CN104781771B - 并行的输入感测和显示更新 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施例一般提供用于与电容性感测装置集成的显示装置的处理系统。处理系统包括驱动器模块，其具有驱动器电路并通过第一源极线和第一共用电极耦合到子像素。驱动器模块配置成通过以第一电压驱动第一源极线来同时更新子像素、以及通过调制第一共用电极到第二电压和第三电压之间来驱动第一共用电极用于电容性感测。处理系统还包括耦合到多个接收器电极的接收器模块。接收器模块配置成在第一共用电极被调制到第二电压和第三电压之间时，从接收器电极接收结果信号。处理系统还包括配置成基于结果信号确定位置信息的确定模块。

Description

并行的输入感测和显示更新
技术领域
本发明一般涉及电容性感测装置。
背景技术
包括接近传感器装置(也通常被称为触摸垫或触摸传感器装置)的输入装置广泛应用于多种电子系统中。接近传感器装置典型地包括通常由表面区分的感测区，在其中接近传感器装置确定一个或多个输入对象的存在、位置和/或运动。接近传感器装置可用于为电子系统提供接口。例如，接近传感器装置通常用作较大计算系统的输入装置(诸如集成在或外设于笔记本或桌上型电脑的触摸垫)。接近传感器装置也经常用于较小计算系统中(诸如集成在蜂窝电话或平板电脑中的触摸屏)。
接近传感器可以包括一种或多种类型的电极，其配置成用于显示更新和/或用于传送输入感测信号。在接近传感器装置的感测区与计算装置的显示区集成或重叠的配置中，透明电极可以用于防止感测区显著地遮挡显示区的用户视野。这样的电极通常由诸如铟锡氧化物(ITO)的透明导电氧化物材料构成。
包括配置成执行显示更新及输入感测的电极的接近传感器装置可以按两种截然不同的且专用的模式来操作。在第一模式中，在第一专用时间段期间，电极可被驱动用于显示更新。在第二模式中，在第二专用时间段期间，感测信号可被传送到电极来执行输入感测。然而，由于硬件冲突及信号干扰，电极一般不同时按显示更新和输入感测模式来操作。例如，在更新显示的同时操作电极用于输入感测可能产生显示假象。此外，由于分配给执行显示更新的时间一般不能被减少到低于规定水平，要求这些功能在独立的且截然不同的时间段期间操作极大地减少可用来执行输入感测的时间。
因此，存在对用于增加可用于在接近传感器装置中执行显示更新和/或输入感测的时间量的改进的方法和装置的需求。
发明内容
本发明的实施例一般提供用于与电容性感测装置集成的显示装置的处理系统。该处理系统包括驱动器模块，驱动器模块具有驱动器电路并通过第一源极线和第一共用电极耦合到子像素。驱动器模块配置成通过以第一电压驱动第一源极线来同时更新子像素，以及通过调制第一共用电极于第二电压和第三电压之间来驱动第一共用电极用于电容性感测。该处理系统还包括耦合到多个接收器电极的接收器模块。接收器模块配置成在第一共用电极被调制到第二电压和第三电压之间时，从接收器电极接收结果信号。该处理系统还包括配置成基于结果信号确定位置信息的确定模块。
本发明的实施例也可以提供与电容性感测装置集成的显示装置。该显示装置包括子像素、耦合至子像素的第一源极线、耦合至子像素的第一共用电极、以及多个接收器电极。显示装置还包括耦合至第一源极线、第一共用电极以及多个接收器电极的处理系统。处理系统配置成通过以第一电压驱动第一源极线以及调制第一共用电极于第二电压和第三电压之间，来同时更新子像素以及驱动第一共用电极用于电容性感测。处理系统还配置成在第一共用电极被调制到第二电压和第三电压之间时，从接收器电极接收结果信号。该处理系统还配置成基于结果信号确定位置信息。
本发明的实施例还提供采用与电容性感测装置集成的显示装置的电容性感测的方法。显示装置包括子像素、耦合至子像素的第一源极线、耦合至子像素的第一共用电极、以及多个接收器电极。该方法包括通过以第一电压驱动第一源极线以及调制第一共用电极于第二电压和第三电压之间，来同时更新子像素以及驱动第一共用电极用于电容性感测。该方法还包括在第一共用电极被调制到第二电压和第三电压之间时，从接收器电极接收结果信号。该方法还包括基于结果信号确定位置信息。
附图说明
为了使上述特征能够以详细的方式来理解，通过参考实施例作出在上面简要总结的、更具体的描述，其中一些实施例在附图中例示。但要注意，由于本发明可容许其他相等地有效的实施例，这些附图仅例示本发明的实施例并且不应因此被认为对其范围的限定。
图1是具有集成输入装置的显示装置。
图2是依照本发明实施例的、图1的输入装置的局部示意性平面图。
图3是耦合至图2的输入装置的共用电极的、显示装置的局部示意图。
图4和图5例示适用于在图3的显示装置中使用的、两个示例类型的子像素。
图6是用于在图1-5的输入装置中并行地执行输入感测和显示更新的方法步骤的流程图。
图7A-7G依照图6的方法的若干示例性实现、例示作为时间的函数的、与子像素关联的电压。
为促进理解，已尽可能使用同样的参考标号来标明对附图而言是共同的同样元件。应预期到，在一个实施例中公开的元件可不经明确的叙述、而在其他实施例中可获益地使用。
具体实施方式
