CN106708311B - 内嵌式触控荧幕及适用于内嵌式触控荧幕的控制器 - Google Patents

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Abstract

本发明是内嵌式触控荧幕及适用于内嵌式触控荧幕的控制器。一种适用于内嵌式触控荧幕的控制器，包含共电压电路，在其输出节点产生共电压；及侦测电路，在其输出/输入节点接收感测信号。显示模式开关在显示模式为闭合，使得共电压电极设于共电压；且触控模式开关在触控模式为闭合，使得侦测电路从共电压电极接收并处理感测信号。侦测电路的全幅度电源涵盖共电压电路的全幅度电源。本发明提供的技术方案能够避免内嵌式触控荧幕的跨压问题，且不会增加芯片面积。

Description

内嵌式触控荧幕及适用于内嵌式触控荧幕的控制器
技术领域
本发明是有关一种内嵌式(in-cell)触控荧幕，特别是一种适用于自电容(self-capacitance)内嵌式触控荧幕的控制器。
背景技术
触控荧幕为一种结合触控技术与显示技术的输出/输入装置，可让使用者直接与显示物件进行互动。电容式触控面板为一种常见触控面板，其利用电容耦合效应以侦测触碰位置。当手指触碰到触控面板的表面时，相应位置的电容量会改变，因而得以侦测到触碰位置。
为了制造更薄的触控荧幕，因此使用内嵌式技术，将电容制作于显示器内部，因而得以省略一些层级。传统内嵌式触控荧幕使用共电压(VCOM)层于显示模式及触控模式。显示模式的共电压通常具有负电压位准，而触控模式在共电压层的接收(RX)电极所感应的感测信号通常具有正电压位准。因此，用于切换显示模式与触控模式的开关所使用的金属氧化物半导体(MOS)电晶体，其跨压会超过其操作电压。鉴于此，需要使用额外电路来辅助该开关，以解决(正至负)跨压问题。另一种解决跨压问题的方法是使用高操作电压的金属氧化物半导体电晶体来实施该开关。然而，上述方法皆会增加电路面积。因此，亟需提出一种新颖机制，以降低内嵌式触控荧幕的电路面积。
发明内容
鉴于上述，本发明实施例的目的之一在于提出一种适用于自电容内嵌式触控荧幕的控制器，用以避免内嵌式触控荧幕的跨压问题，且不会增加芯片面积。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
根据本发明实施例，适用于内嵌式触控荧幕的控制器包含共电压电路、显示模式开关、侦测电路及触控模式开关。共电压电路在其输出节点产生共电压。显示模式开关的第一端连接至共电压电路的输出节点，其第二端借由内嵌式触控荧幕的相应连接线而连接至共电压电极。侦测电路在其输出/输入节点接收感测信号。触控模式开关的第一端连接至侦测电路的输出/输入节点，其第二端借由内嵌式触控荧幕的相应连接线而连接至共电压电极。显示模式开关在显示模式为闭合，使得共电压电极设于共电压，且在触控模式为断开。触控模式开关在触控模式为闭合，使得侦测电路从共电压电极接收并处理感测信号，且在显示模式为断开。侦测电路的全幅度电源涵盖共电压电路的全幅度电源。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的适用于内嵌式触控荧幕的控制器，其中该内嵌式触控荧幕为自电容内嵌式触控荧幕。
前述的适用于内嵌式触控荧幕的控制器，其中该显示模式开关及该触控模式开关分别包含单一金属氧化物半导体电晶体。
前述的适用于内嵌式触控荧幕的控制器，更包含模式选择器，用以控制该显示模式开关及该触控模式开关。
前述的适用于内嵌式触控荧幕的控制器，其中该共电压电路在其输出级包含放大器。
前述的适用于内嵌式触控荧幕的控制器，其中该侦测电路在其输入级包含模拟前端，用以提供界面于该共电压电极与该侦测电路后级之间。
前述的适用于内嵌式触控荧幕的控制器，其中该共电压电路具有第一电源输入节点以接收大于或等于地电压的电压位准，且该侦测电路具有第一电源输入节点，其接收的电压位准相同于该共电压电路的第一电源输入节点所接收的电压位准；且该侦测电路具有第二电源输入节点以接收负电压，其绝对值大于或等于该共电压电路的第二电源输入节点所接收的负电压的绝对值。
