觸摸屏驅(qū)動(dòng)設(shè)備的制作方法
【專利摘要】一種觸摸屏驅(qū)動(dòng)設(shè)備，所述觸摸屏驅(qū)動(dòng)設(shè)備包括：觸摸屏，所述觸摸屏包括相鄰的第一Tx通道和第二Tx通道、與所述第一Tx通道和所述第二Tx通道交叉的Rx通道、形成在所述第一Tx通道與所述Rx通道的交叉點(diǎn)處的第一傳感器電容器以及形成在所述第二Tx通道與所述Rx通道的交叉點(diǎn)處的第二傳感器電容器；Tx驅(qū)動(dòng)電路，所述Tx驅(qū)動(dòng)電路將第一相位的Tx驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給所述第一Tx通道并且將第二相位的Tx驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給所述第二Tx通道，所述第二相位是所述第一相位的反相；以及積分器，所述積分器被配置為通過(guò)所述Rx通道接收所述第一傳感器電容器的第一電壓與所述第二傳感器電容器的第二電壓之間的電壓差并且多次累積接收到的電壓差。
【專利說(shuō)明】觸摸屏驅(qū)動(dòng)設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的實(shí)施方式涉及一種觸摸屏驅(qū)動(dòng)設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002]用戶界面(UI)被配置為使得用戶能夠與各種電子設(shè)備通信因而能夠按照他們的期望容易且舒服地控制電子設(shè)備。用戶界面的示例包括小鍵盤、鍵盤、鼠標(biāo)、屏幕上顯示器(OSD)和具有紅外通信功能或射頻(RF)通信功能的遙控器。用戶界面技術(shù)不斷拓展以增加用戶的感性和操作便利性。用戶界面近來(lái)已經(jīng)發(fā)展為包括觸摸U1、語(yǔ)音識(shí)別n、3D Π等。
[0003]近來(lái)，觸摸Π已經(jīng)在便攜式信息設(shè)備中使用并且已經(jīng)拓展到家電的使用。互電容式觸摸屏近來(lái)已被視為用于實(shí)現(xiàn)觸摸Π的觸摸屏的示例?；ル娙菔接|摸屏能夠感測(cè)接近輸入及觸摸輸入，并且還能夠識(shí)別相應(yīng)的多點(diǎn)觸摸(或多點(diǎn)接近)輸入。
[0004]互電容式觸摸屏包括Tx通道(channel)、與Tx通道交叉的Rx通道和形成在Tx通道與Rx通道的交叉點(diǎn)處的傳感器電容器。每個(gè)傳感器電容器都具有互電容。觸摸屏驅(qū)動(dòng)設(shè)備在觸摸操作之前或之后感測(cè)被充電至傳感器電容的電壓的改變，并且使用導(dǎo)電材料來(lái)決定是否存在觸摸(或接近)輸入。進(jìn)一步地，當(dāng)存在觸摸輸入時(shí)，觸摸屏驅(qū)動(dòng)設(shè)備找到觸摸輸入的位置。為了感測(cè)被充電至傳感器電容的電壓，Tx驅(qū)動(dòng)電路將驅(qū)動(dòng)信號(hào)施加到Tx通道，并且Rx驅(qū)動(dòng)電路與驅(qū)動(dòng)信號(hào)同步地對(duì)傳感器電容器的電壓的較小改變進(jìn)行采樣并且執(zhí)行模擬-到-數(shù)字轉(zhuǎn)換。
[0005]—般而言，減小觸摸數(shù)據(jù)的信號(hào)噪聲比(SNR:signal-to_noise rat1)的因子的示例包括取決于通道的排列和觸摸屏的結(jié)構(gòu)特性的通道噪聲和外部噪聲。外部噪聲的示例包括浮體、3波長(zhǎng)噪聲和電荷噪聲。通道噪聲的示例包括輸入信號(hào)的高頻噪聲/低頻噪聲、通道DC偏置和通道之間的干擾噪聲。
[0006]在各種結(jié)構(gòu)的觸摸屏中，通道的觸摸數(shù)據(jù)之間的偏差由不同的電阻器參數(shù)和不同的電容器參數(shù)生成。即使在同一觸摸屏中，輸入到觸摸集成電路(IC)的觸摸數(shù)據(jù)之間的偏差也是由取決于位置的外部環(huán)境(例如，PCB布線、外部噪聲等)的影響的的變化和電阻器參數(shù)與電容器參數(shù)的變化來(lái)生成的。偏差減小了觸摸數(shù)據(jù)的信號(hào)噪聲比并且因此減小了觸摸可靠性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的實(shí)施方式提供一種觸摸屏驅(qū)動(dòng)設(shè)備，其能夠通過(guò)增加觸摸數(shù)據(jù)的信號(hào)噪聲比(SNR)來(lái)提高觸摸可靠性。
