CN110851018A - 触控结构、触控方法及触控显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种触控结构，包括：基板；至少一个触控单元，设置于基板上，每一触控单元包括至少两个触控电极；驱动器，设置于基板上，与各个触控电极电连接，用于输出触控驱动信号以驱动各个触控电极并根据各个触控电极上的触控感应信号识别触控操作；以及多条连接线，每条连接线分别与一触控电极及驱动器电连接；驱动器还用于根据触控感应信号控制触控结构分时工作于第一触控模式及第二触控模式，触控结构工作于第一触控模式时，各个触控电极相互并联以独立接收驱动器输出的触控驱动信号；触控结构工作于第二触控模式时，每一触控单元中的各个触控电极相互串联以共同接收驱动器输出的触控驱动信号。本发明还提供一种触控显示装置及触控方法。

Description

触控结构、触控方法及触控显示装置

技术领域

本发明涉及触控技术领域，尤其涉及一种触控结构、应用于该触控结构的触控方法及包括该触控结构的触控显示装置。

背景技术

触控面板作为一种操作便捷的供人机交互的装置已经被广泛应用于各种智能设备，其中，常见的触控模式包括坐标触控及近场手势感应两种。

触控面板通常包括多个触控电极，当手指触控在触控面板上时，通过所述多个触控电极上的电信号可获取当前时刻手指的触控坐标，此为坐标触控；而近场手势感应则无需手指直接接触触控面板，触控面板可感测距离其一定距离的手指的手势。上述两种触控模式中，坐标触控模式下，单个触控电极面积越小则触控的坐标精度越高；而在近场手势感应模式下，由于手指距离触控电极较远导致感应信号较弱，则需增大触控电极面积以增强感应信号。由于上述两种触控模式下对触控电极面积的要求是完全相反的，同一触控面板往往仅能实现一种触控模式。

在一些触控面板中，同一触控面板可工作于两种触控模式，但，上述两种触控模式的切换通过按钮手动实现切换，导致操作较为繁琐。

发明内容

本发明一方面提供一种触控结构，包括：

基板；

至少一个触控单元，设置于所述基板上，每一触控单元包括至少两个触控电极；

驱动器，设置于所述基板上，与各个触控电极电连接，用于输出触控驱动信号以驱动各个触控电极并根据各个触控电极上的触控感应信号识别触控操作；以及

多条连接线，设置于所述基板上，每条连接线分别与一触控电极及所述驱动器电连接；

所述驱动器还用于根据所述触控感应信号控制所述触控结构分时工作于第一触控模式及第二触控模式，所述触控结构工作于所述第一触控模式时，各个触控电极相互并联以独立接收所述驱动器输出的所述触控驱动信号；所述触控结构工作于所述第二触控模式时，每一触控单元中的各个触控电极相互串联以共同接收所述驱动器输出的所述触控驱动信号。

本发明另一方面提供一种触控显示装置，包括：

如上述的触控结构，用于识别触控操作；以及

显示面板，用于根据所述触控操作进行图像显示。

本发明另一方面提供一种触控方法，应用于如上述的触控结构；所述触控方法包括如下步骤：

输出触控驱动信号至各个触控电极；

获取各个触控电极上的触控感应信号，根据所述触控感应信号设置所述触控结构工作于第一触控模式或第二触控模式；

在所述第一触控模式或所述第二触控模式下，根据所述触控感应信号识别触控操作。

本发明实施例提供的触控结构，通过驱动器获取触控感测信号，并根据所述触控感测信号控制触控结构分时工作于第一触控模式及第二触控模式，有利于在不改变各个触控电极的结构的基础上，实现同时满足于第一触控模式及第二触控模式对触控电极的面积的需求。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的触控显示装置的模块结构示意图。

