触控单元、触控模组、内嵌式触控屏和显示装置技术领域
本发明涉及触控技术领域，尤其涉及一种触控单元、触控模组、内嵌式触控屏和显
示装置。
背景技术
随着显示技术的飞速发展，触摸屏已经逐渐遍及人们的生活中。目前，按照原理分
类，触摸屏包括：电阻传感式触摸屏、电容传感式触摸屏、光学传感式触摸屏等。其中，光学
传感式触摸屏作为下一代触摸传感技术，在屏幕的尺寸上不受限制，制作出的产品寿命较
长，且相对稳定，能够解决信号干扰、信号延迟的问题。然而现有的光学传感式触摸屏不能
准确快速的将光照转换为电信号传输至触控读取线，从而导致不能准确检测到触控及判断
触控位置。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种触控单元、触控模组、内嵌式触控屏和显示装置，
解决现有技术中不能准确快速的将光照转换为电信号传输至触控读取线，从而导致不能准
确检测到触控及判断触控位置的问题。
为了达到上述目的，本发明提供了一种触控单元，分别与触控扫描线和触控读取
线连接，所述触控单元包括电桥，所述电桥的第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂上分别设置有
第一固定电阻单元、第二固定电阻单元、第三固定电阻单元，所述电桥的另一个桥臂上设置
有光感控制模块；
所述第一固定电阻单元的第一端与高电平输出端连接，所述第一固定电阻单元的
第二端分别与参考电压输出端和所述第二固定电阻单元的第一端连接，所述第二固定电阻
单元的第二端分别与所述第三固定电阻单元的第一端和低电平输出端连接；
所述光感控制模块包括：
控制开关，控制端与触控扫描线连接，第一端与高电平输出端连接；以及，
光敏电阻单元，第一端与所述控制开关的第二端连接，第二端分别与所述第三固
定电阻的第二端和所述触控读取线连接。
实施时，本发明所述的触控单元还包括电致伸缩单元；所述电致伸缩单元包括：
光敏晶体管，栅极和第一极与所述光敏电阻单元的第二端连接；
存储电容，第一端与所述光敏晶体管的第二极连接，第二端与所述低电平输出端
连接；
电致伸缩器件，第一端与所述存储电容的第一端连接，第二端与所述存储电容的
第二端连接。
实施时，所述光敏电阻单元的第二端与读取节点连接；
在所述读取节点和所述触控读取线之间还包括：
差分放大器，正相输入端与所述读取节点连接，反相输入端与所述参考电压输出
端连接，输出端与所述触控读取线连接。
本发明还提供了一种触控模组，包括呈横纵交叉的M行触控扫描线和N列触控读取
线，还包括由所述触控扫描线和所述触控读取线限定的多行多列触控子单元；N和M都为正
整数；
第m行第n列触控子单元包括第m行第n列光感控制模块；m为小于或等于M的正整
数，n为小于或等于N的正整数；
第m行第n列光感控制模块包括：
第m行第n列控制开关，控制端与第m行触控扫描线连接，第一端与高电平输出端连
接；以及，
第m行第n列光敏电阻单元，第一端与所述第m行第n列控制开关的第二端连接，第
二端分别与所述第三固定电阻的第二端和第n列触控读取线连接；
所述触控模组还包括N个列共用单元；
第n列共用单元包括：
第一固定电阻单元，第一端与高电平输出端连接，第二端与参考电压输出端连接；
第二固定电阻单元，第一端，与所述第一固定电阻单元的第二端连接，第二端与低
电平输出端连接；
第三固定电阻单元，第一端与所述低电平输出端连接，第二端分别与位于第n列的
所有光敏电阻单元的第二端连接。
实施时，第m行第n列触控子单元还包括第m行第n列电致伸缩单元；
所述第m行第n列电致伸缩单元包括：
第m行第n列光敏晶体管，栅极和第一极与所述第m行第n列光敏电阻单元的第二端
