端與一第二端，該第三開關的該第二端耦接所述補償電容的該第一端，且所述補償電容的該第二端耦接一補償信號；一第四開關，具有一第一端、一第二端與一控制端，該第一端耦接所述補償電容的該第一端，該第二端耦接該接地端，且該控制端耦接一第四控制信號；以及一第五開關，具有一第一端、一第二端與一控制端，該第一端耦接所述補償電容的該第一端，該第二端耦接該第二開關的該第一端，且該控制端耦接一第五控制信號；其中，在該第一時間區間內，該第三控制信號控制該第三開關的開關狀態，該第四控制信號控制該第四開關的開關狀態，該第五控制信號控制該第三開關的開關狀態，且該補償信號具有一電壓準位。
在一實施例中，在該第二時間區間內，該第一控制信號控制該第一開關的開關狀態，該第二控制信號控制該第二開關的開關狀態，該第三控制信號控制該第三開關的開關狀態，該第四控制信號控制該第四開關的開關狀態，且該第五控制信號控制該第五開關的開關狀態，同時多次變化該補償信號的所述電壓準位，從而實現執行該補償電容的重置及積分充電複數次。
本發明同時提供一種觸控顯示裝置，其包括一控制電路與一觸控顯示面板，其中該觸控顯示面板包括一顯示面板以及具有複數個觸摸感測器的一觸控感測單元，該控制晶片具有一感測信號讀出電路，該感測信號讀出電路包含複數個電荷放大電路以及與該複數個電荷放大電路分別耦接的複數個電容補償單元；其特徵在於，該控制電路執行一觸摸感測信號讀出方法以自該觸控感測單元讀出至少一觸摸感測信號；所述觸摸感測信號讀出方法包括以下步驟：在一第一時間區間內，對所述電荷放大電路所具有的一積分電容進行重置，同時對所述電容補償單元所具有的一補償電容進行重置；在一第二時間區間內，控制所述電荷放大電路自所述觸摸感測器讀出一觸摸感測信號從而對該積分電容進行積分充電，同時啟用所述電容補償單元向所述電荷放大電路提供一電容補償；在該第二時間區間內，重複執行該補償電容的重置及積分充電複數次；以及在一第三時間區間內，控制所述電荷放大電路輸出一感測電壓。
在一實施例中，所述電荷放大電路包括：一運算放大器，具有一正輸入端、一負輸入端與一輸出端，且所述積分電容的兩端分別耦接該負輸入端與該輸出端；一第一開關，具有一第一端、一第二端與一控制端，該第一端耦接該負輸入端，該第二端耦接該輸出端，且該控制端耦接一第一控制信號；以及 一第二開關，具有一第一端、一第二端與一控制端，該第一端耦接所述觸摸感測器、該第二端耦接該負輸入端，且該控制端耦接一第二控制信號；以及一基準電容，其兩端分別耦接所述觸摸感測器與一接地端；其中，該第一時間區間內，該第一控制信號具有高準位且該第二控制信號具有低準位。
在一實施例中，所述電容補償單元包括：一第三開關，具有一第一端、一第二端與一控制端，該第一端耦接一偏置電壓，且該控制端耦接一第三控制信號；其中，所述補償電容具有一第一端與一第二端，該第三開關的該第二端耦接所述補償電容的該第一端，且所述補償電容的該第二端耦接一補償信號；一第四開關，具有一第一端、一第二端與一控制端，該第一端耦接所述補償電容的該第一端，該第二端耦接該接地端，且該控制端耦接一第四控制信號；以及一第五開關，具有一第一端、一第二端與一控制端，該第一端耦接所述補償電容的該第一端，該第二端耦接該第二開關的該第一端，且該控制端耦接一第五控制信號；其中，在該第一時間區間內，該第三控制信號控制該第三開關的開關狀態，該第四控制信號控制該第四開關的開關狀態，該第五控制信號控制該第三開關的開關狀態，且該補償信號具有一電壓準位。
在一實施例中，在該第二時間區間內，該第一控制信號控制該第一開關的開關狀態，該第二控制信號控制該第二開關的開關狀態，該 第三控制信號控制該第三開關的開關狀態，該第四控制信號控制該第四開關的開關狀態，且該第五控制信號控制該第五開關的開關狀態，同時多次變化該補償信號的所述電壓準位，從而實現執行該補償電容的重置及積分充電複數次。
本發明同時提供一種資訊處理裝置，其具有如前所述本發明之觸控顯示裝置。
在一實施例中，該資訊處理裝置是選自於由智慧型手機、智慧型手錶、平板電腦、筆記型電腦、一體式電腦、智慧型顯示裝置、和門禁裝置所組成群組之中的一種電子裝置。
