CN105718104A - 用于调制电源的谐振器电路 - Google Patents

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Abstract

本发明的名称是用于调制电源的谐振器电路。本公开的示例一般提供了用于包含集成电容式感测装置的显示装置的处理系统。处理系统包含配置成耦合到多个传感器电极的传感器模块。每个传感器电极包含至少一个显示器电极。传感器模块在第一周期期间驱动多个传感器电极进行电容式感测。处理系统进一步包含配置成在第二周期期间将显示信号驱动到显示器电极上的显示驱动器。显示信号基于参考电压，并且所述第一周期和所述第二周期至少部分交叠。处理系统进一步包含配置成向显示驱动器提供参考电压的电源。电源包含谐振器电路，谐振器电路具有与电容器并行连接的电感器，并配置成调制参考电压。

Description

用于调制电源的谐振器电路
技术领域
本公开的实施例一般涉及用于输入装置的调制电源的谐振器电路。
背景技术
包含接近传感器装置(通常也称为触摸板或触摸传感器装置)的输入装置被广泛用在各种各样的电子系统中。接近传感器装置通常包含经常由表面定界的感测区域，其中接近传感器装置确定一个或多个输入对象的存在、定位和/或移动。接近传感器装置可用于提供电子系统的接口。例如，接近传感器装置经常被用作较大计算系统的输入装置(诸如，集成在笔记本或台式计算机中的或在其外围的触摸板)。接近传感器装置也经常用在较小计算系统中，诸如集成在蜂窝电话或平板电脑中的触摸屏中。
许多接近传感器装置利用传感器电极阵列测量指示接近传感器电极的输入对象(诸如，手指或触控笔)的存在的电容的改变。例如，在“矩阵感测”实现中，布置在栅格中的传感器电极进行操作以获取输入感测区域的电容式图像。在一些矩阵感测实现中，驱动传感器电极栅格进行绝对电容感测，其中可用信号驱动每个传感器电极以确定传感器电极与输入对象之间的电容式耦合的程度。
然而，驱动用于绝对电容感测的传感器电极可因包含在输入装置中(或在其附近)的其它组件形成寄生电容。例如，包含在接近传感器电极的输入装置中的导电对象可影响传感器电极获取的电容测量，降低检测输入对象存在的能力。此类问题在公共电极实现中特别有问题——其中传感器电极用于执行输入感测和显示更新两者——因为传感器电极经常靠近其它导电元件(诸如，包含在显示装置中的像素电极)定位。
因而，存在对于改进各种类型接近传感器装置的操作的需要。
发明内容
本公开的实施例一般提供了用于包含集成电容式感测装置的显示装置的处理系统。处理系统包含配置成耦合到多个传感器电极的传感器模块。包含在多个传感器电极中的每个传感器电极包括包含在显示装置的多个显示器电极中的至少一个显示器电极。传感器模块在第一周期期间驱动多个传感器电极进行电容式感测。处理系统进一步包含配置成在第二周期期间将显示信号驱动到显示器电极上的显示驱动器。显示信号基于参考电压，并且所述第一周期和所述第二周期至少部分交叠。处理系统进一步包含配置成向显示驱动器提供参考电压的电源。电源包含谐振器电路，谐振器电路具有与电容器并行连接的电感器。谐振器电路配置成调制参考电压。
本公开的实施例可进一步提供包含集成电容式感测装置的显示装置。显示装置包含多个传感器电极。包含在多个传感器电极中的每个传感器电极包括包含在显示装置的多个显示器电极中的至少一个显示器电极。显示装置进一步包含耦合到多个传感器电极的处理系统。处理系统配置成在第一周期期间驱动多个传感器电极进行电容式感测，并且在第二周期期间将显示信号驱动到显示器电极上。显示信号基于参考电压，并且所述第一周期和所述第二周期至少部分交叠。显示装置进一步包含配置成向处理系统提供参考电压的电源。电源包含谐振器电路，谐振器电路具有与电容器并行连接的电感器。谐振器电路配置成调制参考电压。
本公开的实施例可进一步提供用包含集成电容式感测装置的显示装置执行显示更新的方法。所述方法包含：在第一周期期间将电容式感测信号驱动到多个传感器电极上。包含在多个传感器电极中的每个传感器电极包括包含在显示装置的多个显示器电极中的至少一个显示器电极。所述方法进一步包含：经由谐振器电路调制参考电压，所述谐振器电路具有与电容器并行连接的电感器。所述方法进一步包含：调整电容器的电容和电感器的电感中的至少一项，以控制谐振器电路的频率。所述方法进一步包含：在第二周期期间将显示更新信号驱动到显示器电极上以更新显示装置。显示信号基于参考电压，并且第一周期和第二周期至少部分交叠。
附图说明
为了实现上面记载特征能够被详细理解的方式，可通过参考实施例获得上面简要概述的更具体描述，其中一些实施例在附图中例证了。然而，要指出的是，附图仅例证了本发明的一些实施例，并且因此不被视为限制本发明的范围，因为本发明可准许其它同样有效的实施例。
图1是按照本公开实施例的示范输入装置的框图。
图2A是按照本公开实施例的图1的输入装置的部分示意平面图。
图2B例证了按照本公开实施例与传感器电极关联的各种类型寄生电容。
图3A例证了描绘同时执行显示更新和电容式感测但没有调制电源的常规输入装置的操作的图表。
图3B例证了按照本公开实施例描绘使用调制电源同时执行显示更新和电容式感测的输入装置的操作的图表。
图4是按照本公开实施例的包含在图1输入装置中的电源的部分示意图。
图5A是按照本公开实施例可包含在图4电源中的谐振器电路的部分示意图。
图5B是按照本公开实施例可包含在图4电源中的可变电容谐振器电路的部分示意图。
图5C是按照本公开实施例可包含在图4电源中的可变电感谐振器电路的部分示意图。
图6是按照本公开实施例用于使用图4-5C的电源执行电容式感测的方法的流程图。
为了便于理解，在可能的情况下，已经使用了同样的附图标记来标示各图共有的同样的元件。设想，在一个实施例中公开的元件可有益地用在其它实施例中，无需特定阐述。
具体实施方式
