CN106681571A - 一种触摸屏、显示装置及其驱动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种触摸屏、显示装置及其驱动方法，在触摸屏的结构上内增加了设置于阵列基板背离对向基板一侧的透明导电层，该透明导电层作为屏蔽层，在触控时间段加载与触控检测电极相同的触控检测信号。这样，屏蔽层与屏幕下方的金属层之间形成电容结构，在手指按压触摸屏时带来的屏幕形变造成的与屏幕下方的金属层之间距离的变化，仅会影响屏蔽层与金属层之间电容结构的电容值，造成屏蔽层加载的触控检测信号的变化，而不会对触控检测电极的电容值变化产生干扰，因此，可以有效提高触控感应的准确性。

Description

一种触摸屏、显示装置及其驱动方法
技术领域
本发明涉及触控技术领域，尤其涉及一种触摸屏、显示装置及其驱动方法。
背景技术
随着显示技术的飞速发展，触摸屏(Touch Screen Panel)已经逐渐遍及人们的生活中。目前，触摸屏按照组成结构可以分为：外挂式触摸屏(Add on ModeTouch Panel)、覆盖表面式触摸屏(On Cell Touch Panel)、以及内嵌式触摸屏(InCell Touch Panel)。其中，外挂式触摸屏是将触摸屏与液晶显示屏(Liquid CrystalDisplay，LCD)分开生产，然后贴合到一起成为具有触摸功能的液晶显示屏，外挂式触摸屏存在制作成本较高、光透过率较低、模组较厚等缺点。而触摸屏将触摸屏的触控电极内嵌在液晶显示屏内部，可以减薄模组整体的厚度，又可以大大降低触摸屏的制作成本，受到各大面板厂家青睐。
目前，现有的内嵌(In cell)式触摸屏是利用互电容或自电容的原理实现检测手指触摸位置。其中，利用自电容的原理可以在触摸屏中设置多个同层设置且相互绝缘的自电容电极，当人体未触碰屏幕时，各自电容电极所承受的电容为一固定值，当人体触碰屏幕时，对应的自电容电极所承受的电容为固定值叠加人体电容，触控侦测芯片在触控时间段通过检测各自电容电极的电容值变化可以判断出触控位置。由于人体电容可以作用于全部自电容，相对于人体电容仅能作用于互电容中的投射电容，由人体碰触屏幕所引起的触控变化量会大于利用互电容原理制作出的触摸屏，因此相对于互电容的触摸屏能有效提高触控的信噪比，从而提高触控感应的准确性。
但是，在实际应用时，触摸屏在使用时由于手指按压会受力而发生形变，造成自电容电极与触摸屏下方的诸如手机中框的金属层之间的距离变小，导致自电容电极与金属层之间的电容值变大。而该电容值的变化与手指压力的大小相关，因此并非定值，这种电容值的不确定变化对于触控检测来说相当于噪声干扰，会影响触控感应的准确性。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种触摸屏、显示装置及其驱动方法，用以降低触摸屏由于手指按压带来的噪声干扰问题，提高触控感应的准确性。
因此，本发明实施例提供的一种触摸屏，包括相对而置的阵列基板和对向基板，以及设置于所述阵列基板面向所述对向基板一侧和/或所述对向基板面向所述阵列基板一侧的触控检测电极，还包括：
设置于所述阵列基板背离所述对向基板一侧的作为屏蔽层的透明导电层；
在触控时间段，同时对所述触控检测电极和所述透明导电层加载触控检测信号，并通过检测各所述触控检测电极的电容值变化以判断触控位置的触控侦测芯片。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述触摸屏中，所述透明导电层被分割为多个紧密排列的触控压力感应电极，所述触控压力感应电极与位于所述阵列基板下方的金属层形成电容结构；
在所述阵列基板背向所述对向基板一侧设置有金属层；
所述触控侦测芯片还用于在触控时间段通过检测各所述触控压力感应电极与所述金属层之间的电容值变化以判断触控位置压力大小。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述触摸屏中，还包括：设置于所述对向基板面向所述阵列基板的一侧，或设置于所述阵列基板面向所述对向基板的一侧的黑矩阵层；
