CN114647334A - 触摸感测电路、读出电路和触摸感测方法 - Google Patents

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Abstract

本公开提供一种触摸感测电路、读出电路和触摸感测方法。触摸感测电路包括：模拟信号处理电路，其被配置为从触摸电极接收具有不同频率的多个感测信号；以及数字信号处理电路，其被配置为接收模拟信号处理电路的输出数据并且进行离散傅立叶变换。另外，所述本公开提供触摸感测电路，其包括触摸感测电路的数字信号处理电路，该数字信号处理电路通过离散傅立叶变换来分离多个感测信号并且允许同时感测手指触摸和触笔触摸。

Description

触摸感测电路、读出电路和触摸感测方法
技术领域
本公开涉及能够对触笔和手指所进行的触摸进行感测的触摸感测电路，以及更具体地，涉及能够感测多频信号的触摸感测电路、包括该触摸感测电路的触摸面板以及显示装置的触摸感测方法。
背景技术
用于识别接近或者触摸触摸面板的外部对象的技术被称为触摸感测技术。触摸面板被放置在平面上与显示面板相同的位置处，因此，用户可以在观察显示在显示面板上的图像期间向触摸面板输入用户控制信号。与例如鼠标输入类型和键盘输入类型的其它先前的用户控制信号输入类型相比，用于生成用户控制信号的本方法对用户非常地直观。
由于这样的优点，触摸感测技术被应用于包括显示面板的各种电子装置中。触摸感测电路可以向布置在触摸面板上的驱动电极供给驱动信号，可以接收在感测电极中形成的响应信号，由此可以感测外部对象对触摸面板的触摸或接近。触摸面板可以在驱动电极和感测电极之间生成电容，并且电容的变化可以指示外部对象的触摸或接近。
根据对象的触摸或接近而生成的感测信号的频率是根据供给至触摸面板的驱动电极的驱动信号的频率来确定的。因此，通过根据对象类型以不同的方式设定从触摸面板的各感测线接收到的信号的频率，可以进行更精确的触摸感测。
当通过触笔发送的信号的频率被设定为不同于触摸面板的驱动信号的频率时，触笔的触摸和手指的触摸可以彼此区分。为了识别不同频率的信号，设定按时间分离的时间段，并且针对各触摸类型进行分离的触摸感测。
然而，在触摸感测时间段被分割以在触摸感测电路中接收不同频率的信号并且根据时间段单独接收相应频率的信号的情况下，总触摸感测时间增加。在利用时间分割的传统触摸感测方法中，由于感测时间增加，因此导致显示装置的功耗增加的问题。
此外，用于区分触笔的触摸和手指的触摸的结构应被设计为单独的电路。由于识别全部不同类型的触摸所需要的触摸感测电路的大小增加，因此难以减小显示装置的尺寸。
发明内容
在这样的背景下，在一方面，各种实施例旨在提供一种触摸感测技术，该触摸感测技术能够将模拟信号处理电路并入触摸感测电路的读出电路中，并且能够在数字信号处理电路中同时感测触笔和手指的触摸，从而减少触摸感测时间和显示装置的功耗。
在一方面，实施例可提供触摸感测电路，包括：模拟信号处理电路，其被配置为从触摸电极接收具有不同频率的多个感测信号；以及数字信号处理电路，其被配置为接收模拟信号处理电路的输出数据并且进行离散傅立叶变换，其中，数字信号处理电路通过离散傅立叶变换来分离多个感测信号。
多个感测信号可包括具有触摸面板的驱动频率的信号和具有触笔的发送频率的信号。
模拟信号处理电路可包括：至少一个缓冲器，其被配置为将感测信号转换为电流信号；滤波器，其被配置为根据预定通带，针对已通过缓冲器的信号进行滤波；以及模数转换器，其被配置为将滤波后的模拟信号转换为数字信号。
模拟信号处理电路可响应于数字信号处理电路的驱动模式来改变所述模拟信号处理电路的操作。
数字信号处理电路可通过滑动离散傅立叶变换来同时分离多个信号。
触摸感测电路还可包括：触摸控制电路，其被配置为控制触摸面板的驱动信号，使得保持数字信号处理电路所分离的信号的频率之间的正交性。
在另一方面，实施例可提供读出电路，包括：驱动电路，其被配置为向触摸面板输出针对第一类型的感测模式和第二类型的感测模式的驱动信号；以及接收电路，其被配置为接收利用第一类型的感测模式的感测信号和利用第二类型的感测模式的感测信号，其中，接收电路中的数字信号处理电路接收感测信号。
第一类型的感测模式可以是手指触摸感测模式，以及第二类型的感测模式可以是触笔触摸感测模式。
驱动电路可传送与触笔的协议的频率相对应的频率。
接收电路可在相同的时间段中感测利用第一类型的感测模式的感测信号和利用第二类型的感测模式的感测信号。
数字信号处理电路可通过离散傅立叶变换来处理感测信号。
数字信号处理电路可分离具有不同的频率的感测信号。
在又一个方面中，实施例可提供触摸感测方法，包括：接收具有第一频率的第一触摸信号；接收具有区别于第一频率的第二频率的第二触摸信号；以及通过离散傅立叶变换来将分别具有第一频率和第二频率的触摸信号分离。
触摸感测电路可在相同的时间段中接收第一触摸信号和第二触摸信号。
触摸感测方法还可包括：基于通过离散傅立叶变换而分离的触摸信号的第一频率和第二频率，来确定第一触摸信号和第二触摸信号之间的正交性。
根据以上说明显而易见的是，根据实施例，由于不同频率信号是分离地感测的，因此可以提供能够同时感测多个对象并且减少显示装置的触摸驱动时间的触摸感测电路。
此外，根据实施例，通过将读出电路的模拟信号处理电路和数字信号处理电路组合，可以提供更高效且简化的触摸感测电路。
此外，根据实施例，可以提高数据采样率并减少显示装置的功耗。
另外，根据实施例，可以减少模拟信号处理电路的面积。
附图说明
图1是根据实施例的显示装置的结构图。
图2是帮助说明根据实施例的触摸感测处理的图。
图3是帮助说明根据实施例的用于感测触笔和手指的触摸的处理的图。
图4是根据实施例的触摸感测电路的结构图。
