CN112905065A - 电容触控装置及其运作方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种包含触控面板、多个驱动电路、模拟前端以及数字后端的电容触控装置。休眠模式下，所述多个驱动电路不输出驱动信号至所述触控面板，所述模拟前端将所述触控面板的输出噪声放大并滤波后转换为数字信号。所述数字后端根据所述数字信号判断是否离开所述休眠模式。

Description

电容触控装置及其运作方法
技术领域
本发明涉及一种互动式输入装置，具体地，涉及一种降低休眠模式耗能的电容触控装置及其运作方法。
背景技术
电容触控面板由于可提供较佳的用户经验，因此广泛地被应用至各式电子装置，例如应用于显示装置以形成触控式显示装置。
一般而言，如果电容触控面板经过预定时间未被使用者操作，将会进入休眠模式以节省耗能。休眠模式中，电容触控面板仍需持续扫描以确认是否离开休眠模式。为了节省耗能，休眠模式下可通过降低扫描频率、扫描部分电极或转换为自容模式来达成，但是不论采用上述何种节能方式，都需使用驱动电路对电容触控面板输入驱动信号以供产生检测信号让下游电路进行信号处理，而所述驱动电路仍会消耗相当的电能。
有鉴于此，本发明提供一种可进一步降低休眠模式或低耗能模式耗能的电容触控装置及其运作方法。
发明内容
本发明提出一种电容触控装置及其运作方法，其根据无讯扫描的噪声大小(包含电容触控装置没有驱动信号时的背景值流值)判断是否发生触控事件，并据以离开休眠模式(或称低耗能模式)。
本发明还提供一种电容触控装置及其运作方法，其根据休眠模式下获得的无讯帧(null frame)与正常模式下获得的扫描帧重复判断是否发生触控事件，以增加判断精度。
本发明还提供一种电容触控装置及其运作方法，其根据不同频带的无讯帧的噪声大小与噪声阈值的比较结果重复判断是否发生触控事件，以增加判断精度。
本发明提供一种包含触控面板、多个驱动电路、模拟前端以及处理器的电容触控装置。所述多个驱动电路用于在正常模式输出驱动信号至所述触控面板，并在休眠模式停止输出所述驱动信号至所述触控面板。所述模拟前端用于在所述休眠模式扫描所述触控面板以取样并输出无讯帧。所述处理器用于根据所述无讯帧判断触控事件，并据以离开所述休眠模式回到所述正常模式。
本发明还提供一种电容触控装置的运作方法。所述电容触控装置包含多个驱动电路、触控面板、模拟前端以及处理器。所述运作方法包含：停止从所述多个驱动电路输出驱动信号至所述触控面板；在所述触控面板未接收所述驱动信号的期间，以所述模拟前端扫描所述触控面板以取样并输出无讯帧；以及以所述处理器比较所述无讯帧的噪声量与噪声阈值，以确定是否控制所述多个驱动电路输出所述驱动信号至所述触控面板。
本发明还提供一种电容触控装置的运作方法。所述电容触控装置包含控制芯片以及触控面板。所述运作方法包含：控制所述控制芯片的多个切换开关旁路输入至所述触控面板的驱动信号；在旁路所述驱动信号的期间，以所述控制芯片接收并以第一增益放大所述触控面板输出的背景噪声；以及以所述控制芯片比较所述放大后背景噪声与噪声阈值以控制所述多个切换开关的启闭。
本发明中，正常模式是驱动电路输出驱动信号至触控面板以判断触控位置的模式；而休眠模式是驱动电路不输出所述驱动信号至触控面板或所述驱动电路输出的驱动信号被旁路而无法进入触控面板的模式。
亦即，驱动电路输出驱动信号时可称为触控期间而驱动电路停止输出驱动信号时可称为休眠期间或扫频期间。扫频期间是当信噪比不佳时进入以选择较佳频道，休眠期间是当无人操作时进入以节省耗能。
本发明中，休眠模式下，可仅扫描触控面板的部分电极(或区域)或相较于正常模式延长扫描周期或降低扫描次数，以进一步节省耗能。
为了让本发明说明的上述和其他目的、特征和优点能更明显，下文将配合所附图示，详细说明如下。此外，在本发明中，相同的构件以相同的符号表示，于此合先述明。
附图说明
图1为本发明实施例的电容触控***的方框示意图；
图2为本发明另一实施例的电容触控***的方框示意图；
图3为本发明实施例的电容触控***的模拟前端的示意图；
图4为本发明实施例的电容触控***的选频方法的示意图；
图5为本发明实施例的电容触控***的选频方法的流程图；
图6为本发明实施例的电容触控装置的方框示意图；
图7为本发明实施例的电容触控装置的运作方法的流程图；
图8为本发明实施例的电容触控装置的运作示意图；
图9为本发明另一实施例的电容触控装置的运作方法的流程图；及
图10为本发明再一实施例的电容触控装置的运作方法的流程图。
附图标记说明
600 电容触控装置
60 控制芯片
601 驱动电路
603 模拟前端
6031 放大器
6033 滤波器
605 数字后端
6051 处理器
62 触控面板
64 行译码器
66 列译码器
具体实施方式
请参照图1所示，其为本发明一实施例的电容触控***的方框示意图。所述电容触控***1包含多个驱动单元11、触控面板12、模拟前端13、模拟数字转换(ADC)电路14以及数字后端15。某些实施例中，所述模拟数字转换电路14可包含于所述模拟前端13内。
