CN103941445A - 一种液晶盒及包含该液晶盒的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了液晶盒，包括：第一基板；与所述第一基板相对设置的第二基板；触控单元，设置在所述第一基板上，所述触控单元包括多条沿第一方向设置的第一透明电极，和多条沿第二方向设置的第二透明电极；共通电极，设置在所述第二基板上，与所述触控单元相对设置，由于将实现触控功能的结构集成到实现三维显示的液晶光栅中，只需要两个基板就可以同时实现触控功能和三维显示功能，降低了显示装置的整体厚度，同时也提高了显示装置的亮度。

Description

一种液晶盒及包含该液晶盒的控制方法

技术领域

本发明涉及显示技术，特别涉及一种集成触控功能和三维显示模式的液晶及包含该液晶盒的控制方法。

背景技术

三维显示技术是时下最热门的显示技术之一。当前三维立体显示技术有两大方向：一个是需要配带眼镜的三维立体显示技术；另一是个裸眼三维立体显示技术。裸眼三维立体显示技术由于不需要配带眼镜，既方便又节省成本，是研究的一个热点。

触控技术大大改善了人机对话的可操作性，正逐渐改变着人们生活方式。根据原理的不同，触摸屏可以分为电阻式、电容式、红外线式和表面声波式等类型。电容式触摸屏技术由于工艺简单、产品寿命长、透光率高等特点成为目前主流的触摸技术。

目前的触控功能与三维显示模式相结合的方案如图1所示，现有集成触控功能和二维/三维显示转换功能的液晶显示装置包括触控屏110，液晶光栅盒120和液晶显示面板130。其中触控屏110包括上透明基板111、下透明基板113和设置于下透明基板113表面的触控电极层112。液晶光栅盒120包括：上透明基板121，设置于上透明基板121下表面的上透明电极层122，下透明基板124，设置于下透明基板124上表面的下透明电极层123，以及位于上下透明基板之间的液晶层125。而液晶显示面板130至少包括：上透明基板131，设置于上透明基板131下表面的上电极层132，下透明基板134，设置于下透明基板134上表面的下电极层133，以及上下透明基板之间的液晶层135。并且图中虽未示出，整个液晶显示装置中，通常在触控屏110上面还有一层外盖基板。这样，整个液晶显示装置有7个基板，厚度大，制造成本高，透光率低，贴合难度大。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种液晶盒及包含该液晶盒的显示装置的控制方法。

一种液晶盒，包括：第一基板；与所述第一基板相对设置的第二基板；触控单元，设置在所述第一基板上，所述触控单元包括多条沿第一方向设置的第一透明电极，和多条沿第二方向设置的第二透明电极；共通电极，设置在所述第二基板上，与所述触控单元相对设置。

一种包含该液晶盒的显示装置的控制方法，包括：将三维显示模式的一个分时周期分为第一时间和第二时间，所述一个分时周期为所述触控单元的扫描周期，其中，所述第二时间小于液晶分子的滞留时间，且大于或等于所述触控单元对触控信号进行一次检测所需的扫描时间，所述液晶分子的滞留时间为在所述第一透明电极的驱动电压发生变化时，液晶分子维持前一状态的时间；在第一时间内，将所述触控单元第二透明电极接地，对多条所述第一透明电极施加不同的驱动电压，实现三维显示；在第二时间内，将所述共通电极接地，对所述触控单元的第一透明电极和第二透明电极施加驱动电压，在保持三维显示状态下实现触控功能。

本发明由于将实现触控功能的结构集成到实现三维显示的液晶光栅中，只需要两个基板就可以同时实现触控功能和三维显示功能，降低了显示装置的整体厚度，同时也提高了显示装置的亮度。