图5是根据实施例的读出电路的结构图。
图6是示出根据实施例的模拟信号处理电路的第一示例的结构的图。
图7是示出根据实施例的模拟信号处理电路的第二示例的结构的图。
图8是示出根据实施例的模拟信号处理电路的第三示例的结构的图。
图9是示出根据实施例的模拟信号处理电路的第四示例的结构的图。
图10是示出根据实施例的数字信号处理电路的结构的图。
图11是帮助说明根据实施例的数字信号处理电路的信号处理方法的第一示例的图。
图12是帮助说明根据实施例的数字信号处理电路的信号处理方法的第二示例的图。
图13是帮助说明根据实施例的用于通过使用多频信号来感测触笔和手指的触摸的处理的图。
图14是帮助说明根据实施例的数字信号处理电路的多频信号分离方法的图。
图15是帮助说明通过时间分割进行的传统触摸感测方法的图。
图16是帮助说明根据实施例的同时触摸感测方法的图。
图17是帮助说明根据实施例的用于触摸感测的频率调整方法的流程图。
图18是帮助说明根据实施例的触摸感测模式设定方法的流程图。
图19是帮助说明根据实施例的考虑了同时感测通过触笔和手指进行的触摸的触摸感测方法的流程图。
具体实施方式
图1是根据实施例的显示装置的结构图。
参考图1，显示装置100可包括面板110、数据驱动电路120、栅极驱动电路130、触摸感测电路140和控制电路150。
在面板110中可形成连接至数据驱动电路120的多个数据线DL以及连接至栅极驱动电路130的多个栅极线GL。在面板110中可限定与多个数据线DL和多个栅极线GL的交点相对应的多个像素P。
在各像素P中，可以形成晶体管，该晶体管具有连接至数据线DL的第一电极(例如，源电极或者漏电极)、连接至栅极线GL的栅电极以及连接至显示电极的第二电极(例如，漏电极或源电极)。
此外，在面板110中可形成彼此分离的多个触摸电极TE。一个像素P或多个像素P可以位于触摸电极TE所位于的区域中。
面板110可包括显示面板和触摸屏面板(TSP)，并且显示面板和触摸屏面板可共用一些组件。例如，多个触摸电极TE可以是显示面板的一个组件(例如，施加有公共电压的公共电极)，并且还可以是触摸屏面板的一个组件(用于感测触摸的触摸电极)。由于显示面板和触摸屏面板的一些组件是共用的，因此面板110还被称为集成面板，但是本公开不限于此。此外，已知一种显示面板和触摸屏面板的一些组件是共用的内嵌(in-cell)型面板，但是这仅仅是面板110的实施例，并且可应用本公开的面板不限于这样的内嵌型面板。
为了在面板110的各像素P上显示图像，数据驱动电路120向数据线DL供给数据信号。
数据驱动电路120可包括至少一个数据驱动器集成电路。至少一个数据驱动器集成电路可以以带式自动接合(TAB)方式或玻璃覆晶(COG)方式连接至面板110的接合垫，或者可以直接形成在面板110中。一些情况下，可以通过将至少一个数据驱动器集成电路集成到面板110中来形成该至少一个数据驱动器集成电路。此外，数据驱动电路120可以以薄膜覆晶(COF)方式实现。
栅极驱动电路130向栅极线GL依次供给扫描信号，以接通或关断位于各像素P中的晶体管。
根据驱动方法，栅极驱动电路130可如图1所示仅定位在面板110的一侧，或者可以被分割成分别位于面板110的两侧的两个栅极驱动电路。
栅极驱动电路130可包括至少一个栅极驱动器集成电路。至少一个栅极驱动器集成电路可以以带式自动接合(TAB)方式或玻璃覆晶(COG)方式连接至面板110的接合垫，或者可通过以面板内栅极(gate-in-panel：GIP)方式实现来直接形成在面板110中。在一些情况下，可以通过将至少一个栅极驱动器集成电路集成到面板110中来形成该至少一个栅极驱动器集成电路。此外，栅极驱动电路130可以以薄膜覆晶(COF)方式实现。
触摸感测电路140向连接至感测线SL的多个触摸电极TE中的全部或一部分施加驱动信号。
如图1所示，触摸感测电路140可作为与数据驱动电路120和栅极驱动电路130分离的组件被布置在数据驱动电路120和栅极驱动电路130的外部。然而，根据实现方案，触摸感测电路140可实现为包括数据驱动电路120和栅极驱动电路130其中至少之一的另一独立的驱动器集成电路的内部组件，或可实现为数据驱动电路120或栅极驱动电路130的内部组件。
因此，通过触摸感测电路140来向多个触摸电极TE中的全部或一部分施加驱动信号可被认为是通过包括触摸感测电路140的独立的驱动器集成电路来向多个触摸电极TE中的全部或一部分施加驱动信号。此外，根据设计方案，通过触摸感测电路140来向多个触摸电极TE中的全部或一部分施加驱动信号可被认为是通过包括触摸感测电路140的数据驱动电路120或栅极驱动电路130来向多个触摸电极TE中的全部或一部分施加驱动信号。
这样的触摸感测电路140不限于以上描述的实现方案和设计方案，并且可以是另一组件本身或者可以是位于其它组件的内部或外部的组件，只要执行与在本说明书中描述的功能相同或者相似的功能即可。
此外，虽然图1示出了一个触摸感测电路140位于显示装置100中，但是显示装置100可包括两个或更多个触摸感测电路140。
为了触摸感测电路140向多个触摸电极TE中的全部或一部分供给驱动信号，需要分别连接至多个触摸电极TE的感测线SL。因此，分别连接至多个触摸电极TE以传送驱动信号的感测线SL可在面板110中形成在第一方向(例如，垂直方向)或者在第二方向(例如，水平方向)上。
显示装置100可采用用于通过感测触摸电极TE的电容变化来识别对象的接近或触摸的电容触摸类型。
电容触摸类型可以被分为例如互电容触摸类型和自电容触摸类型。
在作为一种电容触摸类型的互电容触摸类型中，将驱动信号施加至一个触摸电极(Tx电极)，并且感测耦接至Tx电极的另一触摸电极(Rx电极)。在这样的互电容触摸类型中，Rx电极中感测到的值可根据诸如手指或笔等的对象的接近或触摸而改变，并且使用Rx电极中感测到的值来检测触摸的有无和触摸坐标。
