CN111258442A

CN111258442A - 触控感测电路、触控显示面板、显示装置及电子设备

Info

Publication number: CN111258442A
Application number: CN201811467535.4A
Authority: CN
Inventors: 邹文安
Original assignee: Incoflex Semiconductor Technology Ltd
Current assignee: Incoflex Semiconductor Technology Ltd
Priority date: 2018-12-03
Filing date: 2018-12-03
Publication date: 2020-06-09

Abstract

本发明实施例是关于一种触控感测电路、触控显示面板、显示装置及电子设备。该触控感测电路包括：比较器，该比较器的反相输入端与输出端之间连接一第一电容，该第一电容并联一第一开关；该反相输入端还连接至触控面板的等效电容电路；补偿电容，该补偿电容一端与所述比较器的反相输入端连接，另一端连接一驱动电压电路，该驱动电压电路用以提供一预设驱动电压信号；转换电路，连接于所述比较器的输出端，用以将所述比较器输出的模拟电压信号转换为数字电压信号。本发明可提高触控位置检测的准确度，避免触控检测机制失效，提高触控检测灵敏度。

Description

触控感测电路、触控显示面板、显示装置及电子设备

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种在触控显示面板上进行触控操作感测的触控感测电路、包含该触控感测电路的触控显示面板、显示装置以及包括该显示装置的电子设备。

背景技术

随着电子信息技术的快速发展与应用，同时具有触控与显示功能的触控式显示面板成为现今最流行的产品之一。

相关技术中，触控面板大致可区分为电阻式、电容式、光学式及电磁式等触控面板，其中以电容式触控面板为最常见的产品。电容式触控面板常采用切换电容技术，藉由电荷重新分布原理，可将电容量转换成相应的电压量，转换后的电压再经由模拟数字转换器转换得到信号处理单元可分析之数字信号。

但是在应用电容式触控面板时，由于触控面板上之触控操作行为往往仅产生微小的等效电容变化量，故造成相对应的微小电压变化量，易造成信号读取判断的困难，进而导致例如触控点位置检测的准确度降低，触控灵敏度降低，甚至导致触控检测机制失效等问题。因此，有必要提供一种新的技术方案改善上述方案中存在的一个或者多个问题。

需要注意的是，本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种触控感测电路、包含该触控感测电路的触控显示面板、显示装置以及包括该显示装置的电子设备，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。

根据本发明实施例的第一方面，提供一种触控感测电路，该触控感测电路包括：

比较器，该比较器的反相输入端与输出端之间连接一第一电容，该第一电容并联一第一开关；该反相输入端连接至触控面板的等效电容电路；

补偿电容，该补偿电容一端与所述比较器的反相输入端连接，另一端连接一驱动电压电路，该驱动电压电路用以提供一预设驱动电压信号；

转换电路，连接于所述比较器的输出端，用以将所述比较器输出的模拟电压信号转换为数字电压信号。

本发明的实施例中，所述第一开关连接一时序信号产生电路，用以产生一预设时序信号并提供该预设时序信号至该第一开关。

本发明的实施例中，所述比较器的同相输入端连接一参考电压提供电路。

本发明的实施例中，所述转换电路为模数转换器。

本发明的实施例中，所述补偿电容的电容值为预设固定值；所述预设驱动电压信号可调，且与所述等效电容电路的电容值相关。

本发明的实施例中，所述补偿电容的电容值可调，且与所述等效电容电路的电容值相关；所述预设驱动电压信号恒定。

根据本发明实施例的第二方面，提供一种触控显示面板，包括触控面板以及上述任一实施例所述触控感测电路；

其中，所述触控感测电路中所述比较器的反相输入端连接该触控面板的等效电容电路。

本发明的实施例中，所述等效电容电路为触控面板上的像素点对应的上下电极等效而成。

根据本发明实施例的第三方面，提供一种显示装置，包括上述任一实施例所述触控显示面板。

根据本发明实施例的第四方面，提供一种电子设备，包括上述实施例所述显示装置。

本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本发明的实施例中，在等效电容侦测端设置补偿电容，并提供适合的预设驱动电压信号，可消除等效电容的储存电荷效应，只撷取等效电荷变化的电容变化量，这样可在比较器的输出端得到有效放大的电压变化量，进而提高触控点位置检测的准确度，避免触控检测机制失效，提高触控检测灵敏度。

附图说明

图1示出现有切换式电容电路示意图；

图2示出现有触控面板触控检测系统示意图；

图3示出现有另一切换式电容电路示意图；

图4示出利用图3所示电路侦测触控面板电容时的波形示意图；

图5示出现有又一切换式电容电路示意图；

图6示出现有触控发生前后所侦测到的电压变化量波形示意图；

图7示出本发明实施例触控感测电路示意图；

图8示出本发明实施例触控感测电路原理示意图；

图9示出本发明实施例触控发生前后的电压变化量波形示意图；

图10示出现有技术中一具体示例中的电压变化量示意图；

图11示出本发明实施例一具体示例中的电压变化量示意图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本发明将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。

