CN102265245B - 一种可排除触控影响显示的触控显示器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可排除触控影响显示的触控显示器，包括有源显示屏、显示驱动电路、触控电路，以及显示/触控信号选通输出电路或显示/触控信号加载电路；在显示屏的一片基板上具有行列电极组，在显示屏的另一片基板上具有公共电极；在显示屏电极每两个显示扫描时间段之间存在一个帧消隐时间段，这个时间段里面显示屏不执行显示驱动，对行电极扫描停止，列电极、COM电极保持原来的输出态或者某预设输出信号，显示屏上部分或全部的有源器件处于截止状态；在显示屏电极传输触控信号的时段中，所施加的触控信号在各电极之间所具有的瞬时电位差，使显示屏上的有源器件保持截止状态，排除触控信号对显示的影响。
Description
技术领域
本发明涉及触控屏和平板显示器，尤其涉及一种触控显示器。
背景技术
触控屏发展至今已广泛用于个人计算机、智能电话、公共信息、智能家电、工业控制等众多领域。在目前的触控领域，主要有电阻式触控屏、光电式触控屏、超声波式触控屏、平面电容式触控屏，近年来投射电容式触控屏发展迅速。但目前这些触控屏均具有各自的技术缺点，造成它们虽然在某些特殊场合己广为采用，但难以在普通显示屏上推广应用。
显示屏与触控屏是对孪生产品，现有技术中，通常显示屏与触控屏各自独立承担显示和触控任务。目前这种分立式的具有触控功能的平板显示器以显示屏、显示驱动器、触控屏、触控信号检测器、背光源等部件构成，触控屏有应用不同感测原理的电阻式、电容式、电磁式、超声波式和光电式等，显示屏有无源液晶显示屏(TN/STN-LCD)、有源液晶显示屏(TFT-LCD)、有机发光二极管显示屏(OLED、AM-OLED)、等离子体显示屏(PDP)、纳米碳管显示屏、电子纸(e-paper)等。带有触控屏的平板显示器是将分体的触控屏与显示屏层叠在一起，通过触控屏探测到触摸点的平面位置，再使显示屏上的光标跟随触摸点定位。触控屏与显示屏的层叠使得触控式平板显示器变厚变重成本增加；在触控屏置于显示屏前面时，触控屏感测电极产生的反射又会使得显示不均匀和在强外界光环境下显示对比度的下降，影响显示效果。将触控板和显示屏集成为一体，使具有触控功能的平板显示器变得更加轻薄，是人们努力的方向。
找出一种解决上述的结构复杂问题的方案，提高具有触控功能的平板显示器可靠性、改善显示效果、压缩厚度、降低成本，以简洁的方法实现平板显示器触控功能是必要的。
申请号为2006100948141、名称为《触控式平板显示器》和申请号为2006101065583、名称为《具有触控功能的平板显示器》的中国发明专利说明书，分别揭示了一种触控探测电路与显示屏电极之间的连接方式，通过模拟开关或加载电路使显示屏电极既传输显示驱动信号，又传输并感测触控信号，显示驱动和触控探测时分复用或同时共用显示屏电极，显示屏电极既用于显示驱动又用于触控探测，从而创新性地提出了“触控式平板显示器”的概念。
申请号为2009102035358、名称为《一种触控式平板显示器的驱动实现》的中国发明专利说明书，申请号为2009101399060、名称为《一种触控式平板显示器的驱动实现》的中国发明专利说明书，申请号为200810133417X、名称为《一种触控式平板显示器》的中 国发明专利说明书，则又对触控式平板显示器做出了进一步的改进。
上述中国专利所揭示的这类触控式平板显示器的基本工作原理是，利用显示屏上两组相交的电极作为触控传感电极，电极组的各条电极线连接触控激励源，触控激励源向电极线施加交流或直流的触控激励信号。当人的手指或其他触控物靠近或接触某条电极线时，触控电路通过探测各条电极线触控信号变化的大小，从而找出手指或其他触控物在显示屏上的位置。这是一种全新的显示与触控合二为一式的触控探测技术，具有显著的成本优势，对其改进后具有广阔的发展前景。
发明内容
本发明的目的是提供一种触控显示器，解决如何排除触控信号对显示的影响问题。
为此，本发明提出的触控显示器包括有源显示屏、显示驱动电路、触控电路，以及使显示屏电极既用于显示驱动又用于触控探测的显示/触控信号选通输出电路或显示/触控信号加载电路；所述触控电路具有触控激励源和触控信号检测电路；所述显示/触控信号选通输出电路使显示屏电极或与显示驱动电路连通传输显示驱动信号，或与触控电路连通传输触控信号，显示驱动和触控探测时分复用显示屏电极；所述显示/触控信号加载电路使显示屏电极同时传输显示驱动信号和触控信号，显示驱动和触控探测同时共用显示屏电极；在显示屏的一片基板上具有有源器件阵列和连接有源器件阵列的行电极组和列电极组，在显示屏的另一片基板上具有公共电极；在显示屏电极传输显示信号的时间段里面，显示驱动电路对显示屏上的行电极执行顺序扫描，显示屏上的列电极、COM电极配合输出相应的显示信号；每两个显示扫描时间段之间存在一个帧消隐时间段，这个时间段里面显示屏不执行显示驱动，对行电极扫描停止，显示驱动电路对所有的行电极均输出非选择信号，列电极、COM电极保持原来的输出态或者某预设输出信号，显示屏上部分或全部的有源器件处于截止状态；在显示屏电极传输触控信号的时段中，所施加的触控信号在各电极之间所具有的瞬时电位差，使显示屏上的有源器件保持截止状态，排除触控信号对显示的影响。
进一步地，在本发明的优选实施例中：
所述使显示屏上部分的有源器件处于截止状态，是指使显示屏上与显示像素直接相连接的有源器件保持截止状态。
所述排除触控信号对显示的影响，是在连接有源器件阵列的行电极组和列电极组各条电极线上所施加触控信号的瞬时电位差，使显示屏上全部的或部分的有源器件保持截止状态。
所述排除触控信号对显示的影响，是在连接有源器件阵列的行电极组或列电极组中的部分电极线上和公共电极上所施加触控信号的瞬时电位差，使连接该部分电极线的有源器件保持截止状态。
所述显示屏基板上的有源器件阵列是TFT阵列，行列电极线分别连接TFT的栅极和源极、或分别连接TFT的栅极和漏极，在连接TFT阵列的行电极组和列电极组各条电极线上所施加触控信号的瞬时电位差，使显示屏上全部的或部分的TFT保持截止状态。
所述显示屏基板上的有源器件阵列是TFT阵列，行列电极线分别连接TFT的栅极和源极、或分别连接TFT的栅极和漏极，在行电极线或列电极线中连接TFT栅极的电极线上和公共电极上所施加触控信号的瞬时电位差，使显示屏上全部的或部分的有源器件保持截止状态。
所述施加触控信号的各电极之间的触控信号关系，是保持这些电极间电位差的平均值不变，使显示效果不发生可感知的变化。
在显示屏电极传输触控信号的一个时段内，不同电极组之间触控信号的电位差具有保持恒定的时段。
在显示屏电极传输触控信号的各个时段间，不同电极组之间触控信号的电位差保持不变。
所述在行列电极组上或公共电极上施加的触控信号，是交流信号或是交流信号和直流信号的混合信号。
所述触控信号中的交流信号成份的波形是方波、正弦波、三角波、锯齿波或交流波形中的一种。
所述触控信号中的交流信号成份的频率是在10kHz或10kHz以上。
所述有源显示屏是薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)或有源液晶显示屏、有源有机发光二极管显示屏、有源纳米碳管显示屏中的一种。
本发明与现有技术对比的有益效果是：
本发明所揭示的技术方案通过选择合理的触控激励信号方案，在触控探测状态下保证了TFT处于截止状态，让显示效果不受到触控激励信号的影响，至少把这个影响控制到可以忽略的程度，有效实现了显示屏电极的时分复用。
附图说明
附图1是一种TFT-LCD显示器典型的结构图；
附图2是一种TFT-LCD的显示子像素的结构示意图；
