CN107329621A - 触控面板及其驱动方法和触控装置 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例提供了触控面板及其驱动方法、触控装置。触控面板包括多个触控电极和至少一个第一开关元件。每个第一开关元件被设置在多个触控电极中的两个触控电极之间，并被配置为根据来自第一信号端的第一信号导通，以使得通过至少一个第一开关元件连接多个触控电极中对应的触控电极以形成线圈。

Description

触控面板及其驱动方法和触控装置

技术领域

本发明涉及触控、显示技术领域，具体地，涉及触控面板及其驱动方法和触控装置。

背景技术

触控面板根据感应技术不同可分为电阻式和电容式两种，目前电容式触控面板在电子产品上的应用日益普及。电容式触控面板利用人体的电流感应而进行工作，通过电极和人体特性结合来感应触控信号。在人体(手指)触摸屏幕时，由于人体电场的作用，手指与触摸屏的导体层间会形成一个耦合电容，触控屏上电极产生的电流会流向触点，从而能够准确及时出触控点的位置。

天线用于发射或接收无线电波，以传递或交换无线电信号。具有无线网络通信功能的电子产品(例如移动电话等)通常通过内置的天线发射或接收无线信号，以进行相关数据的传输。目前移动电话的天线多为板状结构，并且被设置于移动电话的壳体内。

发明内容

本发明的实施例提供了一种触控面板及其驱动方法和触控装置，其能够通过复用触控面板上的触控电极来形成天线线圈，从而不仅能够提供触摸控制，而且能够用作天线。

根据本发明的一个方面，提供了一种触控面板。触控面板可包括多个触控电极和至少一个第一开关元件。每个第一开关元件被设置在多个触控电极中的两个触控电极之间，并被配置为根据来自第一信号端的第一信号导通，以使得通过至少一个第一开关元件连接多个触控电极中对应的触控电极以形成线圈。

在本发明的实施例中，触控面板可进一步包括整流电路，其被配置为根据第二信号端的第二信号对通过线圈感应到的信号进行整流。整流电路的第一输入端与线圈的第一端耦接，其第二输入端与线圈的第二端耦接，其输出端被配置为输出所整流的信号。

在本发明的实施例中，整流电路可包括开关模块和整流模块。开关模块被配置为根据第二信号使线圈的第一端与整流模块耦接。整流模块被配置为根据第二信号对通过线圈感应到的信号进行整流。

在本发明的实施例中，开关模块可包括第二开关元件。第二开关元件的控制极与第二信号端耦接，其第一极与线圈的第一端耦接，其第二极与整流模块耦接。

在本发明的实施例中，整流模块可包括第三开关元件、第一二极管、第一电容器、第四开关元件、第二二极管和第二电容器。第三开关元件的控制极与第二信号端耦接，其第一极与第一二极管的负极耦接，其第二极与第一电容器的第一极耦接，其中，第三开关元件的第一极是整流电路的输出端。第一二极管的正极与开关模块耦接，其负极与第三开关元件的第一极耦接。第一电容器的第一极与第三开关元件的第二极耦接，其第二极与线圈的第二端耦接。第四开关元件的控制极与第二信号端耦接，其第一极与第二二极管的正极耦接，其第二极与第二电容器的第一极耦接，其中，第四开关元件的第一极是整流电路的输出端。第二二极管的正极与第四开关元件的第一极耦接，其负极与开关模块耦接。第二电容器的第一极与第四开关元件的第二极耦接，其第二极与线圈的第二端耦接。

在本发明的实施例中，第一二极管和第二二极管被设置在触控面板的触控区域外。

在本发明的实施例中，触控面板可进一步包括显示模块。开关元件中的至少一个是显示模块中的开关元件。

在本发明的实施例中，开关元件中的至少一个可以是晶体管。

在本发明的实施例中，多个触控电极包括多个驱动触控电极和多个感应触控电极，每个第一开关元件被设置在两个驱动触控电极之间、两个感应触控电极之间、或者一个驱动触控电极和一个感应触控电极之间。

