專利名稱：用于觸摸傳感器的讀出電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于觸摸傳感器的讀出電路，更特別地，涉及一種可以根據(jù)觸摸傳感器的特性變化而改變感測信號的感測范圍的讀出電路。
背景技術(shù)：
近來，可通過觸摸各種顯示設(shè)備的屏幕來輸入信息的觸摸屏被廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中作為信息輸入設(shè)備。由于觸摸傳感器使得用戶能夠通過手指或指示筆簡單地觸摸屏幕來移動(dòng)或選擇顯示的信息，所以每個(gè)人都能輕易地使用觸摸傳感器。觸摸屏通過感測顯示設(shè)備屏幕上的觸摸和觸摸位置來提供觸摸信息，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)分析觸摸信息以執(zhí)行命令。最常使用平面顯示設(shè)備例如液晶顯示設(shè)備、等離子體顯示面板、 有機(jī)發(fā)光二極管顯示設(shè)備等作為顯示設(shè)備。根據(jù)感測原理，在觸摸屏技術(shù)中具有電阻膜型、電容型、光電型、紅外線型、超聲波型和電磁型。一般地，觸摸屏被制造為附接到顯示設(shè)備上側(cè)的面板以執(zhí)行觸摸輸入功能。然而，由于附接有觸摸面板的顯示設(shè)備需要首先分開制造觸摸面板與顯示設(shè)備，然后將觸摸面板附接到顯示設(shè)備上，所以附接有觸摸面板的顯示設(shè)備具有較高的生產(chǎn)成本，整個(gè)系統(tǒng)的厚度和重量增加，從而使得移動(dòng)性變差，而且設(shè)計(jì)受限。為了解決上述問題，近年來發(fā)展出了一種將觸摸傳感器內(nèi)置在顯示設(shè)備例如液晶顯示設(shè)備或有機(jī)發(fā)光二極管顯示設(shè)備中的單元內(nèi)(in-cell)觸摸傳感器。最常使用通過光電晶體管根據(jù)光強(qiáng)度來感知觸摸的光電觸摸傳感器或者根據(jù)電容變化來感知觸摸的電容式觸摸傳感器作為單元內(nèi)觸摸傳感器。光電觸摸傳感器根據(jù)光入射到觸摸體上或者從觸摸體上反射而產(chǎn)生的光電晶體管的光漏電流而感知觸摸。電容式觸摸傳感器根據(jù)當(dāng)導(dǎo)電體例如人體或指示筆觸摸該觸摸傳感器時(shí)使得少量電荷移動(dòng)到觸摸點(diǎn)而產(chǎn)生的電容變化來感知觸摸。讀出電路配置有放大器，用于將來自觸摸傳感器的信號與參考電壓相比較，以生成用于指示是否發(fā)生觸摸的觸摸感測信號；以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC，用于將來自放大器的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字感測信號并將數(shù)字感測信號轉(zhuǎn)發(fā)到信號處理單元。參照圖1，一般地，ADC具有相對于參考電壓Vref為IV的工作范圍。然而，單元內(nèi)觸摸傳感器的問題在于，當(dāng)沒有觸摸時(shí)，基電平(base level)會(huì)根據(jù)處理變化(process variation)和驅(qū)動(dòng)電壓而變化，如圖1所示。例如，基電平隨著由觸摸傳感器的位置所引起的電阻和寄生電容的變化而變化，或者如圖1所示，當(dāng)觸摸傳感器的驅(qū)動(dòng)電壓變高時(shí)，基電平也變高。然而，如果基電平隨著單元內(nèi)觸摸傳感器的處理變化和驅(qū)動(dòng)電壓而變化，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)問題，即當(dāng)觸摸的觸摸峰值超過ADC的驅(qū)動(dòng)范圍(Vref Vref+lV)時(shí)，由于不能量化所出現(xiàn)的溢出部分，會(huì)導(dǎo)致感測靈敏度變差。由于顯示設(shè)備的噪聲，觸摸感測靈敏度變差的問題還會(huì)發(fā)生在附接到顯示設(shè)備上的觸摸面板中。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明旨在提供一種讀出電路。本發(fā)明的目的是提供一種用于觸摸傳感器的讀出電路，其能夠不考慮觸摸傳感器的處理變化和驅(qū)動(dòng)電壓而提高觸摸感測靈敏度。本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、目的和特點(diǎn)的一部分將在下面的具體說明中給出，一部分對于所屬領(lǐng)域普通技術(shù)人員在研究下文后將變得清楚的或者可以通過實(shí)施本發(fā)明而獲悉。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可以通過書面說明書以及權(quán)利要求書和附圖中所具體給出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。