触摸控制器、具有其的显示驱动电路、显示设备和系统.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201410520350.0

申请日:

2009.10.30

公开号:

CN104317462A

公开日:

2015.01.28

当前法律状态:

实审

有效性:

审中

法律详情:

实质审查的生效IPC(主分类):G06F 3/044申请日:20091030|||公开

IPC分类号:

G06F3/044

主分类号:

G06F3/044

申请人:

三星电子株式会社

发明人:

金亨来; 崔伦竞; 曹和铉; 金相佑; 安海镛; 权亨达; 朴钟刚; 卞山镐; 刘载锡

地址:

韩国京畿道

优先权:

2008.10.30 KR 107294/08; 2009.03.18 KR 23042/09; 2009.10.19 KR 99318/09

专利代理机构:

北京市柳沈律师事务所 11105

代理人:

邵亚丽

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内容摘要

一种触摸控制器,其包括:触摸数据产生器,其连接到多个感应线,所述触摸数据产生器感应连接到感应线的每一个的感应单元的电容中的变化,并且通过处理与感应的结果相对应的感应信号来产生触摸数据;以及信号处理器,其通过从定时控制器接收用于驱动显示面板的至少一个定时信息来控制产生触摸数据的定时,并且然后将定时信息或者从定时信息中产生的信号作为控制信号提供给触摸数据产生器。

权利要求书

1.  一种半导体芯片,包括:
显示驱动单元,其驱动显示面板以显示图像;以及
触摸控制器单元,其感应一个或者多个感应单元的电容,从显示驱动单元接收至少一个信息,以及基于所述至少一个信息和感应的结果来产生触摸数据。

2.
  根据权利要求1所述的半导体芯片,其中,所述显示驱动单元包括被配置为控制显示图像的定时的定时控制器,并且
其中,所述至少一个信息包括从定时控制器输出的定时信息。

3.
  根据权利要求2所述的半导体芯片,其中,所述触摸控制器单元包括:
触摸数据产生器,其连接到感应单元,感应在感应单元的电容中的变化,并且产生与感应的结果相对应的触摸数据;以及
信号处理器,其接收定时信息,基于接收的定时信息来产生控制信号,并且向触摸数据产生器提供控制信号来控制产生触摸数据的定时。

4.
  根据权利要求3所述的半导体芯片,其中,所述触摸数据产生器包括:
感应信号产生器,其通过一个或者多个感应线而连接到感应单元,并且产生感应信号,其的电压根据在感应单元的电容中的变化而发生变化;以及
信号输出单元,其用于从感应信号产生器接收感应信号,并且响应于控制信号来输出感应信号。

5.
  根据权利要求4所述的半导体芯片,其中,触摸数据产生器进一步包括模拟数字转换器(ADC),以用于通过将信号输出单元的模拟输出转换为数字信号来产生触摸数据。

6.
  根据权利要求1所述的半导体芯片,其中,所述半导体芯片被连接到主机控制器,以及
其中,显示驱动单元和触摸控制器单元中的至少一个与主机控制器进行通信。

7.
  根据权利要求6所述的半导体芯片,其中,所述触摸控制器单元进一步从主机控制器接收定时信息。

8.
  根据权利要求1所述的半导体芯片,其中,所述触摸控制器单元产生状态信息,并且向显示驱动单元提供状态信息。

9.
  根据权利要求8所述的半导体芯片,其中,当显示驱动单元接收睡眠状态信息时,显示驱动单元防止所述至少一个信息被提供给触摸控制器单元。

10.
  根据权利要求8所述的半导体芯片,进一步包括产生电源电压的电源产生器,以及
其中,电源产生器将电源电压提供给显示驱动单元和触摸控制器单元这两者。

11.
  根据权利要求10所述的半导体芯片,其中,电源产生器被包括在显示驱动单元中,并且
其中,当显示驱动单元接收睡眠状态信息时,显示驱动单元防止所述电源电压被提供给触摸控制器单元。

12.
  一种显示驱动集成电路(IC),包括:
显示驱动单元,其从外部主机接收至少一个第一定时信息,并且产生图像数据以在面板单元上显示图像;以及
触摸控制器单元,其被连接到触摸屏面板的多个感应单元以感应多个感应单元的电容,并且基于所述第一定时信息和由显示驱动单元产生的第二定时信息中的至少一个定时信息来产生触摸数据,
其中,所述显示驱动单元和所述触摸控制器单元被集成在一个半导体芯片中。

13.
  根据权利要求12所述的显示驱动IC,其中,所述显示驱动单元包括将电源电压提供给触摸控制器单元的电源产生器,并且
其中,所述显示驱动单元响应于来自触摸控制器单元的状态信息来控制要被提供给触摸控制器单元的电源电压。

14.
  根据权利要求12所述的显示驱动IC,其中,所述触摸控制器单元包括:
触摸数据产生器,其连接到感应单元,感应在感应单元的电容中的变化,并且产生对应于感应的结果的触摸数据;以及
信号处理器,其接收至少一个定时信息,基于接收的定时信息来产生控制信号,以及将控制信号提供给触摸数据产生器以控制产生触摸数据的定 时。

15.
  一种显示设备,包括:
显示面板,其包括第一板和第二板;
多个感应单元,其被布置在所述显示面板的第一板和第二板中的至少一个上;以及
半导体芯片,其包括用于驱动显示面板的显示驱动单元和用于感应多个感应单元的电容并且产生对应于感应的结果的触摸数据的触摸控制器单元。

16.
  根据权利要求15所述的显示设备,其中,所述半导体芯片进一步包括被电连接到多个感应单元的一个或者多个第一焊盘,以及向显示面板提供灰度数据的一个或者多个第二焊盘。

17.
  根据权利要求15所述的显示设备,其中,所述显示面板进一步包括被布置在第一板和第二板之间的显示板,
其中,多个感应单元通过在显示面板的第一板上直接形成电极来制造。

18.
  根据权利要求15所述的显示设备,其中,所述触摸控制器单元包括:
触摸数据产生器,其连接到感应单元,感应在感应单元的电容中的变化,并且产生与感应的结果相对应的触摸数据;以及
信号处理器,其从显示驱动单元接收定时信息,基于接收的定时信息来产生控制信号,并且向触摸数据产生器提供控制信号来控制产生触摸数据的定时。

19.
  根据权利要求18所述的显示设备,其中,所述触摸数据产生器包括:
感应信号产生器,其通过一个或者多个感应线而连接到感应单元,并且产生感应信号,其的电压根据在感应单元的电容中的变化而发生变化;以及
信号输出单元,其用于从感应信号产生器接收感应信号,并且响应于控制信号来输出感应信号。

20.
  根据权利要求19所述的显示设备,其中,所述感应信号产生器包括:
包括第一电容器的至少一个放大器;以及
连接到所述至少一个放大器的第二电容器,
其中,所述放大器具有连接到多个感应线中的一个的第一输入端,以及 提供有具有第一频率的第一输入信号的第二输入端,并且所述第一电容器被连接在放大器的第一输入端和输出端之间,并且
所述第二电容器具有连接到放大器的第一输入端的第一电极,以及提供有与第一输入信号同步的第二输入信号的第二电极。

21.
  一种半导体芯片,包括:
显示驱动单元,其驱动显示面板来显示图像;
触摸控制器单元,其感应一个或者多个感应单元的电容,并且基于感应的结果来产生触摸数据;以及
电源产生器,其产生一个或者多个电源电压,并且将所产生的电源电压提供给显示驱动单元和触摸控制器单元这两者。

22.
  根据权利要求21所述的半导体芯片,其中,所述电源产生器产生用于显示驱动单元的至少一个第一电源电压,以及用于触摸控制器单元的至少一个第二电源电压。

23.
  根据权利要求21所述的半导体芯片,其中,所述触摸控制器单元从所述显示驱动单元接收至少一个定时信息,并且基于定时信息和感应的结果来产生触摸数据。

24.
  根据权利要求21所述的半导体芯片,其中,所述电源产生器被布置在显示驱动单元内。

25.
  根据权利要求24所述的半导体芯片,其中,所述显示驱动单元从所述触摸控制器单元接收状态信息,并且响应于所述状态信息防止电源电压被提供给触摸控制器单元。

26.
  根据权利要求25所述的半导体芯片,其中,所述触摸控制器单元包括用于与外部接口的接口单元,以及用于产生触摸数据的AFE单元,并且
其中,当所述显示驱动单元接收睡眠状态信息时,所述显示驱动单元防止电源电压被提供给AFE单元。

27.
  根据权利要求26所述的半导体芯片,其中,所述触摸控制器单元进一步包括电压产生器,其通过使用外部电压来产生电压信号,并且
其中,在睡眠状态期间,所述接口单元从所述电压产生器接收电压信号。