附图3是一种TFT-LCD液晶显示屏常规显示驱动的时序图；
附图4是一种TFT-LCD显示屏的触控显示器的结构图；
附图5是一种时分复用显示屏电极的时序图；
附图6是具体实施方式一的触控激励信号波形图；
附图7是具体实施方式二的触控激励信号波形图；
附图8是具体实施方式三的触控激励信号波形图；
附图9是具体实施方式四的触控激励信号波形图；
附图10是具体实施方式五的触控激励信号波形图；
附图11是具体实施方式六的触控激励信号波形图；
附图12是具体实施方式七、方式八的时分复用显示屏电极的时序图；
附图13是具体实施方式七、方式八的触控激励信号波形图；
附图14是在外场下正性液晶材料分子排列顺序图；
附图15是在外场下负性液晶材料分子排列顺序图；
附图16是具体实施方式九的时分复用显示屏电极时序图；
附图17是具体实施方式十的时分复用显示屏电极时序图；
附图18是手指触摸显示屏时的等效电路图；
附图19是触摸所产生的触控信号泄漏电流Δi随频率变化的曲线图；
附图20是COM电极设置在上基板玻璃上时，手指触摸显示屏时的等效电路图；
附图21是触控激励信号为方波时，触控激励源和触控信号采样点的触控信号波形图；
附图22a、22b、22c是触控激励信号为方波时，触控探测的完整同步过程示意图；
附图23是触控激励信号为正弦波时，触控激励源和触控信号采样点的触控信号波形图；
附图24a、24b、24c是触控激励信号为正弦波时，触控探测的完整同步过程示意图；
附图25是一种瞬时值测量法的触控信号检测电路结构图；
附图26是一种瞬时值测量法的触控信号检测电路结构图；
附图27是一种瞬时值测量法的触控信号检测电路结构图；
附图28是一种有效值测量法的触控信号检测电路结构图；
附图29是一种有效值测量法的触控信号检测电路结构图：
附图30是一种有效值测量法的触控信号检测电路结构图；
附图31是触控激励信号为方波，触控信号采样点触控信号的时间特征；
附图32是一种时间特征测量法的触控信号检测电路结构图；
附图33是一种时间特征测量法的触控信号检测电路结构图；
附图34是一种相移测量法的触控信号检测电路结构图；
附图35是一种相移测量法的触控信号检测电路结构图；
附图36是一种单通道顺序扫描的触控检测方式检测顺序示意图；
附图37是一种单通道间隔扫描的触控检测方式检测顺序示意图；
附图38是一种单通道粗扫加细扫的触控检测方式检测顺序示意图；
附图39是一种多通道顺序扫描的触控检测方式检测顺序示意图；
附图40是一种多通道间隔扫描的触控检测方式检测顺序示意图；
附图41是一种多通道粗扫加细扫的触控检测方式检测顺序示意图。
具体实施方式
本发明适用于包括具有行电极和列电极的液晶显示屏(LCD)、有机发光二极管显示屏(OLED、AM OLED)、等离子体显示屏(PDP)、纳米碳管显示屏、电子纸(e-paper)等平板显示器。
本说明书的内容以有源液晶显示器的典型代表薄膜场效应晶体管液晶显示器(Thin Film Transistor LCD，TFT-LCD)为对象进行阐述。
薄膜场效应晶体管液晶显示屏是有源矩阵液晶显示器(AM LCD)的典型代表，它以基板上的薄膜场效应晶体管(TFT)作为开关器件。TFT-LCD显示器典型的一个结构如图1所示：110是TFT液晶屏；120是液晶屏水平方向扫描行电极，121、122、...、12m-1、12m是扫描电极线(行电极线)；130是液晶屏垂直方向数据列电极，131、...、13n是数据电极线(列电极线)；140是公共电极(COM电极)，公共电极连接的电位是作为液晶显示像素的参考电位；150是液晶屏上的薄膜晶体管TFT，其栅极(Gate)连接至水平方向扫描线，源极(Source)连接至垂直方向的数据线，漏极(Drain)则连接至显示像素电极；160是显示像素对应的液晶分子盒，在电气上等效于一个电容，这个电容一般定义为CLC；170是存储电容(Capacitance Storage，Cs)，用来存储显示像素的信息；180是公共电极电压源，负责产生公共电极参考电压(Vcom Reference)；181是TFT-LCD的栅极电极(行电极)驱动器(Gate Driver)，用来驱动水平方向扫描线；182是TFT-LCD的源极电极(列电极)驱动器(Source Driver)，用来驱动垂直方向数据线；183是时序控制器(Timing Controller)负责接收来自影像信号处理芯片的RGB数据、时钟信号Clock、水平同步Hsync和垂直同步信号Vsync，并将这些信号转换，用于控制源极(列电极)驱动器(Source Driver)和栅极(行电极)驱动器(Gate Driver)协同工作。
一个显示像素一般由三个显示红、绿、蓝三种原色的子像素组成。一个显示子像素的结构示意图如图2所示：Gi代表水平方向行扫描电极线，也称为行驱动电极线或栅驱动电极线，Gi上的电位是Vg；Sj代表垂直方向列数据电极线，也称为列驱动电极线或源驱动电极线，Sj上的电位是Vs；Dij代表TFT连接显示像素的端子，称为漏极，Dij上的电位是Vd，也称为像素电位；每个显示像素均配置一个半导体开关器件-薄膜基板上场效应晶体管(TFT)，可以通过脉冲直接控制选通进行显示扫描，因而每个像素相对独立。TFT 的栅极(Gate)与源极(Source)间的电压为Vgs，TFT的栅极(Gate)与漏极(Drain)间的电压为Vgd。薄膜场效应晶体管(TFT)有NMOS型和PMOS型两种。目前绝大部分的TFT-LCD中所使用的薄膜场效应晶体管，是采用非晶硅(amorphous silicon，a-Si)制程，其栅极绝缘层是氮化硅(SiNx)，容易攫取正电荷，要在非晶硅半导体层中形成沟道，恰好利用氮化硅中的正电荷来帮助吸引电子以形成沟道，因此使用非晶硅制程的TFT多为NMOS型。本说明书的内容主要是以NMOS型薄膜场效应晶体管为代表进行阐述，PMOS型薄膜场效应晶体管可遵循相通的原理，不再单独列举表述。
TFT-LCD液晶显示屏常规显示驱动的时序如图3所示：在显示扫描时间段(Display Time)里面，显示驱动电路对行电极执行顺序扫描显示，列电极、COM电极配合输出相应的显示信号，让显示屏处于显示状态；每两个显示扫描时间段之间会有一个帧消隐时间段(Vertical Blanking Time)，这个时间段里面显示屏不执行显示驱动，显示驱动电路对行电极扫描停止，对所有的行电极均输出TFT的非选择信号，列电极、COM电极保持原来的输出态或者某预设输出信号，TFT处于截止状态。本发明中的时分复用显示屏电极技术方案就是利用这个帧消隐时间段作为复用显示屏电极为检测电极的时间段。
一种触控电路通过控制显示驱动电路和触控电路协同工作，让显示屏电极或与显示驱动电路连通传输显示驱动信号、或与触控电路连通传输触控信号，显示驱动和触控探测时分复用显示屏电极。在显示时段，显示屏电极连通显示驱动电路传输显示驱动信号，显示屏处于显示态。在触控探测时段，显示屏电极连通触控电路传输触控信号，并分别检测流经各条行电极线和各条列电极线的触控信号的变化，以触控信号变化达到某设定条件的行电极线和列电极线为被触电极线。由探测到的被触行电极线和被触列电极线的交叉点，确定出被触点位置。
本发明实施例所列举的具体实施方式十六到方式十九揭示了相关的触控信号检测电路结构。
除此之外，本发明实施例所列举的具体实施方式一到方式六是通过选择合理的触控激励信号方案，以避免触控激励信号影响显示效果的例子，具体实施方式七到方式十提出了避免显示影响触控的几种解决方案，具体实施方式十一到方式十三揭示了触控激励信号频率的选择要求，具体实施方式十四和方式十五揭示了触控探测时，对触控信号进行检测与所施加的触控激励信号的同步关系，具体实施方式二十到方式二十三揭示了多种单通道和多通道的触控检测扫描方式和顺序。这些实施例是对触控电路其余方面的改进，其采用与否不影响本发明技术方案的实现，不影响本发明的保护范围。
