CN108572761B - 触摸屏控制器、系统和方法 - Google Patents

触摸屏控制器、系统和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108572761B
CN108572761B CN201810063177.4A CN201810063177A CN108572761B CN 108572761 B CN108572761 B CN 108572761B CN 201810063177 A CN201810063177 A CN 201810063177A CN 108572761 B CN108572761 B CN 108572761B
Authority
CN
China
Prior art keywords
sensing
signal
touch
force
touch screen
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810063177.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108572761A (zh
Inventor
崔伦竞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Samsung Electronics Co Ltd
Original Assignee
Samsung Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Samsung Electronics Co Ltd filed Critical Samsung Electronics Co Ltd
Publication of CN108572761A publication Critical patent/CN108572761A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108572761B publication Critical patent/CN108572761B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G06F3/0443—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using a single layer of sensing electrodes
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0414—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using force sensing means to determine a position
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0416—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
    • G06F3/04166—Details of scanning methods, e.g. sampling time, grouping of sub areas or time sharing with display driving
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0416—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0412—Digitisers structurally integrated in a display
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2203/00—Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
    • G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04105—Pressure sensors for measuring the pressure or force exerted on the touch surface without providing the touch position
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0416—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
    • G06F3/04164—Connections between sensors and controllers, e.g. routing lines between electrodes and connection pads

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Position Input By Displaying (AREA)

Abstract

在一个实施例中，触摸屏控制器包括感测电路，所述感测电路被配置来通过处理来自触摸面板的单个输出信号来生成触摸数据和力度数据。所述触摸数据指示是否检测到触摸输入，而所述力度数据指示所述触摸输入的力的量。

