CN105830002A - 减少寄生电容影响的触摸输入感测方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

公开一种触摸输入感测装置，包括：触摸输入感测电极；触摸感测部，其连接于所述触摸输入感测电极的一个地点，测定触摸输入时通过所述触摸输入感测电极形成的触摸电容的变化；第二节点，其包含于所述触摸输入感测装置，与所述一个地点之间形成电容；以及，电位控制部，其通过向所述第二节点提供追踪所述一个地点的电位的电位值降低所述一个地点与所述第二节点之间的电位差。

Description

减少寄生电容影响的触摸输入感测方法及其装置
技术领域
本发明涉及电容方式的触摸输入控制方法。
背景技术
图1a及图1b是用于说明自电容(Selfcapacitance)方式的触摸输入原理的触摸输入电路的一个例子。所述触摸输入电路可以是电子装置的一个部件。
节点n1可以连接①由电容(Cf)18、寄生电容(Cp)20及其他电容(Ce)23形成的‘等价电容’、②电阻(Rref)12、③运算放大器15的非反相输入端子、④开关14及⑤电极片16。电极片16可以是透明或非透明的导电性物质。运算放大器15的反相输入端子(-)可被施加基准电位(Vref)。根据一个实施例，所述基准电位(Vref)可大于接地电位。
此处，根据作为所述‘等价电容’的一个构成要素的电容(Cf)18，在电极片16被施加电压的情况下，当手指之类的导电体靠近电极片16时，电容(Cf)18与所述导电体之间形成电磁场而发生。即，电容(Cf)18的值随触摸输入与否发生变化，通过测定变化的该值即可获知有无触摸输入。
另外，寄生电容(Cp)20可能是形成于所述电子装置的其他部分与电极片16之间的非专门设计的电容。因此，寄生电容(Cp)20的值可能是所述触摸输入电路的设计者无法预知的值。
此处，寄生电容(Cp)的值足够小或不存在的情况下才能容易测定电容(Cf)18的变化量。
并且，还有所述电子装置的其他部分发生或流入的噪声通过位于寄生电容(Cp)一端部的节点n2传递到节点n1的问题。形成于所述电子装置的其他部分的其他电容(Ce)23还可以连接到节点n2。
开关14的接通/断开状态可以根据施加到运算放大器15的反相输入端子(-)的基准电压(Vref)与施加到非反相输入端子(+)的节点n1的电压(Vx)的差值来确定。
如图1b所示，节点n1的电压(Vx)可以随开关14的接通/断开状态的变化发生变化。记载于图1b的横坐标的‘Off’表示开关14保持断开状态的时间区间，‘On’可表示开关14保持接通状态的时间区间。
开关14为接通状态的情况下，电压(Vx)的变化率可以根据取决于所述‘等价电容’与所述电阻(Rref)12的时间常数(τ)来确定。开关14成为断开状态时电压(Vx)重新降至基准电位。
电容(Cf)18的大小可以随手指17靠近电极片16的程度发生变化，因此所述‘等价电容’的大小能够发生变化。因此，时间常数(τ)的值能够随电容(Cf)的变化量变化。这种时间常数(τ)的变化影响图1b中开关14保持接通状态的时间区间中电压(Vx)变化率。因此，可以利用关于电压(Vx)曲线图的值反向计算时间常数(τ)的大小、电容(Cf)18的大小及手指17对电极片16影响程度等信息。从而能够获知有无触摸输入。
例如，手指17不在电极片16附近的情况下没有电容(Cf)18，因此可以假设所述‘等价电容’的值为Ce1。而手指17位于电极片16附近的情况下具有电容(Cf)18，因此假设所述‘等价电容’的值为Ce2的情况下能够满足Ce2>Ce1这一关系。因此，手指17不在电极片16附近时的时间常数tau1小于手指17位于电极片16附近时的时间常数tau2。结合图1b来讲，手指17不在电极片16附近的情况相比于手指17在电极片16附近的情况，电压(Vx)可能更快上升。利用这种现象，例如可通过测定电压(Vx)从0上升至Vref所需时间确定手指17是否位于电极片16附近。
图1c及图1d是分别对应于图1a及图1b的电路，显示图1a的电阻(Rref)12被恒流源(Iref)12_1代替的电路，以及此时电压(Vx)随时间的变化。想必理解了图1a及图1b的上述动作原理的人员能够容易理解图1c及图1d所示电路的动作。
图1e及图1f是用于说明互电容(mutualcapacitance)方式的触摸输入原理的触摸输入电路的一个例子。所述触摸输入电路可以是电子装置的一个部件。
参照图1e，基板512上配置有通过绝缘体511相互绝缘的第一电极片VCOM，11与第二电极片VCOM，12。此处，向第一电极片VCOM，11施加预定的电压的情况下，第一电极片VCOM，11发生的磁束510朝向第二电极片VCOM，12。此处，第一电极片VCOM，11与第二电极片VCOM，12之间通过所述磁束510形成互电容(Cs)。如果此处，穿出绝缘体外部的磁束510所在空间具有手指之类的触摸输入工具的情况下，所述外部的磁束510不会输入到第二电极片VCOM，12。因此，所述互电容(Cs)的值发生变化。互电容方式的触摸输入电路通过测定所述互电容(Cs)的值判断有无触摸输入。可以将图1e中第一电极片VCOM，11之类的被施加预定电压的电极称为驱动电极片，将第二电极片VCOM，12称为感测电极片。
图1f显示互电容方式的触摸输入电路的一个例子，显示开关电容积分电路的一个例子。图1f中两个开关分别根据第一时钟(Clk1)与第二时钟(Clk2)转换接通/断开状态，不共用保持接通-断开的时间区间。从电源(Vs(t))提供的电流暂时充电到电容(Cs)后，该充电的电荷储存到连接于运算放大器的积分电容(Cfb)。即，电容(Cs)不断重复充电与放电，持续向积分电容(Cfb)的两端累积电荷。电容(Cs)的值越大，单位时间内能够将更多电荷充电到积分电容(Cfb)的两端。因此，可通过确认运算放大器的输出电压(Vfb(t))获知电容(Cs)的大小。此处，可设计使得图1f中电容(Cs)的两端分别为图1e中第一电极片VCOM，11与第二电极片VCOM，12。
也可以上下左右配置多个所述电极片16，通过图1a至图1d所示自电容方式测定有无对各电极片的触摸输入。此处，随着电极片16的数量增多，触摸输入感测电路的电能消耗增多，或者，所述运算放大器的数量增多，导致电路复杂度上升。例如，电极片16配置成20*12矩阵结构的情况下共有240个电极片，若各电极片应分别连接一个所述运算放大器，具有电路复杂度过大的问题。
发明内容
技术问题
本发明提供一种在具有配置成矩阵结构的多个电极片的触摸输入感测装置中，即使利用多个电极片也仍具有低复杂度与高效率性的触摸输入感测技术。
技术方案
<减少寄生电容影响的触摸输入感测方法及其装置>
根据本发明的一个方面，为了消除连接于电极片的寄生电容的影响，向寄生电容的两端施加相同电压或使寄生电容的两端始终能够具有相同电压。其具体方法为采用当寄生电容(Cp)的一个端部n1连接有电极片16，另一端部n2连接有噪声源等电路的其他部分的情况下，将上述一个端部n1的电压Vx施加到上述另一端部n2的构成。因此，寄生电容(Cp)两端部之间的电压变成0或一定值容充放电的电荷，从而能够排除寄生电容(Cp)的影响，成功地仅测定出电容(Cf)18的变化量。
以下说明从本发明多种观点提供的本发明的技术方案。为了帮助理解，以下说明的部分术语同时还记载有本说明书附图的部分附图标记。同时记载的附图标记用于例示。
根据本发明一个方面的触摸输入感测装置包括：触摸输入感测电极；触摸感测部，其连接于所述触摸输入感测电极的一个地点，测定触摸输入时通过所述触摸输入感测电极形成的触摸电容的变化；第二节点，其包含于所述触摸输入感测装置，与所述一个地点之间形成电容；以及，电位控制部，其通过向所述第二节点提供追踪所述一个地点的电位的电位值降低所述一个地点与所述第二节点之间的电位差。
根据本发明的另一方面，能够提供一种包括触摸输入感测装置及画面输出装置的用户设备。此处，所述触摸输入感测装置包括：1)触摸输入感测电极；2)触摸感测部，其连接于所述触摸输入感测电极的一个地点，测定触摸输入时通过所述触摸输入感测电极形成的触摸电容的变化；3)第二节点，其包含于所述触摸输入感测装置，与所述一个地点之间形成电容；以及，4)电位控制部，其通过向所述第二节点提供追踪所述一个地点的电位的电位值降低所述一个地点与所述第二节点之间的电位差。并且，所述画面输出装置包括：5)图像像素；6)控制线，其传输用于控制所述图像像素的光输出的信号；以及，7)所述图像像素的共同电极。所述共同电极为所述触摸输入感测电极。
<利用多个电极片的自电容方式的触摸输入感测方法及其装置>
本发明为解决上述技术问题，采用感测利用多工器从多个电极片中选择的部分电极片是否发生触摸输入的步骤的方法。
根据本发明一个方面的触摸输入感测装置包括：多个第一组电极片；交错地配置在所述第一组电极片之间的多个第二组电极片；以及，输出端子连接有触摸感测部的多个多工器。并且，各所述多工器的输入端子连接有一个所述第一组电极片与一个所述第二组电极片。
此处，各所述多工器可包括使连接于所述多工器的输入端子的所述第一组电极片与所述第二组电极片之间彼此短路或断开的开关部。
此处，所述触摸输入感测装置还可以包括：第二节点，其包含于所述触摸输入感测装置，与所述输出端子之间形成电容；以及，电位控制部，其通过向所述第二节点提供追踪所述输出端子的电位的电位值降低所述输出端子与所述第二节点之间的电位差。并且，所述触摸感测部可以测定触摸输入时通过所述第一组电极片或所述第二组电极片形成的触摸电容的变化。
此处，所述第一组电极片与所述第二组电极片可以是包括图像像素、传输用于控制所述图像像素的光输出的信号的控制线及所述图像像素的共同电极的画面输出装置的共同电极。
此处，所述画面输出装置可以是薄膜晶体管液晶显示器。
此处，所述第二节点可以位于包括图像像素、传输用于控制所述图像像素的光输出的信号的控制线及所述图像像素的共同电极的画面输出装置的所述控制线。
此处，连接于各所述多工器的输入端子的所述第一组电极片与所述第二组电极片可彼此相邻。
根据本发明另一方面的触摸输入感测方法利用所述根据本发明一个方面的触摸输入感测装置。该方法包括：控制使得各所述多工器的输出端子连接到所述第一组电极片的步骤；利用所述多个触摸感测部识别所述多个第一组电极片中发生触摸输入的第一电极片的步骤；控制使得各所述多工器的输出端子连接到所述第二组电极片的步骤；以及，利用所述多个触摸感测部识别所述多个第二组电极片中发生触摸输入的第二电极片的步骤。
根据本发明又一方面的触摸输入感测方法利用所述根据本发明一个方面的触摸输入感测装置。该方法包括：控制使得各所述多工器的输出端子连接到所述第一组电极片的步骤；利用所述多个触摸感测部识别所述多个第一组电极片中发生触摸输入的第一电极片的步骤；控制使得连接有识别的所述第一电极片的第一多工器的输出端子连接到所述第二组电极片的步骤；以及，利用连接于所述第一多工器的触摸感测部检测连接于所述第一多工器的所述第二组电极片是否发生触摸输入的步骤。
根据本发明又一方面的触摸输入感测方法利用所述根据本发明一个方面的触摸输入感测装置。该方法包括：对各所述多工器控制开关部使得连接于所述多工器的输入端子的所述第一组电极片与所述第二组电极片之间彼此短路的步骤；利用所述多个触摸感测部识别被判断为发生触摸输入的第一感测区域的步骤；控制所述开关部使得连接于所述第一感测区域的第一多工器的第一输入端子所连接的所述第一组电极片与所述第二组电极片之间彼此断开的步骤；将连接于所述第一输入端子的所述第一组电极片连接到上述第一多工器的第一输出端子，利用连接于所述第一输出端子的第一触摸感测部确定有无触摸输入的步骤；以及，将连接于所述第一输入端子的所述第二组电极片连接到所述第一输出端子，利用所述第一触摸感测部确定有无触摸输入的步骤。
