CN102081476B - 触控装置和其驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种触控装置和其驱动方法。该种触控装置包括一触控面板和一驱动电路。该触控面板包括多个探测电极。该驱动电路包括多个处理单元和一与该多个处理单元相连接的电压处理电路。每一处理单元包括一与该探测电极对应的第一晶体管，该处理单元用于在该触控装置正常工作时扫描该探测电极，并将该探测电极的电压提供给该电压处理电路。该电压处理电路根据接收到的该多个探测电极的电压，确定该触控面板被触控的位置。当该触控装置初始化时，提供一第一电压对该多个探测电极进行预充电，然后提供一第二电压经由每一第一晶体管对相应的探测电极进行再次充电。其中，该第二电压与该第一电压的差值和该第一电压都不大于该第一晶体管的源漏耐压值。

Description

触控装置和其驱动方法

技术领域

本发明涉及一种触控装置和其驱动方法。

背景技术

随着显示技术与多媒体技术的发展，传统的按键接口或鼠标控制接口已无法满足使用者的需求。由于可携式电子装置的普及，制造业者不断追求操作更容易、更直觉化，且硬件较不占用空间的操作界面，而触控装置的出现正好迎合上述需求。

触控装置一般包括触控面板和驱动电路。外部电源的电压通过该驱动电路提供到该触控面板，进而驱动该触控面板工作。当该触控面板工作时，该驱动电路还用于感测并判断该触控面板被使用者所触碰的位置。

然而，该驱动电路通常为一高度集成化电路，其内部元件的晶体管可在电压范围[-3.3V，0V)和(0V，3.3V]内的任一低电压的驱动下工作，而该外部电源提供到该触控装置的电压通常为5V的高电压。因此，该高电压经该驱动电路时通常容易造成该驱动电路的内部元件晶体管的烧毁，导致该触控装置的质量较低。

发明内容

为解决现有技术中外部电源提供的高电压容易烧毁触控装置中的驱动电路的内部元件的技术问题，有必要提供一种能够避免外部电源提供的高电压烧毁该驱动电路的内部元件的触控装置。

另外，也有必要提供一种能够避免外部电源提供的高电压烧毁该驱动电路的内部元件的触控装置的驱动方法。

一种触控装置，其包括一触控面板和一驱动电路。该触控面板包括多个探测电极。该驱动电路包括多个处理单元和一与该多个处理单元相连接的电压处理电路。每一处理单元包括一与该探测电极对应的第一晶体管，该处理单元用于在该触控装置正常工作时扫描该探测电极，并将该探测电极上的电压提供给该电压处理电路。该电压处理电路根据接收到的该多个探测电极的电压，确定该触控面板被触控的位置。当该触控装置初始化时，提供一第一电压对该多个探测电极进行预充电，然后提供一第二电压经由每一第一晶体管对相应的探测电极进行再次充电。其中，该第二电压与该第一电压的差值和该第一电压都不大于该第一晶体管的源漏耐压值。

一种触控装置，其包括一触控面板和一驱动电路。该触控面板包括多个探测电极。该驱动电路包括多个处理单元、一与该多个处理单元相连接的电压处理电路和一辅助电路。每一处理单元对应连接一探测电极，用于在该触控装置正常工作时扫描该探测电极，并将该探测电极上的电压提供给该电压处理电路。该电压处理电路根据接收到的该多个探测电极的电压，确定该触控面板被触控的位置。其中，每一处理单元包括一对应该探测电极的第一晶体管。当该触控装置初始化时，该辅助电路提供一第一电压对该多个探测电极预充电，然后每一处理单元提供一第二电压通过对应的第一晶体管对每一探测电极再次充电。其中，该第二电压与该第一电压的差值和该第一电压都不大于该第一晶体管的源漏耐压值。

一种触控装置的驱动方法，该触控装置包括一触控面板和一驱动电路。该触控面板包括多个探测电极。该驱动电路包括多个第一晶体管，每一第一晶体管对应连接一探测电极。该驱动方法包括驱动该触控装置初始化的方法和驱动该触控装置正常工作的方法。其中，驱动该触控装置初始化的方法包括如下步骤：提供一第一电压对该多个探测电极进行预充电；和提供一第二电压经由每一晶体管对该多个探测电极再次充电。当该多个探测电极的电压为该第二电压时，该触控装置完成初始化。其中，该第二电压与该第一电压的差值和该第一电压都不大于该第一晶体管的源漏耐压值。

