专利名称：静态电容减少的触摸传感器面板的制作方法
技术领域：
本发明涉及静态电容减少的触摸传感器面板，并且更具体地，涉及包括减少传感器面板的静态电容的负相电压线的触摸传感器。
背景技术：
很多类型的输入设备都可以用于在计算系统中执行操作，所述输入设备例如按钮或键、鼠标、轨迹球、操纵杆、触摸传感器面板、触摸屏、等等。尤其是触摸屏，由于其操作的容易性和多功能性及其价格的下降，正变得越来越流行。触摸屏可以包括触摸传感器面板及例如液晶显示器(LCD)的显示设备，所述触摸传感器面板可以是具有触摸敏感表面的光亮面板，所述显示设备可以部分或者完全地位于面板后面，使得触摸敏感表面可以覆盖显示设备的可视区域的至少一部分。触摸屏通常允许用户通过利用手指、触针或者其它物体在显示设备所显示的用户界面(UI)所指定的位置触摸(例如，物理接触或者近场接近)触摸传感器面板，以执行各种功能。总的来说，触摸屏可以识别出触摸事件和该触摸事件在触摸传感器面板上的位置，然后计算系统可以根据在触摸事件时出现的显示来解释触摸事件，并且之后可以基于该触摸事件执行一个或多个动作。互电容触摸传感器面板可以由基本透明的导电材料的驱动线和感测线的矩阵形成，所述导电材料例如氧化铟锡(ITO)。所述驱动线和感测线常常是在基本透明的衬底上正交排列的。如上所述，电容性触摸传感器面板可以叠置到显示器上，以形成触摸屏，这一部分是由于其实质上的透明性。但是，将触摸传感器面板与显示器叠置可能有缺陷，例如重量和厚度增加及显示器的亮度降低。
发明内容
本发明总体上涉及静态电容减少的触摸传感器面板，并且更具体地，涉及可以包括正电压驱动线和负相电压线的触摸传感器，所述正电压驱动线用于驱动传感器面板的驱动区域，而负相电压线减少传感器面板的静态电容。通过减少静态电容，面板的精度可以提高，并且用于实现精确触摸的功率量可以减少。触摸面板可以包括在第一相位驱动的多条正电压线。这些正电压线可以用于提供由一个或多个感测区域感测的驱动电容信号。触摸面板还可以包括在第二相位驱动的多条负相电压线，所述第二相位可以与第一相位不同。正和负电压线都可以穿接(cross-under) 一个或多个感测区域。负相电压线能够相对地动作并减小感测区域中的静态电容。静态电容的量可以通过选择穿接感测区域的负电压线的数量来调整。可以包括能够以正相和负相方式驱动的电压线矩阵的传感器面板的一种实施方式可以是具有集成LCD功能性的传感器面板。这种传感器面板可以包括用于单独寻址LCD 和感测像素的电压数据线的矩阵。
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图1示出了根据本发明实施方式、包括多个LCD像素的示例LCD的部分电路图。图2示出了根据本发明实施方式、具有显示器和触摸模式的示例LCD，其中触摸区域可以由IXD中的像素组构成。图3示出了根据本发明实施方式、驱动区域的像素和感测区域的像素的部分电路图。图4A示出了根据本发明实施方式、在IXD相位(IXD phase)过程中和触摸相位 (touch phase)过程中施加到驱动区域的像素的示例信号。图4B示出了根据本发明实施方式、在LCD相位过程中和触摸相位过程中施加到感测区域的像素的示例信号。图5A示出了根据本发明实施方式、在触摸相位过程中驱动区域存储电容器的示例操作的细节。图5B示出了根据本发明实施方式、在触摸相位过程中感测区域存储电容器的示例操作的细节。图6示出了根据本发明实施方式、在感测区域测量到的电容信号Csig的成分。图7示出了根据本发明实施方式、包括驱动区域和感测区域的示例触摸与显示阵列。图8示出了根据本发明实施方式、具有减小的静态电容的示例触摸与显示阵列， 其中“虚拟(dummy)，，负xVcom线连同主xVcom线一起使用。图9A示出了根据本发明实施方式、具有减小的静态电容的示例触摸与显示阵列， 其中驱动区域中“虚拟”负xVcom线的数量减少了。图9B示出了根据本发明实施方式的负xVcom线和连接到图9A中的xVcom线的 yVcom 线。图9C示出了根据本发明实施方式的正xVcom线和连接到图9A中xVcom线的yVcom 线。图9D示出了根据本发明实施方式的xVcom线和连接到图9A中地的yVcom线。图9E示出了根据本发明实施方式、连接到图9A中感测板的yVcom线。图10示出了根据本发明实施方式的感测区域的截面图及LCD与传感器面板的驱动区域的截面图。图11示出了根据本发明实施方式、具有带显示与触摸模式的LCD的示例计算系统。图1 示出了根据本发明实施方式、具有带显示与触摸模式的LCD的示例移动电话。图12b示出了根据本发明实施方式、具有带显示与触摸模式的LCD的示例数字媒体播放器。图12c示出了根据本发明实施方式、具有带显示与触摸模式的LCD的示例个人计算机。