前述的适用于内嵌式触控荧幕的控制器，其中该共电压电路的第一电源输入节点接收正电压，且该共电压电路的第二电源输入节点接收该负电压；该侦测电路的第一电源输入节点接收该正电压，且该侦测电路的第二电源输入节点接收该负电压。
前述的适用于内嵌式触控荧幕的控制器，其中该共电压电路的第一电源输入节点接收地电压，且该共电压电路的第二电源输入节点接收该负电压；该侦测电路的第一电源输入节点接收地电压，且该侦测电路的第二电源输入节点接收该负电压。
前述的适用于内嵌式触控荧幕的控制器，其中该共电压电路的第一电源输入节点接收地电压，且该共电压电路的第二电源输入节点接收第一负电压；该侦测电路的第一电源输入节点接收地电压，且该侦测电路的第二电源输入节点接收第二负电压，其绝对值大于该第一负电压的绝对值。
本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。
一种内嵌式触控荧幕包含：共电压层，包含多个共电压电极，在触控模式时，所述共电压电极作为感测点，在显示模式时，所述共电压电极连接至共电压；多个连接线，分别连接至所述共电压电极；共电压电路，在其输出节点产生该共电压；显示模式开关，其第一端连接至该共电压电路的输出节点，其第二端借由相应连接线而连接至该共电压电极；侦测电路，在其输出/输入节点接收感测信号；及触控模式开关，其第一端连接至该侦测电路的输出/输入节点，其第二端借由相应连接线而连接至该共电压电极；其中该显示模式开关在显示模式为闭合，使得该共电压电极设于该共电压，且在触控模式为断开；其中该触控模式开关在触控模式为闭合，使得该侦测电路从该共电压电极接收并处理该感测信号，且在显示模式为断开；其中该侦测电路的全幅度电源涵盖该共电压电路的全幅度电源。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的内嵌式触控荧幕，其中该内嵌式触控荧幕为自电容内嵌式触控荧幕。
前述的内嵌式触控荧幕，其中该显示模式开关及该触控模式开关分别包含单一金属氧化物半导体电晶体。
前述的内嵌式触控荧幕，更包含模式选择器，用以控制该显示模式开关及该触控模式开关。
前述的内嵌式触控荧幕，其中该共电压电路在其输出级包含放大器。
前述的内嵌式触控荧幕，其中该侦测电路在其输入级包含模拟前端，用以提供界面于该共电压电极与该侦测电路后级之间。
前述的内嵌式触控荧幕，其中该共电压电路具有第一电源输入节点以接收大于或等于地电压的电压位准，且该侦测电路具有第一电源输入节点，其接收的电压位准相同于该共电压电路的第一电源输入节点所接收的电压位准；且该侦测电路具有第二电源输入节点以接收负电压，其绝对值大于或等于该共电压电路的第二电源输入节点所接收的负电压的绝对值。
前述的内嵌式触控荧幕，其中该共电压电路的第一电源输入节点接收正电压，且该共电压电路的第二电源输入节点接收该负电压；该侦测电路的第一电源输入节点接收该正电压，且该侦测电路的第二电源输入节点接收该负电压。
前述的内嵌式触控荧幕，其中该共电压电路的第一电源输入节点接收地电压，且该共电压电路的第二电源输入节点接收该负电压；该侦测电路的第一电源输入节点接收地电压，且该侦测电路的第二电源输入节点接收该负电压。
前述的内嵌式触控荧幕，其中该共电压电路的第一电源输入节点接收地电压，且该共电压电路的第二电源输入节点接收第一负电压；该侦测电路的第一电源输入节点接收地电压，且该侦测电路的第二电源输入节点接收第二负电压，其绝对值大于该第一负电压的绝对值。
借由上述技术方案，本发明至少具有下列优点：本发明能够避免内嵌式触控荧幕的跨压问题，且不会增加芯片面积。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1显示本发明实施例的自电容内嵌式触控荧幕的透视图。
图2显示图1的共电压层的俯视图。
图3显示适用于图1的内嵌式触控荧幕的控制器的示意图。
图4A至图4C显示本发明特定实施例的图3的控制器的电路图。
【主要元件符号说明】
100：自电容内嵌式触控荧幕 11：闸极线
13：源极线 15：共电压层
