CN108415633B - 触摸显示屏及触摸显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及触摸显示屏及触摸显示装置，包括显示基板和主控芯片，主控芯片包括：主控单元和触摸单元；主控芯片和显示基板分别电性连接相同的地，显示基板包括感应电极，触摸显示屏工作时包括触控状态；感应电极电性连接触摸单元，用于感生触摸信号；主控单元电性连接触摸单元，用于在触控状态时发送扫描信号给触摸单元，并控制地的电压在第一电平和第二电平之间来回切换，第一电平高于所述第二电平；触摸单元用于根据扫描信号对感应电极进行扫描，接收触摸信号并输出触摸信息结果。主控单元控制该地的电压在第一电平和第二电平之间来回切换，触摸单元输出的触摸信息结果不受寄生电容的影响，保证了触摸信息结果的准确性。

Description

触摸显示屏及触摸显示装置

技术领域

本发明涉及触摸控制领域，特别是涉及一种触摸显示屏及触摸显示装置。

背景技术

当前，电容式触摸屏已经逐渐渗透到人们工作和生活的各个领域，而随着技术的飞速发展，触摸屏(Touch Panel，缩写为TP)的结构已经形成三种形式，分别是附加式触摸屏、外挂式(On-Cell)触摸屏、内嵌式(In-Cell)触摸屏。其中内嵌式触摸屏将触摸屏的感应电极内嵌在液晶显示屏内部，可以减薄模组整体的厚度，并且可以使手机终端做到无边框，广受市场欢迎。随着内嵌式触摸屏技术的发展，内嵌式触摸屏的生产良率和成本都得到大大降低，最终使得内嵌式触摸屏受到各大面板厂家的青睐。

目前的内嵌式触摸屏主要有两种实现方式：1)一种是将显示玻璃的VCOM电极分割成TX电极，在彩色滤光片(color filter)的上表面用ITO(Indium Tin Oxides)做RX电极，也就是混合式内嵌式触摸屏技术。但混合式内嵌式触摸屏技术的TX和RX分别在VCOM极板和彩色滤光片上，生产成本相对较高；2)另一种内嵌式触摸屏是将显示玻璃的VCOM极板分割成很多感应电极，利用自电容的原理实现触摸感应，这样可以实现混合式内嵌式触摸屏的各种性能，并且成本更有竞争力，因而目前得到各大面板厂和芯片原厂的大力推广，但是，该技术目前存在的问题是，感应电极与数据线、栅极线之间的寄生电容很大，寄生电容会导致触摸信息结果不准确，为了减小该寄生电容的影响，现有方案需要进行比较复杂的控制，而且最终仍没法完全消除该寄生电容的影响，这使得内嵌式触摸屏的设计具有极大的挑战。

发明内容

基于此，有必要提供一种可以消除寄生电容影响，从而提高触摸信息结果的准确性的触摸显示屏及触摸显示装置。

一种触摸显示屏，包括显示基板，所述触摸显示屏工作时包括触控状态，所述触摸显示屏还包括，主控芯片，所述主控芯片包括：主控单元和触摸单元；

所述主控芯片和所述显示基板分别电性连接相同的地，所述显示基板包括感应电极；

所述感应电极电性连接所述触摸单元，用于感生触摸信号；

所述主控单元电性连接所述触摸单元，在触控状态时用于发送扫描信号给所述触摸单元，并控制所述地的电压在第一电平和第二电平之间来回切换，所述第一电平高于所述第二电平；

所述触摸单元用于根据所述扫描信号对所述感应电极进行扫描，接收所述触摸信号并输出触摸信息结果。

在其中一个实施例中，所述主控单元控制所述地的电压在第一电平和第二电平之间来回切换，是所述主控单元控制所述地的电压周期性地在所述第一电平和第二电平之间来回切换。

在其中一个实施例中，所述触摸显示屏工作时还包括显示状态，所述主控芯片还包括显示单元，所述显示单元分别电性连接所述显示基板和所述主控单元，所述主控单元用于在显示状态时控制所述地的电压一直处于所述第二电平，所述显示单元用于接收显示信号，并将所述显示信号进行处理后发送给所述显示基板进行显示。

在其中一个实施例中，所述显示基板包括显示玻璃。

在其中一个实施例中，所述触摸单元包括扫描电路，所述触摸单元通过所述扫描电路进行扫描，所述扫描电路包括放大器，所述显示基板的数据线、栅极线及所述感应电极分别连接所述放大器的反相输入端，所述放大器的正相输入端连接偏置电压Vref，所述放大器的反相输入端和所述放大器的输出端之间分别串联电容C1和开关S1，所述电容C1和开关S1并联，所述放大器的接地端连接所述地。