具体实施例方式在以下优选实施方式的描述中，对构成本说明书一部分的附图进行参考，其中通过例示可以实践本发明的特定实施方式的方式进行显示。应当理解，其它实施方式也可以使用，而且在不背离本发明的实施方式范围的情况下可以进行结构性的变化。本描述包括具有双重功能的电容性元件的触摸面板的示例，其中的电容性元件可以构成(a)在显示器产生图像的显示系统的一部分和(b)在显示器上或者靠近显示器感测触摸事件的触摸感测系统的一部分。该电容性元件可以是例如配置成单独操作的LCD的像素中的电容器，其中每个电容器都作为显示系统中像素的像素存储电容器或者电极，并且可以配置成作为触摸感测系统的元件整体操作。以这种方式，例如，具有集成的触摸感测能力的显示器可以利用较少的部件、层和/或处理步骤来制造，而且显示器本身可以较薄、较具有集成LCD功能性的传感器面板可以包括用于单独寻址LCD和感测像素的电压数据线的矩阵。尽管包括所述示例的触摸面板包括这些双重功能元件，但在此所述的概念也包括包含不包括显示功能性的电压线的传感器面板实施方式。在感测操作中，一些电压线可以在正相位被驱动，以便驱动传感器面板的驱动区域。此外，一条或多条所述电压线可以相对于用于驱动传感器面板的驱动区域的正电压线在负相位被驱动。这些负相位电压线可以用于减小传感器面板的静态电容。图1是根据本发明实施方式、包括多个IXD子像素的示例IXD面板100的部分电路图。面板100的子像素配置成使得它们能够有双重功能性，既作为LCD子像素，又作为触摸传感器元件。即，子像素包括可以作为像素的IXD电路的部分操作而且还可以作为触摸感测电路的元件操作的电容性元件或电极。以这种方式，面板100可以作为具有集成触摸感测能力的IXD来操作。图1示出了显示器100的子像素101、102、103和104的细节。应当指出，每个子像素都可以代表红(R)、绿(G)或者蓝(B)，所有三个R、G和B子像素的组合构成单个彩色像素。子像素102可以包括具有栅极155a、源极15 和漏极155c的薄膜晶体管 (TFT) 155。子像素102还可以包括具有上电极157a和下电极157b的存储电容器Cst 157、 具有子像素电极159a和公共电极159b的液晶电容器Clc 159及彩色过滤器电压源Vcf 161。如果子像素可以是平面内切换(IPS)设备，则Vcf可以是例如连接到与Cst 157平行的公共电压线的边缘场电极。如果子像素不使用IPS，则Vcf 161可以是例如彩色过滤器玻璃上的ITO层。子像素102还可以包括用于绿(G)色数据的数据线Gdata线117的部分 117a和栅极线113的部分113b。栅极15 可以连接到栅极线部分113b，而源极155b可以连接到Gdata线部分117a。Cst 157的上电极157a可以连接到TFT 155的漏极155c， 而Cst 157的下电极157b可以连接到在χ方向行进的公共电压线xVcom 121的部分121b。 Clc 159的子像素电极159a可以连接到TFT 155的漏极155c，而Clc 159的公共电极159b 可以连接到Vcf 161。子像素103的电路图可以与子像素102的电路图完全相同。但是，如图1所示，行进通过子像素103的彩色数据线119携带蓝(B)色数据。子像素102和103可以是例如已知的IXD子像素。类似于子像素102和103，子像素101可以包括具有栅极105a、源极10 和漏极 105c的薄膜晶体管(TFT) 105。子像素101还可以包括具有上电极107a和下电极107b的存储电容器Cst 107、具有子像素电极109a和公共电极109b的液晶电容器Clc 109及彩色
6过滤器电压源Vcf 111。子像素101还可以包括用于红(R)色数据的数据线Rdata线115 的部分11 和栅极线113的部分113a。栅极10 可以连接到栅极线部分113a，而源极 105b可以连接到Rdata线部分115a。Cst 107的上电极107a可以连接到TFT 105的漏极 105c，而Cst 107的下电极107b可以连接到xVcom 121的部分121a。Clc 109的子像素电极109a可以连接到TFT 105的漏极105c，而Clc 109的公共电极109b可以连接到Vcf 111。与子像素102和103不同，子像素101还可以包括在y方向行进的公共电压线 yVcom 123的部分123a。此外，子像素101可以包括将部分121a连接到部分123a的连接 127。如此，连接127可以连接xVcoml21和yVcom 123。除了 yVcom 125的部分12 可以具有中断(开口)131和xVcoml21的部分121b 可以具有中断133之外，子像素104(只部分地在图1中示出)可以类似于子像素101。如可以在图1中看到的，子像素101、102和103的存储电容器的下电极可以被 xVcom 121连接到一起。这种连接可以和栅极线、数据线及晶体管一起使用，以便允许寻址子像素。垂直公共电压线的添加及到水平公共电压线的连接允许子像素在χ方向和y方向的分组，如以下更具体描述的。例如，yVcom 123和到xVcom 121的连接127可以允许子像素101、102和103的存储电容器连接到可以在子像素101、102和103上面和下面的子像素 (上面和下面的子像素没有示出)的存储电容器。例如，紧挨在子像素101、102和103上面的子像素可以分别具有与子像素101、102和103相同的配置。在这种情况下，紧挨在子像素101、102和103上面的子像素的存储电容器将连接到子像素101、102和103的存储电容
