觸摸屏和顯示裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種觸摸屏，該觸摸屏包括間隔設置的第一基板和第二基板，其特征在于，所述第一基板上設置有多條第一電極，所述第二基板上設置有多條第二電極，當觸摸第一基板時，所述第一電極與所述第二電極形成電容結構；當按壓第一基板時，所述第一電極能夠與所述第二電極相接觸形成電阻結構。本發(fā)明還提供一種包括所述觸摸屏的顯示裝置。本發(fā)明所提供的觸摸屏兼具電容式觸摸屏和電阻式觸摸屏的優(yōu)點。操作者的手指可以直接接觸到觸摸屏時，可以使用所述觸摸屏的電容模式，在操作者的手指無法直接接觸到所述觸摸屏時，可以使用所述觸摸屏的電阻模式。
【專利說明】觸摸屏和顯示裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及電子設備的顯示裝置，具體地，涉及一種觸摸屏和一種包括該觸摸屏的顯示裝置。
【背景技術】
[0002]為了便于操作，很多電子設備的顯示裝置設置為可觸控的顯示裝置。目前的可觸控的顯示裝置以電阻式觸控顯示裝置和電容式觸控顯示裝置為主。
[0003]以電容式觸控顯示裝置為例介紹觸控操作的原理。如圖1所示，觸摸屏包括設置在一個基板上的驅動電極和設置在另一個基板上的感應電極，二者形成電容。如圖2所示，當操作者觸摸到觸摸屏時，當人手碰到感應電極時，驅動電極和地之間的電容由原來的Cp變?yōu)镃p+2Cf，顯然增大了。隨后利用控制器通過差值算法可以計算出觸摸點的位置。
[0004]圖1和圖2中所示的觸摸屏的優(yōu)點在于，可以實現多點觸控，缺點在于，當操作者無法直接觸摸所述觸摸屏(例如，天氣非常寒冷時，操作者帶有手套時)時，無法對所述顯示裝置進行觸控操作。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種觸摸屏和一種包括該觸摸屏的顯示裝置，在操作者的手指不直接接觸觸摸屏表面的情況下，仍然可以對所述顯示裝置進行觸控操作。
[0006]作為本發(fā)明的一個方面，提供一種觸摸屏，該觸摸屏包括間隔設置的第一基板和第二基板，其中，所述第一基板上設置有多條第一電極，所述第二基板上設置有多條第二電極，
[0007]當觸摸第一基板時，所述第一電極與所述第二電極形成電容結構；
[0008]當按壓第一基板時，所述第一電極能夠與所述第二電極相接觸形成電阻結構。
[0009]優(yōu)選地，所述第一基板由柔性材料制成。
[0010]優(yōu)選地，所述第一電極在所述第一基板上排列為多列，所述第二電極在所述第二基板上排列為多行，所述第一電極在所述第二基板上的投影與所述第二電極互相交叉。
[0011]優(yōu)選地，在每條所述第二電極與所述第一電極的相交處都設置有薄膜晶體管，所述第二電極通過所述薄膜晶體管接收掃描信號，所述薄膜晶體管的第一極和柵極接收掃描信號，所述薄膜晶體管的第二極與所述第一電極相間隔設置，所述第一電極接收尋址信號。
[0012]優(yōu)選地，所述第一基板上設置有多個凸起，該多個凸起排列為多列，以使每條所述第一電極均覆蓋至少一列所述凸起；和/或所述第二基板上設置有多個凸起，該多個凸起排列為多行，以使每條所述第二電極均覆蓋至少一行所述凸起。
[0013]優(yōu)選地，所述凸起由樹脂材料制成。
[0014]優(yōu)選地，所述觸摸屏包括設置在所述第一基板和所述第二基板之間的絕緣間隔物，該絕緣間隔物用于將所述第一基板和所述第二基板隔開。
[0015]優(yōu)選地，所述第二電極與所述第一電極均由透明的導電材料制成。[0016]作為本發(fā)明的另一個方面，提供一種顯示裝置，該顯示裝置包括觸摸屏，其中，所述觸摸屏為本發(fā)明所提供的上述觸摸屏。
