一種基于互感式電容的觸控電路及其觸控面板的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于互感式電容的觸控電路及其觸控面板。該觸控電路包括：互感電容，其一端電性連接至掃描線；第一開關(guān)管，其第一端電性連接至互感電容的另一端，其第二端電性連接至數(shù)據(jù)線；第二開關(guān)管，其第一端電性連接至第一開關(guān)管的控制端；以及第三開關(guān)管，其第一端電性連接至第二開關(guān)管的第一端，第三開關(guān)管的控制端與第二端相連。相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明只需單個控制信號即可達到原本兩個控制信號的功效，減小了控制線在面板上的占用空間，提升了面板開口率。此外，單個控制信號設(shè)有控制時序，可在傳感器運作之前對其進行復(fù)位操作，從而得到更加精確的感應(yīng)電壓數(shù)值，提高了觸碰位置的判別精度。
【專利說明】一種基于互感式電容的觸控電路及其觸控面板
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及液晶面板的電容觸控技術(shù)，尤其涉及一種基于互感式電容的觸控電路以及采用該電路的觸控面板。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著影像顯示技術(shù)的持續(xù)進步，由于觸控顯示面板具有可透過觸碰的方式直接進行指令輸入的優(yōu)點，觸控顯示面板儼然已成為市場上常用的顯示器之一，且以被廣泛地應(yīng)用于自動柜員機(Automatic Teller Machine, ATM)、銷售點終端機、導(dǎo)游系統(tǒng)(Tourist Guide System, TGS)或工業(yè)控制系統(tǒng)等各種電子產(chǎn)品中。一般地,按類型劃分，觸控面板可分為電容式觸控面板、電阻式觸控面板、光學(xué)觸控面板等。
[0003]以電容式觸控面板為例，該觸控技術(shù)主要是利用按壓力的電流感應(yīng)技術(shù)進行工作。例如，當(dāng)手指觸摸到金屬層時，人體電場、用戶和觸控屏表面形成一耦合電容，對于高頻電流來說，由于電容是直接導(dǎo)體，于是手指從接觸點吸走一個很小的電流，這個電流從觸控屏四角上的電極中流出。流經(jīng)四個電極的電流與手指到四角的距離成正比，控制器即可通過對這四個電流比例的精確計算，最終得出觸摸點在屏幕上的具體位置信息。
[0004]在現(xiàn)有技術(shù)中，互感式電容觸控組件主要利用掃描線與數(shù)據(jù)線之間的電容變化來判別是否有手指觸控屏幕。當(dāng)手指未觸碰時，掃描線上的電壓變化量為一個數(shù)值；當(dāng)手指觸碰面板時，由于掃描線與數(shù)據(jù)線之間的電容發(fā)生變化，掃描線上的電壓變化量為另一個數(shù)值，利用掃描線上的這兩個電壓變化量之間的差值便可判斷觸控面板是否被觸碰。然而，隨著觸控面板的設(shè)計尺寸越來越大，面板分辨率相應(yīng)地也越來越高，導(dǎo)致手指觸碰與未觸碰時的電壓變化量之差值越來越小。如果不提高后端集成電路的解析能力，很有可能造成無法判讀，進而使電容式觸控面板應(yīng)用于大尺寸面板的難度增加。
[0005]有鑒于此，如何設(shè)計一種基于互感式電容的觸控電路或?qū)ΜF(xiàn)有的觸控電路進行改進，以消除上述缺陷或不足，是業(yè)內(nèi)相關(guān)技術(shù)人員亟待解決的一項課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)中的電容式觸控面板在設(shè)計時所存在的上述缺陷，本發(fā)明提供了一種基于互感式電容的觸控電路及其觸控面板，以提升面板的觸控分辨率，并保持較大的像素開口率。
[0007]依據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種基于互感式電容的觸控電路，包括:
[0008]—互感電容,其一端電性連接至一掃描線；
[0009]—第一開關(guān)管，具有一第一端、一第二端和一控制端，所述第一開關(guān)管的第一端電性連接至所述互感電容的另一端，所述第一開關(guān)管的第二端電性連接至一數(shù)據(jù)線；
[0010]—第二開關(guān)管，具有一第一端、一第二端和一控制端，所述第二開關(guān)管的第一端電性連接至所述第一開關(guān)管的控制端；以及
[0011]—第三開關(guān)管，具有一第一端、一第二端和一控制端，所述第三開關(guān)管的第一端電性連接至所述第二開關(guān)管的第一端，所述第三開關(guān)管的控制端與第二端相連并且還電性連接至所述第二開關(guān)管的第二端。
[0012]在其中的一實施例，所述第一開關(guān)管、第二開關(guān)管和第三開關(guān)管均為薄膜晶體管。
[0013]在其中的一實施例，第三開關(guān)管的控制端、第一開關(guān)管的控制端以及第二開關(guān)管的控制端分別接收所述掃描線上的第(η-1)個脈沖信號、第η個脈沖信號和第(η+1)個脈沖信號。
[0014]在其中的一實施例，所述第一開關(guān)管的控制端、所述第二開關(guān)管的第一端以及所述第三開關(guān)管的第一端相交于一節(jié)點，所述節(jié)點的電壓電位從所述第(η-1)個脈沖信號的起始時刻至所述第(η+1)個脈沖信號的起始時刻的期間為高電位。
[0015]依據(jù)本發(fā)明的又一個方面，提供了一種基于互感式電容的觸控電路，包括:
[0016]—互感電容,其一端電性連接至一掃描線；
[0017]—第一開關(guān)管，具有一第一端、一第二端和一控制端，所述第一開關(guān)管的第一端電性連接至所述互感電容的另一端，所述第一開關(guān)管的第二端電性連接至一數(shù)據(jù)線；以及
[0018]—第二開關(guān)管，具有一第一端、一第二端和一控制端，所述第二開關(guān)管的第一端電性連接至所述第一開關(guān)管的控制端，所述第二開關(guān)管的控制端與第二端電性連接。
[0019]在其中的一實施例，所述第一開關(guān)管、第二開關(guān)管和第三開關(guān)管均為薄膜晶體管。
[0020]在其中的一實施例，所述第二開關(guān)管的控制端以及所述第一開關(guān)管的控制端分別接收所述掃描線上的第(η-1)個脈沖信號和第η個脈沖信號。
[0021]在其中的一實施例，從所述第(η-1)個脈沖信號的結(jié)束時刻至所述第η個脈沖信號的起始時刻的期間，對所述互感電容兩端的電壓進行復(fù)位。
[0022]依據(jù)本發(fā)明的再一個方面，提供了一種電容式觸控面板，包括:一陣列基板；以及多個觸控單元，這些觸控單元以矩陣形式設(shè)置于所述陣列基板。每一觸控單元包括如上述本發(fā)明的一個方面的觸控電路。
[0023]采用本發(fā)明的基于互感式電容的觸控電路及其觸控面板，互感電容的一端電性連接至一掃描線，第一開關(guān)管的第一端電性連接至互感電容的另一端，第一開關(guān)管的第二端電性連接至一數(shù)據(jù)線，第二開關(guān)管的第一端電性連接至第一開關(guān)管的控制端，第三開關(guān)管的第一端電性連接至第二開關(guān)管的第一端，第三開關(guān)管的控制端與第二端相連并且還電性連接至第二開關(guān)管的第二端。相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的觸控電路在掃描線與數(shù)據(jù)線之間設(shè)置一互感電容和一開關(guān)組件，只需單個控制信號即可達到原本兩個控制信號的功效，減小了控制線在面板上的占用空間，提升了面板開口率。并且，本發(fā)明在單個控制信號上設(shè)置合適的時序，可在傳感器運作之前對其進行復(fù)位操作，從而得到更加精確的感應(yīng)電壓數(shù)值，提高觸碰位置的判別精度。此外，本發(fā)明的觸控電路在觸控信號產(chǎn)生后可及時關(guān)閉開關(guān)管，使其它電容進行感應(yīng)時不會檢測到對應(yīng)的互感電容。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]讀者在參照附圖閱讀了本發(fā)明的【具體實施方式】以后，將會更清楚地了解本發(fā)明的各個方面。其中，
