CN108475133B - 触摸板用驱动电路及利用其的触摸感测方法 - Google Patents

Abstract

公开能够用一个感测电路选择性地实现互电容感测模式与自电容感测模式的触摸板用驱动电路及利用其的触摸感测方法。所述驱动电路包括通过切换动作选择性地运行互电容感测模式与自电容感测模式的模式选择运行部及连接于所述模式选择运行部的转换部。在此，所述模式选择运行部以所述选择的模式感测随着触摸板受到触摸发生的电容变化，所述转换部将感测的所述电容变化转换成触摸数据。

Description

触摸板用驱动电路及利用其的触摸感测方法

技术领域

本发明涉及能够用一个感测电路选择性地运行互电容感测模式及自电容感测模式的触摸板用驱动电路及利用其的触摸感测方法。

背景技术

用于感测对触摸板的触摸的方法有互电容感测方法及自电容感测方法。

现有的触摸板的驱动电路只包括互电容感测方法与自电容感测方法中的一种。并且，若想兼具互电容感测模式及自电容感测模式，则驱动电路只能分别包括用于互电容感测方法的感测电路和用于自电容感测方法的感测电路。该情况下，难免驱动电路的尺寸增大、驱动电路变得复杂。

发明内容

技术问题

本发明提供能够用一个感测电路选择性地实现互电容感测模式与自电容感测模式的触摸板用驱动电路及利用其的触摸感测方法。

技术方案

为达成上述目的，本发明的一个实施例的触摸板用驱动电路包括：通过切换动作选择性地运行互电容感测模式与自电容感测模式的模式选择运行部；及连接于所述模式选择运行部的转换部。在此，所述模式选择运行部以所述选择的模式感测随着触摸板受到触摸发生的电容变化，所述转换部将感测的所述电容变化转换成触摸数据。

本发明的一个实施例的用于触摸板用驱动电路的感测电路包括：用于以互电容感测模式感测随着触摸板受到触摸发生的电容变化的第一路径部；及用于以自电容感测模式感测随着所述触摸板受到触摸发生的电容变化的第二路径部。其中，所述互电容感测模式与所述自电容感测模式选择性地运行，所述互电容感测模式或所述自电容感测模式时所述第一路径部与所述第二路径部均被使用。

本发明的另一实施例的用于触摸板用驱动电路的感测电路包括：具有随着触摸板受到触摸发生变化的电容的第一电容器及相当于用于感测触摸的电极的第二电容器的第一路径部；以及具有第三电容器的第二路径部。其中，所述第三电容器具有能够抵消所述第二电容器的电容的至少一部分的电容。

根据本发明的一个实施例的触摸板的触摸感测方法，其中触摸板包括第一路径部、第二路径部、第一开关及第二开关，所述第一路径部包括具有能够随着触摸板受到触摸发生变化的电容的电容器，所述第二路径部包括可变电容器，所述第一开关连接于所述第一路径部与转换部之间，所述第二开关连接于所述第二路径部与所述转换部之间，所述触摸感测方法包括：对所述电容器与所述第一开关之间的第一节点与所述可变电容器与所述第二开关之间的第二节点充电的步骤；使所述第一节点与所述第二节点共享电荷以使得所述第一节点与所述第二节点的电压相同的步骤；及在各所述节点具有相同的电压的状态下感测随着所述触摸板受到触摸发生的电容变化的步骤。其中，用于所述充电的区间和用于所述共享的区间不重叠。

根据本发明的触摸板用驱动电路及利用其的触摸感测方法能够用一个感测电路选择性地实现互电容感测模式与自电容感测模式。因此，能够减小所述驱动电路的尺寸及复杂度，从而能够提高触摸板的有用性。

并且，所述驱动电路利用可变电容器抵消相当于用于感测触摸的电极的电容，因此所述驱动电路能够有效地用于大型触摸板。

附图说明

图1为简要显示本发明的一个实施例的触摸板用驱动电路的框图；

图2为简要显示本发明的第一实施例的触摸板用驱动电路的示意图；

图3为简要显示本发明的第二实施例的触摸板用驱动电路的示意图；

图4为显示本发明的一个实施例的驱动电路的动作的电路图；

图5至图9为显示本发明的一个实施例的自电容感测模式时驱动电路的动作的电路图。

具体实施方式

本说明书中使用的单数表现形式在文中并未另外明确定义的情况下还包括复数表现形式。在本说明书中，“构成”或“包括”等术语不应解释为必须包括所有说明书中记载的各构成要素或各步骤，而是应解释为可以不包括其中部分构成要素或部分步骤，或还可以包括其他构成要素或步骤。并且，说明书中记载的“……部”、“模块”等术语表示处理至少一个功能或动作的单位，这可以通过硬件或软件实现，又或通过结合硬件和软件实现。