為了實(shí)現(xiàn)這些目的和其他優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)本發(fā)明的目的，如這里具體化和廣義描述的， 提供一種讀出電路，該讀出電路連接到來自觸摸傳感器的多條讀出線中的每條讀出線，該讀出電路包括比較電路，用于設(shè)置來自所述讀出線的讀出信號的輸入范圍，并且將該讀出信號縮放為期望驅(qū)動(dòng)范圍，并將所縮放的讀出信號作為觸摸感測信號轉(zhuǎn)發(fā)；以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將來自該比較電路的觸摸感測信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字感測信號，并且轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)字感測信號。優(yōu)選地，該比較電路包括串聯(lián)連接到所述讀出線的第一和第二放大器，用于將該讀出信號的輸入范圍限制在第一參考電壓和第二參考電壓之間；并且該觸摸傳感器使得第一增益電容器連接在第一放大器的輸入和輸出端之間，并使得第二增益電容器連接在第二放大器的輸入和輸出端之間，用于將該讀出信號縮放為該模數(shù)轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動(dòng)范圍。優(yōu)選地，根據(jù)該讀出信號的電壓范圍調(diào)節(jié)所述第一參考電壓和第二參考電壓，并且根據(jù)該模數(shù)轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動(dòng)范圍調(diào)節(jié)該第一增益電容器的電容和該第二增益電容器的電容。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種讀出電路，該讀出電路連接到來自觸摸傳感器的多條讀出線中的每條讀出線，該讀出電路包括多個(gè)比較電路，用于相互不同地設(shè)置來自所述讀出線的讀出信號的輸入范圍，并且將該讀出信號縮放為相互不同的期望驅(qū)動(dòng)范圍， 并且分別將所縮放的讀出信號作為多個(gè)觸摸感測信號轉(zhuǎn)發(fā)；以及多個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器，分別用于將來自所述多個(gè)比較電路的觸摸感測信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字感測信號，并且轉(zhuǎn)發(fā)所述數(shù)字感測信號。優(yōu)選地，所述多個(gè)比較電路包括共同連接到該讀出信號的第一比較電路和第二比較電路，并且所述多個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器包括分別連接到所述第一比較電路和第二比較電路的第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器和第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器。優(yōu)選地，該第一比較電路包括串聯(lián)連接到所述讀出線的第一放大器和第二放大器，用于將該讀出信號的輸入范圍限制在第一參考電壓和第二參考電壓之間；以及連接到該第一放大器的輸入和輸出端的第一增益電容器以及連接在該第二放大器的輸入和輸出端之間的第二增益電容器，用于將該讀出信號縮放為該第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動(dòng)范圍。
優(yōu)選地，該第二比較電路包括串聯(lián)連接到所述讀出線的第三放大器和第四放大器，用于將該讀出信號的輸入范圍限制在該第二參考電壓和第三參考電壓之間；以及連接到該第三放大器的輸入和輸出端的第三增益電容器以及連接在該第四放大器的輸入和輸出端之間的第四增益電容器，用于將該讀出信號縮放為該第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動(dòng)范圍。優(yōu)選地，根據(jù)該讀出信號的電壓范圍分別調(diào)節(jié)所述第一參考電壓、第二參考電壓和第三參考電壓，根據(jù)該第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動(dòng)范圍調(diào)節(jié)該第一增益電容器的電容和該第二增益電容器的電容，以及根據(jù)該第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動(dòng)范圍調(diào)節(jié)該第三增益電容器的電容和該第四增益電容器的電容。