下列详细描述本质上仅仅是示范性的，并不意图限制本发明或本发明的应用和使用。而且，不存在由在先技术领域、背景技术、发明内容或下面具体实施方式中提出的、任何表达的或暗示的理论所约束的意图。
本发明的各种实施例一般提供用于以一个或多个共用电极并行执行输入感测和显示更新的系统和方法。该方法可以包括在并行调制耦合至子像素的一个或多个共用电极的同时以源极电压驱动一个或多个子像素来以共用电极执行输入感测。源极电压以及一个或多个共用电极被调制到的电压可被选择，使得在驱动阶段的结束时，该一个或多个子像素被充电至目标电压。因此，该方法和设备使得共用电极能够在没有干扰该一个或多个子像素的显示更新的情况下被调制用于输入感测，这极大地增加可用于执行输入感测和/或显示更新的时间量。
现在转向附图，图1是依照本发明实施例的、示例性输入装置100的框图。输入装置100包括具有诸如电容性感测装置的集成感测装置的显示装置160。输入装置100可配置成向电子系统(未示出)提供输入。如本文档所使用的，术语“电子系统”(或“电子装置”)广义地指能够电子地处理信息的任何系统。电子系统的一些非限制性示例包括各种大小和形状的个人计算机，诸如桌上型电脑、膝上型电脑、上网本电脑、平板电脑、网络浏览器、电子书阅读器和个人数字助理(PDA)。另外的示例电子系统包括复合型输入装置，诸如包括输入装置100和独立操纵杆或按键开关的物理键盘。进一步的示例电子系统包括诸如数据输入装置(包括遥控器和鼠标)和数据输出装置(包括显示屏幕和打印机)之类的外围设备。其他示例包括远程终端、信息亭、以及视频游戏机(例如，视频游戏控制台、便携式游戏装置等)。其他示例包括通信装置(包括诸如智能电话之类的蜂窝电话)和媒体装置(包括录音机、编辑器和诸如电视机的播放器、机顶盒、音乐播放器、数码相框和数码相机)。另外，电子系统可以是输入装置的主机或从机。
输入装置100能够实现为电子系统的物理部件，或能够与电子系统150物理地分离。视情况而定，输入装置100可使用下列项的任一个或多个与电子系统的部件通信：总线、网络以及其他有线或无线互连(包括串行和/或并行连接)。示例包括I2C、SPI、PS/2、通用串行总线(USB)、蓝牙、RF以及IRDA。
在图1绘示的实施例中，输入装置100示出为接近传感器装置(也通常被称为“触摸垫”或“触摸传感器装置”)，其配置成感测由一个或多个输入对象140在感测区120中提供的输入。示例输入对象140包括如图1所示的手指和触控笔。
感测区120覆盖显示装置160的显示屏，并包含在输入装置100之上、周围、之中和/或附近的任何空间，在其中输入装置100能够检测用户输入(例如，由一个或多个输入对象140提供的用户输入)。特定感测区的尺寸、形状和位置可以逐个实施例极大地改变。在一些实施例中，感测区120从输入装置100的表面沿一个或多个方向延伸到空间中，直至信噪比阻止充分准确的对象检测。这个感测区120沿特定方向延伸的距离，在各种实施例中，可以大约少于一毫米、数毫米、数厘米、或更多，而且可随所使用的感测技术的类型和期望的精度而显著变化。因此，一些实施例感测输入，其包括与输入装置100任何表面无接触、与输入装置100的输入表面(例如触摸表面)相接触、与耦合一定量外加力或压力的输入装置100的输入表面相接触、和/或它们的组合。在各种实施例中，输入表面可由传感器电极位于其中的壳体的表面来提供，由应用在传感器电极或任何壳体之上的面板来提供等。在一些实施例中，感测区120在投射到输入装置100的输入表面上时具有矩形形状。面板(例如LCD透镜)可以为输入对象提供有用的接触表面。
输入装置100可使用传感器组件和感测技术的任何组合来检测感测区120中的用户输入。输入装置100包括用于检测用户输入的一个或多个感测元件。一些实现配置成提供跨越一维、二维、三维或更高维空间的图像。一些实现配置成提供沿特定轴或平面的输入的投影。光标、菜单、列表和项目可以作为用户图形界面的组件来显示并且可以被缩放、定位、选择、滚动或移动。
在输入装置100的一些电阻性实现中，柔性且导电的第一层通过一个或多个间隔元件与导电的第二层分离。在操作期间，一个或多个电压梯度跨多层产生。按压柔性的第一层可使其充分弯曲而产生多层之间的电接触，导致反映多层间接触的点的电压输出。这些电压输出可用于确定位置信息。
在输入装置100的一些电感性实现中，一个或多个感测元件获得谐振线圈或线圈对引起的环路电流。电流的量值、相位和频率的某种组合可随后用于确定位置信息。
在输入装置100的一些电容性实现中，施加电压或电流以产生电场。附近的输入对象导致电场的变化，并且产生电容性耦合的可检测变化，其可作为电压、电流等的变化而被检测。
一些电容性实现使用诸如传感器电极的电容性感测元件150的阵列或其他规则或不规则的图案来产生电场。在一些电容性实现中，独立感测元件150可欧姆地短接在一起以形成更大的传感器电极。一些电容性实现利用电阻片(例如可以包括诸如ITO等的电阻性材料)，其可以是电阻均匀的。
一些电容性实现利用基于传感器电极与输入对象之间的电容性耦合的变化的“自电容”(或“绝对电容”)感测方法。在各种实施例中，传感器电极附近的输入对象改变传感器电极附近的电场，从而改变量得的电容性耦合。在一个实现中，绝对电容感测方法通过相对于基准电压(例如，系统地)调制传感器电极，以及通过检测传感器电极与输入对象之间的电容性耦合，来进行操作。