Description

触摸屏控制器、系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年3月9日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请 号10-2017-0030272以及于2017年11月16日在美国专利商标局提交的美国 专利申请号15/815,130的权益，所述专利申请的公开内容通过引用的方式整 体并入本文。
技术领域
本发明构思涉及半导体器件，并且更具体地，涉及同时执行触摸感测操 作和力度感测操作的触摸屏控制器、系统和/或方法。
背景技术
触摸感测系统检测接近或接触包括感测单元的触摸面板的对象，并且提 供有关所述接近或接触的触摸信息。触摸信息可以包括触摸面板上的触摸位 置。最近的触摸感测系统可以提供不仅包括触摸位置，而且包括有关触摸力 度的信息的触摸信息。因此，包括触摸感测系统的电子设备可响应于用户的 触摸来基于触摸位置和触摸力度提供各种用户响应。
当触摸感测系统以分时方式执行显示操作、触摸感测操作和力度感测操 作时，在有限的时间内执行触摸位置检测和触摸力度检测，因此，感测灵敏 度和图像质量可能会有所下降。
发明内容
至少一个实施例针对一种触摸屏控制器。
在一个实施例中，所述触摸屏控制器包括感测电路，所述感测电路被配 置来通过处理来自触摸面板的单个输出信号来生成触摸数据和力度数据。所 述触摸数据指示是否检测到触摸输入，而所述力度数据指示触摸输入的力的 量。
另一个实施例涉及一种系统。
在一个实施例中，所述系统包括位于第一层处的第一感测电极和位于第 二层处的第二感测电极。第二层与第一层间隔开，并且第二感测电极面对第 一感测电极。电源电路被配置来选择性地向第一感测电极提供第一调制信号， 并且选择性地向第二感测电极提供第二调制信号。第一调制信号和第二调制 信号具有不同的调制特性。感测电路被配置来通过处理来自第一感测电极的 单个输出信号来生成触摸数据和力度数据。触摸数据指示是否检测到触摸输 入，并且力度数据指示触摸输入的力的量。
在另一个实施例中，所述系统包括触摸面板以及单个芯片，所述单个芯 片包括显示驱动集成电路和触摸屏控制器。显示驱动集成电路和触摸屏控制 器被配置来彼此同步地操作，并且触摸屏控制器被配置来通过处理来自触摸 面板的单个输出信号来生成触摸数据和力度数据。触摸数据指示是否检测到 触摸输入，并且力度数据指示触摸输入的力的量。
至少一个实施例涉及一种方法。
在一个实施例中，所述方法包括基于来自触摸面板的单个感测电极的输 出生成触摸数据和力度数据。触摸数据指示是否检测到触摸输入，并且力度 数据指示触摸输入的力的量。
在另一个实施例中，所述方法包括通过电路同时感测对于触摸面板的触 摸和触摸力度。
附图简述
根据以下结合附图的详细描述将更清楚地理解本发明构思的实施例，在 附图中：
图1是示出根据本发明构思的实施例的触摸感测系统的框图；
图2是用于描述由于对图1的触摸屏面板的触摸输入而引起的电容变化 的图；
图3A是示出触摸屏面板的示例的图，并且图3B是示出由于触摸输入 而引起的间隙层厚度变化的图；
图4是示出根据本发明构思的实施例的触摸屏面板的实施例的示意性垂 直截面图；
图5和图6是示出根据本发明构思的实施例的触摸屏面板的触摸感测电 极与力度感测电极之间的电连接的示例的图；
图7是示出根据本发明构思的实施例的触摸屏控制器的框图；
图8是用于描述根据本发明构思的实施例的触摸和力度感测方法的图；
图9是示出根据本发明构思的实施例的电流放大电路和触摸屏面板中所 形成的电容的建模电路的电路图；
图10A至图12是示出根据本发明构思的一些实施例的第一调制信号和 第二调制信号的波形的图；
图13A和图13B是各自示出根据本发明构思的实施例的调制电路的实 施例的电路图；
图14是示出根据本发明构思的实施例的感测块的示例的电路图；
图15是示出根据本发明构思的实施例的感测块的示例的电路图；
图16是示出根据本发明构思的实施例的调制电路的示例的电路图；
图17是示出根据本发明构思的实施例的感测块的示例的电路图；
图18A至图18C是根据本发明构思的实施例的触摸感测装置的时序图；
图19是示出根据本发明构思的实施例的操作触摸屏控制器的方法的流 程图；
图20是用于描述根据本发明构思的实施例的触摸和力度感测方法的图；
图21是示出根据本发明构思的实施例的显示系统的框图；
图22A至图22D是示出根据本发明构思的实施例的触摸屏面板的堆叠 结构的示意性垂直截面图；并且
图23是示出根据本发明构思的实施例的显示系统结构的图。
具体实施方式
图1是示出根据本发明构思的实施例的触摸感测系统的框图，并且图2 是用于描述由于触摸输入到图1的触摸屏面板而引起的电容变化的图。
参考图1，触摸感测系统1000可以包括触摸屏面板200和触摸屏控制器 100。
触摸屏面板200可以包括多个触摸感测电极TSE和力度感测电极FSE。 力度感测电极FSE可以位于多个触摸感测电极TSE的下方或上方。可以在 多个触摸感测电极TSE与力度感测电极FSE之间提供间隙层。间隙层的厚 度可以通过触摸输入来改变。触摸感测电极TSE和力度感测电极FSE可以 包括透明导电材料，诸如氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)或氧化铟锡锌 (ITZO)。在本发明构思中，触摸感测电极TSE可以被称为第一感测电极， 而力度感测电极FSE可以被称为第二感测电极。力度感测电极FSE也可以 被称为间隙电极。
多个触摸感测电极TSE可能以矩阵形式布置并且构成触摸传感器。多个 触摸感测电极TSE中的每一个可以作为触摸感测单元操作。如图2所示，当 随着诸如手指、触摸笔或触笔的对象(或导电对象)接近或接触触摸屏面板 200而发生触摸输入时，在设置在发生触摸输入的位置处的触摸感测单元(即， 触摸感测电极TSE)与对象之间生成电容Cs(以下称为感测电容)。触摸屏 控制器100向触摸感测电极TSE施加交流(AC)信号，并且分析来自触摸 屏面板200的单个输出信号(例如，感测信号Ssen)，由此检测根据触摸输 入的感测电容Cs的变化。触摸屏控制器100对于多个触摸感测电极TSE中 的每一个检测感测电容Cs的变化，由此检测出触摸输入的发生和发生触摸 输入的位置。例如，在触摸屏面板200上，与感测电容Cs的最大变化对应 的触摸感测电极TSE的位置可以被检测为发生触摸输入的位置。
多个触摸感测电极TSE可以与力度感测电极FSE一起构成力度传感器。 多个触摸感测电极TSE中的每一个可以与力度感测电极FSE一起作为力度 感测单元操作。
如图2所示，触摸感测电极TSE可以被布置成与力度感测电极FSE分 开特定距离D。在触摸感测电极TSE与力度感测电极FSE的对应于触摸感 测电极TSE的区FSE_1之间形成电容Cg(以下称为间隙电容)。
如上所述，间隙层可以设置在触摸感测电极TSE与力度感测电极FSE 之间，并且间隙层的厚度可以根据触摸力度而变化。因此，当随着对象触摸 所述触摸屏面板200而发生触摸输入时，触摸感测电极TSE与力度感测电极 FSE之间的距离可以通过触摸力度而变化，并且在触摸屏面板200的发生触 摸输入的位置及其周围区处间隙电容Cg可以被改变。触摸屏控制器100分 别向多个触摸感测电极TSE和力度感测电极FSE施加AC信号，并且分析 从触摸屏面板200输出的信号，由此来检测基于触摸输入的间隙电容Cg的 变化。触摸屏控制器100可以基于间隙电容Cg的变化来检测触摸力度。
根据实施例，触摸屏面板200可以是单元内型面板，其中触摸感测电极 TSE连接到显示像素，并且多个触摸感测电极TSE可以包括构成显示像素 的一个或多个元件，例如源驱动器线、栅极线、阳极像素电极和阴极像素电 极。可替代地，多个触摸感测电极TSE可以是向其施加显示公共电压的公共 电极。在下文中，触摸屏面板200将在以下被描述为单元内型触摸屏面板。 然而，本发明构思不限于此，而触摸屏面板200也可以是触摸感测电极TSE 设置在显示面板上方的单元上型。可替代地，触摸感测电极TSE可以设置在 与显示面板分开的基底(或玻璃)上。触摸屏面板200可以被具体化为液晶 显示器(LCD)、发光二极管(LED)显示器、有机LED(OLED)显示器、 有源矩阵OLED显示器和柔性显示器，并且还可以被具体化为其他类型的平 板显示器。
触摸屏控制器100向触摸屏面板200施加驱动信号(诸如第一调制信号 V1和第二调制信号V2)，并且分析当发生触摸输入时变化的单个感测信号 Ssen，由此检测出触摸和触摸力度。触摸屏控制器100可以根据检测结果生 成触摸位置信息INF_T和触摸力度信息INF_F(参见图1)。
第一调制信号V1和第二调制信号V2是AC信号。第一调制信号V1和 第二调制信号V2是根据相同调制方法调制的信号，但其调制特性可以彼此 不同。例如，第一调制信号V1和第二调制信号V2可以是根据频率调制、 相位调制和编码调制中的至少一种调制方法调制的信号。第一调制信号V1 和第二调制信号V2可以在频率、编码或相位方面彼此区分。根据实施例， 第一调制信号V1和第二调制信号V2可以具有相同的频率和幅度，并且可 以具有不同的相位。第一调制信号V1与第二调制信号V2之间的相位差可 以是90度。
根据另一个实施例，第一调制信号V1和第二调制信号V2可以具有相 同的幅度并且可以具有不同的频率。根据实施例，第一调制信号V1的频率 和第二调制信号V2的频率可以彼此正交。
根据实施例，第一调制信号V1和第二调制信号V2可以是通过不同码 编码的调制信号，并且应用到第一调制信号V1的码和应用到第二调制信号 V2的码可以彼此正交。第一调制信号V1和第二调制信号V2的频率和幅度 可以相同。
如图2所示，触摸屏控制器100可以将第一调制信号V1施加到触摸感 测电极TSE，并且将第二调制信号V2施加到力度感测电极FSE。触摸屏控 制器100可以从触摸感测电极TSE接收根据第一调制信号V1和第二调制信 号V2的感测信号Ssen，分析感测信号Ssen，并且生成触摸信号和力度信号。
