CN104360781A - 触控电极的驱动单元、驱动电路、触控面板及驱动方法 - Google Patents

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Abstract

提出了一种触控电极的驱动单元、驱动电路、触控面板及驱动方法。其中，驱动单元包括：信号转换单元，被配置为在时钟输入端输入的时钟信号的控制下对信号输入端输入的信号进行转换并输出；逻辑运算单元，被配置为对第一输入端接收的输入信号和第二输入端接收的触控使能信号进行逻辑运算并输出；缓冲单元，连接到逻辑运算单元的输出端；以及输出单元，连接到缓冲单元的输出端，在缓冲单元输出的信号的控制下，向触控驱动电极输出触控扫描信号。包括多级上述驱动单元的驱动电路可以直接集成在阵列基板上，消除了针对触控扫描信号而需要另外贴合触控驱动芯片导致占用基板较大的走线面积并不利于实现窄边框的问题。

Description

触控电极的驱动单元、驱动电路、触控面板及驱动方法
技术领域
本公开涉及触控显示领域，具体地涉及一种用于触控电极的驱动单元、驱动电路，包含该驱动电路的触控面板以及用于该驱动电路的方法。
背景技术
随着显示技术的飞速发展，触控屏已经逐渐遍及人们的生活中。目前，触控屏按照组成结构可以分为：外挂式触控屏(Add on Mode Touch Panel)、覆盖表面式触控屏(On Cell Touch Panel)、以及内嵌式触控屏(In Cell TouchPanel)。其中，外挂式触控屏是将触控屏与液晶显示屏分开生产，然后贴合到一起成为具有触控功能的液晶显示屏。然而，外挂式触控屏存在制作成本较高、光透过率较低、模组较厚等缺点。内嵌式触控屏将触控屏的触控电极内嵌在液晶显示屏内部，由此可以减少模组整体的厚度，又可以大大降低触控屏的制作成本，因此受到各大面板厂家的青睐。
当前，电容式内嵌触控屏的设计方案有很多种。通常是将触控驱动电极和触控感应电极设置于液晶盒内部，使触控驱动电极和触控感应电极之间形成耦合电容。当人体接触触控屏时，形成的人体电场就会影响互电容的电容值，进而改变触控感应电极耦合出的电压信号。根据电压信号的变化，可以确定触点位置。为了实现上述电容式内嵌触控屏的结构设计，一般需要在薄膜晶体管(TFT)阵列基板中对各触控感应电极单独布置对应的触控读取信号线，对各触控驱动电极单独布置对应的触控扫描信号线；为了对触控驱动电极进行触控扫描，一般采用独立的触控驱动芯片来直接提供触控扫描信号；然而，这需要较大的走线面积和较多的芯片管脚，不利于实现触控屏的窄边框设计和成本的降低。
发明内容
针对以上问题，本公开提出了一种用于触控电极的驱动单元、驱动电路、包含该驱动电路的触控面板，以及用于该驱动电路的驱动方法，其中，可以将触控电极的驱动电路集成在触控面板上，从而实现节省面板以有利于实现窄边框设计并且降低触控面板的成本。
根据本发明实施例的一个方面，提出了一种用于触控驱动电极的驱动单元，包括：信号转换单元，具有信号输入端、时钟输入端，以及信号输出端，信号转换单元被配置为在时钟输入端输入的时钟信号的控制下对信号输入端输入的信号进行转换并输出；逻辑运算单元，第一输入端与信号转换单元的信号输入端连接，第二输入端接收触控使能信号，逻辑运算单元被配置为对第一输入端接收的输入信号和第二输入端接收的触控使能信号进行逻辑运算并输出；缓冲单元，连接到逻辑运算单元的输出端；以及输出单元，连接到缓冲单元的输出端，在缓冲单元输出的信号的控制下，向触控驱动电极输出触控扫描信号。
可选地，信号转换单元是锁存器，被配置为在时钟输入端输入的时钟信号的控制下对信号输入端输入的信号进行锁存并输出。
可选地，锁存器包括：第一反相器，输入端与锁存器的时钟输入端连接；第一三态反相器，输入端与锁存器的信号输入端连接，两个控制端分别连接到第一反相器的输入端和输出端；第二三态反相器，输入端与锁存器的输出端连接，两个控制端与第一三态反相器的两个控制端反并联，输出端连接第一三态反相器的输出端；以及第二反相器，输入端连接到第二三态反相器的输出端，输出端连接到锁存器的输出端。
可选地，锁存器还包括复位信号端，在每一帧触控扫描开始前，通过复位信号端输入的复位信号进行复位。
可选地，锁存器还包括：第一晶体管，其栅极与复位信号端连接，第一极与第一三态反相器的输出端连接，第二极连接到电源电压。
可选地，逻辑运算单元还包括第三输入端，与信号转换单元的时钟输入端连接。
可选地，逻辑运算单元是三输入与非门。
可选地，信号转换单元是移位寄存器单元，移位寄存器单元被配置为在时钟输入端输入的时钟信号的控制下对信号输入端输入的信号进行移位并输出。
可选地，逻辑运算单元是二输入与非门。
可选地，移位寄存器单元还包括复位信号端，在每一帧触控扫描开始前，通过复位信号端输入的复位信号进行复位。
可选地，缓冲单元包括一个或多个串联的反相器，第一个反相器的输入端连接逻辑运算单元的输出端，最后一个反相器的输出端连接输出单元。
可选地，输出单元包括：第一晶体管，栅极与最后一个反相器的输出端连接，第一极与第一信号源连接，第二极与输出节点连接；以及第二晶体管，栅极与第一晶体管的栅极连接，第一极与第二信号源连接，第二极与输出节点连接，其中输出节点连接到一触控驱动电极。
