CN103941933A - 一种电容电磁触控一体化的触控显示装置 - Google Patents

一种电容电磁触控一体化的触控显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种触控显示装置，包括显示装置、第一触控结构、第二触控结构和第三触控结构，所述显示装置包括相对设置的第一基板和第二基板，所述第一触控结构和第二触控结构形成电容触控结构，所述第三触控结构为电磁触控结构,所述第一触控结构、第二触控结构和第三触控结构分别位于第一基板的内侧、第一基板的外侧、第二基板内侧或者第二基板外侧，并且所述第一触控结构、第二触控结构和第三触控结构不位于同一层并且之间间隔有绝缘层。本发明提供的触控显示装置，因具备电容式触摸结构以及电磁触控结构，可将显示装置、电容式和电磁式触摸结构一体化形成，同时提供电容式触控方式和电磁式触控方式。

Description

一种电容电磁触控一体化的触控显示装置
技术领域
本发明涉及一种触控显示装置，更为具体的涉及一种电容电磁触控一体化的触控显示装置。
背景技术
随着输入技术和显示技术的发展，将常用的显示装置和触控装置相结合是符合市场需求的发展趋势。现有技术中，使显示装置具备触控功能所采用的技术方案有如下几种。首先，触控按照实现原理可以分为电阻式、电容式和电磁式等。电阻式和电容式的手写输入装置以识别触摸动作来接收输入信号，一般将独立的电阻式或电容式手写输入板组装在液晶显示器的外侧，即朝向观看者的一侧，以便接收触摸输入动作。电感式手写板以接收电磁感应笔的电磁信号来识别输入位置，通常也作为一独立部件组装在液晶显示器的外侧或者是背面，例如背光模组的后面。
上述实现液晶显示器手写输入功能的方案存在的缺陷是：手写输入板作为一独立部件会增加液晶显示器的厚度，与液晶显示器向轻薄化发展的趋势不符；手写输入板与液晶显示器在组装时会出现组装不稳定、不牢固的问题，导致输入精度下降。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种电容电磁触控一体化的触控显示装置。
本发明提出一种触控显示装置，包括显示装置、第一触控结构、第二触控结构和第三触控结构，所述显示装置包括相对设置的第一基板和第二基板，所述第一触控结构和第二触控结构形成电容触控结构，所述第三触控结构为电磁触控结构,所述第一触控结构、第二触控结构和第三触控结构分别位于第一基板的内侧、第一基板的外侧、第二基板内侧或者第二基板外侧，并且所述第一触控结构、第二触控结构和第三触控结构不位于同一层。
本发明提供的触控显示装置，因具备电容式触摸结构以及电磁触控结构，可将显示装置、电容式和电磁式触摸结构一体化形成，同时提供电容式触控方式和电磁式触控方式，可以使用户仅仅要手指就能方便输入，也可以使用电磁笔进行书写或者绘画等精确输入。
附图说明
图1为实施例一提供的触控式液晶显示装置的俯视图；
图2为沿图1中AA'线的截面图；
图3为实施例一中第一触控结构12的结构示意图；
图4为实施例一中第二触控结构3的结构示意图；
图5为第一触控结构和第二触控结构形成的互电容式触摸结构的工作示意图；
图6为实施例一中第三触控结构的结构示意图；
图7和图8为实施例一提供的述触控式液晶显示装置优选工作方式的示意图；
图9为实施例二提供的触控式液晶显示装置的示意图；
图10为实施例二提供的触控式液晶显示装置200的工作示意图；
图11为本发明实施例三提供的触控式OLED显示装置的示意图。
具体实施方式
为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图示说明如下，但是以下附图和具体实施方式并不是对本发明的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准
实施例一
