一种基于互感式电容的触控电路及其触控面板的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种基于互感式电容的触控电路及其触控面板。该触控电路包括：互感电容，其一端电性连接至扫描线；第一开关管，其第一端电性连接至互感电容的另一端，其第二端电性连接至数据线；第二开关管，其第一端电性连接至第一开关管的控制端；以及第三开关管，其第一端电性连接至第二开关管的第一端，第三开关管的控制端与第二端相连。相比于现有技术，本发明只需单个控制信号即可达到原本两个控制信号的功效，减小了控制线在面板上的占用空间，提升了面板开口率。此外，单个控制信号设有控制时序，可在传感器运作之前对其进行复位操作，从而得到更加精确的感应电压数值，提高了触碰位置的判别精度。
【专利说明】一种基于互感式电容的触控电路及其触控面板
【技术领域】
[0001]本发明涉及液晶面板的电容触控技术，尤其涉及一种基于互感式电容的触控电路以及采用该电路的触控面板。
【背景技术】
[0002]近年来，随着影像显示技术的持续进步，由于触控显示面板具有可透过触碰的方式直接进行指令输入的优点，触控显示面板俨然已成为市场上常用的显示器之一，且以被广泛地应用于自动柜员机(Automatic Teller Machine, ATM)、销售点终端机、导游系统(Tourist Guide System, TGS)或工业控制系统等各种电子产品中。一般地,按类型划分，触控面板可分为电容式触控面板、电阻式触控面板、光学触控面板等。
[0003]以电容式触控面板为例，该触控技术主要是利用按压力的电流感应技术进行工作。例如，当手指触摸到金属层时，人体电场、用户和触控屏表面形成一耦合电容，对于高频电流来说，由于电容是直接导体，于是手指从接触点吸走一个很小的电流，这个电流从触控屏四角上的电极中流出。流经四个电极的电流与手指到四角的距离成正比，控制器即可通过对这四个电流比例的精确计算，最终得出触摸点在屏幕上的具体位置信息。
[0004]在现有技术中，互感式电容触控组件主要利用扫描线与数据线之间的电容变化来判别是否有手指触控屏幕。当手指未触碰时，扫描线上的电压变化量为一个数值；当手指触碰面板时，由于扫描线与数据线之间的电容发生变化，扫描线上的电压变化量为另一个数值，利用扫描线上的这两个电压变化量之间的差值便可判断触控面板是否被触碰。然而，随着触控面板的设计尺寸越来越大，面板分辨率相应地也越来越高，导致手指触碰与未触碰时的电压变化量之差值越来越小。如果不提高后端集成电路的解析能力，很有可能造成无法判读，进而使电容式触控面板应用于大尺寸面板的难度增加。
[0005]有鉴于此，如何设计一种基于互感式电容的触控电路或对现有的触控电路进行改进，以消除上述缺陷或不足，是业内相关技术人员亟待解决的一项课题。
【发明内容】
[0006]针对现有技术中的电容式触控面板在设计时所存在的上述缺陷，本发明提供了一种基于互感式电容的触控电路及其触控面板，以提升面板的触控分辨率，并保持较大的像素开口率。
[0007]依据本发明的一个方面，提供了一种基于互感式电容的触控电路，包括:
[0008]—互感电容,其一端电性连接至一扫描线；
[0009]—第一开关管，具有一第一端、一第二端和一控制端，所述第一开关管的第一端电性连接至所述互感电容的另一端，所述第一开关管的第二端电性连接至一数据线；
[0010]—第二开关管，具有一第一端、一第二端和一控制端，所述第二开关管的第一端电性连接至所述第一开关管的控制端；以及
[0011]—第三开关管，具有一第一端、一第二端和一控制端，所述第三开关管的第一端电性连接至所述第二开关管的第一端，所述第三开关管的控制端与第二端相连并且还电性连接至所述第二开关管的第二端。
