CN106406643B - 触摸显示装置及其驱动方法 - Google Patents

触摸显示装置及其驱动方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106406643B
CN106406643B CN201610603422.7A CN201610603422A CN106406643B CN 106406643 B CN106406643 B CN 106406643B CN 201610603422 A CN201610603422 A CN 201610603422A CN 106406643 B CN106406643 B CN 106406643B
Authority
CN
China
Prior art keywords
touch
sensors
sensor
display device
touch sensors
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610603422.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106406643A (zh
Inventor
赵盛庸
黄琮喜
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LG Display Co Ltd
Original Assignee
LG Display Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LG Display Co Ltd filed Critical LG Display Co Ltd
Publication of CN106406643A publication Critical patent/CN106406643A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106406643B publication Critical patent/CN106406643B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0416—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
    • G06F3/0418—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers for error correction or compensation, e.g. based on parallax, calibration or alignment
    • G06F3/04184—Synchronisation with the driving of the display or the backlighting unit to avoid interferences generated internally
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • 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
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0412—Digitisers structurally integrated in a display
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0414—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using force sensing means to determine a position
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0416—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
    • G06F3/04166—Details of scanning methods, e.g. sampling time, grouping of sub areas or time sharing with display driving
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • 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
    • G06F3/0443—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using a single layer of sensing electrodes
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • 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 
    • G02F1/13—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  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • 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
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2203/00—Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
    • G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04105—Pressure sensors for measuring the pressure or force exerted on the touch surface without providing the touch position

Abstract

触摸显示装置及其驱动方法。公开了一种用于感测触摸位置和力的触摸显示装置及其驱动方法。该触摸显示装置包括触摸面板和触摸驱动电路单元。弹性层设置在第二基板上，并且盖玻璃设置在所述弹性层上。所述触摸面板包括布置在第一基板与第二基板之间的多个子像素、以及以特定数目的子像素为单位布置的多个触摸传感器。所述触摸驱动电路单元包括定时控制器、显示驱动器和触摸驱动器。所述显示驱动器分别向所述多个子像素提供图像信号。另外，所述触摸驱动器向所述多个触摸传感器提供触摸驱动信号，并且基于所述多个触摸传感器中的每一个的电容变化来感测当正在执行触摸时的触摸位置和所施加的压力。

