CN107783693B - 收发器系统、显示设备以及驱动触摸屏面板的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种收发器系统、显示设备以及驱动触摸屏面板的方法。该收发器系统包括：触摸屏面板；发送器，将输入信号发送到触摸屏面板的输入线；接收器，从触摸屏面板的输出线接收输出信号，以检测触摸屏面板上的触摸事件；以及状态机，将输入信号的发送频率设定在触摸屏面板的宽带工作频率内，并对接收器进行校准，以在输入信号的发送频率下对输出信号进行滤波。

Description

收发器系统、显示设备以及驱动触摸屏面板的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年8月25日提交的题为“用于触摸传感器的收发器架构的系统及方法”的美国临时专利申请序列号62/379,648的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明的示例性实施例的一个或多个方面涉及一种触摸屏面板及其驱动方法。
背景技术
触摸屏面板是能够通过例如用人类的手或物体选择显示在显示设备等上的指示内容来输入用户的指令的输入装置。为此，可以将触摸屏面板设置在显示设备的正面上，以将人类的手或物体的触摸点(例如，接触位置)的信息转换为电信号。然后可以将在触摸点处选择的指示内容识别为输入信号。因为触摸屏面板可以代替诸如键盘或鼠标等连接到显示设备的单独的输入装置，所以其应用领域已被逐渐扩展。
触摸屏面板的触摸传感器的实现类型包括：电阻覆盖式触摸传感器、感光式触摸传感器、电容式触摸传感器等。在这些触摸传感器中，当用户的手或物体与触摸屏面板接触时，电容式触摸传感器通过感测在导电感测电极与相邻(或重叠的)感测电极或接地电极之间形成的电容的改变来将触摸点信息转换为电信号。
在本背景技术部分中公开的上述信息是为了增强对本发明的背景的理解，因此该信息可以包含不构成现有技术的信息。
发明内容
本发明的示例性实施例的一个或多个方面提供一种用于检测触摸屏面板上的触摸事件的收发器系统及其驱动方法。
根据本发明的示例性实施例，一种收发器系统包括：触摸屏面板；发送器，被配置为将输入信号发送到触摸屏面板的输入线；接收器，被配置为从触摸屏面板的输出线接收输出信号，以检测触摸屏面板上的触摸事件；以及状态机，被配置为将输入信号的发送频率设定在触摸屏面板的宽带工作频率内，并对接收器进行校准以在输入信号的发送频率下对输出信号进行滤波。
在示例性实施例中，发送器可以包括：数模转换器；以及压控振荡器。
在示例性实施例中，状态机可以包括：频率控制器，该频率控制器被配置为设定输入信号的发送频率。
在示例性实施例中，接收器可以包括：数字带通滤波器，并且状态机还可以包括：数字带通滤波器系数选择器，该数字带通滤波器系数选择器根据发送频率对数字带通滤波器进行校准。
在示例性实施例中，接收器可以包括：多个陷波滤波器，该多个陷波滤波器被配置为在通过输出信号的快速傅立叶变换而识别出的频率下去除噪声。
在示例性实施例中，输入线可以包括多条输入线，并且输入信号可以被顺序地发送到输入线。
在示例性实施例中，输入信号可以包括：被划分在宽带工作频率的子带内的多个输入信号，输入线可以包括：多个输入线，并且输入信号可以被同时发送到输入线。
在示例性实施例中，接收器可以包括：多个数字带通滤波器；并且状态机可以包括：数字带通滤波器系数选择器，该数字带通滤波器系数选择器根据子带中的对应的一个子带，对数字带通滤波器中的每个进行校准。
根据本发明的示例性实施例，一种显示设备包括：显示面板，被配置为在有源区域中显示图像；触摸屏面板，在有源区域中与显示面板重叠；发送器，被配置为将输入信号发送到触摸屏面板的输入线；接收器，被配置为从触摸屏面板的输出线接收输出信号，以检测触摸屏面板上的触摸事件；以及状态机，被配置为将输入信号的发送频率设定在触摸屏面板的宽带工作频率内，并对接收器进行校准以在输入信号的发送频率下对输出信号进行滤波。
在示例性实施例中，发送器可以包括：数模转换器；以及压控振荡器。
在示例性实施例中，状态机可以包括：频率控制器，该频率控制器被配置为设定输入信号的发送频率。
在示例性实施例中，接收器可以包括：数字带通滤波器，并且状态机还可以包括：数字带通滤波器系数选择器，该数字带通滤波器系数选择器根据发送频率对数字带通滤波器进行校准。
在示例性实施例中，接收器可以包括：多个陷波滤波器，该多个陷波滤波器被配置为在通过输出信号的快速傅立叶变换而识别出的频率下去除噪声。
在示例性实施例中，输入线可以包括：多条输入线，并且输入信号可以被顺序地发送到输入线。
在示例性实施例中，输入信号可以包括：被划分在宽带工作频率的子带内的多个输入信号，输入线可以包括：多条输入线，并且输入信号可以被同时发送到输入线。
在示例性实施例中，接收器可以包括：多个数字带通滤波器；并且状态机可以包括：数字带通滤波器系数选择器，该数字带通滤波器系数选择器根据子带中的对应的一个子带，对数字带通滤波器中的每个进行校准。
根据本发明的示例性实施例，一种驱动触摸屏面板的方法包括：通过状态机将输入信号的发送频率设定在触摸屏面板的宽带工作频率内；通过发送器生成输入信号；通过发送器将输入信号发送到触摸屏面板；以及通过接收器在输入信号的发送频率下对触摸屏面板的输出信号进行滤波。
在示例性实施例中，该方法还可以包括：通过状态机对输出信号应用快速傅立叶变换，以识别具有噪声的频率；以及通过接收器在识别出的频率下对输出信号进行滤波。
在示例性实施例中，输入信号可以被顺序地发送到触摸屏面板的输入线。
在示例性实施例中，该方法还可以包括：通过状态机将输入信号划分在宽带工作频率的子带内；以及通过发送器将输入信号的子带同时发送到触摸屏面板的输入线。
附图说明
根据以下参考附图对示例性实施例的详细描述，本发明的上述和其它方面以及特征对于本领域技术人员而言将变得显而易见。
