触控检测电路及相关芯片和触控装置

技术领域

本申请是有关于一种触控检测电路，尤其涉及一种能够减少噪声影响的触控检测电路及相关芯片和触控装置。

背景技术

现今的智能装置为了提供用户较佳的使用体验，常会在显示像素阵列的上方设置触控面板以便使用者以触控的方式进行人机互动。图1是常见的触控面板TP1的示意图。触控面板TP1包含多条感测线GL1至GLM及多条感测线DL1至DLN，其中M及N为大于1的正整数。在进行触控检测时，感测线GL1至GLM会接收到特定的打码信号，由于感测信道GL1至GLM与感测线DL1至DLN是彼此交错设置，因此在感测线GL1至GLM上传输的打码信号会耦合至感测线DL1至DLN。当有手指触摸到触控面板时，手指触摸点邻近的感测线之间的电容会产生变化，导致感测线DL1至DLN所接收到的信号也会产生变化。因此，通过对感测线DL1至DLN上的信号进行检测，就可以依据信号的变化推测出手指触摸面板的位置。

现有技术的单端通道检测(single ended)是通过直接检测每条感测线的信号，以直接地判断出该感测线是否被触摸。但是随着各种显示屏幕的技术发展，单端通道检测的难度也越来越大。以有机发光二极管屏幕为例，由于有机发光二极管屏幕的屏幕电容较大，导致耦合到感测线的屏幕噪声增加，因而降低了单端通道检测的信噪比，甚至造成触摸事件的误判。因此，如何减少噪声对于触控检测的影响以提高触控检测的精准度，便成为有待解决的问题。

发明内容

本申请的目的之一在于公开一种能够减少噪声影响的触控检测电路及相关芯片和触控装置，来解决上述问题。

本申请的一实施例提供一种触控检测电路，触控检测电路耦接于触控面板的多条感测线，用以处理自所述多条感测线所接收到的多个感测信号以检测所述触控面板上的触摸事件。所述触控检测电路包括N个电荷放大电路及N个可编程增益放大电路。N个电荷放大电路包括第一电荷放大电路及第n电荷放大电路，其中N为大于1的整数，n为小于N且大于1的整数。第一电荷放大电路耦接于所述多条感测线中的第一感测线，用以依据所述第一感测线传来的第一感测信号产生第一差分放大信号。第n电荷放大电路耦接于所述多条感测线中的第n感测线，用以依据所述第n感测线传来的第n感测信号产生第n差分放大信号。N个可编程增益放大电路包括第一可编程增益放大电路及第n可编程增益放大电路。第一可编程增益放大电路耦接于所述第一电荷放大电路，用以依据所述第一差分放大信号产生第一差分检测信号。第n可编程增益放大电路耦接于第(n-1)电荷放大电路及所述第n电荷放大电路，用以依据所述第n差分放大信号减去所述第(n-1)电荷放大电路所产生的第(n-1)差分放大信号的差产生第n差分检测信号。

本申请的另一实施例提供一种芯片，芯片包括所述的触控检测电路。

本申请的另一实施例提供一种触控装置，触控装置包括所述芯片及所述触控面板。

本申请的触控检测电路及相关芯片和触控装置可利用差分的方式处理感测信号，并可利用噪声修正值来抵消部分的噪声，因此可以减少噪声对触控检测的影响。

附图说明

图1是先前技术中常见的一种触控面板的示意图。

图2是本申请一实施例的触控检测电路的示意图。

图3是本申请一实施例的电荷放大电路及可编程增益放大电路的示意图。

图4是本申请另一实施例的触控检测电路的示意图。

具体实施方式

以下揭示内容提供了多种实施方式或例示，其能用以实现本揭示内容的不同特征。下文所述之组件与配置的具体例子系用以简化本揭示内容。当可想见，这些叙述仅为例示，其本意并非用于限制本揭示内容。举例来说，在下文的描述中，将一第一特征形成于一第二特征上或之上，可能包括某些实施例其中所述的第一与第二特征彼此直接接触；且也可能包括某些实施例其中还有额外的组件形成于上述第一与第二特征之间，而使得第一与第二特征可能没有直接接触。此外，本揭示内容可能会在多个实施例中重复使用组件符号和/或标号。此种重复使用乃是基于简洁与清楚的目的，且其本身不代表所讨论的不同实施例和/或组态之间的关系。