[0012]在其中的一实施例，所述第一开关管、第二开关管和第三开关管均为薄膜晶体管。
[0013]在其中的一实施例，第三开关管的控制端、第一开关管的控制端以及第二开关管的控制端分别接收所述扫描线上的第(η-1)个脉冲信号、第η个脉冲信号和第(η+1)个脉冲信号。
[0014]在其中的一实施例，所述第一开关管的控制端、所述第二开关管的第一端以及所述第三开关管的第一端相交于一节点，所述节点的电压电位从所述第(η-1)个脉冲信号的起始时刻至所述第(η+1)个脉冲信号的起始时刻的期间为高电位。
[0015]依据本发明的又一个方面，提供了一种基于互感式电容的触控电路，包括:
[0016]—互感电容,其一端电性连接至一扫描线；
[0017]—第一开关管，具有一第一端、一第二端和一控制端，所述第一开关管的第一端电性连接至所述互感电容的另一端，所述第一开关管的第二端电性连接至一数据线；以及
[0018]—第二开关管，具有一第一端、一第二端和一控制端，所述第二开关管的第一端电性连接至所述第一开关管的控制端，所述第二开关管的控制端与第二端电性连接。
[0019]在其中的一实施例，所述第一开关管、第二开关管和第三开关管均为薄膜晶体管。
[0020]在其中的一实施例，所述第二开关管的控制端以及所述第一开关管的控制端分别接收所述扫描线上的第(η-1)个脉冲信号和第η个脉冲信号。
[0021]在其中的一实施例，从所述第(η-1)个脉冲信号的结束时刻至所述第η个脉冲信号的起始时刻的期间，对所述互感电容两端的电压进行复位。
[0022]依据本发明的再一个方面，提供了一种电容式触控面板，包括:一阵列基板；以及多个触控单元，这些触控单元以矩阵形式设置于所述阵列基板。每一触控单元包括如上述本发明的一个方面的触控电路。
[0023]采用本发明的基于互感式电容的触控电路及其触控面板，互感电容的一端电性连接至一扫描线，第一开关管的第一端电性连接至互感电容的另一端，第一开关管的第二端电性连接至一数据线，第二开关管的第一端电性连接至第一开关管的控制端，第三开关管的第一端电性连接至第二开关管的第一端，第三开关管的控制端与第二端相连并且还电性连接至第二开关管的第二端。相比于现有技术，本发明的触控电路在扫描线与数据线之间设置一互感电容和一开关组件，只需单个控制信号即可达到原本两个控制信号的功效，减小了控制线在面板上的占用空间，提升了面板开口率。并且，本发明在单个控制信号上设置合适的时序，可在传感器运作之前对其进行复位操作，从而得到更加精确的感应电压数值，提高触碰位置的判别精度。此外，本发明的触控电路在触控信号产生后可及时关闭开关管，使其它电容进行感应时不会检测到对应的互感电容。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]读者在参照附图阅读了本发明的【具体实施方式】以后，将会更清楚地了解本发明的各个方面。其中，
[0025]图1示出现有技术中的一种4X5解析度的触控面板的电路示意图；
[0026]图2 (a)和图2 (b)分别示出图1的触控面板在手指触碰前后的扫描电压和数据电压的变化曲线图；
[0027]图3示出现有技术中的一种200X 100解析度的触控面板的电路示意图；
[0028]图4 (a)和图4 (b)分别示出图3的触控面板在手指触碰前后的扫描电压和数据电压的变化曲线图；
[0029]图5示出现有技术中的另一种200X 100解析度的触控面板的电路示意图；
[0030]图6 (a)和图6 (b)分别示出图5的触控面板在手指触碰前后的扫描电压和数据电压的变化曲线图；
[0031]图7示出依据本发明一实施方式的基于互感式电容的触控电路的结构示意图；
[0032]图8示出图7的触控电路的各关键信号的时序示意图；
