CN104679355A - 一种光学触摸屏及显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光学触摸屏及显示装置，该光学触摸屏包括：具有栅线、数据线和公共电极的阵列基板；还包括：与数据线延伸方向相同的多条触控读取信号线、以及多个光学触控感测单元；其中，光学触控感测单元的第一控制端与第一栅线相连，第二控制端与第二栅线相连，输入端与公共电极相连，输出端与触控读取信号线相连；这样通过在光学触摸屏中设置光学触控感测单元，光学触控感测单元根据外界光照强度生成对应的光学触控信号，并将生成的光学触控信号通过触控读取信号线输出，进而根据光学触控信号确定光学触摸屏上发生触控的位置，从而实现光学触摸屏的光学触控检测。

Description

一种光学触摸屏及显示装置
技术领域
本发明涉及触摸屏技术领域，尤其涉及一种光学触摸屏及显示装置。
背景技术
随着触摸屏技术的发展，触控技术得到迅速发展，各个公司通过引进不同的触摸技术以实现触控显示。按照触摸技术原理，触摸屏大体有以下几种：电阻式触摸屏、电容式触摸屏、红外线式触摸屏、表面声波式触摸屏电磁式触摸屏、振波感应式触摸屏、受抑全内反射光学感应式等。按照组成结构分触摸屏主要有以下几种：外挂式(out-cell)触摸屏(双层)、触摸传感在覆盖面(单层)、触摸传感在面板上面(on-cell)、触摸传感在面板内部(in-cell)。
然而随着触摸屏技术的发展，随着市场要求，整体模组减薄是市场发展趋势，所以触摸结构由触摸传感外挂式向触摸传感内嵌式发展，这样既可以实现触摸面板的厚度减薄同时大量降低触摸屏的成本。目前内嵌式触控面板主要有三种类型：电阻式触控面板、电容式触控面板、光学式触控面板。其中电阻式触控面板属于低端传感技术，产品寿命短；电容式触控面板主要适合中小尺寸，而光学式触控面板在面板尺寸使用上不受限制，且寿命相对稳定，因此光学触控传感技术成为了下一代触控技术的主要传感技术。
因此，如何在现有触控面板的基础上实现光学触控，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明实施例提供了一种光学触摸屏及显示装置，用以实现在现有的触控面板的基础上实现光学触控。
本发明实施例提供了一种光学触摸屏，包括：具有栅线、数据线和公共电极的阵列基板；还包括：与所述数据线延伸方向相同的多条触控读取信号线、以及多个光学触控感测单元；其中，
所述光学触控感测单元的第一控制端与第一栅线相连，第二控制端与第二栅线相连，输入端与所述公共电极相连，输出端与所述触控读取信号线相连；
所述光学触控感测单元用于在所述第一栅线加载栅线扫描信号之后至所述第二栅线加载栅线扫描信号之前的时间段内，根据感应的外界光照强度将所述公共电极的信号生成对应的电信号；在所述第二栅线加载栅线扫描信号时，将根据感应的外界光照强度将公共电极的信号生成对应的电信号通过所述触控读取信号线输出。
在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的上述光学触摸屏中，所述第一栅线和所述第二栅线为相邻的两条栅线。
在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的上述光学触摸屏中，所述光学触控感测单元，具体包括：感光模块和控制模块；其中，
所述感光模块的控制端与所述第一栅线相连，输入端与所述公共电极相连，输出端与所述控制模块的输入端相连，用于在所述第一栅线加载栅线扫描信号时，将所述公共电极的信号传递给所述控制模块的输入端；在所述第一栅线加载栅线扫描信号之后至所述第二栅线加载栅线扫描信号之前的时间段内，根据感应的外界光照强度将所述公共电极的信号生成对应的电信号；
所述控制模块的控制端与所述第二栅线相连，输出端与所述触控读取信号线相连，用于在所述第二栅线加载栅线扫描信号时，将所述感光模块输出的电信号传递到所述触控读取信号线。
