CN103777830A - 触摸屏和显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种触摸屏，该触摸屏包括间隔设置的第一基板和第二基板，其特征在于，所述第一基板上设置有多条第一电极，所述第二基板上设置有多条第二电极，当触摸第一基板时，所述第一电极与所述第二电极形成电容结构；当按压第一基板时，所述第一电极能够与所述第二电极相接触形成电阻结构。本发明还提供一种包括所述触摸屏的显示装置。本发明所提供的触摸屏兼具电容式触摸屏和电阻式触摸屏的优点。操作者的手指可以直接接触到触摸屏时，可以使用所述触摸屏的电容模式，在操作者的手指无法直接接触到所述触摸屏时，可以使用所述触摸屏的电阻模式。

Description

触摸屏和显示装置

技术领域

本发明涉及电子设备的显示装置，具体地，涉及一种触摸屏和一种包括该触摸屏的显示装置。

背景技术

为了便于操作，很多电子设备的显示装置设置为可触控的显示装置。目前的可触控的显示装置以电阻式触控显示装置和电容式触控显示装置为主。

以电容式触控显示装置为例介绍触控操作的原理。如图1所示，触摸屏包括设置在一个基板上的驱动电极和设置在另一个基板上的感应电极，二者形成电容。如图2所示，当操作者触摸到触摸屏时，当人手碰到感应电极时，驱动电极和地之间的电容由原来的Cp变为Cp+2Cf，显然增大了。随后利用控制器通过差值算法可以计算出触摸点的位置。

图1和图2中所示的触摸屏的优点在于，可以实现多点触控，缺点在于，当操作者无法直接触摸所述触摸屏（例如，天气非常寒冷时，操作者带有手套时）时，无法对所述显示装置进行触控操作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种触摸屏和一种包括该触摸屏的显示装置，在操作者的手指不直接接触触摸屏表面的情况下，仍然可以对所述显示装置进行触控操作。

作为本发明的一个方面，提供一种触摸屏，该触摸屏包括间隔设置的第一基板和第二基板，其中，所述第一基板上设置有多条第一电极，所述第二基板上设置有多条第二电极，

当触摸第一基板时，所述第一电极与所述第二电极形成电容结构；

当按压第一基板时，所述第一电极能够与所述第二电极相接触形成电阻结构。

优选地，所述第一基板由柔性材料制成。

优选地，所述第一电极在所述第一基板上排列为多列，所述第二电极在所述第二基板上排列为多行，所述第一电极在所述第二基板上的投影与所述第二电极互相交叉。

优选地，在每条所述第二电极与所述第一电极的相交处都设置有薄膜晶体管，所述第二电极通过所述薄膜晶体管接收扫描信号，所述薄膜晶体管的第一极和栅极接收扫描信号，所述薄膜晶体管的第二极与所述第一电极相间隔设置，所述第一电极接收寻址信号。

优选地，所述第一基板上设置有多个凸起，该多个凸起排列为多列，以使每条所述第一电极均覆盖至少一列所述凸起；和/或所述第二基板上设置有多个凸起，该多个凸起排列为多行，以使每条所述第二电极均覆盖至少一行所述凸起。

优选地，所述凸起由树脂材料制成。

优选地，所述触摸屏包括设置在所述第一基板和所述第二基板之间的绝缘间隔物，该绝缘间隔物用于将所述第一基板和所述第二基板隔开。

优选地，所述第二电极与所述第一电极均由透明的导电材料制成。

作为本发明的另一个方面，提供一种显示装置，该显示装置包括触摸屏，其中，所述触摸屏为本发明所提供的上述触摸屏。

优选地，所述显示装置包括显示面板，所述触摸屏设置在所述显示面板的出光面上，且所述第一基板朝向操作者，所述显示面板包括扫描电路驱动器、扫描电路信号探测器、寻址电路驱动器和寻址电路信号探测器，所述第二电极连接在所述扫描电路驱动器和所述扫描电路信号探测器之间，所述第一电极连接在所述寻址电路驱动器和所述寻址电路信号探测器之间，所述扫描电路驱动器能够对所述第二电极提供扫描信号，所述扫描电路信号探测器能够探测获得正在扫描的所述第二电极的电流值，所述寻址电路驱动器能够为所述第一电极提供寻址信号，所述寻址电路信号探测器能够获得每条所述第一电极上的电流或电压值。

