CN103186308B - 一种触摸屏及其驱动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种触摸屏及其驱动方法，所述触摸屏将触控电极内嵌在显示面板内，所述触控电极包括交叉绝缘设置的触控信号输入电极和触控信号输出电极，所述第一公共电极至少沿着数据线方向划分为多个区域，第一公共电极的每个区域对应至少一行像素单元；所述第一公共电极的各个区域彼此绝缘并均用作所述触控信号输入电极。本发明的触摸屏将公共电极沿着数据线方向划分为多个区域，来作为触控信号输入电极。本发明利用公共电极作为驱动电极产生的电压扰动来抵消像素电压的降低，使得公共电极扫描带来的扰动影响被降低，提高了显示画面的质量。

Description

一种触摸屏及其驱动方法
技术领域
本发明涉及触摸屏领域，特别是涉及一种触摸屏及其驱动方法。
背景技术
触摸面板（Touch Panel，TP）作为一种输入媒介，和显示屏集成在一体作为触摸屏，触摸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。互电容式触摸屏，凭借其较高的灵敏度以及多点触控的优点，受到人们的青睐。电容式触摸屏包括：外挂式触摸屏和内嵌式触摸屏。内嵌式触摸屏，即将TP集成到液晶显示面板（Liquid Crystal Display，LCD）中的触摸屏。内嵌式触摸屏由于其制作成本低、透光率较好、模组厚度较薄等原因成为目前人们研究的热点。
下面简单介绍互电容式触摸屏的基本工作原理。互电容式触摸屏的触摸驱动电极确定触摸点的X向坐标，触摸感应电极确定触摸点的Y向坐标。在触摸驱动电极侧施加触摸驱动电压，在触摸感应电极侧施加恒定电压。在检测触摸点时，对X向触摸驱动电极进行逐行扫描，在扫描每一行触摸驱动电极时，均读取每条触摸感应电极上的信号，通过一轮的扫描，就可以把每个行列的交点都扫描到。这种触控定位检测方式可以具体的确定多点的坐标，因此可以实现多点触摸。
现有内嵌式触摸屏技术发展中，越来越多的趋向于复用LCD原有的线作为触摸传感器，通过分时驱动实现显示和触摸功能。既在显示时间段,各个信号按照原有LCD驱动方式进行充放电，在触摸阶段，所有像素TFT关闭，液晶两端电压保持不变，复用的线进行触摸相关操作。
现有的一种触摸屏采用公共电极（Vcom）作为触摸驱动电极，在像素保持液晶状态的同时，Vcom作为触摸扫描线进行高频脉冲扫描，这样像素电压由于耦合，会跟随Vcom电压变化，由于像素电容的存在，像素和Vcom的变化幅度不一致。反映到有效（RMS）电压上，即像素电压的有效值与Vcom有效值的差比Vcom非扫描状态时的这个有效值差要小。
如图1和2所示，现有的触摸屏的驱动方法的时序图，现有的方案是在显示所有数据之后再进行触摸操作，触摸操作时会导致电压的扰动，由于像素电容的存在，像素电极和Vcom的变化幅度不一致，从而影响到画面质量。每个数据帧可分为显示时段和触摸时段，在显示时段，像素电极进行充电，公共电极保持在直流/交流电压，像素电极和公共电极之间电压由于存储电容存在，保持电压差恒定。在触摸时段，公共电极作为触摸驱动电极，进行不同于显示时段频率和电压的高频扫描，另由于存储电容的存在，导致触摸时段的像素电极和公共电极之间电压差无法与之前电压差保持一致，将会导致画面出现闪烁。另外，由于触摸扫描集中在一起，比较容易受到外界噪音的干扰。
发明内容
为了解决现有的触摸屏在触摸的过程中对液晶两端有效电压差造成变化，影响到画面品质的问题，提出了本发明。
本发明采用的技术方案是：一种触摸屏，其将触控电极内嵌在显示面板内，所述触控电极包括交叉绝缘设置的触控信号输入电极和触控信号输出电极，所述显示面板包括数据线、栅线和第一公共电极，所述栅线和数据线限定出多个像素单元，各像素单元内设置有像素电极，
