CN116301423A - 触控阵列读出电路及读出方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种触控阵列读出电路，包括交叉布置的m路RX电极线和n路TX电极线、m路DM‑RX电极线和m路补偿放大电路；RX电极线、DM‑RX电极线、补偿放大电路一一对应，且DM‑RX电极线与RX电极线在同一平面上、有间距地平行布置；补偿放大电路的输入端同时连接RX电极线与DM‑RX电极线并获取电荷量信号，补偿放大电路的输出端作为对输出信号并对外输出信号。本发明还公开了一种所述触控阵列读出电路的读出方法。本发明未改变现有触控阵列工艺，在保持现有工艺步骤及难度的情况下，通过创新的电路设计，较好地实现了触控读出电路在长时间工作后的信号补偿，不仅电路简单可靠，而且可靠性高、稳定性好且使用寿命长。

Description

触控阵列读出电路及读出方法
技术领域
本发明属于触控面板技术领域，具体涉及一种触控阵列读出电路及读出方法。
背景技术
随着经济技术的发展和人们生活水平的提高，触控面板/触控屏已经广泛应用于人们的生产和生活当中，给人们的生产和生活带来了无尽的便利。因此，保障触控面板/触控屏的稳定可靠运行，就成为了研究人员的研究重点之一。
目前，触控面板/触控屏一般采用的都是电容屏的方案；电容屏方案，通过检测屏幕下RX电极和和TX电极之间的电容改变所带来的电信号变化，从而实现触控检测。目前，现有的电容式触控屏的等效电路图如图1所示；现有的技术方案中，采用交叉布置的m路RX线和n路TX线，并通过检测RX(1)～RX(m)线上的电荷值，从而实现触控的检测。
但是，目前的这类技术方案，在触控面板长期工作后，在长期的电应力作用、封装层里渗透的水汽、氧气等，以及电化学作用，这些综合作用因素会使得ITO、或者其他触控的导电金属层发生氧化作用，从而使得线路的等效电阻变大，最终表现为触控屏变得灵敏度降低，甚至失灵。此外，在纳米银线的触控屏幕上，也类似地存在这种问题。尤其是大尺寸显示屏，由于屏幕尺寸大、线上RC延迟量大，由于触控电极的阻抗增加造成的失效效应尤其显著。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种可靠性高、稳定性好且使用寿命长的触控阵列读出电路。
本发明的目的之二在于提供一种所述触控阵列读出电路的读出方法。
本发明提供的这种触控阵列读出电路，包括交叉布置的m路RX电极线和n路TX电极线，还包括m路DM-RX电极线和m路补偿放大电路；一路RX电极线与一路DM-RX电极线、一路补偿放大电路对应，且DM-RX电极线与对应的RX电极线在同一平面上、有间距地平行布置；补偿放大电路的输入端同时连接RX电极线与DM-RX电极线，并获取对应的电荷量信号，补偿放大电路的输出端作为对应路的RX电极线的输出信号，并对外输出补偿后的触控阵列读出信号。
TX电极线的材料包括石墨烯、银纳米线和ITO；RX电极线的材料包括石墨烯、银纳米线和ITO；DM-RX电极线的材料包括石墨烯、银纳米线和ITO；同时，TX电极线、RX电极线、DM-RX电极线的材料相同或者不同。
所述的补偿放大电路包括运算放大器、补偿电容、第一切换开关和第二切换开关；运算放大器的输入反向端连接RX电极线；运算放大器的输入同相端通过第二切换开关连接参考电源，运算放大器的输入同相端同时通过第一切换开关连接DM-RX电极线；补偿电容的一端连接运算放大器的输出端，补偿电容的另一端连接运算放大器的输入反向端；正常工作时，第一切换开关断开，第二切换开关闭合，补偿放大电路检测RX电极线上的信号，并输出检测信号；补偿工作时，第一切换开关闭合，第二切换开关断开，补偿放大电路同时检测RX电极线上的信号和DM-RX电极线上的信号，并输出补偿后的检测信号。