可选地，其中输出单元还包括：第三晶体管，栅极与最后一个反相器的输入端连接，第一极与输出节点连接，第二极与第一信号源连接；以及第四晶体管，栅极与第三晶体管的栅极连接，第一极与输出节点连接，第二极与第二信号源连接。
可选地，第一和第四晶体管为N型晶体管，第二和第三晶体管为P型晶体管，第一极为源极，第二极为漏极。
可选地，根据缓冲单元中包括的反相器的数目，第一信号源被配置为输出公共电极电压而第二信号源被配置为输出用于触控驱动电极进行触控扫描的高频脉冲信号，或者第一信号源被配置为输出所述高频脉冲信号而第二信号源被配置为输出公共电极电压。
根据本发明的另一实施例，还提出了一种触控面板的驱动电路，包括多级如上所述的驱动单元，其中，第一级驱动单元的信号输入端被配置为接收触控启动信号，其余各级驱动单元的信号输入端连接到上一级驱动单元中的信号转换单元的信号输出端；各级驱动单元中的输出单元分别连接到各个触控驱动电极；奇数级驱动单元被配置为接收第一时钟信号，偶数级驱动单元被配置为接收与第一时钟信号反相的第二时钟信号。
根据本发明的又一实施例，提出了一种触控面板，包括上述驱动电路。
根据本发明的又一实施例，提出了一种用于上述驱动电路的方法，包括：
向相邻两级驱动单元输入彼此反相的时钟信号；向第一级驱动单元输入触控启动信号，并且向各级驱动单元输入触控使能信号，使得各级驱动单元向对应的触控驱动电极依次输出高频脉冲信号，直至完成对所有的触控驱动电极的触控扫描。
根据一示例，当驱动电路采用锁存器作为其信号转换单元时，该方法包括：在一帧触控扫描开始时，触控启动信号为高电平，第一时钟信号为低电平，各级驱动单元的锁存器输出低电平；触控使能信号为低电平，各级驱动单元输出公共电极电压；第一时钟信号变为高电平，第一级驱动单元的锁存器输出高电平；触控使能信号变为高电平，第一级驱动单元输出高频脉冲信号以驱动第一触控驱动电极；触控使能信号变为低电平，第一级驱动单元输出公共电极电压；触控启动信号变为低电平直至下一帧触控扫描开始，第一时钟信号变为低电平，第一级驱动单元的锁存器进入锁存状态，保持输出高电平，第二时钟信号变为高电平，第二级驱动单元的锁存器输出高电平；触控使能信号变为高电平，第二级驱动单元输出高频脉冲信号以驱动第二触控驱动电极；随着触控使能信号再次变为低电平，第二级驱动单元输出公共电极电压；当触控使能信号的下一个高电平到来时，下一级驱动单元输出高频脉冲信号，驱动对应的触控驱动电极，直至完成对所有的触控驱动电极的驱动。
根据另一示例，当驱动电路采用移位寄存器作为其信号转换单元时，方法包括：在一帧触控扫描开始时，触控启动信号为高电平，第一时钟信号为高电平，各级驱动单元的移位寄存器单元输出低电平；触控使能信号为低电平，各级驱动单元输出公共电极电压；触控使能信号变为高电平，第一级驱动单元输出高频脉冲信号以驱动第一触控驱动电极；触控使能信号变为低电平，第一级驱动单元输出公共电极电压；触控启动信号变为低电平直至下一帧触控扫描开始，第一时钟信号变为低电平，第一级驱动单元的移位寄存器单元输出高电平；触控使能信号变为高电平，第二级驱动单元输出高频脉冲信号以驱动第二触控驱动电极；随着触控使能信号变为低电平，第二级驱动单元输出公共电极电压；以及当触控使能信号的下一个高电平到来时，下一级驱动单元输出高频脉冲信号，驱动对应的触控驱动电极，直至完成对所有的触控驱动电极的驱动。
可选地，触控使能信号为周期性脉冲信号，其脉宽小于或等于时钟信号的脉宽，其频率为触控扫描的频率。
可选地，调节时钟信号的脉宽和触控使能信号的脉宽之间的差，以控制对触控面板的像素进行充电的时间。
本发明实施例提出的驱动电路在进行触控扫描时，触控扫描的频率是独立的，不受限于显示频率。实际上，根据本发明上述实施例的驱动电路及其方法，既可以实现显示扫描和触控扫描彼此交替进行；也可以实现显示扫描和触控扫描彼此完全分开进行。此外，根据本发明的实施例提出的用于触控驱动电极的驱动电路不仅可以满足上述两种时序方式，并且可以直接集成在阵列基板上，而消除了针对触控扫描信号而需要另外贴合触控驱动芯片导致占用基板较大的走线面积并不利于实现窄边框的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。
图1是本发明一个实施例提出的触控显示面板的结构示意图。
图2是本发明实施例提出的用于触控驱动电极的驱动单元的结构框图。
图3是本发明实施例提出的一种用于触控驱动电极的驱动电路的结构框图。
图4是本发明实施例提出的另一种用于触控驱动电极的驱动电路的结构框图。
图5是本发明实施例提出的一种在驱动单元中采用的锁存器的结构示意图。
图6是本发明实施例提出的可用于图5所示的锁存器的时序示意图。
图7是本发明实施例提出的一种用于驱动电路的方法的示意性的流程图。
图8是本发明实施例提出的采用锁存器作为信号转换单元的驱动电路的示意性的时序图。
图9是本发明实施例提出的可用于图3的驱动电路的驱动方法的示意性的流程图。