以TFT-LCD为显示屏的触控显示器400的电气连接关系如图4所示。包括TFT-LCD显示屏410；TFT-LCD显示屏水平方向的扫描行电极420，具有行电极线421、...、42m； TFT-LCD显示屏垂直方向的数据列电极430，具有列电极线431、...、43n；TFT-LCD显示屏的公共电极层(COM电极)440；TFT-LCD显示屏上的薄膜场效应晶体管TFT450，其栅极(Gate)连接至水平方向扫描行电极线，源极(Source)连接至垂直方向的数据列电极线，漏极(Drain)则连接至像素电极；显示像素对应的液晶盒460，在电气上等效于一个电容，这个电容一般定义为CLC；存储电容(Capacitance Storage，Cs)470，用来存储像素的显示信息；COM电极的显示驱动电路480，触控探测状态时用于COM电极的触控激励源481，COM电极的COM信号选通输出电路482；行电极的显示扫描驱动电路483，行电极的触控电路(具有触控激励源和触控信号检测电路)484，行电极的行信号选通输出电路485；列电极的显示数据驱动电路486，列电极的触控电路(具有触控激励源和触控信号检测电路)487，列电极的列信号选通输出电路488；时序控制器(Timing Controller)489等。显示扫描驱动电路483与触控电路484通过行信号选通输出电路485连接到行电极420；显示数据驱动电路486与触控电路487通过列信号选通输出电路488连接到列电极430；COM显示驱动电路480与触控激励源481通过COM信号选通输出电路482连接到COM电极440。
时序控制器489接收来自影像信号处理芯片的RGB数据、时钟信号Clock、水平同步Hsync和垂直同步信号Vsync，并控制连接栅极的行显示驱动电路483、连接源极的列显示驱动电路486和连接公共电极的COM显示驱动电路480协同工作；也控制连接源极的行触控电路484、连接栅极的列触控电路487和连接公共电极的COM触控激励源481协同工作；并让触控显示器内的行选通电路485、列选通电路488和COM信号选通输出电路482使显示屏电极或与显示驱动电路连通传输显示驱动信号、或与触控电路连通传输触控信号，显示驱动和触控探测时分复用显示屏电极。
在显示时段，触控显示器400内的行选通电路485、列选通电路488和COM信号选通输出电路482使显示屏行电极420、列电极430和COM电极440，分别连通行显示驱动电路483、列显示驱动电路486和COM显示驱动电路480传输显示驱动信号，显示屏410处于显示态。
在触控探测时段，触控显示器400内的行选通电路485、列选通电路488和COM信号选通输出电路482使显示屏行电极420、列电极430和COM电极440，分别连通行触控电路484、列触控电路487和COM触控激励源481传输触控信号，并分别检测流经各条行电极线和各条列电极线的触控信号的变化，显示屏行列电极切换作为触控感应电极使用；以行触控电路484和列触控电路487检测到流经的触控信号变化达到某设定条件的行电极线和列电极线为被触电极线。由探测到的被触行电极线和被触列电极线的交叉点，确定出触摸点在显示屏410上的位置。
图4示意的是典型的触控显示器的结构，下面对具体实施方式的说明均建立在这个结构的基础上。
具体实施方式一
图4所示的触控显示器400，显示屏电极时分复用方案的时序如图5所示。以每两次显示帧之间的帧消隐时间段作为触控探测时段，这个时间段里面显示屏电极切换为触控感应电极使用，在显示屏电极上施加触控激励信号，并检测显示屏电极上触控信号的变化。
触控激励源为有直流底值或没有直流底值的方波信号源。在触控探测时，对如图2所示TFT的Gi，Sj，COM三个电极分别施加如图6所示触控激励信号，所施加的这三个触控激励信号都是有直流底值或没有直流底值的方波，其频率相同且相位一致。在显示屏电极从显示状态切换到触控探测状态时，首先让对电极Gi与电极Sj施加的触控激励信号的瞬时电位差Vgs＝Vg-Vs低于让TFT处于截止状态的截止电压；其次再让对COM电极和电极Gi施加合适的触控激励信号，使像素电极电位Vd与COM电极电位Vcom的平均值均保持不变，并使像素电位Vd符合Vgd＝Vg-Vd的瞬时电位差均低于让TFT处于截止状态的截止电压这一要求，保证Vgs和Vgd均低于让TFT处于截止状态的截止电压，从而确保了TFT在触控探测状态下能保持有效截止，并维持了显示像素的电压，让显示效果不受触控探测的影响。
触控激励源选择为有直流底值或没有直流底值的方波信号源，且这些方波信号源的频率和相位一致，跳变的幅度也一致，使TFT的Gi，Sj，COM三个电极施加的激励信号的差值为恒定的直流电平，事实上触控检测时可以采用结构简便的检测电路就能得到良好的检测效果，并且信号源的产生非常方便，有较高的实用价值。
具体实施方式二
本实施例与实施例一的不同在于：所施加的这三个触控激励信号(如图7所示)的频率是不相同的。
具体实施方式三
本实施例与实施例一和实施例二的不同在于：所施的这三个触控激励信号都是有直流底值或没有直流底值的方波，其频率相同但相位不一致，如图8所示。
具体实施方式四
本实施例与实施例一至实施例三所不同的是：在触控探测时，如图2所示TFT的Gi，Sj，COM三个电极分别施加如图9所示触控激励信号，所施加的三个触控激励信号都是有直流底值或者没有直流底值的正弦波(注意实施例一至三为方波而非正弦波)，其频率相同和相位一致。
具体实施方式五
本实施例与实施例一至实施例四所不同的是，在触控探测时，如图2所示TFT的Gi，Sj，COM三个电极分别施加如图10所示触控激励信号，所施加的三个触控激励信号都是有直流底值或者没有直流底值的正弦波，频率和相位都相同，但波形交流部分的幅值是不同的。
具体实施方式六
本实施例与实施例一至实施例五所不同的是，在触控探测时，对如图2所示TFT的Gi，Sj，COM三个电极分别施加如图11所示触控激励信号，这种激励信号的组合不使像素电极电位Vd与COM电极电位Vcom的平均值均保持不变，但可以令两者的电位差Vd-Vcom的平均值保持不变，也能让显示效果不受触控探测的影响。
具体实施方式七
图4所示的触控显示器400，显示器采用TFT-LCD，TFT-LCD采用正性液晶材料。液晶材料介电系数各向异性的特征，使液晶盒内各处分布电容随各处液晶分子的排列而变化。TFT-LCD内各处液晶分子的排列取决于该处驱动电压所累积的有效值，不同时刻不同位置累积的驱动电压有效值不同，液晶分子排列就不同，分布电容也不同，进行触控探测的测量环境就不同。对TFT-LCD施加驱动电压时，液晶分子排列状态因驱动电场的作用而一致趋向平行于电场的方向。
显示电极时分复用方案的又一时序如图12所示。以每两次显示帧之间的帧消隐时间段作为触控探测时段。在这一时间段里面，先同时对显示屏所有行电极线Gi和列电极线Sj施加一个饱和的预置驱动(预驱动，pre-driving)，Gi、Sj和COM三个电极上的信号波形如图13所示，触控激励信号为有直流底值或没有直流底值的正弦波。Gi-Sj间的电位差Vgs在-10.5V到-17V之间，低于让TFT处于截止状态的截止电压，避免影响显示；Gi-COM间的电位差Vgc在-105V到-12V之间、Sj-COM间的电位差Vsc是5V，都超过液晶分子的饱和驱动电压。在所施加的饱和驱动电压的作用下，液晶显示屏内行电极和COM电极之间的液晶分子、列电极和COM电极之间的液晶分子，排列方向都一致迅速转向趋向平行于电场的方向。如图14所示，给正性液晶材料分子施加电场E时，液晶分子的排列平行于电场方向的排列状态。再分别对显示屏行电极线Gi和列电极线Sj施加触控激励信号，并分别检测流经各条行电极线和各条列电极线的触控信号的变化；之前的饱和预驱动电压使液晶分子排列一致，排除了液晶材料介电系数各向异性导致的分布电容的变化，检测各条行电极线上和各条列电极线上触控信号的变化时，不同时刻不同位置上的测量环境趋向于一致，有利于触控探测结果的稳定性和一致性。