此处，所述触摸输入感测方法中，所述第一组电极片与所述第二组电极片可以属于形成于TFT-LCD的多个分割的共同电极，其中，TFT-LCD包括图像像素、传输用于控制所述图像像素的光输出的信号的控制线及所述图像像素的共同电极。
根据本发明的又一方面，能够提供一种利用排列成矩阵形态的多个电极片感测有无触摸输入的方法。该方法在不同的时间执行以下两个步骤：对多个电极片中的多个第一组电极片检测有无触摸输入的步骤；感测交错配置于所述第一组电极片之间的多个第二组电极片有无触摸输入的步骤。此处，可以将所述第一组电极片与所述第二组电极片连接到所述多工器的输入端。
根据本发明的又一方面，能够提供一种排列成矩阵形态的多个电极片感测有无触摸输入的方法。根据该方法，可以用开关部彼此电连接多个电极片中彼此相邻的两个以上电极片构成一个节点集合，然后执行对所述节点集合感测有无触摸输入的第一步骤。然后，可以执行利用上述开关部短路包含于所述一个节点集合的所述两个以上电极片之间的电连接后，感测所述两个以上电极片有无触摸输入的第二步骤。此处，可以将上述两个以上电极片连接到所述多工器的输入端。
<利用多个电极片的互电容方式的触摸输入感测方法及其装置>
根据本发明的一个方面，能够提供一种包括沿垂直方向及水平方向配置成矩阵形态的多个电极片的触摸输入感测装置。该装置包括：第一电极片；第二电极片；与所述第一电极片相邻地包围所述第一电极片的第一组的第五电极片；与所述第二电极片相邻地包围所述第二电极片的第二组的第五电极片；第一组的触摸输入感测电路，其利用连接于所述第一组的第五电极片的第一组的积分器，测定所述第一电极片与所述第一组的第五电极片之间形成的电容值；第二组的触摸输入感测电路，其利用连接于所述第二组的第五电极片的第二组的积分器，测定所述第二电极片与所述第二组的第五电极片之间形成的电容值；以及，电极片电位控制部，其在向所述第一电极片与所述第二电极片中任意一个电极片施加不同于基准电位的第一电位期间，向另一电极片施加基准电位。
此处，所述第一电极片、所述第二电极片、所述第一组的第五电极片及所述第二组的第五电极片可属于形成于包括图像像素、传输用于控制所述图像像素的光输出的信号的控制线及所述图像像素的共同电极的TFT-LCD的多个分割的共同电极。
此处，属于第一组的第五电极片的至少一个第五电极片还可以同时属于第二组的第五电极片。
根据本发明的另一方面，能够提供一种包括沿垂直方向及水平方向配置成矩阵形态的多个电极片的触摸输入感测装置。该装置包括：第一电极片；与所述第一电极片相邻地包围所述第一电极片的8个第五电极片；以及，第一组的触摸输入感测电路，其利用连接于所述8个第五电极片的第一组的积分器测定所述第一电极片与所述8个第五电极片之间形成的电容值。
此处，所述第一电极片及所述8个第五电极片可属于形成于包括包括图像像素、传输用于控制所述图像像素的光输出的信号的控制线及所述图像像素的共同电极的TFT-LCD的多个分割的共同电极。
此处，所述第一组的触摸输入感测电路仅包括一个积分器，所述一个积分器可以在所述8个第五电极片之间切换，依次与所述8个第五电极片连接。
此处，所述第一组的触摸输入感测电路可包括分别连接到所述8个第五电极片的8个积分器。
根据本发明的又一方面，能够提供一种包括沿垂直方向及水平方向配置成矩阵形态的多个电极片的触摸输入感测装置。该装置包括：第一电极片；第二电极片；以所述第一电极片相邻地包围所述第一电极片的第一组的第五电极片；与所述第二电极片相邻地包围所述第二电极片的第二组的第五电极片；第一触摸输入感测电路，其利用连接于所述第一电极片的第一积分器测定所述第一电极片与所述第一组的第五电极片之间形成的电容值；第二触摸输入感测电路，其利用连接于所述第二电极片的第二积分器测定形成于所述第二电极片与所述第二组的第五电极片之间的电容值；以及，电极片电位控制部，其在向所述第一组的第五电极片与所述第二组的第五电极片中任意一个组施加不同于基准电位的其他第一电位期间，向另一组施加基准电位。
此处，所述第一电极片、所述第二电极片、所述第一组的第五电极片及所述第二组的第五电极片可属于形成于包括包括图像像素、传输用于控制所述图像像素的光输出的信号的控制线及所述图像像素的共同电极的TFT-LCD的多个分割的共同电极。
此处，属于第一组的第五电极片的至少一个第五电极片还可以同时属于第二组的第五电极片。
根据本发明的又一方面，能够提供一种包括沿垂直方向及水平方向配置成矩阵形态的多个电极片的触摸输入感测装置。该装置包括：第一电极片；与所述第一电极片相邻地包围所述第一电极片的8个第五电极片；第一触摸输入感测电路，其利用连接于所述第一电极片的第一积分器测定所述第一电极片与所述8个第五电极片之间形成的电容值；以及，电极片电位控制部，其在向所述8个第五电极片中任意一个电极片施加不同于基准电位的第一电位期间，向另一电极片施加基准电位，将所述第一电位依次施加到所述8个第五电极片。
此处，所述第一电极片及所述8个第五电极片可属于形成于包括图像像素、传输用于控制所述图像像素的光输出的信号的控制线及所述图像像素的共同电极的TFT-LCD的多个分割的共同电极。
<利用码分方式的互电容方式的触摸输入感测方法及其装置>
根据本发明一个方面的触摸输入信息算出方法利用第一信息及第二信息，其中第一信息包括关于p个时间区间(T_v)的定义，第二信息是分别与所述p个时间区间(T_v)对应地定义的，包括关于选自多个(＝M)驱动电极片的N_v个驱动电极片构成的驱动电极组合(TEC_v)的定义。并且，利用包括电荷储存用电容的触摸感测电路，其中电荷储存用电容连接于与所述多个驱动电极片电容耦合(capacitivelycoupled)的感测电极片。此处，v＝1至p的整数，p为2以上的整数。
此处，属于所述p个驱动电极组合的各驱动电极组合由不同组合的驱动电极片构成。并且，所述方法包括：分别针对v＝1至p，在时间区间(T_v)期间只对属于驱动电极组合(TEC_v)的所有驱动电极片施加驱动电压并从所述触摸感测电路获取输出值(TO_v)的步骤；以及，利用p个输出值(TO_v)算出关于所述多个驱动电极片与所述感测电极片之间的区域的触摸输入的信息的步骤。
此处，可以使所述多个驱动电极片为p个，所述p为3以上的整数，所述N_v满足N_v＝p-1，所述N_v为2以上的整数。
此处，所述多个驱动电极片与所述感测电极片可排列成矩阵形态。
此处，所述多个驱动电极片与所述感测电极片可以独立于显示板且配置在所述显示板上。此处，所述显示板可以是TFT板及IPS板中任意一个。
或者，所述多个驱动电极片与所述感测电极片可以是为显示板的工作而用作所述显示板的部件的多个分离的共同电极。
此处，所述p个时间区间(T_v)期间，所述多个电极片与所述感测电极片全部连接于所述触摸感测电路，所述多个驱动电极片及感测电极片在所述p个时间区间(T_v)以外的时间中至少部分区间期间可全部连接到预定的基准电位(Vref2)。
此处，所述感测电极片相邻所有的所述多个驱动电极片，所述感测电极片与所述多个驱动电极片之间可不配置任何位于触摸板的其他电极片。
根据本发明另一方面的触摸输入检测方法包括在第一时间区间期间只对选自M个驱动电极的第一组合的驱动电极片施加驱动信号，并从连接于与所述M个驱动电极片电容耦合的感测电极片的触摸感测电路获取第一输出值的第一步骤。并且包括在第二时间区间期间，只对选自所述M个驱动电极片的第二组合的驱动电极片施加驱动信号，并从所述触摸感测电路获取第二输出值的第二步骤。并且包括利用所述第一输出值与所述第二输出值算出关于所述M个驱动电极片中第一驱动电极片与所述感测电极片之间的区域的触摸输入的信息的第三步骤。
根据本发明另一方面的触摸输入装置包括：感测电极片；与所述感测电极片电容耦合的多个(＝M)驱动电极片；包括连接于所述感测电极片的电荷储存用电容的触摸感测电路；以及，根据预定规则向所述多个驱动电极片施加驱动信号的电极片电位控制部。
此处，所述电位控制部(1)利用第一信息及第二信息，其中第一信息包括关于p个时间区间(T_v)的定义，第二信息是针对各所述p个时间区间(T_v)相应地定义的，包括关于选自所述多个的驱动电极片的N_v个驱动电极片构成的驱动电极组合(TEC_v)的定义，并且利用(2)所述触摸感测电路。其中，v＝1至p的整数，p为2以上的整数。
并且，属于所述p个驱动电极组合的各驱动电极组合由不同组合的驱动电极片构成。
并且，所述电位控制部执行(3)对v＝1至p，分别在时间区间(T_v)期间向属于驱动电极组合(TEC_v)的所有驱动电极片施加驱动电压，并从所述触摸感测电路获取输出值(TO_v)的步骤；以及，(4)利用p个输出值(TO_v)对所述多个驱动电极片与所述感测电极片之间的区域算出关于触摸输入的信息的步骤。
<利用配置成矩阵形态的电极片以互电容方式感测触摸输入的方法及其装置>
根据本发明的一个方面，能够提供一种利用第一层上配置成矩阵结构的多个电极片以互电容方式感测触摸输入的触摸输入装置。所述触摸输入装置包括：感测电极，其彼此电连接所述多个电极片中位于第一列的偶数行的电极片与位于相邻所述第一列的第二列的奇数行的电极片而形成；驱动电极，其彼此电连接所述多个电极片中位于第一行的奇数列的电极片与相邻所述第一行的第二行的偶数列的电极片而形成；电极片电位控制部，其向驱动电极施加驱动信号；以及，电荷储存用电容连接于所述感测电极的触摸感测电路。
此处，所述感测电极与所述驱动电极的交叉区域具有配置成矩阵形态的四个电极片，向所述驱动电极施加驱动信号的情况下，所述四个电极片中属于所述感测电极的2个电极片与所述4个电极片中属于所述驱动电极的2个电极片之间可以形成互电容。
此处，所述多个驱动电极片与所述感测电极片可以独立于显示板构成且配置在所述显示板上。此处，所述显示板可以是TFT板及IPS板中任意一个。
或者，所述多个驱动电极片与所述感测电极片可以是为显示板的工作而用作所述显示板的部件的多个分离的共同电极。此处，在第一时间区间期间，所述多个电极片可全部连接于所述电极片电位控制部或所述触摸感测电路，所述第一时间区间以外的时间中至少部分时间区间期间，所述多个电极片可全部连接于预定的基准电位(Vref2)。
<在互电容方式与自电容方式之间进行转换的触摸输入方法及其触摸输入装置>
根据本发明一个方面的触摸输入装置包括：触摸感测部，其选择自电容方式及互电容方式中任意一种感测触摸输入；多个电极片，其电连接于所述触摸感测部且排列成矩阵形态；以及，触摸片控制部，其控制所述触摸感测部使得在第一模式以自电容方式对所述多个电极片执行触摸感测，在第二模式以互电容方式对所述多个电极片执行触摸感测。
此处，所述触摸感测部包括：第一触摸感测电路，其以自电容方式感测触摸输入；第二触摸感测电路，其以互电容方式感测触摸输入，以及开关部，所述触摸片控制部根据所述第一模式及所述第二模式控制所述开关部，可以选择性地将所述多个电极片连接到所述第一触摸感测电路或所述第二触摸感测电路。
此处，所述触摸片控制部可以使得在没有感测到对所述多个电极片的触摸输入的状态下，以自电容方式对所述多个电极片执行触摸感测，感测到对所述多个电极片的触摸输入的状态下以互电容方式对所述多个电极片执行触摸感测。
此处，所述触摸片控制部可以使得在没有感测对所述多个电极片的触摸输入的状态下以互电容方式对所述多个电极片执行触摸感测，在感测到对所述多个电极片的触摸输入的状态下以自电容方式对所述多个电极片执行触摸感测。