图10是本发明实施例提出的采用移位寄存器作为信号转换单元的驱动电路的示意性的时序图。
图11是本发明实施例提出的可用于图4的驱动电路的驱动方法的示意性的流程图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，也属于本发明保护的范围。
目前，为了使电容式触控屏具有更薄的面板，已经出现将触控电极制作在彩膜基板之内的电容式内嵌触控屏，如上所述，例如，在现有的TFT阵列基板上另外增加触控驱动电极和触控感应电极实现触控功能，即在TFT阵列基板的表面制作两层相互异面相交的条状ITO(Indium Tin Oxides，铟锡金属氧化物)电极，这两层ITO电极分别作为触控屏的触控驱动电极和触控感应电极，在两条ITO电极的异面相交处形成感应电容。
由于触控屏的触控精度通常在毫米级，而TFT阵列基板的显示精度通常在微米级，因此，触控屏所需的触控驱动电极和触控感应电极的数量要少于TFT阵列基板显示所需的驱动线(数据线和栅线)的数量；在对作为触控驱动电极的ITO电极加载触控扫描信号时，检测触控感应电极通过感应电容耦合出的电压信号，在此过程中，当人体接触触控屏时，人体电场就会作用在感应电容上，使感应电容的电容值发生变化，进而改变触控感应电极耦合出的电压信号，根据电压信号的变化，就可以确定触点位置。
作为示例，如图1所示，触控显示屏1包括阵列基板100，阵列基板100上横向布置的栅线10，纵向布置的数据线11，栅线10与数据线11纵横交错，在二者的相交处，对应于多个显示单元(像素)，触控驱动电极12(例如，可以由条形公共电极充当)与栅线平行，多行显示单元与一条触控驱动电极相对应。触控驱动电极与驱动电路15相连，驱动电路15可集成在阵列基板100上。
在内嵌式触控屏设计中，由于显示扫描和触控扫描可能会存在相互干扰，因此一般采用分时驱动来实现。例如，存在两种时序方式：
1.在对所有像素单元进行充电之后，即，所有像素单元的显示扫描完成后，留一段时间对所有触控驱动电极进行触控扫描；换句话说，显示扫描和触控扫描彼此完全分开进行。
2.在对预定行数的像素单元进行充电后，预留一段时间对部分触控驱动电极进行触控扫描，然后再对其它预定行数的像素单元进行充电，之后再对部分触控驱动电极进行触控扫描，直至完成对所有像素单元的显示扫描和对所有触控驱动电极的触控扫描；也就是，显示扫描和触控扫描彼此交替进行。
无论采用上述哪一种时序方式，都需要对触控驱动电极(Tx电极)输出高频扫描脉冲，以便触控感应电极(Rx电极)对触控位置进行检测，从而识别触控动作。在上述第一时序方式中，由于触控扫描和显示扫描是彼此完全分开进行的，在对所有的像素单元完成了充电(显示扫描之后)，再向触控驱动电极输出扫描脉冲，因此触控驱动电极的扫描脉冲之间无需间隔；而在上述第二种时序方式中，由于触控扫描和显示扫描是彼此交替进行的，在触控驱动电极的扫描脉冲之间需要存在一定的时间间隔用于像素单元充电。
根据本发明的实施例提出的触控电极驱动电路可以满足上述两种时序方式，并且可以直接集成在阵列基板上，而消除了针对触控扫描信号而需要另外贴合触控驱动芯片导致占用基板较大的走线面积并不利于实现窄边框的问题。
根据本发明的一个实施例，提出了一种用于触控驱动电极的驱动单元。如图2所示，该驱动单元包括：信号转换单元1，具有信号输入端Input_SC、时钟输入端CLK，以及信号输出端Output_SC，其中，信号转换单元1被配置为在时钟输入端CLK输入的时钟信号的控制下对信号输入端Input_SC输入的信号进行转换并输出；逻辑运算单元2，第一输入端与信号转换单元1的信号输入端连接，第二输入端接收触控使能信号TX_EN，逻辑运算单元2被配置为对第一输入端接收的输入信号和第二输入端接收的触控使能信号进行逻辑运算并输出；缓冲单元3，连接到逻辑运算单元2的输出端；以及输出单元4，连接到缓冲单元3的输出端，在缓冲单元3输出的信号的控制下，向触控驱动电极TX输出触控扫描信号。
根据本发明的一个实施例，如图3所示，触控电极的驱动单元包括：作为信号转换单元1的锁存器(Latch)，其在时钟输入端输入的时钟信号的控制下对信号输入端的输入信号进行锁存并输出；具体地，在时钟输入端输入的时钟信号为高电平时，实现将输入信号从锁存器的信号输入端传输到锁存器的输出端，在输入的时钟信号为低电平时，保持之前的输出状态；作为逻辑运算单元2的三输入与非门，其第一输入端与锁存器的信号输入端连接，第二输入端接收触控使能信号TX_EN，第三输入端连接到锁存器的时钟输入端，其用于对第一输入端接收的输入信号、第二输入端接收的触控使能信号TX_EN以及第三输入端接收的时钟信号CLK进行逻辑“与非”并输出；作为缓冲单元的一个或者多个串联的反相器，其中第一个反相器的输入端连接三输入与非门的输出端，最后一个反相器的输出端连接输出单元；其中，输出单元包括：第一晶体管T1，栅极与最后一个反相器的输出端连接，第一极与第一信号源VCOM连接，第二极与输出节点N连接；以及第二晶体管T2，栅极与第一晶体管T1的栅极连接，第一极与第二信号源EXVCOM连接，第二极与输出节点N连接，其中输出节点N连接到一触控驱动电极TX。其中，第一晶体管T1是N型，第二晶体管T2是P型，其第一极是源极，第二极是漏极，VCOM表示触控显示面板进行显示时需要的公共电极电压，EXVCOM表示输出用于触控驱动电极进行触控扫描的高频(几十到几百KHz)脉冲信号的信号源。
