用於內嵌觸摸LCD顯示器的觸摸傳感高‑低驅動方案的製作方法

2023-12-02 22:02:41

本發明通常涉及在液晶顯示器(lcd)觸摸顯示面板和其它觸摸傳感輸入裝置中的觸摸傳感技術和機制。具體地，本發明涉及用於通過減小在觸摸傳感器上的寄生電容來提高觸摸信號的信噪比的方法和設備。

背景技術：

能夠觸摸傳感的有源矩陣lcd面板是具有檢測在該面板上進行的可能性觸摸接觸的位置的附加功能的有源矩陣lcd顯示器。該檢測可通過靜電電容方法來完成。該方法在本文中指的是電容觸摸傳感方法。

在電容觸摸傳感方法中，所聚集的大寄生電容是影響由觸摸傳感器所產生的觸摸傳感信號的信噪比(snr)的常見問題。觸摸傳感器通常由一層或多層的銦錫氧化物(ito)或金屬製成。在觸摸傳感器上所集聚的寄生電容大部分是由於在lcd觸摸顯示器面板中的觸摸傳感器與各種嵌入電極之間的極貼近。這些嵌入電極包括在每個顯示面板子像素內部的顯示電極、源線/數據線、掃描線/柵極線和vcom線。參見圖1，該寄生電容包括csource，cgate和cvcom，其可在20～100pf的量級內。

各種電容觸摸傳感方法中的一種，自電容傳感，是基於驅動具有激勵波形(以下簡稱「傳感器電極激勵信號」)的傳感器電極，所述激勵波形通常採用多電壓周期的形式，並反過來檢測向前和向後流過傳感器電極的電荷。傳感器電極激勵信號提供用於使觸摸傳感器在基態與預定義的電勢態之間切換的能量。當在觸摸顯示器面板上進行接觸時，額外的電容(即如圖1所示的cfinger)被添加至觸摸傳感器電極，導致向前和向後穿過接觸傳感器電極的電荷增加。由於由觸摸接觸所導致的電容的這些變化通常是非常小的，因此在0.5pf的量級內，寄生電容的減小可極大地增加觸摸傳感的模擬動態範圍。當在沒有寄生電容減少的情況下，更佳的模擬動態範圍反過來使用相同的模擬-數字轉換器(adc)來增加數位化的觸摸信號的snr，用於更好的解析度。

對於減少寄生電容的目的，已經開發出各種方法。一種此方法是為了驅動具有激勵信號(以下簡稱「嵌入電極激勵信號」)的嵌入電極，所述激勵信號類似於用於驅動觸摸傳感器的傳感器電極激勵信號。通過這樣做，在觸摸傳感器與嵌入電極之間的電壓差可以保持恆定，阻止寄生電容的聚集。本發明通過改變在觸摸傳感器與嵌入電極之間的電壓差來改進當前方法。

技術實現要素：

根據本發明的各種實施例，提供了用於觸摸傳感的信號驅動方案和用於lcd觸摸顯示面板的接觸模擬前端(tafe)設計。本發明的目的是通過使用此觸摸傳感信號驅動方案和tafe設計來消除寄生電容對觸摸傳感的影響。本發明的目的還在於通過向adc的輸入提供多電平模擬信號來減輕在觸摸傳感電路中所使用的adc的特定缺陷，諸如，量化噪聲和不均勻的量化步驟。

在第一實施例中，在觸摸顯示面板操作的觸摸傳感期間，提供傳感器電極規則激勵信號用於驅動傳感器電極，其中傳感器電極規則激勵信號是方波信號，所述方波信號的振幅在最大值與最小值之間周期性地交替。傳感器電極規則激勵信號由有源積分器產生，所述激勵信號跟隨由規則脈衝產生器所提供的護送信號。

另外，提供嵌入電極高-低激勵信號用於驅動嵌入電極，其中嵌入電極高-低激勵信號類似於傳感器電極規則激勵信號，除了在各正-負-正-負周期內的傳感器電極規則激勵信號內的那個外。嵌入電極高-低激勵信號具有其電壓振幅比傳感器電極規則激勵信號的電壓振幅大第一電壓差的其第一正向轉移，接著是第一負向轉移，然後是其電壓振幅比傳感器電極規則激勵信號的電壓振幅小第二電壓差的第二正向轉移，以及然後是第二負向轉移。第一電壓差的絕對值基本等於第二電壓差的絕對值。總之，嵌入電極高-低激勵信號v2包括正向交替的高方形脈衝與低方形脈衝。

