TWI749745B

TWI749745B - 觸控顯示驅動裝置及其操作方法

Info

Publication number: TWI749745B
Application number: TW109129942A
Authority: TW
Inventors: 許益嘉; 游翔鉦; 李金麟
Original assignee: 聯詠科技股份有限公司
Priority date: 2019-09-01
Filing date: 2020-09-01
Publication date: 2021-12-11
Also published as: TW202111504A; CN112445373A; CN112445373B; US20210064214A1; US11442575B2

Abstract

本發明提供一種觸控顯示驅動裝置及其操作方法。觸控顯示驅動裝置被配置為驅動觸控顯示面板。觸控顯示驅動裝置包括觸控感測電路。觸控感測電路被配置為輸出觸控驅動訊號給觸控顯示面板的觸控感測器陣列，以及從觸控感測器陣列接收多個觸控感測訊號。其中，觸控驅動訊號被配置為在通常觸控掃描模式中以通常掃描率掃描觸控感測器陣列，以及響應於被確定為在小睡模式下發生的觸碰事件而在緊接通常觸控掃描模式之前的快速觸控掃描模式下以第一掃描率掃描觸控感測器陣列，其中第一掃描率大於通常掃描率。

Description

觸控顯示驅動裝置及其操作方法

本發明是有關於一種電子裝置，且特別是有關於一種觸控顯示驅動裝置及其操作方法。

在具有中小型觸控顯示面板的電子裝置（例如手機或平板電腦）中，使用顯示驅動與觸控整合（Touch and Display Driver Integrated，TDDI）單晶片已是主流趨勢。在內嵌式（in-cell）觸控顯示面板中，共同電極於顯示驅動期間提供共同電壓VCOM，而共同電極與畫素電極之間的電位差即是畫素電壓。於觸控偵測期間（或稱為觸控感測期間），多個共同電極被相互連接用來作為觸控電極，從而形成由多個觸控電極組成的觸控感測器陣列。

傳統上，顯示更新率被固定於60Hz。在傳統TDDI晶片中的觸控控制電路會依據由顯示驅動電路發出的訊號TSVD、TSHD進行同步，以實現120Hz觸控感測省電模式（或稱小睡模式，Doze mode）以及120Hz觸控運算模式（或稱通常觸控掃描模式，Active mode或normal touch scanning mode），進而達到120Hz的觸控報點率（touch report rate）。觸控感測幀（touch sensing frame）意味著一次掃描所有的（處於活動狀態的）觸控電極。這樣，觸控報點率120Hz意為在一個顯示幀週期（在顯示刷新速率60Hz下）中完成兩個觸控感測幀。

從在小睡模式中所發生的第一次觸碰事件至TDDI晶片上報一個觸碰事件的觸控座標的時間長度可以被稱為在小睡模式下的初次響應時間（First Tap Latency）。傳統TDDI晶片在通常觸控掃描模式下才能取得觸控座標並且將觸控座標上報至應用處理器（Application processor，AP）或是中央處理單元（CPU）。響應於在小睡模式中發生的第一次觸碰事件，傳統TDDI晶片會結束小睡模式然後進入通常觸控掃描模式以取得觸碰事件的觸控座標，進而將觸控座標上報至應用處理器（或是中央處理單元）。由於小睡模式旨在節省功率，因此觸控掃描率在小睡模式下受到限制，因此傳統TDDI芯片在小睡模式下減少初次響應時間的空間很小。初次響應時間越長，使用者的體驗越不好。如何縮短初次響應時間，是重要的技術課題之一。

須注意的是，「先前技術」段落的內容是用來幫助了解本發明。在「先前技術」段落所揭露的部份內容（或全部內容）可能不是所屬技術領域中具有通常知識者所知道的習知技術。在「先前技術」段落所揭露的內容，不代表該內容在本發明申請前已被所屬技術領域中具有通常知識者所知悉。

本發明提供一種觸控顯示驅動裝置及其操作方法，以盡可能地縮短在小睡模式下的初次響應時間。

在本發明的一實施例中，上述的觸控顯示驅動裝置被配置為驅動觸控顯示面板。所述觸控顯示驅動裝置包括觸控感測電路。觸控感測電路被配置為輸出觸控驅動訊號給觸控顯示面板的觸控感測器陣列，以及從觸控感測器陣列接收多個觸控感測訊號。其中，觸控驅動訊號被配置為在通常觸控掃描模式中以通常掃描率（normal scan rate）掃描觸控感測器陣列，以及響應於被確定為在小睡模式（doze mode）下發生的觸碰事件而在緊接通常觸控掃描模式之前的快速觸控掃描模式下以第一掃描率掃描觸控感測器陣列，其中第一掃描率大於通常掃描率。

在本發明的一實施例中，上述的操作方法包括：由觸控感測電路輸出觸控驅動訊號給觸控顯示面板的觸控感測器陣列，其中觸控驅動訊號被配置為在通常觸控掃描模式中以通常掃描率掃描觸控感測器陣列，以及響應於被確定為在小睡模式下發生的觸碰事件而在緊接通常觸控掃描模式之前的快速觸控掃描模式下以第一掃描率掃描觸控感測器陣列，其中第一掃描率大於通常掃描率；以及由觸控感測電路從觸控感測器陣列接收多個觸控感測訊號。

基於上述，本發明諸實施例所述觸控顯示驅動裝置及其操作方法配置觸控驅動訊號，以在通常觸控掃描模式中以通常掃描率掃描觸控感測器陣列。當在小睡模式下發生的觸碰事件時，觸控感測電路即時地結束小睡模式以及進入快速觸控掃描模式。觸控感測電路在緊接通常觸控掃描模式之前的所述快速觸控掃描模式下配置所述觸控驅動訊號以第一掃描率（大於通常掃描率）掃描觸控感測器陣列。藉由在快速觸控掃描模式中加快觸控掃描率，因此所述觸控顯示驅動裝置可以盡可能地縮短在小睡模式下的初次響應時間。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

