使用显示设备的公共电极进行触摸检测的方法和系统技术方案

本申请涉及使用显示设备的公共电极进行触摸检测的方法和系统。显示设备的显示像素阵列包括一系列被设置在显示电极和公共电极之间的显示像素。对于触摸感测，处理设备用一积分电压来驱动部分公共电极，此积分电压以预定转换速率变化一电压变化值。处理设备还以同步的方式驱动与此部分公共电极相对应的部分显示电极，从而减少与此部分公共电极相关联的寄生电容对触摸感测的影响。此部分显示电极中的每单个显示电极被一显示电压驱动，此显示电压也以预定转换速率变化上述电压变化值。与上述部分公共电极相对应的一电容式感测信号在驱动上述部分公共电极和部分显示电极的同时，可以在一电容感测电路的输出处被测量到。

【技术实现步骤摘要】
使用显示设备的公共电极进行触摸检测的方法和系统
所公开的实施方式总地涉及显示设备中的触摸检测，包括但不限于用于配置显示设备的公共电极以既用于驱动显示像素还用于感测触摸事件的方法和系统，从而避免在显示设备中引入单独的触摸感测阵列。
技术介绍
利用电容式感测阵列的触摸屏广泛应用于当今的工业和消费产品市场。电容式感测阵列可能被发现存在于蜂窝电话、GPS设备、机顶盒、照相机、计算机屏幕、MP3播放器、数字平板计算机等中，取代机械按钮、旋钮和其他传统的用户接口控件。电容式感测阵列通常设置在触摸屏的触摸感测表面下方，并且包括电容式感测元件的阵列。当对象(例如，手指、手、触控笔、或另一对象)与触摸感测表面接触或在触摸感测表面上方悬停时，这些电容式感测元件的电容发生变化。耦合到电容式感测阵列的处理设备然后测量电容式感测元件的电容和/或识别电容式感测元件的电容变化，以确定与触摸感测表面相关联的对象的触摸或存在。电容式感测阵列的使用提供了在许多恶劣条件下可行的方便且可靠的用户接口解决方案。尽管由电容式感测元件制成的电容式感测阵列已被广泛用于许多工业和消费产品中，但其经常涉及与用于触摸屏的显示功能的其他材料层分离的一个或多个专用触摸感测层。将触摸检测集成到传统触摸屏的现有的显示相关的基础设施中而不对触摸屏的显示功能造成任何不利影响将是有益的。
技术实现思路
触摸检测与包括显示像素阵列的显示屏集成。显示屏通常包括用于向显示像素阵列中的每个显示像素提供偏置电压或参考电压的公共电极层。相应地，在本申请的各种实施方式中，显示屏的公共电极层被配置为使用电容式感测元件来在为触摸检测分配的第一组持续时间期间检测在显示像素阵列上的触摸事件，并同时在为显示分配的第二组持续时间期间向显示像素阵列的显示像素提供偏置或参考电压。具体而言，在为触摸检测分配的第一组持续时间期间，用以预定转换速率变化预定电压变化值的积分电压来驱动一组公共电极。电容式地耦合到该组公共电极的一个或多个电节点也以相同的转换速率被驱动，并具有与该组驱动公共电极相同的电压变化，从而减少一个或多个电节点与该组公共电极之间的寄生电容对通过该组公共电极实现的触摸检测的影响。此外，在一些实施方式中，预定转换速率被预先确定为小于预定的转换速率阈值，使得电容式感测信号不会过冲而在相应的电容感测电路中造成电流饱和。根据本申请的一方面，在耦合到显示像素阵列的处理设备处实现使用显示像素阵列来检测触摸事件的方法。显示像素阵列包括多个显示像素、多个显示电极、以及多个公共电极，并且每个显示像素被设置在显示电极和公共电极之间。该方法包括：在触摸感测状态下，将多个公共电极的第一子集电耦合到用于触摸检测的电容感测电路，以及用以预定转换速率变化第一电压变化值的积分电压来驱动公共电极的第一子集。该方法还包括以与公共电极的第一子集同步的方式驱动与公共电极的第一子集相对应的显示电极的第一子集，从而减少与公共电极的第一子集相关联的寄生电容的影响。显示电极的第一子集中的每一者用以预定转换速率变化第一电压变化值的调整电压来驱动。该方法还包括在驱动公共电极的第一子集和显示电极的第一子集的同时，在电容感测电路的输出处测量与公共电极的第一子集相关联的电容感测信号。在本申请的又一方面，触摸感测系统包括显示像素阵列和处理设备。显示像素阵列包括多个显示像素、多个显示电极、以及多个公共电极，并且每个显示像素被设置在显示电极和公共电极之间。处理设备耦合到显示像素阵列，并且还包括处理核心、耦合到处理核心的存储器、以及耦合到处理核心的电容感测电路。