[0008]在一個(gè)方面中，提供了一種觸摸屏驅(qū)動(dòng)設(shè)備，所述觸摸屏驅(qū)動(dòng)設(shè)備包括:觸摸屏，所述觸摸屏包括第一 Tx通道、與所述第一 Tx通道相鄰的第二 Tx通道、與所述第一 Tx通道和所述第二 Tx通道交叉的Rx通道、形成在所述第一 Tx通道與所述Rx通道的交叉點(diǎn)處的第一傳感器電容器以及形成在所述第二 Tx通道與所述Rx通道的交叉點(diǎn)處的第二傳感器電容器；Tx驅(qū)動(dòng)電路，所述Tx驅(qū)動(dòng)電路被配置為將第一相位的Tx驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給所述第一Tx通道并且將第二相位的Tx驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給所述第二 Tx通道，所述第二相位是所述第一相位的反相；以及積分器，所述積分器被配置為通過(guò)所述Rx通道接收所述第一傳感器電容器的所述第一電壓與所述第二傳感器電容器的所述第二電壓之間的電壓差并且并且多次累積接收到的電壓差，所述第一傳感器電容器的所述第一電壓來(lái)自所述第一相位的所述Tx驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所述第二傳感器電容器的所述第二電壓來(lái)自所述第二相位的所述Tx驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
[0009]所述Tx驅(qū)動(dòng)電路將反相的所述Tx驅(qū)動(dòng)信號(hào)同時(shí)提供給所述第一 Tx通道和所述第二 Tx通道。
[0010]所述積分器實(shí)現(xiàn)為僅通過(guò)兩個(gè)輸入端中的一個(gè)接收所述電壓差的單一型積分器。
[0011]所述積分器包括:運(yùn)算放大器，所述運(yùn)算放大器具有接收所述電壓差的反相輸入端、連接到地電平電壓源的非反相輸入端和累積的電壓差被輸出到的輸出端；以及采樣電容器，所述采樣電容器連接在所述運(yùn)算放大器的所述反相輸入端與所述輸出端之間并且累積所述電壓差。
[0012]所述觸摸屏驅(qū)動(dòng)設(shè)備還包括有源濾波器，所述有源濾波器連接在所述Rx通道與所述積分器之間，過(guò)濾通過(guò)所述Rx通道輸入的所述電壓差，并且將過(guò)濾后的電壓差輸出到所述積分器。
[0013]所述有源濾波器包括:運(yùn)算放大器，所述運(yùn)算放大器具有接收所述電壓差的反相輸入端、連接到地電平電壓源的非反相輸入端和過(guò)濾后的電壓差被輸入到的輸出端；以及反饋電阻器和反饋電容器，所述反饋電阻器和所述反饋電容器在所述運(yùn)算放大器的所述反相輸入端與所述輸出端之間彼此并聯(lián)連接。
[0014]通過(guò)調(diào)節(jié)所述反饋電阻器和所述反饋電容器中的每一個(gè)的系數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)所述有源濾波器的噪聲頻率。
[0015]所述觸摸屏驅(qū)動(dòng)設(shè)備還包括:模擬-到-數(shù)字轉(zhuǎn)換器，所述模擬-到-數(shù)字轉(zhuǎn)換器被配置為將累積的電壓差轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)；以及觸摸控制器，所述觸摸控制器被配置為使用之前確定的觸摸識(shí)別算法來(lái)分析所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)并且輸出包括觸摸位置的坐標(biāo)信息的觸摸數(shù)據(jù)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]附圖被包括以提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且被并入本申請(qǐng)且構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，附圖例示了本發(fā)明的實(shí)施方式，并且與說(shuō)明書一起用于說(shuō)明本發(fā)明的原理。在附圖中:
[0017]圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的顯示設(shè)備的框圖；
[0018]圖2示出圖1所示的觸摸屏驅(qū)動(dòng)設(shè)備；
[0019]圖3至圖5例示根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的觸摸屏和顯示面板的各種組合；
[0020]圖6示出反相的Tx驅(qū)動(dòng)信號(hào)被提供到形成在觸摸屏上的Tx通道和Rx通道的交叉點(diǎn)處的傳感器電容和相鄰的Tx通道；
[0021]圖7詳細(xì)地示出Tx驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)波形；
[0022]圖8示出觸摸屏和用于增加觸摸數(shù)據(jù)的信號(hào)噪聲比(SNR)的Rx驅(qū)動(dòng)電路的詳細(xì)配置；以及
[0023]圖9例示圖8所示的一個(gè)感測(cè)單元。

【具體實(shí)施方式】