在本案說明書全文（包括申請專利範圍）中所使用的「耦接（或連接）」一詞可指任何直接或間接的連接手段。舉例而言，若文中描述第一裝置耦接（或連接）於第二裝置，則應該被解釋成該第一裝置可以直接連接於該第二裝置，或者該第一裝置可以透過其他裝置或某種連接手段而間接地連接至該第二裝置。本案說明書全文（包括申請專利範圍）中提及的「第一」、「第二」等用語是用以命名元件（element）的名稱，或區別不同實施例或範圍，而並非用來限制元件數量的上限或下限，亦非用來限制元件的次序。另外，凡可能之處，在圖式及實施方式中使用相同標號的元件/構件/步驟代表相同或類似部分。不同實施例中使用相同標號或使用相同用語的元件/構件/步驟可以相互參照相關說明。

圖1是依照本發明的一實施例的一種顯示裝置100的電路方塊（circuit block）示意圖。圖1所示顯示裝置100包括觸控顯示面板110、選擇電路120以及觸控顯示驅動裝置130。觸控顯示驅動裝置130可以驅動觸控顯示面板110。依照設計需求，觸控顯示面板110可以是內嵌式（in-cell）觸控顯示面板或是具有觸控感測功能的其他顯示面板。觸控顯示面板110具有多個共同電極，而這些共同電極形成圖1所示，由多個觸控電極組成的觸控感測器陣列。在觸控顯示面板110的觸控感測器陣列中的這些觸控電極的數量可以依照設計需求來決定。舉例來說，圖1所示的觸控感測器陣列可以包括18*32個觸控電極。

選擇電路120受控於來自觸控顯示驅動裝置130的控制訊號。依照設計需求，觸控顯示驅動裝置130可以包括顯示驅動與觸控整合（Touch and Display Driver Integrated，TDDI）晶片。於顯示驅動期間，觸控顯示驅動裝置130可以通過選擇電路120提供共同電壓VCOM至觸控顯示面板110的這些共同電極，而共同電極與畫素電極（未繪示）之間的電位差即是畫素電壓。於觸控感測期間，觸控顯示面板110的這些共同電極可以成組連接以形成由觸控電極（觸控感測器）組成的觸控感測器陣列。

在圖1所示實施例中，觸控顯示驅動裝置130可以包括時序產生電路131、控制電路132、觸控感測電路133以及調壓器（voltage regulator）電路134。於顯示驅動期間，調壓器電路134可以通過多工器MUX提供共同電壓VCOM至選擇電路120。基於選擇電路120的路由操作，調壓器電路134所輸出的共同電壓VCOM可以被提供至觸控顯示面板110的所有（或部份）共同電極。

時序產生電路131可以提供觸控感測幀同步訊號TSVD與觸控感測期間同步訊號TSHD給控制電路132。觸控感測幀同步訊號TSVD是周期脈衝訊號，並且每個脈衝指示觸控感測幀的開始時間。觸控感測幀同步訊號TSVD可以同步於顯示驅動操作所使用的顯示幀同步訊號Vsync（未繪示），而觸控感測期間同步訊號TSHD可以同步於顯示驅動操作所使用的水平同步訊號Hsync（未繪示）。觸控感測期間同步訊號TSHD可以是周期訊號，並且在觸控感測期間同步訊號TSHD為第一邏輯準位（例如高邏輯準位）的期間是觸控感測期間，而在觸控感測期間同步訊號TSHD為第二邏輯準位（例如低邏輯準位）的期間是顯示驅動期間。一個觸控感測幀期間包括N個TSHD期間，並且在每個觸控感測期間中可以檢測觸控顯示面板110的一行（column）或多行觸控電極（觸控感測器）。

圖2是依照本發明的一實施例的一種觸控顯示驅動裝置的操作方法的流程示意圖。請參照圖1與圖2。控制電路132耦接至時序產生電路131，以接收觸控感測幀同步訊號TSVD與觸控感測期間同步訊號TSHD。控制電路132可以產生觸控驅動訊號TX給觸控感測電路133。觸控驅動訊號TX被配置為以不同的觸控掃描模式（包括通常觸控掃描模式、小睡模式和快速觸控掃描模式）去掃描觸控顯示面板110的觸控感測器陣列。觸控驅動訊號TX包括多個週期性脈衝，其轉換於兩個電壓準位（不超過在觸控感測電路133中的類比前端（analog front-end，AFE）電路的工作電壓範圍）之間。在觸控感測期間，觸控感測電路133可以通過多工器MUX將觸控驅動訊號TX輸出給選擇電路120（步驟S210）。基於選擇電路120的路由操作，觸控感測電路133所輸出的觸控驅動訊號TX可以在步驟S210中被提供至觸控顯示面板110的觸控感測器陣列中的一行或多行觸控電極（觸控感測器）。其中，觸控驅動訊號TX被配置為，基於通常掃描率（normal scan rate）以通常觸控掃描模式（normal touch scanning mode）掃描觸控顯示面板110的觸控感測器陣列，以及響應於被確定在小睡模式（doze mode）下發生的觸碰事件而在緊接通常觸控掃描模式之前的快速觸控掃描模式（fast touch scanning mode）下以第一掃描率掃描觸控顯示面板110的觸控感測器陣列。其中，所述第一掃描率大於所述通常掃描率。舉例來說（但不限於此），所述第一掃描率可以是180Hz或是其他頻率，而所述通常掃描率可以是120Hz或是其他頻率。

在步驟S220中，觸控感測電路133可以通過選擇電路120與多工器MUX而從觸控顯示面板110的觸控感測器陣列接收多個觸控感測訊號。然後，觸控感測電路133可以根據這些觸控感測訊號去產生觸控感測資訊INF，以及將觸控感測資訊INF提供給控制電路132。觸控感測資訊INF是因觸碰事件所引起的在一個或多個觸控電極上感測到的電容變化相對應的數位資訊。控制電路132耦接至觸控感測電路133，以接收觸控感測資訊INF。控制電路132可以基於觸控感測資訊INF去進行演算法而產生觸控座標，然後將所述觸控座標提供給主機（host）140。依照設計需求，主機140可以包括應用處理器（Application processor，AP）、中央處理單元（CPU）以及/或是其他處理電路。控制電路132所進行的演算法可以依照設計需求來選用。