[0017]優(yōu)選地，所述顯示裝置包括顯示面板，所述觸摸屏設置在所述顯示面板的出光面上，且所述第一基板朝向操作者，所述顯示面板包括掃描電路驅動器、掃描電路信號探測器、尋址電路驅動器和尋址電路信號探測器，所述第二電極連接在所述掃描電路驅動器和所述掃描電路信號探測器之間，所述第一電極連接在所述尋址電路驅動器和所述尋址電路信號探測器之間，所述掃描電路驅動器能夠對所述第二電極提供掃描信號，所述掃描電路信號探測器能夠探測獲得正在掃描的所述第二電極的電流值，所述尋址電路驅動器能夠為所述第一電極提供尋址信號，所述尋址電路信號探測器能夠獲得每條所述第一電極上的電流或電壓值。
[0018]優(yōu)選地，所述掃描電路驅動器的掃描頻率為50Hz至IOOHz。
[0019]本發(fā)明所提供的觸摸屏具有電容模式和電阻模式兩種工作模式，在觸摸所述觸摸屏的第一基板時，可以實現觸摸屏的電容模式；當用力按壓第一基板，使第一基板變形，第一電極與第二電極相接觸時，可以實現觸摸屏的電阻模式。因此，即使在操作者的手指無法直接觸摸到觸摸屏時，仍然可以對包括所述觸摸屏的顯示裝置進行觸控操作，擴大了所述觸摸屏的應用范圍。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]附圖是用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的【具體實施方式】一起用于解釋本發(fā)明，但并不構成對本發(fā)明的限制。在附圖中:
[0021]圖1是現有的觸摸屏的示意圖；
[0022]圖2是圖1中所示的觸摸屏的原理圖；
[0023]圖3是本發(fā)明所提供的觸摸屏的原理圖；
[0024]圖4是本發(fā)明所提供的觸摸屏的橫向剖視圖；
[0025]圖5是本發(fā)明所提供的觸摸屏的縱向剖視圖；
[0026]圖6是本發(fā)明所提供的觸摸屏的電容模式的示意圖；
[0027]圖7是本發(fā)明所提供的觸摸屏的電阻模式的示意圖。
[0028]附圖標記說明
[0029]10:第一基板11:第一電極
[0030]20:第二基板21:第二電極
[0031]30:薄膜晶體管40:凸起
[0032]50:絕緣間隔物61:掃描電路驅動器
[0033]62:掃描電路信號探測器 71:尋址電路驅動器
[0034]72:尋址電路信號探測器
【具體實施方式】
[0035]以下結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0036]如圖3至圖7中所示，作為本發(fā)明的一個方面，提供一種觸摸屏，該觸摸屏包括間隔設置的第一基板10和第二基板20，其中，第一基板10上設置有多條第一電極11，第二基板20上設置有多條第二電極21，
[0037]當觸摸第一基板10時，所述第一電極11與所述第二電極21形成電容結構；
[0038]當按壓第一基板10時，所述第一電極11能夠與所述第二電極21相接觸形成電阻結構。
[0039]優(yōu)選地,第一基板10由柔性材料制成，以使得按壓第一基板10時,第一電極11可以與第二電極21相接觸。
[0040]在沒有觸摸操作時，第一電極11和第二電極21互相間隔,為第一電極11和第二電極21供電之后，第一電極11和第二電極21形成電容。
[0041]本發(fā)明所提供的觸摸屏具有兩種工作狀態(tài):電容模式(如圖3中除a之外的其他觸控單元和圖6所示)和電阻模式(如圖3中a所表示的觸控單元和圖7所示)。
