CN104834406B - 一种集成触摸功能的显示装置及其驱动方法 - Google Patents

一种集成触摸功能的显示装置及其驱动方法 Download PDF

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Abstract

提供了一种集成触摸功能的显示装置及其驱动方法。一种集成触摸功能的显示装置，包括：显示单元；触摸检测电路，被配置以进行触摸检测，并生成多个触摸检测信号；以及驱动单元，被配置以同时驱动显示单元的数据刷新以及触摸检测电路的触摸检测，其中，数据刷新区域和触摸检测区域不重合。本发明通过触摸和显示同时驱动，延长了显示像素的充电时间，解决集成触摸高分辨率显示装置的充电时间不足的问题。同时，通过增加参考单元，得到不受触摸影响且实时反映显示驱动(即，数据刷新)带来的信号干扰的参考电压，从而能够去除触摸检测中的背景噪声，提高信噪比，保证触摸识别的准确性。

Description

一种集成触摸功能的显示装置及其驱动方法
技术领域
本发明涉及触摸屏，更具体地说，涉及集成触摸功能的显示装置以及该显示装置的驱动方法。
背景技术
目前的触摸技术一般采用的是分时驱动，即时序控制器将一帧周期时分(time-divide)成显示时间T1和触摸时间T2。在显示时间内给显示装置中的存储电容充电；在触摸时间内，用于触摸信号的探测，但这样会造成存储电容充电时间缩短，影响显示效果。
发明内容
本发明的另外方面和优点部分将在后面的描述中阐述，还有部分可从描述中明显地看出，或者可以在本发明的实践中得到。
本公开提供了一种集成触摸功能的显示装置，包括：显示单元；触摸检测电路，被配置以进行触摸检测，并生成多个触摸检测信号；以及驱动单元，被配置以同时驱动显示单元的数据刷新以及触摸检测电路的触摸检测，其中，数据刷新区域和触摸检测区域不重合。
本公开还提供一种集成触摸功能的显示装置的驱动方法，所述显示装置包括显示单元和触摸检测电路，该方法包括：同时驱动显示单元的数据刷新以及触摸检测电路的触摸检测，其中，在同一时间段，数据刷新区域和触摸检测区域不重合。
本发明通过触摸和显示同时驱动，延长了显示像素的充电时间，解决集成触摸高分辨率显示装置的充电时间不足的问题。同时，通过增加参考单元，得到不受触摸影响且实时反映显示驱动(即，数据刷新)带来的信号干扰的参考电压，从而能够去除触摸检测中的背景噪声，提高信噪比，保证触摸识别的准确性。
附图说明
通过结合附图对本发明的优选实施例进行详细描述，本发明的上述和其他目的、特性和优点将会变得更加清楚，其中相同的标号指定相同结构的单元，并且在其中：
图1是根据本发明实施例的集成触摸功能的显示装置的示意图；
图2是根据本发明实施例的第一数据刷新和触摸扫描方法示意图；
图3是根据本发明实施例的第二数据刷新和触摸扫描方法示意图；
图4是根据本发明实施例的第一触摸检测电路结构示意图；
图5是根据本发明实施例的第一触摸检测电路噪声处理的基本构架图；
图6是根据本发明实施例的第一触摸检测电路噪声处理装置的电路图；
图7是根据本发明实施例的第二触摸检测电路噪声处理的基本构架图；
图8是根据本发明实施例的第二触摸检测电路噪声处理装置的具体电路图；
图9是根据本发明实施例的第二触摸检测电路结构示意图；
图10是根据本发明实施例的第三触摸检测电路噪声处理装置的具体电路图；
图11是根据本发明实施例的第四触摸检测电路噪声处理装置的具体电路图。
具体实施方式
下面将参照示出本发明实施例的附图充分描述本发明。然而，本发明可以以许多不同的形式实现，而不应当认为限于这里所述的实施例。相反，提供这些实施例以便使本公开透彻且完整，并且将向本领域技术人员充分表达本发明的范围。在附图中，为了清楚起见放大了组件。
应当理解，当称“元件”“连接到”或“耦接”到另一元件时，它可以是直接连接或耦接到另一元件或者可以存在中间元件。相反，当称元件“直接连接到”或“直接耦接到”另一元件时，不存在中间元件。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
