触控装置及其噪声补偿电路及噪声补偿方法与流程

本发明是有关于一种外嵌式(on-cell)的触控装置及其噪声补偿电路及噪声补偿方法。

背景技术：

随着电子科技的进步，电子产品成为人们生活中必要的一种工具。而为了提供人性化的使用界面，在电子产品上提供具有触控功能的触控式显示面板成为一种必要的趋势。

在现今的技术领域中，触控面板分为外挂式及非外挂式触控面板两种，非外挂式触控面板可再分为外嵌式(on-cell)及内嵌式(in-cell)触控面板两种，外嵌式触控面板是将触控面板(Touch Panel)的驱动电极以及感应电极设置于显示面板(Display Panel)表面上。

内嵌式触控面板则是将触控感应器直接置入显示器的结构中。而外嵌式触控面板的技术中，触控面板容易受到下板显示器的噪声干扰而导致触控点的检测错误的现象，特别是当触控显示面板(例如主动阵列式有机发光二极体(AMOLED)显示面板结合触控面板)厚度越来越薄时，例如达到低于100微米以下等级，AMOLED显示面板的上电极将会对感应电场产生的影响也越来越明显，这样感应不良的情况会常常发生；另外，外嵌式触控面板会因为自电容的电容值上升而使得互电容相对于自电容的比例下降而降低触控检测的灵敏度。特别是在曲面的显示触控面板上，由于面板弯曲所造成的电性不均的现象，更会影响触控点检测的准确度。

技术实现要素：

本发明提供一种噪声补偿电路及噪声补偿方法，适用于外嵌式触控面板，可有效降低噪声对触控面板所产生的影响并增加外嵌式触控面板的感应灵敏度。

本发明另提供一种触控装置，透过噪声补偿电路来有效降低噪声对触控面板所产生的影响并增加外嵌式触控面板的感应灵敏度。

本发明的噪声补偿电路包括积分电路、噪声储存电路以及噪声检测电路。噪声储存电路耦接积分电路。噪声检测电路耦接积分电路及噪声储存电路，接收连续的多个触控检测信号，并使触控检测信号与第一临界值及第二临界值进行比较以分别产生多个检测结果。噪声检测电路并依据检测结果来储存触控检测信号中的多个噪声信号至噪声储存电路或传送触控检测信号中的多个有效信号至积分电路。其中，噪声储存电路在时间区间中依据储存的噪声信号以产生平均噪声，并传送平均噪声至积分电路，积分电路依据平均噪声以及有效信号产生触控检测结果。

本发明的触控装置包括外嵌式触控面板以及噪声补偿电路。外嵌式触控面板包括多个触控感应线以及至少一参考信号线。噪声补偿电路耦接外嵌式触控面板。噪声补偿电路包括积分电路、噪声储存电路以及噪声检测电路。噪声储存电路耦接积分电路。噪声检测电路耦接积分电路及噪声储存电路，接收连续的多个触控检测信号，并使触控检测信号与第一临界值及第二临界值进行比较以分别产生多个检测结果。噪声检测电路并依据检测结果来储存触控检测信号中的多个噪声信号至噪声储存电路或传送触控检测信号中的多个有效信号至积分电路。其中，噪声储存电路在时间区间中依据储存的噪声信号以产生平均噪声，并传送平均噪声至积分电路，积分电路依据平均噪声以及有效信号产生触控检测结果。

本发明的外嵌式触控面板的噪声补偿方法包括：接收连续的多个触控检测信号；使触控检测信号与第一临界值及第二临界值进行比较以分别产生多个检测结果；依据检测结果来判别出触控检测信号中的多个噪声信号及多个有效信号；在时间区间中依据储存噪声信号以产生平均噪声；以及，依据平均噪声以及有效信号产生触控检测结果。

基于上述，本发明提供噪声检测电路来将检测结果中的噪声信号储存至噪声储存电路中。并且，噪声储存电路依据在一时间区间中所储存的噪声信号以产生平均噪声，并将平均噪声与检测结果中非噪声信号的有效信号提供至积分电路，并透过积分电路来产生触控检测结果。如此一来，触控面板中的噪声所产生的影像将可以有效的被降低，提升触控检测的精准度。并且，触控装置的灵敏度也可以对应被提升。