如下具体实施方式实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。更进一步，不意图受在前面技术领域、背景技术、发明内容或如下具体实施方式中呈现的任何明示或暗示的理论限定。
本公开的各种实施例一般提供了用于调制包含在电源中的一个或多个信号以便减少输入感测组件与包含在输入装置中的其它组件(例如显示器组件)之间的电容式耦合的系统和方法。此外，可通过在电源中包含谐振器电路来改进由电源输出的调制信号的效率和品质，其中谐振器电路的谐振频率基本上类似于调制信号的期望频率。
现在转到附图，图1是按照本公开实施例的示范输入装置100的框图。输入装置100包括具有集成感测装置(诸如电容式感测装置)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。在此文档中所使用的术语“电子系统”(或“电子装置”)广义上是指能够以电子方式处理信息的任何系统。电子系统的一些非限制示例包含所有尺寸和形状的个人计算机，诸如台式计算机、膝上型计算机、上网本计算机、平板电脑、网页浏览器、电子书阅读器和个人数字助理(PDA)。附加示例电子系统包含复合输入装置，诸如包含输入装置100和单独游戏杆或键开关的物理键盘。另外的示例电子系统包含外围装置，诸如数据输入装置(包含遥控器和鼠标)和数据输出装置(包含显示屏和打印机)。其它示例包含远程终端、信息亭和视频游戏机(例如视频游戏控制台、便携式游戏装置等等)。其它示例包含通信装置(包含蜂窝电话，诸如智能电话)和媒体装置(包含记录器、编辑器和播放器，诸如电视、机顶盒、音乐播放器、数字相框和数字相机)。此外，电子系统可以是输入装置的主机或从属。
输入装置100可实现为电子系统的物理部分，或者可与电子系统物理分开。视情况而定，输入装置100可使用如下所示中的任一项或多项与电子系统的各部分通信：总线、网络和其它有线或无线互连。示例包含I2C、SPI、PS/2、通用串行总线(USB)、蓝牙、RF和IRDA。
在图1中，输入装置100显示为接近传感器装置(也经常被称为“触摸板”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在感测区域120中提供的输入。示例输入对象包含手指和触控笔，如图1所示。
感测区域120涵盖输入装置100上面、周围、中和/或附近的任何空间，在其中输入装置100能够检测到用户输入(例如，由一个或多个输入对象140提供的用户输入)。具体感测区域的尺寸、形状和定位可逐个实施例变化很大。在一些实施例中，感测区域120沿一个或多个方向从输入装置100的表面延伸到空间中，直到信噪比阻止了足够准确的对象检测。在各种实施例中，这个感测区域120沿具体方向延伸的距离可大约小于一毫米、几毫米、几厘米或更大，并且可随着使用的感测技术类型和预期的准确度显著变化。从而，一些实施例感测的输入包括：与输入装置100的任何表面都没有接触、与输入装置100的输入表面(例如触摸表面)接触、与耦合有某一量的施加的力或压力的输入装置100的输入表面接触、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驻留在内的罩壳的表面、由施加在传感器电极上的面板或任何罩壳等提供。在一些实施例中，感测区域120在投影到输入装置100的输入表面上时具有矩形形状。
输入装置100可利用传感器组件和传感技术的任何组合来检测感测区域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。作为几个非限制性示例，输入装置100可使用电容式、弹性、电阻性、电感性、磁性、声学、超声和/或光学技术。
一些实现配置成提供跨越一维、二维、三维或更高维度空间的图像。一些实现配置成沿具体轴或平面提供输入的投影。
在输入装置100的一些电阻性实现中，柔韧且导电第一层通过一个或多个隔片元件与导电第二层分开。在操作期间，在这些层上产生了一个或多个电压梯度。按压柔韧第一层可使它足够偏斜以在层间产生电接触，导致反映层间(一个或多个)接触点的电压输出。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由谐振线圈或线圈对感应的环流。然后可使用电流的幅度、相位和频率的某种组合确定位置信息。
在输入装置100的一些电容式实现中，施加电压或电流以产生电场。附近的输入对象引起电场中的改变，并且在电容式耦合中产生可检测的改变，这些改变可被检测为电压、电流等的改变。
一些电容式实现利用电容式感测元件的阵列或其它规则或不规则图案以产生电场。在一些电容式实现中，单独的感测元件可欧姆地短接在一起以形成更大的传感器电极。一些电容式实现利用电阻片，其可以是电阻均匀的。
一些电容式实现利用基于传感器电极与输入对象之间电容式耦合上改变的“自电容”(或“绝对电容”)感测方法。在各种实施例中，靠近传感器电极的输入对象更改靠近传感器电极的电场，从而改变测量的电容式耦合。在一个实现中，绝对电容感测方法通过相对于参考电压(例如系统地)调制传感器电极并通过检测传感器电极与输入对象之间的电容式耦合来进行操作。
一些电容式实现利用基于传感器电极之间电容式耦合上改变的“互电容”(或“跨电容”)感测方法。在各种实施例中，靠近传感器电极的输入对象更改传感器电极之间的电场，从而改变测量的电容式耦合。在一个实现中，跨容式感测方法通过检测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”)与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”)之间的电容式耦合来操作。发射器传感器电极可相对参考电压(例如系统地)进行调制以发射发射器信号。接收器传感器电极可相对参考电压保持基本恒定，以便于接收结果信号。结果信号可包括对应于一个或多个发射器信号和/或一个或多个环境干扰源(例如其它电磁信号)的(一个或多个)效应。传感器电极可以是专用发射器或接收器，或者可配置成既发射又接收。
