DE102009046177A1

DE102009046177A1 - Berührungsdatengenerator

Info

Publication number: DE102009046177A1
Application number: DE102009046177A
Authority: DE
Inventors: Hyoung-rae Hwaseong Kim; Yoon-kyung Yongin Choi; Hwa-Hyun Cho; Sang-woo Suwon Kim; Hae-Yong Ahn; Hyung-dal Suwon Kwon; Jong-kang Suwon Park; San-ho Bucheon Byun; Jae-Suk Yu
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2008-10-30
Filing date: 2009-10-29
Publication date: 2010-06-10
Also published as: US20120229421A1; US10649591B2; JP2017146997A; CN104317462B; US10042482B2; JP6486411B2; US20160224163A1; CN104317462A; US10254903B2; CN101937662B; TWI527005B; US20100110040A1; JP2017174460A; JP2015092402A; US20190179456A1; CN101937662A; JP6462043B2; US10768760B2; US20160224188A1; US20180004326A1

Abstract

Ein Berührungsdatengenerator (210a) ist zur Verwendung innerhalb einer Berührungsbildschirmsteuereinheit eines Berührungsbildschirms ausgebildet, der ein Berührungsbildschirmpanel und eine Bildschirmtreiberschaltung umfasst, wobei der Berührungsdatengenerator umfasst: einen Verstärker (AMP) mit einem positiven Eingabeanschluss, der eine alternierende Referenzspannung empfängt, einem negativen Eingabeanschluss, der eine Sensoreingabe empfängt, einem Ausgabeanschluss, der eine Ausgabespannung (Vout) zur Verfügung stellt, und einer Widerstands-Kapazitäts-Rückkopplungsschaltung (Rf, Cf), die den Verstärker (AMP) vorspannt, wobei die Sensoreingabe eine Sensorkapazität (Csig) umfasst, die eine Berührungskapazität und eine kapazitive Hintergrundrauschkomponente (Ch) umfasst, und der Verstärker dazu ausgebildet ist, die kapazitive Hintergrundrauschkomponente (Ch) aus der Sensoreingabe zu eliminieren, während er die Referenzspannung in Abhängigkeit von der Berührungskapazität verstärkt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Berührungsdatengenerator, ein Verfahren zum Betreiben einer Berührungsbildschirmsteuereinheit, einen Berührungsbildschirm, eine Berührungsbildschirmsteuereinheit, ein System, eine Berührungssteuereinheit, eine Bildschirmeinheit und ein Bildschirmsystem.
Als Folge des Bedarfs an dünneren und leichteren Anzeigeeinrichtungen haben Flachbildschirmeinheiten Kathodenstrahlröhren (CRTs) ersetzt. Beispiele von Flachbildschirmeinheiten sind LCDs, Feldemissionsanzeigen (FEDs), organische Lichtemissionsdioden (O-LEDs) und Plasmaanzeigetafeln (PDPs).
Allgemein umfassen solche Flachbildschirmeinheiten eine Mehrzahl von Pixeln, die in einer Matrix angeordnet sind, um ein Bild anzuzeigen. In einer LCD, die ein Beispiel einer Flachbildschirmeinheit ist, sind eine Mehrzahl von Abtastleitungen, die ein Gateauswahlsignal geben, und eine Mehrzahl von Datenleitungen, die Gitterdaten geben, so angeordnet, dass sie einander kreuzen, wodurch an den Schnittstellen der Abtastleitungen und der Datenleitungen eine Mehrzahl von Pixeln ausgebildet ist.
Ein Berührungsbildschirmpanel, z. B. ein kapazitives Berührungsbildschirmpanel, umfasst eine Mehrzahl von Abtasteinheiten. Wenn ein Benutzer einen Bildschirm des Berührungsbildschirmpanels mit seinem/ihrem Finger oder einem Eingabestift (Touchpen) berührt, verändert sich ein Kapazitätswert einer zugehörigen Abtasteinheit. In der Regel ist das Berührungsbildschirmpanel an einem oberen Teil einer Flachbildschirmeinheit angebracht, und wenn der Finger eines Benutzers oder ein Eingabestift sich den Abtasteinheiten des Berührungsbildschirmpanels nähert oder es berührt, wird der Kapazitätswert einer zugehörigen Abtasteinheit einen Berührungsbildschirmprozessor zugeführt. Der Berührungsbildschirmprozessor erfasst eine Kapazität der zugehörigen Abtasteinheit unter Verwendung der Abtastleitungen und bestimmt, ob das Berührungsbildschirmpanel mit dem Finger eines Benutzers oder einem Eingabestift berührt worden ist oder bestimmt die berührte Stelle auf dem Berührungsbildschirmpanel. Die Abtasteinheiten können in einem Bildschirmpanel enthalten sein, um eine Verringerung an Ausbeute und Helligkeit und eine Zunahme der Dicke des Bildschirmpanels zu minimieren, was auftritt, wenn das Berührungsbildschirmpanel am Bildschirmpanel angebracht ist.
1 ist ein Blockdiagramm eines allgemeinen Berührungsbildschirmsystems 10. Mit Bezug zu 1 umfasst das Berührungsbildschirmsystem ein Berührungsbildschirmpanel 11 mit einer Mehrzahl von Abtasteinheiten und einem Signalprozessor 12, der eine Veränderung in einer Kapazität jeder der Abtasteinheiten erfasst und verarbeitet und dann Berührungsdaten erzeugt.
Das Berührungsbildschirmpanel 11 umfasst eine Mehrzahl von Abtasteinheiten, die in einer Zeile angeordnet sind, und eine Mehrzahl von Abtasteinheiten, die in einer Spalte angeordnet sind. Mit Bezug zu 1 umfasst das Berührungsbildschirmpanel 11 eine Mehrzahl von Zeilen, in denen eine Mehrzahl von Abtasteinheiten vorgesehen ist, in denen eine Mehrzahl von Abtasteinheiten in jeder der Zeilen angeordnet ist. Die Mehrzahl von Abtasteinheiten, die in jeder der Zeilen angeordnet ist, sind elektrisch miteinander verbunden. Ebenso umfasst das Berührungsbildschirmpanel 11 eine Mehrzahl von Spalten, in denen eine Mehrzahl von Abtasteinheiten vorgesehen ist, in denen eine Mehrzahl von Abtasteinheiten in jeder der Spalten angeordnet ist. Die Mehrzahl von Abtasteinheiten, die in jeder der Spalten angeordnet ist, sind elektrisch miteinander verbunden.
Der Signalprozessor 12 erzeugt die Berührungsdaten durch Messen einer Veränderung in der Kapazität jeder der Mehrzahl von Abtasteinheiten im Berührungsbildschirmpanel 11. Beispielsweise kann der Signalprozessor 12 eine Veränderung in der Kapazität jeder der Mehrzahl von Abtasteinheiten in der Mehrzahl von Zeilen und in der Mehrzahl von Spalten erfassen, um zu bestimmen, ob das Berührungsbildschirmpanel 11 mit dem Finger eines Benutzers oder einem Eingabestift berührt worden ist, oder die berührte Stelle auf dem Berührungsbildschirmpanel 11 zu bestimmen.
Die Mehrzahl von Abtasteinheiten des Berührungsbildschirmpanels 11 enthält jedoch eine parasitäre Kapazitätskomponente. Eine solche parasitäre Kapazitätskomponente kann in eine horizontale parasitäre Kapazitätskomponente, die zwischen einer Mehrzahl von Abtasteinheiten erzeugt ist, und eine vertikale parasitäre Kapazitätskomponente, die zwischen einer Abtasteinheit und einem Bildschirmpanel erzeugt ist, klassifiziert werden. Wenn die ganze parasitäre Kapazität einen hohen Wert besitzt, weist eine Veränderung in der Kapazität einer Abtasteinheit, die vom Finger eines Benutzers oder einem Eingabestift berührt worden ist, im Vergleich zum Wert der ganzen parasitären Kapazität einen relativ geringen Wert auf. Je mehr der Finger eines Benutzers oder der Eingabestift sich der Abtasteinheit nähert, desto höher wird der Kapazitätswert der Abtasteinheit. Wenn jedoch die Abtasteinheit einen hohen parasitären Kapazitätswert besitzt, ist die Abtastempfindlichkeit der Abtasteinheit vermindert. Ebenso kann eine Veränderung in einer Elektrodenspannung VCOM, die an das Bildschirmpanel angelegt ist, bewirken, dass beim Berühren der Abtasteinheit durch die vertikale parasitäre Kapazitätskomponente ein Abtastrauschen auftritt.
Außerdem kann die Leistungsfähigkeit des Berührungsbildschirmsystems 11 durch verschiedene Rauschfaktoren beeinflusst werden, die in einer ungünstigen Umgebung erzeugt werden. Beispiele der verschiedenen Rauschfaktoren sind ein elektromagnetisches Rauschen in der Luft, akkumuliertes Rauschen der Haut und ein im Berührungsbildschirmsystem 10 erzeugtes Rauschen. Solches Rauschen kann die Abtastempfindlichkeit des Berührungsbildschirmsystems 10 beeinträchtigen.
Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, einen Berührungsdatengenerator, ein Verfahren zum Betreiben einer Berührungsbildschirmsteuereinheit, einen Berührungsbildschirm, eine Berührungsbildschirmsteuereinheit, ein System, eine Berührungssteuereinheit, eine Bildschirmeinheit und ein Bildschirmsystem zur Verfügung zu stellen, wobei eine Abtasteinheit von einer parasitären Kapazitätskomponente und Rauschen weniger beeinflusst wird.
Der Erfindung löst diese technische Aufgabe dadurch, dass sie einen Berührungsdatengenerator mit den Merkmalen von Anspruch 1 oder 14, ein Verfahren zum Betreiben einer Berührungsbildschirmsteuereinheit mit den Merkmalen von Anspruch 17, einen Berührungsbildschirm mit den Merkmalen von Anspruch 24, eine Berührungsbildschirmsteuereinheit mit den Merkmalen von Anspruch 26, ein System mit den Merkmalen von Anspruch 40 oder 44, eine Berührungssteuereinheit mit den Merkmalen von Anspruch 47, eine Bildschirmein heit mit den Merkmalen von Anspruch 51 und ein Bildschirmsystem mit den Merkmalen von Anspruch 58 zur Verfügung stellt.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angeführt, deren Wortlaut hiermit durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht wird, um unnötige Textwiederholungen zu vermeiden.
Gemäß einem Aspekt des erfinderischen Konzepts wird eine Berührungssteuereinheit zur Verfügung gestellt, die einen Berührungsdatengenerator, der mit einer Mehrzahl von Abtastleitungen verbunden ist, wobei der Berührungsdatengenerator eine Kapazitätsänderung einer Abtasteinheit ertastet, die mit jeder der Abtastleitungen verbunden ist, und in Abhängigkeit von einem Steuersignal Berührungsdaten durch Verarbeiten eines Abtastsignals erzeugt, das eine abgetastete Veränderung der Kapazität anzeigt, und einen Signalprozessor umfasst, der ein Timing der Erzeugung der Berührungsdaten in Abhängigkeit von mindestens einer Timinginformation zum Treiben eines Bildschirmpanels, die von einer Timingsteuereinheit bereitgestellt worden ist, ansteuert, wobei der Signalprozessor entweder die Timinginformationen oder ein Signal, das aus den Timinginformationen erzeugt ist, als Steuersignal an den Berührungsdatengenerator bereitstellt.
Gemäß einem anderen Aspekt des erfinderischen Konzepts wird eine Bildschirmtreiberschaltung zur Verfügung gestellt, umfassend eine Bildschirmpaneltreiberschaltungseinheit, die eine Timingsteuereinheit umfasst, die mindestens eine Timinginformation zum Betreiben eines Bildschirmpanels erzeugt, und eine Berührungssteuereinheit, die dazu ausgebildet ist, zu erfassen, ob ein Berührungsbildschirmpanel berührt worden ist, wobei die Berührungssteuereinheit durch Abtasten einer Veränderung der Kapazität einer Abtasteinheit auf dem Berührungsbildschirmpanel und Verarbeiten des Abtastsignals ein Abtastsignal er zeugt, wobei die Berührungssteuereinheit einen Berührungsdatengenerator umfasst, der das Abtastsignal durch Abtasten der Veränderung der Kapazität der Abtasteinheit über eine Abtastleitung erzeugt, und in Abhängigkeit von einem Steuersignal Berührungsdaten durch Verarbeiten des Abtastsignals erzeugt, und einen Signalprozessor, der ein Timing der Erzeugung von Berührungsdaten in Abhängigkeit von Timinginformationen von der Timingsteuereinheit steuert und entweder die Timinginformationen oder ein aus den Timinginformationen erzeugtes Signals als Steuersignal an den Berührungsdatengenerator gibt.
Gemäß einem anderen Aspekt des erfinderischen Konzepts wird ein Bildschirmpanel zur Verfügung gestellt, umfassend ein Bildschirmpanel, das ein Bild anzeigt, das empfangenen Bilddaten entspricht, ein Berührungsbildschirmpanel mit einet Mehrzahl von Abtasteinheiten, wobei ein Kapazitätswert jeder der Abtasteinheiten gemäß eines Berührungsvorgangs veränderlich ist, eine Bildschirmpaneltreiberschaltung, die mit dem Bildschirmpanel verbunden ist, um das Bildschirmpanel zu betreiben, wobei die Bildschirmpaneltreiberschaltungseinheit eine Timingsteuereinheit zum Erzeugen von Timinginformationen, die auf eine Anzeigeoperation bezogen sind, umfasst und eine Berührungssteuereinheit, die mit dem Berührungsbildschirmpanel verbunden ist, um zu erfassen, ob das Berührungsbildschirmpanel berührt wird, wobei die Berührungssteuereinheit Berührungsdaten auf Basis des Ergebnisses der Abtastung erzeugt und ein Timing zum Erzeugen von Berührungsdaten gemäß der Timinginformationen steuert.
Gemäß einem anderen Aspekt des erfinderischen Konzepts wird eine Berührungssteuereinheit zur Verfügung gestellt, umfassend eine Spannungsleseschaltung, die erste Spannungen von einer Mehrzahl von Abtasteinheiten liest, die jeweils mit einer Mehrzahl von Abtastleitungen verbunden sind, eine erste Verstärkerschaltung, die Einflüsse auf die ersten Lesespannungen, die durch eine kapazitive Kom ponente verursacht sind, die in einer jeweiligen der Mehrzahl von Abtasteinheiten erzeugt wird, mit einem Offset beaufschlagt, resultierende erste Spannungen verstärkt und dann zweite Spannungen ausgibt, und eine Integrationsschaltung, die die zweiten Spannungen integriert.
Gemäß einem anderen Aspekt des erfinderischen Konzepts wird ein Bildschirm zur Verfügung gestellt, umfassend eine Paneleinheit, die eine Mehrzahl von Abtasteinheiten umfasst, die eine Berührungsbildschirmoperation durchführen, eine Bildschirmtreiberschaltungseinheit, die mindestens eine erste Timinginformation von einem externen Host empfängt und Bilddaten erzeugt, wobei die Bilddaten ein Bild auf der Paneleinheit bilden, und eine Berührungssteuereinheit, die mit der Mehrzahl von Abtasteinheiten verbunden ist und eine Veränderung von Kapazitäten der Mehrzahl von Abtasteinheiten abtastet, wobei die Berührungssteuereinheit Berührungsdaten in Abhängigkeit von einer oder mehreren der ersten Timinginformationen von dem externen Host und Timinginformationen, die von der Bildschirmtreiberschaltungseinheit erzeugt sind, erzeugt.