在作为另一种电容触摸类型的自电容触摸类型中，驱动信号被施加至一个触摸电极TE，然后感测相应的一个触摸电极TE。在这样的自电容触摸类型中，相应的一个触摸电极TE中感测到的值可根据诸如手指或笔等的对象的接近或触摸而改变，并且使用感测值来检测触摸的有无和触摸坐标。在自电容触摸类型中，用于施加驱动信号的触摸电极TE和待感测的触摸电极TE彼此相同，因此，Tx电极和Rx电极之间没有区别。
显示装置100可采用以上描述的两个电容触摸类型(互电容触摸类型和自电容触摸类型)中的一个。然而，在本说明书中，为了说明方便，将假设采用自电容触摸类型来描述实施例。
显示装置100可通过区分显示时间段和触摸时间段来驱动触摸电极TE。例如，显示装置100的触摸感测电路140可以不在数据信号被供给的时间段向触摸电极TE中的全部或一部分施加驱动信号。
此外，显示装置100可在不区分显示时间段和触摸时间段的情况下驱动触摸电极TE。例如，显示装置100的触摸感测电路140可在数据信号被供给的时间段向触摸电极TE中的全部或一部分施加驱动信号。
控制电路150可向数据驱动电路120、栅极驱动电路130和触摸感测电路140供给各种控制信号。控制电路150可与各定时相符合地发送用于控制数据驱动电路120向各像素P供给数据电压的数据控制信号(DCS)、向栅极驱动电路130发送栅极控制信号(GCS)或者向触摸感测电路140发送感测信号。控制电路150可以是时序控制器(T-Con)或者可以包括时序控制器以进一步进行其它控制功能。
图2是帮助说明根据实施例的触摸感测处理的图。
参考图2，触摸感测系统200可包括面板110和触摸感测电路140。
可在面板110中布置多个触摸电极TE。
触摸感测电路140可向触摸电极TE供给驱动信号STX。驱动信号STX可以是电压或电流形式的信号。电压形式的驱动信号STX可被定义为驱动电压。驱动信号STX可包括由第一时间段和第二时间段组成的一个驱动循环。
触摸感测电路140可从触摸电极TE接收针对驱动信号STX的响应信号SRX，并且可通过解调响应信号SRX来感测对象10对面板110的触摸或接近。响应信号SRX可以是电流或电压形式的信号。
图3是帮助说明根据实施例的用于感测触笔和手指的触摸的处理的图。
参考图3，在触摸感测系统300-1中，显示装置100、触摸面板110或触摸感测电路140可向例如触笔20或手指10的对象发送上行链路(UL)信号。
触摸感测电路140的驱动电路(未示出)可通过触摸电极向触笔20发送上行链路信号。当触笔20触摸或在预定距离内靠近包括触摸电极的触摸面板110时，触笔20可接收上行链路信号。上行链路信号可以从触摸面板110的部分或整体被发送至触笔20。
从触摸感测电路140发送至触笔20的上行链路信号可包括与触摸面板110有关的信息(例如，触摸面板110的状态信息、触摸面板110的识别信息以及触摸面板110的类型信息)、与触摸面板110的驱动模式有关的信息(例如，触笔搜索模式和触笔驱动模式的识别信息)以及与触笔信号的特性信息有关的信息(例如，触摸面板110的驱动频率、触笔20的发送频率和信号的脉冲数量)。
触摸感测电路140的感测电路(未示出)可以从触笔20通过触摸电极接收下行链路(DL)信号。当触笔20接收到上行链路信号时，触笔20可发送下行链路信号。下行链路信号可以被发送到位于触笔20所触摸或靠近的点处的触摸电极。
如果触摸感测电路140接收到下行链路信号，则触摸感测电路140可不断地与触笔20交换数据。如果触摸感测电路140从某些时间点没有接收到下行链路信号，则触摸感测电路140可再次搜索主动式的笔。即，触摸感测电路140可通过再次向触笔20发送上行链路信号来重复以上处理。
触摸感测电路140可根据与对象的触摸或靠近相对应的触摸电极的电容变化来确定触摸的有无、触摸位置、触摸强度、触摸间隔等。
触摸感测电路140可与同对象的触摸或靠近相对应的信息无关地接收由触笔20本身生成的下行链路信号。
下行链路信号可包括与触笔20的状态有关的信息(例如，触笔20的功率信息、触笔20的频率信息、触笔20的协议信息以及与触笔20的移动速度、位置和斜度有关的信息)。
通过触笔20发送的下行链路信号可采用与驱动信号的频率不同的频率。可以考虑到与触笔20的状态有关的信息，在触笔20的处理器(未示出)或选频电路(未示出)中采用下行链路信号的频率。
图4是根据实施例的触摸感测电路的结构图。
参考图4，触摸感测电路140可包括读出电路310、触摸电源电路320和触摸控制电路330。
读出电路310可向触摸电极供给具有预设振幅的例如驱动电压等的驱动信号STX。读出电路310中所包括的驱动电路311可从触摸控制电路330接收用于改变振幅的控制信号，并且可以发送具有改变后的振幅的驱动信号STX。读出电路310中所包括的感测电路312可从触摸电极接收针对驱动信号STX的响应信号SRX，由此可以感测外部对象对面板的触摸或接近。感测电路312可以通过解调响应信号SRX来生成例如触摸感测值等的触摸感测数据。
读出电路310的驱动信号STX和响应信号SRX可以是矩形波信号或正弦波信号。
触摸电源电路320可以生成包括基准电压信号和驱动面板所需的驱动电压的各种电源信号，并且可以将各种电源信号供给至读出电路310和触摸控制电路330。如有需要，触摸电源电路320可被定义为触摸电源集成电路(TPIC)。
为了控制读出电路310和触摸电源电路320，触摸控制电路330可以生成控制信号(CS)。当触摸控制电路330向读出电路310和触摸电源电路320发送控制信号(CS)时，驱动电路311和感测电路312可根据控制信号(CS)进行操作。如有需要，触摸控制电路330可被定义为微型控制单元(MCU)。