在一些触摸屏实施例中，发射器电极包括在更新显示屏的显示器(例如显示线)时使用的一个或多个公共电极(例如“V-com电极”)。这些公共电极可布置在适当显示屏衬底上。例如，公共电极可布置在一些显示屏中的TFT镜上(例如，平面内切换(IPS)或平面到线切换(PLS))、布置在一些显示屏的彩色滤光镜底部(例如，图案化的垂直对准(PVA)或多域垂直对准(MVA))，配置成驱动有机发光二极管OLED显示器等。在此类实施例中，公共电极也可被称为“组合电极”，因为它执行多个功能。在各种实施例中，两个或更多发射器电极可共享一个或多个公共电极。此外，可使用其它显示器元件(诸如，源驱动器、门选择线、存储电容器等等)来执行电容式感测。
在其它触摸屏实施例中，感测元件150可形成为彼此欧姆隔离的分立几何形式、多边形、条形、板、线或其它形状。当形成为分立几何元件时，感测元件150可使用绝对感测和/或跨容式感测方法驱动。感测元件150可通过电路电耦合，以形成相对各个感测元件150具有更大平面面积的电极。感测元件150可形成为具有很小开口区域或没有开口区域的导电材料的连续体(即，具有未被孔洞中断的平面表面)，或者备选地，可制作成形成具有开口贯穿其间的材料体。例如，感测元件150可由导电材料网孔(诸如多个互连的细金属线)形成。此外，感测电极150可包含网格电极。网格电极可布置在至少两个分立感测元件150之间，和/或可至少部分外接(circumscribe)一个或多个分立感测元件150。在一些实施例中，网格电极可以是具有多个孔口的平面体，其中每个孔口外接一分立感测元件150。网格电极也可被分段。
在图1中，处理系统110被显示为输入装置100的一部分。处理系统110配置成操作输入装置100的硬件以检测感测区域120中的输入。处理系统110包括一个或多个集成电路(IC)和/或其它电路组件中的部分或所有。例如，互容传感器装置的处理系统可包括配置成用发射器传感器电极发射信号的发射器电路和/或配置成用接收器传感器电极接收信号的接收器电路。在一些实施例中，处理系统110还包括电可读指令，诸如固件代码、软件代码等等。在一些实施例中，组成处理系统110的组件定位在一起，诸如靠近输入装置100的(一个或多个)感测元件。在其它实施例中，处理系统110的组件在物理上分开，其中一个或多个组件靠近输入装置100的(一个或多个)感测元件，并且一个或多个组件在别处。例如，输入装置100可以是耦合到台式计算机的外设，并且处理系统110可包括配置成运行在台式计算机的中央处理单元和与中央处理单元分开的一个或多个IC(可能具有关联的固件)上的软件。作为另一示例，输入装置100可物理上集成在电话中，并且处理系统110可包括作为电话主处理器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。在其它实施例中，处理系统110还执行其它功能，诸如操作显示屏、驱动触觉驱动等。
处理系统110可实现为处置处理系统110不同功能的模块集合。每个模块可包括作为处理系统110一部分的电路、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。示例模块包含用于操作硬件(诸如传感器电极和显示屏)的硬件操作模块、用于处理数据(诸如传感器信号和位置信息)的数据处理模块和用于报告信息的报告模块。另外的示例模块包含配置成操作(一个或多个)感测元件以检测输入的传感器操作模块、配置成标识手势(诸如模式改变手势)的标识模块和用于改变操作模式的模式改变模块。
在一些实施例中，处理系统110通过引起一个或多个动作直接对感测区域120中的用户输入(或缺乏用户输入)做出响应。示例动作包含改变操作模式以及GUI动作，诸如光标移动、选择、菜单导航和其它功能。在一些实施例中，处理系统110向电子系统的某一部分(例如向与处理系统110分开的电子系统的中央处理系统，如果此类单独的中央处理系统存在的话)提供有关输入(或缺乏输入)的信息。在一些实施例中，电子系统的某一部分处理从处理系统110接收的信息，以对用户输入起作用，诸如促进全方位的动作，包含模式改变动作和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(一个或多个)感测元件以产生指示感测区域120中输入(或缺乏输入)的电信号。处理系统110可在产生提供给电子系统的信息时对电信号执行任何适当量的处理。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可执行滤波或其它信号调节。作为又一示例，处理系统110可减去或者以其他方式将基线考虑进去，使得该信息反映电信号与基线之间的差。作为又一些示例，处理系统110可确定位置信息，将输入识别为命令，识别手写等等。
本文所广泛使用的“位置信息”涵盖绝对位置、相对位置、速度、加速度和其它类型的空间信息。示范“零维”位置信息包含靠近/远离或接触/没有接触信息。示范“一维”位置信息包含沿轴的位置。示范“二维”位置信息包含在平面中的移动。示范“三维”位置信息包含在空间中的瞬时或平均速度。另外的示例包含空间信息的其它表示。还可确定和/或存储有关一种或多种类型的位置信息的历史数据，例如包含随时间跟踪位置、移动或瞬时速度的历史数据。
在一些实施例中，输入装置100用由处理系统110或某一其它处理系统操作的附加输入组件实现。这些附加输入组件可提供感测区域120中的输入的冗余功能或某一其它功能。图1示出了靠近感测区域120的按钮130，其可用于便于使用输入装置100选择条目。其它类型的附加输入组件包含滑动条、球、轮、开关等等。相反，在一些实施例中，输入装置100可在没有其它输入组件的情况下实现。
