CN106095177B - 触摸感测设备及其驱动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及触摸感测设备及其驱动方法。该触摸感测设备包括：与显示面板耦合的触摸屏，所述显示面板包括数据线、与所述数据线交叉的选通线、以及以矩阵形式排列的像素；触摸感测电路，所述触摸感测电路向所述触摸屏的线提供驱动信号并且感测触摸输入。所述触摸感测电路检测不向所述显示面板的所述像素写入数据的触摸屏驱动周期中的最佳感测时间，在所述最佳感测时间中，所述选通线的电压变化维持在预先确定的容许范围之内。所述触摸感测电路仅在所述触摸屏驱动周期的所述最佳感测时间中向所述触摸屏的线提供驱动信号。

Description

触摸感测设备及其驱动方法
本申请是申请号为201210527926.7、申请日为2012年12月10日、发明名称为“触摸感测设备及其驱动方法”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明的实施方式涉及与显示设备耦合的触摸感测设备及其驱动方法。
背景技术
用户接口(UI)配置为使得用户能够与各种电子设备进行通信，由此可以容易且舒适地如他们所希望地来控制电子设备。用户接口的示例包括小键盘、键盘、鼠标、在屏显示(OSD)和具有红外通信功能或射频(RF)通信功能的远程控制器。用户接口技术已经持续发展，以增加用户的灵敏度和处理方便性。近来，用户接口已经发展为触摸UI、语音识别UI、3DUI等，并且触摸UI已经基本安装在便携式信息设备中。触摸屏安装在家用电器或便携式信息设备的显示面板上，以实现触摸UI。
电容式触摸屏具有比现有的电阻式触摸屏更好的耐久性和清晰度，并且能够执行多点触摸识别和接近触摸识别。因此，电容式触摸屏可以应用于各种用途。因为电容式触摸屏附接到显示面板或者嵌入在显示面板中，所以电容式触摸屏与显示面板电耦合。可以在显示面板驱动周期和触摸屏驱动周期中时分驱动显示面板和触摸屏。因为在显示面板驱动周期中向显示面板的数据线提供具有较大摆动宽度的数据电压，所以显示面板的负荷增大。
在触摸屏驱动周期期间，切断数据驱动电路的输出通道和显示面板的数据线之间的电流路径。因此，数据线浮置，并且处于高阻抗状态或者保持在DC电压。因而，显示面板在触摸屏驱动周期期间的负荷小于显示面板在显示面板驱动周期期间的负荷。在显示面板驱动周期期间，向显示面板的选通线(或扫描线)提供在选通高电压和选通低电压之间摆动的选通脉冲(或扫描脉冲)。在触摸屏驱动周期期间，显示面板的选通线可以保持在DC电压，例如，选通低电压。
向显示面板的选通线提供的选通低电压由于显示面板驱动周期和触摸屏驱动周期之间的负荷差而变化。例如，当在触摸屏驱动周期中向显示面板的选通线提供的选通低电压是-10V时，因为显示面板在触摸屏驱动周期中的负荷小，所以选通线的选通低电压被测量为将近-10V。另一方面，当在显示面板驱动周期中向显示面板的选通线提供的选通低电压是-10V时，由于显示面板的大负荷，所以选通线中测得的选通低电压增大到将近-8V。
由于显示面板驱动周期和触摸屏驱动周期之间的负荷差，在从显示面板驱动周期变化到触摸屏驱动周期或从触摸屏驱动周期变化到显示面板驱动周期的期间，向显示面板的选通线提供的选通低电压可能极大地改变。当选通低电压极大地改变时，从触摸屏感测的电压的噪声由于触摸屏和显示面板之间的电耦合而极大地改变。噪声降低了触摸屏的感测灵敏度。
发明内容
本发明的实施方式提供了一种能够减少触摸屏的噪声的触摸感测设备及其驱动方法。
在一个方面，提供了一种触摸感测设备，该触摸感测设备包括：与显示面板耦合的触摸屏，显示面板包括数据线、与数据线交叉的选通线、以矩阵形式排列的像素；以及触摸感测电路，该触摸感测电路配置为向触摸屏的多条线提供驱动信号并且感测触摸输入。
所述触摸感测电路检测不向所述显示面板的所述像素写入数据的触摸屏驱动周期中的最佳感测时间，在所述最佳感测时间中，所述选通线的电压变化维持在预先确定的容许范围之内。所述触摸感测电路仅在所述触摸屏驱动周期的所述最佳感测时间中向所述触摸屏的线提供驱动信号。
所述触摸感测设备还包括控制器，所述控制器配置为将一个帧周期时分为显示面板驱动周期和所述触摸屏驱动周期，并且控制显示面板驱动电路和所述触摸感测电路。
所述显示面板驱动电路在所述显示面板驱动周期期间向所述显示面板的所述像素写入数据。
所述触摸感测电路对从所述控制器接收的同步信号进行计数并且基于计数值检测所述最佳感测时间。另选地，所述触摸感测电路检测所述选通线的电压并且基于所检测的电压的变化来检测所述最佳感测时间。
