CN109426403B - 触控屏设备及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种触控屏设备及其操作方法，其中触控屏设备包含显示器和电容式触控传感器。该设备具有操作模式，在该操作模式中，单次触控传感器测量由在不同显示周期中进行的多次电荷累积构成，‘H‑sync’及其时间窗口由开关‘S1’限定，从驱动脉冲边沿‘drive’开始不同时延0、Δt1和(Δt1+Δt2)，驱动脉冲边沿引起的电荷转移会被累积。通过把测量细分为多次电荷累积，每个显示周期中执行触控传感器测量所需的时间总量可以减少，以避免与因显示引起的高噪声同时发生。

Description

触控屏设备及其操作方法

技术领域

本申请涉及与显示器集成以形成触控屏的电容式触控传感器。

背景技术

以下简称为触控传感器的电容式触控传感器可以在表面上检测物体（诸如用户的手指或触笔）的接近或触控的存在和位置。触控传感器通常与显示器组合以产生触控屏。触控屏使用户能够通过图形用户界面（GUI）直接与屏幕上显示的内容互动，而不是间接使用鼠标或触控板进行互动。例如，触控传感器可以附接到或者作为移动电话，平板电脑或笔记本电脑的一部分。

触控传感器可以分为网格和矩阵类型。在矩阵类型中，电极阵列被布置在彼此电隔离的表面上，使得阵列中的每个电极提供其自身的触控信号。因此，矩阵式触控传感器自然地适合于需要触敏按钮阵列的情况，例如在控制界面，数据输入界面或计算器中。在网格类型中，有两组一般配置为彼此正交的平行电极，通常称为X和Y电极。多个节点由X和Y电极对的交叉点（如平面图所示）所定义，其中节点的数量是X电极和Y电极的数量的乘积。网格式触控传感器通常用于移动电话，绘图板等的触控屏。在早先的设计中，X和Y电极被布置在介电层的两侧，因此它们彼此垂直地偏移了介电层的厚度，垂直的意义为正交于堆叠层的平面。在较近期的设计中，为了减小堆叠厚度，X和Y电极被沉积在介电层的同一侧，即在单一层中，以在交叉点处局部沉积的介电材料薄膜来避免在X和Y电极之间短路。在US2010/156810A1中公开了这种单电极层设计，其全部内容通过引用纳入了本文。

触控传感器还可以分为自电容和互电容类型。

在自电容的测量中，被测量的电容在介电触控面板下方的电极与触控手指，触笔等之间，或者更确切地说，所述触控增加所述电极的电容对形成该触控IC测量电路的一部分的测量电容器的充电的影响。因此，所述手指和电极可以被认为是作为以所述触控面板为介电的电容器的极板。

在互电容的测量中，相邻的电极对被布置在触控面板的下方，并形成名义上的电容器极板。触控者以触控物，其可以是有效的介电材料（例如干的手指或塑料触笔），或在某些情况下可能是导电的（例如湿手指或金属触针）通过替换环境（即在大多数情况下是空气，但可能是水或某些其它气体或液体）来改变与电极对相关的电容。电极对中的一个由驱动信号（例如脉冲串）驱动，并且该对的另一个电极感测该驱动信号。触控的效应是衰减或放大在感测电极处接收到的驱动信号，即影响在感测电极处收集的电荷量。驱动电极和感测电极之间的互电容的变化提供了测量信号。要注意的是，在互电容网格传感器中，存在将驱动电极标记为X电极和感测电极作为Y电极的惯例，尽管该选择是随意的。一个也许是较为清晰的经常使用的标记是类似于电信符号，将驱动电极标记为传输的“Tx”，并将感应电极标记为“Rx”，尽管该标签当然是特定于互电容的测量。

目前用于移动电话的工业标准触控屏是通过操作相同的触控传感器，来进行自电容和互电容的测量，因为两者都有利于获得关于触控的可以用于后期处理的附加信息以提高诠释的可靠性。例如，通过比较互电容和自电容的测量结果，可以推测是否存在湿气。

目前，最常见的与触控传感器集成以形成触控屏的显示技术是薄膜晶体管（TFT）液晶显示器（LCD）和有机发光二极管（OLED）显示器，并且触控传感器设计是网格设计，其被操作以进行自电容和互电容测量。。

目前亟待解决的一个问题，也是本发明所要解决的问题之一，即，在触控屏具有更高显示分辨率的同时，如何让堆叠更为轻薄。轻薄和更高显示分辨率这两个因素，让触控传感器信号的采集变得越发困难，触控感测相对于显示周期定时发生在显示周期的显示噪声（即显示信号）最少的时候。具体而言，在每个显示周期中，在尽可能远离水平同步（H-sync）脉冲（其用于驱动显示像素行）的时隙中进行触控感测的测量，此时显示噪声最少。

更薄的堆叠表明显示器的电极层更靠近触控传感器的电极层，因此它们的耦合更强，而这意味着触控传感器的显示噪声变得更大。更薄的堆叠还说明了两个触控传感器的电极层之间的垂直间隔较小，从而这两个电极层会具有较大的互电容，因此对触控传感器的充电和放电需要更长的时间，即，测量会变得更慢。较厚堆叠上的充电时间可能是500ns，而较薄堆叠的充电时间可能会增加至1μs或2μs，或者更长。更高的显示分辨率意味着每帧需要处理更多的显示行和列，使得必须适合60Hz刷新率（即间隔16.67ms刷新一次）的驱动脉冲的数量增加。由于显示驱动信号更多地占用了每次刷新的时间，因此适合于采集触控感测信号的显示噪声相对低的时间较少。

在OLED（有机发光二极管）触控屏中，显示电极和覆盖的触控感测电极之间的主要耦合位于显示源（即阴极）层和触控感测（Y）层之间，因为它们的导电性功能相互平行，且在显示堆叠中垂直分隔一小段距离。

因此，随着显示器演进为具有更高分辨率，且触控传感器布置得越来越接近显示器层，亟需一种能够让触控传感器与显示器结合操作的触控屏设计。

发明内容

根据本申请的一个方面，提供一种包含显示器和电容式触控传感器的触控屏设备，所述设备包括：

显示驱动信号发生器，其可操作地以一定频率向所述显示器输出显示驱动信号，使得所述显示器被周期性地驱动以在显示器的显示区域上形成图像帧，每个图像帧由多个显示驱动周期产生；

一组传感器电极，其限定了触敏区域，所述触敏区域与所述显示区域至少部分范围相同；

驱动脉冲发生器，其可操作地向至少一些所述传感器电极提供驱动脉冲；

至少一个采样电容器，用于累积来自至少一些所述传感器电极的电荷，该电荷是通过传感器电极之间（互电容的情况）或加于传感器电极（自电容的情况）的由驱动脉冲的边沿引发的电容性耦合而产生；

采样开关，其开关状态能够让电荷累积发生在至少一个所述采样电容器上；

电压读取器，用于测量与至少一个所述采样电容器上的电荷累积相关的电压；以及

控制器，其可操作地根据操作模式执行电容式触控传感器测量，在所述操作模式中，单次触控传感器测量是由多个至少第一和第二电荷累积构成，所述至少第一和第二电荷累积分别发生在不同的显示周期，且具有距离驱动脉冲的边沿不同的第一和第二时延，而所述驱动脉冲的边沿引起的电荷转移会被累积。

在涉及矩阵型触控传感器的实施例中，传感器电极可以包括一组X传感器电极和一组Y传感器电极，二者彼此交叉布置以形成用于执行互电容测量的感测节点的二维阵列。于是前述设备可以可操作地工作在互电容测量模式，在该模式中：驱动脉冲发生器可操作地向X传感器电极提供驱动脉冲；采样电容器可操作地累积来自Y电极的电荷，该电荷是通过由X驱动脉冲的边沿引发的交叉的X传感器电极和Y传感器电极之间的感测节点处的电容性耦合而产生。前述设备还可以可操作地工作在自电容测量模式，在该模式中：驱动脉冲发生器可操作地向X传感器电极和Y传感器电极提供驱动脉冲；采样电容器可操作地累积来自X传感器电极和Y传感器电极的电荷，该电荷是通过传感器电极和触摸动作之间的由驱动脉冲引发的电容性耦合而产生。

在涉及栅格型触摸传感器的实施例中，前述设备可以可操作地工作在自电容测量模式，在该模式中：驱动脉冲发生器可操作地向传感器电极提供驱动脉冲；采样电容器可操作地累积来自传感器电极的电荷，该电荷是通过传感器电极和触摸动作之间的由驱动脉冲引发的电容性耦合而产生。

在所述操作模式中，利用多次时延来进行多次电荷累积，其次数选自：2、3、4、5、6、7、8、9、10或更高。

在每次触控传感器测量的操作模式中，电荷累积或每次电荷累积由以下之一引发：正向驱动脉冲边沿、负向驱动脉冲边沿、正向和负向驱动脉冲边沿。

在一些实施例中，在所述操作模式中，各时延大致相等。在其他实施例中，在所述操作模式中，各时延不相等，特别地，可以选择各时延以提供电荷累积，并因此提供大致相等的电压值。因此对于典型的呈指数增长的电荷累积，越接近指数上升开始的累积时间跨度会比后面那些累积的时间跨度短，在后面的累积中，电荷累积的速度变缓。

在一些实施例或者能够，为了执行所述操作模式，所述控制器用于通过提前显示周期内驱动脉冲边沿出现的时间，改变不同电荷累积之间的时延。

在一些实施例中，控制器可操作地控制采样开关的开关状态，使得每次电荷累积在一个显示周期结束且下一个显示周期开始之前（优选为恰好之前）完成，以避免收集到与下一个显示周期开始相关的噪声，同时也利用到了每个显示周期结束时出现的噪声较低这一特点。这里，“恰好之前”意味着采样开关在由下一个显示周期的开始触发的任何噪声之前改变状态，使得这个噪声不会被收集到电荷累积中。

前述设备还可以设置有复位开关，其开关状态改变了由驱动脉冲引发的电荷的转移，使其偏离采样电容器。于是，在所述操作模式中，控制器可操作地控制复位开关的开关状态，以便在采样开关处于不能进行电荷积累的开关状态时，改变驱动脉冲引发的电荷的转移，使其偏离采样电容器。

