TWI484384B - 用於觸控致能顯示之動態電壓產生 - Google Patents

用於觸控致能顯示之動態電壓產生 Download PDF

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TWI484384B TW102120179A TW102120179A TWI484384B TW I484384 B TWI484384 B TW I484384B TW 102120179 A TW102120179 A TW 102120179A TW 102120179 A TW102120179 A TW 102120179A TW I484384 B TWI484384 B TW I484384B
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Description

用於觸控致能顯示之動態電壓產生 相關申請案
本申請案主張由與本申請案相同之作者在2012年6月8日申請之題為「用於觸控致能顯示之動態電壓產生(Dynamic Voltage Generation for Touch-Enabled Displays)」的美國臨時申請案第61/657,426號(代理人案號APL-P13162USP1)之權利。
所揭示實施例通常係關於用於計算器件之觸控螢幕之設計。更具體言之，所揭示實施例係關於為觸控致能顯示提供電力之電力管理系統的設計。
目前在計算系統中使用許多類型之輸入器件，諸如按鈕或鍵、滑鼠、軌跡球、操縱桿、觸控感測器面板、觸控螢幕及其類似者。詳言之，觸控螢幕由於其操作簡易性及通用性以及其下降價格而正變得日益風行。觸控螢幕可包括觸控感測器面板(其可為具有觸敏表面之透明面板)及諸如液晶顯示器(LCD)之顯示器件(其可部分地或全部地定位於面板後面，使得觸敏表面可覆蓋顯示器件之可檢視區域之至少一部分)。觸控螢幕允許使用者藉由使用手指、尖筆或其他物件在由顯示器件所顯示之使用者介面(UI)所規定的位置處觸摸觸控感測器面板來執行各種功能。一般而言，觸控螢幕可辨識觸摸及該觸摸在觸控 感測器面板上之位置，且計算系統可接著根據在觸摸時出現之顯示來解譯該觸摸，且可基於該觸摸來執行一或多個動作。
在設計觸控螢幕方面的一個挑戰係顯示影像之電路通常係在與感測觸摸之顯著更敏感電路不同的電壓下操作。為解決此問題，觸控致能顯示通常在「顯示模式」(其中系統在對應之顯示模式電壓下操作)與「觸控模式」(其中系統在觸控模式電壓下操作)之間循環。然而，設計可在此等電壓位準之間快速且有效地切換之電力輸送系統具有挑戰性。
所揭示實施例係關於一種為一觸控致能顯示提供電力之系統，其中該觸控致能顯示在一顯示模式與一觸控模式之間循環。在該顯示模式期間，該系統經由一電力輸出將一顯示模式電壓驅動至該觸控致能顯示，其中該電力輸出係經由一顯示模式電容器CD 耦接至接地。接下來，在自該顯示模式至該觸控模式之一轉變期間，該系統經由一觸控模式電容器CT 將該電力輸出耦接至接地，其中CT 先前經充電至一觸控模式電壓且因此導致該電力輸出迅速地轉變至該觸控模式電壓。接著，在該觸控模式期間，該系統經由該電力輸出來驅動該觸控模式電壓。
在一些實施例中，在該觸控模式與該顯示模式之間的一轉變期間，該系統使CT 自電力輸出與接地之間去耦。
在此等實施例中之一變化中，在該觸控模式期間，該系統使用一輔助電源將去耦之觸控模式電容器CT 充電至該觸控模式電壓。
在一些實施例中，在該觸控模式期間，CT 係與CD 並聯耦接於該電力輸出與接地之間。在此等實施例中，CT 上之電容大於CD 上之電容，使得在該觸控模式期間CT 優控CD 。
在一些實施例中，在該顯示模式與該觸控模式之間的轉變期 間，自該電力輸出與接地之間去耦CD 。
在一些實施例中，該電力輸出為一低輸出，其在該顯示模式期間提供一低顯示模式電壓且在該觸控模式期間提供一低觸控模式電壓。此外，此低輸出與一高輸出相關聯，該高輸出在該顯示模式期間提供一高顯示模式電壓且在該觸控模式期間提供一高觸控模式電壓。
在一些實施例中，在該顯示模式期間，該系統經由該高輸出將一高顯示模式電壓驅動至該觸控致能顯示，其中該高輸出係經由一高電壓顯示模式電容器CHD 耦接至接地。接下來，在自該顯示模式至該觸控模式之該轉變期間，該系統經由一高電壓觸控模式電容器CHT 將該高輸出耦接至接地，其中CHT 先前經充電至一高觸控模式電壓，藉此導致該高輸出迅速地轉變至該高觸控模式電壓。接下來，在該觸控模式期間，該系統經由該高輸出來驅動該高觸控模式電壓。
在一些實施例中，經由該電力輸出來驅動該顯示模式電壓及該觸控模式電壓涉及使用一電荷泵來驅動該顯示模式電壓及該觸控模式電壓。
124‧‧‧觸控螢幕
126‧‧‧觸控螢幕
128‧‧‧觸控螢幕
136‧‧‧行動電話
140‧‧‧數位媒體播放器
144‧‧‧個人電腦
200‧‧‧計算系統
202‧‧‧觸控處理器
204‧‧‧周邊設備
206‧‧‧觸控控制器
208‧‧‧感測通道
210‧‧‧通道掃描邏輯
212‧‧‧RAM
214‧‧‧驅動器邏輯
216‧‧‧激勵信號
217‧‧‧感測信號
220‧‧‧觸控螢幕
222‧‧‧驅動線
223‧‧‧感測線
224‧‧‧驅動介面
225‧‧‧感測介面
226‧‧‧觸控像素
227‧‧‧觸控像素
228‧‧‧主機處理器
232‧‧‧程式儲存器
234‧‧‧液晶顯示器(LCD)驅動器
301‧‧‧驅動線區段/驅動線部分
303‧‧‧驅動線連結
305‧‧‧連接
307‧‧‧旁路
309‧‧‧驅動線區段之右半部分
311‧‧‧感測線之部分
313‧‧‧驅動線區段之左半部分
401‧‧‧共同電極
403‧‧‧驅動區區段
405‧‧‧感測區
500‧‧‧顯示像素層疊
501‧‧‧第一金屬(M1)層
503‧‧‧第二金屬(M2)層
505‧‧‧共同電極(Vcom)層
507‧‧‧第三金屬(M3)層
509‧‧‧共同電極
511‧‧‧連接元件
513‧‧‧斷裂
515‧‧‧驅動區區段
517‧‧‧感測區
519‧‧‧穿隧線
520‧‧‧閘極線
521‧‧‧導電通孔
523‧‧‧資料線
550‧‧‧整合式觸控螢幕
551‧‧‧顯示像素
553‧‧‧顯示像素
601‧‧‧驅動區區段
601a‧‧‧顯示像素
601b‧‧‧顯示像素
603‧‧‧感測區
603a‧‧‧顯示像素
607‧‧‧TFT
609‧‧‧TFT
611‧‧‧閘極線
613‧‧‧資料線
614‧‧‧資料線
615‧‧‧像素電極
616‧‧‧像素電極
617‧‧‧共同電極
618‧‧‧共同電極
619‧‧‧連接結構/連接元件
620‧‧‧連接結構
621‧‧‧穿隧線
623‧‧‧電場
626‧‧‧電荷放大器
627‧‧‧手指
700‧‧‧觸控螢幕器件
701‧‧‧觸控螢幕
703‧‧‧觸控螢幕控制器
705‧‧‧驅動Vcom線
707‧‧‧感測Vcom線
709‧‧‧閘極驅動器
711‧‧‧閘極線
713‧‧‧觸控控制器
715‧‧‧LCM控制器
717‧‧‧電荷泵時脈選擇器
719‧‧‧負電荷泵
721‧‧‧正電荷泵
723‧‧‧同步信號(BSYNC)
725‧‧‧第一Vcom多工器(VCOM MUX I)
727‧‧‧第二Vcom多工器(VCOM MUX II)
729‧‧‧Vcom電壓(VCOM)