图5是根据实施例的读出电路的结构图。
参考图5，为了处理接收到的感测信号SRX，读出电路310的感测电路312可包括模拟信号处理电路450和数字信号处理电路460。如有需要，模拟信号处理电路450可被定义为模拟前端(AFE)，并且数字信号处理电路460可被定义为数字前端(DFE)。
模拟信号处理电路450可包括缓冲器(BUF)451、滤波器452、放大器(Amp)453和模数转换器(ADC)454。
缓冲器451可进行用于接收感测信号SRX的操作。例如，缓冲器451可接收电流形式的感测信号SRX并将感测信号SRX无任何变化地传送至滤波器452，或者可接收电容形式的感测信号SRX，将感测信号SRX转换成电流形式的信号，并且将转换后的信号传送至滤波器452。此外，缓冲器451可接收电流形式的感测信号SRX，并且可通过将感测信号SRX转换成电压形式的信号来生成输出信号。
缓冲器451可形成为处理单个输入信号的单个缓冲器，或者可包括接收两个或更多个输入信号的差分输入缓冲器。
滤波器452可去除或减少感测信号的频率中的由于噪声而引起的频带。例如，滤波器452可以是具有基于截止频率的通带和阻带的带通滤波器。滤波器452可包括至少一个高通滤波器或至少一个低通滤波器。如有需要，可以通过至少一个高通滤波器和至少一个低通滤波器的组合来形成滤波器系统。
感测信号SRX可包括具有不同频率的多个信号，并且可包括由于噪声而引起的频带的信号。通过滤波器452，可以去除或减少预设频带的噪声信号，并且可获得更精确的触摸感测数据。
放大器453可通过放大滤波器452的输出信号来生成模拟放大信号。
模数转换器454可通过针对模拟放大信号进行模数转换来生成数字数据Data_D。
模拟信号处理电路450的缓冲器451、滤波器452、放大器453和模数转换器454的顺序和布置不限于图5中所示的形式，并且可以具有其它各种形式。
图6是示出根据实施例的模拟信号处理电路的第一示例的结构的图。
参考图6，模拟信号处理电路550可包括第一缓冲器(BUF1)551-1、第二缓冲器(BUF2)551-2、高通滤波器(HPF)552、第一旁路电路(BYP)553、低通滤波器(LPF)554、第二旁路电路(BYP)555和模数转换器556。
第一缓冲器551-1和第二缓冲器551-2可以接收多个感测信号SRX并且以差分方式处理接收到的感测信号SRX。
第一缓冲器551-1和第二缓冲器551-2中的各个缓冲器可将与触摸电极的电容变化相关的信号转换为与电流相关的信号，并且可输出转换后的信号。输出的与电流相关的信号可被传送至高通滤波器552。
通过第一缓冲器551-1和第二缓冲器551-2中的各个缓冲器处理的与电流相关的信号可以通过高通滤波器552、第一旁路电路553和低通滤波器554，这使得可以去除或减少具有预设频带的频率范围中的噪声。
通过第二旁路电路555和模数转换器556的信号可被转换为数字数据Data_D。
通过模拟信号处理电路550接收到的感测信号SRX可以是通过手指触摸或触笔触摸产生的感测信号，并且通过模拟信号处理电路550转换后的数字数据Data_D可以被传送至数字信号处理电路(未示出)。
模拟信号处理电路550的第一缓冲器551-1、第二缓冲器551-2、高通滤波器552、第一旁路电路553、低通滤波器554、第二旁路电路555和模数转换器556的顺序和布置不限制于图6中所示的形式，并且可通过省略或并入一些电路而具有其它各种形式。
图7是示出根据实施例的模拟信号处理电路的第二示例的结构的图。
参考图7，模拟信号处理电路650可包括第一缓冲器(BUF1)651-1、第二缓冲器(BUF2)651-2、高通滤波器652、解调电路(DEMOD I&Q)653、第一低通滤波器(LPF_I)654-1、第二低通滤波器(LPF_Q)654-2、MUX 655和模数转换器656。
第一缓冲器651-1和第二缓冲器651-2可以接收多个感测信号SRX并向高通滤波器652传送多个感测信号SRX，并且可以去除或减少低于截止频率的噪声。
解调电路653可通过IQ解调(同相正交解调)方案来处理信号，并且可以将接收到的信号转换为具有期望的振幅、相位和频率的信号。
通过解调电路653解调的信号可通过第一低通滤波器654-1被传送到模数转换器656，并且可以通过第二低通滤波器654-2被传送至模数转换器656。
MUX 655可选择通过第一低通滤波器654-1的信号或者通过第二低通滤波器654-2的信号，并且生成选择的信号作为输出。在没有限制感测的情况下，通过第一低通滤波器654-1的信号可被定义为I信号，并且通过第二低通滤波器654-2的信号可被定义为Q信号。
MUX 655可交替地接收和输出I信号和Q信号。如有需要，MUX 655可被定义为多路复用器。
模数转换器656可将通过MUX 655选择的模拟信号转换为数字信号，并输出数字信号。
通过模拟信号处理电路650接收到的感测信号SRX可以是通过触笔触摸产生的感测信号，并且通过模拟信号处理电路650转换后的数字数据Data_D可以被传送至数字信号处理电路(未示出)。
模拟信号处理电路650的第一缓冲器651-1、第二缓冲器651-2、高通滤波器652、解调电路653、第一低通滤波器654-1、第二低通滤波器654-2、MUX 655和模数转换器656的顺序和布置不限制于图7中所示的形式，并且可通过省略或并入一些电路而具有其它各种形式。
图8是示出根据实施例的模拟信号处理电路的第三示例的结构的图。
