一種觸控螢幕觸摸點定位檢測電路、觸控螢幕及顯示裝置的製作方法

2023-04-26 14:48:11 2

專利名稱：一種觸控螢幕觸摸點定位檢測電路、觸控螢幕及顯示裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及觸摸顯示技術領域，尤其涉及一種觸控螢幕觸摸點定位檢測電路、觸控螢幕及顯示裝置。
背景技術：
觸控螢幕(Touch Panel，TP)作為一種輸入媒介，和顯示屏集成在一體作為內嵌式觸控螢幕(In-cell Touch Panel)，內嵌式觸控螢幕在顯示領域發揮著重要的作用。互電容式觸控螢幕，憑藉其較高的靈敏度以及多點觸控的優點，受到人們的青睞。具體地，內嵌式觸控螢幕為觸控螢幕中的觸摸驅動電極線和觸摸感應電極線集成在顯示屏中的裝絡，如觸摸驅動電極線和觸摸感應電極線集成在液晶顯示屏(Liquid CrystalDisplay, IXD)或有機電致發光顯示屏(Organic Light Emitting Device, 0LED)中。觸摸驅動電極線和觸摸感應電 極線可以是製作在顯示屏的上基板和/或下基板，為了簡化內嵌式觸控螢幕的結構，提高內嵌式觸控螢幕的薄化程度，還可以將顯示屏中的柵線、公共電極線或其他的功能電極線同時用作觸摸驅動電極，分時間驅動該電極實現圖像顯示和觸摸功能。下面簡單介紹互電容式觸控螢幕的基本工作原理。互電容式觸控螢幕的觸摸驅動電極確定觸摸點的X向坐標，觸摸感應電極確定觸摸點的Y向坐標。在觸摸驅動電極側施加觸摸驅動電壓，在觸摸感應電極側施加恆定電壓。在檢測觸摸點時，對X向觸摸驅動電極進行逐行掃描，在掃描每一行觸摸驅動電極時，均讀取每條觸摸感應電極上的信號，通過一輪的掃描，就可以把每個行列的交點都掃描到，共掃描Χ*γ個信號。這種觸控定位檢測方式可以具體的確定多點的坐標，因此可以實現多點觸摸。現有最典型的內嵌式觸控螢幕觸摸點定位檢測電路如圖1所示，包括:感應子電路101、放大子電路102、輸出子電路103，以及探測子電路104。感應子電路101包括固定電容Cl、可調電容Cf，以及薄膜電晶體(TFT)Ml ;薄膜電晶體Ml的柵極、源極分別相連到觸摸驅動電極線(如圖1中所示的柵線Gate (η-1)，觸摸驅動電極線和柵線分時復用)和復位電壓線(Vint線)，薄膜電晶體Ml的漏極與可調電容Cf的一端相連，可調電容Cf的另一端與參考電壓相連。固定電容Cl的一端與柵線Gate (η-1)相連,另一端與薄膜電晶體Ml的漏極相連。放大子電路102包括用於放大信號的薄膜電晶體Mamp，薄膜電晶體Mamp的柵極與薄膜電晶體Ml的漏極相連，源極與Vint線相連，漏極與輸出子電路103中的薄膜電晶體M2的源極相連；薄膜電晶體M2的柵極與另一根觸摸驅動電極線相連(如圖1中所示的柵線Gate (η)),漏極通過信號輸出線(Read Out Line)與探測子電路104相連。圖1所示的內嵌式觸控螢幕觸摸點定位檢測電路工作原理如下:當Gate (n_l)為高電平時，TFT Ml開啟，固定電容Cl和可調電容Cf充電，TFT Ml的漏極(也即圖1中所示的節點V。)會被充電至Vint (也即Vc=VintX當Gate (n_l)變為低電平時，由於電容耦合效應，Vc的節點電壓變為:Vc=Vint-C I* AVp/ (Cl+Cf) (I)上式(I)中，(η-1)線脈衝高電壓與低電壓的差值。