[0024]現(xiàn)在將詳細(xì)參考本發(fā)明的實(shí)施方式，在附圖中例示了這些實(shí)施方式的示例。在可能的情況下，將使用相同的附圖標(biāo)記貫穿附圖來(lái)指代相同或相似的部分。應(yīng)當(dāng)注意的是，如果確定已知技術(shù)能夠誤導(dǎo)本發(fā)明的實(shí)施方式，則將省略該已知技術(shù)的詳細(xì)描述。在下面的描述中，Tx通道可以用作Tx線路(line)，并且Rx通道可以用作Rx線路。
[0025]圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的顯示設(shè)備的框圖。圖2示出圖1所示的觸摸屏驅(qū)動(dòng)設(shè)備。圖3至圖5例示根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的觸摸屏和顯示面板的各種組合。
[0026]如圖1至圖5所示，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的顯示設(shè)備包括:顯示面板DIS、顯示驅(qū)動(dòng)電路、定時(shí)控制器20、觸摸屏TSP、觸摸屏驅(qū)動(dòng)電路、觸摸控制器30等等。顯示設(shè)備的所有部件都可以可操作地耦接及配置。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的顯示設(shè)備可以基于平板顯示器來(lái)實(shí)現(xiàn)，諸如液晶顯示器(IXD)、場(chǎng)致發(fā)射顯示器(FED)、等離子體顯示面板(PDP)、有機(jī)發(fā)光顯示器以及電泳顯示器(EPD)。在下面的描述中，將使用液晶顯示器作為平板顯示器的示例來(lái)描述本發(fā)明的實(shí)施方式?？梢允褂闷渌桨屣@示器。
[0028]顯示面板DIS包括:下基板GLS2、上基板GLSl和形成在下基板GLS2與上基板GLSl之間的液晶層。顯示面板DIS的下基板GLS2包括:多個(gè)數(shù)據(jù)線Dl至Dm(其中m是自然數(shù))、與數(shù)據(jù)線Dl至Dm交叉的多個(gè)選通線(或掃描線)Gl至Gn (其中η是自然數(shù))、形成在數(shù)據(jù)線Dl至Dm和選通線Gl至Gn的交叉點(diǎn)處的多個(gè)薄膜晶體管(TFT)、用于使液晶單元充電至數(shù)據(jù)電壓的多個(gè)像素電極、多個(gè)存儲(chǔ)電容器等等，所述多個(gè)存儲(chǔ)電容器中的每一個(gè)都連接到像素電極并且保持液晶單元的電壓。
[0029]顯示面板DIS的像素分別形成在由數(shù)據(jù)線Dl至Dm和選通線Gl至Gn限定的像素區(qū)中，并且以矩陣形式排列?；谔峁┑较袼仉姌O的數(shù)據(jù)電壓和提供到公共電極的公共電壓之間的差值所生成的電場(chǎng)來(lái)驅(qū)動(dòng)每個(gè)像素的液晶單元，由此調(diào)節(jié)由液晶單元發(fā)射的入射光的量。TFT響應(yīng)于來(lái)自選通線Gl至Gn的選通脈沖(或掃描脈沖)導(dǎo)通，由此將來(lái)自數(shù)據(jù)線Dl至Dm的數(shù)據(jù)電壓提供給液晶單元的像素電極。
[0030]顯不面板DIS的上基板GLSl可以包括黑底、濾色器等。顯不面板DIS的下基板GLS2可以以COT (TFT上濾色器)結(jié)構(gòu)來(lái)配置。在該結(jié)構(gòu)中，黑底和濾色器可以形成在顯示面板DIS的下基板GLS2上。
[0031]偏光板POLl和P0L2分別附接到顯示面板DIS的上基板GLSl和下基板GLS2。在顯示面板DIS的上基板GLSl和下基板GLS2中，用于設(shè)置液晶的預(yù)傾斜角的配向?qū)臃謩e形成在接觸液晶的內(nèi)表面上。柱狀間隔件形成在顯示面板DIS的上基板GLSl和下基板GLS2之間以保持液晶單元的單元間隙恒定。
[0032]背光單元可以被布置在顯示面板DIS的后表面上。背光單元可以被配置為邊緣型背光單元和直下型背光單元的一種以向顯示面板DIS提供光。顯示面板DIS可以以包括扭曲向列(TN)模式、垂直配向(VA)模式、面內(nèi)切換(IPS)模式、邊緣場(chǎng)切換(FFS)模式等等的任何已知模式來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0033]顯示驅(qū)動(dòng)電路包括數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)電路12和掃描驅(qū)動(dòng)電路14。顯示驅(qū)動(dòng)電路將輸入圖像的視頻數(shù)據(jù)電壓施加至顯示面板DIS的像素。數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)電路12將從定時(shí)控制器20接收到的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)RGB轉(zhuǎn)換成正負(fù)模擬伽瑪補(bǔ)償電壓并且輸出該數(shù)據(jù)電壓。然后，數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)電路12將數(shù)據(jù)電壓提供給數(shù)據(jù)線Dl至Dm。掃描驅(qū)動(dòng)電路14將與數(shù)據(jù)電壓同步的選通脈沖順序地提供給選通線Gl至Gn，并且選擇數(shù)據(jù)電壓將要被施加至的顯示面板DIS。
