触控液晶显示装置及其驱动方法

专利名称：触控液晶显示装置及其驱动方法
技术领域：
本发明涉及 一 种触控液晶显示装置及其驱动方法。
背景技术：
近年来，随操作人性化、简洁化的发展，带有触摸屏的触控 液晶显示装置，越来越广泛地应用在生产和生活中。由于用户可 以直接用手或者其它物体接触触控液晶显示装置以输入信息，从 而减少甚至消除用户对其他输入设备(如键盘、鼠标、遥控器等) 的依赖，大大方便用户的操作。
当前，触摸屏通常包括电阻型、电容型、声波型、红外线型 等多种类型，其一般为矩形透明面板形式，釆用堆叠的方式设置 在液晶显示装置的显示面 一 侧，并通过软性电路板等连接液晶显 示装置和相应的控制装置，从而实现触控功能。
但是，上述堆叠结构的触控液晶显示装置中，触摸屏与液晶 显示装置需要分别制作，然后再通过一黏合层将该触摸屏黏合于 液晶显示装置的显示面，该触摸屏和黏合层使触控液晶显示装置 的厚度和重量增加。同时，由于该触摸屏和黏合层对光具有吸收、 折射和反射等光学作用，使液晶显示装置的光穿透率降低，且易 产生光学干扰现象，造成显示图像变形或变色，降低其显示效果。

发明内容
为了解决现有技术触控液晶显示装置厚度大、穿透率低和显 示效果差的问题，有必要提供一种厚度小、穿透率高和显示效果 好的触控液晶显示装置。
还有必要提供一种上述触控液晶显示装置的驱动方法。 一种触控液晶显示装置，其包括一传感电极、 一第一扫描线、 一触控线、 一晶体管和一压力控制开关。该晶体管包括一栅极、一源极和 一 漏极，该栅极电连接该第 一 扫描线以接收扫描信号， 该漏极电连接该触控线。该压力控制开关电连接该源极和该传感 电极，并响应外界压力而电连接该源极和该传感电极。
一种触控液晶显示装置，包括一公共电极、 一第一扫描线、 一触控线、 一接触电极和一晶体管，该晶体管包括一栅极、 一源 极和一漏极，该栅极电连接该第一扫描线以接收扫描信号，该源 极电连接该接触电极，该漏极电连接该触控线，该公共电极与该 才妄触电极相对设置并响应外界压力作用而电连接该接触电才及。
一种触控液晶显示装置的驱动方法，该触控液晶显示装置包 括一公共电极、 一第一扫描线、 一触控线、 一接触电极和一晶体 管，该晶体管包括一栅极、 一源极和一漏极，该栅极电连接该第 一扫描线，该源极电连接该接触电极，该漏才及电连4妄该触控线， 该公共电极和该接触电极相对设置并响应外界压力作用而电连接
该接触电极。该驱动方法包括扫描该第 一 扫描线，开启该晶体 管；扫描该触控线，读取触控信号；解析触控位置的坐标。
与现有技术相比，该触控液晶显示装置内部设置有一传感电 极、 一扫描线、 一触控线、 一晶体管和一压力开关元件。该传感 电极在压力作用下，通过该压力开关元件和该晶体管将该电压信 号传导至该触控线，根据该触控线的电压信号和扫描线的扫描信 号可实现触控定位的功能。该触控液晶显示装置具有厚度薄、重 量轻、光线穿透率高和显示效杲良好的优点。
与现有技术相比，该触控液晶显示装置包括一公共电极、一 第一扫描线、 一触控线和一晶体管。该公共电极可在外界压力作 用下电连接该晶体管的漏极，并将该公共电极的电信号传送至该 触控线。通过分析公共电极的电压信号和扫描线的扫描信号可判 断外界压力点的坐标，从而实现触控定位的功能。该触控液晶显 示装置具有厚度薄、重量轻和光线穿透率高的优点。
与现有技术相比，该触控液晶显示装置的驱动方法中，利用 扫描信号和该接触电极感测的公共电压信号来解析触控位置的坐 标，其将液晶显示与触控定位功能融合于统一的驱动方法中，具 有驱动简单，定位准确的特点。


图1是本发明触控液晶显示装置第 一 实施方式的电路结构示 意图。
图2是图1所示触控液晶显示装置的任意一像素单元的电路 结构示意图。
图3是图2所示像素单元的平面结构示意图。 图4是沿图3的IV-IV方向的剖面结构示意图。 图5是该触控液晶显示装置的工作状态示意图。 图6是该触控液晶显示装置的驱动方法流程图。 图7是本发明触控液晶显示装置第二实施方式的任意一像素 单元的电路结构示意图。