相较于现有技术，该触控装置由于首先提供该第一电压给该多个探测电极进行预充电，使得该多个探测电极的电压大小都为该第一电压。然后再提供该第二电压对该探测电极再次充电。而因该第二电压与该第一电压的差值和该第一电压都不大于该第一晶体管的源漏耐压值。因此，该第二电压不会烧毁该驱动电路的第一晶体管。进而，该触控装置的质量较高。

附图说明

图1是本发明触控装置的一较佳实施方式的结构示意图。

图2是图1所示触控面板的剖面结构示意图。

图3是图2所示第一传导层的平面结构示意图。

图4是图2所示第二传导层的平面结构示意图。

图5是图4所示第二传导层与图1所示驱动电路的电路连接关系示意图。

主要元件符号说明

触控装置：1

触控面板：10

电路板：12

驱动电路：14

第一基板：21

第一传导层：22

第二基板：23

第二传导层：24

粘合层：26

间隙子：27

第一透明导电层：221

电极：222

第二透明导电层：241

探测电极：242

时序逻辑控制器：141

模拟/数字电压转换器：142

缓存器：143

微控制器：144

第一晶体管：145

第二晶体管：146

辅助电路：147

降压电路：148

第一电阻：149

第二电阻：150

第一输入端：151

第二输入端：152

电压处理电路：160

处理单元：170

第一电容：153

第二电容：154

源极：S1、S2、S3

漏极：D1、D2、D3

栅极：G1、G2、G3

具体实施方式

请参阅图1，其是本发明触控装置的一较佳实施方式的结构示意图。该触控装置1包括一触控面板10、一电路板12和一驱动电路14。该驱动电路14通过该电路板12与该触控面板10电连接。该触控面板10用于作为输入接口。该驱动电路14用于判断该触控面板10被使用者所触碰的位置，且外部电源的电压通过该驱动电路14提供到该触控面板10，进而驱动该触控面板10工作。

请参阅图2，其是该触控面板10的剖面结构示意图。该触控面板10包括相对设置的一第一基板21、一第一传导层22、一第二基板23、一第二传导层24、一粘合层26和多个间隙子27。该第一基板21与该第二基板23相对设置。该第一传导层22设置于该第一基板21的邻近该第二基板23一侧的表面。该第二传导层24设置于该第二基板23的邻近该第一基板21一侧的表面。该粘合层26设置于该第一基板21与该第二基板23之间的边缘处，用于将该第一基板21与该第二基板23粘合在一起。该间隙子27具有绝缘和支撑作用，其彼此间隔地设置于该第一基板21与该第二基板23之间。其中，该第一基板21为聚酯膜，该第二基板23为玻璃基板。

请参阅图3，其是该第一传导层22的平面结构示意图。该第一传导层22包括一第一透明导电层221和一电极222。该第一透明导电层221是一矩形的氧化铟锡薄膜，从而该第一透明导电层221具有较低的电阻率和较高的光穿透率。该电极222连续设置在该第一透明导电层221表面的四边缘，并与该第一透明导电层221电连接。

请参阅图4，其是该第二传导层24的平面结构示意图。为了更好地描述本实施方式，引入迪卡尔坐标系，该迪卡尔坐标系包括相互垂直的X轴方向和Y轴方向。该第二传导层24包括一第二透明导电层241和多个探测电极242(第1个探测电极到第n个探测电极)。该多个探测电极242沿X轴方向均匀地设置于该第二透明导电层241表面上的一侧边缘，且每一探测电极242都电连接该第二透明导电层241。该第二透明导电层241为一电阻异向性导电薄膜，其可由厚度均匀的碳纳米管薄膜材料制成，该碳纳米管薄膜中的碳纳米管沿Y轴方向排列，则该第二透明导电层241沿X轴方向的横向电阻率ρ1大于其沿Y轴方向的纵向电阻率ρ2。由于碳纳米管薄膜的电阻异向性，该多个探测电极242将该第二透明导电层241分为多个对应的导电通道。