附图说明

图1为现有技术具有触控功能和三维显示功能的液晶显示装置；

图2为本发明一实施例的液晶盒的结构剖面图；

图3a为本发明一实施例的触控单元的二透明电极的结构俯视图；

图3b为本发明一实施例的触控单元的第一透明电极的结构俯视图；

图3c为本发明一实施例的触控单元的一种结构俯视图；

图4为本发明一实施例触控单元的另一结构俯视图；

图5为本发明一实施例的触控单元的另一结构俯视图；

图6为本发明另一实施例的液晶盒的的结构剖面图；

图7为本发明另一实施例的液晶盒的触控三维显示的驱动波形图；

图8本发明另一实施例的液晶盒的触控二维显示的驱动波形图

图9为本发明另一实施例的液晶盒的触控三维显示的驱动波形图；

图10为本发明另一实施例的液晶盒的触控二维显示的驱动波形图

具体实施方式

为了使本发明的目的，技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图2所示，本实施例中的液晶盒2包括：第一基板21，与第一基板21相对设置的第二基板22，其中第一基板21和第二基板22均可以采用透明玻璃基板，在第一基板21和第二基板22之间设置有一层液晶层23。在第一基板21上设置有触控单元24，触控单元24具体包括设置在所述第一基板21上的沿第一方向设置的多条第二透明电极243，形成在第二透明电极243上的绝缘层242，形成在绝缘层242上的沿第二方向设置的多条第一透明电极241。共通电极25设置在第二基板22与触控单元24相对设置的一面上，共通电极25为整面电极，在第一基板21远离触控电源24的一侧还设置有偏光片20。由于共通电极为整面电极无缝隙，三维显示效果较好。

如图3a、3b和3c所示，第一透明电极241之间相互平行，且呈条形结构；第二透明电极243之间同样相互平行，且呈条形结构。本实施例中，第一方向为水平方向，第二方向为垂直方向，第一方向与第二方向相互垂直，即第二透明电极243与第一透明电极241相互垂直。

上述第二透明电极243仅为实施例的一种，为提高触控单元24的灵敏度，降低负载，第二透明电极还可以如图4所示，第二透明电极243与第一透明电极241交叉设置，具有与第一透明电极241的交叠部分和未交叠部分，第二透明电极243与第一透明电极241的交叠部分的宽度小于为交叠部分的宽度。同时，可以增加第二透明电极243的与第一透明电极241为交叠部分的面积，进而增加第一透明电极241与第二透明电极243的互电容C，提高触控位置判断的准确性。

本实施例中的触控单元24主要用来实现对触控信号的检测，通过检测第一透明电极241和第二透明电极243上自电容的变化情况来判断是否发生触摸操作以及发生触摸操作的位置，也可通过检测触控单元24上第一透明电极241和第二透明电极243的互电容C的变化情况来判断是否发生触摸操作以及发生触摸操作的位置。

需要说明的是，上述第一方向与第二方向仅为实施例的一种，根据该液晶盒配合的显示面板以及显示要求，第一方向和/或第二方向可以按任意角度设置。如图5所示，第一方向与第二方向斜向设置，即第一方向与第二方形相互不为正交垂直，也即第二透明电极243与第一透明电极241相互不正交垂直。但由于第一透明电极241与第二透明电极243作为触控单元的感测电极用于定位手指的触碰位置，因此，第一透明电极241与第二透明电极243之间的夹角较小，不利于手指触碰位置的确认，优选第一透明电极241与第二透明电极243之间的角度再60°～90°之间，即第一方向与第二方向之间的角度在60°～90°之间。

第一基板21为靠近人眼一侧的基板，也就是靠近触摸操作的一侧的基板。此时，形成于第一基板21的下表面的触控单元24能够比较靠近触摸动作，因而能够检测到的更强的触摸信号，使得液晶盒2的触控检测灵敏度更高。

需要说明的是，也可以是第二基板23为靠近人眼一侧的基板。本发明不受第一基板21和第二基板23离人眼的排放位置的限制，也不受触控单元24与共通电极25在具体在哪个透明基板上的限制。

