觸控式平板顯示器的製作方法
2023-10-24 08:19:07
專利名稱：觸控式平板顯示器的製作方法
技術領域：
本發明涉及觸控屏和平板顯示器，具體涉及觸控式平板顯示器。
背景技術：
目前具有觸控功能的平板顯示器以顯示屏、顯示驅動器、觸控屏、觸控信號檢測器、背光源等部件構成，觸控屏有應用不同感測原理的電阻式、電容式、電磁式、超聲波式和光電式等，顯示屏有TN/STN液晶顯示屏、TFT液晶顯示屏、OLED顯示屏、PDP顯示屏、納米碳管顯示屏等。帶有觸控屏的平板顯示器是將分體的觸控屏與顯示屏層疊在一起，通過顯示屏探測到觸摸點的平面位置，再使顯示屏上的光標跟隨觸摸點定位。觸控屏與顯示屏的層疊使得觸控式平板顯示器變厚變重成本增加；在觸控屏置於顯示屏前面時，觸控屏感測電極產生的反射又會使得顯示不均勻和在強外界光環境下顯示對比度的下降，影響顯示效果。將觸控板和顯示屏集成為一體，使具有觸控功能的平板顯示器變得更加輕薄，是人們努力的方向。
顯示屏和觸控板的集成方式主要為層疊式和鑲嵌式兩種，層疊式是將觸控板置於顯示屏的頂面之前或底面之後，顯示屏和觸控板分別獨立承擔顯示和觸控任務，中國專利(CN20010141451，MINXIANG INDUSTRY CO LTD，2001)、芬蘭專利(FI19960002692，NOKIA MOBILE PHONES LTD，1996)、日本專利(JP19850161986，CANON KK，1985)、(JP19900095167，NIPPONTELEGRAPH TELEPHONE，1990)、(JP19930306286，PFU LTD，1993)，(JP19980014850，NISSHA PRINTING，1998)、(JP19990142260，MIMAKIDENSHI BUHIN KK，1999)、韓國專利(KR20000084115，YU HWAN SEONG；LIM JOO-SOO，2000)、(KR20020083301，BANG YONG IK；etc.，2002)、臺灣專利(TW556141，AU OPTRONICS CORP，2002)、美國專利(US6215476，APPLE COMPUTER，2001)、(US20030347603，TOPPOLY OPTOELECTRONICSCORP，2003)等多項專利，都提出了電阻式、電容式、電磁式的觸控板和顯示屏的各種層疊方案，但觸控板置於顯示屏頂面之前，會影響顯示的亮度、對比度、清晰度、顏色等顯示效果；電磁式觸控板置於顯示屏底面之後，使觸控板電極與顯示屏電極的對位困難，也會影響顯示的亮度；並且層疊的方法還會增加顯示器的整體厚度；結構的複雜，又會導致可靠性下降，並由生產過程的複雜和裝配的複雜也至使成本偏高。
鑲嵌式是將觸控傳感器嵌入顯示屏內，在每一顯示象素旁安置一個傳感器(多為光學傳感器)，用雙重電極連接顯示象素和傳感器，分別傳輸顯示驅動信號和觸控探測信號，韓國專利(KR20030019631，JUNG YONG CHAE；YANG DONG KYU，2003)、(KR20030077574，CHOI JOON-HOO；JOO IN-SOO，2003)、德國專利(GB0304587.9，SHARP，2003)、美國專利(US19970955388，SONY ELECTRONICS INC，1997)，(US19980135959，IBM，1998)、(US20030721129，EASTMAN KODAK CO，2003)等多項專利，也分別提出了鑲嵌式的方案，但將觸控傳感器鑲嵌入顯示屏以及雙重電極的製造工藝複雜，電極引出線困難，因而也至使成本高，並且也可能產生顯示驅動信號和觸控探測信號的相互幹擾。
也有人試圖靠探測液晶顯示屏的盒間電容的方法來探測觸控，如臺灣專利(TW20020116058，LEE YU-TUAN，2002)，盒間電容的變化是靠觸控壓力引起盒厚的變化產生，盒間的支承物使得要改變液晶顯示屏的盒厚需要很大力量，而且改變液晶顯示屏的盒厚必定會影響顯示，液晶材料的介電各向異性又使得盒間電容隨顯示變化，要排除液晶材料介電各向異性引起的盒間電容的變化又會影響顯示，所以這種探測液晶顯示屏的盒間電容來探測觸控的方法是不可取的。
找出一種解決上述的結構複雜、製造工藝難度大、生產過程複雜和裝配複雜問題的方案，提高可靠性、改善顯示效果、壓縮厚度、降低成本，以簡潔的方法實現平板顯示器觸控功能是必要的。