Gemäß einem anderen Aspekt des erfinderischen Konzepts wird ein Bildschirmsystem zur Verfügung gestellt, umfassend eine Hoststeuereinheit, eine Paneleinheit, die eine Mehrzahl von Abtasteinheiten umfasst, die eine Berührungsbildschirmoperation durchführen, eine Bildschirmtreiberschaltungseinheit, die mindestens eine erste Timinginformation von der Hoststeuereinheit empfängt und Bilddaten erzeugt, wobei die Bilddaten ein Bild auf der Paneleinheit bilden, und eine Berührungssteuereinheit, die mit der Mehrzahl von Abtasteinheiten verbunden ist und eine Veränderung von Kapazitäten der Mehrzahl von Abtasteinheiten abtastet, wobei die Berührungssteuereinheit Berührungsdaten auf Basis von ersten Timinginformationen und/oder von der Bildschirmtreiberschaltungseinheit erzeugten Timinginformationen erzeugt.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung, die unten ausführlich beschrieben werden, sowie Ausführungsformen aus dem Stand der Technik, wie sie oben diskutiert wurden, um das Verständnis der Erfindung zu erleichtern, sind in den Zeichnungen dargestellt, in denen:
1 ein Blockdiagramm eines allgemeinen Berührungsbildschirmpanelsystems darstellt,
2A eine parasitäre Kapazitätskomponente darstellt, die in jeder einer Mehrzahl von Abtasteinheiten eines Berührungsbildschirmpanels erzeugt sind, gemäß einer Ausführungsform des erfinderischen Konzepts,
2B ein Schaubild ist, das eine Veränderung der Kapazität einer in 2A dargestellten Abtasteinheit zeigt, wenn die Abtasteinheit berührt wird,
2C ein Schaubild ist, das eine Veränderung der Kapazität einer in 2A dargestellten Abtasteinheit zeigt, wenn die Abtasteinheit berührt und ein Rauschen erzeugt wird,
3A, 3B und 3C Blockdiagramme einer Berührungssteuereinheit gemäß Ausführungsformen des erfinderischen Konzepts darstellen,
4A und 4B Wellenformdiagramme verschiedener Signale zum Erzeugen des Steuersignals ctrl, wie in den 3A bis 3C gezeigt, gemäß Ausführungsformen des erfinderischen Konzepts darstellen,
5A, 5B, 6A, 6B, 7A, 7B und 8A bis 8D Schaltbilder und Schaubilder sind, die verschiedene Ausführungsformen eines Berührungsdatengenerators gemäß dem erfinderischen Konzept darstellen,
9A und 9B Blockdiagramm und Schaltbild eines Berührungsdatengenerators gemäß Ausführungsformen des erfinderischen Konzepts darstellen,
9C ein Schaltbild einer Integrationsschaltung ist, das eine weitere Ausführungsform einer in 9A dargestellten Integrationsschaltung gemäß dem erfinderischen Konzept darstellt,
9D ein Wellenformdiagramm ist, das ein Eingabesignal Vin und ein Timing des Anschaltens von Schaltern SW1 bis SWn von 9B gemäß einer Ausführungsform des erfinderischen Konzepts darstellt,
9E ein Wellenformdiagramm von verschiedenen Signalen, die der Berührungssteuereinheit von 9B zugeführt werden, gemäß einer Ausführungsform des erfinderischen Konzepts darstellt,
9F ein Timingdiagramm ist, das die Operation der Integrationsschaltung von 9B gemäß einer Ausführungsform des erfinderischen Konzepts darstellt,
9G ein Schaubild ist, das eine Variation einer Integrationsspannung der Integrationsschaltung von 9B gemäß einer Ausführungsform des erfinderischen Konzepts darstellt,
10A ein Schaltbild einer anderen Ausführungsform der im Berührungsdatengenerator von 9B enthaltenen Integrationsschaltung gemäß dem erfinderischen Konzept ist,
10B ein Wellenformdiagramm einer Ausgangsspannung Vout und des Spannungsreferenzsignals Vref, wie in der Integrationsschaltung von 10A verwendet, und eines Eingabesignals Vin gemäß einer Ausführungsform des erfinderischen Konzepts darstellt,
11 ein Blockdiagramm einer Berührungssteuereinheit gemäß einer anderen Ausführungsform des erfinderischen Konzepts darstellt,
12A ein Blockdiagramm einer allgemeinen LCD, die eine Mehrzahl von Berührungssteuereinheiten umfasst, gemäß einer Ausführungsform des erfinderischen Konzepts darstellt,
12B ein Blockdiagramm einer allgemeinen LCD, die eine Berührungssteuereinheit umfasst, gemäß einer anderen Ausführungsform des erfinderischen Konzepts darstellt,
13 ein Blockdiagramm einer integrierten Schaltung (IC), in der eine Berührungssteuereinheit und eine Bildschirmtreibereinheit zusammen integriert sind, gemäß einer Ausführungsform des erfinderischen Konzepts darstellt,
14A und 14B eine Abhängigkeit zwischen einer Berührungssteuereinheit und einer Bildschirmtreibereinheit darstellen, wie sie in 13 gezeigt sind,
15A bis 15C Ausführungsformen einer gedruckten Leiterplatten(PCB)-Struktur eines Bildschirms, der ein Berührungspanel umfasst, gemäß dem erfinderischen Konzept darstellen,
15D eine Panelstruktur des in 15A, 15B oder 15C gezeigten Bildschirms gemäß einer Ausführungsform des erfinderischen Konzepts darstellt,
16A bis 16C Ausführungsformen einer PCB-Struktur eines Bildschirms 800, in dem ein Berührungspanel und ein Bildschirmpanel vereint sind, gemäß dem erfinderischen Konzept darstellen,
16D die Panelstruktur des in 16A, 16B oder 16C gezeigten Bildschirms gemäß einer anderen Ausführungsform des erfinderischen Konzepts darstellt,
17A und 17B die Struktur eines Halbleiterchips, der eine Berührungssteuereinheit und eine Bildschirmtreibereinheit umfasst, und die Struktur eines FPCB gemäß Ausführungsformen des erfinderischen Konzepts darstellen,
18A und 18B Ausführungsformen eines Bildschirms mit einem Halbleiterchip, in dem eine Berührungssteuereinheit und eine Bildschirmtreibereinheit enthalten sind, gemäß dem erfinderischen Konzept darstellen.
2A stellt eine parasitäre Kapazitätskomponente, die in jeder einer Mehrzahl von Abtasteinheiten SU eines Berührungsbildschirmpanels 21 erzeugt ist, gemäß einer Ausführungsform des erfinderischen Konzepts dar. 2B ist ein Schaubild, das eine Veränderung der Kapazität einer in 2A dargestellten Abtasteinheit SU zeigt, wenn die Abtasteinheit berührt wird. 2C ist ein Schaubild, das eine Verän derung der Kapazität einer in 2A dargestellten Abtasteinheit SU zeigt, wenn die Abtasteinheit berührt und ein Rauschen erzeugt wird.
Mit Bezug zu 2A umfasst das Berührungsbildschirmpanel 21 eine Mehrzahl von Abtasteinheiten SU. Die Mehrzahl von Abtasteinheiten SU kann nahe oder auf einem Bildschirmpanel 22 angeordnet sein, das ein Bild anzeigt. Zum Beispiel kann das Bezugszeichen ”22” eine obere Platte eines Bildschirmpanels bezeichnen, an das eine vorgegebene Elektrodenspannung VCOM angelegt wird. Das Bildschirmpanel mit der oberen Platte 22 kann eine Flüssigkristallanzeige(LCD)-Tafel sein, an die die Elektrodenspannung VCOM als gemeinsame Elektrodenspannung angelegt werden kann. Wenn das Bildschirmpanel ein Panel mit organischen Lichtemissionsdioden ist, kann eine Kathodenelektrode mit einer Gleichstrom(DC)-Spannung an seine obere Platte angelegt werden.
Das Berührungsbildschirmpanel 21 umfasst eine Mehrzahl von Abtasteinheiten SU, die mit einer Mehrzahl von Abtastleitungen verbunden sind, die in einer Zeile (in einer X-Achsenrichtung) angeordnet sind, und eine Mehrzahl von Abtasteinheiten SU, die mit einer Mehrzahl von Abtastleitungen verbunden sind, die in einer Spalte (in einer Y-Achsenrichtung) angeordnet sind. Wenn der Finger eines Benutzers oder ein Eingabestift sich einer der Abtasteinheiten SU nähert oder sie berührt, verändert sich ein Kapazitätswert der speziellen Abtasteinheit SU. Ob das Berührungsbildschirmpanel 21 berührt worden ist und die berührte Stelle auf dem Berührungsbildschirmpanel 21 kann durch Erzeugen eines Abtastsignals durch Abtasten einer Veränderung des Kapazitätswerts jeder der Abtasteinheiten unter Verwendung der Mehrzahl von Abtastleitungen und dann Verarbeiten des Abtastsignals bestimmt werden.
Es sind aufgrund einer Anordnung der Mehrzahl von Abtasteinheiten SU parasitäre Kapazitätskomponenten vorhanden. Zum Beispiel umfassen die parasitären Kapazitätskomponenten eine horizontale parasitäre Kapazitätskomponente Ch, die zwischen benachbarten Abtasteinheiten erzeugt ist, und eine vertikale parasitäre Kapazitätskomponente Cv, die zwischen einer Abtasteinheit und dem Bildschirmpanel 22 erzeugt ist. Wenn ein parasitärer Kapazitätswert größer ist als der Wert einer Kapazitätskomponente, die erzeugt wird, wenn ein Finger eines Benutzers oder ein Eingabestift sich einer Abtasteinheit SU nähert oder sie berührt, ist die Abtastempfindlichkeit der Berührung vermindert, selbst wenn der Kapazitätswert der Abtasteinheit sich durch Berühren der Abtasteinheit verändert.
Mit Bezug zu 2B umfasst die Abtasteinheit SU eine Basiskapazitätskomponente Cb, die eine parasitäre Kapazitätskomponente beinhaltet, und ein Kapazitätswert der Abtasteinheit SU verändert sich, wenn ein Objekt, z. B. ein Finger eines Benutzers oder ein Eingabestift sich der Abtasteinheit SU nähert oder sie berührt. Wenn zum Beispiel ein leitfähiges Objekt sich der Abtasteinheit SU nähert oder sie berührt, steigt der Kapazitätswert der Abtasteinheit SU. Mit Bezug zu 2B beträgt der Kapazitätswert der Abtasteinheit SU in einem Abschnitt A Cb, da das leitfähige Objekt sich der Abtasteinheit SU nicht nähert, in Abschnitt B berührt das leitfähige Objekt die Abtasteinheit SU und in Abschnitt C nähert sich das leitfähige Objekt der Abtasteinheit SU. Mit Bezug zu 2B kann der Kapazitätswert von Cb um einen Grad Csig steigen, wenn das leitfähige Objekt die Abtasteinheit SU berührt, und kann um einen Grad Csig' steigen, der niedriger ist als der Grad Csig, wenn das leitfähige Objekt sich der Abtasteinheit SU nähert.
Wie in 2C dargestellt ist, kann der Kapazitätswert der Abtasteinheit SU stark beeinflusst werden, wenn verschiedenes Rauschen vorhanden ist. In diesem Fall kann ein Prozessor oder eine Steu ereinheit (nicht gezeigt) durch einfaches Prüfen, ob der Kapazitätswert der Abtasteinheit SU steigt oder fällt, nicht präzise bestimmen, ob ein Objekt die Abtasteinheit SU berührt worden ist und die berührte Stelle auf der Abtasteinheit SU, wodurch die Abtastempfindlichkeit eines Berührungsbildschirms in starkem Maß verringert wird.
Die 3A, 3B und 3C sind Blockdiagramme einer Berührungssteuereinheit 110 gemäß Ausführungsformen des erfinderischen Konzepts. Hier sind eine Bildschirmtreiberschaltung 120, die ein Bildschirmpanel (nicht gezeigt) so betreibt, dass ein Bild angezeigt wird, und eine Hoststeuereinheit 130, die die gesamten Operationen der Berührungssteuereinheit 110 ansteuert, weiter erläutert, um die Funktionsweise der Berührungssteuereinheit 110 zu erklären.
Mit Bezug zu 3A kann die Berührungssteuereinheit 110 einen Signalprozessor 111 und einen Berührungsdatengenerator 112 umfassen. Die Bildschirmtreiberschaltung 120 kann eine Timingsteuereinheit 121, die ein auf dem Bildschirmpanel anzuzeigendes Bild steuert, einen Gatetreiber 122 und einen Sourcetreiber 123 umfassen.
Der Signalprozessor 111 steuert die gesamten Operationen der internen Schaltungen der Berührungssteuereinheit 110 bezüglich einer Berührungsbildschirmoperation. Obwohl es nicht gezeigt ist, ist der Berührungsdatengenerator 112 mit einer Mehrzahl von Abtasteinheiten SU über Abtastleitungen elektrisch verbunden und erzeugt ein Abtastsignal dadurch, dass er eine Veränderung in der Kapazität jeder der Mehrzahl von Abtasteinheiten SU erfasst, wenn sie berührt werden. Ebenso erzeugt der Berührungsdatengenerator 112 Berührungsdaten date durch Verarbeiten des Abtastsignals und gibt sie aus. Der Signalprozessor 111 oder die Hoststeuereinheit 130 führt basierend auf den Berührungsdaten data eine Logikoperation aus und bestimmt, ob ein Berührungsbildschirm (nicht gezeigt) berührt wird und die berührte Stelle auf dem Berührungsbildschirm.
Die Berührungssteuereinheit 110 empfängt mindestens eine Timinginformation Timing info zum Betreiben eines Bildschirmpanels (nicht gezeigt) und kann die Timinginformationen Timing info zum Erzeugen der Berührungsdaten data verwenden. Die Timinginformationen Timing info können entweder von der Timingsteuereinheit 121, die in der Bildschirmtreiberschaltung 120 enthalten ist, oder direkt von der Hoststeuereinheit 130 erzeugt werden. 3A stellt dar, dass die Timinginformationen Timing info von der Timingsteuereinheit 121 erzeugt werden, und die Berührungssteuereinheit 110 empfängt die Timinginformationen Timing info von der Timingsteuereinheit 121. Der Signalprozessor 111 empfängt mindestens eine Timinginformation Timing info und überträgt ein Steuersignal ctrl, das auf der mindestens einen Timinginformation Timing info beruht, an den Berührungsdatengenerator 112.
Das Steuersignal ctrl kann basierend auf einer Wellenform der Timinginformationen Timing info erzeugt werden. Das Steuersignal ctrl kann direkt durch die Timingsteuereinheit 121 erzeugt und dem Signalprozessor 111 zugeführt werden, oder der Signalprozessor 111 kann das Steuersignal ctrl aus den Timinginformationen Timing info erzeugen, die von der Timingsteuereinheit 121 empfangen wurden. Ebenso kann, wie oben beschrieben, die Hoststeuereinheit 130 die Timinginformationen Timing info erzeugen, und gleichermaßen kann das Steuersignal ctrl von der Hoststeuereinheit 130 erzeugt und der Berührungssteuereinheit 110 zugeführt werden. Wenn die Hoststeuereinheit 130 das Steuersignal ctrl erzeugt, kann das Steuersignal ctrl dem Signalprozessor 111 zugeführt werden oder es kann direkt dem Berührungsdatengenerator 112 zugeführt werden. Nachfolgend wird angenommen, dass der Signalprozessor 111 das Steuersignal ctrl erzeugt, wie es in den 3A bis 3C dargestellt ist.
Die Timingsteuereinheit 121 erzeugt mindestens ein Signal zum Steuern des Timings zum Anzeigen eines Bildes. Zum Beispiel kann die Timingsteuereinheit 121 ein vertikales Synchronisationssignal Vsync und ein horizontales Synchronisationssignal Hsync direkt von der externen Hoststeuereinheit 130 empfangen, oder kann das vertikale Synchronisationssignal Vsync und das horizontale Synchronisationssignal Hsync basierend auf einem Datenfreigabesignal (nicht gezeigt), das von der Hoststeuereinheit 130 empfangen ist, erzeugen. Ebenso kann die Timingsteuereinheit 121 ein Erzeugen einer gemeinsamen Elektrodenspannung, z. B. einer Elektrodenspannung VCOM, und ein Erzeugen eines Gateleitungssignals durch Erzeugen mindestens eines Timingsignals steuern.
Der Signalprozessor 111 erzeugt das Steuersignal ctrl in Synchronisation mit der mindestens einen Timinginformation Timing info, die von der Timingsteuereinheit 121 empfangen ist, und führt das Steuersignal ctrl dem Berührungsdatengenerator 112 zu, um ein Timing der Erzeugung der Berührungsdaten data zu steuern. Das heißt, wenn eine an das Bildschirmpanel angelegte Spannung, z. B. eine gemeinsame Elektrodenspannung, die an eine obere Platte des Bildschirmpanels angelegt ist, sich verändert, dann kann in einem Abtastsignal ein Rauschen enthalten sein. Dementsprechend steuert der Signalprozessor 111 die zu erzeugenden Berührungsdaten date während einer Zeitspanne, wenn die Spannung in einem stabilen Zustand ist.
Die Berührungssteuereinheit 110 und die Bildschirmtreiberschaltung 120 können in einem Halbleiterchip integriert sein. Das heißt, in einer Ausführungsform des erfinderischen Konzepts empfängt die Berührungssteuereinheit 110 mindestens eine Timinginformation Timing info von der Bildschirmtreiberschaltung 120 und führt eine Synchronisationsoperation mit den Timinginformationen Timing info durch, die Ti minginformationen Timing info können über eine Leitung, die die Berührungssteuereinheit 110 und die Bildschirmtreiberschaltung 120 in einem Halbleiterchip miteinander verbindet, übertragen werden.
Die 3B und 3C sind Blockdiagramme, die verschiedene Wege zum Erzeugen der Berührungsdaten data, wie in 3A dargestellt, gemäß Ausführungsformen des erfinderischen Konzepts darstellen. 3B zeigt einen Fall, bei dem die Berührungssteuereinheit 110 Steuerungs-/Timinginformationen control/timing bezüglich eines Timings zum Betreiben eines Bildschirmpanels (nicht gezeigt) direkt von der Hoststeuereinheit 130 empfängt. In diesem Fall kann die Timingsteuereinheit 121 Erzeugen von Timinginformationen Timing info basierend auf den von der Hoststeuereinheit 130 empfangenen Steuerungs-/Timinginformationen überspringen und sie der Berührungssteuereinheit 110 zuführen. Der Signalprozessor 111 empfängt die Steuerungs-/Timinginformationen von der Hoststeuereinheit 130, erzeugt ein Steuersignal ctrl basierend auf den Steuerungs-/Timinginformationen und führt das Steuersignal ctrl dem Berührungsdatengenerator 112 zu.
3C zeigt einen Fall, bei dem von einer Timingsteuereinheit 121 erzeugte Informationen und von der Hoststeuereinheit 130 erzeugte Informationen in Timinginformationen Timing info gemultiplext werden und die Timinginformationen Timing info der Berührungssteuereinheit 110 zugeführt werden. Zu diesem Zweck kann eine Auswahleinheit 140, die ermöglicht, dass ein Signal selektiv zugeführt wird, zwischen der Berührungssteuereinheit 110 und der Bildschirmtreiberschaltung 120 angeordnet sein, wie es in 3C dargestellt ist. Zum Beispiel kann die Auswahleinheit 140 als Multiplexer (MUX) verkörpert sein. Die Auswahleinheit 140 kann zwischen der Berührungssteuereinheit 110 und der Bildschirmtreiberschaltung 120 angeordnet sein, oder sie kann vor dem Signalprozessor 111 angeordnet sein, der in der Berührungssteuereinheit 110 vorgesehen ist. Die Auswahleinheit 140 gibt in Abhän gigkeit von einem vorgegebenen Steuersignal (nicht gezeigt) selektiv Informationen, die von der Timingsteuereinheit 121 erzeugt sind, oder Informationen, die von der Hoststeuereinheit 130 erzeugt sind, aus. In diesem Fall können, wenn die Bildschirmtreiberschaltung 120 in einem Normalmodus arbeitet, die von der Timingsteuereinheit 121 erzeugten Informationen an die Berührungssteuereinheit 110 gegeben werden. Wenn die Bildschirmtreiberschaltung 120 in einen Energieabschaltmodus eintritt, z. B. einen Schlafmodus, können die von der Hoststeuereinheit 130 erzeugten Informationen an die Berührungssteuereinheit 110 gegeben werden.