参考图8，模拟信号处理电路750可包括第一缓冲器(BUF1)751-1、第二缓冲器(BUF2)751-2、第一相关双采样电路(CDS1)752、第二相关双采样电路(CDS2)753、解调电路(DEMOD I)754、低通滤波器(LPF)755、旁路电路(BYP)756和模数转换器757。
第一缓冲器751-1和第二缓冲器751-2中的各个缓冲器可处理从触摸面板接收到的感测信号SRX并且将处理后的信号传送至第一相关双采样电路752。
信号的极性可通过相关双采样电路(CDS)被转换或采样。如有需要，相关双采样电路可包括积分器。
第一相关双采样电路752和第二相关双采样电路753可连续地布置，以在具有正值的信号和具有负值的信号重复时对极性变化进行抽样和感测。
解调电路754可解调电流信号并输出解调后的信号，并且可使具有等于或小于作为基准的截止频率的频带的频率信号通过低通滤波器755。
通过旁路电路756和模数转换器757的信号可被转换为数字数据Data_D。
通过模拟信号处理电路750接收到的感测信号SRX可以是通过手指触摸产生的感测信号，并且通过模拟信号处理电路750转换后的数字数据Data_D可被传送至数字信号处理电路(未示出)。
图9是示出根据实施例的模拟信号处理电路的第四示例的结构的图。
参考图9，模拟信号处理电路850可包括第一电流电压控制电路(CVC1-1、CVC1-2)851-1和851-2、第二电流电压控制电路(CVC2)852、第三电流电压控制电路(CVC3)853、解调电路(DEMOD)854、第四电流电压控制电路(CVC4-1、CVC4-2)855-1和855-2、MUX 856和模数转换器857。
电流电压控制电路(CVC)可包括至少一个开关，并且电流电压控制电路的连接结构可以根据控制信号而改变。各电流电压控制电路的作用和操作可以根据触摸感测类型和触摸模式变化而改变。可以通过在不形成单独的电路的情况下改变集成电路的作用来降低显示装置的功耗，并且可以检查和调整针对各触摸模式的功耗。电流电压控制电路(CVC)的电路变化可以根据可变电阻器和可变电容器的设定值来确定。
第一电流电压控制电路851-1和851-2中的各个电流电压控制电路可以是缓冲器，并且可将与在触摸面板中感测到的电容变化相关的信号转换为与电流相关的信号，并输出转换后的信号。
第二电流电压控制电路852可以是相关双采样电路(CDS)，并且如有需要，可以是高通滤波器。
第三电流电压控制电路853可以是相关双采样电路(CDS)，并且如有需要，可以是旁路滤波器。
解调电路854可处理I信号和Q信号以解调触笔触摸信号，但也可以仅处理I信号以解调手指触摸信号。如有需要，解调电路854可以用作旁路电路。
如有需要，第四电流电压控制电路855-1和855-2中的各个电流电压控制电路可以是低通滤波器。根据触摸类型，可将至少一个低通滤波器切换至断开状态或者可调整截止频率的范围。
MUX 856可以选择性地输出从第四电流电压控制电路855-1和855-2传送的信号。MUX 856可接收多个输入信号，并且顺序地感测并输出多个输入信号。然而，当接收一个输入信号时，MUX 856可用作旁路电路。
模数转换器857可处理模拟信号，将模拟信号转换为数字信号并输出数字信号。
图9中所示的模拟信号处理电路850可以形成一个集成电路，并且可被改变为图6至图8中所示的各模拟信号处理电路的作用和操作。例如，第二电流电压控制电路852以及第四电流电压控制电路855-1和855-2可以通过改变与可变电阻器或可变电容器相关的变量来调整待接收的频率的范围。
模拟信号处理电路850的电路作用和操作变化可通过触摸控制电路(未示出)来控制，并且可根据数字信号处理电路(未示出)的触摸模式的改变来控制。
图10是示出根据实施例的数字信号处理电路的结构的图。
参考图10，数字信号处理电路460可包括模拟IQ信号处理电路(模拟I/Q)461-1、滑动离散傅立叶变换信号处理电路(SDFT)461-2、触摸感测信号处理电路(触摸感测)461-3和滤波器462。
数字信号处理电路460可对模拟信号处理电路450转换后的数字数据Data_D进行处理，由此将数字数据Data_D转换为触摸感测数据Data_T。
模拟IQ信号处理电路461-1可接收解调电路(未示出)处理后的I信号或Q信号，并进行数字转换。
滑动离散傅立叶变换信号处理电路461-2可通过使用离散傅立叶变换(DFT)分离地接收多个频率。滑动离散傅立叶变换信号处理电路461-2可对分离的频率范围中的各信号进行数字转换。滑动离散傅立叶变换(SDFT)可被用作一种离散傅立叶变换(DFT)。
滑动离散傅立叶变换可以是通过改变数字信号的顺序来分离并获得频率的方法。
根据滑动离散傅立叶变换，改变数字信号处理电路的采样数据集中的顺序，并且可形成其它数据集。由于实际采样数据集中的顺序的改变可带来获得多个数据集的效果，因此这允许保证数据计算的效率并且减少存储器使用量。
触摸感测信号处理电路461-3可以对自电容类型或互电容类型的触摸感测信号进行数字转换。
数字信号处理电路460的模拟IQ信号处理电路461-1、滑动离散傅立叶变换信号处理电路461-2和触摸感测信号处理电路461-3的数字转换模式选择可以根据触摸输入的类型来被选择。例如，可以通过模拟IQ信号处理电路461-1或者滑动离散傅立叶变换信号处理电路461-2来进行触笔感测信号的数字转换。对于另一示例，可以通过触摸感测信号处理电路461-3来进行手指感测信号的数字转换。
可以根据输入的模拟信号的频率范围来以不同方式选择数字信号处理电路460的数字处理方案。
滤波器462可对转换后的数字信号进行滤波。当多个频率被分离时，通过滤波可获得或者去除预定范围内的频率。
图11是帮助说明根据实施例的数字信号处理电路的信号处理方法的第一示例的图。
参考图11，可以看到通过滑动离散傅立叶变换信号处理电路461-2进行的信号处理过程。