在本发明的实施例中，触控面板可进一步包括处理电路。处理电路被配置为对整流电路输出的信号进行处理。处理电路的第一输入端与整流电路的输出端耦接，其第二输入端与线圈的第二端耦接，其输出端被配置为输出所处理的信号。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于驱动上述触控面板的方法。在该方法中，在第一时间段，使触控信号为工作信号，使第一信号为无效信号，触控面板执行触控功能。在第二时间段，使第一信号为有效信号，使触控信号为非工作信号，连接触控面板中的对应的触控电极以形成线圈。

在本发明的实施例中，该方法进一步可包括：在第一时间段，使第二信号为无效信号，在第二时间段，使第二信号为有效信号。

根据本发明的另一方面，提供了一种触控装置。触控装置可包括上述触控面板。

根据本发明的实施例的触控面板能够实现天线线圈，并可通过分频的方式来实现触控功能和天线功能，从而能够节省空间、降低成本，并且不影响触控效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例的附图进行简单说明。应当知道，以下描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，而非对本发明的限制，其中：

图1A是根据本发明的实施例的触控面板的示意图；

图1B是根据本发明的另一实施例的触控面板的示意图；

图2是根据本发明的实施例的包括整流电路的触控面板的示意性框图；

图3是用于本发明的实施例的整流电路的示例性电路图；

图4是根据本发明的实施例的触控面板的示意性结构图；

图5示出用于驱动本发明的实施例的触控面板的信号的时序图；

图6是根据本发明的实施例的用于驱动触控面板的方法的示意性流程图；

图7是根据本发明的实施例的用于驱动触控面板的方法的示意性流程图。

具体实施方式

为了使本发明的实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本发明的实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而并非全部的实施例。基于所描述的实施例，本领域的普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，也都属于本发明的范围。

在下文中，除非特别说明，表述“元件A耦接/连接到元件B”意为元件A“直接”或通过一个或多个其它元件“间接”连接到元件B。

图1A示出了根据本发明的实施例的触控面板100A的示意图。如图1A所示，触控面板被设置有多个触控电极和至少一个第一开关元件。在本示例中，触控面板被设置有16个触控电极E1-E16和13个第一开关元件S1-S13。在图1A中，触控电极E1-E16用菱形表示，第一开关元件S1-S13用正方形表示。

在本示例中，第一开关元件S1-S13被设置两个触控电极之间。具体地，第一开关元件S1被设置在触控电极E13和E9之间，第一开关元件S2被设置在触控电极E9和E5之间，第一开关元件S3被设置在触控电极E5和E1之间，第一开关元件S4被设置在触控电极E1和E2之间，第一开关元件S5被设置在触控电极E2和E3之间，第一开关元件S6被设置在触控电极E3和E4之间，第一开关元件S7被设置在触控电极E4和E8之间，第一开关元件S8被设置在触控电极E8和E12之间，第一开关元件S9被设置在触控电极E12和E11之间，第一开关元件S10被设置在触控电极E11和E10之间，第一开关元件S11被设置在触控电极E10和E6之间，第一开关元件S12被设置在触控电极E6和E7之间，第一开关元件S13被设置在触控电极E7和E11之间。

第一开关元件S1-S13的控制极分别与第一信号端G1耦接，以根据来自第一信号端G1的第一信号而导通或关断。在所有第一开关元件S1-S13均导通的状态下，通过第一开关元件S1-S6连接触控电极E1-E16中对应的触控电极E13、E9、E5、E1、E2、E3、E4、E8、E12、E11、E10、E6和E7，以形成线圈。在本发明的实施例中，线圈是指形成为环绕形状的线路，其可用作接收或者发送信号的天线，特别是近场通信(NFC)天线。

