CN104571683A - 触摸感测***及其驱动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种触摸感测***及其驱动方法。该触摸感测***包括：触摸屏幕驱动电路，该触摸屏幕驱动电路在感测时段期间感测触摸传感器中的电荷量的变化，生成原始数据并且将该原始数据暂时地存储在缓冲存储器中，在原始数据传输时段期间将从缓冲存储器读出的原始数据传输给算法执行单元，并且在算法执行时段期间利用算法执行单元来计算触摸输入的坐标。触摸屏幕驱动电路控制在缓冲存储器中存储的数据的量以及读取操作的开始时刻，以使得感测时段和原始数据传输时段彼此叠加。

Description

触摸感测***及其驱动方法
技术领域
本公开涉及一种触摸感测***及其驱动方法。
背景技术
用户界面(UI)被构造为使得用户能够与各种电子装置通信，并且因此能够根据需要容易地且舒适地控制电子装置。用户界面的示例包括：小键盘、键盘、鼠标、屏上显示(OSD)以及具有红外通信功能或射频(RF)通信功能的远程控制器。用户界面技术已经持续地发展以增加用户的感觉和操作便利性。用户界面近来已经发展为包括触摸UI、语音识别UI、3D UI等等。
在便携式信息应用中已经必要地使用触摸UI。触摸UI已经通过用于在显示装置的屏幕上形成触摸屏幕的方法来实施。电容式触摸屏幕通过感测当手指或导电材料触摸触摸传感器时触摸传感器中的电容的变化(即，电荷量的变化)来检测触摸输入。
为了增加触摸UI的触摸灵敏度，必需增加触摸报告速率。触摸报告速率是通过感测在触摸屏幕TSP内存在的所有触摸传感器来获得坐标数据的速度(Hz)。触摸报告速率越高，触摸输入的实际时刻与输入响应时间之间的时间间隙越小，并且用户感觉到的触摸灵敏度越高。
如图1中所示，传统的触摸感测***在感测时段期间将驱动信号施加到触摸屏幕内的所有触摸传感器，感测触摸传感器中的电荷量的变化，生成N帧(N是正整数)原始数据，在原始数据传输时段期间将该N帧原始数据传输到外部算法执行单元，并且然后在算法执行时段期间分析该N帧原始数据以计算触摸输入位置的坐标。接下来，传统的触摸感测***在感测时段期间将驱动信号施加到触摸屏幕内的所有触摸传感器，感测触摸传感器中的电荷量的变化，生成(N+1)帧原始数据，在原始数据传输时段期间将该(N+1)帧原始数据传输到外部算法执行单元，并且然后在算法执行时段期间分析该(N+1)帧原始数据以计算触摸输入位置的坐标。在等待等于所有触摸传感器的感测时段与原始数据传输时段的和的时间量之后，执行用于坐标计算的算法。因此，在现有技术中难以改进触摸报告速率并且减少延迟。延迟是指从触摸感测开始时间直到触摸输入的坐标信息的传输到主机***所花费的时间。
本申请要求2013年10月21日提交的韩国专利申请No.10-2013-0125190的优先权，通过引用将其并入这里用于所有目的，如在此完全阐述一样。
发明内容
本公开的一方面在于提供一种触摸感测***及其驱动方法，该触摸感测***改进触摸报告速率并且减少延迟。
根据本发明的示例性实施方式的触摸感测***包括：触摸屏幕驱动电路，该触摸屏幕驱动电路在感测时段期间感测触摸传感器中的电荷量的变化，生成原始数据并且将该原始数据暂时地存储在缓冲存储器中，在原始数据传输时段期间将从缓冲存储器读出的原始数据传输给算法执行单元，并且在算法执行时段期间利用算法执行单元来计算触摸输入的坐标。
根据本发明的另一示例性实施方式的触摸感测***的驱动方法包括：在感测时段期间感测触摸传感器中的电荷量的变化，生成原始数据，并且将该原始数据暂时地存储在缓冲存储器中；在原始数据传输时段期间将从缓冲存储器读出的原始数据传输给算法执行单元；以及在算法执行时段期间利用算法执行单元来计算触摸输入的坐标。