以下结合图1至图6对本发明实施例一提供的触控显示装置进行说明。在实施例一中所述触控显示装置为触控式液晶显示装置，图1为本发明实施例一提供的触控式液晶显示装置的俯视图，图2为沿图1中AA'线的截面图。请参考图1，实施例一提供的触控液晶显示装置100包括液晶显示面板，所述液晶显示面板包括位于上侧的第一基板1、位于下侧的第二基板2，以及设置于第一基板1和第二基板2之间的液晶层（未示出），在实施例一中所述第一基板1为彩膜基板，所述第二基板2为阵列基板，所述第二基板2的内侧设置有像素单元阵列，在第一基板1朝向第二基板2的一侧还设置有第三触控结构3。还包括位于第一基板1外侧的上偏光片11、位于第二基板2外侧的下偏光片21。
其中，所述上偏光片11朝向第一基板1的一侧表面设置有第一触控结构12，所述下偏光片21朝向第二基板2的一侧表面设置有第三触控结构22，并且在第一基板1朝向液晶层的一侧设置有第二触控结构3。所述第一触控结构12和第三触控结构22之间间隔有第一基板1和第二基板2等多个绝缘层。所述第二触控结构3和第一触控结构12、第三触控结构22之间分别间隔有第一基板1和第二基板2，所述第一基板1和第二基板2为绝缘材料。
所述第一触控结构12和第二触控结构3组成了互电容式触摸结构。请参考图3示出了第一触控结构12。所述第一触控结构12可以通过在上偏光片11上先成导电膜再将导电膜刻蚀成出第一触控结构12的形状而形成。为了不影响液晶显示装置的透过率，所述导电膜可以为透明导电材料如氧化铟锡等。具体地，所述第一触控结构12包括多个第一触控电极13和多条第一连接线14，所述多条第一连接线14将多个第一触控电极13分别连接成多条在第一方向上延伸的第一触控线15，在实施例一中所述第一触控电极13为驱动电极，所述第一触控线15为驱动电极线。
同时在上偏光片11还具有一突出部，在所述突出部处设置有第一引脚16，所述多条第一触控线15分别和第一引脚16相连接，所述第一引脚16的另一端和柔性印刷电路板4连接，电容模块芯片可以通过上述连接结构向第一触控线15提供驱动信号。通过该第一引脚16，外部驱动芯片可以向多条第一触控线15提供驱动信号。
接着请参考图4，示出了第二触控结构3的结构。所述第二触控结构3位于液晶显示装置100的公共电极层，即所述第二触控结构3和液晶显示装置100的公共电极层为同一层，在显示和触控工作中共用。
具体的，所述第二触控结构3包括多个第二触控电极31、多条第二连接线32，所述多个第二连接线32将多个第二触控电极31分别连接成多条沿第二方向延伸的第二触控线33。所述第二方向和第一触控线15延伸的第一方向垂直。在实施例一中，所述第二触控电极31为感应电极，所述第二触控线33为感应电极线。在相邻的第二触控电极31之间为公共电极34，并且还设置有公共电极连接线35，所述公共电极连接线35将多个公共电极34连接成公共电极线36。所述公共电极线36和第二触控线33和之间是存在间隙并且是彼此之间相互绝缘。所述公共电极线36和第二触控线33分别连接至驱动信号输入端（未示出）。在其他实施方式中，所述第二触控电极还可以为驱动电极，所述第二触控线为驱动电极线。并且在其他实施方式中，所述第二触控结构还可以是单独的导电层形成的，和公共电极层不共用同一导电层。或者所述还第二触控结构可以位于第二基板的内侧。
在实施例一中，第二触控结构3因为是和公共电极层共用同一层，公共电极层对应着位于第二基板2内侧的多个像素单元，要向多个像素单元提供公共电极信号。所以在驱动像素单元显示的时候，所述第二触控电极31和公共电极34都要提供公共电极信号。并且所述第二触控电极31、公共电极34、第二连接线32、公共电极连接线35之间的缝隙对应像素单元之间的非显示区域，保证了像素单元的正常显示。
接着请参考图5，所述第一触控结构12和第二触控结构3形成的互电容式触摸结构的工作示意图，如图5所示，所述驱动电源501连接第一触控线15即驱动线，一定长度的第一触控线15等效成一个电阻。第二触控线33也即感应线连接至检测单元503，所述一定长度的第二触控线33也等效为一个电阻。所述第一触控线15的驱动电极和第二触控线33的感应电极在交叉点形成互电容502，当有触摸时，所述互电容502的值会发生变化。