在該第一實施例中，與觸摸傳感信號驅動方案結合的tafe包括相互並聯連接的正向脈衝積分器與負向脈衝積分器。一對並聯連接的積分器使用饋送兩個積分器的負輸入的傳感器電極來與每個傳感器電極串聯連接。由規則脈衝產生器所產生的護送信號饋送兩個積分器的正向輸入，間接地驅動傳感器電極。正向脈衝積分器和負向脈衝積分器的兩個輸出提供adc的差分輸入埠。在每個積分周期開始之前，兩個積分器也被配置成重置(使它們各自的存儲電容器放電)。

通過該tafe設計，正向脈衝積分器在其輸入處接收的信號電荷進行積分(考慮到觸摸電容和寄生電容)。通過對在每個積分周期內的傳感器電極規則激勵信號與嵌入電極高-低激勵信號的組合結果的第一正向脈衝和第二正向脈衝進行積分的操作，在正向脈衝積分器的所獲得的正輸出電荷中消除寄生電容的影響。類似地，負向脈衝積分器對在每個積分周期內的傳感器電極規則激勵信號與嵌入電極高-低激勵信號的組合結果的第一負向脈衝和第二負向脈衝進行積分，導致負輸出電荷，避免寄生電容的影響。

在第二實施例中，在觸摸顯示面板操作的觸摸傳感期間，提供嵌入電極規則激勵信號用於驅動嵌入電極，其中嵌入電極規則激勵信號是方波信號，所述方波信號的振幅在最大值與最小值之間周期地交替。而且，提供傳感器電極高-低激勵信號用於間接地驅動傳感器電極，其中傳感器電極高-低激勵信號類似於規則方波嵌入電極的規則激勵信號，除了在每個正-負-正-負周期內的規則方波嵌入電極的規則激勵信號外，傳感器電極高低激勵信號具有其電壓振幅比嵌入電極規則激勵信號的電壓振幅大第一電壓差的第一正向轉移，接著是第一負向轉移，然後是其電壓振幅比嵌入電極規則激勵信號的電壓振幅小第二電壓差的第二正向轉移，以及然後是第二負向轉移。第一電壓差的絕對值基本等於第二電壓差的絕對值。

總之，傳感器電極高-低激勵信號包括正向交替的高方形脈衝與低方形脈衝。在實踐中，嵌入電極規則激勵信號和傳感器電極高-低激勵信號的直流(dc)電壓電平並不完全地相同，兩個信號的相位角不相等，但極接近於稍微滯後於傳感器電極高-低激勵信號的嵌入電極規則激勵信號。

在該第二實施例中，與觸摸傳感信號驅動方案結合的tafe具有與在第一實施例中的相同的設計，其包括並聯連接的相同的正向脈衝積分器與負向脈衝積分器。然而，在該第二實施例中，饋送兩個積分器的正輸入的是傳感器電極高-低激勵信號，並且驅動嵌入電極的是嵌入電極規則激勵信號，然而，在第一實施例中，饋送兩個積分器的正輸入的是傳感器規則激勵信號，且驅動嵌入電極的是嵌入電極高-低激勵信號。

在第三實施例中，提供與在第一實施例中的觸摸傳感信號驅動方案相同的觸摸傳感信號驅動方案。然而，在該第三實施例中的tafe設計僅僅使用與每個傳感器電極串聯連接的正向脈衝積分器。該tafe設計比第一實施例的tafe設計更簡單。這提供了更低的製造成本和節省晶片空間的優點。另一方面，作為至adc的單一端部輸入的單一脈衝積分器輸出將具有比作為至adc的差分輸入來組合的正向脈衝積分器輸出和負向脈衝積分器輸出較差的snr。

在第四實施例中，提供與在第二實施例中的觸摸傳感信號驅動方案相同的觸摸傳感信號驅動方案。在該第四實施例中的tafe設計與在第三實施例中的tafe設計相同，除了饋送正向脈衝積分器的正輸入的是傳感器電極高-低激勵信號外和除了驅動嵌入電極的是嵌入電極規則激勵信號外，然而，在第三實施例中，饋送正向脈衝積分器的正輸入的是傳感器電極規則激勵信號，且驅動嵌入電極的是嵌入電極高-低激勵信號。

