CN105786287B - 触控显示装置及其驱动方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种触控显示装置及其驱动方法。触控显示装置包括：阵列基板和与阵列基板对置的彩膜基板；彩膜基板上设置有触控电极阵列，触控电极阵列包括M×N个触控电极，且各触控电极互相绝缘，触控电极用于在触控检测期间提供触控扫描信号并接收触控感应信号、在压力检测期间提供压力扫描信号并接收压力感应信号；阵列基板上设置有至少一个公共电极，用于在触控感应期间提供触控扫描信号并在压力检测期间提供参考电压信号；各触控电极向阵列基板的正投影与至少一个公共电极至少部分地重叠。按照本申请的方案，可以实现触控位置的检测以及压力大小的检测而不额外增加触控显示装置的膜层，有利于触控显示装置轻薄化发展，且不增加制作工艺步骤。

Description

触控显示装置及其驱动方法

技术领域

本公开一般涉及显示技术领域，尤其涉及一种触控显示装置及其驱动方法。

背景技术

触控显示装置可以通过触控电极来检测手指在触控显示装置的显示屏平面内的坐标位置，并根据该坐标位置来进行相应的显示。

然而，显示技术的发展以及人机交互界面交互操作的多样性对触控显示装置提出了更高的要求。例如，在检测手指在显示屏平面的坐标位置之外，还需要对手指垂直按压显示屏的压力大小进行检测，从而根据压力大小的不同来进行相应的显示。

为了满足压力检测的需求，现有的触控显示装置中，通常通过在背光铁框内增加一压感触控膜，来实现压力大小的检测。

然而，采用上述增加压感触控膜的方式来检测压力大小，一方面会增加触控显示装置的显示屏的厚度，不利于触控显示装置的薄型化。另一方面，增加压感触控膜来实现压力大小的检测同样也会增加触控显示装置的制作工序、提升工艺难度和制作成本。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种触控显示装置及其驱动方法，以期解决现有技术中存在的技术问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种触控显示装置，包括：阵列基板和与阵列基板对置的彩膜基板；彩膜基板上设置有触控电极阵列，触控电极阵列包括M×N个触控电极，且各触控电极互相绝缘，触控电极用于在触控检测期间提供触控扫描信号并接收触控感应信号，触控电极还用于在压力检测期间提供压力扫描信号并接收压力感应信号；阵列基板上设置有至少一个公共电极，公共电极用于在触控感应期间提供触控扫描信号并在压力检测期间提供参考电压信号；其中，各触控电极向阵列基板的正投影与至少一个公共电极至少部分地重叠。

第二方面，本申请实施例还提供了一种用于驱动如上所述的触控显示装置的驱动方法，包括：在触控检测期间，集成电路向触控电极提供触控扫描信号、接收触控感应信号并向公共电极提供触控扫描信号；在压力检测期间，集成电路向触控电极提供压力扫描信号、接收压力感应信号，并向公共电极提供参考电压信号；在显示期间，集成电路向公共电极提供公共电压信号。

按照本申请实施例的方案，通过设置在彩膜基板上的触控电极以及设置在阵列基板上的公共电极形成电容，可以在不额外增加触控显示装置的膜层的前提下实现触控位置的检测以及压力大小的检测，有利于触控显示装置轻薄化发展，且不增加制作工艺步骤。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1示出了本申请的触控显示装置的一个实施例的示意性结构图；

图2示出了沿图1中A-A的剖视图；

图3示出了图1中的公共电极的一个实施例的示意性结构图；

图4示出了本申请的触控显示装置中，触控电极、触控信号线和集成电路的示意性连接关系示意图；

图5示出了本申请的触控显示装置中，公共电极和集成电路的示意性连接关系示意图；

图6示出了本申请的触控显示装置检测触摸位置的(x,y)坐标和触摸位置的z坐标的电路原理示意图；

图7示出了本申请的触控显示装置一个帧周期内，施加到触控电极和公共电极的电压信号的示意性波形图；

图8示出了本申请的触控显示装置的驱动方法的示意性流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

参见图1所示，为本申请的触控显示装置一个实施例的示意性结构图，图2为沿图1中A-A的剖视图。

下面，结合图1和图2来描述本实施例的触控显示装置。

本实施例的触控显示装置包括阵列基板11和与阵列基板对置的彩膜基板12。

彩膜基板12上设置有触控电极阵列，触控电极阵列包括M×N个触控电极121，且各触控电极121互相绝缘。可选地，触控电极阵列可以设置于彩膜基板12上靠近阵列基板11的第一表面(如图1和图2所示)。或者，触控电极阵列也可以设置于彩膜基板12上远离阵列基板11的第二表面。

触控电极121用于在触控检测期间提供触控扫描信号并接收触控感应信号，触控电极121还用于在压力检测期间提供压力扫描信号并接收压力感应信号。

阵列基板11上设置有至少一个公共电极111。

公共电极111用于在触控感应期间提供触控扫描信号并在压力检测期间提供参考电压信号。

其中，各触控电极121向阵列基板11的正投影与至少一个公共电极111至少部分地重叠。

本实施例的触控显示装置，由于触控电极121向阵列基板11的正投影与至少一个公共电极111至少部分地重叠，各触控电极121和公共电极111之间可分别形成电容。

在触摸时，形成于彩膜基板12上的触控电极阵列在触控检测期间提供触控扫描信号并接收触控感应信号，以使触控显示装置形成自电容的架构以检测触摸位置的(x,y)坐标(即，在平行于阵列基板和彩膜基板平面内的坐标)。

在压力检测时，形成于彩膜基板12上的触控电极阵列在压力检测期间提供压力扫描信号并接收压力感应信号，以使触控显示装置可能检测触摸位置的z坐标(即，垂直于阵列基板和彩膜基板平面内的坐标)。由于z坐标的变化量与压力大小成正比，因此，可以通过z坐标的变化量来确定压力的大小。

这样一来，本实施例的触控显示装置可以在不额外增加压力检测膜层的情况下，实现对外界压力的检测，有利于触控显示装置轻薄化发展，且不需要增加额外的制作工艺步骤。

此外，在触控检测期间，通过向公共电极111施加与触控电极121上相同的触控扫描信号，可以减轻负载。在这里，“相同的触控扫描信号”是指，幅值、相位均相同的触控扫描信号。具体而言，在触控检测期间，通过检测手指与触控电极121之间形成的电容来确定触摸位置的(x,y)坐标。这样一来，通过向公共电极111施加与触控电极121相同的触控扫描信号，可以保证触控电极121与公共电极111之间的电压差为零，进而使得触控电极121与公共电极111形成的电容为零，从而减轻了触控显示装置的负载。

在一些可选的实现方式中，触控电极阵列可以设置于彩膜基板12上靠近阵列基板11的第一表面，这样一来，由于触控电极121与公共电极111之间的间距较小，在通过触控电极121与公共电极111之间形成的电容来进行压力检测时，手指按压导致的电容变化量较大，因而压力检测较为精确。

或者，在另一些可选的实现方式中，触控电极阵列也可以设置于彩膜基板12上远离阵列基板11的第二表面。这样一来，在手指触摸时，由于触控电极121与手指之间的间距较小，在通过触控电极121与手指之间形成的电容来进行触摸检测时，手指触摸导致的电容变化量较大，因而触摸检测较为精确。

在一些可选的实现方式中，本实施例的触控显示装置中的各公共电极可以彼此电连接形成一个整体。例如，在一些应用场景中，如图3所示公共电极可以是整面形成在阵列基板上的。

此外，参见图3所示，阵列基板上还设置有多条数据线D1～D7。

相应地，公共电极310上还形成有多个沿数据线方向延伸的狭缝320，且各狭缝320与其中一条数据线向公共电极310的正投影至少部分地重叠。也即是说，各数据线D1～D7向公共电极310的正投影至少部分地落入狭缝所在的区域。这样一来可以减小数据线D1～D7与公共电极310之间的寄生电容，从而提升显示效果。

请继续参见图3所示，阵列基板上还设置有多条扫描线S1～S6。扫描线S1～S6与数据线D1～D7交叉形成像素阵列。举例而言，图3中，扫描线S1、扫描线S2、数据线D1和数据线D2相互交叉，形成一像素区域330。类似地，阵列基板中，任意相邻两条数据线和任意相邻两条扫描线均可交叉形成一像素区域。

返回继续参照图1所示，本实施例的触控显示装置还包括集成电路13和触控信号线组(图中未示出)。

各触控信号线组包括至少一条触控信号线。各触控电极与至少一条触控信号线的第一端对应连接，各触控信号线的第二端与集成电路连接。

集成电路13可用于在触控检测期间向各触控电极121提供触控扫描信号并接收各触控电极121的触控感应信号，集成电路13还用于在压力检测期间向各触控电极121提供压力扫描信号并接收各触控电极121的压力感应信号。

在一些应用场景中，各触控电极和各触控信号线可以采用图4所示的方式来连接。

具体而言，如图4所示，各触控电极410通过触控信号线组420与集成电路430电连接。且各个触控电极410之间相互绝缘。触控信号线组包括至少一条触控信号线。

同一触控信号线组420中的触控信号线的第一端与同一个触控电极410对应连接。

在这里，需要说明的是，图4仅是示意性的，旨在说明触控电极、触控信号线以及集成电路之间的连接关系。本领域技术人员可以根据具体应用场景来设置触控电极、触控信号线以及集成电路的具体连接方式。例如，在一些应用场景中，触控信号线的第二端可以通过FPC(Flexible Printed Circuit，柔性印刷电路板)来与集成电路电连接。

参见图5所示，为本实施例的触控显示装置中，公共电极570与集成电路的连接方式的示意图。

具体地，集成电路可以进一步包括控制器510、第一电压信号端520、触控扫描信号端530以及至少一个第一开关540。

各第一开关540包括第一端541、第二端542、第三端543和控制端544。各第一开关540的第一端541与各公共电极570对应连接。各第一开关540的第二端542与第一电压信号端520对应连接。各第一开关540的第三端543与触控扫描信号端530对应连接。

控制器510用于向各第一开关540的控制端544施加控制信号，以使在触控检测期间，各第一开关540的第一端541与该第一开关的第三端543对应连接，在压力检测期间，各第一开关540的第一端541与该第一开关540的第二端542对应连接。

也即是说，在触控检测期间，公共电极570接收集成电路的触控扫描信号端530的触控扫描信号；在压力检测期间，公共电极570接收集成电路的第一电压信号端520的参考电压信号。

此外，在一些可选的实现方式中，集成电路还可用于在显示期间为公共电极570提供公共电压信号。

在这些可选的实现方式中，第一电压信号端520可用于提供参考电压信号或公共电压信号。具体而言，控制器510可以向各第一开关540的控制端544施加控制信号以使在显示期间，各第一开关540的第一端541与该第一开关540的第二端542对应连接，从而使得公共电极570在显示期间接收第一电压信号端520的公共电压信号。

在这些可选的实现方式的一些应用场景中，第一电压信号端520提供的参考电压信号可以为直流电压信号。例如，参考电压信号的电压值可以与公共电压信号的电压值相等。

下面，将结合图6和图7来说明本实施例的触控显示装置检测触摸位置和压力值的原理。

其中，图6示出了本申请的触控显示装置检测触摸位置的(x,y)坐标和触摸位置的z坐标的电路原理示意图，图7示出了本申请的触控显示装置一个帧周期内，施加到触控电极和公共电极的电压信号的示意性波形图。

具体而言，在显示期间，集成电路通过第一电压信号端610向公共电极施加公共电压信号Vcom，以使触控显示装置进行正常显示。在显示期间，集成电路可以通过触控扫描信号端620继续向触控电极提供触控扫描信号，或者，集成电路可以通过开关S1断开向触控电极提供触控扫描信号。

在触控检测期间，集成电路通过触控扫描信号端620向触控电极和公共电极提供相同的触控扫描信号。这样一来，图6中，手指所在的A点与触控电极所在的B点之间形成电容Ctop，而触控电极所在的B点与公共电极所在的C点之间的电容Cbottom为零，因而集成电路可以通过接收触控电极的电荷量变化来检测C1＝Ctop的值，从而确定手指触摸位置的(x,y)坐标。

在压力检测期间，集成电路通过控制开关S2的导通状态将公共电极与第一电压信号端610连接，以向公共电极施加参考电压信号。在这里，参考电压信号可以与公共电压信号相同。此外，集成电路还通过触控扫描信号端620来向触控电极施加压力扫描信号。在这里，触控扫描信号与压力扫描信号可以具有相同的波形，从而可以通过同一个触控扫描信号端620来提供触控扫描信号和压力扫描信号。这样一来，图6中，手指所在的A点与触控电极所在的B点之间形成电容Ctop，而触控电极所在的B点与公共电极所在的C点之间形成电容Cbottom。集成电路通过接收触控电极的电荷量变化来检测C2＝Ctop+Cbottom的值。又由于在触控检测期间，集成电路已确定出Ctop的值，因而，在压力检测期间，可以通过C2-C1来确定Cbottom的值，从而确定手指触摸位置的z坐标。

需要说明的是，图7中所示的帧周期中，显示期间、触控检测期间以及压力检测期间的先后顺序关系仅是示意性的。本领域技术人员可以明白，在实际应用时，根据应用场景来具体设置显示期间、触控检测期间以及压力检测期间的先后顺序。此外，一个帧周期还可以包括多个显示期间、触控检测期间以及压力检测期间，从而分别对触控显示装置的不同显示区域分别进行显示控制、触控检测和压力检测。

在一些可选的实现方式中，集成电路可以在压力检测期间分别接收各触控电极的压力感应信号，并基于压力感应信号生成压力值。也即是说，在这些可选的实现方式中，集成电路可以分别根据各个触控电极的压力感应信号(即如上所述的C2)来确定压力值的大小。

或者，在另一些可选的实现方式中，集成电路可以在压力检测期间分别接收各触控电极组中各触控电极的压力感应信号，并基于触控电极组中各触控电极的压力感应信号之和生成压力值。其中，各触控电极组包括触控电极阵列中至少两个相邻的触控电极。也即是说，在这些可选的实现方式中，假设触控电极组包括n个相邻的触控电极，那么，集成电路可以根据该n个触控电极的压力感应信号(n×C2)来确定压力值的大小。这样一来，通过采集触控电极组的压力感应信号，与采集单个触控电极的压力感应信号相比，信号数值更大，因而最终得到的压力值也更加精确。

参见图8所示，为本申请的用于驱动触控显示装置的驱动方法的一个实施例的示意性流程图。本实施例的驱动方法例如可以用于驱动如上所述的触控显示装置。

具体而言，本实施例的驱动方法包括：

步骤810，在触控检测期间，集成电路向触控电极提供触控扫描信号、接收触控感应信号并向公共电极提供触控扫描信号。

步骤820，在压力检测期间，集成电路向触控电极提供压力扫描信号、接收压力感应信号，并向公共电极提供参考电压信号。

步骤830，在显示期间，集成电路向公共电极提供公共电压信号。

需要说明的是，图8中，各个步骤的编号仅是示意性的，旨在表明本实施例的方法可以包括的步骤，并不用于限定各步骤执行的先后顺序。

在一些可选的实现方式中，触控扫描信号与压力扫描信号的波形可以相同。

在一些可选的实现方式中，参考电压信号可以为直流电压信号，且参考电压信号的电压值与公共电压信号的电压值相等。

在一些可选的实现方式中，本实施例的驱动方法还可以进一步包括：

集成电路在压力检测期间分别接收各触控电极的压力感应信号，并基于压力感应信号生成压力值。

在另一些可选的实现方式中，本实施例的驱动方法还可以进一步包括：

集成电路在压力检测期间分别接收各触控电极组中各触控电极的压力感应信号，并基于触控电极组中各触控电极的压力感应信号之和生成压力值。其中，各触控电极组包括触控电极阵列中至少两个相邻的触控电极。

本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (15)

1.一种触控显示装置，其特征在于，包括：

阵列基板和与所述阵列基板对置的彩膜基板；

所述彩膜基板上设置有触控电极阵列，所述触控电极阵列包括M×N个触控电极，且各所述触控电极互相绝缘，所述触控电极用于在触控检测期间提供触控扫描信号并接收触控感应信号，所述触控电极还用于在压力检测期间提供压力扫描信号并接收压力感应信号；

所述阵列基板上设置有至少一个公共电极，所述公共电极用于在所述触控感应期间提供所述触控扫描信号并在所述压力检测期间提供参考电压信号；其中，各所述触控电极向所述阵列基板的正投影与所述至少一个公共电极至少部分地重叠；

各所述公共电极彼此电连接形成一个整体；

所述阵列基板上还设置有多条数据线；

所述公共电极上还形成有多个沿所述数据线方向延伸的狭缝，且各所述狭缝与其中一条所述数据线向所述公共电极的正投影至少部分地重叠；

所述触控显示装置还包括集成电路和触控信号线组；其中，各所述触控信号线组包括至少一条触控信号线；各所述触控电极与至少一条所述触控信号线的第一端对应连接，各所述触控信号线的第二端与所述集成电路连接；所述集成电路用于在触控检测期间向各所述触控电极提供触控扫描信号并接收各所述触控电极的触控感应信号，所述集成电路还用于在压力检测期间向各所述触控电极提供压力扫描信号并接收各所述触控电极的压力感应信号。

2.根据权利要求1所述的触控显示装置，其特征在于：

所述阵列基板上还设置有多条扫描线；

所述扫描线与所述数据线交叉形成像素阵列。

3.根据权利要求1所述的触控显示装置，其特征在于：

同一触控信号线组中的触控信号线的第一端与同一个所述触控电极对应连接。

4.根据权利要求1或3所述的触控显示装置，其特征在于：

所述触控扫描信号与所述压力扫描信号的波形相同。

5.根据权利要求1所述的触控显示装置，其特征在于：

所述集成电路还包括控制器、第一电压信号端、触控扫描信号端以及至少一个第一开关；

各所述第一开关包括第一端、第二端、第三端和控制端；

各所述第一开关的第一端与各所述公共电极对应连接；

各所述第一开关的第二端与所述第一电压信号端对应连接；

各所述第一开关的第三端与所述触控扫描信号端对应连接；

所述控制器用于向各所述第一开关的控制端施加控制信号，以使在所述触控检测期间，各所述第一开关的第一端与该第一开关的第三端对应连接，在压力检测期间，各所述第一开关的第一端与该第一开关的第二端对应连接。

6.根据权利要求5所述的触控显示装置，其特征在于：

所述集成电路还用于在显示期间为所述公共电极提供公共电压信号；

所述第一电压信号端用于提供所述参考电压信号或所述公共电压信号；

所述控制器还用于向各所述第一开关的控制端施加控制信号以使在所述显示期间，各所述第一开关的第一端与该第一开关的第二端对应连接。

7.根据权利要求6所述的触控显示装置，其特征在于：

所述参考电压信号为直流电压信号，且所述参考电压信号的电压值与所述公共电压信号的电压值相等。

8.根据权利要求1-3、5-7任意一项所述的触控显示装置，其特征在于：

所述触控电极阵列设置于所述彩膜基板的第一表面；

其中，所述第一表面为靠近阵列基板的表面。

9.根据权利要求1-3、5-7任意一项所述的触控显示装置，其特征在于：

所述集成电路用于在压力检测期间分别接收各所述触控电极的压力感应信号，并基于所述压力感应信号生成压力值。

10.根据权利要求1-3、5-7任意一项所述的触控显示装置，其特征在于：

所述触控显示装置还包括触控电极组，所述触控电极组包括所述触控电极阵列中至少两个相邻的触控电极；

其中，所述集成电路用于在压力检测期间分别接收各所述触控电极组中各所述触控电极的压力感应信号，并基于所述触控电极组中各所述触控电极的压力感应信号之和生成压力值。

11.一种驱动方法，用于驱动如权利要求1-10任意一项所述的触控显示装置，其特征在于，包括：

在触控检测期间，集成电路向所述触控电极提供触控扫描信号、接收触控感应信号并向所述公共电极提供所述触控扫描信号；

在压力检测期间，集成电路向所述触控电极提供压力扫描信号、接收压力感应信号，并向所述公共电极提供参考电压信号；

在显示期间，集成电路向所述公共电极提供公共电压信号。

12.根据权利要求11所述的驱动方法，其特征在于：

所述触控扫描信号与所述压力扫描信号的波形相同。

13.根据权利要求11所述的驱动方法，其特征在于：

所述参考电压信号为直流电压信号，且所述参考电压信号的电压值与所述公共电压信号的电压值相等。

14.根据权利要求11-13任意一项所述的驱动方法，其特征在于，还包括：

集成电路在压力检测期间分别接收各所述触控电极的压力感应信号，并基于所述压力感应信号生成压力值。

15.根据权利要求11-13任意一项所述的驱动方法，其特征在于，

所述触控显示装置还包括触控电极组，所述触控电极组包括所述触控电极阵列中至少两个相邻的触控电极；

所述驱动方法还包括：

集成电路在压力检测期间分别接收各所述触控电极组中各所述触控电极的压力感应信号，并基于所述触控电极组中各所述触控电极的压力感应信号之和生成压力值。