專利名稱：一種觸控電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及觸控屏的觸控電路，尤其涉及一種觸控顯示屏的觸控電路。
背景技術(shù)：
觸控屏發(fā)展至今已廣泛用于個(gè)人計(jì)算機(jī)、智能電話、公共信息、智能家電、工業(yè)控 制等眾多領(lǐng)域。在目前的觸控領(lǐng)域，主要有電阻式觸控屏、光電式觸控屏、超聲波式觸控屏、 平面電容式觸控屏，近年來投射電容式觸控屏發(fā)展迅速。但目前這些觸控屏均具有各自的 技術(shù)缺點(diǎn)，造成它們雖然在某些特殊場合已廣為采用，但難以在普通顯示屏上推廣應(yīng)用。顯示屏與觸控屏是對孿生產(chǎn)品，現(xiàn)有技術(shù)中，通常顯示屏與觸控屏各自獨(dú)立承擔(dān) 顯示和觸控任務(wù)。目前這種分立式的具有觸控功能的平板顯示器以顯示屏、顯示驅(qū)動(dòng)器、觸 控屏、觸控信號檢測器、背光源等部件構(gòu)成，觸控屏有應(yīng)用不同感測原理的電阻式、電容式、 電磁式、超聲波式和光電式等，顯示屏有無源液晶顯示屏(TN/STN-LCD)、有源液晶顯示屏 (TFT-IXD)、有機(jī)發(fā)光二極管顯示屏(OLED、AM-0LED)、等離子體顯示屏(PDP)、納米碳管顯 示屏、電子紙(e-paper)等。帶有觸控屏的平板顯示器是將分體的觸控屏與顯示屏層疊在 一起，通過觸控屏探測到觸摸點(diǎn)的平面位置，再使顯示屏上的光標(biāo)跟隨觸摸點(diǎn)定位。觸控屏 與顯示屏的層疊使得觸控式平板顯示器變厚變重成本增加；在觸控屏置于顯示屏前面時(shí)， 觸控屏感測電極產(chǎn)生的反射又會(huì)使得顯示不均勻和在強(qiáng)外界光環(huán)境下顯示對比度的下降， 影響顯示效果。將觸控板和顯示屏集成為一體，使具有觸控功能的平板顯示器變得更加輕 薄，是人們努力的方向。找出一種解決上述的結(jié)構(gòu)復(fù)雜問題的方案，提高電容式觸控屏的可靠性、改善顯 示效果、壓縮厚度、降低成本，以簡潔的方法實(shí)現(xiàn)平板顯示器觸控功能是必要的。申請?zhí)枮?006100948141、名稱為《觸控式平板顯示器》和申請?zhí)枮?2006101065583、名稱為《具有觸控功能的平板顯示器》的中國發(fā)明專利說明書，分別揭示了 一種觸控探測電路與顯示屏電極之間的連接方式，通過模擬開關(guān)或加載電路使顯示屏電極 既傳輸顯示驅(qū)動(dòng)信號，又傳輸并感測觸控信號，顯示驅(qū)動(dòng)和觸控探測時(shí)分復(fù)用或同時(shí)共用 顯示屏電極，顯示屏電極既用于顯示驅(qū)動(dòng)又用于觸控探測，從而創(chuàng)新性地提出了“觸控式平 板顯示器”的概念。申請?zhí)枮?009102035358、名稱為《一種觸控式平板顯示器的驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)》的中國發(fā) 明專利說明書，申請?zhí)枮?009101399060、名稱為《一種觸控式平板顯示器的驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)》的中 國發(fā)明專利說明書，申請?zhí)枮?00810133417X、名稱為《一種觸控式平板顯示器》的中國發(fā)明 專利說明書，則又對觸控式平板顯示器做出了進(jìn)一步的改進(jìn)。申請?zhí)枮?00910140965X、名稱為《一種數(shù)字式電容觸控屏》的中國發(fā)明專利說明 書，則提出了一種電容式觸控屏，讓電容式觸控屏在平面上以數(shù)字化的方式定位，提高了定 位的精度。上述中國專利所揭示的這類觸控式平板顯示器或觸控屏基本工作原理是，利用顯 示屏上兩組相交的電極作為觸控傳感電極，電極組的各條電極線連接觸控激勵(lì)源，觸控激勵(lì)源向電極線施加交流或直流的觸控激勵(lì)信號。當(dāng)人的手指或其他觸控物靠近或接觸某條 電極線時(shí)，觸控電路通過探測各條電極線觸控信號變化的大小，從而找出手指或其他觸控 物在顯示屏上的位置。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種觸控電路，解決觸控信號產(chǎn)生和檢測電路的框架結(jié) 構(gòu)問題。為此，本實(shí)用新型提出一種觸控電路，通過對觸控屏或觸控顯示屏上電極組中的 電極線施加觸控信號，并采用瞬時(shí)值測量法、平均值測量法、時(shí)間特征測量法和相移測量法 等檢測方法檢測采樣點(diǎn)上觸控信號的變化，來探測電極線是否被觸碰；所述觸控電路具有 向電極線施加觸控信號的觸控激勵(lì)源、和檢測電極線上觸控信號變化的觸控信號檢測電 路，觸控信號檢測電路具有信號檢測通道、數(shù)據(jù)采樣通道、數(shù)據(jù)處理和時(shí)序控制電路；每一 信號檢測通道至少具有差分放大電路；每一數(shù)據(jù)采樣通道至少具有一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路；數(shù) 據(jù)處理和時(shí)序控制電路是由具有數(shù)據(jù)運(yùn)算能力、數(shù)據(jù)輸出輸入接口的中央處理器組成；所 述觸控激勵(lì)源通過信號檢測通道與觸控屏或觸控顯示屏上電極線相連接，所述信號檢測通 道連接觸控屏或觸控顯示屏上電極線，數(shù)據(jù)采樣通道連接信號檢測通道，數(shù)據(jù)處理和時(shí)序 控制電路連接數(shù)據(jù)采樣通道；所述信號檢測通道接收采樣點(diǎn)的觸控信號并做差分放大處理 后輸出給數(shù)據(jù)采樣通道，數(shù)據(jù)采樣通道對此信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸出數(shù)字信號給數(shù)據(jù)處理 和時(shí)序控制電路，數(shù)據(jù)處理和時(shí)序控制電路接收此數(shù)字信號進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及觸控判斷。進(jìn)一步地，在本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例中所述觸控屏是電容式觸控屏或顯示器式觸控屏。所述信號檢測通道具有至少兩個(gè)串聯(lián)或并聯(lián)的差分放大電路。所述信號檢測通道內(nèi)除了具有差分放大電路以外，還具有體現(xiàn)累計(jì)性數(shù)據(jù)或平均 性數(shù)據(jù)的測量電路。所述信號檢測通道內(nèi)體現(xiàn)累計(jì)性數(shù)據(jù)或平均性數(shù)據(jù)的測量電路，是設(shè)置在差分放 大電路之前，或是設(shè)置在差分放大電路之后，或是設(shè)置在兩個(gè)串聯(lián)的差分放大電路之間。所述信號檢測通道內(nèi)具有自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出電位的基準(zhǔn)電位產(chǎn)生單元，所述基準(zhǔn)電位 產(chǎn)生單元的輸入端連接差分放大電路的一個(gè)輸出端，基準(zhǔn)電位產(chǎn)生單元的輸出端連接差分 放大電路的一個(gè)輸入端，基準(zhǔn)電位產(chǎn)生單元為反饋調(diào)節(jié)電路。所述信號檢測通道內(nèi)具有自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出電位的基準(zhǔn)電位產(chǎn)生單元，所述基準(zhǔn)電位 產(chǎn)生單元的輸入端連接數(shù)據(jù)處理和時(shí)序控制電路所控制的數(shù)模轉(zhuǎn)換電路的輸出端，基準(zhǔn)電 位產(chǎn)生單元的輸出端連接差分放大電路的一個(gè)輸入端，基準(zhǔn)電位產(chǎn)生單元為反饋調(diào)節(jié)電路。所述信號檢測通道除了具有差分放大電路以外，還具有測量相位移動(dòng)或測量時(shí)間 特性的測量電路。所述測量電路包括第一既定電位產(chǎn)生單元、第二既定電位產(chǎn)生單元、第一比較器、 第二比較器和計(jì)數(shù)器；所述信號檢測通道接收采樣點(diǎn)的第一觸控信號并耦合到第一比較器 的第一輸入端，第一既定電位產(chǎn)生單元輸出第一既定電位并耦合到第一比較器的第二輸入 端，第一比較器的輸出端耦合到計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)計(jì)數(shù)端；所述信號檢測通道接收采樣點(diǎn)的第二觸控信號并耦合到第二比較器的第一輸入端，第二既定電位產(chǎn)生單元輸出第二既定電位 并耦合到第二比較器的第二輸入端，第二比較器的輸出端耦合到計(jì)數(shù)器的停止計(jì)數(shù)端，計(jì) 數(shù)器輸出讀數(shù)到數(shù)據(jù)處理和時(shí)序控制電路。所述信號檢測通道內(nèi)的差分放大電路的一個(gè)輸入端連接觸控屏上一條或多條電 極線組成的電極線組，另一個(gè)輸入端連接觸控激勵(lì)源的輸出端、或連接觸控電路的地端、或 連接觸控電路的正電源端、或連接觸控電路的負(fù)電源端、或連接對比電路中的一點(diǎn)、或連接 觸控屏上另一組電極線。所述信號檢測通道對電極線的輸入阻抗在5ΚΩ或5ΚΩ以上。所述信號檢測通道內(nèi)具有對觸控激勵(lì)源的觸控信號頻率的選通電路。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)對比的有益效果是要完成對觸控動(dòng)作的探測，需要相應(yīng)的觸控信號檢測電路來檢測觸控信號的變化 信息。本實(shí)用新型揭示了相關(guān)的觸控信號檢測電路結(jié)構(gòu)。

附圖1是一種TFT-IXD顯示器典型的結(jié)構(gòu)圖；附圖2是一種TFT-IXD的顯示子像素的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖3是一種TFT-IXD液晶顯示屏常規(guī)顯示驅(qū)動(dòng)的時(shí)序圖；附圖4是一種TFT-IXD顯示屏的觸控顯示器的結(jié)構(gòu)圖；附圖5是一種時(shí)分復(fù)用顯示屏電極的時(shí)序圖；附圖6是具體實(shí)施方式
一的觸控激勵(lì)信號波形圖；附圖7是具體實(shí)施方式
二的觸控激勵(lì)信號波形圖；附圖8是具體實(shí)施方式
三的觸控激勵(lì)信號波形圖；附圖9是具體實(shí)施方式
四的觸控激勵(lì)信號波形圖；附圖10是具體實(shí)施方式
五的觸控激勵(lì)信號波形圖；附圖11是具體實(shí)施方式
六的觸控激勵(lì)信號波形圖；附圖12是具體實(shí)施方式
七、方式八的時(shí)分復(fù)用顯示屏電極的時(shí)序圖；附圖13是具體實(shí)施方式
