触控显示控制装置及触控显示装置的制作方法

本发明涉及触控显示技术领域，特别涉及一种触控显示控制装置及触控显示装置。

背景技术：

触控与显示驱动器集成(tddi，touchanddisplaydriverintegration)是一种将触控芯片与显示芯片整合进单一芯片的技术，在目前的触控显示中得到了越来越广泛的应用。

对于触控与显示驱动器集成型触控显示装置来说，公共电压vcom和触控感应通道会共用节点，显示驱动与触摸检测分时进行，触控显示装置的触控线在显示阶段要接入公共电压vcom，会造成公共电压vcom难以维持在理想电压范围内，进而影响画面的显示质量。

图1示出了现有技术中触控显示面板与触控显示控制装置连接处的等效电路图。具体地，图1示出了触控显示面板中感应线与触控显示控制装置中触控模块的连接点处的等效电路图(图中虚线表示触控显示面板与触控显示控制装置的交界处)。c1，c2，…，cn分别表示触控显示面板上激励电极与感应电极之间的耦合电容，感应线rx1，rx2，…rxn(以下统称感应线rx)分别在节点q1，q2，…，qn(以下统称节点q)处与触控显示控制装置相连接。感应线rx1，rx2，…rxn本身分别具有阻抗r1，r2，…，rn(下文统称引线阻抗r)，且由于感应线rx的长短不一会导致引线阻抗r各不相同；触控显示控制装置内部的公共电压输出端与节点q连接处会由于开关的存在而具有阻抗r1’，r2’，…，rn’(下文统称开关阻抗r’)。引线阻抗r和开关阻抗r’的存在会对节点q处的电压造成影响。节点q在显示阶段接入公共电压vcom时，各个节点q1，q2，…，qn处的电压不一致，在某些极端情况下，甚至会导致无法在有限的充电时间内达到期望的公共电压vcom，从而使显示画面上有横纹或竖纹产生，影响画面的显示质量。

技术实现要素：

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种触控显示控制装置及触控显示装置，能够补偿触控显示装置与触控显示面板之间连接处的电压波动，并降低了调节时间，从而避免了显示画面上出现横纹或竖纹。

根据本发明的一方面，提供一种触控显示装置，包括：触控模块，用于进行触控检测，所述触控模块具有多条触控检测通道，以分别经由所述多条触控检测通道接收多路触控感应信号来进行触控检测；显示控制模块，用于进行显示控制；公共电压输入模块，用于将公共电压信号提供至多个公共电压输入节点；以及选择模块，用于选择性地将所述多条触控检测通道和所述多个公共电压输入节点接入至触控显示面板，使得所述显示控制模块与所述触控模块以分时的方式进行所述显示控制和所述触控检测，其中，所述触控显示控制装置还包括连接在所述选择模块和所述多个公共电压输入节点之间的至少一个补偿模块，每个所述补偿模块与相应的所述公共电压输入节点连接以获得相应的节点电压，并根据基准电压和所述节点电压产生补偿控制信号，所述补偿控制信号用于选通与该所述公共电压输入节点连接的充电路径或泄放路径。

优选地，所述补偿模块包括：第一输入端，与所述公共电压输入节点连接以获得相应的节点电压；第二输入端，用于接收基准电压；控制单元，用于根据所述节点电压和所述基准电压产生所述补偿控制信号。

优选地，所述补偿模块还包括串联连接在第一供电电压与第二供电电压之间的第一晶体管和第二晶体管，所述第一晶体管和所述第二晶体管的第一极分别接收所述第一供电电压和所述第二供电电压，所述第一晶体管和所述第二晶体管的第二极连接到所述公共电压输入节点，所述第一晶体管和所述第二晶体管的控制极接收所述补偿控制信号。

优选地，所述控制单元包括迟滞比较器；所述迟滞比较器包括输出端，所述输出端分别与所述第一晶体管的控制极和所述第二晶体管的控制极相连接，用于输出所述补偿控制信号。

优选地，所述补偿控制信号包括第一控制信号和第二控制信号；在所述第一控制信号的控制下，所述第一晶体管关闭，所述第二晶体管开启，所述泄放路径选通；在所述第二控制信号的控制下，所述第一晶体管开启，所述第二晶体管关闭，所述充电路径选通，其中，所述触控显示控制装置包括上限阈值和下限阈值，所述节点电压高于所述上限阈值时，所述输出端输出所述第一控制信号；所述节点电压低于所述下限阈值时，所述输出端输出所述第二控制信号。