或者，根据本发明的另一实施例，如图4所示，触控电极的驱动单元包括：作为信号转换单元1的移位寄存器单元(Shift register unit)，其在时钟输入端输入的时钟信号的控制下对信号输入端的输入信号进行移位并输出；具体地，在时钟输入端输入的时钟信号为低电平时，实现将信号输入端输入的信号移位一个时钟脉冲宽度并输出；作为逻辑运算单元2的二输入与非门，其第一输入端与移位寄存器单元的信号输入端连接，第二输入端接收触控使能信号TX_EN，其用于对第一输入端接收的输入信号、第二输入端接收的触控使能信号TX_EN进行逻辑“与非”并输出；作为缓冲单元的一个或者多个串联的反相器，其中第一个反相器的输入端连接二输入与非门的输出端，最后一个反相器的输出端连接输出单元；其中，输出单元包括：第一晶体管T1，栅极与最后一个反相器的输出端连接，第一极与第一信号源VCOM连接，第二极与输出节点N连接；以及第二晶体管T2，栅极与第一晶体管T1的栅极连接，第一极与第二信号源EXVCOM连接，第二极与输出节点N连接，其中输出节点N连接到一触控驱动电极TX。其中，第一晶体管T1是N型，第二晶体管T2是P型，其第一极是源极，第二极是漏极，VCOM表示触控显示面板进行显示时需要的公共电极电压，EXVCOM表示输出用于触控驱动电极进行触控扫描的高频(几十到几百KHz)脉冲信号的信号源。
根据本发明的另一实施例，如图3或图4所示，输出单元还可以包括：第三晶体管T3，栅极与最后一个反相器的输入端连接，第一极与输出节点N连接，第二极与第一信号源VCOM连接；以及第四晶体管T4，栅极与第三晶体管T3的栅极连接，第一极与输出节点N连接，第二极与第二信号源EXVCOM连接。其中，第三晶体管T3是P型，第四晶体管T4是N型，其第一极是源极，第二极是漏极。在输出单元采用上述互补对称结构时，可以减少各晶体管的特性差异对触控驱动脉冲的不利影响，使得输出的触控驱动脉冲性能一致。
根据本发明的一实施例，也可以将第一信号源配置为输出高频脉冲信号的EXVCOM而将第二信号源被配置为输出公共电极电压的VCOM，只要相应地改变缓冲单元中包括的反相器的数量即可。
根据一示例，所述用于触控驱动电极的驱动单元中的锁存器或者移位寄存器单元还可以包括复位信号端，用于在每一帧触控扫描开始前，通过复位信号端输入的复位信号对锁存器或者移位寄存器进行复位。
根据本发明的一实施例，如图5所示，锁存器可以包括：第一反相器INV1，输入端与锁存器的时钟输入端CLK连接；第一三态反相器TF1，输入端与锁存器的信号输入端INPUT_SR连接，两个控制端分别连接到第一反相器INV1的输入端和输出端，其输出端连接到节点N；第二三态反相器TF2，输入端与锁存器的输出端OUTPUT_SR连接，两个控制端与第一三态反相器TF1的两个控制端反并联，输出端连接节点N；复位晶体管M1，其栅极与复位信号端RST连接，第一极与节点N连接，第二极连接到电源电压VGH；以及第二反相器INV2，输入端连接到节点N，输出端连接到锁存器的输出端OUTPUT_SR，其中，复位晶体管M可以是P型晶体管。
根据一示例，上述锁存器对应的时序可以如图6所示：第一阶段，当锁存器的复位端RST输入低电平时，复位晶体管T_RST开启，节点N被上拉到电源电压VGH，使得第二反相器INV2输出低电平，即，锁存器的输出端被复位；第二阶段，当锁存器的复位端RST输入高电平时，复位晶体管T_RST关闭；当锁存器的信号输入端INPUT_SR输入低电平，时钟信号端CLK也输入低电平时，第一三态反相器TF1输出为高阻状态，不导通，第二三态反相器TF2导通，锁存器输出端OUTPUT_SR的低电平经过反相而传输到节点N，节点N为高电平，而锁存器输出端OUTPUT_SR继续保持低电平；第三阶段，锁存器的信号输入端INPUT_SR输入高电平，由于时钟信号端CLK继续输入低电平，第一三态反相器TF1输出保持高阻状态，不导通，第二三态反相器TF2继续导通，锁存器输出端OUTPUT_SR的低电平经过反相而传输到节点N，节点N继续保持高电平，而锁存器输出端OUTPUT_SR继续保持低电平；第四阶段，时钟信号端CLK输入高电平，第一三态反相器TF1导通，第二三态反相器TF2不导通，其输出改变为高阻状态，锁存器的信号输入端INPUT_SR所输入的高电平经过第一三态反相器TF1的反相而传输到节点N，使得节点N变为低电平，从而经过第二反相器INV2的反相，锁存器输出端OUTPUT_SR输出高电平；第五阶段，锁存器的信号输入端INPUT_SR和时钟信号端CLK均输入低电平，第一三态反相器TF1输出变为高阻状态，不导通，第二三态反相器TF2导通，锁存器输出端OUTPUT_SR的高电平经过反相而传输到节点N，节点N继续保持低电平，而锁存器输出端OUTPUT_SR也继续保持高电平，实现锁存功能；第六阶段，锁存器的信号输入端INPUT_SR继续输入低电平，直至下一帧触控扫描到来，而随着时钟信号端CLK输入的下一个高电平的到来，第一三态反相器TF1导通，第二三态反相器TF2不导通且其输出改变为高阻状态，锁存器的信号输入端INPUT_SR输入的低电平经过导通的第一三态反相器TF1反相后传输到节点N，使得节点N变为高电平，从而经过第二反相器INV2的反相，锁存器输出端OUTPUT_SR输出低电平；第七阶段，随着时钟信号端CLK输入低电平，第一三态反相器TF1不导通且其输出变为高阻状态，第二三态反相器TF2导通，锁存器输出端OUTPUT_SR的低电平经过反相而传输到节点N，节点N保持高电平，而锁存器输出端OUTPUT_SR继续保持低电平；其后，重复第六阶段和第七阶段，直至下一帧触控扫描开始。
然而，如本领域技术人员所理解的，上述关于锁存器的内部结构和时序的描述仅仅是本发明实施例的示例，而不能将其认为是对本发明的限制。实际上，可以采用其它内部结构和时序关系的锁存器来实现本发明的实施例，只要该锁存器可以在对应的时钟信号的控制下，实现对其输入信号的锁存并输出即可。
根据本发明的另一实施例，提供了一种触控面板的驱动电路，其包括多级如上所述的用于触控驱动电极的驱动单元，其中，第一级驱动单元的信号输入端被配置为接收触控启动信号，其余各级驱动单元的信号输入端连接到上一级驱动单元中的信号转换单元的信号输出端；各级驱动单元中的输出节点分别连接到各个触控驱动电极；奇数级驱动单元被配置为接收第一时钟信号，偶数级驱动单元被配置为接收与第一时钟信号反相的第二时钟信号。图3示出了其中采用锁存器作为信号转换单元的驱动电路的结构框图，图4示出了其中采用移位寄存器单元作为信号转换单元的驱动电路的结构框图。
根据本发明的一实施例，上述的可集成在触控面板上的用于触控驱动电极的驱动电路，可以由低温多晶硅、单晶硅，或者其它薄膜晶体管工艺制成。然而，这仅仅是本发明实施例的一种示例，本发明不限于此，本领域技术人员还可以采用其它工艺将该驱动电路集成在触控面板上，从而可以节省触控面板的面积并且降低其成本。
根据本发明的另一方面，提出了一种用于上述触控面板的驱动电路的驱动方法，如图7所示，包括：步骤S1，向相邻两级驱动单元输入彼此反相的时钟信号；步骤S5，向第一级驱动单元输入触控启动信号，并且向各级驱动单元输入触控使能信号，使得各级驱动单元向对应的触控驱动电极依次输出高频脉冲信号，直至完成对所有的触控驱动电极的触控扫描。
下面以触控面板的驱动电路采用锁存器(Latch)作为其信号转换单元为例，参照图3，结合驱动电路的原理图和时序对该驱动电路的工作时序进行详细说明，如图8所示：
第一阶段，在一帧触控扫描开始前，复位信号端RST向该驱动电路中的各级驱动单元输入复位信号，将各级驱动单元中的锁存器的输出复位至低电平，以保证逻辑功能的正确；
第二阶段，第一级驱动单元的信号输入端输入高电平的触控开启信号，此时，输入到第一级驱动单元的第一时钟信号CLK为低电平，因此第一级驱动单元中的锁存器(以下简称第一级锁存器)保持锁存状态；也就是说，第一级锁存器的输出保持复位状态时的低电平不变；各级驱动单元的触控使能信号为低电平，作为逻辑运算单元的与非门输出高电平，经过缓冲单元中的反相器以及输出单元，最终向各个触控驱动电极输出公共电极电压信号VCOM；
第三阶段，输入到第一级驱动单元的第一时钟信号CLK变为高电平，第一级锁存器的锁存状态取消，开始传输信号，因此第一级锁存器输出高电平；触控使能信号TX_EN变为高电平，因此，第一级驱动单元中的作为逻辑运算单元的与非门(以下简称第一级与非门)输出低电平，经过缓冲单元中的反相器以及输出单元，最终向第一个触控驱动电极输出EXVCOM高频脉冲信号，以使得第一个触控驱动电极进行触控扫描；
第四阶段，随着驱动单元的触控使能信号TX_EN变为低电平，第一级驱动单元停止向第一个触控驱动电极输出EXVCOM高频脉冲信号，而是输出公共电极电压信号VCOM；
第五阶段，第一级驱动单元的信号输入端输入的触控开启信号变为低电平，直至下一帧触控扫描开始；输入到第一级驱动单元的第一时钟信号CLK变为低电平，第一级锁存器进入锁存状态，因此其仍然输出高电平；此时，尽管触控使能信号TX_EN变为高电平，但由于触控开启信号为低电平，第一级与非门仍然输出高电平，经过缓冲单元中的反相器以及输出单元，最终向第一个触控驱动电极继续输出公共电极电压信号VCOM；
同时，由于与第一时钟信号CLK反相的第二时钟信号CLKB变为高电平，由第一级锁存器输出到第二级锁存器的信号以及输出到第二级与非门的的信号为高电平，触控使能信号TX_EN也是高电平，因此第二级与非门输出低电平，经过缓冲单元中的反相器以及输出单元，最终向第二个触控驱动电极输出EXVCOM高频脉冲信号，以使得第二个触控驱动电极进行触控扫描；
同时，由于第二时钟信号为高电平，第二级锁存器接收的输入信号也为高电平，因此第二级锁存器SR2开始向下一级锁存器输出高电平；
第六阶段，随着触控使能信号TX_EN变为低电平，第二级驱动单元停止向第二个触控驱动电极输出EXVCOM高频脉冲信号，而是输出公共电极电压信号VCOM；
