積分器及使用積分器的觸摸感測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開(kāi)內(nèi)容涉及一種積分器、使用該積分器的觸摸感測(cè)系統(tǒng)、以及結(jié)合有該觸摸感測(cè)系統(tǒng)的顯示裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]用戶(hù)界面(UI)能夠使人(用戶(hù))與各種類(lèi)型的電力或電子裝置進(jìn)行交互，使得人們能夠很容易地按照他們的意愿控制這些裝置。用戶(hù)界面的典型例包括小鍵盤(pán)、鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、在屏顯示(on-screen display;OSD)、以及具有紅外通訊能力或射頻(RF)通訊能力的遙控器。用戶(hù)界面技術(shù)持續(xù)朝著更高的用戶(hù)感受性和易于操作的方向發(fā)展。近來(lái)，用戶(hù)界面已涉及觸摸U1、聲音識(shí)別U1、3D UI等。
[0003]電容觸摸屏可由電容傳感器實(shí)現(xiàn)。電容傳感器可分為自電容傳感器和互電容傳感器。
[0004]如圖1中所示，互電容傳感器包括形成在兩個(gè)電極Tx和Rx之間的互電容Cm。感測(cè)部12給Tx線(xiàn)Txl到Tx5施加驅(qū)動(dòng)信號(hào)(或激勵(lì)信號(hào))，并基于Rx線(xiàn)Rxl到Rx6上的觸摸前后互電容中電荷量的變化來(lái)感測(cè)觸摸輸入?；ル娙軨m中電荷量的變化是指觸摸輸入前后電荷量的差異。當(dāng)導(dǎo)電物體靠近時(shí)，互電容Cm減小。感測(cè)部12通過(guò)模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(下文稱(chēng)為“ADC”)將電荷量的變化轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)(下文稱(chēng)為“觸摸原始數(shù)據(jù)”)并將其輸出。
[0005]如圖2中所示，自電容傳感器包括形成在每個(gè)傳感器電極中的自電容Cs。感測(cè)部14給每個(gè)傳感器電極提供電荷并基于自電容Cs中電荷量的變化來(lái)感測(cè)觸摸輸入。當(dāng)導(dǎo)電物體靠近時(shí)，自電容Cs增大。感測(cè)部14通過(guò)ADC將電荷量的變化轉(zhuǎn)換為觸摸原始數(shù)據(jù)并將其輸出。
[0006]感測(cè)部12和14通過(guò)使用電荷放大器和積分器將從觸摸傳感器接收的電荷量的變化采樣為電壓。積分器的輸出電壓被輸入模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(下文稱(chēng)為“ADC”)中并被轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)(下文稱(chēng)為“觸摸原始數(shù)據(jù)”)。
[0007]在施加給觸摸傳感器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的升高時(shí)段中，電荷放大器將電荷量的變化輸出為電壓。積分器以a = Cs/Cfbi的比率放大電荷放大器的輸出電壓與積分器的基準(zhǔn)電壓之間的差。在此，(^是采樣電容器的電容，(:_是積分器的反饋電容器的電容。之后，積分器累積電容器Cfbi中的米樣電壓并將其積分。
[0008]常規(guī)的積分器具有下述問(wèn)題。
[0009]第一，因?yàn)楸环e分器積分的電荷放大器的電壓比所需的高，所以積分次數(shù)有限。在圖3所示的示例中，僅基于無(wú)觸摸電壓(non-touch voltage)Vi與觸摸電壓Vi—t之間的差| V1-Vi_t I就能夠檢測(cè)出觸摸;然而，因?yàn)殡姾煞糯笃鞯妮敵鲭妷篤ciut比電壓差I(lǐng) V1 - Vi_t I高，所以積分器積分比所需高的電壓。當(dāng)不存在觸摸時(shí)電荷放大器的輸出電壓VciutSV1，當(dāng)存在觸摸時(shí)電荷放大器的輸出壓VouAVi—t。在圖3中，Vref為電荷放大器的基準(zhǔn)電壓。