優(yōu)選地，該讀出電路疊加分別通過所述第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器和第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)發(fā)的多個(gè)觸摸感測數(shù)據(jù)，以轉(zhuǎn)發(fā)一個(gè)觸摸感測數(shù)據(jù)。應(yīng)當(dāng)理解，前面對于本發(fā)明的概括說明和以下對于本發(fā)明的具體說明都是示例性和解釋性的，其意圖是為所要求保護(hù)的本發(fā)明提供進(jìn)一步解釋。


附圖用于提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且被結(jié)合在本申請中構(gòu)成本申請的一部分。附圖示出了本發(fā)明的實(shí)施方式，并且與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。在附圖中圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)讀出電路的驅(qū)動(dòng)波形。圖2示意性示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式的具有觸摸傳感器的顯示設(shè)備的框圖。圖3示出了作為圖2中的觸摸傳感器陣列的一個(gè)例子的光電觸摸傳感器的等效電路。圖4示出了作為圖2中的觸摸傳感器陣列的另一個(gè)例子的電容式觸摸傳感器的等效電路。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式的用于觸摸傳感器的讀出電路的等效電路。圖6示出了圖5中的讀出電路的驅(qū)動(dòng)波形。圖7示出了根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式的用于觸摸傳感器的讀出電路的等效電路。圖8示出了圖7中的讀出電路的驅(qū)動(dòng)波形。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在詳細(xì)參考本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行描述，在附圖中示出了一些例子。盡可能地在整個(gè)附圖中使用相同的附圖標(biāo)記指代相同或相似的部分。圖2示意性示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式的具有觸摸傳感器的顯示設(shè)備的框圖。參照圖2，具有觸摸傳感器的顯示設(shè)備包括觸摸傳感器陣列14、讀出電路15、顯示面板10、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器12和柵極驅(qū)動(dòng)器13。通?？梢允褂闷矫骘@示設(shè)備例如液晶顯示設(shè)備、等離子體顯示面板、有機(jī)發(fā)光二極管顯示設(shè)備作為顯示面板10。下面將采用液晶顯示設(shè)備作為例子描述顯示面板10。如果使用液晶顯示設(shè)備作為顯示面板10，則液晶顯示設(shè)備10包括濾色器基板，在該濾色器基板上形成有濾色器陣列；薄膜晶體管陣列基板，在該薄膜晶體管陣列基板上形成有薄膜晶體管陣列；設(shè)置在該濾色器基板和薄膜晶體管陣列基板之間的液晶層；以及分別附接到濾色器基板和薄膜晶體管陣列基板的外側(cè)上的偏振板。該液晶顯示設(shè)備利用根據(jù)圖像信號形成的水平電場或垂直電場驅(qū)動(dòng)該液晶層以顯示圖像。柵極驅(qū)動(dòng)器13依次驅(qū)動(dòng)形成在顯示面板10的薄膜晶體管陣列上的多條柵極線 GL0柵極驅(qū)動(dòng)器13提供柵極導(dǎo)通電壓(gate on voltage)的掃描脈沖以驅(qū)動(dòng)?xùn)艠O線GL，并且在其他時(shí)間段提供柵極關(guān)斷電壓(gate off voltage) 0數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器12向形成在顯示面板10的薄膜晶體管陣列上的多條數(shù)據(jù)線DL供給數(shù)據(jù)信號。數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器12接收數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，并通過使用伽馬電壓將該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為模擬數(shù)據(jù)信號，并且每當(dāng)柵極線GL被驅(qū)動(dòng)時(shí)將該數(shù)據(jù)信號提供到數(shù)據(jù)線DL。