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CN110688034A - 触控结构、触控装置及触控结构的驱动方法 - Google Patents

触控结构、触控装置及触控结构的驱动方法 Download PDF

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CN110688034A CN201910958696.1A CN201910958696A CN110688034A CN 110688034 A CN110688034 A CN 110688034A CN 201910958696 A CN201910958696 A CN 201910958696A CN 110688034 A CN110688034 A CN 110688034A
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Abstract

本发明提供一种触控结构包括多个自电容式的触控电极、多个辅助电极以及驱动电路。所述驱动电极用于驱动所述触控电极并根据所述触控电极的自电容的变化以确定触控位置。所述驱动电路还被配置为用与所述触控电极相同的驱动信号来驱动所述辅助电极。本发明还提供一种触控装置以及一种触控结构的驱动方法。

Description

触控结构、触控装置及触控结构的驱动方法
技术领域
本发明涉及触控技术领域，尤其涉及一种触控结构、应用该触控结构的触控装置及该触控结构的驱动方法。
背景技术
自容式触控装置中，当导电物体(如手指)接近触控电极时，触控电极的自电容为手指对地的电容及触控电极对地的电容并联的结果。
然而，触控电极对地的电容常常因环境的影响而非一固定值，例如触控装置因人手握的方式不同、行径的环境不同、附近电路信号的电磁辐射的干扰等都会使触控电极对地的电容的值不断变化，形成驱动电路(触控芯片)接收的信号的噪声之一，影响手指对地的电容的值侦测的精确度，同时因为较大的噪声而必须将判断触控信号的阈值提高而造成灵敏度变差。
发明内容
本发明一方面提供一种触控结构，其包括：
绝缘层，包括相对的第一表面和第二表面；
触控电极层，位于所述第一表面，所述触控电极层包括间隔且绝缘设置的多个自电容式的触控电极；
辅助电极层，位于所述第二表面，所述辅助电极层包括间隔且绝缘设置的多个辅助电极；以及
驱动电路，用于驱动所述触控电极，检测所述触控电极的自电容的变化，并根据所述自电容的变化以确定触控位置；
其中，所述驱动电路还被配置为用与所述触控电极相同的驱动信号来驱动所述辅助电极。
在触控结构中，通过设置与单层自电容式的触控电极绝缘间隔设置的辅助电极，并通过用与触控电极相同的驱动信号来驱动辅助电极，使得驱动电路读取的触控电极的自电容不包括触控电极与地之间的电容，进而可以减小环境对触控电极的自电容的干扰，降低了噪声，从而提高信噪比以及触控的灵敏度。
本发明另一方面还提供一种触控装置，其包括上述的触控结构，所述触控结构用于供使用者触摸以实现触控感测操作。
由于该触控装置采用上述的触控结构，其相应具有高的信噪比以及触控的灵敏度。
本发明再一方面还提供上述触控结构的驱动方法，其包括：
所述触控电极和所述辅助电极同时被所述驱动电路施加相同的驱动信号；以及
所述驱动电路通过检测所述触控电极的自电容的变化以确定触控位置。
该触控结构的驱动方法，检测的触控电极的自电容不包括触控电极与地之间的电容，进而可以减小环境对触控电极的自电容的干扰，降低了噪声，从而提高了信噪比以及触控的灵敏度。
附图说明
图1为本发明第一实施例的触控结构的俯视图。
图2为图1所示的触控结构的仰视图。
图3为图1沿剖面线III-III剖开的剖视图。
图4为图1所示的触控结构的驱动原理图。
图5为本发明第二实施例的触控结构的平面示意图。
图6为图5沿剖面线VI-VI剖开的示意图。
图7为本发明第三实施例的触控结构的平面示意图。
图8为图7沿剖面线VIII-VIII剖开的示意图。
图9为本发明第一实施例的触控装置的剖面示意图。
图10为本发明第二实施例的触控装置的剖面示意图。
主要元件符号说明