[0025]圖1示出現(xiàn)有技術(shù)中的一種4X5解析度的觸控面板的電路示意圖；
[0026]圖2 (a)和圖2 (b)分別示出圖1的觸控面板在手指觸碰前后的掃描電壓和數(shù)據(jù)電壓的變化曲線圖；
[0027]圖3示出現(xiàn)有技術(shù)中的一種200X 100解析度的觸控面板的電路示意圖；
[0028]圖4 (a)和圖4 (b)分別示出圖3的觸控面板在手指觸碰前后的掃描電壓和數(shù)據(jù)電壓的變化曲線圖；
[0029]圖5示出現(xiàn)有技術(shù)中的另一種200X 100解析度的觸控面板的電路示意圖；
[0030]圖6 (a)和圖6 (b)分別示出圖5的觸控面板在手指觸碰前后的掃描電壓和數(shù)據(jù)電壓的變化曲線圖；
[0031]圖7示出依據(jù)本發(fā)明一實施方式的基于互感式電容的觸控電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖8示出圖7的觸控電路的各關(guān)鍵信號的時序示意圖；
[0033]圖9示出依據(jù)本發(fā)明另一實施方式的基于互感式電容的觸控電路的結(jié)構(gòu)示意圖；以及
[0034]圖10示出圖9的觸控電路的各關(guān)鍵信號的時序示意圖。
【具體實施方式】
[0035]為了使本申請所揭示的技術(shù)內(nèi)容更加詳盡與完備，可參照附圖以及本發(fā)明的下述各種具體實施例，附圖中相同的標(biāo)記代表相同或相似的組件。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，下文中所提供的實施例并非用來限制本發(fā)明所涵蓋的范圍。此外，附圖僅僅用于示意性地加以說明，并未依照其原尺寸進行繪制。
[0036]下面參照附圖，對本發(fā)明各個方面的【具體實施方式】作進一步的詳細描述。
[0037]圖1示出現(xiàn)有技術(shù)中的一種4X5解析度的觸控面板的電路示意圖。圖2 Ca)和圖2 (b)分別示出圖1的觸控面板在手指觸碰前后的掃描電壓和數(shù)據(jù)電壓的變化曲線圖。
[0038]如前所述，互感電容式觸控電路主要是利用掃描線Tx和數(shù)據(jù)線Rx之間的電容變化來判別手指是否有觸碰情形。當(dāng)沒有手指觸碰時，一個解析度為4X5的觸控面板(如圖1所示)，數(shù)據(jù)線Rx所感應(yīng)到的電壓信號Vl接近于Λ VX [Cx/ (5Cx+Cr+Cf)]，其中Λ V為掃描線Tx的電壓變化。當(dāng)手指觸碰到觸控面板時，數(shù)據(jù)線Rx所感應(yīng)到的電壓信號V2接近于AVX [CxV(5Cx+Cr+Cf)],因此手指觸控與沒有手指觸控時數(shù)據(jù)線所感應(yīng)到的電壓信號差(V1-V2)接近于Λ VX [ (Cx-Cx’ ) / (5Cx+Cr+Cf)]，用此信號差異便可判讀觸控面板是否已被手指觸控。其中，圖2 (a)表示掃描線Tx的電壓變化，圖2 (b)表示數(shù)據(jù)線Rx的電壓變化。由圖2 (b)可知，當(dāng)觸控面板的尺寸較小，解析度較低時，手指觸控與沒有手指觸控時數(shù)據(jù)線所感應(yīng)到的電壓信號差(V1-V2)較明顯，可很精確地確定手指在觸控面板上的觸碰位置。
[0039]圖3示出現(xiàn)有技術(shù)中的一種200X 100解析度的觸控面板的電路示意圖。圖4(a)和圖4(b)分別示出圖3的觸控面板在手指觸碰前后的掃描電壓和數(shù)據(jù)電壓的變化曲線圖。
