CN105717715A - 一种具有触控功能的液晶显示器 - Google Patents

一种具有触控功能的液晶显示器 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种具有触控功能的液晶显示器，包括一触控模组以及一液晶面板。该液晶面板包括：共通电极，被配置于沿水平方向延伸且用作触控模组的接收传感器；以及像素电极，与共通电极平行设置且用作触控模组的发射传感器。相同行的不同像素电极分别由不同频率的控制信号驱动，藉由共通电极与像素电极之间的耦合状况确定具体的触控位置。相比于现有技术，本发明将共通电极和像素电极分别作为触控模组的接收传感器和发射传感器，从而无需增加金属层及绝缘层。此外，像素电极作为发射传感器时，其控制信号直接由数据线驱动，不需要额外的芯片触控引脚，而全部的接收传感器接到同一触控引脚，极大地减少了触控连接线路的长度以及触控引脚的数量。

Description

一种具有触控功能的液晶显示器
技术领域
本发明涉及液晶显示技术领域，尤其涉及一种具有触控功能的液晶显示器。
背景技术
在现有的投射电容式液晶显示器中，用于实现触控功能的发射传感器(TXsensorpad)和接收传感器(RXsensorpad)分别连接到对应的透明电极，彼此形成交叉矩阵，每个发射传感器与接收传感器之间都会形成一耦合电容。例如，接收传感器通过触摸屏控制电路被保持在地电势，而发射传感器的电位可变，如此一来，变化的发射端的电压电位使电流通过上述耦合电容，通过测量对应的电荷来确定发射传感器与接收传感器之间的电容数值。
具体而言，当手指触摸屏幕时，发射传感器与手指之间形成磁力线，这些磁力线取代了大量的收发传感器之间的边缘磁场，通过这种方式，手指触摸减少了互电容的数值，利用电荷测量电路识别出变化的电容(ΔC)，从而检测到节点上方的手指触摸位置。通过对交叉矩阵的所有交叉节点进行电容变化量的测量，便可得到整个面板的触摸分布图。
另一方面，内嵌式触控面板是将传感电极(TX/RX)制作在液晶盒(LCDcell)中间，形成内嵌式传感器，从而省去额外的传感器基板，降低触控模组的厚度、重量及成本，实现较佳的触控效果。然而，现有的传感电极往往设计为多层，发射传感器与接收传感器的交叉点通过金属搭桥连接导通，另外还需要绝缘层和保护层，导致成本偏高，在市场上缺乏竞争力。比如，传统的超大视角高清晰度(AdvancedHyperViewingAngle，AHVA)显示器将共通电极层(commonelectrodelayer)分割成多个小块，这些小块分别代表单个触控位置，若显示屏幕有M*N个触控区块，就会有M*N个脚位。但是，上述触控面板需要较多的芯片引脚，会增加集成芯片的面积并增加成本。此外，对于矩阵式的触控区块来说，像素电极上方的共通电极要连接到芯片的触控引脚也需要增加一金属层和一绝缘层，以避免从其他触控区块下方通过时造成短路并降低阻容延迟(RCdelay)效应。再者，新增的金属层容易导致良率降低，且块状的传感器垫盘(sensorpad)由多个透明电极分割而成，使得距离不同的垫盘的阻容负荷也不相同。由于传感器垫盘同时也是显示用的共通电极，阻容负荷不同将会引起画面显示时出现块状云纹等不均匀的现象。
有鉴于此，如何设计一种具有触控功能的液晶显示器，或对现有的液晶显示架构进行有效改进，从而克服现有技术中的上述缺陷或不足，是业内相关技术人员亟待解决的一项课题。
发明内容
针对现有技术中的具有触控功能的液晶显示器所存在的上述缺陷，本发明提供了一种可明显减少芯片触控引脚的、具有触控功能的液晶显示器。
依据本发明的一个方面，提供了一种液晶显示器，包括一触控模组以及一液晶面板，其中，所述液晶面板包括：
