触控屏检测装置、方法、芯片、显示设备、电子设备与流程

1.本公开涉及触控领域，尤其涉及一种触控屏检测装置、方法、芯片、显示设备、电子设备。


背景技术：

2.触控屏作为一种输入设备，具有简单、方便、自然的人机交互方式，广泛应用于各种电子设备中。电容式触控屏是利用人体的电流感应进行工作的，在玻璃表面贴上一层透明的特殊金属导电物质，当手指触碰触控屏后导致的触控屏电容变化，以此来计算出手指触碰的位置。在实际应用中，部分情况只需要检测是否有触碰，不需要明确的知道触碰位置，比如便携式的电子设备(手机或者平板)在息屏休眠或者亮屏看视频这种长时间不需要计算位置的时候，触控屏会进入低功耗状态，等到有触碰后才会进入正常的工作状态，如果没有触碰就继续处于低功耗状态，此时我们只需要判断是否有触碰即可。
3.目前主要有两种方式检测是否有触碰行为：第一种是通过软件的方式对各个通道的数据去除base值，再利用算法计算出整个触控区域中是否有特定值来判断是否有碰触，这种方法能够避免环境噪声的影响，能准确的反应是否有触碰，但是需要处理器去运行软件和算法，计算时间长且功耗大。第二种是通过硬件的方式检测各个通道的数据是否大于阈值来判断是否有碰触，这种方法能够快速的检查出数据的异常值，但是当受到环境噪声影响时会产生误判断并且导致整个装置的功耗增加。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本公开提出了一种触控屏检测装置、方法、芯片、显示设备、电子设备。
5.根据本公开的一方面，提供了一种触控屏检测装置，包括：
6.第一模块，对触控屏进行扫描，得到至少一帧扫描数据；
7.第二模块，根据各帧扫描数据中的多个扫描数据通道的方差，确定所述触控屏是否被触碰。
8.在一种可能的实现方式中，所述第一模块用于在触控屏处于低功耗状态时，定时对触控屏进行扫描。
9.在一种可能的实现方式中，所述第二模块用于：
10.针对任一帧扫描数据，计算该帧扫描数据中各个通道扫描数据的平均值；
11.根据所述平均值，计算各通道扫描数据的样本方差，得到该帧扫描数据中的多个扫描数据通道的方差。
12.在一种可能的实现方式中，所述第二模块还用于：
13.当任一帧扫描数据对应的方差大于阈值时，确定所述触控屏被触碰。
14.在一种可能的实现方式中，在不同类型的低功耗状态下所述阈值不同。
15.在一种可能的实现方式中，不同类型的低功耗状态包括触控屏熄灭的低功耗状态，和触控屏点亮的低功耗状态。
16.在一种可能的实现方式中，所述第二模块通过数字电路实现。
17.根据本公开的另一方面，提出一种芯片，包括至少一个上述的触控屏检测装置。
18.根据本公开的另一方面，提出一种显示设备，包括触控屏及至少一个上述的触控屏检测装置，或包括触控屏和上述的芯片。
19.在一种可能的实现方式中，所述触控屏包括显示面板，所述显示面板包括液晶显示面板、微发光二极管显示面板、发光二极管显示面板、迷你发光二极管显示面板、量子点发光二极管显示面板、有机发光二极管显示面板、阴极射线管显示面板、数字光处理显示面板、场发射显示面板、电浆显示面板、电泳显示面板、电润湿显示面板以及小间距显示面板中至少一种。
20.根据本公开的另一方面，提出一种电子设备，包括上述显示设备。
21.根据本公开的另一方面，提出一种触控屏检测方法，包括：
22.对触控屏进行扫描，得到至少一帧扫描数据；
23.根据各帧扫描数据中的多个扫描数据通道的方差，确定所述触控屏是否被触碰。
24.基于此，本公开基于对触控屏进行扫描获得扫描数据，利用硬件电路计算各帧通道数据的方差，从而能快速且精准的判断触控屏是否被触碰。该触控屏可应用于常见的电子设备，如手机和平板，当电子设备息屏时，本装置能以较小的功耗快速准确地判断是否唤醒设备；当电子设备播放视频或音频时，本装置能以较小的功耗快速准确地判断是否提升亮度或者显示出隐藏的操作栏。因此能避免在噪声环境下直接利用阈值比较的误判断问题.