在一些实施例中，输入装置100包括触摸屏界面，并且感测区域120交叠显示屏的活动区的至少一部分。例如，输入装置100可包括覆盖显示屏的基本上透明的传感器电极，并提供关联的电子系统的触摸屏界面。显示屏可以是能够向用户显示视觉界面的任何类型动态显示器，并且可包含任何类型发光二极管(LED)、有机LED(OLED)、阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)、等离子、电致发光(EL)或其它显示技术。输入装置100和显示屏可共享物理元件。例如，一些实施例可利用相同电气组件中的一些进行显示和感测。作为另一示例，显示屏可部分或总体由处理系统110操作。
应该理解到，虽然本公开的许多实施例在全功能设备的上下文中描述，但本公开的机制能够以各种各样的形式分布为程序产品(例如软件)。例如，本公开的机制可被实现并分布为由电子处理器可读的信息承载介质(例如，由处理系统110可读的非暂态计算机可读和/或可记录/可写信息承载介质)上的软件程序。此外，本公开的实施例同样适用，不管用于执行分布的介质的具体类型如何。非暂态电可读介质的示例包含各种盘、存储条、存储卡、存储模块等等。电可读介质可基于闪存、光学、磁性、全息或任何其它存储技术。
图2A是按照本公开实施例的图1的输入装置100的部分示意平面图。输入装置100包含感测元件150的阵列和处理系统110。感测元件150的阵列包含配置成检测感测区域120中输入对象140的存在(或没有)和/或定位的多个传感器电极210。每个传感器电极210可包括一个或多个公共电极。为了例证和描述的清晰起见，图2A省略了各种组件，并描绘了在X列和Y行布置的传感器电极210。然而，设想传感器电极210可布置在其它配置中，诸如极阵列、重复图案、非重复图案、一行或多行和/或一列或多列、或者任何其它适合的布置。此外，如上所述，传感器电极210可以是任何实际几何形状。
传感器电极210可在显示装置160外部的衬底上形成。例如，传感器电极210可布置在输入装置100的透镜的外表面上、在显示装置160的彩色滤光镜与输入装置100的透镜之间或者在薄膜晶体管衬底(TFT衬底)与显示装置160的彩色滤光镜之间。进一步，传感器电极210可包含一个或多个公共电极，诸如VCOM电极的一个或多个分段、源线、门线、阳极子像素电极、阴极像素电极或用于显示更新和输入感测两者的任何其它显示器元件。
尽管在图2A中例证处理系统110实施为单个集成电路(IC)(例如集成控制器)，但处理系统110可包含任何适当数量的IC。如图2A中所示，处理系统110可包含传感器模块204，以及可选地，还有显示驱动器模块208。然而，在处理系统110中可包含其它模块以实现输入装置100的其它功能。
显示驱动器模块208包含驱动器电路，并且可配置用于更新显示装置160的显示屏上的图像。例如，驱动器电路可配置成通过像素源驱动器向显示器像素电极施加一个或多个像素电压。
传感器模块204耦合到传感器电极210，并且配置成将电容式感测信号驱动到传感器电极210。电容式感测信号可具有可被改变以获得感测区域120中的输入对象140的更鲁棒定位信息的幅度、频率和电压。在又一示例中，传感器模块204可耦合到一个或多个传感器电极210，并在绝对电容感测模式和/或跨电容感测模式操作传感器电极210。传感器模块204可进一步配置成从一个或多个传感器电极210接收指示感测区域120中的输入(或缺乏输入)和/或环境干扰的结果信号。传感器模块204然后可处理结果信号，以确定感测区域120中的输入对象140的存在和/或定位。此外，传感器模块204和/或显示驱动器模块208可配置成将调制信号驱动到至少一个传感器电极210上，并检测至少一个传感器电极210与输入对象140之间的绝对电容的改变。例如，在传感器电极210包括一个或多个公共电极的实施例中，显示驱动器模块208可配置成将电容式感测信号驱动到传感器电极210上。
处理系统110的功能可实现在多于一个IC中，以控制显示装置160元件(例如公共电极)，并驱动输入感测信号和/或接收从感测元件150的阵列接收的结果信号。例如，一个IC可配置成执行输入感测，而另一个IC可配置成执行显示更新。在其它实施例中，一个IC可配置成执行传感器模块204的功能，而另一个IC可配置成执行显示驱动器模块208的功能。在存在多于一个IC的实施例中，可通过同步机制实现处理系统110的单独IC之间的通信，同步机制按顺序排列提供给公共电极的信号。备选地，同步机制可在任一个IC内部。此外，输入感测数据(例如，结果信号或至少部分处理的结果信号)可由单独集成控制器(诸如，还用作显示装置的定时控制器的控制器)处理。
在第一操作模式，可经由绝对电容感测技术，利用传感器电极210(210-1、210-2、210-3、...210-n)检测输入对象140的存在。例如，处理系统110可配置成用电容式感测信号(例如调制信号)驱动每个传感器电极210，并接收包括对应于电容式感测信号的效应的结果信号。然后处理系统110或另一处理器可利用结果信号来确定在感测区域120内输入对象140的存在和/或位置。
在第二操作模式，可经由轮廓感测技术，利用传感器电极210检测输入对象140的存在。例如，处理系统110可配置成用输入感测信号一行一行地并且然后一列一列地驱动传感器电极210。然后可使用响应于用这种方式驱动传感器电极210而生成的结果信号来确定感测区域120内输入对象140的存在和/或位置。
在第三操作模式，传感器电极210可被划分成多组发射器电极和接收器电极。然后可经由跨电容感测技术来驱动发射器电极和接收器电极。例如，处理系统110可用输入感测信号驱动第一组传感器电极210，并用第二组传感器电极210接收结果信号。然后处理系统110或另一处理器可利用结果信号来确定在感测区域120内输入对象140的存在和/或位置。