在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的上述光学触摸屏中，所述感光模块，具体包括：第一开关晶体管；
所述第一开关晶体管的栅极与所述第一栅线相连，源极与所述公共电极相连，漏极与所述控制模块的输入端相连。
在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的上述光学触摸屏中，还包括：与所述阵列基板相对设置的对向基板，所述对向基板具有的黑矩阵与所述第一开关晶体管的有源层对应区域具有镂空图案。
在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的上述光学触摸屏中，所述控制模块，具体包括：第二开关晶体管；
所述第二开关晶体管的栅极与所述第二栅线相连，源极与所述感光模块的输出端相连，漏极与所述触控读取信号线相连。
在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的上述光学触摸屏中，所述光学触摸屏，还包括：信号放大模块和触控位置确定模块；其中，
所述信号放大模块的输入端与所述触控读取信号线相连，输出端与所述触控位置确定模块相连；
所述信号放大模块用于将所述触控读取信号线上的电信号进行放大后输出给所述触控位置确定模块；
所述触控位置确定模块用于根据放大后的电信号确定在所述光学触摸屏上发生触控的位置。
在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的上述光学触摸屏中，所述光学触控感测单元通过所述触控信号线输出的电信号按照以下顺序递增：被大于环境光的光强照射到所述光学触控感测单元，被环境光照射到所述光学触控感测单元，无光照射到所述光学触控感测单元。
在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的上述光学触摸屏中，所述触控位置确定模块具体用于：在确定接收到的电信号大于第一预设值时，确定手指在所述光学触摸屏上发生触控的位置；在确定接收到的电信号小于第二预设值时，确定激光笔在所述光学触摸屏上发生触控的位置；其中，所述第一预设值大于基准值，所述第二预设值小于所述基准值，所述基准值为环境光照射到所述光学触控感测单元时，所述光学触控感测单元通过所述触控信号线输出的电信号经过所述信号放大模块放大后的电信号值。
本发明实施例提供了一种显示装置，包括本发明实施例提供的上述光学触摸屏。
本发明实施例的有益效果包括：
本发明实施例提供了一种光学触摸屏及显示装置，该光学触摸屏包括：具有栅线、数据线和公共电极的阵列基板；还包括：与数据线延伸方向相同的多条触控读取信号线、以及多个光学触控感测单元；其中，光学触控感测单元的第一控制端与第一栅线相连，第二控制端与第二栅线相连，输入端与公共电极相连，输出端与触控读取信号线相连；光学触控感测单元用于在第一栅线加载栅线扫描信号之后至第二栅线加载栅线扫描信号之前的时间段内，根据感应的外界光照强度将公共电极的信号生成对应的电信号；在第二栅线加载栅线扫描信号时，将根据感应的外界光照强度将公共电极的信号生成对应的电信号通过触控读取信号线输出，这样通过在光学触摸屏中设置光学触控感测单元，光学触控感测单元根据外界光照强度生成对应的光学触控信号，并将生成的光学触控信号通过触控读取信号线输出，进而根据光学触控信号确定光学触摸屏上发生触控的位置，从而实现光学触摸屏的光学触控检测。
附图说明
图1-图3分别为本发明实施例提供的光学触摸屏的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的光学触控感测单元对应外界光照强度生成的光学触控信号的示意图；
