CN106708303A - 一种触控显示面板、触控显示装置及驱动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种触控显示面板、触控显示装置及驱动方法。触控显示面板包括阵列基板、与阵列基板相对设置的对盒基板、设置在阵列基板靠近对盒基板一侧的触控电极，以及设置在触控显示面板内部的抗静电层。抗静电层位于所述对盒基板靠近触控电极的一侧，抗静电层在加载压力扫描信号后，与触控电极构成电容式的压力传感器。本发明将原有设置在触控显示面板外侧的抗静电层，改设在触控显示面板内侧，以作为电极使用。在驱动方法中，额外增加一压力检测阶段，在该阶段内，向抗静电层加载压力扫描信号。当用户手指按压屏幕后，抗静电层因形变与触控电极之间的电容发生变化，进而根据该电容变化确定用户手指对屏幕的压力。

Description

一种触控显示面板、触控显示装置及驱动方法
技术领域
本发明涉及液晶显示领域，特别是一种触控显示面板、触控显示装置及驱动方法。
背景技术
目前，触控显示面板被越来越多地使用在电子产品上，其中电容式触控显示面板是触控显示面板中最常用的一种。
电容式触控显示面板是利用人体的电流感应进行工作。电容式触控显示面板通常是一块四层复合玻璃屏，当用户的手指触摸在电容式触控显示面板上时，由于人体电场，用户和电容式触控显示面板表面形成耦合电容(对于高频电流来说，电容可以视为导体)，于是手指从电容式触控显示面板表面的触控点吸走一个很小的电流，这个电流分从电容式触控显示面板的四角上的电极中流出。流经这四个电极的电流与手指到四角的距离成正比，控制器通过对这四个电流比例的精确计算，得出触摸点的位置。
Force Touch(压力触控)是一种应用于液晶显示器的触摸传感技术。通过Force Touch技术，显示设备可以感知用户对屏幕的轻压以及重压的力度，从而实现更多的触控操作。
针对结构已日益成熟的现有触摸屏，而如何以最小改动，实现Force Touch功能，是本发明所要解决的技术问题。
发明内容
本发明目的是针对现有的触控显示面板结构，以最小的改动实现ForceTouch功能。
为实现上述发明目的，一方面本发明的实施例提供一种触控显示面板，包括阵列基板、与所述阵列基板相对设置的对盒基板、设置在所述阵列基板靠近对盒基板一侧的触控电极，以及设置在所述触控显示面板内部的抗静电层。
所述抗静电层位于所述对盒基板靠近触控电极的一侧，所述抗静电层在加载压力扫描信号后，能够与所述触控电极构成电容式的压力传感器。
优选地，所述抗静电层的电阻率不小于预设阈值。
优选地，所述触控显示面板还包括：设置在所述对盒基板与抗静电层之间的黑矩阵，所述抗静电层靠近所述触控电极的一侧还设置有电阻率小于所述抗静电层的辅助电极；所述辅助电极设置于所述黑矩阵在抗静电层的投影区域内，且与所述抗静电层电连接。
优选地，所述触控显示面板还包括：数据线和栅线；
所述辅助电极包括：多个与栅线同一延伸方向的第一辅助电极，以及多个与数据线同一延伸方向的第二辅助电极，所述第一辅助电极与所述第二辅助电极相互间隔。
或者，所述辅助电极包括：
第三辅助电极和第四辅助电极，所述第三辅助电极和第四辅助电极均呈井字型结构，且相互间隔，并均匀分布在所述抗静电层与所述触控电极区域重合的部分上。
另一方面，本发明还提供一种包括上述触控显示面板的触控显示装置，还触控显示装置进一步包括：驱动模块，用于在所述触控显示装置的压力扫描阶段向所述抗静电层加载压力扫描信号。
其中，所述触控显示面板还包括：
检测模块，用于在压力扫描阶段检测所述抗静电层与所述触控电极之间形成的互电容的电容变化值；
处理模块，用于根据所述检测模块检测的电容变化值，确定对应的压力值。
其中，所述驱动模块还用于在所述触控显示装置的显示阶段向所述触控电极，加载公共电极信号，在所述触控显示装置的触控扫描阶段向所述触控电极加载触控扫描信号。
另一方面，本发明还提供一种应用于上述触控显示装置的驱动方法，所述驱动方法包括：
在压力检测阶段，向所述抗静电层加载压力扫描信号。
其中，所述驱动方法还可以包括：
在显示阶段向所述触控电极，加载公共电极信号；
在触控扫描阶段向所述触控电极加载触控扫描信号。