请参阅图5，其是该第二传导层24与该驱动电路14的电路连接关系示意图。该驱动电路14包括一电压处理电路160、一时序逻辑控制器141、多个处理单元170(为了简便表示，图4中仅画出了一个处理单元170与第1个探测电极242相连接。)和一辅助电路147。该时序逻辑控制器141与该多个处理单元170分别连接，用于控制该多个处理单元170是否工作。每一处理单元170与一探测电极242连接，用于当该触控装置1正常工作时扫瞄该探测电极242，并将该探测电极242上的电压提供给该电压处理电路160。该电压处理电路160根据接收到的该多个探测电极242的电压确定该触控面板10被触控的位置。当该触控装置1初始化时，该辅助电路147提供一第一电压对该多个探测电极242预充电，然后，每一处理单元170提供一第二电压对该多个探测电极242再次充电。该辅助电路147可以优选包括一第三晶体管。该第三晶体管的源极S3与其对应的探测电极242连接，其栅极G3连接到该时序逻辑控制器141。第三晶体管的漏极D3连接一第一输入端151。

该电压处理电路160包括依次连接的一模拟/数字电压转换器142、一缓存器143和一微控制器144。该模拟/数字电压转换器142用于将接收到的模拟电压转换为对应的数字电压，并将转换后的数字电压输出到该缓存器143。该缓存器143用于存储该模拟/数字电压转换器142输出的数字电压，并将该数字电压依序输出到该微控制器144。该微控制器144还连接到该时序逻辑控制器141，其用控制该时序逻辑控制器141输出控制信号，并用于接收该缓存器143输出的数字电压，经比较分析该数字电压和对该数字电压进行运算，进而得到该触控面板10被使用者所触控的具***置。

每一处理单元170都包括一第一晶体管145、一第二晶体管146和一降压电路148。该降压电路148包括一第一电阻149和一第二电阻150。该第一晶体管145包括一源极S1、一漏极D1和一栅极G1，该漏极D1连接一第二输入端152。该第一晶体管145的源极S1与该探测电极242连接，其栅极G1连接到该时序逻辑控制器141。该第一电阻149的一端与该探测电极242连接，其另一端与该第二晶体管146的源极S2连接。该第二电阻150的一端也与该第二晶体管146的源极S2连接，其另一端与地连接。该第二晶体管146的漏极D2与该模拟/数字电压转换器142连接，其栅极G2连接到该时序逻辑控制器141。

该第一晶体管145的源极S1与漏极D1的电压差的绝对值、该第二晶体管146的源极S2与漏极D2的电压差的绝对值、以及该第三晶体管的源极S3与漏极D3的电压差的绝对值都要求不大于一电压值，并定义该电压值为一源漏耐压值γ。否则，该第一晶体管145、该第二晶体管146和该第三晶体管则容易被烧坏。该源漏耐压值γ可以优选为3.3伏特。

请一并参阅图2、图3与图5，该触控装置1的工作原理如下：

首先，该触控装置1进行初始化。一外部第一电源通过该第一输入端151首先提供该第一电压到该第三晶体管的漏极D3，且该第一电压不大于该源漏耐压值γ。然后，该时序逻辑控制器141输出控制信号控制该第三晶体管同时关闭。进而，该外部第一电源的电压经该第三晶体管的漏极D3和源极S3输出到该多个探测电极242，对该多个探测电极242进行预充电。当该多个探测电极242的电压等于该第一电压时，该多个探测电极242预充电完毕。此时，该第三晶体管打开。该第一电压可以优选为3.3伏特。

一外部第二电源通过该第二输入端152接着提供一第二电压到该第一晶体管145的漏极D1，且该第二电压与该第一电压的差值不大于该源漏耐压值γ，该第二电压经该降压电路148输出的电压也不大于该源漏耐压值γ。然后，该时序逻辑控制器141输出控制信号控制该多个第一晶体管145同时关闭。进而，该外部第二电源的电压经该第一晶体管145的漏极D1和源极S1输出到该多个探测电极242，对该多个探测电极242再次充电。当该多个探测电极242的电压等于该第二电压时，该多个探测电极242再次充电完毕。此时，该多个第一晶体管145打开。对应地，该第二透明导电层241的电压为该第二电压。