再者，在此处使用空间上相对的词汇，譬如「之下」、「下方」、「低于」、「之上」、「上方」及与其相似者，可能是为了方便说明图中所绘示的一组件或特征相对于另一或多个组件或特征之间的关系。这些空间上相对的词汇其本意除了图中所绘示的方位之外，还涵盖了装置在使用或操作中所处的多种不同方位。可能将所述设备放置于其他方位(如，旋转90度或处于其他方位)，而这些空间上相对的描述词汇就应该做相应的解释。

虽然用以界定本申请较广范围的数值范围与参数皆是约略的数值，此处已尽可能精确地呈现具体实施例中的相关数值。然而，任何数值本质上不可避免地含有因个别测试方法所致的标准偏差。在此处，「约」通常系指实际数值在一特定数值或范围的正负10％、5％、1％或0.5％之内。或者是，「约」一词代表实际数值落在平均值的可接受标准误差之内，视本申请所属技术领域中具有通常知识者的考虑而定。当可理解，除了实验例之外，或除非另有明确的说明，此处所用的所有范围、数量、数值与百分比(例如用以描述材料用量、时间长短、温度、操作条件、数量比例及其他相似者)均经过「约」的修饰。因此，除非另有相反的说明，本说明书与附随申请专利范围所揭示的数值参数皆为约略的数值，且可视需求而更动。至少应将这些数值参数理解为所指出的有效位数与套用一般进位法所得到的数值。在此处，将数值范围表示成由一端点至另一端点或介于二端点之间；除非另有说明，此处所述的数值范围皆包括端点。

图2是本申请一实施例的触控检测电路100的示意图，触控检测电路100可耦接于触控面板TP1的感测线(又称感测电极或感测通道)DL1至DLN，并且可以处理自感测线DL1至DLN所接收到的感测信号SIG

在图2中，触控检测电路100可包括N个电荷放大电路1101至110N及N个可编程增益放大电路1201至120N。在本实施例中，触控检测电路100可以通过电荷放大电路1101至110N及可编程增益放大电路1201至120N接收感测信号SIG

在电荷放大电路1101至110N中，第一电荷放大电路1101可耦接于第一感测线DL1，并可依据第一感测线DL1传来的第一感测信号SIG

在图2中，第一电荷放大电路1101具有正输入端、负输入端、正输出端及负输出端，第一电荷放大电路1101的正输入端可耦接于系统偏压VB，第一电荷放大电路1101的负输入端耦接于第一感测线DL1，而第一电荷放大电路1101的正输出端及负输出端可输出第一差分放大信号SIG

在有些实施例中，触控检测电路100可以制作成芯片，以便设置在其他的装置中。举例来说，在图2中，触控面板TP1及触控检测电路100可以设置在触控装置10中，且触控装置10中还可包括用以显示画面的显示像素阵列(并未在图2中绘出)。一般来说，显示像素阵列会设置在触控面板TP1的下方，因此当显示像素阵列被驱动以显示画面时，显示像素阵列所接收到的驱动电流会通过自身的等效电容耦合至感测线DL1至DLN而形成屏幕噪声。也就是说，感测信号SIG

在可编程增益放大电路1201至120N中，第一可编程增益放大电路1201可耦接于第一电荷放大电路1101，并可依据第一差分放大信号SIG

在图2中，第一可编程增益放大电路1201具有正输入端、负输入端、正输出端及负输出端，第一可编程增益放大电路1201的正输入端耦接于第一电荷放大电路1101的正输出端，第一可编程增益放大电路1201的负输入端耦接于第一电荷放大电路1101的负输出端，而第一可编程增益放大电路1201的正输出端及负输出端可输出第一差分检测信号SIG

在本实施例中，电荷放大电路1101至110N可具有相似的结构。图3是本申请一实施例中电荷放大电路110n及可编程增益放大电路120n的示意图。在图3中，第n电荷放大电路110n可包括放大器112、电容C1及电阻R1。放大器112具有正输入端、负输入端、正输出端及负输出端，放大器112的正输入端为第n电荷放大电路110n的正输入端，放大器112的负输入端为第n电荷放大电路110n的负输入端，放大器112的正输出端为第n电荷放大电路110n的正输出端，而放大器112的负输出端为第n电荷放大电路110n的负输出端。电容C1具有第一端及第二端，电容C1的第一端耦接于第n电荷放大电路110n的负输入端，而电容C1的第二端耦接于第n电荷放大电路110n的正输出端。电阻R1具有第一端及第二端，电阻R1的第一端耦接于第n电荷放大电路110n的负输入端，而电阻R1的第二端耦接于第n电荷放大电路110n的正输出端。在本实施例中，电容C1及电阻R1可以滤除感侧信号SIG