圖3A是依照本發明的一實施例的一種觸控感測操作的時序示意圖。請參照圖1與圖3A。時序產生電路131可以提供觸控感測幀同步訊號TSVD與觸控感測期間同步訊號TSHD給控制電路132。在圖3A所示實施例中，觸控感測期間同步訊號TSHD為高邏輯準位的期間是觸控感測期間，而觸控感測期間同步訊號TSHD為低邏輯準位的期間是顯示驅動期間。

在小睡模式DM中，觸控感測電路133不針對每個觸控感測期間執行小睡模式觸控掃描操作，而是每三個觸控感測期間執行一次小睡模式觸控掃描操作，例如圖3A所示小睡模式觸控掃描操作S1、S2、S3和S4。小睡模式觸控掃描操作不是逐行（column by column）掃描觸控感測器陣列來確定觸控座標，而是掃描觸控感測器陣列以確定是否發生觸碰事件。在小睡模式DM期間，控制電路132可以基於第二掃描率將觸控驅動訊號TX配置為在小睡模式DM下去掃描觸控顯示面板110的觸控感測器陣列，從而確定是否發生觸碰事件。在圖3A所示實施例中，在小睡模式DM下的所述第二掃描率大於在通常觸控掃描模式AM下的通常掃描率，以及在小睡模式DM下的所述第二掃描率亦大於在快速觸控掃描模式FM下的第一掃描率。舉例來說（但不限於此），在小睡模式DM下的所述第二掃描率可以是240Hz或是其他頻率，在快速觸控掃描模式FM下的所述第一掃描率可以是180Hz或是其他頻率，而在通常觸控掃描模式AM下的所述通常掃描率可以是120Hz或是其他頻率。

控制電路132可以基於觸控掃描動作S1所產生的這個觸控感測資訊去進行演算法動作A1，以便判斷有無發生觸碰事件。演算法動作A1所進行的演算法可以依照設計需求來選用。須注意的是，在小睡模式DM下的演算法動作並不會產生觸控座標，因此控制電路132在小睡模式DM下不需進行觸控座標上報動作。

在小睡模式DM下的其他觸控掃描動作S2、S3與S4可以參照觸控掃描動作S1的相關說明來類推，故不再贅述。控制電路132可以基於觸控掃描動作S2、S3與S4所產生的這些觸控感測資訊去個別進行演算法動作A2、A3與A4。在小睡模式DM下的演算法動作A2、A3與A4可以參照演算法動作A1的相關說明來類推，故不再贅述。

在圖3A所示實施例中，觸碰事件被假設發生在時間t31。因為在進行觸控掃描動作S4前恰巧發生了觸碰事件，因此控制電路132可以在演算法動作A4完成後立即獲知發生了觸碰事件，進而結束小睡模式DM並且進入快速觸控掃描模式FM。其中，在快速觸控掃描模式FM下的所述第一掃描率大於在通常觸控掃描模式AM下的所述通常掃描率。舉例來說（但不限於此），在快速觸控掃描模式FM下的所述第一掃描率可以是180Hz或是其他頻率，而在通常觸控掃描模式AM下的所述通常掃描率可以是120Hz或是其他頻率。

在圖3A所示實施例中，控制電路132在快速觸控掃描模式FM下以「將一個觸控感測幀的觸控掃描動作切分在多個觸控感測期間進行」的方式，去對觸控顯示面板110的觸控感測器陣列進行觸控掃描動作。舉例來說，圖3A所示觸控掃描動作S5被進行在三個觸控感測期間中。控制電路132經由觸控感測電路133對觸控顯示面板110的觸控感測器陣列進行觸控掃描動作S5，以獲得關於觸控感測幀的觸控感測資訊INF。觸控掃描動作S5的實施細節可以依照設計需求來決定。

控制電路132可以基於觸控掃描動作S5所產生的這個觸控感測資訊去進行演算法動作A5，以便產生觸碰事件發生位置的觸控座標。演算法動作A5所進行的演算法可以依照設計需求來選用。在完成演算法動作A5後，控制電路132可以在時間t32進行觸控座標上報動作，以將所述觸控座標提供給主機140。從時間t31（在小睡模式DM中發生第一次觸碰事件的時間）至時間t32（控制電路132上報觸控座標的時間）的時間長度可以被稱為在小睡模式中的初次響應時間（First Tap Latency under Doze Mode）TL3。

快速觸控掃描模式FM的時間長度可以依照設計需求來定義。在圖3A所示實施例中，由於通常觸控掃描模式AM與顯示幀週期同步，因此快速觸控掃描模式FM可以持續到下一個顯示幀期間開始為止。在快速觸控掃描模式FM下的其他觸控掃描動作S6與S7可以參照觸控掃描動作S5的相關說明來類推，故不再贅述。控制電路132可以基於觸控掃描動作S6與S7所產生的這些觸控感測資訊去個別進行演算法動作A6與A7。在快速觸控掃描模式FM下的演算法動作A6與A7可以參照演算法動作A5的相關說明來類推，故不再贅述。

在快速觸控掃描模式FM結束後，控制電路132可以進入通常觸控掃描模式AM。在圖3A所示實施例中，控制電路132在通常觸控掃描模式AM下以「將一個觸控感測幀的觸控掃描動作切分在多個觸控感測期間進行」的方式，去對觸控顯示面板110的觸控感測器陣列進行觸控掃描動作。舉例來說，圖3A所示觸控掃描動作S8被進行在五個觸控感測期間中，以及圖3A所示觸控掃描動作S9被進行在其他五個觸控感測期間。