该电极222电连接到地，即该第一透明导电层221的电压为0伏特。于是，该触控装置1初始化工作完成。该第二电压可以优选为5伏特。

接着，该触控装置1开始工作。该时序逻辑控制器145输出控制信号，控制与该第1个探测电极242相连接的该处理单元170的第一晶体管145打开，并控制与该第1个探测电极242相连接的该处理单元170的第二晶体管146关闭。而与该第2个到该第n个探测电极242相连接的处理单元170的第一晶体管145都为关闭状态，与该第2-n个探测电极242相连接的处理单元170的第二晶体管146都为打开状态。这样，该模拟/数字电压转换器142接收到与该第1个探测电极242相连接的该降压电路148所输出的模拟电压，并转换该模拟电压为数字电压，然后输出转换后的数字电压到该缓存器143。该缓存器143存储该模拟/数字电压转换器输出的数字电压，并且当该微控制器144读取该数字电压时，该缓存器143输出该数字电压到该微控制器144。然后，与该第1个探测电极242相连接的该处理单元170的第一晶体管145关闭，与该第1个探测电极242相连接的该处理单元170的第二晶体管146打开。

同理，按照上述通过扫描该第1个探测电极242，以测量与该第1个探测电极242相连接的该降压电路148所输出的模拟电压的方式，接着依次扫描该第2个探测电极242到该第n个探测电极242，进而，该模拟/数字电压转换器142能够获得与该第2个到第n个探测电极242相连接的每一降压电路148所输出的模拟电压。该模拟/数字电压转换器142转换接收到的模拟电压为数字电压，并传输转换后的数字电压到该缓存器143。该缓存器143依次输出该转换后的数字电压到该微控制器144。

当使用者未触碰该触控面板10时，该模拟/数字电压转换器142接收到的模拟电压大小也是相等的。且通过选择适当的该第一电阻149和该第二电阻150的阻值大小，当该探测电极242经由该降压电路148后输出的模拟电压能够达到小于或等于该第一电压。而当使用者触碰该触控面板10时，该模拟/数字电压转换器142接收到的模拟电压大小是不等的。因此，该微控制器144根据使用者在该触控面板10上所触碰的一个或多个触碰点所对应的探测电极242的电压下降幅度，进而可以判断出触碰点的纵坐标。同时，该微控制器144通过判断触碰点所对应的探测电极242与X轴相对应的位置可以确定该触摸碰点的横坐标。从而可以确定该触碰点在该触控面板10上的具***置。

当该触控装置1结束工作时，该时序逻辑控制器141控制该多个第一晶体管145和该多个第二晶体管146全部打开，并控制该第三晶体管全部关闭。另外，该驱动电路14还可以包括一与该外部第一电源并联的第一电容153，以及一与该外部第二电源并联的第二电容154。因此，虽然该外部第一电源与该外部第二电源停止提供电压，而该第一电容153所存储的能量会持续提供电压到该多个第一晶体管145一段时间，同理，该第二电容154也会持续提供电压到该第三晶体管一段时间。因此，该多个探测电极242的电压通过该第三晶体管进行放电，并且当该第一电容153和该第二电容154的能量释放完时，该多个探测电极242的电压下降到该第一电压。因此，该多个探测电极242的电压不会烧毁该第一晶体管145和该第三晶体管。然后，该时序逻辑控制器141输出的控制信号还会继续控制该第三晶体管关闭一段时间直到该多个探测电极242的电压、该多个第一晶体管145的源极S1与漏极D1的电压差、该多个第二晶体管146的源极S2与漏极D2的电压差和该第三晶体管的源极S3与漏极D3的电压差都为0伏特为止。