图2为图1中触控结构的平面结构示意图。

图3为图2中触控结构的局部放大结构示意图。

图4为图2中触控结构在第二触控模式下时可感应的一手势示意图。

图5为图2中触控结构在第二触控模式下时可感应的另一手势示意图。

图6为图2中触控结构在第二触控模式下时可感应的又一手势示意图。

图7为本发明实施例一提供的触控方法的流程示意图。

图8为图7中触控方法的细化流程示意图。

图9为图8中触控方法的细化流程示意图。

图10为本发明实施例二提供的触控结构的平面结构示意图。

主要元件符号说明

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施模式

实施例一

请参阅图1，本实施例提供的触控显示装置10，包括触控结构20、显示面板30及盖板40。其中，本实施例中，触控结构20作为独立于显示面板30的结构与显示面板30层叠设置，盖板40盖设于触控结构20远离显示面板30的一侧。于其他实施例中，触控结构20可内嵌于显示面板30中，本发明实施例不对触控结构20与显示面板30的架构作限定。触控结构20用于识别用户对触控结构20的触控操作，显示面板30用于根据所述触控操作进行图像显示，盖板40的表面41既用于展示显示面板30显示的图像，又用于接收用户的触控操作。本实施例中，用户的触控操作包括以下两种：用户直接以手指接触盖板40的表面41进行坐标触控；或者，用于手指保持悬空状态作出手势(滑动、转圈等)，并不需与盖板40接触也可被感应，也称为隔空触控(floating touch)。本实施例提供的触控显示装置10，可为例如触控显示器、智能手机、平板电脑、智能电器等同时具备触控功能和显示功能的设备。

请参阅图2，本实施例提供的触控结构20包括基板21、设置于基板21上的至少一个触控单元22、驱动器23及多条连接线24。每一触控单元22中皆包括至少两个触控电极221，且各个触控单元22中包括的触控电极221的数量可相等、可部分相等也可都不相等，每条连接线24两端分别电连接一触控电极221及驱动器23，驱动器23通过所述多条连接线24输出触控驱动信号至各个触控电极221并通过所述多条连接线接24接收各个触控电极221上的触控感应信号以识别用户的触控操作。

基板21为玻璃基板或透明薄膜。触控电极221为透明导电材料，例如为氧化铟锡。请继续参阅图2，本实施例中，触控电极221为形状大小相同的矩形，基板21上所有的触控单元22呈阵列式排布，且基板21上所有的触控电极221也呈阵列式排布。本实施例中，触控结构20为自容式触控结构。

请一并参阅图2及图3，本实施例中，连接同一触控单元22中的触控电极221的各条连接线24中，每相邻的两条连接线之间皆电连接有一第一开关元件25。以图2中所示触控结构20为例，一触控单元22包括触控电极2211、2212、2213及2214，其中，触控电极2211电连接连接线241，触控电极2212电连接连接线242，触控电极2213电连接连接线243，触控电极2214电连接连接线244，电连接线241、242、243及244在图2所示方向上，从左至右依次排列，则，电连接线241和电连接线242之间设置有一第一开关元件251，电连接线242和电连接线243之间设置有一第一开关元件252，电连接线243和电连接线244之间设置有一第一开关元件253。本实施例中，第一开关元件251、252及253皆为三极管，三极管的栅极g连接驱动器23，源极s及漏极d分别电连接一连接线24，例如，三极管251的源极s电连接连接线241，漏极d电连接连接线242。于其他实施例中，第一开关元件25还可选自场效应管等三端元件，连接方式与三极管的连接方式类似的，控制端连接驱动器23，其余两端分别电连接一连接线24。