前述设备还可以设置有显示电极，其用于接收显示驱动信号，并把它们分配到显示区域上以形成图像帧。显示电极具有相对于传感器电极的、明显的且不期望的电容性耦合，传感器电极相对于电容式触控传感器是噪声源。控制器用于在每个显示周期中临时分离显示驱动信号和电荷累积。

根据本申请的另一方面，提供一种操作包含显示器和电容式触控传感器的触控屏设备的方法，所述显示器具有显示区域，所述电容式触控传感器包括限定了触敏区域的一组传感器电极，所述触敏区域与所述显示区域至少部分范围相同，所述方法包括：

以一定频率向所述显示器输出显示驱动信号，使得所述显示器被周期性地驱动以在显示器的显示区域上形成图像帧，每个图像帧由多个显示驱动周期产生；

向至少一些所述传感器电极提供驱动脉冲；

累积来自至少一些所述传感器电极的电荷，该电荷是通过传感器电极之间或加于传感器电极的由采样电容器上驱动脉冲的边沿引发的电容性耦合而产生；

开关采样开关，以限定在采样电容器上累积电荷的时间窗口；

测量与采样电容器上的电荷累积相关的电压；

根据操作模式来执行电容式触控传感器测量，在该操作模式中，单次触控传感器测量是由多个至少第一和第二电荷累积构成，所述至少第一和第二电荷累积分别发生在不同的显示周期，且具有距离驱动脉冲的边沿不同的第一和第二时延，而所述驱动脉冲的边沿引起的电荷转移会被累积。

附图说明

下面通过参考附图中示出的示例性实施例来进一步描述本发明。

图1示出了具有示例性控制器的示例性触控传感器；

图2A示出了堆叠式（on-stack）触控屏的框图，其中，与传感器功能相关的层在物理上与显示功能相关的层分开，且在功能上也独立于与显示功能相关的层；

图2B示出了内嵌式（in-cell）触控屏的框图，其中，与传感器功能相关的层和与显示功能相关的层交错并排和/或共用；

图3是根据本申请实施例的示例性触控传感器的平面示意图；

图4A和图4B是穿过触控面板的示意性横截面图，其分别示出了没有触摸以及有触摸的情况下互电容测量期间的电场分布；

图5是穿过触控面板的示意性横截面图，示出了自电容测量期间的电场分布；

图6是图3的网格型触控传感器10的低索引的X线和Y线、以及电荷测量或采集电路的一些主要部分的示意性平面图；

图7是比图6更为详细地示出了单个节点的电荷测量电路的示意性电路图；

图8是示出了在常规的操作模式期间，与显示驱动信号有关的触控传感器信号的采集的示意性时序图；

图9示出了在图8的常规操作模式中采样周期‘δt’期间如何采集电荷‘C’以在采集周期结束时能够累积电荷‘Cm’；

图10是示出了在本申请的新的操作模式期间，与触控屏的显示驱动信号有关的触控传感器信号的采集的示意性时序图；

图11示出了在图10的新操作模式中，使用采样持续时间Δt₁、Δt₂和Δt₃，如何在多个不同H-sync周期的各自部分中收集电荷‘C’，其中每个采样持续时间Δt₁、Δt₂和Δt₃与不同H-sync周期相关，并且结果是，累计的电荷‘Cm’分别由ΔC₁、ΔC₂和ΔC₃三次信号影响组成；

图12示出了本公开的on-stack LCD实施例的传感器和显示器堆叠；

图13示出了本公开的上置式(on-cell) LCD实施例的传感器和显示器堆叠；

图14示出了本公开的混合in-cell LCD的实施例的传感器和显示器堆叠；

图15示出了本公开的另一个混合in-cellLCD的实施例的传感器和显示器堆叠；

图16示出了本公开的on-stack OLED的实施例的传感器和显示器堆叠；

图17示出了本公开的混合in-cell OLED的实施例的传感器和显示器堆叠；

图18示出了本公开的另一个混合in-cell OLED的实施例的传感器和显示器堆叠；

图19A是根据本公开的实施例的手持式触控屏计算装置的前部的示意图；

图19B是图19A的手持式触控屏计算装置的后部的示意图；

图20是图19A和图19B的计算装置的功能组件的框图。

具体实施方式

在下面的详细描述中，为了说明而非限制，阐述了具体细节以便更好地理解本公开。对于本领域技术人员显而易见的是，本公开可以在脱离这些具体细节的其它实施例中实践。

图1示出了示例性显示器8和具有控制器12的触控传感器10，该控制器12结合了触控传感控制器和显示控制器。触控传感控制器在本领域中通常被称为触控集成电路（触控IC）或触控传感器/屏幕控制器/芯片（TSC）。触控传感器10结合其控制器12可以检测在触控传感器10的触敏区域内的触控的存在和位置或物体的接近度。触控传感器10可以包括一个或多个触敏区域。触控传感器10可以包括可以单层或多层布置的电极阵列。该电极阵列通常是导电材料，其每一层都沉积在形成衬底的介电材料上，该衬底用于例如支撑和/或提供合适的沉积表面。在下文中，在描述触控传感功能时，控制器有时被称为触控传感控制器或触控传感及显示控制器。

每个电极可以是所需布图形式的导电材料区域。作为示例而非限制，电极可以由因在可见光区域是透明的而被选择用于显示器应用的氧化铟锡（ITO）制成。由导电材料覆盖的电极面积的比例可以根据设计而变化，这个百分比在本领域中有时被称为填充百分比。作为示例而非限制，电极可以由金属或金属材料或其它导电材料制成，例如铜，银或铜基或银基材料或硅化物。在金属中产生所需布图的必要精细结构有时称为细线金属（FLM）。除了布图形状之外，导电材料还可以被细网线化，其中网线中的孔的尺寸被设置为于垂直于触控传感器的平面的方向，与下层的显示器（例如OLED显示器）的发光体重合。本公开涵盖由任何合适的导电材料制成的，由任何合适图案的填充百分比形成的任何合适的形状的任何合适的符合规格的电极。

在本公开的实施例中，显示器和触控传感器被制造为包括以特定顺序沉积或以其他方式制造的多个层的分层结构。该分层结构在本领域中被称为堆叠。在一些实施例中，该触控屏和显示器层形成单一堆叠，有时被称为集成式触控屏。或者，触控屏可以由分别的传感器堆叠和分别的显示器堆叠制成，其中两个堆叠以一些合适的方式合一为独立的子组件，例如，通过合适的粘合。该堆叠可以包括衬底（或多个衬底）和形成触控传感器10的电极的导电材料。

显示器堆叠的层使显示屏幕能够产生多色或单色图像。层的数量，类型和并列取决于显示屏的类型。例如，LCD将具有与OLED显示器不同的层和层序列。为了形成触控屏，通常会将触控传感器放置在显示器堆叠之上，在它们各自的制成之后被布置在一起集成为一个堆叠或两个分开的堆叠。

作为示例而非限制，该堆叠可以包括在显示器堆叠的触控面板下方的第一层光学透明粘合剂（OCA）。该触控面板可以是透明的并且由适于重复触碰的弹性材料制成，例如玻璃材料或塑料材料。合适的玻璃来自碱铝硅酸盐族。合适的塑料材料包括聚碳酸酯（PC）和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）。本公开预期了由任何合适的材料制成的任何合适的触控面板。第一层OCA可以被布置在显示器堆叠的层或衬底与形成电极的具有导电材料的衬底之间。具有导电材料的衬底可以在制造图像中提供益处或特征（例如，其可以是在典型的，非接触的显示器堆叠中找到的层或衬底），或者可以是专门添加的层以提供形成有电极的衬底。在一些实施例中，该堆叠还可以包括第二层OCA。在一些实施例中，该堆叠还可以包括介电层（其可以由聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET），或其它合适的材料制成，类似于形成电极的导电材料的衬底）。作为替代，在适当的情况下，可以施加介电材料的薄涂层来代替第二层OCA和/或介电层。可以将第二层OCA设置在构成电极的具有导电材料的衬底和介电层之间，并且该介电层可以设置在第二层OCA和显示器堆叠的另一层之间。作为示例而非限制，该触控面板可以具有约0.15至1毫米的厚度；该第一层OCA可以具有约0.05毫米的厚度；该形成电极的具有导电材料的衬底可以具有约0.05毫米的厚度；该第二层OCA可以具有约0.05毫米的厚度；以及该介电层可以具有约0.05毫米的厚度。虽然本公开描述了由特定材料制成且具有特定厚度的特定层和层的次序的特定示例性堆叠，但是本公开涵盖具有任何合适数量，由任何合适材料制成并且具有任何合适厚度的任何合适的层的任何合适堆叠。

在特定实施例中，触控传感器10的电极可以全部或部分由ITO制成。在特定实施例中，触控传感器10的电极可以由金属或其它导电材料的细线制成。作为示例而非限制，导电材料的一个或多个部分可以是铜或铜基，并且具有大约5微米或更小的厚度和大约10微米或更小的宽度。作为另一示例，导电材料的一个或多个部分可以是银或银基，并且类似地具有大约5微米或更小的厚度和大约10微米或更小的宽度。本公开涵盖由任何合适的材料制成的任何合适的电极。

在实施或使用自电容模式中，触控传感器10具有单独形成电容节点的单一型电极阵列。当物体接触或接近电容节点时，该电容节点可能会发生自电容的变化，并且触控传感控制器12可以测量电容的变化，例如，因应将该电容节点处的电压提高一个预定量所需的电荷量的变化。与实施互电容一样，通过测量整个阵列中的电容的变化，触控传感控制器12可以确定触控传感器10的触敏区域内的触控或接近的位置。