附圖說明

以下參見附圖，更詳細地描述本發明的實施例，其中：

圖1圖示在使用自電容傳感方法的示例性lcd觸摸顯示面板中的觸摸電容和寄生電容；

圖2描述根據本發明的各種實施例的有源積分器的電路圖；

圖3描述圖示根據本發明的第一實施例的觸摸模擬前端(tafe)設計和觸摸傳感信號驅動方案的電路圖；

圖4顯示根據本發明的第一實施例的用於觸摸傳感器電極和各種嵌入電極的激勵信號的時間-振幅圖；

圖5描述圖示根據本發明的第二實施例的tafe設計和觸摸傳感信號驅動方案的電路圖；

圖6顯示根據本發明的第二實施例的用於觸摸傳感器和各種嵌入電極兩者、往返於觸摸傳感器的tafe電流以及積分器的輸出電壓電平的時間-振幅圖；

圖7描述圖示根據本發明的第三實施例的tafe設計和觸摸傳感信號驅動方案的電路圖；

圖8描述圖示根據本發明的第四實施例的tafe設計和觸摸傳感信號驅動方案的電路圖；

圖9圖示根據本發明的可替代性實施例的觸摸傳感信號驅動方案；

圖10圖示根據本發明的另一可替代性實施例的觸摸傳感信號驅動方案；

圖11a描述saradc的示例性實施例的簡化的電路圖；圖11b描述在saradc中電荷再分布dac的簡化的電路圖；

圖12顯示saradc的常規的模擬-數字轉換曲線；

圖13顯示saradc的模擬-數字轉換曲線並圖示其非線性的減輕；以及

圖14圖示使用自電容傳感方法的示例性lcd觸摸顯示驅動器集成電路(ic)的各種接地連接。

具體實施方式

在以下描述中，作為優選實例提出了用於電容觸摸傳感的方法的設備等等。對本領域技術人員來說顯而易見的是，在不背離本發明的範圍和精神的情況下，可以進行包括添加和/或替代的修改。可省略特定細節，以使本發明清晰；然而，書寫本公開，以使本領域技術人員能夠在不具備不適當實驗的情況下實踐本文的教導。

本發明提供消除寄生電容的影響的用於電容觸摸傳感的各種方法和設備。本發明的各種實施例可用於利用自電容傳感技術和機制的lcd觸摸顯示面板。上述寄生電容是在觸摸傳感器上所集聚的電容，其大部分是由於在lcd觸摸顯示器面板中的觸摸傳感器與各種嵌入電極之間的極貼近。這些嵌入電極包括在每個顯示面板子像素內部的顯示電極、源線/數據線、掃描線/柵極線和vcom線。該寄生電容可以採用20pf～100pf的量級。

如在本文所公開的方法和設備被闡述之前，提供與有源積分器有關的背景說明。

有源積分器的背景

隨著時間積分的電流i(t)是電荷q(t)。對於電容電路：

q(t)＝c*v(t)；(1)

其中c是電容電路的電容器的電容，且v(t)是穿過電容器的電壓。由於v(t)隨著時間與電流的積分成比例，因此電容電路根據以下方程式運行：

其中vc0是在積分周期的開始處的電容電路的初始電壓。從方程(2)了解到，使用電容積分器電路來測量向前和向後流過觸摸傳感器電極的電流是方便的，因為電壓可以容易地被adc數位化成數字數據。

圖2描述根據本發明的各種實施例的有源積分器的電路圖。在該有源積分器中，將重置開關201與存儲電容器202並聯連接。在積分周期開始之前，關閉重置開關201，使存儲電容器202放電至未充電狀態。因此，有源積分器的初始輸出電壓是零。基於方程式(2)，在積分周期的終止時，有源積分器的隨著時間的輸出電壓v(t)可以被簡化：