此处，所述多个电极片可以独立于显示板构成且配置在所述显示板上。此处，所述显示板可以是TFT板及IPS板任意一个。
或者，所述多个电极片可以是为了显示板的工作而用作所述显示板的部件的多个分离的共同电极。此处，在第一时间区间期间，所述多个电极片可全部连接于所述触摸感测部，在所述第一时间区间以外的时间中至少部门时间区间期间，所述多个电极片可全部连接于预定的基准电位(Vref2)。
根据本发明的另一方面，能够提供一种包括多个电极片的触摸输入装置感测触摸输入的方法。该方法可包括：所述触摸输入装置初始化的情况下利用第一感测方式检测有无对所述多个电极片的触摸输入的步骤；判断结果为有对所述多个电极片的触摸输入的情况下，利用第二感测方式检测有无对所述多个电极片的触摸输入的步骤；以及，判断结果为对所述多个电极片的触摸输入消失的情况下，利用所述第一感测方式检测有无对所述多个电极片的触摸输入的步骤。
此处，可以使所述第一感测方式为自电容方式，所述第二感测方式为互电容方式，或者，所述第一感测方式为互电容方式，所述第二感测方式为自电容方式。
技术效果
根据本发明能够提供在具有配置成矩阵结构的多个电极片的触摸输入感测装置中，即使利用多个电极片也仍具有低复杂度就高效率性的触摸输入感测技术。
附图说明
图1a及图1b是用于说明自电容(Selfcapacitance)方式的触摸输入原理的触摸输入电路的一个例子；
图1c及图1d是分别对应于图1a及图1b的电路，显示图1a的电阻(Rref)12被恒流源(Iref)12_1代替的电路，以及此时电压(Vx)随时间的变化；
图1e及图1f是用于说明互电容(mutualcapacitance)方式的触摸输入原理的触摸输入电路的一个例子；
图2a显示根据本发明一个实施例的自电容(Selfcapacitance)方式的触摸输入电路；
图2b为对应于图2a的电路，显示图2a的电阻(Rref)12被恒流源(Iref)12_1代替的电路的例子；
图3显示‘静电式触摸感测层’与‘画面输出装置’共用一种以上部件且一体形成的一体型输入输出装置1，一体型输入输出装置1可包括触摸IC(T-IC)3与画面输出控制芯片(DDI，DisplayDriverIC)2；
图4具体显示图3中左上侧四个VCOM电极附近的构成；
图5a至图5c分别具体显示图4所示三个图像像素N11、N31、N33处的结构；
图6a概念性地显示图5a至图5c中说明的问题，图6b为从图6a变形的实施例；
图7a至图7c显示根据本发明三个不同实施例的用于去除寄生电容影响的电路结构；
图8中(a)显示根据本发明一个实施例的一体型输入输出装置4的平面图，图8中(b)概念性地显示图8中(a)所示一体型输入输出装置4的分解剖面图；
图9显示根据本发明一个实施例的静电驱动信号(即，用于电容触摸传感器进行感测的驱动信号)与笔驱动信号(即，用于触控笔进行感测的驱动信号)的时间图的多个实施例；
图10为根据本发明一个实施例的静电驱动信号、笔驱动信号及显示部驱动信号的时间图；
图11显示根据本发明另一实施例的触摸输入手势识别技术；
图12显示所述周期性电压信号(Vdp)的波形为无DC成分的周期性交流波形形态的例子；
图13显示图12的电路中去除寄生电容(Cp，yy)影响的根据本发明一个实施例的电路结构；
图14a及图14b显示根据本发明一个实施例的向触摸输入装置与显示装置施加相同电压信号的构成；
图15为说明根据本发明一个实施例的电极片的排列以及利用该电极片以自电容方式感测触摸输入的方法的示意图；
图16a至图16c为说明根据本发明另一实施例的利用多个电极片以自电容方式感测触摸输入的方法的示意图；
图17a至17f显示根据本发明一个实施例的能够适用利用排列成瓷砖(tile)结构的电极片以互电容方式感测触摸输入的方法的电路结构；
图18a及图18b显示根据本发明一个实施例的触摸感测电路的实施例；
图19显示根据本发明另一实施例的能够适用利用排列成瓷砖结构的电极片以互电容方式感测触摸输入的方法的结构；
图20a至图20d为说明根据本发明另一实施例的检测特定电极片是否发生触摸输入事件的方法的示意图；
图21a至图21c显示根据本发明另一实施例的能够适用利用排列成瓷砖结构的电极片以互电容方式感测触摸输入的方法的结构；
图22a及图22b显示根据本发明一个实施例的触摸输入装置的触摸输入方法的转换顺序；
图22c显示根据本发明一个实施例的触摸输入装置的构成。
具体实施方式
以下参照附图具体说明本发明的实施例，确保本发明所属技术领域的普通技术人员容易实施。本发明可以变形成多种形态，不限于此处说明的实施例。以下使用的术语只是为了记载特定实施例，而并非为了对本发明进行限定。并且，以下使用的单数形式在语句中没有明显相反意思的情况下还包括复数的表现形式。
<实施例：减少寄生电容影响的触摸输入感测方法及其装置>
图2a显示根据本发明一个实施例的自电容(Selfcapacitance)方式的触摸输入电路。节点n1可以连接①由触摸电容(Cx，xx)、寄生电容(Cp，yy)及其他电容(Ce)23形成的等价电容、②电阻(Rref)12、③运算放大器15的非反相输入端子(+)、④开关14及⑤电极片(VCOM，xx)(即，VCOM，xx电极)。电极片(VCOM，xx)可以是透明或非透明的导电性物质。运算放大器15的反相输入端子(-)可以被提供基准电位(Vref)。根据一个实施例，所述基准电位(Vref)可大于接地电位。此处，所述等价电容中的触摸电容(Cx，xx)是手指之类的电介质靠近电极片(VCOM，xx)时两者之间形成电磁场而发生。即，触摸电容(Cx，xx)的值随触摸输入与否发生变化，通过测定该值可获知是否发生触摸输入。另外，寄生电容(Cp，yy)可能是电极片(VCOM，xx)与其他电路之间形成的不必要的电容。此处，寄生电容(Cp，yy)的值必须足够小或不存在的情况下才能容易测定触摸电容(Cx，xx)的变化量。并且，有些情况下，寄生电容(Cp，yy)还可以随时间动态变化。并且，寄生电容(Cp，yy)的一端部即节点n2具有将从电路的其他部分流入的噪声传递到节点n1的副作用。节点n2还可以与形成于电路其他部分的其他电容(Ce)23连接。开关14的接通/断开状态可取决于施加到运算放大器15的反相输入端子的基准电压(Vref)与施加到非反相输入端子的节点n1的电压(Vx，xx)的差值。
图2b为对应于图2a的电路，显示图2a的电阻(Rref)12被恒流源(Iref)12_1代替的电路的例子。
图2a与图2b的电路中节点n1与节点n2之间还配置有放大器24。放大器24起到将节点n1即电极片(VCOM，xx)的电压(Vx，xx)如实传递到节点n2，强制使电压(Vx，xx)与电压(Vy，yy)相同的功能，或起到使得实质上相同的功能，或起到大大减小电压(Vx，xx)与电压(Vy，yy)之差的功能。因此，寄生电容(Cp)两端部之间的电压值成为0或接近0。因此，电流完全或几乎不从节点n1流向节点n2，寄生电容(Cp)的影响消失。因此，仅由电容(Cx，xx)构成所述‘等价电容’。因此，能够通过图2a或图2b的电路成功地只测定出电容(Cx，xx)的变化量。
图3显示‘静电式触摸感测层’与‘画面输出装置’共用一种以上部件且一体形成的一体型输入输出装置1。一体型输入输出装置1可包括触摸IC(T-IC)3与画面输出控制芯片(DDI，DisplayDriverIC)2。
此处，所述静电式触摸感测层可表示透明电极配置在一个层或两个层的装置。
并且，所述画面输出装置可以是液晶显示器，优选地，可以是薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD，ThinFilmTransistorLiquidCrystalDisplay)板。TFT-LCD板可包括LCD板、扩散板、导光板、反射板、光源、玻璃基板、LC层、黑矩阵、滤色片、共同电极(VCOM)、配向膜(alignmentfilm)、偏光膜、垫片、多个控制线(数据控制线及/或栅极控制线)之类的构成要素，这是公知技术。所述共同电极(VCOM)可以是形成于所述TFT-LCD板的整个区域的大面积的一个基板，或可以是分成小块的M*N矩阵。
画面输出控制芯片2具有连接于所述画面输出装置的多个数据控制线的端子DL、连接于所述画面输出装置的多个栅极控制线的端子CL，以及连接于构成所述画面输出装置的部件中分割配置成M*N矩阵形态的多个VCOM电极的端子VCOM[M*N]。图3的实施例中M＝12，N＝8。
触摸IC3也具有连接于所述多个VCOM电极的端子VCOM[M*N]。图3中连接于画面输出控制芯片2的端子VCOM[12*8]与连接于触摸IC3的端子(VCOM[M*N])相同。
根据本发明的一个实施例，对VCOM电极的控制权可以由触摸IC3与画面输出控制芯片2按时间分得。
即，图3的一体型输入输出装置1中‘静电式触摸感测层’与‘画面输出装置’至少共用叫做VCOM的多个电极作为共同的部件。此处，所述多个VCOM电极可分别对应于图2a所示VCOM，xx电极(即，所述电极片)。
图4具体显示图3中左上侧四个VCOM电极附近的构成。
多个数据控制线DL1，DL2，DL3，...在图中向上下方向延长，多个栅极控制线CL1，CL2，CL3，...在图中向左右方向延长。可通过控制数据控制线DL1，DL2，DL3，...与栅极控制线CL1，CL2，CL3，...的电位，控制位于这些控制线的交叉点的图像像素输出的图像。此处，位于所述交叉点的图像像素用符号Nyy表示。例如，数据控制线DL1与栅极控制线GL1交叉的节点的图像像素用N11表示。
此处，所述图像像素可表示由RGB构成的一个像素，即以一个像素为单位表示。一个图像像素可具有分别用于'R'、'G'、'B'的三个数据线与一个栅极线。所有图像像素均相邻地配置有所述共同电极VCOM，这是公知技术。
图4显示两个数据控制线与两个栅极控制线经过一个VCOM电极的例子，但其个数可以更多或更少。
图5a至图5c分别具体显示图4所示三个图像像素N11、N31、N33处的结构。
参照图5a，通过数据控制线DL1施加的电子信号会影响晶体管T11，此处栅极控制线GL1调节晶体管T11的栅极电压。图3及图4所示的画面输出装置包括电极VCOM，xx。此处，数据控制线DL1、栅极控制线GL1、晶体管Tyy(例如T11)及VCOM，xx电极(例如VCOM，11电极)之间具有各种电容61～66(即，电容成分)。这种电容61～66中一部分是有意形成的，其他的可能是无意发生的寄生电容。图5a用共六个电容61～66建模，而实际上可以用其他个数建模。以下，以上述用六个建模的例子为前提进行说明。
VCOM，11电极如以上图2a所述，是为自电容方式的触摸输入而用作传感器的电极。即，VCOM，11是图3中的触摸IC3与画面输出控制芯片2共用的部件，为此，本发明的一个实施例可以使触摸IC3与画面输出控制芯片2分时利用VCOM，11。除VCOM，11以外的其他VCOM，xx也是如此。
通过电容61～66求出等价电容并不容易。但可以理解的是触摸输入感测特性取决于通过直接连接于VCOM，11电极的电容64、65、66流通的电荷量、VCOM，11电极与触摸输入工具17之间形成的电容ΔCx，11。从触摸IC3角度来讲，可以将电容61～66等全部视为寄生电容C11。
也可以将寄生电容C11视为以节点n11～n12为第一极，以节点n21～n24为第二极的电容。
