TWI669642B - Touch module and touch circuit thereof - Google Patents

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吳俊寬
楊鎮源
蔡宗翰
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Abstract

本發明提供一種觸控模組，其包含一觸控面板、一類比前端電路及一微處理電路，觸控面板產生複數感應訊號，類比前端電路耦接該觸控面板且產生一狀態訊號，並依據該些感應訊號產生複數觸控感測訊號。微處理電路，耦接該類比前端電路而依據該些觸控感測訊號產生至少一觸控位置訊號，並於轉換開關狀態時依據該狀態訊號進入下一開關狀態。

Description

觸控模組及其觸控電路
本發明係有關於一種觸控模組，尤其是一種觸控模組的觸控電路。
於觸控裝置的發展過程中，使用者對於觸控裝置的要求逐漸提升，而一般觸控裝置內的微處理電路與類比前端電路只作資料傳輸並未作任何運作上的協調，因此，導致微處理電路干擾類比前端電路運作的穩定度且降低訊號雜訊比(Signal-to-noise ratio，SNR)的表現。再者，相關技術前案中，例如：中華人民共和國國家知識產權局授權公告號CN 101937662B與CN 102999210B，及美國專利商標局專利號US 9,619,083 B1、公開號US 2013/0222335 A1與公開號US 2016/0124544 A1等現有觸控技術皆未提出解決一般觸控裝置內微處理電路可能干擾類比前端電路的問題。
鑒於上述問題，本發明提供一種觸控模組的觸控電路，其提升訊號雜訊比的表現。
本發明之目的，在於提供一種觸控模組的觸控電路，其降低微處理電路對類比前端電路的干擾，而提升類比前端電路的訊號雜訊比。
本發明揭示一種觸控模組，其包含一觸控面板、一類比前端電路及一微處理電路，觸控面板產生複數感應訊號，類比前端電路耦接該觸控面板且產生一狀態訊號，並依據該些感應訊號產生複數觸控感測訊號。微處理電路耦接該類比前端電路而依據該些觸控感測訊號產生至少一觸控位置訊號，並於轉換開關狀態時依據該狀態訊號進入下一開關狀態。
本發明揭示一種觸控模組的觸控電路，其包含一類比前端電路。類比前端電路產生一狀態訊號且接收複數感應訊號而產生複數觸控感測訊號，該狀態訊號表示該類比前端電路處於一運作狀態或一閒置狀態。
10‧‧‧Sensor觸控面板
20‧‧‧AFE類比前端電路
21‧‧‧TCON時序電路
23‧‧‧Driving circuit驅動電路
25‧‧‧DSP數位處理電路
27‧‧‧ADC類比數位轉換電路
29‧‧‧RAM儲存電路
30‧‧‧MCU微處理電路
40‧‧‧Power電源電路
Close‧‧‧停止狀態
frame‧‧‧顯示畫面
idle‧‧‧閒置狀態
Interrupt‧‧‧中斷訊號
Operate‧‧‧運作狀態
P1‧‧‧電源
state‧‧‧狀態訊號
touch‧‧‧觸控感測訊號
total power‧‧‧總電源
TSVD‧‧‧觸摸垂直同步檢測訊號
第一圖：其為本發明之觸控模組之一實施例的示意圖；第二圖：其為本發明之觸控電路的微處理電路與類比前端電路之第一實施例的時序圖；第三圖：其為本發明之觸控電路的微處理電路與類比前端電路之第二實施例的時序圖；第四圖：其為一般微處理電路干擾類比前端電路的波形圖；及第五圖：其為本發明之減少微處理電路干擾類比前端電路的波形圖。
在說明書及後續的申請專利範圍當中使用了某些詞彙指稱特定的元件，然，所屬本發明技術領域中具有通常知識者應可理解，製造商可能會用 不同的名詞稱呼同一個元件，而且，本說明書及後續的申請專利範圍並不以名稱的差異作為區分元件的方式，而是以元件在整體技術上的差異作為區分的準則。在通篇說明書及後續的申請專利範圍當中所提及的「包含」為一開放式用語，故應解釋成「包含但不限定於」。再者，「耦接」一詞在此包含任何直接及間接的連接手段。因此，若文中描述一第一裝置耦接一第二裝置，則代表該第一裝置可直接連接該第二裝置，或可透過其他裝置或其他連接手段間接地連接至該第二裝置。
