CN106708301A - 一种触摸屏及其驱动方法和显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种触摸屏及其驱动方法和显示装置。该触摸屏包括设置在阵列基板远离彩膜基板一侧的固定电极，阵列基板包括衬底、设置在衬底上的多条感应线和呈矩阵排布的多个公共电极，感应线和固定电极均位于公共电极的正投影方向上，感应线的延伸方向平行于公共电极的列方向；奇数列或偶数列的公共电极用作压力触控时的第一驱动电极，偶数列或奇数列公共电极所对应的感应线用作压力触控时的感应电极，固定电极用于在压力触控时辅助第一驱动电极和感应线对触控压力进行探测。该触摸屏实现了完全内嵌式的压力感应触控，不仅降低了压力感应触摸屏的制作难度，提高了压力感应触摸屏的触控精确度，而且降低了压力感应触摸屏的生产和组装成本。

Description

一种触摸屏及其驱动方法和显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，具体地，涉及一种触摸屏及其驱动方法和显示装置。
背景技术
压力感应技术是指对外部受力能够实施探测的技术，这项技术很久前就运用在工控，医疗等领域。目前，许多厂商正在寻求合适的方案在显示领域尤其是手机或平板显示器领域实现压力感应触控，具有压力触控功能的显示器可以使客户得到更好的人机交互体验。
但目前，具有压力感应触控功能的显示器大多是在显示器(如液晶显示器)的背光部分或者手机的中框部分额外增加压力触控机构来实现显示器的压力触控功能，这种设计，需要对显示器本身的结构设计做出改动，而且在显示器上装配压力触控机构时，由于装配公差较大，所以这种设计中压力触控机构的压力探测准确性受到了较大的限制；另外，这种设计使显示器实现压力感应触控的成本也相对较高，不利于压力感应触控在显示领域的快速广泛推广。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的上述技术问题，提供一种触摸屏及其驱动方法和显示装置。该触摸屏实现了完全内嵌式的压力感应触控，不仅降低了压力感应触摸屏的制作难度，提高了压力感应触摸屏的触控精确度，而且降低了压力感应触摸屏的生产和组装成本，从而使压力感应触摸屏能更加快速并广泛地推广。
本发明提供一种触摸屏，包括由阵列基板和彩膜基板对合而成的液晶盒以及设置在所述阵列基板远离所述彩膜基板一侧的固定电极，所述阵列基板包括衬底、设置在所述衬底上的多条感应线和呈矩阵排布的多个公共电极，所述感应线和所述固定电极均位于所述公共电极的正投影方向上，所述感应线的延伸方向平行于所述公共电极的列方向；奇数列或偶数列的所述公共电极用作压力触控时的第一驱动电极，偶数列或奇数列所述公共电极所对应的所述感应线用作压力触控时的感应电极，所述固定电极用于在压力触控时辅助所述第一驱动电极和所述感应线对触控压力进行探测。
优选地，所述公共电极位于所述感应线的上方，且所述公共电极与所述感应线之间设置有绝缘层；
所述阵列基板还包括多条数据线，所述感应线与所述数据线采用相同材料且同层设置，所述感应线与所述数据线平行；
所述感应线与所述数据线一一对应地并排设置；或者，所述数据线包括多条第一数据线，所述第一数据线为沿所述数据线的排布方向，两两之间分别间隔两条所述数据线的所述数据线，所述感应线与所述第一数据线一一对应地并排设置。
优选地，所述彩膜基板包括黑矩阵，所述黑矩阵完全遮挡所述感应线和所述数据线。
优选地，还包括背光源，所述背光源设置在所述阵列基板的远离所述彩膜基板的一侧，所述固定电极位于所述背光源的远离所述阵列基板的一侧；所述固定电极与所述公共电极相对应，且所述固定电极接地或接固定电压。
优选地，位于同一行的多个所述第一驱动电极连接同一条驱动信号线；或者，位于同一行的多个所述第一驱动电极分别连接一条驱动信号线；