相较于现有技术，由于该触控装置1增加了由该第三晶体管构成的该辅助电路147，该外部第一电源通过该辅助电路147首先给该多个探测电极242进行充电，使得该多个探测电极242的电压都为该第一电压。而该第一电压是不大于该源漏耐压值γ，因此，该第一电压不会烧毁该第三晶体管。进一步的，当该外部第一电源通过该驱动电路14与该探测电极242连接时，由于该多个探测电极242的电压已为该第一电压，所以当该由该外部第二电源对该多个探测电极242充电到该第二电压时，由于该第二电压与该第一电压的差值不大于该源漏耐压值γ，所以所提供的该第二电压也不会烧毁该驱动电路14中的该多个第一晶体管145。该触控装置1又由于增加了该降压电路148，且通过选择适当的该第一电阻149与该第二电阻150的阻值大小，所以该探测电极242经由该降压电路148输出的电压也不会大于该源漏耐压值γ，即可使得与该探测电极242相连接的该第二晶体管146也不会被烧毁。

综上所述，该驱动电路14中的该第一晶体管145的源极S1与漏极D1的电压差的绝对值，该第二晶体管146的源极S2与漏极D2的电压差的绝对值，以及该第三晶体管的源极S3与漏极D3的电压差的绝对值都不会大于该源漏耐压值γ，所以该外部第一电源和该外部第二电源经由该驱动电路14提供到该触控面板10的电压都不会烧毁该驱动电路14的第一晶体管145、第二晶体管146和第三晶体管，进而使得该触控装置1的质量较高。

当该触控装置1为小尺寸的产品时，该电压处理电路160、该辅助电路147、该多个处理单元170与该时序逻辑控制器141可以集成于一芯片内，而该芯片设置于该电路板12上。当该触控装置1为大尺寸的产品时，该辅助电路147、该多个处理单元170、该时序逻辑控制器141、该模拟/数字电压转换器142和该缓存器143可以集成于多个芯片中，该多个芯片设置于该电路板12上，而该微控制器144可以直接设置于该电路板12上的。此外，该第一电容153和一第二电容154是直接设置于该电路板12上的。

本发明并不限于上述实施方式所述，如该缓存器143可以集成于该微控制器144中。该辅助电路147的第三晶体管也可以被替换为具有充电和放电功能的元件或电路。该降压电路148的第一电阻149和第二电阻150可以都被替换为三极管等元件。

Claims (11)

1.一种触控装置，其包括一触控面板和一驱动电路，该触控面板包括多个探测电极，该驱动电路包括多个处理单元和一与该多个处理单元相连接的电压处理电路，每一处理单元包括一与该探测电极对应的第一晶体管、一第二晶体管和一降压电路，该电压处理电路通过该多个第二晶体管读取该多个探测电极的电压，当该触控装置工作时，每一探测电极的电压通过该降压电路输出到该第二晶体管，且由该降压电路输出的电压不大于该第二晶体管的源漏耐压值，该处理单元用于在该触控装置正常工作时扫描该探测电极，并将该探测电极上的电压提供给该电压处理电路，该电压处理电路根据接收到的该多个探测电极的电压，确定该触控面板被触控的位置，其特征在于：当该触控装置初始化时，一外部第一电源提供一第一电压对该多个探测电极进行预充电，然后一外部第二电源提供一第二电压经由每一第一晶体管对相应的探测电极进行再次充电，其中，该第二电压与该第一电压的差值和该第一电压都不大于该第一晶体管的源漏耐压值，该驱动电路进一步包括一辅助电路，该第一电压通过该辅助电路对每一探测电极进行预充电，该辅助电路包括一第三晶体管，且该第二电压与该第一电压的差值和该第一电压都不大于该第三晶体管的源漏耐压值。

2.如权利要求1所述的触控装置，其特征在于：每一降压电路都包括相串联连接的一第一电阻和一第二电阻，该第一电阻与该第二电阻相串联连接的一端与该第二晶体管连接，该第一电阻的另一端与该探测电极连接，该第二电阻的一端与该第一电阻连接，该第二电阻的另一端连接到地。

3.如权利要求2所述的触控装置，其特征在于：该驱动电路进一步包括一时序逻辑控制器，该时序逻辑控制器用于控制该第三晶体管、该多个第一晶体管和该多个第二晶体管是否打开或关闭。