為使 貴審查委員對本發明之特徵及所達成之功效有更進一步之瞭解與認識，謹佐以實施例說明，說明如後：請參閱第一圖：其為本發明之觸控模組之一實施例的示意圖。如圖所示，觸控模組包含一觸控面板10，觸控面板10具有複數驅動電極TX與複數感應電極RX，該些驅動電極TX接收複數驅動訊號，該些感應電極RX產生複數感應訊號，一物體(例如手指或觸控筆)對觸控面板10的操作會影響該些感應訊號的準位變化。再者，第一圖所示觸控模組包含一觸控電路，觸控電路包含一類比前端(analog front end,AFE)電路20、一微處理電路(microcontroller,MCU)30及一電源電路40，類比前端電路20耦接觸控面板10接收該些感應訊號，微處理電路30耦接類比前端電路20，電源電路40耦接類比前端電路20與微處理電路30，電源電路40可供應一電源P1至類比前端電路20與微處理電路30。
復參閱第一圖，類比前端電路20可以包含一時序電路(Timing controller,TCON)21、一驅動電路23、一數位處理(digital signal processor,DSP)電路25、一類比數位轉換(Analog-to-Digital Convert,ADC)電路27及一儲存電路29，其中，儲存電路29可以為一隨機存取記憶體(random access memory,RAM) 或其他種類的儲存媒體，於此不多作贅述。時序電路21耦接驅動電路23與數位處理電路25，而產生一起始訊號至驅動電路23及數位處理電路25，驅動電路23接收起始訊號後產生該些驅動訊號至該些驅動電極TX。類比數位轉換電路27接收該些感應訊號，並將該些感應訊號轉換為數位式感應訊號而產生複數數位訊號，且產生該些數位訊號至數位處理電路25。
數位處理電路25接收時序電路21產生的起始訊號後開始進行訊號處理，所以，數位處理電路25耦接類比數位轉換電路27，而接收數位式的感應訊號並處理數位式的感應訊號，進而產生複數觸控感測訊號touch。數位處理電路25耦接儲存電路29，且產生該些觸控感測訊號touch至儲存電路29，如此，儲存電路29儲存該些觸控感測訊號touch。
再者，為了使微處理電路30與類比前端電路20能夠偕同運作，微處理電路30可以送出一觸摸垂直同步檢測訊號(Touch Synchronization Vertical Detection,TSVD)至類比前端電路20，以控制類比前端電路20進入一運作狀態(Operate)，而產生該些驅動訊號、接收該些感應訊號及處理該些感應訊號等等運作，而且類比前端電路20運作結束而處於一中斷狀態時，可以發出一中斷(Interrupt)訊號至微處理電路30，使微處理電路30能及時讀取該些觸控感測訊號touch。參閱第一圖，時序電路21接收觸摸垂直同步檢測訊號TSVD而產生起始訊號至驅動電路23與數位處理電路25，而數位處理電路25產生該些觸控感測訊號touch至儲存電路29後，產生一結束訊號至時序電路21，如此，時序電路21產生中斷訊號Interrupt至微處理電路30。
此外，由第一圖實施例可知時序電路21設置於類比前端電路20內，然，當有其他需求的情形下時序電路21也可以設置微處理電路30內，本實施例未 限制時序電路21的設置位置。同理，微處理電路30可以設置於類比前端電路20外或與類比前端電路20整合設置，換言之，為觸控面板10設計一觸控晶片時，觸控晶片可以包含類比前端電路20，或者包含類比前端電路20及微處理電路30。
復參閱第一圖，微處理電路30接收中斷訊號Interrupt後會從類比前端電路20的儲存電路29讀取該些觸控感測訊號touch，其中，中斷訊號Interrupt可以產生於類比前端電路20已接收(或感測)觸控面板10的一個完整顯示畫面(frame)、1/2個顯示畫面或1/3個顯示畫面的該些感應訊號後，其可依需求設計而非本實施例的限制。此外，時序電路21所產生的中斷訊號Interrupt可以是依據數位處理電路25產生的結束訊號而產生，或者是依據預定掃描1/2個顯示畫面或1/3個顯示畫面所需的時間而產生，換言之，本領域技術人員可以自行設計中斷訊號Interrupt是否依據結束訊號而產生。
