TWI737445B - 觸控顯示面板及觸控坐標獲取方法 - Google Patents

觸控顯示面板及觸控坐標獲取方法 Download PDF

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TWI737445B
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Abstract

本發明提供一種觸控顯示面板，定義有顯示區與非顯示區，非顯示區圍繞且鄰接顯示區邊緣設置；觸控顯示面板包括：複數觸控電極，在顯示區相互間隔排布；多條檢測線，位於非顯示區；以及控制器，位於非顯示區，與多條檢測線及複數觸控電極電連接；控制器用於輸出檢測訊號至多條檢測線以檢測觸控顯示面板內部線路導電性，用於輸出觸控驅動訊號至多條檢測線及複數觸控電極，並用於接收多條檢測線及複數觸控電極根據觸控驅動訊號回傳的觸控感應訊號以獲取觸控坐標。本發明還提供一種觸控坐標獲取方法。

Description

觸控顯示面板及觸控坐標獲取方法
本發明涉及觸控技術領域，尤其涉及一種觸控顯示面板及應用於該觸控顯示面板的觸控坐標獲取方法。
顯示裝置中設置觸控電極可實現人機交互。在外掛式顯示裝置中，顯示面板與觸控面板相互獨立，顯示面板具有一顯示區，觸控面板包括觸控電極。觸控面板中的觸控電極可延伸至顯示面板的顯示區之外，從而有利於提高顯示區邊緣部分的觸控精度。然在顯示裝置中，觸控電極內嵌於顯示面板中，無法延伸至顯示區之外，導致顯示區邊緣部分的觸控精度降低。
本發明一方面提供一種觸控顯示面板，定義有顯示區與非顯示區，所述非顯示區圍繞且鄰接所述顯示區邊緣設置；所述觸控顯示面板包括：複數觸控電極，在所述顯示區相互間隔排布；多條檢測線，位於所述非顯示區；以及控制器，位於所述非顯示區，與所述多條檢測線及所述複數觸控電極電連接；所述控制器用於輸出檢測訊號至所述多條檢測線以檢測所述觸控顯示面板內部線路導電性，用於輸出觸控驅動訊號至所述多條檢測線及所述複數觸控電極，並用於接收所述多條檢測線及所述複數觸控電極根據所述觸控驅動訊號回傳的觸控感應訊號以獲取觸控坐標。
本發明另一方面提供一種觸控坐標獲取方法，應用於觸控顯示面板，所述觸控顯示面板包括複數觸控電極及多條檢測線；所述觸控方法包括： 獲取所述複數觸控電極上的第一觸控感應訊號，根據所述第一觸控感應訊號計算第一坐標，並判斷所述第一坐標是否為邊緣坐標；若判斷為是，獲取所述多條檢測線上的第二觸控感應訊號，根據所述第二觸控感應訊號修正所述第一坐標以獲取第二坐標，並定義所述第二坐標為觸控坐標；若判斷為否，定義所述第一坐標為觸控坐標。
上述觸控顯示面板，利用檢測線與觸控物體(例如手指、觸控筆)之間的感應電容作為觸控感應訊號，有利於獲得更精確的觸控坐標，改善了觸控位置在觸控顯示面板邊緣時觸控坐標計算不準確的問題；且上述觸控顯示面板，利用了本來存在的檢測線，並未增加新的組件，在提高了觸控坐標精確度的基礎上，還很好地控制了觸控顯示面板的製作成本。
10、50:觸控顯示面板
20:彩膜基板
30:薄膜電晶體陣列基板
31、51:顯示區
311R、311G、311B:子畫素
32、53:非顯示區
33、52、520:觸控電極
34R、34G、34B:檢測線
35:控制器
36:第一開關線路
37:第二開關線路
38:第一開關組件
39:第二開關組件
40:液晶層
41:液晶分子
X、x0:行坐標
Y，y0:列坐標
60:手指
70:觸控筆
