避免显示噪声的触控侦测系统及方法与流程

本发明涉及触控的技术领域，尤其涉及一种避免显示噪声的触控侦测系统及方法。

背景技术：

触控面板的技术原理是当手指或其它介质接触到屏幕时，依据不同感应方式，侦测电压、电流、声波或红外线等，进而测出触压点的坐标位置。例如电阻式触控感测技术即为利用上、下电极间的电位差，用以计算施压点位置检测出触碰点所在。电容式触控感测技术是利用排列的透明电极与人体之间的静电结合所产生的电容变化，从所产生的电流或电压来检测其坐标。电容式触控感测技术是使用电容的微量变化来侦测是否有产生触控点。

电容触控感测技术是以侦测手指接触面板的电容变化量来当作触控与否的技术，图1是电容触控感测技术的示意图。如图1所示，在没有噪声干扰的前提下，手指与感应电极110会产生一个感应电容Cp。透过感测电路120侦测这个该感应电容Cp电容值的变化，来达到触控位置的信息，由于该感应电容Cp电容值的变化量微弱，容易受噪声影响及误判，因此当触控面板贴于液晶显示面板上时，便很容易受到显示面板所产生的噪声影响。

现有的电容式触控系统在计算坐标时，必须经由感测电路120量测触控面板上电容值的变化，以得到触控位置等信息，藉此计算使用者触摸位置坐标。然而在取得触控数据的过程中，极可能因为感测电路、触控面板单元乃至驱动电路端受到噪声干扰、外部噪声对地干扰、显示面板或集成电路内部所产生的噪声干扰，使得触控数据失真飘移，造成如图2中所示杂点出现的情形或是真实触碰点消失或坐标偏移等现象。图2是一噪声干扰的示意图。如图2所示，真实触控位置位于D6-S1交接处，由于噪声干扰，电容式触控系统会将D2-S1及D2-S3 交接处亦回报为触控位置，而产生错误。

在触碰位置侦测时，对于显示面板的噪声干扰往往无法避免。当有外部噪声干扰如显示噪声干扰时，易使侦测出来的触控信息错误，针对此问题，许多厂商已经有多项方法以降低显示噪声的影响。

一般直接的解决方法是在触控面板和显示面板中间多加一层隔离层。图3是一现有降低噪声的示意图。如图3所示，其是于一触控感应层310与液晶层320之间增加一电场屏蔽层330，以隔绝液晶驱动电极层340驱动液晶层320所产生的噪声，如此可以避免噪声干扰到触控感应层310。此种方法的缺点在于无法降低成本，以及产生架构上的限制。图4是一使用电场屏蔽层330的示意图。如图4所示，因新增电场屏蔽层330，会使整个触控显示系统的厚度增加，也会使产品的厚度增加影响小型电子产品的携带性。同时，在内嵌式(In Cell)或半内嵌式(On Cell)触控显示面板中，由于触控组件设置于显示面板内部，无法于显示面板内部新增该电场屏蔽层330，所以无法透过该电场屏蔽层330将噪声阻绝。

图5是一使用空气间隙(air gap)以隔绝噪声的示意图，其是由触控集成电路厂商Maxim？所提出。如图5所示，其是在X方向触碰感应器与显示模块之间使用衬垫(gasket)510，以形成一空气间隙(air gap)，藉以隔绝显示模块所产生的噪声。然而此技术仍有前述的问题。

针对前述的问题，有厂商提出全平面贴合式(non-air-gap)技术。全平面贴合技术是将面板直接用胶水黏贴上外层玻璃(或触控面板)，由于中间为真空状态，面板噪声便不会影响触控面板的动作，由于需全平面贴合，故此一技术良率不高，显示面板尺寸越大越难贴合，当贴合失败便会造成庞大损失。另外若是使用半内嵌式或内嵌式电容触控，便无法使用上述的方法，因为一般的内嵌式电容触控感应组件是在液晶层内，完全无法使用上述的方法，否则便会破坏液晶面板的特性。

另外可以使用滤波器将噪声滤除。此种方法虽然适用于各种型态的触控面板，但是由于需要仿真噪声情形，反而会耗费大量时间在研发滤波器的效果，另外也会造成集成电路成本变高等缺点。