1a:觸控裝置
10a:觸控感測單元
10Ga:閘極線
10Sa:源極線
1Sa:觸摸感測器
11a:驅動電路
12a:感測信號讀出電路
121a:電荷放大電路
1211a:運算放大器
1212a:電容補償單元
13a:控制單元
SW1a:第一開關
SW2a:第二開關
SW3a:第三開關
SW4a:第四開關
SW5a:第五開關
CFa:積分電容
CNEa:補償電容
CP1a:第一寄生電容
CP2a:第二寄生電容
CDLa:電容
1:資訊處理裝置
1C:控制晶片
10:觸控感測單元
10G:閘極線
10S:源極線
1S:觸摸感測器
11:驅動電路
12:感測信號讀出電路
121:電荷放大電路
122:電容補償單元
12OP:運算放大器
13:控制單元
SW1:第一開關
SW2:第二開關
SW3:第三開關
SW4:第四開關
SW5:第五開關
CF:積分電容
CNE:補償電容
CP1:第一寄生電容
CP2:第二寄生電容
CDL:電容
S1:在一第一時間區間內，對所述電荷放大電路所具有的一積分電容進行重置，同時對所述電容補償單元所具有的一補償電容進行重置
S2:在一第二時間區間內，控制所述電荷放大電路自所述觸摸感測器讀出一觸摸感測信號從而對該積分電容進行積分充電，同時啟用所述電容補償單元向所述電荷放大電路提供一電容補償
S3:在該第二時間區間內，重複執行該補償電容的重置及積分充電複數次
S4:在一第三時間區間內，控制所述電荷放大電路輸出一感測電壓
圖1為習知的一種觸控裝置的方塊圖；圖2為習知的一個電荷放大電路的電路拓樸圖；圖3為多個控制信號的工作時序圖；圖4為應用本發明之一種觸摸感測信號讀出方法的一資訊處理裝置的正視圖；圖5為圖4所示之觸控感測單元和控制晶片的方塊圖；圖6為一個電荷放大電路與一個電容補償單元的電路拓樸圖；圖7為多個控制信號的工作時序圖；以及圖8為本發明之一種觸摸感測信號讀出方法的方法流程圖。
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4為應用本發明之一種觸摸感測信號讀出方法的一資訊處理裝置的正視圖。如圖4所示，該資訊處理裝置1為一全屏幕智慧型手機，且其具有一控制晶片1C與一觸控感測單元10。本發明提供一種觸摸感測信號讀出方法，供例如為觸控晶片或TDDI晶片的該控制晶片1C執行，使該控制晶片1C在減少補償電容的電容值的情況之下，仍可有效地對該觸控感測單元所具有的複數個觸摸感測器所衍生的寄生電容進行補償。圖5為圖4所示之觸控感測單元10和控制晶片1C的方塊圖。如圖5所示，該觸控感測單元10包括：複數個觸摸感測器1S、複數條閘極線10G以及複數條源極線10S。並且，該控制晶片1C包括：一驅動電路11、一感測信號讀出電路12、以及一控制單元13，其中該感測信號讀出電路12包含複數個電荷放大電路以及與該複數個電荷放大電路分別耦接的複數個電容補償單元。
圖6為一個電荷放大電路與一個電容補償單元的電路拓樸圖。更詳細地說明，所述電荷放大電路121包括：一運算放大器12OP、一積分電容CF、一第一開關S1、一第二開關S2、以及一基準電容。圖6還繪示出第一寄生電容CP1與第二寄生電容CP2，該第一寄生電容CP1代表觸摸感測器1S和閘極線10G及源極線10S的寄生電容，且該第二寄生電容CP2代表觸摸感測器1S的對地寄生電容。值得說明的是，在有手指觸摸的情況下，基準電容和自觸摸感測器1S因手指觸摸而衍生的感測電容之間具有一電容差值為△C，在圖6的電路中以電容CDL表示。
如圖6所示，該運算放大器12OP具有一正輸入端、一負輸入端與一輸出端，且所述積分電容CF的兩端分別耦接該負輸入端與該輸出 端。另一方面，該第一開關SW1具有一第一端、一第二端與一控制端，該第一端耦接該負輸入端，該第二端耦接該輸出端，且該控制端耦接一第一控制信號S1。並且，該第二開關SW2具有一第一端、一第二端與一控制端，該第一端耦接所述觸摸感測器1S、該第二端耦接該負輸入端，且該控制端耦接一第二控制信號S2。