731‧‧‧資料線
733‧‧‧時序信號
735‧‧‧VGL(低閘極電壓)
737‧‧‧VGH(高閘極電壓)
739‧‧‧信號LCM_CPL_CLK
741‧‧‧信號LCM_CPH_CLK
743‧‧‧負電荷泵時脈信號VGL_CP_CLK
745‧‧‧正電荷泵時脈信號VGH_CP_CLK
747‧‧‧信號TOUCH_CPL_CLK
749‧‧‧信號TOUCH_CPH_CLK
751‧‧‧信號TOUCH_CP_EN
753‧‧‧感測通道
755‧‧‧驅動通道
757‧‧‧驅動信號(VSTM)
759‧‧‧信號電容(CSIG)
761‧‧‧感測信號(VSENSE)
763‧‧‧感測放大器
765‧‧‧寄生閘極至感測耦合
801‧‧‧觸摸掃描步驟
803‧‧‧間隙
805‧‧‧VGL_LCM電壓位準
807‧‧‧VGL_LCM電壓位準
902‧‧‧NFET
904‧‧‧觸控模式電容器CT
906‧‧‧顯示電容器CD
908‧‧‧輔助電源供應器
910‧‧‧負電荷泵
912‧‧‧VAUX 信號
1002‧‧‧電荷泵時脈信號CPCLK
1004‧‧‧DRVOUT 信號
1006‧‧‧VGH放電信號
1008‧‧‧VGH復原信號
1010‧‧‧VGL放電信號
1101‧‧‧正BSYNC信號BSYNCP
1102‧‧‧BSYNCN 信號
1103‧‧‧PFET
1104‧‧‧電容器CHD
1106‧‧‧電容器CHT
1107‧‧‧PFET
1108‧‧‧電容器CHP /寄生電容CHP
1112‧‧‧NFET
1114‧‧‧電容器CLD
1116‧‧‧電容器CLT
1117‧‧‧NFET
1118‧‧‧電容器CLP /寄生電容器CLP
1119‧‧‧負電荷泵
1120‧‧‧正電荷泵
1202‧‧‧NFET電晶體N0H
1207‧‧‧NFET電晶體N1H
1212‧‧‧NFET電晶體N0L
1217‧‧‧NFET電晶體N1L
1240‧‧‧BSYNC信號
1302‧‧‧PFET電晶體P0H
1402‧‧‧FET
1407‧‧‧FET
1412‧‧‧FET
1417‧‧‧FET
圖1A至圖1C說明各自包括根據本發明之實施例之例示性觸控螢幕的例示性行動電話、例示性媒體播放器及例示性個人電腦。
圖2呈現例示性計算系統的方塊圖，該例示性計算系統說明根據本發明之實施例之例示性觸控螢幕之一個實施。
圖3根據本發明之實施例提供圖2之觸控螢幕的更詳細視圖，其展示驅動線及感測線之例示性組態。
圖4根據本發明之實施例說明例示性組態，其中觸摸感測電路包括共同電極(Vcom)。
圖5根據本發明之實施例說明例示性顯示像素層疊的分解圖。
圖6說明根據本發明之實施例之例示性觸摸感測操作。
圖7根據各種實施例說明例示性觸控螢幕器件。
圖8根據各種實施例呈現用於觸摸感測系統之例示性電力管理技術的時序圖。
圖9A至圖9B根據本發明之實施例說明如何經由不同電容器來切換電力。
圖10根據本發明之實施例呈現說明如何在不同電容器之間切換電力的時序圖。
圖11A根據本發明之實施例說明經由顯示電容器及觸控電容器來交替切換電力的替代性實施例。
圖11B根據本發明之實施例呈現用於圖11A中所說明之實施例的時序圖。
圖12A根據本發明之實施例說明此替代性實施例之使用NFET電晶體之變化。
圖12B根據本發明之實施例呈現用於圖12A中所說明之實施例的時序圖。
圖13A根據本發明之實施例說明此替代性實施例之使用NFET及PFET電晶體之變化。
圖13B根據本發明之實施例呈現用於圖13A中所說明之實施例的時序圖。
圖14A根據本發明之實施例說明此替代性實施例之使用無本體二極體傳導之NFET電晶體之變化。
圖14B根據本發明之實施例呈現用於圖14A中所說明之實施例的時序圖。
呈現以下描述以使熟習此項技術者能夠製作並使用所揭示實施例，且在特定應用及其要求之情況下提供以下描述。所揭示實施例之 各種修改將容易為熟習此項技術者所顯而易見，且可在不脫離所揭示實施例之精神及範疇之情況下將本文中所定義之一般原理應用於其他實施例及應用。因此，所揭示實施例不限於所展示之實施例，而應符合與本文中所揭示之原理及特徵一致之最廣範疇。
此實施方式中所描述之資料結構及碼通常儲存於非暫時電腦可讀儲存媒體上，該非暫時電腦可讀儲存媒體可為可儲存碼及/或資料以供電腦系統使用之任何器件或媒體。非暫時電腦可讀儲存媒體包括(但不限於)揮發性記憶體、非揮發性記憶體、磁性及光學儲存器件(諸如磁碟機、磁帶、CD(緊密光碟)、DVD(數位多功能光碟或數位視訊光碟))或能夠儲存碼及/或資料之現已知或稍後開發之其他媒體。
實施方式部分中所描述之方法及程序可具體化為碼及/或資料，碼及/或資料可儲存於如上所述之非暫時電腦可讀儲存媒體中。當電腦系統讀取並執行儲存於非暫時電腦可讀儲存媒體上之碼及/或資料時，電腦系統執行經具體化為資料結構及碼且儲存於非暫時電腦可讀儲存媒體內之方法及程序。此外，下文所描述之方法及程序可包括於硬體模組中。舉例而言，該等硬體模組可包括(但不限於)特殊應用積體電路(ASIC)晶片、場可程式化閘陣列(FPGA)及現已知或稍後開發之其他可程式化邏輯器件。當啟動該等硬體模組時，該等硬體模組執行包括於該等硬體模組內之方法及程序。
圖1A至圖1C展示其中可實施根據本發明之實例之觸控螢幕的例示性系統。圖1A說明包括觸控螢幕124之例示性行動電話136。圖1B說明包括觸控螢幕126之例示性數位媒體播放器140。圖1C說明包括觸控螢幕128之例示性個人電腦144。雖然諸圖中未展示，但個人電腦144亦可為具有觸敏顯示器之平板電腦或桌上型電腦。觸控螢幕124、126及128可基於(例如)自電容或互電容或另一觸摸感測技術。舉例而言，在基於自電容之觸控系統中，可使用具有至接地之自電容的個別 電極來形成用於偵測觸摸之觸控像素。當物件逼近觸控像素時，物件與觸控像素之間可形成至接地之額外電容。至接地之額外電容可引起由觸控像素經歷的自電容之淨增加。可藉由觸摸感測系統來偵測及量測自電容之此增加以在多個物體觸摸觸控螢幕時判定該多個物價之位置。
基於互電容之觸控系統可包括(例如)驅動區及感測區，諸如驅動線及感測線。舉例而言，驅動線可形成為列，而感測線可形成為行(例如，正交)。觸控像素可形成於列與行之交叉點處。在操作期間，該等列可用AC波形來激勵，且互電容可形成於觸控像素之列與行之間。當物件逼近觸控像素時，耦合於觸控像素之列與行之間的電荷中之一些可改為耦合至物件上。跨越觸控像素之電荷耦合之此減小可導致列與行之間的互電容之淨減少(net decrease)及跨越觸控像素而耦合之AC波形之減小。
可藉由觸摸感測系統來偵測及量測電荷耦合之AC波形之此減小以在多個物件觸摸觸控螢幕時判定該多個物件之位置。在一些實施例中，觸控螢幕可為多點觸控、單點觸控、投影掃描、全成像多點觸控或任何電容性觸控。