另一种方法是以加大电压提高噪声比(SNR)的方式来抑制显示噪 声(display noise)。此种方法确实可以增加触碰侦测的准确性，但是噪声依然无法抑制。

由于市场上的需求，便携式装置除了需具备触碰侦测的功能外，往往要求亦需具备悬浮侦测的功能。图6是一悬浮侦测的示意图。如图6所示，其需于手指在触控面板上方且未碰触触控面板的条件下，能准确地侦测手指在触控面板对应处的位置。此时，因手指接近触控面板上方而引起的感应电容Cp电容值的变化量更为微弱，感测电路感测到的触碰信号的位准与噪声位准接近的话，那么就会造成触碰侦测困难。亦即，若是连显示噪声(display noise)都无法避免，那么要做到悬浮侦测势必更难。

为达到悬浮侦测，在架构上便有提出内嵌式(In Cell)触控侦测方式，其内嵌式(In Cell)架构如下图7所示。由于触控组件设置于显示面板内部，在触控侦测时必然是避开显示面板的画面变换的时间，所以并不会受到显示噪声影响，因此在此架构下显示噪声基本上是可以被忽视的，但由于触控组件传感器需设置于显示面板内部，故良率问题还未克服。因此，现有避免显示噪声的触控侦测系统及方法实仍有改善的空间。

技术实现要素：

本发明的目的主要是提供一避免显示噪声的触控侦测系统及方法，可无需增加触控侦测系统的厚度，且不必迁就于半内嵌式或是内嵌式触控技术，便可以避开显示噪声(Display Noise)的影响，提升触碰侦测的准确度，还可有效降低成本。

依据本发明的一特色，本发明提出一种避免显示噪声的触控侦测方法，其用于一触控显示系统，该触控显示系统具有一触控显示面板、一显示驱动集成电路、及一触控驱动侦测集成电路，该显示驱动集成电路驱动该触控显示面板，用以进行画面显示，该触控驱动侦测集成电路依据该显示驱动集成电路中的一垂直同步信号，用以驱动该触控显示面板，进而侦测该触控显示面板上的至少一个触碰位置，该触控侦测方法包含A)该触控驱动侦测集成电路侦测该垂直同步信号，用以判断是否为一垂直空白间隔；B)当步骤A)中判定为该垂直空白间隔 时，该触控驱动侦测集成电路对该触控显示面板进行触碰位置扫描，进而产生一第一组触碰位置数据；C)该触控驱动侦测集成电路判断是否输出该第一组触碰位置数据；D)当步骤C)中判定输出该第一组触碰位置数据时，该触控驱动侦测集成电路将该第一组触碰位置数据与一第二组触碰位置数据执行一第一运算，用以更新该第一组触碰位置数据，并将其输出；E)当该触控驱动侦测集成电路处于非为该垂直空白间隔时，对该触控显示面板进行触碰位置扫描，进而产生一组触碰位置数据，并将该组触碰位置数据更新为该第二组触碰位置数据；F)该触控驱动侦测集成电路将该第二组触碰位置数据与该第一组触碰位置数据执行一第二运算，进而更新并输出该第二组触碰位置数据；G)该触控驱动侦测集成电路依据步骤D)输出的该第一组触碰位置数据计算位于该垂直空白间隔时的触碰位置坐标，并依据步骤F)输出的该第二组触碰位置数据计算于非为该垂直空白间隔时的触碰位置坐标；H)该触控驱动侦测集成电路输出该触碰位置坐标；I)该触控驱动侦测集成电路判断是否执行完非为该垂直空白间隔时的触碰侦测，若是，重新执行步骤A)。

优选地，当步骤I)中判定并未执行完非为该垂直空白间隔时的触碰侦测，则重新执行步骤E)。

优选地，当步骤C)中判定不输出该第一组触碰位置数据时，则执行步骤E)。

优选地，当步骤A)中判定非为该垂直空白间隔时，则重新执行步骤A)。

优选地，于步骤B)及步骤E)中，该触控驱动侦测集成电路使用自容式方法、互容式方法、电磁式方法、或电阻式方法。

优选地，于步骤B)及步骤E)中，该触控驱动侦测集成电路使用互容式方法时，该触控驱动侦测集成电路使用下列其中之一扫描方式：单条逐步扫描、差分逐步扫描、及多条逐次扫描。