25.根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。
附图说明
26.包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。
27.图1示出了根据本公开一实施例的触控屏检测装置的框图。
28.图2示出了根据本公开一实施例的第二模块12的一种数字电路结构的示意图。
29.图3示出根据本公开一实施例的触控屏检测装置的工作流程图。
30.图4示出了有无噪声两种情况的各个通道一次扫描数据的对比图。
31.图5示出了有无触碰两种情况的各帧扫描数据样本方差的对比图。
具体实施方式
32.以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
33.在本公开的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限
制。
34.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
35.在本公开中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。
36.本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中术语“至少一种”表示多种中的任意一种或多种中的至少两种的任意组合，例如，包括a、b、c中的至少一种，可以表示包括从a、b和c构成的集合中选择的任意一个或多个元素。
37.触控屏是一种交互输入设备，用户只需用手指轻轻触碰触控屏就能实现各种操作。在实际应用中，触控屏有息屏休眠或亮屏播放等长时间没有触碰的情况，这时为了减少功耗，触控屏会进入低功耗状态，仅需检测是否有触碰再恢复为正常工作状态。但是常规方法利用处理器去运行软件和算法的方式计算时间长并且功耗较大，而通过硬件的方式将数据与阈值比较来进行判断，受环境噪声影响较大，不仅会造成误判断并且设备功耗也会增加。
38.基于此，本公开提供了一种触控屏检测装置，对触控屏进行扫描获得扫描数据，利用硬件电路计算各帧通道数据的方差，从而能快速且精准的判断触控屏是否被触碰。该触控屏可应用于常见的电子设备，如手机和平板，当电子设备息屏时，本装置能以较小的功耗快速准确地判断是否唤醒设备；当电子设备播放视频或音频时，本装置能以较小的功耗快速准确地判断是否提升亮度或者显示出隐藏的操作栏。因此能避免在噪声环境下直接利用阈值比较的误判断问题。
39.图1示出了根据本公开一实施例的触控屏检测装置的框图。如图1所示，该装置包括：
40.第一模块11，对触控屏进行扫描，得到至少一帧扫描数据；
41.其中，第一模块11扫描一次整个触控屏可得到一帧的扫描数据，一帧的扫描数据里可包括所有通道的扫描数据。由于本装置在未确定被触碰时可以一直返回本模块进行扫描，所以第一模块11可以得到至少一帧扫描数据。
42.第二模块12，根据各帧扫描数据中的多个扫描数据通道的方差，确定所述触控屏是否被触碰。
43.其中，第二模块12将第一模块11获取的扫描数据进行计算，可以得到各帧扫描数据中多个扫描数据通道的方差，将方差与阈值进行比较可以确定所述触控屏是否被触碰。其中，用硬件电路第二模块12去计算各帧通道数据的方差并与阈值进行比较，可以快速的检查出数据的异常值，并且与软件用处理器运行算法相比能减少设备的功耗；与将扫描数据直接与阈值进行比较确定触控屏是否被触碰相比，将各帧扫描数据计算成方差可以在有
环境噪声影响的时候减少误判断和误唤醒，能减少装置的功耗。
44.图4示出了有无噪声两种情况的各个通道一次扫描数据的对比图。左侧为没有触碰且无噪声影响的情况，右侧为没有触碰却有噪声影响的情况。其中，纵坐标为扫描数据，横坐标为扫描通道的编号。根据左图可以观察到扫描数据的范围大概在395～415之间，因此假设将阈值配置为420来判断是否被触碰。在右图中可以观察到通道8受到噪声的影响产生了一个跳变值430，此时如果直接用左图得到的阈值进行比较就会有误判断的问题。
