CN106527837B - 一种触控面板、其驱动方法、触摸屏及显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种触控面板、其驱动方法、触摸屏及显示装置，该触控面板通过在触控驱动电极与触控感应电极交叉区域的二者之间设置材料为弹性体高分子材料的隔垫物，且将该隔垫物的形变量与压力的对应关系数据存储于触控驱动芯片，在触控发生时，发生触控位置的触控驱动电极与触控感应电极之间对应外力产生对应的耦合电容值，触控驱动芯片可以根据该耦合电容值计算获得该处隔垫物的形变量，从而根据形变量与压力的对应关系获得按压力的大小，进而本发明提供的触控面板不仅可以确定触控点的位置，同时可以获得发生触控位置的按压力的大小，提高人机交互的智能化。
Description
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种触控面板、其驱动方法、触摸屏及显示装置。
背景技术
随着智能技术的发展，人机交互技术成为当前最热门的研究领域之一，并且人机交互技术正在从以系统为中心逐步转移到以用户为中心，而人体使用手指进行动作的识别也已逐渐成为人机交互的主要手段。
随着显示技术的不断发展，触摸屏(Touch Screen Panel)逐渐深入人们的日常生活之中。目前市场上触摸屏主要分为外挂式触摸屏和内嵌式触摸屏。所谓外挂式触摸屏，如图1所示，即触摸面板与液晶面板分开生产，然后组装成一体。外挂式触摸电容屏中包括触控驱动(Touch Driving)电极Tx和触控感应(Touch Sensing)电极Rx，触控驱动电极Tx和触控感应电极Rx按照时序分别施加一定的电压信号后，两者之间形成稳定的电容；如图2所示，一旦受到外力按压后，该处的电容值发生变化(除了固定电容Cp外，还有与手指之间形成的电容CF)，并被信号扫描发射端和收集端捕捉到上述变化后，反馈给控制芯片IC，通过寻址定位，实现触摸位置定位的功能。
然而，目前的触摸屏产品在手指接触触摸屏表面后，只能实现触摸位置定位的功能，而无法对按压处的受力大小进行捕捉和识别，以及对相应信号进行处理及反馈，只能实现较低级的人机交互，无法满足大众对智能设备日益提高的高级人机交互的需求。
因此，如何实现触摸屏对触控位置的按压力大小的识别及反馈，提高人机交互的智能化，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明实施例提供了一种触控面板、其驱动方法、触摸屏及显示装置，用以解决现有技术中存在的触摸屏无法实现对触控位置的按压力大小的识别及反馈，只能实现较低级的人机交互的问题。
本发明实施例提供了一种触控面板，包括：沿第一方向延伸的多个触控驱动电极和沿与所述第一方向交叉的第二方向延伸的多个触控感应电极，以及触控驱动芯片；
在所述触控驱动电极与所述触控感应电极的交叉区域内，所述触控驱动电极与所述触控感应电极之间具有隔垫物；所述隔垫物的材料为弹性体高分子材料；所述隔垫物的形变量随着压力的增大而增大；
在发生触控时，所述触控驱动芯片用于根据获得的所述触控驱动电极与所述触控感应电极之间的耦合电容值，以及预先存储的所述隔垫物的形变量与压力的对应关系，确定发生触控的位置坐标以及触控压力值。
在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的上述触控面板中，在发生触控时，所述触控驱动芯片，具体用于：
根据获得的所述触控驱动电极与所述触控感应电极之间的耦合电容值，确定发生触控位置的坐标；并计算出发生触控位置的所述触控驱动电极与所述触控感应电极之间的间距；
根据计算出的所述间距，确定发生触控位置的所述触控驱动电极与所述触控感应电极之间隔垫物的形变量；根据所述形变量以及预先存储的所述隔垫物的形变量与压力的对应关系，确定发生触控的位置的触控压力值。