4.如权利要求3所述的触控装置，其特征在于：当该触控装置初始化时，该时序逻辑控制器控制该第三晶体管关闭，并控制该多个第一晶体管和该多个第二晶体管打开，该第一电压通过该第三晶体管对该探测电极进行预充电，当该多个探测电极的电压与该第一电压相等时，该时序逻辑控制器控制该第三晶体管和该多个第二晶体管打开，并控制该多个第一晶体管关闭，此时，该第二电压通过该第一晶体管对该探测电极再次充电，当该多个探测电极的电压与该第二电压相等时，该触控装置开始工作。

5.如权利要求4所述的触控装置，其特征在于：当该触控装置工作时，首先扫描第1个探测电极，该时序逻辑控制器控制与该第1个探测电极相连接的该第一晶体管打开，并控制与该第1个探测电极对应连接的该第二晶体管关闭，进而，与该第1个探测电极相连接的该降压电路经由该第二晶体管输出一模拟电压到该电压处理电路，接着，依次扫描第2个到第n个探测电极，其中，n为大于2的自然数，该电压处理电路接收到由该多个降压电路所输出的n个模拟电压，通过处理和判断该n个模拟电压的大小以确定该触控面板被触控的位置。

6.如权利要求5所述的触控装置，其特征在于：一外部第一电源提供该第一电压，一外部第二电源提供该第二电压，该驱动电路进一步包括一第一电容和一第二电容，且该第一电容与该外部第一电源并联，且该第二电容与该外部第二电源并联，当该触控装置结束工作时，该时序逻辑控制器控制该多个第一晶体管和该多个第二晶体管全部打开，并控制该第三晶体管全部关闭，该多个探测电极的电压通过该第三晶体管放电，且当该第一电容和该第二电容的能量释放完时，该多个探测电极的电压下降到该第一电压。

7.如权利要求6所述的触控装置，其特征在于：该触控面板进一步包括一第一基板、一与该第一基板相对设置的第二基板、一设置于该第一基板邻近该第二基板的一侧表面上的第一透明导电膜、以及一设置于该第二基板邻近该第一基板的一侧表面上的第二透明导电膜，该多个探测电极设置于该第二透明导电膜表面的一侧边缘且与该第二透明导电膜电连接。

8.如权利要求7所述的触控装置，其特征在于：该第二透明导电膜为一碳纳米管薄膜，该碳纳米管薄膜中的碳纳米管沿单一方向排列，并定义该单一方向为第一方向，该探测电极设置于该碳纳米管薄膜垂直于该第一方向的一侧边缘。

9.如权利要求1所述的触控装置，其特征在于：该第一电压的大小为3伏特，该第二电压的大小为5伏特。

10.一种触控装置的驱动方法，该触控装置包括一触控面板和一驱动电路，该触控面板包括多个探测电极，该驱动电路包括多个处理单元和一与该多个处理单元相连接的电压处理电路，每一处理单元包括一与该探测电极对应的第一晶体管、一第二晶体管和一降压电路，该电压处理电路通过该多个第二晶体管读取该多个探测电极的电压，当该触控装置工作时，每一探测电极的电压通过该降压电路输出到该第二晶体管，且由该降压电路输出的电压不大于该第二晶体管的源漏耐压值，该驱动方法包括驱动该触控装置初始化的方法和驱动该触控装置正常工作的方法，其中，驱动该触控装置初始化的方法包括如下步骤：

a.一外部第一电源提供一第一电压对该多个探测电极进行预充电；和

b.一外部第二电源提供一第二电压经由每一晶体管对该多个探测电极再次充电，使得；

当该多个探测电极的电压为该第二电压时，该触控装置完成初始化，其中，该第二电压与该第一电压的差值和该第一电压都不大于该第一晶体管的源漏耐压值，该驱动电路进一步包括一辅助电路，步骤a的第一电压通过该辅助电路对该多个探测电极进行预充电，该辅助电路包括一第三晶体管，且该第二电压与该第一电压的差值和该第一电压都不大于该第三晶体管的源漏耐压值。

11.如权利要求10所述的触控装置的驱动方法，其特征在于：驱动该触控装置正常工作的方法包括如下步骤：

c.该处理单元扫描该探测电极，并将该探测电极上的电压提供给该电压处理电路；

d.该电压处理电路根据接收到的该多个探测电极的电压，确定该触控面板被触控的位置。

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