在该触摸感测***及其驱动方法中，控制在缓冲存储器中存储的数据的量以及读取操作的开始时刻，以使得感测时段和原始数据传输时段彼此叠加。
附图说明
附图被包括进来以提供对本发明的进一步理解，并且被并入本说明书且构成本说明书的一部分，附图例示了本发明的实施方式，并且与说明书一起用于说明本发明的原理。在附图中：
图1是示出传统的触摸感测***的操作序列的视图；
图2是示出根据本发明的示例性实施方式的触摸感测***的框图；
图3是图2的触摸屏幕的部分放大顶平面图；
图4至图6是示出触摸屏幕和显示面板的各种组合的视图；
图7是示出根据本发明的实施方式的触摸感测***的驱动方法的流程图；
图8是示出在触摸屏幕驱动电路上的缓冲存储器和数据发送器的框图；
图9和图10是示出根据本发明的示例性实施方式的触摸感测***的操作序列的视图；
图11是示出当在感测时段和原始数据传输时段之间存在叠加时省略原始数据传输的示例的视图；以及
图12是示出原始数据传输的时刻的变化的另一示例的视图。
具体实施方式
下面将参考附图来详细描述本发明的实施方式。在整个说明书中，相同的附图标记表示基本相同的部件。在下面的描述中，当现有技术的已知功能或构造的详细描述将会不必要地使本发明的重要方面模糊时，将不省略这样的详细描述。
参考图2至图7，本发明的触摸感测***包括触摸屏幕TSP、触摸屏幕驱动电路等等。
触摸屏幕TSP可以结合到显示面板DIS的上偏振器POL1上(如图4中所示)，或者形成在显示面板DIS的上偏振器POL1与上基板GLS1之间(如图5中所示)。如图6中所示，在显示面板DIS内，触摸屏幕TSP上的触摸传感器可以以盒内(in-cell)类型与像素阵列一起嵌入在下基板中。在图4至图6中，“PIX”是指液晶单元的像素电极，“GLS2”是指下基板，并且“POL2”是指下偏振器。
本发明的显示装置可以实施为平板显示装置，例如，液晶显示器(LCD)、场发射显示器(FED)、等离子体显示面板(PDP)、有机发光显示器(OLED)或电泳显示器(EPD)。在下面的示例性实施方式中，应注意的是，虽然将描述有机发光二极管显示器作为平板显示装置的示例，但是本发明的显示装置不限于该示例。
显示面板DIS包括形成在两个玻璃基板之间的液晶层。显示面板DIS的下基板包括：多条数据线D1至Dm(m是正整数)、与数据线D1至Dm交叉的多条选通线G1至Gn(n是正整数)、形成在数据线D1至Dm与选通线G1至Gn的交叉处的多个TFT(薄膜晶体管)、用于以数据电压对液晶单元进行充电的多个像素电极、以及连接到像素电极以保持液晶单元的电压的存储电容器。
显示面板DIS上的像素形成在由数据线D1至Dm和选通线G1至Gn限定的像素区域中，并且布置在矩阵中。每个像素的液晶单元由通过施加到像素电极的数据电压和施加到公共电极的公共电压生成的电场来驱动，并且对入射光的透射率进行调整。响应于来自选通线G1至Gn的选通脉冲接通TFT，并且TFT将电压从数据线D1至Dm提供到像素电极。
黑色矩阵、滤色器等等可以形成在显示面板DIS的上基板上。显示面板DIS的下基板可以实施为具有COT(TFT上滤色器)结构。在该情况下，滤色器可以形成在显示面板DIS的下基板上。
偏振器附接在显示面板DIS的上基板和下基板上，并且用于设置液晶的预倾角的配向膜形成在接触液晶的内表面上。用于支持液晶层的盒间隙的柱状间隔物(columnspacer)形成在显示面板DIS的上基板和下基板之间。
显示面板DIS可以以任何已知的液晶模式来实施，这些液晶模式例如为：TN(扭曲向列)模式、VA(垂直配向)模式、IPS(共面转换)模式和FFS(边缘场切换)模式。背光单元可以布置在显示面板DIS的背表面上。背光单元实施为边缘型背光单元或直下型背光单元，以将光照射到显示面板DIS。