在其中一个实施例中，所述扫描电路的输出电压满足公式：

Vout＝Vref+Vdd*C0/C1

其中，Vout为所述扫描电路的输出电压，Vref为所述偏置电压，Vdd为所述地的电压为所述第一电平时的电压，C0为所述感应电极的感应电容，C1为所述电容C1的电容值。

在其中一个实施例中，所述第一电平由外部设备或所述主控芯片提供。

在其中一个实施例中，述主控单元包括触摸控制单元、开关S2及开关S3，所述开关S2和开关S3分别串联于所述主机的电源和所述地之间，所述开关S2和开关S3并联，所述触摸控制单元用于控制所述触摸单元进行扫描；还用于通过输出控制信号来控制开关S2和开关S3的断开和闭合，从而来控制所述地的电压在所述第一电平和第二电平之间来回切换。

另一方面，本发明还提出一种触摸显示装置，包括主机，还包括任一上述实施例所述的触摸显示屏，所述触摸显示屏用于和所述主机进行信号交互。

在其中一个实施例中，所述主机包括显示接口和触摸接口，所述显示接口用于与所述主机进行信息交互，所述触摸单元用于通过所述触摸接口将所述触摸信息结果传输给所述主机。

上述触摸显示屏，包括显示基板和主控芯片，主控芯片包括主控单元和触摸单元，主控芯片和显示基板分别电性连接相同的地，感应电极用于感生触摸信号并将触摸信号发送给触摸单元。主控单元电性连接触摸单元，用于在触控状态时控制主控芯片和显示基板共同连接的地的电压在第一电平和第二电平之间来回切换，同时发送扫描信号传输给触摸单元。触摸单元用于根据扫描信号对感应电极进行扫描，接收触摸信号并进行处理后输出触摸信息结果。主控单元控制主控芯片和显示基板共同连接的地的电压在第一电平和第二电平之间来回切换，使得寄生电容两端的电压在该地的电压处于第一电平和第二电平时一样，这样就使触摸单元输出的触摸信息结果不受寄生电容的影响，从而消除了寄生电容对输出的触摸信息结果的影响，保证了触摸信息结果的准确性。

附图说明

图1是一实施例中触摸显示屏的模块图；

图2是一实施例中触摸显示屏的主控芯片的逻辑控制示意图；

图3是一实施例中触摸显示屏的扫描电路的电路图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的首选实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

图1是一实施例中触摸显示屏的模块图。

在本实施例中，该触摸显示屏包括显示基板10和主控芯片20，主控芯片20包括：主控单元23和触摸单元21。

主控芯片20和显示基板10分别电性连接相同的地，显示基板10包括感应电极(图中未示)，触摸显示屏工作时包括触控状态。

感应电极用于感生触摸信号并将触摸信号发送给触摸单元21。

主控单元23电性连接触摸单元21，用于在触控状态时控制主控芯片20和显示基板10共同连接的地的电压在第一电平和第二电平之间来回切换，同时发送扫描信号传输给触摸单元21，第一电平高于第二电平，例如第一电平是高电平，第二电平是低电平。触摸单元21受主控单元23的控制，只有接到了主控单元23发送过来的扫描信号后才开始扫描。

触摸单元21用于根据扫描信号进入正常扫描状态，进而对感应电极进行扫描，并接收感应电极感生到的触摸信号，对触摸信号进行处理后输出触摸信息结果。触摸单元21处于正常扫描状态时，主控单元23控制主控芯片20和显示基板10共同连接的地的电压在第一电平和第二电平之间来回切换，使得感应电极与数据线、栅极线之间的寄生电容两端的电压在该地的电压处于第一电平和第二电平时一样，这样就使触摸单元输出的触摸信息结果不受寄生电容的影响，从而消除了寄生电容对输出的触摸信息结果的影响，保证了触摸信息结果的准确性。

上述触摸显示屏，包括显示基板10和主控芯片20，主控芯片20包括：主控单元23和触摸单元21。主控芯片20和显示基板10分别电性连接相同的地，感应电极用于感生触摸信号并将触摸信号发送给触摸单元21。主控单元23电性连接触摸单元21，用于在触控状态时控制主控芯片20和显示基板10共同连接的地的电压在第一电平和第二电平之间来回切换，同时发送扫描信号传输给触摸单元21。触摸单元21用于根据扫描信号对感应电极进行扫描，接收触摸信号并进行处理后输出触摸信息结果。主控单元23控制主控芯片20和显示基板10共同连接的地的电压在第一电平和第二电平之间来回切换，使得寄生电容两端的电压在该地的电压处于第一电平和第二电平时一样，这样就使触摸单元21输出的触摸信息结果不受寄生电容的影响，从而消除了寄生电容对输出的触摸信息结果的影响，保证了触摸信息结果的准确性。