電容式觸控屏是利用觸控物與觸控屏感測電極間形成的耦合電容，探測通過耦合電容的漏電流來定位觸摸點，電容式觸控屏又可分為數字和模擬兩種方式。數字式電容觸控屏是由每層有多條平行電極的兩層電極組成，兩層電極相互正交，當人的手指接觸觸控屏時，手指與觸控屏上的某些電極形成耦合電容，並從耦合電容流出的漏電流，通過檢測到兩層電極上相互正交的與手指形成耦合電容的兩條電極而確定觸控位置。此種方法只適合用於較粗的定位，在要求細緻定位時，要製做雙層的細密電極，成本太高。模擬電容式觸控屏可分為單層感測電極和雙層感測電極兩種方式單層感測電極的模擬電容式觸控屏是由整面的單層電極組成，從單層電極的四個角向電極輸入電流，當人的手指接觸觸控屏時，手指與電極形成耦合電容，並從耦合電容流出的漏電流，通過檢測四個角分別流向電極電流的大小，計算出從手指流出電流的觸控位置。此種方法可以細緻定位，但控制電路的計算量大，在環境溫度、溼度改變時，環境電場發生改變時，會引起漂移，造成定位不準確；雙層感測電極的模擬電容式觸控屏是由每層有多條平行電極的兩層電極組成，兩層電極相互正交，當人的手指接觸觸控屏時，手指與觸控屏上的某些電極形成耦合電容，並從耦合電容流出的漏電流，通過檢測各電極流出電流的大小，分別在兩層相互正交電極上計算出橫向或縱向的觸控位置。此種方法可以細緻定位，對漂移問題也有改善，但需對雙層感測電極逐條檢測漏電流，檢測和計算量大，檢測和計算所需時間也隨屏幕變大感測電極增多而提高。
發明內容
本發明旨在提供一種觸控式平板顯示器，使顯示器不僅具有顯示功能而且具有觸控功能，一物多用。
本發明的技術思路是通常的點陣型平板顯示屏上具有垂直相交的傳輸顯示驅動掃描信號的行電極線和傳輸顯示數據信號的列電極線，在如TN-LCD和STN-LCD等無源平板顯示屏中，在顯示象素的位置顯示象素和電極共用導電膜；在如TFT-LCD等有源平板顯示屏中，顯示象素通過輸入埠與掃描電極和數據電極連接。用分時方法來復用顯示屏電極，從時間維上將觸控屏和顯示屏集成為一體，讓顯示屏電極短時間內離開顯示驅動狀態進入觸控探測狀態後再返回顯示驅動狀態，使電極在不同時間段或處於顯示驅動狀態或處於觸控探測狀態。在電極進入顯示驅動狀態時，顯示屏電極傳遞顯示驅動信號；在電極進入觸控探測態時，顯示屏電極與外界觸控物(手指或觸控筆)之間產生電磁耦合，觸控物在只是觸碰甚至只是靠近而不需要觸壓顯示屏的情況下，由顯示屏電極與觸控物之間的電磁信號耦合而獲得定位信息，而不是檢測壓力所引起的顯示屏盒內物理量的變化。這樣，顯示屏電極在不同時間段或用於傳遞顯示驅動信號或用於感測並傳遞觸控信號，顯示驅動信號和觸控信號時分復用顯示屏電極，在不需在顯示屏內增加額外電極和傳感元件的情況下，使顯示屏電極獲得感知觸控的能力，讓顯示器不僅具有顯示功能而且具有觸控功能，一物多用。
本發明一種從顯示端接入的解決方案是將顯示屏的行列電極均通過多位模擬開關組連接顯示驅動電路和觸控信號電路，控制模擬開關組在顯示驅動電路與觸控信號電路之間的切換，使顯示屏電極或與顯示驅動電路連通或與觸控信號電路連通。顯示屏電極連接顯示驅動電路時，顯示驅動電路對顯示屏電極輸出顯示驅動信號；顯示屏電極轉向連接觸控信號電路時，觸控信號電路對顯示屏電極輸出或檢測觸控信號；這相當於將用於觸控識別的特徵信號嵌入顯示驅動信號中，合成出具有觸控識別特徵的信號，並按時序輸出到顯示電極上，提供既用於顯示象素驅動又用於觸控探測的信號。當手指或觸控筆等觸控物靠近某一條顯示屏電極，觸控物與顯示屏電極間產生一個耦合電容，觸控物與顯示屏電極通過耦合電容產生電磁耦合，連接此條電極的模擬開關在轉向連通觸控信號電路時，觸控信號電路從此條電極洩漏觸控信號給觸控物，或從此條電極接收觸控物發出的觸控信號，通過檢測觸控信號以此條電極為觸控定位電極，以行列兩條交叉的觸控定位電極確定觸控定位點。當在多條電極位置檢測到觸控信號時，以信號最大的電極為觸控定位點，或以這些檢測到觸控信號的電極的中間位置為觸控定位點。
另一種從驅動源端接入的解決方案是平板顯示器的顯示驅動電路可劃分為驅動源電路、選擇和輸出電路、控制電路三部分，驅動源電路產生驅動電平提供驅動能量(驅動源電路有時只是由電源和分壓電阻組成)，選擇和輸出電路以寄存器和模擬開關等組成的選擇和輸出驅動信號，控制電路發出顯示信息控制選擇和輸出電路對驅動信號的選擇和輸出。在驅動源電路與選擇和輸出電路之間加入模擬開關組，讓選擇和輸出電路通過模擬開關組與顯示驅動源電路和觸控信號電路相連接，控制模擬開關組在顯示驅動源電路與觸控信號電路之間的切換，使選擇和輸出電路或與顯示驅動源電路連通或與觸控信號電路連通。選擇和輸出電路連接顯示驅動源電路時，對顯示屏電極輸出顯示驅動信號；選擇和輸出電路轉向連接觸控信號電路時，對顯示屏電極輸出或檢測觸控信號；這相當於將用於觸控識別的特徵信號嵌入顯示驅動信號中，合成出具有觸控識別特徵的信號，並按時序輸出到顯示電極上，提供既用於顯示象素驅動又用於觸控探測的信號。當手指或觸控筆等觸控物靠近某一條顯示屏電極，觸控物與顯示屏電極間產生一個耦合電容，觸控物與顯示屏電極通過耦合電容產生電磁耦合，選擇和輸出電路在轉向連通觸控信號電路時，觸控信號電路從此條電極洩漏觸控信號給觸控物，或從此條電極接收觸控物發出的觸控信號，通過檢測觸控信號以此條電極為觸控定位電極，以行列兩條交叉的觸控定位電極確定觸控定位點。當在多條電極位置檢測到觸控信號時，以信號最大的電極為觸控定位點，或以這些檢測到觸控信號的電極的中間位置為觸控定位點。