优选地，所述扫描电路驱动器的扫描频率为50Hz至100Hz。

本发明所提供的触摸屏具有电容模式和电阻模式两种工作模式，在触摸所述触摸屏的第一基板时，可以实现触摸屏的电容模式；当用力按压第一基板，使第一基板变形，第一电极与第二电极相接触时，可以实现触摸屏的电阻模式。因此，即使在操作者的手指无法直接触摸到触摸屏时，仍然可以对包括所述触摸屏的显示装置进行触控操作，扩大了所述触摸屏的应用范围。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是现有的触摸屏的示意图；

图2是图1中所示的触摸屏的原理图；

图3是本发明所提供的触摸屏的原理图；

图4是本发明所提供的触摸屏的横向剖视图；

图5是本发明所提供的触摸屏的纵向剖视图；

图6是本发明所提供的触摸屏的电容模式的示意图；

图7是本发明所提供的触摸屏的电阻模式的示意图。

附图标记说明

10：第一基板             11：第一电极

20：第二基板             21：第二电极

30：薄膜晶体管           40：凸起

50：绝缘间隔物           61：扫描电路驱动器

62：扫描电路信号探测器   71：寻址电路驱动器

72：寻址电路信号探测器

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

如图3至图7中所示，作为本发明的一个方面，提供一种触摸屏，该触摸屏包括间隔设置的第一基板10和第二基板20，其中，第一基板10上设置有多条第一电极11，第二基板20上设置有多条第二电极21，

当触摸第一基板10时，所述第一电极11与所述第二电极21形成电容结构；

当按压第一基板10时，所述第一电极11能够与所述第二电极21相接触形成电阻结构。

优选地，第一基板10由柔性材料制成，以使得按压第一基板10时，第一电极11可以与第二电极21相接触。

在没有触摸操作时，第一电极11和第二电极21互相间隔，为第一电极11和第二电极21供电之后，第一电极11和第二电极21形成电容。

本发明所提供的触摸屏具有两种工作状态：电容模式（如图3中除a之外的其他触控单元和图6所示）和电阻模式（如图3中a所表示的触控单元和图7所示）。

如图6所示，当操作者的手指直接触摸第一基板10的上表面时为所述触摸屏的电容模式。在该电容模式中，第一基板10发生变形，使得第一电极11的上表面与第二电极21之间的距离由d1变成d2，从而引起电容的变化。并且，操作者的手指的触摸点相当于接地点，将该触摸点原本存储的部分电容电量导走，从而使流过第一电极11和第二电极21的电压或电流发生变化。根据该电流或电压的变化可以确定触摸点的坐标。

如图7以及图3中a所指示的触控单元所示，当操作者的手指用力按压所述触摸屏时为所述触摸屏的电阻模式。第一基板10发生较大的变形，使得第一电极11与第二电极21短接形成电阻。当第一电极11与第二电极21短接形成电阻后，流过第一电极11和第二电极21的电压或电流也会发生变化，根据该电压或电流的变化可以确定触摸的具体坐标。

将所述触摸屏设置为具有上述两种状态可以扩大触控屏的应用范围。即，当操作者的手指可以直接触摸到所述触摸屏时，可以使用所述触摸屏的电容模式；在操作者的手指无法直接接触到所述触摸屏时，可以使用所述触摸屏的电阻模式。例如，在寒冷的冬天，操作者戴着手套同样可以对触摸屏进行触控操作。或者，可以利用其它的设备，例如，触控笔，对触摸屏进行触控操作。简言之，本发明所提供的触摸屏兼具电容式触摸屏和电阻式触摸屏的优点。

如上文中所示，第一基板10由柔性材料制成，例如，可以利用聚合物柔性透明材料（例如，PET、PEN等）等制成第一基板10。优选地，可以利用刚性材料（例如，玻璃）制成第二基板20。

在本发明中，对第一电极11和第二电极21的具体结构和型式并没有特殊的要求，只要可以实现上述的电容模式和电阻模式即可。具体地，第一电极11和/或第二电极21之间可以通过如图3所示的电极线引出的面电极形成电容结构。为了便于确定触摸点的具体坐标，优选地，第一电极11可以在第一基板10上排列为多列，第二电极21可以在第二基板20上排列为多行，第一电极11在第二基板20上的投影与第二电极21互相交叉。可以理解的是，在第一电极11在第二基板20上的投影与第二电极21的交点处，第一电极11和第二电极21形成电容。