七、方式八的觸控激勵(lì)信號波形圖；附圖14是在外場下正性液晶材料分子排列順序圖；附圖15是在外場下負(fù)性液晶材料分子排列順序圖；附圖16是具體實(shí)施方式
九的時(shí)分復(fù)用顯示屏電極時(shí)序圖；附圖17是具體實(shí)施方式
十的時(shí)分復(fù)用顯示屏電極時(shí)序圖；附圖18是手指觸摸顯示屏?xí)r的等效電路圖；附圖19是觸摸所產(chǎn)生的觸控信號泄漏電流Δ i隨頻率變化的曲線圖；附圖20是COM電極設(shè)置在上基板玻璃上時(shí)，手指觸摸顯示屏?xí)r的等效電路圖；附圖21是觸控激勵(lì)信號為方波時(shí)，觸控激勵(lì)源和觸控信號采樣點(diǎn)的觸控信號波 形圖；附圖22a、22b、22c是觸控激勵(lì)信號為方波時(shí)，觸控探測的完整同步過程示意圖；附圖23是觸控激勵(lì)信號為正弦波時(shí)，觸控激勵(lì)源和觸控信號采樣點(diǎn)的觸控信號 波形圖；[0048]附圖24a、24b、24c是觸控激勵(lì)信號為正弦波時(shí)，觸控探測的完整同步過程示意 圖；附圖25是一種瞬時(shí)值測量法的觸控信號檢測電路結(jié)構(gòu)圖；附圖26是一種瞬時(shí)值測量法的觸控信號檢測電路結(jié)構(gòu)圖；附圖27是一種瞬時(shí)值測量法的觸控信號檢測電路結(jié)構(gòu)圖；附圖28是一種有效值測量法的觸控信號檢測電路結(jié)構(gòu)圖；附圖29是一種有效值測量法的觸控信號檢測電路結(jié)構(gòu)圖；附圖30是一種有效值測量法的觸控信號檢測電路結(jié)構(gòu)圖；附圖31是觸控激勵(lì)信號為方波，觸控信號采樣點(diǎn)觸控信號的時(shí)間特征；附圖32是一種時(shí)間特征測量法的觸控信號檢測電路結(jié)構(gòu)圖；附圖33是一種時(shí)間特征測量法的觸控信號檢測電路結(jié)構(gòu)圖；附圖34是一種相移測量法的觸控信號檢測電路結(jié)構(gòu)圖；附圖35是一種相移測量法的觸控信號檢測電路結(jié)構(gòu)圖；附圖36是一種單通道順序掃描的觸控檢測方式檢測順序示意圖；附圖37是一種單通道間隔掃描的觸控檢測方式檢測順序示意圖；附圖38是一種單通道粗掃加細(xì)掃的觸控檢測方式檢測順序示意圖；附圖39是一種多通道順序掃描的觸控檢測方式檢測順序示意圖；附圖40是一種多通道間隔掃描的觸控檢測方式檢測順序示意圖；附圖41是一種多通道粗掃加細(xì)掃的觸控檢測方式檢測順序示意圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型適用于包括具有行電極和列電極的液晶顯示屏(IXD)、有機(jī)發(fā)光二極 管顯示屏(0LED、AM 0LED)、等離子體顯示屏(PDP)、納米碳管顯示屏、電子紙(e-paper)等 平板顯示器。本說明書的內(nèi)容以有源液晶顯示器的典型代表薄膜場效應(yīng)晶體管液晶顯示器 (ThinFilm Transistor LCD，TFT-LCD)為對象進(jìn)行闡述。薄膜場效應(yīng)晶體管液晶顯示屏是有源矩陣液晶顯示器(AM IXD)的典型代表，它 以基板上的薄膜場效應(yīng)晶體管(TFT)作為開關(guān)器件。TFT-IXD顯示器典型的一個(gè)結(jié)構(gòu)如 圖1所示110是TFT液晶屏；120是液晶屏水平方向掃描行電極，121、122、-U2m-lU2m 是掃描電極線(行電極線)；130是液晶屏垂直方向數(shù)據(jù)列電極，131、…、13η是數(shù)據(jù)電極 線(列電極線)；140是公共電極(COM電極)，公共電極連接的電位是作為液晶顯示像素的 參考電位；150是液晶屏上的薄膜晶體管TFT，其柵極(Gate)連接至水平方向掃描線，源極 (Source)連接至垂直方向的數(shù)據(jù)線，漏極(Drain)則連接至顯示像素電極；160是顯示像素 對應(yīng)的液晶分子盒，在電氣上等效于一個(gè)電容，這個(gè)電容一般定義為CLC ;170是存儲(chǔ)電容 (Capacitance Storage, Cs)，用來存儲(chǔ)顯示像素的信息；180是公共電極電壓源，負(fù)責(zé)產(chǎn)生 公共電極參考電壓(Vcom Reference) ； 181是TFT-LCD的柵極電極(行電極)驅(qū)動(dòng)器(Gate Driver)，用來驅(qū)動(dòng)水平方向掃描線；182是TFT-LCD的源極電極(列電極)驅(qū)動(dòng)器(Source Driver)，用來驅(qū)動(dòng)垂直方向數(shù)據(jù)線；183是時(shí)序控制器(Timing Controller)負(fù)責(zé)接收來 自影像信號處理芯片的RGB數(shù)據(jù)、時(shí)鐘信號Clock、水平同步Hsync和垂直同步信號Vsync，并將這些信號轉(zhuǎn)換，用于控制源極(列電極)驅(qū)動(dòng)器(Source Driver)和柵極(行電極) 驅(qū)動(dòng)器(Gate Driver)協(xié)同工作。一個(gè)顯示像素一般由三個(gè)顯示紅、綠、藍(lán)三種原色的子像素組成。一個(gè)顯示子像素 的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示Gi代表水平方向行掃描電極線，也稱為行驅(qū)動(dòng)電極線或柵驅(qū)動(dòng) 電極線，Gi上的電位是Vg ；Sj代表垂直方向列數(shù)據(jù)電極線，也稱為列驅(qū)動(dòng)電極線或源驅(qū)動(dòng) 電極線，Sj上的電位是Vs ；Dij代表TFT連接顯示像素的端子，稱為漏極，Dij上的電位是 Vd,也稱為像素電位；每個(gè)顯示像素均配置一個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)器件_薄膜基板上場效應(yīng)晶體 管(TFT)，可以通過脈沖直接控制選通進(jìn)行顯示掃描，因而每個(gè)像素相對獨(dú)立。TFT的柵極 (Gate)與源極(Source)間的電壓為Vgs，TFT的柵極(Gate)與漏極(Drain)間的電壓為 Vgd。薄膜場效應(yīng)晶體管(TFT)有NMOS型和PMOS型兩種。目前絕大部分的TFT-IXD中所 使用的薄膜場效應(yīng)晶體管，是采用非晶硅(amorphous silicon, a-Si)制程，其柵極絕緣層 是氮化硅(SiNx)，容易攫取正電荷，要在非晶硅半導(dǎo)體層中形成溝道，恰好利用氮化硅中的 正電荷來幫助吸引電子以形成溝道，因此使用非晶硅制程的TFT多為NMOS型。本說明書的 內(nèi)容主要是以NMOS型薄膜場效應(yīng)晶體管為代表進(jìn)行闡述，PMOS型薄膜場效應(yīng)晶體管可遵 循相通的原理，不再單獨(dú)列舉表述。TFT-IXD液晶顯示屏常規(guī)顯示驅(qū)動(dòng)的時(shí)序如圖3所示在顯示掃描時(shí)間段 (DisplayTime)里面，顯示驅(qū)動(dòng)電路對行電極執(zhí)行順序掃描顯示，列電極、COM電極配合輸 出相應(yīng)的顯示信號，讓顯示屏處于顯示狀態(tài)；每兩個(gè)顯示掃描時(shí)間段之間會(huì)有一個(gè)幀消隱 時(shí)間段(Vertical Blanking Time)，這個(gè)時(shí)間段里面顯示屏不執(zhí)行顯示驅(qū)動(dòng)，顯示驅(qū)動(dòng)電 路對行電極掃描停止，對所有的行電極均輸出TFT的非選擇信號，列電極、COM電極保持原 來的輸出態(tài)或者某預(yù)設(shè)輸出信號，TFT處于截止?fàn)顟B(tài)。本實(shí)用新型中的時(shí)分復(fù)用顯示屏電 極技術(shù)方案就是利用這個(gè)幀消隱 時(shí)間段作為復(fù)用顯示屏電極為檢測電極的時(shí)間段。一種觸控電路通過控制顯示驅(qū)動(dòng)電路和觸控電路協(xié)同工作，讓顯示屏電極或與顯 示驅(qū)動(dòng)電路連通傳輸顯示驅(qū)動(dòng)信號、或與觸控電路連通傳輸觸控信號，顯示驅(qū)動(dòng)和觸控探 測時(shí)分復(fù)用顯示屏電極。在顯示時(shí)段，顯示屏電極連通顯示驅(qū)動(dòng)電路傳輸顯示驅(qū)動(dòng)信號，顯 示屏處于顯示態(tài)。在觸控探測時(shí)段，顯示屏電極連通觸控電路傳輸觸控信號，并分別檢測流 經(jīng)各條行電極線和各條列電極線的觸控信號的變化，以觸控信號變化達(dá)到某設(shè)定條件的行 電極線和列電極線為被觸電極線。由探測到的被觸行電極線和被觸列電極線的交叉點(diǎn)，確 定出被觸點(diǎn)位置。本實(shí)用新型實(shí)施例所列舉的具體實(shí)施方式
十六到方式十九揭示了相關(guān)的觸控信 號檢測電路結(jié)構(gòu)。除此之外，本實(shí)用新型實(shí)施例所列舉的具體實(shí)施方式
一到方式六是通過選擇合理 的觸控激勵(lì)信號方案，以避免觸控激勵(lì)信號影響顯示效果的例子，具體實(shí)施方式
七到方式 十提出了避免顯示影響觸控的幾種解決方案，具體實(shí)施方式
十一到方式十三揭示了觸控激 勵(lì)信號頻率的選擇要求，具體實(shí)施方式
十四和方式十五揭示了觸控探測時(shí)，對觸控信號進(jìn) 行檢測與所施加的觸控激勵(lì)信號的同步關(guān)系，具體實(shí)施方式