本发明涉及电容触摸板用驱动电路，尤其涉及感测电路，能够通过一个感测电路实现互电容感测模式(Mutual capacitance sensing mode)与自电容感测模式(Selfcapacitance sensing mode)。但并非同时实现互电容感测模式与自电容感测模式，而是能够选择性地实现。

所述互电容感测模式的触摸灵敏度相对低，但能够实现多触摸，所述自电容感测模式虽不能实现多触摸，但触摸灵敏度相对高。因此，使用包括本发明的驱动电路的触摸板的用户可根据所需目的选择性地使用所述互电容感测模式或所述自电容感测模式。

现有的驱动电路通常只包括以互电容感测方法感测触摸的感测电路与以自电容感测方法检测触摸的感测电路中的一种。然而，如果想在一个触摸板上实现互电容感测模式与自电容感测模式，现有的驱动电路需要另外包括以互电容感测方法感测触摸的感测电路与以自电容感测方法检测触摸的感测电路。因此，驱动电路的尺寸及复杂度增大。

反面，本发明能够用一个感测电路实现互电容感测模式及自电容感测模式。因此，能够在通过所述触摸板实现互电容感测模式及自电容感测模式的同时降低所述驱动电路的尺寸及复杂度。并且，由于所述驱动电路能够选择性地使用所述互电容感测模式与所述自电容感测模式，因此能够确保触摸坐标感测效率。

并且，不同于在大型触摸板难以检测触摸坐标的现有技术，本发明的驱动电路在大型触摸板上也能够准确地检测触摸坐标。

以下参见附图对本发明的多种实施例进行详细说明。

图1为简要显示本发明的一个实施例的触摸板用驱动电路的框图。图1仅示出所述驱动电路中用于检测触摸坐标的元件。

参照图1，本实施例的触摸板用驱动电路可用于电容触摸板，包括感测电路100及坐标提取部102。

通常，触摸板可分为电阻膜方式和电容方式。电容触摸板是指检测触摸单元靠近或触摸感测电极时检测板与触摸单元之间形成的电容的变化，并根据检测结果判断触摸与否的板。本发明的驱动电路可适用于这种电容触摸板。

感测电路100是感测手指、触摸笔等触摸单元的电路，包括模式选择运行部110及转换部112。

模式选择运行部110起到以多种模式感测触摸单元的触摸的功能，优选地，可利用互电容感测模式及自电容感测模式中任意一个执行触摸感测动作。

关于选择所述互电容感测模式及所述自电容感测模式，可根据设置自动执行，也可以根据用户请求来执行。

对基于互电容感测模式的触摸坐标感测方法简单来讲，触摸单元触摸了触摸板时，发送电极(transmitter electrode)与接收电极(receiver electrode)之间的寄生电容成分发生变化。该情况下，感测电路检测从发送电极向接收电极流动的电流的值以判断有无触摸。判断有无触摸的方式有依次驱动方式(scan driving method)与多电极驱动方式(parallel driving method)。

对依次驱动方式来讲，向一个发送电极施加信号时其余发送电极为接地状态，在所有接收电极同时检测通过寄生电容诱发的电流。

并且，由于在所有接收电极同时读取发送电极施加的信号，因此能够全面地识别多触摸。由于以扫描方式依次施加信号，因此互电容感测模式的感测电路以线为单位读取数据，因此如扫描般识别触摸板的触摸(依次驱动方式)。

对基于自电容感测模式的触摸坐标感测方法简单来讲，触摸单元触摸了触摸板时该电极的电容通过绝缘膜发生变化，此时检测流动的电流的值以判别有无触摸。不同于在接收端子读取电流的互电容感测模式，自电容感测模式是在发送端子读取电流。

换而言之，模式选择运行部110可选择性地运行以不同方式运行的互电容感测模式与自电容感测模式。互电容感测模式与自电容感测模式的适用领域不同，因此本发明的驱动电路能够根据情况选择合适的模式使用，因此效率高。当然，所述驱动电路虽然不同时执行互电容感测模式与自电容感测模式，但可以使之依次执行。