偶数列或奇数列所述公共电极所对应的所述感应线分别连接在一起。
优选地，多个所述公共电极还用作自电容触控时的第二驱动电极。
优选地，多个所述第二驱动电极分别连接一条驱动信号线。
本发明还提供一种显示装置，包括上述触摸屏。
本发明还提供一种上述触摸屏的驱动方法，包括：显示阶段和压力触控阶段，所述显示阶段和所述压力触控阶段分时进行；
在所述显示阶段，多个公共电极均输入公共电压信号；
在所述压力触控阶段，奇数列或偶数列的所述公共电极用作第一驱动电极，所述第一驱动电极输入压力触控驱动信号，偶数列或奇数列所述公共电极所对应的感应线对所述压力触控驱动信号的变化进行感应，固定电极辅助所述第一驱动电极和所述感应线对触控压力进行探测；同时，偶数列或奇数列所述公共电极输入公共电压信号。
优选地，在所述压力触控阶段，对所述第一驱动电极进行逐行驱动。
优选地，所述压力触控阶段插入到一帧画面中任意一行像素显示结束之后；或者，所述压力触控阶段插入到上一帧画面显示结束之后和下一帧画面显示开始之前。
优选地，还包括自电容触控阶段，所述显示阶段、所述压力触控阶段和所述自电容触控阶段分时进行；
在所述自电容触控阶段，多个所述公共电极均用作第二驱动电极，所述第二驱动电极输入自电容触控驱动信号。
优选地，在所述自电容触控阶段，对所述第二驱动电极同时进行驱动。
优选地，所述自电容触控阶段插入到一帧画面中任意一行像素显示结束之后；或者，所述自电容触控阶段插入到上一帧画面显示结束之后和下一帧画面显示开始之前。
本发明的有益效果：本发明所提供的触摸屏，通过将公共电极在压力触控时用作第一驱动电极，并将与第一驱动电极位置相错开的公共电极所对应的感应线用作感应电极；同时利用触摸屏内部自带的固定电极辅助进行压力探测，实现了完全内嵌式的压力感应触控，不仅降低了压力感应触摸屏的制作难度，提高了压力感应触摸屏的触控精确度，而且降低了压力感应触摸屏的生产和组装成本，从而使压力感应触摸屏能更加快速并广泛地推广。
本发明所提供的显示装置，通过采用上述触摸屏，使该显示装置能够实现完全内嵌式压力触控，同时还降低了该显示装置的生产和组装成本。
附图说明
图1为本发明实施例1中触摸屏的结构剖视图；
图2为图1中第一驱动电极和感应线及其接线的结构俯视图；
图3为第一驱动电极和感应线及其接线的另一种结构俯视图；
图4为图1中触摸屏中的公共电极的驱动时序图；
图5为本发明实施例2中触摸屏的结构剖视图；
图6为本发明实施例3中触摸屏中的公共电极的驱动时序图。
其中的附图标记说明：
1.阵列基板；11.衬底；12.感应线；13.公共电极；131.第一驱动电极；14.绝缘层；15.数据线；151.第一数据线；16.栅极层；17.栅绝缘层；2.彩膜基板；21.黑矩阵；22.基底；23.彩膜层；3.液晶盒；4.固定电极；5.驱动信号线；Vcom.公共电压信号；Vforce.压力触控驱动信号；Vz.自电容触控驱动信号。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明所提供的一种触摸屏及其驱动方法和显示装置作进一步详细描述。
实施例1：
本实施例提供一种触摸屏，如图1所示，包括由阵列基板1和彩膜基板2对合而成的液晶盒3以及设置在阵列基板1远离彩膜基板2一侧的固定电极4，阵列基板1包括衬底11、设置在衬底11上的多条感应线12和呈矩阵排布的多个公共电极13，感应线12和固定电极4均位于公共电极13的正投影方向上，感应线12的延伸方向平行于公共电极13的列方向；奇数列的公共电极13用作压力触控时的第一驱动电极，偶数列公共电极13所对应的感应线12用作压力触控时的感应电极，固定电极4用于在压力触控时辅助第一驱动电极和感应线12对触控压力进行探测。
