截至2013年6月,觸摸屏作為一種輸入媒介,是最為簡單、方便、自然的一種人機交互方式。因此,觸摸屏越來越多的應用到各種電子產品中,例如手機、筆記本電腦、MP3/MP4等。根據工作原理和檢測觸摸信息介質的不同,觸摸屏可以分為電阻式、電容式、紅外線式和表面聲波四種類型。電容式觸摸屏技術由于工藝簡單、產品壽命長、透光率高等特點成為主流的觸摸屏技術。
為降低各種電子設備的成本,并使各種電子設備更輕薄,通常觸摸屏集成于液晶顯示面板中。截至2013年6月,集成度較高的方式為:將能夠實現觸摸功能的觸控單元設置在液晶顯示面板的CF(Color Film,彩膜)基板內,所述液晶顯示面板采用IPS(In-Plane Switching,平面轉換)或FFS(Fringe Field Switching,邊緣場開關)驅動方式。具體為,所述觸控單元直接設置在CF基板的玻璃基板表面上,所述CF基板的彩色濾光膜設置在觸控單元表面上,進而得到更加輕薄的具有觸摸功能的液晶顯示面板,最終實現電子設備的輕薄化。
但是,2013年6月之前的具有觸摸功能的液晶顯示面板會出現觸摸失效的現象。
有鑒于此,《一種電容式觸摸液晶顯示面板》的目的在于提供一種電容式觸摸液晶顯示面板,以解決2013年6月之前的具有觸摸功能的液晶顯示面板會出現觸摸失效的現象。
該電容式觸摸液晶顯示面板采用IPS/FFS驅動方式,包括:
第一基板、與所述第一基板相對設置的第二基板、設置于所述第一基板和所述第二基板之間的液晶層,設置于所述第一基板表面上且朝向液晶層一側的電容式觸摸單元,所述液晶層由介電各向異性值不大于7的液晶分子構成。
優(yōu)選的,所述液晶分子的折射率各向異性值在0.1以上。
優(yōu)選的,所述負性液晶分子的介電各向異性小于-3或者大于3。
優(yōu)選的,所述液晶分子的粘滯系數小于150毫帕斯卡秒。
優(yōu)選的,所述電容式觸摸單元包括:依次設置在第一基板表面上的第一電極層、絕緣層和第二電極層。
優(yōu)選的,所述第一電極層為氧化銦錫層或氧化銦鋅層或導電金屬。
優(yōu)選的,所述第二電極層為氧化銦錫層或氧化銀鋅層或導電金屬。
優(yōu)選的,所述第一電極層具體包括:
驅動電極,所述驅動電極為矩形電極,且多個驅動電極形成驅動電極矩陣;
感應電極,所述感應電極為條形電極,且所述感應電極設置在兩列相鄰的驅動電極之間。
優(yōu)選的,所述第二電極層具體包括多個搭橋電極,每個搭橋電極分別將位于其同一行或同一列且相鄰的兩個電極電連接。
優(yōu)選的,所述第一電極層具體包括:
驅動電極,所述驅動電極為條形的電極,且多個驅動電極呈柵狀。
優(yōu)選的,所述第二電極層具體包括:
感應電極,所述感應電極為條形的電極,多個感應電極呈柵狀,且所述感應電極的長軸與所述驅動電極的長軸相互交叉并垂直。
優(yōu)選的,所述第二電極層表面上覆蓋有保護層。
優(yōu)選的,所述保護層表面上設置有彩色濾光膜。
優(yōu)選的,所述第二基板表面上設置有像素單元陣列。
由上述方案可知,《一種電容式觸摸液晶顯示面板》所提供的電容式觸摸液晶顯示面板中的液晶層由介電各向異性值不大于7的液晶分子構成,由于在所述電容式觸摸液晶顯示面板工作的時候,需要保證液晶分子的長軸只在平面內旋轉,不會沿著垂直于顯示面板的方向旋轉,而使液晶層的電容率不會發(fā)生變化。因為,在電容式觸摸單元內的各電極與陣列基板內的各電極以及兩者之間的液晶層會構成寄生電容,液晶層作為所述寄生電容的介質,電容式觸摸單元內的各電極與陣列基板內的各電極分別為寄生電容的兩個極板,則所述寄生電容在變化的時候會成為電容式觸摸單元的基底噪聲。而作為介質的液晶分子層的電容率改變時,就會導致此寄生電容的變化。因此在電容式觸摸液晶顯示面板工作的時候,保證所述液晶層的電容率不發(fā)生變化,則所述寄生電容亦不會發(fā)生變化,從而降低了由寄生電容的變化引起的電容式觸摸單元基底噪聲,提高了觸摸屏的信噪比,進而避免了觸摸失效的現象。