在觸控信號電路內可設置觸控信號發生電路，通過信號選擇和輸出電路和顯示屏電極發出與觸控物的耦合信號；也可設置觸控信號接收電路，通過信號選擇和輸出電路和顯示屏電極接收與觸控物的耦合信號；也可設置觸控信號檢測電路，檢測發出的觸控信號或檢測接收的觸控信號；但至少具有觸控信號發生電路、觸控信號接收電路和觸控信號檢測電路中的一種。可以讓設置專門的觸控控制電路；也可以讓顯示控制電路和觸控控制電路是由同一電路承擔，控制電路同時具有顯示控制程序和觸控控制程序；也可以直接讓主機的中央處理器(CPU)承擔顯示控制和觸控控制，或承擔顯示控制和觸控控制中的至少一種工作。觸控信號可以是流量信號，可以是幅值信號，可以是脈寬信號，可以是頻率信號，可以是相位信號，也可以是編碼信號。
上面兩個解決方案中的模擬開關組又有多種組成方式如
圖1所示，多位模擬開關組可以是單刀雙擲模擬開關組110。在顯示端方案中，開關組內每一單刀雙擲模擬開關的一端固定連接於顯示屏120的一條電極，另兩端連接顯示驅動電路130和連接觸控信號電路140，模擬開關的控制端連接顯示觸控切換控制電路150，顯示觸控切換控制電路150讓開關使顯示屏120的電極在連通顯示驅動電路130和連通觸控信號電路140之間切換，如圖1a；在驅動源端方案中，開關組110內每一單刀雙擲模擬開關的一端固定連接於顯示驅動電路130中選擇和輸出電路132的一個輸入口，另兩端連接顯示驅動電路130中驅動源電路131和連接觸控信號電路140，模擬開關的控制端連接顯示觸控切換控制電路150，顯示驅動電路130的選擇和輸出電路132的輸出口連接顯示屏120的電極，顯示觸控切換控制電路150讓開關使選擇和輸出電路132的輸入口在連通驅動源電路131和連通觸控信號電路140之間切換，如圖1b。
如圖2所示，多位模擬開關組也可以是單刀單擲模擬開關組210。在顯示端方案中，顯示屏220的一條電極通過一個單刀單擲模擬開關與顯示驅動電路230連接，通過另一個單刀單擲模擬開關與觸控信號電路240連接，模擬開關的控制端連接顯示觸控切換控制電路250，顯示觸控切換控制電路250讓連接同一顯示屏電極的兩個單刀單擲模擬開關不同時連通，如圖2a；在驅動源端方案中，顯示驅動電路230的選擇和輸出電路232的一個輸入口通過模擬開關組210的一個單刀單擲模擬開關與驅動源電路231連接，通過模擬開關組210的另一個單刀單擲模擬開關與觸控信號電路240連接，模擬開關的控制端連接顯示觸控切換控制電路250，顯示驅動電路230的選擇和輸出電路232的輸出口連接顯示屏220的電極，顯示觸控切換控制電路250讓連接同一顯示屏電極的兩個單刀單擲模擬開關不同時連通，如圖2b。
多位模擬開關組也可以是由多個模擬開關次組組成，不同的模擬開關次組控制顯示屏不同的電極。可以部分模擬開關次組是單刀雙擲模擬開關組，部分模擬開關次組是單刀單擲模擬開關組。
關於顯示屏電極與觸控物的信號耦合，有多個方案一種方案是，觸控信號電路對顯示屏行列電極分組輸出交流觸控信號，當人手或觸控筆等觸控物靠近某一組顯示屏電極，觸控物與顯示屏電極間產生耦合電容，電極上傳輸的觸控信號通過耦合電容部分洩漏出去，用與觸控信號電路內的檢測電路探測洩漏的觸控信號，以此組電極即為觸控定位電極。
另一種方案是，觸控信號電路分組對顯示屏行列電極輸出分組交流觸控信號，以另外的行列電極接收觸控信號，當人手或觸控筆等觸控物靠近某一組顯示屏電極，觸控物與顯示屏電極間產生耦合電容，輸出觸控信號電極上傳輸的觸控信號通過耦合電容部分洩漏出去，接收觸控信號的行列電極接收到的觸控信號因而發生改變，用與接收觸控信號的行列電極相連的檢測電路探測觸控信號的改變，以此組電極即為觸控定位電極。
又一種方案是，觸控信號電路對顯示屏行列電極分組輸出交流觸控信號，當具有信號接收功能的觸控筆靠近某一組顯示屏電極，觸控信號被靠近的觸控筆檢測到，並以此組電極為觸控定位電極。
