TWI818253B

TWI818253B - 操作系統

Info

Publication number: TWI818253B
Application number: TW110115104A
Authority: TW
Inventors: 林任烈; 王政治; 郭長煌; 黃彥智
Original assignee: 新唐科技股份有限公司
Priority date: 2019-10-25
Filing date: 2019-10-25
Publication date: 2023-10-11
Also published as: TW202131155A

Abstract

一種控制電路包括一輸入輸出接腳、一影像驅動器、一感測電路、一第一路徑、一第二路徑以及一微控制電路。輸入輸出接腳用以耦接一顯示裝置的一第一接腳以及一電容式觸控裝置的一第二接腳。影像驅動器用以提供一驅動信號。感測電路根據第二接腳的電壓，判斷電容式觸控裝置是否被觸碰。第一路徑耦接於影像驅動器與輸入輸出接腳之間。第二路徑耦接於感測電路與輸入輸出接腳之間。在一第一操作期間，微控制電路導通第一路徑並且不導通第二路徑。在一第二操作期間，微控制電路導通第二路徑並且不導通第一路徑。

Description

操作系統

本發明係有關於一種控制電路，特別是有關於一種耦接一顯示裝置及一觸控裝置的控制電路。

隨著科技的進步，電子裝置的種類及功能愈來愈多。大部分的電子裝置均具有一輸入裝置以及一輸出裝置。電子裝置內的一控制裝置根據輸入裝置所接收到的訊息，控制電子裝置的運作，並透過輸出裝置呈現特定訊息。觸控裝置與顯示裝置係為常見的輸入裝置及輸出裝置。然而，由於觸控裝置與顯示裝置各自具有大量的接腳，故控制裝置的接腳數量需大於觸控裝置與顯示裝置的接腳數量的總合，才能耦接觸控裝置與顯示裝置。因而，減少電子裝置內部可用空間。

本發明提供一種控制電路，其包括一輸入輸出接腳、一影像驅動器、一感測電路、一第一路徑、一第二路徑以及一微控制電路。輸入輸出接腳用以耦接一顯示裝置的一第一接腳以及一電容式觸控裝置的一第二接腳。影像驅動器用以提供一驅動信號。感測電路根據第二接腳的電壓，判斷電容式觸控裝置是否被觸碰。第一路徑耦接於影像驅動器與輸入輸出接腳之間。第二路徑耦接於感測電路與輸入輸出接腳之間。在一第一操作期間，微控制電路導通第一路徑並且不導通第二路徑，用以透過輸入輸出接腳傳送驅動信號予顯示裝置。在一第二操作期間，微控制電路導通第二路徑並且不導通第一路徑，用以透過輸入輸出接腳傳送第二接腳的電壓予感測電路。

本發明另提供一種操作系統，一顯示裝置、一電容式觸控裝置以及一控制電路。顯示裝置具有一第一接腳。電容式觸控裝置具有一第二接腳。控制電路包括一輸入輸出接腳、一影像驅動器、一感測電路、一第一路徑、一第二路徑以及一微控制電路。輸入輸出接腳耦接第一接腳及第二接腳。影像驅動器用以產生一驅動信號。感測電路根據第二接腳的電壓，判斷電容式觸控裝置是否被觸碰。第一路徑耦接於影像驅動器與輸入輸出接腳之間。第二路徑耦接於感測電路與輸入輸出接腳之間。在一第一操作期間，微控制電路導通第一路徑並不導通第二路徑，用以透過輸入輸出接腳輸出驅動信號予顯示裝置。在一第二操作期間，微控制電路導通第二路徑並不導通第一路徑，用以透過輸入輸出接腳傳送第二接腳的電壓予感測電路。

100:操作系統

110:顯示裝置

111:顯示區域

120:電容式觸控裝置

121~124:區域

125~128:感測元件

130:控制電路

131:影像驅動器

132:微控制電路

133:感測電路

134:傳輸電路

135~138:輸入輸出接腳

PN₁~PN₈:接腳

SD1~SD4:驅動信號

V_PN5~V_PN8:電壓

SEL:切換信號

SW1、SW2:切換電路

PA1~PA8:路徑

310~340:感測單元

Cmp、Cmn:電容

313:比較器

314:控制器

DK:參考電壓

311、312:節點

SCM:比較信號

Sap、San:調整信號

P₁₁~P₄₄:畫素

ST₁~ST₄:開啟信號

第1圖為本發明之操作系統的示意圖。

第2圖為本發明之傳輸電路的一可能示意圖。

第3圖為本發明之感測電路的一可能示意圖。

第4圖為本發明之顯示裝置的一可能示意圖。

為讓本發明之目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉出實施例，並配合所附圖式，做詳細之說明。本發明說明書提供不同的實施例來說明本發明不同實施方式的技術特徵。其中，實施例中的各元件之配置係為說明之用，並非用以限制本發明。另外，實施例中圖式標號之部分重覆，係為了簡化說明，並非意指不同實施例之間的關聯性。