在实施或使用互电容模式中，触控传感器10具有至少两种用于驱动和感测的不同类型的电极阵列，彼此交叉（在平面图中）形成电容节点阵列。形成电容节点的一对特定的驱动电极和感测电极彼此交叉而不会发生电接触，但具有跨过位于它们之间的固体介电的电容耦合。施加到驱动电极（由触控传感控制器12）的脉冲或交流电压可在感测电极上感应电荷，并且所感应的电荷量可能受外部影响（例如触控或物体的接近）。当物体接触或接近电容节点时，在该电容节点可发生电容变化，并且触控传感控制器12可以测量该电容变化。通过测量整个阵列中的电容变化，触控传感控制器12可以确定触控传感器10的触敏区域内的触控或接近的位置。在特定实施例中，一个或多个驱动电极可以一起在水平或垂直或任何合适的方向运行形成驱动线。类似地，一个或多个感测电极可以一起在水平或垂直或任何合适的方向运行以形成感测线。在特定实施例中，驱动线可以基本上垂直于感测线运行，尽管其他交叉角度也是可能的。这里，所提到的驱动线可以包括构成驱动线的一个或多个驱动电极。类似地，所提到的感测线可以包括构成感测线的一个或多个感测电极。

将会进一步理解的是，特定的触控传感器10可以使用相同的电极在自电容和互电容模式中操作，其中控制器12被配置为根据需要在这些模式之间切换。

为了实现互电容测量，触控传感器10具有在介电材料的两侧或介电材料的一侧上形成为网格图案的两种类型的电极（例如X和Y）。一对各来自每一种类型，跨过它们之间的空间进行电容耦合的电极，可以形成一个电容节点。至于自电容的实现，通常会使用两种类型的电极（尽管原则上可以仅使用单一类型进行自电容测量）。例如，为了进行自电容测量，可以将所有X电极和Y电极驱动到一定的电位，然后通过模拟积分器放电。每个引脚具有三态输出架构和模拟积分器（或连接以允许每个引脚复用到模拟积分器），以状态为：驱动，浮动，切换到积分器，测量和放电。于是，相同的触控传感器能够以互电容和自电容模式工作。

在两种不同类型的电极交叉（如平面图所示）并因而最接近彼此的情况下会形成电容节点。在它们交叉的地方，电极不会彼此电接触，而是横跨在相交处的介电彼此电容耦合。尽管本公开内容描述了形成特定节点的特定电极的特定配置，但是本发明涵盖形成任何合适节点的任何合适电极的任何合适配置。此外，本公开涵盖以任何合适的图案设置在任何合适数量的任何合适的衬底上的任何合适的电极。

如上所述，触控传感器10的电容节点处的电容变化可以标 示在电容节点的位置的触控或接近输入。触控传感控制器12可以检测并处理该电容变化以确定触控或接近输入的存在和位置。然后，触控传感控制器12可以将触控或接近输入的信息传送到包括触控传感器10和触控传感控制器12的设备的一个或多个其他组件（诸如一个或多个中央处理单元（CPU）），其可以通过启动与其相关联的设备（或在设备上运行的应用）的功能来响应触控或接近输入。虽然本公开内容描述了具有关于特定设备和特定触控传感器的特定功能的特定触控传感控制器，但本发明涵盖任何具有关于任何合适的设备和任何合适的触控传感器的任何合适的功能的任何合适的触控传感控制器。

在特定实施例中，控制器12包括模拟电路，数字逻辑和数字易失性或非易失性存储器。控制器12可以包括一个或多个集成电路（IC），例如通用微处理器，微控制器，可编程逻辑器件或可编程逻辑阵列（PLA）或专用集成电路（ASIC）。控制器12的存储器可以是随机存取存储器（RAM），只读存储器（ROM），可擦除可编程只读存储器（EPROM或闪速存储器），静态随机存取存储器（SRAM），以及上述的任何合适的组合。控制器12可以用计算机可读程序指令来编程，该指令可以经由网络（例如，互联网，局域网，广域网络和/或无线网络）从计算机可读存储媒体或外部计算机或外部存储设备下载。所述网络可以包括铜线传输电缆，光传输光纤，无线传输，路由器，防火墙，交换机，网关计算机和/或边缘服务器。用于执行本公开的操作的计算机可读程序指令可以是汇编器指令，指令集架构（ISA）指令，机器指令，机器相关指令，微代码，固件指令，状态设置数据或者源代码或用一种或多种编程语言的任何组合编写的目标代码，其中编程语言包括诸如Smalltalk，C++等的目标导向编程语言，以及诸如“C”编程语言或类似的编程语言之类的常规程序性编程语言。控制器12包括电子电路，并且可以用例如可编程逻辑电路，现场可编程门阵列（FPGA）或可编程逻辑阵列（PLA）进行编程，其可以通过利用计算机可读程序指令的状态信息执行该计算机可读程序指令来个性化该电子电路，以便执行本公开的各个方面。

在特定实施例中，触控传感及显示控制器12设置在柔性印刷电路（FPC）上，FPC粘贴于触控传感器10的衬底。在适当的情况下，FPC可以是有源的或者无源的。在特定实施例中，多个控制器芯片设置在FPC上。触控传感及显示控制器12可包括处理器13、触控传感器驱动单元15、触控传感器感测单元17、显示控制器18、以及存储器19。显示控制器18具有发生器部件，其可操作以产生按一定频率（如60Hz）输出至显示器的显示驱动信号，从而周期地驱动显示器以在显示器的显示区域上形成图像帧，每个图像帧由多个显示驱动周期产生。驱动单元15可以向触控传感器10的驱动电极提供驱动信号，以进行互电容的测量。具体地，驱动单元15包括X驱动脉冲发生器，其可操作以向X传感器电极（下文会进一步描述）提供X驱动脉冲。感测单元17可以在互电容和自电容的测量中检测触控传感器10的电容节点处的电荷，并向处理器13提供表示电容节点处的电容的测量信号。具体地，感测单元17可以包括至少一个采样电容器Cs，用于累积来自Y传感器电极的电荷，该电荷是由X传感器电极和Y传感器电极交叉处的感测节点的电容性耦合而得，其中该电容性耦合是由X驱动脉冲的边沿而引发，下文会进一步描述。感测单元17也可以包括用于控制采样电容器上的电荷累积的各种开关，主要是采样开关，其开关状态能够在由X驱动脉冲边沿引发时让电荷累积发生采样电容器上，下文会进一步描述。感测单元17还可以包括电压读取器，例如模数转换器（ADC），用于保持与采样电容器的电荷累积相关的电压值。处理器13可操作以从电压读取器读出电压值。处理器13可以通过驱动单元15控制供给驱动电极的驱动信号，还可以处理来自感测单元17的测量信号，以检测触控传感器10的触敏区域内是否存在触摸或接近输入、并确定该触摸或接近输入的位置。处理器13还可以跟踪触控传感器10的触敏区域内触摸或接近输入的位置的变化。存储器19可以存储由处理器13执行的程序，包括用于控制驱动单元15向驱动电极提供驱动信号的程序、用于处理来自感测单元17的测量信号的程序、以及可以用在适当地方的适当的程序。尽管本申请描述了特定实施方式的具有特定组件的特定触控传感及显示控制器，但是本申请涵盖任何具有合适部件的任何实施方式的任何合适的触控传感及显示控制器。

在触控传感器10的衬底上，设置多个导电材料轨道14，以将触控传感器10的X和Y电极中的每一个连接到设置在触控传感器10的衬底上的连接焊盘16。连接焊盘16有助于将轨道14（并故此X和Y电极线）耦合到控制器12。轨道14可以延伸到触控传感器10的触敏区域之中或周围（例如，在边缘处）。轨道14的特定子集可以提供用于将控制器12耦合到触控传感器10的驱动电极的驱动连接，控制器12的驱动单元15可通过该驱动连接提供驱动信号到驱动电极。其他轨道14可以提供用于耦合控制器12到触控传感器10的感测电极的感测连接，控制器12的感测单元17可以通过该感测连接感测触控传感器10的电容节点处的电荷。轨道14可以由金属或其他导电材料的细线制成。作为示例而非限制，轨道14的导电材料可以是铜或铜基，并且具有大约100微米或更小的宽度。作为另一示例，轨道14的导电材料可以是银或银基，并且具有大约100微米或更小的宽度。在特定实施例中，轨道14可以全部或部分地由ITO制成，作为附加或者替代金属或其它导电材料细线。虽然本公开内容描述了由具有特定宽度的特定材料制成的特定轨道，但是本发明涵盖由具有任何合适宽度的任何合适材料制成的任何合适轨道。除了轨道14之外，触控传感器10可以包括终止于触控传感器10的衬底的边缘处的接地连接器（其可以是连接焊盘16）的一个或多个接地线（类似于轨道14）。

连接焊盘16可以沿着触控传感器10的一个或多个边缘，位于触敏区域之外。如上所述，控制器12可以在FPC上。连接焊盘16可以由与轨道14相同的材料制成，并且可以使用异方性导电膜（ACF）粘合到FPC。连接可以包括FPC上的导线，其将控制器12耦合到连接焊盘16，从而将控制器12耦合到轨道14和触控传感器10的电极。本公开涵盖在控制器12和触控传感器10之间的连接的任何适当形式或类型。

图2A示出了根据包括被布置在显示器堆叠21上的触控传感器堆叠20的特定实施例的on-stack触控屏的框图。在on-stack设计中，与传感器功能相关联的层在物理上与显示器功能相关联的层分开并且很大程度在电功能上独立（尽管触控传感器将不可避免地与显示器堆叠的导电部分，主要是TFT驱动电极，有一些电容耦合）。

图2B示出了根据包括组合触控传感器和显示器堆叠20，21的特定实施例的in-cell触控屏的框图。在in-cell设计中，与传感器功能和显示器功能相关联的层被交织和/或共享。

显示器堆叠21可以包括被配置为产生彩色图像的多个层。显示器堆叠21中的层的类型和数量可以根据显示器堆叠的类型和/或显示堆叠的预期应用而变化。例如，LCD显示器堆叠21通常会需要至少两个偏振器在液晶层之上和之下，而OLED显示器堆叠21则不需要，但可以包括一个或两个偏振器。每个层可以包括在显示器堆叠21中使用的用于产生图像的特定特征或特点。在一些实施例中，这些层可被配置为提供彩色图像。特定实施例涵盖了显示器堆叠21，其包括用于任何类型的显示器的任何数量和/或类型的层。在一些实施例中，显示器堆叠21可以是柔性显示器堆叠。在一些实施例中，显示器堆叠21可以在其表面的一个或多个部分（例如，三星（商标）移动电话）或其整个表面（例如，大屏幕电视）上弯曲。在另外的实施例中，显示器堆叠21可以是柔性的，使得其可以是平坦的，或者根据其环境采用各种复杂的曲线。要注意的是，对于非平坦堆叠，即使该平面在实际的空间中是弯曲或非平面的，对x和y或X和Y的引用应被理解为位于堆叠层的平面中。

