触摸感测系统及其驱动方法
【专利摘要】公开了一种触摸感测系统及其驱动方法。所述触摸感测系统包括：具有触摸传感器的触摸屏和给所述触摸传感器施加驱动信号的触摸感测电路。所述触摸感测电路给所述触摸屏的第一位置施加至少一个第一驱动信号并给所述触摸屏的第二位置施加至少一个第二驱动信号。当所述第一位置的RC延迟小于所述第二位置的RC延迟时，所述第二驱动信号的宽度和电压中的至少一个大于所述第一驱动信号，或者所述第二驱动信号的数量大于所述第一驱动信号的数量。
【专利说明】触摸感测系统及其驱动方法
[0001]本申请要求2012年11月16日提交的韩国专利申请10-2012-0130538和2012年11月22日提交的韩国专利申请10-2012-0132854的优先权，为了所有目的在此援引所述专利申请作为参考，如同在这里完全阐述一样。
【技术领域】
[0002]本发明涉及一种触摸感测系统及其驱动方法。
【背景技术】
[0003]配置用户接口(UI)，从而使用户能够与各种电子装置通讯，因而可根据用户需要容易且舒适地控制电子装置。用户接口的例子包括按键、键盘、鼠标、屏幕显示(0SD)、和具有红外通讯功能或射频(RF)通讯功能的遥控器。用户接口技术持续发展，以提高用户的感受性和处理便利性。近来用户接口已经发展到包括触摸Π、声音识别n、3D Π等。
[0004]电容触摸感测系统包括电容触摸屏，电容触摸屏具有比现有电阻触摸屏较佳的耐久性和精确度并能够识别多点触摸输入和接近触摸输入。因此，电容触摸感测系统可应用于各种用途。
[0005]使用触摸UI的移动信息终端的尺寸变得越来越大。因而，未来希望触摸UI应用于大尺寸显示装置，如计算机显示器。随着触摸屏的尺寸增大，触摸屏中使用的线的长度变长。因此，触摸屏的电阻和电容增大，施加给触摸屏的驱动信号的RC延迟增加。图1和2图解了 RC延迟的例子。
[0006]随着触摸屏的尺寸增大，RC延迟根据触摸屏的位置而变化。因此，提供给触摸屏的触摸传感器的电荷量变化，且在触摸传感器中发生不希望出现的残余电荷的放电延迟。因此，从触摸屏读取的信号的信噪比(通常缩写为SNR)不良。因为触摸屏的感测周期的长度由于触摸屏的尺寸增大而增加，所以触摸报告率(touch report rate)减小。当触摸报告率减小时，触摸灵敏度进一步降低。对于在感测周期期间通过感测触摸屏的触摸传感器而获得的触摸原始数据进行分析，以计算触摸原始数据的坐标，并收集触摸原始数据的坐标信息。所述触摸报告率是所收集的坐标信息传输到外部主机系统的速率或频率。当触摸报告率增大时，触摸输入与坐标识别之间的等待时间(latency)减小。因此，用户感觉到的触摸灵敏度增加。
[0007]图1图解了互电容触摸屏的一部分。在图1中，Txl到Tx5表示被施加驱动信号的Tx线，Rxl到Rx6表示接收触摸传感器Cm的电压的Rx线。互电容触摸屏TSP与驱动所述触摸屏TSP并接收触摸传感器Cm的电压的读出集成电路(ROIC)连接。ROIC给Tx线Txl到Tx5施加驱动信号并通过Rx线Rxl到Rx6接收触摸传感器Cm的电压。
[0008]如果与ROIC接近的触摸传感器Cm具有较小的RC延迟，则当给与ROIC接近的触摸传感器Cm施加驱动信号时,充入的电荷量AQl (参照图2)增加。另一方面,如果远离ROIC的触摸传感器Cm具有较大RC延迟，则当给远离ROIC的触摸传感器Cm施加驱动信号时，充入的电荷量AQ2 (参照图2)减少。随着RC延迟增大，触摸传感器Cm的放电时间增力口。因而，当触摸传感器Cm远离触摸屏TSP的被施加驱动信号的部分时，充入到触摸传感器Cm的电荷量由于RC延迟而减少，并且残余电荷的放电被延迟。
【发明内容】
[0009]本发明提供了一种在大尺寸触摸屏的整个表面上使触摸传感器的充电特性均匀的触摸感测系统及其驱动方法。
[0010]在一个方面中，一种触摸感测系统，包括:具有触摸传感器的触摸屏和配置成给所述触摸传感器施加驱动信号的触摸感测电路。
[0011]所述触摸感测电路给所述触摸屏的第一位置施加至少一个第一驱动信号并给所述触摸屏的第二位置施加至少一个第二驱动信号。
[0012]当所述第一位置的RC延迟小于所述第二位置的RC延迟时，所述第二驱动信号的宽度和电压中的至少一个大于所述第一驱动信号，或者所述第二驱动信号的数量大于所述第一驱动信号的数量。
[0013]在另一个方面中，一种驱动触摸感测系统的方法，包括:给所述触摸屏的第一位置施加至少一个第一驱动信号，以及给所述触摸屏的第二位置施加至少一个第二驱动信号。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]给本发明提供进一步理解并组成说明书一部分的附图图解了本发明的实施方式并与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中:
[0015]图1图解了互电容触摸屏的一部分；
[0016]图2图解了由于触摸屏的RC延迟，充入到触摸传感器的电荷量的不均匀性；
[0017]图3图解了根据本发明一典型实施方式的触摸感测系统；
[0018]图4是图3中所示的触摸屏的等效电路图；
[0019]图5到7图解了根据本发明一典型实施方式的触摸屏和显示面板的各种组合；
[0020]图8是Rx驱动电路的积分器的电路图；
[0021]图9是显示在触摸操作之前和之后触摸传感器的电压变化的波形图；
[0022]图10是显示根据本发明第一个实施方式的驱动信号的波形图；
[0023]图11是通过比较现有技术的驱动信号与根据本发明典型实施方式的图10中所示的驱动信号，显示触摸传感器的电荷量的变化的波形图；
[0024]图12图解了在根据本发明典型实施方式的触摸感测系统中连接触摸屏与触摸感测电路的例子；
[0025]图13图解了用于分离地驱动根据本发明典型实施方式的触摸感测系统中的触摸屏的方法；
[0026]图14是显示根据本发明第二个实施方式的驱动信号的波形图；
[0027]图15是显示根据本发明第三个实施方式的驱动信号的波形图；
[0028]图16是显示根据本发明第四个实施方式的驱动信号的波形图；
[0029]图17是根据本发明典型实施方式的驱动信号产生器的电路图；
[0030]图18是显示图17中所示的驱动信号产生器的导通/关断时序和开关的输出波形的波形图；[0031]图19是根据本发明另一个实施方式的驱动信号产生器的电路图；
[0032]图20是显示根据本发明第五个实施方式的驱动信号产生器的输出波形的波形图；
[0033]图21是显示根据本发明第六个实施方式的驱动信号的波形图；
[0034]图22是显示当图21中所示的驱动信号的宽度变化时电荷量变化的波形图；
[0035]图23是输出图21中所示的驱动信号的驱动信号产生器的典型电路图；
[0036]图24是显示图23中所示的驱动信号产生器的输入和输出信号的波形图；
[0037]图25是显示根据本发明第七个实施方式的驱动信号的波形图；
[0038]图26是显示根据本发明第八个实施方式的驱动信号的波形图；
[0039]图27是显示根据本发明第九个实施方式的驱动信号的波形图；
[0040]图28是显示根据本发明第十个实施方式的驱动信号的波形图；
[0041]图29是显示根据本发明第十一个实施方式的驱动信号的波形图；
[0042]图30显示了将多个触摸IC连接到触摸屏的例子。
【具体实施方式】
[0043]根据本发明典型实施方式的触摸感测系统可实现为通过多个电容传感器感测触摸输入的电容触摸屏。电容触摸屏包括多个触摸传感器。当通过等效电路观看时，每个触摸传感器都具有电容。电容触摸屏可分为自电容触摸屏和互电容触摸屏。在下面的描述中，将描述互电容触摸屏作为电容触摸屏的一个例子。也可以使用其他类型的电容触摸屏。
[0044]现在将详细描述本发明的实施方式，附图中图解了这些实施方式的一些例子。只要可能，在整个附图中将使用相同的参考数字表示相同或相似的部件。应当注意，如果确定已知技术可能误导本发明，则将省略这些已知技术的详细描述。
[0045]如图3到7中所示，根据本发明实施方式的触摸感测系统包括触摸屏TSP、显示驱动电路、触摸屏驱动电路等。如图5中所示，触摸屏TSP可贴附到显示面板DIS的上偏振板POLl。或者，如图6中所示，触摸屏TSP可形成在显示面板DIS的上偏振板POLl与上基板GLSl之间。或者，如图7中所示，触摸屏TSP的触摸传感器Cm可以以内嵌方式随显示面板DIS的像素阵列一起内置在显示面板DIS的下基板GLS2中，或者内置在基板“GLS或膜”之间。显示面板DIS的基板可由玻璃基板或膜基板制造。在图5到7中，“PIX”表示液晶单元的像素电极，“P0L2”表示下偏振板。
[0046]根据本发明实施方式的显示面板DIS可实现为诸如液晶显示器(IXD)、场发射显示器(FED)、等离子显示面板(PDP)、有机发光显示器和电泳显示器(EH))的平板显示器的显示面板。显示面板DIS的像素阵列包括形成在由数据线Dl到Dm和栅极线(或扫描线)Gl到Gn界定的像素区域中的多个像素，其中m和η是正整数。每个像素包括多个薄膜晶体管(TFT)、存储电容器Cst等。TFT形成在数据线Dl到Dm与栅极线Gl到Gn的交点处。显示面板DIS可包括用于实现彩色的滤色器。
