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CN103440072A - 触摸点定位检测电路、光学式触摸屏及显示装置 - Google Patents

触摸点定位检测电路、光学式触摸屏及显示装置 Download PDF

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CN103440072A CN2013103318115A CN201310331811A CN103440072A CN 103440072 A CN103440072 A CN 103440072A CN 2013103318115 A CN2013103318115 A CN 2013103318115A CN 201310331811 A CN201310331811 A CN 201310331811A CN 103440072 A CN103440072 A CN 103440072A
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王国磊
胡明
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Abstract

本发明公开了一种触摸点定位检测电路、光学式触摸屏及显示装置,用以提高触摸屏的触控精度。所述检测电路包括用于感应触摸并生成触摸信号的光学触控子电路、与所述光学触控子电路相连的用于将所述触摸信号放大的放大子电路、与所述放大子电路相连的用于输出所述触摸信号的输出子电路,以及与所述输出子电路相连的根据所述输出的触摸信号确定触摸点位置的探测子电路。

Description

触摸点定位检测电路、光学式触摸屏及显示装置
技术领域
本发明涉及触摸显示技术领域,尤其涉及一种触摸点定位检测电路、光学式触摸屏及显示装置。
背景技术
内嵌式触摸屏(In cell Touch Panel)是一种触摸驱动电极和触摸感应电极集成在显示屏中可实现触控和图像显示功能的装置。内嵌式触摸屏按照功能分类包括电容式、电阻式和光学式等。
由于电容式和光学式的触摸屏可以实现多点触控而备受关注。电容式触摸屏利用人体电场改变触摸屏中的投射电场的大小,通过检测触摸点电流或电压的变化量确定触摸点的位置。光学式触摸屏通过检测触摸屏表面光的强弱引起电流或电压值的变化量确定触摸点位置。
内嵌式触摸屏的触摸驱动电极和触摸感应电极集成在显示屏中,例如集成在彩膜基板和/或阵列基板中。当触摸驱动电极和触摸感应电极设置在阵列基板中或者设置在距离内嵌式触摸屏的出光侧表面较远的结构中时,电容式触摸屏的触控效果较差。由于触摸屏较长距离内的操作控制的需求,内嵌式光学触摸屏(In-cell Optical Touch Panel)相对其他的触摸方式,能够实现具有触控效果更好、结构更薄、更轻,以及成本更低的目的。因此,盒内光学触摸屏越来越受到广泛重视。
如图1所示,现有内嵌式光学式触摸屏触摸点定位检测电路包括:光学触控子电路100和输出探测子电路200;光学触控子电路100包括对光线非常敏感的开关晶体管(Photo TFT),电容C1,以及用于控制信号输出的开关开关晶体管(Readout TFT)。其中,Photo TFT的栅极与源极均连接到偏置电压线(Bias)线;电容C1的一端连接到偏置电压线(Bias)线,另一端连接至Readout TFT的源极(对应图1中的节点A);Readout TFT的栅极连接到显示屏中的栅线(栅线(n-1)),漏极连接到信号输出线(Readout Line)。
所述Photo TFT和Readout TFT为n型晶体管,栅极在高电平作用下TFT开启,栅极在低电平作用下TFT关闭。