图8是图7所示像素单元的平面结构示意图。
具体实施例方式
请参阅图1，其是本发明触控液晶显示装置第一实施方式的 电路结构结构示意图。该触控液晶显示装置100包括一数据驱动 器101、 一扫描驱动器102、 一触控驱动器103、多条和该数据驱 动器101相连接的数据线Dl Dm、多条和该扫描驱动器102相连 接的扫描线Gl Gn以及多条和该触控驱动器103相连接的触控线 Sl Sm。
该多条数据线Dl Dm相互平行且沿一第 一方向延伸，该多条 扫描线Gl Gn相互平行且沿一与第一方向垂直的第二方向延伸， 从而界定多个像素单元105。该多条触控线Sl Sm和该多条数据 线Dl Dm数目相等，且分别和该多条数据线Dl Dm对应相邻并 平行设置。
请参阅图2，其是图1所示触控液晶显示装置100的任意一 像素单元105的电路结构示意图。该像素单元105包括一第 一晶 体管160、 一第二晶体管170、 一液晶电容Clc、 一存储电容Cst 和一开关元件Sw。
该第一晶体管160和该第二晶体管170都是薄膜场效应晶体 管。该第 一晶体管160包括一源极161、 一栅极162和一漏极163。该栅极162电连接该对应的扫描线Gi以接收扫描信号。该源极 161电连接该对应的数据线Dk-l以接收数据信号。该漏极163电 连接该液晶电容Clc和该存储电容Cst以向该液晶电容Clc和该 存储电容Cst提供数据信号来进行图像显示。该液晶电容Clc的 另一端电连接一7^共电压Vcom。该存储电容Cst的另 一端电连接 一存卡者电压Vst。
该第二晶体管170包括 一 源极171 、 一栅极172和 一 漏极173 。 该栅极172电连接该扫描线Gi以接收扫描信号。该源极171通过 该开关元件Sw接收一探测电压Vsen。该漏极173电连接一对应 的触控线Sk。该开关元件Sw是一压力控制开关，当无压力作用 于该开关元件Sw时，其保持断开状态；当一定压力施加在该开 关元件Sw时，其处于导通状态，从而使探测电压Vsen通过该开 关元件Sw施加于该第二晶体管170的源极171。
请一并参阅图3和图4，图3是图2所示触控液晶显示装置 100的任意一像素单元105的平面结构示意图。图4是沿图3的 IV-IV方向的剖面结构示意图。
该触控液晶显示装置100进一步包括一第一基板110、 一和 该第 一基板110平行且相对设置的第二基板120以及一夹在该第 一基板110与该第二基板120之间的液晶层130。
该第 一基板110是一透明玻璃基板。该数据线Dk-l、 Dk,该 扫描线Gi-l、 Gi和该触控线Sk都设置在该第一基板110邻近该 液晶层130 —侧的表面。该第 一 晶体管160设置在该数据线Dk-1 和该扫描线Gi的相交处。该第二晶体管170设置在该扫描线Gi-l 和该触控线Sk的相交处。该像素单元105包括一像素电极115和 接触电极116。该^象素电极115面积4交大，占据该像素单元105 的大部分区域，并电连接该第一晶体管160的漏极163。该接触 电极116面积较小，其设置在该第二晶体管170的源极171所对 应的位置，并电连接该源极171 。
该第二基板120是一弹性透明基板，可响应压力作用而产生 弯曲形变。该第二基板120邻近该液晶层130的表面依次层叠设 置一彩色滤光层121、 一平坦化层122和一公共电极123。该彩色滤光层121包括多个红、绿、蓝等滤光单元用以实现彩色显示。 该/>共电极123由透明导电材质制成，其外4妻7>共电压Vcom。