ο总的来说，LCD面板可以配置成使得面板中的所有子像素的存储电容器都可以例如通过至少一条垂直公共电压线连接到一起，其中的垂直公共电压线具有到多条水平公共电压线的连接。另一种LCD面板可以配置成使得子像素的不同组可以连接到一起，形成连接到一起的存储电容器的多个单独的区域。创建单独的区域的一种途径可以是通过在水平和/或垂直公共线中形成中断(开口)。例如，面板100的yVcom 125可以具有中断131，该中断131可以允许该中断之上的子像素与该中断之下的子像素隔离。同样，xVcom 121可以具有中断133，该中断133可以允许该中断右边的子像素与该中断左边的子像素隔离。图2示出了根据本发明实施方式、具有显示和触摸模式的示例LCD与触摸面板， 其中触摸区域可以由IXD中的像素组形成。在图2的示例中，IXD 200可以具有多个触摸区域，这些区域可以包括多个驱动区域210和多个感测区域220。驱动区域210和感测区域220可以包括像素203的组，这些像素可以在显示模式中显示数据，并在触摸模式中感测触摸。为了简化，每个像素203都示为具有垂直公共电压线yVcom 202和水平公共电压线 xVcom 201的单个块，其中每个单个的像素块可以代表一组红色、绿色和蓝色子像素，其中每个子像素都具有数据线，如图1所示。驱动区域可以负责产生由感测区域感测的场，以用于触摸感测。驱动区域210可以通过在连接204处连接像素203的至少一条垂直公共电压线yVcom 202和该像素的至少一条水平公共电压线xVcom 201来形成，由此形成包括一行像素的驱动区域。例如，驱动区域210是通过把用于三行中的每一行的xVcom线201连接到yVcom线202形成的。导电透明驱动板(例如，氧化铟锡(ITO)板)可以用于覆盖驱动区域并连接到垂直和水平公共电压线。通常，驱动区域可以比单个像素大，而且，例如，为了有效地接收IXD上的触摸或者接近触摸，可以与指尖的尺寸相比。例如，驱动区域可以通过连接多条垂直公共电压线yVcom和多条水平公共电压线 xVcom来形成，由此形成包括像素矩阵的驱动区域。在一些实施方式中，彼此接近的驱动区域可以共享水平公共电压线xVcom，该xVcom可以用于利用激励信号激励驱动区域，这将在随后更具体地描述。在一些实施方式中，彼此接近的驱动区域可以共享在驱动区域之间的线中具有中断212的垂直公共电压线yVcom，以便最小化造成可能干扰所接收触摸或接近触摸的寄生电容的线。由驱动区域之间的xVcom线201和yVcom线202形成的接地区域 214可以连接到地或者虚拟地，以便进一步最小化驱动区域210之间及驱动区域和感测区域220之间的干扰。可选地和另选地，垂直公共电压线中断可以忽略，并且线在驱动区域之间完整地被共享。感测区域220可以由像素的至少一条垂直公共电压线yVcom 202形成，由此形成包括一列像素的感测区域。导电透明感测板(例如ITO板)可以用于覆盖感测区域并连接到垂直公共电压线。通常，感测区域可以比单列像素大，以便有效地感测在触摸敏感设备上接收的触摸或者接近触摸。例如，感测区域可以由多条垂直公共电压线yVcom形成，由此形成包括像素矩阵的感测区域。在所述感测区域中，垂直公共电压线yVcom可以与水平公共电压线xVcom断开并可以在水平公共电压线xVcom上(在211)与其交叉，以便形成用于触摸感测的互电容结构。这种在yVcom和xVcom上的交叉还在感测和驱动ITO区域之间形成附加的寄生电容。在触摸模式期间的操作中，水平公共电压线xVcom 201可以发送激励信号，来激励驱动区域210在被激励的驱动区域和相邻的感测区域220之间形成电场线。当例如手指的物体触摸或者接近触摸被激励的驱动区域210时，该物体可以阻止一些电场线延伸到相邻的感测区域220，由此减少耦合到这些相邻的感测区域的电荷量。电荷的这种减少可以由感测区域220作为触摸的“图像”来感测。这种触摸图像可以沿垂直公共电压线yVcom 202 发送到触摸电路，用于进一步处理。图2的驱动区域示为连接的驱动ITO矩形区域的行，而图2的感测区域示为延伸 LCD垂直长度的矩形。但是，驱动和感测区域不受所示形状、朝向和位置的限制，而是可以包括根据本发明实施方式的任何合适配置。