图1所示的电路的工作原理如下:当Bias线为高电平时,Photo TFT开启,节点A被充电至高电平;然后,Bias线电压由高电平变为低电平,当Select(n-1)变为高电平时,Readout TFT开启,其将节点A处的电荷通过Readout Line传输给输出探测子电路200。如果触摸屏没有较强的光照射时,Photo TFT关断,这时当Readout TFT开启时,输出探测子电路200将探测到所述高电平对应的电压值,如果触摸屏有较强的光照射时,Photo TFT开启,由于此时Bias线电压为低电平,经由Photo TFT对节点A进行放电,节点A电压值放电至低电平。故当Readout TFT开启时,这时输出探测子电路200将探测到与所述低电平对应的电压值,比较光照前后电压值的变化量确定触摸屏有、无光触摸Opticaltouch的发生,确定触摸点的位置。
图1所示的内嵌式光学式触摸屏触摸点定位检测电路确定触摸点的位置存在以下不足:当有光学式触摸信号使得Photo TFT开启时,对节点A的放电能力不强,因此由探测子电路探测到的电压值在有Optical touch和无Optical touch两种情况下的电压值变化不明显,探测子电路探测触摸点的精度不高,触摸点定位的精度不高。
发明内容
本发明实施例提供一种触摸点定位检测电路、光学式触摸屏及显示装置,用以提高光学式触摸屏触摸点定位的精度。
本发明实施例提供的一种触摸点定位检测电路,包括用于感应触摸并生成触摸信号的光学触控子电路、与所述光学触控子电路相连的用于将所述触摸信号放大的放大子电路、与所述放大子电路相连的用于输出所述触摸信号的输出子电路,以及与所述输出子电路相连的根据所述输出的触摸信号确定触摸点位置的探测子电路。
较佳地,所述光学触控子电路包括:第一开关晶体管、电容和感光电容;
其中,所述第一开关晶体管的栅极和源极与第一参考电压源相连,漏极与所述电容的一端相连;电容的另一端与所述感光电容的一端相连,感光电容的另一端与第二参考电压源相连;所述放大子电路与所述电容连接第一开关晶体管的一端相连。
较佳地,所述放大子电路包括第二开关晶体管、第三开关晶体管,以及放大晶体管;
其中,所述第二开关晶体管的栅极与所述电容连接第一开关晶体管的一端相连,所述第三开关晶体管的栅极与所述电容连接光感电容的一端相连;所述第二开关晶体管的漏极与所述第三开关晶体管的漏极相连;所述第二开关晶体管的源极与高电平电压源相连,所述第三开关晶体管的源极与低电平电压源相连;所述放大晶体管的栅极与所述第二开关晶体管的漏极相连,所述放大晶体管的漏极与输出子电路相连,所述放大晶体管的源极与高电平供电电压源相连。
较佳地,所述输出子电路包括第四开关晶体管和触摸驱动电极线,所述第四开关晶体管的栅极与所述触摸驱动电极线相连,所述第四开关晶体管的源极与所述放大晶体管的漏极相连,所述第四开关晶体管的漏极与所述探测子电路相连。
较佳地,所述探测子电路包括:放大器、跨接在该放大器的反向输入端与输出端的电容,以及跨接在该放大器的反向输入端与输出端的开关,所述晶体管的漏极与所述放大器的反向输入端相连。
较佳地,所述触摸驱动电极线分时间驱动,在触控阶段用作触摸驱动电极线,在图像显示阶段用作栅线。
较佳地,所述第一参考电压源为高电平供电电压源,所述第二参考电压源为低电平供电电压源。
较佳地,所述第一开关晶体管、第二开关晶体管、第三开关晶体管、第四开关晶体管和放大晶体管为n型晶体管。
本发明实施例提供一种光学式触摸屏,包括上述检测电路。
本发明实施例还提供一种显示装置,包括上述光学式触摸屏。
本发明实施例提供的触摸点定位检测电路,在光学触控子电路中设置相互串联的电容Cf和光感电容Cs,串联的电容Cf和光感电容Cs具有分压作用。光感电容Cs对光照非常敏感,在光的照射下电容值迅速增加,在无关的照射下,电容值迅速降低。通过改变光感电容Cs的电容值,改变电容Cf两端的电压,从而改变输出到探测子电路的电压值。光感电容Cs在光照前后改变量非常大,因此,探测子电路在光照前后探测到的信号变化量也较大,有效提高了触摸点定位的精度。
附图说明
图1为现有技术触摸屏触摸点定位检测电路结构示意图;
图2为本发明实施例提供的触摸屏触摸点定位检测电路结构示意图之一;
图3为图2所示检测电路在没有触摸和有触摸发生时电容Cf两端的电压示意图;
图4为本发明实施例提供的触摸屏触摸点定位检测电路结构示意图之二;
图5为本发明实施例提供的探测子电路在光照前和光照后输出点电压Vout与探测时间time的关系曲线图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种触摸点定位检测电路、光学式触摸屏及显示装置,用以提高光学式触摸屏触摸点定位的精度。
光感电容是一种在对光非常敏感的电容,在光的照射下电容值迅速增加,在无关的照射下,电容值迅速降低,且在有光和无光照射下光感电容的电容值变化较大。
本发明实施例提供的触摸点定位检测电路光学触控子电路通过相互串联的电容Cf和光感电容Cs控制与光学触控子电路相连的放大子电路中的放大晶体管Tamp的栅极电压,实现光照触摸显示屏前后,输出探测子电路检测到的信号变化量较大,触摸点定位的精度更高。
本发明是相对于现有触控精度较低的光学式触摸屏提出的,该触摸屏为内嵌式触摸屏。
本发明实施例通过在显示屏中内嵌用于实现触摸功能的光学触控子电路,以及内嵌实现触摸功能的触摸驱动电极线和触摸感应电极线,实现一种结构简单,触摸点定位的精度较高的光学式触摸屏。
以下通过附图具体说明本发明实施例提供的技术方案。
本发明实施例提供的触摸屏触摸点定位检测电路可以内嵌于液晶显示屏(Liquid Crystal Display,LCD)中,或内嵌在有机发光显示屏(Organic LightEmitting Diode,OLED)中。且触摸屏中的触摸驱动电极线可以为独立于栅线、数据线、公共电极线等的单独设置的电极线,也可以是栅线,数据线、公共电极线其中之一。
以下将以触摸驱动电极线为栅线为例对本发明进行详细说明。
如图2所示,本发明实施例提供的触摸点定位检测电路包括:
用于感应触摸并生成触控信号的光学触控子电路1,该触控信号为因光照而生成的触控信号;
用于放大所述触控信号的放大子电路2;
用于将所述放大后的触控信号输出的输出子电路3;
用于根据所述输出的触控信号探测触摸点的探测子电路4。
较佳地,光学触控子电路1具体包括:
第一开关晶体管T1、电容Cf和光感电容Cs;
电容Cf的两端分别为a端和b端;
其中,第一开关晶体管T1的栅极和源极与第一参考电压源V参考1相连,漏极与电容Cf的一端(b端)相连;电容Cf的另一端(a端)与感光电容Cs的一端相连,感光电容Cs的另一端与第二参考电压源V参考2相连;放大子电路2与电容Cf连接第一开关晶体管T1的一端相连。
本发明所述电容Cf可以为固定电容或可变电容。
在具体实施过程中,可以通过光触控笔或激光笔的方式实现触摸,光学触控子电路1感应触摸并生成触控信号。光触控笔或激光笔可以实现远距离操作实现触摸的功能。
在具体实施过程中,第一参考电压源V参考1和第二参考电压源V参考2分别可以但不限于为图2所示的第一偏置电压线Bias1和第二偏置电压线Bias2提供的偏置电压VBias1和VBias2
需要说明的是,第一开关晶体管T1的源极和栅极同时与所述第一参考电压源V参考1相连为一种较佳的实施例,这种连接方式可以简化电路结构。第一开关晶体管T1的源极和栅极也可以分别与不同的参考电压源相连,例如,第一开关晶体管T1的栅极与第一参考电压源V参考1相连,栅极与第三参考电压源V参考3相连。
电容Cf的b端电压对应节点电压Vb,a端对应节点电压Va
图2中所示的第一开关晶体管T1可以为n型晶体管或p型晶体管。以下将以n型晶体管为例,说明上述光学触控子电路的工作过程。
当触摸屏上无光学触摸信号时,光感电容Cs的电容值相对较小,设其电容值为Cmin,当触摸屏上有光学触摸信号时,光感电容Cs的电容值相对较大,设其电容值为Cmix
当第一偏置电压线Bias1提供高电平V1时,第二偏置电压线Bias2提供低电压V0时,设V0=0V;
第一开关晶体管T1开启,节点b被充电至接近高电平V1,串联的电容Cf和光感电容Cs具有分压作用,节点a的电压Va如公式(1)所示:
Va=Cf*V1/(Cf+Cs)   (1)
光感电容Cs的电容值随有无光照的变化而变化,选择合适的光感电容Cs使其在预设强度的光照时Cf≈Cmix,在无光照射时Cf>>Cmix
当所述触摸点无光照时,Va1=Cf*V1/(Cf+Cmin);Cf>>Cmix,Va1≈V1;光感电容Cs几乎没有分压。
当触摸屏某一触摸点有光照时,Va2=Cf*V1/(Cf+Cmix);Va2≈V1/2。Cs两端的电压值为V1/2;
光照前后,b节点的电压值Vb1≈V1;Vb2≈V1
如图3所示,当触摸屏上无光学触摸信号时,Va和Vb点的电压分别如Va1和Vb1所示;当触摸屏上有光学触摸信号时,Va和Vb的电压分别如Va2和Vb2所示。由此可见,当触摸屏上有光学触摸信号时,Va节点电压极大地降低,Vb点电压几乎不变,因此当触摸屏上有光学触摸信号时Va和Vb的电压差相比较没有光学触摸信号时增大了许多。
输出子电路和探测子电路的输出电压Vout与Va和Vb有关。触摸屏上有光学触摸信号前后,Va值变化越大,Vout也变化越大,检测触摸点的位置更加精确。
本发明光感电容相比较电感式电容的灵敏度高,当触摸驱动电极和触摸感应电极设置在显示屏中距离触摸屏的表面较远的位置时,当触摸屏上有光学触摸信号时,光感电容能够非常灵敏地检测到有光学触摸信号的发生,精确检测光触摸点的位置。
此外,光感电容Cs的一端与第二偏置电压线Bias2相连,第一开关晶体管T1的源极与第一偏置电压线Bias1相连,可以控制第二偏置电压线Bias2提供的电压V0远小于第一偏置电压线Bias1提供的电压V1,使得触摸屏上有光学触摸信号前后,Va值变化越大,Vout也变化越大,检测触摸点的位置更加精确。
以下将具体介绍本发明实施例提供的放大子电路、输出子电路和探测子电路的具体结构。
参见图4,放大子电路2为二级放大子电路,该放大子电路2包括:放大晶体管Tamp,以及第二开关晶体管T2和第三开关晶体管T3。其中,第二开关晶体管T2的栅极与电容Cf的b端相连,第三开关晶体管T3的栅极与电容Cf的a端相连;第二开关晶体管T2的漏极与第三开关晶体管T3漏极相连,第二开关晶体管T2的源极连接至高电平电压源,对应电压Vgh,第三开关晶体管T3的源极连接至低电平电压源,对应电压为Vgl。放大晶体管Tamp的栅极连接在第二开关晶体管T2和第三开关晶体管T3之间。当触摸屏上有光学触摸信号时,Va极大地降低,与Va相连的第三开关晶体管T3几乎处于关断状态,而Vb的增大更进一步的增大了第二开关晶体管T2的开启能力,此时相对于触摸屏上没有光学触摸信号发生时,放大晶体管Tamp有更大的栅极偏压。
参见图4,输出子电路3包括第四开关晶体管T4和触摸驱动电极线(对应图4中的栅线Select(n-1))。第四开关晶体管T4的栅极与触摸驱动电极线相连,源极与放大晶体管Tamp的漏极相连,漏极与探测子电路4的输入端相连。
需要说明的是,本发明实施例提供的触摸驱动电极线可以为独立于栅线、数据线等的电极线,或者为与栅线共用的电极线,即栅线分时间驱动,在触控阶段用作触摸驱动电极线,在图像显示阶段用作栅线。
以下以栅线在触控阶段作为触摸驱动电极线为例说明。
参见图4,探测子电路4包括放大器OP,跨接在OP反向输入端与输出端的电容C0,以及跨接在OP反向输入端与输出端的开关SW构成;触摸驱动电极线Select(n-1)(即第n-1条栅线)与所述反向输入端连接。
如图4所示,当触摸驱动电极线Select(n-1)为高电平时,在触控信号探测时间内触摸屏上有光学触摸信号发生前后,放大晶体管Tamp输出的电流经由输出子电路3流向探测子电路4变化量较大,探测子电路4输出的电压Vout变化量也较大,触摸屏的触控精度较高。例如,在触摸屏上有光学触摸信号时,探测子电路4输出的电压Vout分别为Vout1(触摸屏上有光学触摸信号前)和Vout2(触摸屏上有光学触摸信号后),Vout与探测时间time的关系曲线如图5所示。
需要说明的是,放大子电路的结构不限于为图4所示的结构,例如放大子电路也可以为一级放大子电路,具体包括:放大晶体管Tamp,该放大晶体管Tamp的栅极与电容Cf的a端相连,该放大晶体管Tamp的源极与高电平供电电压源相连,高电平供电电压为VDD,漏极与输出子电路相连。
发明实施例提供的各晶体管,例如所述第一开关晶体管、第二开关晶体管、第三开关晶体管、第四开关晶体管和放大晶体管为n型晶体管,晶体管的栅极在高电平下开启,低电平下关闭。
本发明实施例提供的晶体管可以是开关晶体管也可以是其他类型的晶体管。
本发明仅是以栅线作为触摸驱动电极线为例说明。本发明实施例提供的触摸驱动电极线为其他功能电极线时,各晶体管不限于为n型晶体管,也可以是p型晶体管。
本发明实施例提供一种光学式触摸屏,该触摸屏为内嵌式触摸屏,包括多个本发明上述实施例提供的触摸点定位检测电路。触摸点定位检测电路在触摸屏内的设置个数,相互之间的距离类似现有技术,这里不再赘述。
本发明实施例还提供一种显示装置,包括上述光学式触摸屏,该显示装置可以为具有触摸功能的液晶显示面板、液晶显示器、有机电致发光显示OLED面板、OLED显示器等。
综上所述,本发明实施例提供一种光学式触摸屏、触摸点定位检测电路和显示装置,通过相互串联连接的电容Cf和光感电容Cs控制与光学触控子电路相连的放大子电路中的放大晶体管Tamp的栅极电压,实现光照触摸显示屏前后,输出探测子电路检测到的信号变化量较大,触摸点定位的精度更高。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种触摸点定位检测电路,其特征在于,包括:用于感应触摸并生成触摸信号的光学触控子电路、与所述光学触控子电路相连的用于将所述触摸信号放大的放大子电路、与所述放大子电路相连的用于输出所述触摸信号的输出子电路,以及与所述输出子电路相连的根据所述输出的触摸信号确定触摸点位置的探测子电路。
2.根据权利要求1所述的检测电路,其特征在于,所述光学触控子电路包括:第一开关晶体管、电容和感光电容;
其中,所述第一开关晶体管的栅极和源极与第一参考电压源相连,漏极与所述电容的一端相连;电容的另一端与所述感光电容的一端相连,感光电容的另一端与第二参考电压源相连;所述放大子电路与所述电容连接第一开关晶体管的一端相连。
3.根据权利要求1所述的检测电路,其特征在于,所述放大子电路包括第二开关晶体管、第三开关晶体管,以及放大晶体管;
其中,所述第二开关晶体管的栅极与所述电容连接第一开关晶体管的一端相连,所述第三开关晶体管的栅极与所述电容连接光感电容的一端相连;所述第二开关晶体管的漏极与所述第三开关晶体管的漏极相连;所述第二开关晶体管的源极与高电平电压源相连,所述第三开关晶体管的源极与低电平电压源相连;所述放大晶体管的栅极与所述第二开关晶体管的漏极相连,所述放大晶体管的漏极与输出子电路相连,所述放大晶体管的源极与高电平供电电压源相连。
4.根据权利要求3所述的检测电路,其特征在于,所述输出子电路包括第四开关晶体管和触摸驱动电极线,所述第四开关晶体管的栅极与所述触摸驱动电极线相连,所述第四开关晶体管的源极与所述放大晶体管的漏极相连,所述第四开关晶体管的漏极与所述探测子电路相连。
5.根据权利要求4所述的检测电路,其特征在于,所述探测子电路包括:放大器、跨接在该放大器的反向输入端与输出端的电容,以及跨接在该放大器的反向输入端与输出端的开关,所述晶体管的漏极与所述放大器的反向输入端相连。
6.根据权利要求4所述的检测电路,其特征在于,所述触摸驱动电极线分时间驱动,在触控阶段用作触摸驱动电极线,在图像显示阶段用作栅线。
7.根据权利要求2所述的检测电路,其特征在于,所述第一参考电压源为高电平供电电压源,所述第二参考电压源为低电平供电电压源。
8.根据权利要求4所述的检测电路,其特征在于,所述第一开关晶体管、第二开关晶体管、第三开关晶体管、第四开关晶体管和放大晶体管为n型晶体管。
9.一种光学式触摸屏,其特征在于,包括权利要求1-8任一权项所述的检测电路。
10.一种显示装置,其特征在于,包括权利要求9所述的光学式触摸屏。
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