4A ist ein Wellenformdiagramm von verschiedenen Signalen zum Erzeugen des Steuersignals ctrl, wie es in den 3A bis 3C gezeigt ist, gemäß einer Ausführungsform des erfinderischen Konzepts. Mit Bezug zu 4A wird ein horizontales Synchronisationssignal Hsync aktiviert, nachdem ein vertikales Synchronisationssignal Vsync aktiviert ist. Ein logischer Pegel einer gemeinsamen Elektrodenspannung, z. B. eine Elektrodenspannung VCOM, verändert sich in Synchronisation mit dem horizontalen Synchronisationssignal Hsync. Das Steuersignal ctrl kann aus mindestens einer von verschiedenen Arten von Timinginformationen erzeugt werden, z. B. dem vertikalen oder horizontalen Synchronisationssignal Vsync oder Hsync, Timinginformationen zum Erzeugen einer gemeinsamen Elektrodenspannung, DotCLK-Informationen. Ein Timing einer Erzeugung von Berührungsdaten data wird gemäß einem Timing der Aktivierung des Steuersignals ctrl gesteuert, und es kann verhindert werden, dass in den Berührungsdaten data ein Rauschen erzeugt wird, das durch eine Veränderung in einer an ein Bildschirmpanel angelegten Elektrode verursacht ist.
4B ist ein Wellenformdiagramm von verschiedenen Signalen zum Erzeugen des Steuersignals ctrl, wie es in den 3A bis 3C gezeigt ist, gemäß einer Ausführungsform des erfinderischen Kon zepts. Mit Bezug zu 4B ist ein Pfortenabschnitt, bei dem ein horizontales Synchronisationssignal Hsync nicht aktiviert ist, vor und nach einem Abschnitt vorhanden, in dem ein vertikales Synchronisationssignal Vsync aktiviert ist. Eine gemeinsame Elektrodenspannung, die an ein Bildschirmpanel angelegt ist, wird so gesteuert, dass sie sich während des Pfortenabschnitts nicht verändert. In diesem Fall ist es möglich, ein aufgrund einer Veränderung in einer an ein Bildschirmpanel angelegten Spannung erzeugtes Rauschen durch Aktivieren des Steuersignals ctrl im Pfortenabschnitt des vertikalen Synchronisationssignals Vsync zu reduzieren.
Die 5A bis 8D sind Schaltbilder und Schaubilder, die verschiedene Ausführungsformen eines Berührungsdatengenerators gemäß dem erfinderischen Konzept darstellen. Im Detail zeigen die 5A bis 8D Verfahren zum Verringern von Einflüssen, die durch eine vertikale oder horizontale parasitäre Kapazitätskomponente bedingt sind, die in einer Abtasteinheit vorliegen, unter Verwendung einer Verstärkerschaltung, gemäß Ausführungsformen des erfinderischen Konzepts.
Insbesondere ist 5A ein Schaltbild eines Berührungsdatengenerators 210A, wie der Berührungsdatengenerator 112 von 3A, gemäß einer Ausführungsform des erfinderischen Konzepts. 5B ist ein Schaubild, das Frequenzcharakteristiken eines Verstärkers AMP zeigt, der im Berührungsdatengenerator 210A von 5A gemäß einer Ausführungsform des erfinderischen Konzepts vorliegt. Mit Bezug zu 5A umfasst der Berührungsdatengenerator 210A eine Verstärkerschaltung 211A, die mit einer Abtasteinheit SU verbunden ist, und ein Abtastsignal Vout erzeugt, das einer Kapazitätsänderung der Abtasteinheit SU entspricht. Der Berührungsdatengenerator 210A kann weiter eine Signalausgabeeinheit 212A umfassen, die das Abtastsignal Vout empfängt und das Abtastsignal Vout in Abhängigkeit von einem Steuer signal ctrl ausgibt, und einen Analog-Digital-Wandler (ADC) 213A, der ein analoges Signal von der Signalausgabeeinheit 212A empfängt und das analoge Signal in ein digitales Signal umwandelt. Die Signalausgabeeinheit 212A kann eine Abtast-/Halteschaltung sein, die das Abtastsignal Vout hält und das Abtastsignal Vout in Abhängigkeit vom Steuersignal ctrl ausgibt.
Die Verstärkerschaltung 211A umfasst mindestens einen Verstärker AMP. Obwohl es nicht gezeigt ist, kann der mindestens eine Verstärker AMP eine Mehrzahl von Verstärkern umfassen, die jeweils mit einer Mehrzahl von Abtastleitungen verbunden sind, die in einer Mehrzahl von Zeilen und Spalten in einem Berührungsbildschirmpanel angeordnet sind. Ansonsten kann der Verstärker AMP derart konstruiert sein, dass der Verstärker AMP so geschaltet wird, dass er mit einer der Mehrzahl von Abtastleitungen verbunden ist, so dass der Verstärker AMP von der Mehrzahl von Abtastleitungen gemeinsam genutzt werden kann. Zur übersichtlicheren Erläuterung stellt 5A einen Fall dar, bei dem ein Verstärker AMP mit einer Abtastleitung verbunden ist.
Ein erster Eingabeanschluss, z. B. ein Inversionseingabeanschluss (–) des Verstärkers AMP, ist mit der Abtasteinheit SU verbunden, um eine Kapazitätsänderung der Abtasteinheit SU zu erfassen. Wie in 5A dargestellt ist, kann die Kapazität der Abtasteinheit SU eine parasitäre Kapazitätskomponente, z. B. eine horizontale parasitäre Kapazitätskomponente Ch, umfassen und eine Kapazitätsvariation Csig erfolgt, wenn die Abtasteinheit SU berührt wird.
Ein Eingabesignal Vin mit einer vorgegebenen Frequenz wird einem zweiten Eingabeanschluss des Verstärkers AMP zugeführt. Das Eingabesignal Vin kann ein Signal sein, z. B. ein Rechteckwellen- oder Sinuswellensignal mit einem vorgegebenen Pulsspiel. Der logische Pegel und die Frequenz des Eingabesignals Vin können in geeigneter Weise eingestellt sein. Die Frequenz des Eingabesignals Vin kann in ein Passband des Verstärkers AMP fallen, der Hochpassfiltereigenschaften aufweist. Obwohl es nicht gezeigt ist, kann ein Gleichstrom(DC)-Spannungssignal (z. B. Massespannung) zu zweiten Eingabeanschlüssen von Verstärkern zugeführt werden, die mit anderen Abtastleitungen verbunden sind, als die Abtastleitung, die eine Abtastoperation durchführt. Daher ist mit Bezug zu 5A ein Knoten der horizontalen parasitären Kapazitätskomponente Ch als an eine Massespannung angelegt gezeigt.
Ein Kondensator Cf kann zwischen den ersten Eingabeanschluss und einen Ausgabeanschluss des Verstärkers AMP eingeschleift sein, und weiter kann ein vorgegebener Widerstand Rf zwischen dem ersten Eingabeanschluss und dem Ausgabeanschluss des Verstärkers AMP parallel zum Kondensator Cf eingeschleift sein. Dementsprechend kann der Verstärker AMP als Hochpassfilter mit einer vorgegebenen Spannungsverstärkung dienen.
Der Verstärker AMP erzeugt das Abtastsignal Vout, dessen Spannungspegel entsprechend einer Veränderung der Kapazität der Abtasteinheit SU veränderlich ist. 5B stellt die Passbandcharakteristiken und die Spannungsverstärkung des Verstärkers AMP dar. Wie in 5A gezeigt ist, kann die Frequenz des Eingabesignals Vin größer als
sein. Wenn die Frequenz des Eingabesignals Vin in das Passband des Verstärkers AMP fällt, wird die Verstärkung des Verstärkers AMP durch eine numerische Formel
errechnet. Cf)
Wenn die Kapazität der Abtasteinheit SU, wie in der obigen Gleichung ausgedrückt, sich verändert, wenn die Abtasteinheit SU berührt wird, verändert sich der logische Pegel des Abtastsignals Vout, das vom Verstärker AMP erzeugt ist, gemäß der Veränderung der Kapazität der Abtasteinheit SU. Der Verstärker AMP erzeugt das Abtastsignal Vout entsprechend dem Kapazitätswert der Abtasteinheit SU in analoger Weise. Ob das Berührungsbildschirmpanel berührt worden ist oder die berührte Stelle auf dem Berührungsbildschirmpanel, kann durch Erfassen einer Veränderung in der Spannung des Abtastsignals Vout bestimmt werden.
Das Steuersignal ctrl kann unter Verwendung mindestens einer Timinginformation erzeugt werden und kann verwendet werden, um Berührungsdaten data unter Verwendung des Abtastsignals Vout zu erzeugen. Die Signalausgabeeinheit 212A empfängt das Abtastsignal Vout von der Verstärkerschaltung 211A, hält das Abtastsignal Vout und führt das Abtastsignal Vout in Abhängigkeit vom aktivierten Steuersignal ctrl zum ADC 213A. Der ADC 213A erzeugt die Berührungsdaten data durch Umwandeln des Abtastsignals Vout, das ein analoges Signal ist, in ein digitales Signal und führt das Umwandlungsergebnis nach außen.
Wie oben beschrieben, ob ein Berührungsbildschirm berührt worden ist und die berührte Stelle des Berührungsbildschirms können dadurch bestimmt werden, dass eine Abtastoperation durchgeführt und die Berührungsdaten data erzeugt werden. Ebenso kann eine Bildung von Rauschen, das durch eine Veränderung in einer an ein Bildschirmpanel angelegte Spannung bedingt ist, durch Steuern eines Timing zum Erzeugen der Berührungsdaten data in Abhängigkeit vom Steuersignal ctrl minimiert werden.
Wenn jedoch der Wert der parasitären Kapazitätskomponente Ch zwischen einer Mehrzahl von Abtasteinheiten SU erhöht ist, dann ist die Verstärkung des Verstärkers AMP ebenfalls erhöht. In diesem Fall sollte der zwischen den ersten Eingabeanschluss und den Ausgabeanschluss des Verstärkers AMP eingeschleifte Kondensator Cf einen hohen Wert aufweisen, damit der Pegel der Spannungsausgabe vom Verstärker AMP in einem vorgegebenen Bereich liegt (z. B. im Spannungsbereich, in dem ein System funktionieren kann). Wenn jedoch die Kapazität des Kondensators Cf einen hohen Wert aufweist, wird eine Spannungsänderung des Verstärkers AMP, d. h. ein Verhältnis Csig/Cf der Kapazitätsvariation Csig zum Wert des Kondensators Cf, gering, wenn das Berührungsbildschirmpanel berührt wird, wodurch sich die Abtastempfindlichkeit der Berührung vermindert. Die Abtastleitungen des Berührungsbildschirmpanels können aus einem transparenten leitfähigen Material gebildet sein, z. B. einem Indiumzinnoxid (ITO). Wenn daher die Abstände zwischen Abtasteinheiten SU groß sind, werden die Abtastleitungen auffällig, und daher sollten die Abstände zwischen den Abtasteinheiten SU klein gewählt werden. Wenn jedoch die Abstände zwischen den Abtasteinheiten klein sind, wird der Wert der horizontalen parasitären Kapazitätskomponente Ch, die in jeder der Abtasteinheiten erzeugt wird, höher und dadurch kann eine Abtastempfindlichkeit der Berührung beeinträchtigt sein. Verschiedene Ausführungsformen eines Berührungsdatengenerators gemäß dem erfinderischen Konzept, der in der Lage ist, Abtastempfindlichkeit durch Verringern einer parasitären Kapazitätskomponente zu verbessern, werden nun beschrieben.
Mit Bezug zu 6A umfasst ein Berührungsdatengenerator 210B eine Verstärkerschaltung 211B, die ein Abtastsignal Vout erzeugt, das einer Veränderung in der Kapazität einer Abtasteinheit SU entspricht. Der Berührungsdatengenerator 210B kann weiter eine Signalausgabeeinheit 212B umfassen, die das Abtastsignal Vout empfängt und es in Abhängigkeit von einem Steuersignal ctrl ausgibt, und einen ADC 213B, der Berührungsdaten data durch Umwandeln des Abtastsignals Vout, das ein analoges Signals ist, das von der Signalausgabeeinheit 212B empfangen ist, in ein digitales Signal erzeugt.
Die Verstärkerschaltung 211B von 6A kann die Abtastempfindlichkeit dadurch erhöhen, dass Einflüsse, die durch eine horizontale Kapazitätskomponente Ch verursacht sind, die in einer Abtasteinheit SU erzeugt ist (eine parasitäre Kapazitätskomponente zwischen einer Mehrzahl von Abtasteinheiten SU), reduziert werden. Zu diesem Zweck wird keine Massespannung oder Gleichstromspannung an einen Verstärker AMP angelegt, der einer Abtastleitung entspricht, die angrenzend an eine Abtastleitung liegt, über die eine Abtastoperation durchgeführt wird, sondern vielmehr wird ein Eingangssignal Vin an einen zweiten Eingabeanschluss, z. B. einen (+)-Anschluss, eines Verstärkers AMP angelegt, der einer Abtastleitung entspricht, die angrenzend an eine Abtastleitung liegt, über die eine Abtastoperation durchgeführt wird.
Das heißt, wenn eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode eines horizontalen parasitären Kondensators als erste Abtastleitung, über die eine Abtastoperation durchgeführt wird, bzw. als zweite Abtastleitung angrenzend an die erste Abtastleitung dienen, dann wird die gleiche Spannung an die erste Abtastleitung und die zweite Abtastleitung angelegt. In diesem Fall wird die horizontale parasitäre Kapazitätskomponente Ch aus der numerischen Formel
zum Errechnen der Verstärkung des Verstärkers AMP eliminiert.
Obwohl 6A die zweite Elektrode des horizontalen parasitären Kondensators so darstellt, dass sie direkt mit dem zugehörigen zweiten Eingabeanschluss des Verstärkers AMP verbunden ist, ist das erfinderische Konzept nicht darauf beschränkt. Im Gegensatz zur Darstellung in 5A, wird in der vorliegenden 6A das Eingabesignal Vin allgemein zweiten Eingabeanschlüssen, d. h. (+)-Anschlüssen, einer Mehrzahl von Verstärkern AMP zugeführt. Wenn das Eingabesignal Vin dem zweiten Eingabeanschluss, d. h. dem (+)-Anschluss, des Verstärkers AMP zugeführt wird, wird eine Spannung des ersten Einga beanschlusses, d. h. eines (–)-Eingabeanschlusses, des Verstärkers AMP gleich der Spannung des zweiten Eingabeanschlusses, d. h. des (+)-Eingabeanschlusses. Das heißt, da das Eingabesignal Vin auch dem zweiten Eingabeanschluss des Verstärkers AMP zugeführt wird, der mit der angrenzenden Abtastleitung verbunden ist, wird eine Spannung der angrenzenden Abtastleitung auch gleich dem Wert des Eingabesignals Vin. Aus diesem Grund ist die Spannung der ersten Abtastleitung, über die eine Abtastoperation durchgeführt wird, gleich der Spannung der zweiten Abtastleitung angrenzend an die erste Abtastleitung, und daher steht die Verstärkung des Verstärkers AMP nicht in Beziehung zum Wert der horizontalen parasitären Kapazitätskomponente Ch. Das heißt, die gleiche Spannung Vin wird auf aneinander angrenzende Abtastleitungen angelegt, um die Einflüsse zu verringern, die durch eine horizontale parasitäre Kapazitätskomponente in der Abtasteinheit verursacht sind.
6B ist ein Schaubild, das die Frequenzcharakteristiken des Verstärkers AMP von 6A gemäß einer Ausführungsform des erfinderischen Konzepts zeigt. Wie oben beschrieben, wird die Frequenz eines Eingabesignals Vin so bestimmt, dass sie in ein Passband des Verstärkers AMP fällt. Das heißt, die Frequenz des Eingabesignals Vin kann so bestimmt werden, dass sie größer ist als
wie in 6B dargestellt ist. Ebenso ist die Verstärkung des Verstärkers AMP von 6A gleich
Das heißt, die Verstärkung des Verstärkers AMP steht nicht mit dem Wert einer horizontalen parasitären Kapazitätskomponente Ch in Beziehung, die mit einer zugehörigen Abtastleitung verbunden ist.
Selbst wenn der Wert der horizontalen parasitären Kapazitätskomponente Ch, die in einer Abtastleitung eines Berührungsbildschirmpanels vorliegt, ansteigt, verändert sich die Verstärkung des Verstärkers AMP nicht. Daher braucht der Kapazitätswert des Kondensators Cf von 6A nicht erhöht werden, so dass die Verstärkung des Verstärkers AMP in einen vorgegebenen Bereich fällt. Dementsprechend ist es möglich, das Verhältnis Csig/Cf, das eine Abtastempfindlichkeit darstellt, in geeigneter Weise zu erhöhen und die Abtastempfindlichkeit der Kapazitätsvariation Csig zu verbessern, wenn eine Berührung erfolgt.
Die 7A und 7B sind Schaltbilder, die im Detail den Berührungsdatengenerator 210B von 6A darstellen. Zur Vereinfachung der Erläuterung sind hier die Signalausgabeeinheit 212B und der ADC 213B, die im Berührungsdatengenerator 210B enthalten sind, nicht dargestellt.
Wie in 7A gezeigt ist, kann der Berührungsdatengenerator 210B eine Mehrzahl von Verstärkern umfassen, z. B. einen ersten Verstärker AMP1 bis zu einem dritten Verstärker AMP3, die mit einer Mehrzahl von Abtastleitungen verbunden sind, z. B. einer ersten Abtastleitung SL1 bis zu einer dritten Abtastleitung SL3. Der erste bis dritte Verstärker AMP1 bis AMP3 erfassen eine Veränderung in den Kapazitäten von diesen zugeordneten Abtasteinheiten (nicht gezeigt) und erzeugen erste bis dritte Abtastsignale Vout1 bis Vout3, die jeweils den abgetasteten Veränderungen entsprechen. Erste bis dritte Kondensatoren Cf1 bis Cf3 und erste bis dritte Widerstände Rf1 bis Rf3 können parallel zwischen die ersten Eingabeanschlüsse, z. B. (–)-Eingabeanschlüsse, und Ausgabeanschlüsse der zugehörigen ersten bis dritten Verstärker AMP1 bis AMP3 eingeschleift sein.
Ebenso wird ein Eingabesignal Vin mit einer vorgegebenen Frequenz allgemein dem zweiten Eingabeanschluss, z. B. den (+)-Eingabeanschlüssen, des ersten bis dritten Verstärkers AMP1 bis AMP3 zugeführt. Der erste bis dritte Verstärker AMP1 bis AMP3 sind jeweils der ersten bis dritten Abtastleitung SL1 bis SL3 zugeordnet und mit ihnen verbunden. Daher erfassen der erste bis dritte Verstärker AMP1 bis AMP3 eine Veränderung in den Kapazitäten der zugehörigen ersten bis dritten Abtastleitung SL1 bis SL3 und erzeugen das jeweilige erste bis dritte Abtastsignal Vout1 bis Vout3. In 7A sind horizontale parasitäre Kapazitätskomponenten Ch1 bis Ch3 zwischen der ersten bis dritten Abtastleitung SL1 bis SL3 ausgebildet.