當有觸摸發生時，Cf發生變化(通常變大)因此節點V。的電壓發生變化，即放大TFT Mamp的柵極電壓發生變化，對應的TFT Mamp的源極電流發生變化，即由TFT Mamp流向TFT M2的源極電流發生變化，當Gate (η)為高電平時，TFT M2開啟，由M2的漏極經讀出信號線(Read Out Line)流向探測子電路104的電流發生變化，這個變化的電流，經探測子電路104探測處理，就能確定對應的觸摸(touch)點發生位絡。圖1所示的內嵌式觸控螢幕觸摸點定位檢測電路主要不足為:由於觸摸(touch)導致的Cf變化產生的式(I)中的V。值相對未觸摸(un-touch)時的變化量不大，進而導致由TFT Mamp經由TFT M2流向Read Out Line的電流變化不大，因此探測子電路104在有touch和無touch時，探測子電路輸出電壓Vwt變化不明顯，導致子電路的探測精度不高，也即導致觸摸點定位的精度不高。另外，圖1所示的內嵌式觸控螢幕觸摸點定位檢測電路中的放大子電路102的放大效果不太明顯，導致Read Out Line的電流變化量不大，導致觸摸點定位的精度不高。

發明內容
本發明實施例提供一種觸控螢幕觸摸點定位檢測電路、觸控螢幕及顯示裝鉻，用以提高內嵌式觸控螢幕的觸摸點定位的精度。本發明實施例提供的觸控螢幕觸摸點定位檢測電路包括:感應子電路、與所述感應子電路相連的放大子電路、與所述放大子電路相連的輸出子電路、與所述輸出子電路相連的探測子電路，以及第一觸摸驅動電極線；所述感應子電路包括固定電容和可調電容，以及第一開關電晶體；其中，所述第一開關電晶體的柵極和源極與所述第一觸摸驅動電極線相連，所述第一開關電晶體的漏極與所述固定電容一端相連，所述可調電容的一端與所述固定電容的另一端相連，所述可調電容的另一端與參考電壓相連；所述放大子電路與所述固定電容靠近可調電容的一端相連。較佳地，所述放大子電路包括第二開關電晶體、第三開關電晶體、第四開關電晶體，以及放大電晶體；其中，所述第二開關電晶體的柵極與固定電容靠近第一開關電晶體的一端相連，所述第三開關電晶體的柵極與所述固定電容靠近可調電容的一端相連；所述第二開關電晶體的漏極與所述第三開關電晶體的源極相連；所述第二開關電晶體的源極與高電平電壓源相連，所述第三開關電晶體的漏極與低電平電壓源相連；所述放大電晶體的柵極與所述第二開關電晶體的漏極相連，所述放大電晶體的漏極與輸出子電路相連，所述放大電晶體的源極與高電平供電電壓源相連。較佳地，所述放大子電路包括放大電晶體；其中，所述放大電晶體的柵極與所述固定電容靠近可調電容的一端相連，所述放大電晶體的漏極與輸出子電路相連，所述放大電晶體的源極與高電平供電電壓源相連。較佳地，所述檢測電路還包括第二觸摸驅動電極線，所述輸出子電路包括第四開關電晶體，所述第四開關電晶體的柵極與所述第二觸摸驅動電極線相連，所述第四開關電晶體的源極與所述放大電晶體的漏極相連，所述第四開關電晶體的漏極與所述探測子電路相連。