根据一个实施例，模式选择运行部110如下所述，可以为了互电容感测模式与自电容感测模式而共享预定路径。

根据另一实施例，模式选择运行部110可以如下使用能够抵消发送电极或接收电极的电容的另外的电容，以确保能够用于大型触摸板。

转换部112将由模式选择运行部110感测的电容变化转换成触摸数据。例如，转换部112根据互电容感测模式将感测的所述电容转换成触摸数据。

坐标提取部102分析从转换部112输出的触摸数据以提取触摸单元的触摸点的坐标(触摸坐标)。

综上，本实施例的触摸板用驱动电路能够利用一个感测电路100实现互电容感测模式及自电容感测模式。

图2为简要显示本发明的第一实施例的触摸板用驱动电路的示意图。

参照图2，本实施例的驱动电路的模式选择运行部110包括互电容路径部200、自电容路径部202及开关SELmutual及SELself。

互电容感测模式时，开关SELmutual接通(turn-on)，开关SELself断开(off)。因此，触摸单元对触摸板进行了触摸时，互电容路径部200能够感测所述触摸引起的电容变化。

自电容感测模式时，开关SELself接通，开关SELmutual断开。因此，触摸单元对触摸板进行了触摸时，自电容路径部202能够感测所述触摸引起的电容变化。

转换部112将根据模式感测的电容转换成触摸数据，并将转换的触摸数据发送到坐标提取部102。

综上，本实施例的模式选择运行部110能够根据模式通过开关的转换选择相应路径，通过选择的所述路径感测触摸单元进行触摸时引起的电容变化。在此，互电容感测路径与自电容感测路径独立存在。

图3为简要显示本发明的第二实施例的触摸板用驱动电路的示意图。

本实施例的触摸板用驱动电路的模式选择运行部110包括第一路径部310、第二路径部312及开关SW1至SW3。在此，路径部310能够通过开关SW1连接于励磁电路(Excitationcircuit)300，也可以不用开关SW1而直接连接于励磁电路300。励磁电路300将励磁信号(例如脉冲)提供给第一路径部310。

根据一个实施例，第一模式，例如互电容感测模式时开关SW1及SW2接通，开关SW3断开。因此，第一路径部310连接于励磁电路300与转换部112。该情况下，触摸单元触摸了触摸板时，第一路径部310感测根据励磁电路300发送的励磁信号变化的电容。

第二模式，例如自电容感测模式时开关SW1至SW3均接通。在此，可以设定使得第二路径部312的电容与第二路径部310的发送电极或接收电极的电容相同。因此，发送电极或接收电极的电容与第二路径部312的电容抵消，模式选择运行部110感测随触摸单元的触摸变化的电容。

这种模式选择运行部110的结构适合用于大型触摸板感测触摸。

无电容抵消结构的情况下，触摸单元的触摸引起的电容的变化率因发送电极或接收电极的电容而变得相对小。因此，在发送电极或接收电极的电容相当大的大型触摸板的情况下，模式选择运行部110也有可能感测不到触摸单元的触摸引起的电容变化。

反面，本实施例的模式选择运行部110用第二路径部312的电容抵消发送电极或接收电极的电容，因此触摸单元触摸时电容的变化率相比于没有电容抵消结构时更大。因此，模式选择运行部110能够比没有电容抵消结构时更灵敏地感测电容变化，从而能够适用于发送电极或接收电极的电容相当大的大型触摸板。

综上，本实施例的模式选择运行部110在特定模式，例如自电容感测模式时可共享特定路径(例如，相当于第一路径部的路径)，尤其通过共享路径抵消发送电极或接收电极的电容使得能够用于大型触摸板。

以下参照附图详细地说明互电容感测模式的触摸感测动作及自电容感测模式的触摸感测动作。

首先说明互电容感测模式的触摸感测动作。

图4为显示本发明的一个实施例的驱动电路的动作的示意图。尤其，图4显示互电容感测模式时驱动电路的动作。

参照图4，第一路径部310包括触摸板受到触摸时变化的电容器Cmutua1、发送电极的电容Cstray，tx及接收电极的电容Cstray，rx，第二路径部312可包括可变电容器Ccomp。

电容器Cmutual的一端连接于励磁电路300，另一端通过开关PH1连接于电源VH或VL或通过开关PH2连接于转换部112。

互电容感测模式时，开关PH1及PH2_self断开、开关PH2接通。此时，由于开关PH2_self断开，因此开关PH1_self无论接通还是断开都无妨。

在这种连接结构中，触摸单元触摸了触摸板时，电容器Cmutual的电容随励磁电路300输出的励磁信号变化。

转换部112将变化的电容转换成触摸数据，坐标提取部102分析触摸数据以提取触摸坐标。

之后说明自电容感测模式的触摸感测动作。

图5至图9是显示本发明的一个实施例的自电容感测模式时驱动电路的动作的电路图，自电容感测模式时驱动电路与图4所示的电路相同。

以下参照图4及图5对用于感测自电容的触摸前动作(预充电动作)进行说明。如图5所示，用于连接到电源的开关PH1及PH1_self的接通区间和用于将电容器Cmutual及Ccomp连接到转换部312的开关PH2及PH2_self的接通区间不重叠。