优选地，于步骤D)中，该第一运算将该第一组触碰位置数据中的一数据与该第二组触碰位置数据中的一对应数据相加再除以2，用以更新该第一组触碰位置数据中的该数据。

优选地，于步骤D)中，该第一运算忽略该第二组触碰位置数据， 用以直接输出该第一组触碰位置数据。

优选地，于步骤F)中，该第二运算将该第二组触碰位置数据中的一数据与该第一组触碰位置数据中的一对应数据相加再除以2，用以更新该第二组触碰位置数据的该数据。

依据本发明的另一特色，本发明提出一种避免显示噪声的触控侦测系统，其包含一触控显示面板、一显示驱动集成电路、及一触控驱动侦测集成电路。该触控显示面板用以显示画面及侦测触碰位置。该显示驱动集成电路连接至该触控显示面板，依据一显示像素信号及一显示驱动信号，用以驱动对应的像素晶体管及该像素电容，进而执行显示操作。该触控驱动侦测集成电路连接至该触控显示面板及该显示驱动集成电路；其中，该触控驱动侦测集成电路依据该显示驱动集成电路中的一垂直同步信号，用以在垂直空白间隔时进行触碰位置侦测，进而产生一第一组触碰位置数据，并在非垂直空白间隔时进行触碰位置侦测，进而产生一第二组触碰位置数据，该触控驱动侦测集成电路并依据该第一组触碰位置数据修改该第二组触碰位置数据。

附图说明

图1是现有电容触控感测技术的示意图。

图2是一噪声干扰的示意图。

图3是一现有降低噪声的示意图。

图4是一使用电场屏蔽层的示意图

图5是一使用空气间隙以隔绝噪声的示意图。

图6是一悬浮侦测的示意图。

图7是内嵌式架构的示意图。

图8是本发明一种避免显示噪声的触控侦测系统的方块图。

图9是本发明一种避免显示噪声的触控侦测方法的流程图。

图10是本发明触控驱动侦测的示意图。

图11A-图11C是本发明触控驱动侦测执行运算的示意图。

【符号说明】

感应电极110 感测电路120

触控感应层310 液晶层320

电场屏蔽层330 液晶驱动电极层340

衬垫510

避免显示噪声的触控侦测系统800

触控显示面板810 显示驱动集成电路820

触控驱动侦测集成电路830

步骤(A)-步骤(I)。

具体实施方式

图8是本发明一种避免显示噪声的触控侦测系统800的方块图，其包含一触控显示面板810、一显示驱动集成电路820、及一触控驱动侦测集成电路830。

该触控显示面板810用以显示画面及侦测触碰位置。该显示驱动集成电路820连接至该触控显示面板810，依据一显示像素信号及一显示驱动信号，以驱动对应的像素晶体管及该像素电容，进而执行显示操作。该触控驱动侦测集成电路830连接至该触控显示面板810及该显示驱动集成电路820；其中，该触控驱动侦测集成电路830依据该显示驱动集成电路820的一垂直同步信号(Vsync)，用以在垂直空白间隔(Vertical Blanking Interval,VBI)时进行触碰位置侦测，进而产生一第一组触碰位置数据，以及在非垂直空白间隔(non-VBI)时进行触碰位置侦测，进而产生一第二组触碰位置数据，该触控驱动侦测集成电路830并依据第一组触碰位置数据修改第二组触碰位置数据。

该触控驱动侦测集成电路830将该第二组触碰位置数据中的数据与该第一组触碰位置数据的对应数据相加再除以2，用以更新该第二组触碰位置数据中的数据。该触控驱动侦测集成电路830在垂直空白间隔(VBI)时，执行互容式单条逐步扫描触碰位置侦测，以及在非垂直空白间隔(non-VBI)时，进行互容式差分逐步扫描触碰位置侦测。

图9是本发明一种避免显示噪声的触控侦测方法的流程图。该避免显示噪声的触控侦测方法其用于如图8所示的触控显示系统800，该触控显示系统800具有一触控显示面板810、一显示驱动集成电路820、及一触控驱动侦测集成电路830，该显示驱动集成电路820驱动该触控显示面板810，以进行画面显示。该触控驱动侦测集成电路830依据该 显示驱动集成电路820的一垂直同步信号(Vsync)，用以驱动该触控显示面板810，以进行侦测该触控显示面板810上的至少一个触碰位置。于该方法中，首先于步骤(A)中，该触控驱动侦测集成电路830侦测该垂直同步信号(Vsync)，用以判断是否为垂直空白间隔(Vertical Blanking Interval,VBI)。该垂直同步信号(Vsync)平常为低电位，当垂直空白间隔(VBI)时，该垂直同步信号(Vsync)变为为低电位，以指示为垂直空白间隔(VBI)。