另外，使用積分的開始/停止開關203來設置積分周期。

實施例1

圖3描述圖示根據本發明的第一實施例的觸摸模擬前端(tafe)設計和觸摸傳感信號驅動方案的電路圖。為了清晰起見，在圖3中顯示了單傳感通道和tafe電路。在合法實施方式中，並聯設置多個傳感通道和tafe電路。在觸摸顯示面板操作的觸摸傳感期間，提供傳感器電極規則激勵信號v1用於驅動傳感器電極，其中v1是方波信號，所述方波信號的振幅在最大值與最小值之間周期性地交替。v1的正向轉移和負向轉移具有基本類似的斜率。在實際生活應用中，多個傳感通道同時由多個傳感器電極規則激勵信號所驅動。傳感器電極規則激勵信號中的每個均由有源積分器產生，其跟隨由規則脈衝產生器所提供的護送信號。

此外，提供嵌入電極高-低激勵信號v2用於驅動嵌入電極，其中v2類似於傳感器電極規則激勵信號v1，除了在每個正-負-正-負周期內的那個外，v2具有其電壓振幅比v1的電壓振幅大第一電壓差δv1的其第一正向轉移，接著是第一負向轉移，然後是其電壓振幅v2比v1的電壓振幅小第二電壓差δv2的第二正向轉移，以及然後是第二負向轉移。δv1的絕對值大致等於δv2的絕對值；因此δv1＝δv2＝δv。

總之，嵌入電極高-低激勵信號v2包括正向交替的高方形脈衝與低方形脈衝。在實踐中，v1和v2的直流電壓電平不完全地相同，且兩個信號的相位角不相等，但是極接近於稍微滯後v1的v2。

在該第一實施例中，與觸摸傳感信號驅動方案結合的tafe包括並聯連接的正向脈衝積分器301與負向脈衝積分器302。一對並聯連接的積分器使用饋送兩個積分器301和302的負輸入的傳感器電極來與每個傳感器電極303串聯連接。由規則脈衝積分器所產生的護送信號饋送兩個積分器的正向輸入，間接地驅動傳感器電極303。正向脈衝積分器301和負向脈衝積分器302的兩個輸出饋送adc304的差分輸入埠。兩個積分器分別具有重置開關305和306。重置開關305和306被配置成關閉的，在積分周期開始之前使它們的各自存儲電容器307和308放電。積分器也分別設置有積分開始/停止開關309和310，用於設置用於各自積分器的積分周期(在正向脈衝積分器的正向脈衝過程中關閉並在負向脈衝積分器的負向脈衝過程中關閉)。

參見圖4，傳感器規則激勵信號v1和嵌入電極高-低激勵信號v2的每個正-負-正-負周期可以被視為積分周期401。在每個積分周期內，在v1的第一正向轉移(或第一提升邊緣)與恰恰之前的第一負向轉移(或第一下降邊緣)之間的時間周期可以邏輯地被標示為偶數周期正向脈衝402；在v1的第一負向轉移(或第一下降邊緣)與恰恰之前的第二正向轉移(或第二提升邊緣)之間的時間周期可邏輯地被標示為偶數周期負向脈衝403；在v1的第二正向轉移(或第二提升邊緣)與恰恰之前的第二負向轉移(或第二下降邊緣)之間的時間周期可邏輯地被標示為奇數周期正向脈衝404；在v1的下一個積分周期的第二負向轉移(或第二下降邊緣)與恰恰之前的第一正向轉移(或第一提升邊緣)之間的時間周期可邏輯地被標示為奇數周期負向脈衝405。應該注意，偶數和奇數周期是任意標示的，用於圖示僅僅本發明所蘊含的概念的目的。

通過該tafe設計，正向脈衝積分器對在其輸入處接收的電荷進行積分(考慮觸摸電容和寄生電容)。通過對傳感器電極規則激勵信號和嵌入電極高-低激勵信號的組合結果的偶數周期正/負向脈衝和奇數周期正/負向脈衝的積分的操作，消除了寄生電容的影響。這在以下步驟中解釋：

1.在每個積分周期之前，隨時關閉重置開關305和306，以使它們各自積分器的存儲電容器307和308放電。

2.積分開始/停止開關309在每個積分周期中的偶數周期正向脈衝和奇數周期正向脈衝過程中關閉；因此在偶數正向脈衝周期的末端處在正向脈衝積分器301的輸出處的電荷qeven+是：

qeven+＝c1||v1(t)||even+c2(||v1(t)||even-||v2(t)||even)；(4)

其中c1是觸摸電容，且c2是寄生電容。由於在偶數正向脈衝周期過程中，||v2(t)||even＝||v1(t)||even+δv，因此方程式(4)變成：

qeven+＝c1||v1(t)||even-c2δv。(5)