[0040]參照圖3、圖4 (a)和圖4 (b)，類似地，針對一個解析度為200X 100的觸控面板，其有手指觸碰與沒有手指觸碰時的電壓信號差異(V1-V2)接近Λ VX [(Cx-Cx’ )/(lOOCx+Cr+Cf)]。相比于解析度為4X5的觸控面板相比，由于計算公式的分母從(5Cx+Cr+Cf)增加至(100Cx+Cr+Cf)，電壓信號差異(V1-V2)可能會小于10倍以上，如圖4
(b)所示。如此一來，在不提高后端IC解析能力的情況下，解析度為200X100的觸控面板在手指觸碰時，很可能會出現(xiàn)后端IC無法判讀的情形，進而加劇電容式觸控面板大尺寸化的難度。
[0041]圖5示出現(xiàn)有技術(shù)中的另一種200X100解析度的觸控面板的電路示意圖。圖6Ca)和圖6 (b)分別示出圖5的觸控面板在手指觸碰前后的掃描電壓和數(shù)據(jù)電壓的變化曲線圖。
[0042]為了改善圖1?圖4的上述缺陷，在現(xiàn)有技術(shù)的一種解決方案中，針對單一的電容傳感器進行感應(yīng)時，如果能夠避免看到其它掃描線與數(shù)據(jù)線之間的互感電容，則計算和判斷是否有觸控信號的分母電容可大大減小，因而可得到較大的觸控訊號。如圖5所示，在數(shù)據(jù)線RX與各個互感電容傳感器之間，設(shè)置一薄膜晶體管。當(dāng)執(zhí)行感應(yīng)操作時，僅開啟對應(yīng)的薄膜晶體管，其它掃描線的薄膜晶體管均保持關(guān)閉，以便有效減少看到其它互感電容的機率。
[0043]同理，在圖5中，當(dāng)沒有手指觸碰時，數(shù)據(jù)線Rx所感應(yīng)到的電壓信號Vl接近于Λ VXCx/Cr，其中Λ V為掃描線Tx的電壓變化。當(dāng)手指觸碰到觸控面板時，數(shù)據(jù)線Rx所感應(yīng)到的電壓信號V2接近于Λ VXCx’ /Cr]，因此手指觸控與沒有手指觸控時數(shù)據(jù)線所感應(yīng)到的電壓信號差(V1-V2)接近于Λ VX (Cx-Cx’)/Cr。如圖6 (a)和6 (b)所示，即使觸控面板的尺寸變大，由于分母上僅為電容Cr，則手指觸控與沒有手指觸控時數(shù)據(jù)線所感應(yīng)到的電壓信號差會更加明顯，觸碰定位會更加準(zhǔn)確。
[0044]此外，為了使節(jié)點VB的電壓周期性復(fù)位，現(xiàn)有方案將Tx設(shè)定為專用的開關(guān)信號，控制薄膜晶體管的開啟和關(guān)閉，另外再拉一條訊號線進行掃描操作，這樣就會有一段時間可以讓后端IC的復(fù)位訊號進來，對VB點進行重新設(shè)置。然而，由于訊號線的分開設(shè)計，使得驅(qū)動器的數(shù)量增加了兩倍，提升了制造成本。并且，觸控面板內(nèi)要多I倍數(shù)量的訊號驅(qū)動線，造成像素開口率的下降。
[0045]針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷或不足，圖7示出依據(jù)本發(fā)明一實施方式的基于互感式電容的觸控電路的結(jié)構(gòu)示意圖。圖8示出圖7的觸控電路的各關(guān)鍵信號的時序示意圖。
[0046]結(jié)合圖7和圖8,本發(fā)明觸控電路包括一互感電容C、一掃描線Tx、一數(shù)據(jù)線Rx以及一開關(guān)組件(即薄膜晶體管Tl?Τ3)。
[0047]具體地，互感電容C的一端電性連接至一掃描線Τχ，用以接收掃描線Tx上的第η個脈沖信號Tx (η)。第一開關(guān)管Tl具有一第一端、一第二端和一控制端。第一開關(guān)管Tl的第一端電性連接至互感電容C的另一端。第一開關(guān)管Tl的第二端電性連接至一數(shù)據(jù)線Rx0
[0048]第二開關(guān)管Τ2具有一第一端、一第二端和一控制端。第二開關(guān)管Τ2的第一端電性連接至第一開關(guān)管Tl的控制端。第三開關(guān)管Τ3具有一第一端、一第二端和一控制端。第三開關(guān)管Τ3的第一端電性連接至第二開關(guān)管Τ2的第一端。第三開關(guān)管Τ3的控制端與第二端相連，并且還電性連接至第二開關(guān)管Τ2的第二端。其中，第二開關(guān)管Τ2的控制端以及第三開關(guān)管Τ3的控制端分別接收掃描線上的第(η+1)個脈沖信號和第(η-1)個脈沖信號。