数字信号处理电路460可接收通过模拟信号处理电路450处理后的信号，并且进行离散傅立叶变换(DFT)。模拟信号处理电路450可接收模拟形式的第一触摸信号和第二触摸信号，并将第一触摸信号和第二触摸信号转换为数字形式的第一触摸数字信号和第二触摸数字信号。
离散傅立叶变换可以基于第一触摸数字信号和第二触摸数字信号的在数字区域内的频率来将第一触摸数字信号和第二触摸数字信号分离。
离散傅立叶变换(DFT)是针对离散输入信号的傅立叶变换，并且可接收并处理针对多个频率的信号。快速傅立叶变换(FFT)可被用作离散傅立叶变换(DFT)的一个方法。
通过进行离散傅立叶变换(DFT)，可以确定输入信号是否包括在特定频率范围中，并且可以确定触笔触摸和手指触摸各自的有无和类型。
通过顺序地计算输入至离散傅立叶变换(DFT)的信号来进行数字转换。
Figure BDA0003418717770000161
(X(k)＝输出信号，x(n)＝连续函数，k＝输入信号，n＝等于或大于0的整数，以及N＝等于或大于1的整数)
通过使连续函数x(n)离散化，可以定义并使用c(n)作为离散傅立叶变换(DFT)系数。
因为数据存储器的所需容量根据数据采样的数量增加，因此可进行滑动离散傅立叶变换以减少所需容量。
离散傅立叶变换(DFT)系数可通过改变一个采样数据集C1、C2、C3和C4的顺序来形成另一数据集。
作为数据集，实数部的离散傅立叶变换系数可形成第一实数部数据集C1、C2、C3和C4、第二实数部数据集C2、C3、C4和C1、第三实数部数据集C3、C4、C1和C2、第四实数部数据集C4、C1、C2和C3以及第五实数部数据集C1、C2、C3和C4。实数部数据集可分别被定义为R1、R2、R3、R4和R5。
作为数据集，虚数部的离散傅立叶变换系数可形成第一虚数部数据集C2、C3、C4和C1、第二虚数部数据集C3、C4、C1和C2、第三虚数部数据集C4、C1、C2和C3、第四虚数部数据集C1、C2、C3和C4以及第五虚数部数据集C2、C3、C4和C1。虚数部数据集可分别被定义为I1、I2、I3、I4和I5。
实数部数据集和虚数部数据集可定义与作为模数转换器数据的1、2、3、4、5、6、7和8相对应的数据集。
实数部数据和虚数部数据各自可包括与相位有关的数据。
图12是帮助说明根据实施例的数字信号处理电路的信号处理方法的第二示例的图。
参考图12，可以看到通过滑动离散傅立叶变换信号处理电路461-2进行的信号处理过程。
实数部数据集和虚数部数据集可分别被定义为实数部值和虚数部值。
实数部值R1、R2、R3、R4和R5可分别对应于虚数部值I1、I2、I3、I4和I5，并且可以被计算为均方根以生成幅度数据。
通过取实数部值R1和虚数部值I1的均方根来计算D1，并且可以针对D2至D5进行相同的操作。最终数据MAG可以被定义为D1至D5的平均值。
通过滑动离散傅立叶变换(SDFT)，可以通过小的数据采样数量来提取高度准确的数据。
数字信号处理电路460可通过滑动离散傅立叶变换(SDFT)来分别感测多个频率。
图13是帮助说明根据实施例的用于通过使用多频信号来感测触笔和手指的触摸的处理的图。
参考图13，从触摸感测电路140传送的驱动信号STX的频率可以是第一频率f1，并且从触笔20发送的频率可以是第二频率f2。
当触笔20和手指10在触摸感测系统300-2中被同时感测时，面板110可将包括第一频率f1的分量和第二频率f2的分量的感测信号SRX传送至读出电路(未示出)。
当以时间分割方式来对感测信号SRX进行感测时，可以在分离的时间段期间感测第一频率f1和第二频率f2，但是当在相同时间段期间驱动感测信号SRX时，可以通过将第一频率f1和第二频率f2彼此混合来同时感测第一频率f1和第二频率f2。
图14是帮助说明根据实施例的数字信号处理电路的多频信号分离方法的图。
参考图14，数字信号处理电路(DFE)460可接收混合了第一频率f1、第二频率f2和第三频率f3的多频信号，作为模拟信号。
数字信号处理电路(DFE)460可通过进行前述的离散傅立叶变换(DFT)来分离接收信号的相应频率分量，并且可分离地输出针对分离的频带的相应信号。
可通过滤波器(未示出)来进行各频带的确定。
通过离散傅立叶变换(DFT)，频率处理过程可在相同时间段期间同时进行。
图15是帮助说明通过时间分割进行的传统触摸感测方法的图。
参考图15，触摸感测方法1000可通过被分割为显示驱动时间段和触摸感测时间段来驱动显示装置100的面板。如有需要，触摸感测时间段可被定义为传送驱动信号或接收感测信号的时间段。
显示驱动时间段和触摸感测时间段可交替地作为按时间分割的时间段。
当多个对象触摸或靠近时，可按时间来分离一个触摸感测时间段内的各对象的触摸感测时间段，以便单独感测各对象。
例如，手指的触摸感测时间段、第一触笔的触摸感测时间段和第二触笔的触摸感测时间段可通过彼此分离来被顺序进行。
为了分离地感测手指的触摸、第一触笔的触摸和第二触笔的触摸，相应感测信号的频带可通过被定义为第一频率、第二频率和第三频率来被感测。为了更精确的触摸感测，第一频率至第三频率可被选择为不同的频率，但是如有需要可被选择为相同的频率。
当通过时间分割来进行多个对象的触摸感测时，面板的驱动时间增加，并且因此功耗增加。
另外，由于数据采样应该连续进行，因此数据采样率降低。
图16是帮助说明根据实施例的同时触摸感测方法的图。
参考图16，与传统的触摸感测方法不同，可同时感测手指的触摸、第一触笔的触摸和第二触笔的触摸。
触摸感测方法1100可通过被分割为显示驱动时间段和触摸感测时间段来驱动显示装置100的面板，但是可在一个特定触摸感测时间段的相同时间段内感测多个对象。
通过以不同频率驱动手指和笔来在数字信号处理电路(DFE)中进行离散傅立叶变换(DFT)，数据可同时被处理。