Figure BDA0002228209510000031
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
触控结构：
第一实施例
如图1所示，触控结构10包括绝缘层120、触控电极层110、多条第一引线15、多条第二引线17以及驱动电路140。绝缘层120具有第一表面120a。触控电极层110和多条第一引线15位于绝缘层120的第一表面120a。触控电极层110包括间隔且绝缘设置的多个自电容式的触控电极11。多个触控电极11呈矩阵排布，沿第一方向X排布成多行，沿第二方向Y排布成多列，第一方向X与第二方向Y交叉。每个触控电极11通过一条第一引线15电性连接至驱动电路140。其中，与每列内的触控电极11电性连接的第一引线15不等长。沿第一方向X上，第一引线15的长度逐渐减短。每一第一引线15电性连接一个触控电极11后，先沿第一方向X延伸，然后再沿第二方向Y延伸至与驱动电路140连接。于其他实施例中，电性连接第一行的触控电极11的第一引线15也可以沿触控结构10的周边走线，而非是在相邻的两列触控电极11之间走线。
如图2所示，触控结构10还包括辅助电极层130。绝缘层120具有与第一表面120a相对的第二表面120b。辅助电极层130和多条第二引线17位于第二表面120b。辅助电极层130包括间隔且绝缘设置的多个辅助电极13。多个辅助电极13呈矩阵排布，沿第一方向X排布成多行，沿第二方向Y排布成多列。每个辅助电极13通过一条第二引线17电性连接至驱动电路140。其中，与每列内的辅助电极13电性连接的第二引线17不等长。沿第一方向X上，第二引线17的长度逐渐减短。每一第二引线17电性连接一个辅助电极13后，先沿第一方向X延伸，然后再沿第二方向Y延伸至与驱动电路140连接。于其他实施例中，电性连接第一行的辅助电极13的第二引线17也可以沿触控结构10的周边走线，而非是在相邻的两列辅助电极13之间走线。
如图1和图2所示，触控电极11的数量、位置与辅助电极13的数量、位置为一一对应的。其中，辅助电极13与触控电极11的形状均为矩形。于其他实施例中，辅助电极13与触控电极11的形状亦可以为菱形、锯齿形状或三角形等。
如图3所示，每一个触控电极11对应一个辅助电极13，且每一个触控电极11在绝缘层120上的投影和与其对应的辅助电极13在绝缘层120上的投影完全重叠。于一实施例中，触控电极层110和辅助电极层130的材料可以为氧化铟锡、金属网格、纳米银、石墨烯、铜或铝等金属单质、或金属合金等导电材料。
于一实施例中，绝缘层120为复合基材。复合基材可以为聚碳酸酯(polycarbonate，PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymeric methyl methacrylate，PMMA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene glycol terephthalate，PET)或透明聚酰亚胺(Colorless Polymide，CPI)等。于另一实施例中，绝缘层120还可以为空气，以实现悬浮触控。
于一实施例中，绝缘层120的厚度可以为20um、50um、1mm、1.2mm、5mm、10mm、15mm等，辅助电极13和触控电极11例如可以为边长为20mm、60mm等的正方形。
于一实施例中，触控电极层110的外层还可以设置非导体的保护层，以保护触控电极11避免触控电极11氧化或被导电物体(如，手指)刮伤。同样，辅助电极层130的外层还可以设置非导体的保护层，以保护辅助电极13避免辅助电极13氧化或被导电物体(如，手指)刮伤。
触控结构10中，多个触控电极11构成单层自容式触控电极，驱动电路140用于驱动触控电极11，检测触控电极11的自电容的变化，并根据该自电容的变化以确定触控位置。例如，当对应触控结构10的某一触控电极11的位置有导电物体(例如手指)触摸时，该区域的触控电极11的自电容感应信号出现差异，该电容感应信号经驱动电路140处理、换算即可得到触摸点的相对位置。