所述模拟前端13用于对所述触控面板12输出的模拟信号进行前处理。接着，前处理过的模拟信号由所述模拟数字转换电路14转换为数字信号以供所述数字后端15进行后处理。所述前处理例如包括对模拟信号进行放大(amplification)、降频(downconversion)、累积(accumulation)以及滤波(filtering)等，但并不以此为限。所述后处理例如包括根据所述数字信号判断相对所述触控面板12的触控位置和/或触控位置变化(例如位移量)，并判断所述数字信号的噪声量等，但并不以此为限。
触控面板12例如为电容触控面板，其包含多个驱动电极121及多个感测电极122用于形成感应电容(inductive capacitance)；其中，所述感应电容可为自感电容(selfcapacitance)或互感电容(mutual capacitance)，并无特定限制。例如，一条驱动电极121可与一条感测电极122相交错以形成感测单元Cm；其中，图1及图2中仅显示一个感测单元Cm且为了简化图式其他组驱动电极121与感测电极122所形成的感测单元Cm并未绘出。于触控面板形成多个驱动电极及多个感测电极的方式已为公知，故于此不再赘述。
当驱动信号Sd被输入至所述驱动电极121时，通过所述感应电容可在所述感测电极122感应出至少一个侦测信号Si。当至少一个手指或导体靠近所述触控面板12时，则会改变附近的感测单元Cm的电容值而相对改变所述侦测信号Si。藉此，所述处理单元151便可根据电容值改变量侦测至少一个触控位置。电容触控面板通过感应电容相对驱动信号Sd感应出至少一个侦测信号Si的方式已为公知，故于此不再赘述。本发明旨在提出一种可缩短扫频期间并降低所述扫频期间的消耗功率的电容触控***及其选频方法(frequencyselection method)。
所述多个驱动单元11分别耦接所述多个驱动电极121，用于在驱动期间(drivinginterval)以多个预设驱动频率中的一者输出驱动信号Sd至所耦接的所述驱动电极121，并在扫频期间(frequency scanning interval)不输出所述驱动信号Sd至所耦接的所述驱动电极121。参照图4所示，其为本发明实施例的电容触控***的选频方法的示意图。所述电容触控***1例如可包含75KHZ、100KHZ、200KHZ、300KHZ、400KHZ及500KHZ等多个预设驱动频率，但并不以此为限。所述驱动单元11例如输出具有周期性驱动波形(driving waveform)或非周期性驱动波形的驱动信号Sd至所耦接的所述驱动电极121；其中，所述驱动波形例如可为方波、弦波、三角波、梯形波等，并无特定限制。
优选地，所述多个驱动电极121中的每一者均耦接驱动单元11，为简化图式，图1及图2仅显示一个驱动单元11，但其并非用于限定本发明。某些实施例中，所述多个驱动单元11可分别通过切换开关(未绘示)与所述多个驱动电极121耦接，藉以控制所述多个驱动单元11与所述多个驱动电极121的连接或断开。所述多个驱动单元11中的每一者可以耦接一条以上的驱动电极121；亦即，驱动信号Sd可同时驱动一条以上的驱动电极121。
当所述驱动信号Sd输入至所述驱动电极121后，相关的感测电极122则输出至少一个侦测信号Si至所述模拟前端13。本实施例中，所述模拟前端13包含多个放大单元131，用于进行信号放大以及多个滤波器132，用于进行信号滤波。在一实施例中，所述多个感测电极122通过切换开关(未绘示)分别耦接所述多个放大单元131，以通过所述多个切换开关控制所述侦测信号Si的输出。
所述多个放大单元131例如可为集成可编程增益放大电路(IntegratedProgrammable Gain Amplifier)，其分别耦接所述多个感测电极122。在一实施例中，所述多个放大单元131中的每一者耦接一条所述多个感测电极122，用于放大所耦接的所述感测电极122输出的所述侦测信号Si并输出放大后侦测信号Sia。本实施例中，所述多个放大单元131具有高通滤波器的特性，并具有高通截止频率(high-pass cutoff frequency)。
所述多个滤波器132例如可为噪声抑制滤波器(Anti-Aliasing Filter)，其分别耦接所述多个放大单元131。在一实施例中，所述多个滤波器132中的每一者耦接一个所述多个放大单元131，用于对所述放大后侦测信号Sia进行滤波并输出放大滤波后侦测信号Siaf。本实施例中，所述多个滤波器132具有低通滤波器的特性，并具有低通截止频率(low-pass cutoff frequency)。
例如参照图3所示，其显示本发明实施例的电容触控***1的放大单元131及滤波器132的示意图。所述滤波器132输出所述放大滤波后侦测信号Siaf至所述模拟数字转换电路14以被转换为数字信号。