应当理解，用于形成触摸区域的像素不限于以上所述的那些，而可以是根据本发明实施方式具有触摸能力的任何合适的像素。根据本发明实施方式的触摸感测操作将参考图3-5B来描述。为了清晰，这些操作是关于单个驱动像素和单个感测像素来描述的。但是，应当理解，如上所述，驱动像素可以连接到驱动区域中的其它驱动像素，而感测像素可以连接到感测区域中的其它感测像素。 因此，在实际的操作中，整个驱动区域都可以被驱动，而整个感测驱动都可以对触摸的感测起作用。图3示出了示例驱动区域的像素301和示例感测区域的像素303的部分电路图。 像素301和303包括TFT 307和309、栅极线311和312、数据线313和314、xVcom线315 和yVcom线316、边缘场电极319和321及存储电容器323和325。在图3的示例中，存储电容器323和325每个都具有大约300fF (毫微微法)的电容。像素303的边缘场电极321的下电极可以通过yVcom 316连接到感测电路中的电荷放大器326。电荷放大器3 将这条线保持在虚拟地，使得从边缘场电极321注入的任何电荷都作为该放大器的电压输出出现。尽管放大器的反馈元件示为电容器，但它还可以起电阻器或者电阻器与电容器组合的作用。该反馈还可以是例如电阻器和电容器反馈，用于最小化触摸感测电路的管芯尺寸。图 3的示例还示出了与玻璃保护片(未示出)产生大约3fF杂散电容的手指327，并且示出了像素中的其它杂散电容，每个都是大约3fF。图4A示出了，在示例IXD相位过程和示例触摸相位过程中，通过xVcom 315施加到包括像素301在内的驱动区域像素的示例信号。在IXD相位过程中，为了执行IXD转变， xVcom 315和yVcom316可以例如用2. 5V+/-2. 5V的方波信号来驱动。LCD相位可以例如是 12ms的持续时间。在触摸相位中，xVcom 315可以例如利用每个都持续200微秒的15至 20个持续的激励相位来驱动，而yVcom 316可以维持在触摸ASIC的感测前置放大器的虚拟地。这种情况下的激励信号可以是每个都具有相同频率和0度或180度(对应于图4A 中的“ + ”和“-”)的相对相位的2. 5V+/-2V的方波或者正弦波信号。触摸相位可以例如是 4ms的持续时间。图5A示出了触摸相位过程中存储电容器323的操作的细节。特别地，因为存储电容器323的电容可以比其它电容(即，图3所示的杂散电容)高得多，所以可以施加到该存储电容器的下电极的2. 5V+/-2V正弦波激励信号的几乎所有(大约90% )的AC成分都可以传输到上电极。以这种方式，LCD的液晶将经历由于触摸激励造成的最小电场变化并维持在IXD过程中设置的电荷状态。因此，上电极及319的底部Vcom电极可以充电至4. 5伏 DC，用于IXD的触摸模式操作，见4. 5V+/-1. 9V的正弦波信号。这些信号可以传递到电极 321的梳状结构的对应顶部和底部，其中电极321可以保持在触摸ASIC的感测前置放大器的虚拟地。如此，319和321的边缘场和Vcom电极与用户手指327的干涉可以形成互电容触摸感测结构。同时，边缘场电极319可以配置成作为用于触摸感测系统的驱动元件来操作，该边缘场电极可以继续作为LCD系统的一部分来操作。如图5A所示，尽管边缘场电极的梳状结构的电压可以每个都以大约+/-2V调制，但是梳状结构之间的相对电压以2V+/-0. IV保持大致恒定。这种相对电压可以是由用于LCD操作的像素的液晶看到的电压。触摸相位过程中相对电压中0. IV的AC变化应当具有可以接受的对LCD的低影响，特别是由于该AC变化一般将具有可以高于液晶的响应时间的频率。例如，激励信号频率，及由此AC变化的频率，一般将大于IOOkHz。但是，液晶的响应时间一般小于100Hz。因此，边缘场电极作为触摸系统中驱动元件的功能不应当干扰该边缘场电极的LCD功能。现在参考图3、4B和5B，将描述感测区域的示例操作。图4B示出了，在上述IXD和触摸相位过程中，通过yVcom 316施加到包括像素303在内的感测区域的像素的信号。就像对于驱动区域，yVcom316可以利用2. 5V+/-2. 5V的方波信号来驱动，以便在IXD相位过程中执行IXD转变。在触摸相位过程中，yVcom 316可以连接到放大器326，该放大器326 把电压保持在或者接近2. 5V的虚拟地。因此，边缘场电极321也可以保持在2. 5V。如图3 所示，边缘电场从边缘场电极319传播到边缘场电极321。如上所述，边缘电场可以被驱动区域以大约+/-2V调制。因为像素303可以具有与像素301相同或相似的杂散电容和存储电容，所以当这些场被边缘场电极321的上电极接收到时，大部分信号都传输到下电极。