图1是示出根据本发明的一个或多个实施例的包括触摸屏面板的显示设备的图。
图2是示出根据本发明的一个或多个实施例的收发器系统的图。
图3是示出根据本发明的一个或多个实施例的在图1和图2中所示的触摸屏面板的示例的图。
图4A至图4D是根据本发明的一个或多个实施例的输入信号的示例。
图5示出根据本发明的一个或多个实施例的用于触摸检测的收发器系统。
图6示出根据本发明的一个或多个实施例的用于触摸检测的收发器系统。
图7是示出根据本发明的一个或多个实施例的驱动触摸屏面板的方法的流程图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图来更详细地描述示例性实施例，其中相同的附图标记自始至终指代相同的元件。然而，本发明可以以不同的形式来体现，并且不应被解释为仅限于本文所示的实施例。相反，提供这些实施例作为示例，使得本公开将是彻底且完整的，并且将向本领域技术人员充分地传达本发明的方面及特征。因此，可以不描述对于本领域普通技术人员来说对于完全理解本发明的方面和特征并非必需的过程、元件以及技术。除非另有说明，否则在整个附图及书面描述中，相同的附图标记表示相同的元件，因此可以不再重复对其的描述。
在附图中，为了清楚起见，元件、层和区域的相对尺寸可以被夸大和/或简化。为了易于解释，在本文中可能使用诸如“之下”、“下方”、“下”、“下面”、“上方”、“上面”等空间相对术语来描述如各图中所图示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。将理解的是，除了图中所描绘的方位之外，空间相对术语旨在包含设备在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的设备被翻转，则被描述为在其它元件或特征“下方”或“之下”或“下面”的元件将被定向为在其它元件或特征“上方”。因此，示例术语“下方”和“下面”可以包含上方和下方这两种方位。设备可以被另外定向(例如，旋转90度或者在其它方向)，并且本文所使用的空间相对描述符应被相应地解释。
将理解的是，尽管术语“第一”、“第二”、“第三”等可在本文中用来描述各种元件、部件、区域、层和/或部分，但是这些元件、部件、区域、层和/或部分不应受这些术语的限制。这些术语被用来将一个元件、部件、区域、层或部分与另一元件、部件、区域、层或部分区分开。因此，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，下面所讨论的第一元件、第一部件、第一区域、第一层或第一部分可以被称为第二元件、第二部件、第二区域、第二层或第二部分。
将理解的是，当一个元件或层被称为在另一元件或层“上”、“连接到”或“耦接到”另一元件或层时，它可以是直接在另一元件或层上、可以是直接连接到或耦接到另一元件或层，或者可以存在一个或多个中间元件或中间层。另外，还将理解的是，当一个元件或层被称为在两个元件或层“之间”时，它可以是两个元件或层之间的唯一元件或层，或者还可以存在一个或多个中间元件或中间层。
本文所使用的术语的目的仅在于描述特定的实施例，并且不旨在限制本发明。除非上下文中明确指示，否则如本文中所使用的单数形式“一”也旨在包括复数形式。还将理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和“包括”时，表明存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件，但并不排除存在或添加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组。如本文所使用的，术语“和/或”包括相关所列项目中的一个或多个的任意组合和所有组合。当放在一列元件之前时，诸如“..中的至少一个”的表述修饰的是整列元件，而不是修饰该列中的单独元件。
如本文所使用的术语“基本上”、“约”和类似术语被用作近似的术语而不作为程度的术语，并且旨在对由本领域的普通技术人员将会识别出的测量值或计算值中的固有偏差做出解释。此外，当描述本发明的实施例时，“可以”的使用指示“本发明的一个或多个实施例”。如本文所使用的术语“使用”、“正使用”和“被使用”可以被认为分别与术语“利用”、“正利用”和“被利用”同义。另外，术语“示例性”意指示例或说明。
除非另有定义，否则本文所使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的含义相同的含义。还将理解的是，诸如在常用字典中定义的那些术语应当被解释为具有与它们在相关领域和/或本说明书的上下文中的含义一致的含义，而不应当以理想化或过于正式的意义来解释，除非在本文中明确地如此定义。
通常，对于电容式触摸屏面板，已知(例如，设定或预定)的信号被输入到触摸屏面板(TSP)的触摸传感器，并且触摸传感器的输出被监测。通常，输入信号可以是具有1和0的交替序列的时钟模式(例如，时钟信号)的形式，或者可以是正弦波形的形式。虽然较不常见，但是斜坡波形或锯齿波形也可被用作输入信号。输出信号响应于触摸事件(例如，手指或诸如触控笔等物体与TSP接触)而改变(通常它会大幅下降)。
对于给定的触摸传感器，存在触摸传感器表现出触摸与不触摸之间的差异的窄频带。这个频带是用于发送输入信号的理想选择，但是也可能存在占据相同频带的噪声源。这些噪声源可能是时变的和/或频变的，并且可能会导致对TSP上的触摸事件的错误指示。