输入装置100可配置成操作在上面描述的任一模式。此外，输入装置100可配置成当执行输入感测时在上面描述的任何模式之间切换。
传感器电极210通过一个或多个绝缘体彼此欧姆隔离，绝缘体分开每个传感器电极210，并防止它们彼此电短接。在一些实施例中，电绝缘材料可分开在电极相交的交叉区域处的传感器电极210。在一个此类配置中，用连接同一传感器电极210不同部分的跳线来形成传感器电极210。在其它配置中，传感器电极210通过一层或多层电绝缘材料或者通过一个或多个衬底分开。在又一些配置中，传感器电极210可布置在单层输入装置100上。
在配置为发射器电极的传感器电极210与配置为接收器电极的传感器电极210之间的局部化电容式耦合区域可被称为“电容式像素”。发射器电极与接收器电极之间的电容式耦合随着感测区域120中输入对象140的接近和运动而改变。在其它实施例中，诸如在包含矩阵传感器的实施例中，术语“电容式像素”可指的是传感器电极210与输入对象140之间的局部化电容(例如绝对电容)。
在一些实施例中，“扫描”传感器图案以确定这些电容式耦合。例如，可驱动配置为发射器电极的传感器电极210发射发射器信号。发射器电极可操作以使得一次一个发射器电极发射，或者多个发射器电极同时发射。在多个发射器电极同时发射的情况下，这多个发射器电极可发射同一发射器信号，并有效地产生有效更大的发射器电极，或者这多个发射器电极可发射不同发射器信号。例如，多个发射器电极可根据一个或多个编码方案发射不同发射器信号，这些方案使它们对接收器电极的结果信号的组合影响能够被独立确定。此外，在实现绝对电容式感测技术的实施例中，可按任何次序扫描传感器电极210，或操作以使得同时驱动一个或多个传感器电极以感测传感器电极210的绝对电容的改变。
配置为接收器电极的传感器电极210可单个操作或多个操作以获取结果信号。可使用结果信号来确定在电容式像素处的电容式耦合的测量。
来自电容式像素的一组测量形成表示在像素处的电容式耦合的“电容式图像”(也称为“电容式帧”)。可在多个时间周期上获取多个电容式图像，并且它们之间的差异用于导出有关感测区域120中输入的信息。例如，在连续时间周期上获取的连续电容式图像可用于跟踪一个或多个输入对象140进入、退出和在感测区域120内的(一个或多个)运动。
在一个或多个实施例中，电容式感测和显示更新可发生在至少部分交叠周期期间。例如，因为公共电极被驱动进行显示更新，因此公共电极(和/或耦合到公共电极的传感器电极210)也可驱动以进行电容式感测。在一个实施例中，接近显示装置160第一部分的第一公共电极被驱动用于显示更新，而接近显示装置160第二部分的一个或多个第二公共电极被驱动用于电容式感测，使得电容式感测和显示更新可发生在至少部分交叠周期期间。在另一实施例中，电容式感测和显示更新可发生在非交叠周期期间，例如当在非显示更新周期期间执行电容式感测时。在各种实施例中，非显示更新周期可发生在显示器帧的两条显示线的显示线更新周期之间，并且可至少在时间上与显示更新周期一样长。在此类实施例中，非显示更新周期可被称为长水平消隐周期、长h消隐周期或分布式消隐周期。在其它实施例中，非显示更新周期可包括水平消隐周期和垂直消隐周期。处理系统110可配置成在非显示更新时间周期和/或显示更新时间周期的任何组合期间驱动传感器电极210进行电容式感测。
当用调制信号驱动传感器电极210进行电容式感测时，附近的导电组件(诸如，布线迹线和显示电路)可与传感器电极210形成电容式耦合(经常称为“寄生电容”)。一般而言，传感器电极210与附近组件之间的寄生电容降低了电容式感测的效率和准确性。例如，传感器电极210与附近组件之间的寄生电容可增大在电容式感测期间将调制信号驱动到传感器电极210上所需的功率量。此外，寄生电容可在获取的电容式图像中产生伪影。
用于减少寄生电容的调制电源
为了减少传感器电极210与附近组件之间的寄生电容式耦合，包含在输入装置100中的一个或多个电源可配置成生成(一个或多个)调制电源信号和/或(一个或多个)调制地信号。例如，可用基本上与在电容式感测期间(例如用输入感测信号)调制一个或多个传感器电极210的方式类似的方式调制由电源生成的(一个或多个)电源信号和/或(一个或多个)地信号。因而，通过用类似方式调制(一个或多个)传感器电极210和附近组件，可减少或消除(一个或多个)传感器电极210与附近组件之间的寄生电容。例如，可减少传感器电极210与附近组件之间的寄生电容，因为传感器电极120的电压相对于附近组件的电压保持基本上恒定。
此外，因为向电源的地信号施加了调制波形，因此正由调制电源驱动的组件(例如显示电路)可继续以正常方式操作，因为由电源输出的电力信号与由电源输出的地信号之间的电压差将保持不变。进一步说，通过调制电源的地信号，可通过简单地维持传感器电极120在调制地电压，来操作传感器电极210进行电容式感测。例如，由于输入对象140一般在大地上，因此传感器电极210(例如保持在调制地电压)与输入对象140之间的电压差将变化，使能够执行电容式感测，同时还减少了对附近组件的寄生损耗和/或与附近组件的干扰。在一些实施例中，仅在电容式感测时间周期期间调制电源的地信号，而在显示更新期间不调制。
图2B例证了按照本公开实施例与传感器电极210关联的各种类型寄生电容。在所例证的实施例中，Csource表示传感器电极210与源线220之间的寄生电容，Cadj表示传感器电极210与邻近(或接近)传感器电极210之间的寄生电容，CPE表示传感器电极210与像素电极224之间的寄生电容，并且Cgate表示传感器电极210与门线222之间的寄生电容。尽管在图2B中示出了几个示范寄生电容，但考虑了其它类型寄生电容式耦合，诸如传感器电极210与其它门线、源线、邻近传感器电极和/或像素电极之间的寄生电容式耦合。