再一種方案是，顯示屏行列電極分組連接具有信號接收功能的觸控信號電路，當具有觸控信號發射功能的觸控筆靠近某一組顯示屏電極，觸控信號通過顯示屏電極被觸控信號電路檢測到，並以此組電極為觸控定位電極。
又再一種方案是，顯示屏電極通過多位模擬開關連接觸控信號電路，與顯示屏電極連接的觸控信號電路既有觸控信號發射功能又有接收功能，當觸控筆靠近某一條顯示屏電極，具有信號發射功能的觸控信號電路通過與其連接的顯示屏電極發射出的觸控信號，被靠近的觸控筆接收再發射回顯示屏，並被同一顯示屏電極檢測到，並以此條電極為觸控定位電極。觸控筆可以是對接收到的觸控信號有再編碼功能的觸控筆。
觸控信號可以透過掃描控制方式，不同時地傳輸到顯示屏各組電極上，也可以將不同頻率或不同編碼的觸控信號同時傳輸到顯示屏各組電極上。顯示屏行列電極的分組可以是一條行電極或一條列電極，也可以是若干條行電極或若干條列電極。
通過以上的方案顯示和觸控分時復用顯示屏電極，只要控制電極每次進入觸控態的時間足夠短，雖然平板顯示器在顯示態與觸控態之間切換，但由於顯示象素的馳豫時間和影象在人眼內的滯留時間，可使顯示器在顯示不間斷的情況下又可進行觸控探測。這樣，利用顯示屏電極作為感測電極，讓平板顯示屏在不需增加額外的傳感元件的情況下，既可以用於顯示又可用於觸控，而不再需要獨立之觸控屏。
附圖簡要說明圖1是多位單刀雙擲模擬開關組與顯示屏、顯示驅動電路和觸控信號電路的連接方式。
圖2是多位單刀單擲模擬開關組與顯示屏、顯示驅動電路和觸控信號電路的連接方式。
圖3是一種從顯示端接入檢測顯示屏電極觸控漏電流的觸控式液晶顯示器。
圖4是一種從驅動源端接入檢測顯示屏電極漏電流的觸控式液晶顯示器。
圖5是一種顯示屏行電極發射行電極接收和列電極發射列電極接收的觸控式液晶顯示器。
圖6是一種觸控筆發射顯示屏電極接收觸控信號的觸控式液晶顯示器。
圖7是一種顯示屏電極發射觸控筆接收觸控信號的觸控式液晶顯示器。
圖8是一種顯示屏列電極發射行電極接收的觸控式液晶顯示器。
圖9是一種顯示屏單面部分電極發射另部分電極接收的觸控式液晶顯示器。
具體實施例方式
本發明的實施例之一如圖3所示一種從顯示端接入檢測顯示屏電極觸控漏電流的觸控式液晶顯示器300。液晶顯示器300由液晶顯示屏310、單刀雙擲模擬開關組320和330、顯示驅動電路340和350、觸控信號電路360和370、控制系統380組成。液晶顯示屏310的N條行ITO電極311連接N位單刀雙擲模擬開關組320的固定端，顯示驅動電路340和觸控信號電路360分別連接到模擬開關組320的兩個切換端，M條列ITO電極312連接M位單刀雙擲模擬開關組330的固定端，顯示驅動電路350和觸控信號電路370分別連接到模擬開關組330的兩個切換端。在顯示幀內，控制系統380讓模擬開關組320以掃描方式使311的N條行ITO電極逐一從連接顯示驅動電路340轉向連接觸控信號電路360，然後從連接觸控信號電路轉回連接顯示驅動電路，當觸控的手指390觸及液晶顯示屏310，N條行電極311中的某一條電極連接到觸控信號電路360時，觸控信號電路360檢測到電極通過手指390與電極間的耦合電容流出的漏電流，從而確定出行定位電極；同樣可確定出列定位電極；由行電極和列電極各自的定位電極確定觸控位置。
本發明的實施例之二如圖4所示一種從驅動源端接入檢測顯示屏電極漏電流的觸控式液晶顯示器400。液晶顯示器400以液晶顯示屏410、N條行電極411、M條列電極412、信號選擇和輸出電路420(其中行信號選擇和輸出電路為421和列信號選擇和輸出電路為422)、顯示驅動源電路430、觸控信號電路440(其中觸控信號檢測電路441)、單刀雙擲模擬開關組450、控制電路460等組成。信號選擇和輸出電路420的埠連接到單刀雙擲模擬開關組450的固定端，顯示驅動源電路430和觸控信號電路440分別連接到模擬開關組450的兩個切換端。通常狀態是單刀雙擲模擬開關組450使信號選擇和輸出電路420與顯示驅動源電路430連通傳輸顯示驅動信號；控制電路460在顯示驅動的各幀之間，將單刀雙擲模擬開關組450與顯示驅動源電路430斷開，停止對顯示屏任何電極輸出顯示驅動信號，並轉向與觸控信號電路440連通傳輸觸控信號；完成對顯示屏電極的觸控信號輸出後，單刀雙擲模擬開關組450再返回到通常的使信號選擇和輸出電路420與顯示驅動源電路430連通傳輸顯示驅動信號的狀態。在顯示驅動的各幀之間，控制電路460讓信號選擇和輸出電路420以掃描方式，對單一的或部分的顯示屏行電極411和列電極412輸出觸控信號，人的手指470接觸觸控屏時，手指470與電極形成耦合電容，並從耦合電容流出的漏電流，觸控信號檢測電路441以流出的漏電流超過某一閾值來檢驗電極是否被觸控，當超過閾值的電極有多條時以漏電流最大的一條為定位電極，或以漏電流超過閾值電極中的中間電極為定位電極，由行電極411和列電極412各自的定位電極確定觸控位置；另一種方法，不以手指與觸控屏耦合電容流出的漏電流來檢驗電極是否被觸控，而是通過檢測由於手指與電極形成耦合電容引起的振蕩頻率的變化，以振蕩頻率的變化超過某一閾值來檢驗電極是否被觸控，當超過閾值的電極有多條時以頻率的變化最大的一條為定位電極，或以頻率的變化超過閾值電極中的中間電極為定位電極，由行電極和列電極各自的定位電極確定位觸控位置。