该第一晶体管160的栅才及162设置在该第一基板110上，一 第一绝缘层111覆盖该栅极162。 一半导体层166设置在该第一 绝纟彖层111对应该棚4及162的位置，以形成导电通道。该源才及161 和该漏极163设置在该半导体层166上。 一第二绝缘层112覆盖 该源极161、漏极163和该第 一绝缘层111。该第二绝缘层112对 应该漏极163的位置设置一通孔165。该4象素电极115设置在该 第二绝缘层12上，并通过该通孔165与该第一晶体管160的漏极 163电连接。该像素电极115、该像素电极115所对应的7>共电极 123和两者之间的液晶层130形成该液晶电容Clc。
该第二晶体管170的栅极172设置在该第一基板110上。该 第 一绝缘层111覆盖该栅极172。 一半导体层176设置在该第一 绝缘层111上对应该栅极172的位置，以形成导电通道。该源极 171和该漏极173设置于该半导体层176上。该第二绝缘层112 覆盖该源极171、漏极173和该第一绝缘层111。 一凸块178设置 在该第二绝缘层112上对应该源极171的位置，且与该第二基板 120上的/>共电才及123间隔一定距离。 一通孔175贯通该凸块178 和该第二绝缘层112。该接触电极116设置在该凸块178上，通 过该通孔175和该源才及171电连4妄，并和该/>共电才及123〗呆持一 微小间距d。该接触电极116和该 〉共电极123共同定义该开关 元件Sw。由于该开关元件Sw —端为该^>共电才及123，并通过该 公共电极123连接公共电压Vcom，则图2所示的探测电压Vsen 等于公共电压Vcom。
请参阅图5，其是该触控液晶显示装置100的工作状态示意 图。当无压力施加在该触控液晶显示装置100的第二基板120时， 该间距d维持不变，该接触电极116与该公共电极123非电连接， 该开关元件Sw等效为断开状态。当 一手指190或触笔等物体在 第二基板120施加 一 定压力时，该第二基板120向该接触电极116 弯曲，并4氐4妾该接触电才及116，从而4吏该/>共电才及123与该接触 电才及116电连接，该开关元件Sw等效为导通状态。该接触电^L116探测到公共电压Vcom， 并通过该开关元件Sw将该公共电压 Vcom施加到该第二晶体管170的源极171。以上为该开关元件 Sw断开和导通的等效运作原理。
请参阅图6,其是该触控液晶显示装置100的驱动方法流程 图。该驱动方法包括如下步骤Sl，输入扫描信号；S2，输入数 据信号；S3,读取触控信号；S4，判断触控信号的有效性；S5, 解析触控坐标；S6，输出触控坐标。以下以图2至图4所示的像 素单元105为例描述该触控液晶显示装置100驱动方法的具体步 骤
步骤Sl，输入扫描信号；
该扫描驱动器102输出扫描驱动信号，依次扫描该多条扫描 线Gl Gn。扫描驱动信号通过该扫描线Gi施加在该第一晶体管 160的栅极162和该第二晶体管170的栅极172，该第一晶体管 160和该第二晶体管170同时开启。
步骤S2,输入数据信号；
该数据驱动器101输出数据信号到该数据线Dk-l。由于该第 一晶体管160为开启状态，该数据信号通过该数据线Dk-l和该第 一晶体管160施加在该像素电极115,为该液晶电容Clc和存储电 容Cst充电以显示图像。
步骤S3,读取触控信号；
当该第二晶体管170为开启状态时，如有压力施加在该像素 单元105所对应的位置，该压力<吏该7>共电才及123和该接触电极 116相接触，该4妻触电极116探测该公共电极123的/>共电压 Vcom,并通过该第二晶体管170将该将该/>共电压Vcom传送到 该触控线Sk。该触控驱动器103从该触控线Sk读取该公共电压 信号，即读取一触控信号用来触控定位分析。如无压力作用施加 在该像素单元105所对应的位置，该接触电极116未与该公共电 极123电连接，则无触控信号传送至该触控驱动器103。
步骤S4,判断触控信号的有效性；
由于该触控液晶显示装置100内部电子元件和电子信号之间 的干扰，该接触电极116和触控线Sk受耦合电压或耦合电流等噪声信号干扰，且这些噪声随同正常触控信号被该触控驱动器103