此外,由于采用了介電各向異性值Δε不大于7的液晶分子構成的液晶層,所述電容式觸摸液晶顯示面板的畫面顯示質量和透光率也有了很大的提升。
圖1是2013年6月之前技術的電容式觸摸屏的基本等效電路;
圖2是《一種電容式觸摸液晶顯示面板》實施例提供的一種電容式觸摸液晶顯示面板的結構示意圖;
圖3是《一種電容式觸摸液晶顯示面板》實施例提供的另一種電容式觸摸液晶顯示面板的結構示意圖;
圖4是《一種電容式觸摸液晶顯示面板》實施例提供的對電容式觸摸液晶顯示面板性能進行測試的仿真模擬圖;
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圖5是《一種電容式觸摸液晶顯示面板》實施例提供的電容式觸摸液晶顯示面板與2013年6月之前的的電容式觸摸液晶顯示面板的透光率曲線圖圖;
圖6是《一種電容式觸摸液晶顯示面板》實施例提供的電容式觸摸液晶顯示面板與2013年6月之前的的電容式觸摸液晶顯示面板在有或者沒有透明導電層的情況下的透光率曲線圖。
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《一種電容式觸摸液晶顯示面板》屬于液晶顯示領域,尤其涉及一種電容式觸摸液晶顯示面板。
1.一種電容式觸摸液晶顯示面板,該觸摸液晶顯示面板采用IPS/FFS驅動方式,包括:第一基板、與所述第一基板相對設置的第二基板、設置于所述第一基板和所述第二基板之間的液晶層,設置于所述第一基板表面上且朝向液晶層一側的電容式觸摸單元,所述液晶層由介電各向異性值不大于7的液晶分子構成,所述液晶分子的介電各向異性值小于-3或者大于3。
2.根據權利要求1所述顯示面板,其特征在于,所述液晶分子的折射率各向異性值在0.1以上。
3.根據權利要求1所述顯示面板,其特征在于,所述液晶分子的粘滯系數小于150毫帕斯卡秒。
4.根據權利要求1所述電容式觸摸液晶顯示面板,其特征在于,所述電容式觸摸單元包括:依次設置在第一基板表面上的第一電極層、絕緣層和第二電極層。
5.根據權利要求4所述電容式觸摸液晶顯示面板,其特征在于,所述第一電極層為氧化銦錫層或氧化銦鋅層或導電金屬層。
6.根據權利要求4所述電容式觸摸液晶顯示面板,其特征在于,所述第二電極層為氧化銦錫層或氧化銀鋅層或導電金屬層。
7.根據權利要求4所述電容式觸摸液晶顯示面板,其特征在于,所述第一電極層具體包括:驅動電極,所述驅動電極為矩形電極,且多個驅動電極形成驅動電極矩陣;感應電極,所述感應電極為條形電極,且所述感應電極設置在兩列相鄰的驅動電極之間。
8.根據權利要求7所述電容式觸摸液晶顯示面板,其特征在于,所述第二電極層具體包括多個搭橋電極,每個搭橋電極分別將位于其同一行或同一列且相鄰的兩個驅動電極電連接。
9.根據權利要求4所述電容式觸摸液晶顯示面板,其特征在于,所述第一電極層具體包括:驅動電極,所述驅動電極為條形的電極,且多個驅動電極呈柵狀。
10.根據權利要求9所述電容式觸摸液晶顯示面板,其特征在于,所述第二電極層具體包括:感應電極,所述感應電極為條形的電極,多個感應電極呈柵狀,且所述感應電極的長軸與所述驅動電極的長軸相互交叉并垂直。
11.根據權利要求4所述電容式觸摸液晶顯示面板,其特征在于,所述第二電極層表面上覆蓋有保護層。
12.根據權利要求11所述電容式觸摸液晶顯示面板,其特征在于,所述保護層表面上設置有彩色濾光膜。
13.根據權利要求1所述電容式觸摸液晶顯示面板,其特征在于,所述第二基板表面上設置有像素單元陣列。
為使《一種電容式觸摸液晶顯示面板》實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚,下面將結合《一種電容式觸摸液晶顯示面板》實施例中的附圖,對《一種電容式觸摸液晶顯示面板》實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實施例是《一種電容式觸摸液晶顯示面板》一部分實施例,而不是全部的實施例?;凇兑环N電容式觸摸液晶顯示面板》中的實施例,該領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例,都屬于《一種電容式觸摸液晶顯示面板》保護的范圍。