所述互电容式触摸结构的检测方式具体为：依次扫描第一触控线15，即在每根第一触控线15上依次施加驱动电压，同时其余的第一触控线15接地，每根第二触控线33都接到检测单元503，从而检测出每一根第二触控线33上的信号。由于手指是一种导体，当手指触摸到触控式液晶显示装置的表面时，触摸位置处的互电容502就由于手指的电容感应效应发生了变化。这一变化可以被检测单元503检测出来，从而判断出是否有手指触摸以及在什么位置触摸。所述第一触控结构12和第二触控结构3形成的互电容式触摸结构，用户只要用手指就操作，实现预定的输入功能，非常容易操作。
请参考图6，示出了第三触控结构22的结构。所述第三触控结构22为电磁触控结构，包括位于下偏光片21上的多个电磁圈23和走线24。并且所述下偏光片21有一突出部，在所述突出部设置有多个第二引脚25。所述每个电磁圈23分别通过走线24连接至第二引脚25，第二引脚25连接至柔性电路板4，电磁模块芯片可以通过上述连接结构为第三触控结构22提供驱动信号。为了不影响液晶显示装置的透过率，所述电磁圈23及走线24由透明导电材料形成如氧化铟锡，通过在下偏光片21上成氧化铟锡层并刻蚀形成电磁圈23和走线24的结构。
所述第三触控结构22的工作需要搭配一支电磁笔26。具体的，所述第三触控结构22的工作分为两个时间段。在第一时间段中，通过第二引脚25向所述第三触控结构22传输信号，第三触控结构22发射高频电磁波，所述高频电磁波将能量射入电磁笔26中。电磁笔26中设置有共振回路可以接受到第二触控结构22发出的电磁波；在第二时间段中，所述第三触控结构22停止发射电磁波并切换为接受模式，接受电磁笔26返回的电磁波，通过检测生成的感应电流来判断电磁笔26的位置和状态以完成触控工作。所述第三触控结构22判断位置精确，比如以电磁笔26作为输入装置，则通过判断电磁笔26的位置并在相应的位置完成书写后绘画的操作的话，字迹或者图画清楚、位置清楚。
本发明的实施一的触控式液晶显示装置，因具备第一触控结构12、第二触控结构3形成的互电容式触摸结构以及第二触控结构22的电磁触控结构，可将液晶显示装置、电容式和电磁式触摸结构一体化形成，同时提供电容式触控方式和电磁式触控方式，可以使用户仅仅使用手指就能方便输入，也可以使用电磁笔进行书写或者绘画等精确输入。并且所述第一触控结构12和第三触控结构22为在偏光片上镀膜形成，所述第二触控结构3和公共电极层共用，所以所述触控式液晶显示装置厚度小，机身轻薄。
所述第一触控结构12、第二触控结构3和第三触控结构22的工作时间可以为同时进行，也可以根据用户的需求进行随时的切换，如打开电磁式触控结构的工作状态时，关闭电容式触控结构的工作状态。接着请参考图7和图8，提供一种所述触控式液晶显示装置100优选的工作方式，该优选的工作模式无需切换两种触控检测模式，两种工作模式可以进行。同时，为了达到最优的效果，避免电容式触控结构和电磁式触控结构之间的干扰，所述电容式触控结构和电磁式触控结构的扫描时间不重叠或者部分不重叠。因为电容触控结构的第二触控线33和液晶显示装置的公共电极为共用结构，为了避免两者的干扰，更为优选地，所述电容触控结构和液晶显示装置的扫描时间不重叠或者部分不重叠。
具体地，在液晶显示装置的一次扫描时间t1内，首先驱动液晶显示装置显示，此时需要给公共电极线36和第二触控线33提供公共电极信号使其驱动像素单元。在液晶显示装置的一次扫描时间，也即一帧画面的显示时间t1后，再向组成电容式触控结构的第一触控结构12和第二触控结构3提供触控检测信号。即在t1时间内先向第二触控结构3提供公共电极信号，在t2时间内再向第二触控结构3提供感应电极信号，并且将变化后的信号传输至电容模块芯片，所述电容模块芯片通过检测信号的变化，判断液晶显示装置是否有手指触碰等动作发生，同时根据检测到的信号做出相应的反馈。