可以分别对第一电极11和第二电极21充电。当存在触摸操作时（电阻模式或电容模式）时，触摸点所对应的第一电极11的电流会发生变化，探测到电流发生变化的第一电极11的列数可以确定触摸点沿X轴方向的坐标，探测到电流发生变化的第二电极21的行数可以确定触摸点沿Y轴方向的坐标，这种确定触摸点具体坐标的方式无需复杂的差值模拟计算。由此可知，对本发明所提供的触摸屏进行触控操作时，可以快速地确定触摸点的坐标值，提高触控操作的灵敏度。

当发生触摸操作时，第一电极11上的电流发生变化，无需复杂的差值计算也可以确定发生触摸操作的第一电极的位置，从而可以确定触摸点沿X轴方向的坐标。

例如，当触摸点位于第k列第一电极11与第n行第二电极21的相交处时，如图3中所示，第k列第一电极11上的电流与第n行第二电极上的电流均发生变化，从而可以很方便地确定触摸点的坐标。

应当理解的是，在使用本发明所提供的触摸屏时，不仅可以快速地单个触摸点的坐标，也可以快速地确定多个触摸点的坐标。当触摸屏上存在多个触摸点的坐标时，只需分别确定各个触摸点的坐标即可。

同时，本发明所提供的触摸屏还解决了普通电阻式触摸屏难以实现多点触控的问题。

如图4至图7中所示，为了便于第一基板10上的第一电极11与第二基板20上的第二电极21相接触，优选地，可以在第一基板10上设置多个凸起40，该多个凸起40排列为多列，以使每条第一电极11均覆盖至少一列凸起40。

或者，可以在第二基板20上设置多个凸起，该多个凸起排列为多行，以使每条第二电极21均可以覆盖至少一行凸起。也可以在第一基板10和第二基板20上均设置所述凸起。

凸起40缩短了第一电极11与第二电极21之间的距离，操作者无需用力按压即可实现第二电极21与第一电极11短接，从而可以避免第一基板10损坏，进而延长了所述触摸屏的使用寿命。

在本发明中，对凸起40的材质并没有特殊的要求，凸起40可以采用与第一电极11相同的材料制成。为了降低成本，优选地，可以利用树脂材料制成凸起40。

如上文中所述，第一基板10和第二基板20是互相间隔的，为了保证在触摸所述触摸屏时第一基板10和第二基板20之间的间隔均匀一致，优选地，所述触摸屏还可以包括设置在第一基板10和第二基板20之间的绝缘间隔物50，该绝缘间隔物50用于将第一基板10和第二基板20隔开。在本发明中，可以利用树脂材料制成绝缘间隔物50。可以将绝缘间隔物50设置在第一基板10上（如图4至7中所示），也可以将绝缘间隔物50设置在第二基板20上，只要可以确保在没有触摸操作时，第一基板10和第二基板20之间的间隔均匀即可。

应当理解的是，第二电极21与第一电极11可以由透明的导电材料制成，从而不妨碍使用本发明所提供的触摸屏的显示装置的正常显示。例如，可以利用氧化铟锡（ITO）制作形成第一电极11和第二电极21。第一电极11与第二电极21也可以由金属材料制成，如钼Mo,铝Al,铝铌/钼AlNd/Mo等材料。

为了进一步提高确定触摸点坐标的速度及精准度，优选地，如图3所示，在每条第二电极21与第一电极11的相交处都设置有一个薄膜晶体管30，所述第二电极21通过薄膜晶体管30接收扫描信号，该薄膜晶体管30的第一极（源极和漏极中的一者）和栅极与第二电极21相连，薄膜晶体管30的第二极（源极和漏极中的另一者）与第一电极11相间隔浮置，第一电极接收寻址信号。