本实施例中，触摸屏中通常设置有中框，中框用于将触摸屏的内部与外界进行隔离和屏蔽，其中，固定电极4采用触摸屏的中框。在压力触控时，第一驱动电极与感应电极之间能产生互电容，该互电容会随着压力触控时触摸屏与中框之间的距离变化而变化，即压力触控时，触摸屏与中框之间的距离变化越大，压力越大，互电容的变化就会随之越大，从而实现该触摸屏的压力触控。
该触摸屏通过将公共电极13在压力触控时用作第一驱动电极，并将与第一驱动电极位置相错开的公共电极13所对应的感应线12用作感应电极；同时利用触摸屏内部自带的固定电极4辅助进行压力探测，实现了完全内嵌式的互电容原理的压力感应触控，不仅降低了压力感应触摸屏的制作难度，提高了压力感应触摸屏的触控精确度，而且降低了压力感应触摸屏的生产和组装成本，从而使压力感应触摸屏能更加快速并广泛地推广。
需要说明的是，也可以是偶数列的公共电极13用作压力触控时的第一驱动电极，奇数列公共电极13所对应的感应线12用作压力触控时的感应电极。
本实施例中，公共电极13位于感应线12的上方，且公共电极13与感应线12之间设置有绝缘层14；阵列基板1还包括多条数据线15，感应线12与数据线15采用相同材料且同层设置，感应线12与数据线15平行；感应线12与数据线15一一对应地并排设置。如此设置，不仅能使奇数列的公共电极13与偶数列的公共电极13所对应的感应线12之间形成互感电容，从而在固定电极4的辅助下实现该触摸屏的压力触控，而且能使感应线12和数据线15采用一次构图工艺同时形成，从而简化了该触摸屏的制备工艺步骤，进而降低了该触摸屏的制备成本和工艺成本。
另外，感应线12与数据线15一一对应地并排设置，即每条数据线15旁边都并排设置有一条感应线12，如此设置，在实现该触摸屏压力触控的同时，还能提高该触摸屏显示的均匀性。
本实施例中，彩膜基板2包括黑矩阵21，黑矩阵21完全遮挡感应线12和数据线15。如此设置，能使感应线12的设置不会影响该触摸屏的正常显示。
另外，本实施例中，在阵列基板1的衬底11上还设置有栅极层16，栅极层16包括栅极和栅线，栅极层16位于数据线15的下方，且栅极层16与数据线15之间还夹设有栅绝缘层17。彩膜基板2还包括基底22和彩膜层23，彩膜层23包括红、绿、蓝三色彩膜层，彩膜层23和黑矩阵21均设置在基底22的面对阵列基板1的一侧，且彩膜层23位于黑矩阵21的间隔区域。
本实施例中，该触摸屏还包括背光源(图1中未示出)，背光源设置在阵列基板1的远离彩膜基板2的一侧，固定电极4位于背光源的远离阵列基板1的一侧；固定电极4与公共电极13相对应，且固定电极4接地。当然，固定电极4也可以接固定电压。固定电极4设置在背光源的远离阵列基板1的一侧，使其既不会对触摸屏的正常显示造成影响，同时又能确保固定电极4对触摸屏内部和外部形成隔离和屏蔽，使触摸屏内部不会对外部产生放电，也能确保外部物体不会对触摸屏的内部造成影响或损坏。
本实施例中，如图2所示，位于同一行的多个第一驱动电极131分别连接一条驱动信号线5。如此设置，在对该触摸屏进行压力感应触控时，同时向位于同一行的多个第一驱动电极131施加压力触控驱动信号，从而在压力触控时实现逐行扫描驱动。偶数列公共电极13所对应的感应线12分别连接在一起。如此才能使奇数列的公共电极13与偶数列公共电极13对应的感应线12之间形成互电容，从而在固定电极4的辅助作用下实现互电容原理的压力感应触控。
需要说明的是，如图3所示，位于同一行的多个第一驱动电极131也可以连接同一条驱动信号线5。如此接线，便于对该触摸屏进行压力感应触控时，对第一驱动电极131进行逐行扫描驱动，从而在压力触控时实现逐行扫描驱动。
另外需要说明的是，本实施例中，奇数列公共电极13对应的感应线12在压力触控时不发挥任何作用，所以奇数列公共电极13对应的感应线12不连接任何信号线，即悬空设置。