所述液晶显示装置的一次扫描时间t1又划分为两个时间段t11和t12。在t11时间段内，所述电磁式的第三触控结构22向外界发出特定频率的电磁波，如果此时电磁笔26处于工作模式，则设置在其内部的具有共振频率的共振结构将接受该电磁波；在t12时间段内，第三触控结构22切换为接受模式，接受电磁笔26返回的信号同时在电磁圈中生成感应电流，并将所述感应电流传输至电磁模块芯片。电磁模块芯片通过读取判断所述感应电流的大小及频率来判断电磁笔26的位置及状态，同时做出相应的反馈。因为第三触控结构22的工作模式为发射和接受电磁信号，所以和液晶显示装置的显示工作不会出现干扰。
实施例一提供的，电容电磁一体化的触控式液晶显示装置中，电容式触控结构和电磁式触控结构可同时开启、达到不同的触控效果而互不干扰。
优选地，在液晶显示装置的一次扫描时间t1中，所述电磁式的第三触控结构22可完成多次信号发射和检测工作。一般的，液晶显示装置的一次扫描时间t1都是大于10ms的，但是电磁式触控结构的工作周期一般比10ms小很多。在电磁式的第三触控结构22在t1时间内的第一次发射信号和接受信号后，判断电磁笔26是否处于工作状态，如果未检测到电磁笔26返回电磁信号，则在t1以后的时间中，该第三触控结构22不再进行工作，直到下一次液晶显示装置的扫描开始。如果在第一次发射信号后，检测到了电磁笔26的工作则由电磁驱动芯片给予反馈。该种工作方式可以降低第三触控结构22的功耗，并且由于缩短了第三触控结构22的工作周期，使电磁笔26的工作得到更快的反馈，提高了第三触控结构22的精度。
优选地，所述电磁模块芯片和电容模块芯片为同一块驱动芯片。
需要说明的是，在其他实施方式中，所述第一触控电极还可以为感应电极，所述第二触控电极为驱动电极，即第一触控结构和第二触控结构的位置交换下，也能实现同样的技术效果。
在实施例一中，通过在上偏光片和下偏光片的一侧进行镀膜刻蚀形成触控结构。在其他实施方式中，还可以在第一基板或者第二基板的外侧进行镀膜、刻蚀以形成第一触控结构、第二触控结构或者第三触控结构。
在实施例一中，将第一触控结构和第三触控结构分别设置在上偏光片和下偏光片的内侧，可以通过上偏光片和下偏光片对第一触控结构和第三触控结构进行保护，避免触控结构被划伤或者被水汽等侵蚀失效。但是在其他实施方式中，所述触控结构还可以设置在上偏光片或者下偏光片的外侧，再通过设置保护层对所述触控结构进行保护，也能实现同样的技术效果。
在其他实施方式中，所述第一触控结构、第二触控结构和第三触控结构还可以都位于第一基板和第二基板的内侧，比如将第一触控结构和第二触控结构设置在第一基板的内侧，并且在第一触控结构和第二触控结构之间间隔绝缘层就可以利用两者形成电容触控结构，利用形成在第二基板内侧的第三触控结构形成电磁触控结构。
综上所述，可通过多种合理设计将第一触控结构、第二触控结构和第三触控结构分别位于第一基板的内侧、第一基板的外侧、第二基板内侧或者第二基板外侧，并且只要将第一触控结构、第二触控结构和第三触控结构设置为非同层并且相互间隔有绝缘层，就可以利用第一触控结构和第二触控结构形成电容触控结构，利用第三触控结构形成电磁触控结构，使电容电磁触控功能可以一体化。
实施例一并未列举第一触控结构、第二触控结构和第三触控结构所有的、详细的设置方式，本领域技术人员根据本发明公开的内容进行变化，在不脱离本发明的精神和范围内，都属于本发明保护的范围。
实施例二
图9为本发明实施例二提供的触控式液晶显示装置的示意图。所述触控式液晶显示装置200包括液晶显示面板，所述液晶显示面板包括位于上侧的第一基板10、位于下侧的第二基板20，以及设置于第一基板10和第二基板20之间的液晶层（未示出），在实施例二中所述第一基板10为彩膜基板，所述第二基板20为阵列基板，所述第二基板20的内侧设置有像素阵列，在第一基板10朝向第二基板20的一侧还设置有一共用电极层30。还包括位于第一基板10外侧的上偏光片110、位于第二基板20外侧的下偏光片210。