觸摸傳感器陣列14包括多個(gè)觸摸傳感器(未示出)和連接到多個(gè)觸摸傳感器的多條讀出線R0L。觸摸傳感器陣列14可以附接到顯示面板10上或者與顯示面板10為一體地內(nèi)置在顯示面板10的像素陣列中。讀出電路15驅(qū)動(dòng)觸摸傳感器，并且通過將來自讀出線ROL的信號與參考電壓比較而生成用于指示是否發(fā)生觸摸的觸摸感測信號，將觸摸感測信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)并將該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到信號處理器(未示出)。讀出電路15可以與信號處理器集成為一個(gè)觸摸控制器IC(集成電路)。讀出電路15使用多個(gè)放大器，所述放大器不是使用現(xiàn)有技術(shù)中的單個(gè)參考電壓，而是分別使用互不相同的第一和第二參考電壓，以可變地設(shè)置輸入電壓范圍，并且使用增益電容器以縮放該電壓范圍。由此，讀出電路 15可以防止觸摸信號的峰值溢出，并且最大化觸摸感測信號的量化率。稍后將具體說明讀出電路15。圖3示出了作為圖2中的觸摸傳感器陣列的一個(gè)例子的單元內(nèi)光電觸摸傳感器的等效電路。圖3中的光電觸摸傳感器PTS內(nèi)置在液晶顯示設(shè)備的像素陣列中。每個(gè)像素PX包括形成在由柵極線GL與數(shù)據(jù)線DL交叉所限定的每個(gè)像素區(qū)域上的像素薄膜晶體管Tpx，以及并聯(lián)連接到像素薄膜晶體管Tpx的液晶電容器Clc和存儲(chǔ)電容器Cst。液晶電容器Clc 具有連接到像素薄膜晶體管Tpx的像素電極；公共電極；以及被施加有垂直或水平電場的液晶層，該電場由像素電極和公共電極形成。像素薄膜晶體管Tpx響應(yīng)于來自柵極線GL的柵極信號，將來自數(shù)據(jù)線DL的數(shù)據(jù)信號存儲(chǔ)在液晶電容器Clc和存儲(chǔ)電容器Cst中。液晶被存儲(chǔ)在該液晶電容器Clc中的數(shù)據(jù)信號驅(qū)動(dòng)，并且存儲(chǔ)電容器Cst保持該液晶電容器Clc 中的數(shù)據(jù)信號。光電觸摸傳感器PTS包括用于根據(jù)光強(qiáng)度感測觸摸的傳感器薄膜晶體管Tss ； 用于向傳感器薄膜晶體管Tss供給偏置電壓的偏置線BL ；用于存儲(chǔ)來自傳感器薄膜晶體管 Tss的信號的存儲(chǔ)電容器Cst2 ；用于轉(zhuǎn)發(fā)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)電容器Cst2中的信號的開關(guān)薄膜晶體管Tsw ；和連接到開關(guān)薄膜晶體管Tsw的讀出線R0L。傳感器薄膜晶體管Tss具有均連接到偏置線BL的柵極和第一電極，以及連接到存儲(chǔ)電容器Cst2的第二電極。第一和第二電極可以根據(jù)電流方向而成為源極和漏極。存儲(chǔ)電容器Cst2連接在傳感器薄膜晶體管Tss的第二電極和柵極之間。開關(guān)薄膜晶體管Tsw 具有連接到柵極線GL的柵極，以及分別連接到存儲(chǔ)電容器Cst2和讀出線ROL的第一和第二電極。傳感器薄膜晶體管Tss響應(yīng)于觸摸體的入射光或反射光的光強(qiáng)度而生成光漏電流，并且將該光漏電流存儲(chǔ)到存儲(chǔ)電容器Cst2中。開關(guān)薄膜晶體管Tsw響應(yīng)于來自柵極線 GL的柵極信號，將存儲(chǔ)在存儲(chǔ)電容器Cst2中的電壓轉(zhuǎn)發(fā)給讀出線ROL。最后，光電觸摸傳感器PTS根據(jù)入射光或反射光的光強(qiáng)度，將用于指示是否發(fā)生觸摸的信號轉(zhuǎn)發(fā)給讀出線R0L。圖4示出了作為圖2中的觸摸傳感器陣列的另一個(gè)例子的單元內(nèi)電容式觸摸傳感器的等效電路。圖4中的電容式觸摸傳感器CTS內(nèi)置在液晶顯示設(shè)備的像素陣列中。如前所述， 每個(gè)像素PX包括連接到柵極線GL和數(shù)據(jù)線DL的像素薄膜晶體管Tpx，以及并聯(lián)連接到像素薄膜晶體管Tpx的液晶電容器Clc和存儲(chǔ)電容器Cst。電容式觸摸傳感器CTS包括用于與觸摸體一起形成感測電容器Cf的感測電極； 一對傳感器柵極線SGLa和SGLb ；第一開關(guān)薄膜晶體管Tswl，在第一傳感器柵極線SGLa的控制下，與電源線PL和感測電極的一端形成電流通路；和第二開關(guān)薄膜晶體管Tsw2，在第二傳感器柵極線SGLb的控制下，與讀出線ROL和感測電極的另一端形成電流通路。第一開關(guān)薄膜晶體管Tswl具有連接到第一傳感器柵極線SGLa的柵極，連接到電源線PL的第一電極，連接到感測電極的一側(cè)端子的第二電極。