在奇數正向脈衝周期的末端處在正向脈衝積分器301的輸出處的僅僅用於奇數正向脈衝周期電荷qodd+是：

qodd+＝c1||v1(t)||odd+c2(||v1(t)||odd-||v2(t)||odd)。(6)

由於在奇數正向脈衝周期過程中，||v2(t)||odd＝||v1(t)||odd-δv，因此方程式(6)變成：

qodd+＝c1||v1(t)||odd+c2δv。(7)

且在積分周期的末端處在正向脈衝積分器301的輸出處的總電荷q+是

qeven++qodd+。由於||v1(t)||even＝||v1(t)||odd＝||v1(t)||,因此

q+＝2c1||v1(t)||。(8)

3.積分開始/停止開關310在每個積分周期中的偶數周期負向脈衝和奇數周期負向脈衝過程中關閉；因此在偶數負向脈衝周期的末端處在負向脈衝積分器302的輸出處的電荷qeven-是：

-qeven-＝c1||v1(t)||even+c2(||v1(t)||even-||v2(t)||even)；(9)

由於在偶數負向脈衝周期過程中，||v2(t)||even＝||v1(t)||even-δv，因此方程式(9)變成：

-qeven-＝c1||v1(t)||even+c2δv。(10)

在奇數負向脈衝周期的末端處在負向脈衝積分器302的輸出處的僅僅奇數負向脈衝周期電荷qodd-是：

-qodd-＝c1||v1(t)||odd+c2(||v1(t)||odd-||v2(t)||odd)。(11)

由於在奇數負向脈衝周期過程中，||v2(t)||odd＝||v1(t)||odd+δv，因此方程式(11)變成：

-qodd-＝c1||v1(t)||odd-c2δv。(12)

且在積分周期的末端處在負向脈衝積分器302的輸出處的總電荷q-是

-qeven-+-qodd-。

q-＝-2c1||v1(t)||.(13)

4.q+和q-兩者然後作為差分輸入被採納、被採樣和由adc304數位化。如所看到的，寄生電容c2在積分過程中被消除。

實施例2

圖5描述圖示根據本發明的第二實施例的tafe設計和觸摸傳感信號驅動方案的電路圖。再次地，為了清晰起見，在圖5中顯示了單傳感通道和tafe電路。在合法實施方式中，並聯設置多個傳感通道和tafe電路。在該第二實施例中，在觸摸顯示面板操作的觸摸傳感期間，提供嵌入電極規則激勵信號v2用於驅動嵌入電極，其中v2是方波信號，所述方波信號的振幅在最大值與最小值之間周期地交替。v2的正向轉移和負向轉移具有大致相同的斜率。

此外，提供傳感器電極高-低激勵信號v1用於間接地驅動傳感器電極，其中v1類似於嵌入電極規則激勵信號v2，除了在每個積分周期內的那個外，v1具有其電壓振幅比v2的電壓振幅大電壓差δv的第一正向轉移，隨後是第一負向轉移，然後是其電壓振幅比v2的電壓振幅小相同電壓差δv的第二正向轉移，以及然後是第二負向轉移。

總之，傳感器電極高-低激勵信號v1包含正向交替的高方形脈衝和低方形脈衝。在實踐中，v2和v1的直流電壓電平不完全地相同，且兩個信號的相位角不相等，但是極接近於稍微滯後v1的v2。

在該第二實施例中，與觸摸傳感信號驅動方案結合的tafe具有與在第一實施例中的相同的設計，其包括並聯連接的相同的正向脈衝積分器301與負向脈衝積分器302。在該第二實施例中，饋送兩個積分器的正輸入是傳感器電極高-低激勵信號，並且驅動嵌入電極的是嵌入電極規則激勵信號，然而，在第一實施例中，饋送兩個積分器的正輸入的是傳感器規則激勵信號，且驅動嵌入電極的是嵌入電極高-低激勵信號。

參見圖6，類似於第一實施例，傳感器電極高-低激勵信號v1和嵌入電極規則激勵信號v2的每個正-負-正-負周期可以被視為積分周期601；通過對傳感器電極高-低激勵信號和嵌入電極規則激勵信號的組合結果的偶數周期正/負向脈衝和奇數周期正/負向脈衝的積分，消除了寄生電容的影響。這在以下步驟中解釋：