图1A所示的触控面板100A可适用于自容式触控面板。

虽然在图1A中作为示例示出了16个触控电极和13个第一开关元件，但本领域的技术人员应当知道，触控电极和第一开关元件的数量并不限于此，并且第一开关元件的数量和位置可以根据需要来设定，从而形成不同的线圈。

在本发明的实施例中，触控面板上的开关元件可采用晶体管实现，其中晶体管可以是N型晶体管或者P型晶体管。具体地，晶体管可以是N型或P型场效应晶体管(MOSFET)，或者N型或P型双极性晶体管(BJT)。在本发明的实施例中，晶体管的栅极被称为控制极。由于晶体管的源极和漏极是对称的，因此对源极和漏极不做区分，即晶体管的源极可以为第一极(或第二极)，漏极可以为第二极(或第一极)。进一步，可以采用具有选通信号输入的任何受控开关器件来实现晶体管的功能，将用于接收控制信号(例如用于开启和关断受控开关器件)的开关器件的受控中间端称为控制极，另外两端分别为第一极和第二极。

此外，触控面板可包括显示模块，显示模块中设置有晶体管(TFT)。在本发明的实施例中，用于连接触控电极的开关元件可以复用显示模块中的晶体管(TFT)。因此，触控面板可以保持现有结构，不增添额外工艺。

图1B示出了根据本发明的另一实施例的触控面板100B的示意图。如图1B所示，触控面板被设置有多个触控电极和至少一个第一开关元件。多个触控电极可包括多个驱动触控电极和多个感应触控电极，每个第一开关元件被设置在两个驱动触控电极之间、两个感应触控电极之间、或者一个驱动触控电极和一个感应触控电极之间。

在本示例中，触控面板被设置有16个触控电极E1-E16和6个第一开关元件S1-S6。在图1B中，触控电极E1-E16用菱形表示，第一开关元件S1-S6用正方形表示。

在本示例中，在同一列的触控电极之间通过信号线连接，以形成触控电极线路。通过连接多个驱动触控电极而形成驱动触控电极线路，通过连接多个感应触控电极而形成感应触控电极线路。例如，触控电极E1、E5、E9和E13可以是驱动触控电极，将其连接以形成驱动触控电极线路，E2、E5、E10和E14可以是感应触控电极，将其连接以形成感应触控电极线路。

此外，第一开关元件S1-S6被设置在未通过信号线连接的两个触控电极之间。具体地，第一开关元件S1被设置在触控电极E1和E2之间，第一开关元件S2被设置在触控电极E2和E3之间，第一开关元件S3被设置在触控电极E3和E4之间，第一开关元件S4被设置在触控电极E11和E12之间，第一开关元件S5被设置在触控电极E10和E11之间，第一开关元件S6被设置在触控电极E6和E7之间。第一开关元件S1-S6的控制极分别与第一信号端G1耦接，以根据来自第一信号端G1的第一信号而导通或关断。在所有第一开关元件S1-S6均导通的状态下，通过第一开关元件S1-S6和信号线连接触控电极E1-E16中对应的触控电极E13、E9、E5、E1、E2、E3、E4、E8、E12、E11、E10、E6和E7，以形成线圈。

图1B所示的触控面板100B可适用于互容式触控面板。

虽然在图1B中示出了位于同一列的触控电极之间通过信号线连接，但本领域的技术人员应当知道，也可以是位于同一行的触控电极之间通过信号线连接。通过信号线连接的触控电极可以均是驱动触控电极或者均是感应触控电极。

图2示出了根据本发明的实施例的触控面板200的示意性框图。触控面板200包括天线210、整流电路220和处理电路230。天线210可使用如图1A或图1B所示的通过连接触控面板上的触控电极而形成的线圈结构。整流电路220可根据第二信号端的第二信号对通过天线210感应到的信号进行整流。在本发明的实施例中，整流电路220例如可以是全波整流电路。在这种情况下，整流电路220使由天线210感应到的交流信号中的正半周期信号保持不变，并使负半周期信号的方向改变但其幅值保持不变，从而将所感应到的交流信号整流为单向信号。处理电路230可对整流电路220输出的信号进行数据处理，例如对输出的信号进行模数转换等。