根据本发明的一个或多个示例性实施例，输入信号可以被分布在宽频带(或宽带内的子带)上，并且可以在输入信号的相同频率(或输入信号的瞬时频率)下的输出信号中检测触摸事件。根据本发明的一个或多个实施例，一个或多个状态机可以控制一个或多个发送器，以在分布在宽带(或宽带内的子带)上的设定频率或预定频率下将输入信号发送到TSP，并且这一个或多个状态机可以对一个或多个接收器进行校准，以在宽带(或子带)上的与输入信号的频率相同的设定频率或预定频率下监听触摸事件的输出信号，同时在其它频率下滤除噪声。例如，接收器可以连接到TSP的输出线，并且接收器中的每个接收器可以包括一个或多个滤波器(例如，带通滤波器)，以对输出线中的每条输出线上的输出信号进行滤波，以检测触摸事件。状态机可以在任何给定的时间根据输入信号的相同频率或输入信号的瞬时频率来配置滤波器中的每个滤波器。因此，可以在输入信号的相同频率或输入信号的瞬时频率下的输出信号上检测触摸事件，同时在其它频率下滤除噪声。
因此，可以减少或消除不期望的噪声，导致更可靠的TSP。此外，由于输入信号被分布在宽频带上，因此也可以减少电磁发射。
图1是示出根据本发明的一些实施例的包括触摸屏面板的显示设备的图，图2是示出根据本发明的一些实施例的收发器系统的图，图3是示出根据本发明的一些实施例的图1和图2所示的触摸屏面板的示例的图。
参考图1至图3，显示设备100包括：时序控制器110、扫描驱动器120、数据驱动器130、以及布置在有源区域(例如，显示区域或触摸区域)AA中的多个像素Px。多个像素Px中的每个在扫描线SL1至SLn与数据线DL1至DLj的交叉区域中被耦接到扫描线SL1至SLn(其中n为正整数)中的相应扫描线以及数据线DL1至DLj(其中j为正整数)中的相应数据线。当通过扫描线SL1至SLn中的相应的一条扫描线从扫描驱动器120接收扫描信号时，像素Px中的每个通过数据线DL1至DLj中的相应的一条数据线从数据驱动器130接收数据信号。
时序控制器110从外部源(例如，时序控制器的外部)接收图像信号Image、同步信号Sync、以及时钟信号CLK。时序控制器110生成图像数据DATA、数据驱动器控制信号DCS、以及扫描驱动器控制信号SCS。同步信号Sync可以包括垂直同步信号和水平同步信号。时序控制器110将图像数据DATA和数据驱动器控制信号DCS发送到数据驱动器130，并且将扫描驱动器控制信号SCS发送到扫描驱动器120。
触摸屏面板TSP可以被布置成与有源区域AA中的多个像素Px重叠。触摸屏面板TSP可以在有源区域AA中检测用户的手或物体的触摸点(例如，接触位置或触摸事件)TP，并且可以将触摸点TP的信息转换为电信号。可以将电信号作为触摸屏面板TSP的输出信号而发送到与触摸屏面板TSP的对应输出线连接的对应接收器。
在这方面，可以将触摸收发器(或触摸驱动器)140连接到触摸屏面板TSP。触摸收发器140可以包括：一个或多个发送器210；一个或多个接收器220；以及一个或多个状态机280，以控制并配置发送器210和接收器220。根据本发明的一个或多个示例性实施例，状态机280可以控制发送器210，以在宽带频率(或宽带内的子带)上将输入信号发送到触摸屏面板TSP，并且可以对接收器220进行校准，以在输入信号的相同频率下监听输出信号，同时在其它频率下滤除噪声。因此，状态机280可以使一个或多个发送器210保持与一个或多个接收器220同步，从而可以在任何给定的时间在宽带频率(或子带)上的相应频率下检测触摸事件。
触摸屏面板TSP可以包括多个触摸传感器。在一些实施例中，多个触摸传感器可以包括例如：多条第一线(例如，第一电极或输入线)X1至Xm；以及与多条第一线X1到Xm交叉的多条第二线(例如，第二电极或输出线)Y1至Yi，其中m和i是自然数。例如，多条第一线X1至Xm可以在行方向上延伸，并且多条第二线Y1至Yi可以在列方向上延伸。
可以在第一线X1至Xm与第二线Y1至Yi的每个交叉区域处形成寄生互电容器Cp。形成有寄生互电容器Cp的每个交叉区域可以作为可识别触摸事件的触摸传感器(或感测单元)来工作。
触摸收发器140可以通过时序控制器110的控制将输入信号SEN供应给第一线X1至Xm。例如，一个或多个发送器210可以连接到第一线X1至Xm，以将输入信号SEN顺序地或同时地(例如，同步地或在同一时间)供应给第一线X1至Xm。在输入信号SEN被供应给第一线X1至Xm的实施例中，在每个触摸传感器中产生的互电容在对应的第二线Y1至Yi上产生输出信号(例如感测信号)DET。因此，在用户的手指或物体例如在图3中的触摸点TP处与触摸屏面板TSP接触的情况下，在触摸点TP处发生互电容的改变。因此，在第二线Y1至Yi中的对应的一条上(例如，在图3所示的示例中的第二线Y2处)的输出信号DET也被改变，从而登记(或识别)触摸。在这方面，可以将一个或多个接收器220连接到第二线Y1至Yi，以接收来自第二线Y1至Yi的输出信号DET并对该输出信号DET进行滤波。
尽管理想地，互电容的改变仅在用户的手指或物体与触摸屏面板TSP接触时发生，但由于不期望的噪声源而可能会发生互电容的改变，这可能会导致触摸事件的潜在假阳性。然而，在许多情况下，来自不期望的噪声源的噪声可能仅出现在单个频率或窄频带上，而正当的触摸事件仍然可以在宽带频率上被检测到。因此，在本发明的一个或多个实施例中，输入信号SEN可以被分布在宽频带(或宽频带内的子带)上，并且可以在与输入信号SEN的频率相同的频率下检测触摸事件，同时在其它频率下滤除噪声。
图4A至图4D是根据本发明的一个或多个实施例的输入信号的示例。图4A示出根据本发明示例性实施例的、对应触摸屏面板在频域中的有用宽频带。图4B示出根据本发明示例性实施例的随时间变化的图4A的输入信号。图4C示出根据本发明示例性实施例的时域中的图4A的输入信号。图4D示出对图4A的频域中与图4C的时域中的输入信号的比较。
参考图4A至图4D，对于任何特定的触摸屏面板TSP，存在触摸屏面板TSP工作的频带。该频带可以被称为有用频带、最佳频带、操作频带、或“甜蜜点(sweet spot)”。任何给定的触摸屏面板TSP的参数可以由触摸屏面板TSP的制造商规定。例如，图4A所示的特定触摸屏面板TSP的参数可以具有约100kHz至约500kHz的宽频带上的有用频带。因此，在这种情况下，根据本发明的实施例，输入信号可以被分布在约100kHz至约500kHz的有用频带(或有用频带内的子带)上。