取决于操作需要或特定实施例，触控传感器10的一个或多个组件可以各种不同方式中的任何一种集成到显示器堆叠21中。触控传感器10可以位于显示器堆叠21内的各种不同位置的任何一个。触控传感器10的位置可以根据显示器堆叠21的类型而变化（例如，LCD显示器，OLED显示器，e-ink显示器等）。例如，在其显示器堆叠21包括至少两个偏振器的LCD显示器中，触控传感器10可以位于显示器堆叠21之内，免得改变光的偏振。例如，在LCD显示器堆叠21中，如果触控传感器10包括由双折射材料制成的衬底，则触控传感器10不被布置在LCD的两个偏振器之间，而是在它们之上。如果触控传感器10包括由非双折射材料制成的衬底，触控传感器10可以位于显示器堆叠21的偏振器之间。另一方面，在OLED显示器堆叠21中，触控传感器10是否包括双折射材料层可以是无关紧要的，因此有更大设计自由度去布置所需的触控传感器层，例如一些触控传感器层与显示器堆叠21的层交织（或组合）。例如，在一些实施例中，触控传感器10可以使用显示器堆叠21的现有的层（例如，在典型的非触控显示器堆叠中找到的层，例如滤色层或偏振层之一等等）作为衬底。

触控传感器10可以类似于如上文相对于图1描述的触控传感器10，以及包括其类似的部件和功能。根据实施例和/或操作需要，触控传感器10可以是显示器堆叠21内的一层夹层或者触控传感器10的一个或多个部件（例如，用于感测触控输入的细线金属电极）可以沉积在显示器堆叠21的现有层上。这可以允许在显示器堆叠21的制造期间把触控感测功能包括在内。在把触控传感器10沉积在显示器堆叠21的现有层上的实施例中，显示器堆叠21的现有层可以用作触控传感器10的衬底。在其他实施例中，触控传感器10可以包括放置在显示器堆叠21内自己的衬底。根据显示器的类型和/或触控传感器10在显示器堆叠内的所需位置，用于触控传感器10的衬底可以由双折射材料或非双折射材料制成。在某些实施例中，在显示器堆叠21内设置触控传感器10容许具有触控感测能力的显示器堆叠在触控传感器10和显示器堆叠21之间基本上不存在气隙。因此，在某些实施例中，在显示器堆叠21内设置触控传感器10容许具有触控感测能力的显示器堆叠比具有添加在显示器堆叠顶部的触控传感器的传统显示器堆叠更薄。

图3是根据本公开的实施例的网格类型的示例性触控传感器10的示意平面图。存在有两组平行感测电极，X电极24和Y电极26。由图所示所述X和Y电极彼此正交延伸，但是只要X和Y电极交叉以形成适当的节点25的数量和总体密度，其中节点由X和Y电极对的交叉点限定（如平面图所示），亦可以使用其他角度。因此节点阵列形成了触敏区域。图中标出了示例节点（X3，Y3）。节点25的数量通常是X电极和Y电极的数量的乘积-在所示的示例中，有M×N个节点，其中M是X电极线的数量，N是Y个电极线的数量。每个节点25，即交叉点25与触控传感器的子区域27相关联，X和Y电极图案可以延伸到该子区域27中，使得触控会产生与该节点相关联的信号（图3中没有示出电极图案；只有X和Y电极的所谓的脊）。例如，在图中，节点（X3，Y6）具有用粗体影线标记的可能关联的子区域27。假设除了主交点25之外，X和Y电极之间没有其它交叉点（这是通常情况），则电极Xn和Yn之间的任意一个交叉点的子区域的延伸范围由在电极Xn-1和Xn+1以及Yn-1和Yn+1之间形成的区域所限定，即图3中的四个正方形的块。在一些电极图案中，在子区域内任何地方的触控将产生与该节点相关联的信号。然而，对于其他电极图案，仅一部分子区域将与该节点相关联。X和Y电极被布置在介电层的两侧（图中不可见），因此它们彼此垂直地偏移了介电层的厚度，垂直的意义为正交于堆叠层的平面，即在该图垂直于纸张的平面。如有需要，可以将X和Y电极沉积在介电衬底层的同一侧上，以在交叉点处局部沉积的介电材料薄膜来避免在X和Y电极之间短路。在US2010/156810A1中公开了这种单电极层设计，其全部内容通过引用并入本文。在该图中，示出了一个用户的手H的手指的示意触控T。从图示可以看出，单一触控经常可以覆盖到多个节点上-在该图示中，该触控覆盖在两条相邻X线和两条相邻Y线上延伸过来的四个节点上。拥有来自至少两个相邻X电极和至少两个相邻Y电极的信号能够对触控信号分别在x和y方向上进行插值，以便推断出x，y触控坐标。应当理解的是，交叉点实际上不是几何意义上的点，而是一个区域，因为在X和Y电极交叉的交叉点将会是X电极和Y电极重叠所在的一个限定的面积，如在平面图中所认为的那样。在各自宽度为Wxc和Wyc的直线X和Y电极部分的正交交叉的情况下，该重叠面积将是Wxc和Wyc的乘积。

图4A和图4B是穿过触控面板6的示意性横截面图，分别示出了没有触摸以及有触摸的情况下互电容测量期间的电场分布。该横截面穿过触控面板，位于垂直于堆叠平面的平面上，该堆叠平面示出了涉及单对电极X（驱动电极）和Y（感测电极），即Xn和Yn，的互电容测量。如图所示，驱动电极由X驱动放大器30输出的一系列脉冲驱动，虚线示意性地示出了电场线。从示意图可以看出，触摸表面处的电场强度在邻近X电极和Y电极之间的间隙的区域内为最高，并且该电场强度朝向每个电极的内部下降。比较图4A和图4B，可以明显地看到触摸的效果，即，触摸会引走电场，并导致驱动电极和感测电极之间的电容性耦合减少。

图5穿过触控面板6的示意性横截面图，示出了自电容测量期间的电场分布。图5显示了与图4A和图4B相同的触控面板，其用于对同一对X电极和Y电极，即Xn和Yn，进行自电容测量。电场线用箭头线示意性地示出。从示意图可以看出，跨过节点区域的电场强度基本不变。换言之，不存在横向电场不均匀，或者只有微小的横向电场不均匀。

图6是图3的网格型触控传感器10的低索引的X线和Y线、以及电荷测量或采集电路的一些主要部分的示意性平面图，其中示出了X线24和Y线26，二者相交于节点25。X线24由相应的X驱动电路元件30（称为放大器）驱动。Y线26连接到采样开关32，通过该采样开关32，每条Y线可连接到电荷测量电路。虽然图示中采样开关32示意性地表示了每条Y线可以一次一条地连接到单个电荷测量电路，但是可以理解的是，可以提供多个电荷测量电路以并行连接多条Y线。在一些实施例中，每条Y线可以具有专用的电荷测量电路。图6所示的电荷测量电路的组件如下。采样电容器Cs具有已知值或者恒定值，通常比Cx的值大得多。Cs的两个端子中的一个，以下称为近端端子，连接到Cx。下文中有时称Cs的第二端子为远端端子。Cs两端的电压用作Cx值的指示。设置开关S1，用于将采样电容器Cs连接到电压Vr，由此引起电荷转移。设置放大器38，用于在读取采样电容器Cs上累积的电荷时，放大与该电荷相关的电压。设置ADC 40，在其上累积电容感测电压。

其中，‘Y’栅极驱动（Y1…Y4）为高电平有效。虽然在一个特定节点上进行感测期间只使用一条Y线，但实际上会同时测量所有的Y线。选定的Y线刚好在X驱动边沿之前变高，并在一段短时间后，刚好在X驱动边沿之后再次变低。Y线用于在模拟开关上选通，以捕获通过节点耦合到采样电容器Cs上的电荷。

图7是比图6更为详细地示出了单个节点的电荷测量电路的示意性电路图。X电极和Y电极之间的耦合电容用Cx表示。在某些实施例中，Cs是大容值的电容器，一般在1-50nF的范围内，并且在每个X驱动边沿之后Cs上得到的压升非常小，为毫伏量级，而因触摸引起的电压变化通常是在几十微伏的量级。X脉冲可以在由多大几百个脉冲组成的脉冲串（burst）中重复，以使电压（以及因触摸引起的电压变化）的值增加到更大。通过采集更多的电荷，更长的脉冲串可以增加系统增益；因此，可以数字化增益，以在扫描期间逐个节点地或者逐行地实现所需的灵敏度。

ADC 40连接至处理器（µP）13，使得处理器13可以在需要的时候从ADC 40读取锁存的电压值。在这方面，要注意的是，可以允许在ADC 40上累积多个测量，例如以脉冲串的方式来形成脉冲串的多次测量，或者，处理器13可以在每次测量之后读取ADC 40，例如在每次循环之后或者每次脉冲串循环之后的极端情况下读取。还要注意的是，在脉冲串模式下，ADC 40可以替代为简单的比较器，这在测量达到阈值电压时所需要的。一般来说，比较快的方式是，通过处理器，能够在ADC 40中经过多次测量累积至少一些电压，以减少读取ADC的次数，但是，对于累加电压方面的作用，ADC和处理器之间的责任分配可以是任意的，因此，从功能的角度来说是可以互换的。

为了驱动电荷通过采样电容器Cs以及待测量节点25处的电容（标为Cx），闭合开关S1。随后打开S1，这会在Cs和Cx上留下残余电荷。根据基尔霍夫的电流定律和电荷守恒原理，累积电荷Qs和Qx是相等的。但是，由于Cs>>Cx，Cx上的残余电压更大，相反，Cs上测量的电压较小。换个意思即是，当开关S1闭合，Cs和Cx形成电容分压器。