图5a所示的电路模型中，寄生电容C11连接于VCOM，11电极、数据控制线DL1及栅极控制线GL1共三个地点，而由于其中通过栅极控制线GL1移动的电荷量看似很小，因此可以将寄生电容C11的两端子近似化成VCOM，11电极与数据控制线DL1。
此处，电容ΔCx，11随触摸输入工具17的有无或靠近度发生变化，用符号Δ表示。并且，VCOM，11电极与电容64，65，66之间流通的电荷量也随数据控制线DL1与栅极控制线GL1的可变电学性质变化，寄生电容ΔCp，11也用符号Δ表示。
与图2a所示电路一样，当使寄生电容两侧的电压相同或几乎相近的情况下能够最小化寄生电容产生的影响，因此可利用放大器24按1：1将VCOM，11电极的电压施加到数据控制线DL1，以使作为寄生电容C11两端子的VCOM，11电极与数据控制线DL1的电压几乎相同。
如上所述，静电式触摸感测层与画面输出装置的部分部件彼此共用，而实际上可以视为还如上共用数据控制线DL1，DL2，DL3，...。根据本发明的一个实施例，输出画面的时间区间与感测静电式触摸输入的时间区间区分成彼此排他，在输出画面的时间区间施加于数据控制线DL1，DL2，DL3，...的是对应于图像输出数据的电子信号，而在感测静电式触摸输入的时间区间则可以向数据控制线DL1，DL2，DL3，...施加放大器24的输出，以最小化寄生电容ΔCp，11，ΔCp，12，ΔCp，13，...引起的静电式触摸输入错误。
参照图5a与图5b，图5a中连接于晶体管T11的VCOM电极是VCOM，11电极，与此相比，图5b中连接于晶体管T31的VCOM电极是VCOM，21电极。此处，如图5a所述说明，可利用放大器24将VCOM，21电极的电压按1：1施加到数据控制线DL1使得作为寄生电容C31两端子的VCOM，21电极与数据控制线DL1的电压几乎相同。但不能单纯地如上构成。其原因在于，图像像素N11与图像像素N31共用数据控制线DL1，连接于图像像素N11与图像像素N31的VCOM电极是VCOM，11电极与VCOM，21电极，彼此并不相同，并且VCOM，11电极与VCOM，21电极的电压可能并不相同。因此不能将具有不同电压的两个端子的电压同时施加到一个数据控制线。后续将参照图7a至图7c说明其解决方法。
为再次参照图像像素N33而参照图5c可以确认VCOM电极为VCOM，22电极。此处，图像像素N33连接有数据控制线DL3，因此至少因为图5a及图5b的数据控制线DL1而无法在VCOM，22电极与数据控制线DL3之间连接放大器24。
图5a至图5c显示放大器24的输出端连接于数据控制线(DL)的构成的例子，但容易理解其他例子中放大器24的输出端可连接于栅极控制线GL。
图5a至图5c的结构中，VCOM，xx电极可以与开关SW1连接。该开关SW1在下述图10的显示部驱动信号53激活区间连接到Vref2，在静电驱动信号52激活区间连接到节点n1。此处，Vref2可以是GND，可以是数据控制线DL与栅极控制线GL被施加图像控制信号期间所有VCOM，xx电极共同连接的基准电位。并且，所述节点n1可以是对应于图2a所示节点n1的节点。即，节点n1可以是连接到将VCOM，xx电极用作触摸感测用传感器的触摸感测传感器的的节点。
并且，数据控制线DL与放大器24之间可以连接开关SW2。开关SW2可以在显示部驱动信号53激活区间处于断开状态，静电驱动信号52激活区间处于接通状态。
表1
[Table1]
SW1 SW2
显示部驱动信号53激活区间 连接到Vref2 断开(OFF)
静电驱动信号52激活区间 连接到n1 接通(ON)
图6a概念性地显示图5a至图5c中说明的问题。
参照图6a，可以向一个数据控制线DL1施加具有不同电压的两个以上VCOM，xx电极(VCOM，11电极，VCOM，21电极)的电压。此处，不能同时向数据控制线DL1施加VCOM，11电极的第一电压与VCOM，21电极的第二电压，这是理所当然的。不管怎样，为了向一个数据控制线DL1任意施加某电位，一个数据控制线DL1应只连接一个放大器24的输出。
这同样适用于图6a中其他数据控制线DL3。
图6a是能够适用于数据控制线对形成寄生电容ΔCp，yy方面的影响明显大于栅极控制线的情况的结构。相比于此，栅极控制线对形成寄生电容ΔCp，yy方面的影响明显大于数据控制线的情况下可适用如图6b所示的结构。
图7a至图7c显示根据本发明三个不同实施例的用于去除寄生电容影响的电路结构。
图7a显示根据本发明一个实施例的向数据控制线施加对应于VCOM电压的电压的电路结构。
图7a中，数据控制线DL1利用向数据控制线DL1施加VCOM，x1电压的结构，其中所述VCOM，x1是任意或通过预定规则从能够连接到数据控制线DL1的多个所有VCOM，x1电极(VCOM，11电极、VCOM，21电极、VCOM，31电极，...)选择的任意一个。图7a显示通过多工器进行选择，但放大器24的输入端也可以直接连接于选择的特定VCOM电极。
如图7a所示，从本质上来讲，VCOM，11电极与VCOM，21电极的电位在时间上不可能一直相同，各异在所难免。
图7b显示根据本发明另一实施例的向数据控制线施加对应于VCOM电压的电压的电路结构。
图7b中，数据控制线DL1利用向数据控制线DL1施加能够连接于数据控制线DL1的多个所有VCOM，x1电极(VCOM，11电极，VCOM，21电极，...)显示的电位的平均的结构。为此，可利用得出不同电压的平均的平均值计算电路。平均值计算电路例如可利用将一个相(phase)的多个输入作为差动输入端的差动放大器原理实现。
图7b虽未明确显示，不过显示了对VCOM，11电极与VCOM，21电极的各时间的电压进行平均的波形的例子。
图7c显示根据本发明又一实施例的向数据控制线施加对应于VCOM电压的电压的电路结构。
图7c中，数据控制线DL1利用基准波形发生器(ReferenceWaveGenerator)输出通过预定方式提供的电压并施加到数据控制线DL1的构成。图7c显示基准波形发生器的输出例子。此处，基准波形发生器的输出可以是周期性信号。并且，其周期例如可以与图2a中开关14的接通断开周期相同。
根据一个实施例，图2至图6说明的数据控制线DL、栅极控制线GL及VCOM，xx可以在图10所示显示部驱动信号53激活区间用于画面输出控制芯片2的功能，在图10所示静电驱动信号52激活区间用于触摸IC(T-IC)3的功能。为此，根据一个实施例，若图5a的电容64、65、66中有人为形成的电容，那么该电容与VCOM，xx之间的路径可具有图5a、图5b、及图5c没有示出的开关。并且，数据控制线DL1与放大器24输出端之间的路径也可具有开关SW2。
图8中(a)显示根据本发明一个实施例的一体型输入输出装置4的平面图。图8中(b)概念性地显示图8中(a)所示一体型输入输出装置4的分解剖面图。以下，参照图8中(a)及(b)进行说明。
一体型输入输出装置4可以是静电式触摸感测层100、画面输出装置200及触摸笔感测层300结合而成的装置。
画面输出装置200可包括或连接显示用元件及处理显示信号的画面输出控制芯片(D-IC)121。此处，画面输出控制芯片121可以是包括DDI(DisplayDriverIC；显示驱动IC)的装置。根据一个实施例，DDI可起到调整附着在显示画面中的各像素中显示三原色即RGB的副像素的晶体管的功能，可分为栅极IC及源IC。
根据一个实施例，DDI可与定时器(T-CON，TimingController)连接共同使用以控制显示装置。
静电式触摸感测层100可包括或连接到用于检测静电式触摸输入的元件及处理用于检测静电式触摸输入的信号的触摸IC(T-IC)111，触摸笔感测层300可包括或连接用于检测笔触摸输入的元件及用于处理检测笔触摸输入的信号的笔感测芯片131。
此处，不必规定上述三种装置按特定顺序层积，但根据一个实施例，可以使触摸笔感测层300配置在最下层，画面输出装置200配置在中间层，并且静电式触摸感测层100配置在最上层。
并且，例如根据如图3至图7所示本发明的实施例，画面输出装置200与静电式触摸感测层100可一体形成且共用部分部件(ex：VCOM电极)。
并且根据其他实施例，静电式触摸感测层100、画面输出装置200及触摸笔感测层300中任意两个以上装置可彼此共用部件。如上共用部件的情况下，可称作‘一体型’或‘混合’这类名称。
画面输出装置200例如可利用LCD、PDP、AMOLED或OLED之类的装置形成。为了在静电式触摸感测层100或触摸笔感测层300覆盖画面输出装置200的情况下能够用肉眼确认画面输出装置200的输出，可以使覆盖画面输出装置200的触摸板对人眼而言实际上透明。
静电式触摸感测层100及触摸笔感测层300可以设置成覆盖画面输出装置200的发光区域。人以画面输出装置200上的特定坐标为目标采取输入手势的情况下，触摸板必须能够正确检测出发生该输入手势的坐标。
根据一个实施例，设画面输出装置200的显示分辨率为R1，触摸笔感测层300的用户输入分辨率为R2，静电式触摸感测层100的用户输入分辨率为R3的情况下，例如能够成立R1>R2>R3这一关系。R2与R3接近R1的情况下能够进一步提高用户输入体验。
图9中(a)是根据本发明一个实施例的静电驱动信号(即，用于电容触摸传感器进行感测的驱动信号)与笔驱动信号(即，用于感测触控笔的驱动信号)的时间图。根据本发明的一个实施例，静电驱动信号52能够在时间轴上断续地(即，表示中间断开)以预定周期(T)发生。此处，静电驱动信号52可以持续预定的第二持续区间T2。各第二持续区间T21、T22的静电驱动信号52的图案可以相同或互异。此处，可以使笔驱动信号51与静电驱动信号52的发生时间区间不重叠。图9显示除发生静电驱动信号52的第二持续区间T2以外的其余所有时间即第一持续区间T1、T11、T12发生笔驱动信号51的例子。
所述静电驱动信号可以是表示允许电容触摸传感器进行感测的内部信号，所述笔驱动信号可以是表示允许感测触控笔的内部信号。
图9中(b)显示从图9中(a)变形的时间图。根据图9中(b)，静电驱动信号52的发生区间即第二持续区间52之间可发生或不发生笔驱动信号51。
图9中(c)显示从图9中(a)变形的另一时间图。笔驱动信号51的第一持续区间T3与静电驱动信号52的第二持续区间T2之间可具有时隙(gap)。
图9示出了三种例子，但只要笔驱动信号51与静电驱动信号52的发生区间在时间轴上不重叠，则任何形态的变形例也都属于本发明的范畴。
图10中(a)及(b)为根据本发明一个实施例的静电驱动信号、笔驱动信号及显示部驱动信号的时间图。给出的例子为图10中(a)及(b)的静电驱动信号与笔驱动信号与图9中(c)相同。并且在此处，显示部驱动信号例如可以是上述DDI的驱动信号即DDI驱动信号。
图10中(a)的时间图可适用于画面输出装置200与静电式触摸感测层100分别位于不同层的情况。
尤其，图10中(a)的时间图可有效适用于画面输出装置200与静电式触摸感测层100一体化的情况。画面输出装置200与静电式触摸感测层100一体化的情况下，可存在所述两个装置共用的部件，此处，所述两个装置可在预先约定的不同时间分时享有对该部件的输入输出特性或电学状态的的控制权。因此，如图10中(a)所示，能够使显示部驱动信号53的发生区间即第四持续区间T4与静电驱动信号52的发生区间即第二持续区间T2不重叠。