本發明的實施例之三如圖5所示一種顯示屏行電極發射行電極接收和列電極發射列電極接收的觸控式液晶顯示器500。液晶顯示器500以液晶顯示屏510、N條行電極511、M條列電極512、信號選擇和輸出電路520(其中行信號選擇和輸出電路為521和列信號選擇和輸出電路為522)、顯示驅動源電路530、觸控信號電路540(其中觸控信號發生電路541、觸控信號接收電路542)、單刀雙擲模擬開關組550、控制電路560等組成。信號選擇和輸出電路520的埠連接到單刀雙擲模擬開關組550的固定端，顯示驅動源電路530和觸控信號電路540分別連接到模擬開關組550的兩個切換端。通常狀態是單刀雙擲模擬開關組550使信號選擇和輸出電路520與顯示驅動源電路530連通傳輸顯示驅動信號；控制電路560在顯示驅動的各幀之間，將單刀雙擲模擬開關組550與顯示驅動源電路530斷開，停止對顯示屏任何電極輸出顯示驅動信號，並轉向與觸控信號電路540連通傳輸觸控信號；完成對顯示屏電極的觸控信號傳輸觸控信號後，單刀雙擲模擬開關組550再返回到通常的使信號選擇和輸出電路520與顯示驅動源電路530連通傳輸顯示驅動信號的狀態。在顯示驅動的各幀之間，控制電路560讓信號選擇和輸出電路520以掃描方式，讓單一的或部分的顯示屏行電極511連通觸控信號接收電路542接收觸控信號，其餘的行電極511連通觸控信號發生電路541，人的手指570接觸觸控屏的連接觸控信號接收電路542電極時，手指570與電極形成耦合電容，幹擾了連接觸控信號接收電路542的電極對來自連接觸控信號發生電路541電極發出的觸控信號的接收，以被幹擾到的連接觸控信號接收電路542的電極為行定位電極；同樣以部分的顯示屏列電極512連通觸控信號接收電路542接收觸控信號，其餘的行電極512連通觸控信號發生電路541定位出列定位電極；由行電極和列電極各自的定位電極確定觸控位置。
本發明的實施例之四如圖6所示一種觸控筆發射顯示屏電極接收觸控信號的觸控式液晶顯示器600。液晶顯示器600由液晶顯示屏610、N條行電極611、M條列電極612、單刀單擲模擬開關組620和630、顯示驅動電路640和650、觸控信號檢測電路660和670、控制系統680組成。液晶顯示屏610的N條行ITO電極611通過N位單刀單擲模擬開關組620與顯示驅動電路640或觸控信號檢測電路660相連接，M條列ITO電極612通過M位單刀單擲模擬開關組630與顯示驅動電路650或觸控信號檢測電路670相連接。控制系統680讓模擬開關組620以掃描方式使611的N條行電極從連接顯示驅動電路640轉向連接觸控信號檢測電路660，然後再將電極從連接觸控信號電路轉回連接顯示驅動電路，當具有信號發射功能的觸控筆690觸及液晶顯示屏610時，N條行ITO電極611中的某一條電極在連通觸控信號檢測電路660時，觸控信號檢測電路660檢測到觸控筆發射的信號，從而確定出行定位電極；同時，控制系統680也讓模擬開關組630使612的M條列ITO電極同時從連接顯示驅動電路650轉向連接觸控信號檢測電路670，然後再將電極從連接觸控信號電路轉回連接顯示驅動電路，當具有信號發射功能的觸控筆690觸及液晶顯示屏610時，M條列ITO電極612中的某一條電極在連通觸控信號檢測電路670時，觸控信號檢測電路670檢測到觸控筆690發射的信號，從而確定出列定位電極；由行電極和列電極各自的定位電極確定觸控位置。