显示驱动电路包括数据驱动电路12、扫描驱动电路14和时序控制器20，并且将输入图像的视频数据写入到像素。
数据驱动电路12将从时序控制器20接收的数字视频数据RGB转换为模拟正/负伽马补偿电压，并且将数据电压输出到数据线D1至Dm。扫描驱动电路14将与数据电压同步的选通脉冲(或扫描脉冲)顺序地提供给选通线G1至Gn，并且选择显示面板DIS的被写入数据的线。
时序控制器20从主机***(未示出)接收时序信号，例如垂直同步信号Vsync、水平同步信号Hsync、数据使能信号DE和主时钟MCLK。时序控制器20生成用于控制扫描驱动电路14的操作时序的扫描时序控制信号以及用于控制数据驱动电路12的操作时序的数据时序控制信号。扫描时序控制信号包括：选通开始脉冲GSP、选通移位时钟、选通输出使能信号GOE等等。数据时序控制信号包括：源采样时钟SSC、极性控制信号POL、源输出使能信号SOE等等。
主机***可以连接到外部视频源设备(例如，导航***、机顶盒、DVD播放器、蓝光播放器、个人计算机(PC)、家庭影院***、广播接收器以及电话***)并且从外部视频源设备接收视频数据。主机***将来自外部视频源设备的视频数据转换为适合于在显示面板DIS上显示的格式。主机***运行与从算法执行单元30接收的坐标数据HIDxy关联的应用程序。
互电容触摸屏幕TSP包括Tx线T1至Tj(j是小于n并且大于或等于2的正整数)、与Tx线T1至Tj交叉的Rx线RX1至Rxi(i是小于m并且大于2的正整数)、以及形成在Tx线T1至Tj与Rx线Rx1至Rxi之间的触摸传感器Cm。触摸传感器Cm中的每一个具有形成在Tx线和Rx线之间的互电容。触摸感测***通过感测触摸前后的触摸传感器中的电荷量的变化来检测导电材料(诸如手指)的触摸以及触摸的位置。互电容触摸屏幕TSP将驱动信号提供给Tx线T1至Tj，并且通过与驱动信号同步的Rx线分别地感测各触摸传感器中的每一个的电容的变化。在互电容触摸屏幕中，被提供驱动信号的Tx线T1至Tj与接收触摸传感器信号的Rx线Rx1至Rxi分离。为了便于描述，驱动信号已经被例示为具有驱动信号的形式，但是驱动信号不限于此。例如，可以以包括方波脉冲、正弦波脉冲、三角波脉冲等等的各种形式来生成驱动信号。
触摸屏幕驱动电路包括Tx驱动电路32、Rx驱动电路34、触摸时序控制器36和算法执行单元30。触摸屏幕驱动电路将驱动信号提供给Tx线T1至Tj，并且与驱动信号同步地通过Rx线Rx1至Rxi感测触摸传感器信号。Tx驱动电路32、Rx驱动电路34和触摸时序控制器36可以集成在单个读出集成电路(ROIC)芯片40中。算法执行单元30可以实施为MCC(微控制器单元)。
触摸屏幕驱动电路将驱动信号顺序地施加到Tx线Tx1至Txj，与驱动信号同步地通过Rx线Rx1至Rxi接收触摸传感器信号，并且将触摸前后的触摸传感器中的电荷量的变化转换为数字数据，以生成原始数据。触摸屏幕驱动电路然后分析原始数据，并且将关于每个触摸输入的包含坐标数据HIDxy的触摸报告发送到主机***。
如本发明人(2012年8月21日)提交的美国专利申请No.13/590385中所教导的，触摸屏幕驱动电路可以以两个步骤来驱动触摸屏幕TSP，所述两个步骤包括：组感测步骤，其感测特定大小的组中的触摸屏幕TSP内的所有触摸传感器；以及部分感测步骤，其仅精确地感测已经检测到触摸输入的触摸传感器的组并且检测触摸输入位置。