所述最佳感测时间的范围为从所述触摸屏驱动周期的开始时间点起经过了第一过渡时段的时间到比所述触摸屏驱动周期的结束时间点提前第二过渡时段的时间。
在所述最佳感测时间期间在所述选通线中测量的电压的纹波小于在所述第一过渡时段和第二过渡时段期间在所述选通线中测量的电压的纹波。
在另一方面，提供了一种用于驱动触摸感测设备的方法，所述触摸感测设备包括与显示面板耦合的触摸屏，所述显示面板包括数据线、与所述数据线交叉的选通线、以及以矩阵形式排列的像素，所述方法包括：设置不向所述显示面板的所述像素写入数据的触摸屏驱动周期；检测所述触摸屏驱动周期中的最佳感测时间，在所述最佳感测时间中，所述选通线的电压变化维持在预先确定的容许范围之内；仅在所述触摸屏驱动周期的所述最佳感测时间中向所述触摸屏的多条线提供驱动信号。
附图说明
附图被包括进来以提供对本发明的进一步理解，其被并入且构成本说明书的一部分，附图示出了本发明的实施方式，并与说明书一起用于解释本发明的原理。附图中：
图1至图3示出了根据本发明的示例性实施方式的触摸屏和显示面板的各种组合；
图4是根据本发明的示例性实施方式的显示设备的框图；
图5是液晶单元的等效电路图；
图6是示出了显示面板和触摸屏的时分驱动方法的垂直同步信号的波形图；
图7是示出了以内嵌形式嵌入显示面板中的互电容式触摸屏的线结构的平面图；
图8是示出了其中嵌入了图7中所示的互电容式触摸屏的显示设备的操作的波形图；
图9是示出了以内嵌形式嵌入显示面板中的自电容式触摸屏的线结构的平面图；
图10是示出了用于感测图9中所示的自电容式触摸屏的驱动信号的波形图；
图11示出了安装在触摸感测电路和感测线之间的复用器；
图12是自电容式触摸屏的等效电路图；
图13是示出了自电容式触摸屏中触摸输入的感测原理的波形图；
图14是根据本发明的第一实施方式的触摸感测电路的框图；
图15是根据本发明的第二实施方式的触摸感测电路的框图；
图16是示出了选通低电压的小的变化的区间的时序图；
图17A是详细示出了图16的“A”部分的波形图；以及
图17B是详细示出了图16的“B”部分的波形图。
具体实施方式
现在将详细描述本发明的实施方式，附图中例示出本发明的示例。在可能的情况下，附图通篇将使用相同的附图标记来指相同或类似的部件。将注意的是，如果确定公知技术可能误导本发明的实施方式，则将省略对公知技术的详细描述。
根据本发明的示例性实施方式的显示设备可基于如液晶显示器(LCD)、场发射显示器(FED)、等离子体显示面板(PDP)、有机发光二极管(OLED)显示器和电泳显示器(EPD)的平板显示器实现。在以下的描述中，将利用液晶显示器作为平板显示器的示例来描述本发明的实施方式。可以使用其他平板显示器。
利用图1至图3中所示的方法可以将触摸屏TSP安装在根据本发明的实施方式的显示设备中。如图1所示，触摸屏TSP可以附接在显示面板的上偏振膜POL1上。另选地，如图2所示，触摸屏TSP可以形成在上偏振膜POL1和上基板GLS1之间。另选地，如图3所示，触摸屏TSP的电容式触摸传感器可以嵌入在显示面板的像素阵列中。在图1至图3中，“PIX”表示像素的像素电极，“GLS2”表示下基板，并且“POL2”表示下偏振膜。
可以将触摸屏TSP实现为通过多个电容式传感器感测触摸(或接近)输入的电容式触摸屏。电容式触摸屏分为自电容式触摸屏和互电容式触摸屏。自电容式触摸屏沿在一个方向上形成的单层结构的导线形成。互电容式触摸屏形成在彼此正交的两条导线之间。
如图4和图5所示，根据本发明的实施方式的显示设备包括显示面板10、显示面板驱动电路、时序控制器22、触摸感测电路100等。操作性地耦合和配置显示设备的所有组件。
显示面板10包括下基板、上基板和形成在下基板和上基板之间的液晶层。上基板和下基板可以利用玻璃、塑料、膜等来制造。形成在显示面板10的下基板上的像素阵列包括多条数据线11、与数据线11正交的多条选通线(或扫描线)12、以矩阵形式排列的多个像素。像素阵列还包括形成在数据线11和选通线12的交叉点处的多个薄膜晶体管(TFT)、用于使像素充入数据电压的多个像素电极1、多个存储电容器等，各个存储电容器连接至像素电极1并且保持像素的电压。
显示面板10的像素以由数据线11和选通线12限定的矩阵形式排列。由根据向像素电极1提供的数据电压和向公共电极2提供的公共电压之间的电压差而产生的电场来驱动各像素的液晶单元，从而调整通过液晶单元透射的入射光量。各个TFT响应于来自选通线12的选通脉冲(或扫描脉冲)而导通，从而向液晶单元的像素电极1提供来自数据线11的数据电压。公共电极2可以形成在显示面板10的下基板或上基板上。