在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的上述触控面板中，所述隔垫物在垂直所述触控面板的方向上的截面为梯形。
在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的上述触控面板中，还包括：与各所述触控驱动电极一一对应的触控驱动信号线，和与各所述触控感应电极一一对应的触控感应信号线；
所述触控驱动芯片通过各所述触控驱动信号线向各所述触控驱动电极输入触控扫描信号；通过各所述触控感应信号线接收各所述触控感应电极的感应信号。
在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的上述触控面板中，所述触控驱动电极与所述触控感应电极的材料为透明导电材料。
本发明实施例提供了一种触摸屏，包括：本发明实施例提供的上述触控面板，以及用于显示画面的显示面板；
所述触控面板与所述显示面板通过粘合剂粘合。
在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的上述触摸屏中，所述显示面板为液晶显示面板或有机电致发光显示面板。
本发明实施例提供了一种显示装置，包括本发明实施例提供的上述触摸屏。
本发明实施例提供了一种本发明实施例提供的上述触控面板的驱动方法，包括：
所述触控驱动芯片向各所述触控驱动电极依次施加触控扫描信号，同时发生触控位置的所述触控感应电极将所述触控驱动电极与所述触控感应电极之间的耦合电容值反馈给所述触控驱动芯片；
所述触控驱动芯片根据获得的所述触控驱动电极与所述触控感应电极之间的耦合电容值，以及预先存储的所述隔垫物的形变量与压力的对应关系，确定发生触控的位置坐标以及触控压力值；其中，所述隔垫物的形变量随着压力的增大而增大。
本发明实施例的有益效果包括：
本发明实施例提供了一种触控面板、其驱动方法、触摸屏及显示装置，该触控面板，包括：沿第一方向延伸的多个触控驱动电极和沿与第一方向交叉的第二方向延伸的多个触控感应电极，以及触控驱动芯片；其中，在触控驱动电极与触控感应电极的交叉区域内，触控驱动电极与触控感应电极之间具有隔垫物；隔垫物的材料为弹性体高分子材料；隔垫物的形变量随着压力的增大而增大；在发生触控时，触控驱动芯片用于根据获得的触控驱动电极与触控感应电极之间的耦合电容值，以及预先存储的隔垫物的形变量与压力的对应关系，确定发生触控的位置坐标以及触控压力值。这样通过在触控驱动电极与触控感应电极交叉区域的二者之间设置材料为弹性体高分子材料的隔垫物，且将该隔垫物的形变量与压力的对应关系数据存储于触控驱动芯片，在触控发生时，发生触控位置的触控驱动电极与触控感应电极之间对应外力产生对应的耦合电容值，触控驱动芯片可以根据该耦合电容值计算获得该处隔垫物的形变量，从而根据形变量与压力的对应关系获得按压力的大小，进而本发明实施例提供的触控面板不仅可以确定触控点的位置，同时可以获得发生触控位置的按压力的大小，提高人机交互的智能化。
附图说明
图1为现有技术中外挂式触摸屏的结构示意图；
图2为现有技术中触控识别原理示意图；
图3为本发明实施例提供的触控面板的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的触控驱动电极与触控感应电极交叉区域的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的隔垫物的形变量与压力的对应关系曲线图；
图6为本发明实施例提供的隔垫物对应不同压力产生不同形变的示意图；
图7为本发明实施例提供的隔垫物的形变量与压力的对应关系拟合曲线图；
图8为本发明实施例提供的触摸屏的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明实施例提供的触控面板、其驱动方法、触摸屏及显示装置的具体实施方式进行详细的说明。