本发明透过噪声检测电路的判断动作，以在固定的时间区间中，将噪声信号储存并产生平均噪声，除针对有效信号外，另提供平均噪声至积分电路，使积分电路可依据有效信号以及平均噪声来产生触控检测结果，降低噪声对检测结果的影响。附带一提的，本发明更提供切换电容式的积分电路，可改善外嵌式触控面板的灵敏度不佳的问题。而且，在本发明的实施例中，即便是应用至曲面外嵌式触控面板，面板弯曲所造成的电性不均匀现象也可透过差分电路的相减动作而获得改善。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。

附图说明

图1为本发明一实施例的噪声补偿电路的示意图；

图2为本发明另一实施例的噪声补偿电路的示意图；

图3为触控检测信号检测方式的示意图；

图4为本发明实施例的噪声补偿电路的动作波形图；

图5A为本发明另一实施例的触控装置的示意图；

图5B为本发明实施例的噪声补偿电路的另一实施方式的示意图；

图5C为本发明实施例的差分电路的另一实施方式的示意图；

图6为本发明实施例的外嵌式触控面板的噪声补偿方法的流程图；

其中附图标记为：

100、200、530：噪声补偿电路

110、210、521、522、5511：积分电路

120、220、5512：噪声储存电路

130、230：噪声检测电路

DS、DS1、DS2：检测结果

DET、DETA、DETB：触控检测信号

ANS：平均噪声 OP1、OP2：运算放大器

C1～C4：电容 SW1～SW10：开关

CK1～CK3：脉冲信号 GND：参考接地端

SWR：重置开关 TR：平均噪声传送信号

VH：第一临界值 VL：第二临界值

CMP1、CMP2：比较器 231：逻辑运算电路

CP1、CP2、CP2B：比较结果 XOR1、XOR2：互斥或栅

TA、TB、TC：时间区间 T1～T4：时间点

500：触控装置 510：外嵌式触控面板

S610～S650：步骤 VOUT：触控检测结果

R1～R7：电阻

具体实施方式

以下请参照图1，图1为本发明一实施例的噪声补偿电路的示意图。噪声补偿电路100包括积分电路110、噪声储存电路120以及噪声检测电路130。噪声储存电路120耦接积分电路110，噪声检测电路130则耦接积分电路110及噪声储存电路120。积分电路110、噪声储存电路120以及噪声检测电路130皆接收连续的多个触控检测信号DET，而噪声检测电路130使触控检测信号DET同时与第一临界值及第二临界值进行比较，并由此分别产生多个检测结果DS。噪声检测电路130并依据所产生的检测结果DS来决定将触控检测信号DET中的多个噪声信号传送至噪声储存电路120，或者将触控检测信号中的多个有效信号传送至积分电路110。其中，第一临界值大于第二临界值。

关于动作细节的方面，当噪声检测电路130判断各触控检测信号DET的数值大于第一临界值或小于第二临界值时，噪声检测电路130判定所判断的触控检测信号DET为噪声信号。相对的，若噪声检测电路130判断各触控检测信号DET的数值介于第一临界值及第二临界值时，则判定所判断的触控检测信号DET为有效信号。在另一方面，噪声检测电路130可依据上述的判断产生检测结果DS，并将检测结果DS传送致积分电路110以及噪声储存电路120。

在当检测结果DS指示对应的检测信号DET为噪声信号时，对应的检测信号DET可被噪声储存电路120所接收，且并不被积分电路110所接收，相对的，若当检测结果DS指示对应的检测信号DET为有效信号时，对应的检测信号DET不被噪声储存电路120所接收，而可被积分电路110所接收。值得一提的是，在一时间区间中，噪声储存电路120可接收到多个判定为噪声信号的检测信号DET，噪声储存电路120并可在时间区间结束的时间点时依据所储存的多个检测信号DET产生平均噪声ANS，并将平均噪声ANS传送至积分电路110。

也就是说，在本实施例中，积分电路110除接收判断为有效信号的检测信号DET外，另接收平均噪声ANS，此外，积分电路110可依据有效信号的检测信号DET以及平均噪声ANS来产生触控检测结果VOUT外，可降低噪声对检测动作所产生的影响。

上述的第一临界值与第二临界值是预设的数值，其中，当触控检测信号DET的数值过大(超过第一临界值)或是过小(低于第二临界值时)，表示触控检测信号DET是为噪声干扰所产生的不合理的数值，不适合被直接传送至积分器110以进行触控检测结果VOUT的计算。然而，这些被判定为噪声信号的触控检测信号DET中或可能带有有效的触控信息而也不适合被舍弃，因此，本发明实施例将检测信号DET传送至噪声储存电路120并使噪声储存电路120计算出平均噪声ANS来作为计算触控检测结果VOUT的依据。