图5为本发明实施例提供的光学触摸屏实现光学触控的工作阶段示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明实施例提供的光学触摸屏及显示装置的具体实施方式进行详细地说明。
本发明实施例提供了一种光学触摸屏，如图1所示，可以包括：具有栅线、数据线01和公共电极02的阵列基板；还包括：与数据线01延伸方向相同的多条触控读取信号线03、以及多个光学触控感测单元04；其中，
光学触控感测单元04的第一控制端与第一栅线05相连，第二控制端与第二栅线06相连，输入端与公共电极02相连，输出端与触控读取信号线03相连；
光学触控感测单元04用于在第一栅线05加载栅线扫描信号之后至第二栅线06加载栅线扫描信号之前的时间段内，根据感应的外界光照强度将公共电极02的信号生成对应的电信号；在第二栅线06加载栅线扫描信号时，将根据感应的外界光照强度将公共电极02的信号生成对应的电信号通过触控读取信号线03输出。
本发明实施例提供的上述光学触摸屏，通过在光学触摸屏中设置光学触控感测单元04，光学触控感测单元04根据外界光照强度生成对应的光学触控信号，并将生成的光学触控信号通过触控读取信号线03输出，进而根据光学触控信号确定光学触摸屏上发生触控的位置，从而实现光学触摸屏的光学触控检测。
在具体实施时，本发明实施例提供的上述光学触摸屏中，光学触控感测单元04可以位于相邻的两条栅线之间，也可以位于非相邻的两条栅线之间，在此不作限定。如图1所示，将光学触控感测单元04设置于相邻的两条栅线之间，即第一栅线05和第二栅线06为相邻的两条栅线，光学触控感测单元04的第一控制端与第N行栅线相连，第二控制端与第N-1行栅线相连，这样光学触控感测单元04在第N行栅线和第N-1行栅线的控制下分时开启，在第N行栅线加载栅线扫描信号之后至第N-1行栅线加载栅线扫描信号之前的时间段内，根据感应的外界光照强度将公共电极02的信号生成对应的电信号；在第N-1行栅线加载栅线扫描信号时，将根据感应的外界光照强度将公共电极02的信号生成对应的电信号通过触控读取信号线输出，以实现光学触摸屏光学触控的功能。
在具体实施时，本发明实施例提供的上述光学触摸屏中，为了实现光学触控感测单元04输出光学触控信号的功能，如图2所示，光学触控感测单元04，可以具体包括：感光模块041和控制模块042；其中，
感光模块041的控制端与第一栅线05相连，输入端与公共电极02相连，输出端与控制模块042的输入端相连，用于在第一栅线05加载栅线扫描信号时，将公共电极02的信号传递给控制模块042的输入端；在第一栅线05加载栅线扫描信号之后至第二栅线06加载栅线扫描信号之前的时间段内，根据感应的外界光照强度将公共电极02的信号生成对应的电信号；
控制模块042的控制端与第二栅线06相连，输出端与触控读取信号线03相连，用于在第二栅线06加载栅线扫描信号时，将感光模块041输出的电信号传递到触控读取信号线03。
具体地，本发明实施例提供的上述光学触摸屏中，光学触控感测单元04可以包括感光模块041和控制模块042，其中，感光模块041根据感应的外界光照强度将公共电极02的信号生成对应的电信号，并将生成的对应信号作为光学触控信号输出到控制模块042的输入端；控制模块042将感光模块041生成的光学触控信号通过触控读取信号线03输出，以实现光学触摸屏的光学触控。
在具体实施时，本发明实施例提供的上述光学触摸屏中，为了实现感光模块041根据感应的外界光照强度将公共电极的信号生成对应的电信号的功能，如图2所示，感光模块041，可以具体包括：第一开关晶体管T1；第一开关晶体管T1的栅极与第一栅线05相连，源极与公共电极02相连，漏极与控制模块042的输入端相连。
具体地，第一开关晶体管T1的类型与阵列基板上像素单元中开关晶体管的类型一致，可以为N型晶体管，也可以为P型晶体管，在此不作限定。