一些电容性实现利用基于传感器电极之间的电容性耦合的变化的“互电容”(或“跨电容”)感测方法。在各种实施例中，传感器电极附近的输入对象改变传感器电极之间的电场，从而改变量得的电容性耦合。在一个实现中，跨电容性感测方法通过检测在一个或多个发射器传感器电极(也称为“发射器电极”或“发射器”)和一个或多个接收器传感器电极(也称为“接收器电极”或“接收器”)之间的电容性耦合，来进行操作。发射器传感器电极可相对于基准电压(例如，系统地)来调制以传送发射器信号。接收器传感器电极可相对于基准电压保持大体恒定以促进结果信号的接收。结果信号可包括对应于一个或多个发射器信号和/或对应于一个或多个环境干扰源(例如其他电磁信号)的影响。传感器电极可为专用的发射器或接收器，或者传感器电极可配置成既传送又接收。备选地，接收器电极相对于地来调制。
在图1中，处理系统110示出为输入装置100的部件。处理系统110配置成操作输入装置100的硬件来检测感测区120中的输入。感测区120包括感测元件150的阵列。处理系统110包括一个或多个集成电路(IC)和/或其他电路组件的部分或全部。例如，用于互电容传感器装置的处理系统可包括配置成以发射器传感器电极来传送信号的发射器电路，和/或配置成以接收器电极来接收信号的接收器电路。在一些实施例中，处理系统110还包括电子可读指令，诸如固件代码、软件代码等。在一些实施例中，处理系统110的组件定位在一起，诸如在输入装置100的感测元件附近。在其他实施例中，处理系统110的组件在物理上是独立的，其中一个或多个组件靠近输入装置100的感测元件，而一个或多个组件在别处。例如，输入装置100可为耦合到桌上型电脑的外设，并且处理系统110可包括配置成在桌上型电脑的中央处理单元上运行的软件以及与该中央处理单元分离的一个或多个IC(或许具有关联的固件)。作为另一示例，输入装置100可物理地集成在电话中，并且处理系统110可包括作为该电话的主处理器的一部分的电路和固件。在一些实施例中，处理系统110专用于实现输入装置100。在其他实施例中，处理系统110也执行其他功能，诸如操作显示屏、驱动触觉制动器等。
处理系统110可实现为处理处理系统110的不同功能的一组模块。每一模块可包括作为处理系统110的一部分的电路、固件、软件或它们的组合。在各种实施例中，可使用模块的不同组合。示例模块包括用于操作诸如传感器电极和显示屏之类硬件的硬件操作模块，用于处理诸如传感器信号和位置信息之类数据的数据处理模块，以及用于报告信息的报告模块。另外的示例模块包括传感器操作模块，其配置成操作感测元件来检测输入；识别模块，其配置成识别诸如模式变更手势之类的手势；以及模式变更模块，其用于变更操作模式。
在一些实施例中，处理系统110直接通过引起一个或多个动作来响应在感测区120中的用户输入(或没有用户输入)。示例动作包括变更操作模式，以及诸如光标移动、选择、菜单导航和其他功能的GUI动作。在一些实施例中，处理系统110向电子系统的某个部件(例如，向与处理系统110分离的电子系统的中央处理系统，如果这样一个独立的中央处理系统存在的话)提供关于输入(或没有输入)的信息。在一些实施例中，电子系统的某个部件处理从处理系统110接收的信息以按用户输入进行动作，以致促进全范围的动作，包括模式变更动作和GUI动作。
例如，在一些实施例中，处理系统110操作输入装置100的感测元件来产生指示感测区120中输入(或没有输入)的电信号。处理系统110在产生提供给电子系统的信息中，可对该电信号执行任何适量的处理。例如，处理系统110可对从传感器电极获得的模拟电信号进行数字化。作为另一示例，处理系统110可执行滤波或其他信号调节。作为又一示例，处理系统110可减去或以其他方式考虑基线，以使得信息反映电信号和基线之间的差异。作为另一些示例，处理系统110可确定位置信息，将输入识别为命令，识别笔迹等。
本文使用的“位置信息”广义地包含绝对位置、相对位置、速度、加速度和其他类型的空间信息。示例性的“零维”位置信息包括近/远或接触/非接触信息。示例性的“一维”位置信息包括沿轴的位置。示例性的“二维”位置信息包括在平面中的运动。示例性的“三维”位置信息包括在空间中的瞬时或平均速度。进一步的示例包括空间信息的其他表示。也可确定和/或存储关于一种或多种类型位置信息的历史数据，包括，例如随时间追踪位置、运动、或瞬时速度的历史数据。
在一些实施例中，输入装置100采用由处理系统110或由某个其他处理系统操作的附加输入组件来实现。这些附加输入组件可为感测区120中的输入提供冗余的功能性，或某个其他功能性。图1示出感测区120附近的按钮130，其能够用于促进使用输入装置100的项目的选择。其他类型的附加输入组件包括滑块、球、轮、开关等。相反地，在一些实施例中，输入装置100可在没有其他输入组件的情况下实现。