Tx驱动电路32响应于从触摸控制器36输入的Tx设置信号来选择将被提供有驱动信号的Tx线，并且如图7中所示，将驱动信号顺序地提供到Tx线T1至Tj。在本发明中，能够通过如下方法来增加触摸前后的触摸传感器中的电荷量的变化：反复地累积触摸传感器Cm的电压N次(N是大于或等于2的正整数)并且，以所累积的电压来对Rx驱动电路34的电容器进行充电。为此，施加到Tx线T1至Tj中的每一条的驱动信号可以包括以预定时间间隔生成的N个驱动信号。在该情况下，N个驱动信号被相继地提供给每个触摸传感器Cm。
Rx驱动电路34响应于从触摸时序控制器36输入的Rx设置信号来选择将接收触摸传感器信号的Rx线。Rx驱动电路34对接收到的触摸传感器信号进行采样。Rx驱动电路34使用模数转换器(ADC)将采样的触摸传感器信号转换为数字数据，以输出触摸原始数据。Rx驱动电路34可以通过两条或更多条Rx线同时接收这些触摸传感器信号，或者通过一条Rx线接收触摸传感器信号，并且然后通过下一条Rx线接收触摸传感器信号。从Rx驱动电路34输出的原始数据被暂时地存储在图8中所示的缓冲存储器中。在触摸时序控制器36的控制下读出存储在缓冲器中的原始数据，并且将其发送给算法执行单元30。
触摸时序控制器36控制Tx驱动电路32的Tx通道建立、Tx驱动电路34的Rx通道建立、Rx驱动电路34的触摸传感器信号采样时序、Rx驱动电路34的模数转换时序等等。如图8中所示，触摸时序控制器36可以通过控制缓冲存储器31的写入和读取时序来控制原始数据传输的时序并且改变该时序。
算法执行单元30分析原始数据，将触摸前后的触摸传感器信号变化与预定阈值进行比较，如果信号变化大于或等于阈值则确定原始数据是触摸输入位置的数据，并且计算该触摸输入位置的坐标。算法执行单元30然后将坐标数据HIDxy发送给主机***。
算法执行单元30将用于控制缓冲存储器31中存储的数据的量的存储级别标记信号(LMK)发送给触摸时序控制器36，并且控制数据传输的时序。因此，算法执行单元30可以改变缓冲存储器中存储的数据的量以及数据读取操作的开始时序。如图9和图12中所示，算法执行单元30可以通过使用LMK信号来并行或串行地控制感测操作、原始数据传输操作以及算法执行操作。
通过控制缓冲存储器中的存储量和数据传输速率，本发明的触摸感测***能够在用于感测触摸传感器中的电荷量的变化的感测时段将原始数据发送给算法执行单元(如图9中所示)，从而改进触摸报告速率并且减少延迟。
图8是示出触摸屏幕驱动电路的缓冲存储器和数据发送器的框图。
参考图8，触摸屏幕驱动电路进一步包括缓冲存储器31和数据发送器33。
触摸时序控制器36从算法执行单元30接收LMK信号，并且控制缓冲存储器31中存储的数据的量。当原始数据被存储到由LMK指定的地址时，缓冲存储器31按照先入先出的顺序将原始数据发送给数据发送器33。数据发送器33将同步信号发送给算法执行单元30以向主机***30通知数据传输的开始时序，并且然后开始从缓冲存储器31接收的原始数据的传输。主机***30可以通过使用LMK来控制缓冲存储器31中存储的数据的量和原始数据传输的时序。
图9和图10是示出根据本发明的示例性实施方式的触摸感测***的操作序列的视图。
参考图9和图10，本发明的触摸感测***在第N感测时段期间感测触摸传感器中的电荷量的变化并且生成N帧原始数据。触摸感测***将原始数据暂时地存储在缓冲存储器31中，在与第N感测时段部分叠加的第N原始数据传输时段期间从缓冲存储器31读出N帧原始数据并且将其发送给算法执行单元30，并且然后在第N算法执行时段期间分析该N帧原始数据以计算触摸输入位置的坐标。因此，本发明的触摸感测***能够通过并行地处理触摸传感器的感测和原始数据传输操作来改进触摸报告速率并且减少延迟。第N算法执行时段与用于获得(N+1)帧原始数据的第(N+1)感测时段和第(N+1)原始数据传输时段叠加。