对液晶外加电场时，由于液晶分子为无极性分子，如图14液晶分子的排列不会受电场正负方向的影响，所以在预驱动环节里电极上的瞬时电压可正可负，只要保持对液晶的 饱和驱动即可。所以施加在显示屏同一电极上的预驱动信号和触控激励信号的波形或频率、幅值都可以是相同的，甚至将预驱动信号和触控激励信号采用同一信号。
具体实施方式八
与实施例七不同的是，本例中TFT-LCD采用负性液晶材料，如图15所示。
具体实施方式九
图4所示的触控显示器400，显示器采用TFT-LCD，由于液晶显示器的响应速度相对较低，在显示高速画面时，容易存在残影、拖尾现象，为了解决这一问题，目前的一种解决方案是提高显示的帧频，在每一个显示帧后面插入一个“黑帧”，让“黑帧”阻断之前显示内容的残影。所谓黑帧就是在这一帧内，在TFT处于导通的状态下，通过列电极Sj对显示像素电极施加一个饱和驱动电压，让显示像素内液晶分子的排列一致处于与所加电场垂直或平行的方向。在显示像素内液晶分子排列处于一致的情况下，液晶显示屏内列电极和COM电极之间液晶分子的排列也将是一致的。由于行电极是扫描电极，各行电极上的电压有效值是一样的，在列电极和COM电极之间液晶分子排列处于一致的情况下，各行电极上的分布电容就基本是一致的。
显示电极时分复用方案的时序如图16所示。在黑帧之后才分别对显示屏行电极线Gi和列电极线Sj施加触控激励信号，并分别检测流经各条行电极线和各条列电极线的触控信号的变化。利用黑帧让液晶分子排列处于一致，排除了液晶材料介电系数各向异性导致的分布电容的变化，检测各条行电极线上和各条列电极线上触控信号的变化时，不同时刻不同位置上的测量环境趋向于一致，有利于触控探测结果的稳定性和一致性。
具体实施方式十
图4所示的触控显示器400，显示器采用TFT-LCD，与实施例九相同之处在于，也在每一个显示帧后面插入一个“黑帧”，让“黑帧”阻断之前显示内容的残影。
与实施例九不同的是，显示电极时分复用方案的再一时序如图17所示。在正常显示帧之后和黑帧之后都分别对显示屏行电极线Gi和列电极线Sj施加触控激励信号，并分别检测流经各条行电极线和各条列电极线的触控信号的变化。这样，既充分地利用了显示帧间的帧消隐时间，在每一帧消隐时间都将显示屏电极切换为触控感应电极使用；又利用黑帧液晶分子排列一致，排除液晶材料介电系数各向异性导致的分布电容的变化；综合判断来消除液晶分子排列不一致对检测环境的影响。
具体实施方式十一
图4所示的触控显示器400，显示器采用TFT-LCD，玻璃基板厚度为0.3mm。当人的手指触摸显示屏表面时，手指通过基板玻璃片与显示屏电极间形成一个耦合电容，等效电路如图18所示。1810是对显示屏电极提供触控激励信号的触控激励源，1820是触控电 路内触控信号检测电路的采样电阻，1821是一组作为触控感应电极使用的显示屏电极的等效电阻，1830是一组作为触控感应电极使用的显示屏电极相对显示屏内其他电极的分布电容，1831是手指与一组作为触控感应电极使用的显示屏电极间的耦合电容，1832是一组作为触控感应电极使用的显示屏电极与COM电极之间的电容。
通常，手指与一组作为触控感应电极使用的显示屏电极间的重叠宽度在5mm以下，基板玻璃厚度为0.3mm，耦合电容1831就大约为10pF；对于通常的TFT-LCD采样电阻1820和等效电阻1821之和约为30KΩ，作为触控感应电极使用的显示屏电极上的触控信号部分地从耦合电容1831泄漏出去到手指；当触控激励源输出Vrms＝5V的正弦波时，耦合电容1831导致的泄漏电流Δi随触控激励源频率变化的关系如图19所示。触控激励信号的频率对耦合电容1831的容抗构成主要的影响，而容抗不同，电流从手指泄漏出去的触控信号的大小就不同。频率太低，耦合电容1831容抗太小，触控显示器400对触控物的触控不敏感，容易产生触控的漏判断。触控激励信号的频率选择对触控探测可靠性的影响较大，特别是当显示器前再加有保护面壳的情况下。
从图19可以看出，在实际的实验结果中，触控激励源的频率低于10KHz时，泄漏电流Δi较小，与环境噪声比较不够明显难于区分，将触控激励源频率设置在10KHz或以上时，才是利用显示屏电极作为触控感应电极使用的合理电路参数。
具体实施方式十二
图4所示的触控显示器400，显示器采用TFT-LCD，玻璃基板厚度为0.3mm。当液晶屏的COM电极设置在朝向操作者的上基板玻璃上时，COM电极会在行电极和列电极与操作者之间形成一定的屏蔽效果。手指与显示屏COM电极间形成一个耦合电容，COM电极与一组作为触控感应电极使用的显示屏电极间又存在耦合电容，等效电路如图20所示。2010是对显示屏电极提供触控激励信号的触控激励源，2020是触控电路内触控信号检测电路的采样电阻，2021是一组作为触控感应电极使用的显示屏电极的等效电阻，2030是一组作为触控感应电极使用的显示屏电极相对显示屏内其他电极的分布电容，2031是COM电极与一组作为触控感应电极使用的显示屏电极间的耦合电容，2032是手指与显示屏COM电极间的耦合电容，2040是激励源和COM电极之间的等效电阻。
通常，手指与一组作为触控感应电极使用的显示屏电极间的重叠宽度在5mm以下，基板玻璃厚度为0.3mm，耦合电容2032就大约为10pF；对于通常的TFT-LCD采样电阻2020和等效电阻2021之和约为30KΩ。人的手指触摸触摸显示屏表面时，由于耦合电容2031和2032的存在，作为触控感应电极使用的显示屏电极上的触控信号部分地从耦合电容2031流到COM电极，再从COM电极与手指的耦合电容2032部分泄漏出去到手指。选用高频的触控激励信号时，从耦合电容2031和2032泄漏的电流Δi就较大，触控信号 穿透COM电极屏蔽的能力就较强，可获得比较好的触控探测能力。
具体实施方式十三
图4所示的触控显示器400，显示器采用TFT-LCD。液晶材料介电系数各向异性的特征，使液晶盒内各处分布电容随各处液晶分子的排列而变化。TFT-LCD内各处液晶分子的排列取决于该处驱动电压所累积的有效值，不同时刻不同位置累积的驱动电压有效值不同，液晶分子排列就不同，分布电容也不同，进行触控探测的测量环境就不同。但液晶材料介电系数的各向异性存在随频率变化的色散效应，通常在500KHz或以上电信号的作用下，其介电系数的各向异性基本不能体现。
对显示屏行电极线Gi和列电极线Sj施加频率在1MHz或以上的触控激励信号，并分别检测流经各条行电极线和各条列电极线的触控信号的变化。虽然TFT-LCD的不同位置上液晶分子的排列不尽一致，但由于液晶材料介电系数的各向异性的色散效应，对于1MHz或以上的触控激励信号，仍排除了液晶材料介电系数各向异性导致的分布电容的变化，检测各条行电极线上和各条列电极线上触控信号的变化时，不同时刻不同位置上的测量环境趋向于一致，有利于触控探测结果的稳定性和一致性。
具体实施方式十四