应当理解，尽管这里可以使用术语第一、第二、第三等描述各个元件、组件和/或部分，但这些元件、组件和/或部分不受这些术语限制。这些术语仅仅用于将元件、组件或部分相互区分开来。因此，下面讨论的第一元件、组件或部分在不背离本发明教学的前提下可以称为第二元件、组件或部分。
这里使用的术语仅仅是为了描述特定实施例的目的，而并不意图限制本发明。这里使用的单数形式“一”、“一个”和“那(这个)”也意图包含复数形式，除非上下文中明确地指出不包含。应当理解，术语“包括”当用在本说明书中时指示所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其组合的存在或添加。
除非另有定义，这里使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员共同理解的相同含义。还应当理解，诸如在通常字典里定义的那些术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。
本发明通过触摸和显示同时驱动，延长了显示像素的充电时间，解决集成触摸高分辨率显示器的充电时间不足的问题。同时，通过增加参考单元，得到不受触摸影响且实时反映显示驱动(即，数据刷新)带来的信号干扰的参考电压，从而能够去除触摸检测中的背景噪声，提高信噪比，保证触摸识别的准确性。
为了详细说明本发明技术方案，特举出实施例。
1、触摸和显示单元数据刷新同时进行的显示装置，例如示于图1；
2、触摸和显示单元数据刷新同时进行的驱动方法，例如示于图2和图3；
3、触摸参考电压结构，例如示于图4和图9；
4、触摸信号监测电路和方法，例如示于图5-8以及图10-11。
图1是根据本发明实施例的集成触摸功能的显示装置的示意图。
如图1所示，具有集成触摸功能的显示装置包含显示单元101和触摸检测电路102。检测控制模块103和时序控制模块104被配置以分别对触摸检测电路102的触摸检测以及显示单元101的数据刷新进行控制。为了实现触摸检测和数据刷新的同时进行，利用驱动单元105来对检测控制模块103和时序控制模块104进行驱动，使得同时进行触摸检测电路102的触摸检测以及显示单元101的数据刷新。
图2是根据本发明实施例的第一数据刷新和触摸扫描方法示意图。
在图2中，触摸和数据刷新采用相同频率，例如可以是60Hz，在同一时间段，刷新不同区域。但本领域技术人员应该理解也可以采用其他频率。
以将每帧扫描时间分为4个时间段为例进行说明。
在T1时间段，当显示单元数据刷新如图2a中所示的数据刷新区域时，触摸检测电路扫描(检测)如图2a中所示的触摸扫描区域。
在T2时间段，当显示单元数据刷新如图2b中所示的数据刷新区域时，触摸检测电路扫描如图2b中所示的触摸扫描区域。
在T3时间段，当显示单元数据刷新如图2c中所示的数据刷新区域时，触摸检测电路扫描如图2c中所示的触摸扫描区域。以及
在T4时间段，当显示单元数据刷新如图2d中所示的数据刷新区域时，触摸检测电路扫描如图2d中所示的触摸扫描区域。
然后，重复以上过程。
图3是根据本发明实施例的第二数据刷新和触摸扫描方法示意图。
在图3中，采用的触摸检测频率是数据刷新频率的两倍，例如可以分别是120Hz和60Hz，但本领域技术人员应该理解也可以采用其他频率。如图3所示，为了防止数据刷新与触摸检测区域重合，需要制定不同的扫描顺序。
以将每帧扫描时间分为8个时间段为例进行说明。
在T1时间段，当显示单元数据刷新扫描过的区域为如图3a所示的数据刷新区域时，触摸检测电路扫描过的区域为如图3a所示的触摸检测区域。
在T2时间段，当显示单元数据刷新扫描过的区域为如图3b所示的数据刷新区域时，触摸检测电路扫描过的区域为如图3b所示的触摸检测区域。
在T3时间段，当显示单元数据刷新扫描过的区域为如图3c所示的数据刷新区域时，触摸检测电路扫描过的区域为如图3c所示的触摸检测区域。
在T4时间段，当显示单元数据刷新扫描过的区域为如图3d所示的数据刷新区域时，触摸检测电路扫描过的区域为如图3d所示的触摸检测区域。