控制電路132可以經由觸控感測電路133對觸控顯示面板110的觸控感測器陣列進行觸控掃描動作S8，以獲得關於觸控感測幀的觸控感測資訊INF。觸控掃描動作S8的實施細節可以依照設計需求來決定。控制電路132可以基於由觸控掃描動作S8產生的觸控感測資訊來執行演算法動作A8，以產生後續觸碰事件（除了第一次觸碰事件之外，未繪示於圖3A）發生位置的觸控座標。可以根據設計要求選擇在演算法動作A8中執行的演算法。在完成演算法動作A8之後，控制電路132可以執行觸控座標上報動作以將觸控座標提供給主機140。圖3A所示的通常觸控掃描模式AM包括另一通常觸控掃描模式S9和相應的演算法動作A9，以掃描並上報隨後的觸碰事件，這可以參照觸控掃描動作S8的相關說明來類推，故不再贅述。

圖3B是依照相關技術的一種觸控感測操作的時序示意圖。圖3B所示小睡模式DM、通常觸控掃描模式AM、觸控感測幀同步訊號TSVD、觸控感測期間同步訊號TSHD、觸控掃描動作S3、觸控掃描動作S4、觸控掃描動作S8、觸控掃描動作S9、演算法動作A3、演算法動作A4與演算法動作A8可以參照圖3A的相關說明，故在此不予贅述。要注意的是，圖3B的通常觸控感測操作不實現快速觸控掃描模式FM，並且小睡模式觸控掃描率是120Hz，與通常觸控掃描模式下的通常觸控掃描率120Hz相同，其低於圖3A的實施例所示的小睡模式觸控掃描率。

在圖3B所示實施例中，在小睡模式下的第一次觸碰事件被假設發生在時間t41，該時間恰好在小睡模式下執行觸控掃描動作S4之前發生，並且控制電路132無法獲得觸控座標，直到通常模式觸控掃描動作S8和演算法動作A8完成才獲得觸控座標。從時間t41（在小睡模式DM中發生第一次觸碰事件的時間）至時間t42（控制電路132上報觸控座標的時間）的時間長度可以被稱為在小睡模式下的初次響應時間TL4。將圖3B所示的傳統技術與圖3A所示的實施例進行比較，已知快速觸控掃描模式FM的使用可縮短在小睡模式下的初次響應時間，因為快速觸控掃描模式FM提供了機會來執行觸控掃描操作，該觸控掃描操作可以不像通常觸控掃描模式下那樣精確，但是比通常觸控掃描模式下的掃描和座標上報速度更快。

圖4A和圖4B分別是使用快速觸控掃描模式的觸控顯示驅動裝置130的觸控感測操作的時序圖和不具有快速觸控掃描模式的傳統觸控顯示驅動裝置的觸控感測操作的時序圖。圖4A和圖4B所示觸控掃描操作與演算法動作可以參照圖3A和圖3B的相關說明，故在此不予贅述。圖4A和圖4B示出了在觸控掃描動作S3和相應的演算法動作A3剛剛完成之後，在小睡模式下的第一次觸碰事件正好發生的情況，諸如圖4A和圖4B中的時間t51或t61。在這種情況下，傳統的觸控顯示驅動裝置（不使用快速觸控掃描模式FM）只能通過下一個小睡模式觸控掃描動作S4和相應的演算法動作A4檢測到第一次觸碰事件發生，然後啟動通常觸控掃描模式AM作為響應。在通常觸控掃描模式AM的第一觸控掃描動作S8和相應的演算法動作A8完成之後，如圖4B所示，傳統的觸控顯示驅動裝置在時間t62上報觸控座標。初次響應時間TL6的時間長。相較而言，如圖4A所示，儘管使用快速觸控掃描模式FM和較快的小睡模式觸控掃描率的觸控顯示驅動裝置也是通過下一個小睡模式觸控掃描動作S4以及相應的演算法動作A4檢測到第一次觸碰事件發生，但是觸控顯示驅動裝置隨後響應於偵測到第一次觸碰事件而啟動快速觸控掃描模式FM。在快速觸控掃描模式FM的第一觸控掃描動作S5和對應的演算法動作A5完成之後，觸控顯示驅動裝置在時間t52上報觸控座標，如圖4A所示。即，觸控顯示驅動裝置可以在進入通常觸控掃描模式AM之前快速上報觸控座標，這導致較短的初次響應時間TL5。

觸控顯示面板110的觸控感測器陣列可以包括例如18×32觸控電極（觸控感測器），其由行（columns）X1至X18和列（rows）Y1至Y32表示。取決於不同的觸控掃描模式（DM、FM和AM），可以以不同的方式連接觸控電極，如圖5、圖7A-7C和圖9A-9C所示。圖5是依照一實施例說明在小睡模式DM中觸控顯示面板110的觸控感測器陣列的示意圖。在小睡模式DM中，對於每列Y1-Y32而言，行X1至行X9的觸控電極連接在一起，並且行X10至行X18的觸控電極連接在一起。即，觸控感測器陣列的左半部分和右半部分佈置成類似於一觸控電極行。

請參照圖1與圖5。依照設計需求，觸控感測電路133可以包括一個或多個類比前端（analog front end，AFE）電路。在圖5所示應用範例中，觸控感測電路133可以包括二個AFE電路，其中一個AFE電路可以通過多工器MUX與選擇電路120而耦接至圖5所示形成一個觸控電極行（即在每一列中連接在一起的X1～X9）的觸控感測器陣列的左半部分的觸控電極列Y1～Y32，以處理來自觸控感測器陣列左半部分的觸控感測訊號。類似地，另一個AFE電路可以通過多工器MUX與選擇電路120而耦接至圖5所示形成一個觸控電極行（即在每一列中連接在一起的X10～X18）的觸控感測器陣列的右半部分的觸控電極列Y1～Y32，以處理來自觸控感測器陣列右半部分的觸控感測訊號。觸控感測電路133可以掃描/感測是否在小睡模式DM中發生觸碰事件。

圖6是依照一實施例說明在小睡模式DM中觸控感測期間同步訊號TSHD與觸控驅動訊號TX的時序示意圖。圖6上部繪示了觸控感測期間同步訊號TSHD與觸控驅動訊號TX的波形，其中觸控感測期間同步訊號TSHD與觸控掃描動作S1、S2、S3與S4可以參照圖3A所示觸控感測期間同步訊號TSHD與觸控掃描動作S1、S2、S3與S4的相關說明來類推，故不再贅述。

