CN106406608A - 触控显示装置及其驱动方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种触控显示装置及其驱动方法。其中，触控显示装置包括触控电极阵列、压力检测参考电极以及集成电路；触控电极阵列包括多个阵列排布的触控电极；触控电极用于在触摸检测期间提供触摸检测信号并采集触摸感应信号；触控电极阵列中的至少一部分触控电极在压力检测期间复用为压力检测电极。按照本申请的方案，简化了触控显示装置的制程，提高了制作良率并且降低了触控显示装置的厚度，顺应触控显示装置的轻薄化发展趋势。

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。
现有技术中，通常通过在已有的触控显示装置上添加额外的电极层来实现外界压力值的检测。然而，增加的电极层将导致制作工艺步骤的增加，使得产品良率可能下降。此外，增加的电极层还会导致触控显示装置的厚度增大，不符合触控显示装置的轻薄化发展趋势。
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，包括触控电极阵列、压力检测参考电极以及集成电路；触控电极阵列包括多个阵列排布的触控电极；触控电极用于在触摸检测期间提供触摸检测信号并采集触摸感应信号；触控电极阵列中的至少一部分触控电极在压力检测期间复用为压力检测电极，压力检测电极用于在压力检测期间提供压力检测信号并采集压力感应信号；压力检测参考电极用于在压力检测期间提供压力参考信号；集成电路用于基于触控电极采集的触摸感应信号和压力检测电极采集的压力感应信号生成压力检测数据。
第二方面，本申请实施例还提供了一种触控显示装置的驱动方法，包括：在触摸检测期间，集成电路向触控电极提供触摸检测信号；在压力检测期间，集成电路向压力检测电极提供压力检测信号；在显示期间，集成电路向触控电极提供公共电压信号；其中，集成电路基于触控电极采集的触摸感应信号和压力检测电极采集的压力感应信号生成压力检测数据。
按照本申请实施例的方案，通过将至少一部分的触控电极在压力检测期间复用为压力检测电极，使得这部分触控电极既可以用于检测触摸位置又可以用于检测外界压力大小，从而简化了本申请的触控显示装置的制程，提高了制作良率并且降低了触控显示装置的厚度，顺应触控显示装置的轻薄化发展趋势。
此外，本申请的方案中，在生成压力检测数据时，可以去除手指触摸引起的触摸感应信号对压力感应信号的干扰，进而使得本申请的方案检测出的外界压力值更加准确。
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示出了本申请一个实施例的触控显示装置的示意性结构图；
图2A～图2C示意性地示出了本申请的触控显示装置的压力检测原理示意图；
图3示意性地示出了本申请的触控显示装置的触控电极、压力检测电极和压力检测参考电极上施加的电信号的时序图；
图4示出了本申请一个实施例的触控显示装置的示意性结构图；
图5示出了本申请另一个实施例的触控显示装置的示意性结构图；
图6示出了一种采用本申请提供的触控显示装置的触控显示终端的结构简图；
图7示出了本申请一个实施例的驱动方法的示意性流程图；
图8示出了本申请另一实施例的驱动方法中，各驱动信号的的示意性时序图。
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，为本申请一个实施例的触控显示装置的示意性结构图。
本实施例的触控显示装置包括触控电极阵列、压力检测参考电极110以及集成电路120。
其中，触控电极阵列包括多个阵列排布的触控电极130。触控电极130用于在触摸检测期间提供触摸检测信号并采集触摸感应信号。触控电极阵列中的至少一部分触控电极在压力检测期间复用为压力检测电极，压力检测电极用于在压力检测期间提供压力检测信号并采集压力感应信号。例如，图1中，附图标记140所指示的为可复用为压力检测电极的触控电极，类似地，与附图标记140所指示的触控电极具有相同填充的触控电极，也可以复用为压力检测电极。
压力检测参考电极110用于在压力检测期间提供压力参考信号。
集成电路120用于基于触控电极130采集的触摸感应信号和压力检测电极140采集的压力感应信号生成压力检测数据。
本实施例的触控显示装置，由于触控电极阵列中的至少一部分触控电极在压力检测期间复用为压力检测电极，使得集成电路120可以接收压力检测电极在压力检测期间采集到的压力感应信号。