一些实施例中，输入装置100包括触摸屏界面，并且感测装置的感测区120与显示装置160的显示屏的有源区的至少一部分重叠。例如，输入装置100可包括覆盖该显示屏的、大体透明的传感器电极，以及为关联的电子系统提供触摸屏界面。该显示屏可以是能向用户显示可视界面的、任何类型的动态显示器，并可包括任何类型的发光二极管(LED)、有机LED(OLED)、阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)、等离子体、电致发光(EL)，或其他显示技术。输入装置100和显示屏幕可共用物理元件。例如，一些实施例可将相同电组件的一些用于显示及感测。作为另一示例，显示装置可部分或整个地由处理系统110操作。
应理解，尽管本发明的许多实施例在完全功能设备的上下文中描述，本发明的机理能够作为采用多种形式的程序产品(例如软件)来被分配。例如，本发明的机理可作为电子处理器可读取的信息承载介质(例如，可由处理系统110读取的、非暂时性计算机可读和/或可记录/可写的信息承载介质)之上的软件程序来实现及分配。另外，无论用于执行分配的介质的特定类型，本发明的实施例同样地适用。非暂时性、电子可读介质的示例包括各种光盘、存储棒、存储卡、存储模块等。电子可读介质可基于闪速、光、磁、全息、或任何其他存储技术。
图2是依照本发明实施例的、图1的输入装置100的局部示意性平面图。输入装置100包括感测元件150的阵列、处理系统110以及屏蔽电极。感测元件150的阵列包括多个发射器电极210(例如210-1、210-2、210-3等)，其中每个发射器电极可以包括一个或多个共用电极，以及多个接收器电极220(例如220-1、220-2、220-3等)。处理系统110可以包括驱动器模块240、接收器模块245、确定模块250以及可选存储器260。处理系统IC 110通过多个导电布线迹线耦合至发射器电极210。导电布线迹线可以通过屏蔽电极从接收器电极220屏蔽。在其他实施例中，接收器电极220的每个可以包括一个或多个共用电极。
接收器模块245耦合到多个接收器电极220并配置成从接收器电极220接收表示感测区120中输入(或没有输入)和/或环境干扰的结果信号。接收器模块245也可以配置成将结果信号传递到确定模块250以供确定输入对象的存在和/或传递到可选存储器260以供储存。在各种实施例中，处理系统IC 110可以耦合至驱动器以供驱动发射器电极210。驱动器可使用薄膜晶体管(TFT)来制作并且可以包括开关、组合逻辑、多路复用器以及其他选择及控制逻辑。
包括驱动器电路(其包括在处理系统IC 110中)的驱动器模块240，可以配置用于更新显示装置160的显示屏上的图像。例如，驱动器电路可以包括配置成通过像素源极驱动器施加一个或多个像素电压到显示像素电极上的显示电路和/或传感器电路。显示和/或传感器电路也可以配置成施加一个或多个共用驱动电压到共用电极上来更新显示屏。另外，处理系统IC 110配置成通过驱动发射器信号到共用电极上来将共用电极作为发射器电极操作用于输入感测。
尽管例示在图2中的处理系统包括一个IC，处理系统可以以多个IC实现来控制输入装置中的各种组件。例如，处理系统IC 110的功能可以实现在多于一个集成电路中，其能够控制显示模块元件(例如共用电极)并驱动发射器信号和/或接收从感测元件150的阵列接收的结果信号。在存在多于一个处理系统IC 110的实施例中，独立处理系统IC 110之间的通信可以通过同步机构实现，其对提供到发射器电极210的信号按序排好。备选地，该同步机构可以在IC的任一个的内部。
发射器电极210和接收器电极220通过一个或多个绝缘体彼此欧姆地绝缘，该一个或多个绝缘体将发射器电极210与接收器电极220分离并防止它们彼此电短接。电绝缘材料在电极于其处交叉的交迭区分离发射器电极210和接收器电极220。在一个这样的配置中，发射器电极210和/或接收器电极220以跳线连接相同电极不同部分的方式来形成。在其他配置中，发射器电极210和接收器电极220由一层或多层电绝缘材料或由一个或多个衬底来分离，如以下更详细地描述。
在发射器电极210和接收器电极220之间局部化电容性耦合的区域可以被称为“电容性像素”。发射器电极210和接收器电极220之间的电容性耦合随与发射器电极210和接收器电极220关联的感测区域120中输入对象的接近和运动而变化。
在一些实施例中，传感器图案被“扫描”以确定这些电容性耦合。换言之，驱动发射器电极来传送发射器信号。可操作发射器使得每次一个发射器电极进行传送，或者多个发射器电极同时进行传送。在多个发射器电极同时传送的场合，这些多个发射器电极可以传送相同发射器信号并有效地产生实际上更大的发射器电极，或者这些多个发射器电极可以传送不同的发射器信号。例如，多个发射器电极可以根据使它们对接收器电极的结果信号的组合效果能够被独立地确定的一个或多个编码方案，来传送不同的发射器信号。发射器电极可以传送发射器信号脉冲。发射器信号脉冲可包括多个发射器信号周期(例如20-40个电容样本)。典型地，针对每一电容性帧的每一行可传送两个或多个发射器信号脉冲。
接收器传感器电极可被单个地或多个地操作来获得结果信号。结果信号可用于确定电容性像素处的电容性耦合的度量。