[0034]定時(shí)控制器20從外部主機(jī)系統(tǒng)接收定時(shí)信號(hào)，諸如垂直同步信號(hào)Vsync、水平同步信號(hào)Hsync、數(shù)據(jù)使能信號(hào)DE和主時(shí)鐘MCLK。定時(shí)控制器20使用定時(shí)信號(hào)生成數(shù)據(jù)定時(shí)控制信號(hào)和掃描定時(shí)控制信號(hào)，所述數(shù)據(jù)定時(shí)控制信號(hào)和掃描定時(shí)控制信號(hào)用于分別控制數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)電路12和掃描驅(qū)動(dòng)電路14的操作定時(shí)。數(shù)據(jù)定時(shí)控制信號(hào)包括源采樣時(shí)鐘SSC、源輸出使能信號(hào)S0E、極性控制信號(hào)POL等。掃描定時(shí)控制信號(hào)包括選通起始脈沖GSP、選通移位時(shí)鐘GSC、選通輸出使能信號(hào)GOE等。
[0035]如圖3所示，觸摸屏TSP可以附接在顯示面板DIS的上偏光板POLl上。另選地，如圖4所示，觸摸屏TSP可以形成在上偏光板POLl與上基板GLSl之間。另選地，如圖5所示，在單元內(nèi)型(in-cell type)中，觸摸屏TSP的傳感器電容器(sensor capacitor)TSCAP (參照?qǐng)D2)可以與顯示面板DIS的像素陣列一起形成在下基板GLS2上。在圖3至圖5中，‘PIX’表示液晶單元的像素電極。
[0036]觸摸屏TSP包括:Tx通道Tl至Tj (其中j是小于η的正整數(shù))、與Tx通道Tl至Tj交叉的Rx通道Rl至Ri (其中i是小于m的正整數(shù))以及形成在Tx通道Tl至Tj與Rx通道Rl至Ri的交叉點(diǎn)處的i X j個(gè)傳感器電容器TSCAP。
[0037]觸摸屏驅(qū)動(dòng)電路包括Tx驅(qū)動(dòng)電路32和Rx驅(qū)動(dòng)電路34。觸摸屏驅(qū)動(dòng)電路將驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給Tx通道Tl至Tj，通過(guò)Rx通道Rl至Ri感測(cè)電容器傳感器TSCAP的電壓，并且將感測(cè)到的電容器傳感器TSCAP的電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。Tx驅(qū)動(dòng)電路32和Rx驅(qū)動(dòng)電路34可以集成在一個(gè)讀取集成電路(ROIC)中。
[0038]Tx驅(qū)動(dòng)電路32響應(yīng)于從觸摸控制器30接收到的Tx設(shè)立信號(hào)SUTx來(lái)設(shè)置Tx通道，并且將驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給所設(shè)置的Tx通道Tl至Tj。如果j個(gè)傳感器電容器TSCAP連接到一個(gè)Tx通道，則驅(qū)動(dòng)信號(hào)可以先后提供給一個(gè)Tx通道j次，并且然后可以按照同樣的方式先后提供給下一個(gè)Tx通道j次。
[0039]Rx驅(qū)動(dòng)電路34響應(yīng)于從觸摸控制器30接收到的Rx設(shè)立信號(hào)SURx來(lái)設(shè)置Rx通道(其將接收傳感器電容器TSCAP的電壓)，并且通過(guò)所設(shè)置的Rx通道Rl至Ri來(lái)接收傳感器電容器TSCAP的電壓。
[0040]具體地，Tx驅(qū)動(dòng)電路32將反相的Tx驅(qū)動(dòng)信號(hào)同時(shí)提供給每?jī)蓚€(gè)相鄰的Tx通道，從而增加觸摸數(shù)據(jù)的信號(hào)噪聲比(SNR)。此外，Rx驅(qū)動(dòng)電路34接收第一傳感器電容器TSCAP與第二傳感器電容器TSCAP之間的電壓差，并且多次累積電壓差，從而增加觸摸數(shù)據(jù)的信號(hào)噪聲比(SNR),第一傳感器電容器TSCAP接收第一相位(first phase)的Tx驅(qū)動(dòng)信號(hào),第二傳感器電容器TSCAP接收第二相位的Tx驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