本实施例中，第一透明电极241与共通电极25为形成液晶光栅的电极。对多条第一透明电极241施加驱动的电压，所加电压的大小与液晶的驱动电压相当。同时，对共通电极25是施加零伏特电压或接地，以配合第一透明电极241形成电场，从而达到控制液晶层23中液晶分子的排列的作用。在此情况下，液晶层23中的液晶分子会按一定周期排列，第一透明电极241对应的区域为不透光区域，第一透明电极241之间的间隙区域为透光区域，在此特定排列下整个液晶盒2变成一种黑白条纹相间的光栅。光线穿过该光栅之后，会分开进入到人的左右眼，人的左右眼即得到一幅画面的两幅不同的影像，这两幅不同的影像在人的大脑中重新重合成，就会产生有深度视觉（也称立体视觉）的画面，即实现三维显示。

需要说明的是，上述过程中只是给出一种可行的电压模式，在其它实施例中，也可以对各第一透明电极241分别施加相应的电压以控制液晶层23中的液晶分子产生相应排列，使不同画面的光线按相应光路汇集到人的左右眼，实现提供三维显示。

需要说明的是，为了产生较好效果的三维立体显示，通常作为液晶光栅的条状电极宽度均较小，以配合显示面板的像素宽度，施加电压后形成比较密集的黑白条形，即液晶光栅。但本实施例中的第一透明电极241由于还要与第二透明电极243作为触控电极的感测电极，而作为触控单元电极时，不需要这么高的分辨率，因此，当要实现触控功能时，可以将触控单元24中的多条第一透明电极241作为一个整体，施加一驱动电压。

需要说明的是第一透明电极241的宽度与第一透明电极241之间间距的宽度根据产品的具体要求具体设计调整。本发明并不受第一透明电极241的宽度与第一透明电极241之间间距的宽度的限制。

本实施例提供的液晶盒2将实现触控功能的结构集成到实现三维显示的液晶光栅中，只需要两个基板就可以同时实现触控功能和三维显示功能，可以降低显示装置的整体厚度，也提高了显示装置的亮度。同时，也可以提供二维/三维显示装换功能。另外，本发明液晶盒的制作工艺简单，只需要在第一基板上曝光形成图形，第二基板仅需镀膜即可。

基于本实施例公开的液晶盒的结构，提供一种液晶盒的控制方法，该控制方法用于液晶盒在三维显示模式下同时实现触控功能。

如图7所示，各电极层的驱动方式，包括：在三维显示模式中的一个分时周期T内，先后对所述触控单元24和共通电极25施加驱动电压，以在一个分时周期内先后进行液晶光栅驱动和触摸驱动，所述一个分时周期对触控电极层的扫描周期，即将三维显示模式的一个分时周期分为第一时间和第二时间，在一个分时周期内只对触控单元24施加一次驱动电压，本实施例中触摸驱动时间为第二时间t2，液晶光栅驱动时间为第一时间t1，第一时间t1与所述第二时间t2的比例值在1.5～4之间。

需要说明的是，本实施例中对一个分时周期的时间不做具体限定，只要在一次分时周期内完成一次触控电极层的扫描即可，一般情况下，所述分时周期为液晶盒驱动频率的倒数。

在液晶光栅驱动过程中，即在第一时间内，将所述触控单元24中的第二透明电极243以及共通电极25接地(即接公共电极，此时的公共电极为零电位，下同)，对第一透明电极241施加驱动电压，使第一透明电极241和共通电极25出现电位差，如图3b所示。此时会在液晶盒2的第一基板21和第二基板22的相对表面之间形成特定电场，该电场控制液晶分子旋转达到特定排列，整个液晶盒形成一种黑白条纹相间的光栅，从而实现三维显示。

需要说明的是，在液晶光栅驱动过程中，为避免液晶长时间工作在同一方向的驱动电压下老化，因此对所述透明条形电极层施加的驱动电压需随时间变化，而且同一电压的持续时间需小于液晶的老化时间。优选的，本实施例中对所述第一透明电极241施加的驱动电压的波形为方波，该方波相对于接地状态（本实施例中为零电位）极性交替变化，如图7所示，在一个分时周期内，液晶光栅驱动过程中的电压需多次变化。由于液晶分子具有对称性，当电压大小不变而对地电性发生转变时，液晶分子会发生平面旋转，旋转之后液晶的整体排列仍然保持一致，整个过程不影响液晶的导光作用。