二十到方式二十三揭示了多種 單通道和多通道的觸控檢測掃描方式和順序。這些實(shí)施例是對觸控電路其余方面的改進(jìn)， 其采用與否不影響本實(shí)用新型技術(shù)方案的實(shí)現(xiàn)，不影響本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。以TFT-IXD為顯示屏的觸控顯示器400的電氣連接關(guān)系如圖4所示。包括TFT-IXD顯示屏410 ；TFT-IXD顯示屏水平方向的掃描行電極420，具有行電極線421、…、42m ； TFT-LCD顯示屏垂直方向的數(shù)據(jù)列電極430，具有列電極線431、…、43η ；TFT-LCD顯示屏 的公共電極層(COM電極)440 ；TFT-LCD顯示屏上的薄膜場效應(yīng)晶體管TFT 450，其柵極 (Gate)連接至水平方向掃描行電極線，源極(Source)連接至垂直方向的數(shù)據(jù)列電極線，漏 極(Drain)則連接至像素電極；顯示像素對應(yīng)的液晶盒460，在電氣上等效于一個(gè)電容，這 個(gè)電容一般定義為Qc ；存儲(chǔ)電容(Capacitance Storage, Cs) 470，用來存儲(chǔ)像素的顯示信 息；COM電極的顯示驅(qū)動(dòng)電路480，觸控探測狀態(tài)時(shí)用于COM電極的觸控激勵(lì)源481，COM電 極的COM信號選通輸出電路482 ；行電極的顯示掃描驅(qū)動(dòng)電路483，行電極的觸控電路(具 有觸控激勵(lì)源和觸控信號檢測電路)484，行電極的行信號選通輸出電路485 ；列電極的顯 示數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)電路486，列電極的觸控電路(具有觸控激勵(lì)源和觸控信號檢測電路)487，列電 極的列信號選通輸出電路488 ；時(shí)序控制器(Timing Controller)489等。顯示掃描驅(qū)動(dòng)電 路483與觸控電路484通過行信號選通輸出電路485連接到行電極420 ；顯示數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)電 路486與觸控電路487通過列信號選通輸出電路488連接到列電極430 ；COM顯示驅(qū)動(dòng)電路 480與觸控激勵(lì)源481通過COM信號選通輸出電路482連接到COM電極440。時(shí)序控制器489接收來自影像信號處理芯片的RGB數(shù)據(jù)、時(shí)鐘信號Clock、水平同 步Hsync和垂直同步信號Vsync，并控制連接?xùn)艠O的行顯示驅(qū)動(dòng)電路483、連接源極的列顯 示驅(qū)動(dòng)電路486和連接公共電極的COM顯示驅(qū)動(dòng)電路480協(xié)同工作；也控制連接源極的行 觸控電路484、連接?xùn)艠O的列觸控電路487和連接公共電極的COM觸控激勵(lì)源481協(xié)同工 作；并讓觸控顯示器內(nèi)的行選通電路485、列選通電路488和COM信號選通輸出電路482使 顯示屏電極或與顯示驅(qū)動(dòng)電路連通傳輸顯示驅(qū)動(dòng)信號、或與觸控電路連通傳輸觸控信號， 顯示驅(qū)動(dòng)和觸控探測時(shí)分復(fù)用顯 示屏電極。在顯示時(shí)段，觸控顯示器400內(nèi)的行選通電路485、列選通電路488和COM信號選 通輸出電路482使顯示屏行電極420、列電極430和COM電極440，分別連通行顯示驅(qū)動(dòng)電 路483、列顯示驅(qū)動(dòng)電路486和COM顯示驅(qū)動(dòng)電路480傳輸顯示驅(qū)動(dòng)信號，顯示屏410處于 顯不態(tài)。在觸控探測時(shí)段，觸控顯示器400內(nèi)的行選通電路485、列選通電路488和COM信 號選通輸出電路482使顯示屏行電極420、列電極430和COM電極440，分別連通行觸控電 路484、列觸控電路487和COM觸控激勵(lì)源481傳輸觸控信號，并分別檢測流經(jīng)各條行電極 線和各條列電極線的觸控信號的變化，顯示屏行列電極切換作為觸控感應(yīng)電極使用；以行 觸控電路484和列觸控電路487檢測到流經(jīng)的觸控信號變化達(dá)到某設(shè)定條件的行電極線和 列電極線為被觸電極線。由探測到的被觸行電極線和被觸列電極線的交叉點(diǎn)，確定出觸摸 點(diǎn)在顯示屏410上的位置。圖4示意的是典型的觸控顯示器的結(jié)構(gòu)，下面對具體實(shí)施方式
的說明均建立在這 個(gè)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上。
具體實(shí)施方式
一圖4所示的觸控顯示器400，顯示屏電極時(shí)分復(fù)用方案的時(shí)序如圖5所示。以每兩 次顯示幀之間的幀消隱時(shí)間段作為觸控探測時(shí)段，這個(gè)時(shí)間段里面顯示屏電極切換為觸控 感應(yīng)電極使用，在顯示屏電極上施加觸控激勵(lì)信號，并檢測顯示屏電極上觸控信號的變化。觸控激勵(lì)源為有直流底值或沒有直流底值的方波信號源。在觸控探測時(shí)，對如圖2所示TFT的Gi，Sj, COM三個(gè)電極分別施加如圖6所示觸控激勵(lì)信號，所施加的這三個(gè)觸 控激勵(lì)信號都是有直流底值或沒有直流底值的方波，其頻率相同且相位一致。在顯示屏電 極從顯示狀態(tài)切換到觸控探測狀態(tài)時(shí)，首先讓對電極Gi與電極Sj施加的觸控激勵(lì)信號的 瞬時(shí)電位差Vgs = Vg-Vs低于讓TFT處于截止?fàn)顟B(tài)的截止電壓；其次再讓對COM電極和電 極Gi施加合適的觸控激勵(lì)信號，使像素電極電位Vd與COM電極電位Vcom的平均值均保持 不變，并使像素電位Vd符合Vgd = Vg-Vd的瞬時(shí)電位差均低于讓TFT處于截止?fàn)顟B(tài)的截止 電壓這一要求，保證Vgs和Vgd均低于讓TFT處于截止?fàn)顟B(tài)的截止電壓，從而確保了 TFT在 觸控探測狀態(tài)下能保持有效截止，并維持了顯示像素的電壓，讓顯示效果不受觸控探測的 影響。 觸控激勵(lì)源選擇為有直流底值或沒有直流底值的方波信號源，且這些方波信號源 的頻率和相位一致，跳變的幅度也一致，使TFT的Gi，Sj，COM三個(gè)電極施加的激勵(lì)信號的差 值為恒定的直流電平，事實(shí)上觸控檢測時(shí)可以采用結(jié)構(gòu)簡便的檢測電路就能得到良好的檢 測效果，并且信號源的產(chǎn)生非常方便，有較高的實(shí)用價(jià)值。
具體實(shí)施方式
二本實(shí)施例與實(shí)施例一的不同在于所施加的這三個(gè)觸控激勵(lì)信號(如圖7所示) 的頻率是不相同的。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施例與實(shí)施例一和實(shí)施例二的不同在于所施的這三個(gè)觸控激勵(lì)信號都是有 直流底值或沒有直流底值的方波，其頻率相同但相位不一致，如圖8所示。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施例與實(shí)施例一至實(shí)施例三所不同的是在觸控探測時(shí)，如圖2所示TFT的 Gi, Sj, COM三個(gè)電極分別施加如圖9所示觸控激勵(lì)信號，所施加的三個(gè)觸控激勵(lì)信號都是 有直流底值或者沒有直流底值的正弦波(注意實(shí)施例一至三為方波而非正弦波)，其頻率 相同和相位一致。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施例與實(shí)施例一至實(shí)施例四所不同的是，在觸控探測時(shí)，如圖2所示TFT的 Gi，Sj，C0M三個(gè)電極分別施加如圖10所示觸控激勵(lì)信號，所施加的三個(gè)觸控激勵(lì)信號都是 有直流底值或者沒有直流底值的正弦波，頻率和相位都相同，但波形交流部分的幅值是不 同的。
具體實(shí)施方式
六本實(shí)施例與實(shí)施例一至實(shí)施例五所不同的是，在觸控探測時(shí)，對如圖2所示TFT的 Gi，Sj，C0M三個(gè)電極分別施加如圖11所示觸控激勵(lì)信號，這種激勵(lì)信號的組合不使像素電 極電位Vd與COM電極電位Vcom的平均值均保持不變，但可以令兩者的電位差Vd-Vcom的 平均值保持不變，也能讓顯示效果不受觸控探測的影響。
具體實(shí)施方式
七圖4所示的觸控顯示器400，顯示器采用TFT-IXD，TFT-IXD采用正性液晶材料。 液晶材料介電系數(shù)各向異性的特征，使液晶盒內(nèi)各處分布電容隨各處液晶分子的排列而變 化。TFT-LCD內(nèi)各處液晶分子的排列取決于該處驅(qū)動(dòng)電壓所累積的有效值，不同時(shí)刻不同位 置累積的驅(qū)動(dòng)電壓有效值不同，液晶分子排列就不同，分布電容也不同，進(jìn)行觸控探測的測量環(huán)境就不同。對TFT-LCD施加驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)，液晶分子排列狀態(tài)因驅(qū)動(dòng)電場的作用而一致 趨向平行于電場的方向。顯示電極時(shí)分復(fù)用方案的又一時(shí)序如圖12所示。以每兩次顯示幀之間的幀消隱 時(shí)間段作為觸控探測時(shí)段。在這一時(shí)間段里面，先同時(shí)對顯示屏所有行電極線Gi和列電極 線Sj施加一個(gè)飽和的預(yù)置驅(qū)動(dòng)(預(yù)驅(qū)動(dòng)，pre-driving)，Gi、Sj和COM三個(gè)電極上的信號 波形如圖13所示，觸控激勵(lì)信號為有直流底值或沒有直流底值的正弦波。Gi-Sj間的電位 差Vgs在-10. 5V到-17V之間，低于讓TFT處于截止?fàn)顟B(tài)的截止電壓，避免影響顯示；Gi-COM 間的電位差Vgc在-10. 5V到-12V之間、Sj-COM間的電位差Vsc是5V，都超過液晶分子的 飽和驅(qū)動(dòng)電壓。在所施加的飽和驅(qū)動(dòng)電壓的作用下，液晶顯示屏內(nèi)行電極和COM電極之間 的液晶分子、列電極和COM電極之間的液晶分子，排列方向都一致迅速轉(zhuǎn)向趨向平行于電 場的方向。如圖14所示，給正性液晶材料分子施加電場E時(shí)，液晶分子的排列平行于電場方 向的排列狀態(tài)。再分別對顯示屏行電極線Gi和列電極線Sj施加觸控激勵(lì)信號，并分別檢 測流經(jīng)各條行電極線和各條列電極線的觸控信號的變化；之前的飽和預(yù)驅(qū)動(dòng)電壓使液晶分 子排列一致，排除了液晶材料介電系數(shù)各向異性導(dǎo)致的分布電容的變化，檢測各條行電極 線上和各條列電極線上觸控信號的變化時(shí)，不同時(shí)刻不同位置上的測量環(huán)境趨向于一致， 有利于觸控探測結(jié)果的穩(wěn)定性和一致性。 對液晶外加電場時(shí)，由于液晶分子為無極性分子，如圖14液晶分子的排列不會(huì)受 電場正負(fù)方向的影響，所以在預(yù)驅(qū)動(dòng)環(huán)節(jié)里電極上的瞬時(shí)電壓可正可負(fù)，只要保持對液晶 的飽和驅(qū)動(dòng)即可。所以施加在顯示屏同一電極上的預(yù)驅(qū)動(dòng)信號和觸控激勵(lì)信號的波形或頻 率、幅值都可以是相同的，甚至將預(yù)驅(qū)動(dòng)信號和觸控激勵(lì)信號采用同一信號。
具體實(shí)施方式
八與實(shí)施例七不同的是，本例中TFT-IXD采用負(fù)性液晶材料，如圖15所示。
具體實(shí)施方式