Die Funktionsweise des Berührungsdatengenerators 210B wird nun unter der Annahme beschrieben, dass eine Abtastoperation unter Verwendung der zweiten Abtastleitung SL2 durchgeführt wird. Der erste Eingabeanschluss, z. B. der (–)-Eingabeanschluss, des zweiten Verstärkers AMP2 ist mit der zweiten Abtastleitung SL2 verbunden und daher erzeugt der zweite Verstärker AMP2 das zweite Abtastsignal Vout2, das dem Kapazitätswert einer zugehörigen Abtasteinheit entspricht. Das Eingabesignal Vin, das dem zweiten Verstärker AMP2 zugeführt wird, wird auch den zweiten Eingabeanschlüssen, d. h. den (+)-Eingabeanschlüssen, des ersten und dritten Verstärkers AMP1 und AMP3 zugeführt. Spannungen der zugehörigen ersten Eingabeanschlüsse, z. B. der (–)-Eingabeanschlüsse, des ersten und dritten Verstärkers AMP1 und AMP3 werden gleich den Spannungen der zugehörigen zweiten Eingabeanschlüsse, d. h. der (+)-Eingabeanschlüsse, des ersten und dritten Verstärkers AMP1 und AMP3. Daher werden Spannungen der ersten und dritten Abtastleitungen SL1 und SL3, die jeweils mit den ersten Eingabeanschlüssen, z. B. den (–)-Eingabeanschlüssen, des zugehörigen ersten und dritten Verstärkers AMP1 und AMP3 verbunden sind, gleich einer Spannung der zweiten Abtastleitung SL2. Daher werden Spannungen von angrenzenden Abtastleitungen gleich oder ähnlich zueinander. Dementsprechend können Einflüsse, die durch die horizontalen parasitären Kapazitätskomponenten Ch1 und Ch2 bedingt sind, verringert werden, wie es oben in 6B erläutert ist.
7B ist ein Schaltbild eines Berührungsdatengenerators 210B, der dazu ausgebildet ist, die Operation des Berührungsdatengenerators von 7A durchzuführen, wobei ein Verstärker AMP von ersten bis dritten Abtastleitungen SL1 bis SL3 gemeinsam genutzt wird, gemäß einer anderen Ausführungsform des erfinderischen Konzepts. Der Berührungsdatengenerator 210B von 7B kann weiter erste bis dritte Schalter SW1 bis SW3 umfassen, die eine Verbindung zu einem ersten Eingabeanschluss, z. B. einem (–)-Eingabeanschluss, des Verstärkers AMP zwischen der ersten bis dritten Abtastleitung SL1 und SL3 schalten, so dass die erste bis dritte Abtastleitung SL1 und SL3 selektiv mit dem ersten Eingabeanschluss, z. B. dem (–)-Eingabeanschluss, des Verstärkers AMP verbunden werden können.
Wenn ein Abtastvorgang unter Verwendung der zweiten Abtastleitung SL2 durchgeführt wird, wird der zweite Schalter SW2 so geschaltet, dass die zweite Abtastleitung SL2 mit dem ersten Eingabeanschluss, z. B. dem (–)-Eingabeanschluss, des Verstärkers AMP verbunden wird. Ebenso wird der erste Schalter SW1, der mit der ersten Abtastleitung SL1 angrenzend an die zweite Abtastleitung SL2 verbunden ist, so angeschaltet, dass die erste Abtastleitung SL1 mit einer Leitung verbunden wird, die ein Eingabesignal Vin überträgt. Der dritte Schalter SW3, der mit der dritten Abtastleitung SL3 angrenzend an die zweite Abtastleitung SL2 verbunden ist, wird auch so angeschaltet, dass die dritte Abtastleitung SL3 mit der Leitung verbunden wird, die das Eingabesignal Vin überträgt.
Dementsprechend erfasst der Verstärker AMP einen Kapazitätswert einer zugehörigen Abtasteinheit (nicht gezeigt) über die zweite Abtastleitung SL2 und erzeugt ein Abtastsignal Vout entsprechend dem erfassten Kapazitätswert. Da das Eingabesignal Vin der ersten Abtastleitung SL1 und der dritten Abtastleitung SL3 angrenzend an die zweite Abtastleitung SL2 zugeführt wird, wird eine Spannung der zweiten Ab tastleitung SL2 gleich der der ersten und dritten Abtastleitung SL1 und SL3. Daher werden Einflüsse, die durch eine horizontale parasitäre Kapazitätskomponente Ch2 bedingt sind, verringert, wodurch die Abtastempfindlichkeit einer Berührung verbessert wird.
Die 8A bis 8C sind Schaltbilder, die Berührungsdatengeneratoren 210C, 210D bzw. 210E zeigen, die verschiedene Ausführungsformen des Berührungsdatengenerators 112 von 3A, 3B oder 3C gemäß dem erfinderischen Konzept darstellen. Mit Bezug zu den 8A bis 8C umfassen die Berührungsdatengeneratoren 210C, 210D und 210E weiter einen zusätzlichen Kondensator, z. B. einen zweiten Kondensator Cq, um eine parasitäre Kapazitätskomponenten zu kompensieren, die in einer Abtasteinheit SU vorhanden ist. Dementsprechend kann die Abtastempfindlichkeit durch Eliminieren einer horizontalen oder vertikalen parasitären Kapazitätskomponente, die in der Abtasteinheit SU vorhanden ist, verbessert werden.
Mit Bezug zu 8A umfasst der Berührungsdatengenerator 210C einen Verstärker AMP mit einem ersten Eingabeanschluss, z. B. einem (–)-Eingabeanschluss, der mit einer Abtastleitung verbunden ist, und einem zweiten Eingabeanschluss, z. B. einem (+)-Eingabeanschluss, dem ein Eingabesignal Vin zugeführt wird. Ein erster Kondensator Cf und ein Widerstand Rf können parallel zwischen den ersten Eingabeanschluss und einen Ausgabeanschluss des Verstärkers AMP eingeschleift sein.
Der Berührungsdatengenerator 210C kann weiter einen zweiten Kondensator Cq umfassen, der mit der Abtastleitung verbunden ist und einen vorgegebenen Kapazitätswert aufweist. Eine erste Elektrode des zweiten Kondensators Cq ist mit der Abtastleitung verbunden und ein vorgegebenes Spannungssignal Vq wird an die zweite Elektrode des zweiten Kondensators Cq angelegt. Die Polarität von elektrischen Ladungen, die im zweiten Kondensator Cq induziert werden, wird so gesteuert, dass sie entgegengesetzt ist zu der von elektrischen Ladungen, die in einer parasitären Kapazitätskomponente Ct (horizontale und vertikale parasitäre Kapazitätskomponenten) induziert sind, die in der Abtasteinheit SU durch die Kapazität des zweiten Kondensators Cq und des Spannungssignals Vq vorliegt. Wenn zum Beispiel elektrische Ladungen mit einer positiven (+) Polarität, die in einem parasitären Kondensator induziert sind, der Abtastleitung zugeführt werden, dann werden elektrische Ladungen, die in der ersten Elektrode des zweiten Kondensators Cq induziert werden, so gesteuert, dass sie eine negative (–) Polarität aufweisen. Ebenso kann das der zweiten Elektrode des zweiten Kondensators Cq zugeführte Spannungssignal Vq mit dem Eingabesignal Vin synchronisiert werden, das dem zweiten Eingabeanschluss des Verstärkers AMP zugeführt wird, und in diesem Fall kann der Wert des Spannungssignals Vq als xVin definiert sein. Auf diese Weise kann die Verstärkung des Verstärkers AMP wie folgt errechnet werden:
Eine Gleichung zum Berechnen der Verstärkung des Verstärkers AMP in einem Hochfrequenzband kann aus der Gleichung (1) wie folgt erhalten werden:
Wie oben beschrieben, können die in den Gleichungen (1) und (2) ausgedrückten ”xC_q” und ”C_f + C_t + C_q” so gesteuert werden, dass sie gleich oder einander ähnlich sind, indem der Kapazitätswert des zweiten Kondensators Cq und der logische Pegel x des Spannungssignals Vq eingestellt werden. Wenn ”xC_q” und ”C_f + C_t + C_q” ein ander gleich sind, heben sich ”C_f + C_t + C_q” und ”xC_q” in Gleichung (2) auf, und dadurch kann die Verstärkung des Verstärkers AMP ”Csig/C_f” werden. Wenn ”xC_q” und ”C_f + C_t + C_q” einander ähnlich sind, ist die Abtastempfindlichkeit erhöht. Das heißt, eine Veränderung in der Verstärkung des Verstärkers AMP, die durch die parasitäre Kapazitätskomponente Ct verursacht ist, kann durch Einstellen von ”x” und ”C_q” verringert werden, wodurch sich die Abtastempfindlichkeit einer Kapazitätsvariation Csig verbessert, wenn eine Berührung erfolgt. In diesem Fall ist es nicht notwendig, die gleiche Spannung an Abtastleitungen anzulegen, die an die Abtastleitung angrenzen, auf der eine Abtastoperation durchgeführt wird.
8B stellt einen Berührungsdatengenerator 210D gemäß einer anderen Ausführungsform des erfinderischen Konzepts dar, der in der Lage ist, Einflüsse, die durch Interferenz einer Abtastleitung aufgrund einer Veränderung in einer an ein Bildschirmpanel (nicht gezeigt) angelegten Spannung bedingt sind, zu reduzieren. Wenn zum Beispiel ein Berührungsbildschirmpanel in einem mobilen LCD vorliegt, kann eine Interferenz aufgrund von Schwankungen einer Elektrodenspannung VCOM auftreten, die an eine obere Plattenelektrode eines Bildschirmpanels angelegt ist.
Eine vertikale Kapazitätskomponente Cv wird zwischen der Abtastleitung und dem Bildschirmpanel erzeugt. Die vertikale Kapazitätskomponente Cv beeinflusst eine Ausgabe des Verstärkers AMP aufgrund einer Schwankung der Elektrodenspannung VCOM, die alternierend an eine obere Plattenelektrode des Bildschirmpanels angelegt wird. Um dieses Problem zu lösen, wird das Eingabesignal Vin dem zweiten Eingabeanschluss des Verstärkers AMP in Synchronisation mit der Elektrodenspannung VCOM zugeführt. Wenn eine Schwingungsamplitude des Eingabesignals Vin so festgelegt ist, dass sie weniger beträgt als die der Elektrodenspannung VCOM, dann werden negative (–) elektrische Ladungen auf einer oberen Elektrode eines vertikalen parasitären Kondensators angesammelt, z. B. einer Elektrode, die mit der Abtastleitung verbunden ist, wenn sich das Eingabesignal Vin auf einem hohen logischen Pegel befindet. In diesem Fall werden positive (+) elektrische Ladungen durch geeignetes Einstellen eines Kapazitätswerts des zweiten Kondensators Cq und eines Spannungssignals Vq auf einer oberen Elektrode des zweiten Kondensators Cq gesammelt, wobei der Betrag der positiven (+) elektrische Ladungen gleich oder ähnlich dem Betrag der negativen (–) elektrische Ladungen ist, die auf dem vertikalen parasitären Kondensator angesammelt sind. Auf diese Weise kann eine Ausgabe des Verstärkers AMP kaum oder weniger von der vertikalen Kapazitätskomponente Cv und einer Variation in der Elektrodenspannung VCOM beeinflusst werden.
Wenn das Eingabesignal Vin und das Spannungssignal Vq mit der Elektrodenspannung VCOM synchronisiert sind, dann kann die Elektrodenspannung VCOM als ”xVin” ausgedrückt werden und das Spannungssignal Vq kann als ”yVin” ausgedrückt werden. In diesem Fall kann die Verstärkung des Verstärkers AMP von 8B auch wie folgt ausgedrückt werden:
Eine Gleichung zum Berechnen der Verstärkung des Verstärkers AMP in einem Hochfrequenzband kann aus der Gleichung (3) wie folgt erhalten werden:
Wie in Gleichung (4) ausgedrückt ist, können durch eine Variation in der Elektrodenspannung VCOM verursachte Einflüsse durch Einstellen des Kapazitätswerts des zweiten Kondensators Cq und des logischen Pegels x des Spannungssignals Vq reduziert werden. Zum Beispiel, da die Elektrodenspannung VCOM einen vorgegebenen Pegel aufweist, kann eine Ausgabe des Verstärkers AMP durch eine Variation in der Elektrodenspannung VCOM nicht beeinflusst werden oder weniger beeinflusst werden, indem durch Einstellen eines Kapazitätswerts des zweiten Kondensators Cq und des Pegels y des Spannungssignals Vq das in den Gleichungen (3) und (4) ausgedrückte ”C_f + (1 – x)C_v + (1 – y)C_q” aufgehoben oder reduziert wird. Dementsprechend werden zusätzlich zu einer Verringerung von Einflüssen, die durch die vertikale parasitäre Kapazitätskomponente bedingt sind, durch eine obere Plattenelektrodenspannung VCOM bedingte Einflüsse reduziert.
8C ist ein Schaltbild eines Berührungsdatengenerators 210E, der eine weitere Ausführungsform des Berührungsdatengenerators 112 von 3A, 3B oder 3D gemäß dem erfinderischen Konzept darstellt. Der Berührungsdatengenerator 210E von 8C umfasst alle Merkmale des in 6A dargestellten Berührungsdatengenerators 210B und des in 8B dargestellten Berührungsdatengenerators 210D, und ist in der Lage, eine horizontale und vertikale parasitäre Kapazitätskomponente Ch und Cv, die in einer Abtasteinheit SU erzeugt sind, effektiv zu reduzieren. In diesem Fall werden die durch die horizontale parasitäre Kapazitätskomponente bedingten Einflüsse wie mit Bezug zu 6A beschrieben verringert, und die durch die vertikale parasitäre Kapazitätskomponente und die Spannung VCOM bedingten Einflüsse werden wie mit Bezug zu 8B beschrieben verringert. Ebenso kann, obwohl es nicht gezeigt ist, die Schaltkonstruktion des in den 7A und 7B dargestellten Berührungsdatengenerators 210B beim Berührungsdatengenerator 210E der 8C eingesetzt werden, um die in der Abtastein heit SU erzeugte horizontale parasitäre Kapazitätskomponente Ch effektiv zu reduzieren.
Mit Bezug zu 8C können die in der Abtasteinheit SU erzeugten parasitären Kapazitätskomponenten die horizontale parasitäre Kapazitätskomponente Ch und die vertikale parasitäre Kapazitätskomponente Cv umfassen. Eine Spannung einer Abtastleitung, über die eine Abtastoperation durchgeführt wird, wird so gesteuert, dass sie gleich einer Spannung einer Abtastleitung ist, die benachbart zu der Abtastleitung liegt, über die eine Abtastoperation durchgeführt wird, um die zwischen den benachbarten Abtastleitungen erzeugte horizontale parasitäre Kapazitätskomponente Ch zu reduzieren. Zu diesem Zweck wird eine Eingangsspannung Vin nicht nur an einen Verstärker AMP angelegt, der eine Abtastoperation auf einer vorgegebenen Abtastleitung durchführt, sondern auch an einen zweiten Eingabeanschluss eines weiteren Verstärkers AMP, der einer Abtastleitung angrenzend an die vorgegebene Abtastleitung entspricht. Auf diese Weise kann, da die Spannungen der vorgegebenen Abtastleitung und der angrenzenden Abtastleitung einander gleich sind, der Verstärker AMP weniger von der horizontalen Kapazitätskomponente Ch beeinflusst werden. 8C stellt dar, dass eine Elektrode eines horizontalen parasitären Kondensators direkt mit einem zweiten Eingabeanschluss des zugehörigen Verstärkers AMP verbunden ist, aber das erfinderische Konzept ist nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann die eine Elektrode des horizontalen parasitären Kondensators mit einem ersten oder einem zweiten Eingabeanschluss eines Verstärkers AMP verbunden sein, der mit einer Abtastleitung angrenzend an die Abtastleitung verbunden ist, die mit dem horizontalen parasitären Kondensator verbunden ist.
8D ist ein Schaltbild einer Spannungseinstellschaltung 221 gemäß einer Ausführungsform des erfinderischen Konzepts, die den logischen Pegel eines Spannungssignals Vq einstellt, das an den zwei ten Kondensator Cq angelegt wird, der in den 8A bis 8C dargestellt ist. Die Spannungseinstellschaltung 221 von 8D kann in den Berührungsdatengeneratoren 210C bis 210E der 8A bis 8C eingesetzt sein. Die Spannungseinstellschaltung 221 kann den logischen Pegel des Spannungssignals Vq unter Verwendung eines Eingabesignals Vin, einer gemeinsamen Spannung Vcm, Widerständen Rq1 und Rq2 und so weiter einstellen.
Die 9A und 9B sind Blockdiagramme und Schaltbilder eines Berührungsdatengenerators 310 und 310' gemäß Ausführungsformen des erfinderischen Konzepts. 9C ist ein Schaltbild einer Integrationsschaltung 313B, die eine weitere Ausführungsform der Integrationsschaltung 313 von 9A gemäß dem erfinderischen Konzept darstellt. Insbesondere umfassen die in den 9A und 9B gezeigten Berührungsdatengeneratoren 310 und 310' im Vergleich zu den vorhergehenden Ausführungsformen weiter die Integrationsschaltung 313.
Mit Bezug zu 9A kann der Berührungsdatengenerator 310 eine Spannungsleseschaltung 311, eine Verstärkerschaltung 312, eine Integrationsschaltung 313 und eine ADC-Schaltung 314 umfassen.
Obwohl es nicht gezeigt ist, liest die Spannungsleseschaltung 311 eine Spannung Vread, die von jeder einer Mehrzahl von Abtasteinheiten ausgegeben ist, die mit einer Mehrzahl von Abtastleitungen verbunden sind, die in einem Berührungsbildschirmpanel vorhanden sind. Zum Beispiel kann die Spannungsleseschaltung 311 verschiedene Schalter und einen Puffer umfassen, die ein Eingabesignal Vin bereitstellen, wie es in 7B dargestellt ist.