在触摸驱动过程中，即在第二时间内，将共通电极25接地，对所述触控单元24中的第一透明电极241和第二透明电极243施加电压，具体对将所述触控单元24上的第一透明电极241和第二透明电极243接入触控模块控制电路，该触控模块控制电路设置与液晶盒的边框位置，其中，对驱动电极施加驱动电压，并检测感应电极上的感应信号，以实现对触控信号的检测。其中，触摸驱动过程的时间小于液晶分子的滞留时间，以在触摸驱动过程中仍保持三维显示状态，并且触摸驱动过程的时间大于或等于所述触控单元24对触控信号进行一次检测所需的扫描时间（以下简称触控扫描时间，即第二时间t2），保证能够完成至少一次触控扫描，从而在保持三维显示状态下实现对触控信号的检测。

需要说明的是，液晶分子都具有滞留性，即在液晶分子上施加的电压消失后其极间电容不会马上消失，液晶分子的偏转角度并不会恢复到原来的状态，而是一直保留到再次给液晶分子施加一个电压，本实施例中所述的液晶分子的滞留时间即为在所述透明条形电极层的驱动电压发生变化时，液晶分子维持前一状态的时间，液晶分子的滞留时间往往是固定的，一般约为8ms，而触摸电极层进行一次触控扫描的时间约在3ms左右，在此基础上，本实施例的触摸驱动过程的时间，即第二时间优选为小于8ms，更优选为3ms。

需要说明的是，液晶分子的滞留时间可能大于触控扫描的时间t1，即在一个分时周期T内，实际对透明条形电极层施加电压的时间可能小于一个分时周期T与触控扫描时间t1的差值，如图7所示。

如图8所示，二维显示模式下，各电极层的驱动方式，结合液晶盒的结构，该液晶盒的控制方法具体包括：在二维显示模式下，所述共通电极25接地，即共通电极25不接电，液晶盒2为全透明的状态，对所述触控单元中的第一透明电极241和第二透明电极243施加电压，实现对触控信号的检测。

需要说明的是，在二维显示模式下，由于透明条形电极层接地，因此不会影响触控检测，在这种情况下，对触控电极层施加电压的方式可以任意，即可以在任意时间进行触控扫描，而且不限制触控扫描的时间。本实施例中为了简化控制过程，优选的，在二维显示模式下，对所述触控电极层施加电压的控制方式与在三维显示状态下，对所述触控电极层施加电压的控制方式相同，如图8所示

实施例二

如图6所示，本实施例中的液晶盒2包括第一基板21，与第一基板21相对设置的第二基板22，第一基板21和第二基板22均可以采用透明玻璃基板，在第一基板21和第二基板22之间设置有一层液晶层23。在第一基板21上设置有触控单元24，触控单元24具体包括设置在所述第一基板21上的沿第一方向设置的多条第二透明电极243，形成在第二透明电极243上的第一绝缘层242，形成在绝缘层242上的沿第二方向设置的多条第一透明电极241。

本实施例与上述实施例一不同之处在于，在触控单元24上还形成第二绝缘层26，在第二绝缘层26上设置第三透明电极27。共通电极25设置在第二基板22与第三透明电极27相对设置的一面上，共通电极25为整面电极。在第一基板21远离触控电源24的一侧还设置有偏光片20。由于共通电极为整面电极无缝隙，三维显示效果较好。

本实施例中，第三透明电极27与共通电极25为形成液晶光栅的电极，从而达到控制液晶层23中液晶分子的排列的作用。在此情况下，液晶层23中的液晶分子会按一定周期排列，在此特定排列下整个液晶盒变成一种黑白条纹相间的光栅。光线穿过该光栅之后，会分开进入到人的左右眼，人的左右眼即得到一幅画面的两幅不同的影像，这两幅不同的影像在人的大脑中重新重合成，就会产生有深度视觉（也称立体视觉）的画面，即实现三维显示。