请再参照图1所示，所述数字后端15包含处理单元151，其例如可为数字信号处理器(DSP)，可用于进行触控判断并决定是否进入扫频模式；其中，所述处理单元151例如根据预设侦测期间(例如32个驱动波形期间，但并不以此为限)所侦测的数字信号(例如由所述放大滤波后侦测信号Siaf数字化而得)判断是否有导体靠近所述触控面板12，并判断所述数字信号的信噪比。例如在一实施例中，所述驱动单元11以当前驱动频率输出所述驱动信号Sd至所述触控面板12，所述模拟前端13例如还包含累积电容133，用于累积所述预设侦测期间的所述放大滤波后侦测信号Siaf的电荷。所述模拟数字转换电路14取样所述累积电容133的电压并转换取样值为数字信号，并将所转换的数字信号输入至所述处理单元151。当所述处理单元151判断所求得的所述数字信号的信噪比(SNR)小于阈值时，则进入所述扫频期间；其中，所述阈值可根据***的噪声容忍度决定，并无特定限制。
本实施例中，所述处理单元151还可包含扫频控制单元16，用于在所述扫频期间控制所述高通截止频率及所述低通截止频率以形成等效带通滤波器(equivalent bandpassfilter)，并调整所述等效带通滤波器的中心频率对应所述多个预设驱动频率。此外，所述扫频控制单元16还同时控制所述驱动单元11在所述扫频期间停止输出所述驱动信号Sd至所述触控面板12。
在一实施例中，所述扫频控制单元16在扫频期间依序调整所述等效带通滤波器的中心频率Fc相等于预设驱动频率中的每一者。例如图4中，所述多个等效带通滤波器的中心频率Fc被依序调整为大致相等于75KHZ、100KHZ、200KHZ、300KHZ、400KHZ及500KHZ，或反向为之。当所述中心频率Fc被调整至预设驱动频率中的每一者时，所述扫频控制单元16例如根据扫频侦测期间(其可相等或不等于所述驱动期间的预设侦测期间，例如32个驱动波形期间)侦测放大滤波后侦测信号Siaf。本发明中，所述扫频期间指所述触控面板12不接收任何驱动信号Sd且所述扫频控制单元16调整截止频率的期间；而所述驱动期间指所述驱动单元11输入所述驱动信号Sd至所述触控面板12且所述处理单元151根据侦测结果判定触控事件的期间。
某些实施例中，所述扫频控制单元16判断所有所述多个预设驱动频率相关的所述放大滤波后侦测信号Siaf中能量值最小的放大滤波后侦测信号，并据此决定选定驱动频率。例如，图4显示的斜线矩形区域表示所述扫频期间中相对于预设驱动频率中的每一者所侦测的能量值，此时所述选定驱动频率例如为200KHZ。某些实施例中，所述能量值可为所述扫频期间中输出的至少一部分所述多个感测电极122相关的所述放大滤波后侦测信号Siaf的能量和，例如将对应所有所述多个感测电极122的所述放大滤波后侦测信号Siaf相加以作为所述能量值。
另一实施例中，进入扫频期间后，所述扫频控制单元16可依序调整所述等效带通滤波器的中心频率Fc大致相等于所述多个预设驱动频率中除所述当前驱动频率及所述当前驱动频率的两个相邻驱动频率以外的剩余预设驱动频率。由于进入扫频期间的原因通常在于利用所述当前驱动频率进行驱动时的高噪声量，因此在扫频时可直接排除所述当前驱动频率及其相邻的驱动频率，例如两个直接相邻的驱动频率，但并不以此为限。某些实施例中，当所述预设驱动频率的数目较多时，在所述扫频期间可排除所述当前驱动频率附近的数个预设驱动频率。接着，所述扫频控制单元16可判断对应所述多个剩余预设驱动频率的所述放大滤波后侦测信号Siaf中能量值最小的放大滤波后侦测信号，并据此决定选定驱动频率。
请参照图2所示，其为本发明另一实施例的电容触控***的方框示意图。所述电容触控***1'同样包含多个驱动单元11、触控面板12、模拟前端13、模拟数字转换电路14以及数字后端15。同样地，所述模拟数字转换电路14亦可包含于所述模拟前端13中。本实施例与图1不同之处在于，本实施例中所述扫频控制单元16设置于所述模拟前端13中，用于直接根据所述多个预设驱动频率相关的所述放大滤波后侦测信号Siaf的能量值进行选频。
在一实施例中，所述模拟前端13例如还包含累积电容133，用于累积预设侦测期间的放大滤波后侦测信号Siaf。当所述驱动单元11以当前驱动频率输出所述驱动信号Sd且所述处理单元151判断所求得的放大滤波后侦测信号Siaf(例如，所述模拟数字转换电路14取样所述累积电容133而得)的信噪比小于阈值时，则进入扫频期间。所述扫频期间中，所述扫频控制单元16直接根据所有预设驱动频率或所述多个剩余预设驱动频率相关的所述多个放大滤波后侦测信号Siaf的能量值最小的放大滤波后侦测信号决定选定驱动频率。可以理解的是，所述模拟数字转换电路14取样所述放大滤波后侦测信号Siaf的方式并不限于如本发明中所公开的取样电容的电压。
上述实施例中，由于所述扫频期间中，所述驱动单元11并未输入任何驱动信号Sd至所述触控面板12，因此所述多个滤波器132输出的放大滤波后侦测信号Siaf仅包含背景噪声，因此本说明中所述放大滤波后侦测信号Siaf在所述扫频期间有时称为放大滤波后背景信号以进行区分。
换句话说，根据图1及2所示，所述扫频控制单元16可位于所述模拟前端13或位于所述数字后端15，并无特定限制。所述扫频控制单元16可根据数字化前的放大滤波后侦测信号(即模拟信号)或根据数字化后的放大滤波后侦测信号来判断能量和的最小值，并据此决定选定驱动频率。