圖2係例示性計算系統200的方塊圖，例示性計算系統200說明根據本發明之實施例之例示性觸控螢幕220之一個實施。計算系統200可包括於(例如)行動電話136、數位媒體播放器140、個人電腦144或包括觸控螢幕之任何行動或非行動計算器件中。計算系統200可包括一觸摸感測系統，該觸摸感測系統包括一或多個觸控處理器202、周邊設備204、觸控控制器206及觸摸感測電路(下文將予以更詳細描述)。周邊設備204可包括(但不限於)隨機存取記憶體(RAM)或其他類型之記憶體或儲存器、看門狗計時器及其類似者。觸控控制器206可包括(但不限於)一或多個感測通道208、通道掃描邏輯210及驅動器邏輯214。 通道掃描邏輯210可存取RAM 212、自主地自該等感測通道讀取資料且提供針對該等感測通道之控制。另外，通道掃描邏輯210可控制驅動器邏輯214以產生各種頻率及相位下之激勵信號216，該等激勵信號可選擇性地施加至觸控螢幕220之觸摸感測電路之驅動區，如下文所更詳細描述。在一些實施例中，觸控控制器206、觸控處理器202及周邊設備204可整合至單一特殊應用積體電路(ASIC)中。
計算系統200亦可包括一主機處理器228，主機處理器228用於自觸控處理器202接收輸出及基於該等輸出執行動作。舉例而言，主機處理器228可連接至程式儲存器232及一顯示器控制器(諸如LCD驅動器234)。主機處理器228可使用LCD驅動器234在觸控螢幕220上產生一影像(諸如使用者介面(UI)之一影像)，且可使用觸控處理器202及觸控控制器206偵測觸控螢幕220上或觸控螢幕220附近之觸摸(諸如至所顯示UI之觸摸式輸入)。觸摸式輸入可由儲存於程式儲存器232中之電腦程式使用以執行動作，該等動作可包括(但不限於)移動諸如游標或指標之物件、捲動或移動瀏覽(panning)、調整控制設定、開啟檔案或文件、檢視功能表、做出選擇、執行指令、操作連接至主機器件之一周邊器件、接聽電話通話、發出電話呼叫、終止電話通話、改變音量或音訊設定、儲存關於電話通信之資訊(諸如地址、頻繁撥出之號碼、已接來電、未接來電)、登入至電腦或電腦網路、准許授權個人存取電腦或電腦網路之受限制區域、載入與使用者之電腦桌面偏好配置相關聯之使用者設定檔、准許存取網頁內容、啟動一特定程式、加密或解碼一訊息及/或類似動作。主機處理器228亦可執行可能無關於觸控處理之額外功能。
觸控螢幕220可包括觸摸感測電路，該觸摸感測電路可包括具有複數條驅動線222及複數條感測線223之一電容性感測媒體。應注意，術語「線」有時在本文中用以僅意謂導電路徑(如一般熟習此項技術 者將易於理解)，且不限於嚴格地為線狀之元件，而是包括改變方向之路徑且包括為不同大小、形狀、材料等之路徑。驅動線222可由來自驅動器邏輯214之激勵信號216經由驅動介面224驅動，且產生於感測線223中之所得感測信號217可經由感測介面225傳輸至觸控控制器206中之感測通道208(亦被稱為事件偵測及解調變電路)。以此方式，驅動線及感測線可為觸摸感測電路之部分，其可相互作用以形成電容性感測節點，可將該等電容性感測節點看作諸如觸控像素226及227之觸控像元(觸控像素)。當將觸控螢幕220看作俘獲觸摸之「影像」時，此理解方式可為特別有用的。換言之，在觸控控制器206已判定在觸控螢幕中之每一觸控像素處是否已偵測到觸摸之後，可將觸控螢幕中之觸摸發生所在之觸控像素之型樣看作觸摸之「影像」(例如，觸摸觸控螢幕之手指之型樣)。
在一些例示性實施例中，觸控螢幕220可為整合式觸控螢幕，其中觸摸感測系統之觸摸感測電路元件可整合至顯示器之顯示像素層疊中。現將參看圖3至圖6描述其中可實施本發明之實施例之例示性整合式觸控螢幕。圖3係觸控螢幕220的更詳細視圖，其根據本發明之實施例展示驅動線222及感測線223之例示性組態。
如圖3所示，每一驅動線222可由一或多個驅動線部分301形成，該一或多個驅動線部分301可在連接305處藉由驅動線連結303電連接。驅動線連結303未電連接至感測線223；相反，該等驅動線連結可經由旁路307而繞過感測線。驅動線222及感測線223可以電容方式相互作用以形成諸如觸控像素226及227之觸控像素。驅動線222(亦即，驅動線區段301及對應驅動線連結303)及感測線223可由觸控螢幕220中之電路元件形成。在圖3之例示性組態中，觸控像素226及227中之每一者可包括一個驅動線區段301之一部分、感測線223之一部分及另一驅動線區段301之一部分。舉例而言，觸控像素226可包括位於一感 測線之部分311之一側的一驅動線區段之右半部分309，及位於該感測線之部分311之相對側的一驅動線區段之左半部分313。如上所述，該等電路元件可包括(例如)可存在於習知LCD顯示器中之元件。請注意，電路元件不限於完整電路組件(諸如完整電容器、完整電晶體等)，而是可包括電路之若干部分，諸如平行板電容器之兩個板中之僅一者。圖4說明一例示性組態，其中共同電極(Vcom)可形成觸摸感測系統之觸摸感測電路之若干部分。每一顯示像素包括一共同電極401，共同電極401為一些類型之習知LCD顯示器(例如，邊緣場切換(FFS)顯示器)之顯示像素之像素層疊(亦即，形成顯示像素之堆疊之材料層)中的顯示系統電路之電路元件，其可作為顯示系統之部分而操作以顯示影像。
在圖4中所展示之實例中，每一共同電極(Vcom)401可充當一多功能電路元件，其可作為觸控螢幕220之顯示系統之顯示電路而操作且亦可作為觸摸感測系統之觸摸感測電路而操作。在此實例中，每一共同電極401可作為觸控螢幕之顯示電路之共同電極而操作，且亦可在與其他共同電極成組時作為觸控螢幕之觸摸感測電路而一起操作。舉例而言，一組共同電極401可在觸摸感測階段期間作為觸摸感測電路之驅動線或感測線之電容性部分而一起操作。觸控螢幕220之其他電路元件可藉由(例如)將一區之共同電極401電連接在一起、切換電連接等來形成觸摸感測電路之部分。一般而言，該等觸摸感測電路元件中之每一者可為可形成觸摸感測電路之部分且可執行一或多個其他功能(諸如形成顯示電路之部分)的多功能電路元件，抑或可為可僅作為觸摸感測電路而操作的單功能電路元件。類似地，顯示電路元件中之每一者可為可作為顯示電路而操作且執行一或多個其他功能(諸如作為觸摸感測電路而操作)的多功能電路元件，抑或可為可僅作為顯示電路而操作的單功能電路元件。因此，在一些實例中，顯示像素層 疊中之電路元件中之一些電路元件可為多功能電路元件，且其他電路元件可為單功能電路元件。在其他實施例中，顯示像素層疊之所有電路元件可為單功能電路元件。
另外，雖然本文中之例示性實施例可將顯示電路描述為在顯示階段期間操作，且將觸摸感測電路描述為在觸摸感測階段期間操作，但應理解，顯示階段及觸摸感測階段可同時進行操作(例如，部分地或完全地重疊)，或顯示階段及觸控階段可在不同時間操作。又，雖然本文中之例示性實例將某些電路元件描述為係多功能的且將其他電路元件描述為係單功能的，但應理解，在其他實施例中，電路元件不限於特定功能性。換言之，在本文中之一個例示性實施例中經描述為單功能電路元件之電路元件在其他實施例中可經組態為多功能電路元件，反之亦然。
舉例而言，圖4展示共同電極401，該等共同電極被分組在一起以形成通常分別對應於驅動線區段301及感測線223的驅動區區段403及感測區405。將顯示像素之多功能電路元件分組成一區可意謂使顯示像素之該等多功能電路元件一起操作以執行該區之共同功能。可經由方法(例如，系統之結構組態(例如，實體斷裂及旁路、電壓線組態)、系統之操作組態(例如，接通/切斷電路元件、改變電壓線上之電壓位準及/或信號)等)中之一者或一組合來實現分組成多個功能區。