在所述透明导电层中的各所述触控压力感应电极之间的分割间隙在所述阵列基板上的正投影位于所述黑矩阵层的图形所在区域内。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述触摸屏中，所述触控压力感应电极在阵列基板上的正投影覆盖至少一个所述触控检测电极的正投影。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述触摸屏中，沿着所述阵列基板的中心区域指向边缘区域的方向，各所述触控压力感应电极所在区域在所述阵列基板上所占面积逐渐变大。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述触摸屏中，在触控时间段，所述阵列基板中的栅线和数据线加载与所述触控检测信号相同的电信号。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述触摸屏中，所述触控检测电极为多个同层设置且相互独立的自电容电极。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述触摸屏中，各所述自电容电极组成所述阵列基板上的公共电极层。
本发明实施例提供的一种显示装置，包括本发明实施例提供的上述触摸屏，以及设置在触摸屏的阵列基板下方的金属层。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述显示装置中，所述金属层为手机的中框或背光模组背面的背光金属。
本发明实施例还提供了上述显示装置的驱动方法，包括：
在触摸屏显示每一帧的时间的触控时间段，同时对触控检测电极和透明导电层加载触控检测信号，通过检测各所述触控检测电极的电容值变化以判断触控位置。
在一种可能的实现方式中，本发明实施例提供的上述触摸屏的驱动方法，还包括：在触控时间段通过检测由所述透明导电层分割成的各触控压力感应电极的电容值变化以判断触控位置压力大小。
在一种可能的实现方式中，本发明实施例提供的上述触摸屏的驱动方法，还包括：在触控时间段，对阵列基板中的栅线和数据线加载与所述触控检测信号相同的电信号。
本发明实施例的有益效果包括：
本发明实施例提供的一种触摸屏、显示装置及其驱动方法，在触摸屏的结构上内增加了设置于阵列基板背离对向基板一侧的透明导电层，该透明导电层作为屏蔽层，在触控时间段加载与触控检测电极相同的触控检测信号。这样，屏蔽层与屏幕下方的金属层之间形成电容结构，在手指按压触摸屏时带来的屏幕形变造成的与屏幕下方的金属层之间距离的变化，仅会影响屏蔽层与金属层之间电容结构的电容值，造成屏蔽层加载的触控检测信号的变化，而不会对触控检测电极的电容值变化产生干扰，因此，可以有效提高触控感应的准确性。
附图说明
图1和图2分别为本发明实施例提供的触摸屏的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的触摸屏的俯视图；
图4为本发明实施例提供的触摸屏的驱动时序示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明实施例提供的触摸屏、显示装置及其驱动方法的具体实施方式进行详细地说明。
附图中各膜层的厚度和形状不反映真实比例，目的只是示意说明本发明内容。
本发明实施例提供的一种触摸屏，如图1所示，包括相对而置的阵列基板100和对向基板200，以及设置于阵列基板100面向对向基板200一侧和/或对向基板200面向阵列基板100一侧的触控检测电极300，图1中以触控检测电极300设置在阵列基板100上为例进行说明，还包括：
设置于阵列基板100背离对向基板200一侧的作为屏蔽层的透明导电层400；
在触控时间段，同时对触控检测电极300和透明导电层400加载触控检测信号，通过检测各触控检测电极300的电容值变化以判断触控位置的触控侦测芯片500。
本发明实施例提供的上述触摸屏，在触摸屏的结构上内增加了设置于阵列基板100背离对向基板200一侧的透明导电层400，该透明导电层400作为屏蔽层，在触控时间段加载与触控检测电极300相同的触控检测信号。这样，如图1所示，屏蔽层与屏幕下方的金属层600之间形成电容结构，在手指按压触摸屏时带来的屏幕形变造成的与屏幕下方的金属层600之间距离的变化，仅会影响屏蔽层与金属层600之间电容结构的电容值，造成屏蔽层加载的触控检测信号的变化，而不会对触控检测电极300的电容值变化产生干扰，因此，可以有效提高触控感应的准确性。
进一步地，在本发明实施例提供的上述触摸屏中，由于增加的透明导电层400与下方的金属层600形成了电容结构，因此，还可以通过将透明导电层400图形化以实现压力感应的功能。
具体地，在本发明实施例提供的上述触摸屏中，如图2所示，透明导电层400被分割为多个紧密排列的触控压力感应电极410，各触控压力感应电极410与位于阵列基板100下方的金属层600形成电容结构，在触控压力感应电极410所在位置被按压时，触控压力感应电极410与金属层600之间的距离产生变化随之带来两者之间电容的变化，这样可以采用触控侦测芯片500在触控时间段通过检测各触控压力感应电极410的电容值变化以判断触控位置压力大小，实现了压力感应功能。采用触控压力感应电极410整合于触摸屏下表面的方式，在进行触控探测的同时实现了压力感应的功能，对于显示装置的结构设计改动较小，不会受到装配公差的限制，有利于实现更好的探测精度，且有利于节省制作成本。