感测信号Seen根据间隙电容Cg和感测电容Cs的变化而变化。触摸屏 控制器100可以基于第一调制信号V1和第二调制信号V2来解调(或解码) 感测信号Ssen，以便将感测信号Ssen划分成对应于第一调制信号V1的信号 分量(在下文中称为第一感测信号)和对应于第二调制信号V2的信号分量 (在下文中称为第二感测信号)，并且基于第一感测信号和第二感测信号生 成触摸信号和力度信号。
如图1所示，触摸屏控制器100可以包括驱动块110和感测块120。驱 动块110可以生成第一调制信号V1和第二调制信号V2，并且将第一调制信 号V1和第二调制信号V2分别提供给触摸感测电极TSE和力度感测电极 FSE。
感测块120可以基于从触摸感测电极TSE接收的感测信号Ssen来生成 触摸位置信息INF_T和触摸力度信息INF_F。感测块120可以基于从触摸感 测电极TSE接收的感测信号Ssen，生成对应于第一调制信号V1的第一感测 信号和对应于第二调制信号V2的第二感测信号，并且通过处理第一感测信 号和第二感测信号来生成触摸信号和力度信号(或触摸数据和力度数据)。
触摸感测系统1000还可以包括用于将触摸屏面板200的多个输入和输 出连接到触摸屏控制器100的切换单元(未示出)。切换单元可以设置在触 摸屏面板200上。例如，当触摸屏面板200是LCD面板时，切换单元可以 包括TFT晶体管。然而，本发明构思不限于此。切换单元可以设置在触摸屏 控制器100中，或者可以与触摸屏面板200和触摸屏控制器100分开设置。
根据本发明构思的实施例的触摸感测系统1000包括能够感测触摸和触 摸力度的触摸屏面板200，并且触摸屏控制器100基于第一调制信号V1和 第二调制信号V2来驱动触摸屏面板200，所述第一调制信号V1和第二调制 信号V2基于调制特性来彼此区分。因此，可以同时执行触摸感测和力度感 测。
在单元内型触摸屏面板200中，构成显示像素的电极中的一个被用作感 测电极，例如触摸感测电极TSE。因此，触摸感测系统1000在除了显示时 段之外的时段中执行触摸感测操作和力度感测操作。当以分时方式执行触摸 感测操作和力度感测时，在一个帧时段(例如，1/60Hz)内执行显示操作、 触摸感测操作和力度感测操作，从而可能向每个操作分配不足的时间段。因 此，感测灵敏度可能降低，并且图像质量可能劣化。
然而，根据本发明构思的实施例的触摸感测系统1000基于第一调制信 号V1和第二调制信号V2(其基于调制特性来彼此区分)来驱动触摸屏面板 2000，并且从而感测信号Ssen可以容易地被分离成触摸信号和力度信号。 由于触摸感测系统1000可以同时执行触摸感测操作和力度感测操作，因此 可以在不用为力度感测分配任何额外时间的情况下实现力度感测功能。因此， 可以改善触摸感测系统1000的触摸感测性能和力度感测性能以及在其处显 示的图像的质量。
图3A是示出触摸屏面板的示例的图，并且图3B是示出由触摸输入而 引起的间隙层厚度变化的图。
参考图3A，触摸屏面板200a可以包括其上形成有多个触摸感测电极 TSE的触摸感测层TSL、间隙层GAPL和力度感测电极FSE。虽然触摸屏面 板200a可以包括各种其他层，但是为了便于说明而未示出其他层。
多个触摸感测电极TSE可能以矩阵形式布置在x-y平面上。力度感测电 极FSE可以被设置成面对多个触摸感测电极TSE。间隙层GAPL可以位于 多个触摸感测电极TSE(或触摸感测层TSL)与力度感测电极FSE之间。间 隙层GAPL可以包括气隙、绝缘膜等。此外，间隙层GAPL可以包括电绝缘 材料。间隙层GAPL具有特定厚度D，并且当发生触摸输入时，间隙层GAPL 在对应于触摸输入的点处的厚度可以减小。
尽管图3A示出了力度感测电极FSE设置在触摸感测层TSL的下方，但 是本发明构思不限于此。力度感测电极FSE可以设置在触摸感测层TSL的 上方。例如，间隙层GAPL可以堆叠在触摸感测层TSL的顶部上，并且力 度感测电极FSE可以堆叠在间隙层GAPL的顶部上。
当在触摸屏面板200a上的第一点P1(x1，y1)处生成触摸输入时，设 置最靠近第一点P1(x1，y1)的触摸感测电极(即第一触摸感测电极TSE1) 的感测电容Cs的变化可能是最显著的。如图3B所示，触摸输入的力度使触 摸感测层TSL弯曲，并且间隙层GAPL的厚度可以在第一点P1(x1，y1) 处最显著地减小。间隙电容Cg可以与触摸感测电极TSE的面积成比例，并 且与触摸感测电极TSE和力度感测电极FSE之间的距离成反比例。因此， 随着间隙层GAPL的厚度减小，第一点P1(x1，y1)处的间隙电容Cg可能 增加。
图4是示出根据本发明构思的实施例的触摸屏面板的实施例的示意性垂 直截面图。图4示出了一个示例，其中触摸屏面板200b被实现为LCD面板， 并且触摸屏面板200b可以是其中触摸感测电极TSE集成在显示像素中的单 元内型面板。
参照图4，触摸屏面板200b包括：窗玻璃210、LCD层220、背光单元 230、框架240、触摸感测电极TSE、力度感测电极FSE和气隙250。窗玻璃 210、LCD层220和背光单元230堆叠在其中的结构(在下文中称为显示模 块)的边缘部分被固定到框架240，并且气隙250可以在框架240的下顶表 面与显示模块之间形成。
薄膜晶体管(TFT)和液晶层可以设置在LCD层220处。构成TFT晶 体管的栅电极、数据电极和公共电极中的至少一个可以用作触摸感测电极 TSE。
图4的触摸屏面板200b上的一点(x，y)的间隙电容Cg(x，y)可以 如等式1限定的表示。
[等式1]
Figure BDA0001555920710000081
这里，εBLU表示背光单元230的介电常数，ε0表示空气的介电常数，并 且Area是触摸感测电极TSE的面积。dairgap(x,y)表示气隙250在点(x，y) 处的厚度，并且dBLU(x,y)表示背光单元230在点(x,y)处的厚度。当在触摸屏 面板200b处发生触摸输入时，显示模块可以是弯曲的并且气隙250的厚度 可以被改变。因此，感测间隙d可以被改变，从而间隙电容Cg可以增加。
图5和图6是示出根据本发明构思的实施例的触摸屏面板的触摸感测电 极与力度感测电极之间的电连接的示例的图。
参考图5，多个触摸感测电极TSE可能以矩阵形式布置，并且可以通过 切换单元300连接到触摸屏控制器(图1中的100)的感测块120。多个触 摸感测电极TSE也可以通过切换单元300连接到驱动块110。多个触摸感测 电极TSE中的每一个可以通过通孔VIA连接到导线CW，并且可以通过导 线CW连接到多个多路复用器MUX0至MUXn和MUXn+1中的相应一个多 路复用器。根据实施例，如图5所示，导线CW可以沿列方向或行方向延伸 跨越触摸感测电极TSE。然而，本发明构思不限于此，并且可以使用路由导 线CW(导线的位置、导线的形状等)的各种方法。例如，导线CW可以设 置在触摸感测电极TSE之外，在触摸屏面板200的外表面上，即在x-y平面 上。
切换单元300可以包括多个多路复用器MUX0至MUXn和MUXn+1。 切换单元300可以包括响应于第一选择信号SEL1操作的第一个多路复用器 MUX0至第n个多路复用器MUXn(n是等于或大于2的整数)、以及响应 于第二选择信号SEL2操作的第n+1个多路复用器MUXn+1。可以从触摸屏 控制器100提供第一选择信号SEL1和第二选择信号SEL2。
多个触摸感测电极TSE可以逐列地连接到第一个多路复用器MUX0至 第N个多路复用器MUXn。例如，布置在第一列C0中的第一行至第m行(m 是等于或大于2的整数)的触摸感测电极TSE可以连接到第一复用器MUX0， 并且布置在第二列C1中的第一行至第m行的触摸感测电极TSE可以连接到 第二多路复用器MUX1。如上所述，布置在多列C0至Cn中的触摸感测电 极TSE可以连接到第一个多路复用器MUX0至第N个多路复用器MUXn中 的相应一个多路复用器。
连接到触摸感测电极TSE的第一个多路复用器MUX0至第n个多路复 用器MUXn可以响应于第一选择信号SEL1而选择多行R0至Rm的触摸感 测电极TSE之一，并且将所选择的触摸感测电极TSE连接到感测块120的 电流放大电路CA1至CAn。
参考图6，第一个多路复用器MUX0至第N个多路复用器MUXn中的 每一个可以包括第一个开关SW1至第m个开关SWm。响应于第一选择信 号SEL1，第一个开关SW1至第m个开关SWm中的每一个可以向对应的触 摸感测电极TSE提供公共电压Vcom或第一调制信号V1，或者可以将触摸 感测电极TSE连接到电流放大电路CA的运算放大器AMP的第一端(-)。
根据实施例，当触摸感测电极TSE是公共电极时，第一开关SW1至第 m开关SWm可以在显示驱动时段期间将公共电压Vcom施加到触摸感测电 极TSE。触摸感测电极TSE可以执行显示功能。在感测操作时段期间，第 一开关SW1至第m开关SWm中的一个可以将对应的触摸感测电极TSE(即 所选择的触摸感测电极TSE)连接到电流放大电路CA。所选择的触摸感测 电极TSE连接到运算放大器AMP的第一端(-)，并且第一调制信号V1可 以被施加到运算放大器AMP的第二端(+)。由于运算放大器AMP的第一 端(-)和第二端(+)具有相同的电势，因此可以将第一调制信号V1施加 到所选择的触摸感测电极TSE。
第一开关SW1至第m开关SWm中的其他开关中的每一个可以第一调 制信号V1施加到对应的触摸感测电极TSE。因此，可以防止在所选择的触 摸感测电极TSE与未选择的触摸感测电极TSE之间形成寄生电容。
力度感测电极FSE可以连接到开关单元300的第n+1多路复用器 MUXn+1。响应于第二选择信号SEL2，第n+1多路复用器MUXn+1可以在 显示驱动时段期间将公共电压Vcom施加到力度感测电极FSE，并且在感测 操作时段期间将第二调制信号V2施加到力度感测电极FSE。
图7是示出根据本发明构思的实施例的触摸屏控制器的框图。
参考图7，触摸屏控制器100可以包括驱动块110、感测块120和控制 逻辑130。
驱动块110可以生成第一调制信号V1和第二调制信号V2，并且将第一 调制信号V1和第二调制信号V2提供给触摸屏面板200。驱动块110可以包 括调制电路111和发射器(即第一发射器TX1和第二发射器TX2)。