图4所示的触控显示器400，显示器采用TFT-LCD。实际进行触控探测时，通常是以电压信号为检测对象来进行测量。测量的等效电路如图18所示。1810是对显示屏电极提供触控激励信号的触控激励源，1820是触控电路内触控信号检测电路的采样电阻，1821是一组作为触控感应电极使用的显示屏电极的等效电阻，1830是一组作为触控感应电极使用的显示屏电极相对显示屏内其他电极的分布电容，1831是手指与一组作为触控感应电极使用的显示屏电极间的耦合电容，1832是一组作为触控感应电极使用的显示屏电极与COM电极之间的电容，1841是测量触控信号电压变化的触控信号采样点，1840是测量触控信号电压变化的检测参考点，这里是选择触控激励源1810的输出端作为参考点，事实上还可以选择其它的电位点为参考点，如触控电路的地端、或触控电路的正电源端、或触控电路的负电源端、或对比电路中的一点、或触控屏上另一组电极线等都能有不错的检测效果。触控激励源1810为方波信号，由于1830和1831是电容负载，触控激励的方波信号在这两个电容上出现充放电波形。触控激励源1810的输出波形和触控信号采样点1841的触控信号波形如图21所示。
本实施方式对触控信号的检测方法采用瞬时值测量法，测量触控信号采样点1841在某一特定相位点上的电位，比较不同的帧消隐时间段内所检测到的这个特定相位点电位的变化，来获取触控信息；所述的某一特定相位点是指相对于触控激励源1810输出端波形的特定相位点。图18所示电路以激励源信号为电路源、采样电阻所在的支路上是1830 和1831两个电容并联再与1820和1821两个电阻串联的RC回路。在触控探测时段，对图18所示电路施加触控激励信号，电路就会对电容产生充放电过程。图21中T1和T2段为适合采样的相位区间，在触控信号采样点1841上T1的相位区间是电容开始充电到充电完成的时间段，T2的相位区间是电容开始放电到放电完成的时间段。
为确保证每一次对触控信号的检测都处于相对于触控激励源1810输出端波形的特定相位点上，需要保持严格的一系列的同步关系。这里的同步关系由三项同步关系组成：显示帧同步、触控激励脉冲数同步、触控激励波形相位同步。显示帧同步：每次开始施加触控激励信号都是在两次显示帧之间的帧消隐时间段内的某一固定时刻；激励脉冲个数同步：从开始施加触控激励信号到作为触控感应电极使用的显示屏电极上，开始计算触控激励信号脉冲数，每次获取采样数据的时刻都是在相同序号的触控激励信号脉冲数上；激励波形相位同步：每次获取采样数据的时刻都处在触控激励源输出端波形的特定相位点上，而这个特定相位点的位置选择在T1或T2这两个相位区间内。一个完整的同步过程如图22a、图22b、图22c所示。图22a是显示屏时分复用的时序图，显示屏的行电极、列电极、COM电极在显示扫描时间段里面，配合输出相应的显示信号，顺序进行显示扫描，而在显示屏的行电极、列电极、COM电极在帧消隐时间段(H段和K段)内复用在触控检测态时，按检测要求施加方波触控激励信号并进行检测；图22b是图22a中H段和K段(帧消隐时间段)的放大示意图，如图22b所示显示屏电极在帧消隐时间段内的同一固定时刻开始施加方波触控激励信号，实现帧同步；图22c是图22b中X段(加载激励信号并检测时间段)的放大示意图，在显示帧消隐时间段里面经过帧同步后，开始施加触控激励信号，同时也开始计算激励信号脉冲个数，每次采样检测都是控制在相同序号的触控激励信号脉冲数上，以实现触控激励脉冲个数同步；在此触控激励信号脉冲里面，每次获取采样数据的时刻都处在触控激励输出端波形的某特定相位上，以实现与触控激励波形相位的同步。
具体实施方式十五
与实施例十四不同的是，触控激励源1810为正弦波信号，由于1830和1831是电容负载，正弦波的触控激励源带上电容负载后，在触控信号采样点上的波形还是正弦波，但发生了幅度和相位的变化，触控激励源1810的输出波形和触控信号采样点的触控信号波形如图23所示。
本实施方式对触控信号的检测方法采用相移测量法，比较不同的帧消隐时间段上触控信号采样点1841某一特定相位点的相位移动，来获取触控信息；所述的某一特定相位点是指相对于触控激励源1810输出端波形的特定相位点。图18所示以触控激励源信号为电路源、采样电阻所在的支路上是1830和1831两个电容并联再与1820和1821两个电阻串 联的RC回路。在触控探测时段，对图18所示电路施加触控激励信号，正弦波通过RC回路会发生幅值的下降和相位的延迟：手指触摸显示屏时，耦合电容1831引起了RC回路中C的变化，在触控信号采样点测量正弦波过零点相对触控激励源1810输山端波形过零点时间差的变化，来判断触控是否发生。测量触控信号采样点上触控信号波形相位移动的变化，也可以在正弦波的峰值点上或其他相位点上进行测量。
同样，为确保每一次对触控信号的检测都处于相对于触控激励源1810输出端波形的特定相位点上，需要保持严格的一系列的同步关系。这里的同步关系由三项同步关系组成：显示帧同步、触控激励脉冲数同步、触控激励波形相位同步。显示帧同步：每次开始施加触控激励信号都是在两次显示帧之间的帧消隐时间段内的某一固定时刻；激励脉冲个数同步：从开始施加触控激励信号到作为触控感应电极使用的显示屏电极上，开始计算触控激励信号脉冲数，每次获取采样数据的时刻都是在相同序号的触控激励信号脉冲数上；激励波形相位同步：将测量触控信号采样点上触控信号波形的特定相位点，与触控激励源输出端波形相同相位点进行时间的比较；正弦波的相移信息是全相位的，故只要每次都是看同一个特定相位点的移动即可。一个完整的同步过程如图24a、图24b、图24c所示。图24a是显示屏时分复用的时序图，显示屏的行电极、列电极、COM电极在显示扫描时间段里面，配合输出相应的显示信号，顺序进行显示扫描，而在显示屏的行电极、列电极、COM电极在显示的帧消隐时间段(H段和K段)内复用在触控检测态时，按检测要求加载正弦波激励信号并进行检测；图24b是图24a中H段和K段(显示的帧消隐时间段)的放大示意图，如图24b所示显示屏电极在显示的帧消隐时间段内的同一固定时刻开始施加正弦波触控激励信号，实现帧同步；图24c是图24b中X段(施加触控激励信号并检测时间段)的放大示意图，在显示的帧消隐时间段里面经过帧同步后，开始施加正弦波触控激励信号，同时也开始计算触控激励信号脉冲个数，每次采样检测都是控制在相同序号的触控激励信号脉冲数上，以实现激励脉冲个数同步；在此正弦波触控激励信号脉冲里面，每次获取采样数据的时刻都处在触控激励输出端波形的相同的某特定相位点上，以实现与触控激励波形相位的同步。
具体实施方式十六
具体实施方式十四和方式十五都是用瞬时值测量法，来对图4的触控显示器400进行触控探测。这种瞬时值测量法是在特定相位点的极短时间段内进行对触控信号的检测，其主要特点就是检测速度快。实现瞬时值测量法触控信号检测的三种电路结构如图25、图26和图27所示。触控信号检测电路结构都是由信号检测通道、数据采样通道和数据处理和时序控制电路组成。信号检测通道具有缓冲器、第一级差分放大电路和第二级差分放大电路；数据采样通道具有模数转换电路；数据处理和时序控制电路是具有数据运算能力、 数据输出输入接口的中央处理器(CPU、MCU)，中央处理器具有控制软件、数据处理软件。
图25所示是一种瞬时值测量法的触控信号检测电路结构图，2510是触控信号采样点的信号，2511是检测参考点的信号，触控信号采样点的信号2510和检测参考点的信号2511分别经过缓冲器2520和缓冲器2521缓冲后，作为第一级差分放大器2522的输入信号；第一级差分放大器2522的输出再作为第二级差分放大器2523的其中一个输入，2524是调节电压输出，其作为基准电位，连接第二级差分放大器2523的另一个输入，用来减去第一级差分放大电路输出信号的底值；第二级差分放大器2523输出到模数转换器2525，2525在中央处理器(CPU、MPU)2526输出的同步控制信号2530的控制下进行同步采样，采样的转换结果发送到中央处理器(CPU、MPU)2526，再由中央处理器进行数据处理及触控判断。