读取。该触控驱动器103则根据电信号的性质，如电压、电流的 大小判断该触控信号是否为有效信号。如果触控信号为有效信号， 则进行坐标定位解析。如果该触控信号为无效信号，则不进行坐 标定位解析，而返回步骤S1 。 步骤S5，解析触控坐标；
当确定该触控信号为有效信号后，该触控驱动器103依据该 触控信号解析触控位置的坐标。在图2中所示的笛卡尔坐标系中， 该扫描线Gl Gn平4亍于坐标系的X轴方向，其对应的Y轴坐标 分别为Yl Yn,该多条触控线Sl Sm平行于坐标系的Y轴方向， 其对应的X轴坐标分别为Xl Xm。如该触控驱动器103读取的触 控信号来自于该触控线Sk，则确定触控位置的X轴坐标为Xk。 由于只有当该第二晶体管170被扫描时，该触控驱动器103才能 从该触控线Sk读取触控信号，则将接收到触控信号的时间信号与 该扫描驱动器102的扫描时序信号对比，可识别当前被扫描的扫 描线Gi ，该扫描线Gi对应的Y轴坐标Yi即为触控位置的Y轴坐 标，从而最终确定该触控位置的坐标为(Xk， Yi)。
步骤S6，输出触控坐标。
最后，该触控驱动器103输出触控坐标(Xk, Yi)，该触控液 晶显示装置100 ^f艮据触控坐标(Xk, Yi)进行相应的操作。
相较于现有技术，该触控液晶显示装置100内部设置该接触 电才及116、该第二晶体管170和该触4空线Sl Sm，通过触控动作， 该*接触电+及116纟罙测该公共电极123的电压4言号并通过该第二晶 体管170和触控线Sl Sm将该电压信号传输到该触控驱动器103， 通过分析该触控线Sl Sm的电压信号并对比该电压信号的时间和 该扫描驱动器102的扫描时序信号，可确定触控位置的坐标。该 触控液晶显示装置100自身可实现触控功能，而不需要额外的触 摸屏，其厚度薄、重量轻，有利于触控液晶显示装置的轻薄化发 展。同时，由于该触控液晶显示装置100未使用触摸屏和黏贴带 等元件，光线不必穿过触摸屏和黏贴带等元件，可减少光吸收、 折射、反射和干涉等不良现象，有效提高该触控液晶显示装置100
10的透光率和显示效果。
该触控液晶显示装置100的驱动方法中，利用扫描信号和该 接触电极116感测的公共电压信号来解析触控位置的坐标，将液 晶显示与触控定位融合于统一的驱动方法中，具有驱动简单，定 位准确的特点。
请一并参阅图7和图8,图7是本发明触控液晶显示装置第 二实施方式的任意一像素单元的电路结构示意图，图8是图7所 示像素单元的平面结构示意图。该触控液晶显示装置200与第一 实施方式的触控液晶显示装置100结构相似，其区别在于该第 一晶体管260设置在该扫描线Gi和该数据线Dk-1的相交处，其 栅极262电连接该扫描线Gi 。该第二晶体管270设置在该扫描线 Gi-l和该触控线Sk的相交处，其栅极272连接该扫描线Gi-l。 当该扫描线Gi-l接收到扫描信号时，该第二晶体管270开启，可 探测对应位置的触控信号以分析触控坐标。当该扫描线Gi接收到 扫描信号时，该第一晶体管260开启，可实现显示功能。
该第 一 晶体管260和该第二晶体管270分另"由扫描线Gi、 Gi-l 扫描控制其开关，可减少该第一晶体管260和该第二晶体管270 之间的开关干扰，增加该触控液晶显示装置200触控准确性和稳 定性。
权利要求
1.一种触控液晶显示装置，其特征在于该触控液晶显示装置包括一传感电极、一第一扫描线、一触控线、一晶体管和一压力控制开关，该晶体管包括一栅极、一源极和一漏极，该栅极电连接该第一扫描线以接收扫描信号，该漏极电连接该触控线，该压力控制开关电连接该源极和该传感电极，并响应外界压力而电连接该源极和该传感电极。
2. 如权利要求1所述的触控液晶显示装置，其特征在于进 一步包括相对设置的一第 一基板、 一第二基板和一夹在该第 一基 板和该第二基板之间的液晶层，该第一扫描线、该触控线、该晶 体管设置在该第 一 基板邻近该液晶层 一 侧，该压力控制开关设置 在该晶体管所对应的位置，该传感电极设置在该第二基板邻近该 液晶层 一 侧。