以下请参照图2，图2为本发明另一实施例的噪声补偿电路的示意图。噪声补偿电路200包括积分电路210、噪声储存电路220以及噪声检测电路230。积分电路210接收多个连续产生的触控检测信号DET，积分电路210包括运算放大器OP1、电容C2、开关SW5以及由开关SW1～SW4以及电容C1所构成的切换式电容电路。电容C2连接在运算放大器OP1的负输入端以及输出端间，而开关SW5也连接在运算放大器OP1的负输入端以及输出端间以与电容C2并连耦接，其中，开关SW5受控于脉冲信号CK3。运算放大器OP1的正输入端则耦接至参考接地端GND。

在关于切换式电容电路的部分，开关SW1的第一端接收触控检测信号DET，并受控于脉冲信号CK1，开关SW2的第一端耦接至开关SW1的第二端，开关SW2的第二端耦接至参考接地端GND，且开关SW2受控于脉冲信号CK2。电容C1的第一端耦接至开关SW2的第一端。开关SW3的第一端耦接至电容C1的第二端，开关SW3的第二端耦接至参考接地端GND，开关SW3并受控于脉冲信号CK1。开关SW4的第一端耦接至电容C1的第二端，开关SW4受控于检测结果DS2。

上述的脉冲信号CK1以及CK2为频率相同、完全不重叠且互补的两个脉冲信号。而脉冲信号CK3则用来控制积分电路210是否执行触控检测结果VOUT的产出动作。脉冲信号CK3的频率远低于脉冲信号CK1以及CK2的频率。

值得注意的，在本实施例中，开关SW4会依据检测结果DS2以被导通或断开，也就是说，当所接收的触控检测信号DET为有效信号时，开关SW4会依据检测结果DS2而被导通，触控检测信号DET可透过切换式电容电路传送至运算放大器OP1的负输入端，相对的，当所接收的触控检测信号DET为噪声信号时，开关SW4会依据检测结果DS2而被断通，触控检测信号DET不会透过切换式电容电路传送至运算放大器OP1的负输入端。

关于噪声储存电路220的部分，噪声储存电路220包括开关SW6-SW10、重置开关SWR以及电容C3及C4。开关SW6的第一端接收触控检测信号DET，并受控于脉冲信号CK1，开关SW7的第一端耦接开关SW6的第二端，开关SW7的第二端耦接至参考接地端GND，且开关SW7受控于脉冲信号CK2。电容C3的第一端耦接至开关SW7的第一端。开关SW8的第一端耦接至电容C3的第二端，开关SW8的第二端耦接至参考接地端GND。开关SW9的第一端耦接至电容C3的第二端，并受控于检测结果DS1。电容C4耦接开关SW9的第二端以及参考接地端GND间。开关SW10的第一端耦接至开关SW9的第二端，开关SW10的第二端耦接至积分电路210，开关SW10并受控于平均噪声传送信号TR。

噪声储存电路220另包括重置开关SWR，重置开关SWR耦接在开关SW9的第一端与参考接地端GND间，并受控于脉冲信号CK3，其中脉冲信号CK3作为一重置信号。

在当积分电路210不进行触控检测结果VOUT的产生动作时，脉冲信号CK3使开关SW5以及重置开关SWR被导通，此时运算放大器OP1产生的触控检测结果VOUT可等于参考接地端GND的接地电压，且电容C4可透过导通的重置开关SWR来将存的电荷释放置参考接地端GND。而在当积分电路210进行触控检测结果VOUT的产生动作时，脉冲信号CK3使开关SW5以及重置开关SWR被断开，此时运算放大器OP1形成积分器以进行所接收信号的积分动作，而电容C4则提供以储存噪声信号。

另外，开关SW9受控于检测结果DS1，并在当噪声储存电路220所接收的检测信号DET被判定为噪声信号时，开关SW9可依据检测结果DS1而导通，并使被判定为噪声信号的检测信号DET被储存至电容C4中。相对的，当噪声储存电路220所接收的检测信号DET被判定为有效信号时，开关SW9可依据检测结果DS1而断开。在此可以得知，电容C4可以在一个时间区间中，多次的储存不同电压值的噪声信号，并由此获得平均噪声。