整流电路220的第一输入端与天线210的第一端耦接，第二输入端与天线210的第二端耦接，输出端输出所整流的信号。整流电路220包括开关模块222和整流模块226。开关模块222根据第二信号G2，使天线210的第一端与整流模块226耦接。整流模块226可对通过天线210感应到的信号进行整流。

处理电路230的第一输入端与所述整流电路220的输出端耦接，第二输入端与天线210的第二端耦接，输出端将所处理的信号输出至中央处理器(CPU)等操作装置。

图3示出了用于整流上述天线210所感应的信号的整流电路220的示例性电路图。在示例中，采用N型场效应晶体管(NMOS)作为开关元件，并进行详细的描述。此外，也可使用其它类型的开关元件，具体不再赘述。

在整流电路220中，开关模块222包括第二晶体管T2，其控制极与第二信号端G2耦接，其第一极与天线210的第一端耦接，其第二极与整流模块226耦接。

整流模块226包括第三晶体管T3、第一二极管D1、第一电容器C1、第四晶体管T4、第二二极管D2和第二电容器C2。第三晶体管T3的控制极与第二信号端G2耦接，其第一极与第一二极管D1的负极耦接，其第二极与第一电容器C1的第一极耦接，其中，第三晶体管T3的第一极是整流电路220的输出端。第一二极管D1的正极与第二晶体管T2的第二极耦接，其负极与第三晶体管T3的第一极耦接。第一电容器C1的第一极与第三晶体管T3的第二极耦接，其第二极与天线210的第二端耦接。第四晶体管T4的控制极与第二信号端G2耦接，其第一极与第二二极管D2的正极耦接，其第二极与第二电容器C2的第一极耦接，其中，第四晶体管T4的第一极是整流电路220的输出端。第二二极管D2的正极与第四晶体管T4的第一极耦接，其负极与第二晶体管T2的第二极耦接。第二电容器C2的第一极与第四晶体管T4的第二极耦接，其第二极与天线210的第二端耦接。

图4示出了根据本发明的实施例的触控面板的示意性结构图。在示例中，仍采用N型场效应晶体管(NMOS)作为开关元件。图4所示的触控面板为互容式触控面板，其中六个发射极(TX1-TX6)分别通过纵向的信号线与驱动触控电极耦接，以形成发射触控电极线路。六个接收极(RX1-RX6)分别通过横向的信号线与感应触控电极耦接，以形成接收触控电极线路。在制造过程中，触控电极可被制成菱形，此外触控电极的形状不限于此，也可以是正方形、工形等。触控电极可采用铟锡氧化物(ITO)材料制成。

以发射触控电极线路上的驱动触控电极为例，采用行号(1-6)和列号(1-6)对其进行标记，例如E11-E66。在驱动触控电极E12和E13之间、E13和E14之间、E14和E15之间、E64和E65之间、E63和E64之间、以及E33和E34之间相应地设置第一晶体管T1。各第一晶体管T1的控制极与第一信号端G1耦接。由此，在第一信号端G1的第一信号为高电平时，各第一晶体管T1导通，并且通过信号线和六个第一晶体管T1，使驱动触控电极E62、E52、E42、E3、E22、E12、E13、E14、E15、E25、E35、E45、E55、E65、E64、E63、E53、E43、E33、E34、E44和E54连通，以形成线圈。此时，驱动触控电极E54用作线圈的第一端，而驱动触控电极E62用作线圈的第二端。

应注意的是，在本发明的实施例中，对构成线圈的触控电极不作具体限定，可使用设置在触控面板上的任意触控电极。例如，触控电极不限于发射触控电极线路上的驱动触控电极，也可以使用接收触控电极线路上的感应触控电极，或者将两种线路上的触控电极结合使用。此外，本发明的实施例也可适用于自容式触控面板，其上仅设置接收触控电极线路。在这种结构下，触控电极的连接方式与上述连接方式相同，不再赘述。

