CN110633029B - 自互容触控模组及其控制方法、触控屏和触控显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了自互容触控模组及其控制方法、触控屏和触控显示装置。自互容触控模组包括：衬底，衬底具有第一表面；多个阵列分布的触控单元，每个触控单元包括：第一电极，第一电极设置在第一表面上；第一引线，第一引线设置在第一表面上，用于连接第一电极和触控芯片；第二电极，第二电极设置在第一表面上，与第一电极间隔设置，且所述第二电极的至少一部分侧面与第一电极至少一部分侧面正对设置；第二引线，第二引线设置在第一表面上，用于连接第二电极和触控芯片，触控芯片用于控制第一电极和第二电极的工作模式。由此，可以降低触控芯片的检测时的功耗；单层结构的自互容触控模组在制作时可以减少刻蚀工艺，从而降低产品的制作成本和制作时间，提升产品良率。

Description

自互容触控模组及其控制方法、触控屏和触控显示装置

技术领域

本发明涉及触控显示技术领域，具体的，涉及自互容触控模组及其控制方法、触控屏和触控显示装置。

背景技术

FMLOC(Flexible Multi-Layer On Cell，柔性多层on Cell触控结构)因为其结构更薄、边框更窄，光学显示效果更好等优点，逐渐成为市场中高端AMOLED手机屏的主流。但目前单层自容FMLOC Sensor(传感器)结构的触控检测方式较为单一，驱动面积较大，无法实现互容检测，并且由于其单一的触控检测方式，使得Touch IC(触控芯片)的扫描周期变长，扫描频率变高，无法实现多模式的触控检测方式，导致功耗较大。

因此，关于触控模组的研究有待深入。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种具有功耗低、生产成本较低、多模式触控检测或产品良率较高等优点的自互容触控模组。

在本发明的一个方面，本发明提供了一种自互容触控模组。根据本发明的实施例，所述自互容触控模组包括：衬底，所述衬底具有第一表面；多个阵列分布的触控单元，每个所述触控单元包括：第一电极，所述第一电极设置在所述第一表面上；第一引线，所述第一引线设置在所述第一表面上，用于连接所述第一电极和触控芯片；第二电极，所述第二电极设置在所述第一表面上，与所述第一电极间隔设置，且所述第二电极的至少一部分侧面与所述第一电极至少一部分侧面正对设置；第二引线，所述第二引线设置在所述第一表面上，用于连接所述第二电极和所述触控芯片，所述触控芯片用于控制所述第一电极和所述第二电极的工作模式。由此，通过触控芯片的控制，本发明的触控模组可以实现自容和互容两种触控模式，即相比自容触控检测，本发明的触控模组增加了互容触控检测，实现多模式的触控检测，进而降低触控芯片的检测时的功耗；而且，第一电极、第二电极、第一引线和第二引线均设置在第一表面上，这样单层结构的自互容触控模组在制作时可以有效减少刻蚀(mask)工艺，进而极大的降低因mask工艺而产生的的费用和缺陷，从而降低自互容触控模组制作成本和制作时间，提升自互容触控模组的制作良率。

根据本发明的实施例，所述第一电极、所述第一引线、所述第二电极和所述第二引线通过一次构图工艺形成。

根据本发明的实施例，所述第一电极和所述第二电极之间的间距大于或等于200微米。

根据本发明的实施例，所述第一电极和所述第二电极满足以下条件的任意一种：所述第一电极和所述第二电极相对设置；所述第一电极呈具有开口的环形，所述环形的内部限定出容纳空间，所述第二电极的至少一部分设置在所述容纳空间中。

根据本发明的实施例，所述第二电极的平面形状选自方形、菱形、圆形、椭圆形和不规则形状中的至少一种。

根据本发明的实施例，所述第一电极的平面形状选自条形、弧形、具有所述开口的方形和具有所述开口的圆形中的至少一种。

根据本发明的实施例，所述第一电极和所述第二电极之间的间隙为真空或填充有透明绝缘材料。

在本发明的另一方面，本发明提供了一种控制前面所述的触控模组的方法。根据本发明的实施例，所述自互容触控模组包括两种触控模式：触控芯片给第一电极和第二电极均输出扫描信号时，所述第一电极和所述第二电极分别与地形成触控电容，所述自互容触控模组为自容触控模式；所述触控芯片给所述第一电极和所述第二电极中的一个电极输出扫描信号，所述触控芯片控制另一个电极接收信号时，所述第一电极和所述第二电极之间形成触控电容，所述自互容触控模组为互容触控模式。由此，通过触控芯片的控制，本发明的触控模组可以实现自容和互容两种触控模式；而且，相比单纯的自容触控检测，本发明的触控模组增加了互容触控检测，实现多模式的触控检测，进而降低触控芯片的检测时的功耗。

