CN102855038A - 一种触摸显示屏及触摸显示驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种触摸显示屏及触摸显示驱动方法，用以实现一种结构简单且紧凑的触摸显示屏。本发明提供的触摸显示屏，包括横向设置的多条栅线，还包括：纵向设置的多条触摸感应线，所述触摸感应线上施加恒定电压，所述栅线上施加触摸驱动电压，所述触摸感应线与所述栅线之间形成电场，所述相邻的触摸感应线之间设置有狭缝。

Description

一种触摸显示屏及触摸显示驱动方法

技术领域

本发明涉及触摸显示技术领域，尤其涉及一种触摸显示屏及触摸显示驱动方法。

背景技术

触摸屏作为一种输入媒介，和显示屏集成在一体作为触摸显示屏，触摸显示屏在显示领域发挥着重要的作用。其中，电容式触摸屏，因其具有较高的灵敏度，备受关注。

目前应用最广的电容式触摸屏为外挂式触摸屏（Add on Touch Panel）外挂式触摸屏也就是触摸屏与显示屏分开生产，然后贴合到一起成为具有触摸和显示功能的触摸显示屏。显示屏可以为液晶显示屏（Liquid Crystal Display，LCD）或有机电致发光二极管（Organic Light Emitting Diode）显示屏等。

现有的外挂式触摸屏存在制作成本较高、光透过率较低、模组较厚等缺点。

发明内容

本发明实施例提供一种触摸显示屏及触摸显示驱动方法，用以实现一种成本较低、结构简单且紧凑的触摸显示屏。

本发明实施例提供的一种触摸显示屏，包括横向设置的多条栅线，还包括：

纵向设置的多条触摸感应线，所述触摸感应线上施加恒定电压，所述栅线上施加触摸驱动电压，所述触摸感应线与所述栅线之间形成电场，所述相邻的触摸感应线之间设置有狭缝。

本发明实施例提供的一种触摸显示驱动方法，包括以下步骤：

为触摸显示屏中纵向设置的每条触摸感应线施加恒定电压V₀；

当横向设置的连接有触摸驱动电极单元的栅线未被施加用于实现图像显示的显示驱动电压时，为该栅线施加触摸驱动电压V₁，以使得施加有V₀的触摸感应线和施加有V₁的栅线之间形成电场，实现触摸功能；其中，V₁小于实现图像显示的开启电压Vth。

本发明实施例通过在显示屏中设置触摸感应线，触摸感应线与栅线形成电场实现触摸功能。在具体实现时，在栅线不用于图像显示时，将栅线用于触摸功能。本发明实施例通过栅线和触摸感应线实现触摸功能，相应的触摸显示屏的结构简单且紧凑、工艺流程简单，进而降低了触摸显示屏的制作成本。

附图说明

图1为本发明实施例提供的触摸显示屏检测触摸点的装置的等效电路模型示意图；

图2为本发明实施例提供的触摸显示屏的截面示意图；

图3为本发明实施例提供的触摸显示屏中投射电场示意图；

图4为本发明实施例提供的触摸显示屏俯视示意图；

图5为本发明实施例提供的触摸显示屏实现原理示意图；

图6为本发明实施例提供的具有触摸驱动电极单元的触摸显示屏结构示意图；

图7为本发明实施例提供的触摸显示屏的整体结构示意图；

图8为本发明实施例提供的触摸显示驱动方法示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种触摸显示屏及触摸显示驱动方法，用以实现一种成本较低、结构简单的触摸显示屏。

本发明实施例提供的触摸显示屏由触摸屏和显示屏集成。触摸屏内嵌于显示屏中。触摸屏和显示屏同时生产出来。这种触摸显示屏的设置方式不仅可以有效减小触摸显示屏的厚度，而且可以降低触摸显示屏制作工艺的难度，进而节约成本。

下面简单介绍一下触摸屏的工作原理。

电容式触摸屏包括：表面电容式触摸屏和投射电容式触摸屏。本发明实施例提供的触摸屏为投射电容式触摸屏。

投射电容式触摸屏的工作原理为：当触碰外挂在显示屏上的触摸屏时，改变触摸屏内的电极发射的静电场的大小，触摸点定位检测装置通过检测所述静电场的变化量实现对触摸点的定位。具体地，触摸屏的电极包括多条横向设置的触摸驱动线和多条纵向设置的触摸感应线。在触摸驱动线上施加高频电压，触摸感应线上施加恒定电压，在触摸感应线一侧检测触摸点区域投射电场的变化，从而确定触摸点所在的坐标值。

在触摸点定位检测装置检测触摸点的过程中，对触摸驱动线进行逐行扫描，在扫描每一触摸驱动线时，读取所有触摸感应线上的信号，通过对触摸驱动线逐列扫描，就可以把每条触摸驱动线和每条触摸感应线的交叉点都扫描到，从而可以检测出扫描过程中触摸点的位置。这种触摸点定位检测方式可以具体的确定触摸屏上多点的坐标，因此可以实现多点触摸。所述检测装置的等效电路模型如图1所示，包括：信号源101，触摸驱动线电阻103，驱动线与感应线之间的互电容102，触摸驱动线、触摸感应线与公共电极层间的寄生电容104，触摸感应线电阻105，检测电路106。当手指触碰触摸屏时，有一部分电流流入手指，等效为触摸驱动线及触摸感应线之间的互电容改变，在检测端检测由此导致的微弱电流变化。

本发明实施例提供的触摸显示屏，不同于现有技术的外挂式触摸屏，触摸屏和显示屏集成在一起，触摸屏内嵌于显示屏内，其主要结构如下：在触摸显示屏中设置触摸感应线，通过触摸感应线与栅线形成的投射电场实现触摸功能。换句话说，本发明利用阵列基板上的部分或者全部栅线作为实现触摸功能的触摸驱动线，具体实现时，为了不影响栅线实现图像显示的功能，在栅线不用于图像显示时，为栅线施加触摸驱动信号，实现触摸显示的功能。

下面整体说明本发明实施例提供的技术方案。

本发明实施例提供的触摸显示屏，包括横向设置的多条栅线，还包括：

纵向设置的多条触摸感应线，所述触摸感应线上施加恒定电压，所述栅线上施加触摸驱动电压，所述触摸感应线与所述栅线之间形成电场，所述相邻的触摸感应线之间设置有狭缝。

为了提高触摸显示屏触摸的灵敏度，较佳地，所述触摸显示屏还包括：纵向设置的多个触摸驱动电极单元，所述每个触摸驱动电极单元包括一个或多个纵向相邻且电连接的触摸驱动电极，所述每个触摸驱动电极单元与一条栅线电连接，所述触摸驱动电极单元设置于与所述狭缝相对应的位置。

较佳地，相邻的触摸感应线之间的狭缝与阵列基板上相邻的两列像素之间的狭缝对应，每条触摸感应线与一列像素对应或者与多列像素对应。

较佳地，所述纵向设置的每个触摸驱动电极单元中，相邻的多个触摸驱动电极电连接，每个触摸驱动电极单元的长度为1.5mm~5mm。

较佳地，每个触摸驱动电极单元的长度为2mm。

较佳地，每个触摸驱动电极单元的宽度为阵列基板上一个子像素的宽度。

较佳地，所述触摸显示屏还包括纵向设置的多条数据线，所述触摸驱动电极单元可以与阵列基板上的数据线同层设置也可以单独作为一层设置。

较佳地，所述每个触摸驱动电极单元与一条栅线通过过孔电连接。

较佳地，每一触摸驱动电极位于相邻的两条栅线之间。

较佳地，每个触摸驱动电极单元中，相邻的多个触摸驱动电极通过与栅线或数据线宽度相等或相近的导线电连接。

下面通过附图具体说明本发明实施例提供的技术方案。

参见图2，为本发明实施例提供的触摸显示屏，包括：横向设置的多条栅线1，该栅线设置在第一基板2上，还包括：纵向设置的多条触摸感应线3，触摸感应线3上施加恒定电压，栅线1上施加触摸驱动电压，触摸感应线3与栅线1之间形成电场，相邻的触摸感应线3之间设置有狭缝。

触摸感应线3与栅线1之间形成的电场如图3所示，带箭头的曲线为电场线的方向。

触摸感应线3可以设置在第一基板2上，也可以设置在第二基板4上。

例如：当本发明适用于液晶显示LCD领域时，栅线设置在阵列基板（对应于第一基板2）上，触摸感应线可以设置在彩膜基板（对应于第二基板4）上。当本发明适用于有机电致发光二极管OLED显示领域时，栅线和触摸感应线可以同时设置在触摸显示屏的第一基板或者第二基板上的不同层。

图2是以LCD为例的触摸显示屏结构示意图，栅线1设置在第一基板2上，触摸感应线3设置在第二基板4上，第一基板2和第二基板4之间填充有液晶12，且为本发明实施例提供的触摸显示屏的截面图。

图4为与图2所示的触摸显示屏对应的俯视图，图4中未显示图2中的液晶12和第二基板4。

较佳地，图2或图4所示的触摸显示屏，横向设置的多条栅线1可以是阵列基板上用于实现图像显示的全部栅线或者部分栅线。具体可以根据触控精度要求设置栅线的数量。当触控精度要求较高时，可以设置阵列基板上较多数量的栅线实现触摸功能，当触控精度要求较低时，可以设置阵列基板上较少数量的栅线实现触摸功能。

下面简单说明本发明实施例提供的触摸显示屏如何实现触摸和显示功能。

参见图5，栅线1和驱动IC相连，驱动IC同时用于提供实现显示的驱动信号和实现触摸驱动信号。

第一基板2上的用于实现触摸功能的栅线1分时复用。当某一条栅线1需要用于实现图像显示时，驱动IC仅为该栅线1施加用于实现图像显示的驱动信号（也即驱动电压），当栅线1在不用于实现图像显示时，驱动IC仅为栅线1施加触摸驱动信号（也即触摸驱动电压）。

当驱动IC为该栅线1施加触摸驱动信号时，也就是为栅线1提供一定高频信号，使得栅线1和施加有一定恒定电压的触摸感应线3之间形成一个稳定的静电场（图5中未示出静电场）（静电场也即投射电场），当手指触碰触摸屏时，由于高频信号的作用，触摸屏上触摸点的电流会通过人手流走，与触摸点对应的投射电场发生变化，触摸点定位监测装置根据投射电场的变化检测出触摸点的位置。

下面介绍本发明实施例提供的触摸感应线的设置方式。

图2中所示的触摸感应线3实际上为具有一定宽度的触摸感应导电条。较佳地，该导电条为透明导电条，具体可以为由铟锡氧化物ITO制成的导电条。

触摸感应线3和栅线1的宽度不在一个数量级上，栅线1的宽度一般在几微米范围内，触摸感应线3的宽度约为一个子像素的宽度，至少为几十甚至上百微米。

较佳地，触摸感应线3的宽度为一个子像素的宽度或者为多个子像素的宽度。

为了降低触摸感应线的电阻提高触摸灵敏度，触摸感应线3的宽度优选为多个子像素的宽度。

考虑显示效果，更为优选地，触摸感应线3的宽度优选对应一个或多个像素的宽度。

较佳地，触摸感应线3所覆盖的区域与阵列基板上每一列像素覆盖的区域对应，或者与阵列基板上相邻的多列像素覆盖的区域对应。

较佳地，相邻的触摸感应线之间的狭缝与阵列基板上相邻的两列像素之间的狭缝对应。也就是说，相邻的触摸感应线之间的狭缝在第二基板上所覆盖的区域与阵列基板上相邻的两列像素之间的狭缝在第一基板上所覆盖的区域在垂直方向重叠。

需要说明的是，本发明实施例提到的像素为包括三个子像素（R、G、B子像素）的像素，且三个子像素设置于同一栅线不同数据线上，或者也可以是设置在同一数据线不同栅线上。当三个子像素设置于同一栅线不同数据线上时，像素的宽度为三个子像素的宽度之和；当三个子像素设置于同一数据线不同栅线上时，像素的宽度为一个子像素的宽度。

下面介绍本发明实施例提供的栅线的设置方式。

图2中所示的栅线用于实现触摸功能时，宽度较窄，为了实现正常的触摸功能，需要的栅线的数量较大，对IC的要求较高，触摸显示屏的整体成本较高。为了降低触摸显示屏的实现成本。本发明实施例对还用于实现触摸功能的栅线进行了结构优化。

具体地，参见图6，本发明提供的触摸显示屏还包括：纵向设置的多个触摸驱动电极单元11，每个触摸驱动电极单元11包括一个或多个纵向相邻且电连接的触摸驱动电极111，每个触摸驱动电极单元11与一条栅线1电连接，触摸驱动电极单元11设置于与相邻的触摸感应线之间的狭缝相对应的位置（图6中未体现出）。也就是说，触摸驱动电极单元11设置在第一基板2上相邻的两列像素13之间的狭缝。

较佳地，第一基板2上相邻的两列像素13之间的狭缝与相邻的触摸感应线之间的狭缝相对应。

较佳地，触摸驱动电极单元11可以与第一基板2上的数据线同层设置也可以单独作为一层设置。

如果触摸驱动电极单元11与第一基板2上的数据线同层设置，可以和数据线在同一次制作工艺中完成，节约工艺流程，制作过程简单。但是在制作的过程中需要保证数据线和触摸驱动电极单元11绝缘，避免形成信号串扰的问题。

如果触摸驱动电极单元11单独作为一层设置，可以完全避免与信号线形成串扰的问题。

因栅线1和触摸驱动电极单元11不是在同一镀膜工艺过程中形成，较佳地，每个触摸驱动电极单元11与一条栅线1通过过孔电连接（图6中栅线上的小黑点表示栅线与触摸驱动电极单元电连接）。

较佳地，纵向设置的每个触摸驱动电极单元11中，相邻的多个触摸驱动电极111电连接（图6中触摸驱动电极上的小黑点表示连接线与触摸驱动电极单元电连接）。

为了能够达到较好的触摸感应效果，较佳地，每个触摸驱动电极单元的宽度为阵列基板上一个子像素的宽度。也就是说，每一触摸驱动电极的宽度为一个子像素的宽度。

每个触摸驱动电极单元的长度为1.5mm~5mm。较佳地，每个触摸驱动电极单元的长度为2mm，此时可以获得较好的信号传输速度。

由此可见，该触摸驱动电极单元的长度远远大于一个像素的长度，且栅线宽度远远小于触摸驱动电极单元宽度（栅线的宽度约为几个微米，一个像素的宽度约为几百微米。触摸驱动电极的宽度等于一个触摸驱动电极单元的宽度，当触摸驱动电极设置在栅线上面时，触摸驱动电极与栅线在基板上的投影具有较大的重叠区域，二者之间会产生较大的互容，影响图像的正常显示。

为了不影响栅线正常实现图像显示，每个触摸驱动电极单元与栅线相交叉的区域面积应尽量小。较佳地，每个触摸驱动电极位于与两条相邻的栅线之间。

较佳地，每个触摸驱动电极单元中，相邻的多个触摸驱动电极通过与栅线宽度相等或相近的导线电连接。使得与栅线与触摸驱动电极单元之间的交叠面积尽量小，减小栅线与触摸驱动电极单元之间的互电容。

较佳地，触摸驱动电极的大小约等于一个子像素的大小，也就是说，每一行上任意相邻的像素之间的非像素区域设置有一个触摸驱动电极。

较佳地，处于阵列基板上不同区域的每一触摸驱动电极大小完全相同，每一触摸驱动电极单元也完全相同。也就是说，每一触摸驱动电极单元的大小均相同，且每一触摸驱动电极单元包含的触摸驱动电极的个数相同。

较佳地，与同一栅线相连接的触摸驱动电极单元11可以设置于属于同一行的所有相邻的像素之间（如图6所示），或者可以设置于属于同一行的部分相邻的像素之间。为了达到更高精度的触摸感应效果，触摸驱动电极单元11最好设置于属于同一行的所有相邻的像素之间。

较佳地，为了降低制作工艺的难度，满足正常触摸精度的需求，可以按照实际需要，将触摸驱动电极单元11设置于属于同一行的部分相邻的像素之间，具体相邻的两个触摸驱动电极单元11之间的距离L可以根据实际需求和实际触摸显示屏的大小设计。

图6中所示的纵向相邻的触摸驱动电极单元11之间的距离为一个像素长度的距离。

较佳地，纵向相邻的两个触摸驱动电极单元11之间的距离可以按照需求设置，可以是相距一个或多个像素纵向长度的距离，也可以仅相距位于同一列上的相邻的像素之间的距离。

综上所述，参见图7为本发明实施例提供的触摸感应电路中的触摸驱动电极和触摸感应线，图7为触摸感应电路的俯视图。

参见图8，本发明实施例提供的一种触摸显示驱动方法，包括以下步骤：

S11、为触摸显示屏中纵向设置的每条触摸感应线施加恒定电压V₀；

S12、当横向设置的连接有触摸驱动电极单元的栅线未被施加用于实现图像显示的显示驱动电压时，为该栅线施加触摸驱动电压V₁，以使得施加有V₀的触摸感应线和施加有V₁的栅线之间形成电场，实现触摸功能；其中，V₁小于实现图像显示的开启电压Vth。

较佳地，为该栅线施加触摸驱动电压V₁，具体为：

通过与施加显示驱动电压的显示驱动电路相独立的触摸驱动电路，为栅线施加触摸驱动电压；或

通过显示驱动电路为该栅线施加触摸驱动电压，其中，该显示驱动电路在为上一条栅线施加显示驱动电压之后，为该条栅线施加显示驱动电压之前，为该栅线施加触摸驱动电压。

当在上述触摸显示驱动方法驱动触摸显示屏之后，与触摸感应线相连的触摸柔性电路板（Touch FPC），实时检测触摸感应线上的信号变化，即检测触摸感应线和触摸驱动电极之间的投射电场的变化量，从而实现触摸定位。

针对通过与施加显示驱动电压的显示驱动电路相独立的触摸驱动电路，为栅线施加触摸驱动电压的情况，触摸驱动电极单元通过栅线和驱动IC相连，驱动IC用于同时实现显示驱动和触摸驱动，也就是说驱动IC内集成了所述触摸驱动电路和显示驱动电路。

当驱动IC在实现触摸驱动时，触摸驱动电路为连接有触摸驱动单元的栅线提供一定高频信号，使得连接有触摸驱动电极单元的栅线和触摸感应线之间具有一稳定的静电场，当手指触碰触摸屏时，由于高频信号的作用，触摸屏上触摸点的电流会通过人手流走，触摸感应线上的发生信号变化，Touch FPC可以检测触摸点的位置。

当驱动IC用于实现图像显示时，显示驱动电路为栅线提供一开启电压Vth，使得对应的栅线上的所有TFT打开，实现图像显示。

针对通过显示驱动电路为该栅线施加触摸驱动电压的情况，驱动IC中的显示驱动电路不会在同一时刻同时控制图像显示和触摸功能。在实现图像显示时，驱动IC是通过逐行打开栅线实现图像的显示，当某一条栅线在某一时刻不用做图像显示时，为其施加一定的高频电压，该电压低于栅线用作图像显示时的开启电压。也就是说某一栅线可以在不同的时间段内实现不同的功能。由于现在显示器的像素非常高，栅线的数量较多，依次打开栅线的时间间隔Δt1很小，远远小于人手指触碰触摸屏时手指移动过程中时间的变化Δt2，因此在手指移动的过程中，触摸驱动电极已经被打开过很多次，宏观上看，触摸驱动电极一直处于开启状态，既可以实现触摸还不影响图像的正常显示。

当本发明适用于液晶显示LCD领域时，栅线设置在阵列基板上，触摸感应线可以设置在彩膜基板上。触摸感应线是在制作彩膜基板的过程中形成的，形成彩膜基板后，在彩膜基板与液晶相接触的一侧制作ITO触摸感应线。具体地，在彩膜基板与液晶相接触的一侧蒸镀一层ITO导电膜层，经光刻刻蚀工艺，得到触摸感应线。

需要说明的是，本发明实施提供的触摸感应线施加的电压为一恒定电压，同时还可以起到屏蔽外界信号对触摸显示屏的干扰作用。该屏蔽层不同于现有技术的一整层的设置方式，本发明屏蔽层的设置方式，使得触摸驱动电极和触摸感应线之间的投射电场增大，更加有利于触摸感应，提高了触摸感应的灵敏度。

以LCD为例，触摸驱动电极单元是在制作阵列基板的过程中形成的，具体是在形成TFT的源极和漏极的过程中（也即SD工艺过程中）形成的。和源极和漏极属于同一层，材料也相同，为不透明的金属材料。通过过孔和位于其下的栅线电性连接。

由此可见，本发明实施例实现触摸感应电路的工艺流程简单，成本低。并且，本发明实现的触摸屏和液晶显示屏集成在一起，形成的触摸显示屏的厚度非常薄，大大满足客户的需求，提高用户的体验效果。

综上所述，本发明实施例提供了一种触摸显示屏，通过在第一基板上设置栅线以及与栅线相连的触摸驱动电极单元，以及在第一基板或第二基板上设置触摸感应线，实现了结构简单的触摸显示屏，大大降低了制作触摸显示屏的成本。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (12)

1.一种触摸显示屏，包括横向设置的多条栅线，其特征在于，还包括：

纵向设置的多条触摸感应线，所述触摸感应线上施加恒定电压，所述栅线上施加触摸驱动电压，所述触摸感应线与所述栅线之间形成电场，所述相邻的触摸感应线之间设置有狭缝。

2.根据权利要求1所述的触摸显示屏，其特征在于，还包括：纵向设置的多个触摸驱动电极单元，所述每个触摸驱动电极单元包括一个或多个纵向相邻且电连接的触摸驱动电极，所述每个触摸驱动电极单元与一条栅线电连接，所述触摸驱动电极单元设置于与所述狭缝相对应的位置。

3.根据权利要求1或2所述的触摸显示屏，其特征在于，相邻的触摸感应线之间的狭缝与相邻的两列像素之间的狭缝相对应，每条触摸感应线与一列像素对应或者与多列像素对应。

4.根据权利要求2所述的触摸显示屏，其特征在于，所述每个触摸驱动电极单元的长度为1.5mm~5mm。

5.根据权利要求4所述的触摸显示屏，其特征在于，所述每个触摸驱动电极单元的长度为2mm。

6.根据权利要求2所述的触摸显示屏，其特征在于，每个触摸驱动电极单元的宽度为一个子像素的宽度。

7.根据权利要求2所述的触摸显示屏，其特征在于，还包括纵向设置的多条数据线，所述触摸驱动电极单元与所述数据线同层设置。

8.根据权利要求2所述的触摸显示屏，其特征在于，所述每个触摸驱动电极单元与一条栅线通过过孔电连接。

9.根据权利要求2所述的触摸显示屏，其特征在于，每个触摸驱动电极位于相邻的两条栅线之间。

10.根据权利要求4所述的触摸显示屏，其特征在于，每个触摸驱动电极单元中，相邻的多个触摸驱动电极通过与栅线或数据线宽度相等的导线电连接。

11.一种基于权利要求1至10任一权项所述的触摸显示屏的触摸显示驱动方法，其特征在于，包括以下步骤：

为触摸显示屏中纵向设置的每条触摸感应线施加恒定电压V₀；

当横向设置的连接有触摸驱动电极单元的栅线未被施加用于实现图像显示的显示驱动电压时，为该栅线施加触摸驱动电压V₁，以使得施加有V₀的触摸感应线和施加有V₁的栅线之间形成电场，实现触摸功能；其中，V₁小于实现图像显示的开启电压Vth。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，为该栅线施加触摸驱动电压V₁，具体为：

通过与施加显示驱动电压的显示驱动电路相独立的触摸驱动电路，为栅线施加触摸驱动电压；或

通过显示驱动电路为该栅线施加触摸驱动电压，其中，该显示驱动电路在为上一条栅线施加显示驱动电压之后，为该条栅线施加显示驱动电压之前，为该栅线施加触摸驱动电压。

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