TW202536611A - 顯示裝置、觸控裝置及觸控校準方法 - Google Patents

Abstract

一種觸控裝置，包含觸控電路及處理器。處理器耦接於觸控電路，包含第一感測電路及第二感測電路。第一感測電路耦接於觸控電路的檢測電容，用以根據第一基準值偵測檢測電容的電容變化。第二感測電路耦接於觸控電路的檢測電容，用以判斷檢測電容的等效電容值以產生第二基準值，且第二感測電路用以根據第二基準值偵測檢測電容的電容變化。第一感測電路於複數個檢測週期中偵測檢測電容的電容變化，第二感測電路用以於複數個校準週期中判斷檢測電容的等效電容值，且該些校準週期及該些檢測週期係交錯設置。

Description

顯示裝置、觸控裝置及觸控校準方法

本揭示內容關於一種觸控控制技術，特別是關於一種顯示裝置、觸控裝置及觸控校準方法。

隨著電子科技的快速進展，顯示裝置被廣泛地應用在日常生活中，功能也越來越多樣化。其中，觸控功能是顯示裝置上極為常見的基礎功能，可用於檢測使用者對於顯示裝置的觸控操作，例如手指在顯示電路上的位置及按壓力道。顯示裝置在執行觸控功能時的反應速度與精確度，將成為影響使用者的使用體驗的重要因素之一。

本揭示內容係關於一種觸控裝置，包含觸控電路及處理器。處理器耦接於觸控電路，包含第一感測電路及第二感測電路。第一感測電路耦接於觸控電路的檢測電容，用以根據第一基準值偵測檢測電容的電容變化。第二感測電路耦接於觸控電路的檢測電容，用以判斷檢測電容的等效電容值以產生第二基準值，且第二感測電路用以根據第二基準值偵測檢測電容的電容變化。第一感測電路於複數個檢測週期中偵測檢測電容的電容變化，第二感測電路用以於複數個校準週期中判斷檢測電容的等效電容值，且該些校準週期及該些檢測週期係交錯設置。

本揭示內容還關於一種觸控校準方法，包含：提供第一感測電路及第二感測電路，其中第一感測電路及第二感測電路分別耦接於觸控電路的檢測電容；透過第一感測電路建立第一基準值；以及在複數個檢測週期中，第一感測電路根據第一基準值偵測檢測電容的電容變化，且在複數個校準週期中，第二感測電路判斷檢測電容的等效電容值以產生第二基準值，其中該些校準週期及該些檢測週期係交錯設置。

本揭示內容還關於一種顯示裝置，包含顯示電路、觸控電路及處理器。處理器耦接於顯示電路及觸控電路，且包含第一感測電路及第二感測電路。第一感測電路及第二感測電路用以分別偵測觸控電路的檢測電容的電容變化。當處理器根據喚醒訊號啟動顯示電路時，第一感測電路於初始週期中建立第一基準值以偵測檢測電容的電容變化。在建立第一基準值後，處理器用以交錯地驅動第一感測電路及第二感測電路，直到第二感測電路根據檢測電容的一等效電容值產生第二基準值。

據此，藉由兩個感測電路交錯運行，分別進行檢測及校準程序，當第二感測電路在建立第二基準值的過程中，觸控裝置將能透過第一感測電路正常地提供觸控功能。

以下將以圖式揭露本發明之複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。

於本文中，當一元件被稱為「連接」或「耦接」時，可指「電性連接」或「電性耦接」。「連接」或「耦接」亦可用以表示二或多個元件間相互搭配操作或互動。此外，雖然本文中使用「第一」、「第二」、…等用語描述不同元件，該用語僅是用以區別以相同技術用語描述的元件或操作。除非上下文清楚指明，否則該用語並非特別指稱或暗示次序或順位，亦非用以限定本發明。

本揭示內容係關於顯示裝置及觸控裝置，請參閱第1圖所示，為根據本揭示內容之部份實施例的顯示裝置100的示意圖。顯示裝置100包含顯示電路110、觸控電路120及處理器140。