圖1為本發明實施例提供的觸控顯示面板的剖面結構示意圖。
圖2為本發明實施例提供的薄膜電晶體陣列基板的一平面結構示意圖。
圖3為本發明實施例提供的薄膜電晶體陣列基板的另一平面結構示意圖。
圖4為本發明實施例提供的觸控坐標獲取方法的流程示意圖。
圖5為本發明實施例提供的薄膜電晶體陣列基板上坐標系的示意圖。
圖6為一對比例提供的觸控顯示面板的被觸控在第一位置時觸控電極上的電容變化量示意圖。
圖7為一對比例提供的觸控顯示面板的被觸控在第二位置時觸控電極上的電容變化量示意圖。
請參閱圖1，觸控顯示面板10，包括彩膜基板20、與彩膜基板20相對設置的薄膜電晶體陣列基板30以及位於彩膜基板20及薄膜電晶體陣列基板30之間的液晶層40。液晶層40中包括密集排列的液晶分子41。彩膜基板20 與薄膜電晶體陣列基板30之間形成電壓差時液晶分子41旋轉。所述電壓差不同，液晶分子41旋轉角度不同。藉由控制每個畫素區域的所述電壓差的改變可控制觸控顯示面板10顯示不同的圖像。觸控顯示面板10展示圖像的一側為彩膜基板20遠離薄膜電晶體陣列基板30的一側。觸控顯示面板10中還包括其他必要組件，本實施例中僅對部分組件進行闡述。
請一併參閱圖1及圖2，薄膜電晶體陣列基板30定義有相互鄰接的顯示區31(如圖2中最外圍的虛線所圍繞的區域)及非顯示區32(如圖2中由最外圍的實線與最外圍的虛線所包圍的區域)，非顯示區32圍繞顯示區31邊緣。顯示區31為觸控顯示面板10工作時可展示圖像的區域。非顯示區32為觸控顯示面板10工作時不可展示圖像的區域，通常用於設置觸控顯示面板10中由不透明材料(例如金屬、塑料等)製成的組件，例如各種扇出線等。通常設置邊框覆蓋非顯示區32以提高觸控顯示面板美觀性。
顯示區31定義有複數子畫素，複數子畫素排列為包括多行多列的陣列，為了清晰顯示，圖2中僅示意性的示出了3 x 6的陣列，當然，在具體實施例中，所述子畫素的陣列可以包括更多的行及更多的列。複數子畫素包括發射紅光的複數子畫素311R，發射綠光的複數子畫素311G以及發射藍光的複數子畫素311B。本實施例中，子畫素311R、311G、311B在行方向上交替排列，同一列的子畫素為發射相同顏色光的子畫素。於其他實施例中，各子畫素排列方式可不同。薄膜電晶體陣列基板30上對應每一子畫素的區域設置有薄膜電晶體、畫素電極等(圖未示)常規組件以顯示圖像。
本實施例中，薄膜電晶體陣列基板30呈大致的矩形，顯示區31呈大致的矩形。於其他實施例中，薄膜電晶體陣列基板30、顯示區31可為其他形狀，例如圓形、橢圓形或其他不規則圖形。
薄膜電晶體陣列基板30還包括位於非顯示區32的三條檢測線，以及位於非顯示區32的控制器35。所述三條檢測線分別為檢測線34R、34G及34B。檢測線34R、34G及34B分別電連接控制器35。檢測線34R還電連接各子畫素311R內的組件(例如畫素電極、薄膜電晶體的等)，檢測線34G還電連接各子畫素311G內的組件，檢測線34B還電連接各子畫素311B內的組件。
檢測線的數量與子畫素類型數量相同，不同類型的子畫素發射不同顏色的光。本實施例中包括三種類型的子畫素：子畫素311R、311G、311B， 是故本實施例中包括三條檢測線。於其他實施例中，子畫素類型可能為四種，相較於本實施例還增加了發射白光的子畫素，則包括四條檢測線，每條檢測線電連接一種子畫素。
請參閱圖3，薄膜電晶體陣列基板30還包括位於非顯示區32的複數第一開關線路36及第二開關線路37。第一開關線路36分別電連接每一行子畫素內的組件。第二開關線路37分別電連接每一列子畫素內的組件。