151：共电压电极 152：连接线
300：控制器 31：共电压电路
311：输出节点 312：放大器
313：第一电源输入节点 314：第二电源输入节点
32：显示模式开关 33：模式选择器
34：侦测电路 341：输出/输入节点
342：模拟前端 343：第一电源输入节点
344：第二电源输入节点 35：触控模式开关
G：闸极 S：源极
VCOM：共电压 AFE：模拟前端
VDDA：正电压 NVDDA：负电压
NVDDA1：第一负电压 NVDDA2：第二负电压
GND：地电压
具体实施方式
图1显示本发明实施例的自电容(self-capacitance)内嵌式触控荧幕100的透视图。自电容内嵌式触控荧幕(以下简称内嵌式触控荧幕)100主要包含闸极(G)线11、源极(S)线13及共电压(VCOM)层15，由下而上彼此隔离。为了简洁起见，自电容内嵌式触控荧幕100的一些元件未显示于图式中。例如，液晶层可设于共电压层15之上。闸极线11横向或列向设置，源极线13则纵向或行向设置。
图2显示图1的共电压层15的俯视图。在本实施例中，共电压层15分割为多个共电压电极151，排列为阵列行式，如图2所例示。多条连接线152分别连接所述共电压电极151。在触控模式时，共电压电极151作为感测点(或接收(RX)电极)；且在显示模式时，共电压电极151连接至共电压(例如直流电压)。
图3显示适用于图1的自电容内嵌式触控荧幕100的控制器300的示意图。在本实施例中，控制器300包含共电压电路31，产生共电压VCOM于其输出节点311。控制器300还包含显示模式开关32，其第一端连接至共电压电路31的输出节点311，其第二端借由相应连接线152而连接至共电压电极151。在显示模式，模式选择器33控制显示模式开关32使其闭合(closed)，使得共电压电极151设于共电压VCOM。另一方面，在触控模式，模式选择器33控制显示模式开关32使其断开(open)。
本实施例的控制器300更包含侦测电路34，在其输出/输入节点341接收感测信号，用于输出传送(TX)信号并侦测触碰事件。控制器300还包含触控模式开关35，其第一端连接至侦测电路34的输出/输入节点341，其第二端借由相应连接线152而连接至共电压电极151。在触控模式，模式选择器33控制触控模式开关35使其闭合，使得侦测电路34可从共电压电极151接收并处理感测信号。另一方面，在显示模式，模式选择器33控制触控模式开关35使其断开。值得注意的是，显示模式开关32与制触控模式开关35分别可使用单一金属氧化物半导体(MOS)电晶体来实施，不像传统触控荧幕需使用额外的电路。
图4A显示本发明第一特定实施例的图3的控制器300的电路图。在本实施例中，共电压电路31在其输出级包含放大器312，例如运算放大器。侦测电路34在其输入级包含模拟前端(analog front-end,AFE)342，用以提供界面于共电压电极151与侦测电路34后级(例如模拟至数字转换器)之间。根据本实施例的特征之一，共电压电路31的放大器312具有第一电源输入节点313以接收正电压VDDA，且具有第二电源输入节点314以接收负电压NVDDA。因此，放大器312的电源输入跨越正电压VDDA至负电压NVDDA，其全幅度电源为VDDA-NVDDA。另一方面，侦测电路34的模拟前端342具有第一电源输入节点343以接收正电压VDDA，且具有第二电源输入节点344以接收负电压NVDDA。因此，模拟前端342的电源输入跨越正电压VDDA至负电压NVDDA，其全幅度电源为VDDA-NVDDA。借此，共电压电路31的放大器312的全幅度电源大约相同于侦测电路34的模拟前端342的全幅度电源。
由于全幅度电源VDDA-NVDDA涵盖显示模式的共电压的电压位准，且涵盖触控模式的共电压电极151的感测信号的电压位准，因而得以避免跨压问题。