1.在每個積分周期之前，隨時關閉重置開關305和306，以使它們各自積分器的存儲電容器307和308放電。

2.積分開始/停止開關309在每個積分周期中的偶數周期正向脈衝和奇數周期正向脈衝過程中關閉；因此在偶數正向脈衝周期的末端處在正向脈衝積分器301的輸出處的電荷qeven+還是由以下確定：

qeven+＝c1||v1(t)||even+c2(||v1(t)||even-||v2(t)||even)；(4)

然而，在該第二實施例中，由於在偶數正向脈衝周期過程中，

||v1(t)||even＝||v2(t)||even+δv，因此方程式(4)變成：

qeven+＝c1(||v2(t)||even+δv)+c2δv。(14)

在奇數正向脈衝周期的末端處在正向脈衝積分器301的輸出處的僅僅用於奇數正向脈衝周期電荷qodd+還由以下確定：

qodd+＝c1||v1(t)||odd+c2(||v1(t)||odd-||v2(t)||odd)。(6)

然而，在該第二實施例中，由於在奇數正向脈衝周期過程中，

||v1(t)||odd＝||v2(t)||odd-δv，因此方程式(6)變成：

qodd+＝c1(||v2(t)||odd-δv)-c2δv。(15)

在積分周期的末端處在正向脈衝積分器301的輸出處的總電荷q+是

qeven++qodd+。由於||v2(t)||even＝||v2(t)||odd＝||v2(t)||,

q+＝2c1||v2(t)||.(16)

3.積分開始/停止開關310在每個積分周期中的偶數周期負向脈衝和奇數周期負向脈衝過程中關閉；因此在偶數負向脈衝周期的末端處在負向脈衝積分器302的輸出處的電荷qeven-還由以下確定：

-qeven-＝c1||v1(t)||even+c2(||v1(t)||even-||v2(t)||even)；(9)

然而，在該第二實施例中，由於在偶數負向脈衝周期過程中，

||v1(t)||even＝||v2(t)||even-δv，因此方程式(9)變成：

-qeven-＝c1(||v2(t)||even-δv)-c2δv。(17)

在奇數負向脈衝周期的末端處在負向脈衝積分器302的輸出處的僅僅用於奇數負向脈衝周期電荷qodd-還由以下確定：

-qodd-＝c1||v1(t)||odd+c2(||v1(t)||odd-||v2(t)||odd)。(11)

然而，在該第二實施例中，由於在奇數負向脈衝周期過程中，

||v1(t)||odd＝||v2(t)||odd+δv，因此方程式(11)變成：

-qodd-＝c1(||v2(t)||odd+δv)+c2δv。(18)

在積分周期的末端處在負向脈衝積分器302的輸出處的總電荷q-是

-qeven-+-qodd-；或

q-＝-2c1||v2(t)||。(13)

4.q+和q-兩者然後作差分輸入被採納、被採樣和由adc304數位化。

如所看到的，寄生電容c2在積分過程中被消除。

實施例3

參見圖7，在第三實施例中，提供與在第一實施例中的觸摸傳感信號驅動方案相同的觸摸傳感信號驅動方案。然而，在該第三實施例中的tafe設計僅僅使用與每個傳感器電極串聯連接的正向脈衝積分器701。該tafe設計比第一實施例的tafe設計簡單。這提供了更低的製造成本和節省晶片空間的優點。另一方面，作為至adc的單一端部輸入的單一正向脈衝積分器701輸出將具有比作為至adc的差分輸入的組合的正向脈衝積分器輸出和負向脈衝積分器輸出較差的snr。

實施例4

參見圖8，在第四實施例中，提供與在第二實施例中的觸摸傳感信號驅動方案相同的觸摸傳感信號驅動方案。在該第四實施例中的tafe設計與在第三實施例中的tafe設計相同，除了饋送正向脈衝積分器701的正輸入的是傳感器電極高-低激勵信號外和除了驅動嵌入電極的是嵌入電極規則激勵信號外，然而，在第三實施例中，供應正向脈衝積分器701的正輸入的是傳感器電極規則激勵信號，且驅動嵌入電極的是嵌入電極高-低激勵信號。