[0049]如圖8所示，第一開關(guān)管Tl的控制端、第二開關(guān)管Τ2的第一端以及第三開關(guān)管Τ3的第一端相交于一節(jié)點VB。節(jié)點VB的電壓電位從掃描線上的第(η-1)個脈沖信號的起始時刻至第(η+1)個脈沖信號的起始時刻的期間為高電位。與此同時，也可知曉，從掃描線上的第(η-1)個脈沖信號的結(jié)束時刻至第η個脈沖信號的起始時刻之間有一段延遲時間，通過該延遲時間可實現(xiàn)電容傳感器的復(fù)位操作(Reset Time)。[0050]圖9示出依據(jù)本發(fā)明另一實施方式的基于互感式電容的觸控電路的結(jié)構(gòu)示意圖。圖10示出圖9的觸控電路的各關(guān)鍵信號的時序示意圖。
[0051]結(jié)合圖9和圖10，在該實施例中，本發(fā)明觸控電路包括一互感電容C、一掃描線Tx、一數(shù)據(jù)線Rx以及一開關(guān)組件(即薄膜晶體管Tl?T2)。
[0052]具體地，互感電容C的一端電性連接至一掃描線Tx，用以接收掃描線Tx上的第η個脈沖信號Tx (η)。第一開關(guān)管Tl具有一第一端、一第二端和一控制端。第一開關(guān)管Tl的第一端電性連接至互感電容C的另一端。第一開關(guān)管Tl的第二端電性連接至一數(shù)據(jù)線Rx。第二開關(guān)管T2具有一第一端、一第二端和一控制端。第二開關(guān)管T2的第一端電性連接至第一開關(guān)管Tl的控制端。第二開關(guān)管T2的控制端與第二端電性連接。其中，第二開關(guān)管T2的控制端以及第一開關(guān)管Tl的控制端分別接收掃描線Tx上的第(η-1)個脈沖信號和第η個脈沖信號。
[0053]同樣，從圖10中的時序可知，從掃描線上的第(η-1)個脈沖信號的結(jié)束時刻至第η個脈沖信號的起始時刻之間有一段延遲時間，通過該延遲時間可實現(xiàn)電容傳感器的復(fù)位操作(Reset Time)ο
[0054]采用本發(fā)明的基于互感式電容的觸控電路及其觸控面板，互感電容的一端電性連接至一掃描線，第一開關(guān)管的第一端電性連接至互感電容的另一端，第一開關(guān)管的第二端電性連接至一數(shù)據(jù)線，第二開關(guān)管的第一端電性連接至第一開關(guān)管的控制端，第三開關(guān)管的第一端電性連接至第二開關(guān)管的第一端，第三開關(guān)管的控制端與第二端相連并且還電性連接至第二開關(guān)管的第二端。相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的觸控電路在掃描線與數(shù)據(jù)線之間設(shè)置一互感電容和一開關(guān)組件，只需單個控制信號即可達到原本兩個控制信號的功效，減小了控制線在面板上的占用空間，提升了面板開口率。并且，本發(fā)明在單個控制信號上設(shè)置合適的時序，可在傳感器運作之前對其進行復(fù)位操作，從而得到更加精確的感應(yīng)電壓數(shù)值，提高觸碰位置的判別精度。此外，本發(fā)明的觸控電路在觸控信號產(chǎn)生后可及時關(guān)閉開關(guān)管，使其它電容進行感應(yīng)時不會檢測到對應(yīng)的互感電容。