一共通电极，被配置于沿水平方向延伸，所述共通电极用作为所述触控模组的接收传感器(RXsensorpad)；以及
多个像素电极，与所述共通电极平行设置，每个像素电极用作为所述触控模组的发射传感器(TXsensorpad)，
其中，相同行中的不同像素电极分别由不同频率的控制信号来驱动，藉由所述共通电极与所述像素电极之间的耦合状况确定具体的触控位置。
在其中的一实施例，所述液晶面板包括彼此平行的多个共通电极，并且所述共通电极与所述像素电极交错分布。
在其中的一实施例，所述多个共通电极均电性连接在一起。
在其中的一实施例，所述像素电极电性耦接至一数据线，藉由所述数据线提供不同频率的正弦波控制信号。
在其中的一实施例，该像素电极在提供所述正弦波控制信号且触控位置确认后，还加载与显示画面相对应的灰阶信号。
在其中的一实施例，所述液晶面板还包括一外部引线接合区(OuterLeadBonding，OLB)，其连接引脚分别电性耦接至所述像素电极。
在其中的一实施例，所述共通电极和所述像素电极均为氧化铟锡材质。
在其中的一实施例，所述液晶显示器为AHVA(AdvancedHyperViewingAngle，AHVA)显示器。
采用本发明的具有触控功能的液晶显示器，其包括一触控模组以及一液晶面板，该液晶面板包括一共通电极以及多个像素电极，共通电极被配置于沿水平方向延伸且用作触控模组的接收传感器，多个像素电极与共通电极平行设置，每个像素电极用作为触控模组的发射传感器，相同行中的不同像素电极分别由不同频率的控制信号来驱动，藉由共通电极与像素电极之间的耦合状况确定具体的触控位置。相比于现有技术，本发明将共通电极作为触控模组的接收传感器，以及将部分像素电极作为发射传感器，从而无需增加金属层及绝缘层。此外，像素电极作为发射传感器时，其控制信号直接由数据线予以驱动，不需要额外的芯片触控引脚，全部的接收传感器都接到同一个触控引脚，从而极大地减少了触控连接线路的长度以及触控引脚的数量。
附图说明
读者在参照附图阅读了本发明的具体实施方式以后，将会更清楚地了解本发明的各个方面。其中，
图1示出现有技术的一种具有触控功能的液晶显示器的发射传感器和接收传感器的结构示意图；
图2A示出图1的液晶显示器中，发射传感器和接收传感器的剖面示意图；
图2B示出图1的液晶显示器中，采用金属层作为发射传感器的连接走线时通过绝缘层与接收传感器电性绝缘的状态示意图；
图3示出依据本发明的一实施方式，具有触控功能的液晶显示器的发射传感器和接收传感器的结构示意图；
图4示出图3的具有触控功能的液晶显示器的一具体实施例；
图5A示出图4的液晶显示器中，相同行的不同发射传感器采用不同频率的控制信号进行驱动的信号波形示意图；以及
图5B示出对不同频率的控制信号波形进行快速傅立叶变换后得到的频率-强度关系图。
具体实施方式
为了使本申请所揭示的技术内容更加详尽与完备，可参照附图以及本发明的下述各种具体实施例，附图中相同的标记代表相同或相似的组件。然而，本领域的普通技术人员应当理解，下文中所提供的实施例并非用来限制本发明所涵盖的范围。此外，附图仅仅用于示意性地加以说明，并未依照其原尺寸进行绘制。
下面参照附图，对本发明各个方面的具体实施方式作进一步的详细描述。
图1示出现有技术的一种具有触控功能的液晶显示器的发射传感器和接收传感器的结构示意图。图2A示出图1的液晶显示器中，发射传感器和接收传感器的剖面示意图。图2B示出图1的液晶显示器中，采用金属层作为发射传感器的连接走线时通过绝缘层与接收传感器电性绝缘的状态示意图。