调制电路111可以根据设定的调制方法生成第一调制信号V1和第二调 制信号V2。例如，调制电路111可以基于频率调制方法、相位调制方法和 正交码编码方法来生成第一调制信号V1和第二调制信号V2。因此，第一调 制信号V1和第二调制信号V2可以基于频率、码和相位中的至少一个来彼 此区分。
第一发射器TX1和第二发射器TX2可以分别缓冲并输出第一调制信号 V1和第二调制信号V2。第一发射器TX1可以将第一调制信号V1提供给触 摸屏面板200的触摸感测电极(图1的TSE)。如以上参考图6所述，第一 发射器TX1可以通过感测块120的电流放大电路CA将第一调制信号V1提 供给触摸屏面板200。第二发射器TX2可以将第二调制信号V2提供给触摸 屏面板200的力度感测电极(图1的FSE)。
感测块120可以基于所接收的感测信号Ssen来生成触摸位置信息INF_T 和触摸力度信息INF_F。感测块120可以包括接收器121、模数转换器122 和处理电路123。
接收器121可以接收感测信号Ssen，放大并转换感测信号Seen，以及 输出感测信号Ssen。接收器121可以将电流型感测信号Ssen转换成电压并 且输出所述电压。尽管图7示出接收器121包括一个电流放大电路CA，但 它是仅为了便于说明。如上参考图5和图6所述，接收器121可以包括多个 电流放大电路CA。
接收器121可以基于一个感测信号Ssen来生成两个感测信号。接收器 121可以将解调方法(其对应于被施加以用于调制第一调制信号V1和第二 调制信号V2的调制方法)施加到感测信号Ssen，由此生成对应于第一调制 信号V1的第一感测信号和对应于第二调制信号V2的第二感测信号。
根据实施例，接收器121可以基于第一调制信号V1和第二调制信号V2 (即第一调制信号V1和第二调制信号V2的频率或相位)，通过解调由电流 放大电路CA放大的感测信号来生成第一感测信号和第二感测信号。根据实 施例，接收器121可以对放大的感测信号的频率分量进行分析，并且分别生 成与第一频率和第二频率对应的第一感测信号和第二感测信号。这里，第一 频率可以对应于第一调制信号V1的频率，并且第二频率可以对应于第二调 制信号V2的频率。根据实施例，接收器121可以通过对第一时间段的放大 的感测信号进行积分来生成第一感测信号，并且通过对第二时间段的放大的 感测信号进行积分来生成第二感测信号。在这种情况下，第一时间段和第二 时间段的长度是相同的，并且第二时间段可以与第一时间段连续。
模数转换器122可以对从接收器121输出的电压(即第一感测信号和第 二感测信号)执行模数转换操作，由此生成第一感测数据和第二感测数据(数 字信号)。可以将第一感测数据和第二感测数据提供给处理电路123。
处理电路123可以通过处理第一感测数据和第二感测数据来生成触摸信 号和力度信号。处理电路123可以基于与多个触摸感测电极TSE相对应的触 摸信号和力度信号来生成触摸位置信息INF_T(例如，触摸坐标)和触摸力 度信息INF_F(例如，触摸输入的力度)。触摸位置信息INF_T和触摸力度 信息INF_F可以被提供给主机控制器。
根据实施例，处理电路123可以补偿触摸信号和力度信号的噪声。根据 实施例，处理电路123可以基于所检测的触摸信号和所检测的力度信号来生 成用于改善感测灵敏度的反馈信号，并且将反馈信号提供给控制逻辑130。
控制逻辑130可以控制驱动块110和感测块120。具体地，控制逻辑130 可以确定驱动信号(即，第一调制信号V1和第二调制信号V2)的频率和振 幅，并且基于所确定的频率或幅度将控制信号发送到驱动块110。控制逻辑 130可以基于从显示驱动电路DDI提供的定时信息INF_TM来控制触摸感测 操作和力度感测操作的定时。
此外，控制逻辑130可以基于定时信息INF_TM生成选择信号SEL(例 如，第一选择信号SEL1和第二选择信号SEL2)，并且将感测信号SEL提供 给切换单元(例如，图5和图6的切换单元300)。
图8是用于描述根据本发明构思的实施例的触摸和力度感测方法的图， 并且图9是示出根据本发明构思的实施例的在触摸屏面板中形成的电流放大 电路和电容建模电路的电路图。触摸屏面板200b可以是以上参考图4描述 的单元内型LCD面板。
参考图8，触摸屏面板200b的LCD层220包括TFT玻璃221、液晶层 222、滤色器玻璃223和光偏振片224。多个触摸感测电极TSE可以设置在 TFT玻璃221的顶部上。尽管图8示出触摸感测电极TSE是单个层，但是 它仅为了便于说明，并且多个触摸感测电极TSE可以设置在TFT玻璃221 的顶部上。例如，公共电极可以被划分成矩阵并且用作触摸感测电极TSE。力度感测电极FSE可以设置在框架240的下顶表面上。在感测操作时段期间， 第二调制信号V2可以被施加到力度感测电极FSE。
多个触摸感测电极TSE可以连接到多个电流放大电路CA1至CAn。如 以上参照图5和图6所述，布置在相同列中的触摸感测电极TSE可以选择性 地连接到相同的电流放大电路(例如，顺序地连接以使得触摸感测电极TSE 被驱动)。因此，可以将第一调制信号V1施加到触摸感测电极TSE。
当在触摸屏面板200c上发生触摸输入时，可以在触摸感测电极TSE与 对象之间形成感测电容Cs，并且可以在触摸感测电极TSE与力度感测电极 FSE之间形成间隙电容Cg。在图8的触摸屏面板200b上形成的电容可以被 建模为如图9所示。
参考图9，电流放大电路CA可以包括运算放大器AMP和反馈电容器 Cf。电流放大电路CA还可以包括偏移补偿电容器Coff。偏移补偿电容器 Coff补偿由包括噪声的因素引起的偏移。可替代地，偏移补偿电容器Coff 可以使电流放大电路CA的输出分量偏移，其中所述分量基于反馈电容器 Cf。虽然图9示出了偏移补偿电容器Coff的第一端连接到运算放大器AMP 的第一端(-)，并且地电压被施加到偏移补偿电容Coff的第二端，但本发明 构思不限于此。可以将AC信号施加到偏移补偿电容器Coff的第二端。例如， 可以将具有与第一调制信号V1的频率和相位相同的频率和相位的AC信号 施加到偏移补偿电容器Coff的第二端。根据实施例，偏移补偿电容器Coff 的电容可以与反馈电容器Cf的电容相同。
电流放大电路CA的输出信号Vo可以表示为等式2。
[等式2]
Figure BDA0001555920710000131
这里，k是常数，并且当输出信号Vo被划分成第一调制信号V1和第二 调制信号V2时，输出信号Vo的与第二调制信号V2相关的分量对应于间隙 电容Cg，并且输出信号Vo的与第一调制信号V1相关的分量对应于感测电 容Cs和间隙电容Cg两者。第一调制信号V1和第二调制信号V2可以在频 率、相位和码方面彼此区分。因此，输出信号Vo可以被划分成对应于第一 调制信号V1的第一感测信号和对应于第二调制信号V2的第二感测信号。 由于第二感测信号反映间隙电容Cg的变化，因此可以从第二感测信号检测 力度信号。此外，由于通过从第一感测信号减去第二感测信号而获得的信号 反映了感测电容Cg的变化，因此可以从其检测触摸信号。
图10A至图12是示出根据本发明构思的一些实施例的第一调制信号和 第二调制信号的波形的图。
参考图10A和图10B，第一调制信号V1和第二调制信号V2可以具有 相同的频率、相同的幅度和不同的相位。第一调制信号V1与第二调制信号V2之间的相位差可以是π/2，即90度。例如，如图10A所示，第一调制信 号V1和第二调制信号V2可以是正弦信号。由于第一调制信号V1与第二调 制信号V2之间的相位差为90度，所以第一调制信号V1可以是正弦信号并 且第二调制信号V2可以是余弦信号。可替代地，第一调制信号V1可以是 余弦信号并且第二调制信号V2可以是正弦信号。
参考图10B，第一调制信号V1和第二调制信号V2可以是方波信号。 第一调制信号V1的相位可以比第二调制信号V2的相位早或晚90度。
参考图11A，第一调制信号V1和第二调制信号V2可以具有相同的幅 度、相同的相位和不同的频率。例如，如图11A所示，第一调制信号V1的 频率f1可以小于第二调制信号V2的频率f2。然而，本发明构思不限于此， 并且第一调制信号V1的频率f1可以比第二调制信号V2的频率f2更快。同 时，如图11B所示，第一调制信号V1的频率f1和第二调制信号V2的频率 f2可以彼此正交。
参考图12，第一调制信号V1和第二调制信号V2可以分别被编码成对 应的代码。施加到第一调制信号V1的码和施加到第二调制信号V2的码可 以彼此正交。第一调制信号V1和第二调制信号V2具有相同的振幅和相同 的周期。然而，如图12所示，在时间段t1期间，第一调制信号V1的符号 和第二调制信号V2的符号可以彼此相同，并且在时间段t2期间，关于第二 调制信号V2的符号可以与关于第一调制信号V1的符号相反。
上面已经参考图10A至图12描述了第一调制信号V1和第二调制信号 V2的各种示例。然而，本发明构思不限于此，并且可以在其中进行各种修 改，只要第一调制信号V1和第二调制信号V2通过相同的调制方式来调制 并且具有不同的调制特性即可。
图13A和图13B是各自示出根据本发明构思的调制电路的实施例的电 路图。
参考图13A，调制电路111a可以包括第一调制器M1、第二调制器M2 和移相器PS。第一调制器M1和第二调制器M2可以被实现为信号混合器、 乘法器等。
输入信号Vin可以是基带信号。第一调制器M1可以通过基于载波Vc 调制输入信号Vin来生成第一调制信号V1。第一调制信号V1的频率可以等 于载波Vc的频率f0。
移相器PS可以接收载波Vc并且使载波Vc的相位延迟或提前90度。 第二调制器M2可以通过基于从移相器PS输出的信号调制输入信号Vin来 生成第二调制信号V2。因此，可以生成具有相同振幅、相同频率和90度相 位差的第一调制信号V1和第二调制信号V2。
参考图13B，调制电路111b可以包括第一调制器M1和第二调制器M2。 第一调制器M1可以通过基于第一载波Vc1调制输入信号Vin来生成第一调 制信号V1。第二调制器M2可以通过基于第二载波Vc2调制输入信号Vin 来生成第二调制信号V2。第一载波Vc1的频率f1与第二载波Vc2的频率f2 不同。