说明书

触摸控制器、具有其的显示驱动电路、显示设备和系统
本案是申请日为2009年10月30日、申请号为200911000078.9、发明名称为“触摸控制器、具有其的显示驱动电路、显示设备和系统”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明的构思涉及触摸控制器,更具体地,涉及具有增强感测灵敏度的触摸控制器,以及包括该触摸控制器的显示驱动电路、显示设备和系统。
背景技术
由于需要更薄和更轻的显示设备的缘故,平板显示设备取代了阴极射线管(CRT)。平板显示设备的实例包括液晶显示器(LCD)、场致发射显示器(FED)、有机发光二极管(OLED)、和等离子显示面板(PDP)。
一般,上述平板显示设备包括呈矩阵排列的多个像素以便显示图像。在平板显示设备的一个实例——液晶显示器中,多个传输栅极选择信号的扫描线和多个传输栅格(gratin)数据的数据线相互交叉,从而在扫描线和数据线彼此交叉处形成多个像素。
触摸屏面板,例如,电容性触摸屏面板,包括多个感测单元。如果用户使用他/她的手指或者触摸笔接触触摸屏面板的屏幕,则相应的感测单元的电容值就发生变化。通常,此触摸屏面板附在平板显示设备的上部,当用户的手指或者触摸笔接近或者接触触摸屏面板的感测单元时,相应的感测单元的电容值被提供给触摸屏处理器。此触摸屏处理器利用感测线感测相应的感测单元的电容值,并确定触摸屏面板是否被用户的手指或者触摸笔接触,或者确定触摸屏面板上的触摸位置。可以将感测单元包括在显示面板中以将触摸屏面板附到显示面板上时导致的产量(yield)和亮度的减少以及显示面板厚度的增加降低到最小。
图1是常规触摸屏系统10的框图。参考图1,此触摸屏系统包括:触摸屏面板11,具有多个感测单元;以及信号处理器12,感测并处理每个感测 单元的电容变化然后产生触摸数据。
触摸屏面板11包括沿行布置的多个感测单元、以及沿列布置的多个感测单元。参照图1,触摸屏11包括其中布置有多个感测单元的多个行,其中在每一行中排列多个感测单元。排列在每一行中的多个感测单元相互电连接。同样,触摸屏11包括其中布置有多个感测单元的多个列,其中在每一列中排列多个感测单元。排列在每一列中的多个感测单元相互电连接。
信号处理器12通过感测触摸屏面板11的多个感测单元中的每一个的电容的改变来产生触摸数据。例如,信号处理器12可以感测多个行中和多个列中的多个感测单元中的每一个的电容的改变,以便确定触摸屏面板11是否被用户的手指或者触摸笔接触,或者确定触摸屏面板11上的触摸位置。
然而,触摸屏面板11的多个感测单元包含寄生电容成分。这样的寄生电容成分可分为在多个感测单元之间产生的水平寄生电容成分、和在感测单元与显示面板之间产生的垂直电容成分。如果整个寄生电容具有较大的值,则与整个寄生电容的值相比,通过用户手指或者触摸笔接触的感测单元的电容变化具有相对小的值。用户手指或者触摸笔越接近感测单元,感测单元的电容值越大。可是,当感测单元具有大的寄生电容值的时候,感测单元的感测灵敏度降低。而且,施加到显示面板上的电极电压VCOM的改变可以通过垂直寄生电容成分导致在接触感测单元期间出现感测噪声。
另外,触摸屏系统11的性能可能受到非期望的环境中产生的各种噪声因素影响。所述各种噪声因素的示例包括空气中的电磁噪声、集肤效应的噪声、和触摸屏系统10中产生的噪声。上述噪声可能降低触摸屏系统10的感测灵敏度。
发明内容
本发明构思的具体实施例提供了触摸显示设备、构件触摸屏控制器及其操作方法,能够从响应于用户定义的触摸数据由触摸屏提供的电容性传感器输入中去除噪声成分。去除这些噪声成分能够允许改善与触摸数据对应的传感器数据的探测、区分和/或产生。
本发明构思提供了一种在其中感应单元较小地受到寄生的电容分量和噪声的影响的触摸控制器,以及包括触摸控制器的显示驱动电路、以及显示设备和系统。
根据本发明的一个方面,提供了一种触摸控制器,其包括:触摸数据产生器,其连接到多个感应线,触摸数据产生器感应连接到感应线的每一个的感应单元的电容中的变化,并且响应于控制信号,通过处理指示所感应到的在电容中的变化的感应信号来产生触摸数据;以及信号处理器,其响应于从定时控制器提供的用于驱动显示面板的至少一个定时信息来控制产生触摸数据的定时,所述信号处理器将定时信息或者从定时信息中产生的信号作为控制信号提供给触摸数据产生器。
根据本发明的另一个方面,提供一种显示驱动电路,其包括:显示面板驱动电路单元,其包括产生用于驱动显示面板的至少一个定时信息的定时控制器;以及触摸控制器,其被布置为用于感应是否触摸了触摸屏面板,所述触摸控制器通过感应在触摸屏面板上的感应单元的电容中的变化来产生感应信号,并且处理感应信号,所述触摸控制器包括触摸数据产生器,其通过经由感应线来感应在感应单元的电容中的变化来产生感应信号,并且响应于控制信号,通过处理感应信号来产生触摸数据,以及信号处理器,其响应于来自定时控制器的定时信息来控制产生触摸数据的定时,并且将定时信息或者从定时信息产生的信号作为控制信号提供给触摸数据产生器。
根据本发明的另一方面,提供一种显示面板,其包括:显示与接收的图像数据相对应的图像的显示面板;具有多个感应单元的触摸屏面板,感应单元的每个的电容值根据触摸操作来变化;用于驱动显示面板的、连接到显示面板的显示面板驱动电路单元,所述显示面板驱动电路单元包括产生与显示操作相关的定时信息的定时控制器;以及连接到触摸屏面板的触摸控制器,以感应触摸屏面板是否被触摸,所述触摸控制器基于感应的结果来产生触摸数据,并且根据定时信息来控制产生触摸数据的定时。
根据本发明的另一方面,提供一种触摸控制器,其包括:电压读取电路,其分别从连接到多个感应线的多个感应单元读取第一电压;第一放大电路,其偏移由在多个感应单元的每个中产生的电容分量而引起的在读取第一电压中的影响,放大所产生的第一电压,并且然后输出第二电压,以及对第二电压进行积分的积分电路。
根据本发明的另一方面,提供一种显示设备,其包括:包括执行触摸屏操作的多个感应单元的面板单元;显示驱动电路单元,其从外部主机接收至少一个第一定时信息,并且产生图像数据以在面板单元上显示图像;以及连 接到多个感应单元以感应在多个感应单元的电容中的变化的触摸控制器,所述触摸控制器从至少一个的第一定时信息和由显示驱动电路单元产生的多个定时信息中选择的至少一个定时信息中产生触摸数据。
根据本发明的另一个方面,提供一种显示系统,其包括:主机控制器;面板单元,其包括执行触摸屏操作的多个感应单元;显示驱动单元,其从主机控制器中接收至少一个的第一定时信息,并且产生图像数据以在面板单元上显示图像;以及触摸控制器,其连接到多个感应单元上以感应多个感应单元的电容的变化,所述触摸控制器基于第一定时信息和由显示驱动电路单元产生的定时信息中的至少一个来产生触摸数据。
一个方面,本发明构思的实施例提供一种配置用于在包括带触摸屏的显示器、和显示驱动电路(DDI)的触摸显示设备中的触摸屏控制器(TSC)内使用的触摸数据产生器。该触摸数据产生器包括:放大器,包括接收交流参考电压的正输入端、接收感测输入的负输入端、提供输出电压的输出端、以及偏置放大器的电阻-电容(RC)反馈电路。该传感器输入包括具有触摸电容和电容性噪声成分的传感器电容。该放大器被配置为在响应于触摸电容的等级而放大参考电压的同时从传感器输入中去除电容性噪声成分。
另一方面,本发明构思的实施例提供一种配置用于在包括带触摸屏的显示器、和DDI的触摸显示设备中的TSC内使用的触摸数据产生器。该触摸数据产生器包括:驱动和感测控制电路,将传感器输入传递到放大器,其中传感器输入包括触摸电容和电容性噪声成分,而且该放大器包括接收交流参考电压的正输入端、接收感测输入的负输入端、提供输出电压的输出端、以及偏置放大器的电阻-电容(RC)反馈电路。该放大器被配置为在响应于触摸电容的等级而放大参考电压时从传感器输入中去除电容性噪声成分。该DDI包括被配置为提供至少一个控制/定时信号给TSC的时钟控制器,以使得参考电压与该至少一个控制/定时信号同步地相关。
另一方面,本发明构思的实施例提供一种操作包括带触摸屏的显示器和DDI的触摸显示器设备中的TSC的方法。该方法包括:将放大器的正输入端耦接到交流参考电压;将放大器的负输入端耦接到驱动和感测控制电路以接收传感器输入,其中该传感器输入包括触摸电容和电容性噪声成分;以及利用电阻-电容(RC)反馈电路对放大器进行偏置,以在去除电容性噪声成分的同时响应于触摸电容等级而放大参考电压。
另一方面,本发明构思的实施例提供一种触摸显示器设备,包括:显示器;DDI,被配置为控制显示器的操作;触摸屏;以及TSC,被配置为控制触摸屏的操作。该TSC包括触摸数据产生器,被配置为产生与通过触摸屏接收的用户定义的触摸数据对应的感测数据。该触摸数据产生器包括:放大器,包括接收交流参考电压的正输入端、接收传感器输入的负输入端、提供输出电压的输出端、以及偏置放大器的电阻-电容(RC)反馈电路,其中该传感器输入包括具有触摸电容和电容性噪声的传感器电容,该放大器被配置为在响应于触摸电容的等级而放大参考电压的同时从传感器输入中去除电容噪声成分。
另一方面,本发明构思的实施例提供一种在包括带触摸屏的显示器和DDI的触摸显示器设备中使用的TSC。该TSC包括:电压读出电路,被配置为接收感测输入并产生与感测输入对应的读出电压,其中该感测输入包括具有触摸电容和可变噪声电容的传感器电容;放大电路,被配置为接收并放大读出电压信号以产生输出电压,其中该输出电压包括与可变噪声电容对应的可变噪声电压;以及积分电路,被配置为接收输出电压并从输出电压中去除可变噪声电压以产生与从DDI提供给TSC的一个或多个控制/定时信号同步地相关的区别电压。
另一方面,本发明构思的实施例提供一种具有触摸显示器的系统,其包括:主机控制器、由DDI和主机控制器控制的显示器,其中该DDI包括产生控制/定时信号的定时控制器。该系统进一步包括由TSC和主机控制器响应于该控制/定时信号而控制的触摸屏,其被配置为产生包括具有触摸电容和可变噪声电容的传感器电容的传感器输入。该TSC包括:电压读出电路,被配置为接收感测输入并响应于感测输入而产生读出电压;放大电路,被配置为接收并放大读出电压信号以产生输出电压,其中该输出电压包括与可变噪声电容对应的可变噪声电压;以及积分电路,被配置为接收该输出电压并从输出电压中去除可变噪声电压以产生与该控制/定时信号同步地相关的区别电压。
另一方面,本发明构思的实施例提供一种操作包括带触摸屏的显示器和DDI的触摸显示器设备中的TSC的方法,该方法包括:在TSC中从DDI接收至少一个控制/定时信号并从触摸屏接收与用户定义的触摸数据相关的感测输入,其中该感测输入包括具有触摸电容和可变噪声电容的传感器电容; 从感测输入中产生读出电压,其中该读出电压与该至少一个控制/定时信号同步地相关;放大该读出电压以产生输出电压;以及积分该输出电压以从输出电压中去除与可变噪声电容对应的可变噪声电压,从而产生与该至少一个控制/定时信号同步地相关的区别电压。
另一方面,本发明构思的实施例提供一种包括被配置为在包括触摸屏和显示面板的触摸显示器设备内使用的显示驱动器的系统。该显示驱动器包括:DDI,被配置为控制显示面板且包括被配置为产生至少一个控制/定时信号的定时控制器;以及TSC,被配置为根据响应于用户在触摸屏上输入的触摸数据由触摸屏产生的感测输入而产生感测数据。其中该感测输入包括具有触摸电容、可变噪声电容、和背景电容的传感器电容,而且感测数据的产生包括以下至少一个:在将该感测输入读出并放大为输出电压期间,从传感器电容中去除部分背景电容;以及在将输出电压转换为感测数据期间,从输出电压中去除与可变噪声电容对应的可变噪声电压。
附图说明
通过以下结合附图的详细描述,可以更清楚地理解本发明构思的示范性实施例。
图1是一般触摸屏面板系统的框图;
图2A示出根据本发明构思的实施例的触摸屏面板的多个感测单元中的每一个中产生的寄生电容成分;
图2B是示出图2A中所示的感测单元被触摸时感测单元的电容的变化的曲线图;
图2C是示出图2A的感测单元被触摸且产生噪声时感测单元的电容的变化的曲线图;
图3A、3B、和3C是根据本发明构思实施例的触摸控制器的框图;
图4A和4B是根据本发明构思实施例的用于产生图3A到3C所示的控制信号的各种信号的波形图;
图5A、5B、6A、6B、7A、7B以及8A-8D是示出根据本发明构思的触摸数据产生器的各种实施例的电路图和曲线图;
图9A和9B是根据本发明构思的实施例的触摸数据产生器的框图和电路图;
图9C是根据本发明构思的作为图9A中所示的积分电路的另一实施例的积分电路的电路图;
图9D是示出根据本发明构思的实施例的输入信号Vin、以及接通图9B的开关SW1到SWn的定时的波形图;
图9E是根据本发明构思的实施例提供给图9B的触摸控制器的各种信号的波形图;
图9F是示出根据本发明构思的实施例的图9B的积分电路的操作的时序图;
图9G是示出根据本发明构思的实施例的图9B的积分电路的积分电压的变化的曲线图;
图10A是根据本发明构思的实施例的包含在图9B的触摸数据产生器中的积分电路的另一实施例的电路图;
图10B是根据本发明构思的实施例的图10A的积分电路中使用的输出电压Vout和电压参考信号Vref、以及输入信号Vin的波形图;
图11是根据本发明构思的另一实施例的触摸控制器的框图;
图12A是根据本发明构思的实施例的包括多个触摸控制器的一般LCD的框图;
图12B是根据本发明构思的另一实施例的包括触摸控制器的一般LCD的框图;
图13是根据本发明构思的实施例的将触摸控制器和显示驱动单元一起集成的集成电路(IC)的框图;
图14A和图14B示出如图13中所示的显示驱动单元与触摸控制器之间的相互关系;
图15A到15C示出根据本发明构思的包括触摸面板的显示器设备的印刷电路板(PCB)的结构的实施例;
图15D示出根据本发明构思的实施例的图15A、15B、或15C中所示的显示器设备的面板结构;
图16A到16C示出根据本发明构思的其中将触摸面板和显示面板结合在一起的显示器设备800的PCB结构的实施例;
图16D示出根据本发明构思的另一实施例的图16A、16B、或16C中所示的显示器设备的面板结构;
图17A和17B示出根据本发明构思的实施例的包括触摸控制器和显示驱动电路单元的半导体芯片的结构、以及FPCB的结构;和
图18A和18B示出根据本发明构思的具有其中包括触摸控制器和显示驱动电路的半导体芯片的显示器设备的实施例。
具体实施方式
在下文中,将参考附图详细描述本发明构思的示范性实施例。在所有附图中类似的附图标记表示类似的元件。
图2A示出根据本发明构思的实施例的触摸屏面板21的多个感测单元SU中的每一个中产生的寄生电容成分。图2B是示出图2A的感测单元SU被触摸时感测单元的电容的变化的曲线图。图2C是示出图2A的感测单元SU被触摸且产生噪声时感测单元的电容的变化的曲线图。
参考图2A,触摸屏面板21包括多个感测单元SU。该多个感测单元SU可被布置在接近或者在显示图像的显示面板22上。例如,附图标记“22”可表示向其施加预定电极电压VCOM的显示面板的上板。具有上板22的显示面板可以是液晶显示器(LCD)面板,可以向其施加电极电压VCOM作为公共电极电压。如果显示面板为有机光发射显示面板,则可以将具有直流(DC)电压的阴极应用于其上板。
触摸屏面板21包括连接到沿行(x轴方向)排列的多条感测线的多个感测单元SU、和连接到沿列(y轴方向)排列的多条感测线的多个感测单元SU。如果用户手指或者触摸笔接近或者触摸任何感测单元SU,则特定感测单元SU的电容值被改变。可以通过利用多条感测线感测每个感测单元的电容值的变化产生感测信号并接着处理该感测信号来确定触摸屏面板21是否被触摸、以及触摸屏面板21上的触摸位置。
寄生电容成分因多个感测单元SU的布置而存在。例如,寄生电容成分包括产生在相邻感测单元之间的水平寄生电容成分Ch、和产生在感测单元与显示面板22之间的垂直寄生电容成分Cv。如果寄生电容值比用户手指或触摸笔接近或触摸感测单元时产生的电容成分大,则即便当感测单元的电容值由于触摸感测单元而变化时,触摸的感测灵敏度下降。
参考图2B,感测单元SU包含具有寄生电容成分的基本电容成分Cb,而且当例如用户手指或者触摸笔的物体接近或者触摸感测单元SU时,感测 单元SU的电容值被改变。例如,当导电物体接近或者触摸感测单元SU时,感测单元SU的电容值增加。参考图2B,在A部分中,由于导电物体未接近感测单元SU,感测单元SU的电容值是Cb;在B部分中,导电物体触摸感测单元SU;而在C部分中,导电物体接近感测单元SU。参考图2B,电容值Cb当导电物体触摸感测单元SU时可能增加程度Csig,而当导电物体接近感测单元SU时可能增加程度Csig',Csig'小于Csig。
