用于内嵌触摸LCD显示器的触摸传感高-低驱动方案制造技术

一种电容传感方法，其中，将第一激励信号驱动至传感器电极，并将第二激励信号驱动至嵌入电极。第一激励信号或第二激励信号中一个具有恒定的第一振幅的电压振荡，另一个具有变化的第二振幅的电压振荡。第二振幅在高振幅值与低振幅值之间变化，所述高振幅值比所述第一振幅大一个振幅差，所述低振幅值比所述第一振幅小一个振幅差；该方法还包括使用一个或多个积分器在积分周期内对由第一激励信号和第二激励信号的组合电压振荡而产生的电流进行积分，以及产生用于检测在传感器电极上的电容变化的积分信号；其中积分周期包括第一激励信号和第二激励信号的多个电压振荡。

【技术实现步骤摘要】
用于内嵌触摸LCD显示器的触摸传感高-低驱动方案
本专利技术通常涉及在液晶显示器(LCD)触摸显示面板和其它触摸传感输入装置中的触摸传感技术和机制。具体地，本专利技术涉及用于通过减小在触摸传感器上的寄生电容来提高触摸信号的信噪比的方法和设备。
技术介绍
能够触摸传感的有源矩阵LCD面板是具有检测在该面板上进行的可能性触摸接触的位置的附加功能的有源矩阵LCD显示器。该检测可通过静电电容方法来完成。该方法在本文中指的是电容触摸传感方法。在电容触摸传感方法中，所聚集的大寄生电容是影响由触摸传感器所产生的触摸传感信号的信噪比(SNR)的常见问题。触摸传感器通常由一层或多层的铟锡氧化物(ITO)或金属制成。在触摸传感器上所集聚的寄生电容大部分是由于在LCD触摸显示器面板中的触摸传感器与各种嵌入电极之间的极贴近。这些嵌入电极包括在每个显示面板子像素内部的显示电极、源线/数据线、扫描线/栅极线和VCOM线。参见图1，该寄生电容包括CSource，CGate和CVCOM，其可在20～100pF的量级内。各种电容触摸传感方法中的一种，自电容传感，是基于驱动具有激励波形(以下简称“传感器电极激励信号”)的传感器电极，所述激励波形通常采用多电压周期的形式，并反过来检测向前和向后流过传感器电极的电荷。传感器电极激励信号提供用于使触摸传感器在基态与预定义的电势态之间切换的能量。当在触摸显示器面板上进行接触时，额外的电容(即如图1所示的CFinger)被添加至触摸传感器电极，导致向前和向后穿过接触传感器电极的电荷增加。由于由触摸接触所导致的电容的这些变化通常是非常小的，因此在0.5pF的量级内，寄生电容的减小可极大地增加触摸传感的模拟动态范围。当在没有寄生电容减少的情况下，更佳的模拟动态范围反过来使用相同的模拟-数字转换器(ADC)来增加数字化的触摸信号的SNR，用于更好的分辨率。对于减少寄生电容的目的，已经开发出各种方法。一种此方法是为了驱动具有激励信号(以下简称“嵌入电极激励信号”)的嵌入电极，所述激励信号类似于用于驱动触摸传感器的传感器电极激励信号。通过这样做，在触摸传感器与嵌入电极之间的电压差可以保持恒定，阻止寄生电容的聚集。本专利技术通过改变在触摸传感器与嵌入电极之间的电压差来改进当前方法。
技术实现思路
根据本专利技术的各种实施例，提供了用于触摸传感的信号驱动方案和用于LCD触摸显示面板的接触模拟前端(TAFE)设计。本专利技术的目的是通过使用此触摸传感信号驱动方案和TAFE设计来消除寄生电容对触摸传感的影响。本专利技术的目的还在于通过向ADC的输入提供多电平模拟信号来减轻在触摸传感电路中所使用的ADC的特定缺陷，诸如，量化噪声和不均匀的量化步骤。在第一实施例中，在触摸显示面板操作的触摸传感期间，提供传感器电极规则激励信号用于驱动传感器电极，其中传感器电极规则激励信号是方波信号，所述方波信号的振幅在最大值与最小值之间周期性地交替。传感器电极规则激励信号由有源积分器产生，所述激励信号跟随由规则脉冲产生器所提供的护送信号。另外，提供嵌入电极高-低激励信号用于驱动嵌入电极，其中嵌入电极高-低激励信号类似于传感器电极规则激励信号，除了在各正-负-正-负周期内的传感器电极规则激励信号内的那个外。嵌入电极高-低激励信号具有其电压振幅比传感器电极规则激励信号的电压振幅大第一电压差的其第一正向转移，接着是第一负向转移，然后是其电压振幅比传感器电极规则激励信号的电压振幅小第二电压差的第二正向转移，以及然后是第二负向转移。第一电压差的绝对值基本等于第二电压差的绝对值。