在T5时间段，当显示单元数据刷新扫描过的区域为如图3e所示的数据刷新区域时，触摸检测电路扫描过的区域为如图3e所示的触摸检测区域。
在T6时间段，当显示单元数据刷新扫描过的区域为如图3f所示的数据刷新区域时，触摸检测扫描过的区域为如图3f所示的触摸检测区域。
在T7时间段，当显示单元数据刷新扫描过的区域为如图3g所示的数据刷新区域时，触摸检测扫描过的区域为如图3g所示的触摸检测区域。
在T8时间段，当显示单元数据刷新扫描过的区域为如图3h所示的数据刷新区域时，触摸检测电路扫描过的区域为如图3h所示的触摸检测区域。然后，重复以上过程。
图4是根据本发明实施例的第一触摸检测电路结构示意图。
由于触摸检测与数据刷新同时进行，因此触摸检测会受到数据刷新时的、诸如栅极信号和数据信号的信号干扰，噪声较大，并实时变化。为了去除噪声，本申请提出了增加参考电极的方案。
如图4所示，第一触摸检测电路包括触摸检测单元、参考单元和去噪处理单元。
触摸检测单元包括多条触摸驱动电极Tx和多条触摸感应电极Rx，被配置以进行触摸检测，并生成多个触摸检测信号。多条触摸驱动电极Tx在第一方向(例如X轴)上延伸，并且沿着与第一方向交叉的第二方向(例如Y轴)排列。多条触摸感应电极Rx在第二方向上延伸，并且沿着第一方向排列。例如，可以包括第一到第m条触摸驱动电极Tx以及可以包括第一到第n条触摸感应电极Rx。多条触摸驱动电极Tx触摸驱动电极Tx和触摸感应电极Rx交叉。虽然图4中示出了触摸驱动电极Tx在触摸感应电极Rx的下面，但本领域技术人员应该理解，触摸驱动电极Tx也可以设置在触摸感应电极Rx的上面。
参考单元包括与触摸检测单元中的所有触摸驱动电极Tx交叠且与触摸感应电极Rx平行的参考电极C，其被配置以提供参考电压信号。
如图4所示，该参考电极C位于显示区域外，与触摸检测单元中的所有触摸驱动电极Tx交叠，并且用一层屏蔽层S来屏蔽外部触摸对参考电压信号的干扰。所述屏蔽层设置于所述参考电极C之上，使得该参考电极成为可靠的噪声参考源，不会受触摸影响。该参考电压信号可以实时反馈数据干扰。例如，该层金属可以是彩膜上的单独一层。
去噪处理单元，其被配置以接收来自触摸感应电极Rx的触摸检测信号以及来自参考电极的参考电压信号，并处理触摸检测信号和参考电压信号以生成去除数据驱动干扰的触摸结果信号。
图5是根据本发明实施例的第一触摸检测电路噪声处理的基本构架图。
触摸检测与处理过程如图5所示，包括触摸检测单元501、参考单元502和去噪声处理模块503三部分。首先，触摸检测单元501因触碰检测到触摸检测信号变化，同时，通过参考单元502获得参考电压信号，触摸检测信号和参考电压信号通过去噪处理单元503，去除数据刷新产生的背景噪声，最后，将去噪后的触摸结果信号输出给触摸识别系统以供后续的触摸识别处理。
图6是根据本发明实施例的第一触摸检测电路噪声处理装置的具体电路图。如图6所示，其中触摸检测电路用于实现图5中的触摸检测单元；参考接收电路用于实现图5中的参考单元；减法电路601用于实现图5中的去噪处理单元，通过去噪处理单元，可以得到去除数据驱动干扰的触摸结果信号。
触摸检测电路包括多条触摸驱动电极和多条触摸感应电极，被配置以生成触摸检测信号。参考接收电路包括与所有触摸驱动电极交叠且与触摸感应电极平行的参考电极，其被配置以提供参考电压信号。减法电路601用于接收来自触摸检测电路的触摸检测信号和来自参考接收电路的参考电压信号，并将这两个信号相减以得到去除数据驱动干扰的触摸结果信号。
虽然图6中仅给出了对一个触摸感应电极Rx进行连接和处理的电路，但本领域技术人员应该理解，对于其他触摸感应电极Rx进行类似的连接和处理。也即，对于多个触摸感应电极Rx_1～Rx_n，去噪处理单元包含n个减法电路。为了简洁，这里不再赘述。
图7是根据本发明实施例的第二触摸检测电路噪声处理的基本构架图。