在一實施例中，顯示電路110可為一種顯示面板，用以根據影像訊號產生驅動電壓，控制內部的多個畫素電路（圖中未示），以呈現出對應的畫面。

在一實施例中，觸控電路120可為一種觸控面板，且設置於顯示面板的一側，或者亦可和顯示電路整合為一體。觸控電路120設有多條掃描線及多個電容，當有外物（如：使用者手指或觸控筆）接觸顯示裝置100時，觸控電路120的等效電容值會發生變化，以能被處理器140計算出外物的接觸位置。在一實施例中，觸控電路120可為投射電容式（Projected Capacitive）觸控板，但本揭示內容並不此為限。由於本領域人士能理解觸控電路的運作原理，故在此即不贅述。

處理器140耦接於顯示電路110及觸控電路120，且包含第一感測電路141及第二感測電路142。第一感測電路141及第二感測電路142可分別偵測觸控電路120中檢測電容的電容變化（如：偵測接觸位置的對應電容，或者偵測區域內的整體電容），以判斷是否有觸控事件/觸控訊號輸入。

在一實施例中，第一感測電路141及第二感測電路142可為處理器140內部的子電路或子晶片。在另一實施例中，第一感測電路141及第二感測電路142亦可為處理器140內的運算模組。第一感測電路141及第二感測電路142分別耦接於觸控電路120，以能取得檢測電容的電容變化，並經過運算判斷出接觸資訊（如：接觸座標、接觸力道、接觸面積等）。

第2圖所示為本揭示內容之部份實施例中，處理器的內部電路示意圖。第2圖的處理器200可應用為實現第1圖的處理器140。處理器200包含類比前端電路210、類比數位轉換電路220及數位後端電路230。請搭配參閱第1及2圖所示，類比前端電路210耦接於觸控電路120的感應墊（sensor pad），以檢測檢測電容C21的電容值變化。在一實施例中，第一感測電路141及第二感測電路142係整合於類比前端電路210中。

承上，類比數位轉換電路220用以將類比前端電路210檢測到的類比訊號轉換為數位訊號，並透過數位後端電路230輸出觸控訊號St。具體而言，在一實施例中，類比前端電路210（即，第一感測電路141及/或第二感測電路142）偵測檢測電容C21的電流變化，以推算出檢測電容C21的當前電容值或電容變化。數位後端電路230則會將檢測到的電流或電容訊號轉換為一個計數值，以判斷是否有觸控事件發生。

在一實施例中，在感測電路141/142偵測檢測電容C21的電流變化，以判斷是否有觸控事件發生之前，感測電路141/142可先建立一個基準值，以作為後續判斷的參考參數。具體而言，感測電路141/142會先在沒有外物接觸顯示裝置100的情況下，判斷/偵測檢測電容C21的等效電容值，此一等效電容值被稱為環境電容值（Environment Capacitor）。感測電路141/142將根據此一等效電容值/環境電容值來產生基準值。由於環境電容值會受到環境因素（如：溫度）影響，因此必須經過一段時間檢測才能確認。

舉例而言，在建立基準值以進行校準的過程中，處理器140/200會透過感測電路141/142，對接收到的原始檢測資料（raw data，例如為檢測到的電容值）進行補償，且不斷地改變補償訊號的大小，直到接收到的原始檢測資料符合預期。接著，處理器140/200根據當前原始檢測資料來建立基準值，作為後續觸控判斷的參考。

第3圖所示係感測電路141/142建立基準值的過程中所取得的訊號波形圖，其中橫軸為時間、縱軸則為電流值。在此以第二感測電路142為例進行說明。如第3圖所示，在一實施例中，第二感測電路142會持續偵測檢測電容C21的電流變化，以判斷檢測電容C21的等效電容值/環境電容值。經過多個幀週期後，第二感測電路142根據此段期間偵測的電流變化建立基準值，在此將「判斷檢測電容C21的等效電容值」的期間稱為校準週期T31，且將「根據等效電容值建立基準值」的期間稱為建立週期T32。在校準週期T31及建立週期T32後，第二感測電路142方能在檢測週期T33中根據基準值判斷檢測電容C21的電容變化，以確認是否有觸控事件產生。

由第3圖的波形可知，第二感測電路142判斷檢測電容C21的等效電容值的時間（即，校準週期T31）較長，因此，當顯示裝置100被喚醒、而需要啟動觸控功能時，將會有一段空白時間（即，校準週期T31及建立週期T32）無法使用觸控功能。