显示面板10的上基板可以包括黑色矩阵、滤色器等。偏振膜分别附接到显示面板10的上基板和下基板。用于设置液晶的预倾角的取向层分别形成在显示面板10的上基板和下基板中与液晶接触的内表面上。柱状间隔物可以形成在显示面板10的上基板和下基板之间，以保持液晶单元的单元间隙为常量。
显示面板10可以以任意公知模式来实现，包括扭曲向列(TN)模式、垂直排列(VA)模式、平面转换(IPS)模式、边缘场切换(FFS)模式等。背光单元可以布置在显示面板10的背部空间中。背光单元可以构造为边缘式背光单元和直下式背光单元中的一种，以向显示面板10提供光。
显示面板驱动电路利用数据驱动电路24以及选通驱动电路26和30向显示面板10的像素写入输入图像的数据。
数据驱动电路24将从时序控制器22接收到的数字视频数据RGB转换成正模拟伽马补偿电压和负模拟伽马补偿电压，以生成数据电压。数据驱动电路24然后向数据线11提供数据电压并且在时序控制器22的控制下使数据电压的极性反转。
选通驱动电路26和30顺序地向选通线12提供与数据电压同步的选通脉冲，并且选择显示面板10的将施加数据电压的多条线。选通驱动电路26和30包括电平位移器26和移位寄存器30。随着板内选通(GIP)工艺技术的发展，移位寄存器30可以直接形成在显示面板10的基板上。
电平位移器26可以形成在电连接到显示面板10的下基板的印刷电路板(PCB)20上。电平位移器26在时序控制器22的控制下，输出在选通高电压VGH和选通低电压VGL之间摆动的起始脉冲VST和时钟信号CLK。选通高电压VGH被设置为大于显示面板10的像素阵列中包括的TFT的阈值电压。选通低电压VGL被设置为小于TFT的阈值电压。电平位移器26响应于从时序控制器22接收到的起始脉冲ST、第一时钟GCLK和第二时钟MCLK，输出在选通高电压VGH和选通低电压VGL之间摆动的起始脉冲VST和时钟信号CLK。从电平位移器26输出的时钟信号CLK的相位被顺序地移位并且发送到显示面板10上的移位寄存器30。
移位寄存器30形成在上面形成有像素阵列的、显示面板10的下基板的边缘，使得移位寄存器30连接至像素阵列的选通线12。移位寄存器30包括多个级联(cascade-connected)的级。移位寄存器30响应于从电平位移器26接收到的起始脉冲VST开始操作，并且响应于从电平位移器26接收到的时钟信号CLK使其输出移位。移位寄存器30顺序地向显示面板10的选通线12提供选通脉冲。
时序控制器22向数据驱动电路24的集成电路(IC)提供从外部主机系统接收到的数字视频数据RGB。时序控制器22从主机系统接收时序信号(如，垂直同步信号Vsync、水平同步信号Hsync、数据使能DE和时钟)，并且生成用于控制数据驱动电路24以及选通驱动电路26和30的操作时序的时序控制信号。时序控制器22或主机系统生成用于控制显示面板驱动电路和触摸感测电路100的操作时序的同步信号SYNC。
触摸感测电路100向连接至触摸屏TSP的电容式传感器的多条线施加驱动信号并且对驱动信号的电压在触摸操作前后的变化或者驱动信号的上升沿或下降沿的延迟时间进行计数，从而感测触摸(或接近)输入前后触摸屏TSP的电容变化。触摸感测电路100将从触摸屏TSP的电容式传感器接收的电压转换成数字数据，以生成触摸原始数据。触摸感测电路100执行预先确定的触摸识别算法并且分析触摸原始数据，从而检测触摸(或接近)输入。触摸感测电路100向主机系统发送包括触摸(或接近)输入的位置的坐标的触摸报告数据。
主机系统可以被实现为导航系统、机顶盒、DVD播放器、蓝光播放器、个人计算机(PC)、家庭影院系统、广播接收机和电话系统中的一个。主机系统利用定标器将输入图像的数字视频数据转换成适用于显示面板10的分辨率的数据格式，并且向时序控制器22发送转换后的数据和时序信号。主机系统响应于从触摸感测电路100接收的触摸报告数据，运行与触摸(或接近)输入关联的应用程序。
利用图6中所示的方法可以时分驱动显示面板10和触摸屏TSP。如图6所示，一个帧周期可以被时分为显示面板驱动周期T1和触摸屏驱动周期T2。
在图6中，“Vsync”是向时序控制器22输入的第一垂直同步信号，并且“SYNC”是向触摸感测电路100输入的第二垂直同步信号。时序控制器22可以调制从主机系统接收到的第一垂直同步信号Vsync并且生成第二垂直同步信号SYNC，以在一个帧周期中定义显示面板驱动周期T1和触摸屏驱动周期T2。在另一个实施方式中，主机系统可以生成图6中所示的第二垂直同步信号SYNC，并且时序控制器22可以响应于从主机系统接收到的第二垂直同步信号SYNC来控制显示面板驱动周期T1和触摸屏驱动周期T2。因此，在本发明的实施方式中，将一个帧周期时分为显示面板驱动周期T1和触摸屏驱动周期T2并且控制显示面板驱动电路和触摸感测电路100的操作时序的控制器可以是时序控制器22和主机系统中的一种。