如上所述，通过用类似于可施加到传感器电极210的电容式感测信号的调制信号来驱动附近组件(例如，源线220、邻近传感器电极210、像素电极224和/或门线222)，可基本上减少或消除寄生电容(例如，Csource、Cadj、CPE和/或Cgate)。驱动到附近组件上的调制信号可配置成使得，在电容式感测期间，传感器电极210与附近组件之间的相对电压基本上恒定。在一些实施例中，调制信号在频率、相位和/或幅度中的至少一项上可类似于施加到传感器电极210的电容式感测信号。
可通过调制电源施加任何实际形式的调制。在一些实施例中，由调制电源施加的调制是具有100kHz与500kHz之间频率的正弦波。在其它实施例中，可施加其它波形和/或频率。在一些实施例中，电源包括隔离电源。在其它实施例中，电源包括非隔离电源。
在包含显示装置160的输入装置100的实施例中，可实现在输入装置100中包含调制电源的一个好处。在常规触摸屏装置中，执行触摸感测，同时不更新显示器中的像素。然而，输入装置100与显示装置160集成的本公开实施例使能够在至少部分交叠时间周期期间执行触摸感测和显示更新，如结合图3A和3B更详细描述的。
图3A例证了描绘同时执行显示更新和电容式感测但没有调制电源的常规输入装置的操作的图表300。在与显示装置集成的常规输入装置中，每个像素通常都既耦合到公共电极又耦合到源线。在显示更新期间，公共电极保持在恒定电压(VCOM)，并且用一电压来驱动源线，该电压基于由源线所驱动的像素电压304和公共电极之间的电压差而选择成实现期望像素亮度。然而，当操作公共电极进行电容式感测时，VCOM作为时间函数变化，如VCOM电压302的图表所示。因此，因为源线与公共电极之间的电压差波动，所以如果源线耦合到像素电极，同时驱动VCOM进行电容式感测，则将在像素上施加不正确的电压差。从而，使用图3A中示出的技术不能同时执行显示更新和电容式感测。
图3B例证了按照本公开实施例描绘使用调制电源同时执行显示更新和电容式感测的输入装置的操作的图表350。如所示，VCOM电压352和像素电极电压354的图表在同一频率随时间变化。从而，像素电极354与VCOM电压352之间的电压差(由ΔV指示)保持基本上恒定。相应地，因为VCOM随时间变化，因此VCOM可用于执行电容式感测，诸如通过检测公共电极与输入对象140之间的电容式耦合的改变，同时还减少否则可存在于输入装置100中的寄生电容。此外，因为像素电极电压354与VCOM电压352之间的电压差保持基本上恒定，所以显示更新可与电容式感测同时执行，因为VCOM电压352相对于包含在输入装置100中的其它电极(例如像素电极)看起来是恒定的。在一些实施例中，在显示装置160的基本上同一区域内，显示更新与电容式感测同时执行。在相同或其它实施例中，显示更新与电容式感测同时执行，但显示更新在与正被驱动用于电容式感测的显示装置160的(一个或多个)区域不同的显示装置160的区域中执行。
如上所述，将调制信号驱动到输入装置100的各种组件上以便减少与传感器电极210的寄生电容可降低输入装置100的总功耗。然而，为了进一步改进(一个或多个)调制信号的功率效率和/或品质，可向输入装置100添加(一个或多个)附加电容和/或(一个或多个)电感以便产生谐振器电路。然后可基于电路的谐振频率将调制信号提供给传感器电极210和/或附近组件(例如显示器组件)。然后，可向谐振器电路提供附加电力以弥补电阻损耗和/或改变调制信号的频率。下面结合图4-6描述此类技术。
用于调制电源的谐振器电路
图4是按照本公开实施例的包含在图1输入装置100中的电源400的部分示意图。电源400包含初级电感器405-1、次级电感器405-2和运算放大器420。电源400耦合到包含在处理系统110中的电力管理集成电路(PMIC)410。在电源400的操作期间，电流通过初级电感器405-1，使得在次级电感器405-2上感应电压。在次级电感器405-2上感应的电压然后被施加到PMIC410，其向包含在输入装置100中的各种显示器组件和/或传感器电极210提供电力。此外，可使用运算放大器420调制被提供给PMIC410的地信号。因此，因为电源400与其它系统组件隔离，所以调制施加到PMIC410的地信号引起PMIC410输出调制信号，如上所述。尽管图4-5C中示出的电源400包含将电源400和PMIC410与其它系统组件隔离的回扫变压器，但在其它实施例中，可使用任何其它实际电源拓扑。
尽管可向耦合到PMIC410的组件(例如电极、迹线等)施加调制信号——这减少了调制组件之间的寄生电容——但这些组件仍可与包含在输入装置100中的其它组件形成寄生电容。例如，如所示，包含在输入装置100中的门电极可形成与地电极440和/或其它附近组件的寄生电容式耦合430-1。因此，当PMIC410向门电极施加电压VGATE(例如调制信号)时，到地电极和/或其它附近组件的一部分能量可能丢失。类似地，当分别向源线或公共电极施加电压VPOS和VCOM(例如调制信号)时，可在源线或公共电极与地电极440和/或其它附近组件之间形成寄生电容式耦合430-2和430-3。
相应地，在各种实施例中，一个或多个附加电感器，以及在一些实施例中一个或多个附加电容器，可包含在电源400中，以形成谐振器电路。然后电源400通过经由(一个或多个)附加电感器重新注入由寄生电容和/或(一个或多个)附加电容器传送到地电极440的能量来提供调制信号。调制信号可基于谐振器电路的谐振频率。从而，在一些实施例中，一旦已经向谐振器电路添加了足够量的能量，就可简单地通过向谐振器电路添加电力(例如，经由运算放大器420)而维持地信号的调制以便弥补电阻损耗。下面结合图5A-5C更详细描述几个谐振器电路配置。