Ebenso verstärkt die Verstärkerschaltung 312 die Spannung Vread, die von der Spannungsleseschaltung 311 ausgelesen ist, und gibt des Ergebnis der Verstärkung aus. Das von der Verstärkerschaltung 312 ausgegebene Ergebnis der Verstärkung kann der Integrationsschaltung 313 als Abtastsignal Vout zugeführt werden. Die Verstärkerschaltung 312 verstärkt die von der Spannungsleseschaltung 311 ausgegebene Spannung Vread so, dass eine Veränderung der Kapazität einer Abtasteinheit (nicht gezeigt) erfasst werden kann. Ebenso kann die Verstärkerschaltung 312 mindestens einen Verstärker zum Durchführen einer Verstärkungsoperation umfassen, und der mindestens eine Verstärker kann eine Mehrzahl von Verstärkern umfassen, die jeweils mit einer Mehrzahl von Abtastleitungen verbunden sind. Alternativ wird der mindestens eine Verstärker so geschaltet, dass er mit einer der Mehrzahl von Abtastleitungen so verbunden ist, dass der mindestens eine Verstärker von einer Mehrzahl von Abtastleitungen gemeinsam genutzt werden kann.
Die Integrationsschaltung 313 kann das von der Verstärkerschaltung 312 empfangene Abtastsignal Vout integrieren. Wie oben beschrieben, kann das von der Verstärkerschaltung 312 ausgegebene Abtastsignal Vout eine Mehrzahl von Rauschkomponenten enthalten, und die Rauschkomponenten können durch Integrieren des Abtastsignals Vout mit der Integrationsschaltung 313 effektiv eliminiert werden. In der vorliegenden Ausführungsform kann die Integrationsschaltung 313 verschiedene Arten von Schaltungen umfassen, die notwendig sind, um ein Eingabesignal zu empfangen und zu integrieren und das Ergebnis der Integration auszugeben. Die Integrationsschaltung 313 kann einer von verschiedenen Typen von Integratoren sein, z. B. ein Schaltkondensatorintegrator oder ein Gm-C-Integrator.
Die ADC-Schaltung 314 kann eine analoge Spannung VADC_IN, die von der Integrationsschaltung 313 empfangen ist, in Berührungsdaten data umwandeln, die ein digitales Signal darstellen. Obwohl es nicht gezeigt ist, können die Berührungsdaten data entweder einem Signalprozessor, der in einer Berührungssteuereinheit vorgesehen ist, oder einer Hoststeuereinheit, die außerhalb der Berührungssteuereinheit vorgesehen ist, zugeführt werden. Es ist möglich zu bestimmen, ob das Berührungsbildschirmpanel berührt worden ist oder eine berührte Stelle des Berührungsbildschirmpanels, indem eine Operation an den Berührungsdaten data durchgeführt wird.
Mit Bezug zu 9B verwendet der Berührungsdatengenerator 310' dieses Beispiels eine Schaltkondensatorintegrationsschaltung 313A als Integrationsschaltung. Ansonsten kann, wie in 9C dargestellt, eine Gm-C-Integrationsschaltung 313B als Integrationsschaltung verwendet werden. Im Berührungsdatengenerator 310' von 9B kann eine Spannungsleseschaltung 311 und eine Verstärkerschaltung 312 wie oben mit Bezug zu 9A beschrieben funktionieren, und deshalb werden sie hier nicht nochmals beschrieben. In 9B bezeichnet eine Kapazitätskomponente Cb, die in jeder einer Mehrzahl von Abtasteinheiten erzeugt ist, eine ganze Kapazitätskomponente, die horizontale und vertikale parasitäre Kapazitätskomponenten beinhaltet.
Mit Bezug zu 9B kann eine Verstärkerschaltung 312 von der Mehrzahl von Abtasteinheiten gemeinsam genutzt werden. Wenn eine Spannung von einer ersten Abtasteinheit gemäß einer Schaltoperation eines ersten Schalters SW1 gelesen wird, können die übrigen Abtasteinheiten gemäß Schaltoperationen eines zweiten Schalters SW2 bis zu einem n-ten Schalter SWn mit einem Eingabesignal Vin verbunden sein. Dann kann eine Spannung der zweiten Abtasteinheit gleichermaßen gelesen werden und die übrigen Abtasteinheiten können von einer Treiberschaltung (z. B. einem in der Spannungsleseschaltung 311 vorgesehenen Puffer) betrieben werden. Das Eingabesignal Vin kann ein Rechteckwellensignal oder ein Sinuswellensignal sein, das ein vorgegebenes Pulsspiel aufweist. Der logische Pegel oder die Frequenz des Eingabesignals Vin kann in geeigneter Weise eingestellt sein.
9D ist ein Wellenformdiagramm, das ein Eingabesignal Vin und ein Timing des Anschaltens von Schaltern SW1 bis SWn von 9B gemäß einer Ausführungsform des erfinderischen Konzepts darstellt. Das Eingabesignal Vin kann ein Rechteckwellensignal oder ein Sinuswellensignal sein, aber 9D zeigt, dass das Eingabesignal Vin ein Rechteckwellensignal ist. Ebenso kann, wie in 9D dargestellt, das Eingabesignal Vin eine vorgegebene Anstiegsdauer und eine vorgegebene Abklingdauer aufweisen. Ebenso können die Schalter SW1 bis SWn sequentiell angeschaltet werden, so dass sie einander nicht überlappen. Die Zeitspannen, in denen die Schalter SW1 bis SWn jeweils angeschaltet sind, können gleich oder größer sein als ein Pulsspiel des Eingabesignals Vin.
In 9B kann die Verstärkerschaltung 312 ein Ausgabesignal Vout ausgeben, dessen Spannungspegel von einer Veränderung der Kapazität einer Abtasteinheit abhängig ist. Der Wert des Ausgabesignals Vout der Verstärkerschaltung 312 kann wie folgt errechnet werden:
Wenn in Gleichung (5) eine Kapazitätskomponente Cb vollständig aufgehoben ist, das heißt, wenn (C_b + C_q)Vin – V_qC_q erfüllt ist, kann die Beziehung zwischen dem Abtastsignal Vout und dem Eingabesignal Vin wie folgt definiert sein:
Wenn ein Objekt ein Berührungsbildschirmpanel berührt, weist eine Kapazitätskomponente Csig zwischen dem Berührungsbildschirmpanel und dem Objekt eine vorgegebene Intensität auf, und daher kann sich eine Spannung des Abtastsignals Vout, das der Kapazitätskomponente Csig entspricht, verändern. Der Verstärker AMP1 kann ein Abtastsignal Vout ausgeben, das in analoger Weise dem Kapazitätswert einer Abtasteinheit entspricht. Ob das Berührungsbildschirmpanel berührt worden ist und eine berührte Stelle auf dem Berührungsbildschirmpanel kann durch Erfassen einer Veränderung in der Spannung des Abtastsignals Vout bestimmt werden, die verursacht wird, wenn das Berührungsbildschirmpanel berührt wird.
Es kann ein Rauschen in dem Abtastsignal Vout enthalten sein, das von der Verstärkerschaltung 312 ausgegeben ist, und die gemäß einer Ausführungsform des erfinderischen Konzepts in einer Berührungssteuereinheit vorgesehene Integrationsschaltung 313A kann Einflüsse, die durch das Rauschen bedingt sind, effektiv reduzieren. In der Regel weist ein Rauschen eine Gauss-Verteilung auf, und daher kann ein Mittelwert der Werte von Rauschkomponenten in einem vorgegebenen Abschnitt Null betragen. Auf diese Weise ist es möglich, das Rauschen aus einer Ausgabespannung Vout unter Verwendung einer vorgegebenen Integrationsschaltung effektiv zu eliminieren.
Die Integrationsschaltung 313A kann einen Operationsverstärker AMP3 umfassen, um eine Integrationsoperation durchzuführen. Ein Kondensator C2 kann zwischen einen ersten Eingabeanschluss, z. B. einen negativen Eingabeanschluss, und einen Ausgabeanschluss des Operationsverstärkers AMP3 eingeschleift sein. Ein Schalter RST kann ebenfalls zwischen den ersten Eingabeanschluss und den Ausgabeanschluss des Operationsverstärkers AMP3 parallel zum Kondensator C2 eingeschleift sein.
Ebenso kann eine gemeinsame Spannung Vcm an einen zweiten Eingabeanschluss, z. B. einen positiven Eingabeanschluss, des Operationsverstärkers AMP3 angelegt sein. Die gemeinsame Spannung Vcm kann einem Zwischenpegel der an die ADC-Schaltung 314 angelegten Spannung entsprechen.
Ebenso können eine Mehrzahl von Schaltern φ1 und φ2 und ein Kondensator C1 mit dem ersten Eingabeanschluss, z. B. einem negativen Eingabeanschluss, des Operationsverstärkers AMP3 verbunden sein. Eine Integrationsoperation kann basierend auf Schaltvorgängen der Schalter φ1 und φ2 und eines Ladevorgangs des Kondensators C1 durchgeführt werden. Die Ausgabespannung Vout der Verstärkerschaltung 312 kann über einen vorgegebenen Puffer ins Innere der Integrationsschaltung 313A geführt werden.
9E ist ein Wellenformdiagramm verschiedener Signale, die der Berührungssteuereinheit zugeführt werden, gemäß einer Ausführungsform des erfinderischen Konzepts. Eine gemeinsame Spannung Vcm mit einem vorgegebenen Pegel kann angelegt werden und ein Eingabesignal Vin und ein Spannungssignal Vq, die einem Kondensator Cq zugeführt werden, können eine vorgegebene Frequenz und eine Spannung mit einem Zwischenpegel, der der gemeinsamen Spannung Vcm entspricht, aufweisen. Zum Beispiel stellt 9E einen Fall dar, bei dem das Eingabesignal Vin und das Spannungssignal Vq in Synchronisation mit einem horizontalen Synchronisationssignal HSYNC erzeugt sind. Das Spannungssignal Vq kann unter Verwendung von Werten der Widerstände Rq1 und Rq2 gesteuert werden, die mit dem Verstärker AMP2 verbunden sind, und Einflüsse, die von einer Kapazitätskomponente Cb verursacht sind, die in einer Abtasteinheit erzeugt ist, können durch Einstellen des logischen Pegels des Spannungssignals Vq reduziert werden.
9F ist ein Timingdiagramm, das die Operation der Integrationsschaltung 313A von 9B gemäß einer Ausführungsform des erfinderischen Konzepts darstellt. Wie in 9F gezeigt ist, können zwei Schalter φ1 auf die gleiche Weise gesteuert werden und die übrigen Schalter φ2 können auf die gleiche Weise gesteuert werden. Zunächst können die Schalter φ1 zu einem Zeitpunkt t1 angeschaltet werden und der Kondensator C1 kann auf diese Weise mit der Differenz zwischen dem Eingabesignal Vin und der Ausgabespannung Vout geladen werden.
Während eine vorgegebene Spannung in den Kondensator C1 geladen wird, können die Schalter φ1 abgeschaltet werden und die übrigen Schalter φ2 können zu einem Zeitpunkt t2 angeschaltet werden. In diesem Fall kann der Operationsverstärker AMP3 eine Integrationsoperation so durchführen, dass eine Spannung des ersten Eingabeanschlusses, z. B. eines negativen Eingabeanschlusses, des Verstärkers AMP3 einer Spannung des zweiten Eingabeanschlusses, z. B. eines positiven Eingabeanschlusses, folgt. Auf diese Weise kann eine Integrationsspannung VADC_IN gemäß der Differenz zwischen der Ausgabespannung Vout und dem Eingabesignal Vin steigen oder fallen. Wenn die Ausgabespannung Vout ganz integriert ist, kann das Ergebnis der Integration nicht in den dynamischen Bereich der ADC-Schaltung 314 fallen, und daher kann gemäß einer Ausführungsform des erfinderischen Konzepts, eine Spannung ”Vout-Vin” nach der Zeit integriert werden, wie es in 9B dargestellt ist. Daher kann das Ergebnis der Integration der Spannung ”Vout-Vin” kleiner oder größer sein als die gemeinsame Spannung Vcm. Das heißt, eine Spannung eines Eingabesignals, das der ADC-Schaltung 314 zugeführt wird, ist so festgelegt, dass sie kleiner oder größer ist als die gemeinsame Spannung Vcm, und daher kann eine Ausgabe der ADC-Schaltung 314 gemittelt werden, wodurch ein Niederfrequenzrauschen effektiv eliminiert wird.
9G ist ein Schaubild, das eine Variation einer Integrationsspannung VADC_IN der Integrationsschaltung 313A von 9B gemäß einer Ausführungsform des erfinderischen Konzepts zeigt. Mit Bezug zu 9G kann die Integrationsspannung VADC_IN so ausgegeben werden, dass sie kleiner oder größer ist als die gemeinsame Spannung Vcm. Wenn zum Beispiel die Ausgabespannung Vout größer ist als eine Spannung des Eingabesignals Vin, kann die Integrationsspannung VADC_IN größer sein als die gemeinsame Spannung Vcm, und wenn die Ausgabespannung Vout kleiner ist als die Spannung des Eingabesignals Vin, kann die Integrationsspannung VADC_IN kleiner sein als die gemeinsame Spannung Vcm. Ebenso wird, wie in 9G dargestellt, die Integrationsspannung VADC_IN nicht von Rauschen beeinflusst, und daher kann eine Steuereinheit (nicht gezeigt), leicht bestimmen, ob ein Berührungsbildschirmpanel berührt worden ist, indem ein Schwellenwert in geeigneter Weise festgelegt wird.
10A ist ein Schaltbild einer Integrationsschaltung 313C, die eine weitere Ausführungsform der im Berührungsdatengenerator 310 von 9B enthaltenen Integrationsschaltung 313A gemäß dem erfinderischen Konzept darstellt. Mit Bezug zu 10A verwendet die Integrationsschaltung 313C ein Referenzsignal Vref als Eingabesignal anstelle des Eingabesignals Vin, das in der Ausführungsform von 9B verwendet ist. Die Integrationsschaltung 313C von 10A ist eine Integrationsschaltung mit Schaltkondensator, sie kann aber als Gm-C-Integrationsschaltung ausgebildet sein.
10B ist ein Wellenformdiagramm einer Ausgabespannung Vout und des Referenzsignals Vref, die in der Integrationsschaltung 313C von 10A verwendet sind, und eines Eingabesignals Vin, gemäß einer Ausführungsform des erfinderischen Konzepts. Das Referenzsignal Vref kann als Rechteckwellensignal oder als Sinuswellensig nal ausgebildet sein, wie das Eingabesignal Vin, und eine Amplitude des Referenzsignals Vref kann größer sein als die des Eingabesignals Vin.
Mit Bezug zu 10B(a) kann die Amplitude des Referenzsignals Vref so festgelegt sein, dass sie einem Zwischenwert eines geneigten Abschnitts der Ausgabespannung Vout entspricht, damit eine Integrationsspannung VADC_IN, wenn keine Berührung erfolgt, sich fast einer gemeinsamen Spannung Vcm annähern kann. Ebenso zeigt 10B(b) auf, dass wenn ein Referenzsignal Vref anstelle des Eingabesignals Vin verwendet wird, die Integrationsspannung VADC_IN, wenn keine Berührung erfolgt, sich mehr der gemeinsamen Spannung Vcm nähert. Auf diese Weise kann die Abtastempfindlichkeit durch Erhöhen der Differenz der Integrationsspannung VADC_IN zwischen dem Fall, wenn keine Berührung erfolgt und wenn eine Berührung erfolgt, stark verbessert werden.
11 ist ein Blockdiagramm einer Berührungssteuereinheit 400 gemäß einer anderen Ausführungsform des erfinderischen Konzepts. Mit Bezug zu 11 umfasst die Berührungssteuereinheit 400 Elemente zum Durchführen von Operationen, um Berührungsdaten zu erzeugen. Zum Beispiel umfasst die Berührungssteuereinheit 400 eine Spannungsleseschaltung 410, eine erste Verstärkerschaltung 420, ein erstes Anti-Aliasing-Filter (AAF) 430, eine Integrationsschaltung 440 und einen ADC 450. Die Berührungssteuereinheit 400 kann weiter eine zweite Verstärkerschaltung 470 umfassen, die die gleichen oder ähnliche Eigenschaften aufweist wie die erste Verstärkerschaltung 420, und ein zweites AAF 480, das die gleichen oder ähnliche Eigenschaften aufweist wie das erste AAF 430. Ein Hauptsignalpfad ist unter Verwendung der ersten Verstärkerschaltung 420 und des ersten AAF 430 ausgebildet und ein Untersignalpfad ist unter Verwendung der zweiten Verstärkerschaltung 470 und des zweiten AAF 480 ausgebildet.
Wenn sich die Kapazität einer Abtasteinheit (nicht gezeigt) verändert, wird eine Ausgabespannung, die der Kapazitätsänderung entspricht, unter Verwendung der Spannungsleseschaltung 410 und der ersten Verstärkerschaltung 420 erzeugt. Die von der ersten Verstärkerschaltung 420 ausgegebene Ausgabespannung kann das erste AAF 430 passieren. Vom ADC 450 erzeugte Berührungsdaten data können in einer anschließenden Operation ein digitales Filter 460 passieren. In diesem Fall können die Berührungsdaten data vor dem Passieren des digitalen Filters 460 ein AAF passieren, so dass eine Hochfrequenzkomponente aus den Berührungsdaten data eliminiert werden kann. Zu diesem Zweck kann ein erstes AAF 430 zwischen der ersten Verstärkerschaltung 420 und der Integrationsschaltung 440 angeordnet sein.