例如，参考图4B至图4D，为了将输入信号分布在有用频带上，输入信号的频率可以在有用频带的宽带内随时间逐渐改变。例如，为了将输入信号分布在从约100kHz至约500kHz的宽频带上，输入信号可以从约100kHz开始被输入，并且可以随时间被逐渐增加到约500kHz，这取决于刷新率和输入线的数量。此外，可以对接收器进行校准，以在任何给定的时间在输入信号的相同频率或输入信号的瞬时频率下监听触摸事件，同时在其它频率下滤除噪声。
例如，参考图2和图4B，在时间T1，状态机280可以控制发送器210，以在约100kHz的频率下发送输入信号，并且在同一时间，可以对接收器220进行校准，以在约100kHz的相同频率下监听输出信号，同时在其它频率(例如低于90kHz和高于110kHz)下滤除噪声。在时间T1和T2之间，状态机280可以在100kHz和200kHz之间逐渐增加输入信号的频率，同时针对此逐渐增加而重新校准接收器220。例如，在时间T1和T2之间，状态机280可以以约10kHz的增量(例如，110kHz、120kHz、130kHz等)来增加输入信号的频率，同时重新校准接收器220以在约10kHz的相同增量(例如，110kHz、120kHz、130kHz等)下监听输出信号，同时在其它频率下滤除噪声。因此，当输入信号增加到约110kHz时，可以对接收器220进行校准，以在约110kHz下检测触摸事件，同时滤除低于约100kHz和高于约120kHz的噪声。当输入信号增加到约120kHz时，可以对接收器220进行校准，以在约120kHz下检测触摸事件，同时滤除低于约110kHz和高于约130kHz的噪声，依此类推。
类似地，在时间T2和T3之间、T3和T4之间、以及T4和信号末尾之间，状态机280可以控制发送器210，以发送在约200kHz的频率下的输入信号至在约500kHz下的信号的末尾，并且可以对接收器220进行校准，以在相同频率下监听输出信号，同时在其它频率下滤除噪声。以这种方式，状态机280可以控制发送器210，以将输入信号分布在有用频带的宽频带上，同时对接收器220进行校准以在与输入信号的频率相同的频率下监听输出信号，并且在其它频率下滤除噪声。虽然图4B示出以100kHz为单位递增的频率，但是本发明不限于此，频率可以在有用频带上随时间而以任何适当的单位来递增。
根据一些实施例，发送器210可以将输入信号顺序地(例如逐行地)发送到输入线(例如，图3中的X1至Xm)。例如，发送器210可以在不同时间将有用频带的宽带(或有用频带内的子带)上的输入信号发送到输入线中的每条输入线，并且可以对接收器220中的每个进行校准，以在输入信号的相同频率或输入信号的瞬时频率下监听输出线(例如，Y1至Yi)中的对应一条输出线上的输出信号，同时在其它频率下滤除噪声。
例如，状态机280可以在设定或预定的时间段内循环n个状态(n为自然数)。可以根据刷新率和输入线的数量来确定设定或预定的时间段。例如，当刷新率为120Hz并且输入线的数量为20条时，设定或预定的时间段可以是约416微秒(例如，1/120/20)。输入信号可以在刷新之间的某一时间被发送到输入线中的每条输入线，因此在设定或预定时间的过程中，状态机280可以针对对应的输入线而循环n个状态。对于每个状态，状态机280可以控制发送器210，以在有用频带内的发送频率下将输入信号发送到对应的输入线，并且可以针对接收器220中的每个接收器配置滤波器系数(例如，带通系数)以在对应的发送频率下进行监听。一旦状态机280到达第n状态，则状态机280重置为针对下一条输入线的初始状态。在这种情况下，因为输入线在不同时间接收输入信号，所以触摸点TP的坐标可以通过发送到输入线中的对应一条输入线的输入信号的时序以及在输出线中的对应一条输出线上检测到的触摸事件来确定。
然而，本发明不限于此，例如，根据一些实施例，发送器210可以将输入信号同时(例如，同步地或在同一时间)发送到输入线。在这种情况下，输入信号可以在有用频带内的不同子带上被同时发送到输入线，并且接收器220中的每个可以被配置为在每个子带上监听输出信号。
在这种情况下，用于将输入信号同时发送到输入线的子带的数量取决于输入线的数量。例如，假设触摸屏面板TSP具有四条输入线，则有用频带可以被划分为四个子带，并且输入线中的每条输入线可以在子带中的不同子带上彼此同时地接收输入信号。因此，在这种情况下，参考图4B，例如，状态机280可以同时地：配置发送器210之中的第一发送器，以将在有用频带的约100kHz至约200kHz下的输入信号发送到第一输入线；配置发送器210之中的第二发送器，以将在有用频带的约200kHz至约300kHz下的输入信号发送到第二输入线；配置发送器210之中的第三发送器，以将在有用频带的约300kHz至约400kHz下的输入信号发送到第三输入线；并且配置发送器210之中的第四发送器，以将在有用频带的约400kHz至约500kHz下的输入信号发送到第四输入线。
此外，当输入信号被同时发送到输入线时，可以对连接到输出线的接收器中的每个接收器进行校准，以同时监听发送器中的每个发送器的瞬时频率，同时在其它频率下滤除噪声。例如，接收器中的每个接收器可以具有：用于监听第一输入线的子带的瞬时频率的第一滤波器(例如，第一带通滤波器)、用于监听第二输入线的子带的瞬时频率的第二滤波器(例如，第二带通滤波器)、用于监听第三输入线的子带的瞬时频率的第三滤波器(例如，第三带通滤波器)、以及用于监听第四输入线的瞬时频率的第四滤波器(例如，第四带通滤波器)，同时分别在其它频率下滤除噪声。在这种情况下，状态机280可以对接收器中的每个接收器的滤波器中的每个滤波器进行校准，以监听相应子带的瞬时频率，同时在其它频率下滤除噪声。因此，可以基于检测到触摸事件的输出线和检测到触摸事件的对应子带来确定触摸事件的坐标。