Description

触摸显示装置及其驱动方法
技术领域
本发明涉及一种用于感测触摸位置和力的触摸显示装置及其驱动方法。
背景技术
代替照惯例作为用于液晶显示(LCD)装置的输入装置应用的诸如鼠标或者键盘这样的输入装置，使得用户能够用手指或者笔经由屏幕直接输入信息的触摸面板正被应用于显示装置。由于所有的用户能够容易地操作触摸面板，因此触摸面板的应用正被不断扩大。
近来，应用有触摸面板的LCD装置按照触摸传感器被内置到液晶面板中的类型被开发，以用于使LCD装置纤薄。在下面的描述中，触摸面板表示触摸传感器被内置到显示面板(或者液晶面板或者有机发光二极管(OLED)面板)中。
触摸面板根据触摸感测方法被分类为电阻式、电容式、红外式等。近来，由于电容式触摸面板在制造过程中提供便利并且触摸灵敏度好，因此电容式触摸面板正备受关注。电容式触摸面板被分类为互电容式和自电容式。
图1是示意性地例示了相关技术的触摸面板1的截面结构的图。
参照图1，相关技术的触摸面板1包括：下基板，所述下基板上设置有薄膜晶体管(TFT)阵列和多个像素；上基板，所述上基板上设置有滤色器阵列；以及玻璃。像素电极和公共电极设置在下基板(TFT阵列基板)上。在该情况下，公共电极被用于显示，并且此外，被用作触摸电极。
图2是示意性地例示了相关技术的触摸面板1的触摸电极的图。在图2中，例示了具有所有触摸电极按照自电容式被感测的所有点自电容触摸式的触摸面板1。
参照图2，通过将公共电极以多个像素为单元进行分组来形成多个触摸电极10。为了感测施加到所有的多个触摸电极10的触摸，使触摸电极10通过多条导线20分别连接到触摸驱动器30。
具有所有点自电容触摸式的触摸面板1将一个帧周期划分成显示周期和触摸周期，并且按时分制来执行显示驱动操作和触摸感测操作。
在显示周期中，将像素电压提供给像素电极，并且将公共电压提供给公共电极(触摸电极)，因此显示图像。另外，在触摸周期中，将触摸驱动信号提供给与公共电极对应的触摸电极10，然后，感测每个触摸电极10的电容，因此确定是否存在触摸并且检测触摸位置。在相关技术的触摸面板1中，由于仅检测到基于触摸的存在的触摸位置，因此提供给用户的用户接口简单。
近来，除了确定是否存在触摸并且检测触摸位置之外，对用于感测当正在执行触摸时施加到触摸面板的力的触摸面板的兴趣不断增加。因此，在韩国专利注册No.10-1033154中公开了一种用于感测触摸位置和力的触摸面板。然而，由于触摸面板应该单独地包括用于检测触摸位置的第一感测单元和用于感测触摸力的第二感测单元，因此触摸面板厚度厚并且制造成本高。
发明内容
因此，本发明致力于提供一种基本上消除由于相关技术的局限性和缺陷而导致的一个或更多个问题的触摸显示装置及其驱动方法。
本申请的发明者已经认识到上述问题，并且已经提出了以下技术方案。
本发明的一方面致力于提供一种用于感测触摸位置和力的触摸显示装置及其驱动方法。
本发明的另一方面致力于提供一种通过使用布置为单元内(in-cell)触摸型式的多个触摸传感器来感测触摸位置和力的触摸显示装置及其驱动方法。
本发明的另一方面致力于提供一种这样的触摸显示装置：在该触摸显示装置中，用于感测触摸位置和力的多个触摸传感器按照单元内触摸式布置，并因此减小了厚度。
除了本发明的前述目的，下面将描述本发明的其它特征和优点，但是将由本领域技术人员根据下面的描述清楚地理解。
本发明的另外的优点和特征将在下面的描述中被部分地阐述，并且对于本领域普通技术人员而言，在查阅下文之后部分地将变得明显或者可以从本发明的实践而得知。通过在书面描述及其权利要求以及附图中特别指出的结构可以实现并获得本发明的目的和其它优点。
为了实现这些和其它优点并且根据本发明的目的，如在本文中具体实现和广泛描述的，提供了一种包括触摸面板和触摸驱动电路单元的触摸显示装置。弹性层设置在第二基板上，并且盖玻璃(cover glass)设置在所述弹性层上。所述触摸面板包括布置在第一基板与第二基板之间的多个子像素、以及以特定数目的子像素为单位布置的多个触摸传感器。所述触摸驱动电路单元包括定时控制器、显示驱动器和触摸驱动器。所述显示驱动器分别向所述多个子像素提供图像信号。另外，所述触摸驱动器向所述多个触摸传感器提供触摸驱动信号，并且基于所述多个触摸传感器中的每一个的电容变化来感测当正在执行触摸时的触摸位置和所施加的压力。
根据本发明的实施方式的触摸显示装置还可以包括多个开关，所述多个开关与在上方向、下方向、左方向和右方向上彼此相邻的触摸传感器电连接。
当从所述多个触摸传感器当中的第一触摸传感器感测到触摸时，所述触摸驱动器可以接通设置在所述第一触摸传感器与包围所述第一触摸传感器的多个第二触摸传感器之间的多个开关，以使所述第一触摸传感器电连接到所述多个第二触摸传感器，并且接通设置在包围所述第一触摸传感器的所述多个第二触摸传感器当中的相邻的第二触摸传感器之间的开关，以使包围所述第一触摸传感器的所述多个第二触摸传感器当中的相邻的第二触摸传感器彼此电连接。所述触摸驱动器可以向所述第一触摸传感器和所述多个第二触摸传感器提供所述触摸驱动信号。所述触摸驱动器可以基于所述第一触摸传感器和所述多个第二触摸传感器的电容变化来感测正在执行触摸时施加的压力。
根据本发明的实施方式的触摸显示装置可以基于由所述弹性层的厚度的改变而导致的电容的变化来感测正在执行触摸时施加的压力。
所述弹性层的介电常数(permittivity)可以被调整为1至3。
在根据本发明的实施方式的触摸显示装置中，所述多个触摸传感器中的每一个的面积可以被调整为3.5mm2至4.5mm2。