45.图5示出了有无触碰两种情况的各帧扫描数据样本方差的对比图。左侧为无触碰且有噪声影响的情况，右侧为有触碰且有噪声影响的情况。根据左图可以观察到其第2帧数据中某个通道受到了噪声影响，但是该帧方差值没有明显变化。在右图中也能看到第2帧数据中同样有某个通道受到了噪声影响，该帧方差值没有明显变化，但是第3帧数据有手指触碰导致有若干个通道有数值变化，可以观察到第3帧数据方差值有较明显的变化。因此，根据图4图5的对比图可以看出本装置可以避免噪声影响。
46.在一种可能的实现方式中，第一模块11可用于在触控屏处于低功耗状态时，定时对触控屏进行扫描。
47.其中，触控屏可在息屏休眠和亮屏播放等长时间未被触碰的时候处于低功耗状态，此时可对触控屏进行规律性的扫描，并且扫描频率和时间可以根据实际应用情况进行设置。在一些应用中只需要检测触控屏是否有被触碰，不需要明确知道触碰位置，比如电子设备在长时间不需要计算位置的时候，可启动触控屏检测装置确定触控屏是否被触碰，如果确定有触碰再恢复至正常工作状态，可以以此减少功耗。
48.在一种可能的实现方式中，第二模块12可用于：针对任一帧扫描数据，计算该帧扫描数据中各个通道扫描数据的平均值；根据所述平均值，计算各通道扫描数据的样本方差，得到该帧扫描数据中的多个扫描数据通道的方差。
49.其中，可以将第一模块11得到的任一帧扫描数据进行计算，将该帧所有通道的扫描数据求平均值，再根据其平均值计算得到样本方差。使用方差进行分析不受比较组数(通道数)的限制，而且噪声对结果的影响较小，具有更准确的判断和更广泛的应用。样本方差用来度量随机变量和其数学期望(均值)之间的偏离程度。如图2示出了根据本公开一实施例的第二模块12的一种数字电路结构的示意图，该数字电路可用于计算样本方差：任一帧中所有通道的扫描数据与其平均值之差平方的平均值。由于第n个数可以由前n-1个数和均值来唯一确定，实际上没有信息量，所以在计算方差时只除以n-1，可以让方差的估计没有偏差，从而更准确的判断触控屏是否被触碰。
50.在一种可能的实现方式中，第二模块12可用于当任一帧扫描数据对应的方差大于阈值时，确定所述触控屏被触碰。
51.其中，任一帧扫描数据对应的方差，可通过该帧扫描数据中的多个扫描数据通道计算得到。当任一帧扫描数据对应的方差大于阈值时，可以代表扫描数据有明显变化，因此可以确定所述触控屏此刻被触碰；当各帧扫描数据对应的方差始终不大于阈值时，可以代表扫描数据没有明显变化，因此可以确定所述触控屏在扫描的这段时间里没有被触碰。如果确定有触碰时，可上报触碰信息并且关闭本装置；如果确定还没有触碰时，可返回第一模块进行扫描并且继续进行计算。
52.在一种可能的实现方式中，在不同类型的低功耗状态下所述阈值不同；不同类型
的低功耗状态包括触控屏熄灭的低功耗状态，和触控屏点亮的低功耗状态。
53.其中，在实际应用中有很多因素可能影响判断，比如不同类型的低功耗状态和不同的制作工艺，所以根据不同因素会有不同的阈值。其中，当长时间无触碰的时候，设备的触控屏会进入低功耗状态，其中可分为触控屏熄灭和触控屏点亮两种情况，可能是息屏时触碰来查看信息，也可能是亮屏看视频时触碰来显示出隐藏的操作栏，此时便根据不同类型的低功耗状态应用不同阈值进行准确的判断。同时，触控屏在制作工艺上的不同会产生不同的噪声源，常见的问题噪声源有充电器和显示器噪声，比如充电设备越轻薄噪声越大，此时便可根据不同的制作工艺应用不同阈值进行准确的判断。
54.在一种可能的实现方式中，第二模块12通过数字电路实现上述功能。
55.其中，第二模块12利用硬件数字电路计算，例如图2所示，根据各帧扫描数据计算多个扫描数据通道的样本方差。将样本方差与阈值进行比较，从而确定所述触控屏是否被触碰。与软件用处理器运行算法相比，可以快速并且低功耗地进行计算和判断。