请参照图5所示，其显示本发明实施例的电容触控***的选频方法的流程图，其包含下列步骤：进入驱动期间(步骤S61)；比较信噪比与阈值(步骤S62)；当所述信噪比小于所述阈值时，进入扫频期间(步骤S63)；终止驱动信号(步骤S64)；控制截止频率以进行扫频(步骤S65)；以及寻找具有最低输出能量值的驱动频率(步骤S66)。本实施例的选频方法可同时适用于图1及2的电容触控***。
请参照图1～5所示，接着说明本实施例的选频方法的详细实施方式。
步骤S61：所述驱动期间中，所述驱动单元11以当前驱动频率驱动所述触控面板12，所述驱动信号Sd经过所述多个驱动电极121及所述多个感测电极122之间的感测单元Cm感应至少一个侦测信号Si，其依序经过所述放大单元131及所述滤波器132，以使所述多个滤波器132分别输出放大滤波后侦测信号Siaf。所述放大滤波后侦测信号Siaf例如在累积电容133累积预设侦测时间(例如32个驱动波形期间，但并不以此为限)，并由所述模拟数字转换电路14转换成数字信号。为简化说明，本发明中仍将数字化的放大滤波后侦测信号亦通称为放大滤波后侦测信号。
步骤S62：所述处理单元151根据所述放大滤波后侦测信号Siaf判断触控事件以及判断所述放大滤波后侦测信号Siaf的噪声量。当所述放大滤波后侦测信号Siaf的信噪比超过阈值时，仍维持运作于所述驱动期间(或侦测模式)而回到步骤S61；而当所述信噪比小于所述阈值时，则进入扫频期间(或扫频模式)而进入步骤S63。
步骤S63～S64：扫频期间中，所述扫频控制单元16控制所述驱动单元11停止驱动所述触控面板12或控制所述多个驱动单元11与所述多个驱动电极121间的切换开关全部断开。因此，所述触控面板12仅输出背景信号至所述多个放大单元131，因此所述多个滤波器132输出放大滤波后背景信号。
步骤S65：驱动信号Sd终止后，所述扫频控制单元16控制所述多个放大单元131的高通截止频率及所述多个滤波器132的低通截止频率以形成等效带通滤波器，并调整所述等效带通滤波器的中心频率Fc对应多个预设驱动频率，以根据调整所述多个等效带通滤波器的所述中心频率Fc所得的所述放大滤波后背景信号决定选定驱动频率，如图4所示。在一实施例中，所述等效带通滤波器的频宽例如可为50～100KHZ，但并不以此为限。
步骤S66：在一实施例中，所述扫频控制单元16读取所述多个滤波器132输出的放大滤波后背景信号，其可为模拟信号或数字信号，视所述扫频控制单元16的设置位置而定。例如图1中所述扫频控制单元16位于所述数字后端15，因此所述放大滤波后背景信号则为经过所述模拟数字转换电路14转换的数字背景信号。例如图2中所述扫频控制单元16位于所述模拟前端13，因此所述放大滤波后背景信号则为未经过所述模拟数字转换电路14转换的模拟背景信号。在一实施例中，所述扫频控制单元16可判断所有所述多个预设驱动频率相关的所述放大滤波后背景信号中能量值最小的放大滤波后背景信号，并藉以决定选定驱动频率。另一实施例中，所述扫频控制单元16可判断所述多个剩余预设驱动频率(即所述目前驱动频率及其相邻预设驱动频率以外者)相关的所述放大滤波后背景信号中能量值最小的放大滤波后背景信号，并藉以决定选定驱动频率。
在一实施例中，所述模拟前端13及所述数字后端15形成读取电路(readoutcircuit)用于耦接触控面板12以读取所述触控面板12输出的多个侦测信号Si。所述读取电路包含多个放大单元131、多个滤波器132以及扫频控制单元16。所述多个放大单元131耦接所述触控面板12，用于放大所述触控面板12输出的所述多个侦测信号Si，并具有高通截止频率。所述多个滤波器132分别耦接所述多个放大单元131，用于输出放大滤波后侦测信号Siaf，并具有低通截止频率。所述扫频控制单元16用于控制所述多个放大单元131的高通截止频率及所述多个滤波器132的低通截止频率以形成等效带通滤波器，并调整所述等效带通滤波器的中心频率Fc分别对应所述触控面板12的多个预设驱动频率的至少一部分预设驱动频率，如图4所示。如前所述，所述扫频控制单元16可根据所有或至少一部分所述多个预设驱动频率相关的所述放大滤波后侦测信号Siaf中能量值最小的放大滤波后侦测信号决定选定驱动频率。
如上所述，处理单元可根据信噪比决定是否从驱动期间(或称正常模式)进入扫频期间。此外，处理单元还可当判断经过预定时间没有发生任何触控事件，决定进入休眠模式以降低***耗能。本发明为了进一步在休眠期间降低***耗能，可在休眠期间通过无讯扫描(null scan)来确认是否有触控事件，以决定是否离开休眠模式。必须说明的是，虽然上述驱动期间及休眠期间都可判断触控事件，两者具有不相目的。驱动期间主要是判断至少一个触控位置和/或位移量以进行相对应操控，而休眠期间主要是判断触控事件是否发生以回到驱动期间。