在本发明的又一方面，本发明提供了一种触控屏。根据本发明的实施例，所述触控屏包括前面所述的自互容触控模组。由此，该触控屏的触控检测的功耗较低，制作成本较低，产品良率较高。本领域技术人员可以理解，该触控屏具有前面所述的自互容触控模组所有的特征和优点，在此不再过多的赘述。

在本发明的又一方面，本发明提供了一种触控显示装置。根据本发明的实施例，所述触控显示装置包括前面所述的触控屏。由此，触控显示装置的功耗较低，制作成本较低，触控检测模式多样。本领域技术人员可以理解，该触控显示装置具有前面所述的触控屏所有的特征和优点，在此不再过多的赘述。

附图说明

图1是现有技术中互容触控模组的结构示意图。

图2是本发明一个实施例中自互容触控模组的平面示意图。

图3是本发明的图2中沿AA’的截面图

图4是本发明另一个实施例中第一电极和第二电极的结构示意图。

图5是本发明又一个实施例中第一电极和第二电极的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。

本发明是发明人通过以下发现和认识获得的：

自容触控模组只能检测到单点触摸，检测模式单一，而且自容触控模组在一些模式(比如防水模式和睡眠模式)下只能对扫描电极(TX)进行扫描来实现触控检测，实现单点触控的检测；互容触控模组可以检测到多点触摸，参照图1，互容触控模组的多个扫描电极4需要通过绝缘层3的过孔与引线2电连接，如此在制作时就需要两道刻蚀工艺形成过孔，这样不仅流程工艺复杂，而且产品良率较低，成本较高(图1中，1为基底，5为接收电极)。针对上述问题，发明人通过深入研究得到一种单层结构的自互容触控模组，可以同时实现自容触控检测和互容触控检测，而且不要设置绝缘层和过孔，进而可以有效提升产品良率和制作成本。

在本发明的一个方面，本发明提供了一种自互容触控模组。根据本发明的实施例，参照图2和图3(图3为图2中沿AA’的截面图)，该自互容触控模组包括：衬底10，衬底10具有第一表面11；多个阵列分布的触控单元，每个触控单元包括：第一电极20，第一电极20设置在第一表面11上；第一引线21，第一引线21设置在第一表面11上，用于连接第一电极20和触控芯片40；第二电极30，第二电极30设置在第一表面11上，与第一电极20间隔设置，且第二电极的至少一部分侧面与第一电极20的至少一部分侧面正对设置；第二引线31，第二引线31设置在第一表面11上，用于连接第二电极30和触控芯片40(Touch IC)，触控芯片40用于控制第一电极20和第二电极30的工作模式。由此，通过触控芯片的控制，本发明的触控模组可以实现自容和互容两种触控模式，相比单纯的自容触控检测，本发明的触控模组增加了互容触控检测，实现多模式的触控检测，从而在一些工作模式下可以将自容触控模式下对扫描电极(简称TX，为第一电极或第二电极)的扫描改变为互容触控模式下对接收电极(简称RX)的扫描检测，进而降低触控芯片的检测时的功耗；而且，第一电极、第二电极、第一引线和第二引线均设置在第一表面上，这样单层结构的自互容触控模组在制作时可以有效减少刻蚀(mask)工艺(相比图1所示的结构，本发明的自互容触控模组不需要设置导电连接桥和绝缘层，故而可以至少减少2道mask工艺)，进而极大的降低因mask工艺而产生的费用和缺陷，从而降低自互容触控模组制作成本和制作时间，提升自互容触控模组的制作良率。