觸控螢幕之顯示像素之多功能電路元件可在顯示階段及觸控階段兩者中操作。舉例而言，在觸控階段期間，可將共同電極401分組在一起以形成觸控信號線(諸如驅動區及感測區)。在一些實例中，可將電路元件分組以形成一種類型之連續觸控信號線及另一類型之分段式觸控信號線。舉例而言，圖4展示一個實例實施例，其中驅動區區段403及感測區405對應於觸控螢幕220之驅動線區段301及感測線223。在其他實施例中，其他組態係可能的；例如，可將共同電極401 分組在一起，以使得驅動線各自由一連續驅動區形成且感測線各自由經由繞過驅動區之連接而連結在一起的複數個感測區區段形成。
在圖4中將圖3之實例中之驅動區展示為包括顯示像素之複數個共同電極的矩形區，且在圖4中將圖3之感測區展示為沿著LCD之垂直長度延伸的包括顯示像素之複數個共同電極之矩形區。在一些實施例中，圖4之組態之觸控像素可包括(例如)顯示像素之64×64區域。然而，驅動區及感測區不限於所展示之形狀、定向及位置，而是可包括根據本發明之實施例之任何合適組態。應理解，用以形成觸控像素之顯示像素不限於上文所描述之顯示像素，而是可為任何合適大小或形狀以准許根據本發明之實施例之觸控能力。
圖5係例示性顯示像素層疊500之分解圖(在z方向上展開)的三維說明，其展示例示性整合式觸控螢幕550之像素層疊內之元件中之一些元件。層疊500可包括導電線之組態，該等導電線可用以將共同電極(諸如共同電極401)分組成驅動區區段及感測區(諸如圖4中所展示)且用以連結驅動區區段以形成驅動線。
層疊500可包括一第一金屬(M1)層501、一第二金屬(M2)層503、一共同電極(Vcom)層505及一第三金屬(M3)層507中之元件。每一顯示像素可包括形成於Vcom層505中之共同電極509(諸如圖4中之共同電極401)。M3層507可包括可電連接共同電極509之連接元件(M3)511。在一些顯示像素中，斷裂513可包括於連接元件511中以使不同組之共同電極509分離從而分別形成驅動區區段515及感測區517(諸如驅動區區段403及感測區405)。斷裂513可包括：x方向上之斷裂，其可使驅動區區段515與感測區517分離；及y方向上之斷裂，其可使一個驅動區區段515與另一驅動區區段分離。M1層501可包括穿隧線519，該等穿隧線可經由連接(諸如導電通孔521)來電連接驅動區區段515，該等連接可將穿隧線519電連接至驅動區區段顯示像素中之經分 組共同電極。穿隧線519可在至感測區中之經分組共同電極之連接不存在(例如，感測區中無通孔521)之情況下貫穿感測區517中之顯示像素。M1層亦可包括閘極線520。M2層503可包括資料線523。為清晰起見而僅展示一條閘極線520及一條資料線523；然而，觸控螢幕可包括貫穿顯示像素之每一水平列之一閘極線及貫穿顯示像素之每一垂直列之多條資料線(例如，用於紅綠藍(RGB)顯示器整合式觸控螢幕之垂直列中之每一像素中之RGB彩色子像素的一條資料線)。
諸如連接元件511、穿隧線519及導電通孔521之結構可作為觸摸感測系統之觸摸感測電路而操作以在觸控螢幕之觸摸感測階段期間偵測觸摸。諸如資料線523之結構連同諸如電晶體、像素電極、共同電壓線、資料線等之其他像素層疊元件(未圖示)可作為顯示系統之顯示電路而操作以在顯示階段期間在觸控螢幕上顯示影像。諸如共同電極509之結構可作為多功能電路元件而操作，該等多功能電路元件可作為觸摸感測系統及顯示系統兩者之部分而操作。
舉例而言，在觸摸感測階段期間之操作中，可使閘極線520保持至一固定電壓，同時可經由穿隧線519及導電通孔521所連接之一列驅動區區段515來傳輸激勵信號以在受激勵驅動區區段與感測區517之間形成電場從而產生觸控像素(諸如圖2中之觸控像素226)。以此方式，該列經連接驅動區區段515可作為驅動線(諸如驅動線222)而操作，且感測區517可作為感測線(諸如感測線223)而操作。當諸如手指之物件逼近或觸摸觸控像素時，該物件可影響延伸於驅動區區段515與感測區517之間的電場，藉此減少以電容方式耦合至該感測區之電荷的量。此電荷減少可藉由連接至觸控螢幕之觸控感測控制器(諸如圖2中所展示之觸控控制器206)之感測通道來感測，且係與其他觸控像素之類似資訊一起儲存於記憶體中以產生觸摸之「影像」。
將參看圖6描述根據本發明之實施例之觸摸感測操作。圖6展示 根據本發明之實施例之例示性觸控螢幕之驅動區區段601及感測區603中的顯示像素內之觸摸感測電路之某一部分的部分電路圖。為清晰起見，僅展示一個驅動區區段。又，為清晰起見，圖6包括用虛線說明之電路元件以表明一些電路元件主要作為顯示電路之部分而非觸摸感測電路而操作。另外，主要關於驅動區區段601之單一顯示像素601a及感測區603之單一顯示像素603a來描述觸摸感測操作。然而，應理解，驅動區區段601中之其他顯示像素可包括與下文針對顯示像素601a所描述之觸摸感測電路相同的觸摸感測電路，且感測區603中之其他顯示像素可包括與下文針對顯示像素603a所描述之觸摸感測電路相同的觸摸感測電路。因此，可將對顯示像素601a及顯示像素603a之操作之描述分別視為對驅動區區段601及感測區603之操作之描述。
參看圖6，驅動區區段601包括複數個顯示像素(包括顯示像素601a)。顯示像素601a可包括TFT 607、閘極線611、資料線613、像素電極615及共同電極617。圖6展示共同電極617，其經由用於觸摸感測之驅動區區段601之顯示像素內之連接結構619而連接至驅動區區段601中之其他顯示像素中之共同電極，如下文所更詳細描述。感測區603包括複數個顯示像素(包括顯示像素603a)。顯示像素603a包括TFT 609、資料線614、像素電極616及共同電極618。與TFT 607相同，TFT 609可連接至閘極線611。圖6展示共同電極618，其經由一連接結構620而連接至感測區603中之其他顯示像素中之共同電極，該連接結構620可連接於(例如)觸控螢幕之邊界區中以在用於觸控感測之感測區603之顯示像素內形成一元件，如下文所更詳細描述。
在觸摸感測階段期間，閘極線611可連接至一電源供應器(諸如電荷泵)，該電源供應器可施加電壓以將TFT 609維持於「切斷」狀態。可經由穿隧線621而將驅動信號施加至共同電極617，該穿隧線621電連接至驅動區區段601之顯示像素601b內的連接元件619之一部分。經 由連接元件619而傳輸至驅動區區段601中之顯示像素之所有共同電極617的該等驅動信號可在驅動區區段之共同電極與感測區603之共同電極618(其可連接至感測放大器(諸如電荷放大器626))之間產生電場623。電荷可被注入至感測區603之所連接之共同電極的結構中，且電荷放大器626將所注入之電荷轉換為可進行量測之電壓。所注入之電荷的量及因此所量測之電壓可取決於觸摸物件(諸如手指627)與驅動區及感測區之接近性。以此方式，所量測之電壓可提供對觸控螢幕上或觸控螢幕附近之觸摸的指示。
再次參看圖5，可自圖5看見，觸控螢幕550之一些顯示像素包括與其他顯示像素不同之元件。舉例而言，顯示像素551可包括在x方向及y方向上具有斷裂513之連接元件511之一部分，且顯示像素551不包括穿隧線519。顯示像素553可包括在x方向上但非在y方向上具有斷裂513之連接元件511之一部分，且可包括穿隧線519之一部分及通孔521。其他顯示像素可包括層疊元件之組態中的其他差異，包括(例如)在連接元件511中無斷裂513、穿隧線519之一部分無通孔521等。