在图4中，整流电路中的第二晶体管T2、第三晶体管T3、第四晶体管T4、第一电容器C1、第二电容器C2、第一二极管D1和第二二极管D2的具体连接方式与图3中的连接方式相同，不再赘述。此外，第二晶体管T2、第三晶体管T3、第一二极管D1、第一电容器C1、第四晶体管T4、第二二极管D2和第二电容器C2可与触控面板同时形成。

在本发明的实施例中，第一二极管D1和第二二极管D2被设置在触控面板的触控区域外。这样，在触控面板与显示面板结合使用时，能够避免显示面板中的显示器件的光学特性对二极管的单向导通性的影响。此外，第一电容器C1和第二电容器C2可被设置在触控面板的触控区域外，此外也可复用触控面板的各材料层，以将电容集成在触控面板的触控区域内。

如上所述，在触控面板具有显示模块的情况下，第二晶体管T2、第三晶体管T3和第四晶体管T4可复用在显示模块中设置的晶体管(TFT)。此外，也可在触控面板内额外设置可适用的晶体管或其它类型开关元件。

图5示出了用于驱动本发明的实施例的触控面板的信号的时序图。

在时刻T0至时刻T1(触控模式)，触控面板的触控信号是工作信号，例如图5所示的方波信号。此外，第一信号G1和第二信号G2为低电平信号，以使得连接触控电极的晶体管以及整流电路中的晶体管均截止。在这种情况下，触控面板执行触控功能，整流电路以及处理电路输出低电平信号。

在时刻T1至时刻T2(天线模式)，第一信号G1和第二信号G2变为高电平信号，以使得连接触控电极的晶体管以及整流电路中的晶体管均导通。在触控面板上形成连通的线圈，以作为天线。整流电路输出整流后的信号。此外，触控电极TX输出非工作信号，例如低电平信号。

在本发明的实施例中，触控模式和天线模式可共用同一帧驱动时序，两者相互交替，独立执行。为提高两种模式的使用效果，可提高驱动时序的频率，例如采用120Hz。

图6示出了根据本发明的实施例的用于驱动如图1A或图1B所示的触控面板的方法的示意性流程图。如图6所示，在步骤S610，在第一时间段，使触控信号为工作信号，使第一信号为无效信号，触控面板执行触控功能。然后，在步骤S620，在第二时间段，使第一信号为有效信号，使触控信号为非工作信号，连接触控面板中的对应的触控电极以形成线圈。在本发明的实施例中，有效信号是指控制开关元件以使开关元件的第一极和第二极导通的信号，无效信号是指控制开关元件以使开关元件的第一极和第二极断开的信号。例如，在开关元件时N型晶体管时，有效信号为高电平信号，无效信号为低电平信号。

图7示出了根据本发明的实施例的用于驱动如图4所示的触控面板的方法的示意性流程图。如图7所示，在步骤S710，在第一时间段，使触控信号为工作信号，使第一信号和第二信号为无效信号，触控面板执行触控功能。然后，在步骤S720，在第二时间段，使第一信号和第二信号为有效信号，使触控信号为非工作信号，连接触控面板中的对应的触控电极以形成线圈，并通过整流电路对线圈所感应的信号进行整流。如上，有效信号是指控制开关元件以使开关元件的第一极和第二极导通的信号，无效信号是指控制开关元件以使开关元件的第一极和第二极断开的信号。

根据本发明的实施例，还提供了包括上述触控面板的触控装置。触控装置例如可以是触控显示屏、移动电话、平板计算机、照相机、可穿戴式设备等。

以上对本发明的若干实施方式进行了详细描述，但本发明的保护范围并不限于此。显然，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明的实施例进行各种修改、替换或变形。本发明的保护范围由所附权利要求限定。

