用于使用触摸集成显示器操作的触摸控制器和显示驱动器之间的接口和同步方法
【专利说明】用于使用触摸集成显示器操作的触摸控制器和显示驱动器 之间的接口和同步方法
[0001] 相关申请
[0002] 本申请还要求于2012年7月19日提交的第61/673,680号美国临时申请的权益， 该美国临时申请的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
[0003] 本公开大体涉及电容传感系统，且更具体地涉及用于使用具有集成的触摸层（例 如，内嵌式（in-cell)面板）的显示器的操作的触摸控制器和显示驱动器。
[0004] 背景
[0005] 电容传感系统可以感测产生在电极上的反映电容变化的电信号。这种电容变化可 以表明触摸事件（即，物体邻近特定的电极）。电容传感元件可以用来取代机械按钮、旋钮 和其它类似的机械的用户界面控件。电容传感元件的使用允许消除复杂的机械开关和按 钮，在恶劣的条件下提供可靠的操作。此外，电容传感元件被广泛应用于现代的客户应用程 序，在现有的产品中提供新的用户界面选项。电容传感元件的范围可以覆盖从单一的按钮 变化到布置为用于触摸感应表面的电容传感阵列的形式的大量传感元件。
[0006] 利用电容传感阵列的透明触摸屏在当今的工业市场和消费者市场普遍存在。可以 在手机、GPS设备、机顶盒、摄像机、计算机屏幕、MP3播放器、数字平板等上发现它们。电容 传感阵列通过测量电容传感元件的电容并寻找指示导电物体的触摸或存在的电容增量来 工作。当导电物体（例如，手指、手、或其他物体）接触或邻近电容传感元件时，电容变化和 导电物体被检测到。电容触摸传感元件的电容变化可以通过电路进行测量。电路将测量的 电容传感元件的电容转换成数字值。
[0007] 电容有两种典型类型：1)互电容，其中电容传感电路使用（access)电容器的两个 电极；2)自电容，其中电容传感电路只使用电容器的一个电极，其中第二电极被连接至直 流电压电平。触摸面板有（1)和（2)两种类型的电容的分布载荷，Cypress的触摸解决方 案唯一地使用其不同的感测模式或以混合形式使用其不同的感测模式来感测两种电容。
[0008] 内嵌式液晶显示（IXD)面板是同时包括通过在滤色玻璃下方定位至少一个接触 层（通常是发射（TX)层）的触摸屏功能的LCD面板。此外，典型地，TX层被显示器的公共 电极（VC0M参考层）共享。触摸屏控制器（TSC)可能是用来测量电极阵列（如包括多个发 射（TX)电极和多个接收（RX)电极的阵列）上的电容的电容式触摸屏控制器。显示驱动器 集成电路（DDI)典型地是位于LCD的玻璃基板上的集成电路（IC)，其驱动LCD的定时和视 频信号。虽然以上的描述针对内嵌式LCD，但是对于其他显示器类型存在类似的叠层，如有 源矩阵有机发光二极管（AMOLED)。
[0009]内嵌式面板通常在触摸功能和显示功能之间使用共享层来最小化模块厚度和成 本。在实践中，IXD厂商在同一层上实现IXD VCOM和触摸TX。这可能有两个影响。1)由 于VCOM仅在动态视频部分期间被驱动，其结果是电容触摸扫描仅在静态视频时间（即，视 频消隐时间）期间发生。因此，在TSC集成电路和DDI之间需要定时同步。2)DDI现在不仅 需要驱动VCOM信号，还需要驱动TX信号。因此，TSC需要告知DDI待在层上发送的TX信 号的TX模式序列。
[0010] 附图简要说明
[0011] 本发明通过举例而不是限制的方式以附图的图示进行说明。
[0012] 图1是示出具有内嵌式触摸面板、用于传统的视频接口的显示驱动器集成电路 (DDI)和触摸屏控制器（TSC)的电子系统的一个实施例的框图。
[0013] 图2是示出具有内嵌式触摸面板、用于视频接口的DDI和TSC的电子系统的另一 个实施例的框图。
[0014] 图3是示出根据一个实施例的传统的扫描技术的示意性流程图。
[0015] 图4是示出根据一个实施例的多相扫描技术的示意性流程图。
[0016] 图5是示出具有内嵌式触摸面板、TSC、以及具有TX模式表的DDI的电子系统的一 个实施例的框图。
[0017] 图6是根据一个实施例的对于利用内嵌式触摸面板的操作的同步TSC和DDI的方 法的流程图。
[0018] 图7是示出具有用于检测触摸物体和触笔的存在的处理设备的电子系统的一个 实施例的框图。
[0019] 具体描述
[0020] 在下面的描述中，为了解释的目的，阐述了许多具体细节以提供对本发明的深入 理解。然而，对本领域的其中一名技术人员将显而易见的是，本发明可以在没有这些具体细 节的情况下实施。在其他情况下，公知的电路、结构和技术没有详细示出，而是示出在框图 中，以避免不必要地模糊对本描述的理解。
[0021] 在描述中对"一个实施例"或"实施例"的引用是指结合该实施例描述的特定的特 征、结构或特性包含在本发明的至少一个实施例中。位于本描述的不同地方的短语"在一个 实施例中"不一定指相同的实施例。