本實施例中，控制器35位於顯示區31的一個側邊，檢測線34R、34G、34B、第一開關線路36以及第二開關線路37圍繞顯示區31的其餘三個側邊。如圖2、圖3中所示，控制器35位於觸控顯示面板10的觀看面朝向觀看者時的下邊框區。
本實施例中，觸控顯示面板10還包括複數第一開關組件38及複數第二開關組件39。檢測線34R、34G、34B、第一開關線路36藉由該複數第一開關組件38電連接子畫素內的組件。第二開關線路37藉由該複數第二開關組件39電連接子畫素內的組件。第一開關組件38及第二開關組件39為薄膜電晶體。每一第一開關組件38的閘極電連接第一開關線路36，第一開關線路36用於控制每一第一開關組件38的源極及汲極是否導通。每一第一開關組件38的源極及汲極其中一者電連接子畫素內的組件，另一者電連接一檢測線(34R、34G或34B)。每一第二開關組件39的閘極電連接第一開關線路36，第一開關線路36用於控制每一第二開關組件39的源極及汲極是否導通。每一第二開關組件39的源極及汲極其中一者電連接子畫素內的組件，另一者電連接第二開關線路37。
檢測線34R、34G、34B、第一開關線路36以及第二開關線路37相互配合，用於在觸控顯示面板10製作過程中(薄膜電晶體陣列基板30與彩膜基板20對盒之後)測試薄膜電晶體陣列基板30中線路(例如資料線、閘極線等)的導電性能。第一開關線路36輸入電壓訊號，控制第一開關組件38及第二開關組件39開啟，第一開關組件38的源極及汲極導通，第二開關組件39的源極及汲極導通，控制器35藉由第一開關線路36輸入閘極掃描檢測訊號至各子畫素內的組件，並藉由第二開關線路37輸入圖像檢測訊號至各子畫素內的組件。若各子畫素內組件正常工作，可判斷線路無故障；若各子畫素內組件工作異常，則可及時修正。
檢測完成後，第一開關線路36輸入電壓訊號，控制第一開關組件38及第二開關組件39保持關閉，避免影響觸控顯示面板10顯示圖像。
請一併參閱圖1及圖3，薄膜電晶體陣列基板30包括複數觸控電極33。複數觸控電極33設置於薄膜電晶體陣列基板30上靠近彩膜基板20的表面。複數觸控電極33位於顯示區31。觸控顯示面板10採用自容式觸控方式，複數觸控電極33相互間隔地排列為包括多行多列的陣列。觸控電極33由透明導電材料製成，例如氧化銦錫。
本實施例提供的觸控顯示面板10為內嵌式(in-cell)觸控顯示面板，觸控電極33設置於顯示區31內。當觸控顯示面板10上存在物體(例如手指)觸控至顯示區31邊緣位置時，手指與觸控電極33的正對面積(手指在觸控電極33上之投影面積)較小，手指引起的觸控電極33上的觸控感應訊號存在誤差，易導致計算所得的觸控坐標不準確。
本實施例利用檢測線34R、34G及34B改善上述觸控坐標不準確的問題。具體的，檢測線34R、34G及34B亦為導電結構，當手指等導電物體觸摸在檢測線34R、34G及34B所在位置時，檢測線34R、34G及34B上亦可產生觸控感應訊號，本實施例中便將檢測線34R、34G及34B亦作為觸控電極讀取其上的觸控感應訊號用於計算觸控坐標。上述方式相當於在觸控顯示面板10的非顯示區32亦增加了觸控電極(檢測線34R、34G及34B)。位於顯示區31內的複數觸控電極31對應的區域可被定義為顯示面板的初始觸控感測區，而位於非顯示區32的檢測線34R、34G及34B所對應的區域可被定義為擴充觸控感測區。本實施例相當於在初始觸控感測區的基礎上增設了擴充觸控感測區，由於擴充觸控感測區位於非顯示區32，且非顯示區32圍繞顯示區31外圍設置，有利於提升顯示區31邊緣位置處的觸控感測精準度。
