CN112099660A - 触控显示装置与感测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种触控显示装置与感测系统，触控显示装置用以搭配主动笔，此触控显示装置包括触控显示面板与电路。在触控感测期间，电路传送触控感测信号至感测电极，并且基于感测电极上的电容值以判断感测电极中的被触摸电极与未触摸电极。在主动笔感测期间，电路传送上连信号至未触摸电极并施加直流电压至被触摸电极，其中上连信号为时变信号。借此，可以增加上连信号的信噪比。
Description
技术领域
本发明是有关于一种搭配主动笔的触控显示装置与感测系统。
背景技术
近来，触控笔已经普遍用作智能手机、平板电脑的人机界面装置(humaninterface device，HID)。触控笔包括被动触控笔和主动笔。在一般主动笔的操作中，触控屏幕会传送上连(uplink)信号至主动笔，而主动笔会传送下连(downlink)信号至触控屏幕。然而，握住主动笔的手可能也同时接触触控屏幕，这使得上连信号会透过手而传送至主动笔的外壳，这影响主动笔对上连信号的辨识。
发明内容
本发明的实施例提出一种触控显示装置，用以搭配主动笔，此触控显示装置包括触控显示面板与电路。触控显示面板包括多个感测电极，这些感测电极彼此电性绝缘。电路透过多条感测线分别电性连接至感测电极。在显示期间，电路透过感测线施加共同电压至感测电极。在触控感测期间，电路透过感测线传送触控感测信号至感测电极，并且基于感测电极上的电容值以判断感测电极中的被触摸电极与未触摸电极。在主动笔感测期间，电路传送上连信号至未触摸电极并施加直流电压至被触摸电极，电路还用以透过感测电极接收来自主动笔的下连信号，并根据下连信号决定对应于主动笔的笔位置，其中上连信号为时变信号。
在一些实施例中，上述的触控显示面板还包括多个像素结构、多条栅极线与多条数据线，每一条栅极线连接至对应的像素结构，每一条数据线连接至对应的像素结构。在主动笔感测期间，电路传送上连信号至栅极线与数据线。
在一些实施例中，上述的电路为触控显示整合电路。
在一些实施例中，上述的上连信号用以承载同步信息。
在一些实施例中，上述的下连信号用以承载压力信息、倾斜信息、按钮信息的其中之一。
以另外一个角度来说，本发明的实施例提出一种感测系统，包括主动笔与触控显示装置。主动笔包括外壳与导电尖端。触控显示装置包括触控显示面板与电路，其中触控显示面板包括多个感测电极，这些感测电极彼此电性绝缘，电路透过多条感测线分别电性连接至感测电极。在显示期间，电路透过感测线施加共同电压至感测电极。在触控感测期间，电路透过感测线传送触控感测信号至感测电极，并且基于感测电极上的电容值以判断感测电极中的被触摸电极与未触摸电极。在主动笔感测期间，电路传送上连信号至未触摸电极并施加直流电压至被触摸电极，电路还用以透过感测电极接收来自主动笔的下连信号，并根据下连信号决定对应于主动笔的笔位置，其中上连信号为时变信号。
在一些实施例中，上述的上连信号透过未触摸电极传送至导电尖端，直流电压透过被触摸电极传送至外壳。主动笔还包括信号处理电路，其以外壳上的电压作为接地电压，并根据导电尖端上的上连信号与接地电压之间的差分信号来分析上连信号。
在一些实施例中，信号处理电路用以侦测上连信号的周期、占空比、脉冲数目、上升边缘、下降边缘的其中的一者。
在上述的感测系统与触控感测装置中，上连信号并不会透过使用者的手传送至主动笔上，借此可以增加主动笔所接收到的上连信号的信噪比。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图作详细说明如下。
附图说明
图1是根据一实施例绘示感测系统的示意图；
图2是根据一实施例绘示触控显示装置的示意图；
图3是根据一实施例绘示感测系统的操作示意图；
图4是根据一实施例绘示感测系统的电路示意图；
图5是根据一实施例绘示各期间的信号传送示意图。
【符号说明】
100…感测系统
110…主动笔
120…触控显示装置
130…手
DL…下连信号