第七阶段，第一时钟信号CLK再次变为高电平，由于第一级锁存器接收的触控启动信号为低电平，因此第一级锁存器输出低电平；由于第二时钟信号CLKB此时为低电平，第二级锁存器进入锁存状态，保持其输出为高电平；由于第一时钟信号CLK和触控使能信号变为高电平，且第二级锁存器向第三级与非门输出高电平，因此第三级驱动单元向第三个触控驱动电极Tx3输出EXVCOM高频脉冲信号，以使得第三个触控驱动电极TX进行触控扫描；
之后，当触控使能信号的下一个高电平到来时，下一级驱动单元输出高频脉冲信号，驱动对应的触控驱动电极，直至完成对所有的触控驱动电极的驱动，实现一帧的触控扫描。
根据上述时序关系，如图8所示，各个触控驱动电极Txi的高频脉冲输出之间有等间距的时间间隔，其可以用于像素充电(显示扫描)。然而，如果不需要时间间隔，则可以调整时钟信号CLK和触控使能信号TX_EN的时序关系。因此，该驱动电路的触控扫描的频率是独立的，不受限于显示频率。
换句话说，根据本发明上述实施例的触控驱动电极的驱动电路及时序，既可以实现在对预定行数的像素单元进行充电后，预留一段时间(例如，对应于触控使能信号TX_EN的脉宽的时间段)对部分触控驱动电极进行触控扫描，然后再对其它预定行数的像素单元进行充电(例如，对应于时钟信号CLK与触控使能信号TX_EN的脉宽之差的时间段)，之后再对部分触控驱动电极进行触控扫描，直至完成对所有像素单元的显示扫描和对所有触控驱动电极的触控扫描；也就是，显示扫描和触控扫描彼此交替进行；另外，也可以实现在对所有像素单元进行充电之后，即，所有像素单元的显示扫描完成后，留一段时间对所有触控驱动电极进行触控扫描(例如，对应于时钟信号CLK与触控使能信号TX_EN的脉宽相同的情况)；换句话说，显示扫描和触控扫描彼此完全分开进行。
根据本发明的一个实施例，当触控面板的驱动电路采用锁存器作为其信号转换单元时，如图9所示，用于上述触控面板的驱动电路的驱动方法可以具体包括：
步骤S101，在一帧触控扫描开始时，触控启动信号为高电平，第一时钟信号为低电平，各级驱动单元的锁存器输出低电平；触控使能信号为低电平，各级驱动单元输出公共电极电压；
步骤S105，第一时钟信号变为高电平，第一级驱动单元的锁存器输出高电平；触控使能信号变为高电平，第一级驱动单元输出高频脉冲信号以驱动第一触控驱动电极；
步骤S110，触控使能信号变为低电平，第一级驱动单元输出公共电极电压；
步骤S115，触控启动信号变为低电平直至下一帧触控扫描开始，第一时钟信号变为低电平，第一级驱动单元的锁存器进入锁存状态，保持输出高电平，第二时钟信号变为高电平，第二级驱动单元的锁存器输出高电平；触控使能信号变为高电平，第二级驱动单元输出高频脉冲信号以驱动第二触控驱动电极；
步骤S120，随着触控使能信号再次变为低电平，第二级驱动单元输出公共电极电压；
步骤S125，当触控使能信号的下一个高电平到来时，下一级驱动单元输出高频脉冲信号，驱动对应的触控驱动电极，直至完成对所有的触控驱动电极的驱动。
根据本发明的又一实施例，下面以触控面板的驱动电路采用移位寄存器单元(Shift register unit)作为其信号转换单元为例，参照图4，结合驱动电路的原理图和时序对该驱动电路的工作时序进行详细说明，如图10所示：
第一阶段，在一帧触控扫描开始前，复位信号端RST向该驱动电路中的各级驱动单元输入复位信号，将各级驱动单元中的移位寄存器单元的输出复位至低电平，以保证逻辑功能的正确；
第二阶段，第一级驱动单元的信号输入端输入高电平的触控开启信号，此时，输入到第一级驱动单元的第一时钟信号CLK为高电平，第一级驱动单元中的移位寄存器(以下简称第一级移位寄存器)输出低电平；也就是说，第一级移位寄存器的输出保持复位状态时的低电平不变；各级驱动单元的触控使能信号为低电平，作为逻辑运算单元的与非门输出高电平，经过缓冲单元中的反相器以及输出单元，最终向各个触控驱动电极输出公共电极电压信号VCOM；
第三阶段，触控使能信号TX_EN变为高电平，因此，第一级驱动单元中的作为逻辑运算单元的二输入与非门(以下简称第一级与非门)输出低电平，经过缓冲单元中的反相器以及输出单元，最终向第一个触控驱动电极输出EXVCOM高频脉冲信号，以使得第一个触控驱动电极进行触控扫描；
第四阶段，随着驱动单元的触控使能信号TX_EN变为低电平，第一级驱动单元停止向第一个触控驱动电极输出EXVCOM高频脉冲信号，而是输出公共电极电压信号VCOM；
第五阶段，第一级驱动单元的信号输入端输入的触控开启信号变为低电平，直至下一帧触控扫描开始；输入到第一级驱动单元的第一时钟信号CLK变为低电平，第一级移位寄存器的输出端将移位了一个CLK时钟脉宽的触控开启信号输出，即，第一级移位寄存器输出高电平；
第六阶段，触控使能信号TX_EN变为高电平，由第一级移位寄存器输出到第二级锁存器的信号以及输出到第二级与非门的信号为高电平，因此第二级与非门输出低电平，经过缓冲单元中的反相器以及输出单元，最终向第二个触控驱动电极输出EXVCOM高频脉冲信号，以使得第二个触控驱动电极进行触控扫描；