存储器存储一个或多个程序，这些程序被配置为由处理核心执行以控制触摸感测系统的触摸感测状态和显示驱动状态。电容感测电路被配置为实现本文所描述的用于检测触摸事件的方法。因此，设备、存储介质、和系统被配设使用显示像素阵列来检测触摸的方法，从而减少与显示像素阵列相关联的寄生电容的影响，并且增加了有效性、效率、以及用户对这种系统的满意度。这样的方法可以补充或替代使用专用触摸感测层来检测触敏表面上的触摸的传统方法。更重要的是，本文所描述的方法、系统、和设备将触摸检测集成到传统触摸屏中的现有的显示相关的基础设施中而不对触摸屏的显示功能造成任何不利影响。附图说明为了更好地理解所描述的各种实施方式，下面将结合以下附图参考具体实施方式的描述，其中相同的参考标号指代整个附图中相应的部分。图1是示出根据一些实施方式的具有显示驱动信号并处理电容式感测信号的处理设备的电子系统的框图。图2A示出了根据一些实施方式的包括被重新配置为电容式感测阵列的公共电极阵列的示例触摸屏组件(例如，液晶显示屏)。图2B示出了根据一些实施方式的在显示驱动状态下由显示电极和公共电极驱动的示例显示像素。图3A是根据一些实施方式的被重新配置为作为电容式感测阵列128进行操作的示例显示像素阵列，以及图3B是根据一些实施方式的由图3A中示出的显示像素阵列的一组公共电极重新配置的示例电容式感测元件。图4是根据一些实施方式的由显示设备的公共电极重新配置的并且受寄生电容影响的示例电容式感测元件。图5A是根据一些实施方式的被配置为感测电容式感测阵列的感测元件的自电容的示例电容感测电路的电路图。图5B是根据一些实施方式的被配置为驱动用于触摸检测的电容式感测阵列的感测元件的示例衰减器驱动器的电路图。图6A是根据一些实施方式的补偿与示例电容式感测阵列的感测元件相关联的寄生电容的电子系统，该示例电容式感测阵列根据显示设备的公共电极来重新配置。图6B示出了根据一些实施方式的在触摸感测状态下由显示电极和公共电极驱动的示例显示像素。图7A和图7B分别是根据一些实施方式的栅极电压生成器，该栅极电压生成器是基于电阻式电平移位器来构造的并且被配置为在触摸感测状态下使得TFT导通(turn-on)电压VGH和TFT关断(turn-off)电压VGL跟踪积分电压VY的变化。图8A和8B分别是根据一些实施方式的栅极电压生成器，该栅极电压生成器是基于电容式电平移位器来构造的并且被配置为在触摸感测状态下使得TFT导通电压VGH和TFT关断电压VGL跟踪积分电压VY的变化。图9A和图9B分别是根据一些实施方式的栅极电压生成器，该栅极电压生成器是基于接地击穿(groundkicker)电平移位器来构造的并且被配置为在触摸感测状态下使得TFT导通电压VGH和TFT关断电压VGL跟踪积分电压VY的变化。图10是根据一些实施方式的使用显示像素阵列来检测触摸事件的方法的流程图。贯穿附图的多个视图，相同的参考标号指代对应的部分。具体实施方式现在将详细参考实施方式，其示例在附图中示出。在以下详细描述中，阐述了许多具体细节以便提供对各种所描述的实施方式的透彻理解。然而，对本领域的普通技术人员显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践各种所描述的实施方式。在其他实例中，未详细描述众所周知的方法、过程、组件、电路、和网络，以免不必要地模糊实施方式的方面。根据本申请的各种实施例，触摸检测不是通过使用一个或多个专用触摸感测层来实现的。而是将触摸检测集成到传统触摸屏中的现有的显示相关的基础设施(例如，显示像素的公共电极和相关的处理电路)中而不对触摸屏的显示功能造成任何不利影响。触摸屏通常包括显示像素阵列，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种使用显示像素阵列来检测触摸事件的方法，包括：在耦合到所述显示像素阵列的处理设备处并且在触摸感测状态下执行下述操作，所述显示像素阵列包括多个显示像素、多个显示电极、以及多个公共电极，其中每个显示像素被设置在显示电极和公共电极之间，所述操作包括：将所述多个公共电极的第一子集电耦合到用于触摸检测的电容感测电路；用以预定转换速率变化第一电压变化值的积分电压来驱动所述公共电极的第一子集；以与所述公共电极的第一子集同步的方式来驱动与所述公共电极的第一子集相对应的显示电极的第一子集，从而减少与所述公共电极的第一子集相关联的寄生电容的影响，其中，所述显示电极的第一子集中的每个显示电极用以所述预定转换速率变化所述第一电压变化值的经调整的显示电压来驱动；以及在驱动所述公共电极的第一子集和所述显示电极的第一子集的同时，在所述电容感测电路的输出处测量与所述公共电极的第一子集相关联的电容式感测信号。