[0042]如圖6所示，當操作者的手指直接觸摸第一基板10的上表面時為所述觸摸屏的電容模式。在該電容模式中，第一基板10發(fā)生變形，使得第一電極11的上表面與第二電極21之間的距離由dl變成d2，從而引起電容的變化。并且，操作者的手指的觸摸點相當于接地點，將該觸摸點原本存儲的部分電容電量導走，從而使流過第一電極11和第二電極21的電壓或電流發(fā)生變化。根據該電流或電壓的變化可以確定觸摸點的坐標。
[0043]如圖7以及圖3中a所指示的觸控單元所示，當操作者的手指用力按壓所述觸摸屏時為所述觸摸屏的電阻模式。第一基板10發(fā)生較大的變形，使得第一電極11與第二電極21短接形成電阻。當第一電極11與第二電極21短接形成電阻后，流過第一電極11和第二電極21的電壓或電流也會發(fā)生變化，根據該電壓或電流的變化可以確定觸摸的具體坐標。
[0044]將所述觸摸屏設置為具有上述兩種狀態(tài)可以擴大觸控屏的應用范圍。即，當操作者的手指可以直接觸摸到所述觸摸屏時，可以使用所述觸摸屏的電容模式；在操作者的手指無法直接接觸到所述觸摸屏時，可以使用所述觸摸屏的電阻模式。例如，在寒冷的冬天，操作者戴著手套同樣可以對觸摸屏進行觸控操作?；蛘?，可以利用其它的設備，例如，觸控筆，對觸摸屏進行觸控操作。簡言之，本發(fā)明所提供的觸摸屏兼具電容式觸摸屏和電阻式觸摸屏的優(yōu)點。
[0045]如上文中所示，第一基板10由柔性材料制成，例如，可以利用聚合物柔性透明材料(例如，PET、PEN等)等制成第一基板10。優(yōu)選地，可以利用剛性材料(例如，玻璃)制成第二基板20。
[0046]在本發(fā)明中，對第一電極11和第二電極21的具體結構和型式并沒有特殊的要求，只要可以實現上述的電容模式和電阻模式即可。具體地，第一電極11和/或第二電極21之間可以通過如圖3所示的電極線引出的面電極形成電容結構。為了便于確定觸摸點的具體坐標，優(yōu)選地，第一電極11可以在第一基板IO上排列為多列，第二電極21可以在第二基板20上排列為多行，第一電極11在第二基板20上的投影與第二電極21互相交叉?？梢岳斫獾氖?，在第一電極11在第二基板20上的投影與第二電極21的交點處，第一電極11和第二電極21形成電容。
[0047]可以分別對第一電極11和第二電極21充電。當存在觸摸操作時(電阻模式或電容模式)時，觸摸點所對應的第一電極11的電流會發(fā)生變化，探測到電流發(fā)生變化的第一電極11的列數可以確定觸摸點沿X軸方向的坐標，探測到電流發(fā)生變化的第二電極21的行數可以確定觸摸點沿Y軸方向的坐標，這種確定觸摸點具體坐標的方式無需復雜的差值模擬計算。由此可知，對本發(fā)明所提供的觸摸屏進行觸控操作時，可以快速地確定觸摸點的坐標值，提高觸控操作的靈敏度。
[0048]當發(fā)生觸摸操作時，第一電極11上的電流發(fā)生變化，無需復雜的差值計算也可以確定發(fā)生觸摸操作的第一電極的位置，從而可以確定觸摸點沿X軸方向的坐標。
[0049]例如，當觸摸點位于第k列第一電極11與第η行第二電極21的相交處時，如圖3中所示，第k列第一電極11上的電流與第η行第二電極上的電流均發(fā)生變化，從而可以很方便地確定觸摸點的坐標。
[0050]應當理解的是，在使用本發(fā)明所提供的觸摸屏時，不僅可以快速地單個觸摸點的坐標，也可以快速地確定多個觸摸點的坐標。當觸摸屏上存在多個觸摸點的坐標時，只需分別確定各個觸摸點的坐標即可。
[0051]同時，本發(fā)明所提供的觸摸屏還解決了普通電阻式觸摸屏難以實現多點觸控的問題。
[0052]如圖4至圖7中所示，為了便于第一基板10上的第一電極11與第二基板20上的第二電極21相接觸，優(yōu)選地，可以在第一基板10上設置多個凸起40，該多個凸起40排列為多列，以使每條第一電極11均覆蓋至少一列凸起40。