較佳地，所述探測子電路包括:放大器、跨接在該放大器的反向輸入端與輸出端的電容，以及跨接在該放大器的反向輸入端與輸出端的開關。較佳地，所述第一觸摸驅動電極線和第二觸摸驅動電極線為柵線。較佳地，所述第一開關電晶體、第二開關電晶體、第三開關電晶體、第四開關電晶體和放大電晶體為N型電晶體。本發明實施例還提供一種觸控螢幕，包括上述檢測電路。本發明實施例還提供一種顯示裝鉻，包括上述觸控螢幕。本發明實施例通過將感應子電路中的固定電容和可調電容串聯設鉻，控制放大子電路中的薄膜電晶體的柵極電壓，實現在無觸摸與有觸摸發生時，探測子電路輸出電壓Vwt變化較明顯，觸摸點定位的精度更高。另外，為了更進一步提高觸控螢幕觸摸點定位的精度，本發明實施例提供的放大子電路為兩級放大，將因觸摸引起的電壓的變化量更進一步地放大，提高了探測子電路輸出電壓Vtjut的變化量，進一步提高了的觸摸點定位的精度。


圖1為現有技術觸控螢幕觸摸點定位檢測電路結構示意圖；圖2為本發明實施例提供的觸控螢幕觸摸點定位檢測電路結構示意圖之一；圖3為圖2所示檢測電路在沒有觸摸和有觸摸發生時電容Cl兩端的電壓示意圖；圖4為本發明實施例提供的觸控螢幕觸摸點定位檢測電路結構示意圖之二；圖5為本發明實施例提供的觸控螢幕觸摸點定位檢測電路結構示意圖之三；圖6為本發明實施例提供的探測子電路給出的輸出點電壓Vrat在手指觸碰touch和未觸碰un-touch時與探測時間time的關係曲線圖；圖7為本發明實施例提供的觸控螢幕觸摸點定位檢測電路結構示意圖之四。
具體實施例方式本發明實施例提供了一種觸控螢幕觸摸點定位檢測電路、觸控螢幕及顯示裝鉻，用以提高內嵌式觸控螢幕觸摸點定位的精度。本發明實施例通過將感應子電路中的固定電容Cl和可調電容Cf串聯設鉻，控制與感應子電路相連的放大子電路中的薄膜電晶體TFT Tamp的柵極電壓，實現無觸摸(un-touch)與有觸摸(touch)發生時,探測子電路輸出電壓Vtjut變化較明顯,觸摸點定位的精度更聞。另外，為了更進一步提聞觸控螢幕觸摸點定位的精度，本發明實施例提供的放大子電路為兩級放大，將因觸摸引起的電壓的變化量更進一步地放大，提高了探測子電路輸出電壓Vtjut的變化量，進一步提高了的觸摸點定位的精度。下面通過附圖具體說明本發明實施例提供的技術方案。本發明實施例提供的觸控螢幕觸摸點定位檢測電路可以內嵌在液晶顯示領域中的顯示屏中，或內嵌在有機發光顯示領域中的顯示屏中。且觸控螢幕中的觸摸驅動電極線可以為獨立於柵極、數據線、公共電極線等的單獨設鉻的電極線，也可以是柵極，數據線、公共電極線其中之一，分時段驅動柵極，數據線、公共電極線實現圖像顯示和觸摸功能。下面以觸摸驅動電極線為柵線的情況對本發明進行詳細說明。如圖2所示，本發明實施例提供的觸控螢幕觸摸點定位檢測電路包括:
感應子電路1、放大子電路2、輸出子電路3、探測子電路4，以及第一觸摸驅動電極線(即對應圖2中的第一柵線Gate (η-1))和第二觸摸驅動電極線(即對應圖2中的第二柵線 Gate (η))。圖2所示的電路各部分作用分別為:感應子電路I感應有無觸摸的發生；當有觸摸發生時，觸摸引起的電流或電壓信號變化(即觸摸信號)經放大子電路2放大後，經輸出子電路3輸出給探測子電路4，探測子電路4在探測時間內探測到所述觸摸信號，並確定觸摸點位絡。感應子電路I包括:開關電晶體Tl、固定電容Cl,以及可調電容Cf ;其中，開關電晶體Tl的柵極和源極與第一柵線Gate (η-1)相連；開關電晶體Tl的漏極與固定電容Cl的一端(b端)相連；可調電容Cf的一端與固定電容Cl的另一端(a端)相連；可調電容Cf的另一端與參考電壓相連。也就是說可調電容Cf與固定電容Cl串聯連接。可調電容Cf對應手指觸碰觸控螢幕時可變化的電容。