[0010]第二，當(dāng)積分器做成能夠雙重采樣(double sampling)時(shí)積分器具有較大的電路面積。積分器可實(shí)現(xiàn)為單端放大器(single-ended amplifier)或差分放大器。積分器可實(shí)現(xiàn)為能夠雙重米樣的差分型積分器，之后，積分器累積電容器Cfbi中的米樣電壓并將其積分。與單端積分器相比，該差分型積分器需要超過(guò)兩倍的積分器和開(kāi)關(guān)。
[0011]第三，積分器的輸出電壓范圍較窄。因?yàn)榉e分器的基準(zhǔn)電壓為VDD/2，所以積分器的輸出電壓范圍為從O到VDD/2，其中VDD是積分器的供給電壓。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本文的一個(gè)方面是提供一種積分器、使用該積分器的觸摸感測(cè)電路、結(jié)合有該觸摸感測(cè)電路的顯示裝置、以及使用這種觸摸感測(cè)電路檢測(cè)觸摸輸入的方法，所述積分器允許較寬的輸出電壓范圍、增加的積分次數(shù)、以及雙重采樣積分器電路所需的電路面積減小。
[0013]在一個(gè)實(shí)施方式中，一種觸摸感測(cè)電路包括:第一米樣電路，所述第一米樣電路在其中觸摸驅(qū)動(dòng)信號(hào)處于第一電平的所述觸摸驅(qū)動(dòng)信號(hào)的第一時(shí)段期間采樣觸摸感測(cè)信號(hào)，以產(chǎn)生第一采樣信號(hào)；第二采樣電路，所述第二采樣電路在其中所述觸摸驅(qū)動(dòng)信號(hào)處于第二電平的所述觸摸驅(qū)動(dòng)信號(hào)的第二時(shí)段期間采樣所述觸摸感測(cè)信號(hào)，以產(chǎn)生第二采樣信號(hào)，所述第二采樣電路配置成產(chǎn)生極性與所述第一采樣信號(hào)相同的所述第二采樣信號(hào)；和積分器，所述積分器包括輸入端和輸出端，所述第一采樣信號(hào)和所述第二采樣信號(hào)二者被輸入至所述積分器的所述輸入端并被積分，以在所述積分器的所述輸出端產(chǎn)生輸出信號(hào)，所述輸出信號(hào)用于檢測(cè)觸摸輸入。
[0014]在一些實(shí)施方式中，所述第一采樣信號(hào)可表示所述觸摸感測(cè)信號(hào)與第一基準(zhǔn)電壓之間的第一差值，且所述第二采樣信號(hào)可表示所述觸摸感測(cè)信號(hào)與第二基準(zhǔn)電壓之間的第二差值。在一些實(shí)施方式中，所述第一基準(zhǔn)電壓和所述第二基準(zhǔn)電壓分別設(shè)為當(dāng)不存在觸摸時(shí)在所述觸摸驅(qū)動(dòng)信號(hào)的所述第一時(shí)段和所述第二時(shí)段期間的所述觸摸感測(cè)信號(hào)的值。
[0015]在一些實(shí)施方式中，所述觸摸感測(cè)信號(hào)表示所述觸摸電極響應(yīng)于所述觸摸輸入而產(chǎn)生的互電容的變化。所述觸摸感測(cè)電路可進(jìn)一步包括電荷放大器電路，所述電荷放大器電路放大所述互電容的電壓與互觸摸基準(zhǔn)電壓之間的差值，以產(chǎn)生所述觸摸感測(cè)信號(hào)。
[0016]在其他實(shí)施方式中，所述觸摸感測(cè)信號(hào)表示所述觸摸電極響應(yīng)于所述觸摸輸入而產(chǎn)生的自電容的變化。所述觸摸感測(cè)電路可進(jìn)一步包括電荷放大器電路，所述電荷放大器電路放大所述自電容的電壓與所述觸摸驅(qū)動(dòng)信號(hào)之間的差值，以產(chǎn)生所述觸摸感測(cè)信號(hào)。
【附圖說(shuō)明】
[0017]附圖被包括在內(nèi)以提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步的理解，附圖被并入并組成該說(shuō)明書(shū)的一部分，附圖圖解了本發(fā)明的實(shí)施方式，并與說(shuō)明書(shū)一起用于解釋本發(fā)明的原理。在附圖中:
[0018]圖1是顯示互電容觸摸屏的示圖；
[0019]圖2是顯示自電容觸摸屏的示圖；
[0020]圖3是顯示電荷放大器的輸出電壓的波形圖；
[0021 ]圖4是顯示根據(jù)一實(shí)施方式的觸摸感測(cè)系統(tǒng)的示圖；
[0022]圖5是顯示根據(jù)一實(shí)施方式的圖4的觸摸傳感器驅(qū)動(dòng)器110的模擬電路的結(jié)構(gòu)的示圖；
[0023]圖6是詳細(xì)顯示根據(jù)一實(shí)施方式的積分器的電路圖；
[0024]圖7是顯示本發(fā)明的積分器應(yīng)用于圖1的感測(cè)部的模擬電路中的示例的電路圖；
[0025]圖8是顯示圖7的模擬電路的輸入和輸出波形的波形圖；
[0026]圖9是顯示根據(jù)一實(shí)施方式的積分器應(yīng)用于圖2的感測(cè)部的模擬電路中的示例的電路圖；
[0027 ]圖10是顯示圖9的模擬電路的輸入和輸出波形的波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]在此根據(jù)實(shí)施方式的顯示裝置可實(shí)現(xiàn)為諸如液晶顯示器(IXD)、場(chǎng)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(OLED)或電泳顯示器(EH))之類(lèi)的平板顯示器。盡管將針對(duì)作為平板顯示器的一個(gè)例子的液晶顯示器描述隨后的示例性實(shí)施方式，但應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明的顯示裝置不限于液晶顯示器。
[0029]下文中，將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性實(shí)施方式。整個(gè)說(shuō)明書(shū)中相似的標(biāo)記數(shù)字表示相似的要素。在隨后的描述中，當(dāng)已知功能或結(jié)構(gòu)的詳細(xì)描述會(huì)不必要地使本發(fā)明的主題模糊不清時(shí)，將省略它們的詳細(xì)描述。
[0030]圖4是顯示根據(jù)本發(fā)明的觸摸感測(cè)系統(tǒng)的示圖。圖5是顯示圖4的觸摸傳感器驅(qū)動(dòng)器110的模擬電路的結(jié)構(gòu)的示圖。
[0031]參照?qǐng)D4和5，本發(fā)明的顯示裝置包括與顯示面板100結(jié)合的觸摸屏。
[0032]觸摸屏包括電容式觸摸傳感器。觸摸傳感器的互電容或自電容發(fā)生變化。
[0033]本發(fā)明的顯示裝置包括:用于給像素陣列寫(xiě)入輸入圖像數(shù)據(jù)的顯示驅(qū)動(dòng)電路102、140和106、和觸摸傳感器驅(qū)動(dòng)器110，觸摸傳感器驅(qū)動(dòng)器110用于基于觸摸前后觸摸傳感器中電荷量的變化來(lái)感測(cè)觸摸輸入。
[0034]在液晶顯示器的情形中，在顯示面板100的基板之間形成有液晶層。液晶分子由電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)，所述電場(chǎng)是由于施加給像素電極的數(shù)據(jù)電壓與施加給公共電極的公共電壓Vcom之間的電位差而產(chǎn)生的。每個(gè)像素包括:形成在數(shù)據(jù)線(xiàn)SI到Sm與柵極線(xiàn)Gl到Gn的交叉部分處的TFT(薄膜晶體管)、通過(guò)TFT接收數(shù)據(jù)電壓的像素電極、被分割成觸摸傳感器電極的公共電極、以及與像素電極連接并用于保持液晶單元的電壓的存儲(chǔ)電容器Cst。
[0035]每個(gè)觸摸傳感器包括互電容Cm或自電容Cs。觸摸傳感器的電極可通過(guò)嵌入工藝(in-cell process)內(nèi)置在像素陣列中。如果觸摸傳感器內(nèi)置在顯示面板1