图4B显示本发明第二特定实施例的图3的控制器300的电路图。图4B的电路类似于图4A的电路，其差异说明如下。共电压电路31的放大器312具有第一电源输入节点313以接收地电压GND，且具有第二电源输入节点314以接收负电压NVDDA。因此，放大器312的电源输入跨越地电压GND至负电压NVDDA，其全幅度电源为0-NVDDA(或-NVDDA)。另一方面，侦测电路34的模拟前端342具有第一电源输入节点343以接收地电压GND，且具有第二电源输入节点344以接收负电压NVDDA。因此，模拟前端342的电源输入跨越地电压GND至负电压NVDDA，其全幅度电源为0-NVDDA(或-NVDDA)。借此，共电压电路31的放大器312的全幅度电源大约相同于侦测电路34的模拟前端342的全幅度电源，因而使得自电容内嵌式触控荧幕100得以避免跨压问题。
图4C显示本发明第三特定实施例的图3的控制器300的电路图。图4C的电路类似于图4A的电路，其差异说明如下。共电压电路31的放大器312具有第一电源输入节点313以接收地电压GND，且具有第二电源输入节点314以接收第一负电压NVDDA1。因此，放大器312的电源输入跨越地电压GND至第一负电压NVDDA1，其全幅度电源为0-NVDDA(或-NVDDA)。另一方面，侦测电路34的模拟前端342具有第一电源输入节点343以接收地电压GND，且具有第二电源输入节点344以接收第二负电压NVDDA2(其中，NVDDA2的绝对值大于NVDDA1的绝对值)。因此，模拟前端342的电源输入跨越地电压GND至第二负电压NVDDA2，其全幅度电源为0-NVDDA2(或-NVDDA2)。借此，侦测电路34的模拟前端342的全幅度电源大于共电压电路31的放大器312的全幅度电源，因而使得自电容内嵌式触控荧幕100得以避免跨压问题。
一般来说，侦测电路34的模拟前端342的全幅度电源涵盖共电压电路31的放大器312的全幅度电源。换句话说，共电压电路31的放大器312的全幅度电源位于侦测电路34的模拟前端342的全幅度电源的范围内。
共电压电路31的放大器312具有第一电源输入节点313以接收大于或等于地电压GND的电压位准，且侦测电路34的模拟前端342具有第一电源输入节点343，其接收的电压位准相同于第一电源输入节点313所接收的电压位准。侦测电路34的模拟前端342具有第二电源输入节点344以接收负电压，其绝对值大于或等于放大器312的第二电源输入节点314所接收的负电压的绝对值。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (20)

1.一种适用于内嵌式触控荧幕的控制器，其特征在于包含：
共电压电路，在其输出节点产生共电压；
显示模式开关，其第一端连接至该共电压电路的输出节点，其第二端借由该内嵌式触控荧幕的相应连接线而连接至共电压电极；
侦测电路，在其输出/输入节点接收感测信号；及
触控模式开关，其第一端连接至该侦测电路的输出/输入节点，其第二端借由该内嵌式触控荧幕的相应连接线而连接至该共电压电极；
其中该显示模式开关在显示模式为闭合，使得该共电压电极设于该共电压，且在触控模式为断开；
其中该触控模式开关在触控模式为闭合，使得该侦测电路从该共电压电极接收并处理该感测信号，且在显示模式为断开；
其中该侦测电路的全幅度电源涵盖该共电压电路的全幅度电源。
2.根据权利要求1所述的适用于内嵌式触控荧幕的控制器，其特征在于：其中该内嵌式触控荧幕为自电容内嵌式触控荧幕。
3.根据权利要求1所述的适用于内嵌式触控荧幕的控制器，其特征在于：其中该显示模式开关及该触控模式开关分别包含单一金属氧化物半导体电晶体。
4.根据权利要求1所述的适用于内嵌式触控荧幕的控制器，其特征在于：更包含模式选择器，用以控制该显示模式开关及该触控模式开关。
5.根据权利要求1所述的适用于内嵌式触控荧幕的控制器，其特征在于：其中该共电压电路在其输出级包含放大器。
6.根据权利要求1所述的适用于内嵌式触控荧幕的控制器，其特征在于：其中该侦测电路在其输入级包含模拟前端，用以提供界面于该共电压电极与该侦测电路后级之间。