整合式觸控螢幕(諸如觸控螢幕550)之各種電路元件的接近性可引起信號在觸控螢幕之不同系統之間的耦合。舉例而言，由電力系統(諸如在觸摸感測階段期間將電壓施加至觸控螢幕之閘極線的閘極線系統)產生之雜訊可耦合至觸摸感測系統中，此可潛在地破壞觸摸感測信號。
圖7及圖8分別說明例示性觸控螢幕器件700及例示性電力管理方法，其可減少或消除電力系統雜訊對根據各種實施例之觸摸感測系統之影響。圖7說明觸控螢幕器件700，其可包括觸控螢幕701及觸控螢幕控制器703。觸控螢幕701可為整合式觸控螢幕(諸如觸控螢幕550)，其中共同電極可在顯示階段期間作為共同電壓源而操作且可在觸摸感測階段期間作為驅動線及感測線而操作。為清晰起見，圖中僅 說明一條驅動Vcom線705及一條感測Vcom線707。觸控螢幕701亦可包括閘極驅動器709及閘極線711。
觸控螢幕控制器703可為組合之觸控及顯示控制器，且可包括以下兩者：觸控控制器713，其可控制觸控螢幕701之觸摸感測操作；及顯示控制器(諸如LCM控制器715)，其可控制觸控螢幕之顯示操作。就此而言，觸控螢幕控制器703之組件中的一些組件可在LCM控制器715與觸控控制器713之間共用。舉例而言，如下文所更詳細描述，可在顯示階段及觸控階段兩者期間使用一電荷泵系統，該電荷泵系統包括電荷泵時脈選擇器717、負電荷泵719及正電荷泵721。可使用LCM控制器715與觸控控制器713之間的同步信號(BSYNC)723以使顯示操作與觸摸感測操作同步。舉例而言，顯示階段可對應於低BSYNC 723信號，且觸控階段可對應於高BSYNC 723信號。
在顯示階段期間，第一Vcom多工器(VCOM MUX I)725及第二Vcom多工器(VCOM MUX II)727可將觸控螢幕701之共同電極(未圖示)連接至由LCM控制器715控制之Vcom電壓源(未圖示)，因此允許LCM控制器715將Vcom電壓(VCOM)729施加至共同電極。LCM控制器715可藉由在掃描閘極線711時將資料電壓施加至資料線731來更新顯示於觸控螢幕701上之影像。LCM控制器715可使用時序信號733來掃描閘極線以控制閘極驅動器709，且電荷泵時脈選擇器717可選擇LCM控制器來控制負電荷泵719及正電荷泵721，以經由閘極驅動器709將VGL 735(低閘極電壓)及VGH 737(高閘極電壓)施加至閘極線711。具體言之，電荷泵時脈選擇器717可選擇來自LCM控制器715之信號LCM_CPL_CLK 739及LCM_CPH_CLK 741分別作為負電荷泵時脈信號(VGL_CP_CLK)743及正電荷泵時脈信號(VGH_CP_CLK)745來控制負電荷泵719及正電荷泵721。應理解，雖然可使用第二電荷泵系統將電壓施加至位於觸控螢幕701之相對側的額外閘極驅動器709， 以使得可自觸控螢幕之一側驅動一些閘極線711且可自觸控螢幕之另一側驅動其他閘極線711，但為清晰起見，在圖7中展示單一電荷泵系統。在一些實施例中，可使用一正負電感式增壓調節器而非正負電荷泵。在任一例示性組態中，可使用後續電壓調節器(諸如低壓差(dropout)調節器(LDO))來使VGL 735及/或VGH 737軌道穩定。在此例示性實施例中，像素TFT(未圖示)可用VGL 735(例如，-10V)來切斷且用VGH 737(例如，+10V)來接通。然而，熟習此項技術者應理解，可視(例如)用於像素TFT之特定類型之電晶體而使用不同電壓位準。
在觸摸感測階段期間，電荷泵系統可由觸控控制器713使用。具體言之，電荷泵時脈選擇器717可選擇來自觸控控制器713之信號TOUCH_CPL_CLK 747及TOUCH_CPH_CLK 749分別作為負電荷泵時脈信號(VGL_CP_CLK)743及正電荷泵時脈信號(VGH_CP_CLK)745來控制負電荷泵719及正電荷泵721，以經由閘極驅動器709將VGL 735及VGH 737施加至閘極線711。在此例示性實施例中，所有閘極線可保持處於低閘極電壓以便在觸摸感測階段期間切斷所有像素TFT。換言之，在本例示性實施例中，VGL 735可在觸摸感測階段期間施加至所有閘極線。
觸控控制器713亦可將信號TOUCH_CP_EN 751發送至電荷泵時脈選擇器717以選擇致能抑或去能電荷泵，如下文所更詳細描述。
VCOM MUX II 727可將與每一感測Vcom線707相關聯之共同電極連接至對應感測通道753。觸控控制器713可在將驅動信號(VSTM)757施加至驅動Vcom線705時藉由控制VCOM MUX I 725以將與驅動Vcom線相關聯之共同電極以一特定掃描次序連接至驅動通道755來掃描驅動Vcom線705。每一驅動信號757可經由一可取決於觸控物件(諸如手指)之接近性而變化的信號電容(CSIG)759而耦接至感測Vcom線707，從而在該感測Vcom線上產生感測信號。觸控控制器713可經由 感測通道753而自感測Vcom線707接收感測信號(VSENSE)761。每一感測通道753可包括一放大感測信號761之感測放大器763。經放大之感測信號可由觸控控制器713進一步處理以判定觸控螢幕701上之觸控。
然而，將VGL 735施加至閘極線711可將雜訊引入至感測信號761中。舉例而言，一寄生閘極至感測耦合765可存在於每一閘極線711與每一感測Vcom線707之間。VGL 735中之雜訊(諸如電壓漣波)可經由閘極至感測耦合765而耦合至感測Vcom線707中。若雜訊在施加驅動信號757且接收感測信號761時出現，則該雜訊可耦合至該等感測信號中且藉由感測放大器763放大，從而可能破壞觸摸感測結果。
圖8根據各種實施例說明在觸控螢幕器件700之觸摸感測階段期間的例示性電力管理時序方法。圖8展示BSYNC 723、TOUCH_CP_EN 751、VGL_CP_CLK 743、VGL 735、VGH_CP_CLK 745及VGH 737之例示性時序。圖8亦說明VCOM MUX I 725之輸出，其可為觸摸感測階段期間的驅動信號757。詳言之，可在單一觸摸感測階段中使用多個觸摸掃描步驟801來掃描觸控螢幕701，其中一或多個驅動信號757係在每一觸摸掃描步驟期間施加。在每一觸摸掃描步驟期間，觸控控制器713可將TOUCH_CP_EN 751設定至低狀態，以使得負電荷泵719及正電荷泵721被去能。換言之，該等電荷泵可在有效觸摸感測期間關閉，此可幫助消除感測信號761中之一個雜訊源(諸如電荷泵中之另外可能已耦合至感測信號中的電壓漣波)。
在觸摸掃描步驟801之間，觸控控制器713可暫停驅動信號757之施加(亦即，暫停有效觸摸感測)，且可將TOUCH_CP_EN 751設定至高狀態以致能電荷泵時脈且因此允許電荷泵復原VGL 735及VGH 737電壓位準，該等電壓位準在觸摸掃描期間可已朝接地減弱。應理解，即使在觸摸掃描期間仍可供應電荷泵電壓。將TOUCH_CP_EN 751設 定至高狀態可允許電荷泵切換及復原VGL/VGH電壓位準。以此方式，例如，藉由在觸摸掃描步驟801之間的間隙803期間啟動電荷泵以校正在觸摸掃描步驟期間去能電荷泵時可發生的閘極線711上之電壓之任何下降，可在整個觸摸感測階段將閘極線711上之電壓維持於一可接受位準。