在一个实施例中，主控单元23控制主控芯片20和显示基板10共同连接的地的电压在第一电平和第二电平之间来回切换，是主控单元23控制该地的电压周期性地在第一电平和第二电平之间来回切换。

在一个实施例中，显示基板10包括显示玻璃。

在一个实施例中，主控芯片20通过COG(chip on glass)或其它封装形式与显示基板10贴合在一起。

请继续参阅图1，在一个实施例中，触摸显示屏工作时还包括显示状态。主控芯片20还包括显示单元25，显示单元25分别电性连接显示基板10和主控单元23。在显示状态时，主控单元23用于控制主控芯片20和显示玻璃10共同连接的地的电压一直处于第二电平状态，此时触摸单元21不扫描，主控单元23控制显示单元25进入显示状态。在一个实施例中，显示单元25用于接收主机30发送过来的显示信号和控制信号，并将显示信号进行处理后发送相应信号给显示基板10，使显示基板10显示相应信息。

在一个实施例中，主机30包括显示接口(图中未示)，显示单元25用于通过显示接口与主机30进行信息交互。

在一个实施例中，主机30包括触摸接口(图中未示)，触摸单元21用于通过触摸接口将触摸信息结果传输给主机30。

在一个实施例中，当显示单元25进入显示状态时，主控单元23使主控芯片20的电源正常供电，显示接口正常传输信号，触摸接口不工作；当触摸单元21处于正常扫描状态时，主控单元23控制主控芯片20和显示基板10共同连接的地的电压在第一电平和第二电平之间来回切换，此时触摸接口工作，传输触摸控制相关的信号，显示接口不传输信号。

在一个实施例中，第一电平的电压范围为3V～15V。

在一个实施例中，第一电平可以由外部设备提供，也可以主控芯片20自己产生。

在一个实施例中，显示接口和触摸接口是不同的接口，分别有各自的接口电路，在其他实施例中，显示接口和触摸接口是同一个接口，采用分时工作的方式协同工作。

请参阅图1和图2，在一个实施例中，主控单元23包括触摸控制单元231、开关S2及开关S3，开关S2和开关S3分别串联于主机30的一个电源和地GND_I之间，主控芯片20和显示基板10共同连接地GND_I。触摸控制单元231用于控制触摸单元21进行扫描；还用于通过输出控制信号tp_sw来控制开关S2和开关S3的断开和闭合，从而来控制地GND_I电压周期性的在高电平Vdd和低电平Vss之间进行切换。在其中一个实施例中，控制信号tp_sw为逻辑控制信号，例如可以是脉冲信号。在其中一个实施例中，开关S2所在的链路接入低电平Vss，开关S3所在的链路接入高电平Vdd。在一个实施例中，根据实际的需要，主机30可以设置有多个电源。

在一个实施例中，地GND_I的切换电压可以换成Vss和VTX，其中VTX可以是主机30提供，也可以由主控芯片20通过自己内部的电路产生，一般是3V-15V。

请参阅图1、图2和图3，在一个实施例中，触摸单元21包括图3所示的扫描电路，触摸单元21通过扫描电路进行扫描，扫描电路包括放大器211，显示基板10包括数据线、栅极线及感应电极，显示基板10的数据线、栅极线及感应电极分别连接放大器211的反相输入端，放大器211的正相输入端连接偏置电压Vref，放大器的反相输入端和放大器211的输出端之间分别串联电容C1和开关S1，电容C1和开关S1并联，放大器211的接地端连接地GND_I。感应电极下面会走很多数据线和栅极线，使得感应电极和数据线及栅极线之间的寄生电容很大，请参阅图3，感应电极和数据线之间形成寄生电容C1，感应电极和栅极线之间形成寄生电容C2，显示基板10内的栅极线和数据线在该扫描电路中连接共同的地GND_I(与大地gnd不同)。C0是感应电极和大地gnd形成的感应电容。利用图3中所示的扫描电路对感应电极进行扫描，扫描电路的输出电压满足公式(1)：

Vout＝Vref+Vdd*C0/C1 (1)；

其中，Vout为扫描电路的输出电压，Vref为偏置电压，Vdd为地GND_I的电压为高电平Vdd时的电压，C0为感应电极的感应电容，C1为放大器的反相输入端和放大器的输出端之间串联的电容C1。

根据电荷守恒原理，根据公式(1)可得到公式(2)：

输出电压增量△Vout＝△C0*Vdd/C1 (2)；

其中△Vout扫描电路的输出电压增量，△C0为感应电极的感应电容增量，Vdd为地GND_I的电压为高电平Vdd时的电压，C1为放大器的反相输入端和放大器的输出端之间串联的电容C1。