所述第一公共电极至少沿着数据线方向划分为多个区域，第一公共电极的每个区域对应至少一行像素单元；所述第一公共电极的各个区域彼此绝缘并均用作所述触控信号输入电极。
本发明还提供了一种触摸屏的驱动方法，包括下述步骤：
逐行对第一公共电极的各区域所对应的像素中的像素电极施加像素信号；
当第一公共电极的每个区域所对应的最后一行像素中的像素电极施加完毕像素信号后，在冲击反应时段内给所述第一公共电极的该区域施加触摸检测驱动信号，并感测触控信号输出电极的电压或者电流。
本发明的技术方案的有益效果是：本发明的触摸屏将公共电极沿着数据线方向划分为多个区域，来作为触控信号输入电极。本发明在对公共电极施加显示驱动信号进行显示之后的冲击反应时段内施加触摸检测驱动信号，利用公共电极作为驱动电极产生的电压扰动来抵消像素电压的降低，使得公共电极扫描带来的扰动影响被降低，从而降低液晶两端有效电压差异，提高了显示画面的质量。
附图说明
图1为现有的一种触摸屏采用驱动方法的时序图；
图2为现有的触摸屏采用的驱动方法的像素电压和公共电压的关系图；
图3为本发明一种实施例的触摸屏的结构示意图；
图4为本发明第二种实施例的触摸屏的结构示意图；
图5为本发明一种实施例的触摸屏的驱动方法的流程图；
图6为图5的驱动方法的时序图；
图7为利用本发明的驱动方法形成的一种实施例的仿真结果图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
如图3所示，为本发明一种实施例的触摸屏的结构示意图，该触摸屏将触控电极内嵌在显示面板100内，所述触控电极包括交叉绝缘设置的触控信号输入电极和触控信号输出电极，所述显示面板100包括数据线102、栅线103和第一公共电极101，所述栅线103和数据线102限定出多个像素单元，各像素单元内设置有像素电极，所述第一公共电极101至少沿着数据线方向划分为多个区域，第一公共电极的每个区域对应至少一行像素单元；所述第一公共电极的各个区域彼此绝缘并均用作所述触控信号输入电极。
本发明的触摸屏将公共电极沿着数据线方向划分为多个区域，来作为触控信号输入电极。本发明在对公共电极施加显示驱动信号进行显示之后施加触摸检测驱动信号，利用公共电极作为驱动电极产生的电压扰动来抵消像素电压的降低，使得公共电极扫描带来的扰动影响被降低，从而降低液晶两端有效电压差异，提高了显示画面的质量。
本发明的触摸屏复用显示面板的第一公共电极作为触控信号输入电极，并将第一公共电极沿数据线方向划分为多区域，第一公共电极的每个区域对应一行或者多行像素电极，实现了公共电极的分区域设置。例如第一公共电极的各区域对应60行像素电极，需要对该公共电极划分为对应60行像素电极的多个区域。
本发明的触控信号输出电极可以由数据线或者与数据线相平行的第二公共电极线构造。当利用数据线构成触控信号输出电极时，可以选择多条数据线进行组合，从而提高了触摸灵敏度。本发明的触摸屏还包括公共电极引线，用于将第一公共电极的各个区域分别引至公共电压提供电路。
如图4所示，为本发明触摸屏的第二种实施例的结构示意图，该触摸屏还设有触控信号输入模块200，用于逐行给所述触控信号输入电极施加触控检测驱动信号；触控信号检测模块300，用于感测触控信号输出电极的电压或者电流；以及触控判断模块400，用于根据所述触控信号输入电极与所述触控信号输出电极形成的互电容的变化确定触摸位置。触控判断模块确定触摸位置的实现原理是：首先测量出触控信号输入电极和触控信号输出电极之间的电压或者电流的大小，并根据预先记录值与坐标值的对应关系来确定触摸点在所述电极线上的位置，就可以得到出现在某一电极线上的触摸点的确切位置。