所述的补偿放大电路包括运算放大器、补偿电容、第一切换开关和第二切换开关；运算放大器的输入同相端直接连接参考电源，运算放大器的输入反相端通过第一切换开关连接RX电极线，同时也通过第二切换开关连接DM-RX电极线；正常工作时，第一切换开关闭合，第二切换开关断开，补偿放大电路检测RX电极线上的信号，并输出检测信号；补偿工作时，第一切换开关和第二切换开关交替闭合，补偿放大电路交替检测RX电极线上的信号和DM-RX电极线上的信号，并输出补偿后的检测信号。
本发明还公开了一种所述触控阵列读出电路的读出方法，包括如下步骤：
S1.获取所述触控阵列读出电路的连接方式和工作模式；
S2.根据步骤S1获取的连接方式和工作模式，采用如下步骤计算得到补偿放大电路的输出信号：
正常工作时，采用如下算式计算得到补偿放大电路的输出信号：
Figure BDA0004100810370000031
式中VOUT为补偿放大电路的输出信号；QTP为补偿放大电路所对应的RX电极线上的信号电荷量；CFB为补偿电容的容值；
补偿工作时，采用如下算式计算得到补偿放大电路的输出信号：
Figure BDA0004100810370000032
式中VOUT为补偿放大电路的输出信号；QTP为补偿放大电路所对应的RX电极线上的信号电荷量；ΔQ为补偿放大电路所对应的DM-RX电极线上的信号电荷量；CFB为补偿电容的容值。
本发明提供的这种触控阵列读出电路及读出方法，未改变现有的触控阵列工艺，在保持现有的工艺步骤及难度的情况下，通过创新的电路设计，较好地实现了触控读出电路在长时间工作后的信号补偿，不仅电路简单可靠，而且可靠性高、稳定性好且使用寿命长。
附图说明
图1为现有的电容式触控屏的等效电路示意图。
图2为本发明的触控阵列读出电路的功能模块示意图。
图3为本发明的触控阵列读出电路的第一电路原理示意图。
图4为本发明的触控阵列读出电路的第二电路原理示意图。
图5为本发明的触控阵列读出电路的硬件布置示意图。
图6为本发明的读出方法的方法流程示意图。
具体实施方式
如图2所示为本发明的触控阵列读出电路的功能模块示意图：本发明提供的这种触控阵列读出电路，包括交叉布置的m路RX电极线和n路TX电极线，还包括m路DM-RX电极线和m路补偿放大电路；一路RX电极线与一路DM-RX电极线、一路补偿放大电路对应，且DM-RX电极线与对应的RX电极线在同一平面上、有间距地平行布置；补偿放大电路的输入端同时连接RX电极线与DM-RX电极线，并获取对应的电荷量信号，补偿放大电路的输出端作为对应路的RX电极线的输出信号，并对外输出补偿后的触控阵列读出信号。
具体实施时，TX电极线的材料包括石墨烯、银纳米线和ITO；RX电极线的材料包括石墨烯、银纳米线和ITO；DM-RX电极线的材料包括石墨烯、银纳米线和ITO；同时，TX电极线、RX电极线和DM-RX电极线的材料之间，相同或者不同均可。
如图3所示为本发明的触控阵列读出电路的第一电路原理示意图：在该实施例中，所述的补偿放大电路包括运算放大器(图中标示OP1)、补偿电容(图中标示CFB)、第一切换开关(图中标示S1)和第二切换开关(图中标示S2)；在该实施例中，仅画出了一路补偿放大电路，即为第一路补偿放大电路(连接第一路RX电极线，RX(1))；运算放大器的输入反向端连接RX电极线；运算放大器的输入同相端通过第二切换开关连接参考电源Vref，运算放大器的输入同相端同时通过第一切换开关连接DM-RX电极线；补偿电容的一端连接运算放大器的输出端，补偿电容的另一端连接运算放大器的输入反向端；
正常工作时，第一切换开关断开，第二切换开关闭合，补偿放大电路检测RX电极线上的信号，并输出检测信号；此时，运算放大器的输出以参考电源Vref的电平为参考，将RX电极线上的电荷量通过补偿电容CFB转换为输出电压