再者，類比前端電路20會產生一狀態訊號state，狀態訊號state具有一第一電壓準位與一第二電壓準位，第一電壓準位可以用於表示類比前端電路20處於一運作狀態(Operate)，而第二電壓準位可以用於表示類比前端電路20處於一閒置狀態(Idle)，第一電壓準位可以為狀態訊號state的脈衝，此外，前述電壓準位所對應類比前端電路20的狀態為多種實施例的其中一種態樣，而非本發明所侷限。如此，在本實施例中，微處理電路30接收第一電壓準位的狀態訊號state後不會轉換開關狀態(例如：從運作狀態轉變為停止狀態(停止運作)或停止狀態轉變為運作狀態(開始運作))，而微處理電路30在接收第二電壓準位的狀態訊號state後，即可轉換其開關狀態(運作狀態或停止狀態)，微處理電路30在運作狀態下可以進行各種訊號處理，例如開始讀取儲存電路29的該些觸控感測訊號touch或依據該些觸控感測訊號touch判斷觸控位置。
因此，微處理電路30可以透過該狀態訊號state獲得類比前端電路20的狀態(例如前述的運作狀態或閒置狀態)而決定本身的開關狀態轉換時機，以避免微處理電路30干擾類比前端電路20於運作上的穩定度與訊號雜訊比(Signal-to-noise ratio，SNR)的表現，或者為了避免微處理電路30與類比前端電路20之間於運作上相互干擾。其中，第一圖的中斷訊號Interrupt是用於決定微處理電路30何時抓取類比前端電路20所產生的該些觸控感測訊號touch，而類比前端電路20所產生的狀態訊號state是用於表示類比前端電路20在進入中斷狀態前的運作狀態，所以，微處理電路30於轉換開關狀態時係依據狀態訊號state決定何時進行開關狀態轉換，而減少對類比前端電路20的干擾，如此，類比前端電路20可以提升訊號雜訊比的表現。
請參閱第二圖，其為本發明之觸控電路的微處理電路與類比前端電路之第一實施例的時序圖。如圖所示，微處理電路30的初始狀態為運作中(Operate)，類比前端電路20的初始狀態為閒置狀態(Idle)，再者，狀態訊號state是以高準位脈衝(第一電壓準位)代表類比前端電路20的運作狀態(Operate)，而以低準位(第二電壓準位)代表類比前端電路20的閒置狀態(Idle)。此外，類比前端電路20與微處理電路30的初始狀態非第二圖實施例所限制。
由第二圖可知，若微處理電路30欲轉換其開關狀態(例如由運作狀態轉變為停止狀態或由停止狀態轉變為運作狀態)，在狀態訊號state尚未從高準位脈衝轉換為低準位時，微處理電路30會先進入閒置狀態(Idle)，而非直接從運作狀態(Operate)轉變為停止狀態(Close)，以避免開關狀態轉換期間會造成電源P1的電流或電壓大幅變化，而干擾類比前端電路20的運作。反之，當狀態訊號state從高準位脈衝轉換為低準位時，表示類比前端電路20從運作狀態 (Operate)轉換為閒置狀態(Idle)，此時，微處理電路30同步類比前端電路20的狀態轉換而從閒置狀態(Idle)轉變為停止狀態(Close)，以完成其開關狀態的轉換。
再者，當類比前端電路20處於閒置狀態(Idle)時，微處理電路30可以自由轉換開關狀態，而且在轉換開關狀態時可以直接從運作狀態(Operate)轉變為停止狀態(Close)，而無需先進入閒置狀態(Idle)後才轉換為停止狀態(Close)。此外，當微處理電路30進入停止狀態(Close)且狀態訊號state處於高準位脈衝時，微處理電路30不會進入運作狀態(Operate)。復參閱第二圖，觸摸垂直同步檢測訊號TSVD產生後至中斷訊號Interrupt的產生前的期間可以為一個完整顯示畫面、1/2顯示畫面或1/3顯示畫面，本發明並不以此為限。