因为yVcom 316可以连接到电荷放大器326，而且可以保持在虚拟地，所以注入的任何电荷都将作为电荷放大器的输出电压出现。这种输出电压为触摸感测系统提供了触摸感测信息。例如，当手指327靠近边缘场时，它捕捉一些场并将它们接地，这造成场的扰动。 这种扰动可以被触摸系统作为电荷放大器326的输出电压中的扰动检测到。图5B显示在像素302所接收到的撞击到电容器还可以连接到TFT325漏极的半个电极上的边缘场的大约90%将传输到电荷放大器326。撞击到电容器直接连接到yVcom 316的半个电极上的电荷的100%将传输到电荷放大器326。撞击到每个电极的电荷的比率将依赖于LCD的设计。 对于非IPS，手指所影响的电荷的几乎100%将撞击到Vcom电极上，因为带图案的CF板最接近手指。对于IPS类型的显示器，该比率将更接近各一半，因为电极的每个部分都可以具有面向手指的大致相等的面积(或者1/4对3/4)。对于一些子类型的IPS显示器，边缘电极可能不是共面的，并且朝上的区域的大部分可以专用于Vcom电极。为了清晰起见，利用单个像素描述图3、4A_B和5A_B的示例驱动和感测操作。图6示出了在感测区域测量到的电容信号Vsense 600的成分。如以上所讨论的， 从驱动区域延伸到感测区域的边缘场线产生可以在感测区域感测到的电容信号。Vsense 600代表在感测区域测量到的总电容信号。Vsense 600包括噪声602，该噪声602代表由于感测区域和各种背景部件之间的耦合造成的电容。Csig. nom 604是驱动和感测区域之间的起始耦合。当手指或者其它物体阻止从驱动和感测区域延伸的边缘电场的一部分时， Csig. nom 604和Vsense 600可以减少Δ Csig606。相应地，感测区域的信号电容变成Csig. nom-Δ Csig，其中Csig. nom代表静态(无触摸)成分，而Δ Csig代表动态(触摸)成分。由于手指、手掌或者其它物体不能阻止可能在触摸面板上产生的所有电场，尤其是那些完全留在触摸面板内的电场，因此噪声602可以总是非零的。此外，应当理解，当手指更用力或者更完全地推到多触摸面板上时，手指会趋于变平，阻止越来越多的电场，因此 Δ Csig会是可变的，并且代表手指是多么完全地下推到面板上(即，从“无触摸”到“完全触摸”的范围)。在感测区域测量到的ACsig的分辨率可以关联到成比例的动态范围ACsig/ Vsense。该成比例的动态范围可以通过相对于噪声成分增加Csig. nom来增加。这可以通过增加提供给驱动线的功耗来实现。但是，这也增加了设备的功耗。增加成比例的动态范围ACsig/Csig的另一种方法可以包括除去Vsense中对ACsig不做出贡献的成分。图7示出了包括驱动区域702和感测区域704的触摸与显示阵列700的实施方式。 驱动区域702可以由一个或多个驱动像素710构成。驱动像素包括到至少一条垂直公共电压线yVcom 706和至少一条水平公共电压线xVcom 708的连接。驱动ITO板712可以用于覆盖驱动区域702并提供驱动区域702中的垂直和水平公共电压线706和708的连接。感测区域704可以由感测像素714的至少一条垂直公共电压线yVcom 706构成， 由此形成包括像素714的列的感测区域704。感测ITO板716可以用于覆盖感测区域并提供到垂直公共电压线706的连接。在触摸模式的操作中，水平公共电压线xVcom 708可以发送激励信号，来激励驱动区域702以在被激励的驱动区域和相邻的感测区域704之间形成电场线。这些电场线对 Csig. nom做出贡献。当例如手指的导电物体触摸或接近触摸被激励的驱动区域702时，该物体可以阻止一些电场线延伸到相邻的感测区域704，由此减少耦合到这些相邻的驱动/感测区域的电荷量。该电荷减少是ACsig。xVcom线可以不连接到yVcom线或者感测区域 716中的感测ITO板716。但是，虽然如此，用于驱动驱动区域的xVcom线还是穿接感测区域。如在此所使用的，术语“穿接”意味着线与相关区域在相同的平面内，但是与该区域电绝缘。这些穿接的xVcom线和感测ITO驱动板716之间的电势差产生对Csig. nom做出贡献的穿接电容。图8示出了一种其中“虚拟”负xVcom线800与主xVcom线802结合使用的实施方式。负xVcom可以利用相对于主驱动信号的负相位驱动。该负相位可以与主xVcom相位完全相反或者是与主驱动信号不同的任何相位。负xVcom线既不连接到yVcom线706也不连接到驱动ITO板712。相应地，只有主xVcom线802才连接到驱动ITO板712并用于驱动驱动区域712。主xVcom线802和负xVcom线800都与感测区域704中的yVcom线穿接并且电绝缘。负相位xVcom线800相对于感测区域704中的感测像素的穿接电容抵消主xVcom正相位线802的穿接电容。