开关S2用于清除Cs上的电压和电荷，还用于允许测量Cs两端的电压Vcs。设置复位开关S3，其在打开时能够让采样开关S1选通，以让电荷从X的上升沿流入采样电容器Cs。可以注意到的是，使用S2能够让S1重复地循环以在Cs上增加电荷。这样可以提供更大的可测量电压值和更高的准确度，增加了感测增益或灵敏度，而无须使用有源放大器。第三开关S3充当复位开关，用于在电荷转移脉冲串开始之前重置Cs上的电荷，如下所述。

下表示出了用于获得电容感测测量结果的三个开关S1、S2、S3的开关顺序。符号“X”表示开关状态为关，而空白表示开关状态为开。控制器12控制开关顺序以及ADC 40的使用。控制器12中的信号处理由处理器13执行。

表1

步骤	S1	S2	S3	功能
					A		X	X	重置全部
B				时滞
					C	X			电荷转移
D				时滞
					E		X		保持并进入步骤B以进行累积
F		X		测量（在循环B至E‘N’次之后）

以脉冲串方式进行的操作会从B至E循环所需的次数，而非脉冲串方式的操作，即使用连续电荷转移，将不会从E循环回B，而是简单地从A运作至F。

上表示出了示例性的开关顺序。在步骤A，先前各自处于打开状态的开关S2和S3会闭合，以清除Cs和Cx上的电荷。在步骤A适当的暂停之后，闭合开关S1以驱动电荷通过Cs和Cx（步骤C）。Cs上产生的第一个电压增量由电容分压器方程确定：

ΔVcs (1)=Vr Cx / (Cs+Cx) (1)

其中，Vr是连接至S1的参考电压。

在步骤E中，S2闭合，由于Cs的正的远端端子上为接地参考信号，出现ΔVcs。步骤B和D采用时滞，以防止出现开关交叉传导，这会降低Cs上累积的电荷。时滞可以很短，例如几纳秒的时间。步骤B至E可以以循环方式重复，以提供电荷转移循环的“脉冲串”。在一适当的电荷转移脉冲串长度之后，在步骤F，终止电荷转移循环，由ADC测量Vcx，此时闭合开关S2，并打开其他开关。在测量Vcs之后，也可以闭合开关S3，重置Cs，以为下一次电荷转移脉冲串做准备。

下文会更详细地解释本申请的方法。

在步骤B至E的重复循环期间，电压累积在Cs上而非Cx上。在步骤E，Cx持续放电，因此Cx不能增加电荷量。但是，Cs则自由地积累电荷，从而根据电压Vr和Vcs的差值，可以得到增量电压，如下：

ΔVcs (n)=K (Vr-Vcs (n-l)) (2)

其中

Vr是电源电压，其可以是固定的参考电压；

n是电荷转移循环次数；并且

K=Cx / (Cs+Cx)

Vcs两端的最终电压等于Vcs的第一值加上ΔVcs的所有后续值的总和。也即：

Vcs (N)=ΔVcs (1)+ΔVcs (2)+ΔVcs (3) +...+ΔVcs (N) (3)

或者

Vcs (N)=∑ΔVcs (n)=K ∑ (ΔVr-Vcs (n-1)) (4)

其中，在从n=1到n=N的范围内进行求和运算。

在每个电荷转移循环期间，Vcs上的附加的增量电压小于前一周期的增量，并且电压增加可以描述为限制的指数函数：

Vcs (n)= Vr - Vr e^-dn (5)

其中d是时间缩放因子。

实际上，由于累积电压呈指数上升，可以在上升的早期阶段采集到大部分有用信号，因此在Vcs饱和于Vr之前，终止脉冲串。在固定次数的循环之后，或者在可变次数的循环之后，或者在经过一段时间之后，可以终止电荷转移脉冲串。

专利申请WO00/31553A1（Harald Philipp）中公开了本申请实施例可能会用到的电容感测电路的详细描述及其替换方案，其全部内容通过引用的方式并入本文。

图6和图7的设置通常也适用于下面描述的自电容测量。参见图7，在自电容测量中，由于测量的是触摸与一个电极之间的电容，因此触摸物件可以替代X电极和Y电极中的一个。为了测量X电极上的自电容，可以提供如图6描述的驱动脉冲，但是也可以在X电极（而非图6所示的Y电极）上进行感测。为了测量Y电极上的自电容，可以向Y电极提供驱动脉冲（而非图6所示的X电极），图6所示Y电极上也可以进行感测。图7的电路通常也适用于自电容测量，但是Xn/Yn中的一个会是触摸物件而不是电极。自电容测量的另一有用的测量方案是，在X电极或Y电极上进行测量时，同时向X电极和Y电极提供驱动脉冲。通过同时驱动X电极和Y电极，它们会具有相同的随时间变化的电压，这样会使得它们之间的任何不需要的互电容耦合最小，由此自电容的测量会更为灵敏。还要注意的是，原则上，在由足够数量的积分器的情况下，可以对所有的X和Y进行测量，但是，实际上提供如此之多的积分器通常不是个好的设计选择，因此在任何时候，只在X和Y之一上进行测量。

图8是示出了与触控屏的显示驱动信号有关的触控传感器信号的采集的示意性时序图。时序图示出了H-sync的显示驱动信号、电容感测电路中因显示引起的噪声、电容传感器的X驱动信号、以及电容器采样开关S1的驱动信号，时序图示出了在循环期间何时采集电容触控信号。对于显示器，H-sync信号是用于按周期T重复地刷新显示器的一系列脉冲。在每个显示周期中，因显示活动引起的噪声示意性地示出为，随着H-sync信号的上升沿而开始上升，接着到达峰值，然后衰减。噪声源会是在循环中出现的各种显示活动中的每一种，并且可能会是任意的函数形式。噪声的主峰由显示器的源电极的驱动产生，而在每个周期中其他驱动信号可能会产生随后的较小的峰（未示出），例如较小的峰是由OLED显示器的薄膜晶体管（TFT）的栅电极的驱动产生。在显示驱动周期结束处的时间窗口‘δt’期间，触控传感器的测量与显示驱动同步定时进行，以便在H-sync脉冲的下一个上升沿之前完成测量。电容信号的采集由开关S1信号和X驱动信号指示。X驱动信号的上升沿和下降沿引起电荷转移，电荷转移的窗口持续时间‘δt’由开关S1闭合的时间限定，其开始于X驱动信号的上升/下降沿，结束于刚好开始下一个H-sync信号之前。通过显示和电容传感器之间的这种相对时序，当显示噪声处于最低时，在显示周期结束时进行电容感测。

图8示出了一个具体示例，其中每次的测量是基于取自X驱动信号的连续的正向和负向边沿的一对采样，因此，测量发生在两个连续的H-sync周期上。这采用了已知的方法，由此获得正负信号对，这两个信号会平均以抵消任何基于极性的信号影响（signalcontribution）。通过使用成对的负边沿和正边沿，t1-δt至t2-δt时间处的X驱动脉冲是针对一行传感器，t3-δt至t4-δt时间处的X驱动脉冲是针对下一(或另一)行传感器，依次类推，从而移动通过整个传感器区域，并采集到全帧的传感器数据。

在替代的简化实施例中，只有X驱动信号的正向边沿或只有负向边沿的时间会调整至与采样开关S1的闭合（即开始采样窗口）同时发生。在这种情况下，在一个H-sync周期内会进行一次触控传感器的测量，即在采样电容器Cs上的一次电荷累积。也就是说，只有一种类型的X驱动脉冲的边沿会用于构建形成电容测量基础的瞬态场流。

图9示出了在图8的常规操作模式中采样周期‘δt’期间如何收集电荷‘C’以在采集周期结束时能够累积电荷‘Cm’，其中‘Cm’在转移到‘Cs’的电荷‘Csat’总量中占有明显的部分，大约为70%、80%或90%。在采样周期‘δt’期间，在ADC 40处采集电荷‘C’，然后在采样周期的结束处，把电荷‘C’读出到处理器13中，或者，在采样周期期间，通过处理器13累加若干次信号影响。触控传感器设计为让时间‘δt’足够长，以便能够在ADC40处采集到每个节点25引起的高比例的电荷，并因此形成测量信号的一部分。在图9中，这可以从几乎接近指数增长中推断出来。可以理解的是，如上所述，采集周期‘δt’可以由许多脉冲串组成，并且，如专利申请WO00/31553A1（Harald Philipp）的图4所示，其内容通过引用的方式并入本文。

尽管图8和图9示出了常规的标准操作模式，但是现在将参见图10和图11描述一种新的操作模式，图10和图11分别对应图8和图9予以比较。

图10是示出了在本申请的新的操作模式期间，与触控屏的显示驱动信号有关的触控传感器信号的采集的示意性时序图。H-sync信号是用于按周期T重复地刷新显示器的一系列脉冲。在每个显示周期中，因显示活动引起的噪声示意性地示出为，随着H-sync信号的上升沿而开始上升，接着到达峰值，然后衰减。噪声源会是在循环中出现的各种显示活动中的每一种，并且可能会是任意的函数形式。噪声的主峰是因显示器的源电极的驱动而产生，而在每个周期中其他驱动信号可能会产生随后的较小的峰（未示出），例如较小的峰是由OLED显示器的薄膜晶体管（TFT）的栅电极的驱动而产生。

与图8所示的标准操作模式相比，触控传感器的每一次测量是在多对H-sync周期上执行的，而非在一对H-sync周期。具体而言，由触摸引起的电荷的积分，是通过对两次或多次电荷采集结果求和而得，而这两次或多次电荷采集发生在不同周期中，且发生在H-sync信号的不同相位偏移的时间窗口中。图10示出了一个具体示例，其中，基于X驱动信号的正向边沿的单次测量是在三个H-sync周期上进行，而基于X驱动信号的负向边沿的单次测量是在另外三个H-sync周期上进行，而这另外三个H-sync周期与X驱动信号的正向边沿的相关周期交错。这采用了已知的方法，由此获得正负信号对，这两个信号会平均以抵消任何基于极性的信号影响。在替代的简化实施例中，只有X驱动信号的正向边沿或只有负向边沿的时间会调整至与采样开关S1的闭合（即开始采样窗口）同时发生。在这种情况下，在连续的H-sync周期上会进行单一次的触控传感器的测量。