第一调制信号V1的频率可以等于第一载波Vc1的频率f1，而第二调制 信号V2的频率f2可以等于第二载波Vc2的频率f2。因此，第一调制信号 V1和第二调制信号V2可以具有相同的幅度、相同的相位和不同的频率。根 据实施例，第一调制信号V1的频率f1和第二调制信号V2的频率f2可以彼 此正交。
如以上参考图13A和图13B所述，调制电路111a和111b可以通过相位 调制或频率调制来生成可在相位或频率方面彼此区分的第一调制信号V1和 第二调制信号V2。第一调制信号V1和第二调制信号V2可以彼此正交。
图14是示出根据本发明构思的实施例的感测块的示例的电路图。当第 一调制信号V1和第二调制信号V2在相位或频率方面彼此正交时，可以应 用图14的感测块120a。
参考图14，感测块120a可以包括接收器121a、模数转换器122a和处 理电路123a，并且接收器121a可以包括电流放大电路CA和解调电路DMC。
如上参照图9所述，电流放大电路CA的输出信号Vo可以包括基于第 一调制信号V1的第一感测信号和基于第二调制信号V2的第二感测信号。
解调电路DMC可以包括第一解调器DM1、第二解调器DM2、第一积 分器ITG1和第二积分器ITG2。
第一解调器DM1可以基于第一调制信号V1来解调输出信号Vo，并且 第一积分器ITG1可以对一个周期或整数多个周期内的第一解调器DM1的输 出信号进行积分。第二解调器DM2可以基于第二调制信号V2来解调输出 信号Vo，并且第二积分器ITG2可以对一个周期或整数多个周期内的第二解 调器DM2的输出信号进行积分。由于第一调制信号V1和第二调制信号V2 彼此正交，因此从第一积分器ITG1输出的第一感测信号Vs1对应于第一调 制信号V1，而从第二积分器ITG2输出的第二感测信号Vs2对应于第二调制 信号V2。参考等式2，第一感测信号Vs1反映间隙电容Cg和感测电容Cs 的变化，而第二感测信号Vs2反映间隙电容Cg的变化。
模数转换器122a将作为输出信号的第一感测信号Vs1和第二感测信号 Vs2转换成数字信号。模数转换器122a可以通过转换第一感测信号Vs1来 生成第一感测数据D1，并且通过转换第二感测信号Vs2来生成第二感测数 据D2。
处理电路123a可以基于第二感测数据D2生成力度信号。处理电路123a 可以从第一感测数据D1减去第二感测数据D2，并且基于减法的结果生成触 摸信号。因此，可以从感测信号Ssen分离出触摸信号和力度信号。处理电 路123可以基于与多个触摸感测电极TSE相对应的感测信号和力度信号来生 成触摸位置信息INF_T(例如，触摸坐标)和触摸力度信息INF_F(例如， 触摸输入的力度)。可能以任何公知的或常规的方式生成此触摸力度信息INF_F。
图15是示出根据本发明构思的实施例的感测块的示例的电路图。当第 一调制信号V1的频率和第二调制信号V2的频率彼此不同时，可应用图15 的感测块。参考图15，感测块120b可以包括接收器121b、模数转换器122b 和处理电路123b，并且接收器121b可以包括电流放大电路CA、采样电路 SMPC和快速傅里叶变换电路FFT。采样电路SMPC可以以高速对电流放大 电路CA的输出信号Vo进行采样。快速傅里叶变换电路FFT可以基于采样 信号对输出信号Vo的频谱进行分析。快速傅里叶变换电路FFT可以根据频 率分量输出输出信号Vo的幅值。如上所述，接收器121b可以对输出信号 Vo的频谱进行分析，并且从输出信号Vo输出分别与第一调制信号V1和第 二调制信号V2对应的第一感测信号Vs1和第二感测信号Vs2。
模数转换器122b和处理电路123b的操作与图14的模数转换器122a和 处理电路123a的操作相同，并且为了方便描述而省略其详细说明。
图16是示出根据本发明构思的实施例的调制电路的电路图。
参考图16，调制电路111c可以包括编码器ECD、第一调制器M1和第 二调制器M2。
编码器ECD可以基于正交码对输入信号Vin进行编码。编码器ECD可 以生成第一编码信号VE1和第二编码信号VE2。第一编码信号VE1的符号 和第二编码信号VE2的符号可以彼此正交。第一调制器M1和第二调制器 M2可以基于载波Vc调制第一编码信号VE1的频率，从而生成第一调制信 号V1和第二调制信号V2。因此，第一调制信号V1和第二调制信号V2可以具有相同的幅度、相同的频率和不同的符号。
图17是示出根据本发明构思的实施例的感测块的电路图。
图17的感测块120c是当基于正交码对第一调制信号V1和第二调制信 号V2进行编码时的感测块的示例。
参考图17，感测块120c可以包括接收器121c、模数转换器122c和处 理电路123c。接收器121c可以包括电流放大电路CA和解调电路DMC。
在图17中，解调电路DMC可以包括解调器DM和积分器ITG。解调 器DM可以基于载波Vc解调电流放大电路CA的输出信号Vo，并且积分器 ITG可以通过对一个时段(例如，图12和图16中的t1)的解调器DM的输 出进行积分来生成第一感测信号Vs1并且通过对下一个时段(例如，图12 和图16中的t2)的解调器DM的输出进行积分来生成第二感测信号Vs2。 当第一调制信号V1和第二调制信号V2具有相同波形时，即，当第一调制 信号V1和第二调制信号V2基本上彼此相同时，第一感测信号Vs1是基于 第一调制信号V1和第二调制信号V2感测触摸和力度的结果。因此，第一 感测信号Vs1反映感测电容Cs的变化。当第一调制信号V1的符号与第二 调制信号V2的符号相反时，即，当第一调制信号V1和第二调制信号V2的 相位彼此相反时，第二感测信号Vs2是基于第一调制信号V1和第二调制信 号V2感测触摸和力度的结果。第二感测信号Vs2反映感测电容Cs和间隙 电容Cg两者的变化。
模数转换器122c通过转换第一感测信号Vs1来生成第一感测数据D1， 并将第一感测数据D1提供给处理电路123c。接下来，模数转换器122c通 过转换接收到的第二感测信号Vs2来生成第二感测数据D2，并将第二感测 数据D2提供给处理电路123c。
处理电路123c基于第一感测数据D1生成触摸信号。处理电路123c可 以将第一感测数据D1存储在存储器中，当稍后接收到第二感测数据D2时， 从第二感测数据D2减去第一感测数据D1，并且基于减法的结果生成力度信 号。
已参考图13A至图17描述了在图1的触摸屏控制器100中提供的调制 电路111和感测块120的示例。然而，上述实施例仅仅是示例，并且本发明 构思不限于此。可以变更调制电路和感测块的部件。
图18A至图18C是根据本发明构思的实施例的触摸感测装置的时序图。
参考图18A至图18C，可以基于垂直同步信号Vsync确定帧周期。例如， 当触摸屏面板(图1的200)以60Hz刷新时，帧周期可以是(1/60)s(秒)， 即大约16.7毫秒。然而，仅仅是示例，并且触摸屏面板(图1中的200)的 帧周期可以变化。
可以在一个帧周期的某个部分中执行显示操作，而可以在帧周期的其他 部分中同时执行触摸和力度驱动。
参考图18A，可以在前沿部分FP上执行触摸感测操作和力度感测操作。 参考图18B，触摸感测操作和力度感测操作不仅可以在一个帧周期内的前沿 部分FP上执行，而且可以在下一个帧周期的后沿部分BP上执行。可以在 执行显示操作之前和/或之后执行触摸感测操作和力度感测操作驱动。
参考图18C，可以在显示驱动时段期间执行触摸感测操作和力度感测操 作。可以在一个帧周期期间交替执行显示操作以及触摸和力度感测操作。
参考图18A至图18C，在不同的时间点执行显示操作和触摸感测操作以 及显示操作和力度感测操作，并且可以同时执行触摸感测操作和力度感测操 作。
图19是示出根据本发明构思的实施例的操作触摸屏控制器的方法的流 程图。图19的操作方法可以应用于根据上述实施例的触摸屏控制器100。因 此，上面参考图1至图18给出的触摸屏控制器100的描述可以应用于本实 施例。
参考图19，可以生成第一调制信号和第二调制信号(操作S110)。第一 调制信号和第二调制信号可以是根据相同的调制方法调制的信号，但可以具 有不同的调制特性。第一调制信号和第二调制信号可以彼此正交。例如，第 一调制信号的频率和第二调制信号的频率可以彼此正交。可替代地，第一调 制信号与第二调制信号之间的相位差可以是90度。根据实施例，第一调制 信号和第二调制信号的频率可以彼此不同。第一调制信号和第二调制信号可 以在相位、频率和码方面彼此区分。
在感测时段期间，可以将第一调制信号和第二调制信号提供给触摸屏面 板(操作S120)。对于触摸感测，触摸感测电极，例如公共电极，可以由第 一调制信号驱动，并且同时可以将第二调制信号施加到力度感测电极，从而 可以同时驱动触摸感测电极和力度感测电极。
接收感测信号(操作S130)，并且可以基于感测信号生成第一感测信号 和第二感测信号(操作S140)。感测信号可以包括触摸信号和力度信号。此 外，触摸信号和力度信号可以分别从第一调制信号和第二调制信号反映为间 隙电容和感测电容的变化量。
因此，通过使用与应用于第一调制信号和第二调制信号的调制方法对应 的解调方法可将感测信号划分成与第一调制信号对应的第一感测信号以及 与第二调制信号对应的第二感测信号。例如，可以应用快速傅里叶变换、正 交频率转换、正交码解码或IQ解调来进行解调。
根据实施例，可以放大和转换(例如，电流至电压转换)感测信号，并 且可以基于第一调制信号和第二调制信号调制放大的感测信号。
例如，当第一调制信号和第二调制信号彼此正交时，对通过放大的感测 信号乘以第一调制信号和第二调制信号而获得的结果进行积分，从而生成与 第一调制信号对应的第一感测信号以及与第二调制信号对应的第二感测信 号。
在另一示例中，当第一调制信号的符号和第二调制信号的符号彼此正交 时，可以通过对彼此不同的时间段期间的放大的感测信号进行积分来生成第 一感测信号和第二感测信号。
当第一调制信号的频率和第二调制信号的频率彼此不同时，通过对放大 的感测信号的频率分量进行分析来生成第一感测信号和第二感测信号。
当将第一感测信号和第二感测信号转换成数字信号，并且基于转换后的 数字信号执行处理时，可以生成触摸信号和力度信号。
