CN108268169A - 触摸感测系统以及包括该触摸感测系统的显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了触摸感测系统以及包括该触摸感测系统的显示装置。该触摸感测系统包括:触摸屏部分,触摸屏部分包括多个第一驱动电极、多个第二驱动电极和多个感测电极;第一驱动电路,第一驱动电路在第一感测时间内向第一驱动电极输出脉冲波形的第一驱动信号;第二驱动电路,第二驱动电路在第二感测时间内向第二驱动电极输出扫频波形的第二驱动信号;第一检测电路,第一检测电路检测在第一感测时间内在感测电极处感测到的第一感测信号;第二检测电路,第二检测电路检测在第二感测时间内在感测电极处感测到的第二感测信号;以及电感器,电感器在第二感测时间内连接在感测电极与第二检测电路之间。

Description

触摸感测系统以及包括该触摸感测系统的显示装置
对相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年12月30日在韩国提交的韩国专利申请第10-2016-0184249号的优先权益,通过引用将其全部内容并入本文中用于所有目的,如同在本文中完全阐述一样。
技术领域
本发明涉及触摸感测系统以及包括该触摸感测系统的显示装置。
背景技术
面对信息社会,显示电信息信号的显示领域已经迅速发展,因此,各种平板显示装置已经被开发和使用。使用液晶显示装置(LCD)、等离子显示面板装置(PDP)、有机发光二极管(OLED)显示装置等作为平板显示装置。
作为用户输入设备的触摸面板被应用于显示装置并感测用户的触摸。
最近,为了实现UI(用户界面)/UX(用户体验),还提供了能够具有用户触摸位置和用户识别的相关技术的触摸感测系统。该系统使用IR(红外线)型触摸面板来检测用户触摸位置,以及用于用户识别(或用户ID)的互电容型触摸面板。
IR型触摸面板感测来自IR发生器的红外线并检测用户的触摸位置。
互电容型触摸面板具有整体形成在面板上方并形成单个电容器的驱动电极和感测电极,并且该电容器连接至位于面板外部的电阻器和电感器,以形成RLC带阻滤波器。在用户触摸时,测量RLC滤波器的阻抗以识别用户。
由于相关技术的触摸感测系统需要IR型触摸面板和互电容型触摸面板两者,所以系统的厚度和成本增加,并且使用该系统的显示装置的厚度和成本增加。
此外,相关技术的触摸感测系统使用RLC带阻滤波器来进行用户识别。然而,由于其特性,RLC带阻滤波器具有用于阻抗测量的窄增益范围(或动态范围),并且触摸检测能力降低。
发明内容
因此,本发明涉及一种触摸感测系统以及包括该触摸感测系统的显示装置,其基本上消除了由于相关技术的限制和缺点而导致的一个或更多个问题。
本发明的优点是提供一种触摸感测系统和包括该触摸感测系统的显示装置,其能够减小实现用户触摸位置检测和用户识别的触摸感测系统的厚度和成本并且改善用户识别的检测能力。
本发明的另外的特征和优点将在下面的描述中阐述,并且部分将从描述中变得明显,或者可以通过本发明的实践习得。本发明的这些和其他优点将通过在书面描述及其权利要求书以及附图中特别指出的结构来实现和获得。
为了实现这些和其他优点,并且根据本发明的目的,如在本文中实施和宽泛描述的,一种触摸感测系统包括:触摸屏部分,触摸屏部分包括多个第一驱动电极、多个第二驱动电极和多个感测电极;第一驱动电路,第一驱动电路在第一感测时间内向第一驱动电极输出脉冲波形的第一驱动信号;第二驱动电路,第二驱动电路在第二感测时间内向第二驱动电极输出扫频波形的第二驱动信号;第一检测电路,第一检测电路检测在第一感测时间内在感测电极处感测到的第一感测信号;第二检测电路,第二检测电路检测在第二感测时间内在感测电极处感测到的第二感测信号;以及电感器,电感器在第二感测时间内连接在感测电极与第二检测电路之间。
另一方面,一种触摸感测系统包括:触摸屏部分,触摸屏部分包括多个驱动电极和多个感测电极;驱动电路,驱动电路在第一感测时间内向驱动电极输出脉冲波形的第一驱动信号并且在第二感测时间内向驱动电极输出扫频波形的第二驱动信号;第一检测电路,第一检测电路检测在第一感测时间内在感测电极处感测到的第一感测信号;第二检测电路,第二检测电路检测在第二感测时间内在感测电极处感测到的第二感测信号;以及电感器,电感器在第二感测时间内连接在感测电极与第二检测电路之间。
另一方面,一种显示装置包括:显示面板;触摸屏部分,触摸屏部分对应于所述显示面板的显示区,触摸屏部分包括多个第一驱动电极、多个第二驱动电极和多个感测电极;第一驱动电路,第一驱动电路在第一感测时间内向第一驱动电极输出脉冲波形的第一驱动信号;第二驱动电路,第二驱动电路在第二感测时间内向第二驱动电极输出扫频波形的第二驱动信号;第一检测电路,第一检测电路检测在第一感测时间内在感测电极处感测到的第一感测信号;第二检测电路,第二检测电路检测在第二感测时间内在感测电极处感测到的第二感测信号;以及电感器,电感器在第二感测时间内连接在感测电极与第二检测电路之间。