当步骤(A)中判定为垂直空白间隔(VBI)时，该触控驱动侦测集成电路830则于步骤(B)中对该触控显示面板810进行触碰位置扫描，并产生一第一组触碰位置数据Data1。当步骤(A)中判定非为垂直空白间隔(non-VBI)时，则重新执行步骤(A)。

该触控驱动侦测集成电路830进行触控显示面板810侦测必须连结显示驱动集成电路820的垂直同步信号(Vsync)，该触控驱动侦测集成电路830必须等待显示驱动集成电路820传送垂直同步信号(Vsync)时，才能在垂直空白间隔(VBI)执行触控侦测。此时，触控侦测方式可以是自容式、互容式或电磁式等侦测触控面板的方式。

于本实施例中，该触控驱动侦测集成电路830是以互容式触控侦测。而互容式触控侦测技术又可分为单条逐步扫描、差分逐步扫描及多条逐次扫描等侦测模式。本实施例是以单条逐步扫描及差分逐步扫描混合使用。于其它实施例中，可以自容式搭配互容式侦测等方式达成滤除显示噪声(display noise)效果。

于本实施例中，该垂直同步信号(Vsync)为高电位时，用以指示一垂直空白间隔(VBI)。本实施例中，当触控驱动侦测集成电路830接收到高电位的该垂直同步信号(Vsync)，即进行触控侦测。图10是本发明触控驱动侦测的示意图，在垂直空白间隔(VBI)，触控侦测方式是以单条逐步扫描方式，其中在垂直空白间隔(VBI)中，触控侦测的扫描次数不限于一次，可以依据回报率(report rate)来调整触控侦测的扫描次数，且不限于一种型态的触控侦测，可与其它触控方式混搭，本实施例是在垂直空白间隔(VBI)中执行一次单条逐步扫描。

扫描的结果(第一组触碰位置数据Data1)予以保留并作为计算触碰点的坐标。保留的数据可以在非垂直空白间隔(non-VBI)时做噪声滤除 的功用。

当步骤(A)中判定非为垂直空白间隔(VBI)时，该触控驱动侦测集成电路830则重新执行步骤(A)。

于步骤(C)中，该触控驱动侦测集成电路830判断是否输出该第一组触碰位置数据Data1。

当步骤(C)中判定输出该第一组触碰位置数据时，该触控驱动侦测集成电路830于步骤(D)中将该第一组触碰位置数据Data1与一第二组触碰位置数据Data2执行一第一运算，以更新该第一组触碰位置数据Data1，并将该第一组触碰位置数据Data1输出。当步骤(C)中判定不输出该第一组触碰位置数据时，则执行步骤(E)。

当步骤(B)中单条逐步扫描结束后，该触控驱动侦测集成电路830保存数据为该第一组触碰位置数据Data1，可以于步骤(C)中判断是否输出坐标。若要输出触碰位置的坐标时会执行数据比对。此时会对该第一组触碰位置数据Data1与该第二组触碰位置数据Data2执行一第一运算。于执行一第一运算后并更新该第一组触碰位置数据Data1，该第二组触碰位置数据Data2为上个触碰侦测图框(touch detecting frame)中的最后数据。于本实施例中，使用该垂直同步信号(Vsync)作为撷取该第一组触碰位置数据Data1的指示信号，故触碰侦测图框(touch detecting frame)会与显示图框(display frame)同步。

该第一运算将该第一组触碰位置数据Data1的一数据与该第二组触碰位置数据Data2的一对应数据相加再除以2，以更新该第一组触碰位置数据Data1的该数据。

相对于在非为垂直空白间隔(non-VBI)下所获得的该第二组触碰位置数据Data2，垂直空白间隔(VBI)的该第一组触碰位置数据Data1受噪声影响较小，所以该第一运算已可忽略该第二组触碰位置数据Data2，直接输出该第一组触碰位置数据Data1。亦即，亦可以直接使用垂直空白间隔(VBI)的该第一组触碰位置数据Data1作坐标计算，不执行数据比对而直接进行坐标计算并输出坐标。

