CN101930132A - 集成触摸屏及集成触摸屏的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种集成触摸屏、以及集成触摸屏的检测方法。所述集成触摸屏包括：上基板，所述上基板上形成有触控电极；下基板，与所述上基板相对设置，所述下基板上形成有栅电极线、驱动线、感应线以及触控像素，每个所述触控像素包括第一晶体管、第二晶体管、触控驱动电极和触控感应电极，所述触控驱动电极和所述触控感应电极设置于所述栅电极线之间，所述触控驱动电极与所述触控电极形成第一电容，所述触控感应电极与所述触控电极形成第二电容。本发明集成触摸屏的信噪比较高，对触摸的检测更准确。

Description

集成触摸屏及集成触摸屏的检测方法

技术领域

本发明涉及触摸屏领域，更具体地，涉及一种集成触摸屏及集成触摸屏的检测方法。

背景技术

触摸屏技术为液晶显示装置提供了一种更直观便捷的用户界面，目前已得到广泛应用。现有触摸屏一般是将触摸屏与显示屏分开制造然后通过组装的方式制作在一起。这样势必增加显示屏厚度，并且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。另外这种做法成本也较高。因此近来提出了将触摸屏功能集成于液晶盒中的集成触摸屏结构，以减少液晶显示模组厚度，增加透光率以及对比度并且降低成本。

图1a是一种现有技术的集成触摸屏的结构示意图，图1b是被触摸的图1a所示集成触摸屏的结构示意图。在液晶显示盒(LCD cell)内，上基板1与下基板2之间为液晶层3。由于液晶分子是极性分子，因此当上基板1和下基板2之间加上电压后，液晶分子就会向一个方向排布。但当手指或其他硬物按压在上基板1之后，上基板1出现变形，从而使上基板1和下基板2之间的液晶分子的排布方向发生了变化。由于液晶分子是极性分子，所以液晶分子的排布方向的变化就会引起液晶层3的介电常数发生变化，也就是会使液晶层3两侧的上基板1和下基板2之间的电容会发生变化。通过检测这个电容变化，就可以确定是否有手指等的触摸。

但基于上述原理的集成触摸屏，仅仅通过检测压力导致的变形造成的电容改变来确定是否存在触摸，信噪比低，因此触摸检测的准确率较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种触摸检测准确率更高的集成触摸屏及集成触摸屏的检测方法。

为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种集成触摸屏，包括：

上基板，所述上基板上形成有触控电极；

下基板，与所述上基板相对设置，所述下基板上形成有栅电极线、驱动线、感应线以及触控像素，所述驱动线与所述栅电极线交叉设置，所述感应线平行于所述驱动线，每个所述触控像素包括第一晶体管、第二晶体管、触控驱动电极和触控感应电极，所述触控驱动电极和所述触控感应电极设置于所述栅电极线之间，所述第一晶体管的源极连接所述驱动线、漏极连接所述触控驱动电极、栅极连接所述栅电极线，所述第二晶体管的源极连接所述触控感应电极、漏极连接所述感应线、栅极连接所述栅电极线，所述触控驱动电极与所述触控电极形成第一电容，所述触控感应电极与所述触控电极形成第二电容。

可选的，所述下基板上还包括显示像素和数据线，每个所述像素包括第三晶体管和显示像素电极，所述第三晶体管的栅极连接所述栅电极线、源极连接所述数据线、漏极连接所述显示像素电极

可选的，所述上基板和所述下基板间还形成有液晶层。

可选的，所述下基板上还包括数据线，相邻的所述驱动线间设置有7条或8条所述数据线。

可选的，所述第一晶体管的栅极和所述第二晶体管的栅极连接同一栅电极线。

可选的，所述第一晶体管和所述第二晶体管位于其连接的同一栅电极线的同一侧。

可选的，所述第一晶体管和所述第二晶体管位于其连接的同一栅电极线的不同侧。

可选的，每一条所述感应线连接一个放大器。

本发明的集成触摸屏的结构简单，可以通过使所述第一电容、第二电容、以及触摸时手指感应的电容同时变化，而且各个电容的变化趋势相同，从而可以有效增加检测信号的强度和提高信噪比。

根据本发明的又一方面，本发明还提供了一种集成触摸屏的检测方法，包括步骤：

向所述栅电极线施加扫描信号；

向所述驱动线施加驱动信号；

检测所述感应线上的感应信号，根据所述感应信号的幅值变化判断触摸的存在，根据变化幅值所处的时序与所述扫描信号的时序判断触摸位置的行坐标，根据变化幅值所处的感应线的位置判断所述触摸位置的列坐标。

优选的，向所述栅电极线施加扫描信号是指依次向所述栅电极线施加高电平的脉冲信号。

优选的，所述驱动信号为交流信号。

本发明的检测方法简单易行，能准确判断触摸位置，可以有效提高触摸检测的信噪比，从而使集成触摸屏对触摸的检测更准确。

附图说明

图1a是现有技术的集成触摸屏的结构示意图；

图1b是被触摸的图1a所示集成触摸屏的结构示意图；

图2是根据本发明一个具体实施例的集成触摸屏截面示意图；

图3是根据本发明一个具体实施例的集成触摸屏俯视图；

图4是根据本发明一个具体实施例的集成触摸屏触控部分的等效电路图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对根据本发明的集成触摸屏的一个实施例进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

现有技术中通过玻璃基板的形变来改变液晶电容。本申请人发现还有其他一些可以改变液晶电容的方式，例如手指是一个导体，可以产生电容感应效果，从而手指本身也可以影响到液晶的电容。在本发明的一个具体实施方案中，发明人将屏幕形变造成的电容变化与手指感应造成的电容变化这两种效应结合起来，使二者以相同的趋势变化，从而可以增加检测信号的强度，提高触摸检测的信噪比。

图2示出了根据本发明一个具体实施例的集成触摸屏截面。上基板1的下面具有彩色滤光片8。彩色滤光片8的下面是公共电极层7。下基板2的上面具有薄膜晶体管(TFT)层5。TFT层5的上面具有像素电极层6。公共电极层7和像素电极层6之间是液晶层3。公共电极层7进一步包括显示公共电极12和位于显示公共电极12之间的触控电极13。像素电极层6进一步包括显示像素电极9、和位于所述显示像素电极9之间的触控驱动电极10和触控感应电极11。如本领域普通技术人员所公知的，其中，显示像素电极9和显示公共电极12用于液晶显示，在此不再赘述。触控驱动电极10和触控感应电极11均与触控电极13相对，触控驱动电极10同触控电极13形成第一电容，触控感应电极11同触控电极13形成第二电容。优选的，上述公共电极层7和像素电极层6中的一个或者二者是由氧化锡铟(ITO)形成。

图3是根据本发明一个具体实施例的集成触摸屏俯视图，其中示出了TFT层5和ITO像素电极层6的图案以及在公共电极层7上面的触控电极13(虚线所示)。如图3所示，所述下基板2的显示区域形成有栅电极线14、数据线15、第三晶体管18、显示像素电极9，所述第三晶体管14和与其连接的显示像素电极9构成显示像素，所述第三晶体管18的栅极与所述栅电极线14连接、源极与所述数据线15连接、漏极与所述显示像素电极9连接。当所述栅电极线14为高电平时，所述第三晶体管18打开，所述数据线15上的信号被输入到所述显示像素电极9，所述显示像素电极9与所述上基板1上的显示公共电极12以及液晶层3来完成显示的功能。每隔n条所述数据线15有触控区域，其中n为大于0的整数，优选的，n为7或8。所述触控区域形成有栅电极线14、驱动线16、感应线17、触控驱动电极10、触控感应电极11、第一晶体管19和第二晶体管20，所述触控驱动电极10、所述触控感应电极11、所述第一晶体管19和第二晶体管20构成触控像素，所述触控像素用来检测触摸信号。优选的，上述晶体管为薄膜晶体管。

其中，驱动线16和感应线17与数据线15平行且彼此绝缘。第一晶体管19的栅电极连接到栅电极线14、源电极连接到驱动线16、漏电极连接到触控感应电极11，第二晶体管20的栅电极连接到栅电极线14、源电极连接到触控驱动电极10、漏电极连接到感应线17。

图4示出了根据图3所示的集成触摸屏的触控部分的等效电路图。当有手指或其它物体触摸上基板1时，所述上基板1会发生形变，从而，位于所述上基板1上的所述触控电极13和位于所述下基板2上的触控驱动电极10形成的第一电容，以及所述触控电极和所述感应电极11形成的第二电容也会发生变化。具体地，因为所述液晶层3中的液晶分子处于直立状态时液晶层的介电常数要大于液晶分子处于平躺状态时液晶层的介电常数，因此所述上基板1的形变使所述第一电容和所述第二电容变小。在图4所示电路的驱动线16施加交流驱动信号，由于所述第一电容和所述第二电容变小，即触控像素的阻抗变大，将导致感应线17所耦合的检测电路21检测出的信号Vout 22减小。另外，手指4的触摸可以等效成为通过电容Cf，其中电容Cf的一个极板为上基板1、另一个极板为大地，手指4的触摸与否等效为一个开关，当手指4触摸时等效成为图4中开关的闭合，当手指未触摸时，等效成为图4中开关的断开。在图4所示电路中，如果该开关闭合，由于接地电容Cf的分流，也同样使检测电路21检测出的信号Vout 22减小。综上所述，根据本发明的上述实施例，所述第一电容、所述第二电容变化和电容Cf分流均导致检测电路21检测的信号Vout22减小，也即手指4触摸时信号Vout 22的改变相对于现有技术明显增强。

本发明的实施例是以液晶显示装置为例的，但是并不限于液晶显示装置，如也可以是电子纸显示装置、有机发光显示装置等，无论哪一种显示装置，只要手指4触摸所述上基板1，由于所述基板1的形变，形成的所述第一电容和所述第二电容都会发生变化，从而影响信号Vout 22的改变以检测到触摸。

手指4触摸位置的检测可以通过下述方法进行：

向所述栅电极线14施加扫描信号；

向所述驱动线16施加驱动信号；

检测所述感应线17上的感应信号，根据所述感应信号的幅值变化判断触摸的存在，根据变化幅值所处的时序与所述扫描信号的时序判断触摸位置的行坐标，根据变化幅值所处的感应线17的位置判断所述触摸位置的列坐标。

具体的，当所述感应线17上的感应信号的幅值变化时，可以确认所述上基板1上有触摸的存在。将所述变化幅值所处的时序与扫描信号的时序进行对比，其时序与所述变化幅值所处的时序相同的扫描信号所处的栅电极线14的位置为触摸位置的行坐标；所述变化幅值所处的感应线17的位置为触摸位置的列坐标。根据所述行坐标和所述列坐标便可以确定触摸位置。

其中，向所述栅电极线14施加扫描信号可以是依次向所述栅电极线14施加高电平的脉冲信号。

其中，所述驱动信号可以为交流信号，所述交流信号可以是方波信号或正弦波信号。

本领域普通技术人员可以理解，上述集成触摸屏可应用于各种显示装置，提高各种显示装置对触摸检测的准确率。

应该注意到并理解，在不脱离后附的权利要求所要求的本发明的精神和范围的情况下，能够对上述详细描述的本发明做出各种修改和改进。因此，要求保护的技术方案的范围不受所给出的任何特定示范教导的限制。

Claims (11)

1.一种集成触摸屏，包括：

上基板，所述上基板上形成有触控电极；

下基板，与所述上基板相对设置，所述下基板上形成有栅电极线、驱动线、感应线以及触控像素，所述驱动线与所述栅电极线交叉设置，所述感应线平行于所述驱动线，每个所述触控像素包括第一晶体管、第二晶体管、触控驱动电极和触控感应电极，所述触控驱动电极和所述触控感应电极设置于所述栅电极线之间，所述第一晶体管的源极连接所述驱动线、漏极连接所述触控驱动电极、栅极连接所述栅电极线，所述第二晶体管的源极连接所述触控感应电极、漏极连接所述感应线、栅极连接所述栅电极线，所述触控驱动电极与所述触控电极形成第一电容，所述触控感应电极与所述触控电极形成第二电容。

2.根据权利要求1所述的集成触摸屏，其特征在于，所述下基板上还包括显示像素和数据线，每个所述像素包括第三晶体管和显示像素电极，所述第三晶体管的栅极连接所述栅电极线、源极连接所述数据线、漏极连接所述显示像素电极

3.根据权利要求1所述的集成触摸屏，其特征在于，所述上基板和所述下基板间还形成有液晶层。

4.根据权利要求3所述的集成触摸屏，其特征在于，所述下基板上还包括数据线，相邻的所述驱动线间设置有7条或8条所述数据线。

5.根据权利要求4所述的集成触摸屏，其特征在于，所述第一晶体管的栅极和所述第二晶体管的栅极连接同一栅电极线。

6.根据权利要求5所述的集成触摸屏，其特征在于，所述第一晶体管和所述第二晶体管位于其连接的同一栅电极线的同一侧。

7.根据权利要求5所述的集成触摸屏，其特征在于，所述第一晶体管和所述第二晶体管位于其连接的同一栅电极线的不同侧。

8.根据权利要求7所述的集成触摸屏，其特征在于，每一条所述感应线连接一个放大器。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的集成触摸屏的检测方法，包括步骤：

向所述栅电极线施加扫描信号；

向所述驱动线施加驱动信号；

检测所述感应线上的感应信号，根据所述感应信号的幅值变化判断触摸的存在，根据变化幅值所处的时序与所述扫描信号的时序判断触摸位置的行坐标，根据变化幅值所处的感应线的位置判断所述触摸位置的列坐标。

10.根据权利要求9所述的检测方法，其特征在于，向所述栅电极线施加扫描信号是指依次向所述栅电极线施加高电平的脉冲信号。

11.根据权利要求9所述的检测方法，其特征在于，所述驱动信号为交流信号。

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