另一方面,一种显示装置包括:显示面板;触摸屏部分,触摸屏部分对应于所述显示面板的显示区,触摸屏部分包括多个驱动电极和多个感测电极;驱动电路,驱动电路在第一感测时间内向驱动电极输出脉冲波形的第一驱动信号并且在第二感测时间内向驱动电极输出扫频波形的第二驱动信号;第一检测电路,第一检测电路检测在第一感测时间内在感测电极处感测到的第一感测信号;第二检测电路,第二检测电路检测在第二感测时间内在感测电极处感测到的第二感测信号;以及电感器,电感器在第二感测时间内连接在感测电极与第二检测电路之间。
应当理解,前面的一般描述和下面的详细描述都是示例性的和说明性的,并且旨在提供对所要求保护的本发明的进一步说明。
附图说明
本发明包括附图以提供对本发明的进一步理解,并且附图被并入本说明书中并且构成本说明书的一部分,附图示出了本发明的实施方式,并且与描述一起用于解释本发明的原理。在附图中:
图1是示出根据本发明的第一实施方式的触摸感测系统的平面图;
图2是沿图1的线II-II截取的截面图;
图3是示出在根据本发明的第一实施方式的触摸感测系统中制造的RCL串联电路的电路图;
图4是根据本发明的第一实施方式的触摸感测系统的驱动信号和感测信号的时序图;
图5是示出根据本发明的第一实施方式的包括显示面板和触摸面板的显示装置的示例的截面图;
图6是根据本发明的第一实施方式的在显示面板中形成触摸屏部分的第一驱动电极和感测电极的示例中的第一驱动信号和第二驱动信号以及感测信号的时序图;
图7是示出根据本发明的第一实施方式的通过阻抗测量进行用户识别的视图;
图8是示出根据本发明的第二实施方式的触摸感测系统的平面图;
图9是沿图8的线IX-IX截取的截面图,图9示出了触摸屏部分形成为触摸面板的示例;
图10是示出在本发明的第二实施方式的触摸感测系统中制造的CRCL串联电路的电路图;
图11是根据本发明的第二实施方式的触摸感测系统的驱动信号和感测信号的时序图;
图12是示出根据本发明的第二实施方式的包括显示面板和触摸面板的显示装置的示例的截面图;以及
图13是根据本发明的第二实施方式的在显示面板中形成的触摸屏部分的驱动电极和感测电极的示例中的第一驱动信号和第二驱动信号以及感测信号的时序图。
具体实施方式
现在将详细参考示例性实施方式,其示例在附图中示出。贯穿附图可以使用相同的附图标记来指代相同或相似的部分。
[第一实施方式]
图1是示出根据本发明的第一实施方式的触摸感测系统的平面图,图2是沿图1的线II-II截取的截面图。图2示出了触摸屏部分形成为触摸面板的示例。
参照图1,本实施方式的触摸感测系统100为应用于显示装置并执行用户触摸位置检测与用户识别的触摸感测系统。触摸感测系统100包括触摸屏部分110和驱动电路部分,驱动电极DE1和DE2以及感测用户触摸的感测电极SE位于触摸屏部分110中,驱动电路部分用于操作触摸屏部分110的电极DE1、DE2和SE。驱动电路部分包括第一驱动电路120、第二驱动电路130以及读出电路140。
触摸屏部分110被布置成对应于显示装置的显示面板的显示区,并且感测用户在显示面板的显示表面上的触摸。触摸屏部分110可以与显示面板分开制造并且附接至显示面板。
参照图1和图2,触摸屏部分110包括沿第一方向(例如,水平方向或X方向)彼此平行延伸的多个第一驱动电极DE1以及沿与第一方向交叉的第二方向(例如,竖直方向或Y方向)彼此平行延伸的多个感测电极SE。触摸屏部分110还包括沿第二方向彼此平行延伸并且与多个感测电极SE交叠的多个第二驱动电极DE2。可替选地,第二驱动电极DE2可以被配置成沿第一方向延伸,同时与感测电极SE交叠。
在该实施方式中,示出了如图2所示的示例,其中,第一驱动电极DE1和感测电极SE形成在衬底111上,由绝缘材料制成的介电层112整体地形成在具有第一驱动电极DE1和感测电极SE的衬底111上,并且第二电极DE2形成在介电层112上。可以在第二驱动电极DE2上形成保护层113。在此情况下,第一驱动电极DE1和感测电极SE形成在同一层,并且其中之一,例如每个水平线上的感测电极SE可以使用每个连接感测电极SE的相邻部分的桥接图案具有沿其延伸方向的连接结构。
可以采用除了以上配置以外的配置。例如,第一驱动电极DE1和感测电极SE可以位于不同层上,其间具有介电层。对于其他示例,第一驱动电极DE1和感测电极SE中至少之一可以位于衬底111下方。
衬底111可以由玻璃或聚合物制成,并且可以具有刚性或柔性特性。
第一驱动电极DE1可以被提供有第一驱动信号DS1,以通过用户触摸来感测第一驱动电极DE1与感测电极SE之间的互电容变化,并且检测触摸位置。第一驱动信号DS1可以是例如脉冲波形的驱动信号,并且第一驱动信号DS1可以被称为脉冲波形驱动信号DS1。
每个第一驱动电极DE1可以被配置成包括沿第一方向布置并且彼此电连接的多个第一驱动电极图案PD1。
与每个第一驱动电极DE1交叉以形成互电容的每个感测电极SE可以被配置成包括沿第二方向布置并且彼此电连接的多个感测电极图案PS。