本發明的實施例之五如圖7所示一種顯示屏電極發射觸控筆接收觸控信號的觸控式液晶顯示器700。有源液晶顯示器700以顯示屏710、N條行電極711、M條列電極712、顯示象素713、信號選擇和輸出電路720(其中行信號選擇和輸出電路為721和列信號選擇和輸出電路為722)、顯示驅動源電路730、觸控信號發生電路740(內含編碼電路741)、單刀單擲模擬開關組750和760、控制電路770等組成。信號選擇和輸出電路720的埠連接到單刀單擲模擬開關組750的一端和760的一端，顯示驅動源電路730和觸控信號發生電路740分別連接到單刀單擲模擬開關組750的另一端和760的另一端。通常狀態是單刀單擲模擬開關組750和760使信號選擇和輸出電路720與顯示驅動源電路730連通傳輸顯示驅動信號；控制電路770在顯示驅動的各幀之間，讓單刀單擲模擬開關組750和760使信號選擇和輸出電路720與顯示驅動源電路730斷開，讓信號選擇和輸出電路720停止對顯示屏任何電極輸出顯示驅動信號，並讓單刀單擲模擬開關組750和760使信號選擇和輸出電路720與具有編碼電路741的觸控信號發生電路740連通傳輸觸控信號；完成對顯示屏電極的觸控信號輸出後，單刀單擲模擬開關組750和760再返回到通常的使信號選擇和輸出電路720與顯示驅動源電路730連通傳輸顯示驅動信號的狀態。在顯示驅動的各幀之間，控制電路770讓行信號選擇和輸出電路為721和列信號選擇和輸出電路為722以掃描方式，對單一的或部分的顯示屏的行電極711和列電極712輸出由具有編碼電路741的觸控信號發生電路740產生的隨掃描移動而變動的編碼信號，對未輸出觸控信號的行列電極輸出零電平信號，當具有信號接收能力的觸控筆780接觸觸控屏時，觸控筆780接收到具有編碼電路741的觸控信號發生電路740通過信號選擇和輸出電路720輸出到顯示屏電極，再從顯示屏電極發射出來的隨掃描移動而變動的編碼信號，以接收到的編碼確定定位電極，由行電極和列電極各自的定位電極確定觸控位置。
本發明的實施例之六如圖8所示一種顯示屏列電極發射行電極接收的觸控式液晶顯示器800。有源液晶顯示器800以顯示屏810、N條行電極811、M條列電極812、顯示象素813、信號選擇和輸出電路820(其中行信號選擇和輸出電路為821和列信號選擇和輸出電路為822)、顯示驅動源電路830、觸控信號電路840(其中觸控信號發生電路841和觸控信號接收電路842)、單刀單擲模擬開關組850和860、控制電路870等組成。觸控信號發生電路841發生特定頻率的信號，觸控信號接收電路842接收另一個特定頻率的信號。選擇和輸出電路820的埠連接到單刀單擲模擬開關組850的一端和860的一端，顯示驅動源電路830和觸控信號電路840分別連接到單刀單擲模擬開關組850的另一端和860的另一端。通常狀態是單刀單擲模擬開關組850和860使信號選擇和輸出電路820與顯示驅動源電路830連通傳輸顯示驅動信號；控制電路870在顯示驅動的各幀之間，讓單刀單擲模擬開關組850和860使信號選擇和輸出電路820與顯不驅動源電路830斷開，讓信號選擇和輸出電路820停止對顯不屏任何電極輸出顯示驅動信號，並讓單刀單擲模擬開關組850和860使信號選擇和輸出電路820與觸控信號電路840連通輸出和接收觸控信號；完成對顯示屏電極的觸控信號輸出和接收後，單刀單擲模擬開關組850和860再返回到通常的使信號選擇和輸出電路820與顯示驅動源電路830連通傳輸顯示驅動信號的狀態。在顯示驅動的各幀之間，控制電路870讓信號選擇和輸出電路822以掃描方式，對單一的或部分的顯示屏的列電極812輸出觸控信號發生電路841的特定頻率的觸控信號，對未輸出觸控信號的列電極輸出零電位信號，同時，控制電路870讓信號選擇和輸出電路821以掃描方式，使單一的或部分的行電極811連通觸控信號接收電路842接收觸控信號，當具有信號收發能力的觸控筆880接觸觸控屏時，觸控筆880接收到觸控信號發生電路841通過信號選擇和輸出電路821輸出到列電極812，再從列電極812發射出來的特定頻率的觸控信號後，並將觸控信號接收電路842接收頻率的觸控信號發射回顯示屏的行電極811，以列發射觸控信號和行接收觸控信號的掃描時序確定行和列定位電極，由行電極和列電極各自的定位電極確定觸控位置。
本發明的實施例之七如圖9所示一種顯示屏單面部分電極發射另部分電極接收的觸控式液晶顯示器900。無源液晶顯示器900以顯示屏上基板玻璃910、N條行電極911、顯示屏下基板玻璃920、M條列電極921、顯示驅動電路930、觸控信號電路940(其中觸控信號發生電路941和觸控信號接收電路942)、單刀單擲模擬開關組950和960和970、控制電路980等組成。觸控信號發生電路941發生特定頻率的信號，觸控信號接收電路942接收這個特定頻率的信號。