第二垂直同步信号SYNC的低逻辑电平周期可以被定义为显示面板驱动周期T1，并且第二垂直同步信号SYNC的高逻辑电平周期可以被定义为触摸屏驱动周期T2。但是，本发明的实施方式不限于此。例如，第二垂直同步信号SYNC的高逻辑电平周期可以被定义为显示面板驱动周期T1，并且第二垂直同步信号SYNC的低逻辑电平周期可以被定义为触摸屏驱动周期T2。
在显示面板驱动周期T1期间，对显示面板驱动电路进行驱动，并且不对触摸感测电路100进行驱动。更具体地，在显示面板驱动周期T1期间，数据驱动电路24向数据线11提供数据电压，并且选通驱动电路26和30顺序地向选通线12提供与数据电压同步的选通脉冲。触摸感测电路100在显示面板驱动周期T1期间不向触摸屏TSP的线提供驱动信号。在触摸屏驱动周期T2期间，不对显示面板驱动电路进行驱动，而对触摸感测电路100进行驱动。触摸感测电路100检测触摸屏驱动周期T2中的最佳感测时间Tss(参见图16至图17B)，并且仅在最佳感测时间Tss期间向触摸屏TSP的线施加驱动信号。显示面板10的选通线12的电压变化维持在预先确定的容许范围Ar2(参见图17A和图17B)之内。因而，触摸感测电路100在来自显示面板10的噪声具有最小值的最佳感测时间Tss中感测触摸屏TSP的电容电压的变化，从而增加触摸(或接近)输入的感测灵敏度。触摸屏TSP的线可以是连接到图1至图3中所示的互电容式传感器的Tx线(参见图7)或者连接到自电容式传感器的感测线S1至Sn(参见图9)。
在图3中所示的触摸屏TSP中，电容以内嵌形式嵌入在显示面板10中，与图1和图2中所示的触摸屏TSP相比，更易受到显示面板10的负荷的变化的影响。以下描述内嵌式触摸屏的线结构和驱动方法。
图7和图8示出了互电容式触摸屏的线结构和驱动方法。更具体地，图7是通过放大以内嵌形式嵌入在显示面板中的互电容式触摸屏和显示面板的一部分而示出互电容式触摸屏的线结构的平面图。图8是示出了其中嵌入图7中所示的互电容式触摸屏的显示设备的操作的波形图。
如图7和图8所示，互电容式触摸屏TSP包括Tx线和与Tx线正交的Rx线R1、R2。互电容形成在Tx线和Rx线R1、R2的各个交叉点处。
各条Tx线包括通过链接图案L11至L22沿显示面板10的横向(或水平方向)彼此连接的多个透明导电图案。例如，第一Tx线包括通过链接图案L11和L12沿显示面板10的横向彼此连接的多个透明导电图案T11至T13。第二Tx线包括通过链接图案L21和L22沿横向彼此连接的多个透明导电图案T21至T23。对各个透明导电图案T11至T23进行构图，使得其尺寸大于像素尺寸，因此与多个像素交叠。各个透明导电图案T11至T23与像素电极交叠，绝缘层插在各个透明导电图案T11至T23与像素电极之间，并且各个透明导电图案T11至T23可以由例如氧化铟锡(ITO)的透明导电材料形成。可以使用其他材料。链接图案L11至L22跨过(across)Rx线R1和R2使在横向上彼此相邻的透明导电图案T11至T23彼此电连接。链接图案L11至L22可以与Rx线R1和R2交叠，绝缘层插在链接图案L11至L22与Rx线R1和R2之间。链接图案L11至L22可以由具有高导电性的金属(例如，铝(Al)、铝钕(AlNd)、钼(Mo)、铬(Cr)、铜(Cu)和银(Ag))或透明导电材料形成。可以使用其他材料。从公共电极2分开的透明导电图案可以用作驱动信号施加至的Tx电极。
Rx线R1和R2沿显示面板10的纵向(或垂直方向)延伸，使得它们与Tx线正交。Rx线R1和R2可以由例如氧化铟锡(ITO)的透明导电材料形成。可以使用其他材料。各条Rx线R1和R2可以与多个像素(未示出)交叠。Rx线R1和R2可以形成在显示面板10的上基板或下基板上。例如，Rx电极可以形成在显示面板10的上基板或下基板的正面或背面上。在图3中所示的内嵌式触摸屏TSP中，像素阵列的数据线可以用作Rx电极，或者像素阵列可以包括用作Rx电极的单独线。
公共电压源(未示出)在显示面板驱动周期T1期间向Tx线T11至T23以及L11至L22提供公共电压Vcom。因此，Tx线T11至T23以及L11至L22在显示面板驱动周期T1期间作为公共电极2进行操作。