在具体实施时，为了不影响触摸屏在显示时光透过率的均一性，本发明实施例提供的上述触摸屏中，如图2所示，图形化的透明导电层400中各触控压力感应电极410之间的分割间隙一般设置在在阵列基板100上的正投影位于黑矩阵层的图形所在区域内。而黑矩阵层具体可以设置在对向基板200面向阵列基板100的一侧，也可以设置在阵列基板100面向对向基板200的一侧，在此不做具体限定。图2中是以黑矩阵层设置在对向基板200面向阵列基板100的一侧为例进行说明的。
并且，为了保证透明导电层400在图形化后仍具有屏蔽层的作用，即仍然可以在屏幕被按压时屏蔽位于屏幕下方的金属层600对于触控信号检测的干扰，在对透明导电层400进行分割时，如图2和图3所示，一般会保证触控压力感应电极410在阵列基板上的正投影覆盖至少一个触控检测电极300的正投影。
具体地，在本发明实施例提供的上述触摸屏中，可以根据具体所需探测的触控压力的精度，具体设置各触控压力感应电极410的尺寸。并且，由于内嵌式触摸屏一般是利用边框区域固定于显示装置的外框上，因此，采用相同力度按压内嵌式触摸屏的中心区域和边缘区域时，中心区域的触控压力感应电极410更容易将压力转换为与下方的金属层600之间的距离变化，即中心区域对于压力更敏感，因此，在具体设计时，为了使触摸屏整个面板的压力感应灵敏度相对均匀，可以沿着阵列基板100的中心区域指向边缘区域的方向，将各触控压力感应电极410所在区域在阵列基板100上所占面积逐渐变大，这样，对于压力相对敏感度差的周边区域设置的触控压力感应电极410的电容值相对较大，对于电容值的变化也会有所提高。
在具体实施时，本发明实施例提供的触摸屏中，用于触控侦测的触控检测电极的具体结构可以有多种实现方式，例如，触控检测电极可以由多个同层设置且相互独立的自电容电极组成；当然也可以由互电容电极组成，在此不做限定。
其中，当采用自电容电极实现触控侦测功能时，可以采用阵列基板中的公共电极层复用自电容电极，即各自电容电极组成阵列基板上的公共电极层，在将公共电极层的结构进行变更分割成自电容电极时，在现有的阵列基板制备工艺的基础上，不需要增加额外的工艺，可以节省生产成本，提高生产效率。
具体地，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，为了减少显示和触控信号之间的相互干扰，在具体实施时，需要采用触控和显示阶段分时驱动的方式，并且，在具体实施时还可以将显示驱动芯片和触控侦测芯片整合为一个芯片，进一步降低生产成本。
具体地，例如：如图4所示的驱动时序图中，将触摸屏显示每一帧(V-sync)的时间分成显示时间段(Display)和触控时间段(Touch)。在显示时间段(Display)，对触摸屏中的每条栅极信号线Gate依次施加栅扫描信号，对数据信号线Sourse施加灰阶信号；当采用公共电极层复用自电容电极时，与各自电容电极Cm连接的触控侦测芯片向各自电容电极Cm分别施加公共电极信号，以实现液晶显示功能。在触控时间段(Touch)，如图4所示，与各自电容电极Cm连接的触控侦测芯片向各自电容电极Cm和各触控压力感应电极Ls同时施加触控检测信号，同时接收各自电容电极Cm和各触控压力感应电极Ls的反馈信号，通过对反馈信号的分析判断是否发生触控以及感应压力的大小，以同时实现触控和感应压力的功能。
进一步地，如图4所示，为了避免在触控时间段(Touch)阵列基板中的栅线和数据线与触控压力感应电极之间产生对地电容从而影响压力感应的准确性，在具体实施时，在触控时间段，可以对阵列基板中的栅线和数据线加载与所述触控检测信号相同的电信号，这样可以消除栅线和数据线与触控压力感应电极之间的对地电容，便于提高压力感应的准确性。
需要说明的是，本发明实施例提供的上述触摸屏具体可以应用于液晶显示面板(Liquid Crystal Display,LCD)，或者，也可以应用于有机电致发光显示面板(Organic Electroluminesecent Display,OLED)，或者，还可以应用于其他显示面板，在此不做限定。
基于同一发明构思，本发明实施例还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，以及设置在触摸屏的阵列基板下方的金属层。该显示装置可以为：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。该显示装置的实施可以参见上述触摸屏的实施例，重复之处不再赘述。