第1圖為本發明之操作系統的示意圖。如圖所示，操作系統100包括，一顯示裝置110、一電容式觸控裝置(capacitive touch device)120以及一控制電路130。顯示裝置110具有接腳PN₁~PN₄以及一顯示區域111。顯示區域111根據接腳PN₁~PN₄的電壓位準呈現畫面。本發明並不限定顯示裝置110的接腳數量。在其它實施例中，顯示裝置110可能具有更多或更少的接腳。另外，本發明也不限定顯示裝置110的種類。在一可能實施例中，顯示裝置110係為一超級扭曲向列液晶面板(super twisted nematic liquid crystal display panel；STN LCD panel)。

電容式觸控裝置120包括區域121~124、感測元件125~128以及接腳PN₅~PN₈，但並非用以限制本發明。在其它實施例中，電容式觸控裝置120可能具有其它數量的區域、感測元件及接腳。本發明並不限定電容式觸控裝置120的種類。在一可能實施例中，電容式觸控裝置120係為一觸控鍵盤(touch keyboard)或是一觸控墊(touch pad)。

在本實施例中，感測元件125~128分別設置於區域 121~124中，用以感測區域121~124是否被觸碰。在一可能實施例中，感測元件125~128係為電容式感測元件(capacitive sensor)。接腳PN₅~PN₈分別輸出感測元件125~128的感測結果。以感測元件125為例，當區域121未被觸碰時，感測元件125的容值不變。因此，接腳PN₅的電壓V_PN5等於一參考電壓。然而，當區域121被觸碰時，感測元件125的容值將發生變化(可能變大)，因此，接腳PN₅的電壓V_PN5小於參考電壓。

控制電路130包括，一影像驅動器131、一微控制電路132、一感測電路133、一傳輸電路134以及輸入輸出接腳(input/output pin)135~138。影像驅動器131用以驅動顯示裝置110。在本實施例中，影像驅動器131產生驅動信號SD1~SD4，但並非用以限制本發明。在其它實施例中，影像驅動器131可能產生更多或更少的驅動信號。本發明並不限定影像驅動器131的電路架構。在一可能實施例中，影像驅動器131係為一液晶驅動器(LCD driver)。在另一可能實施例中，影像驅動器131係為一COM/SEG驅動器(COM/SEG driver)，用以產生COM/SEG波形。

感測電路133用以偵測電容式觸控裝置120是否被觸碰以及觸碰位置。本發明並不限定感測電路133如何偵測電容式觸控裝置120是否被觸碰。在一可能實施例中，感測電路133先提供一參考電壓DK予電容式觸控裝置120的接腳PN₅~PN₈，然後再偵測接腳PN₅~PN₈的電壓位準是否發生變化。當接腳PN₅~PN₈的電壓位準發生變化時，表示相對應的區域被觸碰。舉例而言，當接腳PN₅的電壓V_PN5不等於參考電壓DK時，表示接腳PN₅所對應的區域121被觸碰。相反地，當接腳PN₅的電壓V_PN5等於參考電壓DK時，表示接腳PN₅所對應的區域121未被觸碰。

傳輸電路134包括切換電路SW1及SW2。切換電路SW1耦接於影像驅動器131與輸入輸出接腳135~138之間，並受切換信號SEL所控制。當切換信號SEL導通切換電路SW1時，切換電路SW1傳送驅動信號SD1~SD4至輸入輸出接腳135~138。此時，輸入輸出接腳135~138作為輸出接腳，用以輸出驅動信號SD1~SD4予顯示裝置110。

切換電路SW2耦接於感測電路133與輸入輸出接腳135~138之間，並由切換信號SEL所控制。當切換信號SEL導通切換電路SW2時，切換電路SW2可能先傳送參考電壓DK予輸入輸出接腳135~138，再傳送接腳PN₅~PN₈的電壓V_PN5~V_PN8予感測電路133。

