TW201506748A

TW201506748A - 觸控顯示裝置

Info

Publication number: TW201506748A
Application number: TW102128283A
Authority: TW
Inventors: liang-hua Mo; Guang Ouyang
Original assignee: Focaltech Systems Ltd
Priority date: 2013-08-07
Filing date: 2013-08-07
Publication date: 2015-02-16
Also published as: TWI662461B

Abstract

本公開實施例提供了一種觸控顯示裝置，包括：第一基板、第二基板、設置於所述第一基板與所述第二基板之間的液晶層、共用電極和多個畫素單元；以及設置於所述共用電極上方的多個觸摸感應電極，所述多個觸摸感應電極排列成二維陣列。採用本公開實施例所提供的裝置，能夠降低雜訊和提高觸摸檢測掃描的畫面更新率。

Description

觸控顯示裝置

本發明涉及觸控技術領域，尤其涉及一種觸控顯示裝置。

當前，電容式觸控式螢幕廣泛應用於各種電子產品，已經逐漸滲透到人們工作和生活的各個領域。電容式觸控式螢幕的尺寸日漸增大，從智慧型手機的3英寸至6.1英寸，到平板電腦的10英寸左右，電容式觸控式螢幕的應用領域更可推廣到智慧電視等。但現有的電容式觸控式螢幕普遍存在抗干擾性能差、觸摸檢測掃描畫面更新率低、體積大以及製造技術複雜等問題。

有鑒於此，本公開實施例提供一種觸控顯示裝置，能夠解決以上問題之中的至少一個。

本公開實施例所提供的觸控顯示裝置包括：第一基板、第二基板、設置於所述第一基板與所述第二基板之間的液晶層、共用電極和多個畫素單元；以及設置於所述共用電極上方的多個觸摸感應電極，所述多個觸摸感應電極排列成二維陣列，且所述多個觸摸感應電極位於所述共用電極相對於所述液晶層的同一側。

所述觸摸感應電極的形狀可以是正多邊形、菱形、長條形、圓形或橢圓形。

可選地，所述觸摸感應電極的邊緣上有鋸齒。

所述多個觸摸感應電極的材料可以是氧化銦錫(ITO)或石墨烯。

優選地，所述觸控顯示裝置還包括：觸摸控制晶片，所述觸摸控制晶片與所述多個觸摸感應電極之中的每一個分別通過導線相連接，且所述觸摸控制晶片以玻璃覆晶(Chip-on-Glass)方式壓焊壓焊到所述第一基板或第二基板上。

優選地，所述導線佈置在所述多個觸摸感應電極的同一層；或者所述導線佈置在所述多個觸摸感應電極的不同層，通過通孔連接所述多個觸摸感應電極。

所述觸控顯示裝置還可包括：柔性線路板，所述柔性線路板壓焊到所述第一基板或第二基板上，並與所述觸摸控制晶片相連接。

優選地，所述觸摸控制晶片被配置為檢測每個觸摸感應電極的自電容，並根據二維的自電容變化陣列來確定觸摸位置。

所述觸摸控制晶片可包括：驅動/接收單元，被配置為用電壓源或電流源驅動觸摸感應電極，以及接收所述觸摸感應電極的感應資料；以及信號處理單元，被配置為根據所述感應資料計算每個觸摸感應電極的自電容。

優選地，所述驅動/接收單元被配置為以跟隨驅動方式來驅動觸摸感應電極。

所述感應資料可表示觸摸感應電極的電壓或頻率或電量。

所述電壓源或電流源可具有兩個或兩個以上的頻率。

優選地，所述觸摸控制晶片被配置為同時檢測所有觸摸感應電極的自電容，或分組檢測各觸摸感應電極的自電容。

所述觸摸控制晶片還可被配置為通過所述電壓源或電流源的參數來調整觸摸檢測的靈敏度和/或動態範圍，所述參數包括幅度、頻率和時序之中的任一個或組合。

優選地，所述觸控顯示裝置具有平面轉換(In-Plane Switching)結構，所述多個觸摸感應電極位於所述共用電極相對於所述液晶層的同一側；或者

所述觸控顯示裝置具有扭轉向列(Twisted Nematic)結構，所述多個觸摸感應電極位於所述共用電極相對於所述液晶層的另一側。

根據本公開實施例的方案，在液晶顯示部分的共用電極上設置一層排列成二維陣列的觸摸感應電極，在實現多點觸控的前提下解決了現有技術中因雜訊在電極上疊加而引起的誤差。利用本公開實施例的方案，能夠極大消除電源雜訊的影響，也能夠減弱射頻(RF)干擾以及來自液晶顯示部分等的干擾。