第二驱动电极DE2可以被提供有第二驱动信号DS2以通过用户触摸感测阻抗改变并识别用户(或检测用户ID)。第二驱动信号DS2可以是例如扫频(或扫描频率)波形的驱动信号,第二驱动信号DS2可以被称为扫频(或扫描频率)驱动信号DS2。第二驱动信号DS2是其中预定频带(例如,10Hz至10MHz)的信号被混合的频带驱动信号。
每个第二驱动电极DE2对应于每个感测电极SE并且与每个感测电极SE交叠,并且被配置成暴露于外界,使得用户在用户触摸时直接接触第二驱动电极DE2。因此,在用户触摸时,产生第二驱动电极DE2与感测电极SE之间的电阻器(基本上为用户的电阻器)Ru以及用户与感测电极SE之间的电容器Cu,从而能够产生RC串联电路。
为了使第二驱动电极DE2与感测电极SE之间的互电容最小化,优选第二驱动电极DE2形成为具有比感测电极SE的尺寸尽可能小的尺寸。通过最小化第二驱动电极DE2与感测电极SE之间的互电容,可以最小化在第二驱动电极DE2的操作中由第二驱动电极DE2与第二电极SE之间的电容对RCL阻抗的影响,因此可以提高根据阻抗变化的用户识别的检测能力。
此外,为了使第二驱动电极DE2与第一驱动电极DE1之间的互电容最小化,优选它们不相互交叠。
每个第二驱动电极DE2可以被配置成包括沿第二方向布置并且彼此电连接的多个第二驱动电极图案PD2。可替选地,每个第二驱动电极DE可以沿第一方向延伸。
第二驱动电极DE2可以部分地暴露于外界以便用户接触。例如,每个第二驱动电极图案PD2的一部分可以被暴露。就此而言,参照图2,在覆盖第二驱动电极图案PD2的保护层113中形成暴露第二驱动电极图案PD2的一部分的暴露孔He,因此用户可以直接接触第二驱动电极图案PD2。
第一驱动电路120将第一驱动信号DS1输出至对应的第一驱动电极DE1。例如,在每个帧中,第一驱动信号DS1按预定周期(例如触摸屏部分110的一个或多个水平周期)被顺序地提供给多个第一驱动电极DE1。
第一驱动电路120可以包括产生脉冲波形信号的第一电流源IS1和连接至相应的第一驱动电极DE1的多个第一开关SW1,并且在相应的输出定时处将输入到其的脉冲波形信号切换和输出到相应的第一驱动电极DE1。
第二驱动电路130将第二驱动信号DS2输出至对应的第二驱动电极DE2。例如,在每个帧中,第二驱动信号DS2按预定周期(例如触摸屏部分110的一个或者多个水平周期)被顺序地或者同时地提供给多个第二驱动电极DE2。
第二驱动电路130可以包括:产生扫频信号的第二电流源IS2;以及多个第二开关SW2,其连接至相应的第二驱动电极DE2并且在相应的输出定时处将输入到其的扫频信号切换并输出到相应的第二驱动电极DE2。
第二电极DE2是工作为用于通过阻抗变化(即,RCL阻抗变化)进行用户检测(即,用户识别)的驱动电极,并且执行与第一驱动电极DE1不同的用于检测用户触摸位置的功能。因此,第二驱动信号DS2可以不必按预定周期被顺序地提供给多个第二驱动电极DE2。因此,第二电极DE2按预定周期被顺序地选择并被提供有第二驱动信号DS2,或者按预定周期被同时地选择并被提供有第二驱动信号DS2。
读出电路140连接至感测电极SE,并且在感测时间期间感测从感测电极SE输出的模拟感测信号SS。
读出电路140可以包括第一通道选择电路141、第二通道选择电路142、第一检测电路150、第二检测电路160、电感器L和模数(AD)电路170。
第一通道选择电路141包括连接至各个感测电极SE的多个输入通道,并且顺序地选择多个输入通道并且输出所选择的输入通道的信号。换言之,第一通道选择电路141顺序地选择多个感测电极SE并输出所选则的感测电极SE的感测信号SS。第一通道选择电路141可以配置有复用器。
第二通道选择电路142被提供有来自第一通道选择电路141的感测信号SS。第二通道选择电路142在感测信号SS是通过第一驱动信号DS1产生的第一感测信号SS1时通过第一输出通道将感测信号SS输出至第一检测电路150,在感测信号SS是通过第二驱动信号DS2产生的第二感测信号SS2时通过第二输出通道将感测信号SS输出至第二检测电路160。第二通道选择电路142可以配置有解复用器。
例如,在每个水平周期内,在施加第一驱动信号DS1的第一感测时间期间,产生用以感测互电容的第一感测信号SS1。第一感测信号SS1在相应的第一感测时间期间被第一通道选择电路141选择并输出至第二通道选择电路142,并且在第一感测时间期间第二通道选择电路142将第一感测信号SS1传输至第一检测电路150。
在每个水平周期内,在施加第二驱动信号DS2的第二感测时间期间,产生用以感测阻抗(即,RC阻抗)的第二感测信号SS2。第二感测信号SS2在相应的第二感测时间期间通过第一通道选择电路141被顺序地选择并输出至第二通道选择电路142,并且在第二感测时间期间第二通道选择电路142将第二感测信号SS2传输至第二检测电路160。