此外，附图仅为本发明的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。

电容式输入设备如触控面板常用切换电容技术，藉由电荷重新分布原理，可将电容量转换成电压量，转换后之电压再经由模拟数字转换器转换得到信号处理系统可分析之数据。

如图1所示示例性的切换式电容电路，由电荷原理Q＝C*V(Q代表电荷量，C代表电容值，V代表电压值)可知，在电荷不变的前提下，相对应电容可得出相对应电压，因此相对应之电容变化量，可转换成相对应之电压变化量。

在具有电容式触控面板的电子设备中，如图2所示，处理器单元发出侦测信号去侦测触控面板区域是否产生触控操作，触控面板像素点对应上下电极200视为等效电容，当有触控操作时对应区域的等效电容值变化。该等效电容的电容量可转换成可读取的电压数值，结合图3所示切换式电容电路，将待侦测的等效电容Ct转换成可读取之电压信号VO，并可经由模拟数字转换器ADC(Analog-to-Digital Converter)转换成可判读之数字信号。示例性的，处理器单元产生输出电压信号Vdrv对等效电容Ct注入电荷，经由对开关S1的时序控制，将储存于等效电容Ct上之电荷转移到电容Cfb上，进而产生相对应之输出电压信号VO。

具体的，电容电压转换如公式一所示。

公式一：Vdrv*Ct＝Cfb*(Vref-VO),0≤VO≤Vref。

欲得到合理的电压值，电容Cfb的最小值选取如公式二所示。

公式二：Cfb_min＝Vdrv*Ct/Vref。

图3所示切换式电容电路侦测待测电容之信号波型如图4所示，当有触控行为机制发生时，由于电荷的移动会造成等效电容之变化，例如等效电容Ct变成(Ct-dC)，如图5所示，此时可得到相对应之电压变化，如图6所示，图6中dV即表示触控行为发生前与发生后所侦测到的电压变化量。

由公式一以及公式二，可得出dV之最大值，如公式三所示。

公式三：dVmax＝ε*Vdrv*Ct/Cfb_min；其中ε代表等效电容Ct的电容变化量(通常<10％)。

简化公式三，可得公式四：dVmax＝ε*Vref。

由公式四可简单推估出最大dV变化量为100～200mV，因此很容易被触控面板或电子设备内的干扰电压信号所覆盖，因而无法有效判读是否有触控操作行为发生，造成触控侦测机制的失效。

综上，当应用于电容侦测输入设备例如电容式触控面板时，由于触控面板上之触控操作(如点击、按压、滑动等)行为往往仅产生微小的等效电容变化量，故相对应之微小电压变化量易造成信号读取判断的困难。

为了解决上述问题或缺陷，本示例实施方式中首先提供了一种触控感测电路。参考图7中所示，该触控感测电路包括比较器10、补偿电容50以及转换电路70；其中：所述比较器10的反相输入端与输出端之间连接一第一电容20(对应图8所示电容Cfb)，该第一电容20并联一第一开关30，该反相输入端还连接至触控面板的等效电容电路40(对应图8所示电容Ct)；所述补偿电容50(对应图8所示电容Cc)一端与所述比较器10的反相输入端连接，另一端连接一驱动电压电路60，该驱动电压电路60用以提供一预设驱动电压信号；所述转换电路70连接于所述比较器10的输出端，用以将所述比较器10输出的模拟电压信号转换为数字电压信号。

本实施例中，结合对应的图8中所示，在等效电容Ct侦测端设置补偿电容Cc，并提供适合的预设驱动电压信号Vcpp，可消除等效电容Ct的储存电荷效应，只撷取等效电荷变化的电容变化量，故可在输出端Dout得到有效放大的电压变化量。本实施例方案提供之互补式电容消除方式，在同样等效电容变化量之下，可有效增加相对应的电压变化量dV，对比图6和图9所示电压变化量dV，本实施例明显地显著放大电压变化量dV。

具体的，在本发明的实施例中，所述等效电容电路为触控面板上的像素点对应的上下电极等效而成，具体可参考现有技术，此处不再赘述。所述第一开关S1可以是CMOS管开关，但不限于此。可选的，本发明的实施例中，所述转换电路可以为模数转换器ADC，用以将比较器输出的模拟电压信号转换为数字电压信号，并可提供该数字电压信号至触控面板的处理器单元，以便于进行例如触控点位置判断等。

可选的，所述第一开关S1连接一时序信号产生电路(图未示)，用以产生一预设时序信号并提供该预设时序信号至该第一开关S1。该预设时序信号如图9所示S1对应的信号Vcc，经由对第一开关S1的时序控制，可更好地消除等效电容Ct的储存电荷效应，只撷取等效电容Ct上的等效电荷变化的电容变化量，有效大大增加对应的电压变化量dV。

进一步的，本发明的实施例中，所述比较器的同相输入端连接一参考电压提供电路。该参考电压提供电路用以提供一参考电压信号至该比较器的同相输入端，该参考电压信号如图9所示的信号Vref。