本實施例提供一種觸控坐標獲取方法，應用於上述觸控顯示面板10，以下對上述觸控坐標獲取方法(亦即觸控顯示面板10在實現觸控功能時的工作過程)進行闡述。
請參閱圖4，步驟S1，獲取所述複數觸控電極上的第一觸控感應訊號，根據所述第一觸控感應訊號計算第一坐標。
步驟S2，判斷所述第一坐標是否為邊緣坐標。
若判斷為是，執行步驟S3，獲取所述多條檢測線上的第二觸控感應訊號，根據所述第二觸控感應訊號修正所述第一坐標以獲取第二坐標，並定義所述第二坐標為觸控坐標。
若判斷為否，執行步驟S4，定義所述第一坐標為觸控坐標。
請一併參閱圖3及圖4，步驟S1中，控制器35輸出觸控驅動訊號至每個觸控電極33及每條檢測線34R、34G及34B。每個觸控電極33根據所述觸控驅動訊號產生觸控感應訊號。本實施例中，觸控顯示面板10採用自容式觸控方式，每一觸控電極33上具有一初始電容值(觸控顯示面板10未被觸控時的電容值)。當存在物體(手指、觸控筆等)觸控時，物體觸控的位置上的觸控電極33上的電容值發生改變，電容的改變量即為所述第一觸控感應訊號。觸控電極33可回傳所述觸控感應訊號至控制器35。
進一步的，判斷所述第一觸控感應訊號是否大於第一閾值。如上述的，物體觸控觸控顯示面板10時，會引起觸控位置上的觸控電極33的電容值改變。然觸控電極33上電容值的改變並不一定是由物體觸控引起。環境或誤觸控產生的雜訊亦會導致觸控電極33上電容值的改變，然該情況下電容值改變量較小。是故設定一第一閾值，控制器35判斷獲取到的所述第一觸控感應訊號是否大於所述第一閾值，判斷為是，則認定該觸控感應訊號為物體觸控引起的，執行後續計算坐標的步驟；若判斷為否，則認為其為雜訊，不根據所述第一觸控感應訊號進行後續的計算。
再進一步的，根據所述第一觸控感應訊號計算第一坐標：在觸控電極33所在平面建立平面坐標系，每一觸控電極33具有一唯一坐標；根據各個觸控電極33上電容值的變化量對觸控電極33的坐標加權平均，計算得到的坐標定義為所述第一坐標。上述根據第一觸控感應訊號計算第一坐標的方式可採用常規的自容式觸控裝置的觸控坐標計算方式。
請參閱圖5(為了表示清楚，圖5中刪掉了部分組件，且檢測線與觸控電極之間距離較為誇大)，各個觸控電極33排列為包括多行多列的陣列式。每行的觸控電極33數量相等，每列的觸控電極33數量相等。每個觸控電極33坐標表示為(X，Y)。X代表行坐標，Y代表列坐標。本實施例中，將(±x0，±y0)內的坐標(圖5中較小的虛線框內的坐標)定義為非邊緣坐標，其餘坐標定義為邊緣坐標。
步驟S2中，判斷所述第一坐標在(±x0，±y0)內時，判斷所述第一坐標不為邊緣坐標；判斷所述第一坐標不在(±x0，±y0)內時，判斷所述第一坐標為邊緣坐標。x0及y0的具體值預先設定並寫入控制器35判斷程序中。
如上述的，當觸控位置在邊緣位置時，計算所得的觸控坐標往往存在偏差。是故，當步驟S2中判斷所述第一坐標為邊緣坐標時，步驟S3中需要進一步獲取檢測線34R、34G及34B上的第二觸控感應訊號，對所述第一坐標進行修正。檢測線34R、34G及34B為導體(可為金屬或透明導電材料)，可與觸控物體之間形成感應電容，所述感應電容即為所述第二觸控感應訊號。