本实施例中，多个公共电极13还用作自电容触控时的第二驱动电极。即在触摸屏进行自电容触控时，所有的公共电极13都用作第二驱动电极。多个第二驱动电极分别连接一条驱动信号线，如此接线，能够实现该触摸屏的自电容触控。
需要说明的是，公共电极13在显示时或者用作第一驱动电极或第二驱动电极时，只要改变提供给相应的公共电极13的信号即可实现，如在显示时，向公共电极13提供公共电压信号；在压力触控时，向奇数列公共电极13提供压力触控驱动信号；在自电容触控时，向所有的公共电极13提供自电容触控驱动信号。
另外需要说明的是，当位于同一行的多个第一驱动电极131连接同一条驱动信号线5时，公共电极13是无法再用作自电容触控时的第二驱动电极的，因为，公共电极13在用作自电容触控时的第二驱动电极时，每个公共电极13必须分别连接一条驱动信号线5。
基于该触摸屏的上述结构，本实施例还提供一种该触摸屏的驱动方法，包括：显示阶段和压力触控阶段，显示阶段和压力触控阶段分时进行。如图4所示，在显示阶段，多个公共电极均输入公共电压信号Vcom。在压力触控阶段，奇数列的公共电极用作第一驱动电极，第一驱动电极输入压力触控驱动信号Vforce，偶数列公共电极所对应的感应线对压力触控驱动信号的变化进行感应，固定电极辅助第一驱动电极和感应线对触控压力进行探测；同时，偶数列公共电极输入公共电压信号。
其中，在压力触控阶段，对第一驱动电极进行逐行驱动。这能使采用互电容触控原理的压力触控能够更好地进行。
本实施例中，压力触控阶段插入到一帧画面中任意一行像素显示结束之后。
需要说明的是，压力触控阶段也可以插入到上一帧画面显示结束之后和下一帧画面显示开始之前。
本实施例中，驱动方法还包括自电容触控阶段，显示阶段、压力触控阶段和自电容触控阶段分时进行；在自电容触控阶段，多个公共电极均用作第二驱动电极，第二驱动电极输入自电容触控驱动信号Vz。
本实施例中，在自电容触控阶段，对第二驱动电极同时进行驱动。其中，自电容触控阶段插入到一帧画面中任意一行像素显示结束之后。当然，自电容触控阶段也可以插入到上一帧画面显示结束之后和下一帧画面显示开始之前。
实施例2：
本实施例提供一种触摸屏，与实施例1不同的是，如图5所示，数据线15包括多条第一数据线151，第一数据线151为沿数据线15的排布方向，两两之间分别间隔两条数据线15的数据线15，感应线12与第一数据线151一一对应地并排设置。
相比于实施例1，本实施例中感应线12的设置数量减少，从而能够提高该触摸屏显示时的开口率。
本实施例中触摸屏的其他结构以及驱动方法与实施例1中相同，此处不再赘述。
实施例3：
本实施例提供一种触摸屏，与实施例1-2不同的是，本实施例中的公共电极不用作自电容触控时的第二驱动电极。即本实施例中的触摸屏只具有压力触控功能，不具有自电容触控功能。
相应地，如图6所示，本实施例中触摸屏的驱动方法也只有显示阶段和压力触控阶段，而没有自电容触控阶段。
本实施例中触摸屏的其他结构以及驱动方法与实施例1或2中相同，此处不再赘述。
实施例1-3的有益效果：实施例1-3所提供的触摸屏，通过将公共电极在压力触控时用作第一驱动电极，并将与第一驱动电极位置相错开的公共电极所对应的感应线用作感应电极；同时利用触摸屏内部自带的固定电极辅助进行压力探测，实现了完全内嵌式的压力感应触控，不仅降低了压力感应触摸屏的制作难度，提高了压力感应触摸屏的触控精确度，而且降低了压力感应触摸屏的生产和组装成本，从而使压力感应触摸屏能更加快速并广泛地推广。
实施例4：
本实施例提供一种显示装置，包括实施例1-3任意一个中的触摸屏。
通过采用实施例1-3任意一个中的触摸屏，使该显示装置能够实现互电容原理的压力感应触控，同时还降低了该显示装置的生产和组装成本。