并且，可变电容器Ccomp可相当于发送电极的电容Cstray，tx或接收电极的电容器Cstray，rx或相当于电容Cstray，tx与电容Cstray，rx之和。优选地，在制造驱动电路时将可变电容器Ccomp设定为相当于电极的电容。如上设定可变电容器Ccomp的情况下，相当于电极的电容与可变电容器Ccomp的电容至少一部分相抵消，因此触摸单元触摸时能够更灵敏地感测电容的变化，而且不仅能够将所述驱动电路用于小型板，还能够用于大型板。

对触摸前动作具体来讲，首先电源VH或VL将节点A及B充电为预定的电压源或电流源。此时，开关PH2及PH2_self为断开状态。

之后，开关PH2及PH2_self接通，开关PH1及PH1_self关闭。因此，节点A及B之间发生电荷共享(Charge sharing)。

上述过程如图5反复执行，其结果，各节点A及B的电压收敛到(VH-VL)/2。

以下说明这种预充电动作后触摸时所对应的动作，用触摸单元触摸了触摸板时电容器Cmutual的电容上升相当于所述触摸的电容。因此，节点A的电压上升。此时，节点B的电压与触摸前的电压相同。

之后，由于开关PH2及PH2_self接通，开关PH1及PH1_self断开，因此执行电荷共享动作。具体来讲，节点A及B共享电荷。因此，节点A及B的电压具有相同值，如图6所示，比(VH-VL)/2上升。

转换部112感测对应于如上上升的电压的电容的变化量，将感测结果转换成触摸数据。

坐标提取部102分析转换部112输出的触摸数据以提取坐标。

综上，本发明的驱动电路在自电容感测模式时不仅使用第二路径，同时还使用在互电容感测模式时使用的第一路径。尤其，可以通过使第一路径的可变电容器Ccomp的电容与电极的电容相同以使得能够在大型板中感测触摸。

另外，电极的工程偏差能够导致关于电极的电容与可变电容器Ccomp的电容非精确一致。因此，本实施例的驱动电路为了将可变电容器Ccomp调节到所需的电压范围，可以由能够将并联的电容器选择性地连接到节点B的电路构成。具体来讲，可并行排列电容器C至2^N-1C，将各电容器C至2^N-1C的一端通过开关D＜0＞至D＜N-1＞连接到节点B，将各电容C至2^N-1C的另一端通过开关D＜0＞至D＜N-1＞连接到接地。另外，连接到各电容器C至2^N-1C的一端与另一端的开关同时接通或断开，因此对连接到一端与另一端的开关D＜0＞至D＜N-1＞使用了相同的附图标记。

这种可变电容器Ccomp可以如图8用于一个信道，但也可以用于多个信道。在此，各信道可具有与图8的感测电路相同或相似的结构。

虽然以上并未说明，可变电容器Ccomp的电容可能会导致共享电荷期间节点A及B的电压可能并不收敛到(VH-VL)/2。具体来讲，可变电容器Ccomp的电容过小或过大的情况下，共享电荷期间节点A及B的电压可能并不收敛到(VH-VL)/2。为解决这种问题，所述驱动电路可以在依次切换开关D＜0＞至D＜N-1＞的过程中进行调节使得电荷共享期间节点A及B的电压收敛到(VH-VL)/2。这种动作的一个实施例示于图9。即，自电容感测区间之前具有执行上述动作的补偿区间。

另外，可以从过程的角度轻松地理解上述实施例的构成要素。即，可以将各构成要素理解为各过程。并且，可以从装置的构成要素的角度轻松地理解上述实施例的过程。

产业上的可应用性

本发明的范围由技术方案范围确定，尤其应解释为技术方案的范围的意思及范围、从其等同概念导出的所有变更或变形方式也属于本发明的范围。

Claims (12)