Eine Mehrzahl von Signalen, die jeweils eine Veränderung in den Kapazitäten einer Mehrzahl von Abtasteinheiten (nicht gezeigt) angeben, werden der Spannungsleseschaltung 410 sequentiell zugeführt. Um eine Veränderung in den Kapazitäten der Mehrzahl von Abtasteinheiten zu erfassen, werden eine Mehrzahl von Pulssignalen, die jeweils eine spezielle Frequenz aufweisen, die einer der Mehrzahl von Abtasteinheiten entspricht, der Spannungsleseschaltung 410 zugeführt. Die zweite Verstärkerschaltung 470 und das zweite AAF 480 können weiter in der Berührungssteuereinheit 200 vorgesehen sein, um nur eine vorliegende Signalkomponente aus einer Ausgabe des ersten AAF 430 zu extrahieren. Ebenso kann ein Pulssignal, z. B. ein Eingabesignal Vin, dessen Phase gleich der eines Pulssignals ist, das einer ersten Verstärkerschaltung 420 zugeführt ist, der zweiten Verstärkerschaltung 470 zugeführt werden. Obwohl es nicht gezeigt ist, kann eine Spannung der Abtasteinheit an einem Eingabeanschluss eines Verstärkers angelegt werden, der in der ersten Verstärkerschaltung 420 vorgesehen ist, wobei ein in der zweiten Verstärkerschaltung 470 vorgesehener Verstärker eine Struktur aufweisen kann, bei der ein Eingabeanschluss mit einem Ausgabeanschluss verbunden ist. Die Differenz zwischen einer Ausgabe des ersten AAF 430 und einer Ausgabe des zweiten AAF 480 wird von einem vorgegebenen Subtraktor berechnet, und daher wird nur eine vorliegende Signalkomponente der Integrationsschaltung 440 zugeführt.
Die Frequenzen von Pulssignalen, die den Elementen der Berührungssteuereinheit 400 von 11 zugeführt werden, können mit einer Zeilenabtastfrequenz eines Bildschirms (nicht gezeigt) synchronisiert sein, um Frequenzinterferenzen während einer Anzeigeoperation zu minimieren. Zum Beispiel kann das der Spannungsleseschaltung 410 zugeführte Eingabesignal Vin auch der ersten Verstärkerschaltung 420, der zweiten Verstärkerschaltung 470 und der Integrationsschaltung 440 zugeführt werden. Ebenso kann ein Spannungssignal, dessen Phase gleich oder ähnlich der Phase des Eingabesignals Vin ist, und dessen Amplitude sich von der Amplitude des Eingabesignals Vin unterscheidet, der ersten Verstärkerschaltung 420, der zweiten Verstärkerschaltung 470 und der Integrationsschaltung 440 zugeführt werden.
12A ist ein Blockdiagramm einer allgemeinen LCD 500A, die eine Mehrzahl von Berührungssteuereinheiten T/C umfasst, gemäß einer Ausführungsform des erfinderischen Konzepts. Mit Bezug zu 12A kann die LCD 500A eine Timingsteuereinheit 510A umfassen, die das gesamte Timing zum Anzeigen eines Bildes steuert, und einen Spannungsgenerator 520A, der verschiedene Spannungen zum Betreiben der LCD 500A erzeugt. Die LCD 500A kann weiter ein Bildschirmpanel 550A umfassen, mindestens einen Gatetreiber 530A, der eine Gateleitung des Bildschirmpanels 550A betreibt, und mindestens einen Sourcetreiber 540A, der eine Sourceleitung des Bildschirmpanels 550A betreibt. Jede der Berührungssteuereinheiten T/C kann Timinginformationen von der Timingsteuereinheit 510A empfangen. Daher können die Berührungssteuereinheiten T/C in dem mindestens einen Gatetreiber 530A bzw. in dem mindestens einen Sourcetreiber 540A vorgesehen sein. 12A stellt dar, dass die Berührungssteuereinheiten T/C zum Beispiel jeweils in dem mindestens einen Sourcetreiber 540A vorgesehen sind. Die von der Timingsteuereinheit 510A zum Sourcetreiber 540A übertragenen Timinginformationen können gleichzeitig zu den Berührungssteuereinheiten T/C geführt werden, die in dem mindestens einen Sourcetreiber 540A vorgesehen sind. Die Berührungssteuereinheiten T/C erfassen einen Kapazitätswert einer Abtasteinheit eines Berührungsbildschirmpanels (nicht gezeigt), das an dem Bildschirmpanel 550A angebracht sein kann, um Berührungsdaten aus den Timinginformationen zu erzeugen, die von der Timingsteuereinheit 510A empfangen sind.
126 ist ein Blockdiagramm einer allgemeinen LCD 500B, die eine Berührungssteuereinheit T/C umfasst, gemäß einer Ausführungsform des erfinderischen Konzepts. Mit Bezug zu 126 ist in der LCD 500B die Berührungssteuereinheit T/C in einer Timingsteuereinheit 510B vorgesehen. In diesem Fall kann die Berührungssteuereinheit T/C Timinginformationen direkt von der Timingsteuereinheit 510B empfangen. Obwohl es nicht gezeigt ist, kann die Berührungssteuereinheit T/C mit einem Berührungsbildschirmpanel elektrisch verbunden sein, das an einem Bildschirmpanel 550B angebracht sein kann, und kann auf diese Weise eine Veränderung in der Kapazität einer Abtasteinheit des Berührungsbildschirmpanels erfassen und Berührungsdaten gemäß der Kapazitätsänderung erzeugen.
13 ist ein Blockdiagramm einer Integrationsschaltung (IC) 600, in der eine Berührungssteuereinheit 610 und eine Bildschirmtreibereinheit 630 zusammen integriert sind, gemäß einer Ausführungsform des erfinderischen Konzepts. In 13 ist die IC 600 als Halbleiterchip ausgeführt, der mit einer Hoststeuereinheit 650 kommuniziert. Der Halbleiterchip 600 umfasst die Berührungssteuereinheit 610, wie es oben in den vorhergehenden Ausführungsformen beschrieben ist, und die Bildschirmtreibereinheit 630, die als Bildschirmtreiberschaltung dient.
Da die Berührungssteuereinheit 610 und die Bildschirmtreibereinheit 630 gemeinsam im gleichen Halbleiterchip 600 integriert sind, können Fertigungskosten gespart werden. Ebenso können ein von der Berührungssteuereinheit 610 ausgegebenes Abtastsignal und ein von der Bildschirmtreibereinheit 630 ausgegebenes Signal miteinander synchronisiert sein, wodurch Einflüsse reduziert werden, die durch Rauschen bedingt sind, das während einer Berührungsbildschirmoperation erzeugt ist.
Die Berührungssteuereinheit 610 kann auf verschiedene Weise konstruiert sein, um die Berührungsbildschirmoperation auszuführen. Zum Beispiel kann die Berührungssteuereinheit 610 eine Ausleseschaltung 611 umfassen, die Berührungsdaten erzeugt, eine Kompensationsschaltung 612 für parasitäre Kapazitäten, die eine parasitäre Kapazitätskomponente in einer Abtasteinheit reduziert, einen ADC 613, der analoge Daten in ein digitales Signal umwandelt, einen Versorgungsspannungsgenerator 614, der eine Versorgungsspannung erzeugt, eine Speichereinheit 615, eine MCU 616, ein digitales FIR TPF 617, einen Oszillator 618, der eine schwaches Oszillationssignal erzeugt, eine Schnittstelleneinheit 619, die ein Signal mit der Hoststeuereinheit 650 austauscht, und eine Steuerlogikeinheit 620. Die Bildschirmtreibereinheit 630 kann umfassen: einen Sourcetreiber 631, der Grauskalendaten für eine Anzeigeoperation erzeugt, einen Grauskalenspannungsgenerator 632, einen Bildschirmspeicher 633, der Anzeigedaten speichert, eine Timingsteuerungslogikeinheit 634 und einen Energiegenerator 635, der mindestens eine Versorgungsspannung erzeugt. Die Bildschirmtreibereinheit 630 kann weiter eine Zentralverarbeitungseinheit (CPU) und RGB-Schnittstelleneinheit 636 umfasst, die die gesamten Operationen der Bildschirmtreibereinheit 630 steuert oder eine Schnittstelle mit der Hoststeuereinheit 650 bildet.
Die Berührungssteuereinheit 610 kann mindestens eine Timinginformation Timing info von der Bildschirmtreibereinheit 630 empfangen. Zum Beispiel empfängt die Steuerlogikeinheit 620 der Berührungssteuereinheit 610 verschiedene Timinginformationen VSYNC, HSYNC und Dotclk, die mit einem Bildschirmausgabesignal von der Timingsteuerungslogikeinheit 634 der Bildschirmtreibereinheit 630 zu synchronisieren sind. Die Steuerlogikeinheit 620 kann aus der mindestens einen Timinginformation Timing info ein Steuersignal zum Steuern eines Timing der Erzeugung von Berührungsdaten erzeugen.
Die Bildschirmtreibereinheit 630 kann auch mindestens ein Informationselement von der Berührungssteuereinheit 610 empfangen. Mit Bezug zu 13 kann die Bildschirmtreibereinheit 630 ein Statussignal, z. B. ein Schlafstatussignal, von der Berührungssteuereinheit 610 empfangen. Die Bildschirmtreibereinheit 630 empfängt das Schlafstatussignal von der Berührungssteuereinheit 610 und führt eine Operation aus, die dem Schlafstatussignal entspricht. Wenn die Berührungssteuereinheit 610 in einen Schlafmodus eintritt, bedeutet dies, dass über eine vorgegebene Dauer keine Berührung erfolgte. In diesem Fall kann die Bildschirmtreibereinheit 630 eine Zufuhr von Timinginformationen Timing info zur Berührungssteuereinheit 610 aussetzen. Deshalb ist es möglich, den Energieverbrauch in einem Gerät, z. B. einem mobilen Gerät, in dem der Halbleiterchip 600 installiert ist, zu senken.
Wie ebenfalls in 13 dargestellt ist, umfassen die Berührungssteuereinheit 610 und die Bildschirmtreibereinheit 630 einen Schaltblock, der Energie erzeugt, einen Speicher, der vorgegebene Daten speichert, und eine Steuereinheit, die Operationen der übrigen Blöcke steuert. Wenn daher die Berührungssteuereinheit 610 und die Bildschirmtreibereinheit 630 gemeinsam in dem gleichen Halbleiterchip integriert sind, dann können der Speicher, der Schaltblock und die Steuereinheit so ausgebildet sein, dass sie von der Berührungssteuereinheit 610 und die Bildschirmtreibereinheit 630 gemeinsam genutzt werden können.
Die 14A und 14B stellen eine Abhängigkeit zwischen einer Berührungssteuereinheit und einer Bildschirmtreibereinheit dar, wie sie in 13 gezeigt sind. Mit Bezug zu 14A kann der Halbleiterchip 600, der einen Bildschirm (nicht gezeigt) betreibt, eine Berührungssteuereinheit (die den Speicher, AFE, MCU und Steuerungslogik, wie als Beispiel gezeigt, umfasst) und die Bildschirmtreibereinheit (die den Energiegenerator, Ausgabetreiber, Steuerungslogik und Bildschirmspeicher, wie als Beispiel gezeigt, umfasst) umfassen, und die Berührungssteuereinheit und die Bildschirmtreibereinheit können mindestens ein Informationselement, z. B. Timinginformationen und Statusinformationen, gegenseitig austauschen. Ebenso können die Berührungssteuereinheit und die Bildschirmtreibereinheit sich gegenseitig eine Versorgungsspannung zuführen oder können die Versorgungsspannung voneinander empfangen. 14A stellt zur leichteren Erläuterung die Berührungssteuereinheit und die Bildschirmtreibereinheit schematisch dar, wobei ein in der Berührungssteuereinheit vorgesehener Analogeingang (AFE) eine Spannungsleseschaltung, eine Verstärkerschaltung, eine Integrationsschaltung und einen ADC umfassen kann. Nun wird ein Fall beschrieben, bei dem gemäß einer Ausführungsform des erfinderischen Konzepts die Berührungssteuereinheit Schlafstatusinformationen an die Bildschirmtreibereinheit gibt und die Bildschirmtreibereinheit die Versorgungsspannung an die Berührungssteuereinheit anlegt.
Wie in 14B dargestellt, wenn ein Bildschirm abgeschaltet wird und eine Berührungseingabe inaktiviert ist, d. h., wenn sowohl die Berührungssteuereinheit wie der Bildschirm in den Schlafmodus eintreten, dann verhindert die Bildschirmtreibereinheit, dass eine Versorgungsspannung oder Timinginformationen zur Berührungssteuereinheit zugeführt werden. In diesem Fall kann nur ein in der Bildschirmtreiber einheit vorgesehenes Register aktiviert sein, wodurch der Energieverbrauch minimiert wird.
Wenn die Berührungseingabe inaktiviert ist und der Bildschirm aktiviert ist, d. h., wenn die Berührungssteuereinheit in den Schlafmodus eintritt und der Bildschirm in einen Normalmodus eintritt, dann erzeugt die Bildschirmtreibereinheit die Versorgungsspannung, die darin zu verwenden ist, aber die Versorgungsspannung wird nicht an die Berührungssteuereinheit angelegt, da die Berührungssteuereinheit keine Energie verbraucht. Ebenso stellt die Bildschirmtreibereinheit keine Timinginformationen an die Berührungssteuereinheit bereit.
Wenn die Berührungseingabe aktiviert ist und der Bildschirm inaktiviert ist, d. h., wenn die Berührungssteuereinheit in den Normalmodus eintritt und der Bildschirm in den Schlafmodus eintritt, dann wird regelmäßig geprüft, ob eine Berührung erfolgt, da die Berührungseingabe aktiviert ist. In diesem Fall wird die Bildschirmtreibereinheit inaktiviert gehalten, während eine Funktion im niedrigen Energieverbrauchsmodus erfolgt. Um jedoch zu prüfen, ob eine Berührung erfolgt, erzeugt die Berührungssteuereinheit die Timinginformationen und die Versorgungsspannung, die an die Berührungssteuereinheit anzulegen ist, und führt sie der Berührungssteuereinheit zu.
In der Regel gilt, wenn sowohl die Berührungseingabe wie der Bildschirm aktiviert sind, d. h., wenn sowohl die Berührungssteuereinheit wie der Bildschirm in den Normalmodus eintreten, dann erzeugt die Bildschirmtreibereinheit die Timinginformationen und die Versorgungsspannung und legt sie an die Berührungssteuereinheit an.
Aus den oben angeführten vier Fällen folgt, dass der Versorgungsspannungsgenerator der Bildschirmtreibereinheit eine Versorgungsspannung erzeugen kann, wenn die Berührungssteuereinheit und/oder die Bildschirmtreibereinheit aktiviert ist. Ebenso kann eine Steuerlogikeinheit der Bildschirmtreibereinheit die Timinginformationen nur erzeugen und sie der Berührungssteuereinheit zuführen, wenn die Berührungssteuereinheit funktioniert.
Die 15A bis 15C stellen Ausführungsformen einer gedruckten Leiterplatten(PCB)-Struktur eines Bildschirms 700, der ein Berührungspanel 720 umfasst, gemäß dem erfinderischen Konzept dar. Hier sind das Berührungspanel 720 und ein Bildschirmpanel 740 sind voneinander beabstandet angeordnet.
Mit Bezug zu 15A kann der Bildschirm 700 ein Glasfenster 710, das Berührungspanel 720 und das Bildschirmpanel 740 umfassen. Für eine optische Charakteristik kann eine Polarisationsplatte 730 zwischen dem Berührungspanel 720 und dem Bildschirmpanel 740 angeordnet sein.
In der Regel ist das Glasfenster 710 aus Acrylglas oder Temperglas gebildet und schützt ein Modul vor äußeren Einflüssen oder Kratzern, die durch wiederholte Berührung verursacht sind. Das Berührungspanel 720 ist durch Strukturieren transparenter Elektroden, zum Beispiel Indiumzinnoxid(ITO)-Elektroden auf einem Glassubstrat oder einem Polyethylenterephthalat(PET)-Film gebildet. Eine Berührungsbildschirmsteuereinheit 721 kann auf einer flexiblen gedruckten Leiterplatte (FPCB) in Form eines Chip-an-Board (COB) angebracht sein und erfasst eine Veränderung in der Kapazität jeder der Elektroden, extrahiert die Koordinaten eines Berührungspunkts und gibt die Koordinaten des Berührungspunkts an eine Hoststeuereinheit (nicht gezeigt). In der Regel ist das Bildschirmpanel 740 durch Zusammensetzen von zwei Glasscheiben, d. h. einer oberen Glasplatte und einer unteren Glasplatte, gefertigt. Ebenso ist in der Regel die Bildschirmtreiberschaltung 741 an einem mobilen Bildschirmpanel in Form eines Chip-an-Glass (COG) angebracht.
15B stellt eine weitere Ausführungsform der PCB-Struktur des Bildschirms 700, der ein Berührungspanel 720 umfasst, gemäß dem erfinderischen Konzept dar. Mit Bezug zu 15B kann die Berührungsbildschirmsteuereinheit 721 auf einer Hauptplatine 760 angeordnet sein und ein von einer Abtasteinheit (nicht gezeigt) übertragenes Spannungssignal kann zwischen dem Berührungspanel 720 und der Berührungssteuereinheit 721 über eine FPCB ausgetauscht werden. Eine Bildschirmtreiberschaltung 741 kann auf einem Bildschirmpanel 740 in Form eines COG angebracht sein, wie es in 15A dargestellt ist. Die Bildschirmtreiberschaltung 741 kann mit der Hauptplatine 760 über die FPCB elektrisch verbunden sein. Das heißt, die Berührungseinheit 721 und die Bildschirmtreiberschaltung 741 können über die Hauptplatine 760 verschiedene Informationen und Signale miteinander austauschen.
15C stellt eine weitere Ausführungsform der PCB-Struktur des Bildschirms 700, in dem eine Berührungssteuereinheit und eine Bildschirmtreibereinheit gemeinsam auf dem gleichen Halbleiterchip 751 integriert sind, gemäß dem erfinderischen Konzept dar. Mit Bezug zu 15C kann der Bildschirm 700 ein Glasfenster 710, ein Berührungspanel 720, eine Polarisationsplatte 730 und das Bildschirmpanel 740 umfassen. Insbesondere kann der Halbleiterchip 751 auf dem Bildschirmpanel 740 in Form eines COG angebracht sein. Das Berührungspanel 720 und der Halbleiterchip 751 können über eine FPCB elektrisch miteinander verbunden sein.