具体地，当本发明实施例提供的上述显示装置为手机时，设置在触摸屏下方的金属层可以为手机的中框，当本发明实施例提供的上述显示装置的触摸屏采用液晶显示面板时，设置在触摸屏下方的金属层可以是背光模组背面的背光金属。并且，该背光金属可以具体为包覆在背光模组外侧的金属框，也可以具体为贴覆于背光模组背面的金属贴片，在此不做限定。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种上述显示装置的驱动方法，包括：
在触摸屏显示每一帧的时间的触控时间段，同时对触控检测电极和透明导电层加载触控检测信号，通过检测各触控检测电极的电容值变化以判断触控位置。
进一步地，在上述驱动方法中，还包括：在触控时间段通过检测由透明导电层分割成的各触控压力感应电极的电容值变化以判断触控位置压力大小。
进一步地，在上述驱动方法中，还包括：在触控时间段，对阵列基板中的栅线和数据线加载与所述触控检测信号相同的电信号。
本发明实施例提供的一种触摸屏、显示装置及其驱动方法，在触摸屏的结构上内增加了设置于阵列基板背离对向基板一侧的透明导电层，该透明导电层作为屏蔽层，在触控时间段加载与触控检测电极相同的触控检测信号。这样，屏蔽层与屏幕下方的金属层之间形成电容结构，在手指按压触摸屏时带来的屏幕形变造成的与屏幕下方的金属层之间距离的变化，仅会影响屏蔽层与金属层之间电容结构的电容值，造成屏蔽层加载的触控检测信号的变化，而不会对触控检测电极的电容值变化产生干扰，因此，可以有效提高触控感应的准确性。
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 (13)

1.一种触摸屏，包括相对而置的阵列基板和对向基板，以及设置于所述阵列基板面向所述对向基板一侧和/或所述对向基板面向所述阵列基板一侧的触控检测电极，其特征在于，还包括：
设置于所述阵列基板背离所述对向基板一侧的作为屏蔽层的透明导电层；
在触控时间段，同时对所述触控检测电极和所述透明导电层加载触控检测信号，并通过检测各所述触控检测电极的电容值变化以判断触控位置的触控侦测芯片。
2.如权利要求1所述的触摸屏，其特征在于，所述透明导电层被分割为多个紧密排列的触控压力感应电极，所述触控压力感应电极与位于所述阵列基板下方的金属层形成电容结构；
所述触控侦测芯片还用于在触控时间段通过检测各所述触控压力感应电极的电容值变化以判断触控位置压力大小。
3.如权利要求2所述的触摸屏，其特征在于，还包括：设置于所述对向基板面向所述阵列基板的一侧，或设置于所述阵列基板面向所述对向基板的一侧的黑矩阵层；
在所述透明导电层中的各所述触控压力感应电极之间的分割间隙在所述阵列基板上的正投影位于所述黑矩阵层的图形所在区域内。
4.如权利要求3所述的触摸屏，其特征在于，所述触控压力感应电极在阵列基板上的正投影覆盖至少一个所述触控检测电极的正投影。
5.如权利要求4所述的触摸屏，其特征在于，沿着所述阵列基板的中心区域指向边缘区域的方向，各所述触控压力感应电极所在区域在所述阵列基板上所占面积逐渐变大。
6.如权利要求2-5任一项所述的触摸屏，其特征在于，在触控时间段，所述阵列基板中的栅线和数据线加载与所述触控检测信号相同的电信号。
7.如权利要求1-5任一项所述的触摸屏，其特征在于，所述触控检测电极为多个同层设置且相互独立的自电容电极。
8.如权利要求7所述的触摸屏，其特征在于，各所述自电容电极组成所述阵列基板上的公共电极层。
9.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的触摸屏，以及设置在触摸屏的阵列基板下方的金属层。
10.如权利要求9所述的显示装置，其特征在于，所述金属层为手机的中框或背光模组背面的背光金属。
11.一种如权利要求9或10所述的显示装置的驱动方法，其特征在于，包括：
在触摸屏显示每一帧的时间的触控时间段，同时对触控检测电极和透明导电层加载触控检测信号，通过检测各所述触控检测电极的电容值变化以判断触控位置。
12.如权利要求11所述的驱动方法，其特征在于，还包括：在触控时间段通过检测由所述透明导电层分割成的各触控压力感应电极的电容值变化以判断触控位置压力大小。
13.如权利要求12所述的驱动方法，其特征在于，还包括：在触控时间段，对阵列基板中的栅线和数据线加载与所述触控检测信号相同的电信号。
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