如下参见图10从左到右地构建触控传感器的信号。

在示出的第一个周期中，请看向其结束位置，在时间t1–Δt1，显示引起的噪声假设为可接受的低值，通过闭合开关S1（在相关的传感器行上）且闭合时间与X驱动信号的上升沿同时发生，开始累积触控信号。当下一个H-sync脉冲的上升沿出现时，在t1时刻（或者正好在t1之前）停止累积电荷。

在第二个周期中，时序类似于在（相同的传感器行的）负向X驱动脉冲上累积信号。也就是说，在t2–Δt1时间，通过闭合开关S1且闭合时间与（和前一周期的传感器行相同的传感器行上的）X驱动信号的下降沿同时发生的，开始累积触控信号。当下一个H-sync脉冲的上升沿出现时，在t2时刻（或者正好在t2之前）停止累积电荷。

在第三个周期中，时序开始偏离标准操作模式的时序。（仍旧为与第一、第二周期的传感器行相同的传感器行的）X驱动信号的上升沿出现的时间在t3–Δt1–Δt2处。开关S1的闭合相对于X驱动信号延迟，并发生于t3–Δt2，即，从X驱动的边沿延迟Δt1。在(t3–Δt1–Δt2)至(t3–Δt2)的时间段期间，闭合开关S2，使得因(t3–Δt1–Δt2)处的X驱动边沿而引发的电荷会被地吸收，而不会被采样电容器Cs收集。在开关S1闭合（且S2打开）于时间t3–Δt2之后，电荷累积在采样电容器Cs上。当下一个H-sync脉冲的上升沿出现时，在t3时刻（或者正好在t3之前）停止累积电荷。因此，相对于由开关S1闭合所限定的采样周期的起始时间，X驱动脉冲边沿提前了Δt1。

第四个周期的时间设置类似第三个周期，但是适用于（仍旧为与第一至第三周期的传感器行相同的传感器行的）负向X驱动脉冲。X驱动信号的下降沿出现的时间在t4–Δt1–Δt2。开关S1的闭合相对于X驱动信号延迟，且出现于t4–Δt2，即，从X驱动的边沿延迟Δt1。在(t4–Δt1–Δt2)至(t4–Δt2)的时间段期间，闭合开关S2，使得因(t4–Δt1–Δt2)处的X驱动边沿而引发的电荷会被地吸收，而不会被采样电容器Cs收集。在开关S1闭合（且S2打开）于时间t4–Δt2之后，电荷累积在采样电容器Cs上。当下一个H-sync脉冲的上升沿出现时，在t4时刻（或者正好在t4之前）停止累积电荷。

第五个周期也提前X驱动的边沿而出现在时间(t5–Δt1–Δt2–Δt3)。在t5–Δt3，采样开关S1闭合（且S2打开），以在采样电容器Cs上开始电荷累积。在此之前因X驱动边沿引发的电荷通过闭合的开关S2被地吸收。因此相对于由开关S1的闭合而限定的采样周期的开始时间，X驱动脉冲的边沿提前了Δt1+Δt2。

第六个周期以与第五个周期相似的时间设置继续，以从X驱动脉冲的下降沿收集电荷。

这里要注意的是，相同的X线，即相同的传感器行的电极，是由图10所示的全部六个（即全部的三对）显示周期所驱动，因此图10表示的是单次的电荷测量。相比之下，图8的四个周期表示的是每次两个周期（即两对）的两次电荷测量。在图10的示例中，可以理解的是，对于每一行，所示的六个周期的时序可以不变地重复出现，即第七个周期的时间设置与第一个周期相同，第八个周期的与第二个周期相同，依次类推。

图11示出了在图10的新操作模式中，使用采样持续时间Δt₁、Δt₂和Δt₃，如何在多个不同H-sync周期的各自部分中收集电荷‘C’，其中每个采样持续时间Δt₁、Δt₂和Δt₃与不同H-sync周期相关。结果是，累计的电荷‘Cm’分别由ΔC₁、ΔC₂和ΔC₃三次信号影响组成。

为了便于后续讨论，这里假设Δt₁=Δt₂=Δt₃=Δt，但是，如果需要，也可以分别设定它们。比较图11和图9，这里还假设δt=Δt₁+Δt₂+Δt₃=3Δt。现在可以看到的是，在图10的时序下，感测测量发生在显示周期结束处的持续时间窗口Δt中，而在图8的时序下，感测测量发生在显示周期结束处的持续时间窗口3Δt中，即三倍的持续时间。因此，当由显示引起的噪声较低时，图10的感测测量会在显示周期的较晚时间进行。这是因为信号采集是在多个显示周期内以多个分量进行的，这些分量会在每个显示周期（或者，如果是在连续的显示周期采集正负X驱动边沿对，则是在每一对显示周期）之后，在ADC40的输入端以模拟方式累加，或者如果是由处理器13从ADC读取则是在处理器13中累加。因此，与图8的方法相比，图10的方法可以在更有利的噪声环境中采集电容传感器的信号。

还可以理解的是，收集累积分量的顺序可以是随意的。图10示出了X驱动信号边沿和开关S1闭合时间之间的多个偏移（即时延），也就是说，电荷累积的开始，是从0开始递增地增加到最大偏移，即，具体是从0开始，然后Δt₁，再然后(Δt₁+Δt₂)，从而，X驱动边沿提前的总量，相对于采样窗口，是从0到最大值呈阶跃式的递增。不过，这些偏移可以按任何需要的顺序发生。为了采用本文提出的方法，不同偏移的最小数量是两个，即在两个不同显示周期内以两个分量方式采集信号。在大多数实施例中，其中一个偏移会为零或者接近零，以获得采样电容器上指数累积的电荷中最陡峭的上升部分。但是，在一些实施例中，如果存在可能让ADC饱和的过量信号，则接近零偏移的信号可能会被丢弃，即被地吸收，在这种情况下，所有的偏移不会为零。

图10通过举例的方式说明了由三个偏移分量组成的电容式感测测量。分量的数量也可以是2、4、5、6、7、8、9、10或任何期望的数量。此外，每个Δt₁、Δt₂、Δt₃、…、Δt_n的持续时间可以彼此独立，且其大小可以依需要而设。考虑到Cs处的累积电荷以及ADC处的电压是呈指数上升，可以考虑指数形式来选择时间增量Δt_n，使得ΔC1、ΔC2、ΔC3、...、ΔCn中的每一个在预期上至少大致相等。或者，可以选择彼此相等的时间增量Δt_n。

可以理解的是，如本领域所公知的那样，每次的电荷累积可以发生在开关S1的单次致动中，或者发生在所谓的脉冲串模式的固定次数或者可变次数的致动中。

因此，在包含显示器和电容式触控传感器的触控屏设备中，可以在网格型触控传感器中进行互电容测量，该触控屏设备可以包括：

显示驱动信号发生器，其可操作地以一定频率向显示器输出显示驱动信号，使得显示器被周期性地驱动以在显示器的显示区域上形成图像帧，每个图像帧由多个显示驱动周期产生；

一组X传感器电极和一组Y传感器电极，彼此交叉布置以形成二维阵列，该二维阵列限定了触敏区域，该触敏区域和显示区域至少部分范围相同；

X驱动脉冲发生器，其可操作地向X传感器电极提供X驱动脉冲；

一或多个采样电容器，用于累积来自Y电极的电荷，其通过交叉的X传感器电极和Y传感器电极之间的由X驱动脉冲的边沿引发的电容性耦合而产生；

采样开关，其开关状态能够由X驱动脉冲边沿启动时让电荷累积发生在采样电容器上；

电压读取器，用于测量与采样电容器上的电荷累积相关的电压值；

控制器，其可操作地从电压读取器读出电压，根据操作模式执行电容式触控传感器测量，其中，在操作模式中，来自单个感测节点的电荷测量是由采样电容器上多个至少为第一电荷累积和第二电荷累积构成，至少第一和第二电荷累积发生在不同显示周期，且具有距离X驱动脉冲边沿至少第一和第二不同时延（采样电容器在每次电荷累积中对由X驱动脉冲边沿引起的电荷转移进行累积）。

自电容测量还可以在相同的网格型触控传感器中进行，如前所述，脉冲驱动发生器向X传感器电极和Y传感器电极提供驱动脉冲，采样传感器累积电荷，该电荷通过一边是X传感器电极和Y传感器电极、另一边是触摸动作之间的由驱动脉冲引起的电容性耦合而产生。

自电容测量还可以使用本文所提出的方法在矩阵型触控传感器中进行。

总而言之，对于互电容测量和自电容测量，本文所提出的新的操作模式将单次电荷测量细分为在不同显示周期中进行的、且距离负责电荷转移的驱动脉冲边沿不同时延的多次电荷测量。通过把测量细分成多次电荷累积，可以减少在执行触控传感器测量的每个显示周期中所需时间的总量，使得触控传感器测量可以限制在每个显示周期的更小的时间窗口，而该窗口内因显示引起的噪声预计会处于最低。因此可以增加每个显示周期在显示驱动运作和触控传感器运作之间的时间间隔。在图10所示的示例中，通过把显示周期内驱动脉冲边沿的时间提前，同时保持采样开关控制即电荷累积的时间不变，尽可能地靠近噪声预计为最小的显示周期结束端，可以实现不同的电荷累积之间的不同时延。采用这种方法，如果不同的电荷积累时间相同，则采样窗口在先后周期会保持不变，仅驱动脉冲边沿移动。可以理解的是，电荷累积可以设置在显示周期的任何期望的部分，因此可以设置其出现时间为在设备准备期间、或甚至在使用期间，使得电荷累积可以发生在显示周期的噪声被认为或经测量为最低的部分，在所示示例中电荷累积发生在每个显示周期的结束处，但在某些应用中也可以发生在显示周期的其他部分。每个显示器具有各自的噪声信号特征，会把它作为周期持续时间的函数，本文提出的设计者方案能够让电荷累积固定发生在期望的显示周期的任何部分，并具有任何期望的持续时间，因为设计者可以通过减少或增加发生一次完成的电荷累积的周期的数量，借此延长或缩短每个周期中电荷累积的相位持续时间。