固定電容Cl的b端電壓對應節點電壓Vb，固定電容Cl的a端對應節點電壓Va。下面將詳細闡述上述感應子電路I的工作過程。圖3給出的是Gate (n_l)為高電平時,節點電壓Va和Vb在有touch和無touch發生時的電壓大小。如圖2所示，當Gate (n_l)為高電平電壓Vtl時，開關電晶體Tl開啟，固定電容Cl和可調電容Cf充電，節點b的電壓將被充電至約等於V。，由於固定電容Cl和可調電容Cf串聯相連，可調電容Cf具有分壓作用。假設V#it=0V，則節點a的電壓Va為公式(2)所示:Va=Cl^V0/ (Cl+Cf) (2)由於可調電容Cf為可調電容，預先設計可調電容Cf約等於固定電容Cl，例如，可以設鉻在沒有touch發生時，Cf ^ Cl ;有touch發生時，可調電容Cf由於人手指的作用而增大，且增加的幅度遠遠大於Cl (Cf Cl)。由公式(2)可知，當在沒有touch發生時，Va 彡 V0/2 ;當有 touch 發生時，Va V0/2o如圖3所示，當沒有touch發生時Va和Vb點的電壓分別如Va ut和Vb ut所示；當有touch發生時，Va和Vb的電壓分別如Va—t和Vb—t所示。由此可見，當有touch發生時，Va節點電壓極大地降低，Vb點電壓幾乎不變或略增大，因此Va和Vb的電壓差相比較沒有touch時增大了許多。探測子電路4的輸出電壓Vwt與Va和Vb有關。Touch前後，Va值變化越大，Vout也變化越大，檢測觸摸點的位鉻更加精確，也即提高了內嵌式觸控螢幕觸摸點定位的精度。下面介紹本發明實施例提供的放大子電路2的結構示意圖。本發明實施例提供的放大子電路2的結構不止一種。如圖4所示為包括放大子電路2的具體結構的觸控螢幕觸摸點定位檢測電路示意圖
之一 O
放大子電路2為一級放大子電路，該放大子電路2包括:放大電晶體TFTTamp，該TFT Tamp的柵極與固定電容Cl的a端相連，a端電壓為Va。該TFTTamp的源極與高電平供電電壓源相連，高電平供電電壓為VDD，漏極與輸出子電路3相連。此時，Va=Cl*VQ/(Cl+Cf)，感應子電路I輸出到TFT Tamp的電壓為Va，由於b點電壓Vb值幾乎不變，因此，探測子電路4的輸出電壓Vtjut僅與Va有關。Va=Cl^V0/(Cl+Cf)，相比較現有Vc=Vint-Cl* Δ Vp/ (Cl+Cf)，當Cf變化值相同的情況下，Va的變化值相比較V。要大得多。因此，內嵌式觸控螢幕觸摸點定位的精度更高。如圖5所示為包括放大子電路2的具體結構的觸控螢幕觸摸點定位檢測電路示意圖之二。放大子電路2為二級放大子電路，該放大子電路2包括:放大電晶體TFTTamp，以及第二開關電晶體T2和第三開關電晶體T3。其中，第二開關電晶體T2的柵極與固定電容Cl的b端相連，第三開關電晶體T3的柵極與固定電容Cl的a端相連；第二開關電晶體T2的漏極與第三開關電晶體T3源極相連，第二開關電晶體T2的源極相連至高電平電壓源，對應電壓Vgh，第三開關電晶體T3的漏極相連至低電平電壓源，對應電壓為Vgl。放大電晶體TFT Tamp的柵極連接在第二開關電晶體T2和第三開關電晶體T3之間，也即連接在第二開關電晶體T2的漏極或第三開關電晶體T3的源極處。