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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.
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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:
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1 ein
Blockdiagramm eines allgemeinen Berührungsbildschirmpanelsystems
darstellt,
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2A eine
parasitäre
Kapazitätskomponente
darstellt, die in jeder einer Mehrzahl von Abtasteinheiten eines
Berührungsbildschirmpanels
erzeugt sind, gemäß einer
Ausführungsform
des erfinderischen Konzepts,
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2B ein
Schaubild ist, das eine Veränderung
der Kapazität
einer in 2A dargestellten Abtasteinheit
zeigt, wenn die Abtasteinheit berührt wird,
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2C ein
Schaubild ist, das eine Veränderung
der Kapazität
einer in 2A dargestellten Abtasteinheit
zeigt, wenn die Abtasteinheit berührt und ein Rauschen erzeugt
wird,
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3A, 3B und 3C Blockdiagramme
einer Berührungssteuereinheit
gemäß Ausführungsformen
des erfinderischen Konzepts darstellen,
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4A und 4B Wellenformdiagramme
verschiedener Signale zum Erzeugen des Steuersignals ctrl, wie in
den 3A bis 3C gezeigt,
gemäß Ausführungsformen
des erfinderischen Konzepts darstellen,
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5A, 5B, 6A, 6B, 7A, 7B und 8A bis 8D Schaltbilder
und Schaubilder sind, die verschiedene Ausführungsformen eines Berührungsdatengenerators
gemäß dem erfinderischen
Konzept darstellen,
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9A und 9B Blockdiagramm
und Schaltbild eines Berührungsdatengenerators
gemäß Ausführungsformen
des erfinderischen Konzepts darstellen,
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9C ein
Schaltbild einer Integrationsschaltung ist, das eine weitere Ausführungsform
einer in 9A dargestellten Integrationsschaltung
gemäß dem erfinderischen
Konzept darstellt,
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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,
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9E ein
Wellenformdiagramm von verschiedenen Signalen, die der Berührungssteuereinheit
von 9B zugeführt
werden, gemäß einer
Ausführungsform
des erfinderischen Konzepts darstellt,
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9F ein
Timingdiagramm ist, das die Operation der Integrationsschaltung
von 9B gemäß einer Ausführungsform
des erfinderischen Konzepts darstellt,
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9G ein
Schaubild ist, das eine Variation einer Integrationsspannung der
Integrationsschaltung von 9B gemäß einer
Ausführungsform
des erfinderischen Konzepts darstellt,
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10A ein Schaltbild einer anderen Ausführungsform
der im Berührungsdatengenerator
von 9B enthaltenen Integrationsschaltung gemäß dem erfinderischen
Konzept ist,
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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,
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11 ein
Blockdiagramm einer Berührungssteuereinheit
gemäß einer
anderen Ausführungsform
des erfinderischen Konzepts darstellt,
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12A ein Blockdiagramm einer allgemeinen LCD, die
eine Mehrzahl von Berührungssteuereinheiten
umfasst, gemäß einer
Ausführungsform
des erfinderischen Konzepts darstellt,
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12B ein Blockdiagramm einer allgemeinen LCD, die
eine Berührungssteuereinheit
umfasst, gemäß einer
anderen Ausführungsform
des erfinderischen Konzepts darstellt,
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13 ein
Blockdiagramm einer integrierten Schaltung (IC), in der eine Berührungssteuereinheit
und eine Bildschirmtreibereinheit zusammen integriert sind, gemäß einer
Ausführungsform
des erfinderischen Konzepts darstellt,
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14A und 14B eine
Abhängigkeit
zwischen einer Berührungssteuereinheit
und einer Bildschirmtreibereinheit darstellen, wie sie in 13 gezeigt
sind,
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15A bis 15C Ausführungsformen
einer gedruckten Leiterplatten(PCB)-Struktur eines Bildschirms,
der ein Berührungspanel
umfasst, gemäß dem erfinderischen
Konzept darstellen,
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15D eine Panelstruktur des in 15A, 15B oder 15C gezeigten Bildschirms gemäß einer Ausführungsform
des erfinderischen Konzepts darstellt,
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16A bis 16C Ausführungsformen
einer PCB-Struktur eines Bildschirms 800, in dem ein Berührungspanel
und ein Bildschirmpanel vereint sind, gemäß dem erfinderischen Konzept
darstellen,
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16D die Panelstruktur des in 16A, 16B oder 16C gezeigten Bildschirms gemäß einer anderen Ausführungsform
des erfinderischen Konzepts darstellt,
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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,
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18A und 18B Ausführungsformen
eines Bildschirms mit einem Halbleiterchip, in dem eine Berührungssteuereinheit
und eine Bildschirmtreibereinheit enthalten sind, gemäß dem erfinderischen
Konzept darstellen.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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:
![Figure 00300001](https://patentimages.storage.googleapis.com/26/7f/63/ea24607fc6dab0/00300001.png)
-
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 ”xCq” und ”Cf + Ct + Cq” 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 ”xCq” und ”Cf + Ct + Cq” ein ander
gleich sind, heben sich ”Cf + Ct + Cq” und ”xCq” in
Gleichung (2) auf, und dadurch kann die Verstärkung des Verstärkers AMP ”Csig/Cf” werden.
Wenn ”xCq” und ”Cf + Ct + Cq” 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 ”Cq” 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 ”Cf +
(1 – x)Cv + (1 – y)Cq” 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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.