参照图1，现有的液晶显示器包括多个像素电极(pixelelectrode)100以及位于像素电极100上方的块状共通电极(commonelectrode)102。例如，第1行具有多个像素电极100，每个像素电极的上方包括多个共通电极102；第2行具有多个像素电极100，每个像素电极的上方包括多个共通电极104。第1行的共通电极102通过金属层走线(metaltrace)106电连接至芯片108的触控引脚1，第2行的共通电极104通过金属层走线106电连接至芯片108的触控引脚2。
如前所述，上述液晶显示器将像素电极100分割成多个小块，这些小块分别代表单个触控位置，若显示屏幕有M*N个触控区块，就会有M*N个脚位。但是，上述触控面板需要较多的芯片引脚，会增加集成芯片的面积并增加成本。对于图1的矩阵式区块来说，像素电极100上方的共通电极区块102或104要通过金属走线106连接到芯片108的触控引脚时，势必会穿过其它的触控区块，这就要求增加一绝缘层(insulationlayer)，以避免从其他触控区块下方通过时造成短路并降低阻容延迟(RCdelay)效应。但是，块状的传感器垫盘(sensorpad)由多个透明电极分割而成，使得距离不同的垫盘的阻容负荷也不相同。并且，这些传感器垫盘同时也是显示用的共通电极，阻容负荷不同将会引起画面显示时出现块状云纹等不均匀的现象。
进一步如图2A和图2B所示，金属层106位于共通电极102的上方，在共通电极102与金属层106之间设置有第一绝缘层110。第二绝缘层112位于第一绝缘层110的上方。像素电极100位于第二绝缘层112的上方。其中，在触控传感区域，共通电极102与金属层106电性连接(如图2A)。在走线区域，金属层106与其他的共通电极102利用绝缘层110进行电性绝缘(如图2B)。由上述可知，现有的液晶显示器在实现触控功能时，需要额外设计金属层106和绝缘层110，这会增加制程成本。另外，距离不同的垫盘的阻容负荷也不相同，由于这些传感器垫盘同时也是显示用的共通电极，阻容负荷不同将引起画面显示时的块状云纹。
图3示出依据本发明的一实施方式，具有触控功能的液晶显示器的发射传感器和接收传感器的结构示意图。
参照图3，在该实施方式中，本发明的液晶显示器包括一触控模组(TPmodule)以及一液晶面板(LCDpanel)。其中液晶面板包括共通电极RX和多个像素电极(诸如TXi-1、TXi-2、TXi-3、TXi-4、TXi-5)，i等于1至6。
具体而言，共通电极RX被配置于沿水平方向延伸，其用作触控模组的接收传感器(RXsensorpad)。多个像素电极TX与共通电极RX平行设置，每个像素电极用作触控模组的发射传感器(TXsensorpad)。并且，相同行中的不同像素电极分别由不同频率的控制信号来驱动，藉由共通电极RX与像素电极TX之间的耦合状况确定具体的触控位置。此外，液晶面板还包括一外部引线接合区(OuterLeadBonding，OLB)，其连接引脚分别电性耦接至对应的像素电极。例如，共通电极和像素电极均为氧化铟锡(ITO)材质。
在一实施例中，液晶面板包括彼此平行的多个共通电极，这些共通电极RX与像素电极交错分布。例如，两行共通电极RX之间包括一像素电极行，该行包括若干的像素电极区块，诸如TX1-1、TXi-2、TXi-3、TXi-4、TXi-5。较佳地，所有共通电极RX均电性连接在一起。
在一实施例中，像素电极电性耦接至一数据线，藉由该数据线提供不同频率的正弦波控制信号。较佳地，该像素电极在提供正弦波控制信号且触控位置确认后，还加载与显示画面相对应的灰阶信号。进一步，在触控作用期间，同一像素电极行内的像素栅极电位会拉高，从而将像素的薄膜晶体管开关打开以便将发射信号的波形输入像素中。由于同一像素电极行内的不同区块具有频率不同的驱动波形，这些驱动波形均为正弦波。如此一来，不同水平位置的发射传感器在不同时间点被驱动，接收传感器RX收到耦合波形从而将讯号连接至触控芯片予以解析。透过接收传感器RX收到的频率与强度判断该位置有无被触碰，并得知在水平方向上的触碰位置。