Claims (13)

1.一种触控面板，包括：

多个触控电极；

至少一个第一开关元件，其中每个第一开关元件被设置在所述多个触控电极中的两个触控电极之间，并被配置为根据来自第一信号端的第一信号导通，以使得通过所述至少一个第一开关元件连接所述多个触控电极中对应的触控电极以形成线圈。

2.根据权利要求1所述的触控面板，进一步包括整流电路，其被配置为根据第二信号端的第二信号对通过所述线圈感应到的信号进行整流，其中，

所述整流电路的第一输入端与所述线圈的第一端耦接，其第二输入端与所述线圈的第二端耦接，其输出端被配置为输出所整流的信号。

3.根据权利要求2所述的触控面板，其中，所述整流电路包括：

开关模块，其被配置为根据所述第二信号使所述线圈的第一端与整流模块耦接；以及

所述整流模块，其被配置为根据所述第二信号对通过所述线圈感应到的信号进行整流。

4.根据权利要求3所述的触控面板，其中，所述开关模块包括第二开关元件，其控制极与所述第二信号端耦接，其第一极与所述线圈的第一端耦接，其第二极与所述整流模块耦接。

5.根据权利要求3所述的触控面板，其中，所述整流模块包括：第三开关元件、第一二极管、第一电容器、第四开关元件、第二二极管和第二电容器，其中，

所述第三开关元件的控制极与所述第二信号端耦接，其第一极与所述第一二极管的负极耦接，其第二极与所述第一电容器的第一极耦接，其中，所述第三开关元件的第一极是所述整流电路的输出端；

所述第一二极管的正极与所述开关模块耦接，其负极与所述第三开关元件的第一极耦接；

所述第一电容器的第一极与所述第三开关元件的第二极耦接，其第二极与所述线圈的第二端耦接；

所述第四开关元件的控制极与所述第二信号端耦接，其第一极与所述第二二极管的正极耦接，其第二极与所述第二电容器的第一极耦接，其中，所述第四开关元件的第一极是所述整流电路的输出端；

所述第二二极管的正极与所述第四开关元件的第一极耦接，其负极与所述开关模块耦接；

所述第二电容器的第一极与所述第四开关元件的第二极耦接，其第二极与所述线圈的第二端耦接。

6.根据权利要求5所述的触控面板，其中，

所述第一二极管和所述第二二极管被设置在所述触控面板的触控区域外。

7.根据权利要求1至6中的任一项所述的触控面板，进一步包括显示模块，其中，所述开关元件中的至少一个是所述显示模块中的开关元件。

8.根据权利要求1至6中的任一项所述的触控面板，其中，

所述开关元件中的至少一个是晶体管。

9.根据权利要求1至6中的任一项所述的触控面板，其中，

所述多个触控电极包括多个驱动触控电极和多个感应触控电极，

每个所述第一开关元件被设置在两个所述驱动触控电极之间、两个所述感应触控电极之间、或者一个所述驱动触控电极和一个所述感应触控电极之间。

10.根据权利要求2至6中的任一项所述的触控面板，进一步包括处理电路，其被配置为对所述整流电路输出的信号进行处理，其中，

所述处理电路的第一输入端与所述整流电路的输出端耦接，其第二输入端与所述线圈的第二端耦接，其输出端被配置为输出所处理的信号。

11.一种用于驱动如权利要求1所述的触控面板的方法，包括：

在第一时间段，使触控信号为工作信号，使第一信号为无效信号，所述触控面板执行触控功能；

在第二时间段，使所述第一信号为有效信号，使所述触控信号为非工作信号，连接所述触控面板中的所述对应的触控电极以形成线圈。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述触控面板是如权利要求2至10中的任一项所述的触控面板，所述方法还包括：

在所述第一时间段，使第二信号为无效信号；

在所述第二时间段，使所述第二信号为有效信号。

13.一种触控装置，包括如权利要求1至10中的任一项所述的触控面板。