在另一方面，开关SW10可依据平均噪声传送信号TR以导通或断开，并在当计算平均噪声的时间区间结束时，开关SW10可依据平均噪声传送信号TR而导通，并将电容C4中所储存的平均噪声传送至运算放大器OP1的负输入端，以提供作为运算放大器OP1产生触控检测结果VOUT的依据。

在本实施例中，平均噪声传送信号TR可以依据脉冲信号CK3来产生，其中，脉冲信号CK3指示积分电路210进行积分动作结束前的一段时间区间中，平均噪声传送信号TR可被提供以导通开关SW10。

关于噪声检测电路230，请先参照图3，图3为触控检测信号检测方式的示意图。噪声检测电路230可依据检测触控检测信号DET的电压值大小与第一、第二临界值VH、VL的关系来判定触控检测信号DET是否为噪声信号。在图3中，触控检测信号DETA的电压值大于第一临界值VH，因此，触控检测信号DETA为噪声信号。另外，触控检测信号DETB的电压值小于第二临界值VL，因此，触控检测信号DETB也为噪声信号。其余的，触控检测信号的电压值介于第一、第二临界值VH、VL间，皆为有效信号。

请重新参照图2，噪声检测电路230包括比较器CMP1以及CMP2以及逻辑运算电路231。比较器CMP1以及CMP2可由不同的运算放大器所分别构成。比较器CMP1接收触控检测信号DET与第一临界值VH，比较器CMP1依据比较触控检测信号DET与第一临界值VH以分别产生比较结果CP1。比较器CMP2则接收触控检测信号DET与第二临界值VL，比较器CMP2依据比较触控检测信号DET与第二临界值VL以分别产生比较结果CP2。

逻辑运算电路231耦接比较器CMP1以及CMP2，并依据各比较结果CP1以及CP2产生检测结果DS1及DS2。在本实施例中，逻辑运算电路231包括互斥或栅XOR1及XOR2。其中，互斥或栅XOR1接收比较结果CP1以及CP2来产生检测结果DS1。互斥或栅XOR2则接收比较结果CP1以及反相比较结果CP2B来产生检测结果DS2。反相比较结果CP2B为比较结果CP2的反相。

细节上来说明，在当触控检测信号DET大于第一临界值VH时，触控检测信号DET可被判定为噪声信号，并且，比较器CMP1可产生逻辑高准位的比较结果CP1，比较器CMP2则可产生逻辑低准位的比较结果CP2(及逻辑高准位的比较结果CP2B)。此时，互斥或栅XOR1产生逻辑高准位的检测结果DS1，互斥或栅XOR2则产生逻辑低准位的检测结果DS2。因此，开关SW4被断开，开关SW9被导通，且被判定为噪声信号的触控检测信号DET可被储存在电容C4。

在当触控检测信号DET小于第二临界值VL时，触控检测信号DET同样可被判定为噪声信号，并且，比较器CMP1可产生逻辑高准位的比较结果CP1，比较器CMP2则可产生逻辑低准位的比较结果CP2(及逻辑高准位的比较结果CP2B)。此时，互斥或栅XOR1产生逻辑高准位的检测结果DS1，互斥或栅XOR2则产生逻辑低准位的检测结果DS2。因此，开关SW4被断开，开关SW9被导通，且被判定为噪声信号的触控检测信号DET可被储存在电容C4。

以下请参照图4，图4为本发明实施例的噪声补偿电路的动作波形图。在图4中，时间区间TA、TB以及TC进行多次的触控检测动作，触控检测结果VOUT的电压值分别在时间区间TA、TB以及TC中依据积分电路的积分动作随时间而上升。触控检测信号DET透过与第一、第二临界值进行比较，并对应产生检测结果DS1以及DS2。其中，举例来说明，在时间点T1、T3中，触控检测信号DET的电压值大于第一临界值，而在时间点T2、T4中，触控检测信号DET的电压值小于第二临界值，因此，对应时间点T1～T4的触控检测信号DET都会被判定为噪声信号。也因此，高准位的检测结果DS1在时间点T1～T4被产生，而在其他的时间点，则产生高准位的检测结果DS2并指示对应的触控检测信号DET为有效信号。