第一和第二電極根據(jù)電流方向分別成為源極和漏極。第二開關(guān)薄膜晶體管Tsw2具有連接到第二傳感器柵極線SGLb的柵極，連接到該讀出線ROL的第一電極，和連接到該感測電極的另一側(cè)端子的第二電極。第一開關(guān)薄膜晶體管Tswl響應(yīng)于來自第一傳感器柵極線SGLa的柵極信號，將來自電源線PL的驅(qū)動(dòng)電壓Vd供給到感測電極。在這種情況下，如果觸摸體觸摸液晶顯示設(shè)備的表面，則在觸摸體與感測電極之間形成感測電容器Cf。然后，第二開關(guān)薄膜晶體管Tsw2 響應(yīng)于來自第二傳感器柵極線SGLb的柵極信號，向讀出線ROL轉(zhuǎn)發(fā)與通過感測電容器在感測電極上感生的電荷量相匹配的信號。除了前述的光電觸摸傳感器或電容式觸摸傳感器，還可以將附接到顯示面板10 上的不同類型的觸摸面板應(yīng)用到圖2中的觸摸傳感器陣列14中。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式的用于觸摸傳感器的讀出電路的等效電路，圖6示出了圖5中的讀出電路的驅(qū)動(dòng)波形。參照圖5，讀出電路30包括比較電路32，用于限制和縮放通過每條讀出線ROL接收的讀出信號的輸入范圍Vrefl Vref2，以轉(zhuǎn)發(fā)觸摸感測信號；以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC 38， 用于將來自比較電路32的觸摸感測信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字感測數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)字感測數(shù)據(jù)。比較電路32包括第一和第二放大器34和36，串聯(lián)連接到來自觸摸傳感器TS的讀出線R0L，以設(shè)置讀出信號的輸入范圍Vrefl Vref2 ；以及第一和第二增益電容器Cgl 和Cg2，分別并聯(lián)連接到該第一和第二放大器34和36以縮放讀出信號，從而轉(zhuǎn)發(fā)期望驅(qū)動(dòng)范圍(例如適合于ADC 38的驅(qū)動(dòng)范圍)的觸摸感測信號Vout。與觸摸傳感器TS的開關(guān)薄膜晶體管Tsw相連的讀出線ROL連接到第一放大器34 的反相(_)輸入端，第一參考電壓Vrefl輸入線連接到第一放大器34的同相(+)輸入端。 第一增益電容器Cgl連接在與第一增益電容器Cgl并聯(lián)的第一放大器34的反相(-)輸入端與輸出端之間。第一放大器34的輸出端串聯(lián)連接到第二放大器36的同相(+)輸入端， 并且第二參考電壓Vref2輸入線連接到第二放大器36的反相(-)輸入端。第二增益電容器Cg2與第二放大器36并聯(lián)地連接在第二放大器36的同相(+)輸入端與輸出端之間。參照圖6，通過讀出線ROL從觸摸傳感器TS提供的讀出信號的電壓被第一放大器 34限制為高于第一參考電壓Vrefl，被第二放大器36限制為低于第二參考電壓Vref2。并且，如圖6所示，第一和第二參考電壓Vrefl和Vref2之間的讀出信號被第一和第二增益電容器Cgl和Cg2縮放為期望驅(qū)動(dòng)范圍，例如ADC 38的驅(qū)動(dòng)范圍，并作為觸摸感測信號Vout 被轉(zhuǎn)發(fā)。例如，觸摸感測信號可以被縮放為IV范圍并轉(zhuǎn)發(fā)。根據(jù)讀出信號的電壓范圍調(diào)節(jié)第一和第二參考電壓Vrefl和Vref2，并且根據(jù)ADC 38的驅(qū)動(dòng)范圍分別調(diào)節(jié)第一和第二增益電容器Cgl和Cg2的電容。按照以下公式1確定來自第二放大器36的觸摸感測信號Vout。公式1
ρ Ο+TffiO+Tf
Iro{t)dtIro(i)dt
_。]^ ^ JtQw J/0
Vout=Vrefl-Vrefi--—-X---
CglCgl其中，Vout表示來自第二放大器36的觸摸感測信號的電壓，Vrefl表示第一參考電壓，Vref2表示第二參考電壓，Cgl表示第一增益電容器，Cg2表示第二增益電容器，Iro 表示通過讀出線ROL從觸摸傳感器TS提供的讀出信號的電流，tO和Tf分別表示用于積分讀出電流的單位時(shí)間范圍。由此，比較電路32利用來自觸摸傳感器TS的讀出信號的峰值，改變第一和第二參考電壓Vrefl和Vref2以及第一和第二增益電容器Cgl和Cg2的電容以設(shè)置讀出信號的輸入范圍，并且縮放讀出信號，從而能夠轉(zhuǎn)發(fā)期望驅(qū)動(dòng)范圍(例如適合于ADC 38的驅(qū)動(dòng)范圍) 的觸摸感測信號Vout。因此，相比現(xiàn)有技術(shù)中由單個(gè)參考電壓固定為IV范圍的讀出電路在觸摸感測信號較高時(shí)具有溢出的問題，本發(fā)明的讀出電路通過根據(jù)第一和第二參考電壓Vrefl和 Vref2考慮了讀出信號的峰值來設(shè)置讀出信號的輸入范圍，能夠防止讀出信號溢出。