于一实施例中，驱动电路140还被配置为用与触控电极11相同的驱动信号来驱动辅助电极13，但不用于读取辅助电极13的信号。即，驱动电路140以相同的驱动信号驱动触控电极11以及与触控电极11相对应的辅助电极13，但是驱动电路140仅读取触控电极11的自电容的变化，而不会读取辅助电极13的信号。触控位置的判断仅与触控电极11的信号有关，而与辅助电极13的信号无关。于一实施例中，驱动电路140可以为触控芯片。
如图4所示，在触控时间段，驱动电路140以相同的驱动信号(例如，方形波)驱动触控电极11和辅助电极13。当导电物体(例如，手指)接近触控电极11时，触控电极11的自电容C为手指对地的电容Cf及触控电极11和辅助电极13之间的电容C1二者并联的结果，即C＝Cf+C1。辅助电极13的信号为辅助电极13对地的电容C2。其中，辅助电极13对地的电容C2常常因环境的影响而非一固定值，例如应用触控结构10的触控装置因人手握的方式不同、行径的环境不同、附近电路信号的电磁辐射的干扰等都会使辅助电极13对地的电容C2的值不断变化，形成驱动电路140接收的信号的噪声之一，影响触控电极11的自电容的值侦测的精确度，同时因为较大的噪声而必须将判断触控信号的阈值提高而造成灵敏度变差。
触控结构10中，驱动电路140仅读取触控电极11的自电容C(即，Cf+C1)，而不读取辅助电极13的信号C2，即辅助电极13的信号C2不属于触控电极11的自电容C的一部分；而且，触控结构10中，由于辅助电极13和触控电极11接收到的驱动信号为完全相同的，使得在任何时间，触控电极11和与其对应的辅助电极13处于等电位状态。即，在任何时间，触控电极11和与其对应的辅助电极13之间的电压差为零，触控电极11和与其对应的辅助电极13之间的电容C1为零。因此，驱动电路140侦测到的触控电极11的自电容C＝Cf+C1＝Cf+0＝Cf。即，触控结构10中，驱动电路140读取的触控电极11的自电容C完全为手指对地的电容Cf，而不包括辅助电极13对地的电容C2这一噪声的成分。因此，触控结构10之驱动电路140读取的完全为手指对地的电容的变化，而不包括辅助电极13对地的电容这一噪声，使得辅助电极13对地的电容不会影响自电容的检测结果，触控结构10具有更高的精确度。另，由于触控结构10之驱动电路140读取的信号中噪声变小了，可以将判断触控信号的阈值降低，进而触控结构10亦具有更高的灵敏度。
第二实施例
如图5和图6所示，触控结构20与第一实施例的触控结构10的区别在于：第一实施例中，每一个触控电极11在绝缘层120上的投影和与其对应的辅助电极13在绝缘层120上的投影完全重叠；第二实施例中，每一个触控电极11在绝缘层120上的投影和与其对应的辅助电极13在绝缘层120上的投影部分重叠，每一触控电极11的面积小于其对应的辅助电极13的面积，每一触控电极11在绝缘层120上的投影完全落入其对应的辅助电极13在绝缘层120上的投影范围内。
第三实施例
如图7和图8所示，触控结构30与第一实施例的触控结构10的区别在于：第一实施例中，每一个触控电极11在绝缘层120上的投影和与其对应的辅助电极13在绝缘层120上的投影完全重叠；第三实施例中，每一个触控电极11在绝缘层120上的投影和与其对应的辅助电极13在绝缘层120上的投影部分重叠，每一触控电极11的面积大于其对应的辅助电极13的面积，每一触控电极11在绝缘层120上的投影完全覆盖其对应的辅助电极13在绝缘层120上的投影。
本发明一实施例中，还提供触控结构10(20、30)的驱动方法。该驱动方法包括在触控时间段，驱动电路140以自电容的方式扫描多个触控电极11，并通过检测触控电极11的自电容的变化以确定触控位置。其中，驱动电路140向一触控电极11施加驱动信号时，与该正在被驱动的触控电极11相对应的辅助电极13同时被驱动电路140施加相同的驱动信号，但是驱动电路140不读取辅助电极13的信号。该驱动方法中，驱动电路140读取的完全为导电物体(如，手指)对地的电容的变化，而不包括辅助电极13对地的电容这一噪声，使得辅助电极13对地的电容不会影响自电容的检测结果，使得读取的触控结构10(20、30)的信号具有更高的精确度。另，由于触控结构10(20、30)之驱动电路140读取的信号中噪声变小了，可以将判断触控信号的阈值降低，进而使得读取的触控结构10(20、30)的信号具有更高的灵敏度。
触控装置：
第一实施例
如图9所示，触控装置100包括盖板40、显示面板50以及设置于盖板40与显示面板50之间的触控结构10(20、30)。触控电极层110位于盖板40靠近显示面板50的表面，辅助电极层130相交于触控电极层110更靠近显示面板50。即，盖板40和触控结构10(20、30)可以组合构成一体式触控面板(One Glass Sloution，OGS)。
显示面板50用于显示图像。触控结构10(20、30)用于供使用者触摸以实现触控感测操作。当盖板40上对应触控结构10(20、30)的位置有导电物体(例如手指)触摸时，该区域的自电容感应信号出现差异，该电容感应信号经处理，换算即可得到触摸点的相对位置。于一实施例中，显示面板50可以为液晶显示面板、微型发光二极管(Light Emitting Diode，LED)显示面板或有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode，OLED)显示面板等。触控装置100可以为手机、平板电脑、笔记本电脑、导航仪等。
第二实施例
如图10所示，触控装置200包括盖板40、位于盖板40一侧的显示面板50。触控结构10(20、30)内嵌于显示面板50中。即，触控装置200采用In Cell触控技术。显示面板50用于显示图像。触控结构10(20、30)用于供使用者触摸以实现触控感测操作。当盖板40上对应触控结构10(20、30)的位置有导电物体(例如手指)触摸时，该区域的自电容感应信号出现差异，该电容感应信号经处理，换算即可得到触摸点的相对位置。
显示面板50可以为液晶显示面板、微型发光二极管显示面板或有机发光二极管显示面板等。例如，当显示面板50为液晶显示面板时，显示面板50可包括阵列基板(图未示)和彩色滤光片基板(图未示)，触控结构10(20、30)可内嵌于阵列基板中。触控装置200可以为手机、平板电脑、笔记本电脑、导航仪等。
第三实施例
触控结构10(20、30)不限于用于具有显示功能的触控装置中。例如，其可以用于触控旋钮等，以提高触控旋钮的灵敏度。
以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种触控结构，其特征在于，包括：
绝缘层，包括相对的第一表面和第二表面；
触控电极层，位于所述第一表面，所述触控电极层包括间隔且绝缘设置的多个自电容式的触控电极；
辅助电极层，位于所述第二表面，所述辅助电极层包括间隔且绝缘设置的多个辅助电极；以及
驱动电路，用于驱动所述触控电极，检测所述触控电极的自电容的变化，并根据所述自电容的变化以确定触控位置；
其中，所述驱动电路还被配置为用与所述触控电极相同的驱动信号来驱动所述辅助电极。
2.如权利要求1所述的触控结构，其特征在于，每一个所述触控电极对应一个所述辅助电极。
3.如权利要求2所述的触控结构，其特征在于，每一个所述触控电极在所述绝缘层上的投影和与其对应的所述辅助电极在所述绝缘层上的投影至少部分重叠。
4.如权利要求3所述的触控结构，其特征在于，所述辅助电极的形状与所述触控电极的形状相同。
5.如权利要求1所述的触控结构，其特征在于，所述绝缘层为复合基材或空气。
6.如权利要求1所述的触控结构，其特征在于，所述触控电极层和所述辅助电极层的材料为铟锡氧化物、金属网格、纳米银线、石墨烯、碳纳米管、铜或铝。
7.一种触控装置，其特征在于，包括如权利要求1至6中任意一项所述的触控结构，所述触控结构用于供使用者触摸以实现触控感测操作。
8.如权利要求7所述的触控装置，其特征在于，还包括用于显示图像的显示面板。
9.如权利要求8所述的触控装置，其特征在于，所述触控结构内嵌于所述显示面板中。
10.一种如权利要求1至6所述的触控结构的驱动方法，其包括：
所述触控电极和所述辅助电极同时被所述驱动电路施加相同的驱动信号；以及
所述驱动电路通过检测所述触控电极的自电容的变化以确定触控位置。
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