Figure BDA0004100810370000051
QTP为补偿放大电路所对应的RX电极线上的信号电荷量；CFB为补偿电容的容值；
补偿工作时，第一切换开关闭合，第二切换开关断开，补偿放大电路同时检测RX电极线上的信号和DM-RX电极线上的信号，并输出补偿后的检测信号；由于需要进行补偿，因此此时的RX电极线上的阻抗值是出现了异常的，即此时RX电极线上的阻抗值在长时间工作后增大了，此时输出信号输出电压VOUT相应就会变小，因此需要补偿；补偿时，将通过DM-RX电极线上的信号引入到运算放大器中，从而实现对输出电压VOUT的补偿；具体计算时，输出电压
Figure BDA0004100810370000052
其中QTP为补偿放大电路所对应的RX电极线上的信号电荷量(补偿工作时，该公式中的QTP是不准确的，因此其对应的值应该是低于正常工作时的QTP的)，ΔQ为补偿放大电路所对应的DM-RX电极线上的信号电荷量，CFB为补偿电容的容值。
如图4所示为本发明的触控阵列读出电路的第二电路原理示意图：所述的补偿放大电路包括运算放大器(图中标示OP1)、补偿电容(图中标示CFB)、第一切换开关(图中标示S1)和第二切换开关(图中标示S2)；运算放大器的输入同相端直接连接参考电源VREF，运算放大器的输入反相端通过第一切换开关连接RX电极线，同时也通过第二切换开关连接DM-RX电极线；
正常工作时，第一切换开关闭合，第二切换开关断开，补偿放大电路检测RX电极线上的信号，并输出检测信号；此时，运算放大器的输出以参考电源Vref的电平为参考，将RX电极线上的电荷量通过补偿电容CFB转换为输出电压
Figure BDA0004100810370000061
QTP为补偿放大电路所对应的RX电极线上的信号电荷量；CFB为补偿电容的容值；该实施例的正常工作过程，与图3所对应的实施例的正常工作过程相同；
补偿工作时，第一切换开关和第二切换开关交替闭合，补偿放大电路交替检测RX电极线上的信号和DM-RX电极线上的信号，并输出补偿后的检测信号；由于需要进行补偿，因此此时的RX电极线上的阻抗值是出现了异常的，即此时RX电极线上的阻抗值在长时间工作后增大了，此时输出信号输出电压VOUT相应就会变小，因此需要补偿；补偿时，将通过DM-RX电极线上的信号引入到运算放大器中，从而实现对输出电压VOUT的补偿；实施时，通过将第一切换开关和第二切换开关交替闭合(在交替闭合时，要求第一切换开关和第二切换开关的驱动信号严格互斥，即严格要求第一切换开关和第二切换开关不能够同时闭合)；具体计算时，输出电压
Figure BDA0004100810370000062
其中QTP为补偿放大电路所对应的RX电极线上的信号电荷量(补偿工作时，该公式中的QTP是不准确的，因此其对应的值应该是低于正常工作时的QTP的)，ΔQ为补偿放大电路所对应的DM-RX电极线上的信号电荷量，CFB为补偿电容的容值。
如图5所示为本发明的触控阵列读出电路的硬件布置示意图：其中，图5(a)为俯视视角的示意图，图5(b)为主视视角的示意图；本发明提供的这种触控阵列读出电路，其中所增加的DM-RX电极线与对应的RX电极线在同一平面上、有间距地平行布置；具体实施时，DM-RX电极线的宽度可以与RX电极线一样，或者按照一定的比例进行缩减。
如图6所示为本发明的读出方法的方法流程示意图：本发明提供的这种所述触控阵列读出电路的读出方法，包括如下步骤：
S1.获取所述触控阵列读出电路的连接方式和工作模式；
S2.根据步骤S1获取的连接方式和工作模式，采用如下步骤计算得到补偿放大电路的输出信号：
正常工作时，采用如下算式计算得到补偿放大电路的输出信号：