設定一第二閾值，步驟S3中，控制器35判斷獲取到的所述第二觸控感應訊號是否大於所述第二閾值，判斷為是，則認定該第二觸控感應訊號為物體觸控引起的，執行後續計算坐標的步驟；若判斷為否，則認為檢測線上的第二觸控感應訊號為雜訊，並非觸控物體引起的，則不根據第二觸控感應訊號修正所述第一坐標，直接定義所述第一坐標為觸控坐標。
進一步的，根據所述第二觸控感應訊號修正所述第一坐標的方式為：根據各條檢測線34R、34G及34B上的電容值變化量的大小修正所述第一坐標的修正參數。
本實施例中，觸控顯示面板10包括三條檢測線，每條檢測線可分別回傳一第二觸控感應訊號至控制器35。所述第二觸控感應訊號包括每條檢測線上的電容值變化量。根據三條檢測線上的電容值變化量的大小，可推斷觸控位置更靠近哪一條檢測線，從而確定所述修正參數的值。每一檢測線對應一修正參數的值。所述修正參數與所述第一坐標的乘積即為所述第二坐標。
例如根據所述第二觸控感應訊號，確定檢測線34R、34G及34B中，檢測線34R上的電容值變化量最大，則可推定觸控位置更靠近檢測線34R，則將所述第一坐標乘以檢測線34R對應的修正參數的值，計算所得的第二坐標定義為所述觸控坐標。
若步驟S2中判斷為否，亦即第一坐標不為邊緣坐標，則認為計算所得的所述第一坐標是相對精準的，無需對其修正，直接定義所述第一坐標為當前的觸控坐標。
請參閱圖6，在一對比例中，觸控顯示面板50具有在顯示區51中陣列式排布的複數觸控電極52。在一時刻，手指60觸控在右側邊緣(以圖6所示的方位為準)。手指60觸摸在觸控顯示面板50上的面積雖大於一個觸控電極52的面積，然此時手指60觸摸在顯示區51的右側邊緣，手指60其中一部分面積觸摸到觸控電極520對應的區域，另一部分則觸摸到非顯示區53。由於非顯 示區53中無觸控電極，此時手指60的觸摸僅能引起位於顯示區51內的觸控電極520上的電容變化，例如觸控電極520上的電容變化量為90。
請參閱圖7，在另一時刻，觸控筆70觸控在右側邊緣(以圖7所示的方位為準)。觸控筆70觸摸在觸控顯示面板50上的位置僅引起位於顯示區51內的觸控電極520上的電容變化，例如觸控電極520上的電容變化量為90。
結合圖示可知，圖6中手指60的觸控位置相較於圖7中觸控筆70的觸控位置要更靠近顯示區51的邊緣，亦即圖6中手指60的觸控位置相較於圖7中觸控筆70的觸控位置不同，然兩者所引起的電容量的改變卻是相同的，導致當觸控物體觸控在邊緣處時，雖然觸控位置不同，引起的電容量改變卻相同，則計算所得的觸控坐標亦相同。導致邊緣處觸控坐標不準確的問題。
而本實施例提供的觸控坐標獲取方法，應用於觸控顯示面板10中，在初始觸控感測區的基礎上增設了擴充觸控感測區，當觸控物體(例如手指、觸控筆)觸控在顯示區31的邊緣處時，不僅會引起觸控電極22上的電容變化，還可引起擴充觸控感測區內的檢測線34R、34G及34B上的電容變化，檢測線34R、34G及34B與觸控物體之間的感應電容作為所述第二觸控感應訊號，可在手指等觸控物體觸摸在顯示區31邊緣(或初始觸控感測區邊緣)時，對計算獲得的第一坐標進行修正，以有利於獲得更精確的觸控坐標，改善了觸控位置在觸控顯示面板邊緣時觸控坐標計算不準確的問題。且上述方法及裝置，利用了本來存在的檢測線34R、34G及34B，並未增加新的組件，在提高了觸控坐標精確度的基礎上，還很好地控制了觸控顯示面板10的製作成本。