就此而言，在觸摸掃描步驟801之間的每一間隙803期間，觸控控制器713可在需要時控制負電荷泵及/或正電荷泵，以將電壓施加至閘極線以維持所要之閘極線電壓位準。在圖8中所說明之實例中，兩次時脈轉變可發生於至負電荷泵719之信號VGL_CP_CLK 743上以復原施加至閘極驅動器之VGL 735電壓位準。同樣地，兩次時脈轉變可發生於信號VGH_CP_CLK 745上以復原至閘極驅動器之VGH 737電壓位準。VGL_CP_CLK 743及VGH_CP_CLK 745上之時脈轉變之數目可(例如)隨自VGL 735及VGH 737吸取之負載電流而定。圖8中所說明之VGL 735及VGH 737之電壓位準展示可如何藉由分別週期性地為負電荷泵719及正電荷泵721計時(clocking)來影響電壓位準。參考VGL位準，例如，在當VGL_CP_CLK 743上之時脈轉變未發生時的時間，VGL 735之電壓位準可歸因於(例如)由閘極驅動器強加於VGL 735之負載電流而朝接地減弱且遠離所要之電壓位準。在一些實施例中，觸控控制器713可使閘極電壓升壓，以使得在觸摸感測階段期間施加之VGL 735及VGH 737之電壓位準低於在顯示階段期間施加之對應電壓量值。
當藉由VGL_CP_CLK 743為負電荷泵719計時時，VGL 735之位準且因此閘極線上之電壓可復原至VGL_LCM 805電壓位準。同樣地，當藉由VGH_CP_CLK 745為正電荷泵721計時時，VGH 737之位準可復原至VGH_LCM 807電壓位準。在一些狀況下，由負電荷泵719產生之雜訊可影響觸摸感測，諸如由於在感測放大器之輸出上引起干 擾。歸因於(例如)感測放大器之有限穩定時間，此等干擾可在電荷泵被去能之後繼續。在一些實施例中，可應用後雜訊穩定以減少或消除干擾。舉例而言，可藉由使感測放大器之回饋網路短路以重設感測放大器來減少或消除感測放大器干擾。
圖9A至圖9B根據本發明之實施例說明如何經由不同電容器來切換電力。更具體言之，圖9A及圖9B提供關於如何產生圖7中之電壓VGL 735的細節。應注意，類似電路(未圖示)係用以產生圖7中之高電壓位準VGH 737。圖9A及圖9B中所說明之電路包括一顯示電容器CD 906及一觸控電容器CT 904。在圖9A及圖9B中所說明之實施例中，CD 906永久地耦接於VGL 735與接地之間。相比之下，CT 904具有耦接至VGL 735之一第一端子及耦接至VAUX 912之一第二端子，VAUX 912係由輔助電源供應器908供電。CT 904之第二端子亦經由NFET 902而耦接至接地，且NFET 902之閘極係耦接至BSYNC信號723。
圖9A及圖9B中所說明之電路通常操作如下。在顯示模式(說明於圖9A中)期間，負電荷泵910將VGL 735驅動至顯示模式電壓VGL_LCM。同時，BSYNC信號723變低從而導致NFET 902自接地去耦CT 904之第二端子。在顯示模式期間，AUX電力908將CT 904充電至VGL_DIFF，其中VGL_DIFF為顯示模式電壓VGL_LCM與觸控模式電壓VGL_TOUCH之間的電壓差。因為CT 904之第一端子在顯示模式期間被驅動至VGL_LCM，所以此導致CT 904之第一端子與第二端子之間的電壓差被設定至VGL_TOUCH。
在觸控模式(說明於圖9B中)期間，BSYNC信號723變高從而導致NFET 902將CT 904之第二端子耦接至接地。同時，AUX電力908之輸出為三態型。因為CT 904先前經充電至VGL_TOUCH，所以此導致VGL 735迅速地轉變至VGL_TOUCH。在觸控模式期間，負電荷泵910將VGL 735維持於VGL_TOUCH。
圖10根據本發明之實施例呈現說明如何在不同電壓位準之間切換電力的時序圖。更具體言之，圖10說明顯示模式(標記為「LCM掃描」至觸控模式(標記為「觸摸掃描」)且接著變回顯示模式之轉變。此等轉變中所涉及之操作中的一些操作係由BSYNC信號723控制，該BSYNC信號723在顯示模式期間處於低電壓位準且在觸控模式期間處於高電壓位準。
電荷泵時脈信號CPCLK 1002在顯示模式期間係有效的，其允許負電荷泵及正電荷泵兩者將顯示模式電壓驅動至電力線VGL 735及VGH 737上。然而，在觸控模式期間，CPCLK 1002僅在驅動信號被暫停以減少雜訊問題的時間間隔期間才有效。應注意，該等驅動信號係由DRVOUT 信號1004控制。
VAUX 信號912在顯示模式中以VGL_DIFF電壓位準開始，其中VGL_DIFF為低顯示模式電壓(VGL_LCM)與低觸控模式電壓(VGL_TOUCH)之間的電壓差。接下來，當系統進入觸控模式時，NFET 902導致VAUX 912被拉至接地。接著，在觸控模式結束時，VAUX 912返回至VGL_DIFF。
VGH信號737在系統處於顯示模式時係處於VGH_LCM電壓位準且在系統進入觸控模式時轉變至VGH_TOUCH。接下來，在觸控模式結束時，VGH 737轉變回至VGH_LCM。類似地，VGL信號735在顯示模式中以VGL_LCM電壓位準開始且在系統進入觸控模式時轉變至VGL_TOUCH。接下來，在觸控模式結束時，VGL 735轉變回至VGL_LCM。
應注意，VGH放電信號1006在VGH 737自VGH_LCM轉變至VGH_TOUCH時的觸控模式開始時係有效的。相比之下，VGH復原信號1008在VGH 737自VGH_TOUCH轉變至VGH_LCM時的顯示模式開始時係有效的。類似地，VGL放電信號1010在VGL 735自 VGL_TOUCH轉變至VGL_LCM時的顯示模式開始時係有效的。
圖11A根據本發明之實施例說明在顯示模式電容器與觸控模式電容器之間選擇性地切換電源輸出的替代性實施例。以此方式，由於電源之輸出在顯示模式電壓與觸控模式電壓之間循環，故顯示模式電容器及觸控模式電容器兩者均不需要被連續地充電及放電。在顯示模式期間，電荷泵維持跨越顯示模式電容器之顯示模式電壓。然而，電荷泵在觸控模式期間不對顯示模式電容器供電。應注意，當顯示模式電容器並非由電荷泵供電時，顯示模式電容器上之電壓可在觸控模式期間稍微偏離顯示模式電壓。然而，當顯示模式電容器在系統返回至顯示模式時隨後由電荷泵供電時，此電壓偏離得到校正。類似地，電荷泵在觸控模式期間維持跨越觸控模式電容器之觸控模式電壓，但在顯示模式期間不對觸控模式電容器供電。
參看圖11A之頂部，正電荷泵1120驅動VGH 737，該VGH 737係經由許多電容器1104、1106及1108耦接至接地。更具體言之，VGH 737耦接至CHD 1104之第一端子，其中CHD 1104保持VGH顯示模式電壓。CHD 1104之第二端子係經由PFET 1103耦接至接地。PFET 1103之閘極耦接至正BSYNC信號BSYNCP 1101。以此方式，當在顯示模式期間確定BSYNCP 1101時，CHD 1104耦接於VGH 737與接地之間。VGH 737亦耦接至CHT 1106之第一端子，其中CHT 1106保持VGH觸控模式電壓。CHT 1106之第二端子係經由PFET 1107耦接至接地。又，PFET 1107之閘極耦接至BSYNCN 1102，該BSYNCN 1102為負BSYNC信號。以此方式，當BSYNCN 1102在觸控模式期間得到確認時，CHT 1106耦接於VGH 737與接地之間。VGH 737亦係經由寄生電容CHP 1108耦接至接地，其中CHP 1108與各種觸控面板寄生現象相關聯。