此外，通过选择比正相位多的负相位不平衡，由于不对ACsig做出贡献的触摸像素电极造成的固有的静态Csig. nom可以被减去。(该固有的静态Csig. nom可以例如由于保留在触摸面板中的边缘场产生的，所述边缘场例如通过LCD偏光器、玻璃保护片、甚至在玻璃保护片之上平面之外等的边缘场。)在像素位置(而不是在后面)减去这个Csig. nom 的好处是补偿的信号处于相同的物理位置，而且在其向下穿过感测列yVcom线到达接收芯片时受到相同的传播延迟。更多负相位穿接电容的不平衡可以通过使用比主正xVcom线多的穿接负xVcom线来产生。附加地或另选地，负xVcom线上的电压可以关于正xVcom线的电压来增加。在图 8中，示出了关于正xVcom线802更多的负xVcom线800的不平衡。负xVcom线800与正 xVcom线802有相同的电压，但是相位相反。由于负xVcom线不连接到驱动ITO板而且不用于驱动驱动区域，因此最小化驱动区域中的负xVcom线所占用的面积可能是优选的。相应地，图9A-9E示出了其中驱动区域中的负xVcom线904的数量可以减少的实施方式。于是，负xVcom线可以被划分，以便产生感测驱动区域中的负xVcom线的不平衡。驱动区域中的yVcom线的部分可以用于划分负xVcom 线。在图9A中，驱动区域908的大部分包括没有连接到ITO驱动板910的四条负xVcom线 904及连接到ITO驱动板910并可以用于驱动驱动区域910的九条正xVcom线906。在其中负xVcom线侵占感测区域912的附近区域，利用yVcom线914将其划分。在感测区域912 中，四条负xVcom线可以被划分，以形成穿接感测区域912的八条负xVcom线。此外，穿接感测区域912的正相位xVcom线的数量可以类似地减少。尽管在这个示例中穿接感测区域的负xVcom线加倍了，但是穿接感测区域的负xVcom线的实际数量可以选择，来调整穿接区域中反相位负xVcom线的耦合电容。通过减少这个区域中的总静态Csig，驱动驱动线所需的功率量可以减少。驱动区域中的负xVcom线的数量可以选择成保持该线的电阻足够低，从而不会不利地影响所述负xVcom线的相位。图9B示出了可以连接到xVcom线的负xVcom线904和yVcom线920。这些线没有连接到也没有穿接驱动ITO板910和感测ITO板916。图9C示出了正xVcom线906和可以连接到正xVcom线906的yVcom线922。这些xVcom线906可以连接到驱动ITO板910。 xVcom线906没有连接到也没有穿接感测ITO板916。图9D示出了可以连接到地的xVcom 线922和yVcom线924。地可以是真正的地或者虚拟地。地区域可以用于隔离不同的区域并减少在触摸面板中的不同区域之间形成的寄生电容。地区域没有连接到驱动ITO板910 或者感测ITO板916。图9E示出了可以连接到感测板916的yVcom线926。由于xVcom线 928没有连接到驱动源，因此这些线也可以连接到yVcom线拟6和感测板916。图10示出了根据本发明实施方式的感测区域的截面图及LCD与传感器面板的驱动区域的截面图。在感测区域1000中，感测ITO板1004可以通过1006连接到yVcom线 1008。xVcom线可以不电连接到感测ITO板1010。在驱动部分1002中，驱动ITO板1012 可以电连接到yVcom线1014和xVcom线1016。图11示出了可以包括在此所述的本发明一种或多种实施方式的示例计算系统。 在图11的示例中，计算系统1000可以包括一个或多个面板处理器1102和外围设备1104 及面板子系统1106。外围设备1104可以包括但不限于随机存取存储器(RAM)或者其它类型的存储器或储存装置、看门狗定时器等。面板子系统1106可以包括但不限于一个或多个感测通道1108、通道扫描逻辑(模拟或数字的)1110和驱动器逻辑(模拟或数字的)1114。 通道扫描逻辑1110可以访问RAM 1112，自动地从感测通道1108读取数据并为感测通道提供控制信号1017。此外，通道扫描逻辑1110还可以控制驱动器逻辑1114产生各个相位的激励信号1116，这些激励信号可以同时施加到触摸屏IlM的驱动线。面板子系统1106可以工作在低数字逻辑电压电平(例如，1.7至3.3V)。通过把两个电荷存储设备(例如电容器)串联到一起来形成电荷泵1015，驱动器逻辑1114可以产生大于数字逻辑电平电源电压的电源电压。电荷泵1015可以用于生成激励信号1116，该激励信号可以具有大约为数字逻辑电平电源电压两倍的幅值(例如，3. 4至6. 6V)。尽管图11显示电荷泵1015与驱动器逻辑1114是分开的，但是电荷泵也可以是驱动器逻辑的一部分。在一些实施方式中，面板子系统1106、面板处理器1102和外围设备1104可以集成到单个专用集成电路(ASIC)中。