触摸感测系统的制作方法
【专利说明】触摸感测系统
[0001]本申请要求2013年12月31日提交的韩国申请N0.10-2013-0168601的优先权，为了所有目的在此援引该专利申请作为参考，如同在这里完全阐述一样。
技术领域
[0002]本发明涉及一种触摸感测系统。
【背景技术】
[0003]用户接口(UI)配置为使用户能与各种电子装置进行通信，因而能容易且舒适地按照他们的希望控制电子装置。用户接口的例子包括小键盘、键盘、鼠标、在屏显示(OSD)和具有红外通信功能或射频(RF)通信功能的遥控器。用户接口技术在持续发展，以增加用户的灵敏性和操作便利性。近来用户接口已发展为包括触摸Π、语音识别n、3D Π等。
[0004]在便携式信息设备中必不可少地采用了触摸UI。触摸Π是通过在显示装置的屏幕上形成触摸屏的方法实现的。
[0005]如图1中所示，互电容型触摸屏包括Tx线Txl至Tx4、与Tx线Txl至Τχ4垂直的Rx线Rxl至Rx4、和形成在Tx线Txl至Tx4与Rx线Rxl至Rx4之间的触摸传感器。每个触摸传感器包括互电容Cm。感测电路给Tx线Txl至Tx4提供驱动信号，并通过Rx线Rxl至Rx4接收与驱动信号同步的触摸传感器信号。感测电路感测触摸传感器的电荷变化量，并分析电荷变化量。因此，感测电路确定是否存在触摸输入，且当存在触摸输入时找出触摸输入的位置。感测电路可集成到触摸感测集成电路(IC)中，并且可与Tx线Txl至Tx4和Rx线Rxl至Rx4连接。
[0006]差分放大器11至14可与Rx线Rxl至Rx4连接。感测电路可接收由差分放大器11至14放大的信号，差分放大器11至14每一个与两条相邻的Rx线连接。差分放大器11至14每一个的输出端子通过电容器C与反相输入端子(-)连接。差分放大器11至14每一个对输入到反相输入端子(_)的第i个传感器信号、与输入到正相输入端子(+)的第(i+1)个传感器信号之间的差值进行放大，并输出第i个传感器信号SI至S4，其中“i”为正整数。如图2中所示，差分放大器11至14对通过相邻Rx线接收的信号之间的差值进行放大，并进一步增加除噪声之外的信号分量，由此提高信噪比(SNR)。
[0007]在通过差分放大器11至14获得传感器信号的方法中，当使用N条Rx线时，可获得(N-1)个传感器信号，其中N为等于或大于2的正整数。存在下述方法，即，将虚拟信号施加到与感测电路的第一个接收通道(之后称为“Rx通道”)或最后一个Rx通道连接的差分放大器的正相输入端子，从而获得N个传感器信号。然而，该方法具有如下问题:一些传感器信号的信噪比下降。特别是，在感测电路的Rx通道之中位于两端的边缘Rx通道(即第一个Rx通道和最后一个Rx通道)之一的信噪比下降。
[0008]在图1所示的例子中，将虚拟信号DO输入到第四差分放大器14的正相输入端子(+)。第四差分放大器14输出通过对第四传感器信号与虚拟信号DO之间的差值进行放大而获得的信号，以作为第四传感器信号。与传感器信号不同，虚拟信号DO不具有噪声。因而，当输入到第四差分放大器14的第四传感器信号与虚拟信号DO之间的差值被放大时，噪声被放大。结果，从第四差分放大器14输出的信号的信噪比的改善效果小于其他差分放大器11到13。
[0009]当触摸屏的尺寸和分辨率增加时，触摸屏的传输通道(之后称为“Tx通道”)的数量和Rx通道的数量增加。因而，当触摸屏的尺寸和分辨率增加时，需要将两个或多个IC连接到触摸屏。
[0010]美国专利公开号8，350，824Β2公开了一种用于将两个IC连接到大尺寸触摸屏并获得两个IC之间的边界处的传感器数据(之后称为“边界数据”)的方法。美国专利公开号8，350，824Β2提出了一种方法，用于对IC之间的边界数据和与该边界数据相邻的数据进行低通滤波，并使用低通滤波值作为平均值产生边界数据，从而获得边界数据。然而，这种感测方法必须比较与边界数据相邻的数据并计算相邻数据的平均值，从而获得边界数据。因此，数据的处理量增加且数据处理时间增加。此外，当在IC之间具有较大输出偏差时，数据的准确度会降低。