在本實施例中，輸入輸出接腳135~138用以傳送類比信號。換句話說，驅動信號SD1~SD4與電壓V_PN5~V_PN8都是類比信號。另外，在本實施例中，顯示裝置110與電容式觸控裝置120共用輸入輸出接腳135~138，故可減少控制電路130的輸入輸出接腳的數量。在其它實施例中，顯示裝置110與電容式觸控裝置120可能共用更多或更少的輸入輸出接腳。

由於輸入輸出接腳135~138的特性均相同，故以下內容係以輸入輸出接腳135為例。如圖所示，輸入輸出接腳135耦接顯示裝置110的接腳PN₁以及電容式觸控裝置120的接腳PN₅。當切換電路SW1導通時，輸入輸出接腳135傳送驅動信號SD1。當切換電路SW2導通時，輸入輸出接腳135傳送參考電壓DK及電容式觸控裝置120的接腳PN₅的電壓V_PN5。

在一可能實施例中，接腳PN₅~PN₈的電壓V_PN5~V_PN8 係為驅動信號SD1~SD4的振幅(amplitude)的三分之一或四分之一。因此，即使接腳PN₅~PN₈耦接接腳PN₁~PN₄，接腳PN₅~PN₈的電壓V_PN5~V_PN8也不會影響顯示裝置110所呈現的畫面。

舉例而言，假設，驅動信號SD1~SD4的最大電壓為4伏特(V)。在此例中，接腳PN₅~PN₈的電壓V_PN5~V_PN8的最高電壓約為1.3V(即驅動信號SD1~SD4的電壓的三分之一)或是1V(即驅動信號SD1的電壓的四分之一)。由於電壓V_PN5~V_PN8很小，故電壓V_PN5~V_PN8不會影響顯示裝置110所呈現的畫面。在其它實施例中，接腳PN₅~PN₈的電壓V_PN5~V_PN8小於1V。

微控制電路132產生切換信號SEL，用以控制切換電路SW1及SW2。在本實施例中，切換電路SW1及SW2不會同時導通。舉例而言，當微控制電路132導通切換電路SW1時，微控制電路132不導通切換電路SW2。當微控制電路132導通切換電路SW2時，微控制電路132不導通切換電路SW1。

本發明並不限定微控制電路132的電路架構。在一可能實施例中，微控制電路132係為一微控制器(MCU)。在本實施例中，微控制電路132利用單一切換信號(如SEL)控制切換電路SW1及SW2，但並非用以限制本發明。在其它實施例中，微控制電路132利用兩切換信號，分別控制切換電路SW1及SW2。

在其它實施例中，微控制電路132更觸發影像驅動器131與感測電路133。當影像驅動器131被觸發時，影像驅動器131產生驅動信號SD1~SD4。此時，微控制電路132透過切換信號SEL，導通切換電路SW1並且不導通換電路SW2。因此，輸入輸出接腳135~138輸出驅動信號SD1~SD4予顯示裝置110。顯示裝置110根據驅動信號SD1~SD4而呈現畫面。

當微控制電路132觸發感測電路133時，感測電路133產生參考電壓DK。此時，微控制電路132透過切換信號SEL，導通切換電路SW2並且不導通切換電路SW1。因此，輸入輸出接腳135~138先輸出參考電壓DK予感測電路133，再提供接腳PN₅~PN₈的電壓V_PN5~V_PN8予感測電路133。在此例中，感測電路133根據接腳PN₅~PN₈的電壓V_PN5~V_PN8，判斷區域121~124是否被觸碰。

在其它實施例中，在微控制電路132觸發感測電路133時，微控制電路132可能命令影像驅動器131暫停產生驅動信號SD1~SD4。在一些實施例中，影像驅動器131可能繼續產生驅動信號SD1~SD4，但由於微控制電路132不導通切換電路SW1，故切換電路SW1不會傳送驅動信號SD1~SD4予輸入輸出接腳135~138。在此例中，由於顯示裝置110具有電荷儲存元件，故即使沒有接收到驅動信號SD1~SD4，顯示裝置110仍可維持畫面。

在本實施例中，切換電路SW2被導通的時間遠短於切換電路SW1被導通的時間。舉例而言，切換電路SW2被導通的時間可能只是切換電路SW1被導通的時間的十分之一。因此，即使切換電路SW1短暫地停止傳送驅動信號SD1~SD4，也不會影響顯示裝置110所呈現的畫面。在一可能實施例中，切換電路SW1被導通的時間約為250us，而切換電路SW2被導通的時間約為250ns。