[0055]上文中，參照附圖描述了本發(fā)明的【具體實施方式】。但是，本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員能夠理解，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以對本發(fā)明的【具體實施方式】作各種變更和替換。這些變更和替換都落在本發(fā)明權(quán)利要求書所限定的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于互感式電容的觸控電路，其特征在于，所述觸控電路包括: 一互感電容，其一端電性連接至一掃描線； 一第一開關(guān)管，具有一第一端、一第二端和一控制端，所述第一開關(guān)管的第一端電性連接至所述互感電容的另一端，所述第一開關(guān)管的第二端電性連接至一數(shù)據(jù)線； 一第二開關(guān)管，具有一第一端、一第二端和一控制端，所述第二開關(guān)管的第一端電性連接至所述第一開關(guān)管的控制端；以及 一第三開關(guān)管,具有一第一端、一第二端和一控制端，所述第三開關(guān)管的第一端電性連接至所述第二開關(guān)管的第一端，所述第三開關(guān)管的控制端與第二端相連并且還電性連接至所述第二開關(guān)管的第二端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸控電路，其特征在于，所述第一開關(guān)管、第二開關(guān)管和第三開關(guān)管均為薄膜晶體管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸控電路，其特征在于，所述第三開關(guān)管的控制端、所述第一開關(guān)管的控制端以及所述第二開關(guān)管的控制端分別接收所述掃描線上的第(η-1)個脈沖信號、第η個脈沖信號和第(η+1)個脈沖信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的觸控電路，其特征在于，所述第一開關(guān)管的控制端、所述第二開關(guān)管的第一端以及所述第三開關(guān)管的第一端相交于一節(jié)點，所述節(jié)點的電壓電位從所述第(η-1)個脈沖信號的起始時刻至所述第(η+1)個脈沖信號的起始時刻的期間為高電位。
5.一種基于互感式電容的觸控電路，其特征在于，所述觸控電路包括: 一互感電容，其一端電性連接至一掃描線； 一第一開關(guān)管，具有一第一端、一第二端和一控制端，所述第一開關(guān)管的第一端電性連接至所述互感電容的另一端，所述第一開關(guān)管的第二端電性連接至一數(shù)據(jù)線；以及 一第二開關(guān)管，具有一第一端、一第二端和一控制端，所述第二開關(guān)管的第一端電性連接至所述第一開關(guān)管的控制端，所述第二開關(guān)管的控制端與第二端電性連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的觸控電路，其特征在于，所述第一開關(guān)管、第二開關(guān)管和第三開關(guān)管均為薄膜晶體管。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的觸控電路，其特征在于，所述第二開關(guān)管的控制端以及所述第一開關(guān)管的控制端分別接收所述掃描線上的第(η-1)個脈沖信號和第η個脈沖信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的觸控電路，其特征在于，從所述第(η-1)個脈沖信號的結(jié)束時刻至所述第η個脈沖信號的起始時刻的期間，對所述互感電容兩端的電壓進行復(fù)位。
9.一種電容式觸控面板，其特征在于，所述電容式觸控面板包括: 一陣列基板；以及 多個觸控單元，以矩陣形式設(shè)置于所述陣列基板，每一觸控單元包括如權(quán)利要求1至8中任意一項所述的觸控電路。
【文檔編號】G06F3/044GK103823604SQ201410123033
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年3月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月28日
【發(fā)明者】鐘岳宏, 徐雅玲, 廖烝賢 申請人:友達光電股份有限公司