參看圖11A之底部，負電荷泵1119驅動VGL信號735，該VGL信號735係經由許多電容器1114、1116及1118耦接至接地。更具體言 之，VGL 735耦接至CLD 1114之第一端子，其中CLD 1114保持VGL顯示模式電壓。CLD 1114之第二端子係經由NFET 1112耦接至接地。NFET 1112之閘極耦接至BSYNCN 信號1102，該BSYNCN 信號1102為負BSYNC信號。以此方式，當BSYNCN 信號1102在顯示模式期間得到確認時，CLD 1114耦接於VGL 735與接地之間。VGL 735亦耦接至CLT 1116之第一端子，其中CLT 1116保持觸控模式VGL電壓。CLT 1116之第二端子係經由NFET 1117耦接至接地。NFET 1117之閘極耦接至正BSYNC信號BSYNCP 1101。以此方式，當BSYNCP 1101在觸控模式期間得到確認時，CLT 1116耦接於VGL 735與接地之間。最後，VGL 735係經由寄生電容器CLP 1118耦接至接地，其中CLP 1118與各種觸控面板寄生現象相關聯。
應注意，圖11A中所說明之PFET 1103、PFET 1107、NFET 1112及NFET 1117包括促進在系統啟動期間將該等FET充電至初始電壓的本體二極體。
圖11B根據本發明之實施例呈現用於圖11A中所說明之電路的BSYNCP 信號1101及BSYNCN 信號1102的時序圖。更具體言之，圖11B說明當系統在觸控模式與顯示模式之間循環時，BSYNCP 信號1101及BSYNCN 信號1102如何改變。在時序圖開始時，系統最初處於顯示模式，其中BSYNCP 信號1101處於負供應電壓-5.7V且BSYNCN 信號1102處於正供應電壓5.7V。接下來，在觸控模式開始時，BSYNCP 信號1101及BSYNCN 信號1102兩者短暫地進入三態週期，其中兩個信號均有效地處於零伏特。在此短暫三態週期之後，BSYNCP 信號1101上升至正供應電壓5.7V且BSYNCN 信號1102下降至負供應電壓1107 -5.7V。接著，在顯示模式開始時，BSYNCP 信號1101及BSYNCN 信號1102再次短暫地進入三態週期，且接著BSYNCP 信號1101下降至負供應電壓-5.7V且BSYNCN 信號1102上升至正供應電壓5.7V。
替代性實施例
圖12A根據本發明之實施例說明使用NFET電晶體之替代性實施例。除了PFET電晶體1103及1107為NFET電晶體1202及1207所替換之外，此實施例與圖11A中所說明之實施例類似。又，由於電晶體極性上之相關聯改變，NFET電晶體N0H 1202之閘極耦接至BSYNCN 信號1102且NFET電晶體N1H 1207之閘極耦接至BSYNCP 信號1101。應注意，圖12A亦說明用於NFET電晶體1202、1207、1212及1217之本體二極體。此等本體二極體可用以對耦接至VGH 737及VGL 735之電容器預充電。
圖12B根據本發明之實施例呈現用於圖12A中所說明之實施例的時序圖。應注意，系統提供兩個供應電壓1.8V及5.7V。在供電時間間隔T0中，1.8V供應被首先啟動且5.7V供應尚未可用。在此情形中，使用1.8V供應來對電容器預充電。更具體言之，在時間間隔T0期間，BSYNC信號1240為低且BSYNCN 信號1102及BSYNCP 信號1101兩者處於1.8V。在此狀況下，所有NFET電晶體N0H 1202、N1H 1207、N0L 1212及N1L 1217被接通以對電容器CHD 1104、CHT 1106、CHP 1108、CLD 1114、CLT 1116及CLP 1118預充電。
接下來，在第一時間框(frame)開始時，在時間間隔T1期間，BSYNC信號1240保持為低，BSYNCN 信號1102上升至5.7V，且BSYNCP 信號1101下降至-5.7V。在此情形中，電晶體N0H 1202及N0L 1212保持接通，但電晶體N1H 1207及N1L 1217被斷開。
接下來，在時間間隔T3期間，BSYNC信號1240變高，BSYNCN 信號1102下降至-5.7V，且BSYNCP 信號1101保持處於-5.7V。在此狀況下，所有電晶體N0H 1202、N0L 1212、N1H 1207及N1L 1217被斷開。
接下來，在時間間隔T2期間，BSYNC信號1240保持為高， BSYNCN 信號1102保持為低而處於-5.7V，且BSYNCP 信號1101上升至5.7V。在此狀況下，電晶體N0H 1202及N0L 1212被斷開且電晶體N1H 1207及N1L 1217被接通。
接著，在時間間隔T4期間，BSYNC信號1240變低，BSYNCN 信號1102保持處於-5.7V，且BSYNCP 信號1101下降至-5.7V。在此狀況下，電晶體N0H 1202及N0L 1212保持斷開且電晶體N1H 1207及N1L 1217被斷開。
在T4結束時，系統針對下一時間框而返回至T1。系統接著針對許多時間框而循環通過T1、T3、T2及T4。最後，在最後時間框完成之後，在斷電時間間隔T5期間，5.7V供應首先斷開，而1.8V供應保持接通。在此時間間隔期間，使用1.8V供應來接通FET，因此電容器可被放電。更具體言之，BSYNC信號1240保持為低，且BSYNCN 信號1102及BSYNCP 信號1101兩者上升至1.8V以接通FET 1202、1207、1212及1217。
圖13A根據本發明之實施例說明使用NFET及PFET電晶體之此替代性實施例的變化。除了NFET電晶體1202及1207已為PFET電晶體1302及1312所替換之外，此實施例與圖12A中所說明之實施例類似。圖13B根據本發明之實施例呈現用於圖13A中所說明之實施例的時序圖。除了BSYNCN 信號1102之電壓位準基本上被反轉以執行相同功能操作之外，此時序圖與圖12B中所說明之時序圖類似。更具體言之，BSYNCN 信號1102在T0中以0V開始，在T1中下降至-5.7V，在T3中上升至5.7V，在T2及T4兩者中保持處於5.7V，且接著在T5中返回至0V。
圖14A根據本發明之實施例說明使用無本體二極體傳導之NFET電晶體的另一實施例。在此狀況下，每一FET 1402、1407、1412及1417實際上為串聯連接的2個FET(其中本體二極體係背對背地連接)， 以消除基板二極體傳導及避免至VGH 737或VGL 735之任何耦接，此可潛在地引起電容器中之電壓錯誤。
在此實施例中，該等FET在5.7V供應之前皆處於已定義狀態，VGH及VGL係有效的(啟動條件)，而不必依賴於FET本體二極體對VGH及VGL電容器1104、1106、1108、1114、116及1118預充電。應注意，通常在5.7V供應之前施加1.8V供應，因為1.8V供應對觸控/顯示邏輯供電。為了將FET 1402、1407、1412及1417置於已定義狀態，可自1.8V域驅動BSYNCN 信號1102及BSYNCP 信號1101以接通該等FET從而允許對VGL/VGH電容器預充電。