請參閱第1圖所示，本揭示內容於顯示裝置100中配置兩個感測電路141、142，感測電路141、142建立基準值時所需的時間與功耗不同。第一感測電路141可於初始週期中判斷/偵測檢測電容C21的等效電容值（環境電容值），以取得第一基準值。第二感測電路142則於多個校準週期中判斷/偵測檢測電容C21的等效電容值（環境電容值），其中初始週期的時間長度小於校準週期的時間總長度。在一實施例中，在檢測環境電容值時，在相同時間下，第一感測電路141的功耗大於第二感測電路142的功耗。本揭示內容係交錯地驅動第一感測電路141及第二感測電路142，據此，即能使顯示裝置100的觸控功能更快被啟動。

為便於理解，在此以第4圖之流程圖為例說明本揭示內容之部份實施例中的觸控校準方法如後。請搭配參閱第1、2、4及5圖所示，其中第5圖所示為根據本揭示內容之部份實施例中，處理器140執行觸控校準方法時所取得的訊號波形圖。在步驟S401中，於顯示裝置100中提供第一感測電路141及第二感測電路142。在一實施例中，顯示裝置100還包含記憶體130，記憶體130耦接於處理器140，用以暫存處理器140所接收、偵測或運算的各項訊號數據。

在步驟S402中，第一感測電路141建立第一基準值。在一實施例中，如第5圖所示，第一感測電路141在初始週期T51中偵測檢測電容C21的等效電容值（環境電容值），以作為第一基準值。在其他實施例中，若處理器100判斷當前時間/狀況不足以在初始週期T51完成偵測，則處理器100亦可沿用第一感測電路141先前已建立的基準值，作為第一基準值（如：顯示裝置100前一次被喚醒時，第一感測電路141偵測以建立的基準值）。

在一實施例中，步驟S402可根據處理器140接收到的喚醒訊號而啟動。喚醒訊號可為使用者按壓顯示裝置100的電源鍵或者透過感應手勢啟動顯示裝置100時所產生。喚醒訊號亦可為使用者主動輸入的偵錯訊號，例如當觸控電路120的效能出現異常時，使用者可主動要求處理器140進行校準。

在步驟S403中，在建立第一基準值後，第一感測電路141執行掃描程序，即在檢測週期T52A時偵測檢測電容C21的電容變化，以判斷是否有觸控事件發生。舉例而言，第一感測電路141可偵測檢測電容C21的電流變化，且透過類比數位轉換電路220及數位後端電路230將偵測結果轉換為偵測計數值。偵測計數值用以與第一基準值對應的基準計數值進行比對，若差異大於預定值，即代表有觸控事件發生。

在步驟S404中，第二感測電路142執行校準程序，於校準週期T52B中判斷檢測電容C21的等效電容值（環境電容值），以產生/建立第二基準值。如前所述，在部份實施例中，初始週期T51的時間長度係小於所有校準週期T52B的時間總長度。

在步驟S405中，在校準週期T52B結束時，處理器140判斷記憶體130內是否被寫入第二基準值。若記憶體130已被寫入第二基準值，代表第二感測電路142的校準程序已經完成。若記憶體130尚未被寫入第二基準值，代表第二感測電路142的校準程序還未完成（例如：檢測的數據樣本不足），此時，將回到步驟S403，以再次切換為由第一感測電路141判斷是否有觸控事件發生。因此，檢測週期T52A及校準週期T52B係相互交錯設置。

換言之，在建立第一基準值後，處理器140用以交錯地驅動第一感測電路141及第二感測電路142，直到第二感測電路142根據檢測電容C21的等效電容值產生第二基準值。

在第5圖所示的波形圖中，檢測週期T52A及校準週期T52B係兩兩交錯，即，每經過一個幀週期，就會切換檢測週期T52A及校準週期T52B。然而，在其他實施例中，檢測週期T52A及校準週期T52B交錯的頻率可任意調整，例如：檢測週期T52A可維持兩個幀週期，校準週期T52B則維持一個幀週期。

在一實施例中，顯示電路110的更新頻率可介於60赫茲～120赫茲之間，因此每個週期（即，初始週期T51、檢測週期T52A或校準週期T52B）的時間長度可介於5～20毫秒之間，具體而言，可介於8.3毫秒～16.6毫秒之間。

在一實施例中，在檢測週期T52A中，處理器140驅動第一感測電路141、但暫停驅動第二感測電路142。相對地，在校準週期T52B中，處理器140暫停驅動第一感測電路141、改為驅動第二感測電路142。