图5示出根据本发明的示例性实施例的用于触摸检测的收发器系统。
参考图5，收发器系统300可以包括：发送器310、触摸屏面板TSP、一个或多个接收器320、以及一个或多个状态机380。触摸屏面板TSP可以具有与图3所示的触摸屏面板TSP的结构相同或基本上相同的结构，因此将不再重复对其的详细描述。
发送器310可以耦接到输入线中的每条输入线(例如，参见图3中的X1至Xm)，以将输入信号发送到输入线。在一个实施例中，例如，发送器310可以将输入信号顺序地供应给输入线。
在示例性实施例中，发送器310可以包括：数模转换器(DAC)312和压控振荡器(VCO)314。发送器310可以根据状态机380的控制通过经由DAC 312改变VCO 314的控制电压来生成输入信号(例如，带通输入信号)。例如，重新参考图4A，状态机380可以通过经由发送器310的DAC 312随时间而改变VCO 314的控制电压(Vcontrol)，来控制输入信号的发送频率随时间而被分布在与特定的触摸屏面板TSP(或触摸传感器)的有用频带对应的宽频带(或子带)上。
接收器320可以包括多个接收器，并且接收器中的每个接收器可以耦接到输出线(例如，图3中的Y1至Yi)中的对应一条输出线，以检测触摸屏面板TSP上的触摸事件。例如，为了方便起见，图5示出多个接收器之中的耦接到第一输出线(例如，Y1)的接收器320。然而，多个接收器之中的其它接收器中的每个接收器可以耦接到其它输出线(例如，Y2至Yi)中的对应一条输出线，并且可以具有与图5所示的接收器320相同或基本上相同的结构。因此，不再重复对其的详细说明。
状态机380可以将接收器320校准为与发送器310同步(例如，在时域和频域中)，以在由发送器310发送的输入信号的相同频率或该输入信号的瞬时频率下监听触摸事件。因此，接收器320在输入信号的相同的发送频率下监测输出信号以检测触摸事件，同时自然地使噪声归零。在这方面，根据实施例，接收器320可以包括模拟组件340和数字组件360。
根据实施例，模拟组件340可以包括：放大器342、滤波器(例如，三阶低通滤波器)344、以及模数转换器(ADC)346。放大器342可以在期望的频率范围下放大从TSP接收到的输出信号。滤波器344可以传递截止频率下的输出信号，并且可以使高于或低于截止频率的频率下的输出信号衰减。ADC 346可以将输出信号转换为数字信号，并且可以将数字输出信号发送到数字组件360和状态机380。
根据实施例，数字组件360可以包括：数字自动增益控制(AGC)(例如，AGC模块或自动增益控制器)362、一个或多个陷波(notch)滤波器364和366、数字带通滤波器(BPF)368；绝对值块(ABS)370、积分器372、以及判定块374。根据实施例，状态机380可以包括：用于对数字AGC 362进行控制和校准的数字AGC值选择器(例如，数字AGC计算器)382；用于确定输出信号内的引入有噪声处的频率的快速傅里叶变换器(FFT)(例如，快速傅里叶变换模块)384；用于对陷波滤波器364和366进行校准的陷波系数选择器386；用于设定发送器310的输入信号的频率的频率控制器388；以及用于根据由频率控制器388设定的输入信号的频率来对数字BPF368进行校准的数字BPF系数选择器390。
数字AGC值选择器382可以对数字AGC 362进行校准，以升高从ADC 346接收到的输出信号的增益。例如，数字AGC值选择器382可以计算加权因子(例如，AGC值)，并且可以将加权因子供应给数字AGC 362。数字AGC 362可以将ADC 346的输出信号乘以加权因子，以产生恒定或基本上恒定的输出信号。
陷波滤波器364和366可以根据输入信号的发送频率在设定或预定频率下从输出信号去除噪声。例如，FFT 384可以确定输出信号内的引入有噪声处的频率，并且陷波系数选择器386可以对陷波滤波器364和366进行校准，以在识别出的频率下去除(或过滤)噪声。例如，如果FFT 384识别出在50GHz和100GHz下存在过多的噪声，则可以将一个陷波滤波器设置为在50GHz下去除噪声，并且可以将另一个陷波滤波器设置为在100GHz下去除噪声。在示例性实施例中，陷波滤波器364和366中的每个可以是2极无限脉冲响应(IIR)滤波器，但是本发明不限于此。尽管图5示出存在两个陷波滤波器364和366，但是本发明不限于此。例如，在其它实施例中，可以存在任何适当数量的陷波滤波器，或者可以将陷波滤波器一起省略。
根据本发明的一个或多个实施例，FFT 384可以是ADC 346输出的256点FFT。也就是说，FFT 384可以取256个连续的ADC输出值来执行FFT。然后可以对FFT的多个读数进行平均，以形成可靠的光谱信息(例如，FFT_Average)。可以确定平均FFT和原始信号的FFT(例如，FFT_Signal)之间的差，并且可以将该差与阈值(例如，FFT_Threshold)进行比较。当该差超过阈值时，可以确定在该二进制值(bin value)处存在音调(例如，噪声)。该信息可被用于选择陷波滤波器364和366的系数。然而，本发明不限于此，并且FFT 384可以多于或少于256点。例如，FFT 384可以是128点FFT或1024点FFT。
数字BPF 368可以根据输入信号的发送频率进一步对输出信号进行滤波。例如，频率控制器388可以设定发送器310的输入信号的发送频率(例如，经由DAC 312和VCO 314)，并且可以控制数字BPF系数选择器390对数字BPF 368进行校准，以在任何给定的时间在设定的频率下进行监听。因此，接收器320可以通过调整数字BPF 368与发送器310同步(例如，在时间上和在频率上)，从而在输入信号的相同频率或输入信号的瞬时频率下进行监听。