在本发明的另一方面，提供了一种驱动触摸显示装置的方法，该方法包括以下步骤：向布置在触摸面板中的多个触摸传感器提供触摸驱动信号。随后，所述方法可以基于所述多个触摸传感器中的每一个的电容变化来感测触摸位置。另外，当从所述多个触摸传感器中的第一触摸传感器感测到触摸时，所述方法可以使所述第一触摸传感器电连接到包围所述第一触摸传感器的多个第二触摸传感器。随后，所述方法可以向所述第一触摸传感器和所述多个第二触摸传感器提供触摸驱动信号。随后，所述方法可以基于所述第一触摸传感器和所述多个第二触摸传感器的电容变化来感测正在执行触摸时施加的压力。
根据本发明的实施方式的驱动触摸显示装置的方法可以将正在执行触摸时施加的压力划分成两个或更多个级别，并且根据压力级别提供各种用户接口。
根据本发明的实施方式的驱动触摸显示装置的方法可以向包括所述第一触摸传感器在内的9个触摸传感器提供所述触摸驱动信号，并且基于所述9个触摸传感器的电容变化来感测正在执行触摸时施加的压力。
根据本发明的实施方式的驱动触摸显示装置的方法可以向包括所述第一触摸传感器在内的25个触摸传感器提供所述触摸驱动信号，并且基于所述25个触摸传感器的电容变化来感测正在执行触摸时施加的压力。
要理解的是，本发明的前面的简要描述和下面的详细描述二者都是示例性和说明性的，并且旨在提供对要求保护的本发明的进一步说明。
附图说明
附图被包括进来以提供对本发明的进一步理解，并且被并入本说明书中并构成本说明书的一部分，附图例示了本发明的实施方式，并且与本说明书一起用来解释本发明的原理。在附图中：
图1是示意性地例示了相关技术的触摸面板的截面结构的图；
图2是示意性地例示了相关技术的触摸面板的触摸电极的图；
图3是例示了根据本发明的实施方式的触摸显示装置的图；
图4例示了根据本发明的实施方式的触摸显示装置的触摸面板，并且是例示了当正在执行触摸时由施加到触摸面板的力导致的弹性层的厚度改变的图；
图5是示出了由弹性层的介电常数导致的电容的变化的图；
图6是例示了感测软触摸的操作的图；
图7是示出了用于感测软触摸的触摸驱动信号的图；
图8是例示了感测压力触摸的操作的图；以及
图9是示出了用于感测压力触摸的触摸驱动信号的图。
具体实施方式
现在将详细地参考本发明的示例性的实施方式，在附图中例示了本发明的示例性实施方式的示例。在任何可能的情况下，在整个附图中将使用相同的附图标记指代相同或相似的部件。
在说明书中描述的术语应该被理解如下。
如在本文中使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式的“一”、“一个(种)”和“该”也旨在包括复数形式。术语“第一”和“第二”用于将一个元件与另一元件区分开来，但是这些元件不应受这些术语的限制。还将理解的是，当在文中使用术语“包括”、“包括有”、“具有”、“具备”、“包含”和/或“包含有”时，所述术语指定存在所述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但是不排除存在或添加一个或更多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。术语“…中的至少一个(种)”应该被理解为包括一个或多个相关的列出的项目的任意和所有组合。例如，“第一项、第二项和第三项中的至少一个”表示从第一项、第二项和第三项中的两个或更多个提出的所有项的组合、以及第一项、第二项或者第三项。术语“在…上”应该被解释为包括一个元件形成在另一元件的顶部处的情况，并且另外包括在所述第一元件和所述另一元件之间设置有第三元件的情况。
已经根据调整液晶的取向的方法按照扭曲向列(TN)模式、垂直取向(VA)模式、面内切换(IPS)模式和边缘场切换(FFS)模式不同地开发了LCD装置。
在这些模式当中，TN模式和VA模式是这样的模式：在所述模式下，像素电极设置在下基板上，并且公共电极设置在上基板(滤色器阵列基板)上，因此利用垂直电场来调整液晶的取向。
IPS模式和FFS模式是这样的模式：在所述模式下，像素电极和公共电极设置在下基板上，并且利用像素电极与公共电极之间的电场来调整液晶的取向。
IPS模式是这样的模式：在所述模式下，多个像素电极和多个公共电极平行地交替布置，并且因此，在彼此相邻的像素电极与公共电极之间产生横向电场，因此调整液晶的取向。IPS模式具有这样的问题：由于液晶层的取向在像素电极和公共电极上方没有被调整，因此减小了对应区域中的透光率。
为了解决IPS模式的问题，已经提出了FFS模式。FFS模式是这样的模式：在该模式下，像素电极和公共电极按多个进行设置，以用它们之间的绝缘层彼此分隔开。在该情况下，像素电极和公共电极中的一种电极形成为板状或者图案，而另一种电极形成为指状。FFS模式是利用在像素电极与公共电极之间产生的边缘电场来调整液晶的取向的模式。
包括根据本发明的实施方式的触摸面板的触摸显示装置的模式没有限制，并且垂直取向模式(TN模式和VA模式)和面内切换模式(IPS模式和FFS模式)可以被应用到根据本发明的实施方式的触摸显示装置。
在下文中，将参照附图来详细地描述根据本发明的实施方式的包括触摸面板的触摸显示装置及其驱动方法。
根据本发明的实施方式的触摸显示装置可以被应用于诸如导航、工业终端、笔记本计算机、金融自动化设备、游戏机等这样的监控器。另外，根据本发明的实施方式的触摸显示装置可以被应用于诸如便携式电话、MP3播放器、PDA、PMP、PSP、便携式游戏机、DMB接收器、平板个人计算机(PC)等这样的便携式终端。另外，根据本发明的实施方式的触摸显示装置可以被应用于诸如冰箱、微波炉和洗衣机这样的家用电器。
图3是例示了根据本发明的实施方式的触摸显示装置的图。