请参照图6所示，其为本发明实施例的电容触控装置600的方框图。电容触控装置600包含控制芯片60及触控面板62通过总线(bus line)或多条信号线彼此连接以进行通讯，其中触控面板62的实施例类似于前一实施例的触控面板12，故于此不再赘述。控制芯片60用于驱动及扫描触控面板62，以判断电容触控装置600目前运作于正常模式、扫频模式或休眠模式，其中，正常模式及扫频模式的运作已说明于前，故于此不再赘述。以下主要针对休眠模式(sleep mode)(或称休眠期间)的运作进行说明。
控制芯片60例如形成封装结构，并具有多个接脚(pins)作为信号的输出/输入的路径。控制芯片60包含多个驱动电路601、模拟前端603以及数字后端605，其中驱动电路601、模拟前端603及数字后端605的运作都可考虑是控制芯片60所执行。本实施例中，多个驱动电路601在正常模式通过触控面板62的驱动电极输出驱动信号Sd至触控面板62以供该触控面板62检测电容值改变量，且所述多个驱动电路601在休眠模式停止通过触控面板62的驱动电极输出驱动信号Sd至触控面板62。一种实施方式中，多个驱动电路601例如是信号产生器，通过多个切换开关SW分别连接至触控面板62的多个驱动电极。所述多个切换开关SW用以从对应的驱动电极旁路(bypass)驱动信号Sd或导通驱动信号Sd至对应的驱动电极。
模拟前端603连接触控面板62的多个感测电极。除了在正常模式扫描触控面板62，模拟前端603还用于在休眠模式扫描触控面板62以取样并输出无讯帧，其中该无讯帧是指触控面板62未接收任何驱动信号的情况下通过扫描或取样所述触控面板62所产生的帧，该无讯帧包含上述的背景噪声或背景信号。本发明中，所述扫描例如是通过行译码器64及列译码器66输出的控制信号执行，所述取样例如通过相关性双重取样电路(CDS)来执行。所述扫描及取样触控面板62可采用已知技术，并无特定限制。
如前所述，电容触控装置600可包含模拟数字转换器(ADC)用于将无讯帧转换为数字帧，但为了简化说明，本实施例中的数字帧仍称为无讯帧。
数字后端605包含处理器6051，例如特定应用集成电路(ASIC)、数字处理器(DSP)或微处理单元(MCU)等，用于根据数字化无讯帧判断触控事件，以确认是否离开休眠模式而回到正常模式。
另一种实施方式中，模拟前端603还包含判断电路(未绘示)用于根据数字化前的无讯帧判断触控事件，此时，处理器6051在收到模拟前端603的所述判断电路的通知后控制电容触控装置600改变其模式。
我们注意到当人体靠近触控面板62时，会产生共模噪声(common mode noise)包含于背景噪声或背景信号内而增加无讯帧的总噪声量。因此，本发明利用此共模噪声在休眠模式下判断触控事件，其判断方式例如包括：
1.比较无讯帧的每个感测单元(参照图1至图2)的噪声量与噪声阈值，以确定触控事件。例如，处理器6051计算帧中噪声量超过噪声阈值的感测单元的数目。当该数目超过数目阈值时，则可判断发生触控事件；
2.比较无讯帧的至少一行或至少一列的噪声总和与噪声阈值，以确定所述触控事件。例如，处理器6051计算帧的感测单元行或列中噪声总和超过噪声阈值的行数或列数。当该行数或列数超过数目阈值时，则可判断发生触控事件。所述噪声总和可于触控面板62中以电路直接相加而得，或在数字后端605由处理器6051相加来实现，并无特定限制；
3.比较无讯帧的所有感测单元的帧噪声总和与噪声阈值，以确定所述触控事件。所述帧噪声总和同样可于触控面板62中或在数字后端605的处理器6051中实现，并无特定限制。
可以了解的是，上述3种判断方式的噪声阈值彼此不同。
请参照图7所示，其为本发明实施例的电容触控装置600的运作方法(或称唤醒方法)的流程图，包含下列步骤：进入休眠模式(步骤S70)；以预定频道进行无讯扫描(步骤S71)；比较噪声量与噪声阈值(步骤S72)以决定是否离开休眠模式(步骤S73)。
请同时参照图6至图8，接着说明本实施例的实施方式。图8显示触控面板62在时间t1至t7分别产生一个帧。
步骤S70：当处理器6051在驱动期间超过预定期间未侦测到触控事件，则进入休眠模式。本实施例中，进入休眠模式后，触控面板62停止从多个驱动电路601接收驱动信号Sd。一种实施方式中，所述停止是通过控制控制芯片60的多个切换开关SW旁路在正常模式下通过触控面板62的驱动电极输入至触控面板62的驱动信号Sd来实现。另一种实施方式中，所述停止是直接控制多个驱动电路601不输出任何信号至其所耦接的驱动电极，此时电容触控装置600可不包含所述多个切换开关SW。
步骤S71：在触控面板62未接收驱动信号Sd(如上述驱动信号Sd被旁路或根本未被输出)的期间，以模拟前端603扫描触控面板62以预定扫描周期取样并输出无讯帧，该无讯帧仅包含背景噪声。例如，模拟前端603扫描触控面板62的预定频道(例如图8的频道I或频道II，每一个相对上述的一个预设驱动频率)以取样并输出无讯帧，其中所述预定频道是选自用来驱动触控面板62的多个驱动频率的其中一者，例如参照图4。
如前所述，模拟前端603包含放大器6031及滤波器6033分别用于放大及滤波无讯帧(或称背景噪声)。例如，在休眠模式下，放大器6031以第一增益放大所述无讯帧。放大器6031及滤波器6033分别类似于上述的放大单元131及滤波器132，故于此不再赘述。