图5A是按照本公开实施例可包含在图4电源400中的谐振器电路500的部分示意图。谐振器电路500包含与第一电容器510并行连接的第一电感器505。在电源400操作期间，在次级电感器405-2中感应的电压被施加到PMIC410，其向包含在输入装置100中的各种显示器组件和/或传感器电极210提供电力。然后，经由寄生电容430和第一电容器510发射到地电极440的能量经由第一电感器505和/或第一电容器510被引导回到电源400。确切地说，当从电源400向PMIC410发射调制信号时，通过寄生电容430和第一电容器510损耗的能量被以谐振电感器-电容器(LC)电路频率存储在第一电感器505中，并由其释放。如上所述，谐振器电路500的谐振频率基于寄生电容430和第一电容器510的电容值以及第一电感器505的电感值。
更进一步，可调整谐振器电路500的响应特性(例如，谐振频率)以匹配调制信号的一个或多个期望特性(例如，频率)。例如，可通过选择第一电容器510的适当电容值和/或第一电感器505的适当电感值来调整调制信号的频率。
在一些实施例中，第一电容器510的电容被选择成至少是比包含在输入装置100中的寄生电容(例如，寄生电容430)的总期望电容更大的数量级。使用具有至少是大于寄生电容的数量级的电容值的第一电容器510通过减小寄生电容的波动(例如，由于输入对象140的存在引起的)影响谐振器电路500的谐振频率的程度而使谐振器电路500稳定下来。
此外，在一些实施例中，可(例如经由运算放大器420)向谐振器电路500添加附加能量和/或从谐振器电路500移除附加能量，以便以不同于谐振频率的频率驱动谐振器电路500。例如，可以非谐振频率驱动谐振器电路500，以便避免可在输入装置100中以某些频率发生的干扰源。相应地，在一些实施例中，第一电容器510的电容和/或第一电感器505的电感可选择成降低谐振器电路500的品质(Q)。降低谐振器电路500的品质可减少以非谐振频率驱动谐振器电路500所需的电量。从而，可调整驱动谐振器电路500的频率(例如，以便避免干扰源)，而没有显著提高功耗。
作为降低谐振器电路500的品质以使能够以非谐振频率驱动电路的替换或补充，可动态调整包含在谐振器电路500中的电感和/或电容。下面结合图5B和5C描述此类实施例。
图5B是按照本公开实施例可包含在图4电源400中的可变电容谐振器电路502的部分示意图。可变电容谐振器电路502包含与第一电容器510并行连接的第一电感器505。谐振器电路502进一步包含第一可开关电容器515-1和第二可开关电容器515-2，每一个电容器都耦合在电源的地信号与输入装置100的地电极440之间。
第一可开关电容器515-1和第二可开关电容器515-2中的每个电容器都可开关地耦合到谐振器电路502，以便修改谐振器电路502的一个或多个特性。例如，第一可开关电容器515-1和第二可开关电容器515-2之一或二者可与第一电感器505并行连接，以便修改谐振器电路502的谐振频率，诸如以避免干扰源。
尽管在图5B中示出了两个可开关电容器515，各与另一可开关电容器515和第一电感器505并行连接，但在其它实施例中，可使用更大数量或更少数量的可开关电容器515。此外，可开关电容器515可经由其它拓扑连接到谐振器电路502，和/或可实现与图5B中示出的那些不同的其它类型开关。
图5C是按照本公开实施例可包含在图4电源400中的可变电感谐振器电路504的部分示意图。可变电感谐振器电路504包含与可开关电感器520串联连接的第一电感器505。第一电感器505和可开关电感器520也与第一电容器510并行连接。
可开关电感器520可开关地耦合到谐振器电路504，以便修改谐振器电路504的一个或多个特性。例如，可使用第一开关525-1和/或第二开关525-2将可开关电感器520与第一电感器505串联连接，以便修改谐振器电路502的谐振频率(例如，以避免干扰源)。
尽管图5C中示出了与第一电感器505串联连接的单个可开关电感器520，但在其它实施例中，可使用具有其它连接拓扑和/或实现其它类型开关的更大数量或更少数量的可开关电感器520。此外，上面描述的谐振器电路500、可变电容谐振器电路502和可变电感谐振器电路504的任何方面都可组合到可包含在电源400中的单个谐振器电路中。例如，谐振器电路可包含经由任何实际连接拓扑耦合到谐振器电路的一个或多个可开关电容器和一个或多个可开关电感器。因此，在一些实施例中，包含在电源400中的谐振器电路的谐振频率可通过动态调整在谐振器电路中存在的电容和电感进行修改。
图6是按照本公开实施例用于使用图4-5C的电源400执行电容式感测的方法600的流程图。尽管结合图1-5C描述了方法600，但本领域技术人员将理解到，配置成以任何适当次序执行该方法的任何系统都落入本公开的范围内。
方法600开始于步骤610，其中包含在输入装置100的电源400中的谐振器电路(例如，谐振器电路500、谐振器电路502或谐振器电路504)调制与传感器模块204和/或显示驱动器模块208关联的参考电压，以生成调制信号(例如，正弦信号、方波等)。在步骤620，传感器模块204和/或显示驱动器模块208基于参考电压将电容式感测信号(例如，调制信号)驱动到一个或多个传感器电极210。如上所述，传感器电极210可包含用于执行显示更新和电容式感测两者的一个或多个公共电极。
接下来，在步骤630，显示驱动器模块208基于参考电压将显示更新信号(例如，调制信号)驱动到一个或多个显示器电极(例如，源线、门电极、公共电极等)上。从而，如上所述，可用调制信号驱动传感器电极210和一个或多个显示器组件，该调制信号使能够以交叠方式执行电容式感测和显示更新。在一些实施例中，步骤620和630发生在交叠时间周期期间。在步骤640，电源400可选地调整谐振器电路的电容和电感中的至少一项，以便修改谐振器电路的谐振频率。方法600然后可选地返回到步骤610。