参照图3，根据本发明的实施方式的触摸显示装置可以包括触摸面板100、触摸驱动器200、显示驱动器300、定时控制器400、背光单元以及电源。背光单元可以向触摸面板100提供光，并且电源可以提供用于驱动触摸面板100、触摸驱动器200和显示驱动器300所需的电力。在图3中，没有例示背光单元和电源。
图4例示了根据本发明的实施方式的触摸显示装置的触摸面板100，并且是示例了当正在执行触摸时由施加到触摸面板100的力导致的弹性层的厚度改变的图。
参照图4，触摸面板100可以包括薄膜晶体管(TFT)阵列基板(第一基板)110、滤色器阵列基板(第二基板)120、液晶层、弹性层140、以及盖玻璃150。触摸面板100可以包括彼此接合的液晶面板和触摸传感器130，并且触摸传感器130可以按照高级单元内触摸(AIT)形式内置到触摸面板100中。
多个子像素可以按照矩阵形式布置在TFT阵列基板110上，并且可以由彼此交叉的多条数据线和多条选通线来限定。TFT和存储电容器Cst可以设置在由数据线和选通线的交叉点限定的多个区域的每个区域中。另外，像素电极和触摸传感器130可以设置在TFT阵列基板110的子像素的每一个中。像素电极和触摸传感器130可以由诸如铟锡氧化物(ITO)这样的透明导电材料形成。
这里，触摸传感器130可以设置为多个，并且多个触摸传感器130可以各自设置在与多个像素对应的区域中。例如，多个触摸传感器130中的每一个可以设置在与水平方向上的40个像素和垂直方向上的12个像素对应的区域中。也就是说，一个触摸传感器130可以设置在与480个像素对应的区域中。然而，本发明实施方式不限于此，并且触摸传感器130中的每一个的尺寸可以基于触摸面板100的尺寸和期望的触摸性能来修改。多个触摸传感器130可以不按照相同的尺寸来设置，并且例如，设置在触摸面板100的外部(四个表面的边缘)中的触摸传感器130可以在尺寸上比设置在触摸面板100的中间部中的触摸传感器130小。
用于显示全色图像的红色滤色器、绿色滤色器和蓝色滤色器可以设置在滤色器阵列基板120的后表面或者顶部上。用于划分相邻像素的黑底可以设置在相邻的滤色器之间。
这里，多个触摸传感器130可以被用作用于显示的公共电极。也就是说，在一个帧周期的显示周期中，可以向多个触摸传感器130提供公共电压Vcom，因此显示图像。另外，在一个帧周期的触摸周期中，可以向多个触摸传感器130提供触摸驱动信号TDS，并且可以基于触摸传感器130中的每一个的电容变化来感测正在执行触摸时的触摸位置和施加到触摸面板100的压力。在该情况下，正在执行触摸时的触摸位置和施加到触摸面板100的压力可以按照所有点自电容触摸式被感测。这里，多个触摸传感器130中的每一个可以设置在3.5mm2至4.5mm2的面积中，以便感测触摸位置和压力。
弹性层140可以由具有粘合力的树脂形成。滤色器阵列基板120可以粘附到弹性层140的底部，并且盖玻璃150可以粘附到弹性层140的顶部。
弹性层140可以由透明并且具有弹性力和1至3的介电常数的材料形成。弹性层140可以具有高级别的弹性力，并因此可以具有这样的特征：当向弹性层140施加压力时，弹性层140被压缩，并且当释放压力时，弹性层140恢复至原始状态。例如，弹性层140可以由聚二甲基硅氧烷(PDMS)、丙烯醛基、聚氨酯等形成。然而，本实施方式不限于此，并且具有弹性力和1至3的介电常数的所有材料都可以被用作弹性层140的材料，而没有限制。
在上文中，已经描述了多个触摸传感器130按照单元内触摸式布置在触摸面板中。然而，本发明实施方式不限于此。在其它实施方式中，多个触摸传感器130可以布置在有机发光显示装置的TFT阵列基板上。
如图4所例示，弹性层140的厚度可以通过正在执行触摸时施加到弹性层140的压力来改变，而触摸传感器130的电容可以由于弹性层140的厚度的改变而改变。因此，除了触摸位置以外，还可以基于从触摸传感器130感测的电容变化来感测正在执行触摸时施加到触摸面板的压力。
其中，C表示触摸传感器130的电容，ε表示弹性层140的介电常数，A表示触摸传感器130的面积，并且d表示触摸传感器130与盖玻璃150之间的距离。
触摸传感器130的面积和弹性层140的介电常数“ε”可以是固定的，并且因此，触摸传感器130的电容可以基于触摸传感器130与盖玻璃150之间的距离“d”而改变。也就是说，可以通过施加到盖玻璃150的力(压力)来按压弹性层140，并因此可以减小手指与触摸传感器130之间的距离，因此可以改变充入到触摸传感器130的电容量。
图5是示出了由弹性层的介电常数导致的电容的变化的图。
参照图5，已经通过将弹性层140的介电常数改变为1、2、3、4、5和6来进行关于电容的变化的实验，并且在图5中示出了实验的结果。能够看到，弹性层140的介电常数越低，电容变化率越高。
在该情况下，随着弹性层140的介电常数变得更低，电容的绝对值减小。然而，能够看到，随着弹性层140的介电常数变得更低，基于弹性层140的厚度改变的电容变化率(斜率)增加。因此，可以认为，随着弹性层140的介电常数变得更低，容易感测压力。然而，实验不限于此，并且已经进行了关于可分的压力级别和由弹性层140的厚度的改变导致的电容变化的另一实验。其它实验的结果列出在下面的表1中。下面的表1的实验结果是通过应用具有5mm厚度的盖玻璃而获得的结果。
从式(2)可见，能够看出，手指与触摸传感器130之间的距离根据正在执行触摸时施加的压力而改变(Δd)，并且因此，触摸传感器130的电容改变。
[表1]
基于弹性层的厚度改变的电容变化和压力级别划分
第一级别第二级别第三级别第四级别第五级别