其中，在显示阶段向所述触控电极，向所述抗静电层加载公共电极信号；在触控检测阶段，所述抗静电层处于浮置状态。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
本发明的方案将原有设置在触控显示面板外侧的抗静电层，设置在触控显示面板内侧，以作为电极使用。在现有驱动方法的单位时间帧中，额外增加一压力检测阶段，在该阶段内，向抗静电层加载压力扫描信号。当用户手指按压屏幕后，抗静电层因形变与触控电极之间电容发生变换，从而能够根据该电容变化确定用户手指对屏幕的压力。由于抗静电层是现有图层，因此本发明并不会在原有触控显示面板的结构上制作新的电极图层。
附图说明
图1为本发明的触控显示面板的结构示意图；
图2为本发明的触控显示面板在一实现方式中的具体结构示意图；
图3和图4为本发明的抗静电层设置辅助电极后的两种结构示意图。
图5为本发明的触控显示装置在一实现方式中的具体结构示意图；
图6为本发明的驱动方法在一实现方式中的时序示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
在传统的电容式触控显示面板，为防止静电击穿屏幕，会在屏幕外侧设置抗静电层，该抗静电层能够起到静电释放的作用。由于抗静电层在电容式的触控显示面板中，本身就具有一定导电性，因此本发明的方案将抗静电层作为一个电极，并与触控电极形成一用于检测屏幕压力的电容式传感器。
基于上述方案，本发明实施例提供一种触控显示面板，如图1所示，包括阵列基板、与阵列基板相对设置的对盒基板，以及设置在该阵列基板靠近对盒基板一侧的触控电极3和用于释放静电的抗静电层2。该抗静电层位于显示面板的屏幕1内，加载压力扫描信号后，能够与触控电极3构成电容式的压力传感器。当用户通过手指按压屏幕后，抗静电层2发生形变，改变与触控电极之间的电容大小，从而能够根据该电容变化量化出用户对屏幕施加的压力。由于抗静电层是现有图层，因此本发明的实施例并不会在原有触控显示面板的结构上制作新的电极图层，因而不会增加触控显示面板的厚度。
当然，在触控显示面板进入触控扫描阶段，触控电极开始加载触控扫描信号，为了保证触控扫描信号能够有效穿过抗静电层到达屏幕，抗静电层优选使用高阻材料制成，以使电阻率不小于一预设阈值，该预设阈值即为能够保证抗静电层信号通过率的合理数值。在实际应用中，抗静电层的整体阻值可以在108Ω至1010Ω之间，优选为108Ω。
进一步地，虽然抗静电层与触控电极可以组成一个电容，但显然电容高阻材料的一端阻值非常大，在充放电的时候由于其产生的电流非常小，影响了电容充放电的作用，造成Force Touch的检测不够灵敏。为避免上述现象发生，作为优选方案，本实施例还包括设置在对盒基板与抗静电层之间的黑矩阵，在抗静电层靠近触控电极的一侧还进一步设置有与该触控电极点连接的辅助电极。辅助电极的电阻率小于抗静电增，并设置于黑矩阵在抗静电层的投影区域内，从而避免遮挡显示区域。本实施例的抗静电层通过辅助电极可调整整体的阻值大小，从而在合理范围内，缩小与触控电极的阻值差距。
下面结合一个实现方式对本实施例的触控显示面板，进行详细介绍。
如图2所示，本实现方式的触控显示面板包括相对设置的对盒基板(图2液晶层上部基板)以及阵列基板(图2液晶层下部基板)。作为示例性介绍，在本实现方式中，触控显示面板的触控电极与公共电极复用，即阵列基板上的图层3即表示公共电极，又表示触控电极。
其中，在阵列基板上主要还包括像素电极P，栅线G。在对盒基板的衬底上主要包括：黑矩阵BM和抗静电层2。
具体地，抗静电层2上还进一步设置有辅助电极21(可以是ITO、金属等导电材料支撑)，该辅助电极21于黑矩阵BM在抗静电层2的投影区域内，且与抗静电层电连接。这里需要给予说明的，在压力扫描阶段，抗静电层2至少与触控电极3重合的部分起到电极作用，因此作为优选方案，布置的辅助电极21至少在抗静电层2与触控电极的重合区域上均匀分布，从而降低抗静电层2作为电极部分的阻值。
作为示例性介绍，参考图3所示，本实现方式的辅助电极可以为多个，包括与栅线同一延伸方向的第一辅助电极21A(即图3中的横向线条)，以及与数据同一延伸方向的第二辅助电极21B(即图3中的横向线条)。其中，为不改变抗静电层高阻的特性，第一辅助电极21A与第二辅助电极之间相互间隔21B。