根据本发明的实施例，触控芯片40给第一电极20和第二电极30中的一个电极输出扫描信号，触控芯片控制另一个电极接收信号时，该自互容触控模组为互容触控模组，即第一电极和第二电极其中的一个作为扫描电极(TX)，另一个作为接收电极(RX)，Touch IC通过检测第一电极和第二电极之间的电容变化，确认触控位置，进行位置报点；触控芯片40给第一电极20和第二电极30均输出扫描信号时(即第一电极和第二电极均作为扫描电极)时，该自互容触控模组为自容触控模组，其中，第一电极和第二电极作为扫描电极(TX)，分别与地构成电容，Touch IC通过检测电极(包括第一电极和第二电极)对地的电容变化，确认触控位置，进行位置报点。其中，本发明的自互容触控模组中的每个触控单元相互独立，每个触控单元通过各自的引线(包括第一引线和第二引线)与Touch IC相连，进行接收信号驱动，实现自互容一体的触控检测模式，即：Touch IC可以控制自互容触控模组进行自容检测，或进行互容检测，且通过触控芯片的控制，自容触控模式和自容触控模式之间可以随时灵活切换。

由于自容触控模组在任何工作模式下，触控芯片需要对每个自容触控单元进行整体扫描检测，从而实现不同触控状态的检测，这样会使得触控芯片的扫描周期变长，扫描频率变高，导致触控检测功耗增加。本发明通过改进触控模组，增加了RX的通道，可以实现自互容触控检测，即Touch IC可实现根据不同触控状态的进行不同的触控模式检测。

以手机为例，通常手机具有防水(water proof)模式、睡眠(Sleep)模式、idle模式(瞌睡模式，介于睡眠模式和主动模式之间，即手机已锁屏，但未息屏的模式状态)和主动(Active)模式三种工作模式，一般状态下，自容触控模式和互容触控模式交替进行扫描，当在湿手指触控或屏幕有水的状态下，Touch IC根据感应到的电容变化量确定触控状态，进而唤醒Touch IC进入防水模式，并进行自容触控检测(在防水模式下若采用互容触控模式，则Touch IC不能准确进行触控位置的报点，Touch IC检测的位置报点仅为水覆盖区域的中心位置点或中心位置点附近的几个点，不能准确报出水覆盖区域的所有点，即不能准确报出水覆盖的区域面积；而自容触控模式下，Touch IC可以准确检测每个电极与地之间的电容变化，进行单点检测，进而准确报点，而且Touch IC可以更敏感的检测电极与地之间的电容变化，进行准确报点，确定水覆盖区域)；当在一定时间内，在自容触控模式和互容触控模式交替进行扫描下，Touch IC感应不到电容的变化量，Touch IC进入idle模式，之后在idle模式下扫描一定时间后，若Touch IC仍感应不到电容的变化量，Touch IC进入睡眠模式，并延长扫描周期(即扫描周期大于idle模式下的扫描周期)，在睡眠模式下，Touch IC进行自容模式和互容模式交替扫描，当检测到有电容变化时，Touch IC根据感应到的电容变化量确定触控状态，进而唤醒Touch IC进入防水模式或主动模式。相对自容检测模式，本申请的上述自互容检测模式提高了触控的检测效率，进而降低Touch IC的检测功耗；而且，增加互容检测之后，Touch IC可进行多模式检测，不必局限于的单一的检测模式，如此可以进一步降低触控检测的能耗。

根据本发明的实施例，形成衬底的具体材料没有特殊要求，本领域技术人员可以根据实际情况灵活选择，比如可以为玻璃、氮化硅、氧化硅、氮氧化硅等绝缘材料。

根据本发明的实施例，为了更好的简化工艺流程，第一电极、第一引线、第二电极和第二引线通过一次构图工艺形成。由此，通过一次构图工艺便可以得到同层设置的第一电极、第一引线、第二电极和第二引线，如此便可以很好的提升制作效率和产品良率。其中，该构图工艺的具体步骤没有特殊要求，本领域技术人员可以根据实际情况灵活设定，在一些实施例中，该构图工艺可以包括：沉积形成导电层；在导电层形成光刻胶；之后通过曝光、显影和剥离等步骤，得到第一电极、第一引线、第二电极和第二引线。

根据本发明的实施例，形成第一电极、第一引线、第二电极和第二引线的材料也没有特殊要求，本领域技术人员可以根据实际情况灵活选择本领域中任一适用的导电材料，比如可以为ITO、AZO等透明导电材料。

根据本发明的实施例，第一引线和第二引线通过触控单元之间的间隙引出，并与Touch IC电连接，其中，第一引线和第二引线的引出方向没有特殊要求，本领域技术人员可以根据具体的布线等实际情况灵活设计。另外，相邻两个触控单元之间的间隙的距离也没有特殊要的要求，本领域技术人员可以根据引线的布局等实际情况灵活设定，在此不作限制要求。