另外，由於接腳PN₅~PN₈的電壓V_PN5~V_PN8很小，故即使顯示裝置110接收到接腳PN₅~PN₈的電壓V_PN5~V_PN8，顯示裝置110所呈現的畫面也不會受到接腳PN₅~PN₈的電壓V_PN5~V_PN8的影響。在一可能實施例中，接腳PN₅~PN₈的電壓V_PN5~V_PN8可能小於驅動信號 SD1~SD4的三分之一，甚至小於驅動信號SD1~SD4的四分之一。在其它實施例中，接腳PN₅~PN₈的電壓V_PN5~V_PN8小於1V。

本發明並不限定微控制電路132何時導通切換電路SW2。假設，顯示裝置110在一秒內顯示複數幀(frame)。在一可能實施例中，微控制電路132係在顯示裝置110呈現兩幀之間導通切換電路SW2。在另一可能實施例中，微控制電路132係在顯示裝置110呈現一幀的時間中，導通切換電路SW2至少一次。換句話說，微控制電路132係在一幀時間(frame time)中，導通切換電路SW2至少一次。

第2圖為本發明之傳輸電路134的一可能示意圖。如圖所示，切換電路SW1耦接於影像驅動器131與輸入輸出接腳135~138之間，並具有路徑PA1~PA4。在本實施例中，路徑PA1~PA4根據切換信號SEL，傳送驅動信號SD1~SD4至輸入輸出接腳135~138。

舉例而言，當切換信號SEL導通路徑PA1~PA4時，路徑PA1~PA4傳送驅動信號SD1~SD4予輸入輸出接腳135~138。當切換信號SEL不導通路徑PA1~PA4時，路徑PA1~PA4停止傳送驅動信號SD1~SD4予輸入輸出接腳135~138。本發明並不限定切換電路SW1的架構。在一可能實施例中，切換電路SW1具有複數開關，用以提供路徑PA1~PA4。在本實施例中，路徑PA1~PA4同時導通或同時不導通。在其它實施例中，當路徑PA1~PA4之一者導通時，路徑PA1~PA4之至少一者不導通。

切換電路SW2具有路徑PA5~PA8。路徑PA5~PA8分別耦接於感測電路133與輸入輸出接腳135~138之間，並根據切換信號SEL，傳送參考電壓DK及接腳PN₅~PN₈的電壓V_PN5~V_PN8。舉例而言，當切換信號SEL導通路徑PA5~PA8時，路徑PA5~PA8先傳送參考電壓DK至輸入輸出接腳135~138，再傳送接腳PN₅~PN₈的電壓V₁₃₅~V₁₃₈予感測電路133。當切換信號SEL不導通路徑PA5~PA8時，路徑PA5~PA8停止傳送參考電壓DK及電壓V₁₃₅~V₁₃₈。在本實施例中，路徑PA5~PA8同時導通或同時不導通。在其它實施例中，當路徑PA5~PA8之一者導通時，路徑PA5~PA8之至少一者不導通。

在一些實施例中，耦接同一輸入輸出接腳的路徑不會同時被導通。以輸入輸出接腳135為例，輸入輸出接腳135耦接路徑PA1及PA5。在此例中，當路徑PA1導通時，路徑PA5不導通。當路徑PA5導通時，路徑PA1不導通。本發明並不限定切換電路SW2的架構。在一可能實施例中，切換電路SW2具有複數開關，用以提供路徑PA5~PA8。

第3圖為本發明之感測電路133的一可能示意圖。感測電路133包括感測單元310~340。感測單元310~340分別根據接腳PN₈~PN₅的電壓V_PN8~V_PN5，判斷電容式觸控裝置120的區域121~124是否被觸碰。由於感測單元310~340的結構相同，故以下僅說明感測單元310的結構及動作。

感測單元310包括電容Cmp、Cmn、一比較器313以及一控制器314。電容Cmp耦接於節點311與比較器313的非反相輸入端之間，用以提供一參考電壓DK。電容Cmn耦接於比較器313的反相輸入端與節點312之間。其它實施例中，電容Cmn可能耦接於比較器313的反相輸入端與節點311之間。在本實施例中，電容Cmp與Cmn均為可變電容。

比較器313的非反相輸入端耦接電容Cmp，用以接收參考電壓DK。比較器313的反相輸入端接收接腳PN₈的電壓V_PN8並耦接電容Cmn。在本實施例中，比較器313比較參考電壓DK與電壓V_PN8，用以產生一比較信號SCM。