在这种情况下，当在不同频率之间保持正交性时，可以提高数据的准确度。
由于数字信号处理电路(DFE)可通过离散傅立叶变换(DFT)同时感测多个频率，因此触摸面板的驱动时间可减少，并且功耗可降低。在这种情况下，由于所需要的数据采样时间和数据采样的数量可减少，因此数据采样率可提高。
为了在数字信号处理电路(DFE)中进行离散傅立叶变换(DFT)，在模拟信号处理电路(AFE)中可能需要数据预处理。在这种情况下，通过在不形成独立的电路的情况下形成集成模拟信号处理电路(AFE)，可减小模拟信号处理电路(AFE)的面积。
图17是帮助说明根据实施例的用于触摸感测的频率调整方法的流程图。
参考图17，用于触摸感测的频率调整方法1200可包括接收具有第一频率的触摸信号的步骤(S1201)、接收具有第二频率的触笔信号的步骤(S1203)、在数字信号处理电路中进行离散傅立叶变换的步骤(S1205)、分离地识别多个频率的步骤(S1207)以及调整分离的第一频率和第二频率的步骤(S1209)。
在接收具有第一频率的触摸信号的步骤(S1201)中，读出电路的驱动电路可传送具有第一频率的驱动信号STX，并且可通过感测对象的触摸信号来接收具有第一频率的感测信号SRX。
对象可以是但不限于至少一个手指或至少一个触笔。
第一频率可以是指至少一个频率集，并且可以是指被同时传送至感测线的频率集。如有需要，传送至各感测线的各信号可保持正交性。传送至各感测线的信号的频率的数量和形状可以根据对象类型和显示装置的状态而以不同的方式定义。
具有第一频率的驱动信号STX和感测信号SRX可由触摸感测电路中的触摸控制电路或时序控制器来控制。
在接收具有第二频率的触笔信号的步骤(S1203)中，读出电路可通过触笔来接收与装置的状态信息或触摸信息相关的下行链路信号DL。触笔可发送区别于第一频率的第二频带的下行链路信号。触笔可通过其自身的电源或频率生成器来生成第二频带的下行链路信号，但也可生成与触摸面板传送的上行链路信号UL的频率相对应的第二频率的下行链路信号DL。
第二频率可以是指至少一个频率集，并且可以是指被同时传送至感测线的频率集。如有需要，可将第二频率集的信号设定或控制为相对于第一频率集的信号保持正交性。
触摸控制电路可通过调整供给至触摸面板的驱动信号的频率来保持分离的信号的频率之间的正交性。例如，当触摸面板同时感测触笔的触摸和对象的触摸时，可通过在不改变针对触笔的触摸感测信号的频率的情况下改变针对触摸面板的驱动信号的频率，来保持针对触笔和对象的触摸感测信号之间的正交性。
在数字信号处理电路中进行离散傅立叶变换的步骤(S1205)中，可通过如上所述的离散傅立叶变换(DFT)、快速傅立叶变换(FFT)或滑动离散傅立叶变换(SDFT)来分离或处理感测信号。
在分离地识别多个频率的步骤(S1207)中，转换后的第一频率和第二频率中的各个频率可被分离地识别。
触摸感测电路可接收具有第一频率的第一触摸信号和具有第二频率的第二触摸信号，并分离地感知这些触摸信号。例如，触摸感测电路可基于相同时间段中所获得的多个信号的频率来分离地感测这多个信号。
在调整分离的第一频率和第二频率的步骤(S1209)中，当第一频率和第二频率之间未保持正交性时，第一频率或第二频率可被控制为保持正交性。
触摸感测电路可接收具有通过离散傅立叶变换而被分离的第一频率和第二频率的触摸信号，并且基于接收到的触摸信号来确定第一触摸信号和第二触摸信号之间的正交性。
触摸控制电路可响应于根据针对触笔的协议而定义的第二频率来控制作为触摸面板的驱动频率的第一频率。
触笔响应于作为触摸面板的驱动频率的第一频率，通过改变协议来控制第二频率。
触摸控制电路控制的频率不限于触摸面板的频率或者触笔的频率。
用于触摸感测的频率调整方法1200的各步骤的顺序可以改变，或者各步骤中的一些可被省略。
图18是帮助说明根据实施例的触摸感测模式设定的流程图。
参考图18，触摸感测模式设定方法1300可包括确定触摸感测类型的步骤(S1301)、确定模拟信号处理电路的驱动模式的步骤(S1303)、确定数字信号处理电路的驱动模式的步骤(S1305)以及设定触摸感测模式的步骤(S1307)。
在确定触摸感测类型的步骤(S1301)中，可确定根据对象类型的信号特性，并且可分离地确定手指触摸和触笔触摸。可以考虑触摸面积、触摸强度和下行链路信号来确定触摸感测类型。
在确定模拟信号处理电路的驱动模式的步骤(S1303)中，可以考虑触摸感测类型和触笔类型来确定模拟信号处理电路的驱动模式。
可根据模拟信号处理电路的驱动模式来以不同方式定义或改变电路的操作和作用。
例如，可以以图6中所示的模拟信号处理电路(AFE)的驱动模式来操作WGP型触笔。
例如，可以以图7中所示的模拟信号处理电路(AFE)的驱动模式来操作主动式静电(AES)型触笔。
例如，可以以图8中所示的模拟信号处理电路(AFE)的驱动模式来操作手指触摸。
图9中所示的模拟信号处理电路(AFE)可通过根据触摸感测类型仅改变电路结构，在一个集成模拟信号处理电路(AFE)中根据触摸感测类型来改变操作。
在确定数字信号处理电路的驱动模式的步骤(S1305)中，如以上参考图10描述的，可以考虑触摸感测类型和模拟信号处理电路(AFE)的操作来确定数字信号处理电路(DFE)的驱动模式。
在设定触摸感测模式的步骤(S1307)中，触摸控制电路(未示出)可通过对确定触摸感测类型的步骤(S1301)、确定模拟信号处理电路的驱动模式的步骤(S1303)以及确定数字信号处理电路的驱动模式的步骤(S1305)的确定结果进行合成，来确定最终触摸感测模式。触摸感测电路可根据确定的触摸感测模式来改变模拟信号处理电路(AFE)的操作和数字信号处理电路(DFE)的操作。