基板玻璃910上N條行電極911中每三條電極的第一條一側引出端連接單刀單擲模擬開關組950的固定端，顯示驅動電路930和觸控信號電路940的觸控信號接收電路942分別連接到模擬開關組950的兩個切換端，第一條另一側引出端連接單刀單擲模擬開關組960；每三條電極的第二條連接單刀單擲模擬開關組950的固定端，顯示驅動電路930和觸控信號電路940的觸控信號發生電路941分別連接到模擬開關組950的兩個切換端；每三條電極的第三條從一側引出端通過單刀單擲模擬開關組950與顯示驅動電路930連接，第三條另一側引出端連接單刀單擲模擬開關組960。通常狀態是模擬開關組950使行電極911與顯示驅動電路930連通傳輸顯示驅動信號，模擬開關組970使列電極921與顯示驅動電路930連通傳輸顯示驅動信號，模擬開關組960處於斷開態；控制電路980在顯示驅動的各幀之間，讓模擬開關組950和970使行電極911和列電極921與顯示驅動電路930斷開，停止對顯示屏任何電極輸出顯示驅動信號，並讓行電極911與觸控信號發生電路941或觸控信號接收電路942連通接收觸控信號，感測和傳輸觸控信號；完成對顯示屏電極的觸控信號輸出和接收後，模擬開關組950和970再返回行電極911和列電極921與顯示驅動電路930連通傳輸顯示驅動信號，模擬開關組960處於斷開的狀態。在顯示驅動的各幀之間，控制電路980讓模擬開關組950使行電極911中每三條電極的第一條與觸控信號接收電路942連通接收觸控信號，讓模擬開關組950使行電極911中每三條電極的第二條與觸控信號發生電路941連通輸出觸控信號，讓模擬開關組960使行電極911中每三條電極的第三條與第一條連通接收觸控信號，當手指990接觸觸控屏某三條一組的電極時，手指990與電極形成耦合電容，幹擾了連接觸控信號接收電路942的第一條和第三條電極對來自連接觸控信號發生電路941的第二條電極發出的觸控信號的接收，以被幹擾到的這組電極為行定位電極；而手指990在這組電極順電極方向的不同接觸位置，又對第一條和第三條接收的觸控信號幹擾不同，以這種幹擾不同定位順行電極方向的定位位置；由行定位電極和順行電極方向的定位位置的確定觸控位置。
觸控信號電路的信號和觸控筆的發射信號幅值應儘可能小、頻率應遠高於液晶顯示屏的驅動頻率，以避免觸控信號幹擾到液晶顯示屏的正常顯示。另一方面為了減小觸控信號的衰減應使ITO電極的阻抗儘可能小(至少不大於15/□)，並在ITO電極上塗附絕緣層。必要時可在ITO電極上或電極側增鍍金屬或其他非ITO導電層，甚至將導電層製成帶有環狀，以進一步減小觸控信號的衰減，同時也增加獲得觸控信號的能力。必要時也可將多條ITO電極通過外部電路形成並聯關係，或通過外部電路形成串聯關係，以增加獲得觸控信號的能力。
上述的實施例並不代表所有可能的實施方案，其它的變形方案也應是本發明的保護範圍。
權利要求
1.觸控式平板顯示器，具有顯示屏、顯示驅動電路、觸控信號電路，其特徵在於顯示驅動電路與顯示屏電極之間、觸控信號電路與顯示屏電極之間都是通過多位模擬開關組相連接，模擬開關使顯示屏電極或與顯示驅動電路連通傳輸顯示驅動信號；或與觸控信號電路連通直接感測並傳輸觸控信號；顯示驅動和觸控探測時分復用顯示屏電極，顯示屏電極既用於顯示驅動又用於觸控探測。
2.根據權利要求1所述的多位模擬開關組，其特徵在於多位模擬開關組是單刀雙擲模擬開關組，開關組內每一單刀雙擲模擬開關的一端固定連接於顯示屏的一條電極，另兩端連接顯示驅動電路和連接觸控信號電路，顯示屏電極在連通顯示驅動電路和連通觸控信號電路之間切換。
3.根據權利要求1所述的多位模擬開關組，其特徵在於多位模擬開關組是單刀單擲模擬開關組，顯示屏電極通過一個單刀單擲模擬開關與顯示驅動電路連接，通過另一個單刀單擲模擬開關與觸控信號電路連接，連接同一顯示屏電極的兩個單刀單擲模擬開關不同時連通。
4.根據權利要求1所述的與多位模擬開關組相連接的顯示屏電極，其特徵在於連接多位模擬開關組同一開關位的顯示屏電極是顯示屏的一條電極。
5.根據權利要求1所述的與多位模擬開關組相連接的顯示屏電極，其特徵在於連接多位模擬開關組同一開關位的顯示屏電極是顯示屏的多條電極。
6.觸控式平板顯示器，具有顯示屏、顯示驅動電路、觸控信號電路，顯示驅動電路可劃分為驅動源電路、選擇和輸出電路、控制電路三部分，其特徵在於顯示驅動源電路與選擇和輸出電路之間、觸控信號電路與選擇和輸出電路之間都是通過多位模擬開關組相連接，模擬開關使選擇和輸出電路或與顯示驅動源電路連通傳輸顯示驅動信號；或與觸控信號電路連通使顯示屏電極直接感測並傳輸觸控信號；顯示驅動和觸控探測時分復用顯示屏電極，顯示屏電極既用於顯示驅動又用於觸控探測。
7.根據權利要求6所述的多位模擬開關組，其特徵在於多位模擬開關組是單刀雙擲模擬開關組，開關組內每一單刀雙擲模擬開關的一端固定連接於選擇和輸出電路的一個輸入口，另兩端連接顯示驅動源電路和連接觸控信號電路，顯示屏電極在連通顯示驅動源電路和連通觸控信號電路之間切換。