优选地，所述第一供电电压高于所述第二供电电压；所述第一晶体管包括p型mos管，所述第二晶体管包括n型mos管；所述第一极为源极，所述第二极为为漏极，所述控制极为栅极。

优选地，所述触控显示控制装置与所述触控显示面板的多个连接处作为所述公共电压输入节点，所述触控显示控制装置还包括分别与多个所述公共电压输入节点相连接的多个所述补偿模块，每个所述补偿模块用于对耦合到对应的所述公共电压输入节点产生所述补偿控制信号。

优选地，所述触控显示控制装置为触控与显示驱动器集成控制装置。

根据本发明的另一方面，提供一种触控显示芯片，包括如前所述的触控显示控制装置。

根据本发明的又一方面，提供一种触控显示装置，包括：触控显示面板，包括多个触控电极，所述多个触控电极经由多条触控线从所述触控显示面板引出；以及如前所述的触控显示控制装置，其中，所述触控模块与所述多条触控线相连接，每个所述触控检测通道与相应的所述触控线相连接。

根据本发明的再一方面，提供一种电子设备，包括如前所述的触控显示控制装置。

本发明实施例提供的触控显示控制装置及触控显示装置，包括用于加速触控显示装置与触控显示面板连接节点处的上下拉能力的缓冲模块，缓冲模块包括迟滞比较器和两种不同类型的晶体管，在显示时段，连接节点处的电压波动超过预设区间时，补偿模块在较短时间内将节点处的电压拉回预设区间，减轻电压波动的影响，使公共电压对各节点处的驱动能力一致，避免了显示画面上有横纹或竖纹产生。

本发明实施例提供的触控显示控制装置及触控显示装置，包括迟滞比较器、用作上拉的pmos管以及用作下拉的nmos管，并相应地设计了电路连接关系，能够对预设区间进行设定，并且在本发明实施例的电路结构中，能够避免体效应(bodyeffect)。

本发明实施例提供的触控显示控制装置及触控显示装置，根据基准电压和节点电压产生的补偿控制信号用于选通充电路径和泄放路径，利用的是mos管的饱和工作区，电流大，具有更快的上拉或下拉速度。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1示出了现有技术中触控显示面板与触控显示控制装置连接处的等效电路图；

图2示出了根据本发明实施例的显示面板的等效电路图；

图3示出了根据本发明实施例的触控模块的等效电路图；

图4示出了根据本发明实施例的触控显示装置内部的连接结构示意图；

图5示出了根据本发明实施例的触控模块与触控面板之间的连接结构示意图；

图6示出了根据本发明实施例的感应线与触控显示控制装置连接处的结构示意图；

图7示出了根据本发明实施例的补偿模块的电路示意图；

图8示出了根据本发明实施例的触控显示面板与触控显示控制装置的连接结构的电路示意图；

图9示出了根据本发明实施例的触控显示装置控制方法的控制原理示意图；

图10示出了根据本发明实施例的触控显示装置在从触控阶段切换到显示阶段时节点p处的电压信号的示意图。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本发明的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，在图中可能未示出某些公知的部分。

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。在下文中描述了本发明的许多特定的细节，例如部件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本发明。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本发明。

应当理解，在描述部件的结构时，当将一层、一个区域称为位于另一层、另一个区域“上面”或“上方”时，可以指直接位于另一层、另一个区域上面，或者在其与另一层、另一个区域之间还包含其它的层或区域。并且，如果将部件翻转，该一层、一个区域将位于另一层、另一个区域“下面”或“下方”。

本发明实施例可以以各种形式呈现，以下将描述其中一些实施例。

图2和图3分别示出了根据本发明实施例的显示面板和触控模块的等效电路图。

在图2中以液晶显示装置为例，示出了根据本发明实施例的显示面板210。如图2所示，显示面板210包括栅极驱动模块211、源极驱动模块212、多个薄膜晶体管t以及在像素电极和公共电极之间形成的多个像素电容clc。所述多个薄膜晶体管t组成阵列。栅极驱动模块211经由多条栅极扫描线g1至gm分别连接至相应行的薄膜晶体管t的栅极，用于以扫描的方式提供栅极电压g1至gm，从而在一个图像帧周期中，选通不同行的薄膜晶体管。源极驱动模块212经由多条源极数据线s1至sn分别连接至相应列的薄膜晶体管t的源极，用于在各行的多个薄膜晶体管t选通时，分别向各列的多个薄膜晶体管t提供与灰阶相对应的灰阶电压。其中，m和n是自然数。所述多个薄膜晶体管t的漏极分别连接至相应的一个像素电容clc。在选通状态下，源极驱动模块212经由源极数据线和薄膜晶体管t，将灰阶电压施加在像素电容clc上。像素电容clc上的电压作用在液晶分子上，从而改变液晶分子的取向，以实现与灰阶相对应的透光率。为了在像素的更新周期之间保持电压，像素电容clc可以并联存储电容cs以获得更长的保持时间。