此外，根據本公開實施例的方案，可同時檢測多個觸摸感應電極，從而減少完成一次觸摸檢測掃描所需要的時間，提高觸摸檢測掃描的畫面更新率。

11‧‧‧第一基板

15‧‧‧液晶層

19‧‧‧觸摸感應電極

23‧‧‧絕緣層

31‧‧‧柔性線路板(FPC)

13‧‧‧第二基板

17‧‧‧共用電極

21‧‧‧觸摸控制晶片

25‧‧‧各向異性導電膜(ACF)

為了更清楚地說明本公開實施例中的技術方案，下面對實施例描述中所使用的附圖作簡單介紹。顯然，下面介紹的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

第1a、1b圖是根據本公開實施例一的觸控顯示裝置的側面示意圖；第1c圖顯示出了根據本公開實施例一的共用電極層的平面圖；第2a、2b圖是根據本公開實施例二的觸控顯示裝置的側面示意圖；以及第3圖是根據本公開實施例三的觸控顯示裝置的示意圖。

為了使本公開的目的、特徵和優點能夠更加的明顯易懂，下面將結合本公開實施例中的附圖，對本公開實施例的技術方案進行描述。顯然，所描述的實施例僅僅是本發明的一部分實施例。基於本公開實施例，本領域技術人員在不付出創造性勞動的前提下所獲得的任何其他實施例，都應當屬於本發明的保護範圍。為便於說明，表示結構的剖面圖不依一般比例而作局部放大。而且，附圖只是示例性的，其不應限制本發明的保護範圍。此外，在實際製作中應包含長度、寬度以及深度的三維尺寸。

實施例一

本公開實施例一提供一種觸控顯示裝置，包括：第一基板11、第二基板13、設置於所述第一基板與所述第二基板之間的液晶層15、共用電極17和多個畫素單元；以及設置於所述共用電極17上方的多個觸摸感應電極19，所述多個觸摸感應電極19排列成二維陣列。

所述顯示觸控式螢幕可具有平面轉換(In-Plane Switching，簡稱IPS)結構，此時所述多個觸摸感應電極位於所述共用電極相對於所述液晶層的同一側。所述顯示觸控式螢幕也可具有扭轉向列(Twisted Nematic，簡稱TN)結構，此時所述多個觸摸感應電極位於所述共用電極相對於所述液晶層的另一側。

第1a圖是根據本公開實施例一的觸控顯示裝置的一個例子的側面示意圖。該觸控顯示裝置具有IPS結構。

第1b圖是根據本公開實施例一的觸控顯示裝置的另一個例子的側面示意圖。該觸控顯示裝置具有TN結構。

共用電極17屬於觸控顯示裝置的液晶顯示部分，由共用電壓(Vcom)驅動，與不同的畫素單元形成跨越螢幕上不同區域內液晶的電場，從而控制不同區域內的光通過量。

作為一個示例，第1a和1b圖所示的觸控顯示裝置還包括彩色濾光層(Color Filter)。每個畫素單元包括三個子畫素單元，分別對應於紅色、綠色和藍色，每個子畫素單元包括一個薄膜電晶體(Thin Film Transistor)。

第1c圖顯示出了根據本公開實施例一的觸控顯示裝置的觸摸感應電極層的一個例子。觸摸感應電極的形狀可以是正多邊形、菱形、長條形、圓形或橢圓形。觸摸感應電極的形狀也可以是任意三角形，或者是不規則形狀。此外，觸摸感應電極的邊緣上可有鋸齒。優選地，觸摸感應電極的材料是金屬氧化物例如氧化銦錫(ITO)或者石墨烯。

本領域技術人員應理解，各觸摸感應電極的圖案可以是一致的，也可以是不一致的。例如，中部的觸摸感應電極採用菱形結構，邊緣的採用三角形結構。此外，各觸摸感應電極的大小可以是一致的，也可以是不一致的。例如，靠裡的觸摸感應電極尺寸較大，靠邊緣的尺寸較小，如此有利於走線和邊緣的觸摸精度。