从表1可见，由正在执行触摸时施加的压力导致的弹性层140的厚度改变被细分为4％至96％，并且弹性层140的介电常数被划分为1至6。在这样的条件下，已经检查了基于弹性层140的厚度改变的电容变化。表1中列出的数字是以pF为单位表示的电容值。例如，在弹性层140的300μm的厚度改变了4％并因此弹性层140被压缩到288μm的厚度情况下，能够通过表1看到，如果弹性层140的介电常数为1，则发生0.01pF的电容变化。与表1中的电容值对应的颜色改变的点表示电容变化朝下一压力级别与前一压力级别区分开的程度发生。因此，类推出压力级别被细分的程度。
表1中的第一级别表示软触摸状态并且表示向盖玻璃150施加触摸，但是向盖玻璃150施加小于压力感测阈值的压力。
如果弹性层140的介电常数为4至6，则压力被划分为包括软触摸状态的两个级别。也就是说，除了软触摸状态外，不能够实际上将正在执行触摸时施加的压力进行级别划分。
此外，如果弹性层140的介电常数为3，则压力被划分为包括软触摸状态的三个级别。也就是说，除了软触摸状态外，正在执行触摸时施加的压力被划分为两个级别。
此外，如果弹性层140的介电常数为2，则压力被划分为包括软触摸状态的四个级别。也就是说，除了软触摸状态外，正在执行触摸时施加的压力被划分为三个级别。
此外，如果弹性层140的介电常数为1，则压力被划分为包括软触摸状态的五个级别。也就是说，除了软触摸状态外，正在执行触摸时施加的压力被划分为四个级别。
在本发明中，基于图5和表1的实验结果，将弹性层140的介电常数调整为1至3，并且因此，正在执行触摸时施加的压力被划分为两个至四个级别。
再次参照图3，触摸驱动器200可以包括触摸驱动信号发生器210、触摸感测单元220和开关驱动器230。显示驱动器300可以包括多个触摸驱动集成电路(IC)310。多个触摸驱动IC 310可以各自包括数据驱动器和选通驱动器。
定时控制器400可以通过使用定时信号TS来生成用于控制选通驱动器的选通控制信号GCS，并且可以将所述选通控制信号GCS提供给选通驱动器。选通控制信号GCS可以包括选通起始脉冲GSP、选通移位时钟GSC、选通输出使能信号GOE等。
此外，定时控制器400可以通过使用定时信号TS来生成用于控制数据驱动器的数据控制信号DCS，并且可以将所述数据控制信号DCS提供给数据驱动器。数据控制信号DCS可以包括源起始脉冲SSP、源采样时钟SSC、源输出使能信号SOE、极性控制信号POL等。
此外，定时控制器400可以通过使用定时信号TS来将输入RGB图像信号转换成帧单位数字RGB图像数据，并且可以将所述RGB图像数据提供给数据驱动器。在该情况下，定时信号TS可以包括垂直同步信号V-sync、水平同步信号H-sync以及时钟信号CLK。
另外，定时控制器400可以生成用于控制触摸驱动器200的触摸控制信号TCS，并且可以将所述触摸控制信号TCS提供给触摸驱动器200。触摸控制信号TCS可以包括显示周期和触摸周期的同步信号，以便触摸驱动器200在触摸周期被驱动。
图6是例示了感测软触摸的操作的图，并且图7是示出了用于感测软触摸的触摸驱动信号的图。
参照图3、图6和图7，触摸驱动器200的触摸驱动信号发生器210可以基于从定时控制器400提供的触摸控制信号TCS来生成触摸驱动信号TDS。另外，在一个帧周期中，可以在触摸周期中向设置在触摸面板中的多个触摸传感器130施加触摸驱动信号TDS。多个触摸传感器130可以分别连接到多条触摸线135，并且所述多条触摸线135可以连接到触摸驱动器200。电荷可以通过触摸驱动信号被充入到多个触摸传感器130中的每一个中。
随后，触摸驱动器200的触摸感测单元220可以接收充入到多个触摸传感器130中的每一个中的电容量。然后，可以检测出多个触摸传感器130中的每一个的电容变化。基于所检测的电容变化，可以确定是否存在触摸，并且可以检测触摸位置。
这里，触摸驱动器200可以包括具有N:1的输入输出比的多个复用器132，以用于减少触摸驱动器200的输入/输出通道的数目。多个复用器132可以设置在信号发生器的输入/输出端子与多个通道之间，因此使触摸驱动器200的通道的总数目减少了1/N。
在图3中，例示了设置有三个复用器MUX1至MUX3，并且因此，使触摸驱动器200的输入/输出通道的数目减少了1/3。另外，例示了设置在触摸面板100中的多个触摸传感器130被划分成三个块，向触摸传感器130提供触摸驱动信号TDS，并且感测触摸传感器130中的每一个的电容。
图8是例示了感测压力触摸的操作的图。图9是示出了用于感测压力触摸的触摸驱动信号的图。
参照图3、图8和图9，与在上方向、下方向、左方向和右方向上彼此相邻的多个触摸传感器电连接的多个开关SW可以设置在触摸面板100中。当从第一触摸传感器TS1感测到触摸时，开关驱动器230可以生成开关使能信号，并且可以将所生成的开关使能信号提供给设置在第一触摸传感器TS1与包围第一触摸传感器TS1的多个第二触摸传感器TS2之间的多个开关。
可以通过接通设置在第一触摸传感器TS1与包围第一触摸传感器TS1的多个第二触摸传感器TS2之间的多个开关来使第一触摸传感器TS1电连接到多个第二触摸传感器TS2，并且通过接通设置在包围第一触摸传感器TS1的多个第二触摸传感器当中的相邻的第二触摸传感器TS2之间的开关来使包围第一触摸传感器TS1的所述多个第二触摸传感器当中的相邻的第二触摸传感器TS2彼此电连接。