【发明内容】
[0011]在一个方面中，一种触摸感测系统，包括:多个触摸传感器；与所述触摸传感器连接的感测线；触摸感测集成电路(1C)，所述触摸感测IC配置成使用通过多个接收通道接收的信号感测触摸输入；在所述感测线与所述触摸感测IC的接收通道之间形成的多个差分放大器，所述多个差分放大器每一个配置成对通过相邻感测线接收的触摸传感器信号之间的差值进行放大；和多路复用器，所述多路复用器配置成在正向感测模式中将所述相邻感测线连接到每个差分放大器的输入端子并在反向感测模式中切换与每个差分放大器的输入端子连接的所述相邻感测线。
【附图说明】
[0012]给本发明提供进一步理解并组成说明书一部分的附图图解了本发明的实施方式并与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中:
[0013]图1是显示与相邻Rx线连接的差分放大器的电路图；
[0014]图2显示了使用差分放大器的信噪比的改善效果；
[0015]图3是根据本发明的示例性实施方式的触摸感测系统的框图；
[0016]图4显示了将多个触摸感测集成电路(IC)连接到大尺寸触摸屏的例子；
[0017]图5是显示根据本发明第一个实施方式的触摸屏与差分放大器之间的连接结构的平面图；
[0018]图6是显示根据本发明第二个实施方式的触摸屏与差分放大器之间的连接结构的平面图；
[0019]图7是显示用于在正向感测模式和反向感测模式中切换每个差分放大器的输入信号的第一多路复用器的电路图；
[0020]图8是显示根据本发明第三个实施方式的触摸屏与差分放大器之间的连接结构的平面图；
[0021]图9显示了在正向感测模式和反向感测模式中图8中所示的差分放大器的输入和输出的变化；
[0022]图10是显示根据本发明第四个实施方式的触摸屏与差分放大器之间的连接结构的平面图；
[0023]图11详细显示了触摸感测IC ；
[0024]图12到13B是显示用于驱动图8到10中所示的差分放大器的方法的波形图。
【具体实施方式】
[0025]可基于平板显示器，如液晶显示器(IXD)、场发射显示器(FED)、等离子显示面板(PDP)、有机发光显示器和电泳显示器(EPD)实现根据本发明示例性实施方式的显示装置。在下面的描述中，将使用液晶显示器作为平板显示器的一个例子描述本发明的实施方式。但是也可使用其他平板显示器。
[0026]根据本发明实施方式的触摸感测系统可由通过多个电容传感器感测触摸输入的电容式触摸屏实现。电容式触摸屏包括多个触摸传感器。每个触摸传感器具有电容。该电容分为自电容和互电容。自电容是沿着在一个方向上形成的单层的导线而形成。互电容是在彼此垂直的两个导线之间形成。在下面的描述中，将使用互电容触摸屏作为电容式触摸屏的一个例子描述本发明实施方式。可使用其他类型的电容式触摸屏。
[0027]现在将详细描述本发明的实施方式，附图中图解了这些实施方式的一些例子。任何时候，在整个附图中将使用相同的参考标记表示相同或相似的部件。应当注意，如果确定公知部件会误导本发明的实施方式，将省略这些公知部件的详细描述。
[0028]如图3到7中所示，根据本发明实施方式的触摸感测系统包括触摸屏TSP和触摸感测集成电路(IC) 20。