如上文中所述，在使用本发明所提供的触摸屏时，需要对多条第一电极11提供恒定的电流并对多条第二电极21进行逐行扫描（即，分别向各行第二电极提供高电平）。当第二电极21接入高电平时，将该行第二电极21对应的薄膜晶体管30的栅极和第一极（源极和漏极中的一者）短接，从而使该行的薄膜晶体管30导通，由于薄膜晶体管30的第二极（源极和漏极中的另一者）与第一电极11相间隔，因此，该行第二电极21与第一电极11在相交处形成电容。薄膜晶体管30导通的时间内为第二电极21和第一电极11形成的电容充电。在没有触摸操作的情况下，一个扫描周期内，可以为各行的第二电极21与各列第一电极11之间的电容全部充满电。扫描过后，第二电极21接入低电平，与该第二电极21相连的薄膜晶体管30断开。

下面详细介绍当所述触摸屏处于电容模式时，如何判断触摸点的位置。假设操作者的触摸点处于第n行第二电极21和第k-1列第一电极11的相交之处时，而此时扫描至第n-1行第二电极21或者扫描至第n+1行第二电极21时，则此时第n行的第二电极21上所连的薄膜晶体管30处于断开的状态，因此，即便触摸点位于第n行第二电极21的上方，第二电极21上的电流仍然不会发生变化。只有当扫描到第n行第二电极21时，第二电极21上的薄膜晶体管30打开，触摸操作会引起第一电极11和第二电极21之间的电容发生变化，并导致第二电极21上的电流不同于未发生触摸操作时对该第n行第二电极21进行扫描时的电流，从而可以很快地判断出触摸点位于第n行第二电极21的上方，进而确定了触摸点沿Y轴方向的坐标。

由于扫描的频率多在50Hz至100Hz之间，即，每0.01秒至0.2秒即可完成一次对所有第二电极21的扫描，而每次触摸持续的时间必然会大于0.01至0.2秒，因此这种逐行的扫描并不会对触摸点的坐标判断产生影响。

可以探测到第k-1列的第一电极的电流变化，从而可以确定触摸点在X方向的坐标。这种确定触摸点坐标的方式无需复杂的差值计算，简单迅速。

当所述触摸屏处于电阻模式时，只有处于扫描时期的第二电极上存在电流，且未进行触摸操作时，处于扫描时期的第二电极上经过的电流为预定值。当用力按压第一基板10时，如果可以探测到第二电极21上存在电流，则说明此时正在扫描该行。应当理解的是，如果第二电极21上不存在触摸点，则对该行第二电极进行扫描时，该行第二电极21上的电流是恒定值。如果探测到的第二电极21上的电流值不同于扫描时期的电流值，则说明触摸点位于此行第二电极21上，从而可以确定触摸点位于该行的第二电极21上，如此便确定了触摸点沿Y轴方向的坐标。

设置了薄膜晶体管30之后，由于薄膜晶体管30的栅极与第一极短接，在扫描信号线进行扫描时，薄膜晶体管打开，第二极电压与栅极电压处于同一电平，第一电极11的电压与栅极电压也处于同一电平，从而通过对电压的探测，可以确定触摸位置点的坐标点，因此可以通过对第一电极11的电压进行探测可以确定触摸点在X轴方向的坐标。由此可知，上述结构的触摸屏处于电阻模式时，也可以简单快速地确定触摸点的具体坐标。

设置薄膜晶体管30的优点在于，只有正处于扫描时期的第二电极21上存在电流，如果第二电极21上存在电流，且该电流不同于上述预定的电流值，则该行第二电极21处于扫描时期，且触摸点位于该行第二电极上。由于在任何时间段，处于扫描时期的第二电极的行数都是已知的，所以可以快速地确定触摸点所处的第二电极的行数，即，可以快速地确定触摸点Y轴方向的坐标。

作为本发明的另一个方面，提供一种显示装置，该显示装置包括本发明所提供的上述触摸屏。

显示装置包括显示面板，可以将所述触摸屏设置在所述显示面板的出光面上，且所述触摸屏的所述第一基板朝向操作者。

本发明所提供的触摸屏具有电容模式和电阻模式两种工作模式，在轻轻触摸所述触摸屏的第一基板时，可以实现触摸屏的电容模式；当用力按压第一基板，使第一基板变形，第一电极与第二电极相接触时，可以实现触摸屏的电阻模式。因此，即使在操作者的手指无法直接触摸到触摸屏时，仍然可以对包括所述触摸屏的显示装置进行触控操作，扩大了所述触摸屏的应用范围。