[0047]显示驱动电路包括数据驱动电路12、扫描驱动电路14和时序控制器20。显示驱动电路给显示面板DIS的像素施加输入图像的视频数据电压。数据驱动电路12将从时序控制器20接收的数字视频数据RGB转换为正负模拟伽马补偿电压并输出数据电压。然后，数据驱动电路12将数据电压提供给数据线Dl到Dm。扫描驱动电路14依次给栅极线Gl到Gn提供与数据电压同步的栅极脉冲(或扫描脉冲)，并选择显示面板DIS的将要被施加数据电压的线。
[0048]时序控制器20从主机系统40接收时序信号，如垂直同步信号Vsync、水平同步信号Hsync、数据使能信号DE和主时钟MCLK。时序控制器20使用时序信号产生用于分别控制数据驱动电路12和扫描驱动电路14的操作时序的数据时序控制信号和扫描时序控制信号。数据时序控制信号包括源极采样时钟SSC、源极输出使能信号S0E、极性控制信号POL等。扫描时序控制信号包括栅极起始脉冲GSP、栅极移位时钟GSC、栅极输出使能信号GOE
坐寸ο
[0049]触摸屏TSP包括Tx线Txl到TxN (其中N是正整数)、与Tx线Txl到TxN交叉的Rx线Rxl到RxM (其中M是正整数)、以及形成在Tx线Txl到TxN与Rx线Rxl到RxM的交点处的MXN个触摸传感器Cm。每个触摸传感器Cm具有互电容。
[0050]触摸屏驱动电路包括触摸感测电路30和坐标计算器36。触摸屏驱动电路给触摸屏TSP提供驱动信号并感测触摸传感器Cm的电压变化。触摸屏驱动电路给主机系统40传输触摸输入位置的坐标信息。
[0051]主机系统40可实现为电视系统、机顶盒、导航系统、DVD播放器、蓝光播放器、个人计算机(PC)、家庭影院系统和电话系统之一。主机系统40包括内置有定标器(scaler)的芯上系统(SoC) (system on chip),由此将输入图像的数字视频数据RGB转换为适于在显示面板DIS上显示的格式。主机系统40给时序控制器20传输数字视频数据RGB和时序信号Vsync，Hsync, DE和MCLK。此外，主机系统40运行与从坐标计算器36接收的触摸数据的坐标信息XY相关的应用程序。
[0052]触摸感测电路30包括Tx驱动电路32、Rx驱动电路34、Tx/Rx控制器38等。
[0053]在正常操作模式中，触摸感测电路30使用Tx驱动电路32通过Tx线Txl到TxN给触摸传感器Cm施加驱动信号。触摸感测电路30通过Rx线Rxl到RxM和Rx驱动电路34与驱动信号同步地感测触摸传感器Cm的电压，并输出数字数据的触摸原始数据。
[0054]所述驱动信号补偿RC延迟，并可以以图10，12到16以及21到29中所示的波形产生所述驱动信号，从而即使在触摸屏TSP的任意位置处都使充入到触摸传感器Cm的电荷量均匀。触摸感测电路30可被集成进一个读出集成电路(ROIC)中。此外，触摸感测电路30和坐标计算器36可被集成进一个触摸集成电路中。
[0055]如果触摸屏TSP的尺寸和分辨率增加，则触摸屏TSP的Tx通道的数量和Rx通道的数量增加。因而，当触摸屏TSP的尺寸和分辨率增加时，如图30中所示，必须给触摸屏TSP连接两个或更多个触摸IC IC#1和IC#2。每个触摸IC IC#1和IC#2产生图10，12到16以及21到29中所示的波形的驱动信号。
[0056]在正常操作模式中，Tx驱动电路32响应于来自Tx/Rx控制器38的Tx设立信号(setup signal)选择将要输出驱动信号的Tx通道,并给与所选择的Tx通道连接的Tx线Txl到TxN施加驱动信号。Tx线Txl到TxN在驱动信号的高电位周期期间被充电并给触摸传感器Cm提供电荷。Tx线Txl到TxN在驱动信号的低电位周期期间放电。可连续给Tx线Txl到TxN提供N次驱动信号，从而触摸传感器Cm的电压通过Rx线Rxl到RxM在内置于Rx驱动电路34中的积分器的电容器Cs (参照图8)中累积N次，其中N是大于或等于2的正整数。[0057]如图8中所示，Rx驱动电路34与驱动信号同步地将触摸传感器Cm的电压累积在积分器的电容器Cs中并使用模拟-数字转换器(ADC)将累积的触摸传感器Cm的电压转换为数字数据，由此输出触摸原始数据。将描述在触摸操作之前和之后触摸传感器Cm的电压变化。当触摸传感器Cm被触摸时，在方程Q (电荷)=C (电容)XV (电压)中，触摸传感器Cm的电容减小。因此，在触摸操作之前和之后触摸传感器Cm的电压变化大于没有触摸输入的触摸传感器Cm的电压变化。因而，可通过触摸操作之前和之后触摸传感器Cm的电压变化判断是否产生触摸输入。Rx驱动电路34将触摸操作之前和之后触摸传感器Cm的电压变化转换为数字数据，即触摸原始数据，并将触摸原始数据提供给坐标计算器36。在图8和9中，“Vd”表示驱动信号的电压；“0P”表示积分器的运算放大器；“ 11”表示在触摸操作之前在积分器中累积触摸传感器的电压时的波形的例子；“12”表示在触摸操作之后在积分器中累积触摸传感器的电压时的波形的例子。