3. 如权利要求2所述的触控液晶显示装置，其特征在于该 第 一基板邻近该液晶层一侧进一步设置一另 一晶体管、 一像素电 极和一平行于该触控线的数据线，该另一晶体管包括一栅极、一 源极和一漏极，该栅极电连接该第一扫描线，该源极电连接该数 据线，该漏极电连接该l象素电极。
4. 如权利要求2所述的触控液晶显示装置，其特征在于该 第一基板邻近该液晶层一侧进一步设置一另 一晶体管、 一像素电 极、 一 平行于该第 一 扫描线的第二扫描线和 一 平行于该触控线的 数据线，该另 一晶体管包括一斥册极、 一源极和一漏极，该棚1及电 连接该第二扫描线，该源极电连接该数据线，该漏极电连接该像 素电极。
5. —种触控液晶显示装置，其特征在于该触控液晶显示装 置包括一公共电极、 一第一扫描线、 一触控线、 一接触电极和一 晶体管，该晶体管包括一栅极、 一源才及和一漏极，该栅极电连接 该第 一扫描线以4妻收扫描信号，该源才及电连^t妻该4妻触电才及，该漏 极电连接该触控线，该公共电极与该接触电极相对设置并响应外 界压力作用而电连接该接触电极。
6. 如权利要求5所述的触控液晶显示装置，其特征在于进 一步包括相对设置的一第 一基板、 一第二基板和一夹在该第 一基 板和该第二基板之间的液晶层，该第一扫描线、该触控线、该接触电极和该晶体管设置在该第 一 基板邻近该液晶层 一 侧，该公共 电极设置在该第二基板邻近该液晶层 一 侧。
7. 如权利要求6所述的触控液晶显示装置，其特征在于进 一步包括 一 凸块，该凸块设置在该晶体管的源极所对应的位置并 且和该公共电极间隔一定距离，该接触电极设置在该凸块上，并 通过该凸块内的 一通孔电连接该晶体管的源极。
8. —种触控液晶显示装置的驱动方法，该触控液晶显示装置 包括一公共电极、 一第一扫描线、 一触控线、 一接触电极和一晶 体管，该晶体管包括一片册极、 一源极和一漏极，该栅极电连接该 第一扫描线，该源极电连接该接触电极，该漏极电连接该触控线， 该7>共电极和该接触电才及相对设置并响应外界压力作用而电连接 该冲妾触电才及，该驱动方法包括扫描该第一扫描线，开启该晶体管； 扫描该触控线，读取触控信号； 解析触控位置的坐标。
9. 如权利要求8所述的触控液晶显示装置的驱动方法，其特 征在于该触控液晶显示装置进一步包括一另一晶体管、 一像素 电极和一平行于该触控线的数据线，该另 一晶体管包括一栅极、 一源极和一漏极，该栅极电连接该第一扫描线，该源极电连接该 数据线，该漏极电连接该像素电极，该驱动方法进一步包括扫 描该第一扫描线，开启该另一晶体管；提供数据信号到该数据线。
10. 如权利要求8所述的触控液晶显示装置的驱动方法，其特 征在于该触控液晶显示装置进一步包括一另一晶体管、 一像素 电极、 一 平行于该第 一 扫描线的第二扫描线和 一 平行于该触控线 的数据线，该另一晶体管包括一栅极、 一源极和一漏极，该栅极 电连接该第二扫描线，该源极电连接该数据线，该漏极电连接该 像素电极，该驱动方法进一步包括扫描该第二扫描线，开启该另一晶体管；提供数据信号到该数据线。
全文摘要
本发明提供一种触控液晶显示装置。该触控液晶显示装置包括一传感电极、一第一扫描线、一触控线、一晶体管和一压力控制开关。该晶体管包括一栅极、一源极和一漏极，该栅极电连接该第一扫描线以接收扫描信号，该漏极电连接该触控线。该压力控制开关电连接该源极和该传感电极，并响应外界压力而电连接该源极和该传感电极。该触控液晶显示装置具有厚度薄、重量轻、穿透率高和显示效果良好的优点。本发明同时提供一种上述触控液晶显示装置的驱动方法。
文档编号G02F1/1362GK101598871SQ20081006758
公开日2009年12月9日 申请日期2008年6月4日 优先权日2008年6月4日
发明者洪肇逸, 赖昭志, 陈新立 申请人:群康科技(深圳)有限公司;群创光电股份有限公司