本实施例中是以液晶显示装置为例说明显示装置的内部结构及连接关系，但本发明的显示装置不限于液晶显示装置。

在图3中以电容式触控为例，示出了根据本发明实施例的触控模块120。如图3所示，触控模块120包括触控驱动模块121、触控感应模块122、以及在激励电极和感应电极之间形成的多个感应电容c。所述多个感应电容c组成阵列。触控驱动模块121经由扫描线tx1至txm连接至所有行的激励电极，用于以扫描的方式提供激励信号，从而在一个触控帧周期中，依次向不同行的激励电极提供激励信号。触控感应模块122经由感应线rx1至rxn连接至所有列的感应电极，从而接收相应列的感应信号。其中，m和n是自然数。触控驱动模块121例如产生交流电信号作为激励信号，触控感应模块122例如接收交流电信号形式的感应信号，根据感应信号检测出电流值，进一步根据电流值的大小获得驱动电极和感应电极交叉点的电容值，从而判断是否在该点产生触摸动作。

虽然以上以m和n为例来描述显示面板与触控模块中的走线数目，然而本领域技术人员应清楚，以上仅仅是为了便于描述，实际应用中显示面板与触控模块中的走线数目不一定相同。且本实施例仅是以互电容式触控为例说明触控模块的结构及工作原理，但本领域技术人员应清楚，以上仅为触控模块的一例，而本发明的触控模块不限于此。

图4示出了根据本发明实施例的触控显示装置内部的连接结构示意图。如图4所示，触控显示装置包括触控显示控制装置100和触控显示面板200。

触控显示控制装置100可以包括显示控制模块110和触控模块120。显示控制模块110可以包括上述的栅极驱动模块211、源极驱动模块212。触控模块120可以包括上述的触控驱动模块121和触控感应模块122。显示控制模块110和触控模块120可以例如采用tddi技术集成在一颗芯片中，触控检测与显示驱动以分时的方式进行。

触控显示面板200可以包括整合在一起的显示面板210和触控面板220，整合方式可以根据需要来选择，例如但不限于on-cell、in-cell等等。显示面板210上设有上述的薄膜晶体管t、像素电极、公共电极以及相应的走线，触控面板220上设有上述激励电极、感应电极和相应的走线。

图5示出了根据本发明实施例的触控模块与触控面板之间的连接结构示意图。如图5所示，本发明实施例的触控面板220上设有阵列形式的多个感应电极y和多个激励电极t，相邻的激励电极t与感应电极y之间的耦合电容会由于触摸而发生变化，基于此可以检测到触摸。激励电极t和感应电极y分别经由多条触控线tx和rx从触控面板220引出。具体地，激励电极t经由多条扫描线tx连接至触控模块120(具体地，连接至触控模块120中的触控驱动模块121)，以便接收激励信号。感应电极y经由多条感应线rx连接至触控模块120(具体地，连接至触控模块120中的触控感应模块122)，以向其提供触摸感应信号，连接至触控模块120的多条感应线rx长短不一，各引线的阻抗也不尽相同。图5中电极形状和布置仅为示例，本公开的实施例不限于此，在实际应用中可以根据需要选择其他形式的电极形状和布置方式，例如三角形、e字形以及其他形状，另外也可以将激励电极t作为感应电极，而将感应电极y作为激励电极使用。

图6示出了根据本发明实施例的感应线与触控显示控制装置连接处的结构示意图。如图6所示，触控显示控制装置100包括公共电压输入模块101和补偿模块102。公共电压输入模块101用于提供公共电压。补偿模块102用于在公共电压输入节点p(以下简称为节点p)处的节点电压偏移超过预设值时，选通充电路径或泄放路径以消除该电压偏移。