其它實施例

第三實施例和第四實施例的變型tafe設計可以用於積分偶數和奇數負向脈衝的負向脈衝積分器而不是正向脈衝積分器來推導。

在上述實施例中，每個積分周期由傳感器電極激勵信號和嵌入電極激勵信號的偶數周期正向脈衝、傳感器電極激勵信號和嵌入電極激勵信號的偶數周期負向脈衝、傳感器電極激勵信號和嵌入電極激勵信號的奇數周期正向脈衝、以及傳感器電極激勵信號和嵌入電極激勵信號的奇數周期負向脈衝組成。基本地，一對偶數-奇數周期正向脈衝和/或一對偶數-奇數周期負向脈衝在用於消除寄生電容的影響的積分中使用。上述實施例的變型可以使用在積分中任何數量對的偶數-奇數周期正向脈衝和/或負向脈衝。

「高-高-低-低」觸摸傳感信號驅動方案

參見圖9，在一個可替代實施例中，提供傳感器電極規則激勵信號v1用於驅動傳感器電極，其中v1是方波信號，所述方波信號的振幅在最大值與最小值之間周期性地交替。提供嵌入電極高-低激勵信號v2用於驅動嵌入電極，其中v2類似於v1，除了在每個積分周期內的那個外，v2具有其電壓振幅比v1的電壓振幅大電壓差δv的其第一正向轉移，隨後是第一負向轉移，然後是其電壓振幅再次比v1的電壓振幅大電壓差δv的第二正向轉移，隨後是第二負向轉移，然後隨後是其電壓振幅比v1的電壓振幅小電壓差δv的第三正向轉移，隨後是第三負向轉移，然後是其電壓振幅比v1的電壓振幅小電壓差δv的第四正向轉移，隨後是第四負向轉移。因此，該可替代實施例的觸摸傳感信號驅動方案具有積分周期901，按它們被舉例的順序，所述積分周期901由第一高正方形脈衝902、第一負方形脈衝903、第二高正方形脈衝904、第二負方形脈衝905、第三低正方形脈衝906、第三負方形脈衝907、第四低正方形脈衝908、以及最後第四負方形脈衝909組成。

使用第一實施例的相同的tafe，第一正方形脈衝902和第二正方形脈衝904由正向脈衝積分器301積分，同時第一負方形脈衝903和第二負方形脈衝905由在第一半積分中的負向脈衝積分器302積分，提供了待取樣和待由adc304數位化的第一差分輸入，以產生第一觸摸傳感信號數據：數據【0】。然後，第三正方形脈衝906和第四正方形脈衝908由正向脈衝積分器301積分，同時第三負方形脈衝907和第四負方形脈衝909由在第二半積分中的負向脈衝積分器302積分，提供了待取樣和待由adc304數位化的第一差分輸入，以產生第二觸摸傳感信號數據：數據【1】。規則激勵信號和高-低激勵信號的差分電荷輸入的實際組合結果的數位化值是數據【0】和數據【1】：(data[0]+data[1])/2。

類似於在第二實施例中所提供的觸摸傳感信號驅動方案，在另一替代實施例中，驅動傳感器電極的是「高-高-低-低」傳感器電極高-低激勵信號，且驅動嵌入電極的是嵌入電極規則激勵信號。這在圖10中圖示。

在上述可替代實施例中的「高-高-低-低」觸摸傳感信號驅動方案不僅僅消除寄生電容的影響(在由adc轉換後)，其減輕了adc的特定缺陷，這將在以下解釋。

減緩adc轉移曲線的非線性

能夠在傳感器電極激勵信號和嵌入電極激勵信號的積分中使用任何數量對的偶數-奇數周期正向脈衝和/或任何數量對的偶數-奇數周期負向脈衝對減緩adc轉移曲線的非線性是有用的。

與大多數的adc應用(例如，視頻編碼和音頻編碼)不同，(該應用注重adc的有效位數(enob)、信噪失真比(sinad)和總諧波失真(thd)的影響)，電容觸摸傳感應用強調微分非線性(dnl)，但忽略adc的積分非線性(inl)的影響。針對此的原因是由於兩個觸摸傳感器(在相同觸摸面板內)之間的電容差可是大的(例如，30％)但是在觸摸與非觸摸之間的傳感器電容中的增量變化是小的(例如，1％-2％)的事實。逐次逼近寄存器(sar)adc是在中-高解析度(例如，10比特至12比特)和中等速度(例如，小於5msps)的adc應用中的優選構造。