在現有的內嵌式(In-Cell)觸控顯示裝置中，觸摸控制部分包括行電極和列電極。行/列電極從螢幕的一邊延伸至對邊，佔據的空間較長，每行/列上的雜訊會疊加。例如，多個手指放到同一行或列時，各手指的雜訊會在該行或列上疊加，增大了雜訊的幅度。

而本公開實施例所提供的觸控顯示裝置具有排列成二維陣列的觸摸感應電極，每個電極只是陣列中的一個單元。每行/列由不同的單元組成，單元間沒有物理連接，不會造成雜訊的疊加。因此，根據本公開實施例的觸控顯示裝置降低了最大雜訊的幅度，提高了信噪比。

實施例二

根據本公開實施例二的觸控顯示裝置還包括觸摸控制晶片21，所述觸摸控制晶片21與所述多個觸摸感應電極19之中的每一個分別通過導線相連接，且所述觸摸控制晶片21以玻璃覆晶(Chip-on-Glass)方式壓焊到所述第一基板11或第二基板13上。

第2a圖是根據本公開實施例二的觸控顯示裝置的一個例子的側面示意圖。該觸控顯示裝置具有IPS結構。

第2b圖是根據本公開實施例二的觸控顯示裝置的另一個例子的側面示意圖。該觸控顯示裝置具有TN結構。

根據本實施例，共用電極17與觸摸感應電極 19之間有絕緣層23，觸摸控制晶片21與基板之間可存在各向異性導電膜(ACF)25。

由於每個觸摸感應電極19都有導線連接到觸摸控制晶片21，觸摸控制晶片21的引腳數量會大幅增加。將觸摸控制晶片21以玻璃覆晶方式壓焊到基板上能夠避免常規封裝的困難。如果採用常規封裝方式，數百引腳需要複雜的封裝結構，例如昂貴的球柵陣列(Ball Grid Array，簡稱BGA)。此外，由於BGA只能做在印刷電路板(PCB)或柔性電路板(FPC)上，需要通過FPC將觸摸控制晶片21與各觸摸感應電極19相連接。

優選地，連接觸摸控制晶片21與各觸摸感應電極19的導線佈置在觸摸感應電極層；或者佈置在不同於觸摸感應電極層的一層，通過通孔連接各觸摸感應電極19。由於觸摸感應電極一般通過在基板上對導電層(例如ITO等金屬氧化物，或金屬)進行蝕刻形成，而觸摸控制晶片也位於基板上，因此，兩者之間的連接導線可通過一次蝕刻完成，製造技術簡單。

一般而言，導線儘量均勻，且走線儘量短。此外，導線的走線範圍在保證安全距離的前提下儘量窄，從而留給觸摸感應電極更多的面積。

可選地，各觸摸感應電極可通過導線連接至匯流排，匯流排將導線直接或者經過一定的排序後與觸摸控制晶片相連接。對於大螢幕的觸控顯示裝置，觸摸感應電極的數量可能非常多。在這種情況下，可以用單個觸摸控制晶片控制所有觸摸感應電極；也可以通過對螢幕分區，用多個觸摸控制晶片分別控制不同區域的觸摸感應電極，多個觸摸控制晶片之間可進行時鐘同步。此時，匯流排可分割成若干個匯流排集，以便與不同的觸摸控制晶片相連接。各觸摸控制晶片控制相同數量的觸摸感應電極，或者控制不同數量的觸摸感應電極。

本實施例其他部件的描述請參照其他實施例，這裡不再重複。

實施例三

在根據本公開實施例三的觸控顯示裝置中，觸摸控制晶片21被配置為檢測每個觸摸感應電極的自電容，並根據二維的自電容變化陣列來確定觸摸位置。

作為一個示例，觸摸感應電極的自電容可以是該觸摸感應電極的對地電容。

優選地，觸摸控制晶片21包括：驅動/接收單元，被配置為用電壓源或電流源驅動觸摸感應電極，以及接收所述觸摸感應電極的感應資料；以及信號處理單元，被配置為根據所述感應資料計算每個觸摸感應電極的自電容。