第一检测电路150用于检测第一感测信号SS1并测量互电容,并且可以包括采样保持电路151和低通滤波器152。
采样保持电路151采样并保持输入的第一感测信号SS1并将其输出为电压信号。低通滤波器152从由采样保持电路151输出的信号中去除高频噪声,并输出噪声消除的信号。
第一检测电路150被提供有第一感测信号SS1并检测互电容,因此可以根据互电容改变确定用户触摸位置。
第二检测电路160用于检测第二感测信号SS2并测量阻抗变化(即,RCL阻抗变化),并且可以包括跨阻抗放大器161和对数放大器162。
跨阻抗放大器161放大输入到其的第二感测信号SS2,并将放大的信号输出为电压信号。对数放大器162检测并输出输入至其的信号的幅度分量(即,包络)。
电感器L连接在第二检测电路160与第二通道选择电路142之间,并且在输入第二感测信号SS2的第二感测时间期间与感测电极SE串联电连接。因此,参照图3,电感器L与用户的电阻器Ru以及在用户与感测电极SE之间的用户的电容器Cu串联连接,由此产生RCL串联电路。
因此,RCL串联电路的RCL阻抗被反映在第二感测信号SS2中,并且该第二感测信号SS2被输入到第二检测电路160。因此,第二检测电路160可以检测RCL阻抗,并且可以根据阻抗变化确定用户ID。
此外,作为RCL串联电路的RCL带通滤波器被用于用户识别,并且RCL带通滤波器由于其特性而具有比相关技术的RLC带阻滤波器的增益范围宽的增益范围。因此,可以改善用户识别能力,即用户检测能力。
由第一检测电路150和第二检测电路160中的每一个检测的模拟检测信号被输入到AD电路170,然后被转换成数字信号并被输出。
参照图4进一步解释驱动本实施方式的触摸感测系统100的方法。图4是根据本发明的第一实施方式的触摸感测系统的驱动信号和感测信号的时序图。
在每个帧中,互电容感测和RCL阻抗感测两者可以按预定周期(例如,水平周期H)以时间划分(或时间共享)执行。可替选地,用于感测的预定周期可以是触摸屏部分110的两个或更更多个水平周期。
每个水平周期H的第一半A的至少一部分是第一感测时间SP1,并且对于第一感测时间SP1,第一驱动信号DS1被施加于在相应的水平周期H内选择的第一驱动电极DE。每个水平周期H的第二半B的至少一部分是第二感测时间SP2,并且对于第二感测时间SP2,第二驱动信号DS2被施加于在相应的水平周期H内选择的第二驱动电极DE2(或所有的第二驱动电极DE2)。第一感测时间SP1和第二感测时间SP2的顺序可以颠倒。
在第一感测时间SP1内,第一感测信号SS1(即,互电容感测信号)由第一驱动信号DS1产生,并被输入到第一检测电路150并由第一检测电路150检测。
因此,测量通过用户触摸的互电容,从而检测用户触摸位置。
在第二感测时间SP2内,第二感测信号SS2(即,RC阻抗感测信号)由第二驱动信号DS2产生,电感器L电连接至感测电极SE,从而形成RCL串联电路,并且由RCL串联电路产生的RCL阻抗感测信号被输入到第二检测电路160并由第二检测电路160检测。
因此,测量通过用户触摸的阻抗,从而实现用户识别。
在该实施方式中,第一驱动电极DE1和感测电极SE可以形成在显示面板中。参照图5说明该构造。图5是示出根据本发明的第一实施方式的包括显示面板和触摸面板的显示装置的示例的截面图。
参照图5,显示面板200可以使用液晶面板。显示面板200可以包括阵列衬底210和相对衬底220,例如,面对并且耦接到阵列衬底210的滤色器衬底220,在阵列衬底210与相对衬底220之间具有液晶层230。在阵列衬底210中,可以沿多个行线和多个列线以矩阵形式布置多个像素,并且在每个像素中形成提供有对应的数据信号的像素电极。
触摸面板115附接在显示面板200的相对衬底220上。
触摸屏部分110的第一驱动电极DE1和感测电极SE可以形成在显示面板200的阵列衬底210处。此外,第一驱动电极DE1和感测电极SE中的每一个可以用作面对像素电极以操作液晶层230的液晶分子的公共电极。
第二驱动电极DE2可以形成在触摸面板115处。
如此,第一驱动电极DE1和感测电极SE可以以in-cell结构形成并且用作被提供有公共电压的公共电极。在此情况下,每一帧,可以以时间分割(或时间共享)来执行图像显示以及互电容感测和阻抗感测。
这参照图6进一步说明。图6是根据本发明的第一实施方式的在显示面板中形成触摸屏部分的第一驱动电极和感测电极的示例中的第一驱动信号和第二驱动信号以及感测信号的时序图。
参照图6,每一帧,在每个水平周期H内,作为互电容感测时间的第一感测时间SP1、作为阻抗感测时间的第二感测时间SP2、以及作为显示面板200的图像显示时间的显示时间DP可以彼此是时分的。
例如,在水平周期H的第一半A中,第一感测时间SP1和显示时间DP(即,第一显示时间DP1)可以按顺序彼此分开,并且在水平周期H的第二半B中,第二感测时间SP2和显示时间DP(即,第二显示时间DP2)可以按顺序彼此分开。第一感测时间SP1和第二感测时间SP2的位置可以颠倒。