[0053]或者，可以在第二基板20上設置多個凸起，該多個凸起排列為多行，以使每條第二電極21均可以覆蓋至少一行凸起。也可以在第一基板10和第二基板20上均設置所述凸起。
[0054]凸起40縮短了第一電極11與第二電極21之間的距離，操作者無需用力按壓即可實現第二電極21與第一電極11短接，從而可以避免第一基板10損壞，進而延長了所述觸摸屏的使用壽命。
[0055]在本發(fā)明中，對凸起40的材質并沒有特殊的要求，凸起40可以采用與第一電極11相同的材料制成。為了降低成本，優(yōu)選地，可以利用樹脂材料制成凸起40。
[0056]如上文中所述，第一基板10和第二基板20是互相間隔的，為了保證在觸摸所述觸摸屏時第一基板10和第二基板20之間的間隔均勻一致，優(yōu)選地，所述觸摸屏還可以包括設置在第一基板10和第二基板20之間的絕緣間隔物50，該絕緣間隔物50用于將第一基板10和第二基板20隔開。在本發(fā)明中，可以利用樹脂材料制成絕緣間隔物50?？梢詫⒔^緣間隔物50設置在第一基板10上(如圖4至7中所示)，也可以將絕緣間隔物50設置在第二基板20上，只要可以確保在沒有觸摸操作時，第一基板10和第二基板20之間的間隔均勻即可。
[0057]應當理解的是，第二電極21與第一電極11可以由透明的導電材料制成，從而不妨礙使用本發(fā)明所提供的觸摸屏的顯示裝置的正常顯示。例如，可以利用氧化銦錫(ITO)制作形成第一電極11和第二電極21。第一電極11與第二電極21也可以由金屬材料制成，如鑰Mo,鋁Al,鋁鈮/鑰AlNd/Mo等材料。
[0058]為了進一步提高確定觸摸點坐標的速度及精準度，優(yōu)選地，如圖3所示，在每條第二電極21與第一電極11的相交處都設置有一個薄膜晶體管30，所述第二電極21通過薄膜晶體管30接收掃描信號，該薄膜晶體管30的第一極(源極和漏極中的一者)和柵極與第二電極21相連，薄膜晶體管30的第二極(源極和漏極中的另一者)與第一電極11相間隔浮置，第一電極接收尋址信號。
[0059]如上文中所述，在使用本發(fā)明所提供的觸摸屏時，需要對多條第一電極11提供恒定的電流并對多條第二電極21進行逐行掃描(即，分別向各行第二電極提供高電平)。當第二電極21接入高電平時，將該行第二電極21對應的薄膜晶體管30的柵極和第一極(源極和漏極中的一者)短接，從而使該行的薄膜晶體管30導通，由于薄膜晶體管30的第二極(源極和漏極中的另一者)與第一電極11相間隔，因此，該行第二電極21與第一電極11在相交處形成電容。薄膜晶體管30導通的時間內為第二電極21和第一電極11形成的電容充電。在沒有觸摸操作的情況下，一個掃描周期內，可以為各行的第二電極21與各列第一電極11之間的電容全部充滿電。掃描過后，第二電極21接入低電平，與該第二電極21相連的薄膜晶體管30斷開。
[0060]下面詳細介紹當所述觸摸屏處于電容模式時，如何判斷觸摸點的位置。假設操作者的觸摸點處于第η行第二電極21和第k-Ι列第一電極11的相交之處時，而此時掃描至第η-1行第二電極21或者掃描至第n+1行第二電極21時，則此時第η行的第二電極21上所連的薄膜晶體管30處于斷開的狀態(tài)，因此，即便觸摸點位于第η行第二電極21的上方，第二電極21上的電流仍然不會發(fā)生變化。只有當掃描到第η行第二電極21時，第二電極21上的薄膜晶體管30打開，觸摸操作會引起第一電極11和第二電極21之間的電容發(fā)生變化，并導致第二電極21上的電流不同于未發(fā)生觸摸操作時對該第η行第二電極21進行掃描時的電流，從而可以很快地判斷出觸摸點位于第η行第二電極21的上方，進而確定了觸摸點沿Y軸方向的坐標。