7.根据权利要求1所述的适用于内嵌式触控荧幕的控制器，其特征在于：其中该共电压电路具有第一电源输入节点以接收大于或等于地电压的电压位准，且该侦测电路具有第一电源输入节点，其接收的电压位准相同于该共电压电路的第一电源输入节点所接收的电压位准；且该侦测电路具有第二电源输入节点以接收负电压，其绝对值大于或等于该共电压电路的第二电源输入节点所接收的负电压的绝对值。
8.根据权利要求7所述的适用于内嵌式触控荧幕的控制器，其特征在于：其中该共电压电路的第一电源输入节点接收正电压，且该共电压电路的第二电源输入节点接收该负电压；该侦测电路的第一电源输入节点接收该正电压，且该侦测电路的第二电源输入节点接收该负电压。
9.根据权利要求7所述的适用于内嵌式触控荧幕的控制器，其特征在于：其中该共电压电路的第一电源输入节点接收地电压，且该共电压电路的第二电源输入节点接收该负电压；该侦测电路的第一电源输入节点接收地电压，且该侦测电路的第二电源输入节点接收该负电压。
10.根据权利要求7所述的适用于内嵌式触控荧幕的控制器，其特征在于：其中该共电压电路的第一电源输入节点接收地电压，且该共电压电路的第二电源输入节点接收第一负电压；该侦测电路的第一电源输入节点接收地电压，且该侦测电路的第二电源输入节点接收第二负电压，其绝对值大于该第一负电压的绝对值。
11.一种内嵌式触控荧幕，其特征在于包含：
共电压层，包含多个共电压电极，在触控模式时，所述共电压电极作为感测点，在显示模式时，所述共电压电极连接至共电压；
多个连接线，分别连接至所述共电压电极；
共电压电路，在其输出节点产生该共电压；
显示模式开关，其第一端连接至该共电压电路的输出节点，其第二端借由相应连接线而连接至该共电压电极；
侦测电路，在其输出/输入节点接收感测信号；及
触控模式开关，其第一端连接至该侦测电路的输出/输入节点，其第二端借由相应连接线而连接至该共电压电极；
其中该显示模式开关在显示模式为闭合，使得该共电压电极设于该共电压，且在触控模式为断开；
其中该触控模式开关在触控模式为闭合，使得该侦测电路从该共电压电极接收并处理该感测信号，且在显示模式为断开；
其中该侦测电路的全幅度电源涵盖该共电压电路的全幅度电源。
12.根据权利要求11所述的内嵌式触控荧幕，其特征在于：其中该内嵌式触控荧幕为自电容内嵌式触控荧幕。
13.根据权利要求11所述的内嵌式触控荧幕，其特征在于：其中该显示模式开关及该触控模式开关分别包含单一金属氧化物半导体电晶体。
14.根据权利要求11所述的内嵌式触控荧幕，其特征在于：更包含模式选择器，用以控制该显示模式开关及该触控模式开关。
15.根据权利要求11所述的内嵌式触控荧幕，其特征在于：其中该共电压电路在其输出级包含放大器。
16.根据权利要求11所述的内嵌式触控荧幕，其特征在于：其中该侦测电路在其输入级包含模拟前端，用以提供界面于该共电压电极与该侦测电路后级之间。
17.根据权利要求11所述的内嵌式触控荧幕，其特征在于：其中该共电压电路具有第一电源输入节点以接收大于或等于地电压的电压位准，且该侦测电路具有第一电源输入节点，其接收的电压位准相同于该共电压电路的第一电源输入节点所接收的电压位准；且该侦测电路具有第二电源输入节点以接收负电压，其绝对值大于或等于该共电压电路的第二电源输入节点所接收的负电压的绝对值。
18.根据权利要求17所述的内嵌式触控荧幕，其特征在于：其中该共电压电路的第一电源输入节点接收正电压，且该共电压电路的第二电源输入节点接收该负电压；该侦测电路的第一电源输入节点接收该正电压，且该侦测电路的第二电源输入节点接收该负电压。
19.根据权利要求17所述的内嵌式触控荧幕，其特征在于：其中该共电压电路的第一电源输入节点接收地电压，且该共电压电路的第二电源输入节点接收该负电压；该侦测电路的第一电源输入节点接收地电压，且该侦测电路的第二电源输入节点接收该负电压。
20.根据权利要求17所述的内嵌式触控荧幕，其特征在于：其中该共电压电路的第一电源输入节点接收地电压，且该共电压电路的第二电源输入节点接收第一负电压；该侦测电路的第一电源输入节点接收地电压，且该侦测电路的第二电源输入节点接收第二负电压，其绝对值大于该第一负电压的绝对值。
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