触控面板驱动器的制作方法

1.本发明涉及一种触控面板驱动器，且尤其是涉及一种可减低电路尺寸的触控面板驱动器。


背景技术：

2.随着电子科技的演进，现今的电子产品中配置触控面板的人机互动接口，已成为一种趋势。为了提升触控面板的精确度，一种所谓的负载效益免除驱动(load free drive)技术被提出。在负载效益免除驱动技术中，触控面板驱动器可提供一栅极驱动信号，并使栅极驱动信号可与触摸板所接收的感测信号产生同步的转态动作，来达成负载效益免除的效果。然而，在已知的技术领域中，为了提供上述的栅极驱动信号，需要很多的电路组件来完成。这样的建构方式，在应用到携带式电子装置中，常因受限于机构提供的有限尺寸，而发生的实施上的困难。


技术实现要素：

3.本发明是针对一种触控面板驱动器，可有效减少电路组件的数量。
4.根据本发明的实施例，触控面板驱动器包括电荷泵电路、第一电容、第二电容以及电压选择器。其中，上述电荷泵电路根据第一电压与第二电压以执行电荷泵操作来在第一节点上产生第一基准电压，以及在第二节点上产生第二基准电压，其中第一电压与第二电压不相同；上述第一电容耦接在第一节点与第三节点间；上述第二电容耦接在第三节点与第二节点间；以及上述电压选择器选择第一参考电压或第二参考电压以输出至第三节点，并在第三节点上产生模式电压。其中第一节点以及第二节点的其中之一被选择以输出栅极驱动信号。
5.基于上述，本发明的触控面板驱动器通过使电压选择器以及电荷泵电路共享第一电容以及电二电容，可有效减少所需要的电容数量，并可有效实现无负载驱动行为，以降低电路面积，并降低电路成本。
附图说明
6.图1示出本发明一实施例的触控面板驱动器的电路示意图；
7.图2示出本发明一实施例的触控面板驱动器的电路示意图；
8.图3示出本发明另一实施例的触控面板驱动器的电路示意图；
9.图4a、图4b示出本发明触控面板驱动器的工作时序图；
10.图5a示出本发明另一实施例的触控面板驱动器的电路示意图；
11.图5b示出本发明图5a的触控面板驱动器的实施方式的工作时序图。
12.附图标记说明
13.100、200、300、500：触控面板驱动器；
14.101、103、201、203、205、215、301、303、305、502、503、505：电容；
15.105、107、113、202、204、206、208、210、212、239：节点；
16.109、225、319、521：电荷泵电路；
17.111、237、321、525：电压选择器；
18.207、209、211、217、219、223、231、233、235：开关；
19.213、221：输出开关；
20.227、229：子电荷泵电路；
21.302、304、306、308、323、502、504、506、508、510、525：节点；
22.307、309、311、313、507、509、511、513、519：开关；
23.315、317、515、517：输出开关；
24.a1、a2、a3、a4：控制信号；
25.gout_1、gout_2：栅极驱动信号；
26.ph a1～ph a4、ph b1～ph b2、ph c1～ph c3、hiz：相位；
27.sx：触控检测信号；
28.t1～t3：时间区间；
29.tvch、tvcl：参考电压；
30.vgh、vgl：基准电压；
31.vmod_gate:模式电压；
32.vsp、vsn：电压。
具体实施方式
33.现将详细地参考本发明的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同元件符号在附图和描述中用来表示相同或相似部分。
34.请参照图1，图1示出本发明一实施例的触控面板驱动器的电路示意图。触控面板驱动器100包括电容101、电容103、电荷泵电路109以及电压选择器111。电容101耦接于在节点105与节点113之间。电容103耦接于在节点113与节点107之间。电荷泵电路109接收不相同的电压vsp和电压vsn，并基于电压vsp和电压vsn以执行电荷泵操作，来在节点105上产生基准电压vgh，以及在节点107产生基准电压vgl。其中，基准电压vgh和基准电压vgl并不相同。在本实施例中，电荷泵电路109可使电压vsp和电压vsn相互迭加以产生基准电压vgh以及基准电压vgl。其中，电压vsp可以为操作电压，电压vsn则可以为参考接地电压。
35.电压选择器111的输出端耦接于节点113。电压选择器111接收参考电压tvch以及参考电压tvcl，并可选择参考电压tvch或参考电压tvcl以输出至节点113。电压选择器111通过提供参考电压tvch或参考电压tvcl至节点113。
36.在动作的细节上，电压选择器111可交错提供参考电压tvch、tvcl至节点113上。基于电荷泵电路109提供至节点105上的基准电压vgh，通过电容101以及节点113上的电压变化，节点105上可产生以基准电压vgh加上参考电压tvcl为基准，具有参考电压tvch减去参考电压tvcl的振幅的触摸板的栅极驱动信号gout_1。在另一方面，基于电荷泵电路109提供至节点107的基准电压vgl，通过电容103以及节点113上的电压变化，节点107上可产生以基准电压vgl加上参考电压tvcl为基准，具有参考电压tvch减去参考电压tvcl的振幅的触摸板的栅极驱动信号gout_2。
37.栅极驱动信号gout_1以及gout_2的其中之一可被选择以提供至对应的触摸板。
38.值得一提的，触控面板驱动器100所提供的交流的栅极驱动信号gout_1以及gout_2，可与触摸板的感测端上接收的驱动信号同步转态，并可达到负载效应免除驱动(load free drive)的功效。
39.请参照图2，图2示出本发明一实施例的触控面板驱动器的电路示意图。触控面板驱动器200包括电容201、电容203、电荷泵电路225以及电压选择器237。电容201耦接于在节点206与节点239之间。电容203耦接于在节点239与节点210之间。电荷泵电路225接收不相同的电压vsp和电压vsn，并基于电压vsp和电压vsn以执行电荷泵操作，来在节点206上产生基准电压vgh，以及在节点212上产生基准电压vgl。其中，基准电压vgh和基准电压vgl并不相同。在本实施例中，电荷泵225可使电压vsp和电压vsn相互迭加以产生基准电压vgh以及基准电压vgl。其中，电压vsp可以为操作电压，电压vsn则可以为参考接地电压。
40.在本实施例中，电压选择器237之输出端耦接于节点239，并可利用开关231和开关233选择参考电压tvch或参考电压tvcl以输出至节点239，并在节点239上产生触摸板的模式电压vmod_gate。
41.在本实施例中，电荷泵电路225包括子电荷泵电路227以及子电荷泵229。子电荷泵电路227包括电容205、开关207、开关209、开关211以及输出开关213；开关207的一端用于接收电压vsp，另一端耦接至电容205的其中一端。开关209的一端用于接收电压vsn，另一端耦接至节点204。开关211的一端用于接收电压vsp，另一端耦接至节点204。输出开关213的一端耦接至节点202，另一端耦接至节点206。
42.此外，子电荷泵电路229包括电容215、开关217、开关219、开关221以及开关223。开关217的一端用于接收电压vsp，另一端耦接至节点208。开关219的一端用于接收电压vsn，另一端耦接至节点210。开关221的一端用于接收电压vsn，另一端耦接至节点208。开关223的一端耦接至节点210，另一端耦接至节点212。
43.在动作细节上，在子电荷泵电路227中，开关207、209可根据控制信号a1被导通(此时开关211、213可根据控制信号a3被断开)，并使电容205可根据电压vsp、vsn以进行充电。在本实施例中，电压vsp大于电压vsn，且电压vsn可等于参考接地电压。接着，开关207、209可根据控制信号a1被断开，并使开关211、213根据控制信号a3被导通，此时电容205耦接至节点204的端点可通过被导通的开关213以接收电压vsp并产生电荷泵效应。电容205耦接至节点206的端点上可对应产生基准电压vgh，其中基准电压vgh可以为电压vsp的两倍。
44.另外，通过被导通的开关213，基准电压vgh可被传送至节点206。
45.相类似的，在子电荷泵电路229中。开关217、219可根据控制信号a2被导通(此时开关221、223可根据控制信号a4被断开)，并使电容215可根据电压vsp、vsn以进行充电。接着，开关217、219可根据控制信号a2被断开，并使开关221、223根据控制信号a4被导通，此时电容215耦接至节点208的端点可通过被导通的开关221以接收电压vsn并产生电荷泵效应。电容215耦接至节点212的端点上可对应产生基准电压vgl。
46.电压选择器237包括开关231、开关233以及开关235。开关231的一端用于接收参考电压tvch，另一端耦接至节点239；开关233的一端用于接收参考电压tvcl，另一端耦接至节点239；开关235的一端接收参考接地电压gnd，另一端耦接至节点239。
47.在动作细节上，在执行负载效应免除驱动模式时，开关231与开关233可互补式地
交错的被导通及被断开；而在非负载效应免除驱动模式下，开关231与开关233被断开且开关235可被导通，并使节点239的电压为参考接地电压gnd。
48.当开关235被导通时(开关231、开关233被断开)，电压选择器237可提供参考接地电压gnd至节点239。此时，子电荷泵电路227、229可分别提供基准电压vgh、vgl至电容201、212，并分别使电容201、212执行充放电动作。在负载效应免除驱动模式下时，开关213、223可被断开。并且，电压选择器237可交错的选择参考电压tvch以及tvcl以做为模式电压vmode_gate。此时，节点206上所产生栅极驱动信号gout_1可具有基准电压vgh，并具有多个在参考电压tvch以及tvcl间转态的脉波。节点212上所产生栅极驱动信号gout_2则可具有基准电压vgl，并具有多个在参考电压tvch以及tvcl间转态的脉波。
49.请参照图3，图3示出本发明另一实施例的触控面板驱动器的电路示意图。触控面板驱动器300包括电容301、电容303、电荷泵电路319以及电压选择器321。电容301耦接于在节点302与节点323之间。电容303耦接于在节点323与节点304之间。电荷泵电路319会基于电压vsp和电压vsn以执行电荷泵操作，来在节点302上产生基准电压vgh，以及在节点304上的基准电压vgl。其中，基准电压vgh和基准电压vgl并不相同。在本实施例中，电荷泵319可使电压vsp和电压vsn相互迭加以分时产生基准电压vgh以及基准电压vgl。其中，电压vsp可以为操作电压，电压vsn则可以为参考接地电压。
50.在本实施例中，电压选择器321输出端耦接于节点323，并可选择参考电压tvch或参考电压tvcl以输出至节点323，并在节点323上产生触摸板的模式电压vmod_gate。
51.在本实施例中，节点323上的模式电压vmod_gate可通过电容301与基准电压vgh相耦合，以在节点302上产生栅极驱动信号gout_1，并通过电容303与基准电压vgl相耦合，以在节点304上产生栅极驱动信号gout_2。
52.与前述实施例不相同的，在本实施例中，电荷泵电路319包括电容305、开关307、开关309、开关311、开关313、输出开关315以及输出开关317。开关307的端用于接收电压vsp，另一端耦接至节点306。开关309的一端用于接收电压vsn，另一端耦接至节点306。开关311的一端用于接收电压vsn，另一端耦接至节点308。开关313的一端用于接收电压vsp，另一端耦接至节点308。输出开关315耦接在节点302与节点306之间。输出开关317则耦接在节点304与节点308之间。
53.在动作细节上，在触控面板驱动器300进入第一相位(phase)时，开关307与开关311可被导通，且使开关306、313以及输出开关315、317被断开，电容305可根据电压vsp、vsn来进行充电。接着，在触控面板驱动器300进入第二相位时，可使开关313和输出开关315变更为导通，并切断开关307、311，电荷泵电路319可在节点302上产生基准电压vgh。
54.另外，触控面板驱动器300在进入第一相位后可接续进入第三相位。在第三相位中，可使开关309和输出开关317变更为导通，并切断开关307、311，电荷泵电路319可在节点304上产生基准电压vgl。在此，触控面板驱动器300可依据设定顺序，重复的执行第一相位、第二相位以及第三相位的操作，相关细节可参照以下的图4a、图4b的实施例。
55.在本实施例中，电压选择器321可具有与图2实施例的电压选择器237具有相同的电路架构以及动作细节。电压选择器237可选择参考电压tvch、参考电压tvcl或参考接地电压gnd以提供模式电压vmode_gate，并通过电容301、303，经由耦合效应以在节点302、304上分别产生栅极驱动电压gout_1、gout_2。
56.以下请参照图3以及图4a及图4b，其中图4a及图4b示出本发明触控面板驱动器的多种实施方式的工作时序图。
57.在图4a中，触控面板驱动器300可操作在显示状态以及触控状态。在显示状态下，触控面板驱动器300可第一次的进入第一相位ph a1，并使电容305进行充电。接着，触控面板驱动器300可先第一次的进入第三相位ph c1，并在节点304上提供等于基准电压vgl的栅极驱动信号gout_2。相对应的，基于此时触控动作未被执行，对应的触控检测信号sx等于固定的电压值。
58.在其他实施例中，在第一相位ph a1后，触控面板驱动器300也可接续进入第二相位，并经以在节点302上提供等于基准电压vgh的栅极驱动信号gout_1。
59.在实际的操作上，触控面板驱动器300可在第一相位以及第二相位、第一相位以及第三相位间交错的切换，以有效的产生基准电压vgh以及vgl。
60.接着，进入触控状态。在时间区间t1中，触控面板驱动器300可第二次的进入第一相位ph a2或高阻抗相位hiz。其中在高阻抗相位下，触控面板驱动器300中的所有开关均被断开。在此时，触控面板驱动器300中的输出开关317、315可被断开。电压选择器321交错的选择参考电压tvch以及tvcl以产生模式电压vmode_gate。相对应的，触控面板驱动器300可在节点302上产生具有多个脉波的栅极驱动电压gout_1，并在节点304上产生具有多个脉波的栅极驱动电压gout_2。其中，栅极驱动电压gout_1上的脉波的电压介于参考电压tvch+基准电压vgh以及参考电压tvcl+基准电压vgh间，栅极驱动电压gout_2上的脉波的电压介于参考电压tvch+基准电压vgl以及参考电压tvcl+基准电压vgl间。
61.附带一提的，在触控期间，触控检测信号sx可具有多个脉波，触控检测信号sx上的多个脉波与栅极驱动电压gout_1以及gout_2的脉波的转态时间是同步的。
62.在触控期间结束后，触控面板驱动器300可重新进入显示期间，并可第三次进入第一相位ph a3及第一次的进入第二相位ph b1(或再次进入第三相位)。
63.在图4b中，触控面板驱动器300可操作在显示状态以及触控状态。在显示状态下，触控面板驱动器300可依序执行：第一次的进入第二相位ph b1、第一次的进入第一相位ph a1以及第一次的进入第三相位ph c1。触控面板驱动器300可在第三相位ph c1中，在节点304上提供等于基准电压vgl的栅极驱动信号gout_2，并在第二相位ph b1中，在节点304上提供等于基准电压vgh的栅极驱动信号gout_1。相对应的，基于此时触控动作未被执行，对应的触控检测信号sx等于固定的电压值。
64.接着，进入触控状态。在时间区间t2中，触控面板驱动器300可第二次的进入第一相位ph a2或高阻抗相位hiz。其中在高阻抗相位下，触控面板驱动器300中的所有开关均被断开。在此时，触控面板驱动器300中的输出开关317、315可被断开。电压选择器321交错的选择参考电压tvch以及tvcl以产生模式电压vmode_gate。相对应的，触控面板驱动器300可在节点302上产生具有多个脉波的栅极驱动电压gout_1，并在节点304上产生具有多个脉波的栅极驱动电压gout_2。
65.在触控期间结束后，触控面板驱动器300可重新进入显示期间，并依序第二次的进入第一相位ph a2、第二次的进入第二相位ph b2、第三次的进入第一相位ph a3以及第二次的进入第三相位ph c2，以使栅极驱动信号gout_1维持为基准电压vgh，并使栅极驱动信号gout_2维持为基准电压vgl。
66.请参照图5a，图5a示出本发明另一实施例的触控面板驱动器的电路示意图。触控面板驱动器500包括电容501、电容503、电荷泵电路519以及电压选择器523。触控面板驱动器500与触控面板驱动器300具有相类似的电路架构。相同的部分请参照图3实施例的说明，在此恕不重复说明。与图3实施例不相同的，电荷泵电路521包括电容505、开关507、开关509、开关511、开关513、输出开关515、输出开关517以及开关519。其中，开关519耦接在输出开关517以及节点506间。开关519断开时可用以阻隔节点506以及504。在触控期间，当节点506上的栅极驱动信号vglo被选择以提供至对应的触摸板时，通过切断开关519，可使节点504上的基准电压vgl不受到干扰。
67.以下请参照图5b，图5b示出本发明图5a的触控面板驱动器的实施方式的工作时序图。触控面板驱动器500可操作在显示状态以及触控状态。在显示状态下，触控面板驱动器500可依序的第一次进入第一相位ph a1、第一次进入第二相位ph b1、第二次进入第一相位ph a2以及第一次进入第三相位ph c1。触控面板驱动器500可在第三相位ph c1中，在节点506上提供等于基准电压vglo的栅极驱动信号gout_2，并在第二相位ph b1中，在节点502上提供等于基准电压vgh的栅极驱动信号gout_1。相对应的，基于此时触控动作未被执行，对应的触控检测信号sx等于固定的电压值。
68.接着，进入触控状态。在时间区间t3中，触控面板驱动器500可第二次进入第三相位ph c2。电压选择器523交错的选择参考电压tvch以及tvcl以产生模式电压vmode_gate。相对应的，触控面板驱动器500可在节点502上产生具有多个脉波的栅极驱动电压gout_1，并在节点506上产生具有多个脉波的栅极驱动电压gout_2。
69.值得注意的，在时间区间t3中，基于触控面板驱动器500处于第三相位ph c2，开关517可被导通并维持基准电压vgl的产生。在此时，开关519可对应被切断，并使节点506上的栅极驱动电压gout_2与基准电压vgl不会相互干扰。
70.在触控期间结束后，触控面板驱动器300可重新进入显示期间，并依序的第三次进入第一相位ph a3、第二次进入第二相位ph b2、第四次进入第一相位ph a4以及第三次进入第三相位ph c3，以使栅极驱动信号gout_1维持为基准电压vgh，并使栅极驱动信号gout_2维持为基准电压vglo。
71.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。