在圖6的下部以放大圖繪示了在執行觸控掃描動作S3的觸控感測期間P3中的觸控驅動訊號TX的波形。如圖6下部所示，小睡模式DM的觸控驅動訊號TX包括，在執行小睡模式觸控掃描操作的每個觸控感測期間中的第二重複波形，並且所述第二重複波形對應於小睡模式DM中的所述第二掃描率。在圖3A所示範例中，在小睡模式DM下的所述第二掃描率可以是240Hz。觸控掃描率為240 Hz，表示在一個顯示幀期間內，基於顯示幀率60 Hz，整個觸控感測器陣列被完全掃描了四次（與觸控電極的連接方式無關）。其中，在小睡模式DM下的所述第二掃描率大於在通常觸控掃描模式AM下的通常掃描率，以及在小睡模式DM下的所述第二重複波形不同於在通常觸控掃描模式AM下的通常重複波形。

圖7A至圖7C是依照一實施例說明在快速觸控掃描模式FM中觸控顯示面板110的觸控感測器陣列的操作示意圖。在圖7A至圖7C所示應用範例中，觸控感測電路133可以包括二個AFE電路，其中每個AFE電路可以通過多工器MUX與選擇電路120順序地耦接至圖7A至圖7C所示觸控感測器陣列的對應一半的九個觸控電極行。在圖3A與圖7A至圖7C所示應用範例中，觸控感測電路133可以在快速觸控掃描模式FM下的三個觸控感測期間中執行一個觸控感測幀的觸控掃描動作。

請參照圖1、圖3A與圖7A。在快速觸控掃描模式FM的第一個觸控感測期間（P51）中，觸控感測電路133可以進行觸控掃描動作S5的第一部分，該第一部分是通過多工器MUX與選擇電路120去順序地掃描與感測在觸控顯示面板110的觸控感測器陣列的觸控電極行X1至X3中的觸控電極（觸控感測器），以及通過多工器MUX與選擇電路120去順序地掃描與感測在觸控顯示面板110的觸控感測器陣列的觸控電極行X18至X16中的觸控電極（觸控感測器）。請參照圖1、圖3A與圖7B。在快速觸控掃描模式FM的第二個觸控感測期間（P52）中，觸控感測電路133可以進行觸控掃描動作S5的第二部分，該第二部分是通過多工器MUX與選擇電路120去順序地掃描與感測在觸控顯示面板110的觸控感測器陣列的觸控電極行X4至X6中的觸控電極（觸控感測器），以及通過多工器MUX與選擇電路120去順序地掃描與感測在觸控顯示面板110的觸控感測器陣列的觸控電極行X15至X13中的觸控電極（觸控感測器）。以此類推，在第三個觸控感測期間（P53）中，觸控感測電路133可以通過多工器MUX與選擇電路120去進行觸控掃描動作S5的第三部分，該第三部分是順序地掃描與感測在觸控顯示面板110的觸控感測器陣列的觸控電極行X7至X9中的觸控電極（觸控感測器），以及通過多工器MUX與選擇電路120去掃描與感測在觸控顯示面板110的觸控感測器陣列的觸控電極行X12至X10中的觸控電極（觸控感測器）。在三個觸控感測期間P51、P52和P53之後，觸控掃描動作S5執行完成。在觸控掃描動作S5執行完成之後，控制電路132可以根據在三個觸控感測期間內從觸控感測電路133接收的觸控感測資訊INF執行演算法動作A5以產生觸控座標。

圖8是依照一實施例說明在快速觸控掃描模式FM中觸控感測期間同步訊號TSHD與觸控驅動訊號TX的時序示意圖。圖8上部繪示了觸控感測期間同步訊號TSHD與觸控驅動訊號TX的波形，其中觸控感測期間同步訊號TSHD與觸控掃描動作S5可以參照圖3A所示觸控感測期間同步訊號TSHD與觸控掃描動作S5的相關說明來類推，故不再贅述。

在觸控感測期間P51、P52和P53，觸控掃描動作S5的三個部分是相似的。基於示範目的，在觸控感測期間P52中的觸控驅動訊號TX的波形（其中執行了觸控掃描動作S5的第二部分）繪示於圖8的下部的放大圖。在觸控感測期間P51和P53的觸控掃描動作S5的其他部分可以參照以上的相關描述而類推，在此不再贅述。執行小睡模式觸控掃描操作的每個觸控感測期間中的第二重複波形。

快速觸控掃描模式FM的觸控驅動訊號TX包括在執行一部份的觸控掃描動作S3的每個觸控感測期間（例如圖8中的P52）中的第一重複波形，並且所述第一重複波形相對應於在快速觸控掃描模式FM下的所述第一掃描率。基於圖8所示範例，觸控驅動訊號TX的所述第一重複波形期間包括三組脈衝，並且每組脈衝被傳輸到對應的觸控電極行（例如X4、X5或X6）的觸控電極。基於圖3A與圖8所示範例，在快速觸控掃描模式FM下的所述第一掃描率可以是180Hz。觸控掃描率為180 Hz表示，在基於60 Hz的一個顯示幀期間內，整個觸控感測器陣列將被掃描3次。其中，在快速觸控掃描模式FM下的所述第一掃描率大於在通常觸控掃描模式AM下的通常掃描率，以及在快速觸控掃描模式FM下的所述第一重複波形不同於在通常觸控掃描模式AM下的通常重複波形。

圖9A至圖9C是依照一實施例說明在通常觸控掃描模式AM中觸控顯示面板110的觸控感測器陣列的操作示意圖。在圖9A至圖9C所示應用範例中，觸控感測電路133可以包括二個AFE電路，其中任何一個AFE電路可以通過多工器MUX與選擇電路120而依序地耦接至圖9A至圖9C所示觸控感測器陣列的對應一半的九個觸控電極行。在圖3A、圖9A至圖9C所示應用範例中，觸控感測電路133可以在通常觸控掃描模式AM下且在五個觸控感測期間中執行一個觸控感測幀的觸控掃描動作。