[0061]由于掃描的頻率多在50Hz至IOOHz之間，S卩，每0.01秒至0.2秒即可完成一次對所有第二電極21的掃描，而每次觸摸持續(xù)的時間必然會大于0.01至0.2秒，因此這種逐行的掃描并不會對觸摸點的坐標判斷產生影響。
[0062]可以探測到第k-Ι列的第一電極的電流變化，從而可以確定觸摸點在X方向的坐標。這種確定觸摸點坐標的方式無需復雜的差值計算，簡單迅速。
[0063]當所述觸摸屏處于電阻模式時，只有處于掃描時期的第二電極上存在電流，且未進行觸摸操作時，處于掃描時期的第二電極上經過的電流為預定值。當用力按壓第一基板10時，如果可以探測到第二電極21上存在電流，則說明此時正在掃描該行。應當理解的是，如果第二電極21上不存在觸摸點，則對該行第二電極進行掃描時，該行第二電極21上的電流是恒定值。如果探測到的第二電極21上的電流值不同于掃描時期的電流值，則說明觸摸點位于此行第二電極21上，從而可以確定觸摸點位于該行的第二電極21上，如此便確定了觸摸點沿Y軸方向的坐標。
[0064]設置了薄膜晶體管30之后，由于薄膜晶體管30的柵極與第一極短接，在掃描信號線進行掃描時，薄膜晶體管打開，第二極電壓與柵極電壓處于同一電平，第一電極11的電壓與柵極電壓也處于同一電平，從而通過對電壓的探測，可以確定觸摸位置點的坐標點，因此可以通過對第一電極11的電壓進行探測可以確定觸摸點在X軸方向的坐標。由此可知，上述結構的觸摸屏處于電阻模式時，也可以簡單快速地確定觸摸點的具體坐標。
[0065]設置薄膜晶體管30的優(yōu)點在于，只有正處于掃描時期的第二電極21上存在電流，如果第二電極21上存在電流，且該電流不同于上述預定的電流值，則該行第二電極21處于掃描時期，且觸摸點位于該行第二電極上。由于在任何時間段，處于掃描時期的第二電極的行數都是已知的，所以可以快速地確定觸摸點所處的第二電極的行數，即，可以快速地確定觸摸點Y軸方向的坐標。
[0066]作為本發(fā)明的另一個方面，提供一種顯示裝置，該顯示裝置包括本發(fā)明所提供的上述觸摸屏。
[0067]顯示裝置包括顯示面板，可以將所述觸摸屏設置在所述顯示面板的出光面上，且所述觸摸屏的所述第一基板朝向操作者。
[0068]本發(fā)明所提供的觸摸屏具有電容模式和電阻模式兩種工作模式，在輕輕觸摸所述觸摸屏的第一基板時，可以實現觸摸屏的電容模式；當用力按壓第一基板，使第一基板變形，第一電極與第二電極相接觸時，可以實現觸摸屏的電阻模式。因此，即使在操作者的手指無法直接觸摸到觸摸屏時，仍然可以對包括所述觸摸屏的顯示裝置進行觸控操作，擴大了所述觸摸屏的應用范圍。
[0069]具體地，如圖3所示，當所述觸摸屏的第一電極11成列排列，第二電極21成行排列，且在每個第一電極11與第二電極21的相交點都存在薄膜晶體管時，所述顯示面板包括掃描電路驅動器61、掃描電路信號探測器62、尋址電路驅動器71和尋址電路信號探測器72，第二電極21連接在掃描電路驅動器61和掃描電路信號探測器62之間，第一電極11連接在尋址電路驅動器71和尋址電路信號探測器72之間，掃描電路驅動器61可以對第二電極21進行逐行掃描,掃描電路驅動器61能夠對所述第二電極提供掃描信號,掃描電路信號探測器62可以探測獲得正在掃描的第二電極21上的電流值，尋址電路驅動器71可以為第一電極11提供尋址信號，尋址電路信號探測器72可以獲得每條第一電極11上的電流或電壓值。
[0070]掃描電路驅動器61的頻率越高，對觸摸點定位的速度越快。優(yōu)選地，掃描電路驅動器61的掃描頻率可以在50Hz至IOOHz之間，從而既不會增加所述顯示裝置的成本，又可以確保在短時間內確定觸摸點的位置。