更詳細地說明，所述電容補償單元122包括：一第三開關S3、一第四開關S4、一第五開關S5、以及一補償電容CNE，其中，該第三開關SW3具有一第一端、一第二端與一控制端，該第一端耦接一偏置電壓VDDA，且該控制端耦接一第三控制信號S3。更詳細地說明，所述補償電容CNE具有一第一端(上電極板)與一第二端(下電極板)，該第三開關SW3的該第二端耦接所述補償電容CNE的該第一端(上電極板)，且所述補償電容CNE的該第二端耦接一補償信號SC。如圖6所示，該第四開關SW4具有一第一端、一第二端與一控制端，該第一端耦接所述補償電容CNE的該第一端，該第二端耦接該接地端，且該控制端耦接一第四控制信號S4。再者，該第五開關SW5具有一第一端、一第二端與一控制端，該第一端耦接所述補償電容CNE的該第一端，該第二端耦接該第二開關SW2的該第一端，且該控制端耦接一第五控制信號S5。
圖7為多個控制信號的工作時序圖。並且，圖8為本發明之一種觸摸感測信號讀出方法的方法流程圖。本發明之觸摸感測信號讀出方法首先執行步驟S1：在一第一時間區間T1內，對所述電荷放大電路121所具有的一積分電容CF進行重置，同時對所述電容補償單元122所具有的一補償電容CNE進行重置。如圖6與圖7所示，在第一時間區間T1內，該第一控制信號S1具有高準位且該第二控制信號S2具有低準位，使得所述電荷放大電路121的積分電容CF對運算放大器12OP的輸出端放電，從而進行重置。 同時，在第一時間區間T1內，該第三控制信號S3具有高準位，該第四控制信號S4具有低準位，該第五控制信號S5具有低準位，且該補償信號SC具有低準位，使得該偏置電壓VDDA推動該補償電容CNE向其下電極板放電，從而進行重置。換句話說，在第一時間區間T1內，係對該電荷放大電路121和該電容補償單元122進行整體重置。
完成電路整體重置之後，接著，方法流程係執行步驟S2：在一第二時間區間T2內，控制所述電荷放大電路121自所述觸摸感測器1S讀出一觸摸感測信號從而對該積分電容CF進行充電，同時啟用所述電容補償單元122向所述電荷放大電路121提供一電容補償。在讀出觸摸感測器1S的觸摸感測信號(即，電容變化量)的過程中，如圖6與圖7所示，一激勵信號VSTIM被傳送至該運算放大器12OP的正輸入端及該第一寄生電容CP1的下電極板，藉此方式實現對於觸摸感測器1S和閘極線10G及源極線10S的寄生電容的補償。同時，該補償電容CNE向該運算放大器12OP的負輸入端提供電容補償，實現對於觸摸感測器1S的對地寄生電容的補償。
更詳細地說明，在該第二時間區間T2內，該第一控制信號S1具有低準位且該第二控制信號S2具有高準位，使得觸摸感測器1S得上的觸摸感測信號(即，電容變化量)通過該第二開關S2輸入該運算放大器12OP的負輸出端。值得注意的是，如圖7與圖6所示，在該第二時間區間T2的第一階段，該第三控制信號S3和該第三控制信號S4皆具有低準位，該第三控制信號S5具有高準位，且該補償信號S2亦具有高準位(VDDA)，使得該補償電容CNE的上電極板耦接一個偏置電壓VDDA，且該補償電容CNE的上電極板通過該第五開關SW5而耦接該運算放大器12OP的該負輸入端。此時，該補償電容CNE的受到該偏置電壓VDDA的充電，且向該運算放大器12OP的該負輸入端提供電容補償。
繼續地，本發明之方法接著執行步驟S3：在該第二時間區間T2內，重複執行該補償電容CNE的重置及充電複數次。為了讓該補償電容CNE可以在第二時間區間T2內被多次反覆地重置及充電，如圖6與圖7所示，本發明設計使該第三控制信號S3具有用以分次導通該第三開關SW3的複數個脈衝，使該第五控制信號S5具有用以分次導通該第五開關SW5的複數個脈衝，使該補償信號SC同樣具有複數個脈衝。
舉例而言，在該第二時間區間T2的第二階段，該第三控制信號S3自低準位翻轉成高準位，該第四控制信號S4維持低準位，該第五控制信號S5自高準位翻轉成低準位，且該補償信號SC亦自高準位翻轉成低準位，使得該補償電容CNE的下電極板耦接一個接地電壓，且該補償電容CNE的上電極板通過該第三開關SW3而耦接該偏置電壓VDDA，使得該偏置電壓VDDA推動該補償電容CNE向其下電極板放電，從而進行重置。