根据本发明的实施方式，触摸屏IlM可以包括具有多个驱动区域1127和多个感测区域11 的电容性感测介质。感测和驱动区域可以包括多条xVcom电压线1134和多条 yVcom电压线1136。一条或多条xVcom线可以相对于一条或多条其它的xVcom电压线运行在负相位，以便减少传感器面板的静态电容。每个驱动区域1027和每个感测区域10 都可以包括多个电容性元件，其可以看作像素11 并且当触摸屏IM被看作捕捉触摸的“图像”时会特别有用。(换句话说，在面板子系统1106确定在触摸屏的每个触摸传感器是否检测到触摸事件之后，多触摸屏中发生触摸事件的触摸传感器的图案可以被看作触摸的“图像”(例如，触摸屏幕的手指的图案)。)接近或者在触摸屏上的手指或者其它物体的存在可以通过测量所触摸像素处存在的信号电荷的变化来检测，信号电荷的变化是信号电容的函数。触摸屏11 的每个感测区域都可以驱动面板子系统1106中的感测通道1108。计算系统1100还可以包括用于接收来自面板处理器1102的输出并基于该输出执行动作的主机处理器1128，其中所述动作可以包括但不限于移动例如光标或指针的一个或多个物体、滚动或平移、调制控制设置、打开文件或文档、观看菜单、进行选择、执行指令、操作耦合到主机设备的外围设备、回答电话呼叫、发出电话呼叫、终止电话呼叫、改变音量或音频设置、存储与电话通信相关的信息(例如地址、常拨号码、已接呼叫、未接呼叫等)、登
12录到计算机或者计算机网络上、允许授权个体访问计算机或计算机网络的受限区域、加载与用户的计算机桌面优选布置关联的用户简挡、允许访问网络内容、发起特定程序、加密或解码消息，等等。主机处理器11 还可以执行可以与面板处理不相关的附加功能，而且可以耦合到程序储存装置1132和触摸屏1124，例如用于向设备的用户提供用户接口的LCD。应当指出，以上所述的一个或多个功能可以由存储在存储器(例如，图11中的一个外围设备1104)中的固件执行，以及由面板处理器1102执行，或者存储在程序储存装置 1132中并由主机处理器11 执行。固件还可以在由指令执行系统、装置或设备使用或者与其结合使用的任何计算机可读介质中存储和/或传输，所述指令执行系统、装置或设备例如基于计算机的系统、包含处理器的系统或者可以从指令执行系统、装置或设备取得指令并执行该指令的其它系统。在本文档的背景下，“计算机可读介质”可以是可以包含或存储由指令执行系统、装置或设备使用或与其结合使用的程序的任何介质。计算机可读介质可以包括但不限于电、磁、光、电磁、红外或者半导体系统、装置或设备、便携式计算机盘(磁性的)、随机存取存储器(RAM)(磁性的)、只读存储器(ROM)(磁性的)、可擦可编程只读存储器(EPROM)(磁性的)、例如CD、CD-R、CD-RW、DVD、DVD-R或DVD-RW的便携式光盘、或者例如小型闪存卡、安全数字卡、USB存储器设备、记忆棒等的闪存存储器。固件还可以在由指令执行系统、装置或设备使用或与其结合使用的任何传输介质中传播，所述指令执行系统、装置或设备例如基于计算机的系统、包含处理器的系统或者可以从指令执行系统、装置或设备取得指令并执行该指令的其它系统。在本文档的背景下， “传输介质”可以是可以传送、传播或传输由指令执行系统、装置或设备使用或与其结合使用的程序的任何介质。传输可读介质可以包括但不限于电、磁、光、电磁或者红外有线或无线传播介质。应当理解，根据本发明的实施方式，触摸屏可以不限于触摸，如图11中所描述的， 还可以是接近屏幕或者可以在显示模式和触摸模式之间切换的任何其它屏幕。此外，在此所述的触摸传感器面板可以是单触摸或多触摸传感器面板。图12a示出了可以包括触摸屏12 和可以用于在电话的触摸模式过程中配置触摸屏的数据线的其它计算系统模块的示例移动电话1236。图12b示出了可以包括触摸屏12M和可以用于在媒体播放器的触摸模式过程中配置触摸屏的数据线的其它计算系统模块的示例数字媒体播放器1240。图12c示出了可以包括触摸屏1224、触摸传感器面板(轨迹板)12 和可以用于在个人计算机的触摸模式过程中配置触摸屏的数据线的其它计算系统模块的示例个人计算机12440利用根据本发明实施方式具有带可配置数据线的显示和触摸模式的IXD，图12a、 12b和12c的移动电话、媒体播放器和个人计算机可以更薄、更轻、更有效，而且节约成本和功率。一种实施方式可以是包括触摸屏的数字媒体播放器，其中所述触摸屏包括在第一相位驱动的多条第一电压线；在与第一相位不同的第二相位驱动的多条第二电压线；包括连接到第一电压线的像素的多个电容性元件的驱动区域；及感测区域，其中第一电压线和第二电压线穿接感测区域，第二电压线配置成用于减小感测区域中的静态电容。另一种实施方式可以是包括触摸屏的移动电话，其中所述触摸屏包括在第一相位驱动的多条第一电压线；在与第一相位不同的第二相位驱动的多条第二电压线；包括连接到第一电压线的像素的多个电容性元件的驱动区域；及包括像素的多个电容性元件的感测区域，其中第一电压线和第二电压线穿接感测区域。又一种实施方式可以是包括触摸屏的个人计算机，其中所述触摸屏包括在第一相位驱动的多条第一电压线；在与第一相位不同的第二相位驱动的多条第二电压线；包括连接到第一电压线的像素的多个电容性元件的驱动区域；及感测区域，其中第一电压线和第二电压线穿接感测区域，第二电压线配置成用于减小感测区域中的静态电容。尽管本发明的实施方式已经参考附图完整地进行了描述，但是应当指出，各种变化和修改对本领域技术人员将是显而易见的。这类变化和修改应当理解为包括在由所附权利要求所定义的本发明的实施方式的范围之内。