来自电容性像素的度量的集合形成“电容性图像”(也是“电容性帧”)，其代表像素处的电容性耦合。可在多个时间段内获得多个电容性图像，并且它们之间的差异用于导出关于感测区中输入的信息。例如，在连续的时间段内获得的连续电容性图像能够用于追踪进入、退出感测区以及在感测区内的一个或多个输入对象的运动。
在一些触摸屏实施例中，发射器电极210可以包括用在更新显示屏的显示中的一个或多个共用电极(例如“V-com电极”)。在其他实施例中，接收器电极220包括用在更新显示屏的显示中的一个或多个共用电极(例如“V-com电极”)。在另一些实施例中，发射器电极210和接收器电极220包括用在更新显示屏的显示中的一个或多个共用电极(例如“V-com电极”)。这些共用电极可布置于适当的显示屏衬底上。例如，共用电极可布置于一些显示屏(例如，平面内切换(IPS)或平面至线切换(PLS))的TFT玻璃上，在一些显示屏(例如，图案垂直调整(PVA)或多域垂直调整(MVA))的滤色玻璃的底部上，有机发光二极管(OLED)的玻璃衬底上等。在这种实施例中，共用电极也能够称为“组合电极”，因为它执行多种功能。在各种实施例中，两个或多个发射器电极210可共用一个或多个共用电极。
在各种触摸屏实施例中，“电容性帧速率”(获得连续电容性图像的速率)可以与“显示帧速率”(更新显示图像的速率，包括刷新屏幕来重新显示相同的图像)的那个相同或不同。在其中两个速率不同的一些实施例中，在不同显示更新状态获得连续电容性图像，并且不同显示更新状态可影响所获得的电容性图像。换言之，显示更新尤其影响背景电容性图像。因此，若在显示更新处于第一状态时获得第一电容性图像，并且在显示更新处于第二状态时获得第二电容性图像，则第一和第二电容性图像可能不同，这是由于与显示更新状态关联的背景电容性图像的差异，而不是由于感测区中的变化。当电容性感测和显示更新电极彼此非常接近、或当它们被共用时(例如组合电极)，这更加有可能。
为了解释的方便，在特定显示更新状态获得的电容性图像被认为属于特定帧类型。换言之，特定帧类型与特定电容性感测序列与特定显示序列的映射关联。因此，在第一显示更新状态期间获得第一电容性图像被认为属于第一帧类型，在第二显示更新状态期间获得第二电容性图像被认为属于第二帧类型，在第三显示更新状态期间获得第三电容性图像被认为属于第三帧类型，诸如此类。在显示更新状态和电容性图像获得的关系是周期性的场合，所获得电容性图像在帧类型间循环并随后重复。
图3是耦合至共用电极350的显示装置160的局部示意图，共用电极350配置成作为图2的输入装置100中的发射器电极210来操作。显示装置160包括多个显示行310，其中每个显示行310包括多个子像素320-1、320-2、320-3、...、320-N(全体“子像素320”)以及配置用于显示更新的子像素电路。与每个子像素320关联的子像素电路可以包括选择线330(例如330-1、330-2、330-3、...、330-N)以及源极线340(例如340-1、340-2、340-3、...、340-N)。选择信号可由选择线330接收来选择一个或多个子像素320用于显示更新。所选择的子像素320可以随后以由源极线340-N接收的源极电压和/或由共用电极350接收的共用电压来驱动。
尽管图3中例示的实施例包括每个子像素320的独立选择线330，但在其他实施例中，每个选择线330可以配置成一次选择多于一个子像素320。例如，在一个实施例中，选择线330可以选择全部显示行330用于更新(例如从子像素320-1到320-N)。在其他实施例中，选择线330可以选择一种或多种类型的子像素320，例如，与特定像素颜色分量(例如红、绿、蓝、黄、白等)关联的子像素320、或包括一个或多个像素的子像素。
一旦子像素320被选择，源极电压可以由源极线340接收来将子像素充电到预定电平(例如目标电压或电流)。预定电平可以与子像素320的所期望亮度水平关联。在其他实施例中，一个或多个子像素320可以耦合至单个源极线340(例如通过逻辑电路)以便使该一个或多个子像素320能够被充电到相同的预定电平。在各种实施例中，源极电压可以是大体上恒定的电压。在其他实施例中，源极电压可以在至少两个电压之间转换。
共用电极350可以配置成向子像素320提供共用电压。尽管共用电极350被例示为单个、连续电极，但在其他实施例中，共用电极350被分为多个分段，其中每个分段向一个或多个子像素320提供共用电压。
在一个实施例中，子像素320-1到320-3可以与单个像素关联。例如，子像素320-1可以表示具有RGB子像素布置的单个像素的红色(R)子像素、子像素320-2可以表示其绿色(G)子像素以及子像素320-3可以表示其蓝色(B)子像素。另外，如图5所示，子像素320-1、320-2、320-3可以以多路复用器(未示出)耦合在一起，并按序地被驱动用于显示更新，在下面进一步描述。也可以预期，可以使用其他类型的子像素布置，包括，例如RGBG、RGBW、RGBY等。