步骤S72：接着，处理器6051比较所述无讯帧的噪声量与噪声阈值，以确定是否控制多个驱动电路601输出驱动信号Sd至触控面板62并离开休眠模式。例如，当所述噪声量(如上述可为至少一个感应单元的噪声)大于噪声阈值(相对不同噪声计算方式而不同)时，则进入步骤S73以离开休眠模式；反之，则继续维持休眠模式及无讯扫描。无讯扫描是指触控面板62未接收任何驱动信号Sd时的扫描程序。
换句话说，通过比较无讯帧的噪声量与噪声阈值，可用以控制多个切换开关SW或多个驱动电路601的启闭。例如，当放大后背景噪声(如上述以第一增益放大)大于噪声阈值(例如图8中时间t6的帧的噪声量大于阈值TH1)时，控制多个切换开关SW导通驱动信号Sd或控制多个驱动电路601输出驱动信号Sd至触控面板62。当放大后背景噪声小于噪声阈值(例如图8中时间t1至t3的帧的噪声量小于阈值TH1)时，回到步骤S70继续无讯扫描触控面板62。
步骤S73：离开休眠模式而进入正常模式后，电容触控装置600则用于判断触控位置或位移量，其运作可参考上述实施例。
此外，电容触控装置600优选在进入休眠模式后，即相对各预定频道计录并储存参考帧(例如储存在缓存器中)用以在差分程序中消去没有人体靠近时的背景噪声。亦即，参考帧是没有人体靠近触控面板62的无讯帧。在取得无讯帧后并将其与噪声阈值进行比较前，处理器6051先计算无讯帧与参考帧的差分，然后再比较差分帧与噪声阈值以提升判断精度。然而，此步骤可选择性实施。
一种实施方式中，所述差分程序是在目前无讯帧的多对像素间执行，且所计算的差分噪声(亦即通过将一个像素的噪声减去另一个像素的噪声而得)接着与差分噪声阈值比较以决定是否发生触控事件。优选地，从另一个像素减去的另一个像素是从那些具有较小噪声量的像素所选出以作为参考背景噪声。
另一种实施方式中，数字后端605计算相邻两行或相邻两列的每对像素的差分噪声，且所计算的差分噪声(亦即通过将一个像素的噪声减去其相邻像素的噪声而得)接着与差分噪声阈值比较以决定是否发生触控事件。例如，数字后端605计算第一行(或列)像素和第二行(或列)像素、第三行(或列)像素和第四行(或列)像素、…、倒数两行(或列)像素间的差分噪声。
此外，为了进一步增加判断精度，图7的运作方法在唤醒装置(即离开休眠模式)后还包含下列步骤：以该预定频道进行驱动扫描(步骤S74)；判断触碰与否(步骤S75)以决定维持正常模式(步骤S76)还是回到休眠模式。这些步骤是用于提升判断精度，以防止无讯帧中大于噪声阈值的噪声量并非是因人体引导出的共模噪声所产生，但这些步骤也可选择性实施。
步骤S74：进入正常模式后，触控面板62开始接收驱动信号Sd，模拟前端603则扫描触控面板62的所述预定频道(与休眠模式相同的频道)以取样并输出驱动帧，该驱动帧指触控面板62受到驱动时输出的帧。
步骤S75：处理器6051接着根据所述驱动帧二次确认(double check)所述触控事件(即休眠模式侦测的触控事件)。当所述触控事件为真时，则维持正常模式(步骤S76)并进行相对应操控；而当所述触控事件不为真时，控制电容触控装置600回到休眠模式(回到步骤S70)。例如，图8显示在时间t7时触控面板62的至少一个感测单元的电容变化大于电容阈值THc，则可确认发生了触控事件。在驱动期间判断触控面板62是否受到触控的方式已说明于上，故于此不再赘述。此外，在导通驱动信号Sd的期间，控制芯片60是以第二增益放大触控面板62输出的侦测信号Si，其中第二增益小于所述第一增益。
亦即，当从休眠模式回到正常模式后，处理器6051优选利用一个或两个驱动帧确认所述触控事件是否为真，以提升模式转换的正确性。一种实施例方式中，正常模式与休眠模式进行相同的面板扫描，其差异在于是否输入驱动信号Sd至触控面板62。另一种实施方式中，休眠模式的扫描周期长于正常模式的扫描周期。
请参照图9所示，其为本发明另一实施例的电容触控装置600的运作方法的流程图，包含下列步骤：进入休眠模式(步骤S80)；执行无讯扫描及扫频以找出最小噪声频道(步骤S81)；比较该频道噪声量与噪声阈值(步骤S82)以离开休眠模式(步骤S83)或维持休眠模式(步骤S821)；其中，所述扫频与上述扫频模式相同。亦即，图5的实施例中，当信噪比不佳时进入扫频模式；本实施例中，当进入休眠模式时先执行扫频模式。
图9的步骤S80及S83与图7的步骤S70及S73相类似，故于此不再赘述。本实施例与图7的实施例的差异在于，图7中，控制芯片60是以预定频道的扫描结果确认是否唤醒电容触控装置600，而图9是先利用扫频决定最小噪声频道以取代图7的预定频道，其中，扫频的方式可参照图4及图5。
本实施例中，所述扫频是在进入休眠模式时先执行一次或数次扫频以找出最小噪声频道。由于休眠模式本来就是没有用户操作的期间，因此在休眠模式中执行选频程序，并不会影响用户经验。
处理器6051根据选频程序找出噪声量最小的无讯帧后，即使用该最小噪声频道作为无讯扫描触控面板62的预定频道，步骤S81。如前所述，模拟前端603包含可编程增益放大电路(IPGA)及噪声抑制滤波器(AAF)用于形成对应扫描触控面板62的频道的等效带通滤波器。