当从多个触摸传感器130中的任意第一触摸传感器感测到作为软触摸感测结果的触摸时，触摸驱动信号发生器210可以将触摸驱动信号提供给多个触摸传感器130。随后，触摸感测单元220可以接收充入到第一触摸传感器TS1和包围第一触摸传感器TS1的多个第二触摸传感器TS2中的每一个中的电容量。随后，可以基于第一触摸传感器TS1和多个第二触摸传感器TS2中的每一个的电容变化来感测正在执行触摸时施加的压力。
不能基于一个触摸传感器130的电容精确地感测正在执行触摸时施加的压力。另外，虽然正在执行触摸时施加了压力，但是由于手指接触盖玻璃的面积扩大，因此可以通过接收多个触摸传感器的电容来感测正在执行触摸时施加的压力。因此，根据本发明的实施方式，减小了噪声对压力感测的影响，并且可以基于多个第二触摸传感器TS2的电容变化以及第一触摸传感器TS1的电容变化来感测正在执行触摸时施加的压力。
触摸感测单元220可以包括存储基于压力的电容变化率的查找表，以便基于触摸传感器的电容变化来感测压力。触摸感测单元220可以将第一触摸传感器TS1和多个第二触摸传感器TS2的电容变化与查找表的数据进行比较，以感测正在执行触摸时施加的压力。在该情况下，如果弹性层140的介电常数为1至3，则正在执行触摸时施加的压力可以被划分为四个级别并且可以被感测到。
由于相关技术的触摸面板仅感测触摸位置，因此不能基于触摸感测提供各种用户接口。另一方面，在根据本发明的实施方式的触摸显示装置及其驱动方法中，可以将正在执行触摸时施加的压力划分为多个级别并且可以进行感测，因此根据压力级别提供各种用户接口。
在图8中，例示了基于包括第一触摸传感器TS1和第二触摸传感器TS2在内的总共9个触摸传感器130的电容变化来感测正在执行触摸时施加的压力。然而，本发明实施方式不限于此。在其它实施方式中，除了第一触摸传感器TS1和多个第二触摸传感器TS2以外，触摸面板100还可以包括设置以包围多个第二触摸传感器TS2的16个触摸传感器130。因此，可以将触摸驱动信号提供给包括设置以包围多个第二触摸传感器TS2的16个触摸传感器在内的总共25个触摸传感器，并且可以基于所述25个触摸传感器的电容变化来感测正在执行触摸时施加的压力。
下面将描述根据本发明的实施方式的上述触摸显示装置的基本元件和功能。
根据本发明的实施方式的触摸显示装置可以包括触摸面板100和驱动电路单元。弹性层140可以布置在触摸面板100的第二基板120上，并且盖玻璃150可以设置在弹性层140上。多个子像素可以布置在触摸面板100中，并且多个触摸传感器130可以以特定数目的子像素为单位进行布置。驱动电路单元可以包括定时控制器400、显示驱动器300和触摸驱动器200。显示驱动器300可以将图像信号分别提供给多个子像素。另外。触摸驱动器200可以将触摸驱动信号提供给多个触摸传感器130，并且可以基于所述多个触摸传感器130中的每一个的电容变化来感测正在执行触摸时的触摸位置和所施加的压力
根据本发明的实施方式的触摸显示装置可以包括多个开关SW，所述多个开关SW与在上方向、下方向、左方向和右方向上彼此相邻的多个触摸传感器电连接。
当从多个触摸传感器130当中的第一触摸传感器TS1感测到触摸时，触摸驱动器200可以接通设置在第一触摸传感器TS1与包围第一触摸传感器TS1的多个第二触摸传感器TS2之间的多个开关SW，因此使第一触摸传感器TS1电连接到所述多个第二触摸传感器TS2，并且通过接通设置在包围第一触摸传感器TS1的多个第二触摸传感器当中的相邻的第二触摸传感器TS2之间的开关来使包围第一触摸传感器TS1的所述多个第二触摸传感器当中的相邻的第二触摸传感器TS2彼此电连接。另外，触摸驱动器200可以向第一触摸传感器TS1和多个第二触摸传感器TS2提供触摸驱动信号TDS。另外，触摸驱动器200可以基于第一触摸传感器TS1和多个第二触摸传感器TS2的电容变化来感测正在执行触摸时施加的压力。
根据本发明的实施方式的触摸显示装置可以基于由弹性层140的厚度的改变而导致的电容的变化来感测正在执行触摸时施加的压力。这里，弹性层140的介电常数可以为1至3。在根据本发明的实施方式的触摸显示装置中，多个触摸传感器130中的每一个的面积可以是3.5mm2至4.5mm2。
在本发明中，正在执行触摸时施加的压力可以被划分为两个或更多个级别，因此根据压力级别提供各种用户接口。
在感测触摸压力的操作中，可以向包括第一触摸传感器TS1在内的总共9个触摸传感器提供触摸驱动信号TDS。另外，可以基于所述9个触摸传感器的电容改变来感测正在执行触摸时施加的压力。
此外，在感测触摸压力的操作中，可以向包括第一触摸传感器TS1在内的25个触摸传感器提供触摸驱动信号TDS。另外，可以基于所述25个触摸传感器的电容改变来感测正在执行触摸时施加的压力。
如上所述，根据本发明的实施方式的触摸显示装置及其驱动方法可以通过使用按照单元内触摸式布置的多个触摸传感器来感测触摸位置和力。
此外，根据本发明的实施方式的触摸显示装置及其驱动方法可以通过使用同一触摸传感器来感测触摸位置和力二者。
此外，在根据本发明的实施方式的触摸显示装置及其驱动方法中，由于用于感测触摸位置和力的多个触摸传感器按照单元内触摸式布置，因此减小了触摸显示装置的厚度。
此外，根据本发明的实施方式的触摸显示装置及其驱动方法可以将正在执行触摸时施加到触摸面板的压力按照级别进行划分，因此基于触摸压力的级别提供不同的用户接口。
本领域技术人员将显而易见的是，能够在不脱离本发明的精神或范围的情况下对本发明进行各种修改和变型。因此，本发明旨在涵盖本发明的落入在所附权利要求和它们的等同物的范围内的修改和变型。
相关申请的交叉引用
本申请要求于2015年7月31日提交的韩国专利申请No.10-2015-0109167的权益，该韩国专利申请通过引用方式被并入到本文中，如同其全部在本文中陈述一样。