连接；
第m行第n列存储电容，第一端与所述第m行第n列光敏晶体管的第二极连接，第二
端与所述低电平输出端连接；
第m行第n列电致伸缩器件，第一端与所述第m行第n列存储电容的第一端连接，第
二端与所述第m行第n列存储电容的第二端连接。
实施时，所述第n列共用单元还包括差分放大器；
所述差分放大器，正相输入端与位于第n列的所有光敏电阻单元的第二端连接，反
相输入端与所述参考电压输出端连接，输出端与所述第n列触控读取线连接。
实施时，本发明所述的触控模组还包括触控扫描单元和触控读取单元；
所述触控扫描单元，分别与所述M行触控扫描线连接，用于在触控阶段依次向所述
M行触控扫描线发送相应的触控扫描信号；
所述触控读取单元，分别与所述N列触控读取线连接，用于通过读取每一所述触控
读取线上的电压以判断是否存在触控并确定触摸位置。
本发明还提供了一种内嵌式触控屏，包括上述的触控模组。
实施时，本发明所述的内嵌式触控屏还包括阵列基板和设置于所述阵列基板上的
多行栅线；
所述栅线复用为所述触控模组包括的触控扫描线。
本发明还提供了一种显示装置，包括上述的内嵌式触控屏。
与现有技术相比，本发明所述的触控单元、触控模组、内嵌式触控屏和显示装置包
括电桥，并采用在电桥的其中一桥臂上设置光感控制模块，并该光感控制模块包括控制开
关和光敏电阻单元，通过光敏电阻单元接收到触摸时手指反射的光线从而使得其电阻改
变，从而使得光敏电阻单元的第二端的电位发生变化，从而能够准确快速的通过检测光敏
电阻单元的第二端的电位来判断是否存在触控及判断触摸位置。
附图说明
图1是本发明实施例所述的触控单元的结构图；
图2是本发明另一实施例所述的触控单元的电路图；
图3是本发明所述的触控单元的优选实施例包括的差分放大器的示意图；
图4是本发明所述的触控模组的一具体实施例的电路图；
图5是本发明如图4所示的触控模组在工作时Gate1输出的栅极驱动信号、Gate2输
出的栅极驱动信号、VRx1和Vout在一种情况下的电压示意图；
图6A为电致伸缩器件ES在两端未施加电压时的伸缩情况示意图；
图6B为电致伸缩器件ES在两端施加了V1时的伸缩情况示意图。
具体实施方式
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做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。
如图1所示，本发明实施例所述的触控单元，分别与触控扫描线SL和触控读取线
TRL连接；
所述触控单元包括电桥，所述电桥的第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂上分别设置有
第一固定电阻单元11、第二固定电阻单元12、第三固定电阻单元13，所述电桥的另一个桥臂
上设置有光感控制模块14；
所述第一固定电阻单元11的第一端与输出高电平VDD的高电平输出端连接，所述
第一固定电阻单元11的第二端分别与参考电压输出端REF和所述第二固定电阻单元12的第
一端连接，所述第二固定电阻单元12的第二端分别与所述第三固定电阻单元13的第一端和
输出低电平VSS的低电平输出端连接；
所述光感控制模块14包括：
控制开关141，控制端与触控扫描线SL连接，第一端与输出高电平VDD的高电平输
出端连接；以及，
光敏电阻单元142，第一端与所述控制开关141的第二端连接，第二端分别与所述
第三固定电阻单元13的第二端与触控读取线TRL连接。
本发明实施例所述的触控单元包括电桥，并采用在电桥的其中一桥臂上设置光感
控制模块，并该光感控制模块包括控制开关和光敏电阻单元，通过光敏电阻单元接收到触