如图2C中所示,当存在各种噪声时,感测单元SU的电容值可能受到较大的影响。这种情况下,处理器或者控制器(未图示)不能通过简单检查感测单元SU的电容值增加还是减少来精确地确定物体是否触摸感测单元SU以及感测单元SU上的触摸位置,因此,极大地降低了触摸屏设备的感测灵敏度。
图3A、3B、和3C是根据本发明构思实施例的触摸控制器110的框图。这里,为了帮助解释触摸控制器110的操作而进一步示出:显示驱动电路120,驱动显示面板(未图示)以显示图像;以及主机控制器130,控制触摸控制器110的全部操作。
参考图3A,触摸控制器110可包括信号处理器111和触摸数据产生器112。显示驱动电路120可包括:定时控制器121,其控制将要在显示面板上显示的图像;栅极驱动器122;和源极驱动器123。
信号处理器111控制与触摸屏操作有关的触摸控制器110的内部电路的全部操作。尽管未示出,触摸数据产生器112通过感测线电连接到多个感测单元SU并通过感测多个感测单元SU被触摸时其中的每一个的电容的变化来产生感测信号。而且,触摸数据产生器112通过处理感测信号产生并输出触摸数据data。信号处理器111或主机控制器130基于触摸数据data执行逻辑运算,并确定触摸屏(未图示)是否被触摸、以及触摸屏上的触摸位置。
触摸控制器110接收用于驱动显示面板(未图示)的至少一条定时信息Timing info,以及可以使用定时信息Timing info以便产生触摸数据data。定时信息Timing info可以由包括在显示驱动电路120中的定时控制器121、或者直接由主机控制器130产生。图3A示出定时信息Timing info由定时控制器121产生,而且触摸控制器110从定时控制器121接收定时信息Timing info。信号处理器111接收至少一条定时信息Timing info并传送基于该至少一条定时信息Timing info的控制信号ctrl到触摸数据产生器112。
控制信号ctrl可基于定时信息Timing info的波形而产生。控制信号ctrl可由定时控制器121直接产生并提供给信号处理器111,或者信号处理器111可从自定时控制器121接收的定时信息Timing info产生控制信号ctrl。同样,如上所述,主机控制器130可产生定时信息Timing info,而且类似地,控制信号ctrl可由主机控制器130产生并提供给触摸控制器110。如果主机控制器130产生控制信号ctrl,则可以将控制信号ctrl提供给信号处理器111、或者直接提供给触摸数据产生器112。以下,假定信号处理器111产生控制信号ctrl,如图3A到3C所示。
定时控制器121产生至少一个信号用于控制显示图像的定时。例如,定时控制器121可直接从外部主机控制器130接收垂直同步信号Vsync和水平同步信号Hsync,或者可基于从主机控制器130接收的数据使能信号(未图示)来产生垂直同步信号Vsync和水平同步信号Hsync。同样,定时控制器121可通过产生至少一个定时信号来控制例如电极电压VCOM的公共电极电压的产生、以及栅极线信号的产生。
信号处理器111与从定时控制器121接收的至少一条定时信息Timing info同步地产生控制信号ctrl,并将控制信号ctrl提供给触摸数据产生器112以便控制产生触摸数据data的定时。即,如果施加到显示面板的电压(例如,施加到显示面板的上板的公共电极电压)改变,则感测信号中可能包含噪声。因此,信号处理器111控制在电压位于稳定状态时的期间内产生触摸数据data。
触摸控制器110和显示驱动电路120可集成在一个半导体芯片上。即,在本发明构思的实施例中,触摸控制器110从显示驱动电路120接收至少一条定时信息Timing info并与定时信息Timing info同步地执行操作,可通过在一个半导体芯片中内部连接触摸控制器110与显示驱动电路120的线路来传送定时信息Timing info。
图3B和3C是示出根据本发明构思的实施例的图3A所示的产生触摸数据data的各种方法的框图。图3B示出触摸控制器110直接从主机控制器130接收与驱动显示面板(未图示)的定时相关的信息Timing info的情况。该情况下,定时控制器121可基于从主机控制器130接收的信息control/timing跳过产生定时信息Timing info,并将其提供给触摸控制器110。信号处理器111从主机控制器130接收信息control/timing,基于信息control/timing产生 控制信号ctrl,并将控制信号ctrl提供给触摸数据产生器112。
图3C示出其中将由定时控制器121产生的信息和由主机控制器130产生的信息多路复用为定时信息Timing info、并将定时信息Timing info提供给触摸控制器110的情况。为此,可以将允许选择性地提供信号的选择单元140布置在图3C所示的显示驱动电路120与触摸控制器110之间。例如,选择单元140可实现为多路复用器(MUX)。可以将选择单元140布置在触摸控制器110与显示驱动电路120之间、或者布置在包括在触摸控制器110内的信号处理器111之前。选择单元140响应于预定控制信号(未图示),选择性地输出由定时控制器121产生的信息、或者由主机控制器130产生的信息。在此情况下,如果显示驱动电路120在正常模式下操作,则可以将由定时控制器121产生的信号提供给触摸控制器110。如果显示驱动电路120进入节电(power down)模式,例如,睡眠模式,则可以将由主机控制器130产生的信号提供给触摸控制器110。
图4A是根据本发明构思的实施例的用于产生图3A到3C所示的控制信号ctrl的各种信号的波形图。参考图4A,水平同步信号Hsync在垂直同步信号Vsync激活之后激活。公共电极电压(例如,电极电压VCOM)的逻辑电平与水平同步信号Hsync同步地变化。控制信号ctrl可从各种类型的定时信息中的至少一个中产生,例如,垂直或者水平同步信号Hsync或者Vsync、用于产生公共电极电压的定时信息、DotCLK信息。根据激活控制信号ctrl的定时来控制产生触摸数据data的定时,而且可以防止由应用于显示面板的电极的改变导致在触摸数据data中产生噪声。
图4B是根据本发明构思的另一实施例的用于产生图3A到3C所示的控制信号ctrl的各种信号的波形图。参考图4B,在其中垂直同步信号Vsync被激活的部分之前和之后存在其中水平同步信号Hsync未被激活的边沿部分。在该边沿部分期间控制施加到显示面板的公共电极电压不改变。在此情况下,可以通过在垂直同步信号Vsync的边沿部分中激活控制信号ctrl来降低因施加到显示面板的电压变化而产生的噪声。
图5A到8D是示出根据本发明构思的触摸数据产生器的各种实施例的电路图和曲线图。具体地,图5A到8D示出根据本发明构思的实施例的使用放大器电路来降低由存在于感测单元中的垂直或者水平寄生电容成分导致的影响的方法。
特别地,图5A是根据本发明构思的实施例的诸如附图3A的触摸数据产生器112的触摸数据产生器210A的电路图。图5B是示出根据本发明构思的实施例的附图5A的触摸数据产生器210A中包含的放大器AMP的频率特性的曲线图。参考图5A,触摸数据产生器210A包括放大器电路211A,其连接到感测单元SU并产生与感测单元SU的电容的变化对应的感测信号Vout。触摸数据产生器210A可进一步包括:信号输出单元212A,其接收感测信号Vout并响应于控制信号ctrl输出感测信号Vout;以及模数转换器(ADC)213A,其从信号输出单元212A接收模拟信号并将模拟信号转换为数字信号。信号输出单元212A可以是采样/保持电路,其保持感测信号Vout并响应于控制信号ctrl而输出感测信号Vout。
放大器电路211A包括至少一个放大器AMP。尽管未示出,该至少一个放大器AMP可以包括分别连接到触摸屏面板中沿多个行和列布置的多条感测线的多个放大器。或者,可以将该放大器AMP构造为使得将放大器AMP切换为与多条感测线之一相连,以使得放大器AMP可由多个感测线共享。为了便于解释,图5A示出其中将一个放大器AMP连接到一条感测线的情况。
将第一输入端(例如,放大器AMP的反相输入端(–))连接到感测单元SU以便感测感测单元SU的电容的变化。如图5A所示,感测单元SU的电容可包括寄生电容成分(例如,水平寄生电容成分Ch)、和当感测单元Su被触摸时导致的电容变化Csig。
将具有预定频率的输入信号Vin提供到放大器AMP的第二输入端。输入信号Vin可以是这样的信号,例如,具有预定脉冲周期的方波或正弦波信号。可以适当地调整输入信号Vin的逻辑电平和频率。输入信号Vin的频率可以落入具有高通滤波特性的放大器AMP的通带内。尽管未图示,可以将直流(DC)电压(例如,接地电压)信号提供到连接到除执行感测操作的感测线之外的感测线的放大器的第二输入端。于是,参考图5A,将水平寄生电容成分Ch的一个节点表示为施加到接地电压。
可在放大器AMP的第一输入端和输出端之间连接电容器Cf,而且可进一步在放大器AMP的第一输入端和输出端之间连接预定电阻器Rf以便与电容器Cf并联。从而,放大器AMP可作为具有预定电压增益的高通滤波器。
放大器AMP产生感测信号Vout,其电压电平根据感测单元SU的电容 变化而改变。图5B示出放大器AMP的通带特性和电压增益。如图5A所示,输入信号Vin的频率可大于如果输入信号Vin的频率落入放大器AMP的通带内,则放大器Amp的增益由以下数字公式计算,20log10(1+Ch+ΔCCf).]]>
如上述公式所示,当感测单元SU的电容在感测单元SU被触摸时变化时,由放大器AMP产生的感测信号Vout的逻辑电平根据感测单元SU的电容变化而变化。放大器AMP以模拟的方式产生与感测单元SU的电容值对应的感测信号Vout。可通过感测感测信号Vout的电压变化来确定触摸屏面板是否被触摸、或触摸屏面板上的触摸位置。
控制信号ctrl可使用至少一条定时信息来产生并可用来利用感测信号Vout产生触摸数据data。信号输出单元212A从放大电路211A接收感测信号Vout,维持感测信号Vout,并响应于激活的控制信号ctrl将感测信号Vout提供到ADC 213A。ADC 123A通过将作为模拟信号的感测信号Vout转换为数字信号来产生触摸数据data,并将转换结果提供到外部。
如上所述,可通过执行感测操作和产生触摸数据data来确定触摸屏是否被触摸、或触摸屏上的触摸位置。而且,可通过响应于控制信号ctrl控制产生触摸数据data的定时来将由施加于显示面板电压的变化导致的噪声最小化。
然而,如果多个感测单元SU之间的寄生电容成分Ch的值增加,则放大器AMP的增益也增加。在此情况下,连接在放大器AMP的第一输入端和输出端之间的电容器Cf应具有很大的值以便从放大器AMP输出的电压的电平在预定范围内(例如,在系统可以操作的电压范围内)。然而,如果电容器Cf的电容具有很大的值,则在触摸屏面板被触摸时放大器AMP的电压变化(即,电容变化Csig与电容器值Cf的比率Csig/Cf)减小,从而降低触摸的感测灵敏度。触摸屏面板的感测线可由透明导电材料形成,例如,氧化铟锡(ITO)。从而,当感测单元SU之间的距离很大时,感测线变得显眼,因而应当将感测单元SU之间的距离确定为很小。然而,如果感测单元SU之间的距离很小,则在每个感测单元中产生的水平寄生电容成分Ch的值变得很大,从而,触摸的感测灵敏度将下降。现在将描述根据本发明的构思的能够通过降低寄生电容成分来提高感测灵敏度的触摸数据产生器的各种实 施例。
参考图6A,一触摸数据产生器210B包括放大电路211B,其产生与感测单元SU的电容变化对应的感测信号Vout。触摸数据产生器210B可进一步包括:信号输出单元212B,其接收感测信号Vout并根据控制信号ctrl输出之;以及ADC 213B,其通过将从信号输出单元212B接收的作为模拟信号的感测信号Vout转换为数字信号来产生触摸数据data。
图6A的放大电路211B可通过减少由感测单元SU中产生的水平电容成分Ch(多个感测单元SU之间的寄生电容成分)导致的影响来提高感测灵敏度。为此,并不将接地电压或DC电压施加到与执行感测操作的感测线相邻的感测线所对应的放大器AMP上,而是将输入信号Vin施加到与执行感测操作的感测线相邻的感测线所对应的放大器AMP的第二输入端,例如,(+)端。
即,如果水平寄生电容器的第一电极和第二电极分别作为经由其执行感测操作的第一感测线、和与第一感测线邻近的第二感测线,则施加相同的电压到第一感测线和第二感测线。在此情况下,从计算放大器AMP增益的数字公式中去除水平寄生电容成分Ch。
尽管图6A示出水平寄生电容器的第二电极直接连接到放大器AMP的相应的第二输入端,但本发明构思不限于此。与图5A所示不同,在图6A的当前实施例中,将输入信号Vin公共地提供到多个放大器AMP的第二输入端(即,(+)输入端)。当输入信号Vin被提供到放大器AMP的第二输入端(即,(+)输入端)时,放大器AMP的第一输入端(即,(–)输入端)的电压变得等于第二输入端(即,(+)输入端)的电压。即,由于输入信号Vin也被提供到与相邻感测线相连的放大器AMP的第二输入端,相邻感测线的电压也变得和输入信号Vin的值相等。为此原因,经由其执行感测操作的第一感测线的电压等于与第一感测线相邻的第二感测线的电压,从而,放大器AMP的增益与水平寄生电容成分Ch的值不相关。即,将相同的电压Vin施加到彼此相邻的感测线,以便减少由感测单元中的水平寄生电容成分带来的影响。
图6B是显示根据本发明构思实施例的图6A的放大器AMP的频率特性的曲线图。如上所述,确定输入信号Vin的频率落入放大器AMP的通带内。即,可以确定输入信号Vin的频率大于如图6B所示的同样,图6A 的放大器AMP的增益等于即,放大器AMP的增益与连接到相应的感测线的水平寄生电容成分Ch的值不相关。
即使触摸屏面板的感测线上存在的水平寄生电容成分Ch的值增加,放大器AMP的增益也不变化。因此,不需要增加图6A的电容器Cf的电容值以使得放大器AMP的增益落入预定范围内。相应地,能够适当增加代表感测灵敏度的比率Csig/Cf并提高触摸时电容变化Csig的感测灵敏度。
图7A和7B是详细示出图6A的触摸数据产生器210B的电路图。为了便于解释,这里未示出包括在触摸数据产生器210B中的信号输出电路212B和ADC 213B。
如图7A所示,触摸数据产生器210B可包括多个放大器,例如,第一放大器AMP1到第三放大器AMP3,它们分别连接到多条感测线,例如,第一感测线SL1到第三感测线SL3。第一放大器AMP1到第三放大器AMP3感测与其对应的感测单元(未图示)的电容的变化并分别产生与感测到的变化对应的第一到第三感测信号Vout1到Vout3。可以将第一到第三电容器Cf1到Cf3与第一到第三电阻器Rf1到Rf3并联连接在分别相应的第一放大器AMP1到第三放大器AMP3的第一输入端(例如,(–)输入端)与输出端之间。
同样,将具有预定频率的输入信号Vin公共地提供到第一放大器AMP1到第三放大器AMP3的第二输入端,例如,(+)输入端。第一到第三放大器AMP1到AMP3分别对应于并连接到第一到第三感测线SL1到SL3。因此,第一到第三放大器AMP1到AMP3感测相应的第一到第三感测线SL1到SL3的电容变化并分别产生第一到第三感测信号Vout1到Vout3。在图7A中,在第一到第三感测线SL1到SL3之间产生水平寄生电容成分Ch1到Ch3。
现在将假定用第二感测线SL2来执行感测操作以描述触摸数据产生器210B的操作。第二放大器AMP2的第一输入端(例如,(–)输入端)连接到第二感测线SL2,因此,第二放大器AMP2产生与相应的感测单元的电容值对应的第二感测信号Vout2。提供到第二放大器AMP2的输入信号Vin也被提供到第一和第三放大器AMP1和AMP3的第二输入端,即,(+)输入端。第一和第三放大器AMP1和AMP3的各自的第一输入端(例如,(–)输入端)的电压变得分别与第一和第三放大器AMP1和AMP3的各自的第二输入端(例如,(+)输入端)的电压相等。因此,分别连接到相应的第一 和第三放大器AMP1和AMP3的第一输入端(例如,(–)输入端)的第一和第三感测线SL1和SL3的电压变得等于第二感测线SL2的电压。因此,相邻感测线的电压彼此相等或者相似。从而,可以减少由水平寄生电容Ch1和Ch2引起的影响,如上述图6B所示。