如背景技術所述,2013年6月之前的具有觸摸功能的液晶顯示面板會出現觸摸紊亂的現象,使觸摸效果降低。
發(fā)明人經研究發(fā)現,為了追求更高的反應速度,2013年6月之前的采用IPS或FFS方式驅動的液晶顯示面板一般都采用介電各向異性值大于7的液晶分子構成液晶層,通常介電各向異性值采用8.6。在液晶顯示面板工作的時候,介電各向異性值較大的液晶分子的長軸會沿著電場線的方向發(fā)生旋轉,在沒有電容式觸摸單元的液晶顯示面板工作的時候,上述液晶分子的旋轉方式會降低顯示面板一定的透光率,相對于對顯示畫面的影響,其更快的響應速度更容易讓人們接受。
但是,2013年6月之前技術中的電容式觸摸屏的基本等效電路如圖1所示,由于液晶分子長軸的取向對液晶層的電容率的影響較大,在第一基板內設置有電容式觸摸單元并采用IPS或FFS驅動方式的液晶顯示面板內,電容式觸摸單元內的驅動電極10111和感應電極10112與陣列基板內的柵電極分別構成寄生電容Cd和Cs,而這兩個寄生電容Cd和Cs形成了驅動電極10111一端到感應電極10112一端的耦合回路,當寄生電容Cd和Cs發(fā)生變化時,由于此耦合回路的存在,就會導致檢測端Vout的信號變化。通常,當手指觸摸顯示面板會產生感應電容Cs,通過在檢測端Vout檢測信號的變化判斷手指的觸摸位置。液晶層作為所述寄生電容的介質,其電容率的變化會對寄生電容Cd和Cs的電容值造成很大的影響,當寄生電容Cd和Cs的變化較大時,作為所述寄生電容一極板的電容式觸摸單元內的驅動電極和感應電極亦會受到很大的影響,可能掩蓋手指觸摸顯示面板而引起的檢測端Vout的電流變化,從而導致無法準確檢測到手指的觸摸位置,即:從而給電容式觸摸單元造成了較大的基底噪聲,降低了電容式觸摸單元的靈敏度,基底噪聲大到足以掩蓋正常的觸摸信號的時候,出現觸摸失效的現象。
從實際測試中可以得出,在使用介電各向異性值較大的液晶分子組成的內嵌式觸摸屏工作時,平均噪聲值較大,尤其在畫面切換時,噪聲的跳動導致觸摸屏出現亂報點等現象。
《一種電容式觸摸液晶顯示面板》公開了一種電容式觸摸液晶顯示面板,該觸摸液晶顯示面板采用IPS/FFS驅動方式,包括:
第一基板、與所述第一基板相對設置的第二基板、設置于所述第一基板和所述第二基板之間的液晶層,設置于所述第一基板表面上且朝向液晶層一側的電容式觸摸單元,所述液晶層由介電各向異性值不大于7的液晶分子構成。
由上述方案可知,《一種電容式觸摸液晶顯示面板》所提供的電容式觸摸液晶顯示面板中的液晶層由介電各向異性值不大于7的液晶分子構成,液晶分子的介電常數決定了液晶層的電容,通常液晶分子的介電常數分為長軸方向的介電常數和短軸方向的介電常數。在所述電容式觸摸液晶顯示面板工作的時候,需要使液晶分子的長軸在平面內旋轉,不會沿著垂直于顯示面板的方向旋轉,始終平行于所述顯示面板,因此液晶的介電常數變化較小,則所述液晶層的電容率不會發(fā)生變化。并且,由于電容式觸摸單元內的各電極與陣列基板內的各電極以及兩者之間的液晶層會構成寄生電容,液晶層作為所述寄生電容的介質,電容式觸摸單元內的各電極與陣列基板內的各電極分別為寄生電容的兩個極板,則所述寄生電容在變化的時候會成為電容式觸摸單元的基底噪聲。由于在電容式觸摸液晶顯示面板工作的時候,所述液晶層的電容率不發(fā)生變化,則所述寄生電容亦不會發(fā)生變化,從而降低了由寄生電容的變化引起的電容式觸摸單元基底噪聲,進而避免了觸摸失效的現象。
此外,由于采用了介電各向異性值不大于7的液晶分子構成的液晶層,所述電容式觸摸液晶顯示面板的畫面顯示質量和透光率也有了很大的提升。