摸时手指反射的光线从而使得其电阻改变，从而使得光敏电阻单元的第二端的电位发生变
化，从而能够准确快速的通过检测光敏电阻单元的第二端的电位来判断是否存在触控及判
断触摸位置。
在具体实施时，当所述光敏电阻单元142接收到触摸时手指反射的光线时，该光敏
电阻单元的电阻改变，从而使得所述光敏电阻单元的第二端的电位发光变化。
在实际操作时，所述光敏电阻单元142可以包括任何接收到光线而电阻改变的器
件，所述光敏电阻单元142可以包括光敏电阻。
在实际操作时，所述控制开关141可以为控制晶体管，所述控制端为栅极，所述第
一端为第一极，所述第二端与第二极，也可以为任何其他的可以被控制信号控制开启或关
断的开关器件。
在实际操作时，所述第一固定电阻单元11可以包括一个固定电阻，该固定电阻即
为电阻值固定的电阻，所述第一固定电阻单元11也可以包括多个固定电阻，在此对所述第
一固定电阻单元的结构不作限定；
所述第二固定电阻单元12可以包括一个固定电阻，该固定电阻即为电阻值固定的
电阻，所述第二固定电阻单元12也可以包括多个固定电阻，在此对所述第二固定电阻单元
的结构不作限定；
所述第三固定电阻单元13可以包括一个固定电阻，该固定电阻即为电阻值固定的
电阻，所述第三固定电阻单元13也可以包括多个固定电阻，在此对所述第三固定电阻单元
的结构不作限定。
在实际操作时，所述触控扫描线也可以为栅线，即栅线在触控时间段复用为触控
扫描线。
优选的，如图2所示，本发明实施例所述的触控单元还包括电致伸缩单元15；所述
电致伸缩单元15包括：
光敏晶体管Tps，栅极和第一极与所述光敏电阻单元142的第二端连接；
存储电容C，第一端与所述光敏晶体管Tps的第二极连接，第二端与输出低电平VSS
的低电平输出端连接；
电致伸缩器件151，第一端与所述存储电容C的第一端连接，第二端与所述存储电
容C的第二端连接。
本发明图2所示的触控单元的优选实施例中还采用了包括光敏晶体管Tps、存储电
容C和电致伸缩器件151的电致伸缩单元15，其中，光敏晶体管Tps在接收到光照时打开，从
而向存储电容C充电，改变电致伸缩器件151两端的电压，从而使该电致伸缩器件151发生形
变，从而使得触摸更真实。
所述电致伸缩器件151由电致伸缩材料制成，在该电致伸缩器件151两端的电压发
生改变时，所述电致伸缩器件151也会相应发生形变。
如图3所示，所述光敏电阻单元142的第二端与读取节点RX连接；即所述光敏电阻
单元142的第二端通过读取节点RX与所述触控读取线TRL连接；
在优选情况下，在所述读取节点RX和所述触控读取线TRL之间还包括：
差分放大器30，正相输入端与所述读取节点RX连接，反相输入端与所述参考电压
输出端REF连接，输出端与所述触控读取线TRL连接。
本发明如图3所示的触控单元的优选实施例采用了差分放大器30，通过该差分放
大器30可以将由于因触摸而产生的反射光照造成的电压差异放大，进一步增强触控精度。
本发明实施例所述的触控模组，包括呈横纵交叉的M行触控扫描线和N列触控读取
线，还包括由所述触控扫描线和所述触控读取线限定的多行多列触控子单元；N和M都为正
整数；
第m行第n列触控子单元包括第m行第n列光感控制模块；m为小于或等于M的正整
数，n为小于或等于N的正整数；
第m行第n列光感控制模块包括：
第m行第n列控制开关，控制端与第m行触控扫描线连接，第一端与高电平输出端连
接；以及，
第m行第n列光敏电阻单元，第一端与所述第m行第n列控制开关的第二端连接，第
二端分别与所述第三固定电阻的第二端和第n列触控读取线连接；
所述触控模组还包括N个列共用单元；
第n列共用单元包括：
第一固定电阻单元，第一端与高电平输出端连接，第二端与参考电压输出端连接；
