CN101776813A - 触摸液晶显示装置及触摸识别方法 - Google Patents
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Abstract
一种触摸液晶显示装置及触摸识别方法。所述触摸识别方法包括：施加驱动信号于触摸液晶显示屏的驱动源层上；获取触摸液晶显示屏的触控按键层上的感应信号；将所获取的感应信号与感应信号的参照信号进行幅值比较；当所获取的感应信号相对于感应信号的参照信号的幅值变化超过阈值时，将感应信号对应的触控按键层上的相应触控按键识别为被触摸按键。所述触摸液晶显示装置及触摸识别方法具有较强的抗噪性能。
Description
技术领域
本发明涉及液晶显示领域，特别涉及触摸液晶显示装置及触摸识别方法。
背景技术
电容式触摸按键的历史久远，最早的电容式触摸按键采用铜等金属作为电极材料，制作在印刷电路板(PCB)上。近年来，采用氧化锡铟(ITO)透明导电薄膜制作的电容式触摸按键开始出现，由于它的透明特性，可以直接做到显示屏表面，因此提供了更好的用户交互界面。由此衍生出一种数字触摸按键式触控面板。相比传统的投射电容式触控面板，数字触摸按键式触控面板只需一层氧化锡铟薄膜，因而具有成本低，应用方式灵活等优点，在手机，数码相框等电子产品中都可以得到很好的应用。
目前，传统的按键式触摸液晶屏都是将触摸屏与液晶显示屏分开制造然后通过组装的方式制作在一起。这样势必增加液晶显示屏厚度，由于增加了若干层透明玻璃或薄膜，显示透光率以及对比度也会明显下降。并且，这种做法成本也较高。
另外，传统电容式触摸屏大都采用自电容(self capacitance)检测技术来进行触摸识别，在对抗液晶显示屏内部噪声方面比较弱。
发明内容
本发明解决现有技术的触摸液晶显示装置抗噪性能较弱的问题。
为解决上述问题，本发明提供一种触摸液晶显示装置，包括：控制单元、触摸液晶显示屏以及触摸识别单元，所述触摸液晶显示屏包括上基板、与上基板相对的下基板以及所述上下基板间的液晶层，其中所述上基板至少包括：驱动源层和驱动源层上的触控按键层，其中，
所述触摸识别单元与所述触控按键层相连，获取触控按键层上的感应信号，当所获取的触控按键层上的感应信号的幅值变化超过阈值时，将感应信号对应的触控按键层上的相应触控按键识别为被触摸按键。
本发明还提供一种触控识别方法，包括：施加驱动信号于触摸液晶显示屏的驱动源层上，还包括：
获取触摸液晶显示屏的触控按键层上的感应信号；
将所获取的感应信号与感应信号的参照信号进行幅值比较；
当所获取的感应信号相对于感应信号的参照信号的幅值变化超过阈值时，将感应信号对应的触控按键层上的相应触控按键识别为被触摸按键。
与现有技术相比，上述公开的触摸液晶显示装置及触摸识别方法具有以下优点：通过检测从摸液晶显示屏的触控按键层上获取的感应信号的幅值变化，，来识别触摸液晶显示屏被触摸时的按键位置。由于驱动源层和触控按键层之间具有电容，因而即使驱动源层上的寄生电容很大，仍可以从触控按键层检测到足够大的感应信号变化来进行触摸识别，因而抑制液晶显示屏内部噪声的能力较强。
附图说明
图1是本发明触摸液晶显示装置的一种实施例示意图；
图2是图1所示触摸液晶显示屏中触控氧化锡铟层的一种实施例示意图；
图3是图1所示触摸液晶显示装置中触摸识别单元的一种实施例示意图；
图4是本发明触摸识别方法的一种实施方式示意图；
图5是电荷放大器与触控氧化锡铟层连接的一种实施例示意图；
图6是本发明触摸液晶显示装置实施例的等效触摸识别电路简化示意图；
图7是电荷放大器触摸前后的输入电流和输出电压示意图。
具体实施方式
本发明触摸液晶显示装置的一种实施方式可以包括：控制单元、触摸液晶显示屏以及触摸识别单元。
其中，参照图1所示，所述触摸液晶显示屏20可以包括：上基板、与上基板相对的下基板以及上下基板之间的液晶层。
所述上基板包括：保护层112、保护层112上的上偏光片111、上偏光片111上的触控氧化锡铟层110、触控氧化锡铟层110上的上玻璃基板109、上玻璃基板109上的滤光片108、滤光片108上的上氧化锡铟层107。
所述下基板包括：背光模块101，背光模块101上的下偏光片102，下偏光片102上的下玻璃基板103，下玻璃基板103上的薄膜晶体管(TFT)层104，薄膜晶体管层104上的下氧化锡铟(ITO)层105。
而所述液晶层106位于下基板的下氧化锡铟层105和上基板的上氧化锡铟层107之间，所述上氧化锡铟层107作为液晶层106的公共电极层，所述下氧化锡铟层105作为液晶层106的像素电极层。
其中，所述触控氧化锡铟层110作为触控按键层。参照图2所示，通过例如刻蚀的方法将所述触控氧化锡铟层划分成若干个触控按键202。每个触控按键202对应一条按键连线203。所述按键连线203材料也可以是氧化锡铟，可以通过例如刻蚀的方法与所述触控按键202一同形成。
所述触控按键202的形状并不限定为图2中所示的方形，也可以是例如圆形、矩形、椭圆、三角形、菱形、平行四边形、正方形等其他形状，并且各个触控按键的形状和大小可以相同也可以不同。如，部分触控按键是圆形，部分按键是方形；部分按键是较大按键，部分按键是相对较大按键的较小按键。并且，所述触控按键202的排列方式也并不限定为图2中所示，也可采用其他常规的排列方式。所述触控按键的分布密度可以均匀也可以不均匀，具体分布情况根据需要设置。
此处对所述触控氧化锡铟层110的形成过程简单举例说明，但并非用以限定该刻蚀过程：首先，在上玻璃基板109上形成氧化锡铟层；接着，在所述氧化锡铟层上形成光阻层；然后，经过曝光、显影，使得光阻层形成如图2所示触控按键排布及按键连线图形；然后，以所述光阻层为掩模，蚀刻所述氧化锡铟层，形成图2所示的触控氧化锡铟层。
继续参照图1所示，其中，所述控制单元10在所述上氧化锡铟层107上施加驱动信号，本例中由于是将整层上氧化锡铟层107作为驱动源，因而所述上氧化锡铟层107可视为驱动源层。
而所述触摸识别单元30与触控氧化锡铟层110相连，并且可选地，与所述上氧化锡铟层107相连。
所述触摸识别单元30当获取相应的启动信号启动后，获取触摸液晶显示屏的触控按键层上的感应信号，当所获取的感应信号的幅值变化超过阈值时，将感应信号对应的所述触控氧化锡铟层110上的相应触控按键识别为被触摸按键。
在一个实施例中，所述驱动信号可以为交流方波电压，例如每隔50微秒，由所述控制单元10向作为驱动源层的上氧化锡铟层107施加交流方波电压，初始时刻发送第一个交流方波电压，50微秒后发送第二个交流方波电压，100微秒后发送第三个交流方波电压......
其中，结合图1、图2和图3所示，所述触摸识别单元30可以包括：
感应信号获取单元301′，通过所述触摸液晶显示屏20上的按键连线203与所述触控按键202相连，获取所连接的触控按键202上的感应信号；
幅值比较单元303′，与所述感应信号获取单元301′相连，将所述感应信号获取单元301′获得的感应信号与感应信号的参照信号进行幅值比较；
按键识别单元304′，当所获取的感应信号相对于感应信号的参照信号的幅值变化超过阈值时，将感应信号获取单元301′相连的触控按键202识别为被触摸按键。
可选地，所述触摸识别单元还可以包括存储单元302′，用于存储感应信号的参照信号。所述存储单元302′既可以如图3所示的独立于幅值比较单元303′，也可以是幅值比较单元303′的一部分。
其中，所述感应信号的参照信号，可以是预先设置并写入存储单元302′的、与未触摸时的感应信号波形相似的信号。
所述感应信号的参照信号，也可以是触摸液晶显示装置启动时，由感应信号获取单元301′从所述触摸液晶显示屏20上的触控按键层110上获取，并写入存储单元302′的感应信号。
其中，所述阈值可以通过一些事先的实验获得，例如选取一些触控按键，对每一个触控按键，分别测量其未被触摸时以及被触摸时的感应信号，然后对每一个触控按键相应的差值进行统计分析，来获得所述阈值。
另外，所述感应信号获取单元301′可以包括：放大器，用于将所获取的感应信号放大。所述放大器可以为电荷放大器。
此外，所述感应信号获取单元301′还可以包括：减噪器，用于消除或减弱整个触摸液晶显示装置的寄生电容引起的噪声影响，从而使得所获取的感应信号更容易被识别。所述减噪器可以为电容。
参照图4所示，本发明触摸识别方法的一种实施方式，包括：
步骤s1，施加驱动信号于触摸液晶显示屏的驱动源层上；
步骤s2，获取触摸液晶显示屏的触控按键层上的感应信号；
步骤s3，将所获取的感应信号与感应信号的参照信号进行幅值比较；
步骤s4，当所获取的感应信号相对于感应信号的参照信号的幅值变化超过阈值时，将感应信号对应的触控按键层上的相应触控按键识别为被触摸按键。
在一个实施例中，所述施加驱动信号于触摸液晶显示屏的驱动源层上包括：向所述驱动源层施加交流方波电压。所述向驱动源层施加交流方波电压进一步包括：每隔50微秒向驱动源层施加交流方波电压。
在另一个实施例中，在获取感应信号后，也可以先将其放大，再进行幅值比较。
为了更清楚地说明上述举例触摸液晶显示装置以及触摸识别方法，下面通过等效电路的方法予以进一步说明。
参照图5所示，上述感应信号获取单元包括：作为减噪器的电容309以及作为放大器的电荷放大器205。
其中，电容309的一端通过触控氧化锡铟层上的其中一条按键连线203与相应的触控按键202相连。如上所述，电容309用于消除或减弱整个触摸液晶显示装置的寄生电容。例如，所述寄生电容可能是由于触控按键202相对于大表面区域(例如薄膜晶体管层104)或整个装置的地电势产生的。所述电容309的存在可以减少由于寄生电容而产生的噪声，使获取的感应信号更容易识别。
而电容309的另一端与电荷放大器205的反相输入端相连，所述电荷放大器205的非反相输入端保持在一个恒定的电压，例如此处，所述非反相输入端接地，所述电荷放大器205的输出端通过一个反馈电容耦合反馈到反相输入端。因所述电荷放大器205的输入端整体是“虚接地”的，因此其输出端的电压正比于输入端的电荷。所述电荷放大器205将输入端获得的感应电荷信号转化为输出端的感应电压信号，并将该信号进行了放大，使之更容易被读出。
图6是本发明触摸液晶显示装置实施例的等效触摸识别电路的简化示意图。以下结合图1、图5、图6对本发明的触摸识别过程进行说明。其中，控制单元10施加于上氧化锡铟层107(驱动源层)的驱动信号用Vcom表示，此处以所述驱动信号为交流方波电压为例。
而电阻302和电容304分别表示上氧化锡铟层107的电阻和上氧化锡铟层107相对于其它大表面(例如薄膜晶体管层104)的寄生电容。电容303表示上氧化锡铟层107和触控氧化锡铟层110(触控按键层)之间的电容。电阻308和电容306分别表示触控氧化锡铟层110中的按键连线203的电阻和所述电阻相对于其它大表面(例如薄膜晶体管层104)的寄生电容。电容309为前述的触摸识别单元30中作为减噪器的电容，使获取的感应信号更容易识别。电荷放大器205通过所述电容309与电阻308和电容306相连。而对触摸液晶显示屏被触摸的情况，可以通过一触摸模型来模拟，所述触摸模型为可变电容305。可变电容305为触控氧化锡铟层110和保护层112的外表面间的电容。当没有触摸时，电容305保持不变；当有触摸时，保护层112的外表面相当于接地，电容305变大。
由于液晶层106较薄，因而其上的上氧化锡铟层107的寄生电容304较大。而上氧化锡铟层107和触控氧化锡铟层110之间的电容303，其电容远小于寄生电容304，因而其阻抗也相应地远大于寄生电容304的阻抗。由于所述的阻抗原因，因而呈并联的电容303上的电流情况与寄生电容304上的电流情况可近似理解为互不影响。即，电容303及其支路(电阻308、寄生电容306、电容309、放大器205)，对寄生电容304上的电流情况变化并不敏感。未发生触摸时，电荷放大器205的反相输入端的电流为一较大波形的电流信号，因此电荷放大器205输出的也是一较大波形的电压信号。当发生触摸时，电容305的两极板间的电压差发生变化，其电容值变大，阻抗变小，从而电容305产生的分流作用变大，使得电荷放大器205的反相输入端的电流Iout减小，电荷放大器205的输出电压Vout也相应减小。
由以上说明的，电容303及其支路对寄生电容304上的电流情况变化并不敏感，若发生触摸时，恰好寄生电容304上产生较大噪声，因而所述噪声对电荷放大器205的输入电流和输出电压的变化的影响也很小，甚至没有。因而，在这种情况下，当发生触摸时，通过对电荷放大器205的输入电流和输出电压的变化的探测就能够较精确地识别被触摸的触控按键。
例如，参照图7所示，当触摸时，输入电荷放大器205的电流和电荷放大器205的输出电压的幅值，相对于未触摸时输入电荷放大器205的电流和电荷放大器205的输出电压的幅值明显减小，即减小的幅值超过了阈值，因而可以确定是哪个电荷放大器205相连的触控按键被触摸。
虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
Claims (15)
1.一种触摸液晶显示装置，包括：控制单元、触摸液晶显示屏以及触摸识别单元，所述触摸液晶显示屏包括上基板、与上基板相对的下基板以及所述上下基板间的液晶层，其中所述上基板至少包括：驱动源层和驱动源层上的触控按键层，所述控制单元向所述驱动源层施加驱动信号，其特征在于，
所述触摸识别单元与所述触控按键层相连，获取触控按键层上的感应信号，当所获取的触控按键层上的感应信号的幅值变化超过阈值时，将感应信号对应的触控按键层上的相应触控按键识别为被触摸按键。
2.如权利要求1所述的触摸液晶显示装置，其特征在于，所述触控按键层的材料为氧化锡铟、金属、金属氧化物中的任意一种或组合。
3.如权利要求1所述的触摸液晶显示装置，其特征在于，所述触控按键层为单层，至少包括一个触控按键，以及与所述触控按键相连的一条按键连线。
4.如权利要求3所述的触摸液晶显示装置，其特征在于，所述触控按键的形状可以是矩形、椭圆、三角形、菱形、平行四边形、圆形、正方形中的任意一种或组合。
5.如权利要求3所述的触摸液晶显示装置，其特征在于，所述触摸识别单元包括：
感应信号获取单元，通过所述按键连线与所述触控按键相连，获取所述触控按键上的感应信号；
幅值比较单元，与所述感应信号获取单元相连，对所述感应信号获取单元获得的感应信号与感应信号的参照信号进行幅值比较；
按键识别单元，当所获取的感应信号相对于感应信号的参照信号的幅值变化超过阈值时，将感应信号获取单元相连的触控按键识别为被触摸按键。
6.如权利要求5所述的触摸液晶显示装置，其特征在于，所述感应信号获取单元包括放大器，用于将所获取的感应信号放大，并传输至幅值比较单元。
7.如权利要求6所述的触摸液晶显示装置，其特征在于，所述放大器为电荷放大器。
8.如权利要求6所述的触摸液晶显示装置，其特征在于，所述感应信号获取单元还包括连接于所述放大器输入端的减噪器。
9.如权利要求8所述的触摸液晶显示装置，其特征在于，所述减噪器为电容。
10.如权利要求5所述的触摸液晶显示装置，其特征在于，
所述触摸识别单元还包括存储单元，用于存储感应信号的参照信号；
所述幅值比较单元与存储单元相连，从所述存储单元中获得感应信号的参照信号。
11.如权利要求5所述的触摸液晶显示装置，其特征在于，所述幅值比较单元还包括存储单元，用于存储感应信号的参照信号。
12.如权利要求5所述的触摸液晶显示装置，其特征在于，所述感应信号的参照信号是所述触摸液晶显示装置启动时，由所述感应信号获取单元从触控按键层上获取的感应信号。
13.如权利要求5所述的触摸液晶显示装置，其特征在于，所述感应信号的参照信号是预先设置的、与未触摸时的感应信号波形相似的信号。
14.如权利要求1所述的触摸液晶显示装置，其特征在于，所述驱动信号为交流方波电压。
15.如权利要求1至14任一项所述的触摸液晶显示装置的触摸识别方法，包括：
施加驱动信号于触摸液晶显示屏的驱动源层上：
获取触摸液晶显示屏的触控按键层上的感应信号；
将所获取的感应信号与感应信号的参照信号进行幅值比较；
当所获取的感应信号相对于感应信号的参照信号的幅值变化超过阈值时，将感应信号对应的触控按键层上的相应触控按键识别为被触摸按键。
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