触摸感测电路100连接至Tx线T11至T23和L11至L22以及Rx线R1和R2。触摸感测电路100在显示面板驱动周期T1期间停用，并且在触摸屏驱动周期T2期间启用。因此，仅在触摸屏驱动周期T2期间，触摸感测电路100顺序地向Tx线T11至T23和L11至L22提供驱动信号并且通过Rx线R1和R2接收互电容的电压。驱动信号在驱动电压Vdrv和基准电压Vref之间摆动。在图7和图8中，“D1、D2、D3…”表示显示面板10的数据线，并且“G1、G2、G3…”表示显示面板10的选通线。
触摸感测电路100对通过Rx线R1和R2接收到的互电容的电压进行采样，并且将经采样的电压累积到积分器的电容器。触摸感测电路100将充入积分器的电容器的电压转换成数字数据。触摸感测电路100将数字数据和预先确定的阈值电压进行比较，并且将等于或大于阈值电压的数字数据确定为触摸(或接近)输入位置的互电容数据。
图9是示出了以内嵌形式嵌入显示面板中的自电容式触摸屏的线结构的平面图。
图10是示出了用于感测图9中所示的自电容式触摸屏的驱动信号的波形图。
如图9和图10所示，自电容式触摸屏TSP包括多个透明导电图案COM1至COMn。对各个透明导电图案COM1至COMn进行构图，使得其尺寸大于像素的尺寸，因此与多个像素交叠。透明导电图案COM1至COMn可以由透明导电图案形成。可以使用其他材料。各个透明导电图案COM1至COMn连接到自电容并且在触摸屏驱动周期T2期间用作自电容的电极。
触摸感测电路100可以通过感测线S1至Sn一对一地连接到透明导电图案COM1至COMn。公共电压源(未示出)在显示面板驱动周期T1期间通过感测线S1至Sn向透明导电图案COM1至COMn提供公共电压Vcom。因此，透明导电图案COM1至COMn在显示面板驱动周期T1期间作为公共电极进行操作。
在显示面板驱动周期T1期间停用触摸感测电路100，并且在触摸屏驱动周期T2期间启用触摸感测电路100。因此，触摸感测电路100仅在触摸屏驱动周期T2期间同时向感测线S1至Sn提供图10中所示的驱动信号。尽管图10中未示出显示面板驱动周期T1，但是显示面板驱动周期T1的操作与图8中的大致相同。
如图11所示，复用器102可以安装在触摸感测电路100和感测线S1至Sn之间，以减少自电容式触摸屏TSP中触摸感测电路100的输入/输出引脚的数目。当复用器102被实现为1:N复用器时(其中，N是等于或大于2且小于n的正整数)，驱动信号输出至的触摸感测电路100的n/N个输入/输出引脚连接到复用器102的输入端子。复用器102的n个输出端子分别连接到感测线S1至Sn。因此，本发明的实施方式可以利用复用器102使触摸感测电路100的输入/输出引脚的数目减少为1/N。
当感测线S1至Sn分为三组时，复用器102将触摸感测电路100的n/3个输入/输出引脚P1至Pn/3连接到第一组感测线并且向连接至第一组感测线的电容式传感器同时提供驱动信号。随后，复用器102将n/3个输入/输出引脚P1至Pn/3连接到第二组感测线并且向连接至第二组感测线的电容式传感器同时提供驱动信号。随后，复用器102将n/3个输入/输出引脚P1至Pn/3连接到第三组感测线并且向连接到第三组感测线的电容式传感器同时提供驱动信号。因此，触摸感测电路100可以利用复用器102，通过n/3个输入/输出引脚P1至Pn/3向n个透明导电图案COM1至COMn提供驱动信号。
图12是自电容式触摸屏的等效电路图。图13是示出了自电容式触摸屏中触摸输入的感测原理的波形图。
如图12和图13所示，自电容式触摸屏TSP包括电阻器R和电容器Cg、Cd和Co。电阻器R包括自电容式触摸屏TSP和显示面板10的线路电阻和寄生电阻。电容器Cg位于自电容式触摸屏TSP的线和选通线12之间，并且电容器Cd位于自电容式触摸屏TSP的线和数据线11之间。电容器Co位于自电容式触摸屏TSP的线和显示面板10的除了数据线11和选通线12之外的其他组件之间。
当驱动信号Vo施加于自电容式触摸屏TSP的线时，驱动信号Vo的上升沿和下降沿延迟由图12中所示的电阻器R和电容器Cg、Cd、Co所确定的RC延迟值。当用户用导体或他或她的手指触摸自电容式触摸屏TSP时，自电容式触摸屏TSP的电容增加图13中所示的“Cf”，并且RC延迟进一步增加。例如，在图13中，实线表示当没有触摸输入时驱动信号Vo的下降沿，并且虚线表示当执行了触摸输入时驱动信号Vo的下降沿。触摸感测电路100将驱动信号Vo的上升沿和下降沿中的至少一个的电压与预先确定的基准电压Vx进行比较。触摸感测电路100对驱动信号Vo的上升沿和下降沿中的至少一个的电压达到基准电压Vx所需的时间进行计数。当不存在触摸输入时驱动信号Vo的上升沿和下降沿中的至少一个的电压达到基准电压Vx所需的基准时间信息预先存储在触摸感测电路100中。当由计数器实时测量的时间和预先知道的基准时间信息之间的差Δt等于或大于预先确定的阈值时，触摸感测电路100将当前感测的自电容确定为触摸(或接近)输入。