下面將結合《一種電容式觸摸液晶顯示面板》實施例中的附圖,對《一種電容式觸摸液晶顯示面板》實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實施例僅僅是《一種電容式觸摸液晶顯示面板》一部分實施例,而不是全部的實施例?;凇兑环N電容式觸摸液晶顯示面板》中的實施例,該領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例,都屬于《一種電容式觸摸液晶顯示面板》保護的范圍。
在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解《一種電容式觸摸液晶顯示面板》,但是《一種電容式觸摸液晶顯示面板》還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實施,該領域技術人員可以在不違背《一種電容式觸摸液晶顯示面板》內涵的情況下做類似推廣,因此《一種電容式觸摸液晶顯示面板》不受下面公開的具體實施例的限制。
《一種電容式觸摸液晶顯示面板》實施例公開了一種電容式觸摸液晶顯示面板,該觸摸液晶顯示面板采用IPS/FFS驅動方式,如圖2所示,包括:
第一基板101,與所述第一基板相對設置的第二基板102,設置于所述第一基板101和所述第二基板102之間的液晶層103,設置于所述第一基板101表面上且朝向液晶層103一側的電容式觸摸單元1011。
具體的,所述電容式觸摸單元1011包括:
依次設置在第一基板101表面上的第一電極層、絕緣層和第二電極層。所述第一電極層為氧化銦錫層或氧化銦鋅層或金屬層,所述第二電極層為氧化銦錫層或氧化銀鋅層金屬層。
更具體的,所述第一電極層具體包括:
驅動電極10111,所述驅動電極10111為矩形電極,且多個驅動電極10111形成驅動電極矩陣;
感應電極10112,所述感應電極10112為條形電極,且所述感應電極10112設置在兩列相鄰的驅動電極之間。
所述第二電極層具體包括:
多個搭橋電極10113,每個搭橋電極10113分別將位于其同一行且相鄰的兩個驅動電極10111電連接。
需要說明的是,圖2僅為示意圖,并不表示真實比例,且為了便于體現連接關系,所示搭橋電極10113以一線段表示,且在圖中顯示更接近于第一基板101,而實際情況是所述驅動電極10111和感應電極10112設置在所述第一基板101表面上。
則位于同一行的驅動電極10111是相互電連接的,因此,多個驅動電極行接收驅動信號,對所述電容式觸摸單元進行掃描,所述感應電極10112同時感應電容的變化,產感應信號。
或者如圖3所示,更具體的,所述第一電極層具體包括:
驅動電極1101,所述驅動電極1101為條形的電極,且多個驅動電極1101呈柵狀排列在所述第一基板101表面上。
所述第二電極層具體包括:
感應電極1102,所述感應電極1102為條形的電極,多個感應電極1102呈柵狀排列在所述絕緣層表面上,且所述感應電極1102的長軸與所述驅動電極的長軸相互交叉并垂直。
則多個條形的驅動電極1101接收驅動信號,對所述電容式觸摸單元進行掃描,所述感應電極1102同時感應電容的變化,產感應信號。
需要說明的是,所述電容式觸摸單元中的驅動電極和感應電極還可以為其他形式或其他形狀的電極,只需要滿足所述電容式觸摸單元直接設置在第一基板101表面上,且朝向液晶層103一側。
在所述第二透明電極層表面上覆蓋有保護層,在所述保護層表面上設置有彩色濾光膜1012,所述保護層用于將電容式觸摸單元與所述彩色濾光膜隔離開,對所述電容式觸摸單元起到保護作用。
所述第二基板102表面上設置有像素單元陣列,所述像素單元陣列由數據線與掃描線彼此交叉形成的多個像素單元組成,每個像素單元包括像素電極、公共電極、薄膜晶體管。所述數據線和掃描線通過薄膜晶體管與所述像素電極耦合。
具體的,所述數據線與所述薄膜晶體管的源極相連接,所述掃描線與所述薄膜晶體管的柵極相連接,所述像素電極與所述薄膜晶體管的漏極相連接。當所述掃描線為柵極提供掃描信號時,所述薄膜晶體管的源極和漏極導通,所述數據線提供的數據信號可以依次通過源極和漏極到達像素電極,以控制像素電極與公共電極之間產生控制液晶翻轉的水平電場,進而控制液晶層103內的液晶分子的轉向,以實現畫面的顯示。