可选的，本发明的实施例中，所述补偿电容Cc的电容值为预设固定值；所述预设驱动电压信号可调，且与所述等效电容电路即等效电容Ct的电容值相关。这样可以满足不同的等效电容Ct的电容值应用，适用范围广。

可选的，本发明的另一实施例中，所述补偿电容Cc的电容值可调，且与所述等效电容电路即等效电容Ct的电容值相关；所述预设驱动电压信号恒定。这样也可以满足不同的等效电容Ct的电容值应用，适用范围广。

本实施例提供的方案中，由公式五Vdrv*Ct＝(Vref-VO)*Cfb+const可知，当Cfb＝(ε*Ct*Vdrv)/Vref，const＝(1-ε)*Ct*Vdrv条件成立时，则可得到最大的电压变化量dV。本实施例中经由互补式电容消除机制，可有效提高触控操作行为之电压变化量，参考图8～9所示，补偿电容Cc与适当的驱动电压信号Vcpp，即可消除等效电容Ct的储存电荷效应，只撷取等效电荷变化的电容变化量，故可在输出端得到有效放大的电压变化量dV，进而提高触控点位置检测的准确度，避免触控检测机制失效，提高触控检测灵敏度。

示例性试验数据对比

现有技术：如图10所示，当Ct＝5pF，Vdrv＝3V，ε＝0.1，Cfb＝10pF，Vref＝1.5V时，触控前(non-touch)和触控后(touch)，电压变化量dV<150mV。

本发明实施例：如图11所示，当Ct＝5pF，Vdrv＝3V，ε＝0.1，Cfb＝1pF，Vref＝1.5V，Cc＝4.5pF，Vcpp＝3V时，触控前(non-touch)和触控后(touch)，电压变化量dV>1V。很明显，本实施例方案显著放大了触控操作对应的电压变化量。

综上所述，本发明实施例提供的技术方案至少具有如下技术优点：

i)互补式补偿电容Cc可消除等效电容Ct上之部分电荷，以撷取有效的电容变化量，使得相应在输出端可得到放大的电压变化量dV，即可有效放大触控行为之电压变化量，进而可提高触控点位置检测的准确度，避免触控检测机制失效，提高触控检测灵敏度；ii)在固定的Vcpp，可调整补偿电容Cc值，以符合不同的等效电容Ct值应用；或者，在固定的补偿电容Cc，可调整Vcpp值，以符合不同的Ct值应用，适用范围广泛；iii)由于可有效放大触控行为之电压变化量，使得可提高信噪比，可降低触控面板内信号处理电路之要求，减少成本，同时可减少触控操作行为之误判，提高触控检测准确度和灵敏度。另外，互补式电容消除技术，可减少电容使用面积，利于设备轻薄小型化等。

本发明实施例还提供一种触控显示面板，包括触控面板以及上述任一实施例所述触控感测电路；其中，所述触控感测电路中所述比较器的反相输入端连接该触控面板的等效电容电路。关于该触控感测电路，可参考前述实施例中的详细描述，此处不再赘述。

具体的，在本发明的实施例中，所述等效电容电路为触控面板上的像素点对应的上下电极等效而成。

进一步的，本发明实施例还提供一种显示装置，包括上述任一实施例所述触控显示面板，具体可参考前述实施例。该显示装置可以包括但不限于是液晶显示装置、OLED显示装置、柔性显示装置等。

进一步的，本发明实施例还提供一种电子设备，包括上述实施例所述显示装置，具体可参考前述实施例中的描述。该电子设备可以包括但不限于手机、电脑和可穿戴设备等。

本发明实施例的上述触控显示面板、显示装置以及电子设备中，在等效电容侦测端设置补偿电容，并提供适合的预设驱动电压信号，可消除等效电容的储存电荷效应，只撷取等效电荷变化的电容变化量，这样可在比较器的输出端得到有效放大的电压变化量，进而提高触控点位置检测的准确度，避免触控检测机制失效，提高触控检测灵敏度。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

Claims

1.一种触控感测电路，其特征在于，该触控感测电路包括：

2.根据权利要求1所述触控感测电路，其特征在于，所述第一开关连接一时序信号产生电路，用以产生一预设时序信号并提供该预设时序信号至该第一开关。

3.根据权利要求2所述触控感测电路，其特征在于，所述比较器的同相输入端连接一参考电压提供电路。

4.根据权利要求1所述触控感测电路，其特征在于，所述转换电路为模数转换器。

5.根据权利要求1～4之一所述触控感测电路，其特征在于，所述补偿电容的电容值为预设固定值；所述预设驱动电压信号可调，且与所述等效电容电路的电容值相关。

6.根据权利要求1～4之一所述触控感测电路，其特征在于，所述补偿电容的电容值可调，且与所述等效电容电路的电容值相关；所述预设驱动电压信号恒定。

7.一种触控显示面板，其特征在于，包括触控面板以及权利要求1～6任一项所述触控感测电路；

8.根据权利要求7所述触控显示面板，其特征在于，所述等效电容电路为触控面板上的像素点对应的上下电极等效而成。

9.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求7或8所述触控显示面板。

10.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求9所述显示装置。