請參照圖1、圖3A與圖9A。在第一個觸控感測期間（P81）中，觸控感測電路133可以進行觸控掃描動作S8的第一部分，該第一部分是通過多工器MUX與選擇電路120去掃描與感測在觸控顯示面板110的觸控感測器陣列的觸控電極行X1中的觸控電極（觸控感測器），以及通過多工器MUX與選擇電路120去掃描與感測在觸控顯示面板110的觸控感測器陣列的觸控電極行X18中的觸控電極（觸控感測器）。請參照圖1、圖3A與圖9B。在第二個觸控感測期間（P82）中，觸控感測電路133可以進行觸控掃描動作S8的第二部分，該第二部分是通過多工器MUX與選擇電路120去順序地掃描與感測在觸控顯示面板110的觸控感測器陣列的觸控電極行X2至X3中的觸控電極（觸控感測器），以及通過多工器MUX與選擇電路120去順序地掃描與感測在觸控顯示面板110的觸控感測器陣列的觸控電極行X17至X16中的觸控電極（觸控感測器）。以此類推，觸控感測電路133可以在第三個觸控感測期間（P83）與第四個觸控感測期間（P84）中分別進行觸控掃描動作S8的第三部分與第四部份，以及觸控感測電路133可以在第五個觸控感測期間（P85）進行觸控掃描動作S8的第五部份，以通過多工器MUX與選擇電路120去掃描與感測在觸控顯示面板110的觸控感測器陣列的觸控電極行X8至X9中的觸控電極（觸控感測器），以及通過多工器MUX與選擇電路120去掃描與感測在觸控顯示面板110的觸控感測器陣列的觸控電極行X11至X10中的觸控電極（觸控感測器）。在五個觸控感測期間P81至P85之後，觸控掃描動作S8執行完成。在觸控掃描動作S8執行完成之後，控制電路132可以根據在五個觸控感測期間內從觸控感測電路133接收的觸控感測資訊INF執行演算法動作A8以生成觸控座標。

圖10是依照一實施例說明在通常觸控掃描模式AM中觸控感測期間同步訊號TSHD與觸控驅動訊號TX的時序示意圖。圖10上部繪示了觸控感測期間同步訊號TSHD與觸控驅動訊號TX的波形，其中觸控感測期間同步訊號TSHD與觸控掃描動作S8可以參照圖3A所示觸控感測期間同步訊號TSHD與觸控掃描動作S8的相關說明來類推，故不再贅述。

除了觸控掃描動作S8的第一部分之外，觸控掃描動作S8的第二部分至第五部分是相似的。基於示範目的，在圖10的下部以放大圖繪示了在執行觸控掃描動作S8的第二部分的觸控感測期間P82的觸控驅動訊號TX的波形。在觸控感測期間P83至P85的觸控掃描動作S8的第五部分可以參照以上的相關描述而類推，在此不再贅述。

通常觸控掃描模式AM的觸控驅動訊號TX包括在執行一部分的通常觸控掃描模式之觸控掃描操作的每個觸控感測期間（例如圖10中的P82）中的通常重複波形，而所述通常重複波形相對應於在通常觸控掃描模式AM中的通常掃描率。基於圖10所示範例，觸控驅動訊號TX的通常重複波形包括兩組脈衝，並且每組脈衝包括被發送到對應觸控電極行（例如X2或X3）的觸控電極的八個脈衝。基於圖3A與圖10所示範例，在通常觸控掃描模式AM下的所述通常掃描率可以是120Hz。觸控掃描率為120 Hz表示，在基於顯示幀率60 Hz的一個顯示幀期間內，整個觸控感測器陣列將被完整掃描兩次。其中，在通常觸控掃描模式AM下的所述通常掃描率小於在小睡模式DM下的所述第二掃描率與在快速觸控掃描模式FM下的所述第一掃描率，以及在通常觸控掃描模式AM下的通常重複波形不同於在快速觸控掃描模式FM下的所述第一重複波形。

在圖3A或圖4A的實施例中，快速觸控掃描模式FM的開始和通常觸控掃描模式AM的開始與顯示幀同步訊號（Vsync）同步，這意味著在確定小睡模式下的第一次觸碰事件發生之後，顯示驅動裝置不會立即響應於確定小睡模式下的第一次觸碰事件發生就進入快速觸控掃描模式FM。在另一個實施例中，快速觸控掃描模式FM之開始不需要與顯示幀同步訊號同步，如圖11所示。圖11是依照本發明的一實施例的一種觸控感測操作的時序示意圖。圖11所示實施例可以參照圖3A的相關說明來類推，故不再贅述。請參照圖1與圖11。控制電路132可以將觸控驅動訊號TX配置為在小睡模式DM下基於第二掃描率（例如240Hz或是其他頻率）去掃描觸控顯示面板110的觸控感測器陣列，以確定是否發生觸碰事件。觸控感測電路133可以對觸控顯示面板110的觸控感測器陣列進行小睡模式觸控掃描動作，以及控制電路132可以進行演算法動作，以便判斷有無發生觸碰事件。

在圖11所示實施例中，在小睡模式中的第一次觸碰事件被假設發生在時間t11，該時間t11在第三個小睡模式觸控掃描動作S3執行之前。控制電路132可以在演算法動作A3完成後獲知發生了第一次觸碰事件，並且作為響應於偵測到第一次觸碰事件，觸控顯示驅動裝置130可以結束小睡模式DM並且進入快速觸控掃描模式FM。在這種情況下，觸控顯示驅動裝置130不需要執行第四小睡模式觸控掃描動作。在快速觸控掃描模式FM中，觸控感測電路133在三個觸控感測期間（觸控感測期間同步訊號TSHD為高邏輯準位的期間）內對觸控顯示面板110的觸控感測器陣列執行第一快速觸控掃描模式觸控掃描動作S5，以獲得相應於一個觸控感測幀的觸控感測資訊INF。控制電路132可以基於觸控掃描動作S5所產生的這個觸控感測資訊去進行演算法動作A5，以便產生觸碰事件的觸控座標。在完成演算法動作A5後，控制電路132可以在時間t112進行觸控座標上報動作，以將所述觸控座標提供給主機140。