[0033]图9示出依据本发明另一实施方式的基于互感式电容的触控电路的结构示意图；以及
[0034]图10示出图9的触控电路的各关键信号的时序示意图。
【具体实施方式】
[0035]为了使本申请所揭示的技术内容更加详尽与完备，可参照附图以及本发明的下述各种具体实施例，附图中相同的标记代表相同或相似的组件。然而，本领域的普通技术人员应当理解，下文中所提供的实施例并非用来限制本发明所涵盖的范围。此外，附图仅仅用于示意性地加以说明，并未依照其原尺寸进行绘制。
[0036]下面参照附图，对本发明各个方面的【具体实施方式】作进一步的详细描述。
[0037]图1示出现有技术中的一种4X5解析度的触控面板的电路示意图。图2 Ca)和图2 (b)分别示出图1的触控面板在手指触碰前后的扫描电压和数据电压的变化曲线图。
[0038]如前所述，互感电容式触控电路主要是利用扫描线Tx和数据线Rx之间的电容变化来判别手指是否有触碰情形。当没有手指触碰时，一个解析度为4X5的触控面板(如图1所示)，数据线Rx所感应到的电压信号Vl接近于Λ VX [Cx/ (5Cx+Cr+Cf)]，其中Λ V为扫描线Tx的电压变化。当手指触碰到触控面板时，数据线Rx所感应到的电压信号V2接近于AVX [CxV(5Cx+Cr+Cf)],因此手指触控与没有手指触控时数据线所感应到的电压信号差(V1-V2)接近于Λ VX [ (Cx-Cx’ ) / (5Cx+Cr+Cf)]，用此信号差异便可判读触控面板是否已被手指触控。其中，图2 (a)表示扫描线Tx的电压变化，图2 (b)表示数据线Rx的电压变化。由图2 (b)可知，当触控面板的尺寸较小，解析度较低时，手指触控与没有手指触控时数据线所感应到的电压信号差(V1-V2)较明显，可很精确地确定手指在触控面板上的触碰位置。
[0039]图3示出现有技术中的一种200X 100解析度的触控面板的电路示意图。图4(a)和图4(b)分别示出图3的触控面板在手指触碰前后的扫描电压和数据电压的变化曲线图。
[0040]参照图3、图4 (a)和图4 (b)，类似地，针对一个解析度为200X 100的触控面板，其有手指触碰与没有手指触碰时的电压信号差异(V1-V2)接近Λ VX [(Cx-Cx’ )/(lOOCx+Cr+Cf)]。相比于解析度为4X5的触控面板相比，由于计算公式的分母从(5Cx+Cr+Cf)增加至(100Cx+Cr+Cf)，电压信号差异(V1-V2)可能会小于10倍以上，如图4
(b)所示。如此一来，在不提高后端IC解析能力的情况下，解析度为200X100的触控面板在手指触碰时，很可能会出现后端IC无法判读的情形，进而加剧电容式触控面板大尺寸化的难度。
[0041]图5示出现有技术中的另一种200X100解析度的触控面板的电路示意图。图6Ca)和图6 (b)分别示出图5的触控面板在手指触碰前后的扫描电压和数据电压的变化曲线图。
[0042]为了改善图1?图4的上述缺陷，在现有技术的一种解决方案中，针对单一的电容传感器进行感应时，如果能够避免看到其它扫描线与数据线之间的互感电容，则计算和判断是否有触控信号的分母电容可大大减小，因而可得到较大的触控讯号。如图5所示，在数据线RX与各个互感电容传感器之间，设置一薄膜晶体管。当执行感应操作时，仅开启对应的薄膜晶体管，其它扫描线的薄膜晶体管均保持关闭，以便有效减少看到其它互感电容的机率。
[0043]同理，在图5中，当没有手指触碰时，数据线Rx所感应到的电压信号Vl接近于Λ VXCx/Cr，其中Λ V为扫描线Tx的电压变化。当手指触碰到触控面板时，数据线Rx所感应到的电压信号V2接近于Λ VXCx’ /Cr]，因此手指触控与没有手指触控时数据线所感应到的电压信号差(V1-V2)接近于Λ VX (Cx-Cx’)/Cr。如图6 (a)和6 (b)所示，即使触控面板的尺寸变大，由于分母上仅为电容Cr，则手指触控与没有手指触控时数据线所感应到的电压信号差会更加明显，触碰定位会更加准确。