本发明实施例提供了一种触控面板，如图3所示，包括：沿第一方向延伸的多个触控驱动电极Tx和沿与第一方向交叉的第二方向延伸的多个触控感应电极Rx，以及触控驱动芯片(图3中未示出)；其中，如图3所示，在触控驱动电极Tx与触控感应电极Rx的交叉区域内，如图4所示，触控驱动电极Tx在交叉区域(图4中虚线框标注的区域)桥接，触控驱动电极Tx与触控感应电极Rx之间具有隔垫物PS；隔垫物PS的材料为弹性体高分子材料；隔垫物的形变量随着压力的增大而增大；在发生触控时，触控驱动芯片用于根据获得的触控驱动电极与触控感应电极之间的耦合电容值，以及预先存储的隔垫物的形变量与压力的对应关系，确定发生触控的位置坐标以及触控压力值。
本发明实施例提供的上述触控面板中，通过在触控驱动电极与触控感应电极交叉区域的二者之间设置材料为弹性体高分子材料的隔垫物，且将该隔垫物的形变量与压力的对应关系数据存储于触控驱动芯片，在触控发生时，发生触控位置的触控驱动电极与触控感应电极之间对应外力产生对应的耦合电容值，触控驱动芯片可以根据该耦合电容值计算获得该处隔垫物的形变量，从而根据形变量与压力的对应关系获得按压力的大小，进而本发明实施例提供的触控面板不仅可以确定触控点的位置，同时可以获得发生触控位置的按压力的大小，提高人机交互的智能化。另外，如图3所示，触控面板的结构中还包括黑矩阵BM，以及用于连接柔性电路板FPC和触控感应电极Rx的金属层M，各膜层的设置结构及功能均与现有技术相同，在此不作详述。
在具体实施时，本发明实施例提供的上述触控面板中，在发生触控时，触控驱动芯片可以具体用于：根据获得的触控驱动电极与触控感应电极之间的耦合电容值，确定发生触控位置的坐标；并计算出发生触控位置的触控驱动电极与触控感应电极之间的间距；根据计算出的间距，确定发生触控位置的触控驱动电极与触控感应电极之间隔垫物的形变量；根据形变量以及预先存储的隔垫物的形变量与压力的对应关系，确定发生触控的位置的触控压力值。具体地，本发明实施例提供的上述触控面板中，如图5所示，隔垫物的形变量随着压力的增大而增大。图6为触控驱动电极与触控感应电极及中间的弹性隔垫物，在初始状态(不受外力)、受力为Force-1和Force-n时的隔垫物压缩情况；其中，当隔垫物顶端依次位于初始(Initial Position)、位置1(Position-1)和位置n(Position-n)时的，对应的隔垫物PS厚度为X0、X1和Xn。电容的定义：
其中，ε0为真空电介常数，ε为隔垫物材料的电介常数，S为两电极间的投影面积，Xn为两电极间距(即隔垫物PS的厚度)，因此，由电容的计算公式可以根据发生触控位置的触控驱动电极与触控感应电极之间的耦合电容值，计算出触控驱动电极与触控感应电极之间的厚度，即发生形变后的隔垫物的厚度，再将隔垫物未发生触控时的厚度减去发生触控时的厚度，即可得到当前发生触控位置的隔垫物的形变量，从而根据隔垫物的形变量与压力的对应关系，获得发生触控位置的压力的大小。
根据隔垫物的材料特性，将弹性体所受外力对压缩距离做曲线及相关的拟合直线图，从而根据发生触控位置的电容C可以计算获得隔垫物压缩之后的厚度，从而根据隔垫物被压缩后的厚度计算出对应的形变量。因此根据隔垫物对应不同按压力的大小而发生不同的形变量，可以获得隔垫物对外力Force的相关线性关系，即通过对不同外力下耦合电容C的计算，可以得到隔垫物的压力与形变量的对应关系曲线，经拟合得到线性关系曲线，如图7所示。将此关系数据储存和烧录到相应的触控驱动芯片中，在触控发生时，发生触控位置的触控驱动电极与触控感应电极之间对应外力产生对应的耦合电容值，触控驱动芯片可以根据该耦合电容值计算获得该处隔垫物的形变量，从而根据形变量与压力的对应关系获得按压力的大小，进而本发明实施例提供的触控面板不仅可以确定触控点的位置，同时可以获得发生触控位置的按压力的大小，提高人机交互的智能化。
在具体实施时，本发明实施例提供的上述触控面板中，如图3所示，隔垫物在垂直触控面板的方向上的截面可以为梯形，当然也可以设计成其他满足设计需求的形状，在此不做限定。具体地，一般在触控驱动电极和触控感应电极之间构成电容的材料为刚性物质，如有机树脂，该刚性材料无法发生规律性的压缩或者形变，因此当手指接触触摸屏表面后形成的外界耦合电容的变化，只能实现触摸位置定位的功能，实现低级别的人机互动，而无法对按压处的受力大小进行捕捉和识别，并进行信号处理和反馈。而在液晶显示面板中，柱状隔垫物(PS,Photo Spacer)一般处于一定的压缩形变状态，从而起到稳定支撑液晶面板盒厚的作用，通过控制柱状隔垫物的高度和段差，使得整个液晶面板内部保持一定压缩比和工艺裕度。本发明实施例提供的触控面板中，在触控驱动电极和触控感应电极之间的隔垫物由弹性和回复力优异的高分子材料构成，随着外力大小的不同，隔垫物发生相应的压缩和形变，这样，在发生触控时，发生触控位置的触控驱动电极与触控感应电极之间对应外力产生对应的耦合电容值，触控驱动芯片可以根据该耦合电容值计算获得该处隔垫物的形变量，从而根据形变量与压力的对应关系获得按压力的大小。
在具体实施时，本发明实施例提供的上述触控面板中，还可以包括：与各触控驱动电极一一对应的触控驱动信号线，和与各触控感应电极一一对应的触控感应信号线；触控驱动芯片通过各触控驱动信号线向各触控驱动电极输入触控扫描信号；通过各触控感应信号线接收各触控感应电极的感应信号。具体地，在触控阶段，触控驱动芯片可以通过触控驱动信号线向各触控驱动电极输入触控扫描信号；在发生触控的位置，触控感应信号线可以将对应的触控感应电极的感应信号即耦合电容值传递到触控驱动芯片，触控驱动芯片根据耦合电容值计算获得隔垫物的形变量，进而根据形变量获得对应的按压力的大小。
在具体实施时，本发明实施例提供的上述触控面板中，触控驱动电极与触控感应电极的材料可以为透明导电材料，例如氧化铟锡ITO。当然也可以采用其他满足触控面板设计需求的电极材料，在实际应用中，可以自行选择，在此不做限定。
基于同一发明构思，本发明实施例提供了一种触摸屏，如图8所示，可以包括：本发明实施例提供的上述触控面板，以及用于显示画面的显示面板；触控面板与显示面板通过粘合剂粘合。具体地，本发明实施例提供的触摸屏可以将触控面板通过光学胶贴附到液晶显示面板表面。当触摸屏表面受到外界不同按压力作用时，可通过触控驱动芯片向触控驱动电极发出触控扫描信号，同时收集触控感应电极的信号，即可识别触控点发生的位置；同时，根据储存在触控驱动芯片中的隔垫物的压力与形变量的关系及相应的算法公式，对触控位置的耦合电容的变化值进行计算，反馈出所受按压力的大小，实现高级的人机交互响应。
在具体实施时，本发明实施例提供的上述触摸屏中，显示面板可以为液晶显示面板或有机电致发光显示面板。具体地，本发明实施例提供的上述触控面板可以与液晶面板结合实现触摸屏的功能，也可以与有机电致发光显示面板结合实现触摸屏的功能，本发明的触控面板设计并不局限于特定的显示装置，这样有利于提高和推广本发明实施例提供的触控面板的应用范围。
基于同一发明构思，本发明实施例提供了一种显示装置，包括本发明实施例提供的上述触摸屏。该显示装置可以应用于手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。由于该显示装置解决问题的原理与触控面板相似，因此该显示装置的实施可以参见上述触控面板的实施，重复之处不再赘述。
基于同一发明构思，本发明实施例提供了一种本发明实施例提供的上述触控面板的驱动方法，包括：
触控驱动芯片向各触控驱动电极依次施加触控扫描信号，同时发生触控位置的触控感应电极将触控驱动电极与触控感应电极之间的耦合电容值反馈给触控驱动芯片；
触控驱动芯片根据获得的触控驱动电极与触控感应电极之间的耦合电容值，以及预先存储的隔垫物的形变量与压力的对应关系，确定发生触控的位置坐标以及触控压力值；其中，隔垫物的形变量随着压力的增大而增大。
本发明实施例提供的上述触控面板的驱动方法中，在触控发生时，发生触控位置的触控驱动电极与触控感应电极之间对应外力产生对应的耦合电容值，触控驱动芯片可以根据该耦合电容值计算获得该处隔垫物的形变量，从而根据形变量与压力的对应关系获得按压力的大小，这样不仅可以确定触控点的位置，同时可以获得发生触控位置的按压力的大小，提高人机交互的智能化。
本发明实施例提供了一种触控面板、其驱动方法、触摸屏及显示装置，该触控面板，包括：沿第一方向延伸的多个触控驱动电极和沿与第一方向交叉的第二方向延伸的多个触控感应电极，以及触控驱动芯片；其中，在触控驱动电极与触控感应电极的交叉区域内，触控驱动电极与触控感应电极之间具有隔垫物；隔垫物的材料为弹性体高分子材料；隔垫物的形变量随着压力的增大而增大；在发生触控时，触控驱动芯片用于根据获得的触控驱动电极与触控感应电极之间的耦合电容值，以及预先存储的隔垫物的形变量与压力的对应关系，确定发生触控的位置坐标以及触控压力值。这样通过在触控驱动电极与触控感应电极交叉区域的二者之间设置材料为弹性体高分子材料的隔垫物，且将该隔垫物的形变量与压力的对应关系数据存储于触控驱动芯片，在触控发生时，发生触控位置的触控驱动电极与触控感应电极之间对应外力产生对应的耦合电容值，触控驱动芯片可以根据该耦合电容值计算获得该处隔垫物的形变量，从而根据形变量与压力的对应关系获得按压力的大小，进而本发明实施例提供的触控面板不仅可以确定触控点的位置，同时可以获得发生触控位置的按压力的大小，提高人机交互的智能化。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (8)
1.一种触控面板，包括：沿第一方向延伸的多个触控驱动电极和沿与所述第一方向交叉的第二方向延伸的多个触控感应电极，以及触控驱动芯片；其特征在于：
在所述触控驱动电极与所述触控感应电极的交叉区域内，所述触控驱动电极与所述触控感应电极之间具有隔垫物；所述隔垫物的材料为弹性体高分子材料；所述隔垫物的形变量随着压力的增大而增大；
在发生触控时，所述触控驱动芯片用于根据获得的所述触控驱动电极与所述触控感应电极之间的耦合电容值，确定发生触控位置的坐标；并计算出发生触控位置的所述触控驱动电极与所述触控感应电极之间的间距；根据计算出的所述间距，确定发生触控位置的所述触控驱动电极与所述触控感应电极之间隔垫物的形变量；根据所述形变量以及预先存储的所述隔垫物的形变量与压力的对应关系，确定发生触控的位置的触控压力值。
2.如权利要求1所述的触控面板，其特征在于，所述隔垫物在垂直所述触控面板的方向上的截面为梯形。
3.如权利要求1或2所述的触控面板，其特征在于，还包括：与各所述触控驱动电极一一对应的触控驱动信号线，和与各所述触控感应电极一一对应的触控感应信号线；
所述触控驱动芯片通过各所述触控驱动信号线向各所述触控驱动电极输入触控扫描信号；通过各所述触控感应信号线接收各所述触控感应电极的感应信号。
4.如权利要求3所述的触控面板，其特征在于，所述触控驱动电极与所述触控感应电极的材料为透明导电材料。
5.一种触摸屏，其特征在于，包括：如权利要求1-4任一项所述的触控面板，以及用于显示画面的显示面板；
所述触控面板与所述显示面板通过粘合剂粘合。
6.如权利要求5所述的触摸屏，其特征在于，所述显示面板为液晶显示面板或有机电致发光显示面板。
7.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求5或6所述的触摸屏。
8.一种如权利要求1-4任一项所述的触控面板的驱动方法，其特征在于，包括：
所述触控驱动芯片向各所述触控驱动电极依次施加触控扫描信号，同时发生触控位置的所述触控感应电极将所述触控驱动电极与所述触控感应电极之间的耦合电容值反馈给所述触控驱动芯片；
所述触控驱动芯片根据获得的所述触控驱动电极与所述触控感应电极之间的耦合电容值，以及预先存储的所述隔垫物的形变量与压力的对应关系，确定发生触控的位置坐标以及触控压力值；其中，所述隔垫物的形变量随着压力的增大而增大。
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