显示装置160的每个显示行310可以包括任何数量的子像素320。例如，具有1280×768分辨率以及RGB子像素布置的示例性显示装置160可以包括1280个显示行310，其中每个显示行310包括2304个子像素320。在另一个示例中，具有1920×1080分辨率以及RGB子像素布置的显示装置160可以包括1920个显示行310，其中每个显示行310包括3240个子像素320。另外，子像素320的对于一个的显示行310可以被耦合到单个共用电极350。例如，在具有1280个显示行310和64个共用电极350的示例性显示装置160中，子像素320的20个显示行310可以被耦合到每个共用电极350。
图4和图5例示适用于在图3的显示装置160中使用的两个示例性类型的子像素320。图4例示LCD子像素配置。LCD子像素配置包括液晶(LC)元件410以及可选的存储电容器405。在LCD子像素的操作期间，可以由选择线330选择子像素320，并且与子像素关联的电容性元件可以基于由源极线340接收到的源极电压以及由共用电极350接收到的共用电压被充电到预定电平。在一个实施例中，在LCD子像素的操作期间，液晶(LC)元件410可以以由源极线340接收到的源极电压以及由共用电极340接收到的共用电压被充电至预定电平。一旦液晶元件410被充电到所期望的电压电平，子像素320可以被取消选择(例如通过停止或调制选择信号)。在另一实施例中，在LCD子像素的操作期间，可以由选择线330选择子像素320，并且存储电容器405可以以由源极线340接收到的源极电压以及由共用电极350接收到的共用电压被充电到所期望的电平。一旦存储电容器405被充电到所期望的电压电平，子像素320可以被取消选择(例如通过停止或调制选择信号)，并且可以将跨存储电容器405的电压施加到LC元件410。
图5例示有机发光二极管(OLED)子像素配置。OLED子像素配置包括OLED装置510以及可选的存储电容器505。在一个实施例中，在OLED子像素的操作期间，可以选择子像素320，并且OLED装置510以源极线340和共用电极350被驱动到预定电平。一旦OLED装置510被驱动到预定电平，子像素320可以被取消选择。在另一实施例中，在OLED子像素的操作期间，可以选择子像素320，并且存储电容器505以源极线340和共用电极350被充电到所期望的电平。一旦存储电容器505被充电到所期望的电压电平，子像素320可以被取消选择，并且可以将跨存储电容器505的电压施加到OLED装置510。
尽管图4和5例示两个示例性显示技术(即LED和OLED)，本文描述的技术也可以以其他类型的像素和子像素显示技术来实现。进一步地，尽管图4和5各自例示单个、可选的存储电容器405、505，应预期，每个子像素320可以包括多于一个存储电容器。
一般而言，在具有集成感测装置的显示装置中，显示更新和输入感测可以在独立且截然不同的时间段期间执行。因此，在显示更新阶段期间，共用电极保持在大体上恒定的基准电压，并且以源极电压驱动源极线来更新一个或多个子像素。进一步地，在输入感测阶段期间(例如水平或垂直消隐阶段)，以一个或多个电压转换调制一个或多个共用电极。然而，重要的是，显示更新和触摸感测阶段不重叠。
并行输入感测和显示更新
在本发明的各种实施例中，输入感测可以与显示更新并行执行。具体地，在以源极电压驱动耦合至子像素320的源极线340用于显示更新时，可以调制耦合至子像素320的共用电极350用于输入感测。在一个实施例中，在驱动子像素320用于显示更新时，耦合至子像素320的共用电极350可被调制到基准电压以上及以下。在这个实施例中，共用电极350在仍向子像素320提供基准电压的同时可被操作用于输入感测，并且因而，在驱动阶段的结束不会消极地影响跨子像素320的结果电压。因而，输入感测可以与显示更新并行执行，而没有显著地影响显示装置160显示的图像。有益地，通过使输入感测能够与显示更新并行执行，专用的输入感测阶段可被避免，并且可用于输入感测的时间量得到显著增加。
图6是用于在图1-5的输入装置100中并行执行输入感测和显示更新的方法步骤的流程图。图7A依照图6的方法的示例性实现、例示作为时间的函数的、施加至源极线340和共用电极350的电压。尽管该方法步骤结合图1-5和图7A来描述，但是本领域技术人员将理解，配置成按任何适当顺序执行该方法步骤的任何系统，都落在本发明的范围内。
该方法开始于步骤610，在这里子像素320被更新，而耦合至子像素320的共用电极350被并行地驱动用于输入感测(例如电容性感测)。在步骤612，通过以第一电压信号710-1驱动耦合至子像素320的源极线340，子像素320可被更新。尽管第一电压信号710-1例示为恒定电压，在其他实施例中，第一电压信号可以被调制到两个或多个电压电平之间。并行地，在步骤614，耦合至子像素320的共用电极350可被调制到第二电压720-1和第三电压730-1之间来执行输入感测，如图7A所示。作为结果，在这个实施例中，在并行的输入感测和显示更新阶段期间，由共用电极350和源极线340两者来驱动子像素320。另外，可以以关于源极线340以其被驱动的电压来选择共用电极350以其被调制的电压，使得在驱动阶段的结束，子像素320的亮度达到预定水平。另外，驱动到源极线340的第一电压信号710-1可被选择成基于共用电极350的已知电压转换来提供正确的亮度。