请继续参阅图2，根据三极管的工作特性，当施加于三极管栅极的电压大于所述三极管的门槛电压(由所述三极管本身的硬件参数决定)时，所述三极管的源极和漏极之间导通。本实施例中，第一开关元件25的栅极g连接驱动器23，驱动器23输出至第一开关元件25的栅极g的电压小于第一开关元件25的门槛电压时，第一开关元件25的源极s和漏极d之间处于开路状态，则分别连接于第一开关元件25源极s和漏极d的两条电连接线24相互并联，各自连接至驱动器23，进一步的，所述两条电连接线24所分别电连接的触控电极221也相互并联。驱动器23输出至第一开关元件25的栅极g的电压大于等于第一开关元件25的门槛电压时，第一开关元件25的源极s和漏极d导通，则分别连接于第一开关元件25源极s和漏极d的两条电连接线24被串联，进一步的，所述两条电连接线24所分别电连接的触控电极221被串联起来。因此，本实施例中，通过控制驱动器23输出至第一开关元件25的栅极g的电压，可控制各个第一开关元件25处于导通状态或开路状态，从而控制每一触控单元22中的各个触控电极221的电连接关系为串联或并联。

请一并参阅图1及图2，本实施例中，触控结构20分时工作于第一触控模式和第二触控模式，第一触控模式下，触控结构20用于进行接触式的坐标触控，也即用于获取用户手指在触控结构20上的触控坐标，第二触控模式下，触控结构20用于进行近场手势感应，也即用于感应用户手指在触控结构20附近所作的特定手势而不直接触摸盖板40。当触控结构20工作于第一触控模式时，各个第一开关元件25保持开路，则，各个触控单元22中的触控电极221为并联关系，基板21上的每个触控电极221分别独立地接收驱动器23输出的触控驱动信号，并分别独立地回传触控感应信号至驱动器23；而当触控结构20工作于第二触控模式时，各个第一开关元件25保持导通，则，每一触控单元22中的各个触控电极221相互串联，同一触控单元22中的所有触控电极221共同接收驱动器23输出的触控驱动信号，并共同回传触控感应信号至驱动器23。也即，通过控制驱动器23输出至各个开关元件25的栅极g的电压值，控制各个开关元件25处于开路状态或导通状态，从而控制每一触控单元22中的各个触控电极221的电连接关系为并联或串联，进一步控制触控结构20工作于第一触控模式或第二触控模式。

本实施例中，在第一触控模式下，驱动器23向各个触控电极221输出的触控驱动信号的幅值是相同的，在第二触控模式下，驱动器23向各个触控单元22输出的触控驱动信号的幅值大于第一触控模式下驱动器23向各个触控电极221输出的触控驱动信号的幅值，且为第一触控模式下驱动器23向各个触控电极221输出的触控驱动信号的幅值的整数倍，具体倍数为触控单元22中触控电极221的个数。例如，本实施例中，在第一触控模式下，驱动器23向各个触控电极221输出的触控驱动信号为5毫安，每个触控单元22中包括四个触控电极221，则在第二触控模式下，驱动器23输出至每个触控单元22的触控驱动信号皆为5毫安的4倍，为20毫安。

请继续一并参阅图1及图3，在第一触控模式下，由于用户采用手指直接触摸盖板40，需要获知手指的具体触控坐标，则，触控电极221的面积越小，便可使得触控坐标越精准；而在第二触控模式下，由于用户手指为悬空状态，其与触控电极221距离较远，因此产生的触控感应信号的幅值相较于第一触控模式下要小，为了增大所述触控感应信号的幅值，本实施例中，将每一触控单元22中的各个触控电极221串联起来，从而使得每个触控单元22整体可被等效为一个触控电极块220，所述触控电极块的面积为所述触控单元22中各个触控电极221的面积之和，因此，在第二触控模式下，基板21上的至少一个触控单元22等效为至少一个触控电极块220。所述触控电极块220的面积明显大于一个触控电极221的面积(为触控电极221面积的整数倍)，则每个触控电极块220与用户手指产生的触控感应信号可被有效放大，有利于避免近场手势感应时产生的触控感应信号太小而不被驱动器23识别的问题，使得触控结构20既可通过面积较小的触控电极221实现坐标触控，又可通过面积较大的触控电极块220实现近场手势感应。

图4～图6其展示了手指做出的手势的示例，加粗箭头轨迹为手指运动轨迹，箭头方向指示手指运动方向。触控结构20可通过各个触控电极块220对图4～图6中所示手势进行感应，从而根据不同的手势启动不同的功能。