经测试，结果证实，在相同的测量时间下，与标准操作模式相比，所提出的新的操作模式可以提高灵敏度，即提高信噪比。特别地，整个触控屏的灵敏度更加均匀，避免了沿Y方向从屏幕的一边向中间移动时灵敏度大幅下降。实际上，所提出的新操作方式把若干的短电荷时间测量重建为长电荷时间测量，其中每个短电荷时间测量发生在显示周期的低噪声部分，相比之下，标准操作模式中长电荷时间测量会延续到显示噪声末尾。测试结果显示了本文方案在接地触摸和浮动触摸方面的改进。要注意的是，本文的新的操作模式可以通过新的驱动时序看出。具体而言，本文提出的操作模式解决了下一代OLED显示器出现的具体问题，对于下一代OLED显示器，可用于进行电容式触控传感器的时间在不断缩短，而噪声级不断增加，并且显示器和触控感应区域上的灵敏度变化范围因更高的负载而增加。

可以理解的是，所提出的把电容式触控信号集成在多个部件的测量方案可以应用到各种类型的触控传感器，因为所提出的测量方案涉及如何采集信号，而不涉及触控屏的结构，所以可以不考虑如下因素便可实现：触控传感器电极的布置图案的设计；触控传感器为网格型或矩阵型；触控传感器以互电容或自电容模式操作；显示器的种类为例如OLED、LCD、in-cell、on-cell 等。

堆叠配置

作为例子，我们现在描述LCD和OLED触控屏的各种特定的堆叠的实施方案。在这些实施方案中，应当意识到，一个或多个粘合层（例如，OCA）可以用于将显示器和触控传感器堆叠层结合在一起，尽管这些未被展示出来。此外，在这些实施方案中，应当理解的是，所述触控面板在可见光频谱区为光学透明以适用于显示应用，并且以适合作为触控表面的弹性材料例如合适的玻璃或塑料材料所制成。合适的塑料材料包括聚碳酸酯（PC）和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）。另外，应当理解的是，实施例也可以通过其他堆叠实施方案来实现，例如在US2014/0226089A1（Atmel Corporation）和US2016/259481A1（LG Electronics Inc.）中所描述的实施方式，其全部内容通过引用并入了本文。

图12示出了本公开的on-stack LCD实施例的传感器和显示器堆叠。on-stack设计是指触控传感器是被布置在显示器的顶部并且与显示器分离的子组件，与显示器各自独立有效地操作。LCD显示器堆叠以背光单元开始，然后是底部偏振器和用作薄膜晶体管（TFT）衬底的玻璃层。TFT与其定址和其它电极，称为金属，一起被布置在所述TFT玻璃的顶部。应当理解的是，被称为金属的包括任何合适的金属导电材料，通常是使用ITO（即非金属）的情况，因为它是透明的并因此适用于显示应用。对于其他应用，电极材料可以是不透明的。下一层是液晶层，随后是滤色层。应当意识到，合适的间隔将被提供以保持液晶层的设计厚度。接下来有一个用于增强对比度的黑色矩阵层，滤色玻璃，最后是顶部偏振器。应当意识到，还可以根据需要包括额外的层，例如粘合剂，涂层等。此外，可以省略一些所述的层，例如黑色矩阵层。如果显示器为单色，则也会导致更简单的结构。该触控传感器堆叠被布置在显示器堆叠的顶部，并且以X电极沉积在其上的由诸如玻璃材料（例如碱性铝硅酸盐玻璃）或塑料材料（例如PET）的材料制成的衬底开始。该X电极可以被嵌入诸如粘合剂层的介电矩阵中。在该X电极顶部有一个介电材料，然后是Y电极。应当意识到，在单层设计中，所述衬底会是该介电材料，并且X和Y电极会被布置在其上，从而省去所示出的两个层。然后是可选的装饰层，随后是触控面板。所述触控面板可以是玻璃或塑料材料。此外，所述触控面板可以用例如具有用于增加硬度和/或耐磨性的抗刮材料涂覆。

图13示出了本公开的on-cell LCD实施例的传感器和显示器堆叠。术语on-cell是指触控传感器使用最上面的显示器堆叠的层，亦即是滤色玻璃，作为传感器堆叠的初始层，即X电极的衬底。与图12的on-stack堆叠设计相比，其他的变化只是顶部偏振器已被移动到用于X和Y电极的触控传感器层之上，这降低了触控传感器电极图案的可视性。

图14示出了本公开的混合in-cell LCD的实施例的传感器和显示器堆叠。术语in-cell是指触控传感器更完全地集成在显示器堆叠中的事实，其中至少一个触控传感器的层被布置在显示器的滤色器下方。特别是，一些显示驱动电极（为TFT提供参考电压的VCOM电极）可以实现作为触控传感器电极（X电极）的双重功能，它们功能上的分离通过时间复用实现，即所述电极在部分周期用于显示和在周期的另一部分用于触控感测。所述双重功能是通过对VCOM电极层进行图案化实现的，而在没有触控传感器的LCD中，VCOM电极层只是为没有结构的覆盖层。对于in-cell设计，存在两种可能性：“单面”in-cell -如果X和Y传感器电极层都在滤色玻璃下面；“双面”或“混合”in-cell -如果只有X和Y传感器电极层的其中一个被移到滤色玻璃下面。在混合in-cell设计中，最接近触控面板的滤色玻璃上方的电极层会是在互电容测量中用于感测的层（即，Y电极）。应当意识到，在in-cell设计中，驱动显示器和触控传感器的电子器件需要被协调，以便一个单一的IC提供用于共同控制显示器和触控传感器，或者如果专用显示器IC和触控传感控制器IC被保留的话，他们需要交换数据以确保协调。

图15示出了本公开的另一个混合in-cell LCD的实施例的传感器和显示器堆叠。与图14的堆叠相比，X电极不与VCOM集成，使得电容式感测测量可以与驱动显示器并行发生。该X电极被布置在滤色器之上。虽然该X电极是被显示为配置在滤色器的上侧，但其也可以被配置在下侧。此外，可以提供用于支撑X电极的单独的衬底层。

图16示出了本公开的on-stack OLED实施例的传感器和显示器堆叠。该OLED显示器堆叠以用作薄膜晶体管（TFT）衬底的玻璃层开始。该TFT与其定址和其它电极，称为金属，一起被布置在所述TFT玻璃的顶部。此层中的金属包括用于驱动OLED的阳极电极的金属。接下来的是OLED层和用于OLED阴极的另一金属层。应当意识到，阳极和阴极层可以被颠倒。最后，该显示器堆叠以偏振器完成。对于OLED，应注意的是通常不需要滤色器和滤色玻璃。然而，对于白光OLED，这些层会被布置在OLED的上方并且在金属（阴极）层的下方。还应当意识到，还可以根据需要包括额外的层，例如粘合剂，涂层等。该触控传感器堆叠被布置在显示器堆叠的阴极电极层的顶部，并且以X电极沉积其上的衬底开始。所述X电极可以被嵌入诸如粘合剂层的介电矩阵中。在X电极顶部有一个介电材料，然后是Y电极。然后是可选的装饰层，随后是触控面板。所述触控面板可以是玻璃或塑料材料。此外，所述触控面板可以用例如具有用于增加硬度和/或耐磨性的抗刮材料涂覆。

图17示出了本公开的混合in-cell OLED实施例的传感器和显示器堆叠。该OLED显示器堆叠以用作薄膜晶体管（TFT）衬底的玻璃层开始。该TFT与其定址和其它电极，称为金属，一起被布置在所述TFT玻璃的顶部。此层中的金属包括用于驱动OLED的阳极电极的金属。接下来是OLED层和用于OLED阴极的另一金属层。应当意识到，阳极和阴极层可以被颠倒。该显示器堆叠以偏振器完成，但是在这个实施例中，偏振器被布置在触控传感器电极上方。将偏振器放置在触控传感器电极之上的优点在于，偏振器部分地遮蔽了触控传感器电极的图案，否则在更多各式各样的照明条件和视角下，将更有机会让用户见到。还应意识到，可以根据需要包括额外的层，例如粘合剂，涂层等。如果显示器是单色的，也会导致稍微不同的结构。触控传感器堆叠层被布置在显示器堆叠的阴极层的顶部。触控传感器堆叠第一层是衬底。然后将X和Y电极形成在单层中，并且可以将其嵌入诸如粘合剂层的介电矩阵中。接着是上述用于显示器堆叠的偏振器，可选的装饰层，随后是触控面板。所述触控面板可以是玻璃或塑料材料。此外，所述触控面板可以用例如具有用于增加硬度和/或耐磨性的抗刮材料涂覆。以下会描述该堆叠的一些常见变型。我们还注意到，关于上述混合in-cellLCD实施例进行的对in-cell设计的一般性评论也适用于这个in-cell OLED实施例。

图18示出了本公开的另一混合in-cell OLED的实施例的传感器和显示器堆叠。该层结构开始于用作后续TFT层的衬底的玻璃层，其包括TFT以及其驱动电极，该驱动电极包括为TFT提供参考电压的用于OLED的VCOM电极和用于触控感应的X电极的双功能电极。然后是OLED层。然后接下来的是用作另一金属层的衬底的介电层，该金属层包括用作OLED的阴极和在触控传感器中用与感测的Y电极的双目的电极。该堆叠以：显示器的偏振器，可选的装饰层和触控面板完成。我们还注意到，关于上述混合in-cell OLED实施例和in-cell LCD实施例进行的对in-cell设计的一般性评论也适用于这个in-cell OLED实施例。

在任何示例性堆叠中，X和Y电极层可以被置换。另外，在任何示例性堆叠中，X和Y电极层可以被布置在单一层中。

本文呈现的触屏计算设备（或无屏的触控传感器设备）可以是例如移动电话（智能电话），平板手机，平板电脑（包括专业绘图平板电脑），笔记本电脑，个人计算机，智能电视，媒体播放器，卫星导航设备，游戏机，售卖亭电脑或销售点设备。该设备可以是由一个或多个电信标准定义的用户设备。该设备可以是便携式的，例如手持式计算设备，或固定的。该触控屏（或无屏的触控传感器）可构成家用电器或其他设备的一部分。