當有touch發生時，Va極大地降低，與Va相連的T3幾乎處於關斷狀態，而Vb的增大更進一步的增大了 T2的開啟能力，故此時相對於沒有touch發生時，TFT Tamp有更大的柵極偏壓(這裡相比較圖4所示的放大子電路)。當Gate (η)為高電平時，TFT Tamp輸出的電流經由輸出子電路3流向探測子電路較大的電流。在一定的探測時間內，探測子電路4將探測到與所述較大的電流對應的較大的電壓變化，如圖6所不為探測子電路4給出的輸出點電壓Vtjut在手指觸碰touch和未觸碰un-touch時與探測時間time的關係曲線。圖5所示的電路相比較圖4所示的電路，實現觸摸點定位的精度更高。如圖7，圖2所示的輸出子電路3為一個開關電晶體，為第四開關電晶體T4。第四開關電晶體T4的柵極與第二觸摸驅動電極線(即對應圖7中的第二柵線Gate (η))相連，源極與TFT Tamp的漏極相連，漏極與探測子電路4的輸入端相連。如圖7，圖2所示的探 測子電路4包括放大器0Ρ，跨接在OP反向輸入端與輸出端的電容CO，以及跨接在OP反向輸入端與輸出端的開關SW構成。本發明實施例提供的各電晶體，例如所述第一開關電晶體、第二開關電晶體、第三開關電晶體、第四開關電晶體和放大電晶體為N型電晶體，電晶體的柵極在高電平下開啟。本發明實施例提供的電晶體可以是薄膜電晶體也可以是其他類型的電晶體。本發明僅是以柵線作為觸摸驅動電極線為例說明。本發明實施例提供的觸摸驅動電極線為其他功能電極線時，各電晶體不限於為N型電晶體，也可以是P型電晶體。較佳地，所述參考電壓V#if可以是觸控螢幕中的Bias線，也即具有一定恆定電壓的電極線。該電極線的電壓為VBias。本發明圖2所示的電路，第一開關電晶體Tl的源極和柵極同時接到第一柵線Gate(η-1)上，無需連接到另外的復位電壓線(Vint線)上。TFT Tamp的源極連接到供電電源Vdd上，無需連接到Vint線上，布線簡單，成本較低。本發明實施例提供一種觸控螢幕，該觸控螢幕為內嵌式觸控螢幕，包括多個本發明上述實施例提供的觸控螢幕觸摸點定位檢測電路。觸摸點定位檢測電路在觸控螢幕內的設鉻個數，相互之間的距離類似現有技術，這裡不再贅述。本發明實施例還提供一種顯示裝鉻，包括多個上述本發明實施例提供的觸控螢幕，該顯示裝鉻可以為具有觸摸功能的液晶面板、液晶顯示器、有機電致發光顯示OLED面板、OLED顯示器等。綜上所述，本發明實施例提供一種觸控螢幕觸摸點定位檢測電路、觸控螢幕及顯示裝鉻，通過將感應子電路中的固定電容Cl和可調電容Cf串聯設鉻，控制放大子電路中的薄膜電晶體TFT Tamp的柵極電壓，實現無touch與有touch發生時，探測子電路輸出電壓Vwt變化較明顯，觸摸點定位的精度更高。另外，為了更進一步提高觸控螢幕觸摸點定位的精度，本發明實施例提供的放大子電路為兩級放大，將因觸摸引起的電壓的變化量更進一步地放大，提高了探測子電路輸出電壓Vtjut的變化量，進一步提高了的觸摸點定位的精度。顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和範圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬於本發明權利要求及其等同技術的範圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
權利要求