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。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种触摸屏，包括由阵列基板和彩膜基板对合而成的液晶盒以及设置在所述阵列基板远离所述彩膜基板一侧的固定电极，其特征在于，所述阵列基板包括衬底、设置在所述衬底上的多条感应线和呈矩阵排布的多个公共电极，所述感应线和所述固定电极均位于所述公共电极的正投影方向上，所述感应线的延伸方向平行于所述公共电极的列方向；奇数列或偶数列的所述公共电极用作压力触控时的第一驱动电极，偶数列或奇数列所述公共电极所对应的所述感应线用作压力触控时的感应电极，所述固定电极用于在压力触控时辅助所述第一驱动电极和所述感应线对触控压力进行探测。
2.根据权利要求1所述的触摸屏，其特征在于，所述公共电极位于所述感应线的上方，且所述公共电极与所述感应线之间设置有绝缘层；
所述阵列基板还包括多条数据线，所述感应线与所述数据线采用相同材料且同层设置，所述感应线与所述数据线平行；
所述感应线与所述数据线一一对应地并排设置；或者，所述数据线包括多条第一数据线，所述第一数据线为沿所述数据线的排布方向，两两之间分别间隔两条所述数据线的所述数据线，所述感应线与所述第一数据线一一对应地并排设置。
3.根据权利要求2所述的触摸屏，其特征在于，所述彩膜基板包括黑矩阵，所述黑矩阵完全遮挡所述感应线和所述数据线。
4.根据权利要求1所述的触摸屏，其特征在于，还包括背光源，所述背光源设置在所述阵列基板的远离所述彩膜基板的一侧，所述固定电极位于所述背光源的远离所述阵列基板的一侧；所述固定电极与所述公共电极相对应，且所述固定电极接地或接固定电压。
5.根据权利要求1所述的触摸屏，其特征在于，位于同一行的多个所述第一驱动电极连接同一条驱动信号线；或者，位于同一行的多个所述第一驱动电极分别连接一条驱动信号线；
偶数列或奇数列所述公共电极所对应的所述感应线分别连接在一起。
6.根据权利要求1所述的触摸屏，其特征在于，多个所述公共电极还用作自电容触控时的第二驱动电极。
7.根据权利要求6所述的触摸屏，其特征在于，多个所述第二驱动电极分别连接一条驱动信号线。
8.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求1-7任意一项所述的触摸屏。
9.一种如权利要求1-7任意一项所述的触摸屏的驱动方法，其特征在于，包括：显示阶段和压力触控阶段，所述显示阶段和所述压力触控阶段分时进行；
在所述显示阶段，多个公共电极均输入公共电压信号；
在所述压力触控阶段，奇数列或偶数列的所述公共电极用作第一驱动电极，所述第一驱动电极输入压力触控驱动信号，偶数列或奇数列所述公共电极所对应的感应线对所述压力触控驱动信号的变化进行感应，固定电极辅助所述第一驱动电极和所述感应线对触控压力进行探测；同时，偶数列或奇数列所述公共电极输入公共电压信号。
10.根据权利要求9所述的驱动方法，其特征在于，在所述压力触控阶段，对所述第一驱动电极进行逐行驱动。
11.根据权利要求9所述的驱动方法，其特征在于，所述压力触控阶段插入到一帧画面中任意一行像素显示结束之后；或者，所述压力触控阶段插入到上一帧画面显示结束之后和下一帧画面显示开始之前。
12.根据权利要求9所述的驱动方法，其特征在于，还包括自电容触控阶段，所述显示阶段、所述压力触控阶段和所述自电容触控阶段分时进行；
在所述自电容触控阶段，多个所述公共电极均用作第二驱动电极，所述第二驱动电极输入自电容触控驱动信号。
13.根据权利要求12所述的驱动方法，其特征在于，在所述自电容触控阶段，对所述第二驱动电极同时进行驱动。
14.根据权利要求12所述的驱动方法，其特征在于，所述自电容触控阶段插入到一帧画面中任意一行像素显示结束之后；或者，所述自电容触控阶段插入到上一帧画面显示结束之后和下一帧画面显示开始之前。
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