触摸感测***在第(N+1)感测时段期间感测触摸传感器中的电荷量的变化并且生成(N+1)帧原始数据。触摸感测***在与第(N+1)感测时段部分叠加的第(N+1)原始数据传输时段期间将(N+1)帧原始数据发送给算法执行单元30，并且然后在第(N+1)算法执行时段期间分析(N+1)帧原始数据以计算触摸输入位置的坐标。
在图9中，“原始数据读出开始”是当缓冲存储器31中的原始数据到达存储级别标记时开始从缓冲存储器31读出原始数据的时刻。
考虑激活未激活的触摸传感器所要求的时间，原始数据传输时段的开始时刻t2和t4应晚于感测时段的开始时刻t1和t3。原始数据传输时段的结束时刻应晚于感测时段的结束时刻。这是因为，如图11中所示，如果原始数据传输在仍然有未激活的触摸传感器时结束，则一些原始数据没有被发送给算法执行单元30。原始数据传输时段可以在空闲时段tP中结束。空闲时段tP可以是像素数据寻址时段或垂直消隐时段。对于以盒内类型嵌入在像素阵列中的像素来说，1个帧时段在时间上被划分为像素数据寻址时段(其中数据被写入到像素)和触摸传感器驱动时段(用于驱动触摸传感器)。垂直消隐时段是第N帧时段与第(N+1)帧时段之间的时段，在该时段期间没有输入任何输入图像数据和数据使能信号DE。
主机***30可以通过使用LMK来改变原始数据传输时段。如图12中所示，例如，主机***30可以按照下述顺序来控制触摸感测***的操作序列：感测时段、原始数据传输时段和算法执行时段。
如上所述，本发明通过使用缓冲存储器而允许感测操作和原始数据传输操作的并行处理，其中，数据存储量和读取操作的开始时刻是可变的。
虽然已经参考本发明的多个例示性实施方式描述了这些实施方式，但是应理解的是，本领域技术人员能够想到将落入本发明的原理的范围和精神内的很多其它修改和实施方式。更具体地，在本公开、附图和所附权利要求的范围内，组成部分和/或主题组合布置的布置的各种变化和修改都是可能的。对于本领域技术人员来说，除了组成部分和/或布置的变化和修改之外，替代使用也将是显而易见的。

Claims (6)

1.一种触摸感测***，所述触摸感测***包括：触摸屏幕驱动电路，所述触摸屏幕驱动电路在感测时段期间感测触摸传感器中的电荷量的变化，生成原始数据并且将所述原始数据暂时地存储在缓冲存储器中，在原始数据传输时段期间将从所述缓冲存储器读出的原始数据传输给算法执行单元，并且在算法执行时段期间利用所述算法执行单元来计算触摸输入的坐标，
其中，所述触摸屏幕驱动电路控制在所述缓冲存储器中存储的数据的量以及读取操作的开始时刻，以使得所述感测时段和所述原始数据传输时段彼此叠加。
2.根据权利要求1所述的触摸感测***，其中，在所述缓冲存储器中存储的数据的量和所述读取操作的开始时刻能够根据被外部地输入到所述缓冲存储器的存储级别标记信号而变化。
3.根据权利要求1所述的触摸感测***，其中，所述原始数据传输时段的开始时刻晚于所述感测时段的开始时刻。
4.根据权利要求3所述的触摸感测***，其中，所述原始数据传输时段的结束时刻晚于所述感测时段的结束时刻。
5.根据权利要求4所述的触摸感测***，其中，所述算法执行时段与下一感测时段以及下一原始数据传输时段叠加。
6.一种显示装置的驱动方法，所述驱动方法包括：
在感测时段期间感测触摸传感器中的电荷量的变化，生成原始数据，并且将所述原始数据暂时地存储在缓冲存储器中；
在原始数据传输时段期间将从所述缓冲存储器读出的原始数据传输给算法执行单元；以及
在算法执行时段期间利用所述算法执行单元来计算触摸输入的坐标，
其中，控制在所述缓冲存储器中存储的数据的量以及读取操作的开始时刻，以使得所述感测时段和所述原始数据传输时段彼此叠加。
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