本实施例提供的触控结构20，通过控制驱动器23输出至各个第一开关元件25的栅极g的电压，控制各个第一开关元件25的源极s和漏极d之间开路或导通，从而控制每一触控单元22中的各个触控电极221的电连接关系为并联或串联，进一步控制触控结构20工作于第一触控模式或第二触控模式，有利于在不改变各个触控电极221的结构的基础上，使得触控结构20可同时满足第一触控模式及第二触控模式两种触控模式下对触控电极面积的不同需求。并且，上述两种触控模式的相互切换的过程也无需用户手动执行，而通过控制驱动器23输出至各个第一开关元件25的栅极g的电压来实现。

进一步的，本实施例中，无论是在第一触控模式还是在第二触控模式下，对应各个触控电极221都会有噪音存在，噪音的波形分时为正值和负值(但并不一定规律地呈周期性地正负交替)。在第二触控模式下，每一触控单元22被作为一触控电极块220，则每一触控单元22对应的噪音为所述触控单元22中各个触控电极221对应的噪音的叠加，如前述的，噪音的波形分时为正值和负值，而触控单元22中各个触控电极221上的噪音正值和负值的分配规律并不一定一致(事实上，大多数情况都是不一致的)，因此触控单元22中各个触控电极221上噪音叠加时会存在正负值相抵消的情况，因此，一个触控单元22对应的叠加后的噪音相较于该触控单元22中各个触控电极221未串联时的噪音总和通常要小。因此本实施例提供的触控结构20，在第二触控模式下还有利于提高信噪比(信号值与噪音值的比值)，有利于提高触控精准度。

以下将对驱动器23的工作过程进行详细描述，请参阅图7，本发明实施例还提供一种触控方法，应用于如上述的触控结构20中，所述触控方法包括如下步骤：

步骤S1，输出触控驱动信号至各个触控电极；

步骤S2，获取各个触控电极上的触控感应信号，根据所述触控感应信号设置所述触控结构工作于第一触控模式或第二触控模式；

步骤S3，在所述第一触控模式或所述第二触控模式下，根据所述触控感应信号识别触控操作。

请一并参阅图2及图7，触控结构20处于工作状态时，步骤S1中，驱动器23输出触控驱动信号至各个触控电极221，若当前时刻存在手指触控，则在手指的触控位置的触控电极221会产生触控感应信号，步骤S2中，驱动器23接收所述触控感应信号，并根据所述触控感应信号控制触控结构20工作于第一触控模式或第二触控模式。

请参阅图8，本实施例中，步骤S2具体包括：

步骤S21，获取各个触控电极上的触控感应信号，判断所述触控感应信号幅值是否大于等于一预设值；

若判断为是，则执行步骤S22，设置所述触控结构工作于第一触控模式；

若判断为否，则执行步骤S23，设置所述触控结构工作于第二触控模式。

如上述的，第一触控模式为坐标触控，第二触控模式为近场手势感应，当进行坐标触控时，手指直接接触盖板40的表面41，所产生的触控感应信号较强，而进行近场手势感应时，手指悬空不接触盖板40，产生的感应信号较弱，并且，两种触控模式下产生的感应信号的强弱相差较大，在近场手势感应的模式下，将手指逐渐靠近盖板40的表面41，在触摸盖板40的表面41的一瞬间，触控感应信号会突变增强。

因此本实施例中，步骤S21中，设置一预设值，驱动器23可通过比较触控感应信号与所述预设值的大小来判断此时用户采用的是坐标触控还是近场手势感应。如上述的，坐标触控时产生的触控感测信号强于近场手势感应时产生的触控感应信号，因此若步骤S21中判断触控感测信号大于等于所述预设值，在步骤S22中，则判断此时用户采用的为坐标触控，则驱动器23设置触控结构20工作于第一触控模式；若步骤S21中判断触控感测信号小于所述预设值，再步骤S23中，则判断此时用户采用的为近场手势感应，则驱动器23设置触控结构20工作于第二触控模式。