請參閱第三圖，其為本發明之觸控電路的微處理電路與類比前端電路之第二實施例的時序圖。如圖所示，微處理電路30可以不同步於類比前端電路20的運作，而是僅需在進行開關狀態轉換時依據(检查，Check)類比前端電路20所產生的狀態訊號state的電壓準位而決定是否進入下一狀態，換言之，狀態訊號state為低準位(第二電壓準位)的期間微處理電路30可以自由轉換狀態。
請參閱第四圖，其為一般微處理電路干擾類比前端電路的波形圖。如圖所示，類比前端電路20進入運作狀態所需的電源小於微處理電路30進入運作狀態所需的電源，所以，在類比前端電路20的運作與微處理電路30的運作未作任何控制(協調)時，當類比前端電路20先進入運作狀態後微處理電路30再進入運作狀態，電源電路40所供應的總電源(total power)會因微處理電路30的運作狀態(開始運作與結束運作)而有較大的變化，如此，電源電路40所供應的總電源(total power)會干擾類比前端電路20的運作。反之，請參閱第五圖，其 為本發明之減少微處理電路干擾類比前端電路的波形圖。如圖所示，在類比前端電路20的運作與微處理電路30的運作依據狀態訊號state進行控制(協調)時，微處理電路30皆未在類比前端電路20的運作狀態期間，轉換其開關狀態而進入運作狀態或進入停止狀態，如此，電源電路40所供應的總電源(total power)的變化量小於第四圖的總電源(total power)的變化樣量，而減少干擾類比前端電路20的運作。
因此，在觸控電路中或在其他電路(例如顯示驅動電路)中，本發明的技術可以應用於任何兩工作電流不同的電路上，而避免兩電路相互干擾，或者避免工作電流大的電路干擾工作電流小的電路。
綜合上述，本發明揭示一種觸控模組，其包含一觸控面板、一類比前端電路及一微處理電路，觸控面板產生複數感應訊號，類比前端電路耦接該觸控面板且產生一狀態訊號，並依據該些感應訊號產生複數觸控感測訊號。微處理電路耦接該類比前端電路而依據該些觸控感測訊號產生至少一觸控位置訊號，並於轉換開關狀態時依據該狀態訊號進入下一開關狀態。
本發明揭示一種觸控模組的觸控電路，其包含一類比前端電路。類比前端電路產生一狀態訊號且接收複數感應訊號而產生複數觸控感測訊號，該狀態訊號表示該類比前端電路處於一運作狀態或一閒置狀態。

Claims (18)

  1. 一種觸控模組，其包含：一觸控面板，產生複數感應訊號；一類比前端電路，耦接該觸控面板，產生一狀態訊號，並依據該些感應訊號產生複數觸控感測訊號，該類比前端電路包含：一類比數位轉換電路，耦接該觸控面板，依據該些感應訊號產生複數數位訊號；及一數位處理電路，耦接該類比數位轉換電路，依據該些數位訊號產生該些觸控感測訊號；及一微處理電路，耦接該類比前端電路，依據該些觸控感測訊號產生至少一觸控位置訊號，於轉換開關狀態時依據該狀態訊號進入下一開關狀態。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之觸控模組，其中，該狀態訊號包含複數電壓準位轉換，該狀態訊號的一第一電壓準位與一第二電壓準位分別表示該類比前端電路處於一運作狀態與一閒置狀態，該微處理電路在該類比前端電路處於該閒置狀態時進入運作狀態或停止狀態，該類比前端電路處於該運作狀態時接收該些感應訊號。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之觸控模組，其中，該類比前端電路包含：一儲存電路，耦接該數位處理電路，儲存該些觸控感測訊號，該微處理電路耦接該儲存電路並讀取該些觸控感測訊號。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之觸控模組，其中，該類比前端電路包含：一時序電路，產生一起始訊號；及 一驅動電路，耦接該時序電路與該觸控面板，依據該起始訊號產生複數驅動訊號至該觸控面板；其中，該數位處理電路耦接該時序電路，依據該起始訊號與該些數位訊號而產生該些觸控感測訊號。