圖3是根據本公開實施例三的觸控顯示裝置的示意圖。

可選地，圖3所示的觸控顯示裝置還包括柔性線路板(FPC)31，所述柔性線路板31壓焊到所述第一基板11或第二基板13上，連接觸摸控制晶片21和主機端。

實施例四

在根據本公開實施例四的觸控顯示裝置中，，觸摸控制晶片21被配置為同時檢測所有觸摸感應電極的自電容，或分組檢測各觸摸感應電極的自電容。

在現有技術中，由於觸摸控制部分包括行電極和列電極，採用了一行接一行的掃描方式，每幀的觸摸檢測時間很長。這個缺點尤其不利於In-Cell觸控顯示裝置：為了減少液晶顯示部分和觸摸控制部分工作時相互影響，液晶顯示部分工作時觸摸控制部分停止工作；觸摸控制部分工作時液晶顯示部分停止工作。例如，工作頻率為60Hz(即每幀16.7ms)的In-Cell觸控顯示裝置通常需要10-12ms的顯示掃描時間，留給觸摸檢測的掃描時間很短，所以現有內嵌式觸控顯示裝置的信噪比較低。而在本公開實施例四所提供的觸控顯示裝置中，每個觸摸感應電極都連接到觸摸控制晶片，通過並行掃描的方式，理論上只需要現有技術中檢測一行的時間，即可達到原來的信噪比。例如，16行28列的In-Cell觸控顯示裝置，假設每行的觸摸檢測時間為T，則現有技術需要的觸摸檢測掃描時間為16T。而採用本公開實施例所提供的結構，每幀的最短觸摸檢測時間只有1T。

實施例五

根據本公開實施例五的觸控顯示裝置還包括顯示控制電路。該觸控顯示裝置迴圈執行第一步驟，所述第一步驟包括：顯示控制電路掃描一幀，然後觸摸控制晶片21所提供的觸摸控制電路掃描一幀。即，先進行一幀顯示掃描，再進行一幀觸摸檢測掃描，如此反復。

或者，所述觸控顯示裝置迴圈執行第二步驟，所述第二步驟包括：觸摸控制電路掃描一幀，然後顯示控制電路掃描一幀。即，先進行一幀觸摸檢測掃描，再進行一幀顯示掃描，如此反復。

進一步地，可以將每幀的顯示掃描分成多段，每段都進行一次觸摸檢測掃描，使觸摸檢測頻率達到顯示頻率的多倍，從而提高觸摸檢測掃描的畫面更新率。也就是說，顯示控制電路的每幀掃描分段進行；在顯示控制電路的每幀掃描之前、段間及之後，觸摸控制電路都進行一幀掃描。

實施例六

在根據本公開實施例六的觸控顯示裝置中，所述驅動/接收單元被配置為以跟隨驅動方式來驅動觸摸感應電極。

具體地，跟隨驅動方式可包括以下任一種或組合：

A.所述驅動/接收單元被配置為，對於每個觸摸感應電極，根據施加到該觸摸感應電極的信號，同時驅動其餘觸摸感應電極。

B.所述驅動/接收單元被配置為，對於每個觸摸感應電極，根據施加到該觸摸感應電極的信號，同時驅動該觸摸感應電極周邊的觸摸感應電極。

C.所述驅動/接收單元被配置為，對於每個觸摸感應電極，根據施加到該觸摸感應電極的信號，同時驅動共用電極。

D.所述驅動/接收單元被配置為，對於每個觸摸感應電極，根據施加到該觸摸感應電極的信號，同時驅動對應畫素單元的資料線。

由於每個觸摸感應電極19都有導線連接到觸摸控制晶片21，導線的數量非常多，在面積有限的情況下，走線會變得很細，導致阻抗增加，影響檢測信號的品質。跟隨驅動方式能夠降低被檢測電極與非檢測電極之間的電壓差，有利於減小被檢測電極的電容以及防範水滴形成的虛假觸摸。