8.根據權利要求6所述的多位模擬開關組，其特徵在於多位模擬開關組是單刀單擲模擬開關組，選擇和輸出電路的一個輸入口通過一個單刀單擲模擬開關與顯示驅動源電路連接，通過另一個單刀單擲模擬開關與觸控信號電路連接，連接同一選擇和輸出電路輸入口的兩個單刀單擲模擬開關不同時連通。
9.根據權利要求2或3或7或8所述的模擬開關組，其特徵在於模擬開關組是由多個模擬開關次組組成。
10.根據權利要求1或6所述的與觸控信號電路連接的顯示屏電極，其特徵在於在顯示屏電極連接觸控信號電路的時段，顯示屏各組電極以掃描方式與觸控信號電路連通。
11.根據權利要求10所述的顯示屏電極與觸控信號電路的掃描連通，其特徵在於在顯示屏電極連接觸控信號電路的時段，顯示屏電極與觸控信號電路的掃描連通是分區域進行的掃描。
12.根據權利要求1或6所述的與觸控信號電路連接的顯示屏電極，其特徵在於在顯示屏電極連接觸控信號電路的時段，觸控信號電路以同時方式傳輸不同的觸控信號到顯示屏各組電極上。
13.根據權利要求1或6所述的觸控信號電路，其特徵在於觸控信號電路內具有觸控信號發生電路、觸控信號接收電路、觸控信號檢測電路中的至少一種。
14.根據權利要求1或6所述的觸控信號電路直接感測並傳輸的觸控信號，其特徵在於觸控信號發生電路和觸控信號檢測電路連接相同的顯示屏電極，觸控信號發生電路輸出觸控信號給顯示屏電極，觸控信號檢測電路檢測通過觸控物與顯示屏電極間耦合電容的洩漏部分。
15.根據權利要求1或6所述的觸控信號電路直接感測並傳輸的觸控信號，其特徵在於觸控信號發生電路和觸控信號檢測電路連接不同的顯示屏電極，觸控信號發生電路輸出觸控信號給部分顯示屏電極，觸控信號檢測電路檢測另一部分顯示屏電極上觸控信號的變化。
16.根據權利要求1或6所述的觸控信號電路直接感測並傳輸的觸控信號，其特徵在於觸控信號發生電路對顯示屏電極輸出觸控信號，以具有信號接收和檢測功能的觸控筆探測從顯示屏電極發出的觸控信號。
17.根據權利要求1或6所述的觸控信號電路直接感測並傳輸的觸控信號，其特徵在於觸控信號接收和檢測電路通過所連通的顯示屏電極接收和檢測具有觸控信號發射功能的觸控筆發出的觸控信號。
18.根據權利要求1或6所述的觸控信號電路直接感測並傳輸的觸控信號，其特徵在於觸控信號發生電路對顯示屏電極輸出觸控信號，具有觸控信號收發功能的觸控筆接收到觸控信號後再發射回顯示屏，並以與發出觸控信號的同一顯示屏電極相連接的觸控信號接收和檢測電路接收和檢測反射回的觸控信號。
19.根據權利要求1或6所述的觸控信號電路直接感測並傳輸的觸控信號，其特徵在於觸控信號發生電路對顯示屏電極輸出觸控信號，具有觸控信號收發功能的觸控筆接收到觸控信號後再發射回顯示屏，並以與發出觸控信號不同的顯示屏電極相連接的觸控信號接收和檢測電路接收和檢測反射回的觸控信號。
20.根據權利要求14或15或16或17或18或19所述的通過顯示屏電極發出或接收的觸控信號，其特徵在於觸控信號具有流量、幅值、脈寬、頻率、相位、編碼特徵中的至少一種。
21.根據權利要求20所述的觸控信號的頻率特徵或編碼特徵，其特徵在於電極發出到不同顯示屏電極的觸控信號的特徵是不同的。
22.根據權利要求1或6所述的觸控式平板顯示器，其特徵在於當觸控信號檢測電路在多個電極位置檢測到超過閾值的觸控信號時，以檢測到最大觸控信號的電極位置為觸控定位點。
23.根據權利要求1或6所述的觸控式平板顯示器，其特徵在於當觸控信號檢測電路在檢測到超過閾值觸控信號的電極位置為奇數時，以這些電極的中間電極為觸控定位點；當檢測到超過閾值觸控信號的電極位置為偶數時，以這些電極的中間兩個電極中的一個為觸控定位點。
全文摘要
本發明公開了一種觸控式平板顯示器。目前帶有觸控屏的平板顯示器是將分體的觸控屏與顯示屏層疊在一起，層疊使得觸控式平板顯示器變厚變重成本增加，同時觸控屏電極又使得顯示對比度和亮度的下降，影響顯示效果。本發明通過模擬開關組將顯示屏電極連接顯示驅動電路和觸控信號電路，模擬開關組在顯示驅動電路與觸控信號電路之間的切換，使顯示屏電極或與顯示驅動電路連通或與觸控信號電路連通，用分時方法來復用顯示屏電極，從時間維上將觸控屏和顯示屏集成為一體，使顯示器不僅具有顯示功能而且具有觸控功能，一物多用。
文檔編號G06F3/044GK101017419SQ20061009481
公開日2007年8月15日 申請日期2006年6月27日 優先權日2005年6月30日
發明者陳其良, 陳梅英, 劉海平 申請人:深圳市聯思精密機器有限公司