【技术特征摘要】
2017.03.22 US 15/466,7601.一种使用显示像素阵列来检测触摸事件的方法，包括：在耦合到所述显示像素阵列的处理设备处并且在触摸感测状态下执行下述操作，所述显示像素阵列包括多个显示像素、多个显示电极、以及多个公共电极，其中每个显示像素被设置在显示电极和公共电极之间，所述操作包括：将所述多个公共电极的第一子集电耦合到用于触摸检测的电容感测电路；用以预定转换速率变化第一电压变化值的积分电压来驱动所述公共电极的第一子集；以与所述公共电极的第一子集同步的方式来驱动与所述公共电极的第一子集相对应的显示电极的第一子集，从而减少与所述公共电极的第一子集相关联的寄生电容的影响，其中，所述显示电极的第一子集中的每个显示电极用以所述预定转换速率变化所述第一电压变化值的经调整的显示电压来驱动；以及在驱动所述公共电极的第一子集和所述显示电极的第一子集的同时，在所述电容感测电路的输出处测量与所述公共电极的第一子集相关联的电容式感测信号。2.根据权利要求1所述的方法，还包括：根据用于显示驱动状态的预定占空比来在一显示驱动状态和所述触摸感测状态之间交替，从而检测与和所述显示像素阵列相关联的触摸感测表面的接触或接近而不干扰所述显示像素阵列的当前显示操作。3.根据权利要求1所述的方法，还包括：以与所述公共电极的第一子集同步的方式来驱动公共电极的第二子集，其中所述公共电极的第二子集与所述公共电极的第一子集不同。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述公共电极的第二子集位于所述公共电极的第一子集的同一行或同一列中。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述显示电极的第一子集中的每个显示电极由耦合到栅极电极和源极电极的薄膜晶体管(TFT)来驱动，并且驱动所述显示电极的第一子集还包括：针对所述显示电极的第一子集中的每个显示电极，以与所述公共电极的第一子集同步的方式来驱动所述栅极电极和所述源极电极两者，其中所述栅极电极和所述源极电极分别由栅极电压和源极电压来驱动，并且所述栅极电压和所述源极电压均以所述预定转换速率变化所述第一电压变化值。6.根据权利要求1所述的方法，其中，测量所述电容式感测信号还包括：以与所述公共电极的第一子集同步的方式来驱动显示电极的第二子集，其中所述显示电极的第二子集不同于所述显示电极的第一子集，并且对应于与所述公共电极的第一子集和所述显示电极的第一子集相对应的那些显示像素不同的显示像素的子集。7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述显示像素阵列包括与第一数目的显示电极相对应的第一数目的显示像素，并且被划分为第二数目的像素集合，所述第二数目的像素集合中的一个像素集合包括与所述显示电极的第一子集和所述公共电极的第一子集相对应的显示像素的第一子集。8.根据权利要求7所述的方法，还包括：在所述触摸感测状态下扫描所述第二数目的像素集合中的每个像素集合，从而检测与和所述显示像素阵列相关联的触摸感测表面的接触或接近而不干扰所述像素显示阵列的当前显示操作。9.根据权利要求7所述的方法，其中，所述公共电极的第一子集包括第三数目的公共电极，所述第三数目的公共电极中的每个公共电极对应于所述显示电极的第一子集中的一个显示电极。10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述公共电极的第一子集包括与所述显示电极的第一子集相对应的单个公共电极。11.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：丹尼斯·埃利斯，马克西姆·普莱比特克，提姆·麦卡锡，
申请(专利权)人：谱瑞科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US