触摸检测与处理过程如图7所示，包括触摸检测单元701、参考单元702、去噪声处理模块703和触摸识别模块704四部分。首先，通过触摸检测单元701检测触摸检测信号变化，同时，通过参考单元702获得参考电压信号，触摸检测信号和参考电压信号通过去噪处理单元703，去除数据刷新产生的背景噪声，以得到去除数据驱动干扰的触摸结果信号，最后，触摸识别模块704根据触摸结果信号来判断是否有触摸发生，并将判断结果输出给系统。也即，触摸检测单元701检测触摸检测信号有无变化，再通过触摸识别模块704来识别是否有触摸发生。
图8是根据本发明实施例的第二触摸检测电路噪声处理的具体电路图。
如图8所示，其中触摸检测电路用于实现图7中的触摸检测单元；参考接收电路用于实现图7中的参考单元；减法电路801用于实现图7中的去噪处理单元，通过该去噪处理单元，可以得到去除数据驱动干扰的触摸结果信号；比较电路802用于实现图7中的触摸识别模块，用于判断是否有触摸发生。
触摸检测电路包括多条触摸驱动电极和多条触摸感应电极，被配置以生成触摸检测信号。参考接收电路包括与所有触摸驱动电极交叠且与触摸感应电极平行的参考电极，其被配置以提供参考电压信号。减法电路701用于接收来自触摸检测电路的触摸检测信号和来自参考接收电路的参考电压信号，并将这两个信号相减以得到去除数据驱动干扰的触摸结果信号。比较电路802比较来自去噪处理单元的触摸结果信号和预设的参考信号Vref，当比较电路802判断触摸结果信号大时，则识别有触摸发生。该预设的参考信号可以根据实际电路进行设定。例如，该预设的参考信号可以设置为地信号。
虽然图8中仅给出了对一个触摸感应电极Rx进行连接和处理的电路，但本领域技术人员应该理解，对于其他触摸感应电极Rx进行类似的连接和处理。也即，对于多个触摸感应电极Rx_1～Rx_n，去噪处理单元包含n个减法电路，触摸识别模块包含n个比较电路。
图9是根据本发明实施例的第二触摸检测电路结构示意图。
如图9所示，第二触摸检测电路包括触摸检测单元、参考单元和去噪处理单元。触摸检测单元包括彼此交叉的m条触摸驱动电极Tx和n条触摸感应电极Rx，被配置以进行触摸检测，并生成触摸检测信号。图9所示的触摸检测单元与图4中的相同，因此，在此不再赘述。
参考单元包括多条参考电极C_1～C_n，被配置以为每条触摸感应电极Rx提供参考电压。如图9所示，该多条参考电极位于显示区域内，在每一条触摸感应电极Rx旁增加一条参考电极，该参考电极与触摸驱动电极Tx交叠，并且用一层屏蔽层S_1～S_n来屏蔽外部触摸对参考电压信号的干扰。所述屏蔽层S设置于所述参考电极C之上，使得该参考电极成为可靠的噪声参考源，不会受触摸影响。例如，该层金属可以是彩膜上的单独一层。
虽然图9中示出了在每一条触摸感应电极Rx旁增加一条参考电极C1～Cn，但本领域技术人员应该理解，可以根据实际噪声影响情况，在每一条、或两条、或三条等触摸感应电极Rx旁增加一条参考电极。
去噪处理单元，其被配置以接收来自触摸感应电极Rx的触摸检测信号以及来自参考电极的参考电压信号，并处理触摸检测信号和参考电压信号以生成去除数据驱动干扰的触摸结果信号。
图10是根据本发明实施例的第三触摸检测电路噪声处理装置的具体电路图。
触摸检测与处理如图10所示，将去噪参考电压由原来共用一个，变为每组(或每两组)共用一个参考电压。这样可以更有效地减少信号延迟的影响，从而更好地实现去噪功能。
为了简洁，图10中仅示出了连接一个触摸感应电极和参考电极对的去噪处理单元，但本领域技术人员可以理解，对于其他触摸感应电极和参考电极对，采用相同的方式进行去噪处理。也即，对于每个触摸感应电极和参考电极对，包括一个减法电路。
图11是根据本发明实施例的第四触摸检测电路噪声处理装置的具体电路图。
触摸检测与处理如图11所示，将去噪参考电压由原来共用一个，变为每组(或每两组或多组)共用一个参考电压。这样可以更有效地减少信号延迟的影响，从而更好地实现去噪功能。
为了简洁，图11中仅示出了连接一个触摸感应电极和参考电极对的去噪处理单元和触摸识别模块，但本领域技术人员可以理解，对于其他触摸感应电极和参考电极对，采用相同的方式进行去噪处理。也即，对于每个触摸感应电极和参考电极对，包括一个减法电路和一个比较电路。