此外， 相比現(xiàn)有技術(shù)中由單個(gè)參考電壓固定為IV范圍的讀出電路的量化率被固定為lV/2n_i(其中η表示觸摸感測數(shù)據(jù)的比特?cái)?shù))，本發(fā)明通過應(yīng)用來自第一和第二增益電容器Cgl和Cg2 的電容的縮放因子而將本發(fā)明讀出電路的量化率變?yōu)?IVAn-1X縮放因子”，從而能夠最大化觸摸感測信號的量化率。圖7示出了根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式的用于觸摸傳感器的讀出電路的等效電路，圖8示出了圖7中的讀出電路的驅(qū)動(dòng)波形。與圖5的讀出電路30相比，圖7的讀出電路40的區(qū)別在于，讀出電路40對于一條讀出線R0L，具有多個(gè)比較電路42和52以及多個(gè)ADC 48和58，而圖5中的讀出電路30 對于一條讀出線ROL僅有一個(gè)比較電路32和一個(gè)ADC 38。參照圖7，讀出電路40包括多個(gè)比較電路42和52，分別用于限制和縮放通過該讀出線ROL從觸摸傳感器TS接收的讀出信號的輸入范圍以轉(zhuǎn)發(fā)觸摸感測信號；以及多個(gè) ADC 48和58，分別用于將來自比較電路42和52的觸摸感測信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字感測數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)字感測數(shù)據(jù)。
第一比較電路42包括第一和第二放大器44和46，串聯(lián)連接到來自觸摸傳感器 TS的讀出線ROL以設(shè)置讀出信號的第一輸入范圍Vrefl Vref2 ；以及第一和第二增益電容器Cgl和Cg2，分別并聯(lián)連接到第一和第二放大器44和46以縮放讀出信號，從而轉(zhuǎn)發(fā)期望驅(qū)動(dòng)范圍(例如適合于第一 ADC 48的驅(qū)動(dòng)范圍)的第一觸摸感測信號Voutl。第一放大器44具有連接到讀出線ROL的反相(-)輸入端和連接到第一參考電壓Vrefl的輸入線的同相(+)輸入端。第一增益電容器Cgl與第一放大器44并聯(lián)地連接在第一放大器44的反相 (-)輸入端與輸出端之間。第二放大器46具有連接到第一放大器44的輸出端的同相(+) 輸入端和連接到第二參考電壓Vref2的輸入線的反相(-)輸入端。第二增益電容器Cg2與第二放大器46并聯(lián)地連接在第二放大器46的同相(+)輸入端與輸出端之間。第二比較電路52包括第三和第四放大器M和56，串聯(lián)連接到來自觸摸傳感器 TS的讀出線ROL以設(shè)置讀出信號的第二輸入范圍Vref2 Vref3 ；以及第三和第四增益電容器Cg3和Cg4，分別并聯(lián)連接到第三和第四放大器M和56以縮放讀出信號，從而轉(zhuǎn)發(fā)期望驅(qū)動(dòng)范圍(例如適合于第二 ADC 58的驅(qū)動(dòng)范圍)的第二觸摸感測信號Vout2。第三放大器M具有連接到讀出線ROL的反相(-)輸入端和連接到第二參考電壓Vref2的輸入線的同相(+)輸入端。第三增益電容器Cg3與第三放大器M并聯(lián)地連接在第三放大器M的反相 (-)輸入端與輸出端之間。第四放大器56具有連接到第三放大器M的輸出端的同相(+) 輸入端和連接到第三參考電壓Vref3的輸入線的反相(-)輸入端。第四增益電容器Cg4與第四放大器56并聯(lián)地連接在第四放大器56的同相(+)輸入端與輸出端之間。參照圖8，通過讀出線ROL從觸摸傳感器TS提供的讀出信號可以具有隨時(shí)間增加的基電平。這是因?yàn)樽x出線ROL的寄生電容和電阻隨著單元內(nèi)觸摸傳感器的位置而變化。 例如，如圖8所示，讀出線ROL的寄生電容和電阻越大，則讀出信號的基電平越大?？紤]讀出信號的輸入電壓范圍由此增加的情況，第一比較電路42通過第一放大器44將輸入信號限制為高于第一參考電壓Vrefl，通過第二放大器46將輸入信號限制為低于第二參考電壓Vref2。據(jù)此，通過第一和第二增益電容器Cgl和Cg2，限制在第一和第二參考電壓Vrefl和Vref2之間的讀出信號被縮放為期望驅(qū)動(dòng)范圍，例如第一 ADC 48的驅(qū)動(dòng)范圍，并且作為第一觸摸感測信號Voutl被轉(zhuǎn)發(fā)。 第二比較電路52通過第三放大器M將輸入信號限制為高于第二參考電壓Vref2， 通過第四放大器56將輸入信號限制為低于第三參考電壓Vref3。據(jù)此，通過第三和第四增益電容器Cg3和Cg4，限制在第二和第三參考電壓Vref2和Vref3之間的讀出信號被縮放為期望驅(qū)動(dòng)范圍，例如第二 ADC 58的驅(qū)動(dòng)范圍，并且作為第二觸摸感測信號Vout2被轉(zhuǎn)發(fā)。