在步驟S406中，當記憶體130被寫入第二基準值後，代表第二感測電路142的校準程序已經完成。此時將進入建立週期T53，第二感測電路142會根據校準程序中所紀錄的等效電容值建立第二基準值。

在步驟S407中，在產生/建立第二基準值後，將進入掃描週期T54，第二感測電路142執行掃描程序，即偵測檢測電容C21的電容變化，以判斷是否有觸控事件發生。在一實施例中，在掃描週期T54中，處理器140僅透過第二感測電路142偵測該檢測電容的電容變化，以判斷是否有觸控事件發生，進而降低運作功率。

請參閱第1圖所示，在一實施例中，顯示裝置100還包含電容補償電路143。相對地，第2圖之類比前端電路210還包含電容補償電路211（等同於第1圖之電容補償電路143）及訊號轉換電路212。電容補償電路143/211耦接於第一感測電路141及/或第二感測電路142（如：感測電路141/142各自透過一個電容補償電路耦接於檢測電容C21），以根據基準值調整校準電容的電容值，進而使處理器140/200根據檢測電容C21的電容變化及校準電容的電容值產生觸控訊號St。

以下以第二感測電路142為例說明電容補償電路143/211之運作方式。電容補償電路143/211內包含一個可調整的電容器（以下簡稱校準電容）。電容補償電路143/211用以根據第二基準值調整校準電容的電容值，以使處理器140/200可根據檢測電容C21的電容變化及校準電容的電容值產生觸控訊號St。具體而言，當第二感測電路142偵測檢測電容C21的電流變化，以產生偵測電流訊號Ic1時，電容補償電路143/211會根據第二基準值設定校準電容的電容值。校準電容充電時會抽取偵測電流訊號Ic1之電流，即相當於產生反向電流訊號Ic2。透過反向電流訊號Ic2抵銷偵測電流訊號Ic1，即可去除環境電容值的影響（即，類似「歸零」的計算），進而更精確地判斷是否有觸控事件發生。訊號轉換電路212用以將電容補償電路143/211產生的訊號轉換為電壓或電流格式，以供類比數位轉換電路220處理。

在前述實施例中，處理器140係設置於顯示裝置100中，但在其他實施例中，觸控電路120及處理器140亦可獨立作為一種觸控裝置，而不限於需設置於顯示裝置100中。

前述各實施例中的各項元件、方法步驟或技術特徵，係可相互結合，而不以本揭示內容中的文字描述順序或圖式呈現順序為限。

雖然本揭示內容已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本揭示內容，任何熟習此技藝者，在不脫離本揭示內容之精神和範圍內，當可作各種更動與潤飾，因此本揭示內容之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100:顯示裝置 110:顯示電路 120:觸控電路 130:記憶體 140:處理器 141:第一感測電路 142:第二感測電路 143:電容補償電路 200:處理器 210:類比前端電路 211:電容補償電路 212:訊號轉換電路 220:類比數位轉換電路 230:數位後端電路 C21:檢測電容 Ic1:偵測電流訊號 Ic2:反向電流訊號 St:觸控訊號 S401-S407:步驟 TP:感應墊 T31:校準週期 T32:建立週期 T33:檢測週期 T51:初始週期 T52A:檢測週期 T52B:校準週期 T53:建立週期 T54:掃描週期

第1圖為根據本揭示內容之部份實施例之顯示裝置的示意圖。 第2圖為根據本揭示內容之部份實施例之處理器的示意圖。 第3圖為根據本揭示內容之部份實施例之感測電路的波形示意圖。 第4圖為根據本揭示內容之部份實施例之觸控校準方法的流程圖。 第5圖為根據本揭示內容之部份實施例之感測電路的波形示意圖。

國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

S401-S407:步驟

Claims (20)