九圖4所示的觸控顯示器400，顯示器采用TFT-IXD，由于液晶顯示器的響應(yīng)速度相 對較低，在顯示高速畫面時(shí)，容易存在殘影、拖尾現(xiàn)象，為了解決這一問題，目前的一種解決 方案是提高顯示的幀頻，在每一個(gè)顯示幀后面插入一個(gè)“黑幀”，讓“黑幀”阻斷之前顯示內(nèi) 容的殘影。所謂黑幀就是在這一幀內(nèi)，在TFT處于導(dǎo)通的狀態(tài)下，通過列電極Sj對顯示像 素電極施加一個(gè)飽和驅(qū)動(dòng)電壓，讓顯示像素內(nèi)液晶分子的排列一致處于與所加電場垂直或 平行的方向。在顯示像素內(nèi)液晶分子排列處于一致的情況下，液晶顯示屏內(nèi)列電極和COM 電極之間液晶分子的排列也將是一致的。由于行電極是掃描電極，各行電極上的電壓有效 值是一樣的，在列電極和COM電極之間液晶分子排列處于一致的情況下，各行電極上的分 布電容就基本是一致的。顯示電極時(shí)分復(fù)用方案的時(shí)序如圖16所示，在黑幀之后才分別對顯示屏行電極 線Gi和列電極線Sj施加觸控激勵(lì)信號，并分別檢測流經(jīng)各條行電極線和各條列電極線的 觸控信號的變化。利用黑幀讓液晶分子排列處于一致，排除了液晶材料介電系數(shù)各向異性 導(dǎo)致的分布電容的變化，檢測各條行電極線上和各條列電極線上觸控信號的變化時(shí)，不同 時(shí)刻不同位置上的測量環(huán)境趨向于一致，有利于觸控探測結(jié)果的穩(wěn)定性和一致性。
具體實(shí)施方式
十圖4所示的觸控顯示器400，顯示器采用TFT-IXD，與實(shí)施例九相同之處在于，也在每一個(gè)顯示幀后面插入一個(gè)“黑幀”，讓“黑幀”阻斷之前顯示內(nèi)容的殘影。與實(shí)施例九不同的是，顯示電極時(shí)分復(fù)用方案的再一時(shí)序如圖17所示。在正常顯 示幀之后和黑幀之后都分別對顯示屏行電極線Gi和列電極線Sj施加觸控激勵(lì)信號，并分 別檢測流經(jīng)各條行電極線和各條列電極線的觸控信號的變化。這樣，既充分地利用了顯示 幀間的幀消隱時(shí)間，在每一幀消隱時(shí)間都將顯示屏電極切換為觸控感應(yīng)電極使用；又利用 黑幀液晶分子排列一致，排除液晶材料介電系數(shù)各向異性導(dǎo)致的分布電容的變化；綜合判 斷來消除液晶分子排列不一致對檢測環(huán)境的影響。
具體實(shí)施方式
十一圖4所示的觸控顯示器400，顯示器采用TFT-IXD，玻璃基板厚度為0. 3mm。當(dāng)人 的手指觸摸顯示屏表面時(shí)，手指通過基板玻璃片與顯示屏電極間形成一個(gè)耦合電容，等效 電路如圖18所示。1810是對顯示屏電極提供觸控激勵(lì)信號的觸控激勵(lì)源，1820是觸控電 路內(nèi)觸控信號檢測電路的采樣電阻，1821是一組作為觸控感應(yīng)電極使用的顯示屏電極的等 效電阻，1830是一組作為觸控感應(yīng)電極使用的顯示屏電極相對顯示屏內(nèi)其他電極的分布電 容，1831是手指與一組作為觸控感應(yīng)電極使用的顯示屏電極間的耦合電容，1832是一組作 為觸控感應(yīng)電極使用的顯示屏電極與COM電極之間的電容。通常，手指與一組作為觸控感應(yīng)電極使用的顯示屏電極間的重疊寬度在5mm以 下，基板玻璃厚度為0. 3mm，耦合電容1831就大約為IOpF ；對于通常的TFT-IXD采樣電阻 1820和等效電阻1821之和約為30ΚΩ，作為觸控感應(yīng)電極使用的顯示屏電極上的觸控信號 部分地從耦合電容1831泄漏出去到手指；當(dāng)觸控激勵(lì)源輸出Vrms = 5V的正弦波時(shí)，耦合 電容1831導(dǎo)致的泄漏電流△ i隨觸控激勵(lì)源頻率變化的關(guān)系如圖19所示。觸控激勵(lì)信號 的頻率對耦合電容1831的容抗構(gòu)成主要的影響，而容抗不同，電流從手指泄漏出去的觸控 信號的大小就不同。頻率太低，耦合電容1831容抗太小，觸控顯示器400對觸控物的觸控 不敏感，容易產(chǎn)生觸控的漏判斷。觸控激勵(lì)信號的頻率選擇對觸控探測可靠性的影響較大， 特別是當(dāng)顯示器前再加有保護(hù)面殼的情況下。從圖19可以看出，在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)結(jié)果中，觸控激勵(lì)源的頻率低于IOKHz時(shí)，泄漏電 流Δ i較小，與環(huán)境噪聲比較不夠明顯難于區(qū)分，將觸控激勵(lì)源頻率設(shè)置在IOKHz或以上 時(shí)，才是利用顯示屏電極作為觸控感應(yīng)電極使用的合理電路參數(shù)。
具體實(shí)施方式
十二圖4所示的觸控顯示器400，顯示器采用TFT-IXD，玻璃基板厚度為0.3mm。當(dāng)液 晶屏的COM電極設(shè)置在朝向操作者的上基板玻璃上時(shí)，COM電極會(huì)在行電極和列電極與操 作者之間形成一定的屏蔽效果。手指與顯示屏COM電極間形成一個(gè)耦合電容，COM電極與 一組作為觸控感應(yīng)電極使用的顯示屏電極間又存在耦合電容，等效電路如圖20所示。2010 是對顯示屏電極提供觸控激勵(lì)信號的觸控激勵(lì)源，2020是觸控電路內(nèi)觸控信號檢測電路的 采樣電阻，2021是一組作為觸控感應(yīng)電極使用的顯示屏電極的等效電阻，2030是一組作為 觸控感應(yīng)電極使用的顯示屏電極相對顯示屏內(nèi)其他電極的分布電容，2031是COM電極與一 組作為觸控感應(yīng)電極使用的顯示屏電極間的耦合電容，2032是手指與顯示屏COM電極間的 耦合電容，2040是激勵(lì)源和COM電極之間的等效電阻。通常，手指與一組作為觸控感應(yīng)電極使用的顯示屏電極間的重疊寬度在5mm以 下，基板玻璃厚度為0. 3mm，耦合電容2032就大約為IOpF ；對于通常的TFT-IXD采樣電阻2020和等效電阻2021之和約為30ΚΩ。人的手指觸摸觸摸顯示屏表面時(shí)，由于耦合電容 2031和2032的存在，作為觸控感應(yīng)電極使用的顯示屏電極上的觸控信號部分地從耦合電 容2031流到COM電極，再從COM電極與手指的耦合電容2032部分泄漏出去到手指。選用高 頻的觸控激勵(lì)信號時(shí)，從耦合電容2031和2032泄漏的電流Δ i就較大，觸控信號穿透COM 電極屏蔽的能力就較強(qiáng)，可獲得比較好的觸控探測能力。
具體實(shí)施方式
十三圖4所示的觸控顯示器400，顯示器采用TFT-IXD。液晶材料介電系數(shù)各向異性的 特征，使液晶盒內(nèi)各處分布電容隨各處液晶分子的排列而變化。TFT-LCD內(nèi)各處液晶分子 的排列取決于該處驅(qū)動(dòng)電壓所累積的有效值，不同時(shí)刻不同位置累積的驅(qū)動(dòng)電壓有效值不 同，液晶分子排列就不同，分布電容也不同，進(jìn)行觸控探測的測量環(huán)境就不同。但液晶材料 介電系數(shù)的各向異性存在隨頻率變化的色散效應(yīng)，通常在500KHZ或以上電信號的作用下， 其介電系數(shù)的各向異性基本不能體現(xiàn)。對顯示屏行電極線Gi和列電極線Sj施加頻率在IMHz或以上的觸控激勵(lì)信號，并 分別檢測流經(jīng)各條行電極線和各條列電極線的觸控信號的變化。雖然TFT-LCD的不同位置 上液晶分子的排列不盡一致，但由于液晶材料介電系數(shù)的各向異性的色散效應(yīng)，對于IMHz 或以上的觸控激勵(lì)信號，仍排除了液晶材料介電系數(shù)各向異性導(dǎo)致的分布電容的變化，檢 測各條行電極線上和各條列電極線上觸控信號的變化時(shí)，不同時(shí)刻不同位置上的測量環(huán)境 趨向于一致，有利于觸控探測結(jié)果的穩(wěn)定性和一致性。
具體實(shí)施方式
十四圖4所示的觸控顯示器400，顯示器采用TFT-IXD。實(shí)際進(jìn)行觸控探測時(shí)，通常是 以電壓信號為檢測對象來進(jìn)行測量。測量的等效電路如圖18所示。1810是對顯示屏電極 提供觸控激勵(lì)信號的觸控激勵(lì)源，1820是觸控電路內(nèi)觸控信號檢測電路的采樣電阻，1821 是一組作為觸控感應(yīng)電極使用的顯示屏電極的等效電阻，1830是一組作為觸控感應(yīng)電極使 用的顯示屏電極相對顯示屏內(nèi)其他電極的分布電容，1831是手指與一組作為觸控感應(yīng)電極 使用的顯示屏電極間的耦合電容，1832是一組作為觸控感應(yīng)電極使用的顯示屏電極與COM 電極之間的電容，1841是測量觸控信號電壓變化的觸控信號采樣點(diǎn)，1840是測量觸控信號 電壓變化的檢測參考點(diǎn)，這里是選擇觸控激勵(lì)源1810的輸出端作為參考點(diǎn)，事實(shí)上還可以 選擇其它的電位點(diǎn)為參考點(diǎn)，如觸控電路的地端、或觸控電路的正電源端、或觸控電路的負(fù) 電源端、或?qū)Ρ入娐分械囊稽c(diǎn)、或觸控屏上另一組電極線等都能有不錯(cuò)的檢測效果。觸控激 勵(lì)源1810為方波信號，由于1830和1831是電容負(fù)載，觸控激勵(lì)的方波信號在這兩個(gè)電容 上出現(xiàn)充放電波形。觸控激勵(lì)源1810的輸出波形和觸控信號采樣點(diǎn)1841的觸控信號波形 如圖21所示。本實(shí)施方式對觸控信號的檢測方法采用瞬時(shí)值測量法，測量觸控信號采樣點(diǎn)1841 在某一特定相位點(diǎn)上的電位，比較不同的幀消隱時(shí)間段內(nèi)所檢測到的這個(gè)特定相位點(diǎn)電位 的變化，來獲取觸控信息；所述的某一特定相位點(diǎn)是指相對于觸控激勵(lì)源1810輸出端波形 的特定相位點(diǎn)。圖18所示電路以激勵(lì)源信號為電路源、采樣電阻所在的支路上是1830和 1831兩個(gè)電容并聯(lián)再與1820和1821兩個(gè)電阻串聯(lián)的RC回路。在觸控探測時(shí)段，對圖18 所示電路施加觸控激勵(lì)信號，電路就會(huì)對電容產(chǎn)生充放電過程。圖21中Tl和T2段為適合 采樣的相位區(qū)間，在觸控信號采樣點(diǎn)1841上Tl的相位區(qū)間是電容開始充電到充電完成的時(shí)間段，T2的相位區(qū)間是電容開始放電到放電完成的時(shí)間段。為確保證每一次對觸控信號的檢測都處于相對于觸控激勵(lì)源1810輸出端波形的 特定相位點(diǎn)上，需要保持嚴(yán)格的一系列的同步關(guān)系。這里的同步關(guān)系由三項(xiàng)同步關(guān)系組成 顯示幀同步、觸控激勵(lì)脈沖數(shù)同步、觸控激勵(lì)波形相位同步。顯示幀同步每次開始施加觸 控激勵(lì)信號都是在兩次顯示幀之間的幀消隱時(shí)間段內(nèi)的某一固定時(shí)刻；激勵(lì)脈沖個(gè)數(shù)同 步從開始施加觸控激勵(lì)信號到作為觸控感應(yīng)電極使用的顯示屏電極上，開始計(jì)算觸控激 勵(lì)信號脈沖數(shù)，每次獲取采樣數(shù)據(jù)的時(shí)刻都是在相同序號的觸控激勵(lì)信號脈沖數(shù)上；激勵(lì) 波形相位同步每次獲取采樣數(shù)據(jù)的時(shí) 刻都處在觸控激勵(lì)源輸出端波形的特定相位點(diǎn)上， 而這個(gè)特定相位點(diǎn)的位置選擇在Tl或T2這兩個(gè)相位區(qū)間內(nèi)。一個(gè)完整的同步過程如圖 22a、圖22b、圖22c所示。圖22a是顯示屏?xí)r分復(fù)用的時(shí)序圖，顯示屏的行電極、列電極、COM 電極在顯示掃描時(shí)間段里面，配合輸出相應(yīng)的顯示信號，順序進(jìn)行顯示掃描，而在顯示屏的 行電極、列電極、COM電極在幀消隱時(shí)間段(H段和K段)內(nèi)復(fù)用在觸控檢測態(tài)時(shí)，按檢測要 求施加方波觸控激勵(lì)信號并進(jìn)行檢測；圖22b是圖22a中H段和K段(幀消隱時(shí)間段)的 放大示意圖，如圖22b所示顯示屏電極在幀消隱時(shí)間段內(nèi)的同一固定時(shí)刻開始施加方波觸 控激勵(lì)信號，實(shí)現(xiàn)幀同步；圖22c是圖22b中X段(加載激勵(lì)信號并檢測時(shí)間段)的放大示 意圖，在顯示幀消隱時(shí)間段里面經(jīng)過幀同步后，開始施加觸控激勵(lì)信號，同時(shí)也開始計(jì)算激 勵(lì)信號脈沖個(gè)數(shù)，每次采樣檢測都是控制在相同序號的觸控激勵(lì)信號脈沖數(shù)上，以實(shí)現(xiàn)觸 控激勵(lì)脈沖個(gè)數(shù)同步；在此觸控激勵(lì)信號脈沖里面，每次獲取采樣數(shù)據(jù)的時(shí)刻都處在觸控 激勵(lì)輸出端波形的某特定相位上，以實(shí)現(xiàn)與觸控激勵(lì)波形相位的同步。