因此，当生成第一感测信号和第二感测信号时，可以对第一感测信号和 第二感测信号进行处理，从而生成触摸和力度信号(操作S150)。
接下来，可以基于触摸信号和力度信号生成触摸位置信息和力度信息 (操作S160)。所述信息可以以任何公知的或常规的方式生成。
根据操作根据本发明构思的实施例的触摸屏控制器的方法，可以基于可 以在频率、码和相位方面彼此区分的第一调制信号和第二调制信号同时执行 触摸驱动和力度驱动，从感测信号分离与第一调制信号和第二调制信号对应 的信号，并且可以基于分离结果生成触摸信号和力度信号。因此，由于同时 执行触摸驱动和力度驱动，所以与以分时方式执行触摸驱动和力度驱动的情 况相比，可以确保更长的感测时间，因此感测性能可以得到提高。此外，由 于可以确保更长的显示驱动时段，所以可以提高触摸屏面板的图像质量。
图20是用于描述根据本发明构思的实施例的触摸和力度感测方法的图。 触摸屏面板200d可以是单元上型OLED面板，并且触摸感测电极TSE可以 形成在顶部玻璃253上。
参考图20，触摸屏面板200d包括窗玻璃210、光偏振片270、间隙层 260、顶部玻璃253、OLED层252、底部玻璃251和框架240。例如，顶部 玻璃253可以是滤色器玻璃或盖玻璃。底部玻璃251可以是TFT玻璃或 OLED玻璃。此外，各种类型的层可以位于图20所示的层之间。
多个触摸感测电极TSE可以形成在光偏振片270的下方，并且力度感测 电极FSE可以形成在OLED层上方。根据实施例，力度感测电极FSE可以 包括构成OLED像素的元件中的一个或多个，例如源极驱动线、栅极线、阳 极子像素电极和阴极像素电极。力度感测电极FSE可以是公共电极，OLED 显示器的公共电压(例如ELVSS)施加到所述公共电极。
间隙层260可以位于力度感测电极FSE与触摸感测电极TSE之间。间 隙层260可以是绝缘膜或气隙。此外，间隙层260可以包括绝缘材料。可以 通过外部触摸力来减小间隙层260的厚度。力度感测电极FSE和触摸感测电 极TSE的感测电容可能由于外部触摸力导致的间隙层260的厚度的减小而变 化。
在感测操作时段期间，将第二调制信号V2施加到力度感测电极FSE。 多个触摸感测电极TSE可以顺序地连接到电流放大电路CA1至CAn中的对 应的电流放大电路。因此，可以将第一调制信号V1施加到触摸感测电极TSE。 因此，可以同时执行触摸感测操作和力度感测操作。
第一调制信号V1和第二调制信号V2是可以基于频率、相位、码等彼 此区分的信号。因此，连接到触摸屏面板200d的触摸屏控制器的感测块(例 如，图1的120)可以将感测信号划分成分别与第一调制信号和第二调制信 号对应的第一调制信号和第二调制信号，并且对第一感测信号和第二感测信 号进行处理，从而生成触摸信号和驱动信号。
图21是示出根据本发明构思的实施例的显示系统的框图。
参考图21，显示系统2000可以包括触摸屏面板200、触摸屏控制器100 和显示驱动电路400。
触摸屏面板200具有触摸面板和显示面板相互结合的结构。例如，触摸 感测电极TSE可以作为单元内型提供在显示像素中。然而，本发明构思不限 于此，并且根据实施例，触摸屏面板200可以用各种形式实现，诸如单元上 型面板。
触摸屏控制器100和显示驱动电路400可以具体化在单个半导体芯片中， 并且可以被称为触摸DDI芯片TDDI。然而，本发明构思不限于此，并且触 摸屏控制器100和显示驱动电路400可以具体化为分开的芯片。
显示驱动电路400驱动触摸屏面板200的显示。显示驱动电路400可以 向触摸屏面板200提供公共电压Vcom、栅极电压Vg和源极电压Vs(或数 据信号)。
显示驱动电路400可以从主机控制器HOST接收视频信号和控制信号 CNT_D，并且基于接收到的视频信号和接收到的控制信号CNT_D驱动触摸 屏面板200。例如，主机控制器HOST可以被实现为片上系统(SoC)，诸如 应用处理器(AP)等。显示驱动电路400可以向触摸屏控制器100提供定时 信息INF_TM。例如，定时信息INF_TM可以包括垂直同步信号、水平同步 信号等。
触摸屏控制器100可以检测有关发生在触摸屏面板200上的触摸的触摸 位置和触摸力度。触摸屏控制器100可以将基于频率、相位或码特性彼此区 分的第一调制信号V1和第二调制信号V2同时施加到触摸感测电极TSE和 力度感测电极FSE，并且从感测信号检测与第一调制信号V1和第二调制信 号V2对应的信号，从而同时检测触摸信号和力度信号。
触摸屏控制器100可以基于检测到的触摸信号和力度信号生成触摸位置 信息INF_T和触摸力度信息INF_F，并且向主机控制器HOST提供触摸位置 信息INF_T和触摸力度信息INF_F。
触摸屏控制器100可以基于从显示驱动电路400提供的定时信息 INF_TM生成各种定时信号(例如，多路复用器控制信号)。
触摸屏控制器100可以向显示驱动电路400提供显示信号ST。此外， 触摸屏控制器100可以基于定时信息INF_TM在除了显示驱动时段之外的时 段中执行触摸感测操作和力度感测操作。正在显示的视频可以被划分成帧， 并且显示驱动时段可以具有前沿、后沿、水平消隐间隔、垂直消隐间隔等。 触摸屏控制器可以被配置来控制组合的触摸和力度感测操作的定时，使得每 帧执行组合的触摸和力度感测操作至少一次。触摸屏控制器可以被配置来控 制组合的触摸和力度感测操作的定时，使得每帧执行组合的触摸和力度感测 操作多于一次。触摸屏控制器可以被配置来控制组合的触摸和力度感测操作 的定时，使得每帧执行组合的触摸和力度感测操作八次。触摸屏控制器可以 被配置来控制组合的触摸和力度感测操作的定时，使得在帧的水平同步间隔 期间执行组合的触摸和力度感测操作。触摸屏控制器可以被配置来控制组合 的触摸和力度感测操作的定时，使得在帧的水平消隐间隔期间执行组合的触 摸和力度感测操作。触摸屏控制器可以被配置来控制组合的触摸和力度感测 操作的定时，使得在帧的垂直消隐间隔期间执行组合的触摸和力度感测操作。 触摸屏控制器可以被配置来控制组合的触摸和力度感测操作的定时，使得在 帧的前沿间隔期间执行组合的触摸和力度感测操作。触摸屏控制器可以被配 置来控制组合的触摸和力度感测操作的定时，使得在帧的后沿间隔期间执行 组合的触摸和力度感测操作。此外，触摸屏控制器可以被配置来根据上述选 项中的一个或多个来控制组合的触摸和力度感测操作的定时。
图22A至图22D是示出根据本发明构思的实施例的触摸屏面板的堆叠 结构的示意性垂直截面图。
参考图22A，光偏振片PL、顶部玻璃GL2、单元层CL、底部玻璃GL3、 间隙层GAPL和感测层SL可以堆叠在窗玻璃GL1的下方。力度感测电极 FSE可以设置在感测层SL处。图22A所示的触摸屏面板是单元内型面板， 其中触摸感测电极TSE可以设置在单元层CL处。例如，触摸感测电极TSE 可以包括公共电极、单元电极、源极驱动线、栅极线、阳极子像素电极和阴极像素电极中的一者。
例如，力度感测电极FSE可以设置在底部玻璃GL3的下方，并且可以 设置在框架(未示出)的顶表面上。
参考图22B，光偏振片PL、感测层SL、间隙层GAPL、顶部玻璃GL2、 单元层CL和底部玻璃GL3可以堆叠在窗玻璃GL1的下方。图22B的触摸 屏面板是单元内型面板，其中触摸感测电极TSE可以设置在单元层CL处。
同时，力度感测电极TSE可以设置在感测层SL处。力度感测电极TSE 可以设置在触摸感测电极TSE的上方。
参考图22C，光偏振片PL、感测层SL、间隙层GAPL、顶部玻璃GL2、 单元层CL和底部玻璃GL3可以堆叠在窗玻璃GL1的下方。
图22C所示的触摸屏面板是单元上型面板，其中触摸感测电极TSE可 以设置在顶部玻璃GL2的上方。间隙层GAPL可以位于触摸感测电极TSE 与顶部玻璃GL2之间。力度感测电极FSE可以设置在单元层CL处。力度 感测电极FSE可以包括显示像素的一些元件。
参考图22D，光偏振片PL、第一感测层SL1、间隙层GAPL、第二感测 层SL2、顶部玻璃GL2、单元层CL和底部玻璃GL3可以堆叠在窗玻璃GL1 的下方。
触摸感测电极TSE可以设置在第一感测层SL1处，而力度感测电极FSE 可以设置在第二感测层SL2处。间隙层GAPL可以位于触摸感测电极TSE 与力度感测电极FSE之间。图22D的触摸屏面板是单元上型面板，其中触 摸感测电极TSE可以设置在顶部玻璃GL2的上方，并且力度感测电极FSE 和间隙层GAPL也可以设置在顶部玻璃GL2的上方。
已参考22A至图22D描述了触摸屏面板的堆叠结构的各种实施例。然 而，本发明构思不限于此，并且可以在堆叠结构中进行各种修改。此外，未 示出的各种层可以位于图22A至图22D所示的层之间。
图23是示出根据本发明构思的实施例的显示系统结构的图。
参考图23，显示系统3000可以包括触摸屏面板3100和触摸DDI芯片 3200。触摸屏面板3100可以是触摸感测电极TSE与显示像素单元组合的单 元内型面板。触摸屏面板3100可以包括多个触摸感测电极TSE和力度感测 电极FSE。根据实施例，多个触摸感测电极TSE可以是在显示操作期间对其 施加公共电压的公共电极。触摸感测电极TSE可以在显示操作期间作为公共 电极执行显示功能，并且可以在触摸感测操作和力度感测操作期间执行触摸 感测功能和力度感测功能。
触摸DDI芯片3200被安装为玻璃上芯片(COG)，并且可以通过多条 导线与触摸屏面板3100通信。例如，触摸DDI芯片3200可以向触摸屏面板 3100提供用于实现图像的信号，向触摸屏面板3100中的多个触摸感测电极 TSE和力度感测电极FSE提供例如第一调制信号和第二调制信号的驱动信 号，并且从触摸屏面板3100接收感测信号。触摸DDI芯片3200可以通过柔 性印刷电路板(FPCB)与外部系统(例如，像AP的主机)进行通信，并且 可以在外部系统的控制下驱动触摸屏面板3100。尽管图23示出触摸DDI芯 片3200被安装为COG，但是触摸DDI芯片3200可以用各种其他形式安装。 例如，触摸DDI芯片3200可以被安装为柔性印刷电路上芯片(COF)。
虽然已参考本发明构思的实施例展示并描述了本发明构思，但是将理解， 在不脱离所附权利要求书的精神和范围的情况下，可以在其中进行形式和细 节上的各种改变。