由于主控芯片20和显示基板10分别电性连接相同的地GND_I。触摸控制单元231通过输出控制信号tp_sw来控制开关S2和开关S3的断开和闭合，从而来控制地GND_I电压周期性的在高电平Vdd和低电平Vss之间进行切换。触摸单元21处于正常扫描状态时，扫描电路进行扫描，使得GND_I处于高电平时和GND_I处于低电平时寄生电容C1和寄生电容C2两端的电压保持不变，例如，GND_I处于高电平时，寄生电容C1两端的电压是V1，GND_I处于低电平时，寄生电容C1两端的电压仍是V1。由公式(1)和(2)可知，扫描电路的输出电压增量△Vout与感应电极的感应电容增量△C0呈线性变化，扫描电路的输出电压Vout与寄生电容C1和寄生电容C2没有关系，使得寄生电容C1和寄生电容C2相当于不存在，即感应电极和数据线及栅极线之间没有寄生电容，这样就使触摸单元21输出的触摸信息结果不受寄生电容C1和寄生电容C2的影响，保证了触摸信息结果的准确性，也简化了电路设计，可使主控芯片20的面积减小。

另一方面，本发明还提出一种触摸显示装置，包括主机30，还包括以上实施例中任一实施例的触摸显示屏，触摸显示屏用于和主机30进行信号交互。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种触摸显示屏，包括显示基板，所述触摸显示屏工作时包括触控状态，其特征在于，所述触摸显示屏还包括，主控芯片，所述主控芯片包括：主控单元和触摸单元；

所述主控芯片和所述显示基板分别电性连接相同的地，所述显示基板包括感应电极；

所述感应电极电性连接所述触摸单元，用于感生触摸信号；

所述主控单元电性连接所述触摸单元，在触控状态时用于发送扫描信号给所述触摸单元，并控制所述地的电压在第一电平和第二电平之间来回切换，所述第一电平高于所述第二电平；

所述触摸单元用于根据所述扫描信号对所述感应电极进行扫描，接收所述触摸信号并输出触摸信息结果；

所述主控单元包括触摸控制单元、开关S2及开关S3，所述开关S2和开关S3分别串联于主机的电源和所述地之间，所述开关S2和开关S3并联，所述触摸控制单元用于控制所述触摸单元进行扫描；还用于通过输出控制信号来控制开关S2和开关S3的断开和闭合，从而来控制所述地的电压在所述第一电平和第二电平之间来回切换；所述开关S2所在的链路接入第二电平，所述开关S3所在的链路接入第一电平。

2.根据权利要求1所述的触摸显示屏，其特征在于，所述主控单元控制所述地的电压在第一电平和第二电平之间来回切换，是所述主控单元控制所述地的电压周期性地在所述第一电平和第二电平之间来回切换。

3.根据权利要求1所述的触摸显示屏，其特征在于，所述触摸显示屏工作时还包括显示状态，所述主控芯片还包括显示单元，所述显示单元分别电性连接所述显示基板和所述主控单元，所述主控单元用于在显示状态时控制所述地的电压一直处于所述第二电平，所述显示单元用于接收显示信号，并将所述显示信号进行处理后发送给所述显示基板进行显示。

4.根据权利要求1所述的触摸显示屏，其特征在于，所述显示基板包括显示玻璃。

5.根据权利要求1所述的触摸显示屏，其特征在于，所述触摸单元包括扫描电路，所述触摸单元通过所述扫描电路进行扫描，所述扫描电路包括放大器，所述显示基板的数据线、栅极线及所述感应电极分别连接所述放大器的反相输入端，所述放大器的正相输入端连接偏置电压Vref，所述放大器的反相输入端和所述放大器的输出端之间分别串联电容C1和开关S1，所述电容C1和开关S1并联，所述放大器的接地端连接所述地。

6.根据权利要求5所述的触摸显示屏，其特征在于，所述扫描电路的输出电压满足公式：

Vout＝Vref+Vdd*C0/C1

其中，Vout为所述扫描电路的输出电压，Vref为所述偏置电压，Vdd为所述地的电压为所述第一电平时的电压，C0为所述感应电极的感应电容，C1为所述电容C1的电容值。

7.根据权利要求1所述的触摸显示屏，其特征在于，所述第一电平由外部设备或所述主控芯片提供。

8.一种触摸显示装置，包括主机，其特征在于，还包括如权利要求1至7任一项所述的触摸显示屏，所述触摸显示屏用于和所述主机进行信号交互。

9.根据权利要求8所述的触摸显示装置，其特征在于，所述主机包括显示接口和触摸接口，所述显示接口用于与所述主机进行信息交互，所述触摸单元用于通过所述触摸接口将所述触摸信息结果传输给所述主机。