具体地讲，公共电压输入模块101用于将公共电压信号vcom接入触控显示面板。公共电压输入模块101包括第一输入端(正输入端)、第二输入端(负输入端)和输出端。第一输入端接收公共电压信号vcom，第二输入端与输出端相连接，输出端输出公共电压信号vcom。

由于引线阻抗r和开关阻抗r’的存在，不同节点p处的电压会有不同的电压偏移。补偿模块102用于在节点p的电压偏移超过预设值时，消除该电压偏移。补偿模块102包括第一输入端(正输入端)、第二输入端(负输入端)和输出端。第一输入端(正输入端)与输出端相连接，形成正反馈；第二输入端(负输入端)接收参考公共电压信号vcom_ref；输出端与节点p相连接。

在本发明的一个优选实施例中，触控显示控制装置100采用了tddi技术，集成了显示控制模块110和触控模块120。与节点p相连接的还包括选择模块mux。选择模块mux用于选择性地将触控模块120和公共电压信号vcom接入触控显示面板200。例如，选择模块mux可以包括选择开关，其在一控制信号的控制下选择触控检测通道和公共电压信号vcom之一接入触控显示面板200的感应线rx。具体地，在触控检测阶段，选择模块mux在控制信号的作用下将触控检测通道接入触控显示面板200，触控模块120经由多条触控检测通道接收多路触摸感应信号来进行触摸检测，确定触控位置；在显示阶段，选择模块在控制信号的作用下将公共电压信号vcom接入触控显示面板200的感应线rx，在该阶段，显示控制模块110驱动触控显示面板200显示画面。

在本发明的一个优选实施例中，公共电压输入模块101的输出端经过选择模块mux与触控显示面板200的多条感应线rx1，rx2，…，rxn分别相连，并分别形成节点p1，p2，p3，…，pn(下文统称为节点p)。每个节点p处连接一个补偿模块102，每个补偿模块102用于在耦合到对应节点p的电压偏移超过预设值时抵消该电压偏移。

以上以tddi面板为例描述本发明各模块之间的连接关系，然而本领域技术人员应清楚，以上仅仅是为了便于描述，实际应用中触控显示控制装置不一定只采用tddi技术。

图7示出了根据本发明实施例的补偿模块的电路示意图。如图7所示，补偿模块102包括串联在第一供电电压iovcc与第二供电电压vcl之间的第一晶体管mp和第二晶体管mn以及迟滞比较器1021。

第一晶体管mp包括控制极g1，第一极s1和第二极d1；第二晶体管mn包括控制极g2，第一极s2和第二极d2。第一晶体管mp的第一极s1与第二晶体管mn的第一极s2分别接收第一供电电压iovcc和第二供电电压vcl。第一晶体管mp的第二极d1与第二晶体管mn的第二极d2相互连接，并且连接到对应的节点p。第一晶体管mp的控制极g1与迟滞比较器1021相连接，接收第一控制信号(pg信号)；第二晶体管mn的控制极g2与迟滞比较器1021相连接，接收第二控制信号(ng信号)。

迟滞比较器1021包括第一输入端(正输入端)、第二输入端(负输入端)以及输出端。第一输入端接收公共电压信号vcom，第二输入端接收参考公共电压信号vcom_ref(基准电压)，输出端用于输出控制信号。迟滞比较器1021的输出端分别与第一晶体管和第二晶体管相连接，控制信号可分为与第一晶体管相连接的第一控制路径(pg路径)以及与第二晶体管相连接的第二控制路径(ng路径)。

在本发明的一个优选实施例中，第一供电电压iovcc高于第二供电电压vcl。优选地，第一供电电压为正向供电电压，例如1.8v，第二供电电压为负向供电电压，例如-3v。例如，第一供电电压处于1.8v-2v之间，第二供电电压处于-3.3v-(-3v)之间。例如，第一供电电压处于2v-3.6v之间，第二供电电压处于-5v-(-3v)之间。实际电压可以根据电路需求确定。

在本实施例中，第一晶体管mp包括p型mos晶体管，第二晶体管mn包括n型mos晶体管，上述第一极为源极，第二极为漏极，控制极为栅极。

在上述实施例中，根据基准电压和节点电压产生的补偿控制信号用于选通充电路径和泄放路径，利用的是mos管的饱和工作区，电流大，具有更快的上拉或下拉速度。

图8示出了根据本发明实施例的触控显示面板与触控显示控制装置的连接结构的电路示意图。图9示出了根据本发明实施例的触控显示装置控制方法的控制原理示意图。结合图7、图8和图9，对触控显示控制装置100的工作原理进行说明。