Claims (9)

1.一种触摸显示装置，该触摸显示装置包括：
触摸面板，所述触摸面板包括布置在第一基板和第二基板之间的多个子像素以及以特定数目的子像素为单位布置的多个触摸传感器；
弹性层，所述弹性层位于所述第二基板上；
盖玻璃，所述盖玻璃位于所述弹性层上；
显示驱动器，所述显示驱动器分别向所述多个子像素提供图像信号；以及
触摸驱动器，所述触摸驱动器向所述多个触摸传感器提供触摸驱动信号，基于所述多个触摸传感器中的第一触摸传感器的电容变化来感测触摸的触摸位置，向所述第一触摸传感器和所述多个触摸传感器中的包围所述第一触摸传感器的多个第二触摸传感器提供触摸驱动信号，并且基于所述第一触摸传感器和所述多个第二触摸传感器的电容变化来感测所述触摸位置的触摸压力。
2.根据权利要求1所述的触摸显示装置，该触摸显示装置还包括多个开关，所述多个开关与在上方向、下方向、左方向和右方向上彼此相邻的触摸传感器电连接。
3.根据权利要求2所述的触摸显示装置，其中，
当从所述第一触摸传感器感测到触摸时，所述触摸驱动器接通设置在所述第一触摸传感器与所述多个第二触摸传感器之间的多个开关，以使所述第一触摸传感器电连接到所述多个第二触摸传感器，并且接通设置在所述多个第二触摸传感器当中的相邻的第二触摸传感器之间的开关，以使所述多个第二触摸传感器当中的相邻的第二触摸传感器彼此电连接。
4.根据权利要求3所述的触摸显示装置，其中，所述弹性层的厚度是按照正在执行触摸时施加的压力来改变的，并且正在执行触摸时施加的压力是基于由所述弹性层的厚度的改变而导致的电容的变化来感测的。
5.根据权利要求1所述的触摸显示装置，其中，所述弹性层的介电常数被调整为1至3。
6.一种驱动触摸显示装置的方法，该方法包括以下步骤：
向布置在触摸面板中的多个触摸传感器提供触摸驱动信号；
基于所述多个触摸传感器中的第一触摸传感器的电容变化来感测触摸位置；
当从所述第一触摸传感器感测到所述触摸位置时，将所述第一触摸传感器电连接到所述多个触摸传感器中的包围所述第一触摸传感器的多个第二触摸传感器；
向所述第一触摸传感器和所述多个第二触摸传感器提供所述触摸驱动信号；以及
基于所述第一触摸传感器和所述多个第二触摸传感器的电容变化来感测所述触摸位置的触摸压力。
7.根据权利要求6所述的方法，该方法还包括以下步骤：
将正在执行触摸时施加的压力划分成两个或更多个级别；以及
根据压力级别提供各种用户接口。
8.根据权利要求6所述的方法，该方法还包括以下步骤：
向包括所述第一触摸传感器在内的9个触摸传感器提供所述触摸驱动信号；以及
基于所述9个触摸传感器的电容变化来感测正在执行触摸时施加的压力。
9.根据权利要求6所述的方法，该方法还包括以下步骤：
向包括所述第一触摸传感器在内的25个触摸传感器提供所述触摸驱动信号；以及
基于所述25个触摸传感器的电容变化来感测正在执行触摸时施加的压力。
CN201610603422.7A 2015-07-31 2016-07-28 触摸显示装置及其驱动方法 Active CN106406643B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150109167A KR102393784B1 (ko) 2015-07-31 2015-07-31 터치 디스플레이 장치와 이의 구동 방법
KR10-2015-0109167 2015-07-31