15D stellt die Panelstruktur des in den 15A, 15B oder 15C dargestellten Bildschirms 700 gemäß einer Ausführungsform des erfinderischen Konzepts dar. 15D zeigt eine organische Lichtemissionsdiode (OLED) als Bildschirm 700. Mit Bezug zu 15D kann eine Abtasteinheit durch Strukturieren einer transparenten Elektrode, z. B. eines ITO (Sensor), gebildet sein und kann auf einer Glasplatte ausgebildet sein, die vom Bildschirmpanel getrennt ist. Die Glasplatte, auf der die Abtasteinheit angeordnet ist, kann über einen vorgegebenen Luftspalt oder ein Harz von einem Glasfenster getrennt sein, und kann von einer oberen Glasplatte und einer unteren Glasplatte, die das Bildschirmpanel bilden, über eine Polarisationsplatte getrennt sein.
Die 16A bis 16C stellen Ausführungsformen einer PCB-Struktur eines Bildschirms 800 gemäß dem erfinderischen Konzept dar, bei dem ein Berührungspanel und ein Bildschirmpanel vereint sind. Mit Bezug zu 16A kann der Bildschirm 800 ein Glasfenster 810, ein Bildschirmpanel 820 und eine Polarisationsplatte 830 umfassen. Insbesondere kann das Bildschirmpanel durch Strukturieren transparenter Elektroden auf einer oberen Glasplatte des Bildschirmpanels 820 statt auf einer zusätzlichen Glasplatte gefertigt sein. 16A zeigt, dass eine Mehrzahl von Abtasteinheiten SU auf der oberen Glasplatte des Bildschirmpanels 820 angeordnet sind. Obwohl es nicht gezeigt ist, wenn eine Panelstruktur wie oben beschrieben gefertigt wird, können eine Berührungssteuereinheit und eine Bildschirmtreiberschaltung zusammen im gleichen Halbleiterchip 821 integriert sein.
Wenn die Berührungssteuereinheit und die Bildschirmtreiberschaltung zusammen im gleichen Halbleiterchip 821 integriert sein können, dann werden ein Spannungssignal T_sig und Bilddaten I_data dem Halbleiterchip 821 von jeder der Abtasteinheiten SU bzw. einem externen Host zugeführt. Ebenso verarbeitet der Halbleiterchip 821 die Bilddaten I_data, erzeugt Grauskalendaten (nicht gezeigt) zum effektiven Betreiben des Bildschirms 800 und führt die Grauskalendaten dem Bildschirmpanel 820 zu. Zu diesem Zweck kann der Halbleiterchip 821 den Berührungsdaten zugeordnete Pads und den Bilddaten I_data und den Grauskalendaten zugeordnete Pads aufweisen. Der Halbleiterchip 821 empfängt das Spannungssignal T_sig von jeder der Abtasteinheiten SU über eine leitfähige Verbindung, die mit einer Seite des Berührungspanels verbunden ist. Wenn die Pads auf dem Halbleiterchip 821 angeordnet sind, kann das Pad zum Empfangen des Spannungssignals T_sig angrenzend an die leitfähige Verbindung zum Abgeben des Spannungssignals T_sig gelegen sein, um Rauschen in Daten zu reduzieren. Obwohl es in 16A nicht gezeigt ist, wenn die leitfähige Verbindung zum Zuführen der Grauskalendaten zum Bildschirmpanel 820 gegenüberliegend zu einer leitfähigen Verbindung zum Zuführen eines Berührungsdatenspannungssignals T_sig angeordnet ist, dann kann das Pad zum Bereitstellen der Grauskalendaten auch gegenüberliegend zu Pads zum Empfangen des Spannungssignals T_sig gelegen sein.
Der Bildschirm 800 von 16B weist eine ähnliche Konstruktion auf wie der Bildschirm von 16A. Mit Bezug zu 16B wird ein von einer Abtasteinheit übertragenes Spannungssignal über eine leitfähige Verbindung statt über eine FPCB direkt zu einem Halbleiterchip 821 geführt.
Der Bildschirm 800 von 16C weist auch eine ähnliche Konstruktion auf wie der Bildschirm von 16A. Mit Bezug zu 16C unterscheidet sich jedoch im Bildschirm 800 ein Signalweg, über den ein Spannungssignal von einer Abtasteinheit zu einem Halbleiterchip 821 übertragen wird, vom Bildschirm von 16A. In der vorliegenden Ausführungsform ist ein Pad aus einer Mehrzahl von Pads, die auf dem Halbleiterchip 821 angeordnet sind, zum Empfangen des Spannungssignals von der Abtasteinheit am nächsten zu einer leitfähigen Verbindung angeordnet.
16D stellt eine Panelstruktur des in den 16A, 16B oder 16C dargestellten Bildschirms in einer anderen Ausführungsform des erfinderischen Konzepts dar. In einem Bildschirm gemäß einer Ausführungsform des erfinderischen Konzepts können ein Berührungspanel und ein Bildschirmpanel effektiv miteinander vereint sein. Mit Bezug zu 16D ist ein OLED als Bildschirm 800 ausgebildet. In der vorliegenden Ausführungsform ist eine Abtasteinheit durch Ausbilden einer transparenten Elektrode, z. B. eines ITO (Sensor), direkt auf einer oberen Glasplatte des Bildschirms statt auf einer zusätzlichen Glasplatte oder auf einem PET-Film gefertigt. In diesem Fall kann ein Berührungsbildschirmpanel gefertigt werden, wobei die Fertigungskosten und die Moduldicke verringert sind, aber der Abstand zwischen der transparenten Elektrode und einem Abdeckglas des Bildschirms 800 gering wird, wodurch eine vertikale parasitäre Kapazitätskomponente in der Abtasteinheit zunimmt. Gemäß der obigen Ausführungsformen ist es jedoch möglich, Einflüsse zu verringern, die durch die gesamten parasitären Kapazitätskomponenten einschließlich einer vertikalen parasitären Kapazitätskomponente, die in einer Abtasteinheit erzeugt ist, bedingt sind. Dementsprechend können, wie oben beschrieben, das Berührungspanel und das Bildschirmpanel effektiv miteinander verbunden werden.
Die 17A und 17B stellen die Struktur eines Halbleiterchips, der eine Berührungssteuereinheit und eine Bildschirmtreiberschaltungseinheit umfasst und die Struktur einer FPCB gemäß Ausführungsformen des erfinderischen Konzepts dar. Der Halbleiterchip umfasst Pads zum Übertragen und Empfangen von Signalen, die die Berührungssteuereinheit betreffen, und Pads zum Übertragen und Empfangen von Signalen, die die Bildschirmtreiberschaltungseinheit betreffen. Die Pads können mit einem Berührungspanel, einem Bildschirmpanel und einer Hoststeuereinheit über Verbindungsanschlüsse der FPCB elektrisch verbunden sein. Wenn der Halbleiterchip gefertigt wird, kann ein Bereich, in dem die Berührungssteuereinheit gelegen ist, von einem Bereich getrennt werden, in dem die Bildschirmtreiberschaltungseinheit gelegen ist. Wenn die Verbindungsanschlüsse in der FPCB angeordnet sind, können Verbindungsanschlüsse, die mit Signalen ver bunden sind, die die Berührungssteuereinheit betreffen, und Verbindungsanschlüsse, die mit Signalen verbunden sind, die die Bildschirmtreiberschaltungseinheit betreffen, so angeordnet sein, dass sie den Pads des Halbleiterchips zugeordnet sind.
Die 18A und 18B stellen Ausführungsformen eines Bildschirms mit einem Halbleiterchip gemäß dem erfinderischen Konzept dar, bei dem eine Berührungssteuereinheit und eine Bildschirmtreiberschaltung vorgesehen sind. Insbesondere zeigt 18A, dass der Halbleiterchip auf einer Glasplatte eines Bildschirmpanels in Form eines COG angeordnet ist, und 18B zeigt, dass der Halbleiterchip auf einem Film eines Bildschirmpanels in Form eines Chip-on-Film (COF) angeordnet ist. In der Regel kann, wenn die Berührungssteuereinheit und die Bildschirmtreiberschaltung auf unterschiedlichen Chips vorgesehen sind, die Berührungssteuereinheit in Form eines COF angeordnet sein und die Bildschirmtreiberschaltung kann in Form eines COG angeordnet sein, aber in einer anderen Ausführungsform gemäß dem erfinderischen Konzept kann der Halbleiterchip, der die Berührungssteuereinheit und die Bildschirmtreiberschaltung umfasst, eine COG- oder COF-Struktur aufweisen.

Claims

Berührungsdatengenerator (210a), der zur Verwendung innerhalb einer Berührungsbildschirmsteuereinheit eines Berührungsbildschirms ausgebildet ist, der ein Berührungsbildschirmpanel und eine Bildschirmtreiberschaltung umfasst, wobei der Berührungsdatengenerator umfasst: – einen Verstärker (AMP) mit einem positiven Eingabeanschluss, der eine alternierende Referenzspannung empfängt, einem negativen Eingabeanschluss, der eine Sensoreingabe empfängt, einem Ausgabeanschluss, der eine Ausgabespannung (Vout) zur Verfügung stellt, und einer Widerstands-Kapazitäts-Rückkopplungsschaltung (Rf, Cf), die den Verstärker vorspannt, – wobei die Sensoreingabe eine Sensorkapazität umfasst, die eine Berührungskapazität (Csig) und eine kapazitive Hintergrundrauschkomponente (Ch) umfasst, und – der Verstärker dazu ausgebildet ist, die kapazitive Hintergrundrauschkomponente von der Sensoreingabe zu entfernen, während er die Referenzspannung in Abhängigkeit von der Berührungskapazität verstärkt.
Berührungsdatengenerator nach Anspruch 1, wobei die Bildschirmtreiberschaltung eine Timingsteuereinheit umfasst, die dazu ausgebildet ist, mindestens ein Steuer-/Timingsignal für die Berührungsbildschirmsteuereinheit zur Verfügung zu stellen, wobei die Referenzspannung mit dem mindestens einen Steuer-/Timingsignal in einer synchronen Beziehung steht.
Berührungsdatengenerator nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Verstärkung des Verstärkers ca. Eins plus ein Verhältnis der Berührungskapazität und einer Kapazität des Rückkopplungskon densators der Widerstands-Kapazitäts-Rückkopplungsschaltung ist.
Berührungsdatengenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiter umfassend: – eine Abtast- und Halteschaltung, die dazu ausgebildet ist, die Ausgabespannung zu empfangen, und einen Analog-Digital-Wandler, der dazu ausgebildet ist, eine Ausgabe der Abtast- und Halteschaltung zu empfangen und Sensordaten zu erzeugen, die mit der Berührungskapazität des Sensoreingangs in Beziehung stehen.
Berührungsdatengenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die kapazitive Hintergrundrauschkomponente eine horizontale parasitäre Kapazität ist, die aufgrund des Betriebs des Berührungsbildschirms entsteht.
Berührungsdatengenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die kapazitive Hintergrundrauschkomponente eine vertikale parasitäre Kapazität ist, die aufgrund des Betriebs des Berührungsbildschirms in Bezug auf eine angelegte Steuerspannung entsteht, und der Berührungsdatengenerator weiter einen Unterdrückungskondensator aufweist, der zwischen den negativen Eingabeanschluss des Verstärkers und eine Unterdrückungssteuerspannung eingeschleift ist.
Berührungsdatengenerator nach Anspruch 6, wobei die Unterdrückungssteuerspannung synchron in Bezug auf die Referenzspannung mit einem Faktor ist, der beim Betrieb der Berührungsbildschirmsteuereinheit gesteuert ist, um die vertikale parasitäre Kapazität zu entfernen.
Berührungsdatengenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die kapazitive Hintergrundrauschkomponente eine vertikale parasitäre Kapazität und eine horizontale parasitäre Kapazität umfasst, die aufgrund des Betriebs des Berührungsbildschirms entstehen, und der Berührungsdatengenerator weiter einen Unterdrückungskondensator umfasst, der zwischen den negativen Eingabeanschluss des Verstärkers und eine Unterdrückungssteuerspannung eingeschleift ist.
Berührungsdatengenerator nach Anspruch 8, wobei die Unterdrückungssteuerspannung synchron bezogen auf die Referenzspannung mit einem Faktor ist, der beim Betrieb der Berührungsbildschirmsteuereinheit gesteuert wird, um die kapazitive Hintergrundrauschkomponente zu entfernen.
Berührungsdatengenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die kapazitive Hintergrundrauschkomponente eine vertikale parasitäre Kapazität umfasst, die aufgrund des Betriebs des Berührungsbildschirms in Bezug auf eine angelegte Steuerspannung entsteht, und eine horizontale parasitäre Kapazität umfasst, die aufgrund des Betriebs des Berührungsbildschirms entsteht, und der Berührungsdatengenerator weiter einen Unterdrückungskondensator umfasst, der zwischen den negativen Eingabeanschluss des Verstärkers und eine Unterdrückungssteuerspannung eingeschleift ist.
Berührungsdatengenerator nach Anspruch 10, wobei die Unterdrückungssteuerspannung synchron bezogen auf die Referenzspannung ist.
Berührungsdatengenerator nach einem der Ansprüche 2 bis 11, weiter umfassend: – einen Signalprozessor, der dazu ausgebildet ist, das mindestens eine Steuer-/Timingsignal von der Timingsteuereinheit zu empfangen.
Berührungsdatengenerator nach einem der Ansprüche 4 bis 12, weiter umfassend: – einen Signalprozessor, der dazu ausgebildet ist, das mindestens eine Steuer-/Timingsignal von der Timingsteuereinheit zu empfangen, ein Abtast- und Halte-Steuersignal synchron bezogen auf das mindestens eine Steuer-/Timingsignal zu erzeugen und das Abtast- und Halte-Steuersignal an die Abtast- und Halteschaltung anzulegen, um den Betrieb der Abtast- und Halteschaltung zu steuern.
Berührungsdatengenerator, der zur Verwendung innerhalb einer Berührungsbildschirmsteuereinheit eines Berührungsbildschirms ausgebildet ist, der ein Berührungsbildschirmpanel und eine Bildschirmtreiberschaltung umfasst, wobei der Berührungsdatengenerator umfasst: – eine Treiber- und Abtaststeuerschaltung, die eine Sensoreingabe detektiert und die detektierte Sensoreingabe an einen Verstärker weiterleitet, wobei die Sensoreingabe eine Berührungskapazität und eine kapazitive Hintergrundrauschkomponente umfasst, – wobei der Verstärker einen positiven Eingabeanschluss, der eine alternierende Referenzspannung empfängt, einen negativen Eingabeanschluss, der die Sensoreingabe empfängt, einen Ausgabeanschluss, der eine Ausgabespannung zur Verfügung stellt, und eine Widerstands-Kapazitäts-Rückkopplungsschaltung umfasst, die den Verstärker vorspannt, – wobei der Verstärker dazu ausgebildet ist, die kapazitive Hintergrundrauschkomponente von der Sensoreingabe zu entfernen, während er die Referenzspannung in Abhängigkeit von der Berührungskapazität verstärkt, und – wobei die Bildschirmtreiberschaltung eine Timingsteuereinheit umfasst, die dazu ausgebildet ist, mindestens ein Steuer-/Timingsignal für die Berührungsbildschirmsteuereinheit zur Verfügung zu stellen, so dass die Referenzspannung synchron bezogen auf das mindestens eine Steuer-/Timingsignal ist.
Berührungsdatengenerator nach Anspruch 14, wobei die Treiber- und Abtastschaltung eine Mehrzahl von Abtastleitungen umfasst, die jeweils einen Abtastleitungsschalter umfassen, wobei eine jeweilige der Mehrzahl von Abtastleitungen und ein jeweils korrespondierender Abtastleitungsschalter einen Sensoreingabekanal bilden, wobei die jeweiligen Sensoreingabekanäle sequentiell auf den negativen Eingabeanschluss des Verstärkers aufgeschaltet werden.
Berührungsdatengenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die Bildschirmtreiberschaltung dazu ausgebildet ist, ein Flüssigkristallbildschirmpanel, ein Plasmabildschirmpanel, ein LED-Bildschirmpanel oder ein OLED-Bildschirmpanel zu treiben.
Verfahren zum Betreiben einer Berührungsbildschirmsteuereinheit eines Berührungsbildschirms, der ein Berührungsbildschirmpanel und eine Bildschirmtreiberschaltung umfasst, wobei das Verfahren umfasst: – Koppeln eines positiven Eingabeanschlusses eines Verstärkers mit einer alternierenden Referenzspannung, – Koppeln eines negativen Eingabeanschlusses des Verstärkers mit einer Treiber- und Abtaststeuerschaltung, um eine Sensoreingabe zu empfangen, wobei die Sensoreingabe eine Berührungskapazität und eine kapazitive Hintergrundrauschkomponente umfasst, und – Vorspannen des Verstärkers mittels einer Widerstands-Kapazitäts-Rückkopplungsschaltung, um die Referenzspannung in Abhängigkeit von der Berührungskapazität zu verstärken, während die kapazitive Hintergrundrauschkomponente entfernt wird.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Referenzspannung synchron bezogen auf das mindestens eine Steuer-/Timingsignal ist, das der Berührungsbildschirmsteuereinheit durch die Bildschirmtreiberschaltung zur Verfügung gestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, wobei die Referenzspannung mit einer Verstärkung verstärkt wird, die ca. eins plus ein Verhältnis der Berührungskapazität und einer Kapazität eines Rückkopplungskondensators der Widerstands-Kapazitäts-Rückkopplungsschaltung beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei die kapazitive Hintergrundrauschkomponente eine horizontale parasitäre Kapazität ist, die aufgrund des Betriebs des Berührungsbildschirms entsteht, und/oder eine vertikale parasitäre Kapazität ist, die aufgrund des Betriebs des Berührungsbildschirms in Bezug auf eine angelegte Steuerspannung entsteht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 20, weiter umfassend: – Koppeln eines Unterdrückungskondensators zwischen den negativen Eingabeanschluss des Verstärkers und eine Unterdrückungssteuerspannung.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei die Unterdrückungssteuerspannung synchron bezogen auf die Referenzspannung ist.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei die kapazitive Hintergrundrauschkomponente eine horizontale parasitäre Kapazität umfasst, die aufgrund des Betriebs des Berührungsbildschirms entsteht, und eine vertikale parasitäre Kapazität umfasst, die aufgrund des Betriebs des Berührungsbildschirms in Bezug auf eine angelegte Steuerspannung entsteht.