图10中(b)为图10中(a)的变形例。图10中(a)显示笔驱动信号51的发生区间即第三持续区间T3包含于显示部驱动信号53的发生区间即第四4持续区间T4，图10中(b)显示笔驱动信号51的发生区间即第三持续区间T3与显示部驱动信号53的发生区间即第五持续区间T5之间仅部分重叠的例子。
虽然没有示出，笔驱动信号51的发生区间与显示部驱动信号53的发生区间也可以彼此不重叠。
关于图10所示时间图，在同时满足静电驱动信号52的持续区间与笔驱动信号51的持续区间不重叠的第一条件及静电驱动信号52的持续区间与显示部驱动信号53的持续区间不重叠的第二条件的前提下可以任意变形。
图11显示根据本发明另一实施例的触摸输入手势识别技术。
图11示出的触摸输入感测电路10可包括运算放大器215、连接于运算放大器215的反相输入端子与输出端子之间的积分电容(Cf)。此处，运算放大器210的非反相输入端子可以被输入电压信号(Vdp)。并且，可以为了方便而定义触摸输入感测电路10的输入端子211，输入端子211可以是与运算放大器215的反相输入端子相同的端子。
所述电压信号(Vdp)可以是具有周期性的信号。并且，也可以是DC成分为0的周期信号，即交流周期信号。或者，电压信号(Vdp)可以是包括频率fc成分且非周期信号的信号。
图11中通过节点(Vx，xx)流通的电流大小能够受到形成于电极片(VCOM，xx)与手指17之间的电容(Cx，xx)和结合有寄生电容(Cp，yy)的等价电容大小的影响。可以将该等价电容命名为Cxe。
触摸输入感测电路10的输入端子211可以连接到图4所示VCOM，xx。
图12显示所述周期性的所述电压信号(Vdp)的波形为无DC成分的周期性交流波形形态的例子。
图12中(a)显示交流正弦波，(b)显示交流三角波，(c)显示交流方波。各情况下，图11的运算放大器215的输出电压(Vo)输出与交流正弦波、交流三角波及交流方波相同或相似形态的波形。输出电压(Vo)可能具有不同于所述中心频率fc的频率成分，这种其他频率成分可能是(1)内在于电压信号(Vdp)的频率成分，或者是(2)随非线性传递函数从电压信号(Vdp)畸变发生的频率成分，或者是(3)通过从外部流入的噪声提供的频率成分。
此处，输出电压(Vo)的振幅可表现出与上述等价电容Cxe的大小成比例，与积分电容(Cf)的大小成反比例的倾向。因此，由于此处已预先知晓积分电容(Cf)的大小，因此可通过测定输出电压(Vo)的振幅算出等价电容Cxe的大小。并且，此处若能够预先获知寄生电容(Cp，yy)的值并排除其影响，或能够排除寄生电容(Cp，yy)引起的影响，那么还能够获知电极片(VCOM，xx)与手指17之间形成的电容(Cx，xx)值。
所述周期性电压信号(Vdp)的波形以没有DC成分的周期性交流波形的形态提供的情况下，可直接测定所述输出电压(Vo)的振幅，但也可以测定向所述输出电压(Vo)混合特定正弦波并输出的电压。这种情况下，能够只提取出输出电压(Vo)的成分中与所述正弦波相同的频率成分。可以利用与所述电压信号(Vdp)的中心频率(fc)相同的信号Sin(2πfc))作为所述正弦波。因此，能够去除所述中心频率(fc)以外的频率成分的噪声。
图13显示图12的电路中去除寄生电容(Cp，yy)影响的根据本发明一个实施例的电路结构。
运算放大器215的反相输入端子(-)的电压与非反相输入端子(-)的电压被视为相同。因此与反相输入端子(-)连接于同一节点n1的寄生电容(Cp，yy)的一侧节点n1的电压等于电压信号(Vdp)。
此处，向寄生电容(Cp，yy)的另一侧节点n2施加电压信号(Vdp)的情况下，寄生电容(Cp，yy)两端的电位差为0，因此不会通过寄生电容(Cp，yy)流通电流，因此能够像不存在寄生电容(Cp，yy)一样工作。
此处，根据实施例，寄生电容(Cp，yy)的所述另一侧节点n2可能连接于电子装置的特定节点，此处可设置开关SW3使得所述另一侧节点n2至少能够在感测触摸输入的时间区间被施加电压信号(Vdp)。
图14显示根据本发明一个实施例的向触摸输入装置与显示装置施加相同电压信号的构成。
多个不同电极片(VCOM，11/VCOM，12/VCOM，21/VCOM，22)可以均连接VCOM控制部220。
VCOM控制部220的具体构成如图14b所示。VCOM控制部220的接口端子221可以通过开关SW5连接与图11的触摸输入感测电路10相同的电路，或连接执行与此相同或相似功能的电路。或者，VCOM控制部220的接口端子221可通过开关SW5连接基准电位(Vref2)。此处，该基准电位可以是所有VCOM，xx电极在数据控制线DL与栅极控制线GL被施加图像控制信号期间共同连接的基准电位。
此处，各触摸输入感测电路10可检测各电极片(VCOM，11/VCOM，12/VCOM，21/VCOM，22)处有无触摸输入。
可设置使得各VCOM控制部220的开关SW5工作时间各异。例如，连接于VCOM，11电极的VCOM控制部220的接口端子221连接于基准电位(Vref2)期间，连接于VCOM，12电极的VCOM控制部220的接口端子221可连接到触摸输入感测电路10。虽然这种情况下VCOM，11电极不检测触摸输入，但VCOM，12电极能够检测触摸输入。
此处，各电极片和邻近所述各电极片的栅极控制线GL1，GL2，...与数据控制线DL1，DL2，...之间能够形成寄生电容(Cp，yy)。因此可根据图13说明的原理向栅极控制线GL1，GL2，...与数据控制线DL1，DL2，...施加'电压信号(Vdp)'。电压信号(Vdp)可以是与提供给触摸输入感测电路10的运算放大器215的非反相输入端子(+)的信号相同的信号。
另外，还应该向栅极控制线GL1，GL2，...与数据控制线DL1，DL2，...提供用于控制各图像像素N11，N12，....，N21，N22，...的'图像控制信号'。因此可在第一时间区间施加所述'电压信号(Vdp)'，在不重叠于所述第一时间区间的第二时间区间施加'图像控制信号'。为此，可以利用开关SW4。
例如，开关SW4在图10所示的显示部驱动信号53激活区间T4、T5连接到栅极控制线GL1，GL2，...与数据控制线DL1，DL2，...，在静电驱动信号52激活区间T2连接到电压信号(Vdp)输出端子。
以下参照图11至图14b说明根据本发明一个实施例的电子装置。
该电子装置是通过向触摸电极片(VCOM，xx)施加触摸驱动电压(Vdp)的触摸驱动信号发生部将所述触摸驱动电压施加到所述触摸电极片的电子装置，其中，所述触摸电极片(VCOM，xx)配置成与用户输入工具17之间发生触摸输入电容(Cx，xx)。此处，所述'触摸驱动信号发生部'例如可以是图13所示运算放大器215、积分电容(Cf)、电压信号(Vdp)发生部相连接的装置，但并不限定于此，实际上可对应于多种其他构成的触摸输入电路。
此处，该电子装置向形成于所述电子装置内且区别于所述触摸输入电容的第二电容(Cp，yy)的第一极(n2，GL，DL)施加对应于所述触摸驱动电压(Vdp)的电压(Vdp)。此处，所述第二电容(Cp，yy)的第二极n1可直接连接于所述触摸电极片(VCOM，xx)。
本发明的实施例所示M*N个电极片可分别引出彼此独立的电线。即，可具有M*N个电极片及分别从其引出的M*N个电线。
以下参照示出本发明实施例的附图的附图标记进行说明。
根据本发明一个实施例的触摸输入感测装置包括：触摸输入感测电极(VCOM，xx)；触摸感测部10，其连接于所述触摸输入感测电极的一个地点n1，测定触摸输入时通过所述触摸输入感测电极形成的触摸电容(Cx，xx)的变化；第二节点n2，是包含于所述触摸输入感测装置的第二节点n2，与所述一个地点n1之间形成电容(Cp，yy)；以及，电位控制部(Vdp或24)，其通过向所述第二节点提供追踪所述一个地点的电位(Vx，xx)的电位值降低所述一个地点n1与所述第二节点n2之间的电位差。
此处，所述触摸输入感测电极可以是包括图像像素(ex：N11)、传输用于控制所述图像像素的光输出的信号的控制线(ex：DL1或GL1)及所述图像像素的共同电极(VCOM，11)的画面输出装置的所述共同电极。
此处，所述第二节点可位于包括图像像素、传输用于控制所述图像像素的光输出的信号的控制线及所述图像像素的共同电极的画面输出装置的所述控制线(ex：DL1或GL1)。
此处，所述画面输出装置可以是薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD，ThinFilmTransistorLiquidCrystalDisplay)。
此处，所述触摸输入感测电极在包括多个图像像素、传输用于控制所述多个图像像素的光输出的信号的多个控制线及分割提供的用于所述多个图像像素的多个共同电极(ex：VCOM，11，VCOM，21，VCOM，31，...)的画面输出装置中，是所述多个共同电极中的第一共同电极(ex：VCOM，11)，追踪的所述电位值可以是从所述多个共同电极中通过预定方式选择的任意一个共同电极(ex：VCOM，11或VCOM，21)的电位值。
或者，所述触摸输入感测电极在包括多个图像像素、传输用于控制所述多个图像像素的光输出的信号的多个控制线及分割提供的用于所述多个图像像素的多个共同电极(ex：VCOM，11，VCOM，21，VCOM，31，...)的画面输出装置中，是所述多个共同电极中的第一共同电极(ex：VCOM，11)，追踪的所述电位值可以是所述多个共同电极(ex：VCOM，11，VCOM，21，VCOM，31，...)的电位值的平均值。
此处，所述触摸输入感测电极是包括图像像素、传输用于控制所述图像像素的光输出的信号的控制线及所述图像像素的共同电极的画面输出装置的所述共同电极，追踪的所述电位值的周期可以等于所述共同电极的周期。
此处，所述触摸感测部包括运算放大器215，所述运算放大器的第一输入端子(+)及所述第二节点被施加具有第一频率(fc)成分的信号(Vdp)，所述运算放大器的第二输入端子(-_可以与所述触摸输入感测电极连接。
本发明的另一实施例能够提供一种包括触摸输入感测装置及画面输出装置的用户设备。此处，所述触摸输入感测装置包括：1)触摸输入感测电极；2触摸感测部，其连接于所述触摸输入感测电极的一个地点，测定触摸输入时通过所述触摸输入感测电极形成的触摸电容的变化；3)第二节点，是包含于所述触摸输入感测装置的第二节点，与所述一个地点之间形成电容；以及，4)电位控制部，其通过向所述第二节点提供追踪所述一个地点的电位的电位值降低所述一个地点与所述第二节点之间的电位差。并且，所述画面输出装置包括：5)图像像素；6)传输用于控制所述图像像素的光输出的信号的控制线；以及，7)所述图像像素的共同电极。并且，所述共同电极是所述触摸输入感测电极。
<实施例：利用多个电极片的自电容方式的触摸输入感测方法及其装置>
图15为说明根据本发明一个实施例的电极片的排列及利用该电极片以自电容方式感测触摸输入的方法的示意图。
图15中的电极片配置成12个列(column)(C1～C12)与20个行(row)(R1～R20)。即，共240(＝20*12)个电极片配置成瓷砖形态或矩阵形态。
图15所示240个电极片可分别对应于图2a及图2b所示电极片(VCOM，xx)。例如，图15所示电极片可以是包含于所述TFT-LCD板的共同电极(VCOM)。但，在部分实施例的TFT-LCD板中是一张大面积的共同电极(VCOM)，而本发明的图15所示实施例中则分解成240个共同电极块提供。例如，图2a及图2b所示VCOM，xx及图4所示VCOM，11，VCOM，12，VCOM，21，VCOM，22可以是所述240个共同电极块的一部分。图15所示的所述240个共同电极可同时连接到基准电位。