[0044]此外，为了使节点VB的电压周期性复位，现有方案将Tx设定为专用的开关信号，控制薄膜晶体管的开启和关闭，另外再拉一条讯号线进行扫描操作，这样就会有一段时间可以让后端IC的复位讯号进来，对VB点进行重新设置。然而，由于讯号线的分开设计，使得驱动器的数量增加了两倍，提升了制造成本。并且，触控面板内要多I倍数量的讯号驱动线，造成像素开口率的下降。
[0045]针对现有技术中的上述缺陷或不足，图7示出依据本发明一实施方式的基于互感式电容的触控电路的结构示意图。图8示出图7的触控电路的各关键信号的时序示意图。
[0046]结合图7和图8,本发明触控电路包括一互感电容C、一扫描线Tx、一数据线Rx以及一开关组件(即薄膜晶体管Tl?Τ3)。
[0047]具体地，互感电容C的一端电性连接至一扫描线Τχ，用以接收扫描线Tx上的第η个脉冲信号Tx (η)。第一开关管Tl具有一第一端、一第二端和一控制端。第一开关管Tl的第一端电性连接至互感电容C的另一端。第一开关管Tl的第二端电性连接至一数据线Rx0
[0048]第二开关管Τ2具有一第一端、一第二端和一控制端。第二开关管Τ2的第一端电性连接至第一开关管Tl的控制端。第三开关管Τ3具有一第一端、一第二端和一控制端。第三开关管Τ3的第一端电性连接至第二开关管Τ2的第一端。第三开关管Τ3的控制端与第二端相连，并且还电性连接至第二开关管Τ2的第二端。其中，第二开关管Τ2的控制端以及第三开关管Τ3的控制端分别接收扫描线上的第(η+1)个脉冲信号和第(η-1)个脉冲信号。
[0049]如图8所示，第一开关管Tl的控制端、第二开关管Τ2的第一端以及第三开关管Τ3的第一端相交于一节点VB。节点VB的电压电位从扫描线上的第(η-1)个脉冲信号的起始时刻至第(η+1)个脉冲信号的起始时刻的期间为高电位。与此同时，也可知晓，从扫描线上的第(η-1)个脉冲信号的结束时刻至第η个脉冲信号的起始时刻之间有一段延迟时间，通过该延迟时间可实现电容传感器的复位操作(Reset Time)。[0050]图9示出依据本发明另一实施方式的基于互感式电容的触控电路的结构示意图。图10示出图9的触控电路的各关键信号的时序示意图。
[0051]结合图9和图10，在该实施例中，本发明触控电路包括一互感电容C、一扫描线Tx、一数据线Rx以及一开关组件(即薄膜晶体管Tl?T2)。
[0052]具体地，互感电容C的一端电性连接至一扫描线Tx，用以接收扫描线Tx上的第η个脉冲信号Tx (η)。第一开关管Tl具有一第一端、一第二端和一控制端。第一开关管Tl的第一端电性连接至互感电容C的另一端。第一开关管Tl的第二端电性连接至一数据线Rx。第二开关管T2具有一第一端、一第二端和一控制端。第二开关管T2的第一端电性连接至第一开关管Tl的控制端。第二开关管T2的控制端与第二端电性连接。其中，第二开关管T2的控制端以及第一开关管Tl的控制端分别接收扫描线Tx上的第(η-1)个脉冲信号和第η个脉冲信号。
[0053]同样，从图10中的时序可知，从扫描线上的第(η-1)个脉冲信号的结束时刻至第η个脉冲信号的起始时刻之间有一段延迟时间，通过该延迟时间可实现电容传感器的复位操作(Reset Time)ο