触摸感测模式设定方法1300的各步骤的顺序可改变，或者各步骤中的一些可被省略。
图19是帮助说明根据实施例的考虑了同时感测通过触笔和手指进行的触摸的触摸感测方法的流程图。
参考图19，触摸感测方法1400可包括确定触摸感测类型的步骤(S1401)、确定是否进行对象的同时感测的步骤(S1402)、进行离散傅立叶变换的步骤(S1403)、不进行离散傅立叶变换的步骤(S1404)以及设定触摸感测模式的步骤(S1405)。
在确定触摸感测类型的步骤(S1401)中，可以通过如以上参考图18所描述的确定方法来确定触摸感测类型。
在确定是否进行对象的同时感测的步骤(S1402)中，可以确定各自被识别出触摸或接近的对象的数量，并且可以确定对象的类型。
当识别出一个对象时，可确定为不进行同时感测，并且可不进行离散傅立叶变换。
当识别出多个对象时，确定为进行同时感测，并且可进行离散傅立叶变换。在这种情况下，该方法还可包括根据感测信号的波形来预先考虑是否进行离散傅立叶变换的步骤。
在进行离散傅立叶变换的步骤(S1403)中，数字信号处理电路(DFE)可进行离散傅立叶变换(DFT)，并且可以使用以上描述的计算方法。
在不进行离散傅立叶变换的步骤(S1404)中，可不进行离散傅立叶变换(DFT)并且旁路电路可被通过，或者可进行数字信号处理电路中的另一驱动模式。
在设定触摸感测模式的步骤(S1405)中，可以确定触摸感测的驱动模式。触摸感测电路(未示出)可根据触摸感测的驱动模式来改变或控制模拟信号处理电路(AFE)或数字信号处理电路(DFE)的操作或电路结构。
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年12月21日提交的韩国专利申请10-2020-0179469的优先权，该韩国专利申请通过引用被并入本申请中以用于所有目的，如同在本文中被完整陈述一样。

Claims (19)

1.一种触摸感测电路，包括：
模拟信号处理电路，其被配置为从触摸电极接收具有不同频率的多个感测信号；以及
数字信号处理电路，其被配置为接收所述模拟信号处理电路的输出数据并且进行离散傅立叶变换，
其中，所述数字信号处理电路通过所述离散傅立叶变换来分离所述多个感测信号。
2.根据权利要求1所述的触摸感测电路，其中，所述多个感测信号包括具有触摸面板的驱动频率的信号和具有触笔的发送频率的信号。
3.根据权利要求1所述的触摸感测电路，其中，所述模拟信号处理电路包括：
至少一个缓冲器，其被配置为将所述感测信号转换为电流信号；
滤波器，其被配置为根据预定通带，针对已通过所述缓冲器的信号进行滤波；以及
模数转换器，其被配置为将滤波后的模拟信号转换为数字信号。
4.根据权利要求1所述的触摸感测电路，其中，所述模拟信号处理电路响应于所述数字信号处理电路的驱动模式来改变所述模拟信号处理电路的操作。
5.根据权利要求1所述的触摸感测电路，其中，所述数字信号处理电路通过滑动离散傅立叶变换来同时分离多个信号。
6.根据权利要求5所述的触摸感测电路，其中，根据所述滑动离散傅立叶变换，另一数据集通过改变所述数字信号处理电路的采样数据集中的顺序而形成。
7.根据权利要求1所述的触摸感测电路，还包括：
触摸控制电路，其被配置为控制触摸面板的驱动信号，使得保持所述数字信号处理电路所分离的信号的频率之间的正交性。
8.根据权利要求7所述的触摸感测电路，其中，所述触摸控制电路通过调整供给至所述触摸面板的驱动信号的频率来保持分离的信号的频率之间的正交性。
9.一种读出电路，包括：
驱动电路，其被配置为向触摸面板输出针对第一类型的感测模式和第二类型的感测模式的驱动信号；以及
接收电路，其被配置为接收利用所述第一类型的感测模式的感测信号和利用所述第二类型的感测模式的感测信号，
其中，所述接收电路中的数字信号处理电路接收所述感测信号。
10.根据权利要求9所述的读出电路，其中，所述第一类型的感测模式是手指触摸感测模式，以及所述第二类型的感测模式是触笔触摸感测模式。
11.根据权利要求10所述的读出电路，其中，所述驱动电路传送与触笔的协议的频率相对应的频率。
12.根据权利要求9所述的读出电路，其中，所述接收电路在相同的时间段中感测利用所述第一类型的感测模式的感测信号和利用所述第二类型的感测模式的感测信号。
13.根据权利要求9所述的读出电路，其中，所述数字信号处理电路通过离散傅立叶变换来处理感测信号。
14.根据权利要求9所述的读出电路，其中，所述数字信号处理电路分离具有不同的频率的感测信号。
15.一种触摸感测方法，包括：
接收具有第一频率的第一触摸信号；
接收具有区别于所述第一频率的第二频率的第二触摸信号；以及
通过离散傅立叶变换来将分别具有所述第一频率和所述第二频率的触摸信号分离。
16.根据权利要求15所述的触摸感测方法，其中，触摸感测电路在相同的时间段中接收所述第一触摸信号和所述第二触摸信号。
17.根据权利要求15所述的触摸感测方法，还包括：
基于通过所述离散傅立叶变换而分离的触摸信号的所述第一频率和所述第二频率，来确定所述第一触摸信号和所述第二触摸信号之间的正交性。
18.根据权利要求15所述的触摸感测方法，其中，所述离散傅立叶变换是用于通过改变数字信号的顺序来将具有不同频率的信号分离的滑动离散傅立叶变换。
19.根据权利要求15所述的触摸感测方法，还包括：
接收所述第一触摸信号和所述第二触摸信号，并且将所述第一触摸信号和所述第二触摸信号转换为第一触摸数字信号和第二触摸数字信号，
其中，所述离散傅立叶变换基于所述第一触摸数字信号和所述第二触摸数字信号的频率来将所述第一触摸数字信号和所述第二触摸数字信号分离。
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