其中，所述上偏光片110朝向第一基板10的一侧表面设置有第一触控结构120，所述下偏光片210朝向第二基板20的一侧表面设置有第二触控结构220，并且在第一基板10朝向液晶层的一侧设置有第三触控结构30。
和实施例一不同之处在于，在实施例二中，所述第三触控结构30形成电磁触控结构形成在液晶显示装置的内部，所述第一触控结构120和第二触控结构220形成的电容触控结构形成在液晶显示装置的外部。所述互电容式触摸结构和电磁式触控结构的具体结构可以参考实施例一，此处不再赘述。
所述第一触控结构120和第二触控结构220分别包括多条驱动电极线和感应电极线，并且分别通过设置在上偏光片110和下偏光片210的引脚和柔性电路板40连接，用于连接至驱动芯片。所述第三触控结构30和液晶显示面板的公共电极为同一层。
接着请参考图10，为实施例二提供的触控式液晶显示装置200的工作示意图。在第一时间段t1内，向液晶显示面板提供扫描驱动信号，并且同时向第一触控结构120和第二触控结构220组成了互电容式触摸结构提供驱动检测信号；在第二时间段t2内向组成电磁式触控结构的第三触控结构30提供触控检测信号。因电磁式的第三触控结构30和液晶显示面板的公共电极为同一层，所以所述第三触控结构30不能液晶显示面板在同一个时间段中工作。而第一触控结构120和第二触控结构220因为设置在液晶盒外，其工作不会影响到液晶盒内的电场变化，所以可以和液晶显示面板在同一个时间段内工作。所以在第一时间段t1内完成液晶显示装置和电容触控结构的扫描后，在第二时间段t2进行电磁触控结构的扫描。但是由于电磁触控结构的扫描时间远远小于液晶显示装置的扫描时间，即第二时间段t2远远小于第一时间段t1，因此实施例二提供的触控式液晶显示装置200可以降低一次扫描的时间，提高了显示的相应速度。在同样的扫描时间内，还可以分别更多的时间给液晶显示装置进行扫描，可加长像素单元的存储电容的充电时间以提供较好的显示效果，或者用于高分别率的液晶显示装置。
实施例二提供的触控式液晶显示装置可以达到和实施例一提供达到相同的功能，使电磁电容触控结构集成在液晶显示装置中，即提供了多样化的触控功能，也能保证显示装置的小型化。
实施例三
请参考图11为本发明实施例三提供的触控式OLED显示装置的示意图。在实施例一和实施例二中，是以液晶显示装置为例说明电容电磁一体化的触控显示装置的结构的。液晶显示装置因为自身不发光等原因必须设置背光、上偏光板、下偏光板等，而OLED（Organic Light-Emitting Diode）显示装置因为可以自发光，从而具备轻薄化、低能耗等优点，比液晶显示装置具备更好的应用前景。在实施三中以OLED显示装置为例，对电容电磁一体化的触控显示装置的结构进行说明。
请参考图11，所述触控式OLED显示装置300包括相向设置的第一基板100好第二基板200，所述第一基板100为盖板玻璃，所述第二基板200为阵列基板，其上设置有像素单元和发光材料等。还包括设置在第一基板100外侧的第一触控结构120、设置在第一基板100内侧的第二触控结构30、设置在第二基板200外侧的第三触控结构220。其中所述第一触控结构120和第二触控结构30形成电容式触控结构，所述第三触控结构220形成电磁式触控结构。具体的，所述第一触控结构120、第二触控结构30、第三触控结构220的结构可以参考实施例一及实施例二，此处不再赘述。
优选地，所述电容式触控结构的扫描时间和OLED显示装置300的扫描时间不重叠或者部分不重叠，以减小两者之间的工作干扰。所述电磁式触控结构的扫描时间和OLED显示装置300的扫描时间重叠或者部分重叠，因为第三触控结构220形成的电磁式触控结构在OLED显示装置300的外侧，其对像素单元的工作影响非常小，因此扫描时间可以和OLED显示装置300的扫描时间一致，以降低扫描周期的时间。