具體實(shí)施方式
十五與實(shí)施例十四不同的是，觸控激勵(lì)源1810為正弦波信號，由于1830和1831是電 容負(fù)載，正弦波的觸控激勵(lì)源帶上電容負(fù)載后，在觸控信號采樣點(diǎn)上的波形還是正弦波，但 發(fā)生了幅度和相位的變化，觸控激勵(lì)源1810的輸出波形和觸控信號采樣點(diǎn)的觸控信號波 形如圖23所示。本實(shí)施方式對觸控信號的檢測方法采用相移測量法，比較不同的幀消隱時(shí)間段上 觸控信號采樣點(diǎn)1841某一特定相位點(diǎn)的相位移動(dòng)，來獲取觸控信息；所述的某一特定相位 點(diǎn)是指相對于觸控激勵(lì)源1810輸出端波形的特定相位點(diǎn)。圖18所示以觸控激勵(lì)源信號為 電路源、采樣電阻所在的支路上是1830和1831兩個(gè)電容并聯(lián)再與1820和1821兩個(gè)電阻 串聯(lián)的RC回路。在觸控探測時(shí)段，對圖18所示電路施加觸控激勵(lì)信號，正弦波通過RC回 路會(huì)發(fā)生幅值的下降和相位的延遲；手指觸摸顯示屏?xí)r，耦合電容1831引起了 RC回路中 C的變化，在觸控信號采樣點(diǎn)測量正弦波過零點(diǎn)相對觸控激勵(lì)源1810輸出端波形過零點(diǎn)時(shí) 間差的變化，來判斷觸控是否發(fā)生。測量觸控信號采樣點(diǎn)上觸控信號波形相位移動(dòng)的變化， 也可以在正弦波的峰值點(diǎn)上或其他相位點(diǎn)上進(jìn)行測量。同樣，為確保每一次對觸控信號的檢測都處于相對于觸控激勵(lì)源1810輸出端波 形的特定相位點(diǎn)上，需要保持嚴(yán)格的一系列的同步關(guān)系。這里的同步關(guān)系由三項(xiàng)同步關(guān)系 組成顯示幀同步、觸控激勵(lì)脈沖數(shù)同步、觸控激勵(lì)波形相位同步。顯示幀同步每次開始 施加觸控激勵(lì)信號都是在兩次顯示幀之間的幀消隱時(shí)間段內(nèi)的某一固定時(shí)刻；激勵(lì)脈沖個(gè) 數(shù)同步從開始施加觸控激勵(lì)信號到作為觸控感應(yīng)電極使用的顯示屏電極上，開始計(jì)算觸 控激勵(lì)信號脈沖數(shù)，每次獲取采樣數(shù)據(jù)的時(shí)刻都是在相同序號的觸控激勵(lì)信號脈沖數(shù)上；激勵(lì)波形相位同步將測量觸控信號采樣點(diǎn)上觸控信號波形的特定相位點(diǎn)，與觸控激勵(lì)源 輸出端波形相同相位點(diǎn)進(jìn)行時(shí)間的比較；正弦波的相移信息是全相位的，故只要每次都是 看同一個(gè)特定相位點(diǎn)的移動(dòng)即可。一個(gè)完整的同步過程如圖24a、圖24b、圖24c所示。圖 24a是顯示屏?xí)r分復(fù)用的時(shí)序圖，顯示屏的行電極、列電極、COM電極在顯示掃描時(shí)間段里 面，配合輸出相應(yīng)的顯示信號，順序進(jìn)行顯示掃描，而在顯示屏的行電極、列電極、COM電極 在顯示的幀消隱時(shí)間段(H段和K段)內(nèi)復(fù)用在觸控檢測態(tài)時(shí)，按檢測要求加載正弦波激勵(lì) 信號并進(jìn)行檢測；圖24b是圖24a中H段和K段(顯示的幀消隱時(shí)間段)的放大示意圖，如 圖24b所示顯示屏電極在顯示的幀消隱時(shí)間段內(nèi)的同一固定時(shí)刻開始施加正弦波觸控激 勵(lì)信號，實(shí)現(xiàn)幀同步；圖24c是圖24b中X段(施加觸控激勵(lì)信號并檢測時(shí)間段)的放大示 意圖，在顯示的幀消隱時(shí)間段里面經(jīng)過幀同步后，開始施加正弦波觸控激勵(lì)信號，同時(shí)也開 始計(jì)算觸控激勵(lì)信號脈沖個(gè)數(shù)，每次采樣檢測都是控制在相同序號的觸控激勵(lì)信號脈沖數(shù) 上，以實(shí)現(xiàn)激勵(lì)脈沖個(gè)數(shù)同步；在此正弦波觸控激勵(lì)信號脈沖里面，每次獲取采樣數(shù)據(jù)的時(shí) 刻都處在觸控激勵(lì)輸出端波形的相同的某特定相位點(diǎn)上，以實(shí)現(xiàn)與觸控激勵(lì)波形相位的同
少ο具體實(shí)施方式
十六具體實(shí)施方式
十四和方式十五都是用瞬時(shí)值測量法，來對圖4的觸控顯示器400 進(jìn)行觸控探測。這種瞬時(shí)值測量法是在特定相位點(diǎn)的極短時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行對觸控信號的檢 測，其主要特點(diǎn)就是檢測速度快。實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)值測量法觸控信號檢測的三種電路結(jié)構(gòu)如圖25、 圖26和圖27所示。觸控信號檢測電路結(jié)構(gòu)都是由信號檢測通道、數(shù)據(jù)采樣通道和數(shù)據(jù)處理 和時(shí)序控制電路組成。信號檢測通道具有緩沖器、第一級差分放大電路和第二級差分放大 電路；數(shù)據(jù)采樣通道具有模數(shù)轉(zhuǎn)換電路；數(shù)據(jù)處理和時(shí)序控制電路是具有數(shù)據(jù)運(yùn)算能力、 數(shù)據(jù)輸出輸入接口的中央處理器(CPU、MCU)，中央處理器具有控制軟件、數(shù)據(jù)處理軟件。圖25所示是一種瞬時(shí)值測量法的觸控信號檢測電路結(jié)構(gòu)圖，2510是觸控信號采 樣點(diǎn)的信號，2511是檢測參考點(diǎn)的信號，觸控信號采樣點(diǎn)的信號2510和檢測參考點(diǎn)的信號 2511分別經(jīng)過緩沖器2520和緩沖器2521緩沖后，作為第一級差分放大器2522的輸入信 號；第一級差分放大器2522的輸出再作為第二級差分放大器2523的其中一個(gè)輸入，2524 是調(diào)節(jié)電壓輸出，其作為基準(zhǔn)電位，連接第二級差分放大器2523的另一個(gè)輸入，用來減去 第一級差分放大電路輸出信號的底值；第二級差分放大器2523輸出到模數(shù)轉(zhuǎn)換器2525， 2525在中央處理器(CPU、MPU) 2526輸出的同步控制信號2530的控制下進(jìn)行同步采樣，采樣 的轉(zhuǎn)換結(jié)果發(fā)送到中央處理器(CPU、MPU) 2526，再由中央處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及觸控判斷。圖26所示是一種瞬時(shí)值測量法的觸控信號檢測電路結(jié)構(gòu)圖，2610是觸控信號采 樣點(diǎn)的信號，2611是檢測參考點(diǎn)的信號，觸控信號采樣點(diǎn)的信號2610和檢測參考點(diǎn)的信號 2611分別經(jīng)過緩沖器2620和緩沖器2621緩沖后，作為第一級差分放大器2622的輸入信 號；第一級差分放大器2622的輸出再作為第二級差分放大器2623的其中一個(gè)輸入，反饋 調(diào)節(jié)模擬電路2624用第二級差分放大器2623的輸出作為反饋輸入信號并自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出電 壓，其作為基準(zhǔn)電位，連接第二級差分放大器2623的另一個(gè)輸入，用來減去第一級差分放 大電路輸出信號的底值；第二級差分放大器2623輸出到模數(shù)轉(zhuǎn)換器2625，2625在中央處理 器(CPU、MPU) 2626輸出的同步控制信號2630的控制下進(jìn)行同步采樣，采樣的轉(zhuǎn)換結(jié)果發(fā)送 到中央處理器(CPU、MPU) 2626，再由中央處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及觸控判斷。[0127]圖27所示是一種瞬時(shí)值測量法的觸控信號檢測電路結(jié)構(gòu)圖，2710是觸控信號采 樣點(diǎn)的信號，2711是檢測參考點(diǎn)的信號，觸控信號采樣點(diǎn)的信號2710和檢測參考點(diǎn)的信號 2711分別經(jīng)過緩沖器2720和緩沖器2721緩沖后，作為第一級差分放大器2722的輸入信 號；第一級差分放大器2722的輸出再作為第二級差分放大器2723的其中一個(gè)輸入，中央 處理器(CPU、MPU) 2726根據(jù)觸控運(yùn)算結(jié)果送出調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)到數(shù)模轉(zhuǎn)換器2724,2724的輸出 電壓作為基準(zhǔn)電位，連接第二級差分放大器2723的另一個(gè)輸入，用來減去第一級差分放大 電路輸出信號的底值；第二級差分放大器2723輸出到模數(shù)轉(zhuǎn)換器2725，2725在中央處理器 (CPU、MPU)2726輸出的同步控制信號2730的控制下進(jìn)行同步采樣，采樣的轉(zhuǎn)換結(jié)果發(fā)送到 中央處理器(CPU、MPU) 2726，再由中央處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及觸控判斷。 圖25、圖26、圖27所示的三種瞬時(shí)值測量法觸控信號檢測電路的區(qū)別在于圖25 所示方案是手動(dòng)的方法給二次差分電路設(shè)置一個(gè)基準(zhǔn)電位，對二次差分電路具有基本的調(diào) 節(jié)能力；圖26所示方案是二次差分電路的輸出端信號經(jīng)模擬電路再反饋給二次差分電路 作為基準(zhǔn)電位，對二次差分電路具有自動(dòng)跟蹤的調(diào)節(jié)能力；圖27所示方案是將中央處理器 運(yùn)算后的結(jié)果經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換電路反饋給二次差分電路作為基準(zhǔn)電位，對二次差分電路具有智 能化的調(diào)節(jié)能力。不同尺寸及分辨率的顯示屏，其電極的電阻一般在2K以上，檢測電路與觸控屏上 電極線的連接點(diǎn)上，因檢測電路的輸入阻抗而對觸控信號分流，檢測電路的輸入阻抗越大， 對觸控信號的分流作用越小。當(dāng)檢測電路的輸入阻抗為2. 5倍以上時(shí)，觸控信號都能反映 出觸摸動(dòng)作信息的，所以要求信號檢測通道對電極線的輸入阻抗在5ΚΩ或5ΚΩ以上，如圖 25、26，27在差分放大電路與觸控屏上電極線的連接點(diǎn)之間加上緩沖器就是為了增大檢測 電路的輸入阻抗。