此外，本实施例中，集成电路120在确定压力检测数据时，不仅考虑了压力检测电极140采集的压力感应信号，还考虑了触控电极130采集的触摸感应信号，从而可以通过触摸感应信号确定由于手指等触摸触控显示装置对压力感应信号产生的影响，使得最终得到的压力检测数据仅仅与外界压力值的大小相关，进而可以使集成电路120根据压力检测数据确定出的外界压力值更接近真实的压力值。
本实施例的触控显示装置中，各压力检测电极140向压力检测参考电极110的正投影与压力检测参考电极110至少部分地重叠。这样一来，各压力检测电极140与压力检测参考电极110之间可以形成用于检测外界压力大小的压力检测电容，且压力检测电极140与压力检测参考电极110可分别作为压力检测电容的两个极板。当本实施例的触控显示装置受到外界压力作用时，压力检测电容的两个极板之间的间距将发生改变，相应地，压力检测电容的电容量也将发生改变。由于压力检测电容的二极板的间距与外界压力大小相关，进而，压力检测电容的电容量变化量也与外界压力大小相关，集成电路120可以采集压力检测电容的电容量变化量作为压力感应信号，从而确定外界压力值的大小。
在本实施例的一些可选的实现方式中，如图2所示，可以仅将触控电极阵列中的一部分触控电极复用为压力检测电极。在这些可选的实现方式中，由于只有一部分触控电极复用为压力检测电极，在压力检测期间，仅有一部分触控电极(即复用为压力检测电极的触控电极)提供压力检测信号并采集压力感应信号，也即是说，在压力检测期间，仅有一部分触控电极(即复用为压力检测电极的触控电极)工作，可以使得触控显示装置具有较低的功耗。在这些可选的实现方式的一些应用场景中，可以将复用为压力检测电极的触控电极采用较为均匀分布的方式排布在触控电极阵列中，从而使得无论外界压力施加在触控显示装置的何位置，均可以有至少一个与该施力位置较为接近的压力检测电极来采集压力感应信号，使得集成电路可以通过该压力检测电极采集的压力感应信号来确定出外界压力值的大小。此外，由于施力位置与压力检测电极的位置较为接近，可以使得压力检测电极采集的压力感应信号更加真实地反映外界压力值的大小，进而提升集成电路确定出的外界压力值具有较高的准确度。
在本实施例的另一些可选的实现方式中，触控电极阵列中的各触控电极均复用为压力检测电极。在这些可选的实现方式中，全部的触控电极均在压力检测期间复用为压力检测电极，从而使得压力检测电极采集到的压力感应信号可以更加精确地反映实际的外界压力值的大小，进一步提升集成电路确定出的外界压力值的准确度。
下面将结合图2A～图2C来示意性地阐述本实施例的触控显示装置进行压力检测的原理。
首先，请参见图2A所示，当手指不与触控显示装置接触时，压力检测参考电极210与压力检测电极240之间可形成一电容C0。
接着，请参见图2B所示，当手指与触控显示装置接触时，由于压力检测参考电极210与压力检测电极240之间的相对位置未发生改变，因而210与压力检测电极240之间的电容仍然保持为C0。另一方面，由于手指触摸到了触控显示装置，触控电极与手指之间将形成一耦合电容Ctouch。此时，集成电路接收到的感应信号为C0+Ctouch。
接着，请继续参见图2C所示，当手指按压触控显示装置时，压力检测参考电极210与压力检测电极240之间的相对位置发生改变，因而210与压力检测电极240之间的电容由C0变化为C0+△Cforce。同时，由于手指触摸到了触控显示装置，触控电极与手指之间形成的耦合电容仍为Ctouch。此时，集成电路接收到的感应信号为C0+Ctouch+△Cforce。
通过上述的对图2A～图2C的描述可以看出，本实施例的触控显示装置中，集成电路可以通过在三个不同的时间段分别采集与C0对应的感应信号、与C0+Ctouch对应的感应信号以及与C0+Ctouch+△Cforce对应的感应信号，便可以得到△Cforce的数值，进而确定出外界压力的具体数值。
下面，将结合图3来进一步阐述本申请的触控显示装置的进行压力检测的原理。图3示意性地示出了本申请的触控显示装置的触控电极、压力检测电极和压力检测参考电极上施加的电信号的时序图。
如图3所示，一个帧周期可以包括触摸检测期间T1、压力检测期间T2和显示期间T3。在一个帧周期中的压力检测期间T2可进一步包括第一压力检测子期间T21和第二压力检测子期间T22。
在第一压力检测子期间T21，集成电路向压力检测电极FX提供压力检测信号并向压力检测参考电极FR提供压力检测参考信号。在这里，压力检测信号和压力检测参考信号可以是相位相同但幅值不同的信号，或者，压力检测信号和压力检测参考信号可以是幅值和相位均相同的信号。结合图2B可以看出，在第一压力检测子期间T21中，压力检测电极240施加压力检测信号且压力检测参考电极210施加压力检测参考信号，由于压力检测信号和压力检测参考信号的相位相同，因而，压力检测信号和压力检测参考信号在第一压力检测子期间的任意时间点的电位差恒定，使得压力检测电极240和压力检测参考电极210之间形成的检测电容在第一压力检测子期间内恒定不变。进而，集成电路采集到的感应信号对应于图2B中的电容C0+Ctouch。
接着，在第二压力检测子期间T22，集成电路向压力检测电极FX提供压力检测信号并向压力检测参考电极FR提供参考电位信号。结合图2C可以看出，在第二压力检测子期间T22，由于压力检测电极240和压力检测参考电极210上施加不同的信号，二者形成电容的两个极板，该电容的容量为C0+△Cforce。此外，由于手指接触触控显示装置，手指与触控电极之间将形成电容Ctouch。因而，在第二压力检测子期间T22集成电路采集到的感应信号对应于图2C中的电容C0+△Cforce+Ctouch。
从以上对第一压力检测子期间T21和第二压力检测子期间T22的描述中可以看出，集成电路通过向压力检测电极和压力检测参考电极施加相应的信号，可以得到对应于C0+Ctouch的感应信号以及对应于C0+△Cforce+Ctouch的感应信号。不难看出，集成电路可以仅通过简单的运算，即可得到由外界压力引起的电容变化量△Cforce，并基于该电容变化量△Cforce确定出准确的外界压力值。
请继续参见图3所示，帧周期还可包括触摸检测期间T1。在触摸检测期间T1，集成电路向触控电极TP提供触摸检测信号。在一些可选的实现方式中，在触摸检测期间T1，集成电路可以同时向压力检测参考电极FR施加触摸检测信号，从而避免触控电极TP和压力检测参考电极FR之间形成耦合电容，进而使得触摸检测更加准确。
此外，帧周期还包括显示期间T3。触控电极在显示期间还可复用为公共电极。在显示期间T3，集成电路还可以向各触控电极提供公共电压信号。
通过上述描述可以看出，通过分别向触控显示装置的压力检测电极、压力检测参考电极以及触控电极施加适当的信号，可以实现触摸检测、压力检测以及显示。
参见图4所示，为本申请的触控显示装置的一个实施例的示意性结构图。
本实施例的触控显示装置可以包括如上所述的触控显示装置。
具体地，如图4所示，触控显示装置包括阵列基板410、与阵列基板410相对设置的彩膜基板420以及背光单元430。
触控电极411形成于阵列基板上410。而压力检测参考电极421可形成于彩膜基板420上。且至少一部分触控电极411可复用为压力检测电极。
在一些可选的实现方式中，如图4所示，本实施例的触控显示装置中的压力检测参考电极421可以为网状电极。采用网状电极用作压力检测参考电极，可以避免压力检测参考电极对形成在阵列基板410上的触控电极411产生的屏蔽，不影响触控电极411对手指触摸的检测。
此外，本实施例的触控显示装置还可以包括用于贴合阵列基板和彩膜基板的光学透明胶(图中未示出)。
压力检测参考电极421可形成于彩膜基板的第一表面，第一表面为彩膜基板靠近阵列基板的表面。
光学透明胶与压力检测参考电极421相接触。光学透明胶内可以形成有导电金属球。这样一来，压力检测参考电极421可以通过导电金属球实现与集成电路412电连接，使得集成电路412可以向压力检测参考电极421。
参见图5所示，为本申请另一个实施例的触控显示装置的示意性结构图。
与图4所示的实施例类似，本实施例的触控显示装置同样包括阵列基板510、与阵列基板510相对设置的彩膜基板520以及背光单元530。
触控电极511形成于阵列基板上510，且至少一部分触控电极511可复用为压力检测电极。
与图4所示的实施例不同的是，本实施例中，压力检测参考电极531形成于背光单元530上。
背光单元530除了压力检测参考电极531之外，还可以包括其它的膜层，例如，背光铁框(图中未示出)、导光板532和多个叠置的光学膜片(图中未示出)等。
本实施例中，通过将压力检测参考电极531设置在背光单元530中，既可以避免压力检测参考电极531对触控显示装置的显示效果产生不良影响，又可以避免压力检测参考电极531对触控显示装置中的其它导电膜层产生干扰。
在其他实施例中，还可以将背光铁框复用为压力检测参考电极，并不以此为限，背光单元中的任意整面的导电膜层均可作为压力检测参考电极。
图6示出了一种采用本申请提供的触控显示装置的触控显示终端的结构简图，触控显示终端600为一手机，采用如前所述的触控显示装置。此外，触控显示终端还可以为笔记本电脑、平板电脑、智能穿戴设备等显示终端，并不以此为限。
参见图7所示，为本申请的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可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710，在触摸检测期间，集成电路向触控电极提供触摸检测信号。
步骤720，在压力检测期间，集成电路向压力检测电极提供压力检测信号。
步骤730，在显示期间，集成电路向触控电极提供公共电压信号。
其中，集成电路基于触控电极采集的触摸感应信号和压力检测电极采集的压力感应信号生成压力检测数据。
在这里，需要说明的是，图7中，各步骤的编号仅用于表示本实施例的驱动方法所包含的步骤，并不用于限定各步骤之间的先后顺序关系。
本实施例的方法，例如可以应用如图3所示的时序来向各电极施加相应的驱动信号。
在一些可选的实现方式中，一个帧周期中的压力检测期间可以包括第一压力检测子期间和第二压力检测子期间。
在这些可选的实现方式中，步骤720可以进一步包括：
步骤721，在第一压力检测子期间，集成电路向压力检测电极提供压力检测信号并向压力检测参考电极提供压力检测参考信号。
步骤722，在第二压力检测子期间，集成电路向压力检测电极提供压力检测信号并向压力检测参考电极提供参考电位信号。
在一些可选的实现方式中，压力检测信号和压力检测参考信号为相位相同的信号。
在这些可选的实现方式中，在第一压力检测子期间，集成电路可以采集到与图2B中的C0+Ctouch对应的感应信号量，而在第二压力检测子期间，集成电路可以采集到与图2C中的C0+△Cforce+Ctouch对应的感应信号量。
在这些可选的实现方式的一些应用场景中，压力检测参考信号与压力检测信号可以为幅值、相位均相同的信号。这样一来，集成电路可以在第一压力检测子期间中采用相同的信号来同时驱动压力检测电极和压力检测参考电极，减少集成电路所需生成的信号的数量，降低集成电路的功耗。
此外，本实施例的驱动方法中，集成电路在第二压力检测子期间向压力检测参考电极提供的参考电位信号可以为固定电压信号。例如，固定电压信号可以为地电压信号或公共电压信号。当参考电位信号为地电压信号或者公共电压信号时，可以减少集成电路需要生成的信号的数量，减轻集成电路的工作负担，从而提高应用本实施例的驱动方法的触控显示装置的稳定性。
此外，在本实施例的一些可选的实现方式中，压力检测信号和触摸检测信号可以具有相同的波形。在这些可选的实现方式中，可以进一步减少集成电路需要生成的信号的数量，减轻集成电路的工作负担，从而提高应用本实施例的驱动方法的触控显示装置的稳定性。
在一些可选的实现方式中，本实施例的驱动方法中，还可以应用图8所示的时序来向各电极施加相应的驱动信号。例如，如图8所示，在同一个帧周期中，第一压力检测子期间T21和第二压力检测子期间T22在时间上可以不相邻。
例如，在一个帧周期中，显示期间可以包括多个显示子期间(如图8中的T31、T32和T33所示)，在各个显示子期间，可以向触控显示装置中的至少一部分触控电极施加公共电压信号以实现与这部分触控电极相对应的显示区域的画面的显示。此外，在一个帧周期中，可以先执行第一压力检测子期间T21，随后执行显示期间中的某一个或某几个显示子期间接着再执行第二压力检测子期间T22。这样一来，可以避免压力检测期间，复用为压力检测电极的触控电极由于接收集成电路发送的用于检测外界压力的压力检测信号而非用于显示的公共电压信号而影响触控显示装置的显示效果。例如，如图8所示，可以将第一压力检测子期间T21设置至一个帧周期的前半周期(如图8中1st half frame所示的时间段)，而将第二压力检测子期间T22设置至一个帧周期的后半周期(如图8中2nd half frame所示的时间段)。这样一来，在一个帧周期中，各显示子期间可以较为均匀地分布，使得采用图8所示的时序进行驱动的触控显示装置具有更佳的显示效果。此外，触摸检测期间T1可以设置至帧周期中的任意时间段。
在一些可选的实现方式中，第一压力检测子期间还可以复用为触摸检测期间。这样一来，可以使得一个帧周期中，显示期间所占的时间相应地更多，显示效果更好。
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 (18)

1.一种触控显示装置，其特征在于，包括触控电极阵列、压力检测参考电极以及集成电路；
所述触控电极阵列包括多个阵列排布的触控电极；
所述触控电极用于在触摸检测期间提供触摸检测信号并采集触摸感应信号；
所述触控电极阵列中的至少一部分所述触控电极在压力检测期间复用为压力检测电极，所述压力检测电极用于在压力检测期间提供压力检测信号并采集压力感应信号；
所述压力检测参考电极用于在压力检测期间提供压力参考信号；
所述集成电路用于基于所述触控电极采集的触摸感应信号和所述压力检测电极采集的压力感应信号生成压力检测数据。
2.根据权利要求1所述的触控显示装置，其特征在于：
各所述压力检测电极向所述压力检测参考电极的正投影与所述压力检测参考电极至少部分地重叠。
3.根据权利要求1或2所述的触控显示装置，其特征在于：
所述触控电极阵列中的各所述触控电极均复用为压力检测电极。
4.根据权利要求3所述的触控显示装置，其特征在于：
在一个帧周期中，所述压力检测期间包括第一压力检测子期间和第二压力检测子期间；
在所述第一压力检测子期间，所述集成电路用于向所述压力检测电极提供压力检测信号并向所述压力检测参考电极提供压力检测参考信号，其中，所述压力检测信号和所述压力检测参考信号具有相同的相位；
在所述第二压力检测子期间，所述集成电路用于向所述压力检测电极提供所述压力检测信号并向所述压力检测参考电极提供参考电位信号。
5.根据权利要求4所述的触控显示装置，其特征在于：
所述帧周期还包括触摸检测期间；
所述集成电路还用于在所述触摸检测期间向所述触控电极提供所述触摸检测信号。
6.根据权利要求5任意一项所述的触控显示装置，其特征在于：
所述帧周期还包括显示期间；
所述触控电极在所述显示期间复用为公共电极；
所述集成电路还用于在所述显示期间向各所述触控电极提供公共电压信号。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的触控显示装置，其特征在于：
所述触控显示装置包括阵列基板和所述阵列基板相对设置的彩膜基板；
所述触控电极形成于所述阵列基板上。
8.根据权利要求7所述的触控显示装置，其特征在于：
所述压力检测参考电极形成于所述彩膜基板上，所述压力检测参考电极为网状电极。
9.根据权利要求8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用于贴合所述阵列基板和所述彩膜基板的光学透明胶；
所述压力检测参考电极形成于所述彩膜基板的第一表面，所述第一表面为所述彩膜基板靠近所述阵列基板的表面；
所述光学透明胶与所述压力检测参考电极相接触；
所述光学透明胶内形成有导电金属球，所述压力检测参考电极通过所述导电金属球与所述集成电路电连接。
10.根据权利要求7所述的触控显示装置，其特征在于，还包括背光单元；
所述背光单元包括背光铁框、导光板和多个叠置的光学膜片；
所述压力检测参考电极形成于背光单元中。
11.一种触控显示装置的驱动方法，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：
在触摸检测期间，集成电路向触控电极提供触摸检测信号；
在压力检测期间，集成电路向压力检测电极提供压力检测信号；
在显示期间，集成电路向触控电极提供公共电压信号；
其中，所述集成电路基于所述触控电极采集的触摸感应信号和所述压力检测电极采集的压力感应信号生成压力检测数据。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在一个帧周期中，所述压力检测期间包括第一压力检测子期间和第二压力检测子期间；
所述在压力检测期间，集成电路向压力检测电极提供压力检测信号包括：
在所述第一压力检测子期间，集成电路向压力检测电极提供压力检测信号并向压力检测参考电极提供压力检测参考信号；
在所述第二压力检测子期间，集成电路向压力检测电极提供压力检测信号并向所述压力检测参考电极提供参考电位信号。
13.根据权利要求12所述方法，其特征在于：
所述压力检测信号和所述压力检测参考信号为相位相同的信号。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于：
所述压力检测参考信号与所述压力检测信号为幅值、相位均相同的信号。
15.根据权利要求12所述的方法，其特征在于：参考电位信号为固定电压信号。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于：所述固定电压信号为地电压信号或公共电压信号。
17.根据权利要求11-16任意一项所述的方法，其特征在于：
所述压力检测信号和所述触摸检测信号具有相同的波形。
18.根据权利要求11-16任意一项所述的方法，其特征在于：
在同一个帧周期中，所述第一压力检测子期间在所述第二压力检测子期间之前。
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