图26所示是一种瞬时值测量法的触控信号检测电路结构图，2610是触控信号采样点的信号，2611是检测参考点的信号，触控信号采样点的信号2610和检测参考点的信号2611分别经过缓冲器2620和缓冲器2621缓冲后，作为第一级差分放大器2622的输入信号；第一级差分放大器2622的输出再作为第二级差分放大器2623的其中一个输入，反馈调节模拟电路2624用第二级差分放大器2623的输出作为反馈输入信号并自动调节输出电压，其作为基准电位，连接第二级差分放大器2623的另一个输入，用来减去第一级差分放大电路输出信号的底值；第二级差分放大器2623输出到模数转换器2625，2625在中央处理器(CPU、MPU)2626输出的同步控制信号2630的控制下进行同步采样，采样的转换结果发送到中央处理器(CPU、MPU)2626，再由中央处理器进行数据处理及触控判断。
图27所示是一种瞬时值测量法的触控信号检测电路结构图，2710是触控信号采样点的信号，2711是检测参考点的信号，触控信号采样点的信号2710和检测参考点的信号2711分别经过缓冲器2720和缓冲器2721缓冲后，作为第一级差分放大器2722的输入信号；第一级差分放大器2722的输出再作为第二级差分放大器2723的其中一个输入，中央处理器(CPU、MPU)2726根据触控运算结果送出调节数据到数模转换器2724，2724的输出电压作为基准电位，连接第二级差分放大器2723的另一个输入，用来减去第一级差分放大电路输出信号的底值；第二级差分放大器2723输出到模数转换器2725，2725在中央处理器(CPU、MPU)2726输出的同步控制信号2730的控制下进行同步采样，采样的转换结果发送到中央处理器(CPU、MPU)2726，再由中央处理器进行数据处理及触控判断。
图25、图26、图27所示的三种瞬时值测量法触控信号检测电路的区别在于：图25所示方案是手动的方法给二次差分电路设置一个基准电位，对二次差分电路具有基本的调节能力；图26所示方案是二次差分电路的输出端信号经模拟电路再反馈给二次差分电路 作为基准电位，对二次差分电路具有自动跟踪的调节能力；图27所示方案是将中央处理器运算后的结果经数模转换电路反馈给二次差分电路作为基准电位，对二次差分电路具有智能化的调节能力。
不同尺寸及分辨率的显示屏，其电极的电阻一般在2K以上，检测电路与触控屏上电极线的连接点上，因检测电路的输入阻抗而对触控信号分流，检测电路的输入阻抗越大，对触控信号的分流作用越小。当检测电路的输入阻抗为2.5倍以上时，触控信号都能反映出触摸动作信息的，所以要求信号检测通道对电极线的输入阻抗在5KΩ或5KΩ以上，如图25、26，27在差分放大电路与触控屏上电极线的连接点之间加上缓冲器就是为了增大检测电路的输入阻抗。
具体实施方式十七
具体实施方式十四和方式十五也可以使用平均值测量法，来对图4的触控显示器400进行触控探测。这种平均值测量法是在一定的时间区段内进行对触控信号的检测，获得触控信号的平均值作为测量结果。平均值测量法虽比瞬时值测量法慢，但其主要特点就是可以消除部分高频干扰，测量数据更平稳有利于触控的判断。有效值是平均值中的一种。实现平均值测量法对触控信号检测的三种电路结构如图28、图29和图30所示。其触控信号检测电路结构都是由信号检测通道、数据采样通道、数据处理和时序控制电路组成。信号检测通道具有缓冲器、第一级差分放大电路、有效值测量电路和第二级差分放大电路；数据采样通道具有模数转换电路；数据处理和时序控制电路是具有数据运算能力、数据输出输入接口的中央处理器(CPU、MCU)，中央处理器具有控制软件、数据处理软件。
图28所示是一种平均值测量法的触控信号检测电路结构图，2810是触控信号采样点的信号，2811是检测参考点的信号，触控信号采样点的信号2810和检测参考点的信号2811分别经过缓冲器2820和缓冲器2821缓冲后，作为第一级差分差分放大电路单元2822的输入信号；第一级差分差分放大电路单元2822内含频率选通电路，选通电路的选通频率为激励源触控信号的频率，其对差分放大的输出进行选通，选通后的输出再作为有效值转换器2823的输入，2823的有效值输出作为第二级差分放大器2824的输入：2825是调节电压输出，其作为基准电位，连接到第二级差分放大器2824的另一个输入端，用来减去2823的有效值输出信号的底值；第二级差分放大器2824输出到模数转换器2826，2826在中央处理器(CPU、MPU)2827输出的同步控制信号2830的控制下进行同步采样，采样的转换结果发送到中央处理器(CPU、MPU)2827，再由中央处理器进行数据处理及触控判断。
图29所示是一种平均值测量法的触控信号检测电路结构图，2910是触控信号采样点的信号，2911是检测参考点的信号，触控信号采样点的信号2910和检测参考点的信号2911 分别经过缓冲器2920和缓冲器2921缓冲后，作为第一级差分差分放大电路单元2922的输入信号；第一级差分差分放大电路单元2922内含频率选通电路，选通电路的选通频率为激励源触控信号的频率，其对差分放大的输山进行选通，选通后的输山再作为有效值转换器2923的输入，2923的有效值输出作为第二级差分放大器2924的输入；反馈调节模拟电路2925用第二级差分放大器2924的输出作为反馈输入信号并自动调节输出电压，其作为基准电位，连接到第二级差分放大器2924的另一个输入端，用来减去2923的有效值输出信号的底值；第二级差分放大器2924输出到模数转换器2926，2926在中央处理器(CPU、MPU)2927输出的同步控制信号2930的控制下进行同步采样，采样的转换结果发送到中央处理器(CPU、MPU)2927，再由中央处理器进行数据处理及触控判断。
图30所示是一种平均值测量法的触控信号检测电路结构图，3010是触控信号采样点的信号，3011是检测参考点的信号，触控信号采样点的信号3010和检测参考点的信号3011分别经过缓冲器3020和缓冲器3021缓冲后，作为第一级差分差分放大电路单元3022的输入信号；第一级差分差分放大电路单元3022内含频率选通电路，选通电路的选通频率为激励源触控信号的频率，其对差分放大的输出进行选通，选通后的输出再作为有效值转换器3023的输入，3023的有效值输出作为第二级差分放大器3024的输入；中央处理器(CPU、MPU)3027根据触控运算结果送出调节数据到数模转换器3025，3025的输出电压作为基准电位，连接到第二级差分放大器3024的另一个输入端，用来减去3023的有效值输出信号的底值；第二级差分放大器3024输出到模数转换器3026，3026在中央处理器(CPU、MPU)3027输出的同步控制信号3030的控制下进行同步采样，采样的转换结果发送到中央处理器(CPU、MPU)3027，再由中央处理器进行数据处理及触控判断。
图28、图29和图30所示的三种平均值测量法触控信号检测电路的区别在于：图28所示方案是手动的方法给二次差分电路设置一个基准电位，对二次差分电路具有基本的调节能力；图29所示方案是二次差分电路的输出端信号经模拟电路再反馈给二次差分电路作为基准电位，对二次差分电路具有自动跟踪的调节能力；图30所示方案是将中央处理器运算后的结果经数模转换电路反馈给二次差分电路作为基准电位，对二次差分电路具有智能化的调节能力。
不同尺寸及分辨率的显示屏，其电极的电阻一般在2K以上，检测电路与触控屏上电极线的连接点上，因检测电路的输入阻抗而对触控信号分流，检测电路的输入阻抗越大，对触控信号的分流作用越小。当检测电路的输入阻抗为2.5倍以上时，触控信号都能反映出触摸动作信息的，所以要求信号检测通道对电极线的输入阻抗在5KΩ或5KΩ以上，如图28、29，30在差分放大电路与触控屏上电极线的连接点之间加上缓冲器就是为了增大检测电路的输入阻抗。