从而，呈现了本文阐述的实施例和示例，以便最佳地说明本发明及其具体应用，并由此使本领域技术人员能够制作和使用本发明。然而，本领域技术人员将认识到，已经仅为了例证和示例的目的呈现了前述描述和示例。所阐述的描述并不打算是穷尽的，或将本发明限制于所公开的精确形式。

Claims (24)

1.一种用于包括集成电容式感测装置的显示装置的处理系统，所述处理系统包括：
传感器模块，配置成耦合到多个传感器电极，包含在所述多个传感器电极中的每个传感器电极包括包含在所述显示装置的多个显示器电极中的至少一个显示器电极，其中所述传感器模块在第一周期期间驱动所述多个传感器电极进行电容式感测；
显示驱动器，配置成在第二周期期间将显示信号驱动到所述显示器电极上，其中所述显示信号基于参考电压，并且所述第一周期和所述第二周期至少部分交叠；以及
电源，配置成向所述显示驱动器提供所述参考电压，所述电源包括电感器与电容器并行连接的谐振器电路，其中所述谐振器电路配置成调制所述参考电压。
2.如权利要求1所述的处理系统，其中所述谐振器电路配置成：
在所述第二周期期间调制所述参考电压；以及
在第三周期期间将所述参考电压保持在基本上恒定的电压。
3.如权利要求2所述的处理系统，其中所述显示驱动器进一步配置成在所述第三周期期间向所述显示器电极提供第二显示信号以更新所述显示装置的显示器，并且所述第二显示信号基于所述参考电压。
4.如权利要求1所述的处理系统，其中在所述第二时间周期期间将显示信号驱动到所述显示器电极上更新了所述显示装置的显示器。
5.如权利要求1所述的处理系统，其中所述电容器的电容配置成被调整以控制所述谐振器电路的频率。
6.如权利要求5所述的处理系统，其中所述电容器包括可开关电容器，并且所述谐振器电路的所述频率基于所述可开关电容器的开关状态。
7.如权利要求1所述的处理系统，其中所述电感器的电感配置成被调整以控制所述谐振器电路的频率。
8.如权利要求7所述的处理系统，其中所述电感器包括可开关电感器，并且所述谐振器电路的所述频率基于所述可开关电感器的开关状态。
9.如权利要求7所述的处理系统，其中所述电感器包括具有多个抽头位置的可变电感器，并且所述谐振器电路的所述频率基于所述可变电感器的选择的抽头位置。
10.如权利要求1所述的处理系统，其中所述显示信号包括门高压信号、门低压信号、公共电压信号和源驱动器信号。
11.如权利要求1所述的处理系统，其中所述谐振器电路基于来自所述传感器模块的信号调制所述参考电压。
12.如权利要求1所述的处理系统，其中所述传感器模块配置成用具有与所述参考电压的频率基本上相同的频率的电容式感测信号驱动包含在所述多个传感器电极中的至少一个传感器电极。
13.一种包括集成电容式感测装置的显示装置，所述显示装置包括：
多个传感器电极，包含在所述多个传感器电极中的每个传感器电极包括包含在所述显示装置的多个显示器电极中的至少一个显示器电极；
处理系统，耦合到所述多个传感器电极，并配置成：
在第一周期期间驱动所述多个传感器电极进行电容式感测；以及
在第二周期期间将显示信号驱动到所述显示器电极上，其中所述显示信号基于参考电压，并且所述第一周期和所述第二周期至少部分交叠；以及
电源，配置成向所述处理系统提供所述参考电压，所述电源包括电感器与电容器并行连接的谐振器电路，其中所述谐振器电路配置成调制所述参考电压。
14.如权利要求13所述的显示装置，其中：
所述谐振器电路配置成：
在所述第二周期期间调制所述参考电压；以及
在第三周期期间将所述参考电压保持在基本上恒定的电压；以及
所述处理系统进一步配置成在所述第三周期期间向所述显示器电极提供第二显示信号以更新所述显示装置的显示器，其中所述第二显示信号基于所述参考电压。
15.如权利要求13所述的显示装置，其中在所述第二时间周期期间将显示信号驱动到所述显示器电极上更新了所述显示装置的显示器。
16.如权利要求13所述的显示装置，其中所述处理系统配置成调整所述电容器的电容以控制所述谐振器电路的频率。
17.如权利要求16所述的显示装置，其中所述电容器包括可开关电容器，并且所述谐振器电路的所述频率基于所述可开关电容器的开关状态。
18.如权利要求13所述的显示装置，其中所述处理系统配置成调整所述电感器的电感以控制所述谐振器电路的频率。
19.如权利要求18所述的显示装置，其中所述电感器包括可开关电感器，并且所述谐振器电路的所述频率基于所述可开关电感器的开关状态。
20.如权利要求18所述的显示装置，其中所述电感器包括具有多个抽头位置的可变电感器，并且所述谐振器电路的所述频率基于所述可变电感器的选择的抽头位置。
21.如权利要求13所述的显示装置，其中所述显示更新信号包括门高压信号、门低压信号、公共电压信号和源驱动器信号。
22.一种用包括集成电容式感测装置的显示装置执行显示更新的方法，所述方法包括：
在第一周期期间将电容式感测信号驱动到多个传感器电极上，包含在所述多个传感器电极中的每个传感器电极包括包含在所述显示装置的多个显示器电极中的至少一个显示器电极；
经由谐振器电路调制参考电压，所述谐振器电路具有与电容器并行连接的电感器；
调整所述电容器的电容和所述电感器的电感中的至少一项，以控制所述谐振器电路的频率；以及
在第二周期期间将显示更新信号驱动到所述显示器电极上以更新所述显示装置，其中所述显示信号基于所述参考电压，并且所述第一周期和所述第二周期至少部分交叠。
23.如权利要求22所述的方法，进一步包括：
在所述第二周期期间调制所述参考电压；
在第三周期期间将所述参考电压保持在基本上恒定的电压；以及
在所述第三周期期间向所述显示器电极提供第二显示信号以更新所述显示装置的显示器，其中所述第二显示信号基于所述参考电压。
24.如权利要求22所述的方法，进一步包括：在所述第二时间周期期间将显示信号驱动到所述显示器电极上更新了所述显示装置的显示器。
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