请参阅图9，所述步骤S23具体包括：

输出模式控制信号至每一触控单元，控制每一触控单元中的各个触控电极相互串联，使得所述触控结构工作于所述第二触控模式。

请一并参阅图2及图9，若判断触控感测信号小于所述预设值，驱动器23输出模式控制信号至每一触控单元22，本实施例中，驱动器23输出模式控制信号至每一触控单元22中各个触控电极221所电连接的连接线24之间的第一开关元件25的栅极g，以控制各个第一开关元件25处于导通状态，则每一触控单元22中各个触控电极221处于相互串联，触控结构20处于第二触控模式。

本发明实施例提供的触控方法，驱动器23根据接收到的触控感测信号控制各个第一开关元件25开路或导通，从而控制每一触控单元22中的各个触控电极221电连接关系为并联或串联，进一步控制触控结构20工作于第一触控模式或第二触控模式，可实现触控结构20分时用于进行坐标触控和近场手势感应。

本实施例中，若当前为第一触控模式，用户在以手指进行坐标触控时，很可能并不仅触控一次，例如用户先后进行两次手指触控，即使两次手指触控的间隔时间很短，在第一次触控和第二次触控之间的间隔时间，手指也是离开盖板40的，此时由于手指已经离开盖板40，步骤S21中可判断此时的触控感应信号幅值小于所述预设值，便会执行步骤S23，设置为第二触控模式，当手指第二次触控盖板40时，步骤S21中可判断此时的触控感应信号幅值大于或等于所述预设值，便会执行步骤S22，设置为第一触控模式。但事实上，在第一次触控和第二次触控之间的间隔时间，用户并不是想要进行近场手势感应，而是在两次触控之间的间隔时间手指必然要离开盖板40，因此本实施例中，上述方式可能导致第一触控模式和第二触控模式之间切换次数的不必要增加。

因此本发明另一实施例中，还设置一预设时长，若步骤S21中判断触控感测信号小于所述预设值，则再判断所述触控感测信号保持小于所述预设值的时长是否大于所述预设时长。若判断为是，则执行步骤S23，若判断为否，则执行步骤S22。

也即，当步骤S21中判断此时的触控感应信号幅值小于所述预设值时，并不立即执行步骤S23，而是再接着判断触控感应信号幅值保持小于所述预设值的时长，若判断为是，则认为此时触控感应信号幅值小于预设值并不是因为两次触控的时间间隔时手指离开盖板40引起的，便执行步骤S23，设置为第二触控模式；若判断为是，则认为此时触控感应信号幅值小于预设值是因为两次触控的时间间隔时手指离开盖板40引起的，执行步骤S22，也即保持在第一触控模式。所述预设时长例如可设置为一分钟，也即，当持续一分钟判断触控感应信号幅值小于所述预设值时，才设置为第二触控模式。

因此上述方法可有效减少第一触控模式和第二触控模式之间不必要的切换次数。

实施例二：

请参阅10，本实施例提供的触控结构50，与实施例一中的区别主要在于：本实施例中以第二开关元件55取代第一开关元件25。

请继续参阅图10，本实施例提供的触控结构50，每一触控单元52中，每相邻的两个触控电极521之间电连接有一第二开关元件55，本实施例中，第二开关元件55为薄膜晶体管，设置于基板51上。第二开关元件55的栅极g电连接驱动器53，源极s和漏极d分别电连接一触控电极521。根据薄膜晶体管的工作特性，施加于第二开关元件55栅极g的电压达到第二开关元件55的门槛电压时，第二开关元件55的源极s和漏极d导通，每一触控单元52中的各个触控电极521相互串联，触控结构50处于第二触控模式；施加于第二开关元件55栅极g的电压小于第二开关元件55的门槛电压时，第二开关元件55的源极s和漏极d处于开路状态，每一触控单元52中的各个触控电极521相互并联，触控结构50处于第一触控模式。