具體實(shí)施方式
十七具體實(shí)施方式
十四和方式十五也可以使用平均值測量法，來對圖4的觸控顯示器 400進(jìn)行觸控探測。這種平均值測量法是在一定的時(shí)間區(qū)段內(nèi)進(jìn)行對觸控信號的檢測，獲 得觸控信號的平均值作為測量結(jié)果。平均值測量法雖比瞬時(shí)值測量法慢，但其主要特點(diǎn)就 是可以消除部分高頻干擾，測量數(shù)據(jù)更平穩(wěn)有利于觸控的判斷。有效值是平均值中的一種。 實(shí)現(xiàn)平均值測量法對觸控信號檢測的三種電路結(jié)構(gòu)如圖28、圖29和圖30所示。其觸控信 號檢測電路結(jié)構(gòu)都是由信號檢測通道、數(shù)據(jù)采樣通道、數(shù)據(jù)處理和時(shí)序控制電路組成。信號 檢測通道具有緩沖器、第一級差分放大電路、有效值測量電路和第二級差分放大電路；數(shù)據(jù) 采樣通道具有模數(shù)轉(zhuǎn)換電路；數(shù)據(jù)處理和時(shí)序控制電路是具有數(shù)據(jù)運(yùn)算能力、數(shù)據(jù)輸出輸 入接口的中央處理器(CPU、MCU)，中央處理器具有控制軟件、數(shù)據(jù)處理軟件。圖28所示是一種平均值測量法的觸控信號檢測電路結(jié)構(gòu)圖，2810是觸控信號采 樣點(diǎn)的信號，2811是檢測參考點(diǎn)的信號，觸控信號采樣點(diǎn)的信號2810和檢測參考點(diǎn)的信號 2811分別經(jīng)過緩沖器2820和緩沖器2821緩沖后，作為第一級差分差分放大電路單元2822 的輸入信號；第一級差分差分放大電路單元2822內(nèi)含頻率選通電路，選通電路的選通頻率 為激勵(lì)源觸控信號的頻率，其對差分放大的輸出進(jìn)行選通，選通后的輸出再作為有效值轉(zhuǎn) 換器2823的輸入，2823的有效值輸出作為第二級差分放大器2824的輸入；2825是調(diào)節(jié)電 壓輸出，其作為基準(zhǔn)電位，連接到第二級差分放大器2824的另一個(gè)輸入端，用來減去2823 的有效值輸出信號的底值；第二級差分放大器2824輸出到模數(shù)轉(zhuǎn)換器2826,2826在中央處理器(CPU、MPU) 2827輸出的同步控制信號2830的控制下進(jìn)行同步采樣，采樣的轉(zhuǎn)換結(jié)果發(fā) 送到中央處理器(CPU、MPU) 2827，再由中央處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及觸控判斷。圖29所示是一種平均值測量法的觸控信號檢測電路結(jié)構(gòu)圖，2910是觸控信號采 樣點(diǎn)的信號，2911是檢測參考點(diǎn)的信號，觸控信號采樣點(diǎn)的信號2910和檢測參考點(diǎn)的信號 2911分別經(jīng)過緩沖器2920和緩沖器2921緩沖后，作為第一級差分差分放大電路單元2922 的輸入信號；第一級差分差分放大電路單元2922內(nèi)含頻率選通電路，選通電路的選通頻率 為激勵(lì)源觸控信號的頻率，其對差分放大的輸出進(jìn)行選通，選通后的輸出再作為有效值轉(zhuǎn) 換器2923的輸入，2923的有效值輸出作為第二級差分放大器2924的輸入；反饋調(diào)節(jié)模擬 電路2925用第二級差分放大器2924的輸出作為反饋輸入信號并自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出電壓，其作 為基準(zhǔn)電位，連接到第二級差分放大器2924的另一個(gè)輸入端，用來減去2923的有效值輸 出信號的底值；第二級差分放大器2924輸出到模數(shù)轉(zhuǎn)換器2926，2926在中央處理器(CPU、 MPU) 2927輸出的同步控制信號2930的控制下進(jìn)行同步采樣，采樣的轉(zhuǎn)換結(jié)果發(fā)送到中央 處理器(CPU、MPU) 2927，再由中央處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及觸控判斷。 圖30所示是一種平均值測量法的觸控信號檢測電路結(jié)構(gòu)圖，3010是觸控信號采 樣點(diǎn)的信號，3011是檢測參考點(diǎn)的信號，觸控信號采樣點(diǎn)的信號3010和檢測參考點(diǎn)的信 號3011分別經(jīng)過緩沖器3020和緩沖器3021緩沖后，作為第一級差分差分放大電路單元 3022的輸入信號；第一級差分差分放大電路單元3022內(nèi)含頻率選通電路，選通電路的選通 頻率為激勵(lì)源觸控信號的頻率，其對差分放大的輸出進(jìn)行選通，選通后的輸出再作為有效 值轉(zhuǎn)換器3023的輸入，3023的有效值輸出作為第二級差分放大器3024的輸入；中央處理 器(CPU、MPU) 3027根據(jù)觸控運(yùn)算結(jié)果送出調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)到數(shù)模轉(zhuǎn)換器3025，3025的輸出電壓 作為基準(zhǔn)電位，連接到第二級差分放大器3024的另一個(gè)輸入端，用來減去3023的有效值輸 出信號的底值；第二級差分放大器3024輸出到模數(shù)轉(zhuǎn)換器3026，3026在中央處理器(CPU、 MPU) 3027輸出的同步控制信號3030的控制下進(jìn)行同步采樣，采樣的轉(zhuǎn)換結(jié)果發(fā)送到中央 處理器(CPU、MPU) 3027，再由中央處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及觸控判斷。圖28、圖29和圖30所示的三種平均值測量法觸控信號檢測電路的區(qū)別在于圖 28所示方案是手動(dòng)的方法給二次差分電路設(shè)置一個(gè)基準(zhǔn)電位，對二次差分電路具有基本的 調(diào)節(jié)能力；圖29所示方案是二次差分電路的輸出端信號經(jīng)模擬電路再反饋給二次差分電 路作為基準(zhǔn)電位，對二次差分電路具有自動(dòng)跟蹤的調(diào)節(jié)能力；圖30所示方案是將中央處理 器運(yùn)算后的結(jié)果經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換電路反饋給二次差分電路作為基準(zhǔn)電位，對二次差分電路具有 智能化的調(diào)節(jié)能力。不同尺寸及分辨率的顯示屏，其電極的電阻一般在2K以上，檢測電路與觸控屏上 電極線的連接點(diǎn)上，因檢測電路的輸入阻抗而對觸控信號分流，檢測電路的輸入阻抗越大， 對觸控信號的分流作用越小。當(dāng)檢測電路的輸入阻抗為2. 5倍以上時(shí)，觸控信號都能反映 出觸摸動(dòng)作信息的，所以要求信號檢測通道對電極線的輸入阻抗在5ΚΩ或5ΚΩ以上，如圖 28、29，30在差分放大電路與觸控屏上電極線的連接點(diǎn)之間加上緩沖器就是為了增大檢測 電路的輸入阻抗。
具體實(shí)施方式
十八在介紹實(shí)施例十四時(shí)我們提到，圖4所示的觸控顯示器400，顯示器采用TFT-IXD， 測量的等效電路如圖18所示。觸控激勵(lì)源1810為方波信號，由于1830和1831是電容負(fù)載，觸控激勵(lì)的方波信號在這兩個(gè)電容上出現(xiàn)充放電波形。觸控激勵(lì)源1810的輸出波形和 觸控信號采樣點(diǎn)1841的觸控信號波形如圖21所示，為了說明本實(shí)施例，現(xiàn)重新對圖21標(biāo) 號，如圖31所示。本實(shí)施方式對觸控信號的檢測方法采用時(shí)間特征測量法，測量觸控信號采樣點(diǎn) 1841充放電過程中兩個(gè)既定電位間的時(shí)間間隔的變化，來獲取觸控信息。如圖31所示，測 量觸控信號采樣點(diǎn)1841波形的充電過程中兩個(gè)既定電位V422和V421之間的時(shí)間T423，放 電過程中兩個(gè)既定電位V421和V422之間的時(shí)間T424，可以反映這個(gè)電容負(fù)載的變化。當(dāng) 手指觸摸顯示屏?xí)r圖18等效電路的耦合電容1831就會(huì)產(chǎn)生，改變了電路的電容負(fù)載以及 時(shí)間常數(shù)，兩個(gè)既定電位間的時(shí)間間隔T423和T424也就發(fā)生了改變。測量時(shí)間間隔T423 和T424的變化就可以獲得觸控的信息，既定電位V421和V422選取充放電過程中采樣點(diǎn) 1841的兩個(gè)電位。實(shí)現(xiàn)時(shí)間特征測量法觸控信號檢測的電路結(jié)構(gòu)如圖32和圖33所示。其觸控信號 檢測電路結(jié)構(gòu)都是由信號檢測及數(shù)據(jù)采樣通道、數(shù)據(jù)處理和時(shí)序控制電路組成。信號檢測 及數(shù)據(jù)采樣通道具有緩沖器、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路或電壓調(diào)節(jié)輸出單元、比較器、記數(shù)器；數(shù)據(jù)處 理和時(shí)序控制電路是具有數(shù)據(jù)運(yùn)算能力、數(shù)據(jù)輸出輸入接口的中央處理器(CPU、MCU)，中央 處理器具有控制軟件、數(shù)據(jù)處理軟件。圖32是一種時(shí)間特征測量法的觸控信號檢測電路結(jié)構(gòu)圖，3210是觸控信號采樣 點(diǎn)的信號，3211是一個(gè)既定電位(V421)，由電壓調(diào)節(jié)輸出單元3220來產(chǎn)生，3212是一個(gè)既 定電位(V422)，由電壓調(diào)節(jié)輸出單元3221來產(chǎn)生；觸控信號采樣點(diǎn)的信號3210經(jīng)過緩沖 器3230緩沖輸出，與3211這個(gè)既定電位進(jìn)入比較器3232進(jìn)行比較；觸控信號采樣點(diǎn)的信 號3210經(jīng)過緩沖器3231緩沖輸出，與3212這個(gè)既定電位進(jìn)入比較器3233進(jìn)行比較；中 央處理器(CPU、MCU) 3235產(chǎn)生計(jì)數(shù)器3234的記數(shù)脈沖信號3240，比較器3233的輸出電位 作為計(jì)數(shù)器3234的啟動(dòng)記數(shù)信號，比較器3232的輸出電位作為計(jì)數(shù)器3234的停止記數(shù)信 號；計(jì)數(shù)器3234停止記數(shù)后的讀數(shù)由中央處理器(CPU、MCU) 3235讀取，讀數(shù)完畢后由中央 處理器(CPU、MCU) 3235送出清零信號3241清零計(jì)數(shù)器3234，為下一次讀數(shù)做好準(zhǔn)備，并由 中央中央處理器(CPU、MCU) 3235進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及觸控判斷。