接著，在該第二時間區間T2的第三階段，如圖6與圖7所示，該第三控制信號S3又自高準位翻轉成低準位，該第四控制信號S4同樣維持低準位，且該第五控制信號S5和該補償信號SC皆自低準位翻轉成高準位，使得該補償電容CNE的上電極板耦接一個偏置電壓VDDA，且該補償電容CNE的上電極板通過該第五開關SW5而耦接該運算放大器12OP的該負輸入端。此時，該補償電容CNE的受到該偏置電壓VDDA的充電，且向該運算放大器12OP的該負輸入端提供電容補償。
在該第二時間區間T2的第四階段，該第三控制信號S3自低準位翻轉成高準位，該第四控制信號S4維持低準位，該第五控制信號S5自高準位翻轉成低準位，且該補償信號SC亦自高準位翻轉成低準位，使得該補償電容CNE的下電極板耦接一個接地電壓，且該補償電容CNE的上電極板 通過該第三開關SW3而耦接該偏置電壓VDDA，使得該偏置電壓VDDA推動該補償電容CNE向其下電極板放電，從而進行重置。
綜上所述，在第二時間區間T2內，所述電荷放大電路121係自所述觸摸感測器1S檢出一觸摸感測信號，並以該觸摸感測信號對其所具有之積分電容CF進行充電。反觀所述電容補償單元122，其在第二時間區間T2內多次反覆地進行積分(第一階段)、重置(第二階段)、積分(第三階段)、重置(第四階段)、‧‧‧、重置(第N階段)。最終，方法流程執行步驟S3：在一第三時間區間T3內，控制所述電荷放大電路121輸出一感測電壓。如圖6與圖7所示，在第三時間區間T3內，該第一控制信號S1具有高準位，該第二控制信號S2具有低準位，該第三控制信號S3具有低準位，該第四控制信號S4具有高準位，該第五控制信號S5具有低準位，且該補償信號具有高準位。
補充說明的是，依據圖7所示，所述激勵信號VSTIM在第一時間區間T1內係為低準位，且在第二時間區間T2內係翻轉為高準位。因此，係可以VSTIM_L和VSTIM_H表示激勵信號的低準位電壓和高準位電壓。故而，在第一時間區間T1內(即，電路整體重置)，運算放大器12OP的負輸入端的電荷可利用下式(2)計算：C p2×V STIM_L +C NE×VDDA……………………………(2)
進一步地，在第二時間區間T2的第一階段(補償電容CNE和積分電容CF同時積分充電)，運算放大器12OP的負輸入端的電荷可利用下式(3)計算：C p2×V STIM_H +C NE×(V STIM_H -VDDA)+C F×(V STIM_H -V out )………(3)
進一步地，在第二時間區間T2的第二階段(補償電容CNE重置)，補償電容CNE的上電極板的電荷可利用下式(4)計算：C NE×V DDA……………………(4)
進一步地，在第二時間區間T2的第三階段(補償電容CNE積分)，補償電容CNE的上電極板的電荷可利用下式(5)計算：C NE×(V STIM_H -VDDA)……………………(4)
因此，在該補償電容CNE完成一個週期(one cycle)的重置和積分之後，補償電容CNE的上電極板獲得的額外電荷可利用下式(6)計算：C NE×(V STIM_H -2VDDA)……………………(6)
依此類推，在該補償電容CNE完成(N-2)/2個週期(
Figure 111114046-A0305-02-0015-2
cycle)的重置和積分之後，補償電容CNE的上電極板獲得的額外電荷可利用下式(7)計算：
Figure 111114046-A0305-02-0015-3
假設所需的補償目標值為(V STIM_H +V STIM_L )/2，則依據上式(2)、(3)和(7)可以推導獲得如下式(8)：
Figure 111114046-A0305-02-0015-4
進一步地，令△V STIM =V STIM_H -V STIM_L ，則上式(8)可以簡化為下式(9)：
Figure 111114046-A0305-02-0015-5