步骤S82中，处理器6051计算所选择的最小噪声频道的噪声量并将其与相对应噪声阈值(不同频道的噪声阈值相同或不同)比较，其中计算噪声量的方式已说明于前，故于此不再赘述。当所述最小噪声频道的噪声量大于对应的噪声阈值，则进入步骤S83离开休眠模式；而当所述最小噪声频道的噪声量小于对应的噪声阈值，则持续在休眠模式下监控所述最小噪声频道的噪声量，步骤S821，即持续进行无讯扫描。
图9实施例中，在步骤S82之前同样可先计算的最小噪声频道的无讯帧与相对应参考帧的差分，以提升判断精度，因其类似图7的实施方式(使用的参考帧可能不同，视所选择的最小噪声频道而定)，故于此不再赘述。同理，在步骤S83离开休眠模式后，可继续执行图7的步骤S74至S76，其实施方式与图7相同，仅预定频道改为最小噪声频道，故于此不再赘述。
请参照图10所示，其为本发明再一实施例的电容触控装置600的运作方法的流程图，包含下列步骤：进入休眠模式(步骤S90)；以第一频道进行无讯扫描(步骤S91)；比较噪声量与至少一个噪声阈值(步骤S92～S921)以决定是否离开休眠模式(步骤S93)；以第二频道进行无讯扫描(步骤S922)；比较噪声量与另一噪声阈值(步骤S923)以决定是否离开休眠模式(步骤S93)，其中步骤S90及S93与图7的步骤S70及S73相类似，故于此不再赘述。
本实施例与图7及图9的差异在于，图10中先无讯扫描触控面板62的第一频道(可相同或不同于图7的预定频道或图9的最小噪声频道)以获得无讯帧，当该无讯帧的噪声介于两预定噪声阈值TH1及TH2之间时，再改变为无讯扫描触控面板62的第二频道以获得另一无讯帧。接着，比较该另一无讯帧的噪声与另一噪声阈值TH3，以重复确认是否离开休眠模式，增加判断精度。本实施例中，第一频道(例如图8的频道I)及第二频道(例如图8的频道II)例如分别为图4的多个预设驱动频率的其中一者。
换句话说，图7及图9的实施例中，处理器6051比较扫描触控面板62的单一频道所获得的放大后背景噪声与噪声阈值。图10中，处理器6051分别比较扫描触控面板62的不同频道所获得的放大后背景噪声与不同噪声阈值，以进行重复确认。
例如，步骤S92～S921中，当处理器6051判断第一频道相关的无讯帧(例如图8的时间t6的帧)的噪声量大于第一噪声阈值TH1时，确认所述触控事件而进入步骤S93，此时处理器6051控制多个驱动电路601输出驱动信号Sd至触控面板62。当处理器6051判断第一频道相关的无讯帧的噪声量小于第一噪声阈值且大于第二噪声阈值(例如图8的时间t4的帧介于TH1与TH2之间)时，控制模拟前端603扫描触控面板62的另一预定频道(例如第二频道)以取样并输出另一无讯帧(例如图8中时间t5的第二频道的帧)，步骤S922。
处理器6051接着比较第二频道相关的另一无讯帧的噪声量与另一噪声阈值(步骤S923)，如图8的TH3，以根据第二频道相关的另一无讯帧确认触控事件。例如，当第二频道相关的另一无讯帧的噪声量大于TH3，则进入步骤S93以离开休眠模式，而当第二频道相关的另一无讯帧的噪声量小于TH3时，回到步骤S91而在休眠模式下继续侦测触控事件。本实施例中，由于噪声阈值TH3是对应不同频道，其优选不同于TH1及TH2，但不限于此。
本实施例中，模拟前端603事先配置可成扫描触控面板62的多个频道(例如参照图4的多个预设驱动频率)，优选地，所述另一预定频道(例如第二频道)为所述多个频道中距离所述预定频道(例如第一频道)最远的频道，但本发明并不以此为限，第二频道优选不是第一频道的相邻频道即可。
图10实施例中，在步骤S92之前同样可先计算第一频道相关的无讯帧与对应的参考帧的差分，以提升判断精度。同理，在步骤S923之前同样可先计算第二频道相关的无讯帧与对应的参考帧的差分，以提升判断精度。因其类似图7的实施方式，故于此不再赘述。
图10中，在步骤S93离开休眠模式后，同理可继续执行图7的步骤S74至S76，其实施方式与图7相同，仅预定频道改为第一频道(从步骤S92进入步骤S93)或第二频道(从步骤S923进入步骤S93)，故于此不再赘述。
综上所述，公知电容触控***中，休眠模式下虽然可通过延长扫描周期或减少被驱动的感测单元的数目来降低耗能，但由于控制芯片或驱动芯片仍然输出驱动信号至触控面板，仍会消耗相当的电能。因此，本发明还提供一种电容触控装置(图6)及其运作方法(图7～10)，其通过在休眠模式下无讯扫描触控面板以取样并输出无讯帧，根据该无讯帧中的噪声量判断是否发生触控事件以确认是否结束休眠模式。由于休眠模式的无讯扫描仅是用于确认是否离开休眠模式而无须判断触控位置，也可通过噪声总和的变化来判断离开与否。
虽然本发明已以上述实例公开，然其并非用于限定本发明，任何本发明所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明说明的精神和范围内，当可作各种的更动与修改。因此本发明的保护范围当视所附的权利要求书所限定者为准。

Claims (20)

1.一种电容触控装置，该电容触控装置包含：