公共电压输入模块101用于将公共电压信号vcom接入触控显示面板。在显示阶段，触控显示控制装置100将公共电压信号vcom接入触控显示面板200上的感应线rx1，rx2，…，rxn。当公共电压信号vcom大于参考公共电压信号vcom_ref和上偏离电压阈值(os+)之和时，迟滞比较器1021的输出端输出第二控制信号，第二控制信号分别经由第一控制路径和第二控制路径输出至第一晶体管mp和第二晶体管mn的控制极。在第二控制信号的控制下，第一晶体管mp不打开，第二晶体管mn会打开(即选通了泄放路径)，对节点p处的公共电压信号vcom作下拉，加速公共电压信号vcom回到参考公共电压信号vcom_ref(如图9(b)所示)；当公共电压信号vcom小于参考公共电压信号vcom_ref和下偏离电压阈值(os-)之差时，迟滞比较器1021的输出端输出第一控制信号，第一控制信号分别经由第一控制路径和第二控制路径输出至第一晶体管mp和第二晶体管mn的控制极。在第一控制信号的控制下，第二晶体管mn不打开，第一晶体管mp会打开(即选通了充电路径)，对节点p处的公共电压信号vcom作上拉，加速公共电压信号vcom回到参考公共电压信号vcom_ref(如图9(a)所示)。

在上述实施例中，上偏离电压阈值(os+)和下偏离电压阈值(os-)的大小可以根据具体情况，通过对迟滞比较器的设置进行设定。当设定为较小的阈值时，节点p处的电压波动范围较小，将公共电压信号拉回至参考公共电压信号的效果会越好；当设定为较大的阈值时，节点p处的电压波动范围较大。

在上述实施例中，迟滞比较器、用作上拉的pmos管以及用作下拉的nmos管之间有特殊的电路连接关系，能够避免体效应(bodyeffect)。

根据上述分析可以看出，迟滞比较器1021有两个门限电压。输入单方向变化时，输出只跳变一次。输入由大变小时，对应小的门限电压；输入由小变大时，对应大的门限电压。在两个门限电压之间，输出保持原来的输出。补偿模块在节点电压单方向地穿过由上限阈值和下限阈值构成的预设区间的过程中，用于消除电压偏离的控制信号仅发生一次变化。

在本发明的一个优选实施例中，迟滞比较器1021接收初始的公共电压信号vcom以及参考公共电压信号vcom_ref。当初始的公共电压信号vcom处于参考公共电压信号vcom_ref和上偏离电压阈值(os+)之和与参考公共电压信号vcom_ref和下偏离电压阈值(os-)之差之间时，迟滞比较器1021的输出端不输出信号，第一晶体管mp和第二晶体管mn均处于关闭状态。在从触控阶段切换到显示阶段之前，对迟滞比较器1021进行复位，即迟滞比较器1021的输出端不再输出信号。当公共电压信号vcom超出预设区间时，迟滞比较器1021输出相应的控制信号。

图10示出了根据本发明实施例的触控显示装置在从触控阶段切换到显示阶段时节点p处的电压信号的示意图。图中横坐标表示时间，纵坐标表示电压，虚线表示采用传统技术的节点p处的电压信号，实线表示本发明实施例的节点p处的电压信号。如图10所示，传统技术中，在从触控阶段切换到显示阶段时，将vcom接入感应线rx，节点p处的电压从t0开始迅速从电压vcom上升到电压v2，直到t2时刻回落到电压vcom。在本发明实施例中，节点p处的电压在上升到v1之后，在t1时刻回落到电压vcom。可以看出，与现有技术相比，本发明实施例的装置在节点p处的电压波动范围更小，并且能够更快速地稳定到期望水平，节点p处的电压可以在短时间内迅速回到公共电压vcom，各感应电极连接线上的电压稳定在期望范围内，减轻了对显示画面的影响。

在本发明的一个实施例中，提供一种触控显示芯片，包括上述的触控显示控制装置100。

在本发明的一个实施例中，提供一种触控显示装置，包括：触控显示面板，包括多个触控电极，多个触控电极经由多条触控线从触控显示面板引出；以及上述的触控显示控制装置100，其中触控模块与多条触控线相连，每个触控检测通道与相应的触控线相连，触控检测通道与触控线的连接节点与补偿模块相连。

应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。