图15所示实施例中，在图15所示的全部240个电极片上可以分别结合图2a或图2b中附图标记12、15、14及24指示的构成要素。该情况下，可对全部240个电极片同时检测触摸输入与否。
根据变形实施例，可将图15所示240个电极片分成多个组并按各组检测触摸输入与否。例如，图15中对应于附图标记31、32、33、34的触摸片可分别分配到第一组、第二组、第三组及第四组。即，图15中240个电极片可分别属于四个组中任意一个。虽然此处分成了四个组，但组总数可变更。
并且，图15的例子中，属于第一组的电极片周边只排列有属于其他组的电极片。
根据本发明的一个实施例，可以先检测属于第一组31的电极片附近有无触摸输入，然后按第二组32、第三组33、第四组34的顺序检测有无触摸输入。
为此可以使用多工器35，多工器可选择属于第一组、第二组、第三组、第四组的共四个触摸片中任意一个。当然，多工器35可以由未示出的控制部控制。
图15的情况下，各组分别具有共60个电极片，因此可能需要共60个多工器35。
并且，多工器35的输出端子可能连接有图2a或图2b中附图标记12、14、15、24指示的构成要素。即，多工器35的输出端子可以是与图2a或图2b所示节点n1相同的节点。
这种多工器35与附着于其输出端子的电路可集中配置在区域36。或者，可以使得彼此相邻的四个片构成的区域(ex：37)各配置一个多工器35。
根据利用图15说明的本发明一个实施例，可通过检测有无对属于第一组的电极片的触摸大致获知触摸位置。并且，可通过检测有无对属于第二组、第三组及第四组的电极片中位于大致获知的所述触摸位置附近的电极片的触摸，进一步精确获知大致获知的所述触摸位置，这是显而易见的。
例如，根据本发明一个实施例的感测方法的第一步骤，可以只对第一组、第二组、第三组、第四组中任意一个组检测有无触摸输入。例如，可以只对第一组检测有无触摸输入。此处，若只对第一组检测有无触摸输入得到的结果为区域38发生了触摸输入，那么肯定是由对应于[R3，C1]、[R3，C3]的电极片31检测到了有无触摸输入。
第二步骤中，对在第一步骤被判断为发生触摸输入的电极图案周边的相邻电极片判断有无触摸输入。例如，可进一步检测对应于上述[C1，R3]、[C3，R3]的属于电极片31周边的第二组、第三组、第四组的电极片有无触摸输入。即，可对对应于[R2，C1]、[R2，C2]、[R2，C3]、[R2，C4]、[R3，C2]、[R3，C4]、[R4，C1]、[R4，C2]、[R4，C3]、[R4，C4]的电极片32、33、34检测有无触摸输入以精确检测结果。
发明实施方式
<实施例：利用多个电极片的自电容方式的触摸输入感测方法及其装置>
图16a至图16c为说明根据本发明另一实施例的利用多个电极片以自电容方式感测触摸输入的方法的示意图。图16a中电极片的排列及构成可与图15相同。
另外，上下左右相邻的属于第一组、第二组、第三组、第四组的四个电极片之间可通过物理性的开关相互连接或彼此均分离。图16a中附图标记60表示上下左右相邻的属于第一组、第二组、第三组、第四组的四个电极图案分组成'节点集合'。以下可以将附图标记60所指的称为节点集合60。
根据本实施例的方法的第一步骤，首先，一个节点集合内上下左右彼此相邻的属于所述第一组、第二组、第三组、第四组的四个电极片通过所述开关彼此电连接。这种情况下，图16中共形成6*10＝60个节点集合。这种情况下，可分别对60个节点集合判断有无触摸输入。这是因为，包含于一个节点集合60内的四个电极片31、32、33、34彼此电连接，因此可以视为一个电极片。此时可获知大致的触摸输入位置。例如，图16a中用星号表示的部分发生触摸输入的情况下，可知触摸大致发生于节点集合NS5。
然后在第二步骤，针对被判断存在触摸输入的节点集合NS5，可分别对所述节点集合NS5内的各电极片31～34判断有无触摸输入，以精确触摸输入位置。并且，可以分别对相邻所述节点集合NS5的其他节点集合NS1～NS4、NS6～NS9内的各电极片31～34判断有无触摸输入以精确触摸输入位置。为此，至少节点集合NS1～NS9内的四个电极片之间的电连接可解除。
<实施例：利用多个电极片的互电容方式的触摸输入感测方法及其装置>
图17a至17d显示根据本发明一个实施例的能够适用利用排列成瓷砖(tile)结构的电极片以互电容方式感测触摸输入的方法的结构。以互电容方式感测触摸输入的方法原理已在图1e及图1f进行说明。
图17a的电极片可排列成与图15相同。例如，可排列成20*12矩阵结构。但，图17a是部分电极片101～104用作驱动电极片，其他电极片105用作感测电极片，通过互电容方式感测触摸输入的结构。或者，可以使得部分电极片101～104用作感测电极片，其他电极片105用作驱动电极片。
图17a中电极片共分为5个组，具体可分为第一电极片101、第二电极片102、第三电极片103、第四电极片104及第五电极片105。各电极片101～104周边分别配置有8个第五电极片105。但，边缘区域的各电极片101～104周边可分别配置3个或5个电极片105。
可以将一个第一电极片101与包围该第一电极片101的8个第五电极片105定义为一个第一区域107。图17a中可具有多个第一区域107。
此处，可通过驱动信号驱动包含于第一区域107内的所述第一电极片101。这种情况下，所述第一电极片101与所述8个第五电极片105之间可形成边缘电容，可以将此区分概念化为共8个边缘电容区域106。此处，所述8个第五电极片105例如分别具有图1f所示触摸输入感测电路，从而彼此独立感测触摸输入的情况下，能够感测分辨率非常高的触摸输入。这种电路的结构如图17e所示。
根据变形实施例，可从包含于第一区域107内的所述8个第五电极片105中依次选择一个并通过驱动信号驱动。这种情况下，所述第一电极片101与选择的所述第五电极片105之间可形成边缘电容。此处，应理解所述第一电极片101具有例如图1f所示的触摸输入感测电路，从而能够感测触摸输入。这种电路的结构如图17f所示。
图17b、图17c、图17d也同样显示。可以将一个第二电极片102与包围该第二电极片102的8个第五电极片105定义为一个第二区域108。可以将一个第三电极片103与包围该第三电极片103的8个第五电极片105定义为一个第三区域109。可以将一个第四电极片104与包围该第四电极片104的8个第五电极片105定义为一个第四区域110。
根据本发明的一个实施例，可通过大致四个步骤感测触摸输入。
第一步骤中，如图17a所述说明，通过驱动第一电极片101从包围该第一电极片101的第五电极片105获知有无触摸输入。此处，检测有无触摸输入的积分电路的电荷储存元件(ex：图17e的Cfb)可连接到所述第五电极片105，而不是连接到所述第一电极片101。
第二步骤中，如图17b所示，通过驱动第二电极片102从包围该第二电极片102的第五电极片105获知有无触摸输入。
第三步骤中，如图17c所示，通过驱动第三电极片103从包围该第三电极片103的第五电极片105获知有无触摸输入。
第四步骤中，如图17d所示，通过驱动第四电极片104从包围该第四电极片104的第五电极片105获知有无触摸输入。
通过依次执行以上四个步骤，能够提高触摸输入位置的检测分辨率。
根据本发明的另一实施例，可通过大致四个步骤感测触摸输入。
第一步骤中，如图17a所述说明，依次驱动第一电极片101周边的第五电极片105，从所述第一电极片101获知有无触摸输入。此处，检测有无触摸输入的积分电路的电荷储存元件(ex：图17f的Cfb)可连接到所述第一电极片101，而不是连接到所述第五电极片105。
第二步骤中，依次驱动第二电极片102周边的第五电极片105，从所述第二电极片102获取有无触摸输入。
第三步骤中，依次驱动第三电极片103周边的第五电极片105，从所述第三电极片103获知有无触摸输入。
第四步骤中，依次驱动第四电极片104周边的第五电极片105，从所述第四电极片104获知有无触摸输入。
通过依次执行以上四个步骤，能够提高触摸输入位置的检测分辨率。
以下，同时参照图17a、图17b及图18a说明根据本发明一个实施例的触摸输入感测装置。
图18a及图18b显示根据本发明一个实施例的触摸感测电路的实施例。
本发明的一个实施例能够提供一种包括沿垂直方向及水平方向配置成矩阵形态的多个(ex：20*12＝240个)电极片101～105的触摸输入感测装置。
尤其，所述触摸输入感测装置可包括：
第一电极片101(ex：[R2，C2])；
第二电极片102(ex：[R2，C4])；
与所述第一电极片101相邻地包围所述第一电极片101的第一组的第五电极片105(ex：[R1，C1]，[R1，C2]，[R1，C3]，[R2，C1]，[R2，C3]，[R3，C1]，[R3，C2]，[R3，C3])；
与所述第二电极片102相邻地包围所述第二电极片102的第二组的第五电极片105(ex：[R1，C3]，[R1，C4]，[R1，C5]，[R2，C3]，[R2，C5]，[R3，C3]，[R3，C4]，[R3，C5])；
第一组的触摸输入感测电路，其利用连接于所述第一组的第五电极片105的第一组的积分器15-1及Cfb1测定所述第一电极片101与所述第一组的第五电极片105之间形成的电容值；
第二组的触摸输入感测电路，其利用连接于所述第二组的第五电极片105的第二组的积分器15-2及Cfb2测定所述第二电极片102与所述第二组的第五电极片105之间形成的电容值；以及
电极片电位控制部400，其在向所述第一电极片101与所述第二电极片102中任意一个电极片施加不同于基准电位的第一电位期间，向另一电极片施加基准电位。
所述'积分器'可表示包括通过累积聚集电荷的电容的电路。
并且，从电极片电位控制部400输出的电压(Vs1(t))具有不同于基准电位的其他值的情况下，电压(Vs2(t))可具有基准电位。
此处，属于第一组的第五电极片的至少一个第五电极片(ex：[R2，C3])还可以属于第二组的第五电极片。
此处，所述第一电极片、所述第二电极片、所述第一组的第五电极片及所述第二组的第五电极片可以属于形成于所述TFT-LCD的多个分割的共同电极，其中所述TFT-LCD包括图像像素、传输用于控制所述图像像素的光输出的信号的控制线及所述图像像素的共同电极。
此处，所述第一组的第五电极片可以是包围所述第一电极片的8个第五电极片。
此处，可以使所述第一组的触摸输入感测电路仅包括一个积分器15-1，所述一个积分器在所述8个第五电极片之间切换，依次与所述8个第五电极片连接。
或者，所述第一组的触摸输入感测电路可包括分别连接于所述8个第五电极片的8个积分器15-1。
图18a显示第一电极片101仅连接一个第五电极片105与一个积分器15-1及Cfb1，但也可以连接多个第五电极片105与多个积分器15-1及Cfb1，这是显而易见的。
以下利用图17a、图17b及图18b说明从上述实施例变形的实施例。
根据本发明另一实施例的触摸输入感测装置包括：
第一触摸输入感测电路，其利用连接于所述第一电极片101的第一积分器15-1测定所述第一电极片101与所述第一组的第五电极片105、105_1、105_2之间形成的电容Cs1、Cs2的值；
第二触摸输入感测电路，其利用连接于所述第二电极片102的第二积分器15-2测定所述第二电极片102与所述第二组的第五电极片105、105_3、105_3之间形成的电容Cs3、Cs4的值；以及