当第一栅线05加载栅线扫描信号时，第一开关晶体管T1处于导通状态，导通的第一开关晶体管T1将公共电极02与控制模块042的输入端导通，进而将公共电极02的电信号传递到控制模块042的输入端；同时第一开关晶体管T1根据感应的外界光照强度可以将公共电极02的信号生成对应的电信号即光学触控信号，最终控制模块042输入端的信号为第一开关晶体管T1根据外界光照强度对应生成的光学触控信号。
在具体实施时，本发明实施例提供的上述光学触摸屏中，光学触摸屏还可以包括：与阵列基板相对设置的对向基板，对向基板具有的黑矩阵与第一开关晶体管的有源层对应区域具有镂空图案。
具体地，由于第一开关晶体管需要根据感应的外界光照强度将公共电极的信号生成对应的电信号即光学触控信号，因此第一开关晶体管的有源层材料为对光敏感的光敏材料，且对应的第一开关晶体管的有源层的位置不能有黑矩阵遮挡，因此将第一开关晶体管的有源层位置对应的黑矩阵区域设置成镂空的图案，避免由于黑矩阵的遮挡影响第一开关晶体管的感光功能。
其中，第一开关晶体管的有源层采用的光敏材料可以为具有光敏性质的任一材料，一般采用非晶硅材料，因为非晶硅材料对光比较敏感，具有良好的光敏性，且在制作本发明实施例提供的光学触摸屏时，采用传统的非晶硅工艺，可以无须多增加工艺步骤。
在具体实施时，本发明实施例提供的上述光学触摸屏中，为了将光学触控信号通过触控读取信号线03输出，如图2所示，控制模块042，可以具体包括：第二开关晶体管T2；第二开关晶体管T2的栅极与第二栅线06相连，源极与感光模块041的输出端相连，漏极与触控读取信号线03相连。
具体地，第二开关晶体管T2的类型与阵列基板上像素单元中开关晶体管的类型一致，可以为N型晶体管，也可以为P型晶体管，在此不作限定。
这样，在第二栅线06加载栅线扫描信号时，第二开关晶体管T2处于导通状态，导通的第二开关晶体管T2将感光模块041的输出端与触控读取信号线03导通，进而将感光模块041生成的光学触控信号输出到触控读取信号线03，实现光学触控信号的输出。
在具体实施时，本发明实施例提供的上述光学触摸屏中，如图3所示，光学触摸屏，还可以包括：信号放大模块07和触控位置确定模块08；其中，
信号放大模块07的输入端与触控读取信号线03相连，输出端与触控位置确定模块08相连；
信号放大模块07用于将触控读取信号线03上的电信号进行放大后输出给触控位置确定模块08；
触控位置确定模块08用于根据放大后的电信号确定在光学触摸屏上发生触控的位置。
具体地，本发明实施例提供的上述光学触摸屏中，光学触控感测单元04根据外界光照强度生成对应的光学触控信号，并通过触控读取信号线03输出，为了便于识别光学触控信号，触控读取信号线03上的光学触控信号需要经过信号放大模块07的处理，一般地，信号放大模块07采用如图3所示的放大器实现，其与现有技术中放大器的功能相同，在此不作详述。这样经过放大处理后的光学触控信号传输到触控位置确定模块08，触控位置确定模块08根据放大后的光学触控信号确定在光学触摸屏上发生触控的位置。
在具体实施时，本发明实施例提供的上述光学触摸屏中，光学触控感测单元通过触控信号线输出的电信号按照以下顺序递增：被大于环境光的光强照射到光学触控感测单元，被环境光照射到光学触控感测单元，无光照射到光学触控感测单元。
具体地，如图4所示，环境光照射到该光学触摸屏时，该光学触摸屏中感光模块对应环境光照强度对应生成一个光学触控信号值B；大于环境光的光强照射到光学触摸屏时，该光学触摸屏中感光模块对应生成一个小于环境光照下生成的光学触控信号值C；无光强照射到光学触摸屏时，该光学触摸屏中感光模块对应生成一个大于环境光照下生成的光学触控信号值A。
这样针对不同的光照强度，光学触摸屏对应生成大小不等的光学触控信号值，这样使得触控位置确定模块可以根据不同光学触控信号值，确定光学触摸屏发生触控的位置以及方式。