[0041]Rx驅(qū)動(dòng)電路34將累積的電壓差轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)(B卩，觸摸原始數(shù)據(jù))并且將該觸摸原始數(shù)據(jù)發(fā)送給觸摸控制器30。
[0042]觸摸控制器30通過(guò)接口連接到Tx驅(qū)動(dòng)電路32和Rx驅(qū)動(dòng)電路34，所述接口諸如是I2C總線、串行外設(shè)接口(SPI)以及系統(tǒng)總線。觸摸控制器30將Tx設(shè)立信號(hào)SUTx提供給Tx驅(qū)動(dòng)電路32，并且設(shè)置驅(qū)動(dòng)信號(hào)STx將被輸出到的Tx通道。此外，觸摸控制器30將Rx設(shè)立信號(hào)SURx提供給Rx驅(qū)動(dòng)電路34并且選擇其中傳感器電容器TSCAP的電壓將被讀取的Rx通道。觸摸控制器30將Rx采樣時(shí)鐘SRx提供給嵌入在Rx驅(qū)動(dòng)電路34中的積分器并且控制積分器的操作。因此，傳感器電容器TSCAP電壓采樣控制被控制。
[0043]此外，觸摸控制器30將模擬-到-數(shù)字轉(zhuǎn)換時(shí)鐘提供給嵌入在Rx驅(qū)動(dòng)電路34中的模擬-到-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)，由此控制ADC的操作定時(shí)。
[0044]觸摸控制器30使用之前確定的觸摸識(shí)別算法來(lái)分析從Rx驅(qū)動(dòng)電路34接收的觸摸原始數(shù)據(jù)。觸摸控制器30估計(jì)等于或者單元預(yù)定值的觸摸原始數(shù)據(jù)的坐標(biāo)，并且輸出包括坐標(biāo)信息的觸摸數(shù)據(jù)HIDxy。從觸摸控制器30輸出的觸摸數(shù)據(jù)HIDxy被發(fā)送給外部主機(jī)系統(tǒng)。觸摸控制器30可以實(shí)現(xiàn)為微控制器單兀(MCU)。
[0045]主機(jī)系統(tǒng)可以連接到外部視頻源設(shè)備，并且可以從外部視頻源設(shè)備接收?qǐng)D像數(shù)據(jù)，所述外部視頻源設(shè)備例如是導(dǎo)航系統(tǒng)、機(jī)頂盒、DVD播放機(jī)、藍(lán)光播放機(jī)、個(gè)人電腦(PC)、家庭影院系統(tǒng)、廣播接收器和電話系統(tǒng)。主機(jī)系統(tǒng)包括片上系統(tǒng)(SoC)并且將從外部視頻源設(shè)備接收到的圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成適合于在顯示面板DIS上顯示的格式，該片上系統(tǒng)包括定標(biāo)器。此外，主機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行與從觸摸控制器30接收到的觸摸數(shù)據(jù)的坐標(biāo)相關(guān)聯(lián)的應(yīng)用。
[0046]圖6示出反相的Tx驅(qū)動(dòng)信號(hào)被提供到形成在觸摸屏上的Tx通道和Rx通道的交叉點(diǎn)處的傳感器電容和相鄰的Tx通道。圖7詳細(xì)地示出Tx驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)波形。
[0047]圖6所述的觸摸屏包括Tx通道Txl至Txj、Rx通道Rxl至Rxi以及分別形成在Tx通道Txl至Txj和Rx通道Rxl至Rxi的交叉點(diǎn)處的傳感器電容器。每個(gè)傳感器電容器都具有互電容。存儲(chǔ)在傳感器電容器中的電壓與Tx驅(qū)動(dòng)信號(hào)的振幅成比例地增加。當(dāng)傳感器電容器的電壓通過(guò)增加Tx驅(qū)動(dòng)信號(hào)的振幅而增加時(shí)，累積在積分器中的電荷的量增加。因此，有利于增加觸摸數(shù)據(jù)的信號(hào)噪聲比。然而，因?yàn)榉e分器的輸出能力范圍是有限的，所以當(dāng)Tx驅(qū)動(dòng)信號(hào)的振幅過(guò)度增加時(shí)，所累積的電壓超過(guò)了積分器的輸出能力范圍。因此，產(chǎn)生了累積電壓的飽和的問(wèn)題。本發(fā)明的實(shí)施方式施加反相的Tx驅(qū)動(dòng)信號(hào)STx和STx_B，使得積分器不從傳感器電容器單獨(dú)接收電壓并且接收相鄰的傳感器電容器之間的電壓差，從而克服了所述問(wèn)題。即，本發(fā)明的實(shí)施方式將Tx驅(qū)動(dòng)信號(hào)STx和STx_B同時(shí)提供給分別連接到相鄰的傳感器電容器的2個(gè)Tx通道，所述Tx驅(qū)動(dòng)信號(hào)STx和STx_B具有相同的幅度并且是反相的。此外，本發(fā)明的實(shí)施方式通過(guò)與2個(gè)Tx通道交叉的Rx通道接收相鄰的傳感器電容器之間的電壓差，所述2個(gè)Tx通道接收反相的Tx驅(qū)動(dòng)信號(hào)STx和STx_B。