在此情况下,每个水平周期H,在第一感测时间SP1内,向第一驱动电极DE1施加第一驱动信号DS1,并且检测第一感测信号SS1。然后,在第一显示时间DP1内,将数据信号写入显示面板200的相应行线上的像素上,并且执行图像显示。然后,在第二感测时间SP2内,向第二驱动电极DE2施加第二驱动信号DS2,并且检测第二感测信号SS2。然后,在第二显示时间DP2内,将数据信号写入显示面板200的相应行线上的像素上,并且执行图像显示。
在水平周期H的除了第一感测时间SP1以外的显示时间DP和第二感测时间SP2期间,第一驱动电极DE1可以被提供有公共电压Vcom。在水平周期H的除了第一感测时间SP1和第二感测时间SP2以外的显示时间DP期间,感测电极SE可以被提供有公共电压Vcom。此外,在帧的除了执行感测操作的水平周期以外的时间期间,第一驱动电极DE1和感测电极SE可以被提供有公共电压Vcom。换言之,在帧中,除了第一感测时间SP1和第二感测时间SP2以外的时间是显示时间,并且在显示时间期间,第一驱动电极DE1和感测电极SE可以被提供有公共电压Vcom。
这样,在第一驱动电极DE1和感测电极SE被配置成具有in-cell结构的情况下,在除了相应的感测时间以外的时间内,提供公共电压Vcom,并且因此第一驱动电极DE1和感测电极SE可以各自用作公共电极。
图7是示出根据本发明的第一实施方式的通过阻抗测量进行用户识别的视图。图7示出了频率与阻抗的曲线图。
参照图7,可以看出,在约1.4E+06Hz的谐振频率处,不同阻抗的峰值被测量得不同。因此,由于用户具有不同的电阻器因此具有不同的RCL阻抗,所以通过阻抗测量可以有效地识别用户。
如上所述,在本实施方式中,使用施加有脉冲波形的第一驱动信号的第一驱动电极,施加有扫频波形的第二驱动信号的第二驱动电极,以及感测第一驱动信号和第二驱动信号中的每一个的感测信号的感测电极来配置触摸屏部分。
因此,通过互电容检测来确定用户触摸位置,并且通过RCL阻抗检测来识别(或确认)用户。
因此,不需要分别用于用户触摸位置和用户识别的相关技术的两个触摸面板。因此,可以降低触摸感测系统的成本和厚度,并且可以降低使用该触摸感测系统的显示装置的成本和厚度。
此外,由于在RCL阻抗检测处使用配置有RCL串联电路的宽增益范围的RCL带通滤波器,因此可以提高用户识别能力。
[第二实施方式]
上述第一实施方式涉及一种触摸感测系统,其在用户触摸处产生RCL串联电路,测量其阻抗并实现用户识别。
该第二实施方式涉及一种触摸感测系统,其在用户触摸处产生CRCL串联电路,测量其阻抗并实现用户识别。
为了说明的目的,可以省略与第一实施方式的部分类似的部分的说明。
图8是示出根据本发明的第二实施方式的触摸感测系统的平面图,图9是沿图8的线IX-IX截取的截面图。图9示出了触摸屏部分形成为触摸面板的示例。
参照图8,本实施方式的触摸感测系统100包括:触摸屏部分110,驱动电极DE和用于感测用户触摸的感测电极SE位于该触摸屏部分110中;驱动电路部分,用于操作触摸屏部分110的电极DE和SE。驱动电路部分包括驱动电路125和读出电路140。
触摸屏部分110被布置成对应于显示装置的显示面板的显示区,并且感测用户在显示面板的显示表面上的触摸。触摸屏部分110可以与显示面板分开制造并且附接至显示面板。
参照图8和图9,触摸屏部分110包括沿第一方向(例如,水平方向或X方向)彼此平行延伸的多个驱动电极DE,以及沿与第一方向交叉的第二方向(例如,垂直方向或Y方向)彼此平行延伸的多个感测电极SE。
在该实施方式中,示出了如图9所示的示例,其中,驱动电极DE和感测电极SE形成在衬底111上,由绝缘材料制成的保护层(或介电层)113整体地形成在具有驱动电极DE和感测电极SE的衬底111上。
可以采用除了上述配置以外的配置。例如,驱动电极DE和感测电极SE可以位于不同的层处,其间具有介电层。对于其他示例,驱动电极DE和感测电极SE中至少之一可以位于衬底111下方。
衬底111可以由玻璃或聚合物制成,并且可以具有刚性或柔性特性。
本实施方式的触摸屏部分110不使用第一实施方式的第二驱动电极DE2,而使用具有第一实施方式的第一驱动电极DE1和第二驱动电极DE2两者的功能的驱动电极DE。
因此,驱动电极DE被选择性地提供有脉冲波形的第一驱动信号DS1以检测互电容改变以及扫频波形的第二驱动信号DS2以检测阻抗改变。
在这点上,在驱动电极DE与感测电极SE之间产生互电容,并且互电容根据用户触摸而改变。此外,在用户触摸处,产生驱动电极DE与用户之间的电容器Cu1,用户的电阻器Ru以及用户与感测电极SE之间的电容器Cu2,从而产生CRC串联电路。
因此,当施加第一驱动信号DS1时,检测通过用户触摸在驱动电极DE与感测电极SE之间产生的互电容。当施加第二驱动信号DS2时,检测以通过用户触摸在驱动电极DE与感测电极SE之间产生的CRC串联电路和串联连接至检测电路140的CRC串联电路的电感器L产生的CRCL串联电路的阻抗。