ABS370确定输出信号的绝对值，并且积分器372在设定或预定时间(例如，一毫秒或几百微秒)内将绝对值进行累加。然后通过判定块374将累加值与阈值进行比较，以确定是否在触摸屏面板TSP上发生了触摸事件以及发生触摸事件的位置(例如，行和列)。
因此，在一些实施例中，发送器310可以随时间而将有用频带(或子带)上的输入信号顺序地输入到输入线(例如，图3中的X1至Xm)，并且接收器320可以在输入信号的相同的发送频率下检测输出线(例如，图3中的Y1至Yi)上的触摸事件。
图6示出根据本发明的示例性实施例的用于触摸检测的收发器系统。
在图6的示例性实施例中，多个发送器410可以同时(例如，在同一时间)将输入信号发送到输入线(例如，图3中的X1至Xm)，并且输出线(例如，图3中的Y1至Yi)中的每条输出线可以耦接到多个接收器420之中对应的接收器，以检测触摸屏面板TSP上的触摸事件。例如，为了同时驱动N条输入线(N为大于1的自然数)，多个发送器410可以包括N个发送器，并且发送器中的每个可以包括DAC和VCO。状态机480可以控制发送器410中的每个，以将输入信号的发送频率分布在有用频带的不同子带上。发送器可以分别将具有对应发送频率的输入信号同时发送到输入线。因此，对应触摸传感器的有用频带(例如，参见图4A至图4D)可以被划分为N个子带。发送器410中的每个可以将具有在其分配的子带上分布的发送频率的输入信号发送到输入线(例如，图3中的X1至Xm)中的对应一条输入线。接收器中的每个接收作为所有输出信号的总和的复合的输出信号。例如，接收器中的每个可以包括用于对输入信号中的每个输入信号的发送频率进行监听以确定哪些行(例如，图3中的输入线X1至Xm)已接收到触摸事件的N个带通滤波器。换句话说，这在功能上可以等效于频分复用。
根据实施例，发送器410可以包括分别耦接到多个VCO 412、414和416的多个DAC411、413和415。每个DAC和VCO对可以构成多个发送器410之中的一个发送器，并且发送器410中的每个发送器可以耦接到输入线(例如，图3中的X1到Xm)中的对应一条输入线。也就是说，包括第一DAC 411和第一VCO 412的第一发送器可以耦接到第一输入线(例如，图3中的X1)，包括第二DAC 413和第二VCO 414的第二发送器可以耦接到第二输入线(例如，图3中的X2)，并且耦接到第N DAC 415和第N VCO 416的第N发送器可以耦接到第N输入线(例如，图3中的Xm)。多个发送器410可以将输入信号同时发送到输入线(例如，图3中的X1至Xm)。输入信号中的每个可以具有在对应触摸传感器的有用频带的对应子带上分布的发送频率(例如，参见图4A至图4D)。在一些实施例中，子带可以彼此互不重叠，或者可以部分地彼此重叠。
输出线中的每条输出线(例如，图3中的Y1至Yi)可以耦接到多个接收器之中的对应接收器，以检测输出信号中的触摸事件。例如，为了方便起见，图6示出了多个接收器之中的被耦接到第一输出线(例如，图3中的Y1)的接收器420。然而，多个接收器之中的其它接收器中的每个可以耦接到其它输出线(例如，图3中的Y2至Yi)中的对应一条输出线，并且可以具有与图6所示的接收器420相同或基本上相同的结构。因此，不再重复对其的详细说明。
根据实施例，接收器420中的每个可以包括：模拟组件440和数字组件460。一个或多个状态机480可以自动地对接收器420进行校准和调节。模拟组件440可以包括：放大器442、滤波器(例如，三阶低通滤波器)444、以及模数转换器(ADC)446。放大器442可以在期望的频率范围下放大从TSP接收到的输出信号。滤波器444可以传递截止频率下的输出信号，并且可以使高于或低于截止频率的频率下的输出信号衰减。ADC 446可以将输出信号转换为数字信号，并且可以将数字输出信号发送到数字组件460和状态机480。
根据实施例，数字组件460可以包括：数字自动增益控制(AGC)(例如，AGC模块或自动增益控制器)462；一个或多个陷波滤波器464和466；多个数字带通滤波器(BPF)468a、468b和468c；多个绝对值块(ABS)470a、470b和470c；多个积分器472a、472b和472c；以及多个判定块474a、474b和474c。根据实施例，状态机480可以包括：用于对数字AGC 462进行控制和校准的数字AGC值选择器(例如，数字AGC计算器)482；用于确定输出信号的N个子带内的引入有噪声处的频率的快速傅里叶变换器(FFT)(例如，快速傅里叶变换模块)484；用于对陷波滤波器464和466进行校准的陷波系数选择器486；用于设定发送器410中的每个发送器的输入信号中的每个输入信号的N个子带频率，并且对接收器420中的每个接收器进行校准以在与输入信号的频率相同的N个子带频率下监测输出信号的频率控制器488；以及根据输入信号的频率对多个数字BPF 468a、468b和468c中的每个进行校准的数字BPF系数选择器490。
数字AGC值选择器482可以对数字AGC 462进行校准，以升高从ADC 446接收到的输出信号的增益。例如，数字AGC值选择器482可以计算加权因子(例如，AGC值)，并且可以将加权因子供应给数字AGC 462。数字AGC 462可以将ADC 446的输出信号乘以加权因子，以产生恒定或基本上恒定的输出信号。
陷波滤波器464和466可以根据输入信号的发送频率在设定或预定的频率下从输出信号去除噪声。例如，FFT 484可以确定输出信号内的引入有噪声处的频率，并且陷波系数选择器486可以对陷波滤波器464和466进行校准，以在识别出的频率下去除(或过滤)噪声。例如，如果FFT 484识别出在50GHz和100GHz下存在过多的噪声，则可以将一个陷波滤波器设置为在50GHz下去除噪声，并且可以将另一个陷波滤波器设置为在100GHz下去除噪声。尽管图6示出了针对接收器420中的每个存在着两个陷波滤波器464和466，但是本发明不限于此。例如，在其它实施例中，可以存在任何适当数量的陷波滤波器，或者可以将陷波滤波器一起省略。