图7B是根据本发明构思的另一实施例的设计用于执行图7A的触摸数据产生器的操作的触摸数据产生器210B的电路图,其中第一到第三感测线SL1到SL3共享一个放大器AMP。图7B的触摸数据产生器210B可进一步包括第一到第三开关SW1到SW3,其分别开关第一到第三感测线SL1到SL3之间的放大器AMP的第一输入端(例如,(–)输入端)的连接,以使得可以将第一到第三感测线SL1到SL3选择性地连接到放大器AMP的第一输入端,例如(–)输入端。
当使用第二感测线SL2来执行感测操作时,将第二开关SW2接通以将第二感测线SL2连接到放大器AMP的第一输入端,例如(–)输入端。同样,将连接到与第二感测线SL2相邻的第一感测线SL1的第一开关SW1接通以将第一感测线SL1连接到传输输出信号Vin的线。同样将连接到与第二感测线SL2相邻的第三感测线SL3的第三开关SW3接通以将第三感测线SL3连接到传输输入信号Vin的线。
从而,放大器AMP通过第二感测线SL2感测相应的感测单元(未图示)的电容值并根据感测到的电容值产生感测信号Vout。因为输入信号Vin被提供到第一感测线SL1和与第二感测线SL2相邻的第三感测线SL3,第二感测线SL2的电压变得与第一和第三感测线SL1和SL3的电压相等。于是,减少了由水平寄生电容成分Ch2带来的影响,从而提高了触摸的感测灵敏度。
图8A到8C是分别示出根据本发明构思的作为图3A、3B、或3C的触摸数据产生器的各种实施例的触摸数据产生器210C、210D、和210E的电路图。参考图8A到8C,触摸数据产生器210C、210D、和210E进一步包括附加电容器,例如,第二电容器Cq,以便补偿存在于感测单元SU中的寄生电容成分。从而,可通过去除存在于感测单元SU中的水平或垂直寄生电容成分来提高感测灵敏度。
参考图8A,触摸数据产生器210C包括放大器AMP,其具有连接到感测线的第一输入端(例如,(–)输入端)、以及其上提供有输入信号Vin的第二输入端(例如(+)输入端)。可以将第一电容器Cf和电阻器Rf并联连 接在放大器AMP的第一输入端和输出端之间。
触摸数据产生器210C可进一步包括连接到感测线并具有预定电容值的第二电容器Cq。第二电容器Cq的第一电极连接到感测线,一预定电压信号Vq施加到第二电容器Cq的第二电极。利用第二电容器Cq的电容和电压信号Vq将第二电容器Cq中产生的电荷的极性控制为与存在于感测单元SU中的寄生电容成分Ct(水平和垂直寄生电容成分)中产生的电荷的极性相反。例如,如果寄生电容器中产生的具有正(+)极性的电荷被施加到感测线,则将第二电容器Cq的第一电极中产生的电荷控制为具有负(–)极性。另外,如果可以将提供到第二电容器Cq的第二电极的电压信号Vq与提供到放大器AMP的第二输入端的输入信号Vin同步,而且在此情况下,可以将电压信号Vq的值定义为xVin。于是,放大器AMP的增益可计算如下:
gain=1+s(Cf+Ct+Csig+Cq-xCq)Rf1+sCfRf...(1)]]>
可从等式(1)得到计算放大器AMP在高频带中的增益等式如下:
gain=Cf+Ct+Csig+Cq-xCqCf...(2)]]>
如上所述,可以通过调整第二电容器Cq的电容值和电压信号Vq的逻辑电平x来控制使得等式(1)和(2)中的‘xCq’和‘Cf+Ct+Cq’彼此相等或近似。如果‘xCq’和‘Cf+Ct+Cq’彼此相等,则在等式(2)中‘xCq’和‘Cf+Ct+Cq’就相互抵消,从而,放大器AMP的增益可变为‘Csig/Cf’。如果‘xCq’和‘Cf+Ct+Cq’彼此近似,则感测灵敏度就提高。即,可以通过调整‘x’和‘Cq’来减少由寄生电容成分Ct造成的放大器AMP的增益的变化,从而提高触摸时电容变化Csig的感测灵敏度。在此情况下,不需要向与执行感测操作的感测线相邻的感测线施加相同的电压。
图8B示出根据本发明构思另一实施例的能够降低由施加到显示面板(未图示)的电压变化造成的感测线中的干扰引起的影响的触摸数据产生器210D。例如,如果触摸屏面板包括在移动LCD中,则干扰可能因施加到显示面板的上板电极的电极电压VCOM的交替而发生。
在感测线和显示面板之间产生垂直电容成分Cv。由于施加到显示面板的上板电极的电极电压VCOM交替变换,垂直电容成分Cv影响放大器AMP的输出。为了解决此问题,与电极电压VCOM同步地将输入信号Vin提供到放大器AMP的第二输入端。如果将输入信号Vin的摆动幅度设置为小于 电极电压VCOM的摆动幅度,则负(–)电荷聚集在垂直寄生电容器的上电极上,例如,当输入信号Vin处于逻辑高电平时连接到感测线的电极。在此情况下,通过适当地调整第二电容器Cq的电容值和电压信号Vq,正(+)电荷聚集在第二电容器Cq的上电极上,其中正(+)电荷总量等于或者近似于聚集在垂直寄生电容器的负(–)电荷的总量。因此,放大器AMP的输出可以不受或很少受垂直电容成分Cv和电极电压VCOM的变化影响。
如果输入信号Vin和电压信号Vq与电极电压VCOM同步,则电极电压VCOM可表示为“xVin”且电压信号Vq可表示为“yVin”。在此情况下,图8B的放大器AMP的增益还可表示如下:
gain=1+s[(Cf+Csig+(1-x)Cv+(1-y)Cq)]Rf1+sCfRf...(3)]]>
从等式(3)获得计算放大器AMP在高频段中的增益,如下:
gain=Cf+Csig+(1-x)Cv+(1-y)CqCf...(4)]]>
如等式(4)所示,可通过调整第二电容器Cq的电容值和电压信号Vq的逻辑电平x来减少由电极电压VCOM的变化带来的影响。例如,因为电极电压VCOM具有预定电平,通过调整第二电容器Cq的电容值和电压信号Vq的电平y来抵消或者减少等式(3)和(4)中的Cf+(1-x)Cv+(1-y)Cq,放大器AMP的输出可以不受或很少受电极电压VCOM的变化影响。从而,除了减少由垂直寄生电容成分带来的影响之外,还减少了由上板电极电压VCOM导致的影响。
图8C是根据本发明构思的实施例的作为图3A、3B或3C的触摸数据产生器112的另一实施例的触摸数据产生器210E的电路图。图8C的触摸数据产生器210E包括图6A所示的触摸数据产生器210B和图8B所示的触摸数据产生器210D的所有特征,并能有效地减少感测单元SU中产生的水平和垂直寄生电容成分Ch和Cv。在此情况下,可以如图6A所示减少由水平寄生电容成分带来的影响,并可以如图8B所示减少由垂直寄生电容成分和电压VCOM带来的影响。同样,尽管未图示,图7A和7B所示的触摸数据产生器210B的电路结构可应用到图8C的触摸数据产生器210E上,以便有效地降低感测单元SU中产生的水平寄生电容成分Ch。
参考图8C,感测单元SU中产生的寄生电容成分可包括水平寄生电容成 分Ch和垂直寄生电容成分Cv。将经由其执行感测操作的感测线控制为等于与经由其执行感测操作的感测线相邻的感测线的电压,以便降低相邻感测线之间产生的水平寄生电容成分Ch。为此,输入电压Vin不仅被施加到对预定感测线执行感测操作的放大器AMP,而且被施加到对应于与该预定感测线相邻的感测线的另一放大器AMP的第二输入端。因此,由于预定感测线的电压和相邻感测线的电压彼此相等,放大器AMP很少受水平寄生电容成分Ch影响。图8C示出将水平寄生电容器的一个电极直接连接到相应的放大器AMP的第二输入端,但是本发明构思不限于此。例如,可以将水平寄生电容器的一个电极电连接到与跟连接到水平寄生电容器的感测线相邻的感测线相连的放大器AMP的第一或第二输入端。
图8D是根据本发明构思的实施例图8A到8C所示的调整施加到第二电容器Cq的电压信号Vq的逻辑电平的电压调整电路221的电路图。可以将图8D的电压调整电路221包括在图8A到8C的触摸数据产生器210C到210E中。电压调整电路221可使用输入信号Vin、公共电压VCOM、电阻器Rq1和Rq2等等来控制电压信号Vq的逻辑电平。
图9A和9B是根据本发明构思的实施例的触摸数据产生器310和310'的框图和电路图。图9C是根据本发明构思作为图9A的积分电路313的另一实施例的积分电路313B的电路图。特别地,与之前的实施例相比,图9A和9B所示的触摸数据产生器310和310'进一步包括积分电路313。
参考图9A,触摸数据产生器310可包括电压读出电路311、放大电路312、积分电路313、和ADC电路314。
尽管未图示,电压读出电路311读出从连接到包括在触摸屏面板里的多条感测线的多个感测单元中的每一个输出的电压Vread。例如,电压读出电路311可包括各种开关和缓冲器用于提供如图7B所示的输入信号Vin。
同样,放大电路312放大从电压读出电路311读出的电压Vread并输出放大的结果。可以将从放大电路312输出的放大结果提供到积分电路313作为感测信号Vout。放大电路312放大从电压读出电路311输出的电压Vread以使得感测单元(未图示)的电容的变化可被感测。同样,放大电路312可包括至少一个放大器用于执行放大操作,而且该至少一个放大器可包括分别连接到多条感测线的多个放大器。可替换地,将该至少一个放大器切换为与多条感测线之一连接以使得该至少一个放大器可由多条感测线共享。
积分电路313可积分从放大电路312接收的感测信号Vout。如上所述,从放大电路312输出的感测信号Vout可包含多个噪声成分,可通过积分电路313对感测信号Vout进行积分来有效地去除所述噪声成分。当前实施例中,积分电路313可包括用于接收和积分输入信号并输出积分结果所需的多种类型的电路。积分电路313可以是多种类型的积分器之一,例如,开关电容器积分器或者Gm-C积分器。
ADC电路314可将从积分电路313接收的模拟电压VADC_IN转换为作为数字信号的触摸数据data。尽管未图示,可以将触摸数据data提供到包括在触摸控制器、或触摸控制器外的主机控制器中的信号处理器。通过对触摸数据data执行操作,能够确定触摸屏面板是否被触摸、或触摸屏面板上的触摸位置。
参考图9B,该示例的触摸数据产生器310'使用开关电容器积分器电路313A作为积分电路。另外地,如图9C所示,可以使用GM-C积分电路313B作为积分电路。在图9B的触摸数据产生器310'中,电压读出电路311和放大电路312的操作如上面参照图9A所述,因此这里不再赘述。在图9B中,在多个感测单元中的每一个中产生的电容成分Cb表示包括水平和垂直寄生电容成分的整个电容成分。
参考图9B,一个放大电路312可由多个感测单元共享。当根据第一开关SW1的开关操作从第一感测单元读出电压时,分别根据从第二开关SW2到第n开关SWn的开关操作可以将其余感测单元连接到输入信号Vin。于是,类似地,可以读出第二感测单元的电压,而且可以由驱动电路(例如,包括在电压读出电路中的缓冲器)驱动其余感测单元。输入信号Vin可以是具有预定脉冲周期的方波信号或正弦波信号。输入信号Vin的逻辑电平或频率可适当调整。
图9D是说明根据本发明构思的实施例的图9B的输入信号Vin和接通开关SW1到SWn的定时的波形图。输入信号Vin可以为方波信号或正弦波信号,但是图9D所示的输入信号Vin是方波信号。同样,如图9D所示,输入信号Vin可具有预定上升时间和预定下降时间。同样,可以依次接通开关SW1到SWn而并不彼此重叠。分别接通开关SW1到SWn的时段可以等于或大于输入信号Vin的脉冲周期。
在图9B中,放大电路312可输出输出信号Vout,其电平依赖于感测单 元的电容的变化。放大电路312的输出信号Vout的值可计算如下:
Vout=Vin+sRf[(Cf+Csig+Cb+Cq)Vin-VqCq]1+sCfRf...(5)]]>
如果在等式(5)中电容成分Cb完全抵消,即,当满足(Cb+Cq)Vin=VqCq时,感测信号Vout和输入信号Vin之间的关系可定义如下:
VoutVin=1+sRf(Cf+csig)1+sRfCf...(6)]]>
当物体接触触摸屏面板,触摸屏面板和物体之间的电容成分Csig具有预定强度,因此,与电容成分Csig对应的感测信号Vout的电压可以改变。放大器AMP1可以以模拟形式输出与感测单元的电容值对应的感测信号Vout。可以通过感测触摸屏面板被触摸时导致的感测信号Vout的电压变化来确定触摸屏面板是否被触摸、或触摸屏面板上的触摸位置。
从放大电路312输出的感测信号Vout中可能包含噪声,根据本发明构思的实施例的触摸控制器中包含的积分电路313A可以有效地降低噪声带来的影响。一般地,噪声具有高斯分布,因此,在预定部分中噪声成分的平均值可以为0。因此,能够利用预定积分电路有效地从输出电压Vout去除噪声。
积分电路313A可包括运算放大器AMP3用于执行积分运算。可以将电容器C2连接在运算放大器AMP3的第一输入端(例如,负输入端)与输出端之间。还可以在运算放大器AMP3的第一输入端与输出端之间连接开关RST以便与电容器C2并联。
同样,可以将公共电压Vcom施加到运算放大器AMP3的第二输入端,例如,正输入端。公共电压Vcom可以与输入到ADC电路314的电压的中间电平对应。
同样,可以将多个开关以及电容器C1连接到运算放大器AMP3的第一输入端,例如,负输入端。可基于开关的开关操作以及电容器C1的充电操作来执行积分运算。可经由预定缓冲器将放大电路312的输出电压Vout提供到积分电路313A内部。
图9E是根据本发明构思的实施例的提供到触摸控制器的各种信号的波形图。可施加具有预定电平的公共电压Vcm,而且提供到电容器Cq的输入信号Vin和电压信号Vq可具有预定频率、以及具有与公共电压Vcm对应的中间电平的电压。例如,图9E示出其中与水平同步信号HSYNC同步地产生输入信号Vin和电压信号Vq的情况。可使用连接到放大器AMP2的电阻 器Rq1和Rq2的值来控制电压信号Vq,可通过调整电压信号Vq的逻辑电平来减少由感测单元中产生的电容成分Cb带来的影响。
图9F是示出根据本发明构思的实施例的图9B的积分电路313A的操作的时序图。如图9F所示,可以用同样的方式控制两个开关而且可以用同样的方式控制其余开关首先,可以在时刻t1接通开关从而可以利用输入信号Vin和输出电压Vout之间的差将电容器C1充电。
在预定电压充入电容器C1期间,在时刻t2可以接通开关并可以切断其余开关在此情况下,运算放大器AMP3可执行积分运算以使得放大器AMP3的第一输入端(例如,负输入端)的电压可以跟随放大器AMP3的第二输入端(例如,正输入端)的电压。于是,积分电压VADC_IN可以根据输出电压Vout和输入信号Vin之间的差而增加或减少。当输出电压Vout被完全积分时,积分结果可以不落入ADC电路314的动态范围内,因此,根据本发明构思的实施例,可以根据时间将电压“Vout-Vin”积分,如图9B所示。由此,电压“Vout-Vin”的积分结果可小于或大于公共电压Vcm。即,将提供到ADC电路314的输入信号的电压设置为小于或大于公共电压Vcm,因而,可以将ADC电路314的输出平均,从而有效地去除低频噪声。
图9G是示出根据本发明构思的实施例的图9B的积分电路313A的积分电压VADC_IN的变化的曲线图。参考图9G,可以将积分电压VADC_IN输出为小于或大于公共电压Vcm。例如,如果输出电压Vout大于输入信号Vin的电压,则积分电压VADC_IN可以大于公共电压Vcm,而如果输出电压Vout小于输入信号Vin的电压,则积分电压VADC_IN可以小于公共电压Vcm。同样,如图9G所示,积分电压VADC_IN不受噪声影响,因此,控制器(未图示)可通过适当地设置阈值容易地确定触摸屏面板是否被触摸。
图10A是根据本发明构思的作为图9B的触摸数据产生器310中包括的积分电路313A的另一实施例的积分电路313C的电路图。参考图10A,积分电路313C使用参考信号Vref作为输入信号来代替图9B的实施例中使用的输入信号Vin。图10A的积分电路313C是开关电容器积分电路,但是其也可以实现为Gm-C电路。
图10B是根据本发明构思的实施例的图10A的积分电路313C使用的输出电压Vout和电压参考信号Vref、以及输入信号Vin的波形图。参考信号Vref可以如同输入信号Vin一样实现为方波信号或正弦波信号,而且参考信 号Vref的幅度可大于输入信号Vin的幅度。