图4示出图3的具有触控功能的液晶显示器的一具体实施例。图5A示出图4的液晶显示器的相同行的不同发射传感器采用不同频率的控制信号进行驱动的信号波形示意图。图5B示出对不同频率的控制信号波形进行快速傅立叶变换得到的频率-强度关系图。
参照图4、图5A和图5B，根据傅立叶定理，任何一种形状的波形都可以由不同频率的正弦波依照不同强度比例合成而得到。透过快速的傅立叶变换(FFT)，就能得出周期性时变信号函数的傅立叶正弦波信号的各成分系数，以及该周期性时变信号函数的频率响应。因此，分析接收传感器RX收到的波形，就可以知道面板在哪个位置被触碰到。如图4所示，当像素电极行中的像素电极TX1-4被手指触碰时，由于这些像素电极所施加的控制信号的频率均不相同，通过快速傅立叶变换，得到如图5B的频率与强度的关系，即可确定在像素电极TX1-4区块为实际的触碰位置。
采用本发明的具有触控功能的液晶显示器，其包括一触控模组以及一液晶面板，该液晶面板包括一共通电极以及多个像素电极，共通电极被配置于沿水平方向延伸且用作触控模组的接收传感器，多个像素电极与共通电极平行设置，每个像素电极用作为触控模组的发射传感器，相同行中的不同像素电极分别由不同频率的控制信号来驱动，藉由共通电极与像素电极之间的耦合状况确定具体的触控位置。相比于现有技术，本发明将共通电极作为触控模组的接收传感器，以及将部分像素电极作为发射传感器，从而无需增加金属层及绝缘层。此外，像素电极作为发射传感器时，其控制信号直接由数据线予以驱动，不需要额外的芯片触控引脚，全部的接收传感器都接到同一个触控引脚，从而极大地减少了触控连接线路的长度以及触控引脚的数量。
上文中，参照附图描述了本发明的具体实施方式。但是，本领域中的普通技术人员能够理解，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，还可以对本发明的具体实施方式作各种变更和替换。这些变更和替换都落在本发明权利要求书所限定的范围内。

Claims (8)

1.一种具有触控功能的液晶显示器，包括一触控模组以及一液晶面板，其特征在于，所述液晶面板包括：
一共通电极，被配置于沿水平方向延伸，所述共通电极用作为所述触控模组的接收传感器；以及
多个像素电极，与所述共通电极平行设置，每个像素电极用作为所述触控模组的发射传感器，
其中，相同行中的不同像素电极分别由不同频率的控制信号来驱动，藉由所述共通电极与所述像素电极之间的耦合状况确定具体的触控位置。
2.根据权利要求1所述的具有触控功能的液晶显示器，其特征在于，所述液晶面板包括彼此平行的多个共通电极，并且所述共通电极与所述像素电极交错分布。
3.根据权利要求2所述的具有触控功能的液晶显示器，其特征在于，所述多个共通电极均电性连接在一起。
4.根据权利要求1所述的具有触控功能的液晶显示器，其特征在于，所述像素电极电性耦接至一数据线，藉由所述数据线提供不同频率的正弦波控制信号。
5.根据权利要求4所述的具有触控功能的液晶显示器，其特征在于，该像素电极在提供所述正弦波控制信号且触控位置确认后，还加载与显示画面相对应的灰阶信号。
6.根据权利要求1所述的具有触控功能的液晶显示器，其特征在于，所述液晶面板还包括一外部引线接合区，其连接引脚分别电性耦接至所述像素电极。
7.根据权利要求1所述的具有触控功能的液晶显示器，其特征在于，所述共通电极和所述像素电极均为氧化铟锡材质。
8.根据权利要求1所述的具有触控功能的液晶显示器，其特征在于，所述液晶显示器为超大视角高清晰度显示器。
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