Claims (19)

1.一种触摸屏控制器，包括：
感测电路，其被配置来通过处理来自触摸面板的单个输出信号来生成触摸数据和力度数据，触摸数据指示是否检测到触摸输入，而力度数据指示触摸输入的力的量；以及
驱动电路，其被配置来生成第一调制信号和第二调制信号，以便分别供应给触摸面板的第一感测电极和第二感测电极，所述第一调制信号和所述第二调制信号具有不同的调制特性；并且其中
感测电路被配置来从第一感测电极接收所述单个输出信号，从所述单个输出信号生成复合感测信号，从所述复合感测信号生成与第一调制信号对应的第一感测信号，从所述复合感测信号生成与第二调制信号对应的第二感测信号，并且从第一感测信号和第二感测信号确定触摸数据和力度数据。
2.如权利要求1所述的触摸屏控制器，其中
第一调制信号和第二调制信号具有不同的相位。
3.如权利要求2所述的触摸屏控制器，其中
感测电路被配置来使用第一调制信号解调所述复合感测信号以生成第一感测信号；并且
感测电路被配置来使用第二调制信号解调所述复合感测信号以生成第二感测信号。
4.如权利要求1所述的触摸屏控制器，其中
第一调制信号和第二调制信号具有不同的频率。
5.如权利要求4所述的触摸屏控制器，其中
所述感测电路被配置来对所述复合感测信号执行快速傅里叶变换操作和至少一个滤波操作，以生成第一感测信号和第二感测信号。
6.如权利要求1所述的触摸屏控制器，其中
第一调制信号和第二调制信号是相同载波的不同编码版本。
7.如权利要求6所述的触摸屏控制器，其中
所述感测电路被配置来使用相同载波解调所述复合感测信号，并且在第一时段上积分以生成第一感测信号；并且
所述感测电路被配置来使用相同载波解调所述复合感测信号，并且在第二时段上积分以生成第二感测信号。
8.如权利要求1所述的触摸屏控制器，其中
所述感测电路被配置来将第一感测信号转换为第一数字数据，将第二感测信号转换为第二数字数据，基于第二数字数据生成力度数据，并且基于第一数字数据与第二数字数据之间的差生成触摸数据。
9.如权利要求1所述的触摸屏控制器，其中
第一调制信号和第二调制信号是AC信号。
10.如权利要求1所述的触摸屏控制器，其中所述感测电路包括：
运算放大器，其被配置来从所述单个输出信号生成所述复合感测信号。
11.如权利要求10所述的触摸屏控制器，其中所述运算放大器的第一输入被配置来接收所述单个输出信号，并且所述运算放大器的第二输入被配置来接收第一调制信号。
12.如权利要求1所述的触摸屏控制器，其中所述复合感测信号包括第一信号分量和第二信号分量，第一信号分量表示触摸指示电容和力度指示电容，并且第二信号分量表示力度指示电容。
13.如权利要求12所述的触摸屏控制器，其中所述感测电路被配置来生成与第一信号分量对应的第一感测信号，生成与第二信号分量对应的第二感测信号，基于第二感测信号生成所述力度数据，并且基于第一感测信号和第二感测信号生成所述触摸数据。
14.一种系统，包括：
位于第一层处的第一感测电极；
位于第二层处的第二感测电极，所述第二层与第一层间隔开，并且第二感测电极面对第一感测电极；
电源电路，其被配置来选择性地向第一感测电极提供第一调制信号，并且选择性地向第二感测电极提供第二调制信号，第一调制信号和第二调制信号具有不同的调制特性；以及
感测电路，其被配置来通过对来自第一感测电极的单个输出信号进行处理来生成触摸数据和力度数据，所述触摸数据指示是否检测到触摸输入，并且所述力度数据指示触摸输入的力的量。
15.如权利要求14所述的系统，还包括：
驱动电路，其被配置来生成第一调制信号和第二调制信号。
16.如权利要求14所述的系统，其中
第一多个第一感测电极处于第一层；并且
第二感测电极面对第一多个第一感测电极。
17.如权利要求16所述的系统，其中
所述电源电路选择性地将第一多个第一感测电极中的一个连接到所述感测电路。
18.如权利要求14所述的系统，其中
所述电源电路被配置来在显示操作期间向第一感测电极和第二感测电极供应公共电压，并且在组合的触摸和力度感测操作期间分别将第一调制信号和第二调制信号供应给第一感测电极和第二感测电极。
19.如权利要求18所述的系统，还包括：
控制逻辑，其被配置来控制所述电源电路以控制所述组合的触摸和力度感测操作的定时。
CN201810063177.4A 2017-03-09 2018-01-23 触摸屏控制器、系统和方法 Active CN108572761B (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170030272A KR20180103400A (ko) 2017-03-09 2017-03-09 터치 스크린 컨트롤러, 터치 스크린 장치 및 터치 스크린 컨트롤러의 동작 방법
KR10-2017-0030272 2017-03-09
US15/815,130 US10481724B2 (en) 2017-03-09 2017-11-16 Touch screen controller, system and method
US15/815,130 2017-11-16