总之，嵌入电极高-低激励信号V2包括正向交替的高方形脉冲与低方形脉冲。在该第一实施例中，与触摸传感信号驱动方案结合的TAFE包括相互并联连接的正向脉冲积分器与负向脉冲积分器。一对并联连接的积分器使用馈送两个积分器的负输入的传感器电极来与每个传感器电极串联连接。由规则脉冲产生器所产生的护送信号馈送两个积分器的正向输入，间接地驱动传感器电极。正向脉冲积分器和负向脉冲积分器的两个输出提供ADC的差分输入端口。在每个积分周期开始之前，两个积分器也被配置成重置(使它们各自的存储电容器放电)。通过该TAFE设计，正向脉冲积分器在其输入处接收的信号电荷进行积分(考虑到触摸电容和寄生电容)。通过对在每个积分周期内的传感器电极规则激励信号与嵌入电极高-低激励信号的组合结果的第一正向脉冲和第二正向脉冲进行积分的操作，在正向脉冲积分器的所获得的正输出电荷中消除寄生电容的影响。类似地，负向脉冲积分器对在每个积分周期内的传感器电极规则激励信号与嵌入电极高-低激励信号的组合结果的第一负向脉冲和第二负向脉冲进行积分，导致负输出电荷，避免寄生电容的影响。在第二实施例中，在触摸显示面板操作的触摸传感期间，提供嵌入电极规则激励信号用于驱动嵌入电极，其中嵌入电极规则激励信号是方波信号，所述方波信号的振幅在最大值与最小值之间周期地交替。而且，提供传感器电极高-低激励信号用于间接地驱动传感器电极，其中传感器电极高-低激励信号类似于规则方波嵌入电极的规则激励信号，除了在每个正-负-正-负周期内的规则方波嵌入电极的规则激励信号外，传感器电极高低激励信号具有其电压振幅比嵌入电极规则激励信号的电压振幅大第一电压差的第一正向转移，接着是第一负向转移，然后是其电压振幅比嵌入电极规则激励信号的电压振幅小第二电压差的第二正向转移，以及然后是第二负向转移。第一电压差的绝对值基本等于第二电压差的绝对值。总之，传感器电极高-低激励信号包括正向交替的高方形脉冲与低方形脉冲。在实践中，嵌入电极规则激励信号和传感器电极高-低激励信号的直流(DC)电压电平并不完全地相同，两个信号的相位角不相等，但极接近于稍微滞后于传感器电极高-低激励信号的嵌入电极规则激励信号。在该第二实施例中，与触摸传感信号驱动方案结合的TAFE具有与在第一实施例中的相同的设计，其包括并联连接的相同的正向脉冲积分器与负向脉冲积分器。然而，在该第二实施例中，馈送两个积分器的正输入的是传感器电极高-低激励信号，并且驱动嵌入电极的是嵌入电极规则激励信号，然而，在第一实施例中，馈送两个积分器的正输入的是传感器规则激励信号，且驱动嵌入电极的是嵌入电极高-低激励信号。在第三实施例中，提供与在第一实施例中的触摸传感信号驱动方案相同的触摸传感信号驱动方案。然而，在该第三实施例中的TAFE设计仅仅使用与每个传感器电极串联连接的正向脉冲积分器。该TAFE设计比第一实施例的TAFE设计更简单。这提供了更低的制造成本和节省芯片空间的优点。另一方面，作为至ADC的单一端部输入的单一脉冲积分器输出将具有比作为至ADC的差分输入来组合的正向脉冲积分器输出和负向脉冲积分器输出较差的SNR。在第四实施例中，提供与在第二实施例中的触摸传感信号驱动方案相同的触摸传感信号驱动方案。在该第四实施例中的TAFE设计与在第三实施例中的TAFE设计相同，除了馈送正向脉冲积分器的正输入的是传感器电极高-低激励信号外和除了驱动嵌入电极的是嵌入电极规则激励信号外，然而，在第三实施例中，馈送正向脉冲积分器的正输入的是传感器电极规则激励信号，且驱动嵌入电极的是嵌入电极高-低激励信号。附图说明以下参见附图，更详细地描述本专利技术的实施例，其中：图1图示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电容传感设备，其特征在于，包括：一个或多个传感器电极；一个或多个嵌入电极；产生器，所述产生器被配置成：产生第一激励信号和第二激励信号；驱动所述第一激励信号至所述传感器电极的至少一个上；驱动所述第二激励信号至所述嵌入电极上；其中所述第一激励信号和所述第二激励信号是具有基本相同的频率和相位的交替的波峰和波谷的周期性波形信号；其中所述第一激励信号和所述第二激励信号中的一个具有恒定的第一振幅的电压振荡、而另一个具有变化的第二振幅的电压振荡；其中各电压振荡是正向脉冲或负向脉冲；以及其中所述第二振幅在高振幅值与低振幅值之间变化，所述高振幅值比所述第一振幅大一个振幅差，所述低振幅值比所述第一振幅小一个振幅差；以及一个或多个积分器，所述积分器被配置成：在第一积分周期内对由所述第一激励信号和所述第二激励信号的组合电压振荡而产生的电流进行积分；以及产生用于检测所述传感器电极上的电容变化的一个或多个第一积分信号；其中所述第一积分周期包括所述第一激励信号和所述第二激励信号的多个电压振荡。