Figure BDA0004100810370000071
式中VOUT为补偿放大电路的输出信号；QTP为补偿放大电路所对应的RX电极线上的信号电荷量；CFB为补偿电容的容值；
补偿工作时，采用如下算式计算得到补偿放大电路的输出信号：
Figure BDA0004100810370000072
式中VOUT为补偿放大电路的输出信号；QTP为补偿放大电路所对应的RX电极线上的信号电荷量；ΔQ为补偿放大电路所对应的DM-RX电极线上的信号电荷量；CFB为补偿电容的容值。

Claims (5)

1.一种触控阵列读出电路，包括交叉布置的m路RX电极线和n路TX电极线，其特征在于还包括m路DM-RX电极线和m路补偿放大电路；一路RX电极线与一路DM-RX电极线、一路补偿放大电路对应，且DM-RX电极线与对应的RX电极线在同一平面上、有间距地平行布置；补偿放大电路的输入端同时连接RX电极线与DM-RX电极线，并获取对应的电荷量信号，补偿放大电路的输出端作为对应路的RX电极线的输出信号，并对外输出补偿后的触控阵列读出信号。
2.根据权利要求1所述的触控阵列读出电路，其特征在于TX电极线的材料包括石墨烯、银纳米线和ITO；RX电极线的材料包括石墨烯、银纳米线和ITO；DM-RX电极线的材料包括石墨烯、银纳米线和ITO；同时，TX电极线、RX电极线、DM-RX电极线的材料相同或者不同。
3.根据权利要求1或2所述的触控阵列读出电路，其特征在于所述的补偿放大电路包括运算放大器、补偿电容、第一切换开关和第二切换开关；运算放大器的输入反向端连接RX电极线；运算放大器的输入同相端通过第二切换开关连接参考电源，运算放大器的输入同相端同时通过第一切换开关连接DM-RX电极线；补偿电容的一端连接运算放大器的输出端，补偿电容的另一端连接运算放大器的输入反向端；正常工作时，第一切换开关断开，第二切换开关闭合，补偿放大电路检测RX电极线上的信号，并输出检测信号；补偿工作时，第一切换开关闭合，第二切换开关断开，补偿放大电路同时检测RX电极线上的信号和DM-RX电极线上的信号，并输出补偿后的检测信号。
4.根据权利要求1或2所述的触控阵列读出电路，其特征在于所述的补偿放大电路包括运算放大器、补偿电容、第一切换开关和第二切换开关；运算放大器的输入同相端直接连接参考电源，运算放大器的输入反相端通过第一切换开关连接RX电极线，同时也通过第二切换开关连接DM-RX电极线；正常工作时，第一切换开关闭合，第二切换开关断开，补偿放大电路检测RX电极线上的信号，并输出检测信号；补偿工作时，第一切换开关和第二切换开关交替闭合，补偿放大电路交替检测RX电极线上的信号和DM-RX电极线上的信号，并输出补偿后的检测信号。
5.一种权利要求1～4之一所述的触控阵列读出电路的读出方法，包括如下步骤：
S1.获取权利要求1～4之一所述触控阵列读出电路的连接方式和工作模式；
S2.根据步骤S1获取的连接方式和工作模式，采用如下步骤计算得到补偿放大电路的输出信号：
正常工作时，采用如下算式计算得到补偿放大电路的输出信号：
Figure FDA0004100810360000021
式中VOUT为补偿放大电路的输出信号；QTP为补偿放大电路所对应的RX电极线上的信号电荷量；CFB为补偿电容的容值；
补偿工作时，采用如下算式计算得到补偿放大电路的输出信号：
Figure FDA0004100810360000022
式中VOUT为补偿放大电路的输出信号；QTP为补偿放大电路所对应的RX电极线上的信号电荷量；ΔQ为补偿放大电路所对应的DM-RX电极线上的信号电荷量；CFB为补偿电容的容值。
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