每个驱动电极DE可以被配置成包括沿第一方向布置并且彼此电连接的多个驱动电极图案PD。
与每个驱动电极DE交叉以形成互电容或阻抗的每个感测电极SE可以被配置成包括沿第二方向布置并且彼此电连接的多个感测电极图案PS。
驱动电路125以时分方式将第一驱动信号DS1和第二驱动信号DS2输出到每个驱动电极DE。例如,在每个帧中,驱动电路125将第一驱动信号DS1按预定周期顺序地提供给多个驱动电极DE。此外,驱动电路125将第二驱动信号DS2按预定周期顺序地或同时地提供给多个驱动电极DE。预定周期可以是例如触摸屏部分110的一个或更多个水平周期。
驱动电路125可以包括:产生脉冲波形信号的第一电流源IS1;产生扫频信号的第二电流源IS2;以及多个选择开关SWS,其连接至相应的驱动电极DE并且在相应的输出定时处选择性地切换脉冲波形信号和扫频信号并将选择的信号输出到相应的驱动电极DE。
驱动电极DE工作为用于通过互电容变化的用户触摸位置以及通过阻抗变化(即,CRCL阻抗变化)的用户识别。因此,可以不必将第二驱动信号DS2按预定周期顺序地提供给多个电极DE。因此,驱动电极DE按预定周期被顺序地选择并被提供有第二驱动信号DS2,或者按预定周期被同时地选择并被提供有第二驱动信号DS2。
读出电路140连接至感测电极SE,并且在感测时间期间感测从感测电极SE输出的模拟感测信号SS。
读出电路140可以包括第一通道选择电路141、第二通道选择电路142、第一检测电路150、第二检测电路160、电感器L和模数(AD)电路170。
第一通道选择电路141包括连接至各个感测电极SE的多个输入通道,并且顺序地选择多个输入通道并且输出所选择的输入通道的信号。换言之,第一通道选择电路141顺序地选择多个感测电极SE并输出所选择的感测电极SE的感测信号SS。
第二通道选择电路142被提供有来自第一通道选择电路141的感测信号SS。第二通道选择电路142在感测信号SS是通过第一驱动信号DS1产生的第一感测信号SS1时通过第一输出通道将感测信号SS输出至第一检测电路150,当感测信号SS是通过第二驱动信号DS2产生的第二感测信号SS2时通过第二输出通道将感测信号SS输出至第二检测电路160。
例如,在每个水平周期内,在施加第一驱动信号DS1的第一感测时间期间,产生用以感测互电容的第一感测信号SS1。第一感测信号SS1在相应的第一感测时间期间被第一通道选择电路141选择并输出至第二通道选择电路142,并且在第一感测时间期间第二通道选择电路142将第一感测信号SS1传输至第一检测电路150。
在每个水平周期内,在施加第二驱动信号DS2的第二感测时间期间,产生用以感测阻抗(即,CRC阻抗)的第二感测信号SS2。第二感测信号SS2在相应的第二感测时间期间通过第一通道选择电路141被顺序地选择并输出至第二通道选择电路142,并且在第二感测时间期间第二通道选择电路142将第二感测信号SS2传输至第二检测电路160。
第一检测电路150用于检测第一感测信号SS1并测量互电容,并且可以包括采样保持电路151和低通滤波器152。
第一检测电路150被提供有第一感测信号SS1并检测互电容,因此可以根据互电容变化确定用户触摸位置。
第二检测电路160用于检测第二感测信号SS2并测量阻抗变化(即,CRCL阻抗变化),并且可以包括跨阻放大器161和对数放大器162。
电感器L连接在第二检测电路160与第二通道选择电路142之间,并且在输入第二感测信号SS2的第二感测时间期间与感测电极SE串联电连接。因此,参照图10,电感器L与在驱动电极DE与用户之间的电容器Cu1、用户的电阻器Ru以及在用户与感测电极SE之间的用户的电容器Cu2串联连接,由此产生CRCL串联电路。
因此,CRCL串联电路的CRCL阻抗被反映在第二感测信号SS2中,并且该第二感测信号SS2被输入到第二检测电路160。因此,第二检测电路160可以检测CRCL阻抗,并且可以根据阻抗变化确定用户ID。
此外,作为CRCL串联电路的CRCL带通滤波器被用于用户识别,并且CRCL带通滤波器实质上是RCL带通滤波器。CRCL带通滤波器由于其特性而具有比相关技术的RLC带阻滤波器的增益范围宽的增益范围。因此,可以改善用户识别能力,即用户检测能力。
由第一检测电路150和第二检测电路160中的每一个检测的模拟检测信号被输入到AD电路170,然后被转换成数字信号并被输出。
参照图11进一步解释驱动本实施方式的触摸感测系统100的方法。图11是根据本发明的第二实施方式的触摸感测系统的驱动信号和感测信号的时序图。
在每个帧中,互电容感测和阻抗感测两者可以按预定周期(例如,水平周期H)以时间划分(或时间共享)执行。可替选地,用于感测的预定周期可以是触摸屏部分110的两个或更多个水平周期。