於另一實施例中，觸控顯示面板10為外嵌式(on-cell)觸控顯示面板，上述複數觸控電極22設置於彩膜基板20中。具體的，彩膜基板包括層疊設置的彩色濾光片層及偏光片層(圖未示)，其中，彩色濾光片層相較於偏光片層靠近薄膜電晶體陣列基板30，複數觸控電極22位於彩色濾光片層及偏光片層之間。在該實施例中，複數觸控電極22依舊只能設置於顯示區31內，在顯示區31邊緣處存在計算所得的觸控坐標不準確的技術問題。且在該實施例中，採用與上述內嵌式觸控顯示面板相同的方法解決觸控坐標不準確的技術問題，此處不再贅述。
本技術領域之普通技術人員應當認識到，以上之實施方式僅是用來說明本發明，而並非用作為對本發明之限定，只要於本發明之實質精神範圍 之內，對以上實施例所作之適當改變及變化均落於本發明要求保護之範圍之內。
S1、S2、S3、S4:步驟

Claims (12)

  1. 一種觸控顯示面板，定義有顯示區與非顯示區，所述非顯示區圍繞且鄰接所述顯示區邊緣設置；所述觸控顯示面板包括：複數觸控電極，在所述顯示區相互間隔排布；多條檢測線，位於所述非顯示區；以及控制器，位於所述非顯示區，與所述多條檢測線及所述複數觸控電極電連接；所述控制器用於輸出檢測訊號至所述多條檢測線以檢測所述觸控顯示面板內部線路導電性，用於輸出觸控驅動訊號至所述多條檢測線及所述複數觸控電極，並用於接收所述多條檢測線及所述複數觸控電極根據所述觸控驅動訊號回傳的觸控感應訊號以獲取觸控坐標。
  2. 如請求項1所述的觸控顯示面板，其中，所述多條檢測線環繞所述顯示區。
  3. 如請求項1所述的觸控顯示面板，其中，所述觸控顯示面板為自容式觸控顯示面板。
  4. 如請求項1所述的觸控顯示面板，其中，所述觸控顯示面板為內嵌式觸控顯示面板或外嵌式觸控顯示面板。
  5. 如請求項1所述的觸控顯示面板，其中，所述顯示區內定義有複數子畫素，每個子畫素發射一種顏色光；所述檢測線的數量與所述複數子畫素發射的光的顏色數量相同。
  6. 一種觸控坐標獲取方法，應用於觸控顯示面板，所述觸控顯示面板包括複數觸控電極及多條檢測線；所述觸控方法包括：獲取所述複數觸控電極上的第一觸控感應訊號，根據所述第一觸控感應訊號計算第一坐標；判斷所述第一坐標是否為邊緣坐標；若判斷為是，獲取所述多條檢測線上的第二觸控感應訊號，根據所述第二觸控感應訊號修正所述第一坐標以獲取第二坐標，並定義所述第二坐標為觸控坐標；若判斷為否，定義所述第一坐標為觸控坐標。
  7. 如請求項6所述的觸控坐標獲取方法，其中，所述根據所述第一觸控感應訊號計算第一坐標的步驟具體包括：判斷所述第一觸控感應訊號是否大於第一閾值，若判斷為是，根據所述第一觸控感應訊號計算第一坐標。
  8. 如請求項6所述的觸控坐標獲取方法，其中，所述根據所述第二觸控感應訊號修正所述第一坐標以獲取第二坐標的步驟具體包括：判斷所述第二觸控感應訊號是否大於第二閾值；若判斷為是，根據所述第二觸控感應訊號修正所述第一坐標以獲取第二坐標；若判斷為否，定義所述第一坐標為觸控坐標。
  9. 如請求項6所述的觸控坐標獲取方法，其中，所述根據所述第二觸控感應訊號修正所述第一坐標以獲取第二坐標的步驟具體包括：根據所述多條檢測線上的電容值變化量的大小，確定修正所述第一坐標的修正參數。
  10. 如請求項9所述的觸控坐標獲取方法，其中，所述觸控顯示面板包括多條檢測線，每條檢測線對應不同的修正參數。
  11. 如請求項9所述的觸控坐標獲取方法，其中，所述第二坐標為所述第一坐標與所述修正參數的乘積。
  12. 如請求項6所述的觸控坐標獲取方法，其中，還包括：輸出檢測訊號至所述多條檢測線以檢測所述觸控顯示面板內部線路導電性。
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