于步骤(E)中，该触控驱动侦测集成电路830于非垂直空白间隔(non-VBI)时，对该触控显示面板810进行触碰位置扫描，并产生一组触碰位置数据，且将该组触碰位置数据更新为该第二组触碰位置数据 Data2。

当垂直空白间隔(VBI)结束后进入非垂直空白间隔(non-VBI)，触控驱动侦测集成电路830会执行差分逐步扫描，差分逐步扫描执行并不一定落在垂直同步信号(Vsync)由高电位转为低电位时，亦可在两个垂直同步信号(Vsync)为高电位区间做扫描，差分逐步扫描次数并不限于一次，可以多次扫描，且不限于一种型态的触控侦测，可与其它触控方式混搭。在本实施例中为一次差分扫描。当执行完差分逐步扫描，所得到的为一组触碰位置数据，并更新为该第二组触碰位置数据Data2。

于步骤(F)中，该触控驱动侦测集成电路830将该第二组触碰位置数据Data2与该第一组触碰位置数据Data1执行一第二运算，以更新该第二组触碰位置数据Data2，并将其输出。该第二运算系将该第二组触碰位置数据Data2的一数据与该第一组触碰位置数据Data1的一对应数据相加再除以2，以更新该第二组触碰位置数据Data2的该数据。

图11A-图11C是本发明触控驱动侦测执行运算的示意图。图11A是本发明该第一组触碰位置数据Data1的示意图、图11B是本发明该第二组触碰位置数据Data2的示意图、图11C是本发明该第一组触碰位置数据Data1与该第二组触碰位置数据Data2执行运算的示意图。如图11C所示，其是对该第一组触碰位置数据Data1的一数据与该第二组触碰位置数据Data2的一对应数据相加再除以2。

于图11B中，D3-S5交接处为假点，经过运算后，其数值降低，而不再被视为是触碰点。由于在非垂直空白间隔(non-VBI)期间，显示驱动集成电路820驱动该触控显示面板810以进行画面显示，故噪声在非垂直空白间隔(non-VBI)期间会比较明显，本发明技术会直接将噪声信号的大小减半，故信号噪声比(SNR)至少会上升50％。

于步骤(G)中，该触控驱动侦测集成电路830依据步骤(D)输出的该第一组触碰位置数据Data1计算于垂直空白间隔(VBI)时的触碰位置坐标，并依据步骤(F)输出的该第二组触碰位置数据Data2计算于非垂直空白间隔(VBI)时的触碰位置坐标。

于步骤(H)中，该触控驱动侦测集成电路830输出触碰位置坐标。于步骤(I)中，该触控驱动侦测集成电路判断是否执行完非垂直空白间 隔(non-VBI)时的触碰侦测，若是，重新执行步骤(A)。当步骤(I)中判定并未执行完非垂直空白间隔(VBI)时的触碰侦测，则重新执行步骤(E)。

由前述说明可知，于步骤(B)及步骤(E)中，该触控驱动侦测集成电路830使用下列其中之一方法：自容式方法、互容式方法、电磁式方法、及电阻式方法。而当该触控驱动侦测集成电路830使用互容式方法时，该触控驱动侦测集成电路830可使用下列其中之一扫描方式：单条逐步扫描、差分逐步扫描、及多条逐次扫描。

由图11A-11C可知，差分逐次扫描在非垂直空白间隔(non-VBI)，扫描的数据所产生的假点(fake point)在经过数据处理后，已大幅下降其噪声(Noise)程度。此运算后的数据于步骤(F)中予以保存，以留做下个触碰侦测图框(touch detecting frame)中的步骤(D)中，将此数据作为与该第一组触碰位置数据Data1执行第一运算的该第二组触碰位置数据Data2。于步骤(G)中且将该第二组触碰位置数据Data2作坐标计算，即可得到比较准确的报点坐标。

由前述说明可知，本发明技术可无需增加触控侦测系统800的厚度，且不必迁就于半内嵌式或是内嵌式触控技术，只需将驱动显示驱动集成电路上的垂直同步信号(Vsync)连接至触控驱动侦测集成电路做同步信号使用，便可以避开显示噪声(Display Noise)的影响，进而提升触碰侦测的准确度，更可有效降低成本。本发明技术亦可在非垂直空白间隔(non-VBI)进行触碰侦测，可有效提升回报率(report rate)。

上述实施例仅是为了方便说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以权利要求书所述为准，而非仅限于上述实施例。