saradc由於使用電荷再分布數字-模擬轉換器(dac)時的它們的電容縮減結構具有眾所周知的問題。參見圖11a和11b。在該示例性saradc(其它的saradc可以具有不同數量的縮減電容器和/或電容比)中，電容縮減依賴於縮減電容器1102,1103,1104,1105和1106與在電荷再分布dac1101中的確切的cunit,2cunit,4cunit,8cunit,和16cunit的比值，其中cunit是單位電容器。然而，由於在縮減電容器的底板與ic的基底的底板之間集聚的寄生電容，因此，電容縮減不能在ic上完美達成。這反過來造成了saradc的模擬-數字轉移曲線的非線性現象。例如，圖12顯示具有兩個死區1201和1202的saradc的常規的模擬-數字轉移曲線，其中模擬信號振幅電平不被線性地轉換成數字值。

使用在積分中的特定數量對的偶數-奇數周期正-負向脈衝或如上所述的(高-高-低-低)觸摸傳感信號驅動方案向adc提供了差分輸入，所述adc改變並擴展遠離在adc的模擬-數字轉換曲線上的死區的轉換點。例如，參見圖13，使用「高-高-低-低」觸摸傳感信號驅動方案，至adc的兩個差分輸入被提供至adc，以產生數位化的值：數據【0】和數據【1】，避免了死區，其中規則激勵信號和高-低激勵信號的至adc的差分電荷輸入的實際組合結果將落在其內。

接地噪聲抑制

參見圖14，根據本發明的接觸傳感信號驅動方案和tafe設計的各種實施例的另一優點是防止來自脈衝產生器和電源的相對嘈雜局部接地1401的噪音影響到在接觸顯示面板中的各種部件的系統模擬接地1402，所述部件包括tafe和adc。在系統模擬接地1402中的噪音的抑制具有特別的重要性，因tafe和adc處理相對小振幅的信號，所述信號對信號接地噪音敏感。

在觸摸傳感信號驅動方案的各種實施例中的高方形脈衝和低方形脈衝分別由三個不同電壓電平vdd、-δv和+δv的至少三個電源1403,1404和1405所驅動。因此，高正向脈衝具有振幅vdd-(-δv)＝vdd+δv，低正向脈衝具有振幅vdd-(+δv)＝vdd-δv。高方形脈衝和低方形脈衝的切換電流是相對大的，尤其是在其中嵌入電極高-低激勵信號驅動擴展的嵌入電極的實施例中。通過此大的切換電流，局部接地1401因此是相對嘈雜的。幸運的是，從-δv電源1404和+δv電源1405拖曳的功率的量是相同的，並在短的瞬態響應時間後可以相互抵消平衡。因此，在系統模擬接地1402與局部接地1401之間流動的淨電流是小的，避免了通過嘈雜的局部接地1401影響系統模擬接地1402。

在實踐實施方式中，觸摸傳感信號驅動方案可以作為lcd觸摸顯示面板的積分觸摸顯示驅動器或控制器的一部分而被實現。如上所公開的設備的實施例可以作為積分裝置或積分電路而實現。

儘管上述的本發明的各種實施例被應用至利用自電容傳感技術和機制的lcd觸摸顯示面板，但是對於各種實施例的修改可以由本領域的技術人員實現，以適應於其它電容傳感技術和機制，諸如相互電容傳感和其它觸摸傳感裝置的那些，而不背離本發明的範圍和精神。

本文所公開的方法和設備的各種電子實施例可以使用通用計算裝置或特殊計算裝置、計算機處理器，或包括但不限於專用集成電路(asic)、現場可編程門陣列(fpga)的電子電路，以及根據本公開的教導而配置或編程的其它可編程邏輯裝置。在通用計算裝置或特殊計算裝置、計算機處理器或可編程邏輯裝置中運行的計算機指令或軟體代碼可以由軟體或電子領域的普通技術人員基於本公開的教導所容易編寫。

已提供本發明的上述描述用於圖示和說明的目的。其目的並不在於全面詳盡地描述本發明或將本發明限定於所公開的具體形式。許多修正和變化對本領域的普通技術人員來說均是顯而易見的。

選擇和描述本實施例，以更好地解釋本發明的原理和其實際用途，從而使本領域的技術人員能理解用於各種實施例的並具有適於所設想的特定用途的各種修正的本發明。