每个水平周期H的第一半A的至少一部分是第一感测时间SP1,并且对于第一感测时间SP1,第一驱动信号DS1被施加于相应的水平周期H的驱动电极DE。每个水平周期H的第二半B的至少一部分是第二感测时间SP2,并且对于第二感测时间SP2,第二驱动信号DS2被施加于相应的水平周期H的驱动电极DE(或者所有的驱动电极DE)。第一感测时间SP1和第二感测时间SP2的顺序可以颠倒。
在第一感测时间SP1内,第一感测信号SS1(即,互电容感测信号)由第一驱动信号DS1产生,并被输入到第一检测电路150并由第一检测电路150检测。
因此,测量通过用户触摸的互电容,从而检测用户触摸位置。
在第二感测时间SP2内,第二感测信号SS2(即,CRC阻抗感测信号)由第二驱动信号DS2产生,电感器L电连接至感测电极SE,从而形成CRCL串联电路,并且由CRCL串联电路产生的CRCL阻抗感测信号被输入到第二检测电路160并由第二检测电路160检测。
因此,测量通过用户触摸的阻抗,从而实现用户识别。
在该实施方式中,驱动电极DE和感测电极SE可以形成在显示面板中。参照图12说明该结构。图12是示出根据本发明的第二实施方式的包括显示面板和触摸面板的显示装置的示例的截面图。
参照图12,显示面板200可以使用液晶面板。显示面板200可以包括阵列衬底210和相对衬底220,例如,面对并且耦接到阵列衬底210的滤色器衬底220,在阵列衬底210与相对衬底220之间具有液晶层230。在阵列衬底210中,可以沿多个行线和多个列线以矩阵形式布置多个像素,并且在每个像素中形成提供有对应的数据信号的像素电极。
触摸屏部分110的驱动电极DE和感测电极SE可以形成在显示面板200的阵列衬底210处。此外,驱动电极DE和感测电极SE中的每一个可以用作面对像素电极以操作液晶层230的液晶分子的公共电极。
如此,驱动电极DE和感测电极SE可以以in-cell结构形成并且用作被提供有公共电压的公共电极。在此情况下,每一帧,可以以时间分割(或时间共享)来执行图像显示以及互电容感测和阻抗感测。
这参照图13进一步说明。图13是根据本发明的第二实施方式的在显示面板中形成触摸屏部分的驱动电极和感测电极的示例中的第一驱动信号和第二驱动信号以及感测信号的时序图。
参照图13,每一帧,在每个水平周期H内,作为互电容感测时间的第一感测时间SP1、作为阻抗感测时间的第二感测时间SP2、以及作为显示面板200的图像显示时间的显示时间DP可以彼此是时分的。
例如,在水平周期H的第一半A中,第一感测时间SP1和显示时间DP(即,第一显示时间DP1)可以按顺序彼此分开,并且在水平周期H的第二半B中,第二感测时间SP2和显示时间DP(即,第二显示时间DP2)可以按顺序彼此分开。第一感测时间SP1和第二感测时间SP2的位置可以颠倒。
在此情况下,每个水平周期H,在第一感测时间SP1内,向驱动电极DE施加第一驱动信号DS1,并且检测第一感测信号SS1。然后,在第一显示时间DP1中,将数据信号写入显示面板200的相应行线上的像素上,并且执行图像显示。然后,在第二感测时间SP2内,向驱动电极DE施加第二驱动信号DS2,并且检测第二感测信号SS2。然后,在第二显示时间DP2内,将数据信号写入显示面板200的相应行线上的像素上,并且执行图像显示。
在水平周期H的除了第一感测时间SP1和第二感测时间SP2以外的第一显示时间DP1和第二显示时间DP2期间,驱动电极DE和感测电极SE可以被提供有公共电压Vcom。此外,在帧的除了执行感测操作的水平周期以外的时间期间,驱动电极DE和感测电极SE可以被提供有公共电压Vcom。换言之,在帧中,除了第一感测时间SP1和第二感测时间SP2以外的时间是显示时间,并且在显示时间期间,驱动电极DE和感测电极SE可以被提供有公共电压Vcom。
这样,在驱动电极DE和感测电极SE被配置成具有in-cell结构的情况下,在除了相应的感测时间以外的时间内,提供公共电压Vcom,并且因此驱动电极DE和感测电极SE可以各自用作公共电极。
可以采用除了触摸屏部分110的上述结构以外的结构。例如,触摸屏部分110可以具有on-cell结构并且被配置在显示面板200的相对衬底220的外表面上,并且在此情况下,可以在制造相对衬底220的同时在相对衬底220的外表面上形成驱动电极DE和感测电极SE。此外,可以将偏振板附接在具有驱动电极DE和感测电极SE的相对衬底的外表面(即,显示面板200的显示表面)上。
当触摸屏部分110以in-cell结构或on-cell结构形成时,存在能够减小触摸屏部分110的厚度的优点。
如上所述,在本实施方式中,使用以时分方式施加有脉冲波形的第一驱动信号和扫频波形的第二驱动信号的驱动电极以及感测关于第一驱动信号和第二驱动信号中的每一个的感测信号的感测电极来配置触摸屏部分。
因此,通过互电容检测来确定用户触摸位置,并且通过CRCL阻抗检测来识别(或确认)用户。
因此,不需要分别用于用户触摸位置和用户识别的相关技术的两个触摸面板。因此,可以降低触摸感测系统的成本和厚度,并且可以降低使用该触摸感测系统的显示装置的成本和厚度。