因此，由上式(9)可以清楚得知，N的值越大，則補償電容CNE所貢獻的電容補償也越大。換句話說，本發明之方法的步驟S3，係在該第 二時間區間內，多次反覆地執行該補償電容CNE的重置及積分充電，該補償電容CNE完成重置和積分的週期數(number of cycles)越多，則補償電容CNE在第二時間區間T2內向該電荷放大電路121所提供的電容補償也就越大。更進一步地，根據電荷守恆而令式(2)等於式(3)，可獲得以下式(10)：
Figure 111114046-A0305-02-0016-6
比較上式(9)與式(10)可以得知，即使控制晶片1C內部的補償電容的面積被縮小至僅有原有的2/N，在應用本發明的方法的情況下，控制晶片1C仍可有效地對觸摸感測器1S所衍生的寄生電容進行補償。因此，在應用本發明之觸摸感測信號讀出方法的情況下，觸控晶片及/或TDDI晶片內部的補償電容的電路占用面積可以大幅減少，連帶地大幅降低了晶片製造成本。
補充說明的是，在可行的實施例中，所述激勵信號VSTIM也可以設計成在第一時間區間T1內為高準位，且在第二時間區間T2內係翻轉為低準位。在此一應用例中，執行步驟S1時，所述激勵信號VSTIM具有高準位，第一控制信號S1具有高準位，第三控制信號S3具有低準位，第四控制信號S4具有高準位，第五控制信號S5具有低準位，且補償信號SC具有高準位，使得補償電容CNE的上電極板通過第四開關SW4接地，且其下電極板耦接偏置電壓VDDA。
執行步驟S2時，在該第二時間區間T2的第一階段(積分)，所述激勵信號VSTIM自高準位翻轉為低準位，第一控制信號S1具有低準位，第二控制信號S2和第五控制信號S5皆具有高準位，第三控制信號S3、第四控制信號S4和補償信號SC皆具有低準位，使得該補償電容CNE的下電極板耦接一個接地電壓，且該補償電容CNE的上電極板通過該第五開關SW5而耦 接該運算放大器12OP的該負輸入端。此時，該補償電容CNE向該運算放大器12OP的該負輸入端提供電容補償。
執行步驟S3時，在該第二時間區間T2的第二階段(CNE重置)，第五控制信號S5具有低準位，第三控制信號S3維持低準位，且第四控制信號S4和補償信號SC自低準位翻轉為高準位，使得該補償電容CNE的下電極板耦接一個偏置電壓VDDA，且該補償電容CNE的上電極板和運算放大器12OP之間的連接由第五開關SW2所斷開，使得該補償電容CNE重置。
進一步地，在該第二時間區間T2的第三階段(CNE積分)，該第四控制信號S4又自高準位翻轉成低準位，該第三控制信號S3同樣維持低準位，該第五控制信號S5自低準位翻轉成高準位，且該補償信號SC皆自高準位翻轉成低準位，使得該補償電容CNE的下電極板耦接一個接地電壓，且該補償電容CNE的上電極板通過該第五開關SW5而耦接該運算放大器12OP的該負輸入端。此時，該補償電容CNE向該運算放大器12OP的該負輸入端提供電容補償。
最終，在該第二時間區間T2內，補償電容CNE的重置和積分被多次反覆執行，使控制晶片1C有效地對觸摸感測器1S所衍生的寄生電容進行補償。
如此，上述已完整且清楚地說明本發明之一種觸摸感測信號讀出方法；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感測信號讀出方法，供例如為觸控晶片或TDDI晶片的一控制晶片執行，使控制晶片在減少補償電容的電容值的情況之下，仍可有效地對觸摸感測器所衍生的寄生電容進行補償。因此，在應用本發明之觸摸感測信號讀出方法的情況下，觸控晶片及/或TDDI晶 片內部的補償電容的電路占用面積可以大幅減少，連帶地大幅降低了晶片製造成本。
(2)本發明同時提供一種觸控顯示裝置，其包括一控制電路與一觸控顯示面板，其中該觸控顯示面板包括一顯示面板以及具有複數個觸摸感測器的一觸控感測單元，該控制晶片具有一感測信號讀出電路，該感測信號讀出電路包含複數個電荷放大電路以及與該複數個電荷放大電路分別耦接的複數個電容補償單元；其特徵在於，該控制電路執行如前所述本發明之觸摸感測信號讀出方法以自該觸控感測單元讀出至少一觸摸感測信號。
(3)本發明同時提供一種資訊處理裝置，其具有如前所述本發明之觸控顯示裝置。並且，該資訊處理裝置是選自於由智慧型手機、智慧型手錶、平板電腦、筆記型電腦、一體式電腦、智慧型顯示裝置、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。
S1:在一第一時間區間內，對所述電荷放大電路所具有的一積分電容進行重置，同時對所述電容補償單元所具有的一補償電容進行重置
S2:在一第二時間區間內，控制所述電荷放大電路自所述觸摸感測器讀出一觸摸感測信號從而對該積分電容進行積分充電，同時啟用所述電容補償單元向所述電荷放大電路提供一電容補償
S3:在該第二時間區間內，重複執行該補償電容的重置及積分充電複數次
S4:在一第三時間區間內，控制所述電荷放大電路輸出一感測電壓

Claims (10)

  1. 一種觸摸感測信號讀出方法，係由一控制晶片執行，用於自具有複數個觸摸感測器的一觸控感測單元讀出至少一觸摸感測信號；其中，該控制晶片具有一感測信號讀出電路，該感測信號讀出電路包含複數個電荷放大電路以及與該些電荷放大電路分別耦接的複數個電容補償單元；所述觸摸感測信號讀出方法包括以下步驟：在一第一時間區間內對各所述電荷放大電路所具有的一積分電容進行重置，同時對各所述電容補償單元所具有的一補償電容進行重置；在一第二時間區間內，驅使各所述電荷放大電路自一所述觸摸感測器讀出一所述觸摸感測信號從而對該積分電容進行積分充電，同時啟用各所述電容補償單元向一對應之所述電荷放大電路提供一電容補償；在該第二時間區間內，重複執行該補償電容的重置及積分充電複數次；以及在一第三時間區間內，驅使各所述電荷放大電路輸出一感測電壓。
  2. 如請求項1所述之觸摸感測信號讀出方法，其中，所述電荷放大電路包括：一運算放大器，具有一正輸入端、一負輸入端與一輸出端，且所述積分電容的兩端分別耦接該負輸入端與該輸出端；一第一開關，具有一第一端、一第二端與一控制端，該第一端耦接該負輸入端，該第二端耦接該輸出端，且該控制端耦接一第一控制信號；以及 一第二開關，具有一第一端、一第二端與一控制端，該第一端耦接所述觸摸感測器、該第二端耦接該負輸入端，且該控制端耦接一第二控制信號；以及一基準電容，其兩端分別耦接所述觸摸感測器與一接地端；其中，該第一時間區間內，該第一控制信號具有高準位且該第二控制信號具有低準位。
  3. 如請求項2所述之觸摸感測信號讀出方法，其中，所述電容補償單元包括：一第三開關，具有一第一端、一第二端與一控制端，該第一端耦接一偏置電壓，且該控制端耦接一第三控制信號；其中，所述補償電容具有一第一端與一第二端，該第三開關的該第二端耦接所述補償電容的該第一端，且所述補償電容的該第二端耦接一補償信號；一第四開關，具有一第一端、一第二端與一控制端，該第一端耦接所述補償電容的該第一端，該第二端耦接該接地端，且該控制端耦接一第四控制信號；以及一第五開關，具有一第一端、一第二端與一控制端，該第一端耦接所述補償電容的該第一端，該第二端耦接該第二開關的該第一端，且該控制端耦接一第五控制信號；其中，在該第一時間區間內，該第三控制信號控制該第三開關的開關狀態，該第四控制信號控制該第四開關的開關狀態，該第五控制信號控制該第五開關的開關狀態，且該補償信號具有一電壓準位。
  4. 如請求項3所述之觸摸感測信號讀出方法，其中，在該第二時間區間內，該第一控制信號控制該第一開關的開關狀態，該第二控制信號控制該第二開關的開關狀態，該第三控制信號控制該第三開關的開關狀態，該第四控制信號控制該第四開關的開關狀態，且該第五控制信號控制該第五開關的開關狀態，同時多次變化該補償信號的所述電壓準位，從而實現執行該補償電容的重置及積分充電複數次。
  5. 一種觸控顯示裝置，其包括一控制電路與一觸控顯示面板，其中該觸控顯示面板包括一顯示面板以及具有複數個觸摸感測器的一觸控感測單元，該控制電路具有一感測信號讀出電路，該感測信號讀出電路包含複數個電荷放大電路以及與該複數個電荷放大電路分別耦接的複數個電容補償單元；其特徵在於，該控制電路執行一觸摸感測信號讀出方法以自該觸控感測單元讀出至少一觸摸感測信號；所述觸摸感測信號讀出方法包括以下步驟：在一第一時間區間內對各所述電荷放大電路所具有的一積分電容進行重置，同時對各所述電容補償單元所具有的一補償電容進行重置；在一第二時間區間內，驅使各所述電荷放大電路自一所述觸摸感測器讀出一所述觸摸感測信號從而對該積分電容進行積分充電，同時啟用各所述電容補償單元向一對應之所述電荷放大電路提供一電容補償；在該第二時間區間內，重複執行該補償電容的重置及積分充電複數次；以及在一第三時間區間內，驅使所述各電荷放大電路輸出一感測電壓。