参考图10B(a),可以将参考信号Vref的幅度设置为与输出电压Vout的斜坡部分的中间电平对应,因此触摸未发生时的积分电压VADC_IN近似接近公共电压Vcm。同样,图10B(b)展示了如果使用参考信号Vref代替输入信号Vin,则触摸未发生时的积分电压VADC_IN更接近公共电压Vcm。因此,可通过增加积分电压VADC_IN在触摸未发生时和发生时之间的差异而大大提高感测灵敏度。
图11是根据本发明构思的另一实施例的触摸控制器400的框图。参考图11,触摸控制器400包括用于执行操作以产生触摸数据的元件。例如,触摸控制器400包括电压读出电路410、第一放大电路420、第一反失真滤波器(AAF)430、积分电路440、以及ADC 450。触摸控制器400可进一步包括具有与第一放大电路420相同或相似特性的第二放大电路470、和具有与第一AAF 430相同或相似特性的第二AAF 480。使用第一放大电路420和第一AAF 430形成主信号通路,并使用第二放大电路470和第二AAF480形成副信号通路。
当感测单元(未图示)的电容变化时,使用电压读出电路410和第一放大电路420来产生与电容的变化对应的输出电压。从第一放大电路420输出的电压可以通过第一AAF 430。由ADC 450产生的触摸数据data可以在后续操作中通过数字滤波器460。在此情况下,在通过数字滤波器460之前,触摸数据data可以通过AAF以使得可以从触摸数据data中去除高频成分。为此,可以将第一AAF 430置于第一放大电路420和积分电路440之间。
将分别指示多个感测单元(未图示)的电容的变化的多个信号依次提供到电压读出电路410。为了感测多个感测单元的电容的变化,将各自具有与多个感测单元之一对应的特定频率的多个脉冲信号提供到电压读出电路410。可以在触摸控制器200中进一步包括第二放大电路470和第二AAF 480以便从第一AAF 430的输出中仅仅提取实际信号成分。另外,将其相位与提供到第一放大电路420的脉冲信号的相位相同的脉冲信号(例如,输入信号Vin)提供到第二放大电路470。尽管未图示,将感测单元的电压施加到包括在第一放大电路420中的放大器的一个输入端,其中包括在第二放大电路470中的放大器可具有其中一个输入端连接到输出端的结构。利用预定减法器计算第一AAF 430的输出与第二AAF 480的输出之间的差,从而,仅仅 将实际信号成分提供给积分电路440。
可以将提供到附图11的触摸控制器400的元件的脉冲信号的频率与显示器(未图示)的线扫描频率同步,以便将显示期间的频率干扰最小化。例如,也可以将提供到电压读出电路410的输入信号Vin提供到第一放大电路420、第二放大电路470、和积分电路440。同样,可以将其相位等于或近似于输出信号Vin的相位、且其幅度与输入信号的幅度不同的电压信号提供到第一放大电路420、第二放大电路470、和积分电路440。
图12A是根据本发明构思的实施例的包括多个触摸控制器T/C的普通LCD 500A的框图。参考图12A,LCD 500A可包括控制显示图像的总体定时的定时控制器510A、和产生用于驱动LCD 500A的各种电压的电压产生器520A。LCD 500A可进一步包括显示面板550A、驱动显示面板550A的栅极线的至少一个栅极驱动器530A、以及驱动显示面板550A的源极线的至少一个源极驱动器540A。每个触摸控制器T/C可以从定时控制器510A接收定时信息。因此,可以将触摸控制器T/C分别包括在至少一个栅极驱动器530A或至少一个源极驱动器540A中。图12A示出例如将触摸控制器T/C分别包括在至少一个源极驱动器540A中。可以将从定时控制器510A传输到源极驱动器540A的定时信息同时提供到包括在至少一个源极驱动器540A中的触摸控制器T/C。触摸控制器T/C感测可以被附接到显示面板550A的触摸屏面板(未图示)的感测单元的电容值,并根据从定时控制器510A接收的定时信息产生触摸数据。
图12B是根据本发明构思的实施例的包括触摸控制器T/C的普通LCD500B的框图。参考图12B,在LCD 500B中,将触摸控制器T/C包括在定时控制器510B中。在此情况下,触摸控制器T/C可直接在定时控制器510B中接收定时信息。尽管未图示,触摸控制器T/C可电连接到可以被附接到显示面板550B的触摸屏面板,因此可感测触摸屏面板的感测单元的电容的变化并根据电容的变化产生触摸数据。
图13是根据本发明构思的实施例的其中将触摸控制器610和显示驱动单元630一起集成的集成电路(IC)600的框图。在图13中,将IC 600实现为与主机控制器650通信的半导体芯片。半导体芯片600包括如前述实施例描述的触摸控制器610、和作为显示驱动电路的显示驱动单元630。因为触摸控制器610和显示驱动单元630被一起集成在同一半导体芯片600上, 可以节约制造费用。另外,可以将从触摸控制器610输出的感测信号与从显示驱动单元630输出的信号彼此同步,从而减少由在触摸屏操作期间产生的噪声带来的影响。
可以用多种方式构建触摸控制器610以便执行触摸屏操作。例如,触摸控制器610可以包括:产生触摸数据的读出电路611、减少感测单元中的寄生电容成分的寄生电容补偿电路612、将模拟数据转换为数字信号的ADC613、产生电源电压的电源电压产生器614、存储器单元615、MCU 616、数字FIR LPF 617、产生低功率振荡信号的振荡器618、与主机控制器650交换信号的接口单元619、以及逻辑控制单元620。显示驱动单元630可以包括:产生用于显示操作的灰度数据的源极驱动器631、灰度电压产生器632、存储显示器数据的显示存储器633、定时逻辑控制单元634、以及产生至少一个电源电压的电源产生器635。显示驱动单元630可进一步包括一中央处理器(CPU)和RGB接口单元636,其控制显示驱动单元630的总体操作或执行与主机控制器650的接口连接。
触摸控制器610可从显示驱动单元630接收至少一条定时信息Timing info。例如,触摸控制器610的逻辑控制单元620接收各种定时信息VSYCN、HSYVN、和Dotclk以与来自显示驱动单元630的定时逻辑控制单元634的显示器输出信号同步。逻辑控制单元620可以从至少一条定时信息Timing info产生用于控制产生触摸数据的定时的控制信号。
显示驱动单元630还可以从触摸控制器610接收至少一条信息。参考图13,显示驱动单元630可从触摸控制器610接收状态信号,例如,睡眠状态信号。显示驱动单元630从触摸控制器610接收睡眠状态信号并执行与睡眠状态信号对应的操作。如果触摸控制器610进入睡眠模式,则意味着预定时间内未进行触摸。在此情况下,显示驱动单元630可停止向触摸控制器610提供定时信息Timing info。因此,能够节省其中安装有半导体芯片600的例如移动设备的设备的功耗。
同样,如图13所示,触摸控制器610和显示驱动单元630中的每一个包括产生电源的电路块、存储预定数据的存储器、和控制其余单元的操作的控制单元。因此,如果将触摸控制器610和显示驱动单元630一起集成在同一个半导体芯片中,则可以将所述存储器、电路块、和控制单元实现为由触摸控制器610和显示驱动电路330共同使用。
图14A和图14B示出图13所示的触摸控制器和显示驱动单元之间的相互关系。参考图14A,驱动显示器设备(未图示)的半导体芯片600可包括触摸控制器(例如如图示包括存储器、AFE、MCU和控制逻辑)和显示驱动单元(例如如图示包括电源产生器、输出驱动器,控制逻辑和显示存储器),而且触摸控制器和显示驱动单元可以彼此交换至少一条信息,例如,定时信息和状态信息。同样,触摸控制器和显示驱动单元中的每一个可以向另一个提供电源电压、或者可以从另一个接收电源电压。图14A示意性地示出触摸控制器和显示驱动单元以便于解释,其中包括在触摸控制器中的模拟前端(AFE)可包括电压读出电路、放大电路、积分电路、和ADC。现在将描述根据本发明构思的实施例的其中触摸控制器向显示驱动单元提供睡眠状态信息而且显示驱动单元向触摸控制器提供供给电压的情况。
如图14B所示,如果显示器被关闭且触摸输入被停用,即,如果触摸控制器和显示器二者均进入睡眠模式,则显示驱动单元防止将电源电压或定时信息提供给触摸控制器。在此情况下,仅仅可以激活包括在显示驱动单元中的寄存器,从而将功耗最小化。
如果触摸输入被停用且显示器被激活,即,如果触摸控制器进入睡眠模式且显示器进入常规模式,则显示驱动单元产生其中要使用的电源电压,但是并不将电源电压提供到触摸控制器,因为触摸控制器并不消耗电能。同样,显示驱动单元并不向触摸控制器提供定时信息。
如果触摸输入被激活且显示器被停用,即,如果触摸控制器进入常规模式且显示器进入睡眠模式,则从触摸输入被激活起周期性地检查是否发生触摸。在此情况下,显示驱动单元在以低功耗模式操作的同时保持停用。然而,为了检查是否发生触摸,显示驱动单元产生将要施加到触摸控制器的定时信号和电源电压并将它们提供给触摸控制器。
一般地,当触摸输入和显示器二者都被激活时,即,如果触摸控制器和显示器都进入常规模式,则显示驱动单元产生定时信息和电源电压并将它们施加到触摸控制器。
从上述四种情况可以得出结论,当触摸控制器和显示驱动单元中的至少一个被激活时,显示驱动单元的电源电压产生器产生电源电压。另外,仅当触摸控制器操作时,显示驱动单元的逻辑控制单元可产生定时信息并将其提供到触摸控制器。
图15A到15C示出根据本发明构思的包括触摸面板720的显示器设备700的印刷电路板(PCB)结构的实施例。这里,将触摸面板720和显示面板740布置为彼此分开。
参考图15A,显示器设备700可包括窗口玻璃710、触摸面板720、和显示面板740。可以在触摸面板720和显示面板740之间设置偏振板730用于光学特性。
一般地,窗口玻璃710由压克力或者钢化玻璃形成并保护模块免受外部碰撞或因反复触摸导致的刮擦。通过在玻璃基板或聚对苯二甲酸乙二酯(PET)膜上以图案做成透明电极(例如,氧化铟锡(ITO)电极)来形成触摸面板720。触摸屏控制器721可以以板上芯片(COB)的形式安装在柔性印刷电路板(FPCB)上,并感测每个电极的电容的变化,提取相应的触摸点的坐标,并将触摸点的坐标提供给主机控制器(未图示)。一般地,通过将两片玻璃(即,上玻璃板和下玻璃板)放在一起来制造显示面板740。另外,一般地,将显示驱动电路741以玻璃上芯片(COG)的形式附接到移动显示面板。
图15B示出根据本发明构思的包括触摸面板720的显示器设备700的印刷电路板(PCB)结构的另一实施例。参考图15B,可以将触摸控制器721置于主基板760上,而且可以在经由FPCB在触摸面板720与触摸控制器721之间交换从感测单元(未图示)传输的电压信号。可以如图15A所示以COG形式将显示驱动电路741安装在显示面板740上。显示驱动电路741可以经由FPCB电连接到主基板760。即,触摸控制器721和显示驱动电路741可以经由主基板760彼此交换各种信息和信号。
图15C示出根据本发明构思的显示器设备700的PCB结构的另一实施例,其中将触摸控制器和显示驱动单元一起集成在同一半导体芯片751中。参考图15C,显示器设备700可包括窗口玻璃710、触摸面板720、偏振板730、和显示面板740。具体地,可以将半导体芯片751以COG形式安装在显示面板740上。触摸面板720和半导体芯片751可通过FPCB相互电连接。
图15D示出根据本发明构思的实施例的图15A、15B、或15C所示的显示器设备700的面板结构。图15D示出有机发光二极管(OLED)作为显示器700。参考图15D,感测单元可通过以图案做成透明电极(例如,ITO(传感器))来形成,并可形成在与显示面板分离的玻璃板上。其上布置有感测 单元的玻璃板可通过预定空气间隙或树脂与窗口玻璃分离,而且可以通过偏振板与组成显示面板的上玻璃板和下玻璃板分离。
图16A到16C示出根据本发明构思的将触摸面板和显示面板结合在一起的显示器设备800的PCB结构的实施例。参考图16A,显示器设备800可包括窗口玻璃810、显示面板820、和偏振板830。具体地,可以通过在显示面板820的上玻璃板上而不是在附加玻璃板上以图案做成透明电极来制造触摸面板。图16A示出将多个感测单元SU置于显示面板820的上玻璃板上。尽管未图示,当如上所述制造面板结构时,可以将触摸控制器和显示驱动电路一起集成在同一半导体芯片821中。
如果可以将触摸控制器和显示驱动电路一起集成在同一半导体芯片821中,则分别从每个感测单元SU和外部主机将电压信号T_sig和图像数据I_data提供到半导体芯片821。另外,半导体芯片821处理图像数据I_data,产生用于实际驱动显示器设备800的灰度数据(未图示),并将灰度数据提供到显示面板820。为此,半导体芯片821可包括用于触摸数据的焊盘和用于图像数据I_data和灰度数据的焊盘。半导体芯片821经由连接到触摸面板一边的导线从每个感测单元SU接收电压信号T_sig。在将焊盘布置在半导体芯片821上时,可以将接收电压信号T_sig的焊盘置于邻近用于传输电压信号T_sig的导线以便降低数据中的噪声。尽管图16A未示出,如果将用于向显示面板820提供灰度数据的导线置于与用于提供触摸数据电压信号T_sig的导线相对,则也可以将用于提供灰度数据的焊盘置于与用于接收电压信号T_sig的焊盘相对。
图16B的显示器设备800具有与图16A的显示器设备相似的结构。参考图16B,将从感测单元传输的电压信号经由导线而不是经由FPCB直接提供到半导体芯片821。
图16C的显示器设备800也具有与图16A的显示器设备相似的结构。然而,参考图16C,在显示器设备800中,从感测单元向半导体芯片821传输电压信号的信号通道与图16A中的显示器设备不同。在当前实施例中,将布置半导体芯片821上的多个焊盘当中用于接收来自感测单元的电压信号的焊盘置于与导线最近。
图16D示出根据本发明构思的另一实施例的图16A、16B、或16C所示的显示器设备800的面板结构。在根据本发明构思的实施例的显示器设备中, 可以将触摸面板和显示面板实际上结合在一起。参考图16D,将OLED实现为显示器设备800。在当前实施例中,通过直接在显示面板的上玻璃板上、而不是在附加的玻璃板上或者PET膜上形成透明电极(例如,ITO(传感器))来制造感测单元,。在此情况下,可以在制造触摸显示板的同时降低制造费用和模块厚度,但是透明电极与显示器设备800的上玻璃板之间的距离变小,从而增加感测单元中的垂直寄生电容成分。然而,根据上述实施例,能够降低由感测单元中产生的包括垂直寄生电容成分的总寄生电容成分带来的影响。因此,如上所述,可以将触摸面板和显示面板实际上结合在一起。
图17A和17B示出根据本发明构思的实施例的包括触摸控制器和显示驱动电路单元的半导体芯片的结构、以及FPCB的结构。该半导体芯片包括用于发送和接收与触摸控制器相关的信号的焊盘、以及用于发送和接收与显示驱动电路单元相关的信号的焊盘。可通过FPCB的连接端将所述焊盘电连接到触摸面板、显示面板、和主机控制器。在制造半导体芯片时,可以将触摸控制器所在的区域与显示驱动电路单元所在的区域分开。在FPCB中布置连接端时,可以将连接到涉及触摸控制器的信号的连接端和连接到涉及显示驱动电路单元的信号的连接端布置为与半导体芯片的焊盘对应。
图18A和18B示出根据本发明构思的具有其中包括触摸控制器和显示驱动电路的半导体芯片的显示器设备的实施例。特别地,图18A示出将半导体芯片以COG形式布置在显示面板的玻璃板上,图18B示出将半导体芯片以膜上芯片(COF)形式布置在显示面板的膜上。一般地,当触摸控制器和显示驱动电路布置在不同芯片上时,可以用COF形式布置触摸控制器并用COG形式布置显示驱动电路,但是在根据本发明构思的另一实施例中,包括触摸控制器和显示驱动电路的半导体芯片可具有COG或COF结构。
虽然已经参照其示范性实施例详细展示和描述本发明的构思,但是不难理解,其中可以作出各种形式和细节上的变化而不背离所附权利要求书的精神和范围。
对相关申请的交叉引用
要求2008年10月30日提交的韩国专利申请No.10-2008-0107294、2009年3月18日提交的韩国专利申请No.10-2009-0023042、以及2009年10月19日提交的韩国专利申请No.10-2009-0099318的优先权,通过引用将其全 部合并于此。