圖33是一種時(shí)間特征測量法的觸控信號檢測電路結(jié)構(gòu)圖，3310是觸控信號采樣 點(diǎn)的信號，中央處理器(CPU、MCU) 3327通過程序預(yù)置或歷史檢測判斷而輸出相應(yīng)數(shù)據(jù)到數(shù) 模轉(zhuǎn)換器3320輸出一個(gè)既定電位3311 (V421)，也輸出數(shù)據(jù)到數(shù)模轉(zhuǎn)換器3321輸出一個(gè)既 定電位3312 (V422)；觸控信號采樣點(diǎn)的信號3310經(jīng)過緩沖器3322緩沖輸出，與3311這 個(gè)既定電位進(jìn)入比較器3324 ；觸控信號采樣點(diǎn)的信號3310經(jīng)過緩沖器3323緩沖輸出，與 3312這個(gè)既定電位進(jìn)入比較器3325 ；中央處理器(CPU、MCU) 3327產(chǎn)生計(jì)數(shù)器3326的記數(shù) 脈沖信號3330，比較器3325的輸出電位作為計(jì)數(shù)器3326的啟動(dòng)記數(shù)信號，比較器3324的 輸出電位作為計(jì)數(shù)器3326的停止記數(shù)信號；計(jì)數(shù)器3326停止記數(shù)后的讀數(shù)由中央處理器 (CPU、MCU) 3327讀取，讀數(shù)完畢后由中央處理器(C外、MCU) 3327送出清零信號3331清零計(jì) 數(shù)器3326，為下一次讀數(shù)做好準(zhǔn)備，并由中央中央處理器(CPU、MCU) 3327進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及 觸控判斷。圖32和圖33所示的兩種時(shí)間特征測量法觸控信號檢測的區(qū)別在于圖32所示方 案是手動(dòng)的方法給比較器設(shè)置兩個(gè)既定電位V421和V422 ；圖33所示方案是由中央處理器給比較器設(shè)置兩個(gè)既定電位V421和V422，中央處理器通過程序預(yù)置或?qū)⒅暗臏y量結(jié)果 運(yùn)算后輸出對應(yīng)數(shù)據(jù)到數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，使其輸出作為既定比較電位，對既定比較電位V421 和V422的設(shè)置具有智能化的調(diào)節(jié)能力。
具體實(shí)施方式
十九與實(shí)施例十八不同，本例中觸控激勵(lì)源1810為正弦波信號，由于1830和1831是 電容負(fù)載，正弦波的觸控激勵(lì)源帶上電容負(fù)載后，在觸控信號采樣點(diǎn)上的波形還是正弦波， 但發(fā)生了幅度和相位的變化，觸控激勵(lì)源1810的輸出波形和觸控信號采樣點(diǎn)1841的觸控 信號波形如圖23所示。本實(shí)施方式對觸控信號的檢測方法采用相移測量法，比較不同的幀消隱時(shí)間段上 觸控信號采樣點(diǎn)1841上特定相位點(diǎn)的相位移動(dòng)，來獲取觸控信息?？梢钥闯隹梢酝ㄟ^測量 相位的改變來反映這個(gè)觸摸電容的影響，而相位的改變也可以從測量時(shí)間間隔來反映，這 個(gè)時(shí)間間隔的檢測示意圖亦見如圖23所示，顯示屏無手指觸摸時(shí)，由于圖18中的分布電容 1830的存在，檢測觸控信號采樣點(diǎn)1841上的觸控信號波形相對觸控激勵(lì)源輸出端1840的 波形有相位的延遲；當(dāng)手指觸摸顯示屏?xí)r圖18所示等效電路的耦合電容1831就會(huì)產(chǎn)生，增 大了電路的電容負(fù)載，觸控信號采樣點(diǎn)1841上的過零點(diǎn)與激勵(lì)源之間的過零點(diǎn)之間的時(shí) 間T500會(huì)變大，即產(chǎn)生進(jìn)一步的相移。測量時(shí)間T500的變化就可獲得觸控的信息。根據(jù) 觸控激勵(lì)源波形的不同，特定相位點(diǎn)對應(yīng)的電位可以是零點(diǎn)或者是其它電位點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)相移測量法觸控信號檢測的電路結(jié)構(gòu)如圖34和圖35所示。其觸控信號檢測 電路結(jié)構(gòu)都是由信號檢測及數(shù)據(jù)采樣通道、數(shù)據(jù)處理和時(shí)序控制電路組成。信號檢測及數(shù) 據(jù)采樣通道具有緩沖器、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路或電壓調(diào)節(jié)輸出單元、比較器、記數(shù)器；數(shù)據(jù)處理和 時(shí)序控制電路是具有數(shù)據(jù)運(yùn)算能力、數(shù)據(jù)輸出輸入接口的中央處理器(CPU、MCU)，中央處理 器具有控制軟件、數(shù)據(jù)處理軟件。圖34是一種相移特征測量法的觸控信號檢測電路結(jié)構(gòu)圖，3410是觸控信號采樣 點(diǎn)的信號，3411是檢測參考點(diǎn)的信號，3412是由電壓調(diào)節(jié)輸出單元3420產(chǎn)生的對應(yīng)一個(gè)特 定相位點(diǎn)時(shí)的電位；觸控信號采樣點(diǎn)的信號3410經(jīng)過緩沖器3430緩沖輸出，與3412這個(gè) 特定相位點(diǎn)對應(yīng)的電位進(jìn)入比較器3432進(jìn)行比較；觸控信號采樣點(diǎn)的信號3411經(jīng)過緩沖 器3431緩沖輸出，與3412這個(gè)特定相位點(diǎn)對應(yīng)的電位進(jìn)入比較器3433進(jìn)行比較；中央處 理器(CPU、MCU) 3435產(chǎn)生計(jì)數(shù)器3434的記數(shù)脈沖信號3440，比較器3433的輸出電位作為 計(jì)數(shù)器3434的啟動(dòng)記數(shù)信號，比較器3432的輸出電位作為計(jì)數(shù)器3434的停止記數(shù)信號； 計(jì)數(shù)器3434記數(shù)停止后的讀數(shù)由中央處理器(CPU、MCU) 3435讀取，讀數(shù)完畢后由中央處理 器(CPU、MCU) 3435送出清零信號3441清零計(jì)數(shù)器3434，為下一次讀數(shù)做好準(zhǔn)備，并由中央 中央處理器(CPU、MCU) 3435進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及觸控判斷。圖35是一種相移特征測量法的觸控信號檢測電路結(jié)構(gòu)圖，3510是觸控信號采樣 點(diǎn)的信號，3511是檢測參考點(diǎn)的信號，中央處理器(CPU、MCU) 3526根據(jù)程序預(yù)設(shè)或者歷史 檢測判斷而輸出相應(yīng)數(shù)據(jù)到數(shù)模轉(zhuǎn)換器3520，特定相位點(diǎn)對應(yīng)的電位3512即是數(shù)模轉(zhuǎn)換 器3520的輸出電位；觸控信號采樣點(diǎn)的信號3510經(jīng)過緩沖器3521緩沖輸出，與3512這個(gè) 特定相位點(diǎn)對應(yīng)的電位進(jìn)入比較器3523進(jìn)行比較；觸控信號采樣點(diǎn)的信號3511經(jīng)過緩沖 器3522緩沖輸出，與3512這個(gè)特定相位點(diǎn)對應(yīng)的電位進(jìn)入比較器3524進(jìn)行比較；中央處 理器(CPU、MCU) 3526產(chǎn)生計(jì)數(shù)器3525的記數(shù)脈沖信號3530，比較器3524的輸出電位作為計(jì)數(shù)器3525的啟動(dòng)記數(shù)信號，比較器3523的輸出電位作為計(jì)數(shù)器3525的停止記數(shù)信號； 計(jì)數(shù)器3525記數(shù)停止后的讀數(shù)由中央處理器(CPU、MCU) 3526讀取，讀數(shù)完畢后由中央處理 器(CPU、MCU) 3526送出清零信號3531清零計(jì)數(shù)器3525，為下一次讀數(shù)做好準(zhǔn)備，并由中央 中央處理器(CPU、MCU) 3526進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及觸控判斷。圖34和圖35所示的兩種相移測量法觸控信號檢測的區(qū)別在于圖34所示方案 是用手動(dòng)的方法設(shè)定特定相位點(diǎn)對應(yīng)的電位；圖35所示方案是由中央處理器通過數(shù)模轉(zhuǎn) 換器來設(shè)定特定相位點(diǎn)對應(yīng)的電位，中央處理器通過程序預(yù)設(shè)或?qū)⒅暗臏y量結(jié)果運(yùn)算后 經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器反饋?zhàn)鳛樘囟ㄏ辔稽c(diǎn)對應(yīng)的電位，對特定相位點(diǎn)的設(shè)置具有智能化的調(diào)節(jié)能 力。本實(shí)施方式所測量的觸控信號相位特征實(shí)質(zhì)上也是時(shí)間特征的一種。
具體實(shí)施方式
二十圖4所示的觸控顯示器400，時(shí)分復(fù)用顯示屏電極來完成觸控功能。觸控顯示器 400以部分的或全部的N條顯示屏電極線時(shí)分復(fù)用作觸控感應(yīng)電極線，以單通道順序掃描 的檢測方式進(jìn)行觸控探測觸控信號檢測電路具有一個(gè)觸控信號檢測通道或一個(gè)數(shù)據(jù)采樣 通道，以掃描的方式依次順序檢測N條觸控感應(yīng)電極線中的第一條、第二條、…、直至最后 的第N條觸控感應(yīng)電極線，從而完成一個(gè)探測幀的全部檢測過程，如圖36所示。這也是最常規(guī)和自然的觸控檢測方式。
具體實(shí)施方式
二十一與實(shí)施例二十不同，本例中是按某一既定的間隔i以掃描的方式檢測N條觸控 感 應(yīng)電極中的第一條電極、第i+Ι條、第2i+l條、…、直至到最后的第N條觸控感應(yīng)電極線， 從而完成一個(gè)探測幀的全部檢測過程。i = 2時(shí)，即間隔一條觸控感應(yīng)電極線的檢測掃描示意圖如圖37所示。