Berührungsbildschirmeinheit, umfassend: – einen Bildschirm, – eine Bildschirmtreiberschaltung, die dazu ausgebildet ist, den Betrieb des Bildschirms zu steuern, – einen Berührungsbildschirm und – eine Berührungsbildschirmsteuereinheit, die dazu ausgebildet ist, den Betrieb des Berührungsbildschirms zu steuern, wobei die Berührungsbildschirmsteuereinheit einen Berührungsdatengenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 16 umfasst, der dazu ausgebildet ist, Abtastdaten zu erzeugen, die mit Sensoreingaben korrespondieren, die mit benutzerdefinierten Berührungsdaten in Beziehung stehen, die über den Berührungsbildschirm empfangen werden.
Berührungsbildschirmeinheit nach Anspruch 24, wobei der Bildschirm ein Flüssigkristallbildschirmpanel, ein Plasmabildschirmpanel, ein LED-Bildschirmpanel oder ein OLED-Bildschirmpanel ist.
Berührungsbildschirmsteuereinheit zur Verwendung innerhalb eines Berührungsbildschirms, der ein Berührungsbildschirmpanel und eine Bildschirmtreiberschaltung umfasst, wobei die Berührungsbildschirmsteuereinheit umfasst: – eine Spannungsleseschaltung, die dazu ausgebildet ist, eine Sensoreingabe zu empfangen und eine Lesespannung in Abhängigkeit von der Sensoreingabe zu erzeugen, wobei die Sensoreingabe eine Sensorkapazität umfasst, die eine Berührungskapazität und eine veränderliche Rauschkapazität umfasst, – eine Verstärkerschaltung, die dazu ausgebildet ist, das Lesespannungssignal zu empfangen und zu verstärken, um eine Ausgabespannung zu erzeugen, wobei die Ausgabespannung eine veränderliche Rauschspannung umfasst, die mit der veränderlichen Rauschkapazität korrespondiert, und – eine Integrationsschaltung, die dazu ausgebildet ist, die Ausgabespannung zu empfangen und die veränderliche Rauschspannung von der Ausgabespannung zu entfernen, um eine diskriminierte Spannung synchron bezogen auf ein oder mehrere Steuer-/Timingsignale zu erzeugen, die der Berührungsbildschirmsteuereinheit von der Bildschirmtreiberschaltung zur Verfügung gestellt sind.
Berührungsbildschirmsteuereinheit nach Anspruch 26, wobei die Lesespannung und/oder die Ausgabespannung synchron bezogen auf das eine oder die mehreren Steuer-/Timingsignale sind.
Berührungsbildschirmsteuereinheit nach Anspruch 26 oder 27, weiter umfassend: – ein Analog-Digital-Wandler, der dazu ausgebildet ist, die diskriminierte Spannung zu empfangen und Abtastdaten zu erzeugen, die mit der Berührungskapazität korrespondieren.
Berührungsbildschirmsteuereinheit nach einem der Ansprüche 26 bis 28, wobei die Sensorkapazität weiter eine Hintergrundkapazität umfasst und die Verstärkerschaltung weiter dazu ausgebildet ist, den Pegel der Hintergrundkapazität im Vergleich zur Berührungskapazität während der Erzeugung der Ausgabespannung zu reduzieren.
Berührungsbildschirmsteuereinheit nach Anspruch 29, wobei die Spannungsleseschaltung umfasst: – eine Mehrzahl von Abtastleitungen, die jeweils einen Abtastleitungsschalter umfassen, wobei eine jeweilige der Mehrzahl von Abtastleitungen und ein jeweils korrespondierender Abtastleitungsschalter einen Sensoreingabekanal bilden, wobei die Sensoreingabekanäle sequentiell mit der Verstärkerschaltung verbunden werden.
Berührungsbildschirmsteuereinheit nach Anspruch 29 oder 30, wobei die Sensoreingabekanäle in Abhängigkeit von einer Referenzspannung synchron bezogen auf das eine oder die mehreren Steuer-/Timingsignale verbunden werden.
Berührungsbildschirmsteuereinheit nach einem der Ansprüche 26 bis 31, wobei die Integrationsschaltung vom Switch-Capacitor-Typ ist.
Berührungsbildschirmsteuereinheit nach Anspruch 32, wobei die Verstärkerschaltung in Abhängigkeit von einer Referenzspannung synchron bezogen auf das eine oder die mehreren Steuer-/Timingsignale arbeitet und die Integrationsschaltung vom Switch-Capacitor-Typ in Abhängigkeit von einer verstärkten Version der Referenzspannung arbeitet.
Berührungsbildschirmsteuereinheit nach Anspruch 32 oder 33, wobei die Integrationsschaltung vom Switch-Capacitor-Typ in Abhängigkeit von einer Referenzspannung synchron bezogen auf das eine oder die mehreren Steuer-/Timingsignale arbeitet.
Berührungsbildschirmsteuereinheit nach Anspruch 34, wobei die Integrationsschaltung vom Switch-Capacitor-Typ weiter in Abhängigkeit von einer Steuerspannung arbeitet, die an den Berührungsbildschirm angelegt und synchron bezogen auf das eine oder die mehreren Steuer-/Timingsignale ist.
Berührungsbildschirmsteuereinheit nach einem der Ansprüche 26 bis 35, wobei die Integrationsschaltung vom Transkonduktanz-Kapazitäts(Gm-C)-Typ ist.
Berührungsbildschirmsteuereinheit nach Anspruch 36, wobei die Verstärkerschaltung in Abhängigkeit von einer Referenzspannung arbeitet, die synchron bezogen auf das eine oder die mehreren Steuer-/Timingsignale ist, wobei die Integrationsschaltung vom Gm-C-Typ in Abhängigkeit von einer verstärkten Version der Referenzspannung arbeitet.
Berührungsbildschirmsteuereinheit nach Anspruch 36 oder 37, wobei die Integrationsschaltung vom Gm-C-Typ in Abhängigkeit von einer Referenzspannung arbeitet, die synchron bezogen auf das eine oder die mehreren Steuer-/Timingsignale ist.
Berührungsbildschirmsteuereinheit nach Anspruch 38, wobei die Integrationsschaltung vom Gm-C-Typ weiter in Abhängigkeit von einer Steuerspannung arbeitet, die an den Berührungsbildschirm angelegt und synchron bezogen auf das eine oder die mehreren Steuer-/Timingsignale ist.
System mit einer Berührungsanzeige, umfassend: – eine Hoststeuereinheit, – einen Bildschirm, der von einem Bildschirmtreiber in Verbindung mit der Hoststeuereinheit gesteuert ist, wobei der Bildschirmtreiber eine Timingsteuereinheit umfasst, die Steuer-/Timingsignale erzeugt, – einen Berührungsbildschirm, der durch eine Berührungsbildschirmsteuereinheit in Abhängigkeit von den Steuer-/Timingsignalen gesteuert ist und dazu ausgebildet ist, eine Sensoreingabe umfassend eine Sensorkapazität zu erzeugen, die eine Berührungskapazität und eine veränderliche Rauschkapazität umfasst, – wobei die Berührungsbildschirmsteuereinheit umfasst: – eine Spannungsleseschaltung, die dazu ausgebildet ist, die Sensoreingabe zu empfangen und eine Lesespannung in Abhängigkeit von der Sensoreingabe zu erzeugen, – eine Verstärkerschaltung, die dazu ausgebildet ist, das Lesespannungssignal zu empfangen und zu verstärken, um eine Ausgabespannung zu erzeugen, wobei die Ausgabespannung eine veränderliche Rauschspannung umfasst, die mit der veränderlichen Rauschkapazität korrespondiert, und – eine Integrationsschaltung, die dazu ausgebildet ist, die Ausgabespannung zu empfangen und die veränderliche Rauschspannung von der Ausgabespannung zu entfernen, um eine diskriminierte Spannung zu erzeugen, die synchron bezogen auf die Steuer-/Timingsignale ist.
Verfahren zum Betreiben einer Berührungsbildschirmsteuereinheit eines Berührungsbildschirms, der ein Berührungsbildschirmpanel und eine Bildschirmtreiberschaltung umfasst, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: – Empfangen von mindestens einem Steuer-/Timingsignal von der Bildschirmtreiberschaltung und einer Sensoreingabe von dem Berührungsbildschirm, die mit benutzerdefinierten Berührungsdaten in Beziehung steht, durch die Berührungsbildschirmsteuereinheit, wobei die Sensoreingabe eine Sensorkapazität umfasst, die eine Berührungskapazität und eine veränderliche Rauschkapazität umfasst, – Erzeugen einer Lesespannung aus der Sensoreingabe, wobei die Lesespannung synchron bezogen auf das mindestens eine Steuer-/Timingsignal ist, – Verstärken der Lesespannung, um eine Ausgabespannung zu erzeugen, und – Integrieren der Ausgabespannung, um eine veränderliche Rauschspannung, die mit der veränderlichen Rauschkapazität korrespondiert, von der Ausgabespannung zu entfernen, um dadurch eine diskriminierte Spannung zu erzeugen, die synchron bezogen auf das mindestens eine Steuer-/Timingsignal ist.
Verfahren nach Anspruch 41, wobei das Erzeugen der Lesespannung aus der Sensoreingabe umfasst: – Koppeln eines Verstärkers mit einer alternierenden Referenzspannung und einer Treiber- und Abtaststeuerschaltung, die die Sensoreingabe zur Verfügung stellt, wobei die Sensoreingabe weiter eine kapazitive Hintergrundrauschkomponente umfasst, und – Vorspannen des Verstärkers mit einer Widerstands-Kapazitäts-Rückkopplungsschaltung, um die Referenzspannung in Abhängigkeit von der Berührungskapazität zu verstärken, während die kapazitive Hintergrundrauschkomponente entfernt wird.
Verfahren nach Anspruch 41 oder 42, weiter ein Konvertieren der diskriminierten Spannung in digitale Abtastdaten umfassend.
System, umfassend: – einen Bildschirmtreiber, der zur Verwendung mit einer Berührungsbildschirmeinheit ausgebildet ist, die einen Berührungsbildschirm und ein Bildschirmpanel umfasst, wobei der Bildschirmtreiber umfasst: – einen Bildschirmtreiber, der dazu ausgebildet ist, das Bildschirmpanel zu steuern und der eine Timingsteuereinheit umfasst, die dazu ausgebildet ist, mindestens ein Steuer-/Timingsignal zu erzeugen, und – eine Berührungsbildschirmsteuereinheit, die dazu ausgebildet ist, Sensordaten in Abhängigkeit von einer Sensoreingabe zu erzeugen, die von dem Berührungsbildschirm in Abhängigkeit von Berührungsdaten erzeugt werden, wobei die Sensoreingabe eine Sensorkapazität umfasst, die eine Berührungskapazität, eine veränderliche Rauschkapazität und eine Hintergrundkapazität umfasst, so dass das Erzeugen der Sensordaten umfasst: – Reduzieren eines Pegels der Hintergrundkapazität während eines Erzeugens einer Ausgabespannung aus der Sensoreingabe und/oder – Entfernen einer veränderlichen Rauschspannung, die mit der veränderlichen Rauschkapazität korrespondiert, von der Ausgabespannung während einer Umwandlung der Ausgabespannung in die Sensordaten.
System nach Anspruch 44, weiter umfassend: – ein Hauptsubstrat, das die Bedienungsbildschirmsteuereinheit und einen ersten Verbinder miteinander verbindet, der die Berührungsbildschirmsteuereinheit mit dem Berührungsbildschirm elektrisch verbindet, und – ein Bildschirmsubstrat, das die Bildschirmtreiberschaltung, das Bildschirmpanel und einen zweiten Verbinder verbindet, der die Berührungsbildschirmsteuereinheit mit der Bildschirmtreiberschaltung elektrisch verbindet.
System nach Anspruch 44, weiter umfassend: – ein Hauptsubstrat, – ein Bildschirmsubstrat, das den Bildschirmtreiber, der als ein einzelner integrierter Halbleiterschaltkreis gefertigt ist, und ein Bildschirmpanel verbindet, und – einen Verbinder, der den Bildschirmtreiber mit dem Berührungsbildschirm elektrisch verbindet.
Berührungssteuereinheit, umfassend: – eine Spannungsleseschaltung, die dazu ausgebildet ist, erste Spannungen von einer Mehrzahl von Abtasteinheiten zu lesen, wobei eine jeweilige Abtasteinheit mit einer zugehörigen einer Mehrzahl von Abtastleitungen verbunden ist, – eine erste Verstärkerschaltung, die dazu ausgebildet ist, Einflüsse auf die ersten Lesespannungen, die durch eine kapazitive Komponente verursacht sind, die in einer jeweiligen der Mehrzahl von Abtasteinheiten erzeugt wird, mit einem Offset zu beaufschlagen, resultierende erste Spannungen zu verstärken und zweite Spannungen auszugeben, und – eine Integrationsschaltung, die dazu ausgebildet ist, die zweiten Spannungen zu integrieren.
Berührungssteuereinheit nach Anspruch 47, weiter umfassend: – ein erstes Anti-Aliasing-Filter, das zwischen der ersten Verstärkerschaltung und der Integrationsschaltung angeordnet und dazu ausgebildet ist, ein analoges Filtern der zweiten Spannungen durchzuführen.
Berührungssteuereinheit nach Anspruch 48, weiter umfassend: – eine zweite Verstärkerschaltung, die dazu ausgebildet ist, eine dritte Spannung durch Empfangen und Verstärken eines Eingabesignals zu erzeugen, – ein zweites Anti-Aliasing-Filter, das zwischen der zweiten Verstärkerschaltung und der Integrationsschaltung angeordnet und dazu ausgebildet ist, ein analoges Filtern der dritten Spannungen durchzuführen, und – einen Subtrahierer, der dazu ausgebildet ist, eine Differenz zwischen Ausgaben des ersten und des zweiten Anti-Aliasing-Filters zu berechnen und die Differenz der Integrationsschaltung zur Verfügung zu stellen.
Berührungssteuereinheit nach Anspruch 49, wobei die erste Verstärkerschaltung und die zweite Verstärkerschaltung eine identische Verstärkungscharakteristik aufweisen und das erste Anti-Aliasing-Filter und das zweite Anti-Aliasing-Filter identische Filtercharakteristiken aufweisen.
Bildschirmeinheit, umfassend: – eine Paneleinheit, die eine Mehrzahl von Abtasteinheiten umfasst, die eine Berührungsbildschirmoperation durchführen, – eine Bildschirmtreiberschaltungseinheit, die dazu ausgebildet ist, erste Timinginformationen von einem externen Host zu empfangen und Bilddaten zu erzeugen, wobei die Bilddaten ein Bild auf der Paneleinheit bilden, und – eine Berührungssteuereinheit, die mit der Mehrzahl von Abtasteinheiten verbunden und dazu ausgebildet ist, eine Veränderung von Kapazitäten der Mehrzahl von Abtasteinheiten abzutasten und Berührungsdaten in Abhängigkeit von einer oder mehreren der ersten Timinginformationen von dem externen Host und Timinginformationen, die von der Bildschirmtreiberschaltungseinheit erzeugt sind, zu erzeugen.
Bildschirmeinheit nach Anspruch 51, wobei die Berührungssteuereinheit weiter dazu ausgebildet ist, Statusinformationen in Abhängigkeit von einem Betriebsstatus der Berührungssteuereinheit zu erzeugen und die Statusinformationen der Bildschirmtreiberschaltungseinheit zur Verfügung zu stellen.
Bildschirmeinheit nach Anspruch 52, wobei die Berührungssteuereinheit Schlafstatusinformationen für die Bildschirmtreiberschaltungseinheit zur Verfügung stellt, wenn keine Berührungsbildschirmoperation während einer vorbestimmten Zeit durchgeführt wird, und die Bildschirmtreiberschaltungseinheit in Abhängigkeit von den Schlafstatusinformationen verhindert, dass die Timinginformationen der Berührungssteuereinheit zur Verfügung gestellt werden.
Bildschirmeinheit nach einem der Ansprüche 51 bis 53, wobei die Paneleinheit umfasst: – ein Bildschirmpanel mit einer ersten Platte und einer zweiten Platte und – ein Berührungspanel mit einer dritten Platte, auf der die Mehrzahl von Abtasteinheiten angeordnet ist.
Bildschirmeinheit nach einem der Ansprüche 51 bis 54, wobei die Paneleinheit ein Bildschirmpanel mit einer oberen Platte und einer unteren Platte umfasst und die Mehrzahl von Abtasteinheiten auf der oberen Platte des Bildschirmpanels angeordnet sind.
Bildschirmeinheit nach einem der Ansprüche 51 bis 55, wobei die Bildschirmtreiberschaltungseinheit und die Berührungssteuereinheit gemeinsam in einen einzelnen Halbleitechip integriert sind.
Bildschirmeinheit nach Anspruch 56, weiter umfassend: – einen ersten Signalpfad, auf dem die Bilddaten zwischen dem Halbleiterchip und dem Bildschirmpanel übertragen werden, und – einen zweiten Signalpfad, der auf einer Seite des Bildschirmpanels angeordnet ist und der den Halbleiterchip mit der Mehrzahl von Abtasteinheiten verbindet, – wobei der Halbleiterchip Pads umfasst, die Signale von der Mehrzahl von Abtasteinheiten empfangen, wobei die Pads an der einen Seite des Bildschirmpanels angeordnet sind.
Bildschirmsystem, umfassend: – einen erste Hoststeuereinheit, – eine Paneleinheit, die eine Mehrzahl von Abtasteinheiten umfasst, die eine Berührungsbildschirmoperation ausführen, – eine Bildschirmtreiberschaltungseinheit, die dazu ausgebildet ist, Timinginformationen von der Hoststeuereinheit zu empfangen und Bilddaten zu erzeugen, um ein Bild auf der Paneleinheit darzustellen, und – eine Berührungssteuereinheit, die mit der Mehrzahl von Abtasteinheiten verbunden ist, um eine Veränderung von Kapazitäten der Mehrzahl von Abtasteinheiten abzutasten, und die dazu ausgebildet ist, Berührungsdaten synchron zu mindestens einer der Timinginformationen von der Bildschirmtreiberschaltungseinheit oder der Hoststeuereinheit zu erzeugen.
Bildschirmsystem nach Anspruch 58, weiter einen Multiplexer umfassend, der dazu ausgebildet ist, die Timinginformationen von der Bildschirmtreiberschaltungseinheit oder von der Hoststeuereinheit in Abhängigkeit von einem Steuersignal auszuwählen.