权利要求
1.一种触摸敏感面板，包括 在第一相位驱动的多条第一电压线；在与所述第一相位不同的第二相位驱动的多条第二电压线； 耦合到所述第一电压线的驱动区域；以及感测区域，其中所述第一电压线和所述第二电压线穿接所述感测区域，所述第二电压线配置成用于减小所述感测区域中的静态电容。
2.如权利要求1所述的触摸敏感面板，其中所述触摸敏感面板包括触摸屏。
3.如权利要求1所述的触摸敏感面板，其中所述触摸敏感面板包括显示像素。
4.如权利要求1所述的触摸敏感面板，所述触摸敏感面板配置成具有触摸相位和显示相位。
5.如权利要求1所述的触摸敏感面板，其中所述第二相位与所述第一相位相反。
6.如权利要求1所述的触摸敏感面板，其中所述第二电压线穿接所述驱动区域。
7.如权利要求6所述的触摸敏感面板，其中穿接所述驱动区域的第二电压线的数量小于穿接所述感测区域的第二电压线的数量。
8.如权利要求1所述的触摸敏感面板，其中所述驱动区域和所述感测区域包括像素的多个电容性元件。
9.如权利要求8所述的触摸敏感面板，其中在区域中的像素的所有电容性元件都电连接到一起。
10.如权利要求9所述的触摸敏感面板，包括用以电连接区域中的所有像素的导电层。
11.如权利要求1所述的触摸敏感面板，还包括连接到所述感测区域的多条第三电压线。
12.—种减小触摸面板中的静态电容的方法，包括 在第一相位驱动多条第一电压线；以及在与所述第一相位不同的第二相位驱动多条第二电压线，其中所述第一电压线和所述第二电压线穿接感测区域，并且所述第二电压线减小所述感测区域中的静态电容。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述触摸敏感面板包括电连接到所述第一电压线的驱动区域。
14.如权利要求12所述的方法，其中所述触摸敏感面板包括触摸屏。
15.如权利要求12所述的方法，其中所述触摸敏感面板包括显示像素。
16.如权利要求12所述的方法，其中所述触摸敏感面板具有触摸相位和显示相位。
17.如权利要求12所述的方法，其中所述第二相位与所述第一相位相反。
18.如权利要求13所述的方法，其中所述第二电压线穿接所述驱动区域。
19.如权利要求18所述的方法，其中穿接所述驱动区域的第二电压线的数量小于穿接所述感测区域的第二电压线的数量。
20.如权利要求13所述的方法，其中所述驱动区域和所述感测区域包括像素的多个电容性元件。
21.如权利要求20所述的方法，其中区域中的像素的所有电容性元件都电连接到一起。
22.如权利要求21所述的触摸敏感面板，包括用以电连接区域中的所有像素的导电层。
23.如权利要求12所述的触摸敏感面板，还包括连接到所述感测区域的多条第三电压线。
24.一种减小触摸面板的感测区域中的静态电容的方法，包括 提供包括像素的多个电容性元件的感测区域；提供在第一相位驱动并穿接所述感测区域的多条第一电压线； 提供包括连接到所述第一电压线的像素的多个电容性元件的驱动区域； 选择在不同于所述第一相位的第二相位驱动的第二电压线的数量，以减小所述感测区域中的静态电容；以及提供选定数量的穿接所述感测区域的第二电压线，来减小所述感测区域中的静态电容。
25.—种包括具有电容性元件的显示像素的触摸屏，所述触摸屏包括 在第一相位驱动的多条第一电压线；在与所述第一相位不同的第二相位驱动的多条第二电压线； 包括连接到所述第一电压线的像素的多个电容性元件的驱动区域；以及感测区域，其中所述第一电压线和所述第二电压线穿接所述感测区域，所述第二电压线配置成用于减小所述感测区域中的静态电容。
全文摘要
电容性触摸面板可以包括在第一相位驱动的多条正电压线。这些正电压线可以用于提供由一个或多个感测区域感测的驱动电容信号。该触摸面板还可以包括在与第一相位不同的第二相位驱动的多条负电压线。正和负电压线都可以穿接一个或多个感测区域。负相位电压线能够逆向作用并减小感测区域中的静态电容。
文档编号G06F3/041GK102341772SQ201080009978
公开日2012年2月1日 申请日期2010年2月2日 优先权日2009年2月2日
发明者M·尤斯弗波, S·P·霍泰玲 申请人:苹果公司