多个数字BPF 468a、468b和468c可以包括：用于进一步在输入信号的N个子带频率中的每个子带频率下对输出信号进行滤波以确定输入线(例如，图3中的X1至Xm)中的哪一条(哪些条)已接收到触摸事件的第一至第N数字BPF。例如，频率控制器488可以设定发送器410中每个发送器的输入信号中的每个输入信号的N个子带频率中的每个子带频率(例如，经由DAC 411、413和415以及VCO 412、414和416)，并且可以控制数字BPF系数选择器490对数字BPF 468a、468b和468c中的每个进行校准，以在对应的子带频率下进行监听。因此，接收器420中的每个接收器可以通过调整接收器420中的每个接收器的数字BPF 468a、468b和468c与发送器410中的每个发送器的N个子带同步，来在输入信号中的每个输入信号的对应子带频率下进行监听。在这方面，第一数字BPF 468a可以被调谐到第一输入线(例如，图3中的X1)的子带频率，以确定是否在第一输入线上接收到触摸事件；第二数字BPF 468b可以被调谐到第二输入线(例如，图3中的X2)的子带频率，以确定是否在第二输入线上接收到触摸事件；并且第N数字BPF 468c可以被调谐到第N输入线(例如，图3中的Xm)的子带频率，以确定是否在第N输入线上接收到触摸事件。
多个ABS 470a、470b和470c确定对应输出信号的绝对值，并且多个积分器472a、472b和472c在设定或预定时间(例如，一毫秒或几百微秒)内将绝对值进行累加。然后通过判定块474a、474b和474c中的对应的判定块将累加值与阈值进行比较，以确定是否在触摸屏面板TSP上发生了触摸事件以及发生触摸事件的位置(例如，行和列)。
因此，发送器410可以将多个输入信号同时输入到输入线(例如，图3中的X1至Xm)，并且接收器420中的每个可以在输入信号中的每个输入信号的相同的子带频率下监测对应输出线(例如，图3中的Y1至Yi)的输出信号，以确定是否在触摸屏面板TSP上发生了触摸。此外，因为输入线中的每条接收具有有用频带的唯一子带的输入信号，所以接收器420中的每个可以基于行的唯一子带频率来确定发生触发事件的行。因此，可以确定触摸事件的位置(例如，行和列)。
虽然图5示出所有输入信号被顺序地输入到触摸屏面板TSP，图6示出所有输入信号被同时地输入到触摸屏面板TSP，但是本发明不限于此。例如，在一些实施例中，输入线(例如，图3中的X1至Xm)可以被划分到多个水平块中，并且水平块中的每个水平块可以包括一些输入线。在一个实施例中，如参考图5所描述的，输入到水平块中的每个水平块的输入线中的每条输入线的输入信号可以被顺序地输入，并且水平块中的每个水平块中的同阶的输入线同时地接收输入信号。在一个实施例中，如参考图6所描述的，输入到水平块中的每个水平块的输入信号可以在水平块中的每个水平块中被同时地输入，并且输入信号可以被顺序地输入到水平块。因此，如本领域技术人员将会理解的，根据设计和/或时序限制，图5和图6的收发器系统可以以各种适当的形式来组合。
图7是示出根据本发明示例性实施例的驱动触摸屏面板的方法的流程图。然而，本发明不限于图7所示方法中的操作的顺序或数量，并且可以被改变为本领域普通技术人员所认可的任何期望的操作的顺序或数量。例如，在一些实施例中，顺序可以改变，或者该方法可以包括更少或更多的操作。
参考图7，该方法开始，在动作610，将在触摸屏面板TSP的触摸传感器(例如，参见图4A至图4D)的有用频带上分布的宽带输入信号发送到触摸屏面板TSP。在动作620，从触摸屏面板TSP接收输出信号。
在动作630，对输出信号进行快速傅里叶变换，以识别引入有噪声处的频率。在动作640，在识别出的频率下滤除噪声。
在动作650，在输入信号的相同的宽带频率下对输出信号进行滤波以识别出一个值。在动作660，将该值与阈值进行比较，以确定是否在TSP上发生了触摸事件。
根据本发明的一个或多个实施例，输入信号可以分布在宽频带上，并且可以根据输入信号的瞬时频率来监视输出信号以检测触摸屏面板上的触摸事件。
根据本发明的一个或多个实施例，发送器可以顺序地将宽带输入信号输入到触摸屏面板的输入线，并且一个或多个接收器可以在输入信号的相同频率下监测触摸屏面板的输出线的输出信号，以确定是否在触摸屏面板上发生了触摸以及触摸的位置。
根据本发明的一个或多个实施例，宽带输入信号可以分布在触摸屏面板的触摸传感器的有用频带的子带上，并且一个或多个接收器可以各自包括多个数字带通滤波器，数字带通滤波器中的每个数字带通滤波器被调谐以监测输入信号中的每个输入信号的对应子带频率，以确定是否在触摸屏面板上发生了触摸并且确定触摸的位置。
根据本文所描述的本发明的实施例的电子或电气设备和/或任何其它相关设备或部件可以利用任何适当的硬件、固件(例如专用集成电路)、软件、或者软件、固件和硬件的组合来实现。例如，这些设备的各个部件可以被形成在一个集成电路(IC)芯片上或单独的IC芯片上。此外，这些设备的各个部件可以在柔性印刷电路膜、带载封装(TCP)、印刷电路板(PCB)上实现，或者形成在一个基板上。此外，这些设备的各个部件可以是进程或线程，该进程或线程在一个或多个计算设备中在一个或多个处理器上运行，执行计算机程序指令，并且与其它系统部件进行交互以执行本文所描述的各种功能。计算机程序指令被存储在可以在计算设备中使用诸如例如随机存取存储器(RAM)等标准存储设备来实现的存储器中。计算机程序指令还可以被存储在诸如例如CD-ROM、闪存驱动器等其它非暂时性计算机可读介质中。另外，本领域技术人员应当认识到，在不脱离本发明的实施例的精神和范围的情况下，各种计算设备的功能可以被组合或集成于单个计算设备中，或者特定计算设备的功能可以被分布在一个或多个其它计算设备。