第二固定电阻单元的第一端，与所述第一固定电阻单元的第二端连接，第二端与
低电平输出端连接；
第三固定电阻单元，第一端与所述低电平输出端连接，第二端分别与位于第n列的
所有光敏电阻单元的第二端连接。
在本发明实施例所述的触控模组中，每一列都存在一个列共用单元，该列共用单
元包括所述第一固定电阻单元、所述第二固定电阻单元和所述第三固定电阻单元，并每一
触控子单元包括一光感控制模块，该光感控制模块与该其位于的列上的列共用单元共同组
成一个触控单元。
优选的，第m行第n列触控子单元还包括第m行第n列电致伸缩单元；
所述第m行第n列电致伸缩单元包括：
第m行第n列光敏晶体管，栅极和第一极与所述第m行第n列光敏电阻单元的第二端
连接；
第m行第n列存储电容，第一端与所述第m行第n列光敏晶体管的第二极连接，第二
端与所述低电平输出端连接；
第m行第n列电致伸缩器件，第一端与所述第m行第n列存储电容的第一端连接，第
二端与所述第m行第n列存储电容的第二端连接。
第m行第n列触控子单元还采用了包括第m行第n列光敏晶体管、第m行第n列存储电
容和第m行第n列电致伸缩器件的第m行第n列电致伸缩单元，其中，第m行第n列光敏晶体管
在接收到光照时打开，从而向第m行第n列存储电容充电，改变第m行第n列电致伸缩器件两
端的电压，从而使该第m行第n列电致伸缩器件发生形变，从而使得触摸更真实。
优选的，所述第n列共用单元还包括差分放大器；
所述差分放大器，正相输入端与位于第n列的所有光敏电阻单元的第二端连接，反
相输入端与所述参考电压输出端连接，输出端与所述第n列触控读取线连接；
通过该差分放大器可以将由于因触摸而产生的反射光照造成的电压差异放大，进
一步增强触控精度。
在实际操作时，本发明实施所述的触控模组还包括触控扫描单元和触控读取单
元；
所述触控扫描单元，分别与所述M行触控扫描线连接，用于在触控阶段依次向所述
M行触控扫描线发送相应的触控扫描信号；
所述触控读取单元，分别与所述N列触控读取线连接，用于通过读取每一所述触控
读取线上的电压以判断是否存在触控并确定触摸位置。
在具体实施时，本发明实施例所述的触控模组还包括触控扫描单元和触控读取单
元，以进行扫描和触控感应。
在实际操作时，所述触控扫描线也可以为栅线，即栅线在触控时间段复用为触控
扫描线，所述低电平输出端可以为地端。
下面通过一具体实施例来说明本发明所述的触控模组。
图4中仅绘制出了本发明所述的触控模组包括的第一列的部分触控子单元和第一
列共用单元，作为示例。
如图4所示，本发明所述的触控模组的一具体实施例包括从上至下依次设置的第
一行栅线Gate1、第二行栅线Gate2、第三行栅线Gate3、第四行栅线Gate4(在实际操作时本
发明所述的触控模组的该具体实施例包括更多行的栅线，只是在图4中未示出)，以及第一
列触控读取线TRL1(在实际操作时本发明所述的触控模组的该具体实施例包括更多列的触
控读取线，只是在图4中未示出)；
如图4所示，本发明所述的触控模组的该具体实施例还包括第一行第一列触控子
单元411、第二行第一列触控子单元421、第三行第一列触控子单元431、第四行第一列触控
子单元441和第一列共用单元401；
在如图4所示的具体实施例中，每一所述光敏电阻单元包括一个光敏电阻；
第一列共用单元401包括：
第一固定电阻R1，第一端与输出高电平VDD的高电平输出端连接，第二端与参考电
压输出端REF连接；
第二固定电阻R2，第一端与所述第一固定电阻R1的第二端连接，第二端与地端GND
连接；
第三固定电阻R3，第一端与地端GND连接，第二端分别与位于第一列的所有光敏电
阻的第二端连接；