1. 一種觸控裝置，包含： 一觸控電路；以及 一處理器，耦接於該觸控電路，包含： 一第一感測電路，耦接於該觸控電路的一檢測電容，用以根據一第一基準值偵測該檢測電容的電容變化；以及 一第二感測電路，耦接於該觸控電路的該檢測電容，用以判斷該檢測電容的一等效電容值以產生一第二基準值，且該第二感測電路用以根據該第二基準值偵測該檢測電容的電容變化； 其中該第一感測電路於複數個檢測週期中偵測該檢測電容的電容變化，該第二感測電路用以於複數個校準週期中判斷該檢測電容的該等效電容值，且該些校準週期及該些檢測週期係交錯設置。
2. 如請求項1所述之觸控裝置，其中在該些檢測週期時，該處理器驅動該第一感測電路，且暫停驅動該第二感測電路。
3. 如請求項1所述之觸控裝置，其中在該些校準週期的每一者結束時，該處理器判斷該觸控裝置的一記憶體內是否被寫入該第二基準值。
4. 如請求項1所述之觸控裝置，其中在產生該第二基準值後，該處理器僅以該第二感測電路偵測該檢測電容的電容變化。
5. 如請求項1所述之觸控裝置，其中該第一感測電路於一初始週期中取得該第一基準值，且該初始週期的時間長度小於該些校準週期的時間總長度。
6. 如請求項1所述之觸控裝置，其中該處理器還包含： 一電容補償電路，耦接於該第二感測電路，且用以根據該第二基準值調整一校準電容的電容值，以使該處理器根據該檢測電容的電容變化及該校準電容的電容值產生一觸控訊號。
7. 如請求項1所述之觸控裝置，其中該些檢測週期或該些校準週期的任一者的時間長度介於5～20毫秒之間。
8. 一種觸控校準方法，包含： 提供一第一感測電路及一第二感測電路，其中該第一感測電路及該第二感測電路分別耦接於一觸控電路的一檢測電容； 透過該第一感測電路建立一第一基準值；以及 在複數個檢測週期中，該第一感測電路根據一第一基準值偵測該檢測電容的電容變化，且在複數個校準週期中，該第二感測電路判斷該檢測電容的一等效電容值以產生一第二基準值，其中該些校準週期及該些檢測週期係交錯設置。
9. 如請求項8所述之觸控校準方法，其中在該些檢測週期時，暫停驅動該第二感測電路。
10. 如請求項8所述之觸控校準方法，還包含： 在該些校準週期的每一者結束時，判斷一記憶體內是否被寫入該第二基準值。
11. 如請求項8所述之觸控校準方法，其中該第二感測電路判斷該檢測電容的該等效電容值以產生該第二基準值的方法包含： 透過該第二感測電路，偵測該檢測電容的電流變化，以產生該等效電容值。
12. 如請求項8所述之觸控校準方法，還包含： 在產生該第二基準值後，僅以該第二感測電路偵測該檢測電容的電容變化。
13. 如請求項8所述之觸控校準方法，其中透過該第一感測電路建立該第一基準值的方法包含： 透過該第一感測電路，於一初始週期中取得該第一基準值，其中該初始週期的時間長度小於該些校準週期的時間總長度。
14. 一種顯示裝置，包含： 一顯示電路； 一觸控電路；以及 一處理器，耦接於該顯示電路及該觸控電路，且包含一第一感測電路及一第二感測電路，其中該第一感測電路及該第二感測電路用以分別偵測該觸控電路的一檢測電容的電容變化； 其中當該處理器根據一喚醒訊號啟動該顯示電路時，該第一感測電路於一初始週期中建立一第一基準值以偵測該檢測電容的電容變化； 其中在建立該第一基準值後，該處理器用以交錯地驅動該第一感測電路及該第二感測電路，直到該第二感測電路根據該檢測電容的一等效電容值產生一第二基準值。
15. 如請求項14所述之顯示裝置，其中該初始週期的時間長度介於5～20毫秒之間。
16. 如請求項14所述之顯示裝置，其中在複數個檢測週期中，該第一感測電路用以根據該第一基準值偵測該檢測電容的電容變化；在複數個校準週期中，該第二感測電路用以判斷該檢測電容的該等效電容值，且該些校準週期及該些檢測週期係交錯設置。
17. 如請求項16所述之顯示裝置，其中在該些檢測週期時，該處理器驅動該第一感測電路，且暫停驅動該第二感測電路。
18. 如請求項16所述之顯示裝置，其中在該些校準週期的每一者結束時，該處理器判斷該觸控裝置的一記憶體內是否被寫入該第二基準值。
19. 如請求項14所述之顯示裝置，其中在產生該第二基準值後，該處理器僅透過該第二感測電路偵測該檢測電容的電容變化。
20. 如請求項14所述之顯示裝置，其中該處理器還包含： 一電容補償電路，耦接於該第二感測電路，且用以根據該第二基準值調整一校準電容的電容值，以使該處理器根據該檢測電容的電容變化及該校準電容的電容值產生一觸控訊號。