UL…上连信号
201…触控显示面板
210…感测电路
220…栅极驱动器
230…源极驱动器
GL…栅极线
SL…感测线
D…数据线
P…像素结构
DSE…感测电极
Cs、Cf…电容
UE…未触摸电极
TE…被触摸电极
410…外壳
420…导电尖端
430…信号处理电路
440…控制电路
511～514…时槽
510…主动笔感测期间
520…触控感测期间
530…显示期间
具体实施方式
图1是根据一实施例绘示感测系统的示意图。请参照图1，感测系统100包括主动笔110与触控显示装置120。使用者用手130握着主动笔110在触控显示装置120上书写或绘画。触控显示装置120具备了显示与触摸感测的功能，用以回应主动笔110的移动轨迹而执行相对应的操作。主动笔110会传送下连信号DL至触控显示装置120，而触控显示装置120会传送上连信号UL至主动笔110。在习知技术中，在触控显示装置120的所有位置都会传送上连信号UL，但在本揭露的实施例中，在触控显示装置120上被手130所触摸的位置并不会传送上连信号UL，而没有被手130触摸的位置则会传送上连信号UL，如此一来上连信号UL不会透过手130传送至主动笔110的外壳，因此不会影响主动笔110对上连信号UL的辨识。
图2是根据一实施例绘示触控显示装置120的示意图。请参照图2，触控显示装置120包括了一个触控显示整合(touch and display driver integration，TDDI)电路与触控显示面板201。触控显示面板201在显示区内包括了多个感测电极DSE与像素结构P。触控显示整合电路在非显示区内包括了感测电路210、栅极驱动器220与源极驱动器230。触控显示装置120也包括了感测线SL、栅极线GL与数据线D。感测电极DSE彼此电性绝缘，且透过感测线SL电性连接至感测电路210，每个感测电极DSE是对应至多个像素结构P并作为对应像素结构P的共同电极。每个像素结构P中包括了薄膜晶体管(未绘示)与像素电极(未绘示)。每条栅极线GL是连接至栅极驱动器220与对应像素结构P中薄膜晶体管的栅极。每条数据线D是连接至源极驱动器230与对应像素结构P中薄膜晶体管的源极。薄膜晶体管的漏极则连接至像素电极。为了简化起见，图2中并未绘示所有的电路(例如时序控制器等)，因此上述的触控显示整合电路还可包括其他元件。
在显示期间，栅极驱动器220透过栅极线GL导通对应的薄膜晶体管，而源极驱动器230透过数据线D传送对应的像素数据至对应的像素电极，感测电路210透过感测线SL施加共同电压至感测电极DSE。像素电极与感测电极DSE之间的电压差用以旋转液晶分子(未绘示)以决定一像素的亮度。在其他实施例中，触控显示面板201也可以是有机发光二极管面板或其他合适的面板。
在触控感测期间是用自感电容感测方法来判断每个感测电极DSE是否被触摸。具体来说，每个感测电极DSE上形成一电容Cs(为了简化起见，图2中仅绘示了一个电容Cs)，当手指(或被动触控笔)触摸某一个感测电极DSE时，手指与此感测电极DSE之间形成另一电容Cf，这导致被触摸的感测电极DSE上的总电容改变。感测电路210可以透过感测线SL传送一触控感测信号至感测电极DSE，感测电极DSE上累积的电荷数量会反应其电容值，借此基于电容值可判断哪些感测电极DSE被触摸。举例来说，感测电路210中包括了一个多工器、积分器以及/或者模拟数字转换器，但本发明并不在此限。此外，上述的触控感测信号可以具有方波、三角波、正弦波等任意合适的波形，本发明并不在此限。
图3是根据一实施例绘示感测系统的操作示意图，请参照图2与图3，在此实施例中，被手触摸的感测电极DSE称为被触摸电极TE，而没有被手触摸的感测电极DSE称为未触摸电极UE。在主动笔感测期间，感测电路210会传送上连信号UL至未触摸电极UE。在一些实施例中，栅极驱动器220与源极驱动器230也会分别传送上连信号UL至栅极线GL与数据线D，借此可以强化上连信号UL。特别的是，感测电路210会施加直流电压DC至被触摸电极TE。换言之，上连信号UL并不会传送至被触摸电极TE，因此不会透过使用者的手130传送至主动笔110的外壳，不会影响主动笔110对上连信号UL的辨识。