或者参考图4所示，本实现方式的辅助电极包括呈井字型结构的第三辅助电极21C以及第四辅助电极21D。同理，为不改变抗静电层高阻的特性，第三辅助电极21C与第四辅助电极21D之间存在间隔，间隔长度为h。在具体实施时，可通过调整h的大小(如1.5μm至2.5μm)，使抗静电层2的整体阻值设置在一个合理范围内。
当然，需要给予说明的，图3和图4所示的辅助电极布置结构仅仅是一种可行的实现方式，在实际应用中，本领域技术人员可以根据抗静电层针对电阻率的需求，对辅助电极进行适当变化，如：各辅助电极之间可以相互连接，或者各辅助电极成不规律的分布结构，再或者不设置辅助电极。
以上是本实施例的触控显示面板介绍，可以知道，本发明将原先设置在触控显示面板的屏幕外侧的抗静电层，改为设置在屏幕内侧，作为电极使用，从而在原有触控显示面板的机构基础上，以较小改动实现了Force Touch功能。
此外，本发明的另一实施例还提供一种包括上述触控显示面板的触控显示装置，该触控显示装置在上述触控显示面板基础上进一步包括有驱动模块(如IC电路)。驱动模块可用于在触控显示装置处于压力扫描阶段向所述抗静电层加载压力扫描信号。
进一步地，本实施例的触控显示装置还包括检测模块和处理模块。
检测模块用于在压力扫描阶段检测抗静电层与触控电极之间形成的互电容的电容变化值；
处理模块用于根据检测模块检测的电容变化值，确定对应的压力值。
在实际应用中，当抗静电层加载压力扫描信号后，其与触控电极形成的电容进行充放电。当用户的手指按压显示面板后，由于抗静电层发生形变，使得电容充放电发生改变，本实施例检测模块可以根据电容充放电的变化进行确定电容值变化值。此外，本实施例还可以在处理模块设置一个电容充放电变化量的阈值，当变化大于这个阈值后，处理模块确定用户按压显示面板的意图，进而完成后续的压力操作。
此外，作为优选方式，若触控电极与公共电极复用，则本实施例的驱动模块还可以分时在触控电极上加载触控扫面信号和公共电极信号。即，当触控显示装置进入显示阶段时，驱动模块向所述触控电极，加载公共电极信号；当触控显示装置进入触控扫描阶段时，驱动模块向所述触控电极加载触控扫描信号。
下面结合一个实现方式，对本实施例的触控显示装置的结构进行详细介绍。
参考图5，本实现方式的触控显示装置，在图2所示的触控显示面板结构的基础上进一步包括：驱动模块4、检测模块5以及处理模块6。
其中，阵列基板设置有驱动模块4的输出端41、42。对盒基板上的抗静电层2通过导电胶TR与输出端41连接，从而在压力检测阶段，加载来自驱动模块4上的压力扫描信号。阵列基板上的触控电极3与输出端42连接，在触控扫描阶段，加载来自驱动模块4上触控扫描信号，并在显示阶段，加载来自驱动模块4上公共电极信号。
此外，本实现方式的阵列基板还设置有检测模块5的输入端51，该输入端51直接与触控电极3连接，且抗静电层2通过导电胶TR与触控电极3连接。在压力检测阶段，抗静电层2上加载压力检测信号，检测模块5能够检测抗静电层2与触控电极3之间的互电容的电容变化值，且处理模块6根据检测模块检测到的电容变化值，确定对应的压力值。
以上是本实现方式的触控显示装置，需要指出的是，图4所示的结构仅作为示例性介绍，作为其他可行方案，触控电极与公共电极也可以是两个不同的电极图层，且触控电极可以设置在阵列基板上，或者设置在对盒基板上位于抗静电层的下方。
此外，针对上述触控显示装置，本发明的另一实施例还提供一种驱动方法，该驱动方法可以应用于上述驱动模块，包括：
在触控扫描阶段，向触控电极加载触控扫描信号；
在压力检测阶段，向抗静电层加载压力扫描信号。
当然，作为优选方案，本发明的驱动方法可以适用于触控电极和公共电极复用的技术方案，因此还可以进一步包括：
在显示阶段向所述触控电极，加载公共电极信号；
在触控扫描阶段向所述触控电极加载触控扫描信号。
下面结合一个实现方式，对本实施例的驱动方法进行详细介绍。
如图6所示，本发明在原有显示阶段与触控扫描阶段分时驱动的基础上，添加了一个压力检测阶段(即一单位帧时间内，再使用一部分时间给压力检测阶段)。