此外，可编程增益放大电路1201至120N也可具有相似的结构。举例来说，在图3中，第n可编程增益放大电路120n包括放大器122、电容C2及C3、电阻R2、R3、R4、R5、R6及R7。放大器122具有正输入端、负输入端、正输出端及负输出端，放大器122的正输出端耦接于第n可编程增益放大电路120n的正输出端，而第二放大器122的负输出端耦接于第n可编程增益放大电路120n的负输出端。

电容C2具有第一端及第二端，电容C2的第一端耦接于放大器122的正输入端，而电容C2的第二端耦接于放大器122的负输出端。电阻R2具有第一端及第二端，电阻R2的第一端耦接于第n可编程增益放大电路120n的第一正输入端，而电阻R2的第二端耦接于放大器122的正输入端。电阻R3具有第一端及第二端，电阻R3的第一端耦接于第n可编程增益放大电路120n的第二正输入端，而电阻R3的第二端耦接于放大器122的正输入端。电阻R4具有第一端及第二端，电阻R4的第一端耦接于放大器122的正输入端，而电阻R4的第二端耦接于放大器122的负输出端。

电容C3具有第一端及第二端，电容C3的第一端耦接于放大器122的负输入端，而电容C3的第二端耦接于放大器122的正输出端。电阻R5具有第一端及第二端，电阻R5的第一端耦接于第n可编程增益放大电路120n的第一负输入端，而电阻R5的第二端耦接于放大器122的负输入端。电阻R6具有第一端及第二端，电阻R6的第一端耦接于第n可编程增益放大电路120n的第二负输入端，而电阻R6的第二端耦接于放大器122的负输入端。电阻R7具有第一端及第二端，电阻R7的第一端耦接于放大器122的负输入端，而电阻R7的第二端耦接于放大器122的正输出端。在本实施例中，电容C2及电容C3可以滤除差分检测信号SIG

在本实施例中，第一可编程增益放大电路1201及第n可编程增益放大电路120n所产生的第一差分检测信号SIG

SIG

SIG

在式(1)及式(2)中，A1为可编程增益放大电路1201至120N所提供的增益，而A2为电荷放大电路1101至110N所提供的增益。在本实施例中，触控检测电路100可以依据N个可编程增益放大电路1201至120N所输出的N个差分检测信号SIG

在本实施例中，触控检测电路100还可包括控制器130。控制器130可依据差分检测信号SIG

RD1＝SIG

RD2＝SIG

依此类推，控制器130可将第一差分检测信号SIG

RDn＝SIG

也就是说，感测线DL1至DLN的检测值RD1至RDN会分别与感测线DL1至DLN所接收到的感测信号SIG

举例来说，在触控面板TP1上并未发生触摸事件时，感测线DL1至DLN上的感测信号SIG

由于触控检测电路100可以通过差分的方式将耦接至相邻感测线的电荷放大电路所产生的差分放大信号相减，因此可以减少感测线DL1至DLN的检测值RD1至RDN中的屏幕噪声，从而在依据检测值RD1至RDN来对各感测线DL1至DLN进行触控检测时，能够得到较为精准的结果。

此外，若触控检测电路是直接通过电荷放大电路对感测线DL1至DLN上的感测信号SIG

虽然可编程增益放大电路1202至120N可以差分的方式将耦接至相邻感测线的电荷放大电路所产生的差分放大信号相减，以抵销屏幕噪声，然而在触控检测电路100中，第一可编程增益放大电路1201仍是以单端的方式对第一感测信号SIG

为了减少第一差分检测信号SIG

RDn＝S1+SIG

一般来说，屏幕噪声在长时间下的平均值为0，因此第一差分检测信号SIG

然而，由于控制器130需通过第一差分检测信号SIG

举例来说，当第一感测线DL1上发生触摸事件时，第一感测信号SIG

RD2＝S1+SIG

也就是说，虽然在计算第二感测线DL2的检测值RD2时，是将第一差分检测信号SIG

RDn＝S1+SIG

也就是说，当第一感测线DL1上发生触摸事件时，感测线DL2至DLN的检测值RD2至RDN也都会随之变化，因此控制器130可以通过感测线DL2至DLN的检测值RD2至RDN来对第一感测线DL1上的触摸事件进行检测。