由於通常觸控掃描模式AM的開始與顯示幀同步訊號同步，因此快速觸控掃描模式FM可以持續到顯示幀同步訊號Vsync的下一個脈衝為止。在快速觸控掃描模式FM結束後，觸控顯示驅動裝置130可以進入通常觸控掃描模式AM。圖11所示通常觸控掃描模式AM的操作可以參照圖3A所示通常觸控掃描模式AM的相關說明來類推，故不再贅述。

在快速觸控掃描模式FM與顯示幀同步訊號同步的情況下，由於觸控顯示驅動裝置130在快速觸控掃描模式FM就能夠檢測與上報觸碰事件，因此觸控顯示驅動裝置130也可以選擇將其保持在快速觸控掃描模式FM中更長的時間。圖12是根據本發明的一實施例的一種觸控感測操作的時序示意圖。圖12所示實施例可以參照圖3A和圖11的相關說明來類推，故不再贅述。請參照圖1與圖12。在圖12所示的實施例中，假設在小睡模式下的第一次觸碰事件發生在時間t12，該時間t12在執行第三小睡模式觸控掃描動作S3之前。控制電路132可以在演算法動作A3完成後獲知發生了第一次觸碰事件，並且作為響應於偵測到第一次觸碰事件，觸控顯示驅動裝置130可以結束小睡模式DM並且進入快速觸控掃描模式FM。觸控顯示驅動裝置130不需要執行第四個小睡模式觸控掃描動作。此外，只要通常觸控掃描模式AM的開始與顯示幀同步訊號同步，即使在顯示幀同步訊號的下一個脈衝已經到來的情況下，觸控顯示驅動裝置130可以在多一個顯示幀期間保持在快速觸控掃描模式FM。

依照不同的設計需求，上述時序產生電路131以及（或是）控制電路132的方塊的實現方式可以是硬體（hardware）、韌體（firmware）、軟體（software，即程式）或是前述三者中的多者的組合形式。

以硬體形式而言，上述時序產生電路131以及（或是）控制電路132的方塊可以實現於積體電路（integrated circuit）上的邏輯電路。上述時序產生電路131以及（或是）控制電路132的相關功能可以利用硬體描述語言（hardware description languages，例如Verilog HDL或VHDL）或其他合適的編程語言來實現為硬體。舉例來說，上述時序產生電路131以及（或是）控制電路132的相關功能可以被實現於一或多個控制器、微控制器、微處理器、特殊應用積體電路（Application-specific integrated circuit, ASIC）、數位訊號處理器（digital signal processor, DSP）、場可程式邏輯閘陣列（Field Programmable Gate Array, FPGA）及/或其他處理單元中的各種邏輯區塊、模組和電路。

以軟體形式及/或韌體形式而言，上述時序產生電路131以及（或是）控制電路132的相關功能可以被實現為編程碼（programming codes）。例如，利用一般的編程語言（programming languages，例如C、C++或組合語言）或其他合適的編程語言來實現上述時序產生電路131以及（或是）控制電路132。所述編程碼可以被記錄/存放在非臨時的記錄媒體（non-transitory recording medium）中。在一些實施例中，所述非臨時的記錄媒體例如包括唯讀記憶體（Read Only Memory，ROM）、非揮發隨機存取記憶體（non-volatile Random Access Memory，NVRAM）、快閃記憶體（flash memory）以及（或是）儲存裝置。所述儲存裝置包括硬碟（hard disk drive，HDD）、固態硬碟（Solid-state drive，SSD）或是其他儲存裝置。在另一些實施例中，所述記錄媒體可以包括「非臨時的電腦可讀取媒體（non-transitory computer readable medium）」。舉例來說，帶（tape）、碟（disk）、卡（card）、半導體記憶體、可程式設計的邏輯電路等可以被使用來實現所述非臨時的電腦可讀取媒體。電腦、中央處理器（Central Processing Unit，CPU）、控制器、微控制器或微處理器可以從所述記錄媒體中讀取並執行所述編程碼，從而實現上述時序產生電路131以及（或是）控制電路132的相關功能。而且，所述編程碼也可經由任意傳輸媒體（通信網路或廣播電波等）而提供給所述電腦（或CPU）。所述通信網路例如是網際網路（Internet）、有線通信（wired communication）網路、無線通信（wireless communication）網路或其它通信介質。

綜上所述，上述諸實施例所述觸控顯示驅動裝置130及其操作方法可以配置觸控驅動訊號TX，以在通常觸控掃描模式AM中基於通常掃描率（例如120Hz）掃描觸控顯示面板110的觸控感測器陣列。響應於小睡模式DM中的第一次觸碰事件發生，觸控顯示驅動裝置130結束小睡模式DM以及進入快速觸控掃描模式FM。控制電路132在緊接通常觸控掃描模式AM之前的所述快速觸控掃描模式FM下可以配置所述觸控驅動訊號TX基於第一掃描率（例如180Hz）掃描觸控顯示面板110的觸控感測器陣列。藉由使用快速觸控掃描模式FM（其觸控掃描率高於在通常觸控掃描模式AM中的通常觸控掃描率），所述觸控顯示驅動裝置130可以在小睡模式下盡可能地縮短初次響應時間。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100:顯示裝置 110:觸控顯示面板 120:選擇電路 130:觸控顯示驅動裝置 131:時序產生電路 132:控制電路 133:觸控感測電路 134:調壓器電路 140:主機 A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8、A9:演算法動作 AM:通常觸控掃描模式 DM:小睡模式 FM:快速觸控掃描模式 INF:觸控感測資訊 MUX:多工器 P3、P51、P52、P53、P81、P82、P83、P84、P85、P91、P101、P102、P103、P104、P105:觸控感測期間 S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10:觸控掃描動作 S210～S220:步驟 t31、t32、t41、t42、t51、t52、t61、t62、t11、t12:時間 TL3、TL4、TL5、TL6、TL11:小睡模式初次響應時間 TSHD:觸控感測期間同步訊號 TSVD:觸控感測幀同步訊號 TX:觸控驅動訊號 VCOM:共同電壓 Vsync:顯示幀同步訊號 X1～X18:行 Y1～Y32:列