在具体实施时，本发明实施例提供的上述光学触摸屏中，触控位置确定模块可以根据以下方式确定光学触摸屏上发生触控的位置及方式：在确定接收到的电信号大于第一预设值时，确定手指在光学触摸屏上发生触控的位置；在确定接收到的电信号小于第二预设值时，确定激光笔在光学触摸屏上发生触控的位置；其中，第一预设值大于基准值，第二预设值小于基准值，基准值为环境光照射到所述光学触控感测单元时，光学触控感测单元通过触控信号线输出的电信号经过信号放大模块放大后的电信号值。
具体地，将环境光照射到该光学触摸屏时光学触控感测单元输出的光学触控信号值经过放大模块放大后的电信号值作为基准值，以基准值为基准设定第一预设值和第二预设值，手指触控操作时相当于无光照射光学触摸屏，激光笔触控操作时相当于强光照射光学触摸屏，两种触控操作对应生成不同的光学触控信号值，进而触控位置确定模块可以根据不同的光学触控信号值，确定光学触摸屏上发生触控的方式，另外，触控位置确定模块根据接收到的信号对应的第一栅线的位置确定触控发生位置的横坐标，根据接收到的信号对应的触控读取信号线的位置，确定触控发生位置的纵坐标。
需要说明的是本发明上述实施例中提到的开关晶体管可以是薄膜晶体管(TFT，Thin Film Transistor)，也可以是金属氧化物半导体场效应管(MOS，Metal Oxide Scmiconductor)，在此不做限定。在具体实施中，这些晶体管的源极和漏极可以互换，不做具体区分。在描述具体实施例时以薄膜晶体管为例进行说明。
下面以本发明实施例提供的如图3所示的光学触摸屏的结构为例，对光学触摸屏的工作过程进行详细描述。其中如图3所示的光学触摸屏中的晶体管以采用N型晶体管设计，对应的栅线扫描信号为高电平信号。具体地，选取如图5所示的t1～t3三个阶段进行描述。下述描述中以1表示高电平信号，0表示低电平信号。
在t1阶段，第N行栅线加载栅线扫描信号，因此第一开关晶体管T1处于导通状态，进而将公共电极与第二开关晶体管T2的源极导通，因此将公共电极的电信号传递到第二开关晶体管T2的源极。此阶段为复位阶段。
在t2阶段，第N行栅线和第N-1行栅线均未加载栅线扫描信号，因此第一开关晶体管T1和第二开关晶体管T2均处于截止状态，而第一开关晶体管T1将根据感应的外界光照强度将公共电极的信号生成对应的电信号，即生成对应外界光照强度的光学触控信号。此阶段为光学触控信号生成的阶段。
在t3阶段，第N-1行栅线加载栅线扫描信号，因此第二开关晶体管T2处于导通状态，导通状态的第二开关晶体管T2将源极与触控读取信号线导通，进而将对应外界光照强度生成的光学触控信号通过触控读取信号线输出。此阶段为光学触控信号输出阶段。
接下来，光学触控信号通过触控读取信号线输出到信号放大模块，经过信号放大模块放大后输出到触控位置确定模块，进而由触控位置确定模块确定光学触摸屏上发生触控的位置及方式，实现光学触摸屏的光学触控。
基于同一发明构思，本发明实施例提供了一种显示装置，包括本发明实施例提供的上述光学触摸屏。该显示装置可以为：手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。由于该显示装置解决问题的原理与光学触摸屏相似，因此该显示装置的实施可以参见光学触摸屏的实施，重复之处不再赘述。
本发明实施例提供了一种光学触摸屏及显示装置，该光学触摸屏包括：具有栅线、数据线和公共电极的阵列基板；还包括：与数据线延伸方向相同的多条触控读取信号线、以及多个光学触控感测单元；其中，光学触控感测单元的第一控制端与第一栅线相连，第二控制端与第二栅线相连，输入端与公共电极相连，输出端与触控读取信号线相连；光学触控感测单元用于在第一栅线加载栅线扫描信号之后至第二栅线加载栅线扫描信号之前的时间段内，根据感应的外界光照强度将公共电极的信号生成对应的电信号；在第二栅线加载栅线扫描信号时，将根据感应的外界光照强度将公共电极的信号生成对应的电信号通过触控读取信号线输出，这样通过在光学触摸屏中设置光学触控感测单元，光学触控感测单元根据外界光照强度生成对应的光学触控信号，并将生成的光学触控信号通过触控读取信号线输出，进而根据光学触控信号确定光学触摸屏上发生触控的位置，从而实现光学触摸屏的光学触控检测。