[0048]如圖7所示，可以將反相的Tx驅(qū)動(dòng)信號(hào)STx和STx_B同時(shí)提供每?jī)蓚€(gè)相鄰的Tx通道。除了圖7所示的方波之外，反相的Tx驅(qū)動(dòng)信號(hào)STx和STx_B可以實(shí)現(xiàn)為正弦波、三角波等。可以將反相的Tx驅(qū)動(dòng)信號(hào)STx和STx_B多次提供給兩個(gè)相鄰的Tx通道，使得在積分器中累積相鄰的傳感器電容器之間的電壓差。
[0049]圖8示出觸摸屏和用于增加觸摸數(shù)據(jù)的信號(hào)噪聲比(SNR)的Rx驅(qū)動(dòng)電路的詳細(xì)配置。圖9例示圖8所示的一個(gè)感測(cè)單元的操作。
[0050]如圖8和圖9所示，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的觸摸屏驅(qū)動(dòng)設(shè)備包括多個(gè)感測(cè)單元。從個(gè)感測(cè)單元輸出的輸出電壓V (N)和V (N’)通過(guò)復(fù)用器選擇性地輸入到ADC并且通過(guò)ADC被轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。
[0051]下面描述一個(gè)感測(cè)單元的詳細(xì)配置。
[0052]在觸摸屏TSP上，形成相鄰的第一 Tx通道Tx (a)和第二 Tx通道Tx(a+1)、與第一Tx通道Tx (a)和第二 Tx通道Tx (a+1)交叉的Rx通道Rx (N)、形成在第一 Tx通道Tx (a)和Rx通道Rx(N)的交叉點(diǎn)處的第一傳感器電容器CM (a)，以及形成在第二 Tx通道Tx(a+1)和Rx通道Rx(N)的交叉點(diǎn)處的第二傳感器電容器CM(a+l)。在觸摸屏TSP中，“Ctx(a) ”表示第一 Tx通道Tx (a)的寄生電容，“Ctx(a+l) ”表示第二 Tx通道Tx(a+1)的寄生電容，“Rtx(a) ”表示Tx通道Tx(a)的負(fù)載電阻,“Rtx (a+1) ”表示第二 Tx通道Tx (a+1)的負(fù)載電阻，“Crx (N) ”表示Rx通道Rx (N)的寄生電容，“Rrx (N) ”表示Rx通道Rx (N)的負(fù)載電阻，并且“VC0M”表示公共電壓被施加到的公共電極。
[0053]Rx驅(qū)動(dòng)電路34包括積分器342 (N)，其用于累積第一傳感器電容器CM (a)與第二傳感器電容器CM(a+l)之間的電壓差。積分器342 (N)通過(guò)Rx通道Rx(N)接收第一傳感器電容器CM(a)的第一電壓(由第一相位的Tx驅(qū)動(dòng)信號(hào)STx導(dǎo)致)與第二傳感器電容器CM (a+1)的第二電壓(由第二相位的Tx驅(qū)動(dòng)信號(hào)STx_B導(dǎo)致)之間的電壓差，并且多次累積接收到的電壓差。
[0054]為此，積分器342 (N)包括運(yùn)算放大器AP(N)，其具有接收電壓差的反相輸入端(_)、連接到地電平電壓源GND的非反相輸入端⑴和累積的電壓差被輸出到的輸出端。采樣電容器Cs被連接在運(yùn)算放大器AP (N)的反相輸入端(_)與輸出端之間并且累積電壓差，所述電壓差重復(fù)輸入多次。用于初始化采樣電容器Cs的復(fù)位開(kāi)關(guān)還連接在運(yùn)算放大器AP(N)的反相輸入端㈠與輸出端之間。
[0055]積分器342(N)還包括位于運(yùn)算放大器AP(N)輸入端和輸出端中的每一端的斬波器調(diào)制器(由具有X字形的框表示)。因此，積分器342 (N)可以根據(jù)非交疊時(shí)鐘相位與來(lái)自運(yùn)算放大器AP(N)的兩端的輸入交叉耦合，并且可以抵消上加載在電壓差上的公共噪聲和高頻噪聲。
[0056]因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的積分器342(N)實(shí)現(xiàn)為僅通過(guò)兩個(gè)輸入端(+)和(_)中的一個(gè)接收電壓差的單一型積分器，所以可以容易地解決關(guān)于積分器的輸出能力范圍飽和的問(wèn)題，同時(shí)最小化Rx驅(qū)動(dòng)電路34的尺寸。
[0057]當(dāng)觸摸屏TSP的傳感器電容器形成為如圖5所示的單元內(nèi)型時(shí)，在顯示面板DIS的像素陣列內(nèi)部形成多個(gè)觸摸電極線(即，Tx通道和Rx通道)。因此，在噪聲方面，圖5所示的配置比圖3和圖4所示的配置更弱。單元內(nèi)型觸摸屏TSP上的觸摸電極線(B卩，Tx通道和Rx通道)通過(guò)非期望的寄生電容與像素陣列的信號(hào)線(即，數(shù)據(jù)線和選通線)耦合。因此，在現(xiàn)有技術(shù)中，由于通過(guò)寄生電容在RX通道中反映(reflected)Tx驅(qū)動(dòng)信號(hào)，因此公共噪聲和積分器的輸出能力范圍飽和的問(wèn)題很嚴(yán)重。因此，現(xiàn)有技術(shù)在積分器之前進(jìn)一步包括單獨(dú)的電荷抑制電路并且因此解決上述問(wèn)題。然而，電荷抑制電路導(dǎo)致成本和觸摸屏驅(qū)動(dòng)器的電路設(shè)計(jì)的尺寸增加的副作用。因?yàn)楸景l(fā)明的實(shí)施方式通過(guò)Rx通道將反相的Tx驅(qū)動(dòng)信號(hào)之間的電壓差發(fā)送給積分器，所以本發(fā)明的實(shí)施方式可以有效地解決公共噪聲和飽和的問(wèn)題，而無(wú)需現(xiàn)有技術(shù)的電荷抑制電路。