因此，通过驱动器53输出电压至各个第二开关元件55的栅极g，控制各个第二开关元件55开路或导通，从而控制每一触控单元52中的各个触控电极521电连接关系为并联或串联，进一步控制触控结构50工作于第一触控模式或第二触控模式，可实现触控结构50分时用于进行坐标触控和近场手势感应。

本实施例中，触控结构50的工作过程与实施例一中所述基本相同，可参实施例一中触控结构20及触控方法的表述，此处不再赘述。应当理解，本实施例提供的触控结构50，可实现如实施例一中所述的所有有益效果。

本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施模式仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围之内，对以上实施例所作的适当改变和变化都落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种触控结构，其特征在于，包括：

基板；

至少一个触控单元，设置于所述基板上，每一触控单元包括至少两个触控电极；

驱动器，设置于所述基板上，与各个触控电极电连接，用于输出触控驱动信号以驱动各个触控电极并根据各个触控电极上的触控感应信号识别触控操作；以及

多条连接线，设置于所述基板上，每条连接线分别与一触控电极及所述驱动器电连接；

所述驱动器还用于根据所述触控感应信号控制所述触控结构分时工作于第一触控模式及第二触控模式，所述触控结构工作于所述第一触控模式时，各个触控电极相互并联以独立接收所述驱动器输出的所述触控驱动信号；所述触控结构工作于所述第二触控模式时，每一触控单元中的各个触控电极相互串联以共同接收所述驱动器输出的所述触控驱动信号。

2.如权利要求1所述的触控结构，其特征在于，连接同一触控单元中的触控电极的各条连接线中，每相邻的两条连接线之间皆电连接有一第一开关元件；

所述触控结构工作于所述第一触控模式时，各个第一开关元件处于开路状态，所述触控结构工作于所述第二触控模式时，各个第一开关元件处于导通状态；

所述驱动器用于根据所述触控感应信号控制各个第一开关元件处于开路状态或导通状态。

3.如权利要求2所述的触控结构，其特征在于，所述第一开关元件为场效应管或三极管。

4.如权利要求1所述的触控结构，其特征在于，每一触控单元中，每相邻的两个触控电极之间电连接有一第二开关元件；

所述触控结构工作于所述第一触控模式时，各个第二开关元件处于开路状态，所述触控结构工作于所述第二触控模式时，各个第二开关元件处于导通状态；

所述驱动器用于根据所述触控感应信号控制各个第二开关元件处于开路状态或导通状态。

5.如权利要求4所述的触控结构，其特征在于，所述第二开关元件为薄膜晶体管。

6.如权利要求1所述的触控结构，其特征在于，所述第一触控模式为坐标触控，所述第二触控模式为近场手势感应。

7.一种触控显示装置，其特征在于，包括：

如权利要求1～6中任一项所述的触控结构，用于识别触控操作；以及

显示面板，用于根据所述触控操作进行图像显示。

8.一种触控方法，其特征在于，应用于如权利要求1～6任一项所述的触控结构；所述触控方法包括如下步骤：

输出触控驱动信号至各个触控电极；

获取各个触控电极上的触控感应信号，根据所述触控感应信号设置所述触控结构工作于第一触控模式或第二触控模式；

在所述第一触控模式或所述第二触控模式下，根据所述触控感应信号识别触控操作。

9.如权利要求8所述的触控方法，其特征在于，所述根据所述触控感应信号设置所述触控结构工作于第一触控模式或第二触控模式的步骤具体包括：

判断所述触控感应信号幅值是否大于等于一预设值；

若判断为是，则设置所述触控结构工作于第一触控模式；

若判断为否，则设置所述触控结构工作于第二触控模式。

10.如权利要求9所述的触控方法，其特征在于，所述设置所述触控结构工作于第二触控模式的步骤具体包括：

输出模式控制信号至每一触控单元，控制每一触控单元中的各个触控电极相互串联，使得所述触控结构工作于所述第二触控模式。

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