[0071]本發(fā)明提供的顯示裝置可以用于諸如手機、平板電腦等電子設備上，掃描電路驅動器61、掃描電路信號探測器62、尋址電路驅動器71和尋址電路信號探測器72均與所述電子設備的中央處理器相連，利用掃描電路信號探測器62和尋址電路驅動器71獲取到觸摸點的位置坐標后，將該位置坐標傳輸至中央處理器，中央處理器可以與所述觸摸點相對應的顯示面板的位置進行操作。
[0072]可以理解的是，以上實施方式僅僅是為了說明本發(fā)明的原理而采用的示例性實施方式，然而本發(fā)明并不局限于此。對于本領域內的普通技術人員而言，在不脫離本發(fā)明的精神和實質的情況下，可以做出各種變型和改進，這些變型和改進也視為本發(fā)明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種觸摸屏，該觸摸屏包括間隔設置的第一基板和第二基板，其特征在于，所述第一基板上設置有多條第一電極，所述第二基板上設置有多條第二電極， 當觸摸所述第一基板時，所述第一電極與所述第二電極形成電容結構； 當按壓所述第一基板時，所述第一電極能夠與所述第二電極相接觸形成電阻結構。
2.根據權利要求1所述的觸摸屏，其特征在于，所述第一基板由柔性材料制成。
3.根據權利要求1或2所述的觸摸屏，其特征在于，所述第一電極在所述第一基板上排列為多列，所述第二電極在所述第二基板上排列為多行，所述第一電極在所述第二基板上的投影與所述第二電極互相交叉。
4.根據權利要求3所述的觸摸屏，其特征在于，在每條所述第二電極與所述第一電極的相交處都設置有薄膜晶體管，所述第二電極通過所述薄膜晶體管接收掃描信號，所述薄膜晶體管的第一極和柵極接收掃描信號，所述薄膜晶體管的第二極與所述第一電極相間隔設置，所述第一電極接收尋址信號。
5.根據權利要求3所述的觸摸屏，其特征在于，所述第一基板上設置有多個凸起，該多個凸起排列為多列，以使每條所述第一電極均覆蓋至少一列所述凸起；和/或所述第二基板上設置有多個凸起，該多個凸起排列為多行，以使每條所述第二電極均覆蓋至少一行所述凸起。
6.根據權利要求5所述的觸摸屏，其特征在于，所述凸起由樹脂材料制成。
7.根據權利要求1或2所述的觸摸屏，其特征在于，該觸摸屏還包括設置在所述第一基板和所述第二基板之間的絕緣間隔物，該絕緣間隔物用于將所述第一基板和所述第二基板隔開。
8.根據權利要求1或2所述的觸摸屏，其特征在于，所述第二電極與所述第一電極均由金屬材料或透明的導電材料制成。
9.一種顯示裝置，其特征在于，所述顯示裝置包括根據權利要求1至8中任意一項所述的觸摸屏。
10.根據權利要求9所述的顯示裝置，其特征在于，所述顯示裝置包括顯示面板，所述觸摸屏設置在所述顯示面板的出光面上，且所述第一基板朝向操作者，所述顯示面板包括掃描電路驅動器、掃描電路信號探測器、尋址電路驅動器和尋址電路信號探測器，所述第二電極連接在所述掃描電路驅動器和所述掃描電路信號探測器之間，所述第一電極連接在所述尋址電路驅動器和所述尋址電路信號探測器之間，所述掃描電路驅動器能夠對所述第二電極提供掃描信號，所述掃描電路信號探測器能夠探測獲得正在掃描的所述第二電極的電流或電壓值，所述尋址電路驅動器能夠為所述第一電極提供尋址信號，所述尋址電路信號探測器能夠獲得每條所述第一電極上的電流或電壓值。
11.根據權利要求10所述的顯示裝置，其特征在于，所述掃描電路驅動器的掃描頻率為 50Hz 至 IOOHz O
【文檔編號】G06F3/044GK103777830SQ201410007619
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月8日 優(yōu)先權日:2014年1月8日
【發(fā)明者】沈奇雨 申請人:北京京東方光電科技有限公司, 京東方科技集團股份有限公司