56.图3示出根据本公开一实施例的触控屏检测装置的工作流程图。如图3所示，在进行扫描前可对扫描通道进行参数配置，该参数可以包括出厂配置的常规数据，还可以包括此方案所需的阈值等其他参数。当在触控屏处于低功耗状态时，可定时对触控屏进行扫描，得到一帧扫描数据。计算该帧扫描数据中各个通道扫描数据的平均值和样本方差，然后将样本方差与阈值进行比较，如果大于阈值则确定所述触控屏被触碰，可上报触碰信息并且关闭装置；如果没有大于阈值则确定触控屏未被触碰，可返回继续扫描得到新一帧扫描数据并通过计算判断是否被触碰。
57.需要说明的是，尽管以图1和图3作为示例介绍了一种触控屏检测装置如上，但本领域技术人员能够理解，本公开应不限于此。事实上，用户完全可根据个人情况和/或实际应用场景灵活设置阈值和扫描时间，同时也不限制检测的触控屏的种类。
58.在一种可能的实现方式中，本公开还提供一种触控屏检测方法，包括：
59.对触控屏进行扫描，得到至少一帧扫描数据；
60.根据各帧扫描数据中的多个扫描数据通道的方差，确定所述触控屏是否被触碰。
61.在一些实施例中，本公开实施例提供的装置具有的功能或包含的模块可以用于执行上文方法实施例描述的方法，其具体实现可以参照上文方法实施例的描述，为了简洁，这里不再赘述。
62.本公开实施例还提出一种芯片，包括至少一个上述触控屏检测装置。
63.本公开实施例还提出一种显示设备，包括触控屏和至少一个上述触控屏检测装置，或包括触控屏和上述芯片。
64.所述触控屏可包括显示面板，所述显示面板可包括液晶显示面板、微发光二极管显示面板、发光二极管显示面板、迷你发光二极管显示面板、量子点发光二极管显示面板、有机发光二极管显示面板、阴极射线管显示面板、数字光处理显示面板、场发射显示面板、电浆显示面板、电泳显示面板、电润湿显示面板以及小间距显示面板中至少一种。
65.本公开实施例还提出一种电子设备，包括上述显示设备。
66.示例性地，本实施例中的电子设备包括但不限于台式电脑、电视机、具有大尺寸屏幕的移动设备如手机、平板电脑等其他常见的需要多个芯片级联连接来实现驱动的电子设备。
67.示例性的，电子设备还可以是用户设备(user equipment，ue)、移动设备、用户终端、终端、手持设备、计算设备或者车载设备等，示例性的，一些终端的举例为：显示器、智能手机或便携设备、手机(mobile phone)、平板电脑、笔记本电脑、掌上电脑、移动互联网设备(mobile internetdevice，mid)、可穿戴设备，虚拟现实(virtual reality，vr)设备、增强现实(augmentedreality，ar)设备、工业控制(industrial control)中的无线终端、无人驾驶(selfdriving)中的无线终端、远程手术(remote medical surgery)中的无线终端、智能电网(smart grid)中的无线终端、运输安全(transportation safety)中的无线终端、智慧城市(smart city)中的无线终端、智慧家庭(smart home)中的无线终端、车联网中的无线终端等。例如，服务器可以是本地服务器，也可以是云服务器。
68.以上所述仅是本发明的示范性实施方式，而非用于限制本发明的保护范围，本发明的保护范围由所附的权利要求确定。
69.在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
70.应当说明的是，在本文中，所含术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
71.附图中的流程图和框图显示了根据本公开的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
72.以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。