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之觸控模組，其包含：一電源電路，耦接該類比前端電路與該微處理電路，並供應一電源至該類比前端電路與該微處理電路。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之觸控模組，其中，於該類比前端電路轉換狀態至一閒置狀態時，該微處理電路依據該狀態訊號進入下一開關狀態。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之觸控模組，其中，於該類比前端電路處於一閒置狀態時，該微處理電路依據該狀態訊號進入下一開關狀態。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之觸控模組，其中，該類比前端電路產生一中斷訊號，該微處理電路依據該中斷訊號接收該些觸控感測訊號。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之觸控模組，其中，該中斷訊號表示該類比前端電路完成產生該些觸控感測訊號，該狀態訊號表示該類比前端電路處於一運作狀態或者一閒置狀態，該類比前端電路處於該運作狀態時接收該些感應訊號。
  10. 一種觸控模組的觸控電路，包含：一類比前端電路，產生一狀態訊號，依據複數感應訊號而產生複數觸控感測訊號，該狀態訊號表示該類比前端電路處於一運作狀態或一閒置狀態。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之觸控模組的觸控電路，其中，該類比前端電路包含一時序電路，該類比前端電路依據一觸控面板的該些感應訊號產生該些觸控感測訊號，於產生該些觸控感測訊號後該時序電路產生一中斷訊號。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之觸控模組的觸控電路，其包含：一微處理電路，耦接該類比前端電路，依據該些觸控感測訊號產生至少一觸控位置訊號，於轉換開關狀態時依據該狀態訊號進入下一開關狀態。
  13. 如申請專利範圍第10項所述之觸控模組的觸控電路，其中，該類比前端電路耦接一微處理電路，該微處理電路依據該些觸控感測訊號產生至少一觸控位置訊號，於轉換開關狀態時依據該狀態訊號進入下一開關狀態。
  14. 如申請專利範圍第12或13項所述之觸控模組的觸控電路，其中，於該類比前端電路轉換狀態至該閒置狀態時，該微處理電路依據該狀態訊號進入下一開關狀態。
  15. 如申請專利範圍第12或13項所述之觸控模組的觸控電路，其中，於該類比前端電路處於該閒置狀態時，該微處理電路依據該狀態訊號進入下一開關狀態。
  16. 如申請專利範圍第10項所述之觸控模組的觸控電路，其中，該類比前端電路包含：一類比數位轉換電路，耦接一觸控面板，依據該些感應訊號產生複數數位訊號；一數位處理電路，耦接該類比數位轉換電路，依據該些數位訊號以產生該些觸控感測訊號；及一儲存電路，耦接該數位處理電路，儲存該些觸控感測訊號。
  17. 如申請專利範圍第10項所述之觸控模組的觸控電路，其中，該類比前端電路包含：一時序電路，產生一起始訊號；一驅動電路，耦接該時序電路與一觸控面板，依據該起始訊號產生複數驅動訊號至該觸控面板；及一數位處理電路，耦接該時序電路，依據該起始訊號與該些感應訊號而產生該些觸控感測訊號。
  18. 一種觸控模組的觸控電路，包含：一類比前端電路，產生一狀態訊號，依據複數感應訊號而產生複數觸控感測訊號，該類比前端電路包含：一類比數位轉換電路，依據該些感應訊號產生複數數位訊號；及一數位處理電路，耦接該類比數位轉換電路，依據該些數位訊號產生該些觸控感測訊號。
TW107113090A 2017-04-17 2018-04-17 Touch module and touch circuit thereof TWI669642B (zh)

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