[0058]坐标计算器36执行预先确定的触摸识别算法，并比较在正常操作模式中从Rx驱动电路34接收的触摸原始数据与预先确定的阈值。触摸识别算法可使用任何公知的算法。触摸识别算法检测大于或等于所述阈值的触摸原始数据。大于或等于所述阈值的触摸原始数据被确定为从产生触摸输入的触摸传感器Cm获得的触摸数据。坐标计算器36执行触摸识别算法并给大于或等于所述阈值的每个触摸原始数据指定识别码。坐标计算器36计算大于或等于所述阈值的触摸原始数据的坐标。坐标计算器36将大于或等于所述阈值的每个触摸原始数据的识别码和坐标信息传输到主机系统40。坐标计算器36可实现为微控制器单元(MCU)。
[0059]图10是显示根据本发明实施方式的触摸屏的驱动信号的波形图。图11是通过比较现有技术的驱动信号与根据本发明实施方式的图10中所示的驱动信号，显示触摸传感器的电荷量的变化的波形图。更具体地说，在图11中，(a)显示了现有技术的驱动信号；(b)显示了根据本发明实施方式的驱动信号。
[0060]如图10和11中所示，按照包括预充电周期tl、高电位保持周期t2、放电加速周期t3和参考电位周期t4的多阶波形，产生根据本发明实施方式的驱动信号。预充电周期tl设定为早于高电位保持周期t2。放电加速周期t3设定为晚于高电位保持周期t2并早于参考电位周期t4。
[0061]在预充电周期tl期间，给触摸传感器Cm直接施加大于高电位驱动电压Vd的正的预充电电压Vpre。如图11的(b)中所示，触摸传感器Cm在预充电周期tl期间被急剧地充电至预充电电压Vpre。如图11的(a)中所示，在现有技术的驱动信号中，触摸传感器Cm被充电至高电位驱动电压Vd，而没有预充电周期tl。在图11中，“ Λ Q”表示充入触摸传感器Cm的电荷量。高电位驱动电压Vd可设为大约2V到3V。根据预充电效果和驱动信号的宽度W，适当地选择预充电电压Vpre。
[0062]在高电位保持周期t2期间，给触摸传感器Cm直接施加高电位驱动电压Vd，因而触摸传感器Cm被充电至高电位驱动电压VcL如图11的(b)中所示，触摸传感器Cm的电压在预充电周期tl期间急剧地升高，然后在高电位保持周期t2期间放电至高电位驱动电压Vd0然后，触摸传感器Cm的电压保持在高电位驱动电压Vd。
[0063]在放电加速周期t3期间，给触摸传感器Cm直接施加反极性放电电压Vdis，因而触摸传感器Cm放电。如图11的(b)中所示，触摸传感器Cm在放电加速周期t3期间急剧地放电。
[0064]在参考电位周期t4期间，给触摸传感器Cm直接施加低电位参考电压Vref，因而触摸传感器Cm放电。低电位参考电压Vref设定为小于高电位驱动电压Vd且大于反极性放电电压Vdis。低电位参考电压Vref可设定为地电平电压或0V。如图11的(b)中所示，触摸传感器Cm在参考电位周期t4期间放电至低电位参考电压Vref。
[0065]从图11的(a)和(b)之间的对比可以看出，本发明实施方式可在较短时间周期内通过预充电效果充分增加触摸传感器Cm的电荷量△ Q，并可通过给触摸传感器Cm施加反极性放电电压Vdis在较短时间周期内将触摸传感器Cm放电。因而，本发明实施方式可给具有较大RC延迟的触摸屏TSP的触摸传感器Cm充分且均匀地提供电荷并快速地将触摸传感器Cm放电，由此降低触摸信号的噪声。因此，可提高触摸信号的信噪比(通常缩写为SNR)。此外，本发明实施方式可减小触摸传感器Cm的充电时间和放电时间，以减小驱动信号的宽度W。因此，本发明实施方式可减小触摸报告率并可提高触摸灵敏度。
[0066]如图12中所示，触摸感测电路30 —般设置为靠近触摸屏TSP的一侧。因为触摸感测电路30与触摸屏TSP连接，所以随着触摸屏TSP远离触摸感测电路30，触摸屏TSP的RC延迟增大。如图13和14中所示，考虑到触摸屏TSP的取决于触摸屏TSP位置的RC延迟偏差，根据本发明实施方式的触摸感测系统可根据触摸屏TSP的位置不相同地设定驱动信号的预充电电压Vpre和反极性放电电压Vdis。 [0067]图14是显示根据本发明第二个实施方式的驱动信号的波形图。
[0068]如图13和14中所示，触摸屏TSP可被划分为多个块BI到B3。每个块BI到B3包括被施加驱动信号的至少两条Tx线。图13显示了触摸屏TSP被划分为三个块BI到B3。但触摸屏TSP被划分的块数并不限于三。