尽管已经参照示例性实施例来描述了本发明，但是本领域的技术人员将认识到，可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下，对所描述的实施例进行各种变化和修改。此外，本领域的技术人员将认识到，在此描述的本发明将启示对其他任务的解决方案和对其他应用的改编。申请人的意图在于通过本文的权利要求来覆盖本发明的所有这些用途，以及在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以对出于公开的目的而被选择的本文中的本发明的示例性实施例进行的这些变化和修改。因此，本发明的示例实施例在所有方面都应该被理解为是说明性的而不是限制性的，其中，本发明的精神和范围通过所附权利要求及其等同物来指示。

Claims (20)

1.一种收发器系统，包括：
触摸屏面板；
发送器，被配置为将输入信号发送到所述触摸屏面板的多条输入线；
接收器，被配置为从所述触摸屏面板的输出线接收输出信号，以检测所述触摸屏面板上的触摸事件；以及
状态机，包括在预定的时间段内循环的多个状态，并且针对每个状态被配置为将所述输入信号的发送频率设定为所述触摸屏面板的宽带工作频率内的与所述多个状态中的当前状态相关联的频率，并对所述接收器进行校准以在所述输入信号的所述发送频率下对所述输出信号进行滤波，其中所述预定的时间段对应于刷新率的倒数除以所述多条输入线的数目。
2.根据权利要求1所述的收发器系统，其中，所述发送器包括：
数模转换器；以及
压控振荡器。
3.根据权利要求1所述的收发器系统，其中，所述状态机包括：
频率控制器，被配置为设定所述输入信号的所述发送频率。
4.根据权利要求3所述的收发器系统，其中，
所述接收器包括：数字带通滤波器，并且
所述状态机进一步包括：数字带通滤波器系数选择器，所述数字带通滤波器系数选择器根据所述发送频率对所述数字带通滤波器进行校准。
5.根据权利要求1所述的收发器系统，其中，所述接收器包括：
多个陷波滤波器，被配置为在通过所述输出信号的快速傅立叶变换而识别出的频率下去除噪声。
6.根据权利要求1所述的收发器系统，其中所述输入信号被顺序地发送到所述多条输入线。
7.根据权利要求1所述的收发器系统，其中，
所述输入信号包括：被划分在所述宽带工作频率的多个子带内的多个输入信号，并且
所述多个输入信号被同时发送到所述多条输入线。
8.根据权利要求7所述的收发器系统，其中，
所述接收器包括：多个数字带通滤波器，并且
所述状态机包括：数字带通滤波器系数选择器，所述数字带通滤波器系数选择器根据所述多个子带中的对应的一个子带，对所述数字带通滤波器中的每个进行校准。
9.一种显示设备，包括：
显示面板，被配置为在有源区域中显示图像；
触摸屏面板，在所述有源区域中与所述显示面板重叠；
发送器，被配置为将输入信号发送到所述触摸屏面板的多条输入线；
接收器，被配置为从所述触摸屏面板的输出线接收输出信号，以检测所述触摸屏面板上的触摸事件；以及
状态机，包括在预定的时间段内循环的多个状态，并且针对每个状态被配置为将所述输入信号的发送频率设定为所述触摸屏面板的宽带工作频率内的与所述多个状态中的当前状态相关联的频率，并对所述接收器进行校准以在所述输入信号的所述发送频率下对所述输出信号进行滤波，其中所述预定的时间段对应于刷新率的倒数除以所述多条输入线的数目。
10.根据权利要求9所述的显示设备，其中，所述发送器包括：
数模转换器；以及
压控振荡器。
11.根据权利要求9所述的显示设备，其中，所述状态机包括：
频率控制器，被配置为设定所述输入信号的所述发送频率。
12.根据权利要求11所述的显示设备，其中，
所述接收器包括：数字带通滤波器，并且
所述状态机进一步包括：数字带通滤波器系数选择器，所述数字带通滤波器系数选择器根据所述发送频率对所述数字带通滤波器进行校准。
13.根据权利要求9所述的显示设备，其中，所述接收器包括：
多个陷波滤波器，被配置为在通过所述输出信号的快速傅立叶变换而识别出的频率下去除噪声。
14.根据权利要求9所述的显示设备，其中，所述输入信号被顺序地发送到所述多条输入线。
15.根据权利要求9所述的显示设备，其中，
所述输入信号包括：被划分在所述宽带工作频率的多个子带内的多个输入信号，并且
所述多个输入信号被同时发送到所述多条输入线。
16.根据权利要求15所述的显示设备，其中，
所述接收器包括：多个数字带通滤波器，并且
所述状态机包括：数字带通滤波器系数选择器，所述数字带通滤波器系数选择器根据所述多个子带中的对应的一个子带，对所述数字带通滤波器中的每个进行校准。
17.一种驱动触摸屏面板的方法，所述方法包括：
通过包括在预定的时间段内循环的多个状态的状态机将输入信号的发送频率设定为所述触摸屏面板的宽带工作频率内的与所述多个状态中的当前状态相关联的频率，所述预定的时间段对应于刷新率的倒数除以多条输入线的数目；
通过发送器生成所述输入信号；
通过所述发送器将所述输入信号发送到所述触摸屏面板；以及
通过接收器在所述输入信号的所述发送频率下对所述触摸屏面板的输出信号进行滤波。
18.根据权利要求17所述的方法，进一步包括：
通过所述状态机对所述输出信号应用快速傅立叶变换，以识别具有噪声的频率；以及
通过所述接收器在识别出的频率下对所述输出信号进行滤波。
19.根据权利要求17所述的方法，其中，
所述输入信号被顺序地发送到所述触摸屏面板的所述多条输入线。
20.根据权利要求17所述的方法，进一步包括：
通过所述状态机将所述输入信号划分在所述宽带工作频率的多个子带内；以及
通过所述发送器将所述输入信号的所述多个子带同时发送到所述触摸屏面板的所述多条输入线。
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