需要说明的是，为了产生较好效果的三维立体显示，通常作为液晶光栅的条状电极宽度均较小，以配合显示面板的像素宽度，施加电压后形成比较密集的黑白条形，即液晶光栅。但本实施例中的第一透明电极241由于还要与第二透明电极243作为触控电极的感测电极，而作为触控单元电极时，不需要这么高的分辨率，因此，当要实现触控功能时，可以将触控单元24中的多条第一透明电极241作为一个整体，施加一驱动电压。

本实施例提供的液晶盒2将实现触控功能的结构集成到实现三维显示的液晶光栅中，只需要两个基板就可以同时实现触控功能和三维显示功能，可以降低显示装置的整体厚度，也提高了显示装置的亮度。同时，也可以提供二维/三维显示装换功能。另外，本发明液晶盒的制作工艺简单，只需要在第一基板上曝光形成图形，第二基板仅需镀膜即可。

基于本实施例公开的液晶盒的结构，提供一种液晶盒的控制方法，该控制方法用于液晶盒在三维显示模式下同时实现触控功能。

如图9所示，各电极层的驱动方式，包括：在三维显示模式中的一个分时周期T内，先后对所述触控单元24、第三透明电极26和共通电极25施加驱动电压，以在一个分时周期内先后进行液晶光栅驱动和触摸驱动，所述一个分时周期对触控电极层的扫描周期，即将三维显示模式的一个分时周期分为第一时间和第二时间，在一个分时周期内只对触控单元24施加一次驱动电压，本实施例中触摸驱动时间为第二时间t2，液晶光栅驱动时间为第一时间t1，第一时间t1与所述第二时间t2的比例值可以在1.5～4之间。

需要说明的是，本实施例中对一个分时周期的时间不做具体限定，只要在一次分时周期内完成一次触控电极层的扫描即可，一般情况下，所述分时周期为液晶盒驱动频率的倒数。

在液晶光栅驱动过程中，即在第一时间内，将所述触控单元24中的第一透明电极241、第二透明电极243以及共通电极25接地(即接公共电极，此时的公共电极为零电位，下同)，对第三透明电极241施加驱动电压，使第一透明电极241和共通电极25出现电位差。此时会在液晶盒2的第一基板21和第二基板22的相对表面之间形成特定电场，该电场控制液晶分子旋转达到特定排列，整个液晶盒形成一种黑白条纹相间的光栅，从而实现三维显示。

需要说明的是，在液晶光栅驱动过程中，为避免液晶长时间工作在同一方向的驱动电压下老化，因此对所述透明条形电极层施加的驱动电压需随时间变化，而且同一电压的持续时间需小于液晶的老化时间。优选的，本实施例中对所述第三透明电极241施加的驱动电压的波形为方波，该方波相对于接地状态（本实施例中为零电位）极性交替变化，如图9所示，在一个分时周期内，液晶光栅驱动过程中的电压需多次变化。由于液晶分子具有对称性，当电压大小不变而对地电性发生转变时，液晶分子会发生平面旋转，旋转之后液晶的整体排列仍然保持一致，整个过程不影响液晶的导光作用。

在触摸驱动过程中，即在第二时间内，将第三透明电极26和共通电极25接地，对所述触控单元24中的第一透明电极241和第二透明电极243施加电压，具体对将所述触控单元24上的第一透明电极241和第二透明电极243接入触控模块控制电路，该触控模块控制电路设置与液晶盒的边框位置，其中，对驱动电极施加驱动电压，并检测感应电极上的感应信号，以实现对触控信号的检测。其中，触摸驱动过程的时间小于液晶分子的滞留时间，以在触摸驱动过程中仍保持三维显示状态，并且触摸驱动过程的时间大于或等于所述触控单元24对触控信号进行一次检测所需的扫描时间（以下简称触控扫描时间，即第二时间t2），保证能够完成至少一次触控扫描，从而在保持三维显示状态下实现对触控信号的检测。