图7A例示在其中共用电极350被调制到基准电压725-1以上及以下的实施例。然而，应预期，可以使用调制共用电极350以驱动子像素320到所期望电平的其他方法。在各种实施例中，图2的驱动器模块240可以依照在图7A-7G中例示的技术来操作，以同时更新子像素320以及通过调制共用电极350到两个或多个电压之间来驱动一个或多个共用电极350(例如第一共用电极和第二共用电极)用于电容性感测。
图7B例示当以在图7A中例示的电压驱动子像素320时，作为时间的函数的跨子像素320的结果电压740-1。重要地，尽管共用电极350的调制(和/或施加到源极线340的第一电压信号710-1的调制)可以歪曲跨子像素320的结果电压740-1的轨线，共用电极350和源极线340的电压可被选择使得，在驱动阶段T1的结束，子像素320被充电至目标电压750。驱动阶段T1可以基于包括显示分辨率、子像素布置以及显示刷新率的因素。例如，在具有1280×768分辨率、RGB子像素布置以及60Hz刷新率的显示装置160中，可以为更新每一显示线分配大约13微秒(μs)。因此，假定在给定显示线中的每种类型的子像素320(例如R、G或者B)按序地被更新，分配给每个子像素320的驱动阶段T1可能少于大约4.3μs(例如2-3μs)。进一步地，若显示装置每秒刷新60次，在子像素320已被驱动到预定电平后，子像素320保持在或接近那个电平大约16.7毫秒(ms)，在其后子像素320可以再次被选择并被驱动到不同的电平。因此，尽管在驱动阶段T1期间，跨子像素320的结果电压740-1可以在目标电压750以上或以下波动，这样的波动对于用户而言相对地短暂并且是用户察觉不到的(或几乎察觉不到)。尽管示例性实施例结合特定装置规格(例如分辨率、刷新率、驱动阶段)来描述，本领域技术人员将理解，本文公开的技术可以应用到具有不同规格和特征的其它装置。
图7C例示在其中与图7A中描绘的相比，共用电极350以更高频率、更低电压及不同相位被调制到基准电压725-2以上及以下的实施例；然而，更高频率、更低电压及不同相位的每个可以独立地或按任何组合来应用。图7D例示当子像素320以在图7C中例示的电压被驱动时，作为时间的函数的、跨子像素320的结果电压740-1。以更高频率和/或更低电压调制共用电极350可以降低跨子像素320的电压波动的幅度。尽管图7A和7C的每个例示0伏(V)的基准电压725，也可以使用非零的基准电压。
图7E例示当子像素320以在图7A以及7C中例示的电压被驱动时，作为时间的函数的、跨子像素320的结果电压740-1、740-2。为了比较的目的，图7E还例示当以第一电压信号710驱动耦合至子像素320的源极线340，以及耦合至子像素320的共用电极350保持在大体恒定的基准电压(即，共用电极350没有被调制用于输入感测)时，跨子像素320的结果电压740-3。如所示，在每个技术中，子像素320到驱动阶段T1的结束被充电至目标电压750。
在各种实施例中，在驱动一个或多个子像素320用于显示更新的同时用于调制一个或多个共用电极350用于输入感测的其他技术也可被利用。例如，可使用不同调制频率、波形、极性及相位，并且可以使用比图7A及7C中例示的那些更高或更低的电压。另外，尽管图7A和7C都例示偶数的电压转换(例如从电压720到电压730的转换)，任何整数或非整数的电压转换可在每个驱动阶段T1期间发生来达到跨子像素320的所期望结果电压750。
图7F和7G例示在其中以各种多电平方波来驱动共用电极350的实施例。如所示，当并行执行输入感测和显示更新时，可以按多种方式调制共用电极350。例如，如图7F所示，共用电极350的电压可以调制到相同极性的电压之间。换言之，共用电极350可以调制到第二电压(例如720-3)和第三电压(730-3)之间以及在第二(或第三)电压和第四电压(例如721或731)之间，如图7F所示。另外，如图7G所示，共用电极350以其被调制的电压可以在驱动阶段T1期间被改变。尽管图7A、7C、7F及7G例示方波，可以使用任何形状或类型的波形。
在又一些其他实施例中，共用电极350以其被调制的电压可以在驱动阶段T1期间由处理系统110调整，例如，为了确保子像素320被充电至所期望目标电压750。在一个示例中，处理系统110可以确定，给定电流调制技术或波形，子像素320可以超过或低于目标电压750。作为响应，处理系统110可以增加或降低施加到共用电极350和/或源极线340上的一个或多个电压来使得子像素320在驱动阶段T1的结束能够达到所期望目标电压750。在另一示例中，处理系统110可以确定，在一个或多个过去的阶段TN的结束，跨子像素320的电压高于或低于目标电压750。作为响应，处理系统110可以增加或降低施加到共用电极350和/或源极线340上的一个或多个电压来使得子像素320在当前或将来的驱动阶段TN的结束能够达到所期望目标电压750。通过使输入感测能够与显示更新并行地而不是在专用的输入感测时间段期间执行，输入感测和/或显示更新执行的速率可以响应内部或外部干扰源而被改变。例如，若外部地耦合到输入装置100(例如经由外部电池充电模块)的噪声(例如电磁干扰)干扰接收器电极220接收的结果信号，输入感测执行的速率可能被改变。另外，若输入感测的速率依赖显示刷新率或与其关联，显示刷新率可被改变来降低干扰的影响。在各种实施例中，驱动器模块240可以按第一更新频率更新子像素320，按第一更新频率以及、响应于从第一更新频率到第二更新频率的转换来检测与来执行电容性感测关联的干扰。例如，具有60Hz图像刷新率的装置可被降低到57Hz或增加到63Hz以便降低内部或外部干扰源的影响。