[0058]此外，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的Rx驅(qū)動(dòng)電路34還包括有源濾波器341 (N)，從而過(guò)濾從Rx通道Rx(N)接收到的電壓差。有源濾波器341 (N)連接在Rx通道Rx(N)與積分器342(N)之間。有源濾波器341 (N)過(guò)濾從Rx通道Rx(N)接收到的電壓差，以去除加載在電壓差上的噪聲，并且然后將過(guò)濾后的電壓差提供給積分器342 (N)。有源濾波器341 (N)在噪聲方面弱的圖5所示的單元內(nèi)型中更加有效地使用。這是因?yàn)樵趫D5所示的單元內(nèi)型中，寄生電容非常大，傳感器電容器的電壓改變量非常小，并且圖5所示的單元內(nèi)型在顯示噪聲方面很弱。
[0059]有源濾波器341 (N)包括運(yùn)算放大器AP(N),其具有接收電壓差的反相輸入端㈠、連接到地電平電壓源GND的非反相輸入端⑴和過(guò)濾后的電壓差被輸入到的輸出端。反饋電阻器Rf和反饋電容器Cf在運(yùn)算放大器AP (N)的反相輸入端㈠與輸出端之間彼此并聯(lián)連接。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，反饋電阻器Rf和反饋電容器Cf用作與Rx通道Rx(N)的負(fù)載電阻Rrx(N) —起確定有源濾波器341 (N)的增益Vn/Vi的因子。有源濾波器341 (N)的增益Vn/Vi由{-(Rrx(N)/Rf) X (I /(Ι+sRfCf))}確定。有源濾波器341 (N)的輸出帶寬由Cf、Rf^PRrx(N)確定，并且因此確定輸入到積分器的信號(hào)的振幅。具體地，因子Cf和Rf的系數(shù)可以可變地設(shè)計(jì)，使得有源濾波器341 (N)的輸出帶寬和噪聲頻率可以被調(diào)節(jié)。為此，可以將反饋電阻器Rf和反饋電容器Cf選擇為可變?cè)?。有源濾波器341 (N)可以通過(guò)調(diào)節(jié)噪聲頻率容易地去除低頻噪聲。
[0060]如上所述，本發(fā)明的實(shí)施方式將反相的驅(qū)動(dòng)信號(hào)同時(shí)施加到相鄰的Tx通道，接收由相鄰的Tx通道和與該相鄰的Tx通道交叉的Rx通道形成的傳感器電容器之間的電壓差，并且累積所述電壓差，由此減小各種噪聲的影響并且增加了觸摸數(shù)據(jù)的信號(hào)噪聲比。因此，可以大大提高觸摸可靠性。本發(fā)明的實(shí)施方式包括單一型積分器，由此容易地解決關(guān)于積分器的輸出能力范圍飽和的問(wèn)題，同時(shí)最小化Rx驅(qū)動(dòng)電路34的尺寸。
[0061]此外，本發(fā)明的實(shí)施方式包括有源濾波器，該有源濾波器在于積分器中累積從Rx通道接收到的電壓差之前去除了被包括在電壓差中的噪聲，并且設(shè)計(jì)了反饋電阻器和反饋電容器使得有源濾波器的系數(shù)能夠被調(diào)節(jié)。因此，輸入到積分器的信號(hào)的振幅可以被自由地調(diào)節(jié)。
[0062]雖然已經(jīng)參考本發(fā)明的多個(gè)示例性實(shí)施方式描述了實(shí)施方式，但是應(yīng)理解的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠想到很多其它的修改和實(shí)施方式，這些修改和實(shí)施方式將落入本公開(kāi)的原理的范圍內(nèi)。更具體地，在本公開(kāi)、附圖和所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)，在主題組合排列的組成部分和/或排列中可以進(jìn)行各種變化和修改。除了組成部分和/或排列中的變化和修改之外，替代使用對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)也是顯而易見(jiàn)的。
[0063]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0064]本申請(qǐng)要求于2013年8月30日提交的韓國(guó)專利申請(qǐng)N0.10-2013-0104348的優(yōu)先權(quán)，通過(guò)引用將該韓國(guó)專利申請(qǐng)并入本文，如同在本文中完全闡述一樣。
【權(quán)利要求】