更具体来说，图4是根据一实施例绘示感测系统的电路示意图。请参照图3与图4，主动笔110包括外壳410与导电尖端420，其中导电尖端420从外壳410向外突出。信号处理电路430与控制电路440设置在外壳410内，信号处理电路430电性连接至导电尖端420与外壳410。上连信号UL会透过未触摸电极UE传送至导电尖端420，信号处理电路430会透过导电尖端420接收到上连信号UL，此上连信号UL为时变信号，例如具有多个脉冲。此外，信号处理电路430会以外壳410上的电压作为接地电压，并根据上连信号UL与接地电压之间的差分信号来分析上连信号UL。在习知技术中上连信号UL会透过手130传送至外壳410，因此导电尖端420上的电压振幅与接地电压会一起改变，这使得差分信号的振幅降低，影响了对上连信号UL的辨识。然而，在此实施例中，由于直流电压DC透过被触摸电极TE与使用者的手130传送至外壳410，借此可以提升对于上连信号UL的辨识。在一些实施例中，直流电压DC相对于上连信号UL来说是接地电压，但本发明并不限制直流电压DC的电压准位。在图4的实施例中，信号处理电路430中所绘示的放大器仅为示意，本发明并不限制信号处理电路430中的元件。
图5是根据一实施例绘示各期间的信号传送示意图。主动笔感测期间510包括了多个时槽(slot)，在时槽511是由触控显示装置120传送上连信号UL至主动笔110，在时槽512～514是由主动笔110传送下连信号DL至触控显示装置120。此下连信号DL会透过感测电极DSE与感测线SL传送至感测电路210，据此感测电路210可以根据下连信号DL决定对应于主动笔110的笔位置。举例来说，感测电路210中设置有多工器与解调电路(未绘示)，多工器是用以将感测电极DSE依序电性连接至解调电路，而解调电路可以根据下连信号DL的存在或其内容来决定笔位置。此外，触控显示装置120还会在触控感测期间520与显示期间530执行对应的操作，这些操作已详细说明如上，在此不再赘述。在图5的实施例中，时槽511所传送的上连信号UL是根据前一个触控感测期间(未绘示)所侦测的结果来传送，而触控感测期间520是用以决定下一个主动笔感测期间(未绘示)所传送的上连信号UL。值得注意的是，图5所示的主动笔感测期间510、触控感测期间520与显示期间530并不必须在一个讯框内，本发明也不限制这些期间的执行顺序。举例来说，在一些实施例中可以先进行触控感测期间520，接着再进行主动笔感测期间510。在一些实施例中，触控感测期间520与主动笔感测期间510也可以合并在一起。
在一些实施例中，下连信号DL除了用以决定笔位置以外，下连信号也可以承载(carry)压力信息、倾斜信息、按钮信息的其中至少之一。例如，主动笔110上还设置有压力感测器、惯性感测器与按钮，此压力信息是用以表示主动笔110按压在触控显示装置120上的力道，倾斜信息是用以表示主动笔110的倾斜角度，而按钮信息是用以表示主动笔110上的按钮是否被按下。在一些实施例中，上连信号UL具有多个脉冲，主动笔110中的信号处理电路可用以侦测这些脉冲的周期、占空比、脉冲数目、上升边缘与下降边缘的的其中之一者，借此取得上连信号UL所承载的信息。在一些实施例中上连信号用以承载同步信息(例如透过上升边缘或下降边缘)，借此主动笔110可以同步于上连信号的上升边缘或下降边缘来传送下连信号DL。上连信号UL以及/或者下连信号DL可例如透过直接序列展频(direct-sequence spread spectrum，DSSS)、跳频展频(frequency-hopping spread spectrum，FHSS)、跳时展频(TH-time hopping，THSS)、相位偏移调变(Phase-Shift Keying，PSK)、脉冲振幅调变(Pulse-amplitude modulation，PAM)、正交振幅调变(Quadrature AmplitudeModulation，QAM)、单边带调变(Single-sideband modulation，SSB)等调变技术来承载任意的信息，本发明并不限制调变的技术也不限制所承载信息的内容。
虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (12)
1.一种触控显示装置，用以搭配一主动笔，其特征在于，该触控显示装置包括：
一触控显示面板，包括多个感测电极，其中所述多个感测电极彼此电性绝缘；以及
一电路，透过多条感测线分别电性连接至所述多个感测电极，
其中在一显示期间，该电路透过所述多条感测线施加一共同电压至所述多个感测电极，
其中在一触控感测期间，该电路透过所述多条感测线传送一触控感测信号至所述多个感测电极，并且基于所述多个感测电极上的电容值以判断所述多个感测电极中的至少一被触摸电极与至少一未触摸电极，
其中在一主动笔感测期间，该电路传送一上连信号至该至少一未触摸电极并施加一直流电压至该至少一被触摸电极，该电路还用以透过所述多个感测电极接收来自该主动笔的一下连信号，并根据该下连信号决定对应于该主动笔的一笔位置，其中该上连信号为一时变信号。
2.根据权利要求1所述的触控显示装置，其特征在于，其中该触控显示面板还包括多个像素结构、多条栅极线与多条数据线，每一所述栅极线连接至对应的所述像素结构，每一所述数据线连接至对应的所述像素结构，
其中在该主动笔感测期间，该电路传送该上连信号至所述多条栅极线与所述多条数据线。
3.根据权利要求2所述的触控显示装置，其特征在于，其中该电路为一触控显示整合电路。
4.根据权利要求1所述的触控显示装置，其特征在于，其中该上连信号用以承载一同步信息。
5.根据权利要求1所述的触控显示装置，其特征在于，其中该下连信号用以承载压力信息、倾斜信息、按钮信息的其中之一。
6.一种感测系统，其特征在于，包括：
一主动笔，包括一外壳与一导电尖端；以及
一触控显示装置，包括一触控显示面板与一电路，其中该触控显示面板包括多个感测电极，所述多个感测电极彼此电性绝缘，该电路透过多条感测线分别电性连接至所述多个感测电极，
其中在一显示期间，该电路透过所述多条感测线施加一共同电压至所述多个感测电极，
其中在一触控感测期间，该电路透过所述多条感测线传送一触控感测信号至所述多个感测电极，并且基于所述多个感测电极上的电容值以判断所述多个感测电极中的至少一被触摸电极与至少一未触摸电极，
其中在一主动笔感测期间，该电路传送一上连信号至该至少一未触摸电极并施加一直流电压至该至少一被触摸电极，该电路还用以透过所述多个感测电极接收来自该主动笔的一下连信号，并根据该下连信号决定对应于该主动笔的一笔位置，其中该上连信号为一时变信号。
7.根据权利要求6所述的感测系统，其特征在于，其中该触控显示面板还包括多个像素结构、多条栅极线与多条数据线，每一所述栅极线连接至对应的所述像素结构，每一所述数据线连接至对应的所述像素结构，
其中在该主动笔感测期间，该电路传送该上连信号至所述多条栅极线与所述多条数据线。
8.根据权利要求7所述的感测系统，其特征在于，其中该电路为一触控显示整合电路。
9.根据权利要求6所述的感测系统，其特征在于，其中该下连信号用以承载压力信息、倾斜信息、按钮信息的其中之一。
10.根据权利要求6所述的感测系统，其特征在于，其中该上连信号透过该至少一未触摸电极传送至该导电尖端，该直流电压透过该至少一被触摸电极传送至该外壳，
其中该主动笔还包括一信号处理电路，该信号处理电路以该外壳上的电压作为一接地电压，并根据该导电尖端上的该上连信号与该接地电压之间的差分信号来分析该上连信号。
11.根据权利要求10所述的感测系统，其特征在于，其中该信号处理电路用以侦测该上连信号的周期、占空比、脉冲数目、上升边缘、下降边缘的其中的一者。
12.根据权利要求11所述的感测系统，其特征在于，其中该上连信号用以承载一同步信息。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20201218 |