本领域技术人员将认识到，为了简明和清楚，不在这里描绘或描述适于与本公开一起使用的所有系统的全部结构和操作。作为替代，仅描绘和描述对于本公开唯一或者对于本公开的理解必需的系统。所公开的系统的构造和操作的剩余部分可符合本领域已知的各种当前实现和实践。
当然，本领域技术人员将认识到，除非操作序列所特别指示或需要的，否则可省略、并发或顺序执行、或按照不同次序执行上述处理中的某些步骤。此外，没有组件、元件或处理应被看作对于任何特定要求保护的实施例所必要的，并且能在其他实施例中组合这些组件、元件或处理的每一个。
上面是对本发明的说明，而不应被认为是对其的限制。尽管描述了本发明的若干示例性实施例，但本领域技术人员将容易地理解，在不背离本发明的新颖教学和优点的前提下可以对示例性实施例进行许多修改。因此，所有这些修改都意图包含在权利要求书所限定的本发明范围内。应当理解，上面是对本发明的说明，而不应被认为是限于所公开的特定实施例，并且对所公开的实施例以及其他实施例的修改意图包含在所附权利要求书的范围内。本发明由权利要求书及其等效物限定。

Claims (9)

1.一种集成触摸功能的显示装置，包括：
显示单元；
触摸检测电路，被配置以进行触摸检测，并生成多个触摸检测信号；以及
驱动单元，被配置以同时驱动显示单元的数据刷新以及触摸检测电路的触摸检测，
其中，在同一时间段，数据刷新区域和触摸检测区域不重合，
触摸检测单元，包括多条触摸驱动电极和与多条触摸驱动电极交叉的多条触摸感应电极，被配置以生成多个触摸检测信号；
参考单元，包括多个参考电极，与所述触摸检测单元中的触摸驱动电极至少部分交叠，所述参考电极被配置以提供参考电压信号；
去噪处理单元，其被配置以接收来自触摸感应电极的多个触摸检测信号以及来自参考电极的参考电压信号，并处理多个触摸检测信号和参考电压信号以生成去除数据驱动干扰的多个触摸结果信号，
其中，所述参考单元包括多个参考电极，所述多个参考电极位于触摸检测单元的显示区域内，在每一条或多条触摸感应电极旁增加一条参考电极，
屏蔽层，所述屏蔽层用于屏蔽外部触摸对参考电压信号的干扰，所述屏蔽层设置于所述参考电极之上，且与所述参考电极相互绝缘。
2.如权利要求1所述的显示装置，进一步包括：
检测控制模块，被配置以对触摸检测电路的触摸检测进行控制；和
时序控制模块，被配置以对显示单元的数据刷新进行控制，
其中，所述驱动单元对所述检测控制模块和所述时序控制模块进行驱动，使得同时进行所述触摸检测电路的触摸检测以及所述显示单元的数据刷新。
3.如权利要求1所述的显示装置，其中，去噪处理单元包括多个减法电路，所述每个减法电路被配置以接收来自触摸检测单元的多个触摸检测信号中的一个和参考电压信号，并将触摸检测信号和参考电压信号相减以生成触摸结果信号。
4.如权利要求3所述的显示装置，其中，触摸检测电路还包括：触摸识别单元，被配置以根据触摸结果信号来判断是否有触摸发生。
5.如权利要求4所述的显示装置，其中，触摸识别单元包括多个比较电路，每个比较电路被配置以比较多个触摸结果信号中的一个和预设的参考信号，当判断触摸结果信号大于预设的参考信号时，则识别有触摸发生。
6.如权利要求1所述的显示装置，其中，数据刷新扫描频率与触摸检测扫描频率相同。
7.如权利要求1所述的显示装置，其中，触摸检测扫描频率是数据刷新扫描频率的两倍。
8.一种集成触摸功能的显示装置的驱动方法，所述显示装置包括显示单元和触摸检测电路，该方法包括：同时驱动显示单元的数据刷新以及触摸检测电路的触摸检测，其中，同一时间段，数据刷新区域和触摸检测区域不重合，
经由多个参考电极提供多个参考电压信号；
根据多个参考电压信号，经由去噪处理单元处理多个触摸检测信号以生成去除数据驱动干扰的多个触摸结果信号，其中，在每一条或多条触摸感应电极旁增加一条参考电极极，
利用屏蔽层屏蔽外部触摸对参考电压信号的干扰，所述屏蔽层设置于所述参考电极之上，且与所述参考电极相互绝缘。
9.如权利要求8所述的驱动方法，还包括：经由触摸识别模块根据触摸结果信号来判断是否有触摸发生。
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