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1、10申请公布号CN104317462A43申请公布日20150128CN104317462A21申请号201410520350022申请日20091030107294/0820081030KR23042/0920090318KR99318/0920091019KR200911000078920091030G06F3/04420060171申请人三星电子株式会社地址韩国京畿道72发明人金亨来崔伦竞曹和铉金相佑安海镛权亨达朴钟刚卞山镐刘载锡74专利代理机构北京市柳沈律师事务所11105代理人邵亚丽54发明名称触摸控制器、具有其的显示驱动电路、显示设备和系统57摘要一种触摸控制器,其包括触摸数据产生。

2、器,其连接到多个感应线,所述触摸数据产生器感应连接到感应线的每一个的感应单元的电容中的变化,并且通过处理与感应的结果相对应的感应信号来产生触摸数据;以及信号处理器,其通过从定时控制器接收用于驱动显示面板的至少一个定时信息来控制产生触摸数据的定时,并且然后将定时信息或者从定时信息中产生的信号作为控制信号提供给触摸数据产生器。30优先权数据62分案原申请数据51INTCL权利要求书3页说明书21页附图28页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书3页说明书21页附图28页10申请公布号CN104317462ACN104317462A1/3页21一种半导体芯片,包括显示驱动单元,其。

3、驱动显示面板以显示图像;以及触摸控制器单元,其感应一个或者多个感应单元的电容,从显示驱动单元接收至少一个信息,以及基于所述至少一个信息和感应的结果来产生触摸数据。2根据权利要求1所述的半导体芯片,其中,所述显示驱动单元包括被配置为控制显示图像的定时的定时控制器,并且其中,所述至少一个信息包括从定时控制器输出的定时信息。3根据权利要求2所述的半导体芯片,其中,所述触摸控制器单元包括触摸数据产生器,其连接到感应单元,感应在感应单元的电容中的变化,并且产生与感应的结果相对应的触摸数据;以及信号处理器,其接收定时信息,基于接收的定时信息来产生控制信号,并且向触摸数据产生器提供控制信号来控制产生触摸数据。

4、的定时。4根据权利要求3所述的半导体芯片,其中,所述触摸数据产生器包括感应信号产生器,其通过一个或者多个感应线而连接到感应单元,并且产生感应信号,其的电压根据在感应单元的电容中的变化而发生变化;以及信号输出单元,其用于从感应信号产生器接收感应信号,并且响应于控制信号来输出感应信号。5根据权利要求4所述的半导体芯片,其中,触摸数据产生器进一步包括模拟数字转换器ADC,以用于通过将信号输出单元的模拟输出转换为数字信号来产生触摸数据。6根据权利要求1所述的半导体芯片,其中,所述半导体芯片被连接到主机控制器,以及其中,显示驱动单元和触摸控制器单元中的至少一个与主机控制器进行通信。7根据权利要求6所述的。

5、半导体芯片,其中,所述触摸控制器单元进一步从主机控制器接收定时信息。8根据权利要求1所述的半导体芯片,其中,所述触摸控制器单元产生状态信息,并且向显示驱动单元提供状态信息。9根据权利要求8所述的半导体芯片,其中,当显示驱动单元接收睡眠状态信息时,显示驱动单元防止所述至少一个信息被提供给触摸控制器单元。10根据权利要求8所述的半导体芯片,进一步包括产生电源电压的电源产生器,以及其中,电源产生器将电源电压提供给显示驱动单元和触摸控制器单元这两者。11根据权利要求10所述的半导体芯片,其中,电源产生器被包括在显示驱动单元中,并且其中,当显示驱动单元接收睡眠状态信息时,显示驱动单元防止所述电源电压被提。

6、供给触摸控制器单元。12一种显示驱动集成电路IC,包括显示驱动单元,其从外部主机接收至少一个第一定时信息,并且产生图像数据以在面板单元上显示图像;以及触摸控制器单元,其被连接到触摸屏面板的多个感应单元以感应多个感应单元的电容,并且基于所述第一定时信息和由显示驱动单元产生的第二定时信息中的至少一个定时权利要求书CN104317462A2/3页3信息来产生触摸数据,其中,所述显示驱动单元和所述触摸控制器单元被集成在一个半导体芯片中。13根据权利要求12所述的显示驱动IC,其中,所述显示驱动单元包括将电源电压提供给触摸控制器单元的电源产生器,并且其中,所述显示驱动单元响应于来自触摸控制器单元的状态信。

7、息来控制要被提供给触摸控制器单元的电源电压。14根据权利要求12所述的显示驱动IC,其中,所述触摸控制器单元包括触摸数据产生器,其连接到感应单元,感应在感应单元的电容中的变化,并且产生对应于感应的结果的触摸数据;以及信号处理器,其接收至少一个定时信息,基于接收的定时信息来产生控制信号,以及将控制信号提供给触摸数据产生器以控制产生触摸数据的定时。15一种显示设备,包括显示面板,其包括第一板和第二板;多个感应单元,其被布置在所述显示面板的第一板和第二板中的至少一个上;以及半导体芯片,其包括用于驱动显示面板的显示驱动单元和用于感应多个感应单元的电容并且产生对应于感应的结果的触摸数据的触摸控制器单元。。

8、16根据权利要求15所述的显示设备,其中,所述半导体芯片进一步包括被电连接到多个感应单元的一个或者多个第一焊盘,以及向显示面板提供灰度数据的一个或者多个第二焊盘。17根据权利要求15所述的显示设备,其中,所述显示面板进一步包括被布置在第一板和第二板之间的显示板,其中,多个感应单元通过在显示面板的第一板上直接形成电极来制造。18根据权利要求15所述的显示设备,其中,所述触摸控制器单元包括触摸数据产生器,其连接到感应单元,感应在感应单元的电容中的变化,并且产生与感应的结果相对应的触摸数据;以及信号处理器,其从显示驱动单元接收定时信息,基于接收的定时信息来产生控制信号,并且向触摸数据产生器提供控制信。

9、号来控制产生触摸数据的定时。19根据权利要求18所述的显示设备,其中,所述触摸数据产生器包括感应信号产生器,其通过一个或者多个感应线而连接到感应单元,并且产生感应信号,其的电压根据在感应单元的电容中的变化而发生变化;以及信号输出单元,其用于从感应信号产生器接收感应信号,并且响应于控制信号来输出感应信号。20根据权利要求19所述的显示设备,其中,所述感应信号产生器包括包括第一电容器的至少一个放大器;以及连接到所述至少一个放大器的第二电容器,其中,所述放大器具有连接到多个感应线中的一个的第一输入端,以及提供有具有第一频率的第一输入信号的第二输入端,并且所述第一电容器被连接在放大器的第一输入端和输出。

10、端之间,并且所述第二电容器具有连接到放大器的第一输入端的第一电极,以及提供有与第一输入权利要求书CN104317462A3/3页4信号同步的第二输入信号的第二电极。21一种半导体芯片,包括显示驱动单元,其驱动显示面板来显示图像;触摸控制器单元,其感应一个或者多个感应单元的电容,并且基于感应的结果来产生触摸数据;以及电源产生器,其产生一个或者多个电源电压,并且将所产生的电源电压提供给显示驱动单元和触摸控制器单元这两者。22根据权利要求21所述的半导体芯片,其中,所述电源产生器产生用于显示驱动单元的至少一个第一电源电压,以及用于触摸控制器单元的至少一个第二电源电压。23根据权利要求21所述的半导体。

11、芯片,其中,所述触摸控制器单元从所述显示驱动单元接收至少一个定时信息,并且基于定时信息和感应的结果来产生触摸数据。24根据权利要求21所述的半导体芯片,其中,所述电源产生器被布置在显示驱动单元内。25根据权利要求24所述的半导体芯片,其中,所述显示驱动单元从所述触摸控制器单元接收状态信息,并且响应于所述状态信息防止电源电压被提供给触摸控制器单元。26根据权利要求25所述的半导体芯片,其中,所述触摸控制器单元包括用于与外部接口的接口单元,以及用于产生触摸数据的AFE单元,并且其中,当所述显示驱动单元接收睡眠状态信息时,所述显示驱动单元防止电源电压被提供给AFE单元。27根据权利要求26所述的半导。

12、体芯片,其中,所述触摸控制器单元进一步包括电压产生器,其通过使用外部电压来产生电压信号,并且其中,在睡眠状态期间,所述接口单元从所述电压产生器接收电压信号。权利要求书CN104317462A1/21页5触摸控制器、具有其的显示驱动电路、显示设备和系统0001本案是申请日为2009年10月30日、申请号为2009110000789、发明名称为“触摸控制器、具有其的显示驱动电路、显示设备和系统”的发明专利申请的分案申请。技术领域0002本发明的构思涉及触摸控制器,更具体地,涉及具有增强感测灵敏度的触摸控制器,以及包括该触摸控制器的显示驱动电路、显示设备和系统。背景技术0003由于需要更薄和更轻的显。