在显示阶段，触控电极作为公共电极，接Vcom电位，用于控制液晶偏转。而抗静电层则用于释放屏幕外来的静电，为避免对公共电极产生干扰，在本实现方式中同样接Vcom电位。
在触控扫描阶段，触控电极接脉冲形式的触控扫描信号，用于检测用户在屏幕上的触控操作。而抗静电层则与显示阶段一样，还是用于释放屏幕外来的静电，但为保证触控扫描信号能够有效穿过抗静电层，抗静电层处于浮置(Floating)状态。当然，浮置(Floating)状态只是一种优选方式，在实际应用中，由于抗静电层总体阻值可以达到几兆欧的数量级，即便接Vcom电位，也不会对触控扫描信号的穿透性产生太大的影响。
在压力扫描阶段，触控电极与抗静电层形成电容式的压力传感器，抗静电层接入固定电位的压力扫描信号(如图6中的Vcom电位)，触控电极接脉冲信号(如图6中的触控扫描信号)，以使该电容结构在压力扫描阶段结构进行充放电。或者相反，抗静电层接入脉冲式的压力扫描信号，而触控电极接固定电位。当用户通过手指按压屏幕后，电容的充放电发生变化，进而判断电容的改变。
此外，在具体实施过程中，可以设置触控扫描阶段只占用单位时间帧的一小部分时间，如2ms左右，相对与一整帧的16.67ms，即便抗静电层在触控扫描阶段处于Floating状态，也不会对显示造成影响。
综上所述，本发明的触控显示装置结合本发明的驱动方法，可以使显示面板同时实现In Cell Touch和Force Touch两种功能。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种触控显示面板，包括阵列基板、与所述阵列基板相对设置的对盒基板，以及设置在所述阵列基板靠近对盒基板一侧的触控电极，其特征在于，所述触控显示面板还包括：
设置在所述触控显示面板内部的抗静电层，所述抗静电层位于所述对盒基板靠近触控电极的一侧，所述抗静电层在加载压力扫描信号后，能够与所述触控电极构成电容式的压力传感器。
2.根据权利要求1所述的触控显示面板，其特征在于，所述抗静电层的电阻率不小于预设阈值。
3.根据权利要求2所述的触控显示面板，其特征在于，还包括设置在所述对盒基板与抗静电层之间的黑矩阵，所述抗静电层靠近所述触控电极的一侧还设置有电阻率小于所述抗静电层的辅助电极；
其中，所述辅助电极设置于所述黑矩阵在抗静电层的投影区域内，且与所述抗静电层电连接。
4.根据权利要求3所述的触控显示面板，其特征在于，
所述触控显示面板还包括：数据线和栅线；
所述辅助电极包括：多个与栅线同一延伸方向的第一辅助电极，以及多个与数据线同一延伸方向的第二辅助电极，所述第一辅助电极与所述第二辅助电极相互间隔。
5.根据权利要求3所述的触控显示面板，其特征在于，
所述辅助电极包括：
第三辅助电极和第四辅助电极，所述第三辅助电极和第四辅助电极均呈井字型结构，且相互间隔，并均匀分布在所述抗静电层与所述触控电极区域重合的部分上。
6.一种触控显示装置，其特征在于，包括如权利要求1-5任一项所述的触控显示面板，其特征在于，所述显示装置还包括：
驱动模块，用于在所述触控显示装置的压力扫描阶段向所述抗静电层加载压力扫描信号。
7.根据权利要求6所述的触控显示装置，其特征在于，还包括：
检测模块，用于在压力扫描阶段检测所述抗静电层与所述触控电极之间形成的互电容的电容变化值；
处理模块，用于根据所述检测模块检测的电容变化值，确定对应的压力值。
8.根据权利要求7所述的触控显示装置，其特征在于，
所述驱动模块还用于在所述触控显示装置的显示阶段向所述触控电极加载公共电极信号，在所述触控显示装置的触控扫描阶段向所述触控电极加载触控扫描信号。
9.一种触控显示装置的驱动方法，应用于如权利要求6-8任一项所述的触控显示装置，其特征在于，所述驱动方法包括：
在压力检测阶段，向所述抗静电层加载压力扫描信号。
10.根据权利要求9所述的驱动方法，其特征在于，还包括：
在显示阶段向所述触控电极，加载公共电极信号；
在触控扫描阶段向所述触控电极加载触控扫描信号。
11.根据权利要求10所述的驱动方法，其特征在于，还包括：
在显示阶段向所述触控电极，向所述抗静电层加载公共电极信号；
其中，在触控检测阶段，所述抗静电层处于浮置状态。
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