本发明的触摸屏还包括用于驱动栅线的栅驱动器；以及同步电路，用于在栅驱动器扫描完第一公共电极的一个区域时，使触摸信号输入模块在冲击反应时段内对第一公共电极的该区域施加触控检测驱动信号。所述冲击反应时段可以是极短的时间，例如0～2毫秒，更优地小于1毫秒。由于人眼具有延迟效应，可以分辨1毫秒以上的颜色变化，当时间足够短的情况下，可以瞬时降低液晶两端有效电压差异，从而提高画面质量。
如图5所示，为本发明一种实施例的触摸屏驱动方法的流程图，包括：
步骤S101：逐行对第一公共电极的各区域所对应的像素中的像素电极施加像素信号；
步骤S102：当第一公共电极的每个区域所对应的最后一行像素中的像素电极施加完毕像素信号后，在冲击反应时段内给所述第一公共电极的该区域施加触摸检测驱动信号，并感测触控信号输出电极的电压或者电流。
本发明的触摸屏的驱动方法对公共电极施加显示驱动信号进行显示之后的冲击反应时段内施加触摸检测驱动信号，通过交错分时驱动的方法改变驱动顺序，利用公共电极作为驱动电极产生的电压扰动来抵消像素电压的降低，使得公共电极扫描带来的扰动影响被降低，从而降低液晶两端有效电压差异，提高了显示画面的质量。
本发明的触摸屏的驱动方法是在第一公共电极的每个区域所对应的最后一行像素中的像素电极施加完毕像素信号后的冲击反应时段内完成触摸检测驱动信号的施加。该冲击反应时段可以是0～2毫秒，更优地为0～1毫秒。
本发明的触摸屏的驱动方法还包括下述步骤：根据触控信号输入电极和触控信号输出电极形成的互电容的变化，确定触摸位置。
如图6所示,为本发明触摸屏的驱动方法的时序图。该实施例以960行像素为例,每60行像素电极对应一个Vcom电极,Vcom作为复用电极形成触控电极（touch sensor）的一个电极,另一个电极可以是由数据线或Vcom线构成,也可以是其它的线构成，例如是和数据线相平行的第二公共电极线。
如图6，第一行Vcom对应的60行像素充电结束后，第一行Vcom立刻切换到触摸模式进行触摸驱动，这样触摸扫描造成的有效电压变化与ΔVp相互抵消后，第一行液晶两端的有效电压变化减小(相对于ΔVp带来的有效电压变化)，画面品质降低闪烁现象得到改善。由于存储电容的影响，在一行像素的扫描结束时，各个像素的薄膜晶体管的栅极电压下降，像素电极的电压也会随之下降一定的值，该下降的值即为ΔVp，又称为冲击电压，其会造成一定的显示影响，具体表现为在一定的时段内，人眼可能感觉到亮度或者颜色的变化，该时段在本申请中也称为冲击反应时段，当电压下降很快时，该时段略大于人眼的延迟效应的反应时间。其他行的Vcom如法炮制进行扫描，这样由Vcom电极扫描带来的Vcom扰动影响被降低。
本发明的驱动方法提高画面质量的原因如下，首先需要了解以下相关原理:
1.像素在保持液晶状态时，Vcom作为触摸扫描线进行高频脉冲扫描，这样像素电压由于耦合，会跟随Vcom电压变化，由于像素电容的存在，像素电压和Vcom的变化幅度不一致。反映到有效电压上，即像素电压的有效电压值与Vcom有效电压值的差比Vcom非扫描状态时的这个有效电压差要小。
2.液晶偏转是由液晶两端的有效电压决定的。
3.人眼具有延迟效应，假设可以分辨1ms以上的颜色变化(实际可能在1～2ms时间内)。
根据上述3个特征，不考虑Ioff（关闭），进行相关模拟(Vcom扫描频率150k)。与ΔVp相关的1ms时间内引起的有效电压差(2.3143V)比保持状态时的RMS差(2.2846V)大30mV左右；而与Vcom扫描相关的1ms时间内引起的有效电压差(2.2384V)比保持状态的有效电压差(2.2846)小50mV左右；由此可以看到，Vcom扰动产生的闪烁的相对值会比ΔVp产生的闪烁的相对值大。