具體實(shí)施方式
二十二與實(shí)施例二十一和二十二不同的是，本例是以單通道粗掃加細(xì)掃的檢測方式進(jìn)行 觸控探測觸控信號檢測電路具有一個(gè)檢測通道或一個(gè)數(shù)據(jù)采樣通道，把觸控感應(yīng)電極線 按每i條一區(qū)劃分為幾個(gè)分區(qū)，每個(gè)分區(qū)選取一條或多條觸控感應(yīng)電極線作為該分區(qū)觸控 感應(yīng)電極線的觸控感應(yīng)代表電極一起進(jìn)行觸控檢測，最好的方法是把每個(gè)分區(qū)里面全部的 觸控感應(yīng)電極線并聯(lián)作為一條觸控感應(yīng)代表電極；先按區(qū)對觸控感應(yīng)代表電極進(jìn)行檢測， 確定觸控動(dòng)作發(fā)生的區(qū)域；再在有觸控動(dòng)作發(fā)生的區(qū)域里面進(jìn)行細(xì)分掃描檢測，獲得更具 體的觸控信息。此方法的目的是為了節(jié)省觸控檢測的時(shí)間。i = 3時(shí)，單通道粗掃加細(xì)掃的檢測掃描示意圖如圖38所示。
具體實(shí)施方式
二十三本例以多通道順序掃描的檢測方式進(jìn)行觸控探測觸控信號檢測電路具有多個(gè)觸 控信號檢測通道和多個(gè)數(shù)據(jù)采樣通道，把全部的觸控感應(yīng)電極線分為跟觸控信號檢測通道 數(shù)目相同的組數(shù)，每一個(gè)觸控信號檢測通道負(fù)責(zé)一個(gè)觸控感應(yīng)電極組內(nèi)的檢測。一種方案是各觸控信號檢測通道同時(shí)分別在各自組內(nèi)進(jìn)行順序掃描檢測，綜合全 部觸控信號檢測通道的檢測結(jié)果，獲得全屏幕的觸控信息。圖39是三個(gè)觸控信號檢測通道 時(shí)的掃描順序示意圖。另一種方案是各觸控信號檢測通道同時(shí)分別在各自組內(nèi)進(jìn)行間隔掃描檢測，綜合全部觸控信號檢測通道的檢測結(jié)果，獲得全屏幕的觸控信息。圖40是三個(gè)觸控信號檢測通 道時(shí)的掃描順序示意圖。再一種方案是各觸控信號檢測通道同時(shí)分別在各自組內(nèi)進(jìn)行粗掃加細(xì)掃檢測，綜 合全部觸控信號檢測通道的檢測結(jié)果，獲得全屏幕的觸控信息。圖41是三個(gè)觸控信號檢測 通道時(shí)的掃描順序示意圖。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對本實(shí)用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能 認(rèn)定本實(shí)用新型的具體實(shí)施只局限于這些說明。對于本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視 為屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求一種觸控電路，通過對觸控屏或觸控顯示屏上電極組中的電極線施加觸控信號，并采用瞬時(shí)值測量法、平均值測量法、時(shí)間特征測量法和相移測量法等檢測方法檢測采樣點(diǎn)上觸控信號的變化，來探測電極線是否被觸碰；其特征在于所述觸控電路具有向電極線施加觸控信號的觸控激勵(lì)源、和檢測電極線上觸控信號變化的觸控信號檢測電路，觸控信號檢測電路具有信號檢測通道、數(shù)據(jù)采樣通道、數(shù)據(jù)處理和時(shí)序控制電路；每一信號檢測通道至少具有差分放大電路；每一數(shù)據(jù)采樣通道至少具有一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路；數(shù)據(jù)處理和時(shí)序控制電路是由具有數(shù)據(jù)運(yùn)算能力、數(shù)據(jù)輸出輸入接口的中央處理器組成；所述觸控激勵(lì)源通過信號檢測通道與觸控屏或觸控顯示屏上電極線相連接，所述信號檢測通道連接觸控屏上電極線，數(shù)據(jù)采樣通道連接信號檢測通道，數(shù)據(jù)處理和時(shí)序控制電路連接數(shù)據(jù)采樣通道；所述信號檢測通道接收采樣點(diǎn)的觸控信號并做差分放大處理后輸出給數(shù)據(jù)采樣通道，數(shù)據(jù)采樣通道對此信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸出數(shù)字信號給數(shù)據(jù)處理和時(shí)序控制電路，數(shù)據(jù)處理和時(shí)序控制電路接收此數(shù)字信號進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及觸控判斷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸控電路，其特征在于所述信號檢測通道具有至少兩個(gè)串聯(lián)或并聯(lián)的差分放大電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸控電路，其特征在于所述信號檢測通道內(nèi)除了具有差分放大電路以外，還具有體現(xiàn)累計(jì)性數(shù)據(jù)或平均性數(shù) 據(jù)的測量電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的觸控電路，其特征在于所述信號檢測通道內(nèi)體現(xiàn)累計(jì)性數(shù)據(jù)或平均性數(shù)據(jù)的測量電路，是設(shè)置在差分放大電 路之前，或是設(shè)置在差分放大電路之后，或是設(shè)置在兩個(gè)串聯(lián)的差分放大電路之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸控電路，其特征在于所述信號檢測通道內(nèi)具有自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出電位的基準(zhǔn)電位產(chǎn)生單元，所述基準(zhǔn)電位產(chǎn)生 單元的輸入端連接差分放大電路的一個(gè)輸出端，基準(zhǔn)電位產(chǎn)生單元的輸出端連接差分放大 電路的一個(gè)輸入端，基準(zhǔn)電位產(chǎn)生單元為反饋調(diào)節(jié)電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸控電路，其特征在于所述信號檢測通道內(nèi)具有自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出電位的基準(zhǔn)電位產(chǎn)生單元，所述基準(zhǔn)電位產(chǎn)生 單元的輸入端連接數(shù)據(jù)處理和時(shí)序控制電路所控制的數(shù)模轉(zhuǎn)換電路的輸出端，基準(zhǔn)電位產(chǎn) 生單元的輸出端連接差分放大電路的一個(gè)輸入端，基準(zhǔn)電位產(chǎn)生單元為反饋調(diào)節(jié)電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸控電路，其特征在于所述信號檢測通道除了具有差分放大電路以外，還具有測量相位移動(dòng)或測量時(shí)間特性 的測量電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的觸控電路，其特征在于所述測量電路包括第一既定電位產(chǎn) 生單元、第二既定電位產(chǎn)生單元、第一比較器、第二比較器和計(jì)數(shù)器；所述信號檢測通道接 收采樣點(diǎn)的第一觸控信號并耦合到第一比較器的第一輸入端，第一既定電位產(chǎn)生單元輸出 第一既定電位并耦合到第一比較器的第二輸入端，第一比較器的輸出端耦合到計(jì)數(shù)器的啟 動(dòng)計(jì)數(shù)端；所述信號檢測通道接收采樣點(diǎn)的第二觸控信號并耦合到第二比較器的第一輸入 端，第二既定電位產(chǎn)生單元輸出第二既定電位并耦合到第二比較器的第二輸入端，第二比 較器的輸出端耦合到計(jì)數(shù)器的停止計(jì)數(shù)端，計(jì)數(shù)器輸出讀數(shù)到數(shù)據(jù)處理和時(shí)序控制電路。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸控電路，其特征在于所述信號檢測通道內(nèi)的差分放大電路的一個(gè)輸入端連接觸控屏或觸控顯示屏上一條 或多條電極線組成的電極線組，另一個(gè)輸入端連接觸控激勵(lì)源的輸出端、或連接觸控電路 的地端、或連接觸控電路的正電源端、或連接觸控電路的負(fù)電源端、或連接對比電路中的一 點(diǎn)、或連接觸控屏上另一組電極線。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的觸控電路，其特征在于所述信號檢測通道對電極線的輸入阻抗在5KQ或5KQ以上。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸控電路，其特征在于所述信號檢測通道內(nèi)具有對觸控激勵(lì)源的觸控信號頻率的選通電路。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種觸控電路；所述觸控電路具有向觸控屏或觸控顯示屏上電極線施加觸控信號的觸控激勵(lì)源、和檢測電極線上觸控信號變化的觸控信號檢測電路，觸控信號檢測電路具有信號檢測通道、數(shù)據(jù)采樣通道、數(shù)據(jù)處理和時(shí)序控制電路；每一信號檢測通道至少具有差分放大電路；每一數(shù)據(jù)采樣通道至少具有一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路；數(shù)據(jù)處理和時(shí)序控制電路是由具有數(shù)據(jù)運(yùn)算能力、數(shù)據(jù)輸出輸入接口的中央處理器組成；所述信號檢測通道接收采樣點(diǎn)的觸控信號并做差分放大處理后輸出給數(shù)據(jù)采樣通道，數(shù)據(jù)采樣通道對此信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸出數(shù)字信號給數(shù)據(jù)處理和時(shí)序控制電路，數(shù)據(jù)處理和時(shí)序控制電路接收此數(shù)字信號進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及觸控判斷。
文檔編號G06F3/041GK201590059SQ20092021932
公開日2010年9月22日 申請日期2009年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月27日
發(fā)明者劉海平, 李德海, 陳其良 申請人:智點(diǎn)科技(深圳)有限公司