[0054]采用本发明的基于互感式电容的触控电路及其触控面板，互感电容的一端电性连接至一扫描线，第一开关管的第一端电性连接至互感电容的另一端，第一开关管的第二端电性连接至一数据线，第二开关管的第一端电性连接至第一开关管的控制端，第三开关管的第一端电性连接至第二开关管的第一端，第三开关管的控制端与第二端相连并且还电性连接至第二开关管的第二端。相比于现有技术，本发明的触控电路在扫描线与数据线之间设置一互感电容和一开关组件，只需单个控制信号即可达到原本两个控制信号的功效，减小了控制线在面板上的占用空间，提升了面板开口率。并且，本发明在单个控制信号上设置合适的时序，可在传感器运作之前对其进行复位操作，从而得到更加精确的感应电压数值，提高触碰位置的判别精度。此外，本发明的触控电路在触控信号产生后可及时关闭开关管，使其它电容进行感应时不会检测到对应的互感电容。
[0055]上文中，参照附图描述了本发明的【具体实施方式】。但是，本领域中的普通技术人员能够理解，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，还可以对本发明的【具体实施方式】作各种变更和替换。这些变更和替换都落在本发明权利要求书所限定的范围内。
【权利要求】
1.一种基于互感式电容的触控电路，其特征在于，所述触控电路包括: 一互感电容，其一端电性连接至一扫描线； 一第一开关管，具有一第一端、一第二端和一控制端，所述第一开关管的第一端电性连接至所述互感电容的另一端，所述第一开关管的第二端电性连接至一数据线； 一第二开关管，具有一第一端、一第二端和一控制端，所述第二开关管的第一端电性连接至所述第一开关管的控制端；以及 一第三开关管,具有一第一端、一第二端和一控制端，所述第三开关管的第一端电性连接至所述第二开关管的第一端，所述第三开关管的控制端与第二端相连并且还电性连接至所述第二开关管的第二端。
2.根据权利要求1所述的触控电路，其特征在于，所述第一开关管、第二开关管和第三开关管均为薄膜晶体管。
3.根据权利要求1所述的触控电路，其特征在于，所述第三开关管的控制端、所述第一开关管的控制端以及所述第二开关管的控制端分别接收所述扫描线上的第(η-1)个脉冲信号、第η个脉冲信号和第(η+1)个脉冲信号。
4.根据权利要求3所述的触控电路，其特征在于，所述第一开关管的控制端、所述第二开关管的第一端以及所述第三开关管的第一端相交于一节点，所述节点的电压电位从所述第(η-1)个脉冲信号的起始时刻至所述第(η+1)个脉冲信号的起始时刻的期间为高电位。
5.一种基于互感式电容的触控电路，其特征在于，所述触控电路包括: 一互感电容，其一端电性连接至一扫描线； 一第一开关管，具有一第一端、一第二端和一控制端，所述第一开关管的第一端电性连接至所述互感电容的另一端，所述第一开关管的第二端电性连接至一数据线；以及 一第二开关管，具有一第一端、一第二端和一控制端，所述第二开关管的第一端电性连接至所述第一开关管的控制端，所述第二开关管的控制端与第二端电性连接。
6.根据权利要求5所述的触控电路，其特征在于，所述第一开关管、第二开关管和第三开关管均为薄膜晶体管。
7.根据权利要求5所述的触控电路，其特征在于，所述第二开关管的控制端以及所述第一开关管的控制端分别接收所述扫描线上的第(η-1)个脉冲信号和第η个脉冲信号。
8.根据权利要求7所述的触控电路，其特征在于，从所述第(η-1)个脉冲信号的结束时刻至所述第η个脉冲信号的起始时刻的期间，对所述互感电容两端的电压进行复位。
9.一种电容式触控面板，其特征在于，所述电容式触控面板包括: 一阵列基板；以及 多个触控单元，以矩阵形式设置于所述阵列基板，每一触控单元包括如权利要求1至8中任意一项所述的触控电路。
【文档编号】G06F3/044GK103823604SQ201410123033
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年3月28日 优先权日:2014年3月28日
【发明者】钟岳宏, 徐雅玲, 廖烝贤 申请人:友达光电股份有限公司