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108572761A CN108572761A (zh) 2018-09-25
CN108572761B true CN108572761B (zh) 2023-07-04

Family

ID=63444608

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810063177.4A Active CN108572761B (zh) 2017-03-09 2018-01-23 触摸屏控制器、系统和方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10481724B2 (zh)
KR (1) KR20180103400A (zh)
CN (1) CN108572761B (zh)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10908718B2 (en) 2018-09-14 2021-02-02 Sigmasense, Llc. Large touch screen display with integrated electrodes
US11789555B2 (en) 2018-09-14 2023-10-17 Sigmasense, Llc. Touch sense control circuit with noise suppression
US11237687B2 (en) * 2019-01-25 2022-02-01 Samsung Electronics Co., Ltd. Systems and methods for touch detection using electric field tomography through resistive sheet
US11423685B2 (en) * 2019-04-09 2022-08-23 Novatek Microelectronics Corp. Driving apparatus and operation method thereof
KR102624526B1 (ko) * 2019-11-13 2024-01-12 엘지디스플레이 주식회사 터치 디스플레이 장치 및 터치 구동 방법
JP2021086495A (ja) * 2019-11-29 2021-06-03 株式会社ジャパンディスプレイ センサ装置及び表示装置
KR20220058712A (ko) * 2020-10-29 2022-05-10 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치
WO2022212920A1 (en) * 2021-04-01 2022-10-06 Giant.Ai, Inc. Combined analog and digital architecture for handling sensory input data
KR20220141964A (ko) 2021-04-13 2022-10-21 삼성디스플레이 주식회사 터치 센서 및 이를 포함하는 표시 장치
CN114063819B (zh) * 2021-11-15 2024-07-09 深圳天德钰科技股份有限公司 一种触控系统重心信号处理电路及含有该电路的电子装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8773405B1 (en) * 2013-01-10 2014-07-08 Cypress Semiconductor Corporation Stylus and related human interface devices with dynamic power control circuits
CN104364750A (zh) * 2013-01-06 2015-02-18 英特尔公司 用于触摸数据和显示区域控制的分布式预处理的方法、装置和系统
CN105760008A (zh) * 2015-01-05 2016-07-13 辛纳普蒂克斯公司 调制基准电压来执行电容性感测
CN106133656A (zh) * 2014-02-04 2016-11-16 辛纳普蒂克斯公司 显示噪声消除

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5372630B2 (ja) 2008-07-17 2013-12-18 Ｎｌｔテクノロジー株式会社 表示装置及び表示装置の駆動方法
JP5382658B2 (ja) 2010-02-26 2014-01-08 株式会社ジャパンディスプレイ タッチセンサ付き表示装置、タッチパネル、タッチパネルの駆動方法、および電子機器
US10817096B2 (en) 2014-02-06 2020-10-27 Apple Inc. Force sensor incorporated into display
US20140306910A1 (en) * 2013-04-15 2014-10-16 Qualcomm Incorporated Id tracking of gesture touch geometry
US20140306903A1 (en) * 2013-04-15 2014-10-16 Qualcomm Incorporated Methods of evaluating touch procesing
KR102177540B1 (ko) 2013-12-19 2020-11-11 엘지디스플레이 주식회사 터치 스크린 일체형 표시장치 및 그 구동 방법
KR101582597B1 (ko) 2014-02-13 2016-01-05 충북대학교 산학협력단 주파수 분할감지를 이용한 터치스크린 컨트롤 장치 및 방법
US9779676B2 (en) 2014-09-30 2017-10-03 Apple Inc. Integrated touch sensor and force sensor for an electronic device
KR102276911B1 (ko) * 2015-01-14 2021-07-13 삼성전자주식회사 터치 컨트롤러, 터치 센싱 장치 및 터치 센싱 방법
US10365751B2 (en) * 2015-07-10 2019-07-30 Tpk Touch Solutions (Xiamen) Inc. Display device with three-dimension input module
US10198125B2 (en) * 2016-03-22 2019-02-05 Synaptics Incorporated Force sensor recalibration

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104364750A (zh) * 2013-01-06 2015-02-18 英特尔公司 用于触摸数据和显示区域控制的分布式预处理的方法、装置和系统
US8773405B1 (en) * 2013-01-10 2014-07-08 Cypress Semiconductor Corporation Stylus and related human interface devices with dynamic power control circuits
CN106133656A (zh) * 2014-02-04 2016-11-16 辛纳普蒂克斯公司 显示噪声消除
CN105760008A (zh) * 2015-01-05 2016-07-13 辛纳普蒂克斯公司 调制基准电压来执行电容性感测

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
胡吉永 ; 丁辛 ; 王如彬 ; 杨绪东 ; .触摸法评价物体柔软性的感知觉力学原理分析.力学学报.2009,(05),全文. *

Also Published As

Publication number Publication date
KR20180103400A (ko) 2018-09-19
CN108572761A (zh) 2018-09-25
US20180260067A1 (en) 2018-09-13
US10481724B2 (en) 2019-11-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108572761B (zh) 触摸屏控制器、系统和方法
US20230176672A1 (en) Touch detection device
US9418626B2 (en) Sensing during non-display update times
EP3252577B1 (en) Display device including fingerprint sensor
US9841860B2 (en) Modulated power supply for reduced parasitic capacitance
CN106095209B (zh) 具有集成触摸屏的显示设备及其驱动方法
US10338738B2 (en) Touch display device and method for driving the same
US10496215B2 (en) Sensing for touch and force
CN107870691B (zh) 驱动电路及其感测单元
KR101398238B1 (ko) 터치 스크린 패널 일체형 표시장치
CN107870692B (zh) 触摸驱动电路、触摸显示设备和驱动触摸显示设备的方法
US10120490B2 (en) Driving circuit, touch display device, and method of driving the touch display device
US9740347B2 (en) Active pen sensing for a display device having an integrated sensing device
WO2017190052A1 (en) Differential force and touch sensing
US9864459B2 (en) Driving circuit, touch display device, and method of driving the touch display device
US20140132526A1 (en) Display device including integrated touch panel
US20180046298A1 (en) Touch display panel
CN107015697B (zh) 显示装置
US11768560B2 (en) System and method for reducing display interference
US20180224959A1 (en) In-cell touch panel, method for driving the same, and display device
TWI639937B (zh) 內嵌式觸控液晶顯示面板
US10691248B2 (en) Driving circuit, touch display device, and method for driving the touch display device
US20180004320A1 (en) Combined force and touch sensor
CN108351725B (zh) 确定输入装置内的介电层的厚度分布的装置、方法和系统
KR20180047732A (ko) 터치 스크린 기능을 구비한 표시 장치

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant