CN105911736A - 一种显示装置 - Google Patents

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CN105911736A CN201610444066.9A CN201610444066A CN105911736A CN 105911736 A CN105911736 A CN 105911736A CN 201610444066 A CN201610444066 A CN 201610444066A CN 105911736 A CN105911736 A CN 105911736A
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Shanghai Tianma Microelectronics Co Ltd
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Shanghai Tianma Microelectronics Co Ltd
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    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
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    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/13338—Input devices, e.g. touch panels
    • G—PHYSICS
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    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
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    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means

Abstract

本发明描述了一种显示装置，包括：相对设置的阵列基板和彩膜基板，阵列基板和彩膜基板之间夹持设置液晶层；其中，阵列基板上设置基准电极，彩膜基板上设置触控电极和压感电极，压感电极设置在彩膜基板靠近阵列基板的一侧，触控电极设置在彩膜基板远离阵列基板的一侧；其中，触控电极用于感测触控位置，基准电极与压感电极形成耦合电容用于感测触控压力。本发明提供的显示装置集成了压感功能，无需增加额外的压力感应装置，提供了一种集成了显示功能、触控功能、压感功能的显示装置，并且可以减少热胀冷缩作用对于压力感应功能的影响，从而实现精确计算使用者按压显示装置的压力的大小。

Description

一种显示装置
技术领域
本发明涉及显示领域，特别是涉及一种显示装置。
背景技术
现有技术提供的包含压力感应功能的显示装置中，不仅可以确定使用者所按压显示面板的位置，即X方向和Y方向的坐标，而且可以确定使用者按压显示面板的力度，即Z方向的坐标。
图1是现有技术提供的一种显示装置的剖面示意图，包括背框1，容置在背框1内部的显示面板2，以及贴合在显示面板2一侧表面的触控盖板3，触控盖板3用于确定使用者所按压显示面板2的位置；为了确定使用者按压显示面板2的力度，技术提供的一种包含压力感应功能的显示装置中需要设置压力感应装置4，压力感应装置4与显示面板2之间形成基础电容，同时压力感应装置4与显示面板2之间具有厚度为d的空气层，当使用者按压显示面板2时，压力感应装置4与显示面板2之间的空气层的厚度d发生改变，从而二者之间的基础电容也发生改变，根据基础电容的变化可以计算得出使用者按压显示面板2的力度的大小。
现有技术提供的一种包含压力感应功能的显示装置需要额外设置压力感应装置4，不仅导致显示装置的厚度增加，还会使显示装置的成本提高。同时，空气层的厚度d由于热胀冷缩作用而发生改变，不利于精确计算使用者按压显示面板的力度的大小。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种显示装置，其特征在于，包括：
阵列基板，以及与所述阵列基板相对设置的彩膜基板；所述阵列基板和所述彩膜基板之间夹持设置液晶层；所述阵列基板上设置基准电极，所述彩膜基板上设置触控电极和压感电极，所述压感电极设置在所述彩膜基板靠近所述阵列基板的一侧，所述触控电极设置在所述彩膜基板远离所述阵列基板的一侧；所述触控电极用于感测触控位置，所述基准电极与所述压感电极形成耦合电容用于感测触控压力。
与现有技术相比，本发明至少具有如下突出的优点之一：本发明的提供的显示装置将压感功能集成在显示装置中，无需增加额外的压力感应装置，提供了一种集成了显示功能、触控功能、压感功能的显示装置；本发明的提供的显示装置通过液晶层的厚度变化导致的基础电容的变化来探测压力的大小，减少热胀冷缩作用对于压力感应功能的影响，从而实现精确计算使用者按压显示装置的压力的大小。
附图说明
图1是现有技术提供的一种显示装置的剖面示意图；
图2是本发明实施例提供的一种显示装置的剖面示意图；
图3是本发明实施例提供的再一种显示装置的剖面示意图；
图4是本发明实施例提供的又一种显示装置的剖面示意图；
图5是本发明实施例提供的又一种显示装置的剖面示意图；
图6是本发明实施例提供的又一种显示装置的像素单元和压感电极示意图；
图7是本发明实施例提供的又一种显示装置的俯视示意图；
图8是本发明实施例提供的又一种显示装置的俯视示意图；
图9是本发明实施例提供的又一种显示装置的俯视示意图；
图10是图2实施例提供的显示装置的工作阶段的一种信号波形示意图；
图11是图2实施例提供的显示装置的工作阶段的再一种信号波形示意图；
图12是图2实施例提供的显示装置的工作阶段的又一种信号波形示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面将结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
需要说明的是，在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。
图2是本发明实施例提供的一种显示装置剖面示意图。请参考图2，本发明实施例提供的显示装置，包括：阵列基板10，阵列基板10包括薄膜晶体管阵列(未示出)等结构，以及与阵列基板10相对设置的彩膜基板20，彩膜基板20包括色阻(未示出)和黑色矩阵(未示出)等结构，阵列基板10和彩膜基板20之间夹持设置液晶层30，现有技术中一般采用框胶粘合阵列基板10和彩膜基板20并将液晶层30密封在二者之间；阵列基板10上设置基准电极11，彩膜基板20上设置触控电极21和压感电极22，压感电极22设置在彩膜基板20靠近阵列基板10的一侧，触控电极21设置在彩膜基板20远离阵列基板10的一侧；触控电极21用于感测触控位置，基准电极11与压感电极22形成耦合电容用于感测触控压力。本实施例提供的显示装置中，触控电极21用于感测触控位置，根据触控电极21的工作原理，可以分为自电容式触控电极、互电容式触控电极，触控电极21可以包括单层电极或者多层电极，对于触控电极21的设置不是本发明的关键技术特征，对于本发明要解决的技术问题和带来的技术效果没有实质上的影响，本发明对此不作限制。本实施例的提供的显示装置中，在阵列基板10上设置基准电极11、彩膜基板20上设置压感电极22，基准电极11和压感电极22作为压力感测原件，在基准电极11和压感电极22输入电信号后、或者在基准电极11和压感电极22中的一个输入电信号后，二者之间形成基础电容用于探测触控压力；当显示装置发生压力触控时，阵列基板10和彩膜基板20之间的液晶层30的厚度D在压力的作用下发生变化，导致基准电极11和压感电极22之间形成的基础电容发生变化，根据该基础电容的变化量可以计算得出压力的大小。因为液晶层30被密封设置在阵列基板10和彩膜基板20之间，厚度D受外界环境的影响较小，例如厚度D的热胀冷缩作用的影响较小，使基准电极11和压感电极22之间形成的基础电容较稳定，从而更精确的计算使用者按压显示装置的压力的大小。压感电极22和触控电极21分别设置在彩膜基板20的两侧，减少压感电极22和触控电极21之间的干扰。本实施例提供的显示装置将压感功能集成在显示装置中，无需增加额外的压力感应装置，提供了一种集成了显示功能、触控功能、压感功能的显示装置；本发明的提供的显示装置通过液晶层的厚度变化导致的基础电容的变化来探测压力的大小，相对于现有技术中使用空气层的厚度来探测压力的大小，可以减少热胀冷缩作用对于压力感应功能的影响，从而实现精确计算使用者按压显示装置的压力的大小。
在一些可选的实现方式中，请继续参考图2，本发明实施例提供的显示装置还包括设置在彩膜基板20远离阵列基板10的一侧表面的上偏光片23，触控电极21夹持设置在上偏光片23和彩膜基板20之间，例如，触控电极21可以在彩膜基板20的制作流程中，通过刻蚀工艺形成在彩膜基板20上，在后续的制作流程中，再将上偏光片23贴合在彩膜基板20上，从而形成触控电极21夹持设置在上偏光片23和彩膜基板20之间的结构。本实施例提供的显示装置中，触控电极21集成设置在彩膜基板20中，可以实现显示装置的薄形化，简化制作工艺流程。
在本发明的其他实施例中，请参考图3，图3沿用图2的附图标记，相同之处不再赘述，图3与图2的不同之处在于，触控电极21设置在上偏光片23远离彩膜基板20的一侧表面，例如，触控电极21可以形成在触控盖板(未示出)之中，在阵列基板10和彩膜基板20贴合后，将上偏光片23贴合在彩膜基板20上，在后续的制作流程中，再将包含触控电极21的触控盖板贴合在上偏光片23上，从而形成触控电极21设置在上偏光片23远离彩膜基板20的一侧表面的结构。本实施例提供的显示装置中，触控电极21设置在触控盖板中，当触控电极21发生触控不良时方便检测和替换。
本发明实施例提供的显示装置中，包括设置在彩膜基板远离阵列基板的一侧表面的上偏光片，触控电极可以设置在上偏光片远离彩膜基板的一侧表面，触控电极也可以夹持设置在上偏光片和彩膜基板之间。
在一些可选的实现方式中，请参考图4，图4沿用图2的附图标记，相同之处不再赘述，图4与图2的不同之处在于，基准电极11复用为公共电极。在薄膜晶体管阵列的驱动下，基准电极11和像素电极13之间形成电场，用于驱动液晶层30中的液晶分子偏转，控制通过显示装置的光，从而帮助实现显示功能。需要说明的是，本实施例中，基准电极11相对于像素电极13更加靠近液晶层30，在本发明的其他实施例中，像素电极13相对于基准电极11可以更加靠近液晶层30，像素电极13和基准电极11的位置关系不是本发明的关键技术特征，对于本发明要解决的技术问题和带来的技术效果没有实质上的影响，本发明对此不作限制。本实施例提供的显示装置中，基准电极11复用为公共电极，无需额外设置公共电极，减少了显示装置的结构，简化了显示装置的制作流程。
在一些可选的实现方式中，阵列基板还包括压感信号传输部，压感电极通过导电部与压感信号传输部电连接。请继续参考图4，阵列基板10上还设置有压感信号传输部12，压感信号传输部12使用导电材料制成，可以传导电信号，例如，压感信号传输部12可以使用阵列基板10上已有的金属膜层、或者透明导电膜层通过刻蚀工艺形成，用于传导电信号；压感电极22通过导电部与压感信号传输部12电连接，导电部使用导电材料制成，用于传导电信号。在本实施例中，导电部为导电框胶40，导电框胶40用于贴合阵列基板10和彩膜基板20，导电框胶40具有导电的性质，可以将压感电极22的电信号传导至压感信号传输部12。本发明实施例提供的显示装置还包括信号处理单元(未示出)，压感信号传输部12可以将压感电极22的电信号传输至信号处理单元，信号处理单元可以对包括压感信号在内的电信号进行运算处理，计算得出压力的大小。
在一些可选的实现方式中，请参考图5，图5沿用图4的附图标记，相同之处不再赘述，图5与图4的不同之处在于，导电部为银浆50，在阵列基板10和彩膜基板20使用框胶40贴合之后，在彩膜基板20的边缘点注银浆50，将彩膜基板20上的压感电极22与阵列基板10上的压感信号传输部12电连接。
现有技术提供的包括阵列基板和彩膜基板的显示装置中，通常将信号线、显示驱动电路、信号处理单元、柔性电路板等结构设置在阵列基板上，信号线、显示驱动电路将显示装置中的电信号传输至信号处理单元进行处理，或者信号线、显示驱动电路将显示装置中的电信号传输至柔性电路板，通过柔性电路板传输至显示装置中的信号处理单元进行处理。本发明实施例提供的显示装置中，在阵列基板上设置压感信号传输部，将压感电极的压感信号通过导电部传输至阵列基板上的压感信号传输部，利用阵列基板上设置的信号处理单元或者柔性电路板等结构对压感信号进行进一步的处理。
本发明实施例提供的显示装置中，压感电极的材质为透明导电材料，例如氧化铟锡(Indium Tin Oxide，ITO)，或者不透明导电材料，例如金属材料。
在一些可选的实现方式中，请参考图6，本发明实施例提供的显示装置中还包括像素单元130，像素单元130用于辅助实现显示装置的显示功能，例如，通过控制像素单元130的颜色、或者控制通过像素单元130的光强，可以实现图像的显示；其中，一个像素单元130包括透光区131和外围的非透光区132，例如，像素单元130包括有效的用于显示图像信息的透光区131，在其外围需要设置辅助显示的结构，例如金属走线，这些用于辅助显示的结构是不希望被使用者所观测到的，一般会设置遮光结构予以覆盖，从而形成了非透光区132；其中，为了将压感电极22对于显示功能的影响降至最小，压感电极22为网格形状，并且压感电极22与透光区131在垂直于阵列基板的方向上不交叠，请参考图2，图2中的方向x即为垂直于阵列基板10的方向。垂直于阵列基板的方向x一般为使用者使用显示装置时所观测显示装置的方向。需要说明的是，为了图示简洁、清楚的示意本实施例中的膜层结构，图6仅示意了本发明实施例提供的显示装置的部分结构；图6中的压感电极22仅示意了部分结构，本实施例中压感电极22的形状为矩形，但本实施例对于压感电极的形状不做具体限制。本实施例提供的显示装置中，在垂直于阵列基板的方向上，压感电极22不会遮盖像素单元130的透光区131，使经过透光区131的光不受压感电极22的影响，实现最佳的显示效果。本实施例提供的显示装置中，压感电极22的材质为透明导电材料，例如氧化铟锡(Indium TinOxide，ITO)，或者不透明导电材料，例如金属材料。
在一些可选的实现方式中，请参考图7，本发明实施例提供的显示装置中，压感电极包括呈阵列式排布的压感电极块221。本实施例提供的显示装置中，压感电极包括呈阵列式排布的压感电极块221，每一块压感电极块221可以独立的作为压力感测原件，实现压力感测功能，可以更加精确的探测压力的导致的电容变化量以及压力触控的位置信息，从而更精确的计算使用者按压显示装置的压力的大小和位置。本实施例中，压感电极块221通过银浆50与阵列基板10上的压感信号传输部12电连接，在本发明的其他实施例中，压感电极块可以通过导电框胶与阵列基板上的压感信号传输部电连接。本实施例提供的显示装置中，为了避免压感电极块221对于显示功能的影响，压感电极块221使用透明导电材料制作形成，例如氧化铟锡(Indium Tin Oxide，ITO)。在一些可选的实现方式中，压感电极块221具有网格形状，请参考图8，图8沿用图7的附图标记，相同之处不再赘述，图8与图7的不同之处在于，压感电极包括呈阵列式排布的压感电极块222，请结合参考图6，其中，每一块压感电极块222与透光区131在垂直于阵列基板10的方向上不交叠，即为，压感电极块222为网格形状。本实施例中，压感电极块222的材质为透明导电材料，例如氧化铟锡(Indium Tin Oxide，ITO)，或者不透明导电材料，例如金属材料。需要说明的是，为了图示简洁、突出本实施例的技术特征，图7和图8仅示意了本发明实施例提供的显示装置的部分结构。
在一些可选的实现方式中，还包括与压感电极块同层设置的压感电极走线，一块压感电极块与至少一根压感电极走线对应连接。请参考图9，压感电极包括呈阵列式排布的压感电极块223，压感电极走线224与压感电极块223同层设置，图9所示的实施例中，一块压感电极块223与一根压感电极走线224对应连接，在本发明的其他实现方式中，一块压感电极块可以和两根及两根以上的压感电极走线对应连接。本实施例中，压感电极块223通过导电框胶40与阵列基板10上的压感信号传输部12电连接，压感电极块223将压感信号传输至对应的压感信号传输部12。其中，导电框胶的导电原理为导电框胶40内掺有可以导电的金球，金球的尺寸为5um左右且密度较低，因此当相邻的压感电极走线224大于5um时，可以实现压感电极走线224与对应的压感信号传输部12电连接。在本发明的其他实施例中，压感电极块可以通过银浆与阵列基板上的压感信号传输部电连接。需要说明的是，为了图示简洁、突出本实施例的技术特征，图9仅示意了本发明实施例提供的显示装置的部分结构。
在一些可选的实现方式中，请参考图10，图10是图2实施例提供的显示装置的工作阶段的一种信号波形示意图。在显示阶段T1，向基准电极11输入公共电压信号VCOM，公共电压信号VCOM用于实现显示装置的显示功能，在基准电极复用为公共电极的实现方式中，向基准电极11输入公共电压信号VCOM用于实现显示装置的显示功能，在基准电极没有复用为公共电极的实现方式中，向基准电极11和公共电极同时输入公共电压信号VCOM可以减小基准电极对于公共电极的干扰；在触控阶段T2，向触控电极21输入触控信号VT并接收触控反馈信号，在现有技术中，触控信号VT通常使用脉冲信号，本实施例以触控信号VT为脉冲信号进行说明，但本发明对此不做限制；在压感阶段T3，向压感电极22输入压感信号VF并接收压感反馈信号，同时向触控电极输入第一固定电压信号V1。本实施例以压感信号VF包括脉冲信号进行说明，但本发明对此不做限制。在压感阶段T3，为了减小触控电极21对于压感电极22的干扰，同时向触控电极输入第一固定电压信号V1，第一固定电压信号V1为电压值固定的电压信号，并且向基准电极11输入公共电压信号VCOM。本实施例提供的显示装置中，显示阶段T1和触控阶段T2可以同时进行，触控阶段T2和压感阶段T3分时进行，当显示阶段T1和触控阶段T2同时进行时，向压感电极输入一个固定电压信号V，固定电压信号V的电压值的大小需要根据显示装置的实际工作情况去调节。本实施例提供的显示装置可以同时实现显示功能和触控功能。
在一些可选的实现方式中，本发明实施例提供的显示装置的显示阶段和触控阶段可以分时进行，请参考图11，图11是图2实施例提供的显示装置的工作阶段的再一种信号波形示意图。其中，显示阶段T1和触控阶段T2分时进行，即为显示阶段T1、触控阶段T2、压感阶段T3三者分时进行。在显示阶段T1，向基准电极11输入公共电压信号VCOM，向触控电极21输入接地信号VG，并且向压感电极22输入第二固定电压信号V2；在触控阶段T2，向基准电极11继续输入公共电压信号VCOM，向触控电极21输入触控信号VT并接收触控反馈信号，并且向压感电极22输入接地信号VG；在压感阶段T3，向压感电极22输入压感信号VF并接收压感反馈信号，同时向触控电极输入第一固定电压信号V1。在一些可选的实现方式中，第一固定电压信号V1为接地信号，本实施方式中，第一固定电压信号V1使用接地信号，无需设置额外的电信号。
在一些可选的实现方式中，请继续参考图11，为了减小压感电极22对于基准电极11的干扰，第二固定电压信号V2可以复用公共电压信号VCOM，现有技术提供的显示装置中，公共电压信号VCOM的电压值一般较为接近接地电压，因此第二固定电压信号V2也可以为接地信号。进一步的，在触控阶段T2，为了减小压感电极22、基准电极11对触控电极21的干扰，向压感电极22输入接地信号VG，此时压感电极22可以屏蔽阵列基板中的电极，例如基准电极11对于触控电极21的干扰。
在一些可选的实现方式中，请继续参考图11，压感信号VF包括脉冲信号，在压感阶段T3，向基准电极11输入与压感信号VF频率相同、相位相同、幅值不同的第一辅助信号VF1。第一辅助信号VF1的幅值可以根据压感信号VF的幅值进行相应的设置，第一辅助信号VF1可以调节压感电极22和基准电极11形成的耦合电容的大小。在一些可选的实现方式中，请参考图12，图12与图11的不同之处在于，在压感阶段T3，向基准电极11输入第三固定电压信号V3。进一步的，第三固定电压信号V3为接地信号，因而无需设置额外的固定电压信号。
需要说明的是，本发明实施例所提供的显示装置的工作阶段中，对于显示阶段T1、触控阶段T2和压感阶段T3三者的先后顺序不作限制，可以理解的是，本发明实施例所提供的显示装置需要实现显示功能、触控功能和压感功能，对于实现这些功能的先后顺序不需要进行限制，例如，显示装置可以先进行触控阶段T2，然后进行显示阶段T1、压感阶段T3。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (18)

1.一种显示装置，其特征在于，包括：
阵列基板，以及与所述阵列基板相对设置的彩膜基板；
所述阵列基板和所述彩膜基板之间夹持设置液晶层；
所述阵列基板上设置基准电极，所述彩膜基板上设置触控电极和压感电极，所述压感电极设置在所述彩膜基板靠近所述阵列基板的一侧，所述触控电极设置在所述彩膜基板远离所述阵列基板的一侧；
所述触控电极用于感测触控位置，所述基准电极与所述压感电极形成耦合电容用于感测触控压力。
2.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述基准电极复用为公共电极。
3.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述阵列基板上还设置有压感信号传输部，所述压感电极通过导电部与所述压感信号传输部电连接。
4.如权利要求3所述的显示装置，其特征在于，所述导电部为导电框胶或者银浆。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述压感电极的材质为透明导电材料或者不透明导电材料。
6.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，还包括像素单元，每一个所述像素单元包括透光区和外围的非透光区；
所述压感电极为网格形状，并且所述压感电极与所述透光区在垂直于所述阵列基板的方向上不交叠。
7.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述压感电极包括呈阵列式排布的压感电极块。
8.如权利要求7所述的显示装置，其特征在于，还包括与所述压感电极块同层设置的压感电极走线，一块所述压感电极块与至少一根所述压感电极走线对应连接。
9.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，还包括设置在所述彩膜基板远离所述阵列基板的一侧表面的上偏光片；
所述触控电极设置在所述上偏光片远离所述彩膜基板的一侧表面，或者所述触控电极夹持设置在所述上偏光片和所述彩膜基板之间。
10.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，
在所述显示装置的显示阶段，向所述基准电极输入公共电压信号；
在所述显示装置的触控阶段，向所述触控电极输入触控信号并接收触控反馈信号；
在所述显示装置的压感阶段，向所述压感电极输入压感信号并接收压感反馈信号，同时向所述触控电极输入第一固定电压信号。
11.如权利要求10所述的显示装置，其特征在于，所述显示阶段和所述触控阶段同时进行。
12.如权利要求10所述的显示装置，其特征在于，所述显示阶段和所述触控阶段分时进行，在所述显示阶段，向所述压感电极输入第二固定电压信号。
13.如权利要求12所述的显示装置，其特征在于，所述第二固定电压信号为所述公共电压信号或者接地信号。
14.如权利要求10所述的显示装置，其特征在于，所述触控阶段和所述压感阶段分时进行。
15.如权利要求14所述的显示装置，其特征在于，在所述触控阶段，向所述压感电极输入接地信号。
16.如权利要求14所述的显示装置，其特征在于，所述第一固定电压信号为接地信号。
17.如权利要求14所述的显示装置，其特征在于，所述压感信号包括脉冲信号，在所述压感阶段，向所述基准电极输入第三固定电压信号，或者向所述基准电极输入与所述脉冲信号频率相同、相位相同、幅值不同的第一辅助信号。
18.如权利要求17所述的显示装置，其特征在于，所述第三固定电压信号为接地信号。
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