位于第一列的所有光敏电阻的第二端都与第一读取节点RX1连接；
所述第一行第一列触控子单元411包括第一行第一列光感控制模块4111和第一行
第一列电致伸缩单元4112；
第一行第一列光感控制模块4111包括：
第一行第一列控制开关晶体管T11，栅极与第一行栅线Gate1连接，第一极与输出
高电平VDD的高电平输出端连接；以及，
第一行第一列光敏电阻RL11，第一端与所述第一行第一列控制开关晶体管T11的
第二极连接，第二端分别与所述第三固定电阻R3的第二端和第一列触控读取线TRL1连接；
所述第一行第一列电致伸缩单元4112包括：
第一行第一列光敏晶体管Tps11，栅极和漏极与所述第一行第一列光敏电阻RL11
的第二端连接；
第一行第一列存储电容C11，第一端与所述第一行第一列光敏晶体管Tps11的源极
连接，第二端与地端GND连接；
第一行第一列电致伸缩器件ES11，第一端与所述第一行第一列存储电容C11的第
一端连接，第二端与所述第一行第一列存储电容C11的第二端连接；
所述第二行第一列触控子单元421包括第二行第一列光感控制模块4211和第二行
第一列电致伸缩单元4212；
第二行第一列光感控制模块包括：
第二行第一列控制开关晶体管T21，栅极与第二行栅线Gate2连接，第一极与输出
高电平VDD的高电平输出端连接；以及，
第二行第一列光敏电阻RL21，第一端与所述第二行第一列控制开关晶体管T21的
第二极连接，第二端分别与所述第三固定电阻R3的第二端和第一列触控读取线TRL1连接；
所述第二行第一列电致伸缩单元4212包括：
第二行第一列光敏晶体管Tps21，栅极和漏极与所述第二行第一列光敏电阻RL21
的第二端连接；
第二行第一列存储电容C21，第一端与所述第二行第一列光敏晶体管Tps21的源极
连接，第二端与地端GND连接；
第二行第一列电致伸缩器件ES21，第一端与所述第二行第一列存储电容C21的第
一端连接，第二端与所述第二行第一列存储电容C21的第二端连接；
所述第三行第一列触控子单元431包括第三行第一列光感控制模块4311和第三行
第一列电致伸缩单元4312；
第三行第一列光感控制模块4311包括：
第三行第一列控制开关晶体管T31，栅极与第三行栅线Gate3连接，第一极与输出
高电平VDD的高电平输出端连接；以及，
第三行第一列光敏电阻RL31，第一端与所述第三行第一列控制开关晶体管T31的
第二极连接，第二端分别与所述第三固定电阻R3的第二端和第一列触控读取线TRL1连接；
所述第三行第一列电致伸缩单元4312包括：
第一行第一列光敏晶体管Tps31，栅极和漏极与所述第三行第一列光敏电阻RL31
的第二端连接；
第三行第一列存储电容C31，第一端与所述第三行第一列光敏晶体管Tps31的源极
连接，第二端与地端GND连接；
第三行第一列电致伸缩器件ES31，第一端与所述第三行第一列存储电容C31的第
一端连接，第二端与所述第三行第一列存储电容C31的第二端连接；
所述第四行第一列触控子单元441包括第四行第一列光感控制模块4411和第四行
第一列电致伸缩单元4412；
第四行第一列光感控制模块包括：
第四行第一列控制开关晶体管T41，栅极与第四行栅线Gate4连接，第一极与输出
高电平VDD的高电平输出端连接；以及，
第四行第一列光敏电阻RL41，第一端与所述第四行第一列控制开关晶体管T41的
第二极连接，第二端分别与所述第三固定电阻R3的第二端和第一列触控读取线TRL1连接；
所述第四行第一列电致伸缩单元4412包括：
第四行第一列光敏晶体管Tps41，栅极和漏极与所述第四行第一列光敏电阻RL41
的第二端连接；