设备前后关系说明

图19A和图19B是手持式触控屏计算设备的前面和后面的示意性透视图。

图20是图19A和图19B的该计算设备的功能组件的框图。

参考图19A，计算设备100具有智能电话或平板电脑格式。计算设备100被布置在壳体中，该壳体具有正面（从图19A面向外），背面和形成大致上为直线物体的边缘的边框。该正面大部分是由触控屏显示器占据，其结合了显示器102（正在显示场景包括房屋，烟雾和太阳）和触敏区域103（用阴影线示出）。对于触控屏设备一般来说，触敏区域103与显示区域102至少部分范围相同。该触控屏使用户能够通过手势将指令输入到运行在计算设备上的应用程序，这些手势可由在本技术中被称为敲击，即在显示器上的一点的轻微单一触控作选择，以及其他单一触控手势，例如滑动，到多点触控手势，例如通常用于放大和缩小和旋转的双指捏合。我们注意到，在本文中，所谓手势是指触控屏上的触控手势。该正面还安装了机械键（或按钮）104和处于机械键104的任意一侧的两个触控传感器键（或按钮）106，108。该壳体的边缘安装了用于音量控制的机械摇杆开关110，和on/off开关112。还有一个嵌入在触控屏102中以提供触觉反馈（未被示出）的触觉层。

一个用于捕获静止图像或视频图像的前置相机101被布置在靠近面向前的壳体顶部的正面上，还有与其相邻的用于捕获音频的麦克风105和用于输出音频的扬声器107。

参考图19B的后视图，一个用于捕获静止图像或视频图像的后置相机114被布置在靠近面向后的壳体的顶部的位置。电池116被安装在壳体内并构成电源（用虚线示出）。该电源还包括外部电源输入插座118，其可以用于为设备供电以及为电池充电。与设备底部的电源输入插座118并排的还有一个用于音频输出的音频插孔形式的外部连接器120。可以提供更多的外部接口，包括用于物理连接的各种端口，支架和插座。我们使用虚线显示了两个内部支架122，124，它们可以用于SIM卡和存储卡或其他SIM卡。该存储卡为一种数据存储设备。

参考图20，其示出了计算设备100所选择的功能组件。计算设备100具有无线电组件130，输入/输出（I/O）组件140，与一个或多个处理器160相关联的一个或多个控制器150和一个或多个存储器170，电源180，传感器组件190和外部接口200。存储器170可操作以存储包括软件代码部分的计算机应用程序（“apps”）162，该软件代码部分可加载到处理器160以及被其执行。控制器150可以包括触控传感控制器和显示控制器，或组合的触控传感和显示控制器。

所述处理器可以包括用于诸如触控感测，显示驱动，视频处理，语音/音频分析和/或语音/音频合成之类的专用任务的单独处理单元。控制器和相关联的处理器和存储器具有控制计算设备和执行存储在存储器中的计算机程序的任务。存储器可以存储用于在计算设备上运行的计算机应用程式以及从各种I/O设备收集数据。除了与应用程序相关联的操作之外，控制器通常用于控制计算设备的整体操作。控制器通过上述组件处理信号，数据，信息等输入或输出，和/或运行存储在存储器中的应用程序，从而处理或向用户提供适当的信息和/或功能。

无线电组件130包括WLAN(无线局域网络)收发器，LTE(长期演进技术)收发器和GPS(全球定位系统)模块。I/O组件140包括能够显示内容和用作图形用户界面的一部分的显示器，其中该显示器可以基于合适的技术，例如液晶或有机发光二极管，以及覆盖在显示器上或形成为显示器的组成部分的位置感应的触控传感器区域，作为与可选地具有其他触控传感器区域或按钮（例如在显示器壳体的反面或边缘（边框）上）的显示器结合的图形用户界面的一部分。如前所述，其他I/O组件是用于捕获静止图像或视频图像的前置和后置相机，用于捕获音频的麦克风，用于输出音频的扬声器和嵌入在触控屏中提供触觉反馈的触觉输出。感测部件包括例如陀螺仪，加速度计，环境光传感器，磁性传感器和温度传感器。外部接口可以包括各种用于物理连接的端口和插座，例如SIM(用户身份模块)卡，有线LAN连接器，存储卡，音频插孔插座，USB端口等等。

本领域技术人员应当清楚的是，在不背离本公开的范围的情况下，可以对前述示例性实施例进行许多改进和修改。

Claims (15)

1.一种触控屏设备，其结合了显示器和电容式触控传感器，其特征在于，所述设备包括：

显示驱动信号发生器，其可操作地以一定频率向所述显示器输出显示驱动信号，使得所述显示器被周期性地驱动以在显示器的显示区域上形成图像帧，每个图像帧由多个显示驱动周期产生；

一组传感器电极，其限定了触敏区域，所述触敏区域与所述显示区域至少部分范围相同；

驱动脉冲发生器，其可操作地向至少一些所述传感器电极提供驱动脉冲；

至少一个采样电容器，用于累积来自至少一些所述传感器电极的电荷，该电荷是通过传感器电极之间或加于传感器电极的由驱动脉冲的边沿引发的电容性耦合而产生；

采样开关，其开关状态能够让电荷累积发生在至少一个所述采样电容器上；

电压读取器，用于测量与至少一个所述采样电容器上的电荷累积相关的电压；

控制器，其可操作地执行电容式触控传感器测量，其中，每次电容式触控传感器测量是由多个至少第一和第二电荷累积构成，所述至少第一和第二电荷累积分别发生在不同的显示周期，且具有距离驱动脉冲的边沿不同的第一和第二时延，而所述驱动脉冲的边沿引起的电荷转移会被累积。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述传感器电极包括一组X传感器电极和一组Y传感器电极，二者彼此交叉布置以形成用于执行互电容测量的感测节点的二维阵列。

3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述电容式触控传感器测量具有互电容测量模式，在该模式中：

所述驱动脉冲发生器可操作地向X传感器电极提供X驱动脉冲；

至少一个采样电容器可操作地累积来自Y传感器电极的电荷，该电荷是通过由所述X驱动脉冲的边沿引发的交叉的X传感器电极和Y传感器电极之间的感测节点处的电容性耦合而产生。

4.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述电容式触控传感器测量具有自电容测量模式，在该模式中：

所述驱动脉冲发生器可操作地向X传感器电极和Y传感器电极提供驱动脉冲；

至少一个采样电容器可操作地累积来自X传感器电极和Y传感器电极的电荷，该电荷是通过传感器电极和触摸动作之间的由驱动脉冲引发的电容性耦合而产生。

5.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述电容式触控传感器测量具有自电容测量模式，在该模式中：

所述驱动脉冲发生器可操作地向X传感器电极和Y传感器电极提供驱动脉冲；

至少一个采样电容器可操作地累积来自X传感器电极和Y传感器电极的电荷，该电荷是通过传感器电极和触摸动作之间的由驱动脉冲引发的电容性耦合而产生。

6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述电容式触控传感器测量具有自电容测量模式，在该模式中：

所述驱动脉冲发生器可操作地向传感器电极提供驱动脉冲；

至少一个采样电容器可操作地累积来自传感器电极的电荷，该电荷是通过传感器电极和触摸动作之间的由驱动脉冲引发的电容性耦合而产生。

7.根据权利要求3至6任一项所述的设备，其特征在于，在所述每次电容式触控传感器测量中，利用多次时延来进行多次电荷累积，其次数选自：2、3、4、5、6、7、8、9和10。

8.根据权利要求3至6任一项所述的设备，其特征在于，在所述每次电容式触控传感器测量中，电荷累积或每次电荷累积由以下之一引发：正向驱动脉冲边沿、负向驱动脉冲边沿、正向和负向驱动脉冲边沿。

9.根据权利要求3至6任一项所述的设备，其特征在于，在所述每次电容式触控传感器测量中，各时延相等。

10.根据权利要求3至6任一项所述的设备，其特征在于，在所述每次电容式触控传感器测量中，各时延不相等，且选择各时延以提供电荷累积，并因此提供相等的电压值。

11.根据权利要求3至6任一项所述的设备，其特征在于，为了执行所述每次电容式触控传感器测量，所述控制器用于通过提前显示周期内驱动脉冲边沿出现的时间，改变不同电荷累积之间的时延。

12.根据权利要求3至6任一项所述的设备，其特征在于，所述控制器可操作地控制采样开关的开关状态，使得每次电荷累积在一个显示周期结束且下一个显示周期开始之前完成，以避免收集到与下一个显示周期开始相关的噪声。

13.根据权利要求3至6任一项所述的设备，其特征在于，还包括复位开关，所述复位开关的开关状态改变由驱动脉冲引发的电荷的转移，使其偏离采样电容器，控制器在所述每次电容式触控传感器测量中可操作地控制所述复位开关的开关状态，以便在采样开关处于不能进行电荷积累的开关状态时，改变驱动脉冲引发的电荷的转移，使其偏离采样电容器。

14.根据权利要求3至6任一项所述的设备，其特征在于，还包括显示电极，其用于接收显示驱动信号，并把它们分配到显示区域上以形成图像帧，其中当所述显示电极具有相对于传感器电极的电容性耦合，以及所述电容性耦合相对于电容式触控传感器是噪声源，所述控制器用于在每个显示周期中临时分离显示驱动信号和电荷累积。

15.一种操作触控屏设备的方法，所述触控屏设备包含显示器和电容式触控传感器，所述显示器具有显示区域，所述电容式触控传感器包括限定了触敏区域的一组传感器电极，所述触敏区域与所述显示区域至少部分范围相同，所述方法包括：

以一定频率向所述显示器输出显示驱动信号，使得所述显示器被周期性地驱动以在显示器的显示区域上形成图像帧，每个图像帧由多个显示驱动周期产生；

向至少一些所述传感器电极提供驱动脉冲；

累积来自至少一些所述传感器电极的电荷，该电荷是通过传感器电极之间或加于传感器电极的由采样电容器上驱动脉冲的边沿引发的电容性耦合而产生；

开关采样开关，以限定在采样电容器上累积电荷的时间窗口；

测量与采样电容器上的电荷累积相关的电压；

执行电容式触控传感器测量，其中，每次电容式触控传感器测量是由多个至少第一和第二电荷累积构成，所述至少第一和第二电荷累积分别发生在不同的显示周期，且具有距离驱动脉冲的边沿不同的第一和第二时延，而所述驱动脉冲的边沿引起的电荷转移会被累积。

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