触控面板；
多个驱动电路，该多个驱动电路用于在正常模式输出驱动信号至所述触控面板，并在休眠模式停止输出所述驱动信号至所述触控面板；
模拟前端，该模拟前端用于在所述休眠模式扫描所述触控面板以取样并输出无讯帧；以及
处理器，该处理器用于根据所述无讯帧判断触控事件，并据以离开所述休眠模式回到所述正常模式。
2.根据权利要求1所述的电容触控装置，其中所述处理器用于：
比较所述无讯帧的每个感测单元的噪声量与噪声阈值，以确定所述触控事件，
比较所述无讯帧的至少一行或至少一列的噪声总和与噪声阈值，以确定所述触控事件，或者
比较所述无讯帧的帧噪声总和与噪声阈值，以确定所述触控事件。
3.根据权利要求1所述的电容触控装置，其中所述模拟前端用于扫描所述触控面板的预定频道以取样并输出所述无讯帧。
4.根据权利要求3所述的电容触控装置，其中当回到所述正常模式后，
所述模拟前端还用于扫描所述触控面板的所述预定频道以取样并输出驱动帧，及
所述处理器还用于根据所述驱动帧二次确认所述触控事件，且当所述触控事件不为真时控制所述电容触控装置维持所述休眠模式。
5.根据权利要求3所述的电容触控装置，其中所述处理器还用于
当判断所述无讯帧的噪声量大于第一噪声阈值时，确认所述触控事件发生，
当判断所述无讯帧的所述噪声量小于所述第一噪声阈值且大于第二噪声阈值时，控制所述模拟前端扫描所述触控面板的另一预定频道以取样并输出另一无讯帧，及
根据所述另一无讯帧确认所述触控事件。
6.根据权利要求5所述的电容触控装置，其中所述模拟前端事先设定扫描所述触控面板的多个频道，所述另一预定频道为所述多个频道中距离所述预定频道最远的频道。
7.根据权利要求5所述的电容触控装置，其中所述模拟前端包含可编程增益放大电路及噪声抑制滤波器用于形成对应所述触控面板的被扫描频道的等效带通滤波器。
8.根据权利要求1所述的电容触控装置，还包含多个切换开关分别耦接所述多个驱动电路并用于导通或旁路所述驱动信号。
9.根据权利要求1所述的电容触控装置，其中所述处理器用于根据选频程序找出噪声量最小的所述无讯帧，以决定无讯扫描所述触控面板的预定频道。
10.一种电容触控装置的运作方法，所述电容触控装置包含多个驱动电路、触控面板、模拟前端以及处理器，所述运作方法包含：
停止从所述多个驱动电路输出驱动信号至所述触控面板；
在所述触控面板未接收所述驱动信号的期间，以所述模拟前端扫描所述触控面板以取样并输出无讯帧；以及
以所述处理器比较所述无讯帧的噪声量与噪声阈值，以确定是否控制所述多个驱动电路输出所述驱动信号至所述触控面板。
11.根据权利要求10所述的运作方法，其中在比较所述无讯帧的所述噪声量与所述噪声阈值中，所述处理器比较
所述无讯帧的每个感测单元的噪声量与所述噪声阈值，
所述无讯帧的至少一行或至少一列的噪声总和与所述噪声阈值，或者
所述无讯帧的帧噪声总和与所述噪声阈值。
12.根据权利要求10所述的运作方法，其中所述扫描中，所述模拟前端扫描所述触控面板的预定频道以取样并输出所述无讯帧。
13.根据权利要求12所述的运作方法，还包含：
当所述无讯帧的所述噪声量大于第一噪声阈值时，以所述处理器控制所述多个驱动电路输出所述驱动信号至所述触控面板，及
当所述无讯帧的所述噪声量小于所述第一噪声阈值且大于第二噪声阈值时，以所述处理器控制所述模拟前端扫描所述触控面板的另一预定频道以取样并输出另一无讯帧。
14.根据权利要求13所述的运作方法，其中所述模拟前端事先设定扫描所述触控面板的多个频道，所述另一预定频道为所述多个频道中距离所述预定频道最远的频道。
15.根据权利要求10所述的运作方法，其中在比较所述无讯帧的所述噪声量与所述噪声阈值之前，还包含：
以所述处理器计算所述无讯帧与参考帧的差分。
16.一种电容触控装置的运作方法，所述电容触控装置包含控制芯片以及触控面板，所述运作方法包含：
控制所述控制芯片的多个切换开关旁路输入至所述触控面板的驱动信号；
在旁路所述驱动信号的期间，以所述控制芯片接收并以第一增益放大所述触控面板输出的背景噪声；以及
以所述控制芯片比较所述放大后背景噪声与噪声阈值以控制所述多个切换开关的启闭。
17.根据权利要求16所述的运作方法，还包含：
当所述放大后背景噪声大于所述噪声阈值时，控制所述多个切换开关导通所述驱动信号至所述触控面板；及
在导通所述驱动信号的期间，以所述控制芯片接收并以第二增益放大所述触控面板输出的侦测信号，其中第二增益小于所述第一增益。
18.根据权利要求16所述的运作方法，其中所述背景噪声包含
所述触控面板输出的帧的每个感测单元的噪声量，
所述触控面板输出的所述帧的至少一行或至少一列的噪声总和，或
所述触控面板输出的所述帧的噪声总和。
19.根据权利要求16所述的运作方法，其中所述比较包含：
比较扫描所述触控面板的单一频道所获得的所述放大后背景噪声与所述噪声阈值。
20.根据权利要求16所述的运作方法，其中所述比较包含：
分别比较扫描所述触控面板的不同频道所获得的所述放大后背景噪声与不同噪声阈值。
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