在显示面板驱动周期T1期间，向显示面板10的选通线12施加在选通高电压VGH和选通低电压VGL之间摆动的选通脉冲。随后，在触摸屏驱动周期T2期间，向显示面板10的选通线12连续地施加选通低电压VGL。由于显示面板驱动周期T1和触摸屏驱动周期T2之间的负荷差，在从显示面板驱动周期T1变化到触摸屏驱动周期T2或从触摸屏驱动周期T2变化到显示面板驱动周期T1的期间，向显示面板10的选通线12施加的选通低电压VGL可能极大地改变。选通低电压VGL的变化和由于选通低电压VGL的变化而导致的触摸屏TSP的感测电压的噪声的增大与选通低电压VGL的根据显示面板10的负荷变化而改变的纹波的幅度成比例。如图16至图17B所示，本发明的实施方式检测触摸屏驱动周期T2中选通低电压VGL的变化并且仅在选通低电压VGL的纹波的幅度减小的感测区间Tss中向触摸屏TSP的线施加驱动信号，从而感测触摸屏TSP的电容变化。在触摸屏驱动周期T2中存在感测区间Tss。感测区间Tss在比触摸屏驱动周期T2的开始时间点晚时间Td1的时间开始，并且在比触摸屏驱动周期T2的结束时间点早时间Td2的时间结束。
触摸感测电路100可以利用各种方法来检测示出了选通线电压的小的变化的感测区间Tss。图14和图15示出了具有感测区间Tss的检测功能的触摸感测电路100的示例。
图14是根据本发明的第一实施方式的触摸感测电路100的框图。
如图14所示，触摸感测电路100包括计数器104、感测区间检测器106、驱动信号生成器108和感测单元110。
计数器104从触摸屏驱动周期T2的开始时间点利用时钟信号对同步信号SYNC进行计数，并且在各帧周期中对计数值CNT进行初始化。时钟信号可以是通过时序控制器22接收的时钟信号或者从连接到触摸感测电路100的振荡器接收的时钟信号。
本发明人重复进行了试验，发现了触摸屏驱动周期T2中的最佳感测时间，在最佳感测时间中，选通低电压VGL的变化在预先确定的容许范围Ar2(参见图17A和图17B)之内。本发明人可以在感测区间检测器106的存储器中预先存储与最佳感测时间有关的信息T2、Td1和Td2(参见图17A和图17B)。感测区间检测器106将从计数器104接收的计数值CNT与时间Td1进行比较，并且将计数值CNT从时间Td1达到时间T2-(Td1+Td2)所需的时间确定为最佳感测时间。感测区间检测器106在最佳感测时间期间生成以特定逻辑值生成的输出(图6的Tss)。
驱动信号生成器108响应于感测区间检测器106的输出仅在感测区间Tss期间生成驱动信号，并且向触摸屏TSP的线提供驱动信号。感测单元110与驱动信号同步地感测触摸屏TSP的电容变化，并且基于感测结果生成触摸原始数据Txy。
图15是根据本发明的第二实施方式的触摸感测电路100的框图。
如图15所示，触摸感测电路100包括电压检测器112、感测区间检测器114、驱动信号生成器108和感测单元110。
电压检测器112在触摸屏驱动周期T2期间测量选通线12的电压。
本发明人重复进行了试验，并且在感测区间检测器114的存储器中预先存储在触摸屏驱动周期T2的最佳感测时间(在最佳感测时间中，在触摸屏TSP中轻微地产生噪声)中测量的选通线12的电压，作为基准值。感测区间检测器114将从电压检测器112接收的选通线12的电压与预先存储的基准值进行比较，并且将这两者之差位于预先确定的容许范围Ar2(参见图17A和图17B)之内的期间确定为最佳感测时间。感测区间检测器114在最佳感测时间期间生成以特定逻辑值生成的输出(图6的Tss)。
驱动信号生成器108响应于感测区间检测器114的输出仅在感测区间Tss期间生成驱动信号，并且向触摸屏TSP的线提供驱动信号。感测单元110与驱动信号同步地感测触摸屏TSP的电容变化，并且基于感测结果生成触摸原始数据Txy。
图16是示出了选通低电压的小的变化的区间的时序图。图17A是详细示出了图16的“A”部分的波形图。图17B是详细示出了图16的“B”部分的波形图。
如图16至图17B所示，在触摸屏驱动周期T2期间向选通线12施加作为DC电压的选通低电压VGL。