圖1是依照本發明的一實施例的一種顯示裝置的電路方塊（circuit block）示意圖。圖2是依照本發明的一實施例的一種觸控顯示驅動裝置的操作方法的流程示意圖。圖3A是依照本發明的一實施例的一種觸控感測操作的時序示意圖。圖3B是依照相關技術的一種觸控感測操作的時序示意圖。圖4A是依照本發明的一實施例的一種觸控感測操作的時序示意圖。圖4B是依照相關技術的一種觸控感測操作的時序示意圖。圖5是依照一實施例說明在小睡模式中觸控顯示面板的觸控感測器陣列的示意圖。圖6是依照一實施例說明在小睡模式中觸控感測期間同步訊號與觸控驅動訊號的時序示意圖。圖7A至圖7C是依照一實施例說明在快速觸控掃描模式中觸控顯示面板的觸控感測器陣列的操作示意圖。圖8是依照一實施例說明在快速觸控掃描模式FM中觸控感測期間同步訊號TSHD與觸控驅動訊號TX的時序示意圖。圖9A至圖9C是依照一實施例說明在通常觸控掃描模式中觸控顯示面板的觸控感測器陣列的操作示意圖。圖10是依照一實施例說明在通常觸控掃描模式中觸控感測期間同步訊號與觸控驅動訊號的時序示意圖。圖11是依照本發明的一實施例的一種觸控感測操作的時序示意圖。圖12是依照本發明的一實施例的一種觸控感測操作的時序示意圖。

100:顯示裝置

110:觸控顯示面板

120:選擇電路

130:觸控顯示驅動裝置

131:時序產生電路

132:控制電路

133:觸控感測電路

134:調壓器電路

140:主機

INF:觸控感測資訊

MUX:多工器

TSHD:觸控感測期間同步訊號

TSVD:觸控感測幀同步訊號

TX:觸控驅動訊號

VCOM:共同電壓

Claims

一種觸控顯示驅動裝置，被配置為驅動一觸控顯示面板，所述觸控顯示驅動裝置包括：一觸控感測電路，被配置為輸出一觸控驅動訊號給該觸控顯示面板的一觸控感測器陣列，以及在一快速觸控掃描模式下從該觸控感測器陣列接收多個觸控感測訊號，其中該觸控驅動訊號被配置為在一通常觸控掃描模式中以一通常掃描率掃描該觸控感測器陣列，以及響應於被確定為在一小睡模式下發生的一觸碰事件而在緊接在該通常觸控掃描模式之前的該快速觸控掃描模式下以一第一掃描率掃描該觸控感測器陣列，其中該第一掃描率大於該通常掃描率；以及一控制電路，耦接至該觸控感測電路，被配置為基於自該觸控感測電路接收的一觸控感測資訊而產生一觸控座標，其中，該觸控感測資訊包括，該觸控感測電路根據在該快速觸控掃描模式下接收的該些觸控感測訊號而產生的資訊。
如請求項1所述的觸控顯示驅動裝置，其中該觸控驅動訊號還被配置為在該小睡模式下以一第二掃描率掃描該觸控感測器陣列以確定是否發生該觸碰事件，其中在該小睡模式下的該第二掃描率大於該通常掃描率。
如請求項2所述的觸控顯示驅動裝置，其中該第二掃描率大於該第一掃描率。
如請求項1所述的觸控顯示驅動裝置，其中該觸控驅動訊號包括與在該快速觸控掃描模式下該第一掃描率相對應的一第一重複波形以及與在該通常觸控掃描模式中該通常掃描率相對應的一通常重複波形，其中該第一重複波形不同於該通常重複波形。
如請求項4所述的觸控顯示驅動裝置，其中該觸控驅動訊號更包括與在該小睡模式下一第二掃描率相對應的一第二重複波形，其中在該小睡模式下的該第二掃描率大於該通常掃描率，以及該第二重複波形不同於該通常重複波形。
如請求項1所述的觸控顯示驅動裝置，其中該快速觸控掃描模式持續到一顯示幀同步訊號的一下一個脈衝為止。
一種觸控顯示驅動裝置的操作方法，包括：由一觸控感測電路輸出一觸控驅動訊號給一觸控顯示面板的一觸控感測器陣列，其中該觸控驅動訊號被配置為在一通常觸控掃描模式中以一通常掃描率掃描該觸控感測器陣列，以及響應於被確定為在一小睡模式下發生的一觸碰事件而在緊接在該通常觸控掃描模式之前的一快速觸控掃描模式下以一第一掃描率掃描該觸控感測器陣列，其中該第一掃描率大於該通常掃描率；由該觸控感測電路在該快速觸控掃描模式下從該觸控感測器陣列接收多個觸控感測訊號；以及由一控制電路基於自該觸控感測電路接收的一觸控感測資訊而產生一觸控座標，其中，該觸控感測資訊包括，該觸控感測電路根據在該快速觸控掃描模式下接收的該些觸控感測訊號而產生的資訊。
如請求項7所述的操作方法，其中該觸控驅動訊號還被配置為在該小睡模式下以一第二掃描率掃描該觸控感測器陣列以確定是否發生該觸碰事件，其中在該小睡模式下的該第二掃描率大於該通常掃描率。
如請求項8所述的操作方法，其中該第二掃描率大於該第一掃描率。
如請求項7所述的操作方法，其中該觸控驅動訊號包括與在該快速觸控掃描模式下該第一掃描率相對應的一第一重複波形以及與在該通常觸控掃描模式中該通常掃描率相對應的一通常重複波形，其中該第一重複波形不同於該通常重複波形。
如請求項10所述的操作方法，其中該觸控驅動訊號更包括與在該小睡模式下一第二掃描率相對應的一第二重複波形，其中在該小睡模式下的該第二掃描率大於該通常掃描率，以及該第二重複波形不同於該通常重複波形。
如請求項7所述的操作方法，其中該快速觸控掃描模式持續到一顯示幀同步訊號的一下一個脈衝為止。