1.一种触摸板用驱动电路，其特征在于，包括：

模式选择运行部，通过切换动作选择性地运行互电容感测模式与自电容感测模式；及

转换部，连接于所述模式选择运行部，

其中，所述模式选择运行部以选择的所述模式感测随着触摸板受到触摸发生的电容变化，所述转换部将感测的所述电容变化转换成触摸数据，

所述模式选择运行部包括：

第一路径部，其用于以所述互电容感测模式感测随着所述触摸板受到触摸发生的电容变化；及

第二路径部，其用于以所述自电容感测模式感测随着所述触摸板受到触摸发生的电容变化，

其中，所述互电容感测模式时所述第二路径部为未激活状态，只激活所述第一路径部，所述自电容感测模式时不仅激活所述第二路径部，还激活所述第一路径部。

2.根据权利要求1所述的触摸板用驱动电路，其特征在于：

所述第一路径部包括：

第一电容器，其随着所述触摸板受到触摸发生电容变化；及

第二电容器，其具有相当于用于感测触摸的电极的电容，

所述第二路径部包括可变电容器，

所述可变电容器的电容与所述第二电容器的电容相同。

3.根据权利要求2所述的触摸板用驱动电路，其特征在于：

所述第一电容器与所述可变电容器以所述转换部为基准相互并联，

连接于所述第一电容器的一端的第一节点与连接于所述可变电容器的一端的第二节点在所述触摸之前通过电荷共享动作具有相同的电压。

4.根据权利要求3所述的触摸板用驱动电路，其特征在于：

所述第一节点与所述第二节点分别连接于电源，

所述节点连接到所述电源时的区间与所述节点连接到所述转换部时的区间不相重叠。

5.根据权利要求3所述的触摸板用驱动电路，其特征在于：

所述可变电容器包括通过开关相并联于所述第二节点的多个电容器，

所述可变电容器的电容通过依次变更运行所述开关设定得到。

6.一种用于触摸板用驱动电路的感测电路，其特征在于，包括：

第一路径部，其用于以互电容感测模式感测随着触摸板受到触摸发生的电容变化；

第二路径部，其用于以自电容感测模式感测随着所述触摸板受到触摸发生的电容变化；

第一开关，将所述第一路径部与转换部相连；及

第二开关，将所述第二路径部与所述转换部相连，

其中，所述互电容感测模式与所述自电容感测模式选择性地运行，所述互电容感测模式或所述自电容感测模式时所述第一路径部与所述第二路径部均被使用，

所述路径部以所述转换部为基准相互并联，所述互电容感测模式时所述第一开关接通且所述第二开关断开，所述自电容感测模式时所述第一开关与所述第二开关均接通。

7.根据权利要求6所述的用于触摸板用驱动电路的感测电路，其特征在于：

所述第一路径部包括：

随着所述触摸板受到触摸发生变化的电容器；及

相当于用于感测触摸的电极的电容的电容器，

所述第二路径部包括：

可变电容器，其具有能够抵消所述电极的电容的至少一部分的电容。

8.一种用于触摸板用驱动电路的感测电路，其特征在于，包括：

第一路径部，其具有随着触摸板受到触摸发生变化的电容的第一电容器及相当于用于感测触摸的电极的第二电容器；及

第二路径部，其具有第三电容器，

其中，所述第三电容器是可变电容器，具有能够抵消所述第二电容器的电容的至少一部分的电容，

所述第三电容器的电容根据所述电极的工程偏差设定得到。

9.根据权利要求8所述的用于触摸板用驱动电路的感测电路，其特征在于：

互电容感测模式时只激活所述第一路径部与所述第二路径部中的所述第一路径部，自电容感测模式时所述第一路径部与所述第二路径部均被激活。

10.一种触摸板的触摸感测方法，其中触摸板包括第一路径部、第二路径部、第一开关及第二开关，所述第一路径部包括具有能够随着触摸板受到触摸发生变化的电容的电容器，所述第二路径部包括可变电容器，所述第一开关连接于所述第一路径部与转换部之间，所述第二开关连接于所述第二路径部与所述转换部之间，所述触摸感测方法的特征在于，包括：

对所述电容器与所述第一开关之间的第一节点与所述可变电容器与所述第二开关之间的第二节点充电的步骤；

使所述第一节点与所述第二节点共享电荷以使得所述第一节点与所述第二节点的电压相同的步骤；及

在各所述节点具有相同的电压的状态下感测随着所述触摸板受到触摸发生的电容变化的步骤，

其中，用于所述充电的区间和用于所述共享的区间不重叠。

11.根据权利要求10所述的触摸板的触摸感测方法，其特征在于，还包括：

调节所述可变电容器使得所述可变电容器的电容与相当于用于感测触摸的电极的电容相同的步骤。

12.根据权利要求10所述的触摸板的触摸感测方法，其特征在于：

互电容感测模式时激活所述第一路径部且不激活所述第二路径部，自电容感测模式时将所述第二路径部与所述第二路径部全部激活。

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