此外,由于在CRCL阻抗检测中使用配置有CRCL串联电路的宽增益范围的CRCL带通滤波器,因此可以提高用户识别能力。
对于本领域技术人员来说明显的是,在不脱离本发明的精神或范围的情况下,可以对本发明进行各种修改和变化。因此,本发明旨在覆盖落入所附权利要求及其等同物的范围内的本发明的修改和变化。

Claims (13)

1.一种触摸感测系统,包括:
触摸屏部分,所述触摸屏部分包括多个第一驱动电极、多个第二驱动电极和多个感测电极;
第一驱动电路,所述第一驱动电路在第一感测时间内向所述第一驱动电极输出脉冲波形的第一驱动信号;
第二驱动电路,所述第二驱动电路在第二感测时间内向所述第二驱动电极输出扫频波形的第二驱动信号;
第一检测电路,所述第一检测电路检测在所述第一感测时间内在所述感测电极处感测到的第一感测信号;
第二检测电路,所述第二检测电路检测在所述第二感测时间内在所述感测电极处感测到的第二感测信号;以及
电感器,所述电感器在所述第二感测时间内连接在所述感测电极与所述第二检测电路之间。
2.根据权利要求1所述的触摸感测系统,其中,所述第二驱动电极通过覆盖所述第二驱动电极的保护层的暴露孔而暴露于外界。
3.根据权利要求1所述的触摸感测系统,其中,所述第一驱动电路按水平周期向所述多个第一驱动电极顺序地输出所述第一驱动信号,并且其中,所述第一感测时间和所述第二感测时间在所述水平周期内是时分的。
4.根据权利要求1所述的触摸感测系统,其中,所述第一驱动电极和所述感测电极形成在显示面板的阵列衬底处,并且在除了所述第一感测时间和所述第二感测时间以外的图像显示时间内被提供有公共电压。
5.根据权利要求1所述的触摸感测系统,其中,所述第一驱动电极沿第一方向延伸,所述感测电极沿与所述第一方向交叉的第二方向延伸,并且所述第二驱动电极与所述感测电极交叠并且沿所述第一方向或所述第二方向延伸。
6.一种触摸感测系统,包括:
触摸屏部分,所述触摸屏部分包括多个驱动电极和多个感测电极;
驱动电路,所述驱动电路在第一感测时间内向所述驱动电极输出脉冲波形的第一驱动信号并且在第二感测时间内向所述驱动电极输出扫频波形的第二驱动信号;
第一检测电路,所述第一检测电路检测在所述第一感测时间内在所述感测电极处感测到的第一感测信号;
第二检测电路,所述第二检测电路检测在所述第二感测时间内在所述感测电极处感测到的第二感测信号;以及
电感器,所述电感器在所述第二感测时间内连接在所述感测电极与所述第二检测电路之间。
7.根据权利要求6所述的触摸感测系统,其中,所述驱动电路按水平周期向所述多个驱动电极顺序地输出所述第一驱动信号,并且其中,所述第一感测时间和所述第二感测时间在所述水平周期内是时分的。
8.根据权利要求6所述的触摸感测系统,其中,所述驱动电极和所述感测电极形成在显示面板的阵列衬底处,并且在除了所述第一感测时间和所述第二感测时间以外的图像显示时间内被提供有公共电压。
9.根据权利要求6所述的触摸感测系统,其中,所述驱动电极沿第一方向延伸,并且所述感测电极沿与所述第一方向交叉的第二方向延伸。
10.一种显示装置,包括:
显示面板;
触摸屏部分,所述触摸屏部分对应于所述显示面板的显示区,所述触摸屏部分包括多个第一驱动电极、多个第二驱动电极和多个感测电极;
第一驱动电路,所述第一驱动电路在第一感测时间内向所述第一驱动电极输出脉冲波形的第一驱动信号;
第二驱动电路,所述第二驱动电路在第二感测时间内向所述第二驱动电极输出扫频波形的第二驱动信号;
第一检测电路,所述第一检测电路检测在所述第一感测时间内在所述感测电极处感测到的第一感测信号;
第二检测电路,所述第二检测电路检测在所述第二感测时间内在所述感测电极处感测到的第二感测信号;以及
电感器,所述电感器在所述第二感测时间内连接在所述感测电极与所述第二检测电路之间。
11.根据权利要求10所述的显示装置,其中,所述第一驱动电极和所述感测电极形成在所述显示面板的阵列衬底处,并且在除了所述第一感测时间和所述第二感测时间以外的图像显示时间内被提供有公共电压。
12.一种显示装置,包括:
显示面板;
触摸屏部分,所述触摸屏部分对应于所述显示面板的显示区,所述触摸屏部分包括多个驱动电极和多个感测电极;
驱动电路,所述驱动电路在第一感测时间内向所述驱动电极输出脉冲波形的第一驱动信号并且在第二感测时间内向所述驱动电极输出扫频波形的第二驱动信号;
第一检测电路,所述第一检测电路检测在所述第一感测时间内在所述感测电极处感测到的第一感测信号;
第二检测电路,所述第二检测电路检测在所述第二感测时间内在所述感测电极处感测到的第二感测信号;以及
电感器,所述电感器在所述第二感测时间内连接在所述感测电极与所述第二检测电路之间。
13.根据权利要求12所述的触摸感测系统,其中,所述驱动电极和所述感测电极形成在显示面板的阵列衬底处,并且在除了所述第一感测时间和所述第二感测时间以外的图像显示时间内被提供有公共电压。
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