實施例七

在根據本公開實施例七的觸控顯示裝置中，所述感應資料可表示觸摸感應電極的電壓或頻率或電量。

可選地，所述電壓源或電流源可具有兩個或兩個以上的頻率。

可選地，所述觸摸控制晶片還可被配置為通過所述電壓源或電流源的參數來調整觸摸檢測的靈敏度和/或動態範圍，所述參數包括幅度、頻率和時序之中的任一個或組合。

實施例八

在根據本公開實施例八的觸控顯示裝置中，在當前幀的資料失效時(雜訊與驅動源極性相反時，會把有效信號拉低。如果拉低後的有效信號不能檢測出來，則當前幀的資料失效)，利用多幀資料來恢復出當前幀的資料。本領域技術人員應理解，由於觸摸檢測掃描頻率大於實際所需的報點率，利用多幀資料的處理不會影響正常報點率。

類似地，當雜訊有限度地超出了系統的動態範圍，也可以利用多幀資料來修正當前幀，從而得到正確的觸摸位置。幀間處理方法同樣適用於射頻干擾以及來自液晶顯示部分等的干擾。

本說明書中各實施例重點說明的是其他實施例的不同之處，各實施例之間相同或相似的部分可互相參照。

對所公開的實施例的上述說明，使本領域技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明不應被限制於所公開的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。

11‧‧‧第一基板

13‧‧‧第二基板

15‧‧‧液晶層

17‧‧‧共用電極

19‧‧‧觸摸感應電極

Claims

一種觸控顯示裝置，包括：第一基板、第二基板、設置於所述第一基板與所述第二基板之間的液晶層、共用電極和多個畫素單元；以及設置於所述共用電極上方的多個觸摸感應電極，所述多個觸摸感應電極排列成二維陣列。
如請求項1所述的觸控顯示裝置，其中，所述觸摸感應電極的形狀是正多邊形、菱形、長條形、圓形或橢圓形。
如請求項2所述的觸控顯示裝置，其中，所述觸摸感應電極的邊緣上有鋸齒。
如請求項1所述的觸控顯示裝置，其中，所述多個觸摸感應電極的材料是氧化銦錫(ITO)或石墨烯。
如請求項1所述的觸控顯示裝置，其中，還包括：觸摸控制晶片，所述觸摸控制晶片與所述多個觸摸感應電極之中的每一個分別通過導線相連接，且所述觸摸控制晶片以玻璃覆晶(Chip-on-Glass)方式壓焊到所述第一基板或第二基板上。
如請求項5所述的觸控顯示裝置，其中，所述導線佈置在所述多個觸摸感應電極的同一層；或者所述導線佈置在所述多個觸摸感應電極的不同層，通過通孔連接所述多個觸摸感應電極。
如請求項5所述的觸控顯示裝置，其中，還包括：柔性線路板，所述柔性線路板壓焊到所述第一基板或第二基板上，並與所述觸摸控制晶片相連接。
如請求項5所述的觸控顯示裝置，其中，所述觸摸控制晶片被配置為檢測每個觸摸感應電極的自電容，並根據二維的自電容變化陣列來確定觸摸位置。
如請求項8所述的觸控顯示裝置，其中，所述觸摸控制晶片包括：驅動/接收單元，被配置為用電壓源或電流源驅動觸摸感應電極，以及接收所述觸摸感應電極的感應資料；以及信號處理單元，被配置為根據所述感應資料計算每個觸摸感應電極的自電容。
如請求項9所述的觸控顯示裝置，其中，所述驅動/接收單元被配置為以跟隨驅動方式來驅動觸摸感應電極。
如請求項9所述的觸控顯示裝置，其中，所述感應資料表示觸摸感應電極的電壓或頻率或電量。
如請求項9所述的觸控顯示裝置，其中，所述電壓源或電流源具有兩個或兩個以上的頻率。
如請求項8所述的觸控顯示裝置，其中，所述觸摸控制晶片被配置為同時檢測所有觸摸感應電極的自電容，或分組檢測各觸摸感應電極的自電容。
如請求項9所述的觸控顯示裝置，其中，所述觸摸控制晶片還被配置為通過所述電壓源或電流源的參數來調整觸摸檢測的靈敏度和/或動態範圍，所述參數包括幅度、頻率和時序之中的任一個或組合。
如請求項1-14中任一項所述的觸控顯示裝置，其中，所述觸控顯示裝置具有平面轉換(In-Plane Switching)結構，所述多個觸摸感應電極位於所述共用電極相對於所述液晶層的同一側；或者所述觸控顯示裝置具有扭轉向列(Twisted Nematic)結構，所述多個觸摸感應電極位於所述共用電極相對於所述液晶層的另一側。