第七阶段，随着触控使能信号TX_EN变为低电平，第二级驱动单元停止向第二个触控驱动电极输出EXVCOM高频脉冲信号，而是输出公共电极电压信号VCOM；
第八阶段，第一时钟信号CLK再次变为高电平，第二时钟信号CLKB变为低电平，第二级移位寄存器将移位了两个CLK时钟脉宽的触控开启信号输出，即，第二级移位寄存器输出高电平；
之后，当触控使能信号的下一个高电平到来时，下一级驱动单元输出高频脉冲信号，驱动对应的触控驱动电极，直至完成对所有的触控驱动电极的驱动，实现一帧的触控扫描。
根据上述时序关系，如图10所示，各个触控驱动电极Txi的高频脉冲输出之间有等间距的时间间隔，其可以用于像素充电(显示扫描)。然而，如果不需要时间间隔，则可以调整时钟信号CLK和触控使能信号TX_EN的时序关系。因此，该驱动电路的触控扫描的频率是独立的，不受限于显示频率。
换句话说，根据本发明上述实施例的触控驱动电极的驱动电路及时序，既可以实现在对预定行数的像素单元进行充电后，预留一段时间(例如，对应于触控使能信号TX_EN的脉宽的时间段)对部分触控驱动电极进行触控扫描，然后再对其它预定行数的像素单元进行充电(例如，对应于时钟信号CLK与触控使能信号TX_EN的脉宽之差的时间段)，之后再对部分触控驱动电极进行触控扫描，直至完成对所有像素单元的显示扫描和对所有触控驱动电极的触控扫描；也就是，显示扫描和触控扫描彼此交替进行；另外，也可以实现在对所有像素单元进行充电之后，即，所有像素单元的显示扫描完成后，留一段时间对所有触控驱动电极进行触控扫描(例如，对应于时钟信号CLK与触控使能信号TX_EN的脉宽相同的情况)；换句话说，显示扫描和触控扫描彼此完全分开进行。
根据本发明的一个实施例，当触控面板的驱动电路采用移位寄存器作为其信号转换单元时，如图11所示，用于上述触控面板的驱动电路的驱动方法可以包括：
步骤S201，在一帧触控扫描开始时，触控启动信号为高电平，第一时钟信号为高电平，各级驱动单元的移位寄存器单元输出低电平；触控使能信号为低电平，各级驱动单元输出公共电极电压VCOM；
步骤S205，触控使能信号变为高电平，第一级驱动单元输出高频脉冲信号以驱动第一触控驱动电极；
步骤S210，触控使能信号变为低电平，第一级驱动单元输出公共电极电压VCOM；
步骤S215，触控启动信号变为低电平直至下一帧触控扫描开始，第一时钟信号变为低电平，第一级驱动单元的移位寄存器单元输出高电平；
步骤S220，触控使能信号变为高电平，第二级驱动单元输出高频脉冲信号以驱动第二触控驱动电极；
步骤S225，随着触控使能信号再次变为低电平，第二级驱动单元输出公共电极电压VCOM；以及
步骤S230，当触控使能信号的下一个高电平到来时，下一级驱动单元输出高频脉冲信号，驱动对应的触控驱动电极，直至完成对所有的触控驱动电极的驱动。
以上对本发明实施例中提出的用于触控面板的驱动电路的驱动方法进行了详细描述。然而，如本领域技术人员所理解的，上述驱动方法的各步骤仅仅是为了说明本发明实施例的工作原理，不应将其视为是对本发明的限制，而根据相应的电路配置和具体应用场合，其中的一个或者多个步骤也可以彼此组合或省略。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁盘、光盘、只读存储器(ROM)或随机存取存储器(RAM)等。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明实施例公开的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (20)

1.一种用于触控驱动电极的驱动单元，包括：
信号转换单元，具有信号输入端、时钟输入端，以及信号输出端，所述信号转换单元被配置为在所述时钟输入端输入的时钟信号的控制下对所述信号输入端输入的信号进行转换并输出；
逻辑运算单元，第一输入端与所述信号转换单元的信号输入端连接，第二输入端接收触控使能信号，所述逻辑运算单元被配置为对第一输入端接收的所述输入信号和第二输入端接收的所述触控使能信号进行逻辑运算并输出；
缓冲单元，连接到所述逻辑运算单元的输出端；以及
输出单元，连接到缓冲单元的输出端，在缓冲单元输出的信号的控制下，向触控驱动电极输出触控扫描信号。
2.根据权利要求1所述的驱动单元，其中，所述信号转换单元是锁存器，被配置为在所述时钟输入端输入的时钟信号的控制下对所述信号输入端输入的信号进行锁存并输出。
3.根据权利要求2所述的驱动单元，其中，所述锁存器包括：
第一反相器，输入端与锁存器的时钟输入端连接；
第一三态反相器，输入端与锁存器的信号输入端连接，两个控制端分别连接到所述第一反相器的输入端和输出端；
第二三态反相器，输入端与锁存器的输出端连接，两个控制端与第一三态反相器的两个控制端反并联，输出端连接第一三态反相器的输出端；以及
第二反相器，输入端连接到第二三态反相器的输出端，输出端连接到锁存器的输出端。
4.根据权利要求3所述的驱动单元，其中，所述锁存器还包括复位信号端，在每一帧触控扫描开始前，通过复位信号端输入的复位信号进行复位。
5.根据权利要求4所述的驱动单元，所述锁存器还包括：