[0069]因为触摸屏TSP的第一块BI设置为最靠近触摸感测电路30，所以第一块BI的RC延迟小于第二和第三块B2和B3的RC延迟。另一方面，因为触摸屏TSP的第三块B3设置为最远离触摸感测电路30，所以第三块B3的RC延迟大于第一和第二块BI和B2的RC延迟。第二块B2的RC延迟大于第一块BI的RC延迟且小于第三块B3的RC延迟。这些块的RC延迟间的差别决定了触摸传感器Cm不同的充电和放电特性。例如，形成在具有较小RC延迟的位置处的触摸传感器Cm的充电时间和放电时间短于形成在具有较大RC延迟的位置处的触摸传感器Cm的充电时间和放电时间。
[0070]如图14中所示，根据本发明实施方式的触摸感测系统可不相同地设定触摸屏TSP被划分的各块的预充电电压Vpre和反极性放电电压Vdis。预充电电压Vpre和反极性放电电压Vdis被设定为与RC延迟成比例。
[0071]如图13中所示，当触摸屏TSP被划分为多个块BI到B3因而被分离地驱动时，如图14中所示，施加给块BI到B3的驱动信号的预充电电压Vpre和反极性放电电压Vdis与触摸屏TSP的RC延迟成比例。例如，施加给第一块BI的Tx线的驱动信号的预充电电压Vpre和反极性放电电压Vdis被设定为小于第二和第三块B2和B3，或者被设定为最小值。施加给第一块BI的驱动信号可被设定为具有与现有技术的驱动信号相同的波形。此外，施加给第三块B3的Tx线的驱动信号的预充电电压Vpre和反极性放电电压Vdis被设定为大于第一和第二块BI和B2。施加给第二块B2的Tx线的驱动信号的预充电电压Vpre和反极性放电电压Vdis被设定为大于第一块BI并被设定为小于第三块B3。[0072]可根据触摸屏TSP的尺寸或充电和放电特性，如图15和16中所示地修改根据本发明实施方式的驱动信号。
[0073]图15是显示根据本发明第三个实施方式的驱动信号的波形图。图16是显示根据本发明第四个实施方式的驱动信号的波形图。如图15中所示，按照包括预充电周期tl、高电位保持周期t2和参考电位周期t4但不包括放电加速周期t3的多阶波形，产生根据本发明实施方式的驱动信号。或者，如图16中所示，按照包括高电位保持周期t2、放电加速周期t3和参考电位周期t4但不包括预充电周期tl的多阶波形，产生根据本发明实施方式的驱动信号。
[0074]图17是根据本发明实施方式的驱动信号产生器的典型电路图。图17中所示的驱动信号产生器可内置于Tx驱动电路32中。图18是显示图17中所示的驱动信号产生器的导通/关断时序和开关的输出波形的波形图。
[0075]如图17和18中所示，根据本发明实施方式的驱动信号产生器包括多个开关SO到S3。每个开关SO到S3可实现为晶体管，例如金属氧化物半导体场效应晶体管(M0SFET)。开关SO到S3由Tx/Rx控制器38控制。
[0076]第一开关SO响应于第一控制信号CTRLO给驱动信号产生器的输出端提供低电位参考电压Vref。驱动信号产生器的输出端与Tx线连接。第二开关SI响应于第二控制信号CTRLl给驱动信号产生器的输出端提供第一电压VI。第一电压Vl可被选择作为上述正的预充电电压Vpre。第三开关S2响应于第三控制信号CTRL2给驱动信号产生器的输出端提供第二电压V2。第二电压V2可被选择作为上述高电位驱动电压Vd。第四开关S3响应于第四控制信号CTRL3给驱动信号产生器的输出端提供第三电压V3。第三电压V3可被选择作为上述反极性放电电压Vdis。当以高逻辑电压“H”产生控制信号CTRLO到CTRL3时，开关SO到S3导通。如图18中所示，以高逻辑电压“H”依次产生控制信号CTRLO到CTRL3。因而，开关SO到S3依次导通并产生图10以及14到16中所示的驱动信号。按照包括给触摸传感器Cm施加第一电压Vl的预充电周期、给触摸传感器Cm施加小于第一电压Vl的第二电压V2的高电位保持周期、给触摸传感器Cm施加小于第二电压V2的第三电压V3的放电加速周期、和给触摸传感器Cm施加小于第二电压V2且大于第三电压V3的参考电压Vref的参考电位周期的多阶波形，产生所述驱动信号。在图15和16所示的驱动信号中，可省略第二开关SI和第四开关S3。
[0077]使用上述多阶波形的驱动信号进行根据本发明实施方式的用于驱动触摸感测系统的方法。更具体地说，所述方法包括给触摸传感器Cm施加具有上述多阶波形的驱动信号的第一电压Vl以将触摸传感器Cm预充电的步骤、给触摸传感器Cm施加第二电压V2以将触摸传感器Cm的电压保持在高电位电压的步骤、给触摸传感器Cm施加第三电压V3以加速触摸传感器Cm的放电的步骤、以及给触摸传感器Cm施加参考电压Vref以保持触摸传感器Cm的放电的步骤。