在从显示面板驱动周期T1至触摸屏驱动周期T2的过渡时段Td1期间，显示面板10的负荷急剧减小。相反，在从触摸屏驱动周期T2至显示面板驱动周期T1的过渡时段Td2期间，显示面板10的负荷急剧增大。因而，当在触摸屏驱动周期T2期间向选通线12施加大约-10V时，在第一过渡时段Td1和第二过渡时段Td2期间在选通线12中测量的选通低电压VGL在大约-10V和地电平电压GND之间极大地变化，并且包括高纹波Ar1。在第一过渡时段Td1和第二过渡时段Td2期间在选通线12中测量的电压的纹波Ar1大于在感测区间Tss期间在选通线12中测量的电压的纹波Ar2。
另一方面，显示面板10的负荷在感测区间Tss(从触摸屏驱动周期T2的开始时间点起经过了第一过渡时段Td1的时间到比触摸屏驱动周期T2的结束时间点提前第二过渡时段Td2的时间的范围)期间几乎不改变。由于这一点，在感测区间Tss期间在选通线12中测量的电压在大约-8V附近变化且具有小的纹波Ar2，由此被测定量几乎不改变的当前电压。在感测区间Tss期间在选通线12中测量的电压的纹波Ar2远小于在第一过渡时段Td1和第二过渡时段Td2期间在选通线12中测量的电压的纹波Ar1。因而，触摸感测电路100仅在触摸屏驱动周期T2的、选通线12的电压几乎不改变的感测区间Tss期间向触摸屏TSP的线施加驱动信号SS，从而感测触摸屏TSP的电容变化。
根据本发明的实施方式的触摸屏不限于内嵌式触摸屏。例如，图14至图17B中所示的触摸感测电路100及其驱动方法可以应用于图1至图3中所示的各种类型的触摸屏。
如上所述，本发明的实施方式检测在不向显示面板的像素写入数据的触摸屏驱动周期中的、选通线的电压变化在预先确定的容许范围之内的最佳感测时间，并且仅在最佳感测时间中向触摸屏的线提供驱动信号。结果，本发明的实施方式可以减少由于显示面板的选通线的电压变化而引起的、从触摸屏感测的电压的噪声，并且提高触摸屏的感测灵敏度。
尽管参照多个示例性实施方式描述了以上实施方式，但是应理解的是本领域技术人员能够设计出将落入本公开的原理的范围内的各种其他修改例和实施方式。更具体地说，在本公开、附图以及所附权利要求的范围内，在主题组合配置的组成部分和/或配置方面可以进行各种变型和修改。除了组成部分和/或配置方面的变型和修改之外，另选的使用对于本领域技术人员也将是显而易见的。
本申请要求2012年5月25日提交的韩国专利申请No.10-2012-0056388的优先权，此处为了一切目的以引证的方式并入上述申请的全部内容，如同在此进行了完整阐述一样。

Claims (18)

1.一种触摸感测显示设备，所述触摸感测显示设备包括：
与显示面板结合的触摸屏，所述显示面板包括数据线、与所述数据线交叉的选通线、公共电极、以及所述选通线和所述数据线交叉处的像素；以及
触摸感测电路，所述触摸感测电路配置为根据控制信号操作，所述控制信号包括针对第一周期的第一电平和针对第二周期的第二电平，其中
在所述控制信号的所述第一周期期间将公共电压提供到所述公共电极以在所述像素上显示图像；
所述触摸感测电路在所述控制信号的所述第二周期的第一部分期间不向所述公共电极中的任何一个提供用于感测触摸输入的触摸驱动信号并且在所述控制信号的所述第二周期的第二部分期间向一个或更多个公共电极提供所述触摸驱动信号；
使用响应于所述触摸驱动信号的来自所述一个或更多个公共电极的触摸感测信号来检测所述触摸输入，以及
在所述控制信号的所述第二周期的第一部分期间所述选通线处的电压从第一电压变化到第二电压。
2.根据权利要求1所述的触摸感测显示设备，所述触摸感测显示设备还包括显示面板驱动电路，所述显示面板驱动电路配置为在所述控制信号的所述第一周期期间向所述显示面板的所述像素写入数据并且在所述控制信号的所述第二周期期间不向所述显示面板的所述像素写入数据。
3.根据权利要求1所述的触摸感测显示设备，其中，所述触摸感测电路在所述控制信号的所述第二周期的第三部分期间不向所述公共电极中的任何一个提供触摸驱动信号，所述控制信号的所述第二周期的第三部分在所述控制信号的所述第二周期的第二部分之后并且在随后帧的所述控制信号的另一第一周期之前，并且在所述控制信号的所述第二周期的第三部分期间所述选通线处的所述电压从所述第二电压变化到所述第一电压。
4.根据权利要求3所述的触摸感测显示设备，其中，在所述控制信号的所述第二周期的第二部分期间在所述选通线处测量的所述电压的纹波小于在所述控制信号的所述第二周期的第一部分或第三部分期间在所述选通线处测量的所述电压的纹波。
5.根据权利要求1所述的触摸感测显示设备，其中，所述控制信号的所述第二周期的第一部分在所述控制信号的所述第一周期之后。
6.根据权利要求1所述的触摸感测显示设备，其中，所述控制信号的所述第二周期的第二部分在所述控制信号的所述第二周期的第一部分之后。