13、示设备的缘故,平板显示设备取代了阴极射线管CRT。平板显示设备的实例包括液晶显示器LCD、场致发射显示器FED、有机发光二极管OLED、和等离子显示面板PDP。0004一般,上述平板显示设备包括呈矩阵排列的多个像素以便显示图像。在平板显示设备的一个实例液晶显示器中,多个传输栅极选择信号的扫描线和多个传输栅格GRATIN数据的数据线相互交叉,从而在扫描线和数据线彼此交叉处形成多个像素。0005触摸屏面板,例如,电容性触摸屏面板,包括多个感测单元。如果用户使用他/她的手指或者触摸笔接触触摸屏面板的屏幕,则相应的感测单元的电容值就发生变化。通常,此触摸屏面板附在平板显示设备的上部,当用户的手指或者触。

14、摸笔接近或者接触触摸屏面板的感测单元时,相应的感测单元的电容值被提供给触摸屏处理器。此触摸屏处理器利用感测线感测相应的感测单元的电容值,并确定触摸屏面板是否被用户的手指或者触摸笔接触,或者确定触摸屏面板上的触摸位置。可以将感测单元包括在显示面板中以将触摸屏面板附到显示面板上时导致的产量YIELD和亮度的减少以及显示面板厚度的增加降低到最小。0006图1是常规触摸屏系统10的框图。参考图1,此触摸屏系统包括触摸屏面板11,具有多个感测单元;以及信号处理器12,感测并处理每个感测单元的电容变化然后产生触摸数据。0007触摸屏面板11包括沿行布置的多个感测单元、以及沿列布置的多个感测单元。参照图1,。

15、触摸屏11包括其中布置有多个感测单元的多个行,其中在每一行中排列多个感测单元。排列在每一行中的多个感测单元相互电连接。同样,触摸屏11包括其中布置有多个感测单元的多个列,其中在每一列中排列多个感测单元。排列在每一列中的多个感测单元相互电连接。0008信号处理器12通过感测触摸屏面板11的多个感测单元中的每一个的电容的改变来产生触摸数据。例如,信号处理器12可以感测多个行中和多个列中的多个感测单元中的每一个的电容的改变,以便确定触摸屏面板11是否被用户的手指或者触摸笔接触,或者确定触摸屏面板11上的触摸位置。0009然而,触摸屏面板11的多个感测单元包含寄生电容成分。这样的寄生电容成分可分为在多。

16、个感测单元之间产生的水平寄生电容成分、和在感测单元与显示面板之间产生的说明书CN104317462A2/21页6垂直电容成分。如果整个寄生电容具有较大的值,则与整个寄生电容的值相比,通过用户手指或者触摸笔接触的感测单元的电容变化具有相对小的值。用户手指或者触摸笔越接近感测单元,感测单元的电容值越大。可是,当感测单元具有大的寄生电容值的时候,感测单元的感测灵敏度降低。而且,施加到显示面板上的电极电压VCOM的改变可以通过垂直寄生电容成分导致在接触感测单元期间出现感测噪声。0010另外,触摸屏系统11的性能可能受到非期望的环境中产生的各种噪声因素影响。所述各种噪声因素的示例包括空气中的电磁噪声、集。

17、肤效应的噪声、和触摸屏系统10中产生的噪声。上述噪声可能降低触摸屏系统10的感测灵敏度。发明内容0011本发明构思的具体实施例提供了触摸显示设备、构件触摸屏控制器及其操作方法,能够从响应于用户定义的触摸数据由触摸屏提供的电容性传感器输入中去除噪声成分。去除这些噪声成分能够允许改善与触摸数据对应的传感器数据的探测、区分和/或产生。0012本发明构思提供了一种在其中感应单元较小地受到寄生的电容分量和噪声的影响的触摸控制器,以及包括触摸控制器的显示驱动电路、以及显示设备和系统。0013根据本发明的一个方面,提供了一种触摸控制器,其包括触摸数据产生器,其连接到多个感应线,触摸数据产生器感应连接到感应线。

18、的每一个的感应单元的电容中的变化,并且响应于控制信号,通过处理指示所感应到的在电容中的变化的感应信号来产生触摸数据;以及信号处理器,其响应于从定时控制器提供的用于驱动显示面板的至少一个定时信息来控制产生触摸数据的定时,所述信号处理器将定时信息或者从定时信息中产生的信号作为控制信号提供给触摸数据产生器。0014根据本发明的另一个方面,提供一种显示驱动电路,其包括显示面板驱动电路单元,其包括产生用于驱动显示面板的至少一个定时信息的定时控制器;以及触摸控制器,其被布置为用于感应是否触摸了触摸屏面板,所述触摸控制器通过感应在触摸屏面板上的感应单元的电容中的变化来产生感应信号,并且处理感应信号,所述触摸。

19、控制器包括触摸数据产生器,其通过经由感应线来感应在感应单元的电容中的变化来产生感应信号,并且响应于控制信号,通过处理感应信号来产生触摸数据,以及信号处理器,其响应于来自定时控制器的定时信息来控制产生触摸数据的定时,并且将定时信息或者从定时信息产生的信号作为控制信号提供给触摸数据产生器。0015根据本发明的另一方面,提供一种显示面板,其包括显示与接收的图像数据相对应的图像的显示面板;具有多个感应单元的触摸屏面板,感应单元的每个的电容值根据触摸操作来变化;用于驱动显示面板的、连接到显示面板的显示面板驱动电路单元,所述显示面板驱动电路单元包括产生与显示操作相关的定时信息的定时控制器;以及连接到触摸屏。

20、面板的触摸控制器,以感应触摸屏面板是否被触摸,所述触摸控制器基于感应的结果来产生触摸数据,并且根据定时信息来控制产生触摸数据的定时。0016根据本发明的另一方面,提供一种触摸控制器,其包括电压读取电路,其分别从连接到多个感应线的多个感应单元读取第一电压;第一放大电路,其偏移由在多个感应单元的每个中产生的电容分量而引起的在读取第一电压中的影响,放大所产生的第一电压,说明书CN104317462A3/21页7并且然后输出第二电压,以及对第二电压进行积分的积分电路。0017根据本发明的另一方面,提供一种显示设备,其包括包括执行触摸屏操作的多个感应单元的面板单元;显示驱动电路单元,其从外部主机接收至少。

21、一个第一定时信息,并且产生图像数据以在面板单元上显示图像;以及连接到多个感应单元以感应在多个感应单元的电容中的变化的触摸控制器,所述触摸控制器从至少一个的第一定时信息和由显示驱动电路单元产生的多个定时信息中选择的至少一个定时信息中产生触摸数据。0018根据本发明的另一个方面,提供一种显示系统,其包括主机控制器;面板单元,其包括执行触摸屏操作的多个感应单元;显示驱动单元,其从主机控制器中接收至少一个的第一定时信息,并且产生图像数据以在面板单元上显示图像;以及触摸控制器,其连接到多个感应单元上以感应多个感应单元的电容的变化,所述触摸控制器基于第一定时信息和由显示驱动电路单元产生的定时信息中的至少一。

22、个来产生触摸数据。0019一个方面,本发明构思的实施例提供一种配置用于在包括带触摸屏的显示器、和显示驱动电路DDI的触摸显示设备中的触摸屏控制器TSC内使用的触摸数据产生器。该触摸数据产生器包括放大器,包括接收交流参考电压的正输入端、接收感测输入的负输入端、提供输出电压的输出端、以及偏置放大器的电阻电容RC反馈电路。该传感器输入包括具有触摸电容和电容性噪声成分的传感器电容。该放大器被配置为在响应于触摸电容的等级而放大参考电压的同时从传感器输入中去除电容性噪声成分。0020另一方面,本发明构思的实施例提供一种配置用于在包括带触摸屏的显示器、和DDI的触摸显示设备中的TSC内使用的触摸数据产生器。。

23、该触摸数据产生器包括驱动和感测控制电路,将传感器输入传递到放大器,其中传感器输入包括触摸电容和电容性噪声成分,而且该放大器包括接收交流参考电压的正输入端、接收感测输入的负输入端、提供输出电压的输出端、以及偏置放大器的电阻电容RC反馈电路。该放大器被配置为在响应于触摸电容的等级而放大参考电压时从传感器输入中去除电容性噪声成分。该DDI包括被配置为提供至少一个控制/定时信号给TSC的时钟控制器,以使得参考电压与该至少一个控制/定时信号同步地相关。0021另一方面,本发明构思的实施例提供一种操作包括带触摸屏的显示器和DDI的触摸显示器设备中的TSC的方法。该方法包括将放大器的正输入端耦接到交流参考电。

24、压;将放大器的负输入端耦接到驱动和感测控制电路以接收传感器输入,其中该传感器输入包括触摸电容和电容性噪声成分;以及利用电阻电容RC反馈电路对放大器进行偏置,以在去除电容性噪声成分的同时响应于触摸电容等级而放大参考电压。0022另一方面,本发明构思的实施例提供一种触摸显示器设备,包括显示器;DDI,被配置为控制显示器的操作;触摸屏;以及TSC,被配置为控制触摸屏的操作。该TSC包括触摸数据产生器,被配置为产生与通过触摸屏接收的用户定义的触摸数据对应的感测数据。该触摸数据产生器包括放大器,包括接收交流参考电压的正输入端、接收传感器输入的负输入端、提供输出电压的输出端、以及偏置放大器的电阻电容RC反。

25、馈电路,其中该传感器输入包括具有触摸电容和电容性噪声的传感器电容,该放大器被配置为在响应于触摸电容的等级而放大参考电压的同时从传感器输入中去除电容噪声成分。0023另一方面,本发明构思的实施例提供一种在包括带触摸屏的显示器和DDI的触摸显示器设备中使用的TSC。该TSC包括电压读出电路,被配置为接收感测输入并产生与说明书CN104317462A4/21页8感测输入对应的读出电压,其中该感测输入包括具有触摸电容和可变噪声电容的传感器电容;放大电路,被配置为接收并放大读出电压信号以产生输出电压,其中该输出电压包括与可变噪声电容对应的可变噪声电压;以及积分电路,被配置为接收输出电压并从输出电压中去除。

26、可变噪声电压以产生与从DDI提供给TSC的一个或多个控制/定时信号同步地相关的区别电压。0024另一方面,本发明构思的实施例提供一种具有触摸显示器的系统,其包括主机控制器、由DDI和主机控制器控制的显示器,其中该DDI包括产生控制/定时信号的定时控制器。该系统进一步包括由TSC和主机控制器响应于该控制/定时信号而控制的触摸屏,其被配置为产生包括具有触摸电容和可变噪声电容的传感器电容的传感器输入。该TSC包括电压读出电路,被配置为接收感测输入并响应于感测输入而产生读出电压;放大电路,被配置为接收并放大读出电压信号以产生输出电压,其中该输出电压包括与可变噪声电容对应的可变噪声电压;以及积分电路,被。

27、配置为接收该输出电压并从输出电压中去除可变噪声电压以产生与该控制/定时信号同步地相关的区别电压。0025另一方面,本发明构思的实施例提供一种操作包括带触摸屏的显示器和DDI的触摸显示器设备中的TSC的方法,该方法包括在TSC中从DDI接收至少一个控制/定时信号并从触摸屏接收与用户定义的触摸数据相关的感测输入,其中该感测输入包括具有触摸电容和可变噪声电容的传感器电容;从感测输入中产生读出电压,其中该读出电压与该至少一个控制/定时信号同步地相关;放大该读出电压以产生输出电压;以及积分该输出电压以从输出电压中去除与可变噪声电容对应的可变噪声电压,从而产生与该至少一个控制/定时信号同步地相关的区别电压。

28、。0026另一方面,本发明构思的实施例提供一种包括被配置为在包括触摸屏和显示面板的触摸显示器设备内使用的显示驱动器的系统。该显示驱动器包括DDI,被配置为控制显示面板且包括被配置为产生至少一个控制/定时信号的定时控制器;以及TSC,被配置为根据响应于用户在触摸屏上输入的触摸数据由触摸屏产生的感测输入而产生感测数据。其中该感测输入包括具有触摸电容、可变噪声电容、和背景电容的传感器电容,而且感测数据的产生包括以下至少一个在将该感测输入读出并放大为输出电压期间,从传感器电容中去除部分背景电容;以及在将输出电压转换为感测数据期间,从输出电压中去除与可变噪声电容对应的可变噪声电压。附图说明0027通过以。

29、下结合附图的详细描述,可以更清楚地理解本发明构思的示范性实施例。0028图1是一般触摸屏面板系统的框图;0029图2A示出根据本发明构思的实施例的触摸屏面板的多个感测单元中的每一个中产生的寄生电容成分;0030图2B是示出图2A中所示的感测单元被触摸时感测单元的电容的变化的曲线图;0031图2C是示出图2A的感测单元被触摸且产生噪声时感测单元的电容的变化的曲线图;0032图3A、3B、和3C是根据本发明构思实施例的触摸控制器的框图;0033图4A和4B是根据本发明构思实施例的用于产生图3A到3C所示的控制信号的各说明书CN104317462A5/21页9种信号的波形图;0034图5A、5B、6。

30、A、6B、7A、7B以及8A8D是示出根据本发明构思的触摸数据产生器的各种实施例的电路图和曲线图;0035图9A和9B是根据本发明构思的实施例的触摸数据产生器的框图和电路图;0036图9C是根据本发明构思的作为图9A中所示的积分电路的另一实施例的积分电路的电路图;0037图9D是示出根据本发明构思的实施例的输入信号VIN、以及接通图9B的开关SW1到SWN的定时的波形图;0038图9E是根据本发明构思的实施例提供给图9B的触摸控制器的各种信号的波形图;0039图9F是示出根据本发明构思的实施例的图9B的积分电路的操作的时序图;0040图9G是示出根据本发明构思的实施例的图9B的积分电路的积分电。