[0078]如图19中所示，电阻R和电容器C可连接在驱动信号产生器的输出端与地电平电压源GND之间。电阻R和电容器C去除诸如纹波(ripple)的噪声，并稳定输出电压。加法器61和波形产生器62可与驱动信号产生器的输出端连接。波形产生器62可产生诸如正弦波、三角波和锯齿波的波形。加法器61将波形产生器62的输出与驱动信号产生器施加的多阶波形的电压相加。当波形产生器62的输出为正弦波时，可产生如图20中所示的加法器61的输出，即驱动信号。图20是显示根据本发明第五个实施方式的驱动信号产生器的输出波形的波形图。如上所述，根据本发明实施方式的驱动信号的至少一部分可包括正弦波、三角波和锯齿波之一并可以以各种波形进行修改。
[0079]如图12和13中所示，触摸感测电路30设置于靠近触摸屏TSP —侧的位置处。如上所述，因为触摸感测电路30与触摸屏TSP连接，所以随着触摸屏TSP远离触摸感测电路30，触摸屏TSP的RC延迟增大。根据本发明实施方式的触摸感测系统可产生图21到29中所示的驱动信号，从而补偿根据触摸屏TSP的位置而变化的触摸屏TSP的RC延迟。如图21到29中所示，驱动信号的宽度和电压中的至少一个与触摸屏的RC延迟成比例地增加，或者驱动信号的数量与触摸屏的RC延迟成比例地增加。此外，如图21到29中所示，每个驱动信号可包括预充电周期和放电加速周期中的至少一个。
[0080]图21是显示根据本发明第六个实施方式的驱动信号的波形图。图22是显示当图21中所示的驱动信号的宽度变化时电荷量变化的波形图。
[0081]如图21和22中所示，按照与图13相同的方式，触摸屏TSP被划分为多个块BI到B3。每个块BI到B3包括被施加驱动信号的两条或多条Tx线。
[0082]因为与其他块B2和B3相比，触摸感测电路30更靠近第一块BI，所以第一块BI的RC延迟小于其他块B2和B3的RC延迟。另一方面，因为第三块B3离触摸感测电路30最远，所以第三块B3具有最大的RC延迟。因而，第二块B2的RC延迟大于第一块BI的RC延迟且小于第三块B3的RC延迟。这些块的RC延迟间的这种差别导致触摸传感器Cm的充电特性不同。例如，形成在具有较小RC延迟的位置处的触摸传感器Cm的电荷量大于形成在具有较大RC延迟的位置处的触摸传感器Cm的电荷量。
[0083]当触摸屏TSP被划分为多个块BI到B3并由此被分离地驱动时，施加给属于同一块的Tx线的驱动信号的宽度被设定为相等。另一方面，施加给不同块的驱动信号的宽度不同。
[0084]当触摸屏TSP被划分为多个块BI到B3并由此被分离地驱动时，如图21中所示，施加给块BI到B3的驱动信号的宽度Wl到W3与块BI到B3的RC延迟成比例。例如，施加给具有较小RC延迟的第一块BI的Tx线的驱动信号的宽度Wl被设定为小于其他块B2和B3的宽度W2和W3。施加给具有较大RC延迟的第三块B3的Tx线的驱动信号的宽度W3被设定为大于其他块BI和B2的宽度Wl和W2。施加给第二块B2的Tx线的驱动信号的宽度W2被设定为大于第一块BI的宽度Wl且小于第三块B3的宽度W3。
[0085]如图21中所示，本发明实施方式可不相同地设定施加给不同块的驱动信号的宽度Wl到W3，但并不限于此。例如，施加给第一条Tx线Txl的驱动信号具有最小的宽度，且随着到达第N条Tx线TxN，驱动信号的宽度可与RC延迟成比例地逐渐增加。
[0086]现有技术给所有触摸传感器Cm施加具有相同宽度的驱动信号，而没有考虑到触摸屏TSP的RC延迟。在图22中，上面的波形图显示了根据现有技术的典型驱动信号的波形图，其在触摸屏TSP的所有位置处以相同波形施加驱动信号。结果，在现有技术中，具有较大RC延迟的触摸传感器Cm的电荷量AQ较小。另一方面，如图22的下面的波形图所示，本发明实施方式增加了施加给具有较大RC延迟的触摸传感器Cm的驱动信号的宽度。结果，本发明实施方式可增加施加给具有较大RC延迟的触摸传感器Cm的驱动电压Vd的保持时间，因而该触摸传感器Cm的电荷量Λ Q可增加至具有较小RC延迟的触摸传感器Cm的电荷量。因而，本发明实施方式可使触摸屏TSP的所有位置处的触摸传感器Cm的电荷量均匀。
[0087]图23是输出图21中所示的驱动信号的驱动信号产生器的典型电路图。驱动信号产生器可内置于Tx驱动电路32中。图24是显示图23中所示的驱动信号产生器的输入和输出信号的波形图。
[0088]如图23和24中所示，驱动信号产生器可实现为脉冲宽度调制器(PWM)电路。PWM电路可简单地实现为比较器C0MP。给比较器COMP输入调制信号和锯齿波信号。当调制信号的电压大于锯齿波信号的电压时，比较器COMP产生高电位输出，并产生具有根据调制信号的电压电平而变化的宽度Wl到W3的驱动信号。因而，通过使用随触摸屏TSP的RC延迟增大而增加调制信号的电压的方法，根据本发明实施方式的触摸感测系统可产生具有与触摸屏TSP的RC延迟成比例的宽度的驱动信号。