优选地，为了不影响OLED显示装置300的透过率，所述第一触控结构120、第二触控结构30、第三触控结构220由透明导电材料形成，比如氧化铟锡等。并且可以通过在第一基板或者第二基板的内侧或者外侧镀膜刻蚀形成。
在其他实施方式中，还可以利用其他显示装置比如电子纸显示装置来形成电磁电容一体化的触控显示装置。一般地，显示装置都是通过设置相向的第一基板、第二基板以及两基板之间的显示层。通过合理设计在所述第一基板、第二基板的内侧或者外侧设置第一触控结构、第二触控结构和第三触控结构就可以形成电容电磁一体化的触控显示装置。
可选地，在其他实施方式中，所述第一触控结构、第二触控结构和第三触控结构还可以分别位于第一基板的内侧、第一基板的外侧、第二基板内侧或者第二基板外侧，并且所述第一触控结构、第二触控结构和第三触控结构不位于同一层并且之间间隔有绝缘层，用以形成电磁触控结构和电容触控结构，可以达到和实施例三一致的技术效果。实施例三并未列举第一触控结构、第二触控结构和第三触控结构所有的、详细的设置方式，本领域技术人员根据本发明公开的内容进行变化，在不脱离本发明的精神和范围内，都属于本发明保护的范围。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (12)

1.一种触控显示装置，包括显示装置、第一触控结构、第二触控结构和第三触控结构，所述显示装置包括相对设置的第一基板和第二基板，所述第一触控结构和第二触控结构形成电容触控结构，所述第三触控结构为电磁触控结构,所述第一触控结构、第二触控结构和第三触控结构分别位于第一基板的内侧、第一基板的外侧、第二基板内侧或者第二基板外侧，并且所述第一触控结构、第二触控结构和第三触控结构不位于同一层并且之间间隔有绝缘层。
2.如权利要求1所述的触控显示装置，其特征在于，所述显示装置为液晶显示装置，还包括位于第一基板外侧的上偏光片和位于第二基板外侧的下偏光片。
3.如权利要求2所述的触控显示装置，其特征在于，所述第一触控结构、第二触控结构和第三触控结构还可以分别位于上偏光片的外侧或下偏光片外侧，并且所述第一触控结构、第二触控结构和第三触控结构不位于同一层。
4.如权利要求1所述的触控显示装置，其特征在于，所述第一触控结构、第二触控结构和第三触控结构由透明导电材料形成。
5.如权利要求3所述的触控显示装置，其特征在于，形成于第一基板的内侧的触控结构和液晶显示装置的公共电极层为同一层。
6.如权利要求3所述的触控显示装置，其特征在于，所述上偏光片和/或下偏光片包括突出部，在所述突出部处，所述位于上偏光片和/或下偏光片朝向液晶显示装置的一侧的设置有引脚，所述引脚用于向触控结构传输驱动信号。
7.如权利要求1至6任一项所述的触控显示装置，其特征在于，在一次扫描周期中，所述电磁触控结构和电容触控结构的扫描时间不重叠或者部分不重叠。
8.如权利要求1所述的触控显示装置，其特征在于，在一次扫描周期中，所述形成于显示装置内部的触控结构和显示装置的扫描时间不重叠或者部分不重叠。
9.如权利要求8所述的触控显示装置，其特征在于，所述第三触控结构形成的电磁触控结构位于显示装置的外部。
10.如权利要求1所述的触控显示装置，其特征在于，在一次扫描周期中，所述形成于显示装置外部的触控结构和显示装置的扫描时间重叠或者部分重叠。
11.如权利要求10所述的触控显示装置，其特征在于，所述第三触控结构形成的电磁触控结构位于显示装置的内部，并且在显示装置的扫描时间内，所述电磁触控结构进行多次扫描。
12.如权利要求11所述的触控显示装置，其特征在于，当所述电磁触控结构进行第一次扫描时未接收到外置电磁笔返回的信号，则在该次扫描时间内，所述电磁触控结构不再进行扫描。
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