根据本发明的实施例，为了提高透光率，第一引线和第二引线的具体结构可以为导电网格，比如金属网格、ITO网格等结构，如此，即可以实现电极与触控芯片之间的导通功能，还可以有效提升自互容触控模组的光透过率。

根据本发明的实施例，为了有效实现第一电极和第二电极之间的电容感应，第一电极和第二电极之间的间距大于或等于200微米，比如200微米、220微米、240微米、260微米、280微米、300微米、350微米、400微米、450微米、500微米、550微米、600微米、700微米、750微米、800微米、850微米、900微米或1000微米。由此，Touch IC可以灵敏感应第一电极和第二电极之间的电容变化，精准报点触控位置；若第一电极和第二电极之间的间距小于200微米，则通电后，电子的迁移可能会形成导通的通路，如此，第一电极和第二电极形成的电容就会被击穿，造成短路，而且第一电极和第二电极之间容易形成干扰，较大的干扰会严重影响触控面板的性能。

根据本发明的实施例，第一电极和第二电极满足以下条件的任意一种：第一电极和第二电极相对设置(参照图4)；第一电极20呈具有开口的环形，环形的内部限定出容纳空间，第二电极30的至少一部分设置在容纳空间中(参照图2和图5)。由此，第一电极和第二电极可以有效产生电容，并使得触控芯片灵敏感应第一电极和第二电极之间电容的变化。其中，上述具有环形的具体形状没有特殊要求，本领域技术人员可以根据实际情况灵活设计，比如可以为圆弧形的环形(如图5所示)、折线段形成的环形(如图2所示)、曲线环形等环形形状。

为满足上述第一电极和第二电极的设置要求，在一些实施例中，第二电极30的平面形状选自方形(如图2、4和5所示)、菱形、圆形、椭圆形和不规则形状中的至少一种；在一些实施例中，第一电极20的平面形状选自条形(如图4所示)、弧形、具有开口的方形(如图2所示)和具有开口的圆形(如图5所示)中的至少一种。由此，可以根据实际的布线情况灵活设计第一电极和第二电极的形状，而且不会影响触控芯片对电容变化的感应。

在本发明的一些优选实施例中，第一电极为具有开口的环形，第二电极设置在环形的容纳空间内，如图2所示，如此，第一电极和第二电极之间的接受面积较大(正对的侧面面积较大)，有利于提升信号的接收效果。

根据本发明的实施例，为了更好的感应电容的变化量，第一电极和第二电极之间的间隙为真空或填充有透明绝缘材料。由此，可以避免空气对第一电极和第二电极之间电容的影响，以及避免触控芯片对感应电容变化灵敏度的影响。

根据本发明的实施例，本发明的自互容触控模组的应用装置没有特殊限制可以用于OLED显示装置，也可以用于LCD显示装置；而且，上述自互容触控模组的具体类别也没有特殊要求，可以是In cell结构，也可以是On cell结构。

在本发明的另一方面，本发明提供了一种控制前面所述的自互容触控模组的方法。根据本发明的实施例，自互容触控模组包括两种触控模式：触控芯片给第一电极和第二电极输出扫描信号时，所述第一电极和所述第二电极分别与地形成触控电容，自互容触控模组为自容触控模式；触控芯片给第一电极和第二电极中的一个电极输出扫描信号，所述触控芯片控制另一个电极接收信号作为接收端时，第一电极和第二电极之间形成触控电容，自互容触控模组为互容触控模式。由此，通过触控芯片的控制，本发明的触控模组可以实现自容和互容两种触控模式；而且，相比单纯的自容触控检测，本发明的触控模组增加了互容触控检测，实现多模式的触控检测，进而降低触控芯片的检测时的功耗。