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 (10)

1.一种光学触摸屏，包括：具有栅线、数据线和公共电极的阵列基板；其特征在于，还包括：与所述数据线延伸方向相同的多条触控读取信号线、以及多个光学触控感测单元；其中，
所述光学触控感测单元的第一控制端与第一栅线相连，第二控制端与第二栅线相连，输入端与所述公共电极相连，输出端与所述触控读取信号线相连；
所述光学触控感测单元用于在所述第一栅线加载栅线扫描信号之后至所述第二栅线加载栅线扫描信号之前的时间段内，根据感应的外界光照强度将所述公共电极的信号生成对应的电信号；在所述第二栅线加载栅线扫描信号时，将根据感应的外界光照强度将公共电极的信号生成对应的电信号通过所述触控读取信号线输出。
2.如权利要求1所述的光学触摸屏，其特征在于，所述第一栅线和所述第二栅线为相邻的两条栅线。
3.如权利要求1所述的光学触摸屏，其特征在于，所述光学触控感测单元，具体包括：感光模块和控制模块；其中，
所述感光模块的控制端与所述第一栅线相连，输入端与所述公共电极相连，输出端与所述控制模块的输入端相连，用于在所述第一栅线加载栅线扫描信号时，将所述公共电极的信号传递给所述控制模块的输入端；在所述第一栅线加载栅线扫描信号之后至所述第二栅线加载栅线扫描信号之前的时间段内，根据感应的外界光照强度将所述公共电极的信号生成对应的电信号；
所述控制模块的控制端与所述第二栅线相连，输出端与所述触控读取信号线相连，用于在所述第二栅线加载栅线扫描信号时，将所述感光模块输出的电信号传递到所述触控读取信号线。
4.如权利要求3所述的光学触摸屏，其特征在于，所述感光模块，具体包括：第一开关晶体管；
所述第一开关晶体管的栅极与所述第一栅线相连，源极与所述公共电极相连，漏极与所述控制模块的输入端相连。
5.如权利要求4所述的光学触摸屏，其特征在于，还包括：与所述阵列基板相对设置的对向基板，所述对向基板具有的黑矩阵与所述第一开关晶体管的有源层对应区域具有镂空图案。
6.如权利要求3所述的光学触摸屏，其特征在于，所述控制模块，具体包括：第二开关晶体管；
所述第二开关晶体管的栅极与所述第二栅线相连，源极与所述感光模块的输出端相连，漏极与所述触控读取信号线相连。
7.如权利要求1-6任一项所述的光学触摸屏，其特征在于，所述光学触摸屏，还包括：信号放大模块和触控位置确定模块；其中，
所述信号放大模块的输入端与所述触控读取信号线相连，输出端与所述触控位置确定模块相连；
所述信号放大模块用于将所述触控读取信号线上的电信号进行放大后输出给所述触控位置确定模块；
所述触控位置确定模块用于根据放大后的电信号确定在所述光学触摸屏上发生触控的位置。
8.如权利要求7所述的光学触摸屏，其特征在于，所述光学触控感测单元通过所述触控信号线输出的电信号按照以下顺序递增：被大于环境光的光强照射到所述光学触控感测单元，被环境光照射到所述光学触控感测单元，无光照射到所述光学触控感测单元。
9.如权利要求8所述的光学触摸屏，其特征在于，所述触控位置确定模块具体用于：在确定接收到的电信号大于第一预设值时，确定手指在所述光学触摸屏上发生触控的位置；在确定接收到的电信号小于第二预设值时，确定激光笔在所述光学触摸屏上发生触控的位置；其中，所述第一预设值大于基准值，所述第二预设值小于所述基准值，所述基准值为环境光照射到所述光学触控感测单元时，所述光学触控感测单元通过所述触控信号线输出的电信号经过所述信号放大模块放大后的电信号值。
10.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的光学触摸屏。
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