[0022] 内嵌式触摸面板可能是包括通过至少利用在滤色玻璃下方定位触摸层中的一个 (通常是TX层）的触摸屏功能的IXD面板。此外，典型地，TX层被显示器的VCOM参考层共 享。如上所述，内嵌式触摸面板一般使用触摸功能和显示功能之间的共享层来最小化模块 厚度和成本，如通过在同一层上实现IXD VCOM和触摸TX。因此，在TSC和DDI之间需要定 时同步来将触摸控制器扫描窗口同步到显示驱动器操作。然而，目前的解决方案只允许TSC 一次发送激发一个TX电极的信号模式（本文称为单相扫描或单相模态）。这可能会排除使 用在使用多行或多相TX扫描（本文又称为多相模态）时可用的各种特征。本文所描述的 实施例允许使用多相TX扫描来提高信噪比（SNR)，以及提供不同的传感模式，如水检测扫 描、邻近感测等。虽然本文描述的实施例针对内嵌式触摸面板，但这些实施例也可以应用于 其他技术，如具有集成的触摸层的显示器、内嵌式显示器或将由本领域其中一名普通技术 人员理解的那些显示器等。
[0023] 此外，一些传感模式使用TX电极作为TSC的输入。当前的内嵌式触摸面板允许从 DDI进行TX输出且不将TX电极线连接到TSC。本文描述的实施例提供可用作输出及作为 至TSC的输入的TX电极。为了允许使用一些提高用于触笔、手套和邻近度的性能的传感模 式，实施例可以被配置为不仅将TX信号发送到TSC，也能够在TX电极用作TSC的输入时控 制TX输出从DDI断开。
[0024] 此外，为了允许DDI和TSC之间灵活的定时同步，提出的接口的实施例可用于将TX 模式激发（playout)同步到显示时钟，并将RX传感窗口同步到该相同的显示时钟。另外， 实施例可关于显示定时信号灵活地控制扫描定时，该显示定时信号可使用下文参照图1描 述的离散信号（水平同步信号（Hsync)、垂直同步信号（Vsync))，或使用下文参照图2描述 的高速视频链路中的嵌入式信号，如来自DDI的撕裂效应（TE)信号。在传统的数字视频接 口的情况下，HSync和VSync是主机（应用处理器）和DDI IC之间的水平和垂直同步信号， 如关于图1示出和描述的。对于现代的串行接口（例如，MIPI接口），这些信号不可作为离 散信号获得。在这些串行接口中，来自DDI的TE信号可用于将TSC同步到显示器。TE信号 是来自DDI的仅识别V ifre或识别Vifre和定时二者的定时信号。TE信号是到主机（应 用处理器）的输入，这样完成视频数据写入DDI，使得DDI中的视频帧存储器的写入数据和 读出数据指针不重叠。在具有MIPI接口的内嵌式触摸LCD的情况下，则这个信号也需要被 发送到TSC以同步其扫描定时。
[0025] 图1是示出具有内嵌式触摸面板125、用于传统的视频接口 102的DDI120和TSC 110的电子系统100的一个实施例。电子系统100还包括主机处理器150 (也被称为应用处 理器）。主机处理器150可以是微处理器、中央处理单元（CPU)、控制器、专用处理器、数字 信号处理器（"DSP"）、专用集成电路（"ASIC"）、现场可编程门阵列（"FPGA"）等等。电 子系统100在主机处理器150与DDI 120之间具有视频接口 102。视频接口 102包括来自 主机处理器150的视频信号（通常为RGB)、Hsync信号和Vsync信号。另外，视频信号可以 是除RGB以外的其他颜色空间。Hsync信号和Vsync信号也可以输入到TSC 110中。电子 系统100还包括在TSC 110、DDI 120和主机处理器150之间的控制接口 104和数据链路 106。控制接口 104包括TXS信号、TXPAT_CTL信号和ΤΧ0Ε_Ν信号，如在下面详细描述的。 控制接口 104也可包括如本文中描述的其他信号，如TXPAT_INC、TXPAT_RST。数据链路106 可以是串行外设接口总线，其是可以在全双工模态下操作的同步串行数据链路。可选地，数 据链路106可能是内部集成电路（I 2C)接口，其是多主串行单端计算机总线。内嵌式触摸面 板125包括多个电极（也被称为传感元件或传感器元件）。多个电极可以被布置为多个TX 电极（例如，ΤΧ[0......Ν_ΤΧ-1])和多个RX电极（例如，RX[0......N_RX_1])。DDI 120耦合 到内嵌式触摸面板125的TX电极且TSCllO耦合到内嵌式触摸面板125的RX电极。另外， 如本文所述，内嵌式触摸面板125的TX电极可以耦合成为TSC 110的输入。
[0026] DDI 120包括控制接口 104和寄存器122以实现到内嵌式触摸面板125的显示接 口（称为CyDI)。显示接口包括DDI 120和TSC 110以及寄存器122之间的控制接口 104的 接口信号（TXS、TXPAT_CTL、TXOE_