[0089]图25是显示根据本发明第七个实施方式的驱动信号的波形图。图26是显示根据本发明第八个实施方式的驱动信号的波形图。
[0090]如图25中所示，根据本发明实施方式的触摸感测系统可与触摸屏TSP的RC延迟成比例地控制驱动信号的数量。在同一时间周期，施加给具有较大RC延迟的触摸屏TSP的触摸传感器Cm的驱动信号的数量大于施加给具有较小RC延迟的触摸屏TSP的触摸传感器Cm的驱动信号的数量。随着驱动信号的数量增加，触摸传感器Cm的电荷量增加。可通过脉冲频率调制(PFM)电路或脉冲位置调制(PPM)电路产生图25中所示的驱动信号。
[0091]如图26中所示，根据本发明实施方式的触摸感测系统可与触摸屏TSP的RC延迟成比例地控制驱动信号的电压Vl到V3。施加给具有较大RC延迟的触摸屏TSP的触摸传感器Cm的驱动信号的电压大于施加给具有较小RC延迟的触摸屏TSP的触摸传感器Cm的驱动信号的电压。随着驱动信号的电压增加，触摸传感器Cm的电荷量增加。可通过脉冲幅度调制(PAM)电路产生图26中所示的驱动信号。
[0092]图21，25和26中所示的驱动信号可被修改为如图27到29中所示的包括预充电周期tl和放电加速周期t3的波形。此外，根据本发明实施方式的触摸感测系统可如图13中所示以每一块为基础控制图21到29中所示的驱动信号。驱动信号的宽度和电压中的至少一个与触摸屏TSP的RC延迟成比例地增加，或者驱动信号的数量与触摸屏TSP的RC延迟成比例地增加。
[0093]如上所述，本发明实施方式与触摸屏TSP的RC延迟成比例地增加了驱动信号的宽度和电压中的至少一个，或者与触摸屏TSP的RC延迟成比例地增加了驱动信号的数量。因此，即使触摸屏的尺寸增加，本发明实施方式仍可补偿触摸屏的RC延迟并使触摸传感器的充电特性均匀，由此增加触摸传感器的电荷量。此外，根据本发明实施方式的触摸感测系统在驱动信号的预充电周期期间将触摸传感器预充电，由此提高触摸传感器的充电速率。本发明实施方式在驱动信号的放电加速周期期间加速触摸传感器的放电。结果，本发明实施方式快速且均匀地将触摸传感器充电至充足的电荷量并在较短时间周期内释放不希望出现的残余电荷。即使触摸屏的尺寸增加，本发明实施方式仍可降低触摸信号的噪声并可提高触摸灵敏度。
[0094]尽管参照多个示例性的实施方式描述了本发明，但应当理解，本领域技术人员能设计出落在本发明的原理的范围内的多个其他修改例和实施方式。更具体地说，在说明书、附图和所附权利要求的范围内，在组成部件和/或主题组合构造的配置中可进行各种变化和修改。除了组成部件和/或配置中的变化和修改之外，替代使用对于本领域技术人员来说也将是显而易见的。
【权利要求】
1.一种触摸感测系统，包括: 具有触摸传感器的触摸屏；和 配置成给所述触摸传感器施加驱动信号的触摸感测电路， 其中所述触摸感测电路给所述触摸屏的第一位置施加至少一个第一驱动信号并给所述触摸屏的第二位置施加至少一个第二驱动信号， 其中当所述第一位置的Re延迟小于所述第二位置的RC延迟时，所述第二驱动信号的宽度和电压中的至少一个大于所述第一驱动信号，或者所述第二驱动信号的数量大于所述第一驱动信号的数量。
2.根据权利要求1所述的触摸感测系统，其中所述第一和第二驱动信号的每一个的宽度和电压中的至少一个与所述RC延迟成比例地增加，或者第一驱动信号的数量和第二驱动信号的数量与所述RC延迟成比例地增加。
3.根据权利要求1所述的触摸感测系统，其中所述触摸屏被划分为多个块， 其中所述多个块的每一个都包括被施加所述驱动信号的至少两条线， 其中施加给一个块的驱动信号的宽度、电压和数量相同， 其中在所述多个块之中施加给具有相对大RC延迟的块的驱动信号的宽度和电压中的至少一个大于施加给具有相对小RC延迟的块的驱动信号，或者在所述多个块之中施加给具有相对大RC延迟的块的驱动信号的数量大于施加给具有相对小RC延迟的块的驱动信号的数量。
4.根据权利要求1所述的触摸感测系统，其中所述驱动信号包括给所述触摸传感器施加第一电压的预充电周期、以及给所述触摸传感器施加小于所述第一电压的第二电压的高电位保持周期， 其中所述预充电周期被设定为早于所述高电位保持周期。
5.根据权利要求4所述的触摸感测系统，其中所述驱动信号进一步包括给所述触摸传感器施加小于所述第二电压的第三电压的放电加速周期、以及给所述触摸传感器施加小于所述第二电压且大于所述第三电压的参考电压的参考电位周期， 其中所述放电加速周期被设定为位于所述高电位保持周期与所述参考电位周期之间。
6.根据权利要求5所述的触摸感测系统，其中所述驱动信号以正弦波、三角波和锯齿波中的一种波形产生。