[0029]触摸屏TSP包括Tx线Txl至Tx5、与Tx线Txl至Τχ5交叉的Rx线Rxl至Rx8、以及分别形成在Tx线Txl至Tx5与Rx线Rxl至Rx8的交叉部处的触摸传感器Cm。Tx线Txl至Tx5是将驱动信号施加到每个触摸传感器Cm以及将电荷提供给触摸传感器Cm的驱动信号线。Rx线Rxl至Rx8是与触摸传感器Cm连接并将触摸传感器Cm的电荷提供给触摸感测IC 20的感测线。Tx线Txl至Tx5和Rx线Rxl至Rx8彼此交叉，且在Tx线Txl至Tx5和Rx线Rxl至Rx8之间插入绝缘层(或介电层)。Rx线Rxl至Rx8可在与Tx线Txl至Tx5交叉的位置处被分离,从而Tx线Txl至Τχ5和Rx线Rxl至Rx8在Tx线Txl至Tx5和Rx线Rxl至RxS的交叉部处不短路。可通过穿透绝缘层的桥接图案连接Rx线的被分离的部分。桥接图案与Tx线交叉，且桥接图案与Tx线之间插入绝缘层，因而Tx线和Rx线不短路。在Tx线和Rx线的交叉部处去除一部分Tx线，并且可通过穿透绝缘层的桥接图案将Tx线的被分离的部分彼此连接。
[0030]触摸屏TSP可贴附在显示面板DIS的上偏振片上或者可形成在显示面板DIS的上偏振片与上基板之间。触摸屏TSP的触摸传感器Cm可随显示面板DIS的像素阵列一起形成在显示面板DIS的下基板上，并且在内嵌(in-cell)型中可内置在显示面板DIS中。
[0031]触摸感测IC 20感测触摸操作之前和之后触摸传感器的电荷变化量，并判定是否存在导体材料(如手指)的触摸输入。当存在触摸输入时，触摸感测IC20找出触摸输入的位置。触摸感测IC 20与Tx线Txl至Tx5和Rx线Rxl至Rx8连接。触摸感测IC 20将驱动信号提供给Tx线Txl至Tx5，并通过Rx线Rxl至Rx8接收与驱动信号同步的触摸传感器信号。
[0032]如图11中所示，触摸感测IC 20包括与差分放大器连接的积分器21、模拟-数字转换器(ADC) 22、存储器23、数据选择单元24、缓冲存储器25和算法运行单元26。在差分放大器与积分器21之间设置有采样保持电路，该采样保持电路对从差分放大器输出的触摸传感器信号进行采样，并将采样的触摸传感器信号提供给积分器21。触摸感测IC 20还包括将驱动信号提供给Tx线Txl至Tx5的驱动信号产生器。图11中省略了该驱动信号产生器。
[0033]触摸感测IC 20将驱动信号提供给Tx线Txl至Τχ5，通过Rx线Rxl至Rx8接收与驱动信号同步的触摸传感器信号，对触摸传感器信号进行采样，并感测每个触摸传感器的电荷变化量。可以以诸如方波脉冲、正弦波脉冲和三角波脉冲这样的各种形式产生提供给触摸传感器Cm的驱动信号。如图10和11中所示，可将驱动信号提供给每条Tx线两次或更多次。在该情形中，可在积分器21中将每个触摸传感器信号累加两次或更多次。当触摸传感器Cm的电荷在积分器21中多次累加时，随着累加操作次数增加，触摸传感器Cm的电荷变化量增加。因此，信噪比(SNR)增加。
[0034]触摸感测IC 20使用ADC 22将触摸操作之前和之后触摸传感器的电荷变化量转换为触摸原始数据，并将触摸原始数据临时存储在存储器23中，从而将触摸传感器的电荷变化量与一预定阈值进行比较。触摸感测IC 20的算法运行单元26将触摸原始数据与所述预定阈值进行比较，并将大于所述预定阈值的触摸原始数据判定为触摸输入位置的触摸传感器信号。从触摸感测IC 20输出的触摸报告包括每个触摸输入的坐标信息XY，并被传输给主机系统18。图11中所示的数据选择单元24和缓冲存储器25将正向感测结果和反向感测结果之中的具有较差信噪比的感测结果的触摸原始数据去除，对与Rx通道的数量一样多的剩余感测结果进行适当组合，并将组合的结果提供给算法运行单元26。
[0035]因为大尺寸触摸屏TSP中的触摸感测IC 20具有较大数量的Tx通道和较大数量的Rx通道，所以可将两个或多个触摸感测IC IC#1和IC#2连接到触摸屏TSP，如图4中所示。在图4所示的例子中，第一触摸感测IC IC#1与第一 Tx组的Tx线和第一 Rx组的Rx线Rxl至Rx48连接，第二触摸感测IC IC#2与第二 Tx组的Tx线和第二 Rx组的Rx线Rx49到Rx96连接。通过将触摸