31、压的变化的曲线图;0041图10A是根据本发明构思的实施例的包含在图9B的触摸数据产生器中的积分电路的另一实施例的电路图;0042图10B是根据本发明构思的实施例的图10A的积分电路中使用的输出电压VOUT和电压参考信号VREF、以及输入信号VIN的波形图;0043图11是根据本发明构思的另一实施例的触摸控制器的框图;0044图12A是根据本发明构思的实施例的包括多个触摸控制器的一般LCD的框图;0045图12B是根据本发明构思的另一实施例的包括触摸控制器的一般LCD的框图;0046图13是根据本发明构思的实施例的将触摸控制器和显示驱动单元一起集成的集成电路IC的框图;0047图14A和图14。

32、B示出如图13中所示的显示驱动单元与触摸控制器之间的相互关系;0048图15A到15C示出根据本发明构思的包括触摸面板的显示器设备的印刷电路板PCB的结构的实施例;0049图15D示出根据本发明构思的实施例的图15A、15B、或15C中所示的显示器设备的面板结构;0050图16A到16C示出根据本发明构思的其中将触摸面板和显示面板结合在一起的显示器设备800的PCB结构的实施例;0051图16D示出根据本发明构思的另一实施例的图16A、16B、或16C中所示的显示器设备的面板结构;0052图17A和17B示出根据本发明构思的实施例的包括触摸控制器和显示驱动电路单元的半导体芯片的结构、以及FPC。

33、B的结构;和0053图18A和18B示出根据本发明构思的具有其中包括触摸控制器和显示驱动电路的半导体芯片的显示器设备的实施例。具体实施方式0054在下文中,将参考附图详细描述本发明构思的示范性实施例。在所有附图中类似说明书CN104317462A6/21页10的附图标记表示类似的元件。0055图2A示出根据本发明构思的实施例的触摸屏面板21的多个感测单元SU中的每一个中产生的寄生电容成分。图2B是示出图2A的感测单元SU被触摸时感测单元的电容的变化的曲线图。图2C是示出图2A的感测单元SU被触摸且产生噪声时感测单元的电容的变化的曲线图。0056参考图2A,触摸屏面板21包括多个感测单元SU。该。

34、多个感测单元SU可被布置在接近或者在显示图像的显示面板22上。例如,附图标记“22”可表示向其施加预定电极电压VCOM的显示面板的上板。具有上板22的显示面板可以是液晶显示器LCD面板,可以向其施加电极电压VCOM作为公共电极电压。如果显示面板为有机光发射显示面板,则可以将具有直流DC电压的阴极应用于其上板。0057触摸屏面板21包括连接到沿行X轴方向排列的多条感测线的多个感测单元SU、和连接到沿列Y轴方向排列的多条感测线的多个感测单元SU。如果用户手指或者触摸笔接近或者触摸任何感测单元SU,则特定感测单元SU的电容值被改变。可以通过利用多条感测线感测每个感测单元的电容值的变化产生感测信号并接。

35、着处理该感测信号来确定触摸屏面板21是否被触摸、以及触摸屏面板21上的触摸位置。0058寄生电容成分因多个感测单元SU的布置而存在。例如,寄生电容成分包括产生在相邻感测单元之间的水平寄生电容成分CH、和产生在感测单元与显示面板22之间的垂直寄生电容成分CV。如果寄生电容值比用户手指或触摸笔接近或触摸感测单元时产生的电容成分大,则即便当感测单元的电容值由于触摸感测单元而变化时,触摸的感测灵敏度下降。0059参考图2B,感测单元SU包含具有寄生电容成分的基本电容成分CB,而且当例如用户手指或者触摸笔的物体接近或者触摸感测单元SU时,感测单元SU的电容值被改变。例如,当导电物体接近或者触摸感测单元S。

36、U时,感测单元SU的电容值增加。参考图2B,在A部分中,由于导电物体未接近感测单元SU,感测单元SU的电容值是CB;在B部分中,导电物体触摸感测单元SU;而在C部分中,导电物体接近感测单元SU。参考图2B,电容值CB当导电物体触摸感测单元SU时可能增加程度CSIG,而当导电物体接近感测单元SU时可能增加程度CSIG,CSIG小于CSIG。0060如图2C中所示,当存在各种噪声时,感测单元SU的电容值可能受到较大的影响。这种情况下,处理器或者控制器未图示不能通过简单检查感测单元SU的电容值增加还是减少来精确地确定物体是否触摸感测单元SU以及感测单元SU上的触摸位置,因此,极大地降低了触摸屏设备的。

37、感测灵敏度。0061图3A、3B、和3C是根据本发明构思实施例的触摸控制器110的框图。这里,为了帮助解释触摸控制器110的操作而进一步示出显示驱动电路120,驱动显示面板未图示以显示图像;以及主机控制器130,控制触摸控制器110的全部操作。0062参考图3A,触摸控制器110可包括信号处理器111和触摸数据产生器112。显示驱动电路120可包括定时控制器121,其控制将要在显示面板上显示的图像;栅极驱动器122;和源极驱动器123。0063信号处理器111控制与触摸屏操作有关的触摸控制器110的内部电路的全部操作。尽管未示出,触摸数据产生器112通过感测线电连接到多个感测单元SU并通过感测。

38、多个感测单元SU被触摸时其中的每一个的电容的变化来产生感测信号。而且,触摸数据产生说明书CN104317462A107/21页11器112通过处理感测信号产生并输出触摸数据DATA。信号处理器111或主机控制器130基于触摸数据DATA执行逻辑运算,并确定触摸屏未图示是否被触摸、以及触摸屏上的触摸位置。0064触摸控制器110接收用于驱动显示面板未图示的至少一条定时信息TIMINGINFO,以及可以使用定时信息TIMINGINFO以便产生触摸数据DATA。定时信息TIMINGINFO可以由包括在显示驱动电路120中的定时控制器121、或者直接由主机控制器130产生。图3A示出定时信息TIMIN。

39、GINFO由定时控制器121产生,而且触摸控制器110从定时控制器121接收定时信息TIMINGINFO。信号处理器111接收至少一条定时信息TIMINGINFO并传送基于该至少一条定时信息TIMINGINFO的控制信号CTRL到触摸数据产生器112。0065控制信号CTRL可基于定时信息TIMINGINFO的波形而产生。控制信号CTRL可由定时控制器121直接产生并提供给信号处理器111,或者信号处理器111可从自定时控制器121接收的定时信息TIMINGINFO产生控制信号CTRL。同样,如上所述,主机控制器130可产生定时信息TIMINGINFO,而且类似地,控制信号CTRL可由主机控制。

40、器130产生并提供给触摸控制器110。如果主机控制器130产生控制信号CTRL,则可以将控制信号CTRL提供给信号处理器111、或者直接提供给触摸数据产生器112。以下,假定信号处理器111产生控制信号CTRL,如图3A到3C所示。0066定时控制器121产生至少一个信号用于控制显示图像的定时。例如,定时控制器121可直接从外部主机控制器130接收垂直同步信号VSYNC和水平同步信号HSYNC,或者可基于从主机控制器130接收的数据使能信号未图示来产生垂直同步信号VSYNC和水平同步信号HSYNC。同样,定时控制器121可通过产生至少一个定时信号来控制例如电极电压VCOM的公共电极电压的产生、。

41、以及栅极线信号的产生。0067信号处理器111与从定时控制器121接收的至少一条定时信息TIMINGINFO同步地产生控制信号CTRL,并将控制信号CTRL提供给触摸数据产生器112以便控制产生触摸数据DATA的定时。即,如果施加到显示面板的电压例如,施加到显示面板的上板的公共电极电压改变,则感测信号中可能包含噪声。因此,信号处理器111控制在电压位于稳定状态时的期间内产生触摸数据DATA。0068触摸控制器110和显示驱动电路120可集成在一个半导体芯片上。即,在本发明构思的实施例中,触摸控制器110从显示驱动电路120接收至少一条定时信息TIMINGINFO并与定时信息TIMINGINFO。

42、同步地执行操作,可通过在一个半导体芯片中内部连接触摸控制器110与显示驱动电路120的线路来传送定时信息TIMINGINFO。0069图3B和3C是示出根据本发明构思的实施例的图3A所示的产生触摸数据DATA的各种方法的框图。图3B示出触摸控制器110直接从主机控制器130接收与驱动显示面板未图示的定时相关的信息TIMINGINFO的情况。该情况下,定时控制器121可基于从主机控制器130接收的信息CONTROL/TIMING跳过产生定时信息TIMINGINFO,并将其提供给触摸控制器110。信号处理器111从主机控制器130接收信息CONTROL/TIMING,基于信息CONTROL/TIM。

43、ING产生控制信号CTRL,并将控制信号CTRL提供给触摸数据产生器112。0070图3C示出其中将由定时控制器121产生的信息和由主机控制器130产生的信息多路复用为定时信息TIMINGINFO、并将定时信息TIMINGINFO提供给触摸控制器110的情况。为此,可以将允许选择性地提供信号的选择单元140布置在图3C所示的显示驱动电路说明书CN104317462A118/21页12120与触摸控制器110之间。例如,选择单元140可实现为多路复用器MUX。可以将选择单元140布置在触摸控制器110与显示驱动电路120之间、或者布置在包括在触摸控制器110内的信号处理器111之前。选择单元14。

44、0响应于预定控制信号未图示,选择性地输出由定时控制器121产生的信息、或者由主机控制器130产生的信息。在此情况下,如果显示驱动电路120在正常模式下操作,则可以将由定时控制器121产生的信号提供给触摸控制器110。如果显示驱动电路120进入节电POWERDOWN模式,例如,睡眠模式,则可以将由主机控制器130产生的信号提供给触摸控制器110。0071图4A是根据本发明构思的实施例的用于产生图3A到3C所示的控制信号CTRL的各种信号的波形图。参考图4A,水平同步信号HSYNC在垂直同步信号VSYNC激活之后激活。公共电极电压例如,电极电压VCOM的逻辑电平与水平同步信号HSYNC同步地变化。。

45、控制信号CTRL可从各种类型的定时信息中的至少一个中产生,例如,垂直或者水平同步信号HSYNC或者VSYNC、用于产生公共电极电压的定时信息、DOTCLK信息。根据激活控制信号CTRL的定时来控制产生触摸数据DATA的定时,而且可以防止由应用于显示面板的电极的改变导致在触摸数据DATA中产生噪声。0072图4B是根据本发明构思的另一实施例的用于产生图3A到3C所示的控制信号CTRL的各种信号的波形图。参考图4B,在其中垂直同步信号VSYNC被激活的部分之前和之后存在其中水平同步信号HSYNC未被激活的边沿部分。在该边沿部分期间控制施加到显示面板的公共电极电压不改变。在此情况下,可以通过在垂直同。

46、步信号VSYNC的边沿部分中激活控制信号CTRL来降低因施加到显示面板的电压变化而产生的噪声。0073图5A到8D是示出根据本发明构思的触摸数据产生器的各种实施例的电路图和曲线图。具体地,图5A到8D示出根据本发明构思的实施例的使用放大器电路来降低由存在于感测单元中的垂直或者水平寄生电容成分导致的影响的方法。0074特别地,图5A是根据本发明构思的实施例的诸如附图3A的触摸数据产生器112的触摸数据产生器210A的电路图。图5B是示出根据本发明构思的实施例的附图5A的触摸数据产生器210A中包含的放大器AMP的频率特性的曲线图。参考图5A,触摸数据产生器210A包括放大器电路211A,其连接到。

47、感测单元SU并产生与感测单元SU的电容的变化对应的感测信号VOUT。触摸数据产生器210A可进一步包括信号输出单元212A,其接收感测信号VOUT并响应于控制信号CTRL输出感测信号VOUT;以及模数转换器ADC213A,其从信号输出单元212A接收模拟信号并将模拟信号转换为数字信号。信号输出单元212A可以是采样/保持电路,其保持感测信号VOUT并响应于控制信号CTRL而输出感测信号VOUT。0075放大器电路211A包括至少一个放大器AMP。尽管未示出,该至少一个放大器AMP可以包括分别连接到触摸屏面板中沿多个行和列布置的多条感测线的多个放大器。或者,可以将该放大器AMP构造为使得将放大器。

48、AMP切换为与多条感测线之一相连,以使得放大器AMP可由多个感测线共享。为了便于解释,图5A示出其中将一个放大器AMP连接到一条感测线的情况。0076将第一输入端例如,放大器AMP的反相输入端连接到感测单元SU以便感测感测单元SU的电容的变化。如图5A所示,感测单元SU的电容可包括寄生电容成分例如,水平寄生电容成分CH、和当感测单元SU被触摸时导致的电容变化CSIG。0077将具有预定频率的输入信号VIN提供到放大器AMP的第二输入端。输入信号VIN说明书CN104317462A129/21页13可以是这样的信号,例如,具有预定脉冲周期的方波或正弦波信号。可以适当地调整输入信号VIN的逻辑电平。

49、和频率。输入信号VIN的频率可以落入具有高通滤波特性的放大器AMP的通带内。尽管未图示,可以将直流DC电压例如,接地电压信号提供到连接到除执行感测操作的感测线之外的感测线的放大器的第二输入端。于是,参考图5A,将水平寄生电容成分CH的一个节点表示为施加到接地电压。0078可在放大器AMP的第一输入端和输出端之间连接电容器CF,而且可进一步在放大器AMP的第一输入端和输出端之间连接预定电阻器RF以便与电容器CF并联。从而,放大器AMP可作为具有预定电压增益的高通滤波器。0079放大器AMP产生感测信号VOUT,其电压电平根据感测单元SU的电容变化而改变。图5B示出放大器AMP的通带特性和电压增益。如图5A所示,输入信号VIN的频率可大于如果输入信号VIN的频率落入放大器AMP的通带内,则放大器AMP的增益由以下数字公式计算,0080如上述公式所示,当感测单元SU的电容在感测单元SU被触摸时变化时,由放大器AMP产生的感测信号VOUT的逻辑电平根据感测单元SU的电容变化而变化。放大器AMP以模拟的方式产生与感测单元SU的电容值对应的感测信号VOUT。可通过感测感测信号VOUT的电压变化来确定触摸屏面板是否被触摸、或触摸屏面板上的触摸位置。0081控制信号CTRL可使用至少一条定时信息来产生并可用来利用感测信号VOUT产生触摸数据DATA。信号输出单元212A从放大电路211A接。

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