因此，提出本文阐述的实施例和示例以便最好地解释本发明和其特定应用，从而使得本领域技术人员能够实现并使用本发明。但是，本领域技术人员将认识到，前述描述和示例仅为了例示和示例的目的而提出。所阐述的描述并不意在是穷举性的或将本发明限定到所公开的精确形式。

Claims (16)

1.一种用于与电容性感测装置集成的显示装置的处理系统，所述处理系统包括：
包括驱动器电路的驱动器模块，所述驱动器模块通过第一源极线和第一共用电极耦合到子像素，其中所述驱动器模块配置成同时地：
通过以第一电压驱动所述第一源极线来更新所述子像素；以及
通过调制所述第一共用电极到第二电压和第三电压之间来驱动所述第一共用电极用于电容性感测；
接收器模块，其耦合到多个接收器电极，配置成在所述第一共用电极被调制到所述第二电压和所述第三电压之间时，从所述接收器电极接收结果信号；以及
确定模块，其配置成基于所述结果信号确定位置信息。
2.如权利要求1所述的处理系统，其中所述驱动器模块配置成：
按第一更新频率更新所述子像素；
检测与所述电容性感测关联的干扰；以及
从所述第一更新频率转换到第二更新频率。
3.如权利要求1所述的处理系统，其中调制所述第一共用电极到所述第二电压和所述第三电压之间包括以大体上方波驱动所述第一共用电极。
4.一种与电容性感测装置集成的显示装置，包括：
子像素；
第一源极线，其耦合至所述子像素；
第一共用电极，其耦合至所述子像素；
多个接收器电极；以及
具有驱动器模块的处理系统，所述处理系统耦合至所述第一源极线、第一共用电极以及多个接收器电极，所述处理系统配置成：
通过下列方式同时更新所述子像素以及驱动所述第一共用电极用于电容性感测：
以第一电压驱动所述第一源极线；以及
调制所述第一共用电极到第二电压和第三电压之间；
在所述第一共用电极被调制到所述第二电压和所述第三电压之间时，从所述接收器电极接收结果信号；以及
基于所述结果信号确定位置信息。
5.如权利要求1所述的处理系统或权利要求4所述的显示装置，其中更新所述子像素包括驱动与所述子像素关联的电容性元件到预定电平来达到所述子像素的第一亮度水平。
6.如权利要求1所述的处理系统或权利要求4所述的显示装置，其中更新所述子像素包括驱动与所述子像素关联的发光二极管到预定电平来达到所述子像素的第一亮度水平。
7.如权利要求1所述的处理系统或权利要求4所述的显示装置，其中所述处理系统配置成同时更新所述子像素、驱动所述第一共用电极用于电容性感测、以及通过调制第二共用电极到所述第二电压和所述第三电压之间来驱动所述第二共用电极用于电容性感测。
8.如权利要求1所述的处理系统或权利要求4所述的显示装置，其中所述处理系统配置成同时更新所述子像素以及通过调制所述第一共用电极到所述第二电压和所述第三电压之间以及到所述第二电压和第四电压之间来驱动所述第一共用电极用于电容性感测。
9.如权利要求4所述的显示装置，其中所述处理系统配置成：
按第一更新频率更新所述子像素；
检测与所述电容性感测关联的干扰；以及
从所述第一更新频率转换到第二更新频率。
10.如权利要求4所述的显示装置，其中调制所述第一共用电极到所述第二电压和所述第三电压之间包括以大体上方波驱动所述第一共用电极。
11.一种电容性感测的方法，采用与电容性感测装置集成的显示装置，所述电容性感测装置具有子像素、耦合至所述子像素的第一源极线、耦合至所述子像素的第一共用电极、以及多个接收器电极，所述方法包括：
通过下列方式同时更新所述子像素以及驱动所述第一共用电极用于电容性感测：
以第一电压驱动所述第一源极线；以及
调制所述第一共用电极到第二电压和第三电压之间；
在所述第一共用电极被调制到所述第二电压和所述第三电压之间时，从所述接收器电极接收结果信号；以及
基于所述结果信号确定位置信息。
12.如权利要求11所述的方法，其中更新所述子像素包括驱动与所述子像素关联的电容性元件到预定电平来达到所述子像素的第一亮度水平。
13.如权利要求11所述的方法，其中更新所述子像素包括驱动与所述子像素关联的发光二极管到预定电平来达到所述子像素的第一亮度水平。
14.如权利要求11所述的方法，还包括同时更新所述子像素、驱动所述第一共用电极用于电容性感测、以及通过调制第二共用电极到所述第二电压和所述第三电压之间来驱动所述第二共用电极用于电容性感测。
15.如权利要求11所述的方法，还包括同时更新所述子像素以及通过调制所述第一共用电极到所述第二电压和所述第三电压之间以及到所述第二电压和第四电压之间来驱动所述第一共用电极用于电容性感测。
16.如权利要求11所述的方法，还包括：
按第一更新频率更新所述子像素；
检测与所述电容性感测关联的干扰；以及
从所述第一更新频率转换到第二更新频率。
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