圖14B根據本發明之實施例呈現用於圖14A中所說明之實施例的時序圖。應注意，此時序圖與圖12B中所說明之時序圖基本上相同。僅出於說明及描述之目的已呈現實施例之先前描述。該等描述不欲為詳盡的或將本描述限於所揭示之形式。因此，許多修改及變化對於熟習此項之從業者而言係顯而易見的。另外，以上揭示內容不欲限制本描述。本描述之範疇係由附加之申請專利範圍界定。
735‧‧‧VGL(低閘極電壓)
737‧‧‧VGH(高閘極電壓)
1101‧‧‧正BSYNC信號BSYNCP
1102‧‧‧BSYNCN 信號

Claims (20)

  1. 一種用於為一觸控致能顯示(touch-enabled display)提供電力之方法，其中該觸控致能顯示在一顯示模式與一觸控模式之間循環，該方法包含：在該顯示模式期間，經由一電力輸出將一顯示模式電壓驅動至該觸控致能顯示，其中該電力輸出係經由一顯示模式電容器CD 耦接至接地；在自該顯示模式至該觸控模式之一轉變期間，經由一觸控模式電容器CT 將該電力輸出耦接至接地，其中CT 先前經充電至一觸控模式電壓，其中經由該觸控模式電容器CT 將該電力輸出耦接至接地導致在該電力輸出之一電壓轉變；及在該觸控模式期間，經由該電力輸出來驅動該觸控模式電壓。
  2. 如請求項1之方法，其中在該觸控模式與該顯示模式之間的一轉變期間，該方法進一步包含自該電力輸出與接地之間去耦CT 。
  3. 如請求項2之方法，其中在該觸控模式期間，該方法進一步包含使用一輔助電源將該去耦之觸控模式電容器CT 充電至該觸控模式電壓。
  4. 如請求項1之方法，其中在該觸控模式期間，CT 係與CD 並聯耦接於該電力輸出與接地之間；且其中CT 上之電容大於CD 上之電容，使得在該觸控模式期間CT 優控(dominate)CD 。
  5. 如請求項1之方法，其中在該顯示模式與該觸控模式之間的該轉變期間，自該電力輸出與接地之間去耦CD 。
  6. 如請求項1之方法，其中該電力輸出為一低輸出，其在該顯示模式期間提供一低顯示模式電壓且在該觸控模式期間提供一低觸控模式電壓；且其中該低輸出與一高輸出相關聯，該高輸出在該顯示模式期間提供一高顯示模式電壓且在該觸控模式期間提供一高觸控模式電壓。
  7. 如請求項6之方法，其中該方法進一步包含：在該顯示模式期間，經由該高輸出將一高顯示模式電壓驅動至該觸控致能顯示，其中該高輸出係經由一高電壓顯示模式電容器CHD 耦接至接地；在自該顯示模式至該觸控模式之該轉變期間，經由一高電壓觸控模式電容器CHT 將該高輸出耦接至接地，其中CHT 先前經充電至一高觸控模式電壓，藉此導致該高輸出迅速地轉變至該高觸控模式電壓；及在該觸控模式期間，經由該高輸出來驅動該高觸控模式電壓。
  8. 如請求項1之方法，其中經由該電力輸出來驅動該顯示模式電壓及該觸控模式電壓涉及使用一電荷泵來驅動該顯示模式電壓及該觸控模式電壓。
  9. 一種為一觸控致能顯示提供電力之裝置，其包含：用於該觸控致能顯示之一控制器，其經組態以在一顯示模式與一觸控模式之間循環，其中該控制器經組態以經由一電力輸出將電力提供至該觸控致能顯示，其中在該顯示模式期間，該控制器經由該電力輸出來驅動一顯示模式電壓，且在該觸控模式期間，該控制器經由該電力輸出來驅動該觸控模式電壓；一顯示模式電容器CD ，其耦接於該電力輸出與接地之間；及 一觸控模式電容器CT ，其經組態以選擇性地耦接於該電力輸出與接地之間；其中在自該顯示模式至該觸控模式之一轉變期間，該控制器經組態以經由CT 將該電力輸出耦接至接地，其中CT 先前經充電至一觸控模式電壓，其中經由該觸控模式電容器CT 將該電力輸出耦接至接地導致在該電力輸出之一電壓轉變。
  10. 如請求項9之裝置，其中在自該觸控模式至該顯示模式之一轉變期間，該控制器經組態以自該電力輸出與接地之間去耦CT 。
  11. 如請求項10之裝置，其中在該觸控模式期間，該控制器經組態以使用一輔助電源將CT 充電至該觸控模式電壓。
  12. 如請求項9之裝置，其中在該觸控模式期間，CT 係與CD 並聯耦接於該電力輸出與接地之間；且其中CT 上之電容大於CD 上之電容，使得在該觸控模式期間CT 優控CD 。
  13. 如請求項9之裝置，其中在該觸控模式與該顯示模式之間的該轉變期間，該控制器經組態以將CD 耦接於該電力輸出與接地之間；且其中在該顯示模式與該觸控模式之間的該轉變期間，該控制器經組態以自該電力輸出與接地之間去耦CD 。
  14. 如請求項9之裝置，其中該電力輸出為一低電力輸出，其在該顯示模式期間提供一低顯示模式電壓且在該觸控模式期間提供一低觸控模式電壓；其中該顯示模式電容器CD 為一低電壓顯示模式電容器CLD ；且其中該觸控模式電容器CT 為一低電壓觸控模式電容器CLT 。
  15. 如請求項13之裝置，其進一步包含：來自該控制器之一高電力輸出；一高電壓顯示模式電容器CHD ，其耦接於該高電力輸出與接地之間；及一高電壓觸控模式電容器CHT ，其經組態以選擇性地耦接於該高電力輸出與接地之間；其中在自該觸控模式至該顯示模式之該轉變期間，該控制器經組態以自該高電力輸出與接地之間去耦CHT ；其中在該顯示模式期間，該控制器經組態以經由該高電力輸出來驅動一高顯示模式電壓；其中在自該顯示模式至該觸控模式之一轉變期間，該控制器經組態以經由CHT 將該高電力輸出耦接至接地，其中CHT 先前經充電至一觸控模式電壓，藉此導致該高電力輸出迅速地轉變至該高觸控模式電壓；且其中在該觸控模式期間，該控制器經組態以經由該高電力輸出來驅動該高觸控模式電壓。
  16. 如請求項9之裝置，其中經由該電力輸出來驅動該顯示模式電壓及該觸控模式電壓涉及使用一電荷泵來驅動該顯示模式電壓及該觸控模式電壓。
  17. 一種觸控致能顯示裝置，其包含：一觸控螢幕，其包含複數個顯示像素；一顯示系統，其在一顯示模式期間更新該等顯示像素；一觸摸感測系統，其在一觸控模式期間感測該觸控螢幕上之觸摸；用於該觸控致能顯示之一控制器，其經組態以在該顯示模式與該觸控模式之間循環，其中該控制器經組態以經由一電力輸 出將電力提供至該觸控致能顯示，其中在該顯示模式期間，該控制器經組態以經由該電力輸出來驅動一顯示模式電壓，且在該觸控模式期間，該控制器經組態以經由該電力輸出來驅動一觸控模式電壓；一顯示模式電容器CD ，其耦接於該電力輸出與接地之間；及一觸控模式電容器CT ，其經組態以選擇性地耦接於該電力輸出與接地之間；其中在自該顯示模式至該觸控模式之一轉變期間，該控制器經組態以經由CT 將該電力輸出耦接至接地，其中CT 先前經充電至該觸控模式電壓，其中經由該觸控模式電容器CT 將該電力輸出耦接至接地導致在該電力輸出之一電壓轉變。
  18. 如請求項17之觸控致能顯示裝置，其中在自該觸控模式至該顯示模式之一轉變期間，該控制器經組態以自該電力輸出與接地之間去耦CT 。
  19. 如請求項18之觸控致能顯示裝置，其中在該觸控模式期間，該控制器經組態以使用一輔助電源將CT 充電至該觸控模式電壓。
  20. 如請求項17之觸控致能顯示裝置，其中在該觸控模式期間，CT 係與CD 並聯耦接於該電力輸出與接地之間；且其中CT 上之電容大於CD 上之電容，使得在該觸控模式期間CT 優控CD 。
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