7.根据权利要求6所述的触摸感测系统，其中所述触摸屏被划分为多个块， 其中所述多个块的每一个都包括被施加所述驱动信号的至少两条线， 其中施加给一个块的所述第一和第三电压彼此相等， 其中施加给所述多个块中的一个块的所述第一和第三电压被设定为与施加给其他块的所述第一和第三电压不同。
8.根据权利要求7所述的触摸感测系统，其中所述第一和第三电压与所述触摸屏的RC延迟成比例。`
9.根据权利要求8所述的触摸感测系统，其中施加给最靠近所述触摸感测电路设置的第一块的驱动信号的所述第一和第三电压被设定为小于施加给其他块的所述第一和第三电压或者被设定为最小值。
10.根据权利要求9所述的触摸感测系统，其中施加给最远离所述触摸感测电路设置的第三块的驱动信号的所述第一和第三电压大于施加给其他块的所述第一和第三电压， 其中施加给位于所述第一块与所述第三块之间的第二块的驱动信号的所述第一和第三电压大于施加给所述第一块的驱动信号的所述第一和第三电压并小于施加给所述第三块的驱动信号的所述第一和第三电压。
11.一种驱动触摸感测系统的方法，所述触摸感测系统包括:具有触摸传感器的触摸屏和给所述触摸传感器施加驱动信号的触摸感测电路，所述方法包括: 给所述触摸屏的第一位置施加至少一个第一驱动信号；以及 给所述触摸屏的第二位置施加至少一个第二驱动信号， 其中当所述第一位置的Re延迟小于所述第二位置的RC延迟时，所述第二驱动信号的宽度和电压中的至少一个大于所述第一驱动信号，或者所述第二驱动信号的数量大于所述第一驱动信号的数量。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一和第二驱动信号的每一个的宽度和电压中的至少一个与所述RC延迟成比例地增加，或者第一驱动信号的数量和第二驱动信号的数量与所述RC延迟成比例地增加。
13.根据权利要求11所述的方法，其中所述触摸屏被划分为多个块， 其中所述多个块的每一个都包括被施加所述驱动信号的至少两条线， 其中施加给一个块的驱动信号的宽度、电压和数量相同， 其中在所述多个块之中施加给具有相对大RC延迟的块的驱动信号的宽度和电压中的至少一个大于施加·给具有相对小RC延迟的块的驱动信号，或者在所述多个块之中施加给具有相对大RC延迟的块的驱动信号的数量大于施加给具有相对小RC延迟的块的驱动信号的数量。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述驱动信号包括给所述触摸传感器施加第一电压的预充电周期、以及给所述触摸传感器施加小于所述第一电压的第二电压的高电位保持周期， 其中所述预充电周期被设定为早于所述高电位保持周期。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述驱动信号进一步包括给所述触摸传感器施加小于所述第二电压的第三电压的放电加速周期、以及给所述触摸传感器施加小于所述第二电压且大于所述第三电压的参考电压的参考电位周期， 其中所述放电加速周期被设定为位于所述高电位保持周期与所述参考电位周期之间。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述触摸屏被划分为多个块， 其中所述多个块的每一个都包括被施加所述驱动信号的至少两条线， 其中施加给一个块的所述第一和第三电压彼此相等， 其中施加给所述多个块中的一个块的所述第一和第三电压被设定为与施加给其他块的所述第一和第三电压不同。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述第一和第三电压与所述触摸屏的RC延迟成比例。
18.根据权利要求17所述的方法，其中施加给最靠近所述触摸感测电路设置的第一块的驱动信号的所述第一和第三电压被设定为小于施加给其他块的所述第一和第三电压或者被设定为最小值。
19.根据权利要求18所述的方法，其中施加给最远离所述触摸感测电路设置的第三块的驱动信号的所述第一和第三电压大于施加给其他块的所述第一和第三电压， 其中施加给位于所述第一块与所述第三块之间的第二块的驱动信号的所述第一和第三电压大于施加给所述第一块的驱动信号的所述第一和第三电压并小于施加给所述第三块的驱动信号的 所述第一和第三电压。
【文档编号】G06F3/041GK103823587SQ201310575027
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2013年11月15日 优先权日:2012年11月16日
【发明者】徐尚佑, 李在度, 郑氾, 崔星弼 申请人:乐金显示有限公司