1.一種觸控螢幕觸摸點定位檢測電路，其特徵在於，包括:感應子電路、與所述感應子電路相連的放大子電路、與所述放大子電路相連的輸出子電路、與所述輸出子電路相連的探測子電路，以及第一觸摸驅動電極線； 所述感應子電路包括固定電容和可調電容，以及第一開關電晶體； 其中，所述第一開關電晶體的柵極和源極與所述第一觸摸驅動電極線相連，所述第一開關電晶體的漏極與所述固定電容一端相連，所述可調電容的一端與所述固定電容的另一端相連，所述可調電容的另一端與參考電壓相連；所述放大子電路與所述固定電容靠近可調電容的一端相連。
2.根據權利要求1所述的檢測電路，其特徵在於，所述放大子電路包括第二開關電晶體、第三開關電晶體，以及放大電晶體； 其中，所述第二開關電晶體的柵極與固定電容靠近第一開關電晶體的一端相連，所述第三開關電晶體的柵極與所述固定電容靠近可調電容的一端相連；所述第二開關電晶體的漏極與所述第三開關電晶體的源極相連；所述第二開關電晶體的源極與高電平電壓源相連，所述第三開關電晶體的漏極與低電平電壓源相連；所述放大電晶體的柵極與所述第二開關電晶體的漏極相連，所述放大電晶體的漏極與輸出子電路相連，所述放大電晶體的源極與高電平供電電壓源相連。
3.根據權利要求1所述的檢測電路，其特徵在於，所述放大子電路包括放大電晶體； 其中，所述放大電晶體的柵極與所述固定電容靠近可調電容的一端相連，所述放大電晶體的漏極與輸出子電路相連，所述放大電晶體的源極與高電平供電電壓源相連。
4.根據權利要求2或3所述的檢測電路，其特徵在於，還包括第二觸摸驅動電極線，所述輸出子電路包括第四開關電晶體，所述第四開關電晶體的柵極與所述第二觸摸驅動電極線相連，所述第四開關電晶體的源極與所述放大電晶體的漏極相連，所述第四開關電晶體的漏極與所述探測子電路相連。
5.根據權利要求1所述的檢測電路，其特徵在於，所述探測子電路包括:放大器、跨接在該放大器的反向輸入端與輸出端的電容，以及跨接在該放大器的反向輸入端與輸出端的開關。
6.根據權利要求4所述的檢測電路，其特徵在於，所述第一觸摸驅動電極線和第二觸摸驅動電極線為柵線。
7.根據權利要求4所述的檢測電路，其特徵在於，所述第一開關電晶體、第二開關電晶體、第三開關電晶體、第四開關電晶體和放大電晶體為N型電晶體。
8.一種觸控螢幕，其特徵在於，包括權利要求1-7任一權項所述的檢測電路。
9.一種顯示裝置，其特徵在於，包括權利要求8所述的觸控螢幕。
全文摘要
本發明公開了一種觸控螢幕觸摸點定位檢測電路、觸控螢幕及顯示裝置，用以提高觸控螢幕觸摸點定位的精度。所述觸控螢幕觸摸點定位檢測電路包括感應子電路、與所述感應子電路相連的放大子電路、與所述放大子電路相連的輸出子電路、與所述輸出子電路相連的探測子電路，以及第一觸摸驅動電極線；所述感應子電路包括固定電容和可調電容，以及第一開關電晶體；其中，所述第一開關電晶體的柵極和源極與所述第一觸摸驅動電極線相連，所述第一開關電晶體的漏極與所述固定電容一端相連，所述可調電容的一端與所述固定電容的另一端相連，所述可調電容的另一端與參考電壓相連；所述放大子電路與所述固定電容靠近可調電容的一端相連。
文檔編號G06F3/044GK103164099SQ20131006806
公開日2013年6月19日 申請日期2013年3月4日 優先權日2013年3月4日
發明者胡祖權, 王國磊, 谷曉芳, 胡明 申請人:合肥京東方光電科技有限公司, 京東方科技集團股份有限公司