第一 ADC 48將來自第一比較電路42的第一觸摸感測信號Voutl轉(zhuǎn)換為第一數(shù)字感測信號并轉(zhuǎn)發(fā)，第二 ADC 58將來自第二比較電路52的第二觸摸感測信號Vout2轉(zhuǎn)換為第二數(shù)字感測信號并轉(zhuǎn)發(fā)。并且，將來自第一和第二 ADC 48和58的第一和第二數(shù)字感測信號疊加，從而轉(zhuǎn)發(fā)一個(gè)觸摸感測信號作。最終，即使在讀出信號的輸入電壓范圍隨著由讀出線ROL的位置決定的特性(寄生電容和電阻)變化而變化(增加)的情況下，通過將讀出信號的輸入電壓范圍歸類到多個(gè)電壓范圍Vrefl Vref2和Vref2 Vref3中，并且通過使用共同連接到每條讀出線ROL 的多個(gè)比較電路42和52以及多個(gè)ADC 48和58將多個(gè)電壓范圍Vrefl Vref2和Vref2 Vref3轉(zhuǎn)換為多個(gè)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，能夠最大化讀出信號的變化的可接受寬度。
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根據(jù)讀出信號的電壓范圍分別調(diào)節(jié)第一至第三參考電壓Vrefl Vref3，根據(jù)第一 ADC 48的驅(qū)動(dòng)范圍調(diào)節(jié)第一和第二增益電容器Cgl和Cg2的電容，并且根據(jù)第二 ADC 58 的驅(qū)動(dòng)范圍調(diào)節(jié)第三和第四增益電容器Cg3和Cg4的電容。如前所述，本發(fā)明的用于觸摸傳感器的讀出電路具有以下優(yōu)點(diǎn)。通過參考多個(gè)參考電壓考慮讀出信號的峰值來設(shè)置讀出信號的輸入范圍，從而能夠防止讀出信號溢出。并且，通過應(yīng)用來自第一和第二增益電容器Cgl和Cg2的電容的縮放因子而將本發(fā)明讀出電路的量化率變?yōu)?IVz^-1X縮放因子”，從而可以最大化觸摸感測信號的量化率。即使在讀出信號的輸入電壓范圍隨著由讀出線ROL的位置決定的特性(寄生電容和電阻)變化而變化(增加)的情況下，通過將讀出信號的輸入電壓范圍歸類到多個(gè)電壓范圍Vrefl Vref2和Vref2 Vref3中，并且通過使用共同連接到每條讀出線ROL的多個(gè)比較電路以及多個(gè)ADC將多個(gè)電壓范圍Vrefl Vref2和Vref2 Vref3轉(zhuǎn)換為多個(gè)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，能夠最大化讀出信號的變化的可接受寬度。最終，本發(fā)明的用于觸摸傳感器的讀出電路由于增加了讀出信號的輸入范圍和量化率，可以提高觸摸感測靈敏度。對所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯而易見的是，在不脫離本發(fā)明精神或范圍的情況下可對本發(fā)明作出各種修改和變型。因此，本發(fā)明旨在涵蓋落入所附權(quán)利要求書范圍及其等效范圍內(nèi)的對本發(fā)明的所有各種修改和變型。
權(quán)利要求
1.一種讀出電路，該讀出電路連接到來自觸摸傳感器的多條讀出線中的每條讀出線， 該讀出電路包括比較電路，用于設(shè)置來自所述讀出線的讀出信號的輸入范圍，并且將該讀出信號縮放為期望驅(qū)動(dòng)范圍，并將所縮放的讀出信號作為觸摸感測信號轉(zhuǎn)發(fā)；以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將來自該比較電路的觸摸感測信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字感測信號，并且轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)字感測信號。
2.如權(quán)利要求1所述的讀出電路，其中該比較電路包括串聯(lián)連接到所述讀出線的第一和第二放大器，用于將該讀出信號的輸入范圍限制在第一參考電壓和第二參考電壓之間；并且該觸摸傳感器使得第一增益電容器連接在第一放大器的輸入和輸出端之間，并使得第二增益電容器連接在第二放大器的輸入和輸出端之間，用于將該讀出信號縮放為該模數(shù)轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動(dòng)范圍。
3.如權(quán)利要求2所述的讀出電路，其中根據(jù)該讀出信號的電壓范圍調(diào)節(jié)所述第一參考電壓和第二參考電壓，并且根據(jù)該模數(shù)轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動(dòng)范圍調(diào)節(jié)該第一增益電容器的電容和該第二增益電容器的電容。