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106406643A CN106406643A (zh) 2017-02-15
CN106406643B true CN106406643B (zh) 2019-12-20

Family

ID=57882489

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610603422.7A Active CN106406643B (zh) 2015-07-31 2016-07-28 触摸显示装置及其驱动方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10061429B2 (zh)
KR (1) KR102393784B1 (zh)
CN (1) CN106406643B (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6503275B2 (ja) 2015-10-09 2019-04-17 株式会社ジャパンディスプレイ センサ及びセンサ付き表示装置
CN105511683B (zh) * 2015-12-31 2019-03-12 厦门天马微电子有限公司 一种触控显示装置
US9857911B1 (en) * 2016-07-29 2018-01-02 Parade Technologies, Ltd. Bi-directional scalable intra-panel interface
CN107728835A (zh) * 2016-08-12 2018-02-23 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 自发光触控显示装置
CN106951120A (zh) * 2017-03-17 2017-07-14 京东方科技集团股份有限公司 一种压力感应基板、面板、显示装置和压力检测的方法
CN110032918B (zh) * 2018-01-12 2022-01-11 京东方科技集团股份有限公司 指纹识别装置及其制造方法、电子装置
KR20200094904A (ko) * 2019-01-30 2020-08-10 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치 및 그 표시 장치의 구동 방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011141796A (ja) * 2010-01-08 2011-07-21 Tokai Rika Co Ltd 平面入力デバイスの操作ガイド構造
CN102279687A (zh) * 2010-06-08 2011-12-14 胜华科技股份有限公司 触控面板与其应用的触控式显示装置
CN102402330A (zh) * 2010-09-08 2012-04-04 乐金显示有限公司 具有触摸传感器的显示设备及其驱动方法
CN104407752A (zh) * 2014-10-29 2015-03-11 北京智谷睿拓技术服务有限公司 一种压力检测方法及设备

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100943989B1 (ko) * 2008-04-02 2010-02-26 (주)엠아이디티 정전용량식 터치스크린
KR20090112118A (ko) * 2008-04-23 2009-10-28 엘지이노텍 주식회사 표시장치
CN102124426A (zh) * 2009-09-27 2011-07-13 智点科技（深圳）有限公司 一种触控显示器
KR101033154B1 (ko) 2010-03-11 2011-05-11 주식회사 디오시스템즈 터치 패널
KR101493557B1 (ko) * 2011-12-09 2015-02-16 엘지디스플레이 주식회사 터치센서를 가지는 표시장치와 그의 터치 데이터 처리방법
TWI477853B (zh) * 2012-08-20 2015-03-21 Chih Chung Lin 觸控面板及其製造方法
US9182859B2 (en) * 2012-08-29 2015-11-10 Sharp Kabushiki Kaisha Capacitive touch panel with force sensing
CN103593100B (zh) * 2013-05-21 2017-09-29 敦泰科技有限公司 一种电容屏触摸控制方法及其相关设备
CN103294319A (zh) * 2013-06-06 2013-09-11 敦泰科技有限公司 电容式触摸屏
KR102110183B1 (ko) * 2013-08-19 2020-05-14 삼성디스플레이 주식회사 터치 입력 장치의 감도 보정 방법 및 이를 채용한 터치 입력 장치
CN104503649A (zh) * 2015-01-14 2015-04-08 京东方科技集团股份有限公司 自容式触控面板、驱动方法和触控显示装置
KR101652029B1 (ko) * 2015-04-13 2016-08-30 주식회사 하이딥 압력 검출 모듈 및 이를 포함하는 스마트폰
KR101746022B1 (ko) * 2015-06-19 2017-06-12 주식회사 동부하이텍 터치 센서 및 이를 포함하는 표시 장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011141796A (ja) * 2010-01-08 2011-07-21 Tokai Rika Co Ltd 平面入力デバイスの操作ガイド構造
CN102279687A (zh) * 2010-06-08 2011-12-14 胜华科技股份有限公司 触控面板与其应用的触控式显示装置
CN102402330A (zh) * 2010-09-08 2012-04-04 乐金显示有限公司 具有触摸传感器的显示设备及其驱动方法
CN104407752A (zh) * 2014-10-29 2015-03-11 北京智谷睿拓技术服务有限公司 一种压力检测方法及设备

Also Published As

Publication number Publication date
KR102393784B1 (ko) 2022-05-03
CN106406643A (zh) 2017-02-15
KR20170015809A (ko) 2017-02-09
US20170031506A1 (en) 2017-02-02
US10061429B2 (en) 2018-08-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106406643B (zh) 触摸显示装置及其驱动方法
JP6446510B2 (ja) タッチパネル及びその駆動装置
US11126313B2 (en) Touch display apparatus
US10282018B2 (en) Display device
US9046954B2 (en) Display device integrated with touch screen and method of driving the same
CN104020904B (zh) 一种电容式内嵌触摸屏及显示装置
US9904420B2 (en) Display device integrated with touch screen having physically divided plurality of touch elrctrodes and driving method thereof
US9285933B2 (en) Display device with integrated touch screen and method of driving the same
KR101710407B1 (ko) 터치 스크린이 내장된 액정 표시장치와 이의 구동방법
US10345966B2 (en) Touch integrated circuit using time-division and touch screen display device including the same
US10788918B2 (en) Touch display device, method of driving the same, and display panel
KR20130004658A (ko) 터치스크린 내장형 액정표시장치
US10162458B2 (en) Touch integrated circuit, and touch display device and method of driving the same
KR102296399B1 (ko) 터치 디스플레이 장치 및 이의 구동 방법

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant