CN102132232A - 一种触控屏 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种触控屏，包括基板和触控电路，在基板上设置有不少于两组相交的行电极组和列电极组；所述触控电路具有触控激励源和触控信号检测电路；所述触控信号检测电路具有信号检测通道、数据采样通道、数据处理和时序控制电路；所述触控电路通过对行电极组或列电极组中的某条电极线施加触控信号，并检测该电极线上触控信号的变化，来探测该电极是否被触碰；所述触控电路的每一个信号检测通道或数据采样通道，对所述触控屏行电极组和列电极组中各条电极线上触控信号的信号检测顺序或数据采样顺序是以扫描的方式进行，不同时段对不同电极线上的触控信号进行信号检测或数据采样。

Description

说 明 书
一种触控屏 技术领域
本发明涉及触控屏和触控显示屏， 尤其涉及电容式触控屏和触控显示屏。
背景技术
触控屏发展至今已广泛用于个人计算机、 智能电话、 公共信息、 智能家电、 工业控制 等众多领域。在目前的触控领域，主要有电阻式触控屏、光电式触控屏、超声波式触控屏、 平面电容式触控屏，近年来投射电容式触控屏发展迅速。但目前这些触控屏均具有各自的 技术缺点， 造成它们虽然在某些特殊场合已广为采用， 但难以在普通显示屏上推广应用。
显示屏与触控屏是对孪生产品，现有技术中，通常显示屏与触控屏各自独立承担显示 和触控任务。 目前这种分立式的具有触控功能的平板显示器以显示屏、显示驱动器、触控 屏、触控信号检测器、背光源等部件构成，触控屏有应用不同感测原理的电阻式、电容式、 电磁式、 超声波式和光电式等， 显示屏有无源液晶显示屏 (TN/STN-LCD)、 有源液晶显示 屏 (TFT-LCD)、 有机发光二极管显示屏 (OLED、 AM-OLED)、 等离子体显示屏 (PDP)、 纳 米碳管显示屏、 电子纸 (e- paper)等。带有触控屏的平板显示器是将分体的触控屏与显示屏 层叠在一起，通过触控屏探测到触摸点的平面位置，再使显示屏上的光标跟随触摸点定位。 触控屏与显示屏的层叠使得触控式平板显示器变厚变重成本增加;在触控屏置于显示屏前 面时，触控屏感测电极产生的反射又会使得显示不均匀和在强外界光环境下显示对比度的 下降， 影响显示效果。将触控板和显示屏集成为一体， 使具有触控功能的平板显示器变得 更加轻薄， 是人们努力的方向。
找出一种解决上述的结构复杂问题的方案，提高电容式触控屏的可靠性、改善显示效 果、 压缩厚度、 降低成本， 以简洁的方法实现平板显示器触控功能是必要的。
申请号为 2006100948141、 名称为《触控式平板显示器》和申请号为 2006101065583、 名称为《具有触控功能的平板显示器》的中国发明专利说明书， 分别揭示了一种触控探测 电路与显示屏电极之间的连接方式，通过模拟开关或加载电路使显示屏电极既传输显示驱 动信号， 又传输并感测触控信号， 显示驱动和触控探测时分复用或同时共用显示屏电极， 显示屏电极既用于显示驱动又用于触控探测， 从而创新性地提出了"触控式平板显示器" 的概念。
申请号为 2009102035358、 名称为《一种触控式平板显示器的驱动实现》 的中国发明 专利说明书， 申请号为 2009101399060、 名称为 《一种触控式平板显示器的驱动实现》 的 中国发明专利说明书， 申请号为 200810133417X、 名称为《一种触控式平板显示器》的中 国发明专利说明书， 则又对触控式平板显示器做出了进一步的改进。
申请号为 200910140965X、 名称为 《一种数字式电容触控屏》 的中国发明专利说明 书， 则提出了一种电容式触控屏， 让电容式触控屏在平面上以数字化的方式定位， 提高了 定位的精度。
上述中国专利所揭示的这类触控式平板显示器或触控屏基本工作原理是， 利用显示 屏上两组相交的电极作为触控传感电极， 电极组的各条电极线连接触控激励源，触控激励 源向电极线施加交流或直流的触控激励信号。当人的手指或其他触控物靠近或接触某条电 极线时，触控电路通过探测各条电极线触控信号变化的大小，从而找出手指或其他触控物 在显示屏上的位置。
发明内容
本发明的目的是提供一种触控屏， 解决检测各条电极线上触控信号的顺序问题。 为此,本发明提出的触控屏包括基板和触控电路， 在基板上设置有不少于两组相交的 行电极组和列电极组；所述触控电路具有触控激励源和触控信号检测电路；所述触控信号 检测电路具有信号检测通道、数据采样通道、数据处理和时序控制电路； 所述信号检测通 道具有缓冲器、放大电路等； 所述数据采样通道具有模数转换电路； 数据处理和时序控制 电路是具有数据运算能力、数据输出输入接口的中央处理器 (CPU、 MCU), 中央处理器具 有控制软件、数据处理软件；所述触控电路通过对行电极组或列电极组中的某条电极线施 加触控信号， 并检测该电极线上触控信号的变化， 来探测该电极是否被触碰； 所述触控电 路的每一个信号检测通道或数据采样通道，对所述行电极组和列电极组中各条电极线上触 控信号的信号检测顺序或数据采样顺序是以扫描的方式进行，不同时段对不同电极线上的 触控信号进行信号检测或数据采样。
进一步地， 在本发明的优选实施例中：
所述触控屏是电容式触控屏或触控显示屏。
所述触控电路对电极线的扫描， 是以一条或多条电极线作为一次扫描对象。
所述触控电路对各条电极线的扫描顺序， 是按电极的空间排列依次顺序进行的。 所述触控电路对各条电极线的扫描顺序，是按电极的空间排列以间隔一条或若干条的 顺序进行的。
所述触控电路对各条电极线的扫描顺序，在整个屏幕上是按电极的空间排列以间隔一 条或若干条的顺序进行的， 在屏幕的某个区域内是按电极的空间排列依次顺序进行的。
所述触控电路对各条电极线的扫描顺序，在整个屏幕上是按电极的空间排列以间隔一 条或若干条的顺序进行的，在屏幕的某个区域内也是按电极的空间排列以间隔一条或若干 条的顺序进行的。
所述触控电路具有多个信号检测通道和、 或多个数据采样通道。
所述触控电路的多个信号检测通道或多个数据采样通道，分别对触控屏屏幕上不同区 域电极线上的触控信号进行信号检测或数据采样。
本发明与现有技术对比的有益效果是：
本发明揭示了多种单通道和多通道的触控检测扫描方式和顺序。将显示屏分成区域同 时探测触控，在平板显示器短暂的显示消隐时间段，完成探测整个显示屏上触摸点的触控， 让触控式平板显示器不产生显示的闪烁。
附图说明
附图 1是一种 TFT-LCD显示器典型的结构图；
附图 2是一种 TFT-LCD的显示子像素的结构示意图；
附图 3是一种 TFT-LCD液晶显示屏常规显示驱动的时序图；
附图 4是一种 TFT-LCD显示屏的触控显示器的结构图；
附图 5是一种时分复用显示屏电极的时序图；
附图 6是具体实施方式一的触控激励信号波形图；
附图 7是具体实施方式二的触控激励信号波形图；
附图 8是具体实施方式三的触控激励信号波形图；
附图 9是具体实施方式四的触控激励信号波形图；
附图 10是具体实施方式五的触控激励信号波形图；
附图 11是具体实施方式六的触控激励信号波形图；
附图 12是具体实施方式七、 方式八的时分复用显示屏电极的时序图；
附图 13是具体实施方式七、 方式八的触控激励信号波形图；
附图 14是在外场下正性液晶材料分子排列顺序图；
附图 15是在外场下负性液晶材料分子排列顺序图；
附图 16是具体实施方式九的时分复用显示屏电极时序图；
附图 17是具体实施方式十的时分复用显示屏电极时序图；
附图 18是手指触摸显示屏时的等效电路图；
附图 19是触摸所产生的触控信号泄漏电流 Δί随频率变化的曲线图；
附图 20是 COM电极设置在上基板玻璃上时,手指触摸显示屏时的等效电路图； 附图 21是触控激励信号为方波时，触控激励源和触控信号采样点的触控信号波形图； 附图 22a、 22b、 22c是触控激励信号为方波时， 触控探测的完整同步过程示意图； 附图 23是触控激励信号为正弦波时， 触控激励源和触控信号采样点的触控信号波形 图；
附图 24a、 24b、 24c是触控激励信号为正弦波时， 触控探测的完整冋歩过程示意图； 附图 25是一种瞬时值测量法的触控信号检测电路结构图；
附图 26是一种瞬时值测量法的触控信号检测电路结构图；
附图 27是一种瞬时值测量法的触控信号检测电路结构图；
附图 28是一种有效值测量法的触控信号检测电路结构图；
附图 29是一种有效值测量法的触控信号检测电路结构图；
附图 30是一种有效值测量法的触控信号检测电路结构图；
附图 31是触控激励信号为方波， 触控信号采样点触控信号的时间特征；
附图 32是一种时间特征测量法的触控信号检测电路结构图；
附图 33是一种时间特征测量法的触控信号检测电路结构图；
附图 34是一种相移测量法的触控信号检测电路结构图；
附图 35是一种相移测量法的触控信号检测电路结构图；
附图 36是一种单通道顺序扫描的触控检测方式检测顺序示意图；
附图 37是一种单通道间隔扫描的触控检测方式检测顺序示意图；
附图 38是一种单通道粗扫加细扫的触控检测方式检测顺序示意图；
附图 39是一种多通道顺序扫描的触控检测方式检测顺序示意图；
附图 40是一种多通道间隔扫描的触控检测方式检测顺序示意图；
附图 41是一种多通道粗扫加细扫的触控检测方式检测顺序示意图。
具体实施方式
本发明适用于包括具有行电极和列电极的液晶显示屏 (LCD)、有机发光二极管显示屏 (OLED、 AM OLED)、 等离子体显示屏 (PDP)、 纳米碳管显示屏、 电子纸 (e-paper)等平板 显示器。
本说明书的内容以有源液晶显示器的典型代表薄膜场效应晶体管液晶显示器 (Thin Film Transistor LCD, TFT-LCD)为对象进行阐述。
薄膜场效应晶体管液晶显示屏是有源矩阵液晶显示器 (AM LCD)的典型代表， 它以基 板上的薄膜场效应晶体管 (TFTM乍为开关器件。 TFT-LCD显示器典型的一个结构如图 1所 示： 110是 TFT液晶屏； 120是液晶屏水平方向扫描行电极， 121、 122、 ...、 12m- K 12m 是扫描电极线 (行电极线)； 130是液晶屏垂直方向数据列电极， 131、 ...、 13η是数据电极 线 (列电极线)； 140是公共电极 (COM电极)， 公共电极连接的电位是作为液晶显示像素的 参考电位； 150是液晶屏上的薄膜晶体管 TFT， 其栅极 (Gate)连接至水平方向扫描线， 源 极 (Source)连接至垂直方向的数据线， 漏极 (Drain)则连接至显示像素电极； 160是显示像 素对应的液晶分子盒， 在电气上等效于一个电容， 这个电容一般定义为 CLC; 170是存储 电容 (Capacitance Storage， Cs), 用来存储显示像素的信息； 180是公共电极电压源， 负 责产生公共电极参考电压 (Vcom Reference); 181是 TFT-LCD的栅极电极 (行电极;)驱动器 (Gate Driver), 用来驱动水平方向扫描线； 182是 TFT-LCD的源极电极 （列电极）驱动器 (Source Driver),用来驱动垂直方向数据线； 183是时序控制器 (Timing Controller)负责接收 来自影像信号处理芯片的 RGB数据、 时钟信号 Clock、 水平同步 Hsync和垂直同步信号 Vsync, 并将这些信号转换， 用于控制源极 (列电极)驱动器 (Source Driver)和栅极（行电极） 驱动器 (Gate Driver)协同工作。
一个显示像素一般由三个显示红、绿、蓝三种原色的子像素组成。一个显示子像素的 结构示意图如图 2所示： Gi代表水平方向行扫描电极线， 也称为行驱动电极线或栅驱动 电极线， Gi上的电位是 Vg; Sj代表垂直方向列数据电极线， 也称为列驱动电极线或源驱 动电极线， Sj上的电位是 Vs; Dij代表 TFT连接显示像素的端子， 称为漏极， Dij上的电 位是 Vd， 也称为像素电位； 每个显示像素均配置一个半导体开关器件 -薄膜基板上场效应 晶体管 (TFT)， 可以通过脉冲直接控制选通进行显示扫描， 因而每个像素相对独立。 TFT 的栅极 (Gate)与源极 (Source)间的电压为 Vgs， TFT的栅极 （Gate) 与漏极 （Drain) 间的 电压为 Vgd。 薄膜场效应晶体管 (TFT)有 MOS型和 PMOS型两种。 目前绝大部分的 TFT-LCD中所使用的薄膜场效应晶体管， 是采用非晶硅 (amorphous silicon, a-Si)制程， 其栅极绝缘层是氮化硅 (SiNx)， 容易攫取正电荷， 要在非晶硅半导体层中形成沟道， 恰好 利用氮化硅中的正电荷来帮助吸引电子以形成沟道， 因此使用非晶硅制程的 TFT多为 MOS型。本说明书的内容主要是以 NMOS型薄膜场效应晶体管为代表进行阐述， PMOS 型薄膜场效应晶体管可遵循相通的原理， 不再单独列举表述。
TFT-LCD 液晶显示屏常规显示驱动的时序如图 3 所示： 在显示扫描时间段 (Display Time)里面， 显示驱动电路对行电极执行顺序扫描显示， 列电极、 COM电极配合输出相应 的显示信号,让显示屏处于显示状态； 每两个显示扫描时间段之间会有一个帧消隐时间段 (Vertical Blanking Time),这个时间段里面显示屏不执行显示驱动，显示驱动电路对行电极 扫描停止， 对所有的行电极均输出 TFT的非选择信号， 列电极、 COM电极保持原来的输 出态或者某预设输出信号， TFT 处于截止状态。 本发明中的时分复用显示屏电极技术方 案就是利用这个帧消隐时间段作为复用显示屏电极为检测电极的时间段。
一种触控电路通过控制显示驱动电路和触控电路协同工作，让显示屏电极或与显示驱 动电路连通传输显示驱动信号、或与触控电路连通传输触控信号，显示驱动和触控探测时 分复用显示屏电极。在显示时段， 显示屏电极连通显示驱动电路传输显示驱动信号， 显示 屏处于显示态。在触控探测时段， 显示屏电极连通触控电路传输触控信号， 并分别检测流 经各条行电极线和各条列电极线的触控信号的变化，以触控信号变化达到某设定条件的行 电极线和列电极线为被触电极线。 ώ探测到的被触行电极线和被触列电极线的交叉点，确 定出被触点位置。
本发明实施例所列举的具体实施方式十六到方式十九揭示了相关的触控信号检测电 路结构。
除此之外，本发明实施例所列举的具体实施方式一到方式六是通过选择合理的触控激 励信号方案， 以避免触控激励信号影响显不效果的例子，具体实施方式七到方式十提出了 避免显示影响触控的几种解决方案，具体实施方式十一到方式十三揭示了触控激励信号频 率的选择要求，具体实施方式十四和方式十五揭示了触控探测时，对触控信号进行检测与 所施加的触控激励信号的同步关系，具体实施方式二十到方式二十三揭示了多种单通道和 多通道的触控检测扫描方式和顺序。这些实施例是对触控电路其余方面的改进，其采用与 否不影响本发明技术方案的实现， 不影响本发明的保护范围。
以 TFT-LCD为显示屏的触控显示器 400的电气连接关系如图 4所示。包括 TFT-LCD 显示屏 410; TFT-LCD显示屏水平方向的扫描行电极 420， 具有行电极线 421、 ...、 42m； TFT-LCD显示屏垂直方向的数据列电极 430， 具有列电极线 431、 ...、 43n; TFT-LCD显 示屏的公共电极层 (COM电极 )440; TFT-LCD显示屏上的薄膜场效应晶体管 TFT 450， 其 栅极 (Gate)连接至水平方向扫描行电极线， 源极 (Source)连接至垂直方向的数据列电极线， 漏极 (Drain)则连接至像素电极； 显示像素对应的液晶盒 460， 在电气上等效于一个电容， 这个电容一般定义为 CLC; 存储电容 (Capacitance Storage, Cs)470, 用来存储像素的显示 信息； COM电极的显示驱动电路 480，触控探测状态时用于 COM电极的触控激励源 481， COM电极的 COM信号选通输出电路 482; 行电极的显示扫描驱动电路 483， 行电极的触 控电路 (具有触控激励源和触控信号检测电路) 484，行电极的行信号选通输出电路 485; 列 电极的显示数据驱动电路 486， 列电极的触控电路 (具有触控激励源和触控信号检测电 路) 487， 列电极的列信号选通输出电路 488; 时序控制器 (Timing Controller)489等。 显示 扫描驱动电路 483与触控电路 484通过行信号选通输出电路 485连接到行电极 420;显示 数据驱动电路 486与触控电路 487通过列信号选通输出电路 488连接到列电极 430; COM 显示驱动电路 480与触控激励源 481通过 COM信号选通输出电路 482连接到 COM电极 440。
时序控制器 489接收来自影像信号处理芯片的 RGB数据、 时钟信号 Clock、 水平同 步 Hsync和垂直同步信号 Vsync, 并控制连接栅极的行显示驱动电路 483、 连接源极的列 显示驱动电路 486和连接公共电极的 COM显示驱动电路 480协同工作；也控制连接源极 的行触控电路 484、 连接栅极的列触控电路 487和连接公共电极的 COM触控激励源 481 协同工作； 并让触控显示器内的行选通电路 485、 列选通电路 488和 COM信号选通输出 电路 482使显示屏电极或与显示驱动电路连通传输显示驱动信号、或与触控电路连通传输 触控信号， 显示驱动和触控探测时分复用显示屏电极。
在显示时段， 触控显示器 400内的行选通电路 485、 列选通电路 488和 COM信号选 通输出电路 482使显示屏行电极 420、 列电极 430和 COM电极 440， 分别连通行显示驱 动电路 483、 列显示驱动电路 486和 COM显示驱动电路 480传输显示驱动信号， 显示屏 410处于显不态。
在触控探测时段， 触控显示器 400内的行选通电路 485、 列选通电路 488和 COM信 号选通输出电路 482使显示屏行电极 420、 列电极 430和 COM电极 440， 分别连通行触 控电路 484、 列触控电路 487和 COM触控激励源 481传输触控信号， 并分别检测流经各 条行电极线和各条列电极线的触控信号的变化，显示屏行列电极切换作为触控感应电极使 用；以行触控电路 484和列触控电路 487检测到流经的触控信号变化达到某设定条件的行 电极线和列电极线为被触电极线。由探测到的被触行电极线和被触列电极线的交叉点，确 定出触摸点在显示屏 410上的位置。
图 4示意的是典型的触控显示器的结构，下面对具体实施方式的说明均建立在这个结 构的基础上。
具体实施方式一
图 4所示的触控显示器 400， 显示屏电极时分复用方案的时序如图 5所示。 以每两次 显示帧之间的帧消隐时间段作为触控探测时段，这个时间段里面显示屏电极切换为触控感 应电极使用， 在显示屏电极上施加触控激励信号， 并检测显示屏电极上触控信号的变化。
触控激励源为有直流底值或没有直流底值的方波信号源。 在触控探测时， 对如图 2 所示 TFT的 Gi， Sj， COM三个电极分别施加如图 6所示触控激励信号， 所施加的这三个 触控激励信号都是有直流底值或没有直流底值的方波，其频率相同且相位一致。在显示屏 电极从显示状态切换到触控探测状态时，首先让对电极 Gi与电极 Sj施加的触控激励信号 的瞬时电位差 Vgs=Vg-Vs低于让 TFT处于截止状态的截止电压； 其次再让对 COM电极 和电极 Gi施加合适的触控激励信号，使像素电极电位 Vd与 COM电极电位 Vcom的平均 值均保持不变， 并使像素电位 Vd符合 Vgd=Vg-Vd的瞬时电位差均低于让 TFT处于截止 状态的截止电压这一要求， 保证 Vgs和 Vgd均低于让 TFT处于截止状态的截止电压， 从 而确保了 TFT在触控探测状态下能保持有效截止， 并维持了显示像素的电压， 让显示效 果不受触控探测的影响。
触控激励源选择为有直流底值或没有直流底值的方波信号源，且这些方波信号源的频 率和相位一致， 跳变的幅度也一致， 使 TFT的 Gi， Sj , COM三个电极施加的激励信号的 差值为恒定的直流电平，事实上触控检测时可以采用结构简便的检测电路就能得到良好的 检测效果， 并且信号源的产生非常方便， 有较高的实用价值。
具体实施方式二
本实施例与实施例一的不同在于： 所施加的这三个触控激励信号（如图 7所示）的频 率是不相同的。
具体实施方式三
本实施例与实施例一和实施例二的不同在于：所施的这三个触控激励信号都是有直流 底值或没有直流底值的方波， 其频率相同但相位不一致,如图 8所示。
具体实施方式四
本实施例与实施例一至实施例三所不同的是：在触控探测时，如图 2所示 TFT的 Gi， Sj， COM三个电极分别施加如图 9所示触控激励信号， 所施加的三个触控激励信号都是 有直流底值或者没有直流底值的正弦波 （注意实施例一至三为方波而非正弦波）， 其频率 相同和相位一致。
具体实施方式五
本实施例与实施例一至实施例四所不同的是，在触控探测时，如图 2所示 TFT的 Gi， Sj， COM三个电极分别施加如图 10所示触控激励信号， 所施加的三个触控激励信号都是 有直流底值或者没有直流底值的正弦波，频率和相位都相同，但波形交流部分的幅值是不 同的。
具体实施方式六
本实施例与实施例一至实施例五所不同的是， 在触控探测时， 对如图 2所示 TFT的 Gi， Sj， COM三个电极分别施加如图 11所示触控激励信号， 这种激励信号的组合不使像 素电极电位 Vd与 COM 电极电位 Vcom的平均值均保持不变， 但可以令两者的电位差 Vd-Vcom的平均值保持不变， 也能让显示效果不受触控探测的影响。
具体实施方式七
图 4所示的触控显示器 400， 显示器采用 TFT-LCD, TFT-LCD采用正性液晶材料。 液晶材料介电系数各向异性的特征，使液晶盒内各处分布电容随各处液晶分子的排列而变 化。 TFT-LCD 内各处液晶分子的排列取决于该处驱动电压所累积的有效值， 不同时刻不 同位置累积的驱动电压有效值不同， 液晶分子排列就不同， 分布电容也不同， 进行触控探 测的测量环境就不同。 对 TFT-LCD施加驱动电压时， 液晶分子排列状态因驱动电场的作 用而一致趋向平行于电场的方向。
显示电极时分复用方案的又一时序如图 12所示。 以每两次显示帧之间的帧消隐时间 段作为触控探测时段。 在这一时间段里面， 先同时对显示屏所有行电极线 Gi和列电极线 Sj施加一个饱和的预置驱动 (预驱动， pre-driving；)， Gi、 Sj和 COM三个电极上的信号波 形如图 13所示，触控激励信号为有直流底值或没有直流底值的正弦波。 Gi-Sj间的电位差 Vgs在 -10.5V到 -17V之间，低于让 TFT处于截止状态的截止电压，避免影响显示； Gi-COM 间的电位差 Vgc在 -10.5V到 -12V之间、 Sj-COM间的电位差 Vsc是 5V， 都超过液晶分子 的饱和驱动电压。在所施加的饱和驱动电压的作用下， 液晶显示屏内行电极和 COM电极 之间的液晶分子、列电极和 COM电极之间的液晶分子， 排列方向都一致迅速转向趋向平 行于电场的方向。 如图 14所不， 给正性液晶材料分子施加电场 E时， 液晶分子的排列平 行于电场方向的排列状态。再分别对显示屏行电极线 Gi和列电极线 Sj施加触控激励信号， 并分别检测流经各条行电极线和各条列电极线的触控信号的变化;之前的饱和预驱动电压 使液晶分子排列一致，排除了液晶材料介电系数各向异性导致的分布电容的变化，检测各 条行电极线上和各条列电极线上触控信号的变化时，不同时刻不同位置上的测量环境趋向 于一致， 有利于触控探测结果的稳定性和一致性。
对液晶外加电场时， 由于液晶分子为无极性分子， 如图 14液晶分子的排列不会受电 场正负方向的影响，所以在预驱动环节里电极上的瞬时电压可正可负，只要保持对液晶的 饱和驱动即可。 所以施加在显示屏同一电极上的预驱动信号和触控激励信号的波形或频 率、 幅值都可以是相同的， 甚至将预驱动信号和触控激励信号采用同一信号。
具体实施方式八
与实施例七不同的是， 本例中 TFT-LCD采用负性液晶材料,如图 15所示。
具体实施方式九
图 4所示的触控显示器 400， 显示器采用 TFT-LCD, 由于液晶显示器的响应速度相 对较低， 在显示高速画面时， 容易存在残影、 拖尾现象， 为了解决这一问题， 目前的一种 解决方案是提高显示的帧频， 在每一个显示帧后面插入一个"黑帧"， 让"黑帧"阻断之前显 示内容的残影。 所谓黑帧就是在这一帧内， 在 TFT处于导通的状态下， 通过列电极 Sj对 显示像素电极施加一个饱和驱动电压，让显示像素内液晶分子的排列一致处于与所加电场 垂直或平行的方向。在显示像素内液晶分子排列处于一致的情况下，液晶显示屏内列电极 和 COM电极之间液晶分子的排列也将是一致的。 由于行电极是扫描电极， 各行电极上的 电压有效值是一样的， 在列电极和 COM电极之间液晶分子排列处于一致的情况下， 各行 电极上的分布电容就基本是一致的。
显示电极时分复用方案的时序如图 16所示。在黑帧之后才分别对显示屏行电极线 Gi 和列电极线 Sj施加触控激励信号， 并分别检测流经各条行电极线和各条列电极线的触控 信号的变化。利用黑帧让液晶分子排列处于一致，排除了液晶材料介电系数各向异性导致 的分布电容的变化，检测各条行电极线上和各条列电极线上触控信号的变化时，不同时刻 不同位置上的测量环境趋向于一致， 有利于触控探测结果的稳定性和一致性。
具体实施方式十
图 4所示的触控显示器 400， 显示器采用 TFT-LCD, 与实施例九相同之处在于， 也 在每一个显示帧后面插入一个"黑帧"， 让"黑帧"阻断之前显示内容的残影。
与实施例九不同的是， 显示电极时分复用方案的再一时序如图 17所示。 在正常显示 帧之后和黑帧之后都分别对显示屏行电极线 Gi和列电极线 Sj施加触控激励信号，并分别 检测流经各条行电极线和各条列电极线的触控信号的变化。这样， 既充分地利用了显不帧 间的帧消隐时间，在每一帧消隐时间都将显示屏电极切换为触控感应电极使用；又利用黑 帧液晶分子排列一致，排除液晶材料介电系数各向异性导致的分布电容的变化；综合判断 来消除液晶分子排列不一致对检测环境的影响。
具体实施方式 ^一
图 4所示的触控显示器 400， 显示器采用 TFT-LCD, 玻璃基板厚度为 0.3mm。 当人 的手指触摸显示屏表面时，手指通过基板玻璃片与显示屏电极间形成一个耦合电容，等效 电路如图 18所示。 1810是对显示屏电极提供触控激励信号的触控激励源， 1820是触控电 路内触控信号检测电路的采样电阻， 1821 是一组作为触控感应电极使用的显示屏电极的 等效电阻， 1830 是一组作为触控感应电极使用的显示屏电极相对显示屏内其他电极的分 布电容， 1831是手指与一组作为触控感应电极使用的显示屏电极间的耦合电容, 1832是一 组作为触控感应电极使用的显示屏电极与 COM电极之间的电容。
通常， 手指与一组作为触控感应电极使用的显示屏电极间的重叠宽度在 5mm以下， 基板玻璃厚度为 0.3mm， 耦合电容 1831就大约为 10pF; 对于通常的 TFT-LCD采样电阻 1820和等效电阻 1821之和约为 30ΚΩ, 作为触控感应电极使用的显示屏电极上的触控信 号部分地从耦合电容 1831泄漏出去到手指； 当触控激励源输出 Vrms=5V的正弦波时，耦 合电容 1831导致的泄漏电流 Δί随触控激励源频率变化的关系如图 19所示。 触控激励信 号的频率对耦合电容 1831的容抗构成主要的影响， 而容抗不同， 电流从手指泄漏出去的 触控信号的大小就不同。 频率太低， 耦合电容 1831容抗太小， 触控显示器 400对触控物 的触控不敏感，容易产生触控的漏判断。触控激励信号的频率选择对触控探测可靠性的影 响较大， 特别是当显示器前再加有保护面壳的情况下。
从图 19可以看出， 在实际的实验结果中， 触控激励源的频率低于 ΙΟΚΗζ时， 泄漏电 流 Ai较小， 与环境噪声比较不够明显难于区分， 将触控激励源频率设置在 ΙΟΚΗζ或以上 时， 才是利用显示屏电极作为触控感应电极使用的合理电路参数。
具体实施方式十二
图 4所示的触控显示器 400， 显示器采用 TFT-LCD, 玻璃基板厚度为 0.3mm。 当液 晶屏的 COM电极设置在朝向操作者的上基板玻璃上时， COM电极会在行电极和列电极 与操作者之间形成一定的屏蔽效果。手指与显示屏 COM电极间形成一个耦合电容， COM 电极与一组作为触控感应电极使用的显示屏电极间又存在耦合电容， 等效电路如图 20所 示。 2010是对显示屏电极提供触控激励信号的触控激励源， 2020是触控电路内触控信号 检测电路的采样电阻， 2021是一组作为触控感应电极使用的显示屏电极的等效电阻， 2030 是一组作为触控感应电极使用的显示屏电极相对显示屏内其他电极的分布电容， 2031 是 COM电极与一组作为触控感应电极使用的显不屏电极间的耦合电容， 2032是手指与显不 屏 COM电极间的耦合电容， 2040是激励源和 COM电极之间的等效电阻。
通常， 手指与一组作为触控感应电极使用的显示屏电极间的重叠宽度在 5mm以下， 基板玻璃厚度为 0.3mm， 耦合电容 2032就大约为 10pF; 对于通常的 TFT-LCD采样电阻 2020和等效电阻 2021之和约为 30ΚΩ。 人的手指触摸触摸显示屏表面时， 由于耦合电容 2031和 2032的存在，作为触控感应电极使用的显示屏电极上的触控信号部分地从耦合电 容 2031流到 COM电极， 再从 COM电极与手指的耦合电容 2032部分泄漏出去到手指。 选用高频的触控激励信号时， 从耦合电容 2031和 2032泄漏的电流 Δί就较大， 触控信号 穿透 COM电极屏蔽的能力就较强， 可获得比较好的触控探测能力。
具体实施方式十三
图 4所示的触控显示器 400， 显示器采用 TFT-LCD。 液晶材料介电系数各向异性的 特征， 使液晶盒内各处分布电容随各处液晶分子的排列而变化。 TFT-LCD 内各处液晶分 子的排列取决于该处驱动电压所累积的有效值，不同时刻不同位置累积的驱动电压有效值 不同， 液晶分子排列就不同， 分布电容也不同， 进行触控探测的测量环境就不同。但液晶 材料介电系数的各向异性存在随频率变化的色散效应，通常在 500KHZ或以上电信号的作 用下， 其介电系数的各向异性基本不能体现。
对显示屏行电极线 Gi和列电极线 Sj施加频率在 1MHz或以上的触控激励信号，并分 别检测流经各条行电极线和各条列电极线的触控信号的变化。 虽然 TFT-LCD的不同位置 上液晶分子的排列不尽一致， 但由于液晶材料介电系数的各向异性的色散效应， 对于 1MHz或以上的触控激励信号，仍排除了液晶材料介电系数各向异性导致的分布电容的变 化，检测各条行电极线上和各条列电极线上触控信号的变化时，不同时刻不同位置上的测 量环境趋向于一致， 有利于触控探测结果的稳定性和一致性。
具体实施方式十四
图 4所示的触控显示器 400， 显示器采用 TFT-LCD。 实际进行触控探测时， 通常是 以电压信号为检测对象来进行测量。测量的等效电路如图 18所示。 1810是对显示屏电极 提供触控激励信号的触控激励源， 1820是触控电路内触控信号检测电路的采样电阻， 1821 是一组作为触控感应电极使用的显示屏电极的等效电阻， 1830 是一组作为触控感应电极 使用的显示屏电极相对显示屏内其他电极的分布电容， 1831 是手指与一组作为触控感应 电极使用的显示屏电极间的耦合电容, 1832是一组作为触控感应电极使用的显示屏电极与 COM电极之间的电容， 1841 是测量触控信号电压变化的触控信号采样点， 1840是测量 触控信号电压变化的检测参考点， 这里是选择触控激励源 1810的输出端作为参考点， 事 实上还可以选择其它的电位点为参考点， 如触控电路的地端、或触控电路的正电源端、或 触控电路的负电源端、或对比电路中的一点、或触控屏上另一组电极线等都能有不错的检 测效果。 触控激励源 1810为方波信号， 由于 1830和 1831是电容负载， 触控激励的方波 信号在这两个电容上出现充放电波形。 触控激励源 1810 的输出波形和触控信号采样点 1841的触控信号波形如图 21所示。
本实施方式对触控信号的检测方法采用瞬时值测量法， 测量触控信号采样点 1841在 某一特定相位点上的电位，比较不同的帧消隐时间段内所检测到的这个特定相位点电位的 变化， 来获取触控信息； 所述的某一特定相位点是指相对于触控激励源 1810输出端波形 的特定相位点。 图 18 所示电路以激励源信号为电路源、 采样电阻所在的支路上是 1830 和 1831两个电容并联再与 1820和 1821两个电阻串联的 RC回路。 在触控探测时段， 对 图 18所示电路施加触控激励信号， 电路就会对电容产生充放电过程。 图 21中 T1和 T2 段为适合采样的相位区间， 在触控信号采样点 1841 上 Ή 的相位区间是电容开始充电到 充电完成的时间段, T2的相位区间是电容开始放电到放电完成的时间段。
为确保证每一次对触控信号的检测都处于相对于触控激励源 1810输出端波形的特定 相位点上， 需要保持严格的一系列的同步关系。这里的同步关系由三项同歩关系组成： 显 示帧同步、触控激励脉冲数同步、触控激励波形相位同步。 显示帧同步： 每次开始施加触 控激励信号都是在两次显示帧之间的帧消隐时间段内的某一固定时刻； 激励脉冲个数同 步：从开始施加触控激励信号到作为触控感应电极使用的显示屏电极上，开始计算触控激 励信号脉冲数，每次获取采样数据的时刻都是在相同序号的触控激励信号脉冲数上；激励 波形相位同步： 每次获取采样数据的时刻都处在触控激励源输出端波形的特定相位点上， 而这个特定相位点的位置选择在 T1或 T2这两个相位区间内。 一个完整的同步过程如图 22a、 图 22b、 图 22c所示。 图 22a是显示屏时分复用的时序图， 显示屏的行电极、 列电 极、 COM电极在显示扫描时间段里面， 配合输出相应的显示信号， 顺序进行显示扫描， 而在显示屏的行电极、 列电极、 COM电极在帧消隐时间段（H段和 K段） 内复用在触控 检测态时， 按检测要求施加方波触控激励信号并进行检测； 图 22b是图 22a中 H段和 K 段（帧消隐时间段）的放大示意图， 如图 22b所示显示屏电极在帧消隐时间段内的同一固 定时刻开始施加方波触控激励信号， 实现帧同步； 图 22c是图 22b中 X段 （加载激励信 号并检测时间段）的放大示意图， 在显示帧消隐时间段里面经过帧同步后， 开始施加触控 激励信号， 冋时也开始计算激励信号脉冲个数，每次采样检测都是控制在相冋序号的触控 激励信号脉冲数上， 以实现触控激励脉冲个数同步； 在此触控激励信号脉冲里面， 每次获 取采样数据的时刻都处在触控激励输出端波形的某特定相位上，以实现与触控激励波形相 位的同步。
具体实施方式十五
与实施例十四不同的是， 触控激励源 1810为正弦波信号， 由于 1830和 1831是电容 负载， 正弦波的触控激励源带上电容负载后， 在触控信号采样点上的波形还是正弦波， 但 发生了幅度和相位的变化， 触控激励源 1810的输出波形和触控信号采样点的触控信号波 形如图 23所示。
本实施方式对触控信号的检测方法采用相移测量法，比较不同的帧消隐时间段上触控 信号采样点 1841某一特定相位点的相位移动， 来获取触控信息； 所述的某一特定相位点 是指相对于触控激励源 1810输出端波形的特定相位点。图 18所示以触控激励源信号为电 路源、采样电阻所在的支路上是 1830和 1831两个电容并联再与 1820和 1821两个电阻串 联的 RC回路。 在触控探测时段， 对图 18所示电路施加触控激励信号， 正弦波通过 RC 回路会发生幅值的下降和相位的延迟； 手指触摸显示屏时， 耦合电容 1831引起了 RC回 路中 C的变化 在触控信号采样点测量正弦波过零点相对触控激励源 1810输出端波形过 零点时间差的变化，来判断触控是否发生。测量触控信号采样点上触控信号波形相位移动 的变化， 也可以在正弦波的峰值点上或其他相位点上进行测量。
同样， 为确保每一次对触控信号的检测都处于相对于触控激励源 1810输出端波形的 特定相位点上，需要保持严格的一系列的同步关系。这里的同步关系由三项同步关系组成： 显示帧同步、触控激励脉冲数同步、触控激励波形相位同步。 显示帧同步： 每次开始施加 触控激励信号都是在两次显示帧之间的帧消隐时间段内的某一固定时刻;激励脉冲个数同 步：从开始施加触控激励信号到作为触控感应电极使用的显示屏电极上，开始计算触控激 励信号脉冲数，每次获取采样数据的时刻都是在相同序号的触控激励信号脉冲数上；激励 波形相位同步：将测量触控信号采样点上触控信号波形的特定相位点，与触控激励源输出 端波形相同相位点进行时间的比较； 正弦波的相移信息是全相位的，故只要每次都是看同 一个特定相位点的移动即可。一个完整的同步过程如图 24a、 图 24b、 图 24c所示。 图 24a 是显示屏时分复用的时序图， 显示屏的行电极、 列电极、 COM电极在显示扫描时间段里 面， 配合输出相应的显示信号， 顺序进行显示扫描， 而在显示屏的行电极、列电极、 COM 电极在显示的帧消隐时间段 （H段和 K段） 内复用在触控检测态时， 按检测要求加载正 弦波激励信号并进行检测； 图 24b是图 24a中 H段和 K段 （显示的帧消隐时间段） 的放 大示意图，如图 24b所示显示屏电极在显示的帧消隐时间段内的同一固定时刻开始施加正 弦波触控激励信号， 实现帧冋步； 图 24c是图 24b中 X段 （施加触控激励信号并检测时 间段）的放大示意图， 在显示的帧消隐时间段里面经过帧同步后， 开始施加正弦波触控激 励信号， 同时也开始计算触控激励信号脉冲个数，每次采样检测都是控制在相同序号的触 控激励信号脉冲数上， 以实现激励脉冲个数同步； 在此正弦波触控激励信号脉冲里面， 每 次获取采样数据的时刻都处在触控激励输出端波形的相同的某特定相位点上，以实现与触 控激励波形相位的同步。
具体实施方式十六
具体实施方式十四和方式十五都是用瞬时值测量法，来对图 4的触控显示器 400进行 触控探测。这种瞬时值测量法是在特定相位点的极短时间段内进行对触控信号的检测，其 主要特点就是检测速度快。 实现瞬时值测量法触控信号检测的三种电路结构如图 25、 图 26和图 27所示。触控信号检测电路结构都是由信号检测通道、数据采样通道和数据处理 和时序控制电路组成。信号检测通道具有缓冲器、第一级差分放大电路和第二级差分放大 电路； 数据采样通道具有模数转换电路； 数据处理和时序控制电路是具有数据运算能力、 数据输出输入接口的中央处理器 (CPU、 MCU),中央处理器具有控制软件、数据处理软件。
图 25所示是一种瞬时值测量法的触控信号检测电路结构图， 2510是触控信号采样点 的信号，2511是检测参考点的信号，触控信号采样点的信号 2510和检测参考点的信号 2511 分别经过缓冲器 2520和缓冲器 2521缓冲后， 作为第一级差分放大器 2522的输入信号； 第一级差分放大器 2522的输出再作为第二级差分放大器 2523的其中一个输入， 2524是 调节电压输出， 其作为基准电位， 连接第二级差分放大器 2523的另一个输入， 用来减去 第一级差分放大电路输出信号的底值； 第二级差分放大器 2523输出到模数转换器 2525， 2525在中央处理器 （CPU、 MPU) 2526输出的同步控制信号 2530的控制下进行同步采 样， 采样的转换结果发送到中央处理器 （CPU、 MPU) 2526, 再由中央处理器进行数据 处理及触控判断。
图 26所示是一种瞬时值测量法的触控信号检测电路结构图， 2610是触控信号采样点 的信号，2611是检测参考点的信号，触控信号采样点的信号 2610和检测参考点的信号 2611 分别经过缓冲器 2620和缓冲器 2621缓冲后， 作为第一级差分放大器 2622的输入信号； 第一级差分放大器 2622的输出再作为第二级差分放大器 2623的其中一个输入，反馈调节 模拟电路 2624用第二级差分放大器 2623的输出作为反馈输入信号并自动调节输出电压， 其作为基准电位， 连接第二级差分放大器 2623的另一个输入， 用来减去第一级差分放大 电路输出信号的底值；第二级差分放大器 2623输出到模数转换器 2625， 2625在中央处理 器（CPU、 MPU) 2626输出的同步控制信号 2630的控制下进行同步采样， 采样的转换结 果发送到中央处理器 （CPU、 MPU) 2626, 再由中央处理器进行数据处理及触控判断。 图 27所示是一种瞬时值测量法的触控信号检测电路结构图， 2710是触控信号采样点 的信号，2711是检测参考点的信号，触控信号采样点的信号 2710和检测参考点的信号 2711 分别经过缓冲器 2720和缓冲器 2721缓冲后， 作为第一级差分放大器 2722的输入信号； 第一级差分放大器 2722的输出再作为第二级差分放大器 2723的其中一个输入，中央处理 器 （CPU、 MPU) 2726根据触控运算结果送出调节数据到数模转换器 2724， 2724的输 出电压作为基准电位， 连接第二级差分放大器 2723的另一个输入， 用来减去第一级差分 放大电路输出信号的底值；第二级差分放大器 2723输出到模数转换器 2725， 2725在中央 处理器（CPU、 MPU) 2726输出的同步控制信号 2730的控制下进行同步采样， 采样的转 换结果发送到中央处理器 （CPU、 MPU) 2726, 再由中央处理器进行数据处理及触控判 断。
图 25、 图 26、 图 27所示的三种瞬时值测量法触控信号检测电路的区别在于： 图 25 所示方案是手动的方法给二次差分电路设置一个基准电位，对二次差分电路具有基本的调 节能力； 图 26所示方案是二次差分电路的输出端信号经模拟电路再反馈给二次差分电路 作为基准电位， 对二次差分电路具有自动跟踪的调节能力； 图 27所示方案是将中央处理 器运算后的结果经数模转换电路反馈给二次差分电路作为基准电位，对二次差分电路具有 智能化的调节能力。
不同尺寸及分辨率的显示屏， 其电极的电阻一般在 2K以上， 检测电路与触控屏上电 极线的连接点上， 因检测电路的输入阻抗而对触控信号分流， 检测电路的输入阻抗越大， 对触控信号的分流作用越小。 当检测电路的输入阻抗为 2.5倍以上时， 触控信号都能反映 出触摸动作信息的，所以要求信号检测通道对电极线的输入阻抗在 5ΚΩ或 5ΚΩ以上，如 图 25、 26， 27在差分放大电路与触控屏上电极线的连接点之间加上缓冲器就是为了增大 检测电路的输入阻抗。
具体实施方式十七
具体实施方式十四和方式十五也可以使用平均值测量法，来对图 4的触控显示器 400 进行触控探测。这种平均值测量法是在一定的时间区段内进行对触控信号的检测，获得触 控信号的平均值作为测量结果。平均值测量法虽比瞬时值测量法慢，但其主要特点就是可 以消除部分高频干扰， 测量数据更平稳有利于触控的判断。有效值是平均值中的一种。实 现平均值测量法对触控信号检测的三种电路结构如图 28、 图 29和图 30所示。 其触控信 号检测电路结构都是由信号检测通道、数据采样通道、数据处理和时序控制电路组成。信 号检测通道具有缓冲器、 第一级差分放大电路、 有效值测量电路和第二级差分放大电路; 数据采样通道具有模数转换电路；数据处理和时序控制电路是具有数据运算能力、数据输 出输入接口的中央处理器 (CPU、 MCU), 中央处理器具有控制软件、 数据处理软件。 图 28所示是一种平均值测量法的触控信号检测电路结构图， 2810是触控信号采样点 的信号，2811是检测参考点的信号，触控信号采样点的信号 2810和检测参考点的信号 2811 分别经过缓冲器 2820和缓冲器 2821缓冲后， 作为第一级差分差分放大电路单元 2822的 输入信号； 第一级差分差分放大电路单元 2822内含频率选通电路， 选通电路的选通频率 为激励源触控信号的频率，其对差分放大的输出进行选通，选通后的输出再作为有效值转 换器 2823的输入， 2823的有效值输出作为第二级差分放大器 2824的输入； 2825是调节 电压输出， 其作为基准电位， 连接到第二级差分放大器 2824的另一个输入端， 用来减去 2823 的有效值输出信号的底值； 第二级差分放大器 2824输出到模数转换器 2826， 2826 在中央处理器（CPU、 MPU) 2827输出的同步控制信号 2830的控制下进行同步采样， 采 样的转换结果发送到中央处理器 （CPU、 MPU) 2827, 再由中央处理器进行数据处理及 触控判断。
图 29所示是一种平均值测量法的触控信号检测电路结构图， 2910是触控信号采样点 的信号，2911是检测参考点的信号，触控信号采样点的信号 2910和检测参考点的信号 2911 分别经过缓冲器 2920和缓冲器 2921缓冲后， 作为第一级差分差分放大电路单元 2922的 输入信号； 第一级差分差分放大电路单元 2922内含频率选通电路， 选通电路的选通频率 为激励源触控信号的频率，其对差分放大的输出进行选通，选通后的输出再作为有效值转 换器 2923的输入， 2923的有效值输出作为第二级差分放大器 2924的输入； 反馈调节模 拟电路 2925用第二级差分放大器 2924的输出作为反馈输入信号并自动调节输出电压，其 作为基准电位，连接到第二级差分放大器 2924的另一个输入端，用来减去 2923的有效值 输出信号的底值； 第二级差分放大器 2924输出到模数转换器 2926， 2926在中央处理器
( CPU、 MPU) 2927输出的同步控制信号 2930的控制下进行同步采样， 采样的转换结果 发送到中央处理器 （CPU、 MPU) 2927, 再由中央处理器进行数据处理及触控判断。
图 30所示是一种平均值测量法的触控信号检测电路结构图， 3010是触控信号采样点 的信号，3011是检测参考点的信号，触控信号采样点的信号 3010和检测参考点的信号 3011 分别经过缓冲器 3020和缓冲器 3021缓冲后， 作为第一级差分差分放大电路单元 3022的 输入信号； 第一级差分差分放大电路单元 3022内含频率选通电路， 选通电路的选通频率 为激励源触控信号的频率，其对差分放大的输出进行选通，选通后的输出再作为有效值转 换器 3023的输入， 3023的有效值输出作为第二级差分放大器 3024的输入； 中央处理器
( CPU、 MPU) 3027根据触控运算结果送出调节数据到数模转换器 3025， 3025的输出 电压作为基准电位，连接到第二级差分放大器 3024的另一个输入端，用来减去 3023的有 效值输出信号的底值；第二级差分放大器 3024输出到模数转换器 3026， 3026在中央处理 器（CPU、 MPU) 3027输出的同步控制信号 3030的控制下进行同步采样， 采样的转换结 果发送到中央处理器 （CPU、 MPU) 3027, 再由中央处理器进行数据处理及触控判断。
图 28、 图 29和图 30所示的三种平均值测量法触控信号检测电路的区别在于： 图 28 所示方案是手动的方法给二次差分电路设置一个基准电位，对二次差分电路具有基本的调 节能力； 图 29所示方案是二次差分电路的输出端信号经模拟电路再反馈给二次差分电路 作为基准电位， 对二次差分电路具有自动跟踪的调节能力； 图 30所示方案是将中央处理 器运算后的结果经数模转换电路反馈给二次差分电路作为基准电位，对二次差分电路具有 智能化的调节能力。
不同尺寸及分辨率的显示屏， 其电极的电阻一般在 2Κ以上， 检测电路与触控屏上电 极线的连接点上， 因检测电路的输入阻抗而对触控信号分流， 检测电路的输入阻抗越大， 对触控信号的分流作用越小。 当检测电路的输入阻抗为 2.5倍以上时， 触控信号都能反映 出触摸动作信息的，所以要求信号检测通道对电极线的输入阻抗在 5ΚΩ或 5ΚΩ以上，如 图 28、 29， 30在差分放大电路与触控屏上电极线的连接点之间加上缓冲器就是为了增大 检测电路的输入阻抗。
具体实施方式十八
在介绍实施例十四时我们提到， 图 4所示的触控显示器 400， 显示器采用 TFT-LCD, 测量的等效电路如图 18所示。触控激励源 1810为方波信号， 由于 1830和 1831是电容负 载， 触控激励的方波信号在这两个电容上出现充放电波形。 触控激励源 1810的输出波形 和触控信号采样点 1841 的触控信号波形如图 21所示， 为了说明本实施例， 现重新对图 21标号， 如图 31所示。
本实施方式对触控信号的检测方法采用时间特征测量法， 测量触控信号采样点 1841 充放电过程中两个既定电位间的时间间隔的变化， 来获取触控信息。 如图 31所示， 测量 触控信号采样点 1841波形的充电过程中两个既定电位 V422和 V421之间的时间 Τ423 , 放电过程中两个既定电位 V421和 V422之间的时间 Τ424,可以反映这个电容负载的变化。 当手指触摸显示屏时图 18等效电路的耦合电容 1831就会产生，改变了电路的电容负载以 及时间常数， 两个既定电位间的时间间隔 Τ423和 Τ424也就发生了改变。 测量时间间隔 Τ423和 Τ424的变化就可以获得触控的信息， 既定电位 V421和 V422选取充放电过程中 采样点 1841的两个电位。
实现时间特征测量法触控信号检测的电路结构如图 32和图 33所示。其触控信号检测 电路结构都是由信号检测及数据采样通道、数据处理和时序控制电路组成。信号检测及数 据采样通道具有缓冲器、数模转换电路或电压调节输出单元、 比较器、 记数器； 数据处理 和时序控制电路是具有数据运算能力、数据输出输入接口的中央处理器 (CPU、 MCU), 中 央处理器具有控制软件、 数据处理软件。
图 32是一种时间特征测量法的触控信号检测电路结构图， 3210是触控信号采样点的 信号， 3211是一个既定电位 （V421 ), 由电压调节输出单元 3220来产生， 3212是一个既 定电位（V422), 由电压调节输出单元 3221来产生； 触控信号采样点的信号 3210经过缓 冲器 3230缓冲输出， 与 3211这个既定电位进入比较器 3232进行比较； 触控信号采样点 的信号 3210经过缓冲器 3231缓冲输出，与 3212这个既定电位进入比较器 3233进行比较； 中央处理器 CCPU、 MCU)3235产生计数器 3234的记数脉冲信号 3240， 比较器 3233的输 出电位作为计数器 3234的启动记数信号， 比较器 3232的输出电位作为计数器 3234的停 止记数信号； 计数器 3234停止记数后的读数由中央处理器 (CPU、 MCU)3235读取， 读数 完毕后由中央处理器 (CPU、 MCU)3235送出清零信号 3241清零计数器 3234， 为下一次读 数做好准备， 并由中央中央处理器 (CPU、 MCU)3235进行数据处理及触控判断。
图 33是一种时间特征测量法的触控信号检测电路结构图， 3310是触控信号采样点的 信号， 中央处理器 (CPU、 MCU)3327 通过程序预置或历史检测判断而输出相应数据到数 模转换器 3320输出一个既定电位 3311 (V421 ) , 也输出数据到数模转换器 3321输出一个 既定电位 3312 (V422);触控信号采样点的信号 3310经过缓冲器 3322缓冲输出， 与 3311 这个既定电位进入比较器 3324;触控信号采样点的信号 3310经过缓冲器 3323缓冲输出， 与 3312这个既定电位进入比较器 3325 ; 中央处理器 (CPU、 MCU)3327产生计数器 3326 的记数脉冲信号 3330， 比较器 3325的输出电位作为计数器 3326的启动记数信号， 比较 器 3324的输出电位作为计数器 3326的停止记数信号； 计数器 3326停止记数后的读数由 中央处理器 (CPU、 MCU)3327读取， 读数完毕后由中央处理器 (CPU、 MCU)3327送出清 零信号 3331 清零计数器 3326， 为下一次读数做好准备， 并由中央中央处理器 (CPU、 MCU)3327进行数据处理及触控判断。
图 32和图 33所示的两种时间特征测量法触控信号检测的区别在于： 图 32所示方案 是手动的方法给比较器设置两个既定电位 V421和 V422; 图 33所示方案是由中央处理器 给比较器设置两个既定电位 V421和 V422, 中央处理器通过程序预置或将之前的测量结 果运算后输出对应数据到数模转换电路， 使其输出作为既定比较电位， 对既定比较电位 V421和 V422的设置具有智能化的调节能力。
具体实施方式十九
与实施例十八不同， 本例中触控激励源 1810为正弦波信号， 由于 1830和 1831是电 容负载， 正弦波的触控激励源带上电容负载后， 在触控信号采样点上的波形还是正弦波， 但发生了幅度和相位的变化，触控激励源 1810的输出波形和触控信号采样点 1841的触控 信号波形如图 23所示。 本实施方式对触控信号的检测方法采用相移测量法，比较不同的帧消隐时间段上触控 信号采样点 1841上特定相位点的相位移动， 来获取触控信息。 可以看出可以通过测量相 位的改变来反映这个触摸电容的影响，而相位的改变也可以从测量时间间隔来反映，这个 时间间隔的检测示意图亦见如图 23所示，显示屏无手指触摸时， 由于图 18中的分布电容 1830的存在， 检测触控信号采样点 1841上的触控信号波形相对触控激励源输出端 1840 的波形有相位的延迟；当手指触摸显示屏时图 18所示等效电路的耦合电容 1831就会产生， 增大了电路的电容负载， 触控信号采样点 1841上的过零点与激励源之间的过零点之间的 时间 T500会变大， 即产生进一歩的相移。 测量时间 T500的变化就可获得触控的信息。 根据触控激励源波形的不同， 特定相位点对应的电位可以是零点或者是其它电位点。
实现相移测量法触控信号检测的电路结构如图 34和图 35所示。其触控信号检测电路 结构都是由信号检测及数据采样通道、数据处理和时序控制电路组成。信号检测及数据采 样通道具有缓冲器、数模转换电路或电压调节输出单元、 比较器、 记数器； 数据处理和时 序控制电路是具有数据运算能力、数据输出输入接口的中央处理器 (CPU、 MCU), 中央处 理器具有控制软件、 数据处理软件。
图 34是一种相移特征测量法的触控信号检测电路结构图， 3410是触控信号采样点的 信号， 3411是检测参考点的信号， 3412是由电压调节输出单元 3420产生的对应一个特定 相位点时的电位； 触控信号采样点的信号 3410经过缓冲器 3430缓冲输出， 与 3412这个 特定相位点对应的电位进入比较器 3432进行比较;触控信号采样点的信号 3411经过缓冲 器 3431缓冲输出， 与 3412这个特定相位点对应的电位进入比较器 3433进行比较； 中央 处理器 (CPU、 MCU)3435产生计数器 3434的记数脉冲信号 3440， 比较器 3433的输出电 位作为计数器 3434的启动记数信号， 比较器 3432的输出电位作为计数器 3434的停止记 数信号； 计数器 3434记数停止后的读数由中央处理器 (CPU、 MCU)3435读取， 读数完毕 后由中央处理器 (CPU、 MCU)3435送出清零信号 3441清零计数器 3434， 为下一次读数做 好准备， 并由中央中央处理器 (CPU、 MCU)3435进行数据处理及触控判断。
图 35是一种相移特征测量法的触控信号检测电路结构图， 3510是触控信号采样点的 信号， 3511是检测参考点的信号， 中央处理器 (CPU、 MCU)3526根据程序预设或者历史 检测判断而输出相应数据到数模转换器 3520，特定相位点对应的电位 3512即是数模转换 器 3520的输出电位； 触控信号采样点的信号 3510经过缓冲器 3521缓冲输出， 与 3512 这个特定相位点对应的电位进入比较器 3523进行比较;触控信号采样点的信号 3511经过 缓冲器 3522缓冲输出， 与 3512这个特定相位点对应的电位进入比较器 3524进行比较； 中央处理器 (CPU、 MCU)3526产生计数器 3525的记数脉冲信号 3530， 比较器 3524的输 出电位作为计数器 3525的启动记数信号， 比较器 3523的输出电位作为计数器 3525的停 止记数信号； 计数器 3525记数停止后的读数由中央处理器 (CPU、 MCU)3526读取， 读数 完毕后 ώ中央处理器 (CPU、 MCU)3526送出清零信号 3531清零计数器 3525， 为下一次读 数做好准备， 并由中央中央处理器 (CPU、 MCU)3526进行数据处理及触控判断。
图 34和图 35所示的两种相移测量法触控信号检测的区别在于： 图 34所示方案是用 手动的方法设定特定相位点对应的电位； 图 35所示方案是由中央处理器通过数模转换器 来设定特定相位点对应的电位，中央处理器通过程序预设或将之前的测量结果运算后经数 模转换器反馈作为特定相位点对应的电位， 对特定相位点的设置具有智能化的调节能力。
本实施方式所测量的触控信号相位特征实质上也是^间特征的一种。
具体实施方式二十
图 4所示的触控显示器 400， 时分复用显示屏电极来完成触控功能。 触控显示器 400 以部分的或全部的 N条显示屏电极线时分复用作触控感应电极线， 以单通道顺序扫描的 检测方式进行触控探测:触控信号检测电路具有一个触控信号检测通道或一个数据采样通 道， 以扫描的方式依次顺序检测 N条触控感应电极线中的第一条、 第二条、 ...、 直至最 后的第 N条触控感应电极线， 从而完成一个探测帧的全部检测过程， 如图 36所示。
这也是最常规和自然的触控检测方式。
具体实施方式二 ^一
与实施例二十不同，本例中是按某一既定的间隔 i以扫描的方式检测 N条触控感应电 极中的第一条电极、 第 i+1条、 第 2i+l条、 ...、 直至到最后的第 N条触控感应电极线， 从而完成一个探测帧的全部检测过程。
i=2时， 即间隔一条触控感应电极线的检测扫描示意图如图 37所示。
具体实施方式二十二
与实施例二十一和二十二不同的是，本例是以单通道粗扫加细扫的检测方式进行触控 探测：触控信号检测电路具有一个检测通道或一个数据采样通道，把触控感应电极线按每 i条一区划分为几个分区， 每个分区选取一条或多条触控感应电极线作为该分区触控感应 电极线的触控感应代表电极一起进行触控检测，最好的方法是把每个分区里面全部的触控 感应电极线并联作为一条触控感应代表电极；先按区对触控感应代表电极进行检测，确定 触控动作发生的区域；再在有触控动作发生的区域里面进行细分扫描检测，获得更具体的 触控信息。 此方法的目的是为了节省触控检测的时间。
i=3时， 单通道粗扫加细扫的检测扫描示意图如图 38所示。
具体实施方式二十三
本例以多通道顺序扫描的检测方式进行触控探测:触控信号检测电路具有多个触控信 号检测通道和多个数据采样通道，把全部的触控感应电极线分为跟触控信号检测通道数目 相同的组数， 每一个触控信号检测通道负责一个触控感应电极组内的检测。 一种方案是各触控信号检测通道冋时分别在各自组内进行顺序扫描检测，综合全部触 控信号检测通道的检测结果， 获得全屏幕的触控信息。 图 39是三个触控信号检测通道时 的扫描顺序示意图。
另一种方案是各触控信号检测通道同时分别在各自组内进行间隔扫描检测，综合全部 触控信号检测通道的检测结果， 获得全屏幕的触控信息。 图 40是三个触控信号检测通道 时的扫描顺序不意图。
再一种方案是各触控信号检测通道同时分别在各自组内进行粗扫加细扫检测， 综合 全部触控信号检测通道的检测结果， 获得全屏幕的触控信息。 图 41是三个触控信号检测 通道时的扫描顺序示意图。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发 明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱 离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护 范围。

Claims (9)

  1. 权 利 要 求 书
    1、 一种触控屏， 包括基板和触控电路， 在基板上设置有不少于两组相交的行电极组 和列电极组；所述触控电路具有触控激励源和触控信号检测电路；所述触控信号检测电路 具有信号检测通道、数据采样通道、数据处理和时序控制电路； 所述信号检测通道具有缓 冲器、放大电路等； 所述数据采样通道具有模数转换电路； 所述数据处理和时序控制电路 是具有数据运算能力、数据输出输入接口的中央处理器 (CPU、 MCU), 中央处理器具有控 制软件、数据处理软件；所述触控电路通过对行电极组或列电极组中的某条电极线施加触 控信号， 并检测该电极线上触控信号的变化， 来探测该电极是否被触碰； 其特征在于： 所述触控电路的每一个信号检测通道或数据采样通道，对所述触控屏行电极组和列电 极组中各条电极线上触控信号的信号检测顺序或数据采样顺序是以扫描的方式进行，不同 时段对不同电极线上的触控信号进行信号检测或数据采样。
  2. 2、 根据权利要求 1所述的触控屏， 其特征在于：
    所述触控屏是电容式触控屏或触控显示屏。
  3. 3、 根据权利要求 1所述的触控屏， 其特征在于：
    所述触控电路对电极线的扫描， 是以一条或多条电极线作为一次扫描对象。
  4. 4、 根据权利要求 1所述的触控屏， 其特征在于：
    所述触控电路对各条电极线的扫描顺序， 是按电极的空间排列依次顺序进行的。
  5. 5、 根据权利要求 1所述的触控屏， 其特征在于：
    所述触控电路对各条电极线的扫描顺序，是按电极的空间排列以间隔一条或若干条的 顺序进行的。
  6. 6、 根据权利要求 1所述的触控屏， 其特征在于：
    所述触控电路对各条电极线的扫描顺序，在整个屏幕上是按电极的空间排列以间隔一 条或若干条的顺序进行的， 在屏幕的某个区域内是按电极的空间排列依次顺序进行的。
  7. 7、 根据权利要求 1所述的触控屏， 其特征在于：
    所述触控电路对各条电极线的扫描顺序，在整个屏幕上是按电极的空间排列以间隔一 条或若干条的顺序进行的，在屏幕的某个区域内也是按电极的空间排列以间隔一条或若干 条的顺序进行的。
  8. 8、 根据权利要求 1所述的触控屏， 其特征在于：
    所述触控电路具有多个信号检测通道和、 或多个数据采样通道。
  9. 9、 根据权利要求 8所述的触控屏， 其特征在于： 所述触控电路的多个信号检测通道或多个数据采样通道，分别对触控屏屏幕上不同区 域电极线上的触控信号进行信号检测或数据采样。
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