在有些实施例中，控制器130可以通过将感测线DL2至DLN的检测值RD2至RDN减去其所对应的基准信号值BS2至BSN以判断感测线DL2至DLN上是否发生触摸事件。在感测线DL2至DLN上并未发生触控的情况下，依据式(7)及示(8)可知，每一检测值RD2至RDN与对应之基准信号值BS2至BSN的差值将为-ΔS1。在此情况下，检测值RD2至RDN的总和会小于基准信号值BS2至BSN的总和，因此控制器130可将检测值RD2至RDN的总和减去基准信号值BS2至BSN的总和以取得两者的差值，而当差值为负数时，则表示第一感测线DL1上出现了触摸事件。

在有些情况下，触控面板TP1上可能有不只一条感测线上发生触摸事件，举例来说，若第一感测线DL1及第n感测线DLn上同时发生了触摸事件，则第n感测线DLn的检测值RDn将包含原本的基准信号值BSn以及因为触控所引发的信号变化量ΔSn，因此第n感测线DLn的检测值RDn与基准信号值BSn的差值ΔRDn将如式(9)所示。

ΔRDn＝ΔSn–ΔS1 式(9)

也就是说，差值ΔRDn的大小及正负将取决于信号变化量ΔS1及ΔSn。一般来说，由于触控面板TP1只会有少部分的感测在线发生触摸事件，因此在此情况下，即便在有少部分的感测线与第一感测线DL1上同时发生了触摸事件，检测值RD2至RDN的总和仍会小于基准信号值BS2至BSN的总和，因此控制器130仍然可以依据检测值RD2至RDN的总和及基准信号值BS2至BSN的总和的差值来判断第一感测线DL1上是否发生触摸事件。

此外，由于差值ΔRDn的数值可能接近0，而不易进行触控检测。为了能够有效地检测出第n感测线DLn上的触摸事件，控制器130可对差值ΔRDn进行修正。举例来说，控制器130可以比较每一个检测值RD2至RDN与对应的基准信号值BS2至BSN的差值，并对该些差值中具有最大数值的差值取绝对值，以作修正值。在理想上，此修正值即为信号变化量ΔS1，如此一来，在将差值ΔRDn加上修正值之后所得的修正后差值就可以更直接地呈现出信号变化量ΔSn，使得控制器130能够更加准确的判断出触摸事件。

在前述感测线DL1至DLN的检测值RD1至RDN中，因为第一可编程增益放大电路1101是以单端的方式产生第一差分检测信号SIG

然而，除了第一差分检测信号SIG

以式(5)为例，在将第一差分检测信号SIG

图4是本申请另一实施例的触控检测电路200的示意图。触控检测电路200与触控检测电路100具有相似的结构并可依据相似的原理操作，然而触控检测电路200可包括电荷放大电路2101至210N、可编程增益放大电路2201至220(N+1)及控制器230。控制器230可耦接于可编程增益放大电路2201至220(N+1)，而第(N+1)可编程增益放大电路120(N+1)可耦接于第N电荷放大电路210N及第一电荷放大电路2101，并可依据第一差分放大信号SIG

SIG

在本实施例中，控制器230可将差分检测信号SIG

在式(11)中，在将差分检测信号SIG

在此情况下，控制器230可在式(5)中，将第一差分检测信号SIG

RDn＝SIG

如此一来，就可以有效地抵消掉差分检测信号SIG

RDn＝S1+SIG

由于在式(12)及式(13)中，可以利用噪声修正值NC来抵消掉差分检测信号SIG

综上所述，本申请的实施例所提供的触控检测电路、芯片及相关触控装置可利用差分的方式依据感测信号产生差分检测信号，并且可以依据差分检测信号取得噪声修正值来抵消部分的噪声，因此可以减少噪声对触控检测的影响，从而提升触控检测的精准度。

上文的叙述简要地提出了本申请某些实施例之特征，而使得本申请所属技术领域具有通常知识者能够更全面地理解本揭示内容的多种态样。本申请所属技术领域具有通常知识者当可明了，其可轻易地利用本揭示内容作为基础，来设计或更动其他工艺与结构，以实现与此处所述之实施方式相同的目的和/或达到相同的优点。本申请所属技术领域具有通常知识者应当明白，这些均等的实施方式仍属于本揭示内容之精神与范围，且其可进行各种变更、替代与更动，而不会悖离本揭示内容之精神与范围。