控制器314根據比較信號SCM，判斷電容式觸控裝置120的一特定區域(如區域124)是否被觸碰。在一可能實施例中，控制器314先在比較器313的非反相輸入端產生參考電壓DK，然後再根據比較器313的反相輸入端的電壓，得知電容式觸控裝置120的一特定區域是否被觸碰。在本實施例中，控制器314更可根據比較器313的反相輸入端的電壓，得知觸碰力道。

舉例而言，在一初始期間，控制器314先提供一預設電壓予節點311及312。因此，電容Cmp及Cmn開始儲存電荷，用以產生參考電壓DK。此時，比較器313的反相輸入端的電壓與非反相輸入端的電壓約等於參考電壓DK。如果切換電路SW2被導通，則切換電路SW2傳送參考電壓DK予電容式觸控裝置120的接腳PN₅~PN₈。

在此例中，當電容式觸控裝置120的區域124被觸碰時，區域124的感測元件128的容值發生變化，使得接腳PN₈的電壓V_PN8發生變化，不再等於參考電壓DK。由於比較器313的反相輸入端的電壓(即V_PN8)不等於非反相輸入端的電壓(即DK)，故控制器314得知區域124被觸碰。

在一可能實施例中，控制器314產生調整信號Sap與San，用以調整電容Cmp及Cmn的容值，使得比較器313的反相輸入端的電壓再次等於非反相輸入端的電壓(即DK)。在比較器313的反相輸入端的電壓等於非反相輸入端的電壓後，控制器314根據電容Cmp及Cmn的容值的調整幅度，便可得知觸碰動作的強度。在一可能實施例中，控制器314產生一通知信號，用以通知微控制電路132發生觸碰事件。

第4圖為本發明之顯示裝置100的一可能示意圖。如圖所示，顯示裝置100具有畫素(pixel)P₁₁~P₄₄，但並非用以限制本發明。在其它實施例中，顯示裝置100具有更多或更少的畫素。在本實施例中，畫素P₁₁~P₄₄根據開啟信號ST₁~ST₄，接收並儲存資料信號DA₁~DA₄。以畫素P₁₁為例，畫素P₁₁根據開啟信號ST₁，接收並儲存資料信號SD₁。

在一可能實施例中，開啟信號ST₁~ST₄係為驅動信號SD1~SD4。在此例中，資料信號DA₁~DA₄可能也是由影像驅動器131所產生。影像驅動器131可能透過其它的輸入輸出接腳，提供資料信號DA₁~DA₄予顯示裝置110。這些輸入輸出接腳(即傳送資料信號DA₁~DA₄的輸入輸出接腳)可能耦接或未耦接電容式觸控裝置120。

在另一可能實施例中，資料信號DA₁~DA₄係為驅動信號SD1~SD4。在此例中，影像驅動器131可能透過其它的輸入輸出接腳，提供開啟信號ST₁~ST₄予顯示裝置110。這些輸入輸出接腳(即傳送開啟信號ST₁~ST₄的輸入輸出接腳)可能耦接或未耦接電容式觸控裝置120。

在其它實施例中，驅動信號SD1~SD₄係為COM/SEG信號。在此例中，畫素P₁₁~P₄₄根據開啟信號ST₁~ST₄及COM/SEG信號，接收並儲存資料信號DA₁~DA₄。

在其它實施例中，顯示裝置110更具有一驅動電路(未顯示)。在此例中，該驅動電路可能根據驅動信號SD1~SD4，產生開啟信號ST₁~ST₄或資料信號DA₁~DA₄。在一些實施例中，顯示裝置110的驅動電路根據驅動信號SD1~SD4產生開啟信號ST₁~ST₄及資料信號DA₁~DA₄。

在本實施例中，由於顯示裝置110與電容式觸控裝置120共用輸入輸出接腳(如135-138)，故可減少大幅控制電路130的輸入輸出接腳的數量。再者，由於電容式觸控裝置120的接腳PN₅~PN₈的電壓V_PN5~V_PN8遠小於顯示裝置110的接腳PN₁~PN₄的電壓，因此，顯示裝置110並不會受到電壓V_PN5~V_PN8的影響。再者，電容式觸控裝置120輸出電壓V_PN5~V_PN8的時間很短，不足以影響顯示裝置110。

除非另作定義，在此所有詞彙(包含技術與科學詞彙)均屬本發明所屬技術領域中具有通常知識者之一般理解。此外，除非明白表示，詞彙於一般字典中之定義應解釋為與其相關技術領域之文章中意義一致，而不應解釋為理想狀態或過分正式之語態。

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，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾。舉例來，本發明實施例所系統、裝置或是方法可以硬體、軟體或硬體以及軟體的組合的實體實施例加以實現。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。