以下请参照图5A，图5A为本发明另一实施例的触控装置的示意图。触控装置500包括外嵌式触控面板510、积分电路521、522以及噪声补偿电路530。积分电路521、522分别耦接至外嵌式触控面板510中的多个触控感应线的其中之一以及参考信号线。触控感应线用来传输外嵌式触控面板510上的触控检测单元上的电容变化的相关信号，参考信号线则传送带有噪声信息的参考信号。积分电路521、522分别将触控感应线传送的电容变化信号以及参考信号进行积分，并将积分结果传送至噪声补偿电路530。

噪声补偿电路530中还包括差分电路531，差分电路531接收积分电路521、522所产生的积分结果，并计算两个积分结果的差值来产生触控检测信号DET。基于触控感应线会持续的传送出连续的电容变化信号，因此，差分电路531会产生连续的多个触控检测信号DET。

噪声补偿电路530除差分电路531外的电路与本案前述的图2实施例的电路相同，可依据连续的多个触控检测信号DET来进行检测，并对应产生触控检测结果VOUT。相关的动作细节在前述的实施例已有详尽的说明，在此恕不赘述。

以下请参照图5B，图5B为本发明实施例的噪声补偿电路的另一实施方式的示意图。在图5B中，噪声补偿电路551包括的积分电路5511以及噪声储存电路5512与前述的实施例不相同。其中，本实施方式中，利用电阻R1、R2以及R3来取代切换式电容电路的作法，并提高高频噪声的抵抗能力。在细节上，在积分电路5511中，电阻R1的一端接收触控检测信号DET，电阻R1的另一端则耦接至开关SW4的一端，此外，开关SW4的另一端耦接至运算放大器OP1的负输入端。运算放大器OP1的正输入端则耦接至参考接地端GND，并且，电阻R3与电容C2相互并连，且接连接于运算放大器OP1的负输入端与输出端间。开关SW4则受控于检测结果DS2以被导通或断开。

在噪声储存电路5512中，电阻R2的一端接收触控检测信号DET，电阻R2的另一端则耦接至开关SW9的一端，此外，开关SW9的另一端耦接至运算放大器OP1的负输入端。电容C4串接在运算放大器OP1的负输入端与参考接地端GND间，并可具有消除高频噪声的能力。开关SW9则受控于检测结果DS1以被导通或断开。

以下请参照图5C，图5C为本发明实施例的差分电路的另一实施方式的示意图。在本实施方式中，差分电路包括运算放大器OP2以及电阻R4～R7。运算放大器OP2的输出端产生触控检测信号DET，而其正输入端耦接至电阻R5以及R6。电阻R5另耦接至前级的积分电路(例如积分电路521)，电阻R6则另耦接至参考接地电压GND。运算放大器OP2的负输入端耦接至电阻R4以及R7，电阻R7另耦接至运算放大器OP2的输出端，电阻R4则可另耦接至运算放大器OP2的前级的另一积分电路(例如积分电路522)。

以下请参照图6，图6为本发明实施例的外嵌式触控面板的噪声补偿方法的流程图。在步骤S610中，多个连续的触控检测信号被接收，接着，在步骤S620中，使触控检测信号与第一临界值及第二临界值进行比较以分别产生多个检测结果。在步骤S630中，则依据步骤S620所产生的检测结果来判别出多个噪声信号(如触控检测信号中的噪声信号、突波信号(surge siganl)、离散噪声等)及多个有效信号，并在步骤S640中，在一时间区间中依据储存噪声信号此产生平均噪声、统计噪声、区间噪声等。在步骤S650中，则依据平均噪声以及有效信号以产生触控检测结果。

值得一提的，在步骤S650之后，所产生的触控检测结果可被传送至后端电路，并在步骤S660中依据触控检测结果传送至后端信号处理，并且，在步骤S670中将后端信号处理后的结果转换成数位码可完成报点检测显示的动作。

另外，在本发明其他实施例中，触控检测信号的产生方法可依以下步骤完成：首先，接收外嵌式触控面板中的多条触控感应线的其中之一传送的多个电容变化信号以及外嵌式触控面板中的至少一参考信号线传送的一参考信号；接着，依据计算电容变化信号以及参考信号的差来产生触控检测信号。

关于上述步骤的实施细节，在本发明前述的实施例已有详尽的说明，以下恕不多赘述。

本发明还可有其他多种实施例，在不脱离本发明的精神和范围内，任何本领域的技术人员，可以在本发明的基础上做一些完善和更改，故本发明的保护范围当视权利要求书所界定的范围为准。