具体地，如图3所示，当所述触摸屏的第一电极11成列排列，第二电极21成行排列，且在每个第一电极11与第二电极21的相交点都存在薄膜晶体管时，所述显示面板包括扫描电路驱动器61、扫描电路信号探测器62、寻址电路驱动器71和寻址电路信号探测器72，第二电极21连接在扫描电路驱动器61和扫描电路信号探测器62之间，第一电极11连接在寻址电路驱动器71和寻址电路信号探测器72之间，扫描电路驱动器61可以对第二电极21进行逐行扫描，扫描电路驱动器61能够对所述第二电极提供扫描信号，扫描电路信号探测器62可以探测获得正在扫描的第二电极21上的电流值，寻址电路驱动器71可以为第一电极11提供寻址信号，寻址电路信号探测器72可以获得每条第一电极11上的电流或电压值。

扫描电路驱动器61的频率越高，对触摸点定位的速度越快。优选地，扫描电路驱动器61的扫描频率可以在50Hz至100Hz之间，从而既不会增加所述显示装置的成本，又可以确保在短时间内确定触摸点的位置。

本发明提供的显示装置可以用于诸如手机、平板电脑等电子设备上，扫描电路驱动器61、扫描电路信号探测器62、寻址电路驱动器71和寻址电路信号探测器72均与所述电子设备的中央处理器相连，利用扫描电路信号探测器62和寻址电路驱动器71获取到触摸点的位置坐标后，将该位置坐标传输至中央处理器，中央处理器可以与所述触摸点相对应的显示面板的位置进行操作。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种触摸屏，该触摸屏包括间隔设置的第一基板和第二基板，其特征在于，所述第一基板上设置有多条第一电极，所述第二基板上设置有多条第二电极，

当触摸所述第一基板时，所述第一电极与所述第二电极形成电容结构；

当按压所述第一基板时，所述第一电极能够与所述第二电极相接触形成电阻结构。

2.根据权利要求1所述的触摸屏，其特征在于，所述第一基板由柔性材料制成。

3.根据权利要求1或2所述的触摸屏，其特征在于，所述第一电极在所述第一基板上排列为多列，所述第二电极在所述第二基板上排列为多行，所述第一电极在所述第二基板上的投影与所述第二电极互相交叉。

4.根据权利要求3所述的触摸屏，其特征在于，在每条所述第二电极与所述第一电极的相交处都设置有薄膜晶体管，所述第二电极通过所述薄膜晶体管接收扫描信号，所述薄膜晶体管的第一极和栅极接收扫描信号，所述薄膜晶体管的第二极与所述第一电极相间隔设置，所述第一电极接收寻址信号。

5.根据权利要求3所述的触摸屏，其特征在于，所述第一基板上设置有多个凸起，该多个凸起排列为多列，以使每条所述第一电极均覆盖至少一列所述凸起；和/或所述第二基板上设置有多个凸起，该多个凸起排列为多行，以使每条所述第二电极均覆盖至少一行所述凸起。

6.根据权利要求5所述的触摸屏，其特征在于，所述凸起由树脂材料制成。

7.根据权利要求1或2所述的触摸屏，其特征在于，该触摸屏还包括设置在所述第一基板和所述第二基板之间的绝缘间隔物，该绝缘间隔物用于将所述第一基板和所述第二基板隔开。

8.根据权利要求1或2所述的触摸屏，其特征在于，所述第二电极与所述第一电极均由金属材料或透明的导电材料制成。

9.一种显示装置，其特征在于，所述显示装置包括根据权利要求1至8中任意一项所述的触摸屏。

10.根据权利要求9所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置包括显示面板，所述触摸屏设置在所述显示面板的出光面上，且所述第一基板朝向操作者，所述显示面板包括扫描电路驱动器、扫描电路信号探测器、寻址电路驱动器和寻址电路信号探测器，所述第二电极连接在所述扫描电路驱动器和所述扫描电路信号探测器之间，所述第一电极连接在所述寻址电路驱动器和所述寻址电路信号探测器之间，所述扫描电路驱动器能够对所述第二电极提供扫描信号，所述扫描电路信号探测器能够探测获得正在扫描的所述第二电极的电流或电压值，所述寻址电路驱动器能够为所述第一电极提供寻址信号，所述寻址电路信号探测器能够获得每条所述第一电极上的电流或电压值。

11.根据权利要求10所述的显示装置，其特征在于，所述扫描电路驱动器的扫描频率为50Hz至100Hz。

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