需要说明的是，液晶分子都具有滞留性，即在液晶分子上施加的电压消失后其极间电容不会马上消失，液晶分子的偏转角度并不会恢复到原来的状态，而是一直保留到再次给液晶分子施加一个电压，本实施例中所述的液晶分子的滞留时间即为在所述透明条形电极层的驱动电压发生变化时，液晶分子维持前一状态的时间，液晶分子的滞留时间往往是固定的，一般约为8ms，而触摸电极层进行一次触控扫描的时间约在3ms左右，在此基础上，本实施例的触摸驱动过程的时间，即第二时间优选为小于8ms，更优选为3ms。

需要说明的是，液晶分子的滞留时间可能大于触控扫描的时间t1，即在一个分时周期T内，实际对透明条形电极层施加电压的时间可能小于一个分时周期T与触控扫描时间t1的差值，如图7所示。

如图10所示，二维显示模式下，各电极层的驱动方式，结合液晶盒的结构，该液晶盒的控制方法具体包括：在二维显示模式下，所述第三透明电极26和共通电极25接地，即第三透明电极26和共通电极25不接电，液晶盒2为全透明的状态，对所述触控单元中的第一透明电极241和第二透明电极243施加电压，实现对触控信号的检测。

需要说明的是，在二维显示模式下，由于透明条形电极层接地，因此不会影响触控检测，在这种情况下，对触控电极层施加电压的方式可以任意，即可以在任意时间进行触控扫描，而且不限制触控扫描的时间。本实施例中为了简化控制过程，优选的，在二维显示模式下，对所述触控电极层施加电压的控制方式与在三维显示状态下，对所述触控电极层施加电压的控制方式相同，如图10所示。

以上对本发明实施例所提供的液晶盒及包含该液晶盒的控制方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (11)

1.一种液晶盒，包括：

第一基板；

与所述第一基板相对设置的第二基板；

触控单元，设置在所述第一基板上，所述触控单元包括沿第一方向设置的多条第一透明电极和沿第二方向设置的多条第二透明电极；

共通电极，设置在所述第二基板上，与所述触控单元相对设置。

2.如权利要求1所示的液晶盒，其特征在于，所述共通电极为整面结构。

3.如权利要求1所示的液晶盒，其特征在于，所述第一方向与所述第二方向相互垂直。

4.如权利要求1所示的液晶盒，其特征在于，所述第一方向与所述第二方向之间的角度在60°～90°之间。

5.如权利要求1所示的液晶盒，其特征在于，在所述触控单元靠近所述共通电极的一侧还设置有第三透明电极，所述第三透明电极与所述共通电极可以形成液晶光栅。

6.如权利要求5所述的液晶盒的控制方法，其特征在于，所述第三透明电极与所述触控单元之间设置有绝缘层。

7.如权利要求1所示的液晶盒，其特征在于，所述第一透明电极和所述第二透明电极之间设置有绝缘层。

8.如权利要求1所示的液晶盒，其特征在于，所述第一透明电极为条形结构，所述第二透明电极与所述第一透明电极交叠部分的宽度小于未交叠部分宽度。

9.一种控制如权利要求1所述液晶盒的方法，用于在三维显示模式下同时实现触控功能，包括：

将三维显示模式的一个分时周期分设为第一时间和第二时间，其中所述一个分时周期为所述触控单元的扫描周期，所述第二时间小于液晶分子的滞留时间且大于或等于所述触控单元对触控信号进行一次检测所需的扫描时间，所述液晶分子的滞留时间为在所述第一透明电极的驱动电压发生变化时，液晶分子维持前一状态的时间；

在第一时间内，将所述触控单元第二透明电极接地，对多条所述第一透明电极施加驱动电压，实现三维显示；在第二时间内，将所述共通电极接地，对所述触控单元的第一透明电极和第二透明电极施加驱动电压，在保持三维显示状态下实现触控功能。

10.如权利要求9所述的液晶盒的控制方法，其特征在于，对所述第一透明电极施加的不同的驱动电压的波形为相对于接地状态极性交替变化的方波。

11.如权利要求9所述的液晶盒的控制方法，其特征在于，所述第一时间与所述第二时间的比例值在1.5-4之间。