【技术特征摘要】
2016.03.15 US 62/308,2341.一种电容传感设备，其特征在于，包括：一个或多个传感器电极；一个或多个嵌入电极；产生器，所述产生器被配置成：产生第一激励信号和第二激励信号；驱动所述第一激励信号至所述传感器电极的至少一个上；驱动所述第二激励信号至所述嵌入电极上；其中所述第一激励信号和所述第二激励信号是具有基本相同的频率和相位的交替的波峰和波谷的周期性波形信号；其中所述第一激励信号和所述第二激励信号中的一个具有恒定的第一振幅的电压振荡、而另一个具有变化的第二振幅的电压振荡；其中各电压振荡是正向脉冲或负向脉冲；以及其中所述第二振幅在高振幅值与低振幅值之间变化，所述高振幅值比所述第一振幅大一个振幅差，所述低振幅值比所述第一振幅小一个振幅差；以及一个或多个积分器，所述积分器被配置成：在第一积分周期内对由所述第一激励信号和所述第二激励信号的组合电压振荡而产生的电流进行积分；以及产生用于检测所述传感器电极上的电容变化的一个或多个第一积分信号；其中所述第一积分周期包括所述第一激励信号和所述第二激励信号的多个电压振荡。2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第二激励信号具有所述变化的第二振幅的电压振荡；其中所述第二激励信号的电压振荡具有交替的高振幅值和低振幅值；以及其中所述第二激励信号的电压振荡于所述第一积分周期內具备相同数量的高振幅值的所述电压振荡和低振幅值的所述电压振荡。3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第一激励信号具有所述变化的第二振幅的电压振荡；其中所述第一激励信号的电压振荡具有交替的高振幅值和低振幅值；以及其中所述第一激励信号的电压振荡于所述第一积分周期內具备相同数量的高振幅值的所述电压振荡和低振幅值的所述电压振荡。4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第二激励信号具有所述变化的第二振幅的电压振荡；其中所述第二激励信号的电压振荡具有有重复系列，依次是高振幅值、高振幅值、低振幅值、以及最后的低振幅值；其中所述第一积分周期包括当所述第二激励信号具有高振幅值的所述电压振荡时之时间周期内的所述电压振荡；其中所述第二积分周期包括当所述第二激励信号具有低振幅值的所述电压振荡时之时间周期内的所述电压振荡；其中所述积分器进一步被配置成：在所述第二积分周期内对由所述第一激励信号和所述第二激励信号的组合电压振荡而产生的电流进行积分；以及产生一个或多个第二积分信号；以及其中，当组合所述第一积分信号和所述第二积分信号时，在所述第一积分周期和所述第二积分周期内的振幅差在所述积分后相互抵消。5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第一激励信号具有所述变化的第二振幅的电压振荡；其中所述第一激励信号的电压振荡具有重复系列，依次是高振幅值、高振荡值、低振幅值、以及最后的低振幅值；其中所述第一积分周期包括当所述第一激励信号具有高振幅值的所述电压振荡时之时间周期内的所述电压振荡；其中第二积分周期包括当所述第一激励信号具有低振幅值的所述电压振荡时之时间周期内的所述电压振荡；其中所述积分器进一步被配置成：在所述第二积分周期内对由所述第一激励信号和所述第二激励信号的组合电压振荡而产生的电流进行积分；以及产生一个或多个第二积分信号；以及其中，当组合所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈永志，陈隽，伍晟，
申请(专利权)人：晶门科技有限公司，
类型：发明
国别省市：中国香港,81