第四行第一列存储电容C41，第一端与所述第四行第一列光敏晶体管Tps41的源极
连接，第二端与地端GND连接；
第四行第一列电致伸缩器件ES41，第一端与所述第四行第一列存储电容C41的第
一端连接，第二端与所述第四行第一列存储电容C41的第二端连接；
第三固定电阻R3的第二端分别与第一行第一列光敏电阻RL11的第二端、第二行第
一列光敏电阻RL21的第二端、第三行第一列光敏电阻RL31的第二端和第四行第一列光敏电
阻RL41的第二端连接；
所述第一列共用单元还包括差分放大器40；
所述差分放大器40，正相输入端与位于第一列的所有光敏电阻的第二端连接(也
即与第一读取节点RX1连接)，反相输入端与参考电压输出端REF连接，输出端与所述第一列
触控读取线TRL1连接。
本发明如图4所示的触控模组的具体实施例在工作时，每行设置由R1、R2、R3和相
应的光敏电阻构成的电桥差分放大电路，栅线从上至下扫描，选通一行后，根据差分放大器
40输出至TRL1的输出电平来判断是否存在触摸，如该输出电平为高电平则判断为有触摸；
Vref等于VDD×R1/(R1+R2)，Vref为REF输出的参考电压；
具体的，例如，当Gate2输出高电平时，T21打开，使得桥壁右侧连通，如果没有触
摸，即RL21没有接收到反射光，RL21的阻值维持为R01，即R1/R2＝R01/R3，此时VRx1＝VDD×
R01/(R01+R3)，则Vref＝VRx1，VRx1为RX1的电位，差分放大器40无输出，也即此时差分放大
器40的输出电平Vout近似为0；此时R3和RL21产生的分压较小，无法达到Tps21的阈值电压，
加之Tps21没有接收到光照，则Tps21关闭，此时ES21不动作；
如过RL21和Tps21接收到光照，即有触摸，使得RL21的阻抗降低为R02，R02/R3>R1/
R2，即此时VRx1＞Vref，VRx1＝VDD×R02/(R02+R3),经过差分放大器40差分放大后使得输
出至TRL1的输出电平Vout急剧变大，此时Vout等于K×ΔV，ΔV为此时VRx1与Vref的差值，
结合栅线扫描可得到具体触摸位置，此时R3和RL21产生的分压较大，达到Tps21的阈值电
压，加之光照影响使得Tps21打开，对ES21充电使其发生形变，从而增强触摸反馈。
图5是Gate1输出的栅极驱动信号、Gate2输出的栅极驱动信号、VRx1和Vout的电压
示意图。
在图4所示的实施例中，屏内阻抗可以通过控制线长来控制，折叠起来的线就能做
成电阻，R1、R2和R3可以在屏内通过扇出走线完成，设计阶段可以调控R1的阻值、R2的阻值
和R3的阻值来适配不同的光敏材料，相比传统设计，材料选择范围变得更大，使得触控功耗
得到了控制。
在实际操作时，在外电场作用下电介质所产生的与场强二次方成正比的应变称为
电致伸缩，常用的电致伸缩材料有压电陶瓷、压电半导体、压电聚合物等等。
当电致伸缩器件ES两端的电压V为0V时，电致伸缩器件ES的伸缩程度如图6A所示，
当ES两端的电压V为第一电压V1时，电致伸缩器件ES的伸缩程度如图6B所示。在图6A、图6B
中，标号为C的为存储电容。
本发明实施例所述的内嵌式触控屏，包括上述的触控模组。
具体的，本发明所述的内嵌式触控屏还包括阵列基板和设置于所述阵列基板上的
多行栅线；
所述栅线复用为所述触控模组包括的触控扫描线。
本发明实施例所述的显示装置，包括上述的内嵌式触控屏。以上所述是本发明的
优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理
的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。