电感触摸屏、电感触摸显示面板和电感触摸显示装置制造方法
【专利摘要】本发明的实施例公开了一种电感触摸屏、电感触摸显示面板、电感触摸显示装置，该电感触摸屏包括：第一基板和设置于所述第一基板上的触摸结构层，触摸结构层包括：多条第一导线；多条第二导线，与所述多条第一导线绝缘交叉；多个电感线圈，每一电感线圈设置于所述第一导线和第二导线的交叉处；电感触摸屏还包括：一第一开关单元，包括多个第一开关，每一第一开关与一所述第一导线串联；一第二开关单元，包括多个第二开关，每一第二开关与一所述第二导线串联；其中，由于所述第一开关单元与所述第二开关单元交替打开，大大减少了分流感应电流的端口的数量，提高了检测到的有效信号强度，提供了信噪比。
【专利说明】电感触摸屏、电感触摸显示面板和电感触摸显示装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及电感触摸领域，尤其涉及一种电感触摸屏，包含该电感触摸屏的电感触摸显示面板，包含该电感触摸屏的电感触摸显示装置，包含该电感触摸显示面板的电感触摸显示装置。
【背景技术】
[0002]近年来，随着人性化、便捷化的发展，触摸屏、带有触摸功能的显示面板和显示装置越来越受到人们的青睐。按照工作原理的不同，触摸屏有多个种类，例如电阻触摸屏(Resistive-type Touch Panel)、电容触摸屏(Capacitive-type Touch Panel)、电感触摸屏(Electromagnetic-type Touch Panel)等。其中，电阻触摸屏、电容触摸屏的优点是可以用手直接操作。但当用笔来书写时，由于手掌一般放置于触摸屏上，手和笔的触摸难以准确的区别开。电感触摸屏主要包括沿X与Y方向排列的多个电感线圈或天线，以及一位置指向装置(如电磁笔)。即便手掌放置于触摸屏上时，电感触摸屏也可以准确判别出电磁笔的位置。
[0003]申请号为200810065796.3的中国专利申请文件中公开了一种电感触摸屏，其电路结构示意图如图1所示。如图1所示，该电感触摸屏包括多条X方向检测线11，与多条X方向检测线11绝缘交叉的多条Y方向检测线12，呈矩阵排列的多个线圈13 (图中以3X3的线圈矩阵为例)，每一线圈13设置于X方向检测线11和Y方向检测线12的交叉处。每一线圈13具有两个端，第一端同时连接至对应的X方向检测线11和Y方向检测线12，另一端通过公共电极线17接地。每一 X方向检测线11和Y方向检测线12通过一电流放大器连接至相应的X方向检测电路15和Y方向检测电路16。若电磁笔使得某一电感线圈13产生感应电流,那么该感应电流会被X方向检测电路15和Y方向检测电路16检测得到，从而确定触摸发生的位置坐标。
[0004]但是，从图1中还可以进一步看出，由于X方向检测线11和Y方向检测线12通过电感线圈13的一端相连，因此对于任何一个电感线圈13而言，以图中的虚线框圈所示的电感线圈为例，其产生的感应电流IO会经由相互电连接的X方向检测线11和Y方向检测线12传输至所有检测端口。即感应电流IO会经由图中虚线所示的路径传输至X方向和Y方向的所有检测端口，各个端口分别可以检测到感应电流1x1，1x2, 1x3，Iyl, Iy2，Iy3。也就是说，任何一个电感线圈感应产生的电流都会分成六份，即1x1，1x2, 1x3, Iyl, Iy2，Iy3。X方向检测电路15需要从1x1，1x2, 1x3中选出一个最大的电流用以确定触摸位置的X方向坐标；Y方向检测电路16需要从Iyl，Iy2，Iy3中选出一个最大的电流用以确定触摸位置的Y方向坐标。但由于感应电流IO—分为六，大大降低了有效信号的强度，使得信噪比降低。另外，由于六个电流值1x1，1x2，1x3, Iyl, Iy2，Iy3之间的差值会因为X方向检测线11和Y方向检测线12之间互相导通而减小，使得检测难度增大。
【发明内容】
[0005]本发明的实施例所要解决的一个技术问题是，现有技术中触摸位置处的电感线圈产生的感应电流分流至所有检测端口，检测到的有效信号强度较小，信噪比较低。
[0006]为了解决上述技术问题，本发明的实施例提供了一种电感触摸屏，包括:第一基板和设置于所述第一基板上的触摸结构层，所述触摸结构层包括:多条第一导线；多条第二导线，与所述多条第一导线绝缘交叉；多个电感线圈，每一电感线圈设置于所述第一导线和第二导线的交叉处，每一电感线圈包括一与所述第一导线和第二导线电连接的第一端子，以及一接地的第二端子；所述电感触摸屏还包括:一第一开关单元，包括多个第一开关，每一第一开关与一所述第一导线串联；一第二开关单元，包括多个第二开关，每一第二开关与一所述第二导线串联；其中，所述第一开关单元与所述第二开关单元交替打开，当磁力线穿过一电感线圈时，该电感线圈产生的感应电流通过该电感线圈的第一端子传输至对应连接的第一导线和第二导线，从而使所述电感触摸屏通过所述感应电流确定触摸的位置坐标。具体的说，所述第一开关单元打开时，所述第二开关单元关闭，所述电感触摸屏通过所述感应电流确定触摸位置的第一方向坐标值；所述第二开关单元打开时，所述第一开关单元关闭，所述电感触摸屏通过所述感应电流确定触摸位置的第二方向坐标值。
[0007]本发明的实施例还提供了 一种电感触摸显示面板，包括上述电感触摸屏。
[0008]本发明的实施例还提供了 一种电感触摸显示装置包括上述电感触摸显示面板。
[0009]本发明的实施例还提供了一种电感触摸显示装置包括显示面板和上述电感触摸屏，所述显示面板与所述电感触摸屏层叠设置。
[0010]相对于现有技术而言，本发明的实施例所提供的电感触摸屏，包含该电感触摸屏的电感触摸显示面板，包含该电感触摸屏的电感触摸显示装置，包含该电感触摸显示面板的电感触摸显示装置中，所述第一开关单元与所述第二开关单元交替打开，这样大大减少了分流感应电流的端口的数量，增大了检测端检测到的有效感应电流，提高了检测到的有效信号强度，提供了信噪比。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为现有技术的电感触摸屏的电路结构示意图；
[0012]图2为本发明实施例一提供的电感触摸屏的俯视结构示意图；
[0013]图3为本发明实施例二提供的电感触摸屏的俯视结构示意图；
[0014]图4为本发明实施例三提供的电感触摸显示面板的剖视图；
[0015]图5为本发明实施例三提供的像素阵列俯视结构示意图。
【具体实施方式】
[0016]本发明的核心思想是在第一方向(X方向)的检测端增加第一开关单元，在第二方向(Y方向)的检测端增加第二开关单元，并且第一开关单元与第二开关单元交替打开。第一方向(X方向)的检测和第二方向(Y方向)的检测不同时进行，即第一方向(X方向)进行检测时，将第二方向(Y方向)的所有检测端关闭；第二方向(Y方向)进行检测时，将第一方向(X方向)的所有检测端关闭。这样对于一次检测而言，任何一个电感线圈产生的感应电流只分流至第一方向(X方向)的所有检测端，或只分流至第二方向(Y方向)的所有检测端，这样大大减少了分流感应电流的端口的数量，增大了检测端检测到的有效感应电流，提高了检测到的有效信号强度，提供了信噪比。
[0017]实施例一
[0018]本发明实施例一提供的电感触摸屏的俯视结构示意图如图2所示。从图2中可以看出，该电感触摸屏I包括:第一基板10和设置于第一基板10上的触摸结构层。
[0019]该触摸结构层包括:多条第一导线101 ;多条第二导线102，与多条第一导101线绝缘交叉；多个电感线圈103，每一电感线圈103设置于第一导线101和第二导线102的交叉处，每一电感线圈103包括一与第一导线101和第二导线102电连接的第一端子1031，以及一接地的第二端子1032。通常第一导线101与第二导线102之间设置有绝缘层(图中未画出)，电感线圈103可以与第一导线101位于同一层、采用相同材料，也可以与第二导线102位于同一层，采用相同材料。另外，电感线圈103的第一端子1031包括第一子端子1031A，与对应的第一导线101电连接；第二子端子1031B，与对应第二导线102电连接。电感线圈103的第二端子1032可以通过一公共电极线107接地。图2中以公共电极线107具有多条为例，但也可以是整块结构(如ΙΤ0)。公共电极线107可以与第一导线101、第二导线102、电感线圈103其中之一位于同一层、采用相同材料。另外，多条第一导线101之间通常平行或基本平行设置，多条第二导线102之间通常平行或基本平行设置。
[0020]该电感触摸屏I还包括:一第一开关单元108，包括多个第一开关109，每一第一开关109与一所述第一导线101串联；一第二开关单元111，包括多个第二开关112，每一第二开关112与一第二导线102串联。图2中，以第一开关109、第二开关112为薄膜晶体管为例，这样第一开关109、第二开关112可以直接设置于第一基板10上。但是，第一开关109、第二开关112也可以采用其他具有开关功能的器件或电路，如场效应晶体管(M0SFET)，可以设置于外部IC中。薄膜晶体管或场效应晶体管可以是N型，也可以是P型。
[0021]其中，第一开关单元108与第二开关单元111交替打开，当磁力线穿过一电感线圈103时，该电感线圈103产生的感应电流通过该电感线圈103的第一端子1031传输至对应连接的第一导线101和第二导线102，从而使电感触摸屏I通过感应电流确定触摸的位置坐标。具体的说，第一开关单元108打开时，第二开关单元111关闭，电感触摸屏I通过感应电流确定触摸位置的第一方向(X方向)坐标值；第二开关单元111打开时，第一开关单元108关闭，电感触摸屏I通过感应电流确定触摸位置的第二方向(Y方向)坐标值。
[0022]以第一开关109、第二开关112为薄膜晶体管为例，第一开关单元108还包括一第一控制线110，同时控制多个第一开关109的开关状态；第二开关单元111包括一第二控制线113，同时控制多个第二开关112的开关状态。另外，电感触摸屏I还包括第一方向检测电路105和第二方向检测电路106 ;每一第一导线101通过一第一开关109电连接至第一方向检测电路105 ;每一第二导线102通过一第二开关112电连接至第二方向检测电路106。具体地说，每一第一导线101通过与其串联的第一开关109与第一方向检测电路105,第一导线101与第一开关109的源极/漏极电连接，第一开关109的漏极/源极与第一方向检测电路105电连接，第一开关109的栅极与第一控制线110电连接。每一第二导线102通过与其串联的第二开关112与第二方向检测电路106，第二导线102与第二开关112的源极/漏极电连接，第二开关112的漏极/源极与第二方向检测电路106电连接，第二开关112的栅极与第二控制线113电连接。第一控制线110被施加第一控制信号CK，第二控制线113被施加第二控制信号CKB ;第一控制信号CK与第二控制信号CKB互为反相信号。当CK为有效信号时，CKB为无效信号，第一开关单元108中的第一开关109打开，此时若有电感线圈103产生感应电流，那么第一方向检测电路105会在从各条第一导线101上检测到感应电流1x1，1x2, 1x3,比较各个感应电流1x1，1x2, 1x3的大小，选取其中最大的电流以确定触摸位置的第一方向(X方向)坐标。当CK为无效信号时，CKB为有效信号，第二开关单兀111中的第二开关112打开，此时若有电感线圈103产生感应电流，那么第二方向检测电路106会在从各条第二导线102上检测到感应电流Iyl，Iy2，Iy3，比较各个感应电流Iyl，Iy2，Iy3的大小，选取其中最大的电流以确定触摸位置的第二方向(Y方向)坐标。由此可知，第一开关单元108与第二开关单元111交替打开。第一方向(X方向)的检测和第二方向(Y方向)的检测不同时进行，即第一方向(X方向)进行检测时，将第二方向(Y方向)的所有检测端关闭；第二方向(Y方向)进行检测时，将第一方向(X方向)的所有检测端关闭。这样对于一次检测而言，任何一个电感线圈产生的感应电流只分流至第一方向(X方向)的所有检测端，或只分流至第二方向(Y方向)的所有检测端，这样大大减少了分流感应电流的端口的数量，增大了检测端检测到的有效感应电流，提高了检测到的有效信号强度，提供了信噪比。
[0023]另外，为了进一步增大检测信号的强度，电感触摸屏I还包括多个电流放大器114，每一第一导线101通过一第一开关109和一电流放大器114电连接至第一方向检测电路105 ;每一第二导线102通过一第二开关111和一电流放大器114电连接至第二方向检测电路106。当然，第一开关109与电流放大器114的先后顺序可以任意调整，第二开关112与电流放大器114的先后顺序也可以任意调整。
[0024]实施例二
[0025]本发明实施例二提供的电感触摸屏的俯视结构示意图如图3所示。本实施例提供的电感触摸屏在实施例一提供的电感触摸屏基础上作出的改进，与实施例一相同的部分不再重述，重点叙述区别之处。
[0026]从图3中可以看出，电感触摸屏I还包括第一控制电路115和第三开关单元116 ；第三开关单元116包括多个第三开关117，每一第三开关117与一第一导线101串联，第一控制电路115控制该多个第三开关117在第一开关单元108打开时逐个打开；和/或，电感触摸屏I还包括第二控制电路118和第四开关单元119 ;第四开关单元119包括多个第四开关120，每一第四开关120与一第二导线102串联，第二控制电路118控制该多个第四开关120在第二开关单元111打开时逐个打开。需要说明的是，本实施例中，电感触摸屏I可以只包括第一控制电路115和第三开关单元116，或者只包括第二控制电路118和第四开关单元119，也可以同时包括第一控制电路115和第三开关单元116、第二控制电路118和第四开关单元119。
[0027]作为优选的实施方式，上述第一控制电路115和/或第二控制电路118可以为移位寄存电路，可以有TFT构成，设置于第一基板10上；也可以设置于外部IC中。另外，第一控制电路115和第三开关单元116与电流放大器114、第一开关109的先后顺序可以任意调整；第二控制电路118和第四开关单元119与电流放大器114、第二开关112的先后顺序也可以任意调整。
[0028]实施例三
[0029]本发明实施例三提供的电感触摸显示面板,包括上述实施例一、实施二中任意一个提供的电感触摸屏。该电感触摸显示面板可以为液晶显示面板或电子纸或等离子显示面板或有机发光二极管显示面板。
[0030]当该电感触摸显示面板为液晶显示面板时，其剖视图如图4所示。从图四中可以看出，该电感触摸显示面板2还包括与第一基板10相对设置的第二基板20，以及设置于所述第一基板10和第二基板20之间的液晶层30。第一基板10、第二基板20可以采用玻璃、石英、塑料等材料。在液晶层30和第一基板10之间还设置有像素阵列40，其俯视结构示意图如图5所示。从图5中可以看出，像素阵列40包括绝缘交叉的多条第三导线401和多条第四导线402。像素阵列40还包括设置于第三导线401和第四导线402交叉处的TFT。触摸结构层可以与像素阵列40制作在一起，二者在同一工艺流程中制备；甚至触摸结构层可以部分或全部直接利用像素阵列40中现有的结构。例如，第一导线101与第三导线401位于同一层且采用相同材料，第二导线102与第四导线402位于同一层且采用相同材料。或者，第一导线101直接采用第三导线401，第二导线102直接采用第四导线402，此时，电感检测和显示二者分时工作。本实施例中以第三导线为扫描线、第四导线为数据线为例，但实际上第三导线、第四导线可以为扫描线、数据线、存储电容电极线、偏压线、修补线、控制线等中绝缘交叉的两条线。另外，多条第三导线401之间通常平行或基本平行设置，多条第四导线402之间通常平行或基本平行设置。
[0031]实施例四
[0032]本发明实施例四提供的电感触摸显示装置，包括上述实施例三提供的电感触摸显示面板。
[0033]本发明实施例四提供的电感触摸显示装置，也可以包括显示面板和上述实施例一、实施二中任意一个提供的电感触摸屏，该显示面板与该电感触摸屏层叠设置。
[0034]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。
【权利要求】
1.一种电感触摸屏,包括:第一基板和设置于所述第一基板上的触摸结构层，所述触摸结构层包括:多条第一导线；多条第二导线，与所述多条第一导线绝缘交叉；多个电感线圈，每一电感线圈设置于所述第一导线和第二导线的交叉处，每一电感线圈包括一与所述第一导线和第二导线电连接的第一端子，以及一接地的第二端子； 所述电感触摸屏还包括:一第一开关单元，包括多个第一开关，每一第一开关与一所述第一导线串联；一第二开关单元，包括多个第二开关，每一第二开关与一所述第二导线串联； 其中，所述第一开关单元与所述第二开关单元交替打开，当磁力线穿过一电感线圈时，该电感线圈产生的感应电流通过该电感线圈的第一端子传输至对应连接的第一导线和第二导线，从而使所述电感触摸屏通过所述感应电流确定触摸的位置坐标。
2.根据权利要求1所述的电感触摸屏，其特征在于，所述第一端子包括:第一子端子，与对应第一导线电连接；第二子端子，与对应第二导线电连接。
3.根据权利要求1所述的电感触摸屏，其特征在于，所述第一开关和/或所述第二开关为薄膜晶体管，设置于所述第一基板上。
4.根据权利要求1所述的电感触摸屏，其特征在于，所述第一开关和/或所述第二开关为场效应晶体管，设置于外部IC中。
5.根据权利要求1所述的电感触摸屏，其特征在于，所述第一开关单元打开时，所述第二开关单元关闭，所述电感触摸屏通过所述感应电流确定触摸位置的第一方向坐标值；所述第二开关单元打开时，所述第一开关单元关闭，所述电感触摸屏通过所述感应电流确定触摸位置的第二方向坐标值。
6.根据权利要求1所述的电感触摸屏，其特征在于，所述电感触摸屏还包括第一方向检测电路和第二方向检测电路；每一所述第一导线通过一所述第一开关电连接至所述第一方向检测电路；每一所述第二导线通过一所述第二开关电连接至所述第二方向检测电路。
7.根据权利要求6所述的电感触摸屏，其特征在于，所述电感触摸屏还包括多个电流放大器，每一第一导线通过一第一开关和一电流放大器电连接至所述第一方向检测电路；每一第二导线通过一第二开关和一电流放大器电连接至所述第二方向检测电路。
8.根据权利要求1所述的电感触摸屏，其特征在于，所述第一开关单元还包括一第一控制线，同时控制所述多个第一开关的开关状态；所述第二开关单元包括一第二控制线，同时控制所述多个第二开关的开关状态。
9.根据权利要求8所述的电感触摸屏，其特征在于，所述电感触摸屏还包括第一控制电路和第三开关单元；所述第三开关单元包括多个第三开关，每一第三开关与一所述第一导线串联，所述第一控制电路控制所述多个第三开关在所述第一开关单元打开时逐个打开；和/或，所述电感触摸屏还包括第二控制电路和第四开关单元；所述第四开关单元包括多个第四开关，每一第四开关与一所述第二导线串联，所述第二控制电路控制所述多个第四开关在所述第二开关单元打开时逐个打开。
10.根据权利要求8所述的电感触摸屏，其特征在于，所述第一控制电路和/或所述第二控制电路为移位寄存电路。
11.根据权利要求8所述的电感触摸屏，其特征在于，所述第一控制电路和/或所述第二控制电路设置于所述第一基板上。
12.根据权利要求8所述的电感触摸屏，其特征在于，所述第一控制电路和/或所述第二控制电路设置于外部IC中。
13.一种电感触摸显示面板，包括如权利要求1-12任一项所述的电感触摸屏。
14.根据权利要求13述的电感触摸显示面板，其特征在于，所述电感触摸显示面板为液晶显示面板或电子纸或等离子显示面板或有机发光二极管显示面板。
15.根据权利要求13所述的电感触摸显示面板，其特征在于，所述电感触摸显示面板还包括与所述第一基板相对设置的第二基板，以及设置于所述第一基板和第二基板之间的液晶层。
16.根据权利要求13所述的电感触摸显示面板，其特征在于，所述电感触摸显示面板还包括设置于所述第一基板上的像素阵列，所述像素阵列包括绝缘交叉的多条第三导线和多条第四导线。
17.根据权利要求16所述的电感触摸显示面板，其特征在于，所述第一导线与所述第三导线位于同一层且采用相同材料，所述第二导线与所述第四导线位于同一层且采用相同材料；或者，所述第一导线直接采用第三导线，所述第二导线直接采用第四导线，并且电感检测和显示分时工作。
18.根据权利要求16或17所述的电感触摸显示面板，其特征在于，所述第三导线、第四导线为扫描线、数据线、存储电容电极线、偏压线、修补线、控制线中绝缘交叉的两条线。
19.一种电感触摸显不装置,包括如权利要求13-18任一项所述的电感触摸显不面板。
20.—种电感触摸显不装置,包括显不面板和权利要求1-12任一项所述的电感触摸屏，所述显示面板与所述电感触摸屏层叠设置。
【文档编号】G06F3/046GK103941950SQ201310264718
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2013年6月28日 优先权日:2013年6月28日
【发明者】张献祥 申请人:上海天马微电子有限公司, 天马微电子股份有限公司