所述液晶層103由介電各向異性值不大于7的液晶分子構成。在顯示時,介電各向異性值不大于7的的液晶分子的長軸在平面內旋轉,不會沿著垂直于顯示面板的方向旋轉,始終平行于所述顯示面板。而介電各向異性值較大的液晶分子容易受垂直向電場影響,導致其介電常數變化增大。因此介電各向異性值不大于7的的液晶導致的寄生電容的變化較小。此寄生電容不僅作為觸控電極的一個負載影響觸摸信號的大小,更是噪聲耦合的一個路徑。當顯示畫面切換時,液晶分子會根據電場的變化而旋轉,并且由于第一基板上觸控電極的存在,加強了液晶層內垂直向的電場,介電各向異性值不大于7的的液晶分子只在平面內旋轉,不會沿著垂直于顯示面板的方向旋轉,始終平行于所述顯示面板,而介電各向異性值較大的液晶分子容易受垂直向電場影響,導致其介電常數變化增大,寄生電容變化增大,從而增加了顯示屏在切換畫面時對觸摸屏的干擾。
從實際測試中可得出,當使用介電各向異性值Δε為8.6的液晶分子時,信噪比只有4-5。而當使用介電各向異性值Δε為6.8的液晶分子時,信噪比至少可以達到30以上。而當信噪比太低時,就容易造成觸摸屏的失效,造成亂報點或者畫線不準等問題。雖然對觸控特性來講,液晶分子中介電各向異性值是主要的影響因素,但是液晶分子的各個特征參數之間會有一定的關系,并且液晶材料的介電各向異性值不僅影響電容的大小,對顯示特性也有一定的影響。因此,綜合考慮顯示特性的滿足,比如顯示屏的對比度、響應時間、功耗等主要顯示特性指標的滿足,需要液晶分子介電各向異性值較小時,其他主要的材料參數也要滿足一定的要求。
以下根據材料參數對顯示的相互影響關系,確定了幾種主要的特性參數的優(yōu)選范圍。
介電各向異性值Δε為液晶長軸方向介電常數與短軸方向介電常數的差值,是決定液晶分子在電場中行為的主要參數,介電各向異性值Δε的差異越大,所需的驅動電壓越小,即消耗的功耗越小。根據實際試驗可知,當Δε為-3時,所需的驅動電壓至少要5V,要求較高IC的驅動能力,整個面板的功耗較大。若Δε值為正數,也即液晶分子為正性時,考慮到介電各向異性值Δε越大,越容易造成觸摸屏的失效,其優(yōu)選的介電各向異性值的范圍是3~7;若Δε值為負數,也即液晶分子為負性時,其優(yōu)選的介電各向異性值Δε小于-3。故《一種電容式觸摸液晶顯示面板》中指出的液晶層由介電各向異性值不大于7的液晶分子構成,具體指的是介電各向異性值Δε小于零的負性液晶分子以及介電各向異性值Δε不大于7的正性液晶分子。優(yōu)選方案為介電各向異性值Δε小于-3的液晶分子,或介電各向異性值Δε大于3且小于7的正性液晶分子。
由于折射率各向異性Δn與盒厚d的乘積為一個常量,且盒厚的平方與響應時間t成正比,即d2∝t,故當盒厚d減小時,有利于縮短響應時間,獲得較好的顯示效果,因此,所述液晶分子優(yōu)選的折射率各向異性值在0.1以上;粘滯系數直接影響液晶的響應速度,而粘滯系數越小,液晶的響應速度越快,因此,優(yōu)選的粘滯系數小于150毫帕斯卡秒。
發(fā)明人對上述電容式觸摸液晶顯示面板的性能進行了仿真模擬實驗,所述電容式觸摸液晶顯示面板采用FFS驅動方式,實驗結果如圖4所示,其中圖4a為2013年6月之前的采用介電各向異性值Δε大于7的液晶分子構成液晶層的電容式液晶顯示面板,圖4b為本實施例所提供的采用介電各向異性值Δε不大于7的液晶分子構成液晶層的的電容式液晶顯示面板,并且兩者施加有相同的電壓,由圖4a可知,在電場的作用下,所述介電各向異性值大于7的液晶分子的長軸雖然主要是在平行于面板的范圍內旋轉,但在垂直于面板的方向上,介電各向異性值大于7的液晶分子的長軸也會發(fā)生一定幅度的旋轉,使得液晶層的電容率發(fā)生較大的變化,由于所述陣列基板與電容式觸摸單元以及液晶層構成的寄生電容,則液晶層的電容率發(fā)生的變化會影響到寄生電容的電容值,給電容式觸摸單元造成了較大的基底噪聲;由圖4b可知,在電場的作用下,所述介電各向異性值Δε不大于7的液晶分子的長軸只是在平行于面板的范圍內旋轉,即所述介電各向異性值Δε不大于7的液晶分子的長軸始終平行于面板,由于在垂直于面板方向上,介電各向異性值Δε不大于7的液晶分子的長軸不會變化,則液晶層整體的電容率變化很小,寄生電容的電容值亦不會發(fā)生較大的變化,因此降低了電容式觸摸單元的基底噪聲,避免觸摸失效現象的發(fā)生。
此外,在電容式觸摸單元工作的時候,由于電容式觸摸單元與陣列基板之間會形成垂直于顯示面板的電場,而此垂直于顯示面板的電場并非正常顯示所需要的電場。對于介電各向異性值Δε大于7的液晶分子構成的液晶層而言,垂直于顯示面板的電場會造成介電各向異性值Δε大于7的液晶分子的長軸沿垂直于顯示面板的方向旋轉,造成了顯示畫面的紊亂;而對于介電各向異性值Δε不大于7的液晶分子構成的液晶層而言,由于介電各向異性值Δε不大于7的液晶分子的長軸始終會平行于顯示面板,不會受到垂直于顯示面板的電場的影響,則不會出現顯示畫面紊亂的現象。
另外,如圖5所示,由圖5a中的透光曲線a和圖5b中的透光曲線b可知,在由《一種電容式觸摸液晶顯示面板》實施例所提供的電容式觸摸液晶顯示面板的透光率始終位于較高的水平,平均透光率較高,而2013年6月之前的采用介電各向異性值Δε大于7的液晶分子的電容式觸摸液晶顯示面板的透光率在較大的范圍內變動,并且其最大值也是低于《一種電容式觸摸液晶顯示面板》實施例所提供的電容式觸摸液晶顯示面板的透光率的最大值,可見,《一種電容式觸摸液晶顯示面板》實施例所提供的電容式觸摸液晶顯示面板的透光率要高于2013年6月之前的采用介電各向異性值Δε大于7的液晶分子的電容式觸摸液晶顯示面板的透光率。
發(fā)明人還根據不同的液晶層厚度對顯示面板的透光率做了測試,如圖5所示,其中,圖5a為《一種電容式觸摸液晶顯示面板》實施例所提供的電容式觸摸液晶顯示面板的透光率曲線圖,其中,縱坐標Transmittance為透光率,橫坐標Voltage為施加的電壓,單位為V,圖中,曲線a3為液晶層厚度為3微米時的透光率曲線,曲線a4為液晶層厚度為4微米時的透光率曲線,曲線a5為液晶層厚度為5微米時的透光率曲線;圖5b為2013年6月之前的采用介電各向異性值Δε大于7的液晶分子的電容式觸摸液晶顯示面板的透光率曲線圖,其中,縱坐標Transmittance為透光率,橫坐標Voltage為施加的電壓,單位為V,圖中,曲線b3為液晶層厚度為3微米時的透光率曲線,曲線b4為液晶層厚度為4微米時的透光率曲線,曲線b5為液晶層厚度為5微米時的透光率曲線。對比圖5a和圖5b可知,《一種電容式觸摸液晶顯示面板》實施例所提供的電容式觸摸液晶顯示面板的透光率曲線明顯優(yōu)于2013年6月之前的采用介電各向異性值Δε大于7的液晶分子的電容式觸摸液晶顯示面板的透光率曲線。
由于2013年6月之前的IPS或FFS驅動方式的液晶顯示面板的CF基板外側一般會設置有一層透明導電層,以屏蔽靜電對液晶顯示面板的影響?!兑环N電容式觸摸液晶顯示面板》實施例將電容式觸摸單元設置在第一基板(即CF基板)上,并且在液晶顯示面板工作的時候,所述電容式觸摸單元內的電極與陣列基板上的公共電極相連接,則所述電容式觸摸單元內的電極具有與所述公共電極相同的電位,可以屏蔽靜電的影響,所以可以省掉第一基板表面上的透明導電層。
進一步的,發(fā)明人對采用介電各向異性值Δε不大于7小的和介電各向異性值Δε大于7的的液晶材料的電容式觸摸液晶顯示面板做了透光率的測試,如圖6所示,其中,縱坐標T%為透光率,橫坐標為施加的電壓值,單位為V。如圖6中,點Nr為由介電各向異性值Δε不大于7的液晶分子構成液晶層且沒有設置透明導電層的電容式觸摸液晶顯示面板在未加電的情況下的透光率;點Pr為由介電各向異性值Δε大于7的液晶分子構成液晶層且沒有設置透明導電層的電容式觸摸液晶顯示面板在未加電的情況下的透光率,顯而易見的,在未加電且沒有設置透明導電層的電容式觸摸液晶顯示面板中,由介電各向異性值Δε不大于7的液晶分子構成液晶層的顯示面板比由介電各向異性值Δε大于7的液晶分子構成液晶層的顯示面板的透光率要高。
2018年12月20日,《一種電容式觸摸液晶顯示面板》獲得第二十屆中國專利優(yōu)秀獎。
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評分: 4.6
針對傳統(tǒng)機械按鍵式輸入方式易磨損、壽命短等不足,設計了一種電容式觸摸輸入模塊。分析了電容式觸摸的基本原理,包括接觸前后電容值變化和對變化電容值的檢測,并對現有的幾種電容檢測方法的優(yōu)缺點和易于實現程度進行了詳細闡述;設計了一種基于松弛振蕩器電容值檢測方法的電容式觸摸輸入模塊的方案,并給出了基于PSoC微處理器的電容式觸摸模塊的軟硬件設計流程。實驗表明設計的電容式觸摸輸入模塊精確度較高,靈敏度可調,誤操作率低,具有一定的工程應用價值。
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針對液晶顯示器在溫度低于-20℃時無法工作這一問題,設計了一種液晶顯示器的低溫顯示控制電路系統(tǒng),該系統(tǒng)由溫度傳感器、加熱器和單片機等組成。單片機通過溫度傳感器實時監(jiān)測液晶顯示器周圍的環(huán)境溫度,當溫度低于-10℃時,單片機控制加熱器加熱,以確保液晶顯示器正常顯示。試驗證明:該系統(tǒng)簡單實用,可以使液晶顯示器在-40~55℃溫度范圍內正常工作,無滯后現象。
電容技術觸摸屏是利用人體的電流感應進行工作的電容式觸摸屏是是一塊四層復合玻璃屏,玻璃屏的內表面和夾層各涂有一層ITO,最外層是一薄層矽土玻璃保護層,夾層ITO涂層作為工作面,四個角上引出四個電極,內層ITO為屏蔽層以保證良好的工作環(huán)境 當手指觸摸在金屬層上時,由于人體電場,用戶和觸摸屏表面形成以一個耦合電容,對于高頻電流來說,電容是直接導體,于是手指從接觸點吸走一個很小的電流這個電流分從觸摸屏的四角上的電極中流出,并且流經這四個電極的電流與手指到四角的距離成正比,控制器通過對這四個電流比例的精確計算,得出觸摸點的位置
電容觸摸屏的透光率和清晰度優(yōu)于四線電阻屏,當然還不能和表面聲波屏和五線電阻屏相比電容屏反光嚴重,而且,電容技術的四層復合觸摸屏對各波長光的透光率不均勻,存在色彩失真的問題,由于光線在各層間的反射,還造成圖像字符的模糊 電容屏在原理上把人體當作一個電容器元件的一個電極使用,當有導體靠近與夾層ITO工作面之間耦合出足夠量容值的電容時,流走的電流就足夠引起電容屏的誤動作。我們知道,電容值雖然與極間距離成反比,卻與相對面積成正比,并且還與介質的的絕緣系數有關因此,當較大面積的手掌或手持的導體物靠近電容屏而不是觸摸時就能引起電容屏的誤動作,在潮濕的天氣,這種情況尤為嚴重,手扶住顯示器手掌靠近顯示器7厘米以內或身體靠近顯示器15厘米以內就能引起電容屏的誤動作 電容屏的另一個缺點用戴手套的手或手持不導電的物體觸摸時沒有反應,這是因為增加了更為絕緣的介質 電容屏更主要的缺點是漂移:當環(huán)境溫度濕度改變時,環(huán)境電場發(fā)生改變時,都會引起電容屏的漂移,造成不準確例如:開機后顯示器溫度上升會造成漂移:用戶觸摸屏幕的同時另一只手或身體一側靠近顯示器會漂移;電容觸摸屏附近較大的物體搬移后回漂移,你觸摸時如果有人圍過來觀看也會引起漂移;電容屏的漂移原因屬于技術上的先天不足,環(huán)境電勢面(包括用戶的身體)雖然與電容觸摸屏離得較遠,卻比手指頭面積大的多,他們直接影響了觸摸位置的測定此外,理論上許多應該線性的關系實際上卻是非線性,如:體重不同或者手指濕潤程度不同的人吸走的總電流量是不同的,而總電流量的變化和四個分電流量的變化是非線性的關系,電容觸摸屏采用的這種四個角的自定義極坐標系還沒有坐標上的原點,漂移后控制器不能察覺和恢復,而且,4個A/D完成后,由四個分流量的值到觸摸點在直角坐標系上的XY坐標值的計算過程復雜由于沒有原點,電容屏的漂移是累積的,在工作現場也經常需要校準 電容觸摸屏最外面的矽土保護玻璃防刮擦性很好,但是怕指甲或硬物的敲擊,敲出一個小洞就會傷及夾層ITO,不管是傷及夾層ITO還是安裝運輸過程中傷及內表面ITO層,電容屏就不能正常工作了。
電容式觸摸屏的類型分為表面式電容觸摸屏和投射式電容觸摸屏兩種。
常用的是表面式電容觸摸屏,它的工作原理簡單、價格低廉、設計的電路簡單,但難實現多點觸控。
投射式電容觸摸屏卻具有多指觸控的功能。這兩種電容式觸摸屏都具有透光率高、反應速度快、壽命長等優(yōu)點,缺點是:隨著溫度、濕度的變化,電容值會發(fā)生變化,導致工作穩(wěn)定性差,時常會有漂移現象,需要經常校對屏幕,且不可佩戴普通手套進行觸摸定位。
投射電容屏可分為自電容屏和互電容屏兩種類型,較常見的互電容屏為例,內部由驅動電極與接收電極組成,驅動電極發(fā)出低電壓高頻信號投射到接收電極形成穩(wěn)定的電流,當人體接觸到電容屏時,由于人體接地,手指與電容屏就形成一個等效電容,而高頻信號可以通過這一等效電容流入地線,這樣,接收端所接收的電荷量減小,而當手指越靠近發(fā)射端時,電荷減小越明顯,最后根據接收端所接收的電流強度來確定所觸碰的點。
在玻璃表面用ITO制作成橫向與縱向電極陣列,這些橫向和縱向的電極分別與地構成電容,這個電容就是通常所說的自電容,也就是電極對地的電容。當手指觸摸到電容屏時,手指的電容將會疊加到屏體電容上,使屏體電容量增加。
在觸摸檢測時,自電容屏依次分別檢測橫向與縱向電極陣列,根據觸摸前后電容的變化,分別確定橫向坐標和縱向坐標,然后組合成平面的觸摸坐標。自電容的掃描方式,相當于把觸摸屏上的觸摸點分別投影到X軸和Y軸方向,然后分別在X軸和Y軸方向計算出坐標,最后組合成觸摸點的坐標。
如果是單點觸摸,則在X軸和Y軸方向的投影都是唯一的,組合出的坐標也是唯一的如果在觸摸屏上有兩點觸摸并且這兩點不在同一X方向或者同一Y方向,則在X和Y方向分別有兩個投影,則組合出4個坐標。顯然,只有兩個坐標是真實的,另外兩個就是俗稱的“鬼點”。因此,自電容屏無法實現真正的多點觸摸。
互電容屏也是在玻璃表面用ITO制作橫向電極與縱向電極,它與自電容屏的區(qū)別在于,兩組電極交叉的地方將會形成電容,也即這兩組電極分別構成了電容的兩極。當手指觸摸到電容屏時,影響了觸摸點附近兩個電極之間的耦合,從而改變了這兩個電極之間的電容量。檢測互電容大小時,橫向的電極依次發(fā)出激勵信號,縱向的所有電極同時接收信號,這樣可以得到所有橫向和縱向電極交匯點的電容值大小,即整個觸摸屏的二維平面的電容大小。根據觸摸屏二維電容變化量數據,可以計算出每一個觸摸點的坐標。因此,屏上即使有多個觸摸點,也能計算出每個觸摸點的真實坐標。
互電容屏的優(yōu)點是布線較少,而且能同時識別和區(qū)分多個觸點之間的差異,自電容屏也可感測多個觸點,不過由于信號本身模糊,故不能區(qū)分。此外,互電容屏的感應方案還有速度快和功耗低的優(yōu)勢,因為其能同時測量一條驅動線路上的所有節(jié)點,所以可減少50%的采集周期數。這種雙電極式結構具有自我屏蔽外部噪聲的功能,在一定功率級上可提高信號穩(wěn)定性。
在任何情況下,觸摸位置都是通過測量X電極和Y電極之間信號改變量的分配來確定的,隨后會使用數學算法處理這些己改變的信號電平,以確定觸摸點的XY坐標。
電容式觸摸按鍵普通觸摸按鍵與電容感應觸摸按鍵區(qū)別:
1、電容式式觸摸按鍵不需要人體直接接觸金屬,可以徹底消除安全隱患,即使帶手套也可以使用,并且不受天氣干燥潮濕人體電阻變化等影響,使用更加方便。
2、電容式觸摸按鍵沒有任何機械部件,不會磨損,無限壽命,減少后期維護成本。
3、電容式觸摸按鍵感測部分可以放置到任何絕緣層(通常為玻璃或塑料材料)的后面,很容易制成與周圍環(huán)境相密封的鍵盤。
4、電容式觸摸按鍵面板圖案、按鍵大小、形狀任意設計,字符、商標、透視窗LED透光等任意搭配,外型美觀、時尚,不褪色、不變形、經久耐用。從根本上解決了各種金屬面板以及各種機械面板無法達到的效果。其可靠性和美觀設計隨意性。