具体实施方式十八
在介绍实施例十四时我们提到，图4所示的触控显示器400，显示器采用TFT-LCD，测量的等效电路如图18所示。触控激励源1810为方波信号，由于1830和1831是电容负载，触控激励的方波信号在这两个电容上出现充放电波形。触控激励源1810的输出波形和触控信号采样点1841的触控信号波形如图21所示，为了说明本实施例，现重新对图21标号，如图31所示。
本实施方式对触控信号的检测方法采用时间特征测量法，测量触控信号采样点1841充放电过程中两个既定电位间的时间间隔的变化，来获取触控信息。如图31所示，测量触控信号采样点1841波形的充电过程中两个既定电位V422和V421之间的时间T423，放电过程中两个既定电位V421和V422之间的时间T424，可以反映这个电容负载的变化。当手指触摸显示屏时图18等效电路的耦合电容1831就会产生，改变了电路的电容负载以及时间常数，两个既定电位间的时间间隔T423和T424也就发生了改变。测量时间间隔T423和T424的变化就可以获得触控的信息，既定电位V421和V422选取充放电过程中采样点1841的两个电位。
实现时间特征测量法触控信号检测的电路结构如图32和图33所示。其触控信号检测电路结构都是由信号检测及数据采样通道、数据处理和时序控制电路组成。信号检测及数据采样通道具有缓冲器、数模转换电路或电压调节输出单元、比较器、记数器；数据处理和时序控制电路是具有数据运算能力、数据输出输入接口的中央处理器(CPU、MCU)，中央处理器具有控制软件、数据处理软件。
图32是一种时间特征测量法的触控信号检测电路结构图，3210是触控信号采样点的信号，3211是一个既定电位(V421)，由电压调节输出单元3220来产生，3212是一个既定电位(V422)，由电压调节输出单元3221来产生；触控信号采样点的信号3210经过缓冲器3230缓冲输出，与3211这个既定电位进入比较器3232进行比较；触控信号采样点的信号3210经过缓冲器3231缓冲输出，与3212这个既定电位进入比较器3233进行比较；中央处理器(CPU、MCU)3235产生计数器3234的记数脉冲信号3240，比较器3233的输出电位作为计数器3234的启动记数信号，比较器3232的输出电位作为计数器3234的停止记数信号；计数器3234停止记数后的读数由中央处理器(CPU、MCU)3235读取，读数完毕后由中央处理器(CPU、MCU)3235送出清零信号3241清零计数器3234，为下一次读数做好准备，并由中央中央处理器(CPU、MCU)3235进行数据处理及触控判断。
图33是一种时间特征测量法的触控信号检测电路结构图，3310是触控信号采样点的信号，中央处理器(CPU、MCU)3327通过程序预置或历史检测判断而输出相应数据到数模转换器3320输出一个既定电位3311(V421)，也输出数据到数模转换器3321输出一个 既定电位3312(V422)；触控信号采样点的信号3310经过缓冲器3322缓冲输出，与3311这个既定电位进入比较器3324；触控信号采样点的信号3310经过缓冲器3323缓冲输出，与3312这个既定电位进入比较器3325；中央处理器(CPU、MCU)3327产生计数器3326的记数脉冲信号3330，比较器3325的输出电位作为计数器3326的启动记数信号，比较器3324的输出电位作为计数器3326的停止记数信号；计数器3326停止记数后的读数由中央处理器(CPU、MCU)3327读取，读数完毕后由中央处理器(CPU、MCU)3327送出清零信号3331清零计数器3326，为下一次读数做好准备，并由中央中央处理器(CPU、MCU)3327进行数据处理及触控判断。
图32和图33所示的两种时间特征测量法触控信号检测的区别在于：图32所示方案是手动的方法给比较器设置两个既定电位V421和V422；图33所示方案是由中央处理器给比较器设置两个既定电位V421和V422，中央处理器通过程序预置或将之前的测量结果运算后输出对应数据到数模转换电路，使其输出作为既定比较电位，对既定比较电位V421和V422的设置具有智能化的调节能力。
具体实施方式十九
与实施例十八不同，本例中触控激励源1810为正弦波信号，由于1830和1831是电容负载，正弦波的触控激励源带上电容负载后，在触控信号采样点上的波形还是正弦波，但发生了幅度和相位的变化，触控激励源1810的输出波形和触控信号采样点1841的触控信号波形如图23所示。
本实施方式对触控信号的检测方法采用相移测量法，比较不同的帧消隐时间段上触控信号采样点1841上特定相位点的相位移动，来获取触控信息。可以看出可以通过测量相位的改变来反映这个触摸电容的影响，而相位的改变也可以从测量时间间隔来反映，这个时间间隔的检测示意图亦见如图23所示，显示屏无手指触摸时，由于图18中的分布电容1830的存在，检测触控信号采样点1841上的触控信号波形相对触控激励源输出端1840的波形有相位的延迟；当手指触摸显示屏时图18所示等效电路的耦合电容1831就会产生，增大了电路的电容负载，触控信号采样点1841上的过零点与激励源之间的过零点之间的时间T500会变大，即产生进一步的相移。测量时间T500的变化就可获得触控的信息。根据触控激励源波形的不同，特定相位点对应的电位可以是零点或者是其它电位点。
实现相移测量法触控信号检测的电路结构如图34和图35所示。其触控信号检测电路结构都是由信号检测及数据采样通道、数据处理和时序控制电路组成。信号检测及数据采样通道具有缓冲器、数模转换电路或电压调节输出单元、比较器、记数器；数据处理和时序控制电路是具有数据运算能力、数据输出输入接口的中央处理器(CPU、MCU)，中央处理器具有控制软件、数据处理软件。
图34是一种相移特征测量法的触控信号检测电路结构图，3410是触控信号采样点的信号，3411是检测参考点的信号，3412是由电压调节输出单元3420产生的对应一个特定相位点时的电位；触控信号采样点的信号3410经过缓冲器3430缓冲输山，与3412这个特定相位点对应的电位进入比较器3432进行比较；触控信号采样点的信号3411经过缓冲器3431缓冲输出，与3412这个特定相位点对应的电位进入比较器3433进行比较；中央处理器(CPU、MCU)3435产生计数器3434的记数脉冲信号3440，比较器3433的输出电位作为计数器3434的启动记数信号，比较器3432的输出电位作为计数器3434的停止记数信号；计数器3434记数停止后的读数由中央处理器(CPU、MCU)3435读取，读数完毕后由中央处理器(CPU、MCU)3435送出清零信号3441清零计数器3434，为下一次读数做好准备，并由中央中央处理器(CPU、MCU)3435进行数据处理及触控判断。
图35是一种相移特征测量法的触控信号检测电路结构图，3510是触控信号采样点的信号，3511是检测参考点的信号，中央处理器(CPU、MCU)3526根据程序预设或者历史检测判断而输出相应数据到数模转换器3520，特定相位点对应的电位3512即是数模转换器3520的输出电位；触控信号采样点的信号3510经过缓冲器3521缓冲输出，与3512这个特定相位点对应的电位进入比较器3523进行比较；触控信号采样点的信号3511经过缓冲器3522缓冲输出，与3512这个特定相位点对应的电位进入比较器3524进行比较；中央处理器(CPU、MCU)3526产生计数器3525的记数脉冲信号3530，比较器3524的输出电位作为计数器3525的启动记数信号，比较器3523的输出电位作为计数器3525的停止记数信号；计数器3525记数停止后的读数由中央处理器(CPU、MCU)3526读取，读数完毕后由中央处理器(CPU、MCU)3526送出清零信号3531清零计数器3525，为下一次读数做好准备，并由中央中央处理器(CPU、MCU)3526进行数据处理及触控判断。