如图7所示，是利用本发明的驱动方法形成的仿真结果图，时序状态下的像素有效电压与Vcom有效电压差的分布情况。由于ΔVp相关的有效电压差变大，而Vcom扰动相关的有效电压差变小，所以当ΔVp与Vcom扰动相继发生时，整体有效电压差被抵消，ΔVp与Vcom扰动相关的有效电压差(2.2678V)比正常保持状态时的有效电压差(2.2846V)小20mV左右，从仿真结果看，这种驱动方法不仅消除了Vcom扫描是产生的Vcom扰动干扰，又降低了ΔVp产生的闪烁程度。换言之，本发明将内嵌式触摸屏中产生闪烁的触控感应时段提前到扫描结束时各像素电极电压下降的时段中，由于人眼的延迟效应，从而避免其在像素稳定显示时出现，从而减少了闪烁产生的影响。
上述技术方案具有如下有益效果：本发明的触摸屏将公共电极沿着数据线方向划分为多个区域，来作为触控信号输入电极。本发明在对公共电极施加显示驱动信号进行显示之后立即施加触摸检测驱动信号，利用公共电极作为驱动电极产生的电压扰动来抵消像素电压的降低，使得公共电极扫描带来的扰动影响被降低，从而降低液晶两端有效电压差异，提高了显示画面的质量。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种触摸屏，其将触控电极内嵌在显示面板内，所述触控电极包括交叉绝缘设置的触控信号输入电极和触控信号输出电极，所述显示面板包括数据线、栅线和第一公共电极，所述栅线和数据线限定出多个像素单元，各像素单元内设置有像素电极，其特征在于，
所述第一公共电极至少沿着数据线方向划分为多个区域，第一公共电极的每个区域对应至少一行像素单元；所述第一公共电极的各个区域彼此绝缘并均用作所述触控信号输入电极；
触控信号输入模块，用于逐行给所述触控信号输入电极施加触控检测驱动信号；
栅驱动器，用于驱动栅线；
同步电路，用于在栅驱动器扫描完第一公共电极的一个区域时，使触摸信号输入模块在冲击反应时段内对第一公共电极的该区域施加触控检测驱动信号。
2.根据权利要求1所述的触摸屏，其特征在于，所述触控信号输出电极由数据线或者与数据线相平行的第二公共电极构造。
3.根据权利要求1或2所述的触摸屏，其特征在于，所述触摸屏还包括公共电极引线，用于将第一公共电极的各个区域分别引至公共电压提供电路。
4.根据权利要求1或2所述的触摸屏，其特征在于，所述触摸屏还包括：
触控信号检测模块，用于感测触控信号输出电极的电压或者电流；
触控判断模块，用于根据所述触控信号输入电极与所述触控信号输出电极形成的互电容的变化确定触摸位置。
5.根据权利要求1所述的触摸屏，其特征在于，所述冲击反应时段为0～2毫秒。
6.一种用于权利要求1至5任一项所述的触摸屏的驱动方法，其特征在于，包括下述步骤：
逐行对第一公共电极的各区域所对应的像素中的像素电极施加像素信号；
当第一公共电极的每个区域所对应的最后一行像素中的像素电极施加完毕像素信号后，在冲击反应时段内给所述第一公共电极的该区域施加触摸检测驱动信号，并感测触控信号输出电极的电压或者电流。
7.根据权利要求6所述的触摸屏的驱动方法，其特征在于，在第一公共电极的每个区域所对应的最后一行像素中的像素电极施加完毕像素信号后的0～2毫秒完成触摸检测驱动信号的施加。
8.根据权利要求7所述的触摸屏的驱动方法，其特征在于，在第一公共电极的每个区域所对应的最后一行像素中的像素电极施加完毕像素信号后的1毫秒内完成触摸检测驱动信号的施加。
9.根据权利要求6-8任何一项所述的触摸屏的驱动方法，其特征在于，还包括下述步骤：根据触控信号输入电极和触控信号输出电极形成的互电容的变化，确定触摸位置。
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