第一晶体管，其栅极与复位信号端连接，第一极与第一三态反相器的输出端连接，第二极连接到电源电压。
6.根据权利要求1-5任一项所述的驱动单元，所述逻辑运算单元还包括第三输入端，与所述信号转换单元的时钟输入端连接。
7.根据权利要求6所述的驱动单元，其中，所述逻辑运算单元是三输入与非门。
8.根据权利要求1所述的驱动单元，其中，所述信号转换单元是移位寄存器单元，所述移位寄存器单元被配置为在所述时钟输入端输入的时钟信号的控制下对所述信号输入端输入的信号进行移位并输出。
9.根据权利要求8所述的驱动单元，其中，所述逻辑运算单元是二输入与非门。
10.根据权利要求8-9任一项所述的驱动单元，其中，所述移位寄存器单元还包括复位信号端，在每一帧触控扫描开始前，通过复位信号端输入的复位信号进行复位。
11.根据权利要求1-5或8-9中任一项所述的驱动单元，其中，所述缓冲单元包括一个或多个串联的反相器，第一个反相器的输入端连接逻辑运算单元的输出端，最后一个反相器的输出端连接输出单元。
12.根据权利要求10所述的驱动单元，其中，输出单元包括：
第一晶体管，栅极与最后一个反相器的输出端连接，第一极与第一信号源连接，第二极与输出节点连接；以及
第二晶体管，栅极与第一晶体管的栅极连接，第一极与第二信号源连接，第二极与所述输出节点连接，其中所述输出节点连接到一触控驱动电极。
13.根据权利要求12所述的驱动单元，其中输出单元还包括：
第三晶体管，栅极与最后一个反相器的输入端连接，第一极与所述输出节点连接，第二极与所述第一信号源连接；以及
第四晶体管，栅极与第三晶体管的栅极连接，第一极与所述输出节点连接，第二极与所述第二信号源连接。
14.一种触控面板的驱动电路，包括多级如权利要求1-5或8-9中任一项所述的驱动单元，其中，第一级驱动单元的信号输入端被配置为接收触控启动信号，其余各级驱动单元的信号输入端连接到上一级驱动单元中的信号转换单元的信号输出端；各级驱动单元中的输出单元分别连接到各个触控驱动电极；
奇数级驱动单元被配置为接收第一时钟信号，偶数级驱动单元被配置为接收与第一时钟信号反相的第二时钟信号。
15.一种触控面板，包括权利要求14所述的驱动电路。
16.一种用于如权利要求14所述驱动电路的方法，包括：
向相邻两级驱动单元输入彼此反相的时钟信号；
向第一级驱动单元输入触控启动信号，并且向各级驱动单元输入触控使能信号，使得各级驱动单元向对应的触控驱动电极依次输出高频脉冲信号，直至完成对所有的触控驱动电极的触控扫描。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，当所述驱动电路采用锁存器作为其信号转换单元时，所述方法包括：
在一帧触控扫描开始时，触控启动信号为高电平，第一时钟信号为低电平，各级驱动单元的锁存器输出低电平；触控使能信号为低电平，各级驱动单元输出公共电极电压；
第一时钟信号变为高电平，第一级驱动单元的锁存器输出高电平；触控使能信号变为高电平，第一级驱动单元输出高频脉冲信号以驱动第一触控驱动电极；
触控使能信号变为低电平，第一级驱动单元输出公共电极电压；
触控启动信号变为低电平直至下一帧触控扫描开始，第一时钟信号变为低电平，第一级驱动单元的锁存器进入锁存状态，保持输出高电平，第二时钟信号变为高电平，第二级驱动单元的锁存器输出高电平；触控使能信号变为高电平，第二级驱动单元输出高频脉冲信号以驱动第二触控驱动电极；
随着触控使能信号再次变为低电平，第二级驱动单元输出公共电极电压；
当触控使能信号的下一个高电平到来时，下一级驱动单元输出高频脉冲信号，驱动对应的触控驱动电极，直至完成对所有的触控驱动电极的驱动。
18.根据权利要求16所述的方法，其中，当所述驱动电路采用移位寄存器作为其信号转换单元时，所述方法包括：
在一帧触控扫描开始时，触控启动信号为高电平，第一时钟信号为高电平，各级驱动单元的移位寄存器单元输出低电平；触控使能信号为低电平，各级驱动单元输出公共电极电压；
触控使能信号变为高电平，第一级驱动单元输出高频脉冲信号以驱动第一触控驱动电极；
触控使能信号变为低电平，第一级驱动单元输出公共电极电压；
触控启动信号变为低电平直至下一帧触控扫描开始，第一时钟信号变为低电平，第一级驱动单元的移位寄存器单元输出高电平；
触控使能信号变为高电平，第二级驱动单元输出高频脉冲信号以驱动第二触控驱动电极；
随着触控使能信号变为低电平，第二级驱动单元输出公共电极电压；以及
当触控使能信号的下一个高电平到来时，下一级驱动单元输出高频脉冲信号，驱动对应的触控驱动电极，直至完成对所有的触控驱动电极的驱动。
19.根据权利要求16-18任一项所述的方法，其中，触控使能信号为周期性脉冲信号，其脉宽小于或等于时钟信号的脉宽，其频率为触控扫描的频率。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，调节时钟信号的脉宽和触控使能信号的脉宽之间的差，以控制对触控面板的像素进行充电的时间。
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