图34和图35所示的两种相移测量法触控信号检测的区别在于：图34所示方案是用手动的方法设定特定相位点对应的电位；图35所示方案是由中央处理器通过数模转换器来设定特定相位点对应的电位，中央处理器通过程序预设或将之前的测量结果运算后经数模转换器反馈作为特定相位点对应的电位，对特定相位点的设置具有智能化的调节能力。
本实施方式所测量的触控信号相位特征实质上也是时间特征的一种。
具体实施方式二十
图4所示的触控显示器400，时分复用显示屏电极来完成触控功能。触控显示器400以部分的或全部的N条显示屏电极线时分复用作触控感应电极线，以单通道顺序扫描的检测方式进行触控探测：触控信号检测电路具有一个触控信号检测通道或一个数据采样通道，以扫描的方式依次顺序检测N条触控感应电极线中的第一条、第二条、...、直至最后的第N条触控感应电极线，从而完成一个探测帧的全部检测过程，如图36所示。
这也是最常规和自然的触控检测方式。
具体实施方式二十一
与实施例二十不同，本例中是按某一既定的间隔i以扫描的方式检测N条触控感应电极中的第一条电极、第i+1条、第2i+1条、...、直至到最后的第N条触控感应电极线，从而完成一个探测帧的全部检测过程。
i＝2时，即间隔一条触控感应电极线的检测扫描示意图如图37所示。
具体实施方式二十二
与实施例二十一和二十二不同的是，本例是以单通道粗扫加细扫的检测方式进行触控探测：触控信号检测电路具有一个检测通道或一个数据采样通道，把触控感应电极线按每i条一区划分为几个分区，每个分区选取一条或多条触控感应电极线作为该分区触控感应电极线的触控感应代表电极一起进行触控检测，最好的方法是把每个分区里面全部的触控感应电极线并联作为一条触控感应代表电极；先按区对触控感应代表电极进行检测，确定触控动作发生的区域；再在有触控动作发生的区域里面进行细分扫描检测，获得更具体的触控信息。此方法的目的是为了节省触控检测的时间。
i＝3时，单通道粗扫加细扫的检测扫描示意图如图38所示。
具体实施方式二十三
本例以多通道顺序扫描的检测方式进行触控探测：触控信号检测电路具有多个触控信号检测通道和多个数据采样通道，把全部的触控感应电极线分为跟触控信号检测通道数目相同的组数，每一个触控信号检测通道负责一个触控感应电极组内的检测。
一种方案是各触控信号检测通道同时分别在各自组内进行顺序扫描检测，综合仝部触控信号检测通道的检测结果，获得全屏幕的触控信息。图39是三个触控信号检测通道时的扫描顺序示意图。
另一种方案是各触控信号检测通道同时分别在各自组内进行间隔扫描检测，综合全部触控信号检测通道的检测结果，获得全屏幕的触控信息。图40是三个触控信号检测通道时的扫描顺序示意图。
再一种方案是各触控信号检测通道同时分别在各自组内进行粗扫加细扫检测，综合全部触控信号检测通道的检测结果，获得全屏幕的触控信息。图41是三个触控信号检测通道时的扫描顺序示意图。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，部应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (13)
1.一种可排除触控影响显示的触控显示器，包括有源显示屏、显示驱动电路、触控电路，以及使显示屏电极既用于显示驱动又用于触控探测的显示/触控信号选通输出电路或显示/触控信号加载电路；所述触控电路具有触控激励源和触控信号检测电路；所述显示/触控信号选通输出电路使显示屏电极或与显示驱动电路连通传输显示驱动信号，或与触控电路连通传输触控信号，显示驱动和触控探测时分复用显示屏电极；所述显示/触控信号加载电路使显示屏电极同时传输显示驱动信号和触控信号，显示驱动和触控探测同时共用显示屏电极；在显示屏的一片基板上具有有源器件阵列和连接有源器件阵列的行电极组和列电极组，在显示屏的另一片基板上具有公共电极；在显示屏电极传输显示信号的时间段里面，显示驱动电路对显示屏上的行电极执行顺序扫描，显示屏上的列电极、COM电极配合输出相应的显示信号；每两个显示扫描时间段之间存在一个帧消隐时间段，这个时间段里面显示屏不执行显示驱动，对行电极扫描停止，显示驱动电路对所有的行电极均输出非选择信号，列电极、COM电极保持原来的输出态或者某预设输出信号，显示屏上部分或全部的有源器件处于截止状态；其特征在于：
在帧消隐时间段内显示屏电极传输触控信号的时段中，所施加的触控信号在各电极之间所具有的瞬时电位差，使显示屏上的有源器件保持截止状态，排除触控信号对显示的影响，所述各电极包括行电极、列电极和公共电极。
2.根据权利要求1所述的触控显示器，其特征在于：
所述使显示屏上部分的有源器件处于截止状态，是指使显示屏上与显示像素直接相连接的有源器件保持截止状态。
3.根据权利要求1所述的触控显示器，其特征在于：
所述排除触控信号对显示的影响，是在连接有源器件阵列的行电极组和列电极组各条电极线上所施加触控信号的瞬时电位差，使显示屏上全部的或部分的有源器件保持截止状态。
4.根据权利要求1所述的触控显示器，其特征在于：
所述排除触控信号对显示的影响，是在连接有源器件阵列的行电极组或列电极组中的部分电极线上和公共电极上所施加触控信号的瞬时电位差，使连接该部分电极线的有源器件保持截止状态。
5.根据权利要求1所述的触控显示器，其特征在于：
所述显示屏基板上的有源器件阵列是TFT阵列，行列电极线分别连接TFT的栅极和源极、或分别连接TFT的栅极和漏极，在连接TFT阵列的行电极组和列电极组各条电极线上所施加触控信号的瞬时电位差，使显示屏上全部的或部分的TFT保持截止状态。
6.根据权利要求1所述的触控显示器，其特征在于：
所述显示屏基板上的有源器件阵列是TFT阵列，行列电极线分别连接TFT的栅极和源极、或分别连接TFT的栅极和漏极，在行电极线或列电极线中连接TFT栅极的电极线上和公共电极上所施加触控信号的瞬时电位差，使显示屏上全部的或部分的有源器件保持截止状态。
7.根据权利要求1或6所述的触控显示器，其特征在于：
所述施加触控信号的各电极之间的触控信号关系，是保持这些电极间电位差的平均值不变，使显示效果不发生可感知的变化。
8.根据权利要求1所述的触控显示器，其特征在于：
在显示屏电极传输触控信号的一个时段内，不同电极组之间触控信号的电位差具有保持恒定的时段。
9.根据权利要求1所述的触控显示器，其特征在于：
在显示屏电极传输触控信号的各个时段间，不同电极组之间触控信号的电位差保持不变。
10.根据权利要求1所述的触控显示器，其特征在于：
所述在行列电极组上或公共电极上施加的触控信号，是交流信号，或是交流信号和直流信号的混合信号。
11.根据权利要求10所述的触控显示器，其特征在于：
所述触控信号中的交流信号成份的波形是方波、正弦波、三角波、锯齿波等交流波形中的一种。
12.根据权利要求10所述的触控显示器，其特征在于：
所述触控信号中的交流信号成份的频率是在10kHz或10kHz以上。
13.根据权利要求1所述的触控显示器，其特征在于：
所述有源显示屏是薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)或其他有源液晶显示屏、有源有机发光二极管显示屏、有源纳米碳管显示屏中的一种。
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