1.一種觸摸屏驅(qū)動(dòng)設(shè)備，所述觸摸屏驅(qū)動(dòng)設(shè)備包括: 觸摸屏，所述觸摸屏包括第一 Tx通道、與所述第一 Tx通道相鄰的第二 Tx通道、與所述第一 Tx通道和所述第二 Tx通道交叉的Rx通道、形成在所述第一 Tx通道與所述Rx通道的交叉點(diǎn)處的第一傳感器電容器以及形成在所述第二 Tx通道與所述Rx通道的交叉點(diǎn)處的第二傳感器電容器； Tx驅(qū)動(dòng)電路，所述Tx驅(qū)動(dòng)電路被配置為將第一相位的Tx驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給所述第一 Tx通道并且將第二相位的Tx驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給所述第二 Tx通道，所述第二相位是所述第一相位的反相；以及 積分器，所述積分器被配置為通過(guò)所述Rx通道接收所述第一傳感器電容器的第一電壓與所述第二傳感器電容器的第二電壓之間的電壓差并且并且多次累積接收到的電壓差，所述第一傳感器電容器的所述第一電壓由所述第一相位的所述Tx驅(qū)動(dòng)信號(hào)導(dǎo)致，所述第二傳感器電容器的所述第二電壓由所述第二相位的所述Tx驅(qū)動(dòng)信號(hào)導(dǎo)致。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸摸屏驅(qū)動(dòng)設(shè)備，其中，所述Tx驅(qū)動(dòng)電路將反相的所述Tx驅(qū)動(dòng)信號(hào)同時(shí)提供給所述第一 Tx通道和所述第二 Tx通道。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸摸屏驅(qū)動(dòng)設(shè)備，其中，所述積分器實(shí)現(xiàn)為僅通過(guò)兩個(gè)輸入端中的一個(gè)接收所述電壓差的單一型積分器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的觸摸屏驅(qū)動(dòng)設(shè)備，其中，所述積分器包括: 運(yùn)算放大器，所述運(yùn)算放大器具有接收所述電壓差的反相輸入端、連接到地電平電壓源的非反相輸入端和累積的電壓差被輸出到的輸出端；以及 采樣電容器，所述采樣電容器連接在所述運(yùn)算放大器的所述反相輸入端與所述輸出端之間并且累積所述電壓差。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸摸屏驅(qū)動(dòng)設(shè)備，所述觸摸屏驅(qū)動(dòng)設(shè)備還包括有源濾波器，所述有源濾波器連接在所述Rx通道與所述積分器之間，過(guò)濾通過(guò)所述Rx通道輸入的所述電壓差，并且將過(guò)濾后的電壓差輸出到所述積分器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的觸摸屏驅(qū)動(dòng)設(shè)備，其中，所述有源濾波器包括: 運(yùn)算放大器，所述運(yùn)算放大器具有接收所述電壓差的反相輸入端、連接到地電平電壓源的非反相輸入端和過(guò)濾后的電壓差被輸出到的輸出端；以及 反饋電阻器和反饋電容器，所述反饋電阻器和所述反饋電容器在所述運(yùn)算放大器的所述反相輸入端與所述輸出端之間彼此并聯(lián)連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的觸摸屏驅(qū)動(dòng)設(shè)備，其中，通過(guò)調(diào)節(jié)所述反饋電阻器和所述反饋電容器中的每一個(gè)的系數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)所述有源濾波器的噪聲頻率。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸摸屏驅(qū)動(dòng)設(shè)備，所述觸摸屏驅(qū)動(dòng)設(shè)備還包括: 模擬-到-數(shù)字轉(zhuǎn)換器，所述模擬-到-數(shù)字轉(zhuǎn)換器被配置為將累積的電壓差轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)；以及 觸摸控制器，所述觸摸控制器被配置為使用之前確定的觸摸識(shí)別算法來(lái)分析所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)并且輸出包括觸摸位置的坐標(biāo)信息的觸摸數(shù)據(jù)。
【文檔編號(hào)】G06F3/044GK104423763SQ201410437761
【公開(kāi)日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2014年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月30日
【發(fā)明者】姜亨遠(yuǎn) 申請(qǐng)人:樂(lè)金顯示有限公司