电极片电位控制部400，其在向所述第一组的第五电极片与所述第二组的第五电极片中任意一个组施加不同于基准电位的第一电位(Vs1(t)、Vs2(t))期间，向另一个组施加基准电位(Vs3(t)＝Vs4(t)＝GND)。
此处，所述第一电极片、所述第二电极片、所述第一组的第五电极片及所述第二组的第五电极片可以属于形成于TFT-LCD的多个分割的共同电极，其中所述TFT-LCD包括图像像素、传输用于控制所述图像像素的光输出的信号的控制线及所述图像像素的共同电极。
此处，第一电极片101周边可按矩阵形态配置8个第五电极片。此处，所述电极片电位控制部400可以在向所述8个第五电极片中任意一个电极片(ex：105，105_1)施加不同于基准电位的第一电位(Vs1(t))期间，向另一个电极片(ex：105，105_2)施加基准电位(Vs2(t)＝GND)，可以将所述第一电位依次施加到所述8个第五电极片。
<利用码分方式的互电容方式的触摸输入感测方法及其装置>
图19显示根据本发明一个实施例的能够适用利用排列成瓷砖结构的电极片以互电容方式感测触摸输入的方法的结构。
图19的电极片的排列可与图15相同。但图15是部分电极片用作驱动电极片，其他电极片用作感测电极片，通过互电容方式感测触摸输入的结构。
图19中驱动电极片共分为四个组，具体可区分为第一驱动电极片201、第二驱动电极片202、第三驱动电极片203、第四驱动电极片204。各驱动电极片101～104周边可分别配置四个感测电极片205。但，边缘区域的各驱动电极片周边可配置1个或2个感测电极片205。
本实施例中，所有驱动电极片201～204可同时驱动。但，第一驱动电极片201、第二驱动电极片202、第三驱动电极片203、第四驱动电极片204可分别被施加不同种类的四种脉冲序列形态的驱动信号，这些驱动信号可具有彼此正交的特性。
例如，位置206发生触摸输入的情况下，连接于感测电极片205、1205的感测电路可判断为感测电极片205，1205附近发生了触摸输入。但由于感测电极片205、1205周边具有第一驱动电极片201、第二驱动电极片202及第三驱动电极片203共三个驱动电极片，因此为了获知由其中的哪个驱动电极片引发的边缘电容随所述触摸输入发生了变化，只要对如上施加到第一驱动电极片201、第二驱动电极片202及第三驱动电极片203的驱动信号赋予相互正交的特性即可。
图19所示的所有感测电极片205可分别连接各感测电路，或者可以像上述其他实施例一样将感测电极片205分为数个组并按各组依次感测的方法。采用后述方式的情况下可能需要多工器。
图20a至图20d为说明根据本发明另一实施例的检测特定电极片是否发生触摸输入事件的方法的示意图。
图20a单独显示图19所示电极片中彼此相邻配置的驱动电极片201～204及配置于其间的感测电极片205、2205。
图20b显示根据本发明一个实施例的连接于图20a所示电极片的触摸感测电路的例子。
图20c显示对第一驱动电极片201、第二驱动电极片202、第三驱动电极片203、第四驱动电极片204施加驱动输入的时间区间。图20c的实施例中，可将触摸输入感测时间区间区分为分别具有预先确定的持续时间(ex：2ms)的A-时间区间521、B-时间区间522、C-时间区间523及D-时间区间524。图20c中具有逻辑高值的区间表示相应驱动电极片被输入驱动信号的区间。
例如，第二驱动电极片202的情况下，在时间区间521、522、524期间被输入驱动信号，时间区间523不被输入驱动信号。因此，可以建模使得图20a的第二驱动电极片202与感测电极片205、2205之间在时间区间521、522、524期间形成电磁场，而时间区间523期间则不形成电磁场。
图20d显示图20b所示各时钟(clock)的接通/断开时序的例子。
可以在A-时间区间521开始前夕(ts1)、B-时间区间522开始前夕(ts2)、C-时间区间523开始前夕(ts3)及D-时间区间524开始前夕(ts4)利用开关(Sreset)复位触摸感测信号输出部。并且，可以在A-时间区间521、B-时间区间522、C-时间区间523、D-时间区间524期间启动触摸感测信号输出部后将对触摸感测信号输出部的输出电压(Vo(t))抽样的结果分别标为y[0]、y[1]、y[2]、y[3]。
此处，y[0]、y[1]、y[2]、y[3]可如下表示。
[数学式]
y[0]＝A+B+C
y[1]＝A+B+D
y[2]＝A+C+D
y[3]＝B+C+D
上述数学式中，'A'表示通过第一驱动电极片201与感测电极片2205之间形成的电容Cs1发生的触摸感测信号输出部的输出值。'A'例如表示A-时间区间521期间测定输出的值。'B'表示通过第二驱动电极片202与感测电极片2205之间形成的电容Cs2发生的触摸感测信号输出部的输出值。'C'表示通过第三驱动电极片203与感测电极片2205之间形成的电容Cs3发生的触摸感测信号输出部的输出值。'D'表示第四驱动电极片204与感测电极片2205之间形成的电容Cs4发生的触摸感测信号输出部的输出值。
触摸输入感测时间区间520结束后，可相加y[0]、y[1]、y[2]及y[3]得到值S。所述S与所述A、B、C、D具有如下关系。
S＝y[0]+y[1]+y[2]+y[3]＝3(A+B+C+D)
因此可通过如下数学式得到A、B、C、D。下述数学式中S、y[0]、y[1]、y[2]及y[3]均为能够利用触摸感测信号输出部检测得到的值。
A＝(S-3*y[3])/3，
B＝(S-3*y[2])/3，
C＝(S-3*y[1])/3，
D＝(S-3*y[0])/3。
以下，参照图20c说明根据本发明一个实施例的触摸输入信息算出方法。
该方法利用第一信息及第二信息，其中第一信息包括关于p个时间区间(T_v)的定义，第二信息是分别与所述p个时间区间(T_v)对应地定义的，包括关于选自多个(＝M)驱动电极片的N_v个驱动电极片构成的驱动电极组合(TEC_v)的定义。并且，是利用触摸感测电路600算出对所述多个驱动电极片中任意一个驱动电极片的触摸输入的信息的方法，其中触摸感测电路600包括连接于与所述多个驱动电极片相邻的感测电极片(ex：2205)的电荷储存用电容(ex：Cfb)。其中，v＝1至p的整数，p为2以上的整数。
例如，图20c的例子中，p＝4，T_1＝521，T_2＝522，T_3＝523，T_4＝524，M＝4，N_1＝3，N_2＝3，N_3＝3，N_4＝3，TEC_1＝{第一驱动电极片201，第二驱动电极片202，第三驱动电极片203}，TEC_2＝{第一驱动电极片201，第二驱动电极片202，第四驱动电极片204}，TEC_3＝{第一驱动电极片201，第三驱动电极片203，第四驱动电极片204}，TEC_4＝{第二驱动电极片202，第三驱动电极片203，第四驱动电极片204}。
此处，属于所述p个驱动电极组合的不同的驱动电极组合由不同组合的驱动电极片构成。即，TEC_1＝{201，202，203}，TEC_2＝{201，202，204}，TEC_3＝{201，203，204}，TEC_4＝{202，203，204}均为不同的组合。
该方法包括利用时间区间(T_v)期间只对属于驱动电极组合(TEC_v)的所有驱动电极片施加驱动电压且不对其余驱动电极片施加驱动电压的方式从所述触摸感测电路600获取输出值(TO_v)的步骤。
例如，参照图20c与图20d，可以在第一时间区间(T_1)521期间向属于驱动电极组合(TEC_1)的所有驱动电极片{201，202，203}施加驱动电极驱动信号。并且可以获取第一时间区间(T_1)521期间所述触摸感测电路600的输出(TO_1＝y[0])。
并且，可以在第二时间区间(T_2)522期间向属于驱动电极组合(TEC_2)的所有驱动电极片{201，202，204}施加驱动电极驱动信号。并且，可以获取第二时间区间(T_2)522期间所述触摸感测电路600的输出(TO_2＝y[1])。
并且，可以在第三时间区间(T_3)523期间向属于驱动电极组合(TEC_3)的所有驱动电极片{201，203，204}施加驱动电极驱动信号。并且，可以获取第三时间区间(T_3)523期间所述触摸感测电路600的输出(TO_3＝y[2])。
并且，可以在第四时间区间(T_4)524期间向属于驱动电极组合(TEC_4)的所有驱动电极片{202，203，204}施加驱动电极驱动信号。并且，可以获取第四时间区间(T_4)524期间所述触摸感测电路600的输出(TO_4＝y[3])。
并且，该方法可包括利用p个输出值(TO_v)算出关于所述多个驱动电极片与所述感测电极片之间形成的互电容的信息的步骤。
即，图20c的例中，可利用p＝四个输出值(y[0]，y[1]，y[2]，y[3])算出关于属于所述多个驱动电极片的任意一个驱动电极片与所述感测电极片之间的互电容的信息。因此，能够确认所述任意一个驱动电极片与所述感测电极片之间的区域发生的触摸输入。
此处，所述多个驱动电极片可排列成矩阵形态。或者以之字形排列成蜂窝结构。并且，所述感测电极片可配置在所述多个驱动电极片的附近。
此处，所述多个驱动电极片及所述感测电极片可以是区分于显示板的另外的模块，并且配置在所述显示板上。此处，所述显示板可以是TFT板及IPS板中任意一个，但不限于特定种类。
或者，所述多个驱动电极片及感测电极片可以是为显示板的工作而用作所述显示板的部件的多个分离的共同电极。此处，所述p个时间区间(T_v)期间，所述多个驱动电极片与所述感测电极片可连接到触摸感测电路600。
此处，可以使所有所述多个驱动电极片及感测电极片在所述p个时间区间(T_v)以外的时间中至少部分区间期间连接到预定的基准电位(Vref2)。
此处，所述感测电极片可与所有所述多个驱动电极片相邻。即，所述感测电极片与所述多个驱动电极片之间可不配置属于触摸板的其他任何电极片。
以下，参照图20b、图20c及图20d说明根据本发明另一实施例的触摸输入检测方法。该方法可包括：第一步骤，在第一时间区间(ex：521)期间，只对选自M个(M＝4)驱动电极片201、202，203、204的第一组合的驱动电极片201、202、203施加驱动信号，并从连接于与所述M个驱动电极片201、202、203、204电容耦合的感测电极片2205的触摸感测电路600获取第一输出值；
第二步骤，在第二时间区间(ex：522)期间，只对选自所述M个驱动电极片的第二组合的驱动电极片201、202、204施加驱动信号，并从所述触摸感测电路600获取第二输出值；以及
第三步骤，利用所述第一输出值与所述第二输出值算出关于所述M个驱动电极片中第一驱动电极片与所述感测电极片之间的区域的触摸输入的信息。
<实施例：利用配置成矩阵形态的电极片以互电容方式感测触摸输入的方法及其装置>
图21a至图21c显示根据本发明另一实施例的能够适用利用排列成瓷砖结构的电极片以互电容方式感测触摸输入的方法的结构。
图21a的电极片的排列可以与图15相同。但，图21a是部分电极片用作驱动电极片，其他电极片用作感测电极片，以互电容方式感测触摸输入的结构。
图21a中共排列有20*12＝240个电极片，这些电极片分别标有符号1～9、A～G。其中标有1、3、5、7、9、B、D、E、F、G的可全部用作驱动电极片，标有2、4、6、8、A、C的可全部用作感测电极片。
并且，标有1的驱动电极片可以全部通过内部开关彼此电连接。标有3、5、7、9、B、D、E、F、G的驱动电极片也全部如此。