4.一種讀出電路，該讀出電路連接到來自觸摸傳感器的多條讀出線中的每條讀出線， 該讀出電路包括多個(gè)比較電路，用于相互不同地設(shè)置來自所述讀出線的讀出信號的輸入范圍，并且將該讀出信號縮放為相互不同的期望驅(qū)動(dòng)范圍，并且分別將所縮放的讀出信號作為多個(gè)觸摸感測信號轉(zhuǎn)發(fā)；以及多個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器，分別用于將來自所述多個(gè)比較電路的觸摸感測信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字感測信號，并且轉(zhuǎn)發(fā)所述數(shù)字感測信號。
5.如權(quán)利要求4述的讀出電路，其中所述多個(gè)比較電路包括共同連接到該讀出信號的第一比較電路和第二比較電路，并且所述多個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器包括分別連接到所述第一比較電路和第二比較電路的第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器和第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
6.如權(quán)利要求5所述的讀出電路，其中該第一比較電路包括串聯(lián)連接到所述讀出線的第一放大器和第二放大器，用于將該讀出信號的輸入范圍限制在第一參考電壓和第二參考電壓之間；以及連接到該第一放大器的輸入和輸出端的第一增益電容器以及連接在該第二放大器的輸入和輸出端之間的第二增益電容器，用于將該讀出信號縮放為該第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動(dòng)范圍。
7.如權(quán)利要求6所述的讀出電路，其中該第二比較電路包括串聯(lián)連接到所述讀出線的第三放大器和第四放大器，用于將該讀出信號的輸入范圍限制在該第二參考電壓和第三參考電壓之間；以及連接到該第三放大器的輸入和輸出端的第三增益電容器以及連接在該第四放大器的輸入和輸出端之間的第四增益電容器，用于將該讀出信號縮放為該第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動(dòng)范圍。
8.如權(quán)利要求5所述的讀出電路，其中根據(jù)該讀出信號的電壓范圍分別調(diào)節(jié)所述第一參考電壓、第二參考電壓和第三參考電壓，根據(jù)該第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動(dòng)范圍調(diào)節(jié)該第一增益電容器的電容和該第二增益電容器的電容，以及根據(jù)該第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動(dòng)范圍調(diào)節(jié)該第三增益電容器的電容和該第四增益電容器的電容。
9.如權(quán)利要求4所述的讀出電路，其中該讀出電路疊加分別通過所述第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器和第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)發(fā)的多個(gè)觸摸感測數(shù)據(jù)，以轉(zhuǎn)發(fā)一個(gè)觸摸感測數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種用于觸摸傳感器的讀出電路，該讀出電路連接到來自觸摸傳感器的多條讀出線中的每條讀出線，該讀出電路包括比較電路，用于設(shè)置來自所述讀出線的讀出信號的輸入范圍，并且將該讀出信號縮放為期望驅(qū)動(dòng)范圍，并將所縮放的讀出信號作為觸摸感測信號轉(zhuǎn)發(fā)；以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將來自該比較電路的觸摸感測信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字感測信號，并且轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)字感測信號。本發(fā)明的用于觸摸傳感器的讀出電路能夠不考慮觸摸傳感器的處理變化和驅(qū)動(dòng)電壓而提高觸摸感測靈敏度。
文檔編號G06F3/041GK102402332SQ20111027131
公開日2012年4月4日 申請日期2011年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月7日
發(fā)明者吳承錫, 孫敏鎬 申請人:樂金顯示有限公司