  6. 如請求項5所述之觸控顯示裝置，其中，所述電荷放大電路包括：一運算放大器，具有一正輸入端、一負輸入端與一輸出端，且所述積分電容的兩端分別耦接該負輸入端與該輸出端；一第一開關，具有一第一端、一第二端與一控制端，該第一端耦接該負輸入端，該第二端耦接該輸出端，且該控制端耦接一第一控制信號；以及一第二開關，具有一第一端、一第二端與一控制端，該第一端耦接所述觸摸感測器、該第二端耦接該負輸入端，且該控制端耦接一第二控制信號；以及一基準電容，其兩端分別耦接所述觸摸感測器與一接地端；其中，該第一時間區間內，該第一控制信號具有高準位且該第二控制信號具有低準位。
  7. 如請求項6所述之觸控顯示裝置，其中，所述電容補償單元包括：一第三開關，具有一第一端、一第二端與一控制端，該第一端耦接一偏置電壓，且該控制端耦接一第三控制信號；其中，所述補償電容具有一第一端與一第二端，該第三開關的該第二端耦接所述補償電容的該第一端，且所述補償電容的該第二端耦接一補償信號；一第四開關，具有一第一端、一第二端與一控制端，該第一端耦接所述補償電容的該第一端，該第二端耦接該接地端，且該控制端耦接一第四控制信號；以及 一第五開關，具有一第一端、一第二端與一控制端，該第一端耦接所述補償電容的該第一端，該第二端耦接該第二開關的該第一端，且該控制端耦接一第五控制信號；其中，在該第一時間區間內，該第三控制信號控制該第三開關的開關狀態，該第四控制信號控制該第四開關的開關狀態，該第五控制信號控制該第五開關的開關狀態，且該補償信號具有一電壓準位。
  8. 如請求項7所述之觸控顯示裝置，其中，在該第二時間區間內，該第一控制信號控制該第一開關的開關狀態，該第二控制信號控制該第二開關的開關狀態，該第三控制信號控制該第三開關的開關狀態，該第四控制信號控制該第四開關的開關狀態，且該第五控制信號控制該第五開關的開關狀態，同時多次變化該補償信號的所述電壓準位，從而實現執行該補償電容的重置及積分充電複數次。
  9. 一種資訊處理裝置，其具有如請求項5至請求項8中任一項所述之觸控顯示裝置。
  10. 如請求項9所述之資訊處理裝置，其中，該資訊處理裝置是選自於由智慧型手機、智慧型手錶、平板電腦、筆記型電腦、一體式電腦、智慧型顯示裝置、和門禁裝置所組成群組之中的一種電子裝置。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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TWI659348B (zh) * 2016-12-20 2019-05-11 南韓商樂金顯示科技股份有限公司 觸控電路、觸控感測裝置、與觸控感測方法
CN113050816A (zh) * 2019-12-26 2021-06-29 乐金显示有限公司 触摸显示装置、数据驱动电路和触摸感测方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160124544A1 (en) * 2014-11-05 2016-05-05 Samsung Electronics Co., Ltd. Touch analog front end and touch sensor controller having the same
TWI659348B (zh) * 2016-12-20 2019-05-11 南韓商樂金顯示科技股份有限公司 觸控電路、觸控感測裝置、與觸控感測方法
CN113050816A (zh) * 2019-12-26 2021-06-29 乐金显示有限公司 触摸显示装置、数据驱动电路和触摸感测方法

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