并且，标有2的感测电极片可以全部通过内部开关彼此电连接。标有4、6、8、A、C的感测电极片也全部如此。
因此，排列成如图21a的构成可概念化成如图21b所示的上下延长的6个感测电极片与向左右延长的10个驱动电极片。图21b看似驱动电极片配置于第一层，感测电极片配置于第二层的双层(twolayer)方式的互电容方式的触摸板，但这是为了便于显示而已，实际上所有电极片可配置于同一层。各电极片是否配置于同一层，这可以因实施例而异。
根据本实施例，可实现由6个感测电极与10个驱动电极构成的互电容方式的触摸输入方式。
以下，参照图21a至图21c说明根据本发明一个实施例的触摸输入装置。该触摸输入装置利用在第一层配置成矩阵结构的多个电极片1～9、A～G以互电容方式感测触摸输入。并且，该触摸输入装置可包括彼此电连接所述多个电极片中位于第一列(ex：C1)的偶数行(ex：R2)的电极片与位于相邻所述第一列的第二列(ex：C2)的奇数行(ex：R1)的电极片形成的感测电极(ex：403)。并且，可包括彼此电连接所述多个电极片中位于第一行(ex：R1)的奇数列(ex：C1)的电极片与相邻所述第一行的第二行(ex：R2)的偶数列(ex：C2)行的电极片形成的驱动电极404。并且，可包括向所述驱动电极施加驱动信号的电极片电位控制部401；以及，电荷储存用电容连接于所述感测电极的触摸感测电路402。此处，触摸感测电路402可包括一个以上图1f说明的触摸输入电路。
此处，所述感测电极(ex：403)与所述驱动电极(ex：404)的交叉区域405可具有配置成矩阵形态的四个电极片，向所述驱动电极施加驱动信号的情况下，所述四个电极片中属于所述感测电极的2个电极片与所述4个电极片中属于所述驱动电极的2个电极片之间形成互电容。
此处，所述多个驱动电极片与所述感测电极片可以独立于显示板构成且配置在所述显示板上。此处，所述显示板可以是TFT板及IPS板中任意一个。
或者，所述多个驱动电极片与所述感测电极片可以是为显示板的工作而用作所述显示板的部件的多个分离的共同电极。此处，第一时间区间期间，所述多个电极片全部连接于所述电极片电位控制部或所述触摸感测电路，所述第一时间区间以外的时间中至少一部分时间区间期间，所述多个电极片全部连接预定的基准电位(Vref2)。
<实施例：在互电容方式与自电容方式之间进行转换的触摸输入方法及其触摸输入装置>
根据本发明的一个实施例，可以区分为触摸板的任何部分都未发生触摸输入的第一情况与至少一部分发生触摸输入的第二情况，针对各情况采用不同的触摸输入方式。
例如，可以在所述第一情况时采用上述自电容方式的触摸输入方法中任意一个，所述第二情况时采用上述互电容方式的触摸输入方法中任意一个。或使之相反。
图22a及图22b显示根据本发明一个实施例的触摸输入装置的触摸输入方法的转换顺序。此处，所述触摸输入装置可以是本说明书中公开的触摸输入装置中任意一个。
在步骤S201，所述触摸输入装置初始化并开始感测触摸。
在步骤S202，所述初始化时可以以自电容方式检测触摸输入。此处，所述自电容方式可以是上述自电容方式的实施例中的任意方法。
在步骤S203，判断是否检测到触摸输入。未检测到触摸输入的情况下继续以上述自电容方式检测触摸输入，检测到触摸输入的情况下通过模式转换使得以上述互电容方式检测触摸输入。
在步骤S204，通过上述互电容方式检测触摸输入。该步骤中触摸输入可不间断地继续进行。
在步骤S205，判断触摸输入是否消失。若消失，则回到步骤S202，若未消失，则可以继续以互电容方式检测触摸输入。
图22b与图22a的顺序相反，显示的流程图为所述触摸输入装置初始化并开始感测触摸时，默认以互电容方式检测触摸输入，在触摸输入连续发生期间以自电容方式检测触摸输入的实施例。
图22c显示根据本发明一个实施例的触摸输入装置的构成。以下，参照图22a至图22c说明根据本发明一个实施例的触摸输入装置。
该触摸输入装置可包括：触摸感测部810，其选择自电容方式及互电容方式中任意一个感测触摸输入；多个电极片820，其电连接于触摸感测部810且排列成矩阵形态；以及，触摸片控制部830，其控制触摸感测部810使得在第一模式以自电容方式对多个电极片820执行触摸感测，在第二模式以互电容方式对多个电极片820执行触摸感测。
此处，触摸感测部810可包括以自电容方式感测触摸输入的第一触摸感测电路811、以互电容方式感测触摸输入的第二触摸感测电路812及开关部815。触摸片控制部830根据所述第一模式及所述第二模式控制开关部815，使得可以选择性地将多个电极片820连接到第一触摸感测电路811或第二触摸感测电路812。
第一触摸感测电路811可以是图1a、图1c、图2a、图2b、图11、图13等所示的自电容方式的感测电路。第二触摸感测电路812可以是图1f、图17e、图17f、图18a、图18b、图20b等所示的互电容方式的感测电路。
此处，触摸片控制部830可以使得未感测到对多个电极片820的触摸输入的状态下以自电容方式对多个电极片820执行触摸感测，感测到对多个电极片820的触摸输入的状态下以互电容方式对多个电极片820执行触摸感测。
相反，所述触摸片控制部830可以使得未感测到对多个电极片820的触摸输入的状态下以互电容方式对多个电极片820执行触摸感测，感测到对多个电极片820的触摸输入的状态下以自电容方式对多个电极片820执行触摸感测。
此处，多个电极片820可以独立于显示板构成且配置于所述显示板上。此处，所述显示板可以是TFT板及IPS板中任意一个。
或者，多个电极片820可以是为显示板的工作而用作所述显示板的部件的多个分离的共同电极。此处，在第一时间区间期间，所述多个电极片可全部连接于所述触摸感测部，所述第一时间区间以外的时间中至少一部分的时间区间期间，所述多个电极片可全部连接于预定的基准电位(Vref2)。
以下说明根据本发明另一实施例的包括多个电极片的触摸输入装置感测触摸输入的方法。该方法可包括：所述触摸输入装置初始化的情况下利用第一感测方式检测有无对所述多个电极片的触摸输入的步骤；判断结果为有对所述多个电极片的触摸输入的情况下，利用第二感测方式检测有无对所述多个电极片的触摸输入的步骤；以及，判断结果为对所述多个电极片的触摸输入消失的情况下，利用所述第一感测方式检测有无对所述多个电极片的触摸输入的步骤。此处，可以使所述第一感测方式为自电容方式，所述第二感测方式为互电容方式，或者使所述第一感测方式为互电容方式，所述第二感测方式为自电容方式。
利用上述本发明的实施例，本发明所属领域的技术人员可以在不脱离本发明本质特性的范围内容易进行多种变更及修正。权利要求书的各权利要求的内容在能够通过本说明书理解的范围内可结合到无引用关系的其他权利要求。

Claims (18)

1.一种触摸输入感测装置，包括：
触摸输入感测电极；
触摸感测部，其连接于所述触摸输入感测电极的一个地点，测定触摸输入时通过所述触摸输入感测电极形成的触摸电容的变化；
第二节点，其包含于所述触摸输入感测装置，与所述一个地点之间形成电容；以及
电位控制部，其通过向所述第二节点提供追踪所述一个地点的电位的电位值降低所述一个地点与所述第二节点之间的电位差。
2.根据权利要求1所述的触摸输入感测装置，所述触摸输入感测电极是包括图像像素、传输用于控制所述图像像素的光输出的信号的控制线及所述图像像素的共同电极的画面输出装置的所述共同电极。
3.根据权利要求1所述的触摸输入感测装置，所述第二节点位于包括图像像素、传输用于控制所述图像像素的光输出的信号的控制线及所述图像像素的共同电极的画面输出装置的所述控制线。
4.根据权利要求3所述的触摸输入感测装置，所述控制线是用于所述图像像素的数据控制线或用于所述图像像素的栅极控制线。
5.根据权利要求2所述的触摸输入感测装置，所述画面输出装置为薄膜晶体管液晶显示器。
6.根据权利要求1所述的触摸输入感测装置，所述触摸输入感测电极是包括多个图像像素、传输用于控制所述多个图像像素的光输出的信号的多个控制线及用于所述多个图像像素的分割提供的多个共同电极的画面输出装置的所述多个共同电极中的第一共同电极，
追踪的所述电位值是从所述多个共同电极中通过预定方式选择的任意一个共同电极的电位值。
7.根据权利要求1所述的触摸输入感测装置，所述触摸输入感测电极是包括多个图像像素、传输用于控制所述多个图像像素的光输出的信号的多个控制线及用于所述多个图像像素的分割提供的多个共同电极的画面输出装置的所述多个共同电极中的第一共同电极，
追踪的所述电位值是所述多个共同电极的电位值的平均值。
8.根据权利要求1所述的触摸输入感测装置，所述触摸输入感测电极是包括图像像素、传输用于控制所述图像像素的光输出的信号的控制线及所述图像像素的共同电极的画面输出装置的所述共同电极，
追踪的所述电位值的周期等于所述共同电极的周期。
9.根据权利要求1所述的触摸输入感测装置，所述触摸感测部包括运算放大器，
所述运算放大器的第一输入端子及所述第二节点被施加具有第一频率成分的信号，
所述运算放大器的第二输入端子连接于所述触摸输入感测电极。
10.根据权利要求9所述的触摸输入感测装置，所述触摸输入感测电极是包括图像像素、传输用于控制所述图像像素的光输出的信号的控制线及所述图像像素的共同电极的画面输出装置的所述共同电极。
11.根据权利要求9所述的触摸输入感测装置，所述第二节点位于包括图像像素、传输用于控制所述图像像素的光输出的信号的制线及所述图像像素的共同电极的画面输出装置的所述控制线。
12.一种用户设备，是包括触摸输入感测装置及画面输出装置的用户设备，
所述触摸输入感测装置包括：
1)触摸输入感测电极；
2)触摸感测部，其连接于所述触摸输入感测电极的一个地点，测定触摸输入时通过所述触摸输入感测电极形成的触摸电容的变化；
3)第二节点，其包含于所述触摸输入感测装置，与所述一个地点之间形成电容；以及
4)电位控制部，其通过向所述第二节点提供追踪所述一个地点的电位的电位值降低所述一个地点与所述第二节点之间的电位差；
所述画面输出装置包括：
5)图像像素；
6)控制线，其传输用于控制所述图像像素的光输出的信号；以及
7)所述图像像素的共同电极；
所述共同电极为所述触摸输入感测电极。
13.根据权利要求12所述的用户设备，所述第二节点位于所述控制线。
14.根据权利要求13所述的用户设备，所述画面输出装置为薄膜晶体管液晶显示器。
15.根据权利要求12所述的用户设备，所述画面输出装置包括多个图像像素、传输用于控制所述多个图像像素的光输出的信号的多个控制线及用于所述多个图像像素的分割提供的多个共同电极，
所述触摸输入感测电极是所述多个共同电极中的第一共同电极，
追踪的所述电位值是从所述多个共同电极中通过预定方式选择的任意一个共同电极的电位值。
16.根据权利要求12所述的用户设备，所述画面输出装置包括多个图像像素、传输用于控制所述多个图像像素的光输出的信号的多个控制线及用于所述多个图像像素的分割提供的多个共同电极，
所述触摸输入感测电极是所述多个共同电极中的第一共同电极，
追踪的所述电位值是所述多个共同电极的电位值的平均值。
17.根据权利要求12所述的用户设备，追踪的所述电位值的周期等于所述共同电极的周期。
18.根据权利要求12所述的用户设备，所述触摸感测部包括运算放大器，
所述运算放大器的第一输入端子及所述第二节点被施加具有第一频率成分的信号，
所述运算放大器的第二输入端子连接于所述触摸输入感测电极。
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