7.一种用于驱动触摸感测显示设备的方法，所述触摸感测显示设备包括与显示面板结合的触摸屏，所述显示面板包括数据线、与所述数据线交叉的选通线、公共电极、以及所述选通线和所述数据线交叉处的像素，所述触摸感测显示设备根据控制信号操作，所述控制信号包括针对第一周期的第一电平和针对第二周期的第二电平，所述方法包括：
在所述控制信号的所述第一周期期间将公共电压提供到所述公共电极以在所述像素上显示图像；
在所述控制信号的所述第二周期的第一部分期间不向所述公共电极中的任何一个提供用于感测触摸输入的触摸驱动信号，并且在所述控制信号的所述第二周期的第一部分期间所述选通线处的电压从第一电压变化到第二电压；
在所述控制信号的所述第二周期的第二部分期间向一个或更多个公共电极提供所述触摸驱动信号，使用响应于所述触摸驱动信号的来自所述一个或更多个公共电极的触摸感测信号来检测所述触摸输入。
8.根据权利要求7所述的方法，所述方法还包括：
在所述控制信号的所述第二周期的第三部分期间不向所述公共电极中的任何一个提供触摸驱动信号，所述控制信号的所述第二周期的第三部分在所述控制信号的所述第二周期的第二部分之后并且在随后帧的所述控制信号的另一第一周期之前，并且在所述控制信号的所述第二周期的第三部分期间所述选通线处的所述电压从所述第二电压变化到所述第一电压。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，在所述控制信号的所述第二周期的第二部分期间在所述选通线处测量的所述电压的纹波小于在所述控制信号的所述第二周期的第一部分或第三部分期间在所述选通线处测量的所述电压的纹波。
10.根据权利要求7所述的方法，其中，在所述控制信号的所述第一周期期间向所述显示面板的所述像素写入数据，并且
其中，在所述控制信号的所述第二周期期间不向所述显示面板的所述像素写入数据。
11.根据权利要求7所述的方法，其中，所述控制信号的所述第二周期的第一部分在所述控制信号的所述第一周期之后。
12.根据权利要求7所述的方法，其中，所述控制信号的所述第二周期的第二部分在所述控制信号的所述第二周期的第一部分之后。
13.一种用于驱动触摸感测显示设备的驱动电路，所述触摸感测显示设备包括与显示面板结合的触摸屏，所述显示面板包括数据线、与所述数据线交叉的选通线、公共电极、以及所述选通线和所述数据线交叉处的像素，所述触摸感测显示设备根据控制信号操作，所述控制信号包括针对第一周期的第一电平和针对第二周期的第二电平，
所述驱动电路包括用于提供公共电压或触摸驱动信号的电路，其中：
所述用于提供公共电压或触摸驱动信号的电路在所述控制信号的所述第一周期期间向所述公共电极提供公共电压以在所述像素上显示图像；以及
所述用于提供公共电压或触摸驱动信号的电路在所述控制信号的所述第二周期的第一部分期间不向所述公共电极中的任何一个提供触摸驱动信号并且在所述控制信号的所述第二周期的第二部分期间向一个或更多个公共电极提供所述触摸驱动信号，使用响应于所述触摸驱动信号的来自所述一个或更多个公共电极的触摸感测信号来检测所述触摸输入，以及在所述控制信号的所述第二周期的第一部分期间所述选通线处的电压从第一电压变化到第二电压。
14.根据权利要求13所述的驱动电路，其中，所述用于提供公共电压或触摸驱动信号的电路在所述控制信号的所述第二周期的第三部分期间不向所述公共电极中的任何一个提供触摸驱动信号，所述控制信号的所述第二周期的第三部分在所述控制信号的所述第二周期的第二部分之后并且在随后帧的所述控制信号的另一第一周期之前，并且在所述控制信号的所述第二周期的第三部分期间所述选通线处的所述电压从所述第二电压变化到所述第一电压。
15.根据权利要求14所述的驱动电路，其中，在所述控制信号的所述第二周期的第二部分期间在所述选通线处测量的所述电压的纹波小于在所述控制信号的所述第二周期的第一部分或第三部分期间在所述选通线处测量的所述电压的纹波。
16.根据权利要求13所述的驱动电路，其中，在所述控制信号的所述第一周期期间向所述显示面板的所述像素写入数据，并且
其中，在所述控制信号的所述第二周期期间不向所述显示面板的所述像素写入数据。
17.根据权利要求13所述的驱动电路，其中，所述控制信号的所述第二周期的第一部分在所述控制信号的所述第一周期之后。
18.根据权利要求13所述的驱动电路，其中，所述控制信号的所述第二周期的第二部分在所述控制信号的所述第二周期的第一部分之后。
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