通过上述控制方法，触控芯片40给第一电极20和第二电极30中的一个电极输出扫描信号，触控芯片控制另一个电极接收信号时，该自互容触控模组为互容触控模组，即第一电极和第二电极其中的一个作为扫描电极(TX)，另一个作为接收电极(RX)，Touch IC通过检测第一电极和第二电极之间的电容变化，确认触控位置；触控芯片40给第一电极20和第二电极30输出扫描信号时(即第一电极和第二电极均作为扫描电极)时，该自互容触控模组为自容触控模组，其中，第一电极和第二电极作为扫描电极(TX)，分别与地构成电容，TouchIC通过检测电极(包括第一电极和第二电极)对地的电容变化，确认触控位置。其中，本发明的自互容触控模组中的每个触控单元相互独立，每个触控单元通过各自的引线(包括第一引线和第二引线)与Touch IC相连，进行接收信号驱动，实现自互容一体的触控检测模式，即：Touch IC可以控制自互容触控模组进行自容检测，或进行互容检测，且通过触控芯片的控制，自容触控模式和自容触控模式之间可以随时灵活切换。

在本发明的又一方面，本发明提供了一种触控屏。根据本发明的实施例，所述触控屏包括前面所述的自互容触控模组。由此，该触控屏的触控检测的功耗较低，制作成本较低，产品良率较高。本领域技术人员可以理解，该触控屏具有前面所述的自互容触控模组所有的特征和优点，在此不再过多的赘述。

在本发明的又一方面，本发明提供了一种触控显示装置。根据本发明的实施例，所述触控显示装置包括前面所述的触控屏。由此，触控显示装置的功耗较低，制作成本较低，触控检测模式多样。本领域技术人员可以理解，该触控显示装置具有前面所述的触控屏所有的特征和优点，在此不再过多的赘述。

根据本发明的实施例，上述触控显示装置的具体种类没有特殊限制要求，本领域技术人员可以根据实际情况灵活选择。在一些实施例中，上述触控显示装置可以为手机、电脑、笔记本、iPad、游戏机等具有触控显示功能的所有设备和装置。

本领域技术人员可以理解，上述触控显示装置除了前面所述的触控屏，该包括常规触控显示装置所必备的结构或部件，以手机为，手机除了前面所述的触控屏，还包括手机必备的显示面板、壳体、语音模组、照相模组、CPU等常规结构和部件。

文中术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种自互容触控模组，其特征在于，包括：

衬底，所述衬底具有第一表面；

多个阵列分布的触控单元，每个所述触控单元包括：

第一电极，所述第一电极设置在所述第一表面上；

第一引线，所述第一引线设置在所述第一表面上，用于连接所述第一电极和触控芯片；

第二电极，所述第二电极设置在所述第一表面上，与所述第一电极间隔设置，且所述第二电极的至少一部分侧面与所述第一电极的至少一部分侧面正对设置；

第二引线，所述第二引线设置在所述第一表面上，用于连接所述第二电极和所述触控芯片，所述触控芯片用于控制所述第一电极和所述第二电极的工作模式，

所述第一电极、所述第一引线、所述第二电极和所述第二引线通过一次构图工艺形成，且所述第一引线和所述第二引线均为导电网格。

2.根据权利要求1所述的自互容触控模组，其特征在于，所述第一电极和所述第二电极之间的间距大于或等于200微米。

3.根据权利要求1或2所述的自互容触控模组，其特征在于，所述第一电极和所述第二电极满足以下条件的任意一种：

所述第一电极和所述第二电极相对设置；

所述第一电极呈具有开口的环形，所述环形的内部限定出容纳空间，所述第二电极的至少一部分设置在所述容纳空间中。

4.根据权利要求3所述的自互容触控模组，其特征在于，所述第二电极的平面形状选自方形、菱形、圆形和椭圆形中的至少一种。

5.根据权利要求3所述的自互容触控模组，其特征在于，所述第一电极的平面形状选自条形、弧形、具有所述开口的方形和具有所述开口的圆形中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的自互容触控模组，其特征在于，所述第一电极和所述第二电极之间的间隙为真空或填充有透明绝缘材料。

7.一种控制权利要求1～6中任一项所述的自互容触控模组的方法，其特征在于，所述自互容触控模组包括两种触控模式：

触控芯片给第一电极和第二电极输出扫描信号时，所述第一电极和所述第二电极分别与地形成触控电容，所述自互容触控模组为自容触控模式；

所述触控芯片给所述第一电极和所述第二电极中的一个电极输出扫描信号，所述触控芯片控制另一个电极接收信号时，所述第一电极和所述第二电极之间形成触控电容，所述自互容触控模组为互容触控模式。

8.一种触控屏，其特征在于，包括权利要求1～6中任一项所述的自互容触控模组。

9.一种触控显示装置，其特征在于，包括权利要求8所述的触控屏。