CN106816448A - 触控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控显示装置及其驱动方法。其中，该触控显示装置包括：金属层和多组有机发光单元，每组有机发光单元包括多个有机发光单元，且所述每组有机发光单元中的有机发光单元共用一个阴极，所述阴极之间相互绝缘；其中，每个所述阴极与金属层构成一个电容式压力传感器。通过本发明，由于触控显示装置无需增加额外的检测机构，因此不存在较大的装配公差，能够提高触控显示装置对触控压力进行检测的准确性。

Description

触控显示装置及其驱动方法
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其是涉及一种触控显示装置及其驱动方法。
背景技术
与LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示器)相比，OLED(OrganicLight-Emitting Diode，有机发光二极管)具有低能耗、生产成本低、自发光、宽视角及响应速度快等优点。目前，在手机、平板电脑、PDA(Personal DigitalAssistant，个人数字助手，也称为掌上电脑)以及数码相机等显示领域，OLED已经开始取代传统的LCD，尤其是AMOLED(Active Matrix OLED，有源矩阵有机发光二极管)，已经成为当今平板显示器研究领域的热点之一，其中，像素驱动电路设计是AMOLED显示器的核心技术内容，具有重要的研究意义。
Force Touch(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业控制和医疗等领域。在苹果公司的带动下，许多厂商正在寻求合适的方案来实现Force Touch在显示领域尤其是手机或平板电脑领域实现压力感应，这可以使客户得到更好的人机交互体验。但是，目前的设计方案需要在显示装置增加额外的检测机构，而且由于装配公差较大，这种设计方案对压力的检测准确性造成较大的限制。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种无需增加额外的检测机构的触控显示装置和驱动方法，实现显示装置的Force Touch功能，由于触控显示装置无需增加额外的检测机构，因此不存在较大的装配公差，能够提高触控显示装置对触控压力进行检测的准确性。
为了达到上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种触控显示装置，包括：金属层和多组有机发光单元，每组有机发光单元包括多个有机发光单元，且所述每组有机发光单元中的有机发光单元共用一个阴极，所述阴极之间相互绝缘；其中，每个所述阴极与所述金属层构成一个电容式压力传感器。
优选地，包括显示区域和围绕所述显示区域的非显示区域；每个所述阴极均包括触控电极和用于传输电信号的信号引线，所述信号引线的一端与所述触控电极连接，所述信号引线的另一端延伸至所述非显示区域。
优选地，分别朝向所述非显示区域的四条边方向延伸的所述信号引线数量相等。
优选地，所述信号引线与所有所述触控电极同层形成。
优选地，所述金属层包括所述触控显示装置的中框上的金属板；所述金属层设置在所述阴极背向所述有机发光单元的方向，且所述金属层与所述阴极之间设置有用于封装所述有机发光单元的封装层和预定高度的空隙。
优选地，所述阴极的材料包括金属。
优选地，触控显示装置还包括：驱动模块，用于在压力扫描阶段，向每个所述阴极加载压力扫描信号；检测模块，用于在所述压力扫描阶段，检测每个所述阴极与所述金属层之间形成电容的电容变化数据；处理模块，用于根据所述电容变化数据和预置的电容变化数据与压力值之间的对应关系，确定对应的压力值。
优选地，所述驱动模块，还用于在显示阶段，向每个所述阴极加载公共信号。
根据本发明的另一方面，提供了一种触控显示装置的驱动方法，应用于上述触控显示装置，包括：在显示阶段，向每个所述阴极加载公共信号；在压力扫描阶段，向每个所述阴极加载压力扫描信号；在所述压力扫描阶段，检测每个所述阴极与所述金属层之间形成电容的电容变化数据；根据所述电容变化数据和预置的电容变化数据与压力值之间的对应关系，确定对应的压力值。
优选地，所述电容变化数据包括：处于充电状态的所述电容达到预定电压值需要的充电时间；所述对应关系包括：第一对应关系，所述第一对应关系为所述充电时间与压力值之间的对应关系；确定所述对应的压力值的步骤包括：根据所述充电时间和所述第一对应关系，确定对应于所述充电时间的压力值。
优选地，所述电容变化数据包括：处于充电状态的所述电容在预定充电时间结束时达到的电压值；所述对应关系包括：第二对应关系，所述第二对应关系为所述电压值与压力值之间的对应关系；确定所述对应的压力值的步骤包括：根据所述电压值和所述第二对应关系，确定对应于所述电压值的压力值。
与现有技术相比，本发明所述的触控显示装置及其驱动方法，通过将触控显示装置内部的有机发光单元分成多组，每组有机发光单元共用一个阴极，阴极之间相互绝缘，使每个阴极与显示装置内部的金属层形成电容式压力传感器，采用这种触控显示装置可以将Force Touch装置与显示装置进行整合，降低制造成本，而且无需增加额外的检测机构，因此不存在较大的装配公差，能够提高触控显示装置的准确性。
附图说明
图1是根据现有技术的智能手机中显示装置的结构示意图；
图2是根据本发明实施例的触控显示装置的结构示意图；
图3是根据本发明实施例的阴极的形状示意图；
图4是根据本发明实施例的像素电路示意图；
图5是根据本发明实施例的驱动信号时序示意图；
图6是根据本发明实施例的触控显示装置的驱动方法流程图；
图7A是根据本发明实施例的以方式一确定压力感应值的示意图；
图7B是根据本发明实施例的以方式二确定压力感应值的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
目前，大多数智能手机、PAD或数码相机等使用OLED显示屏用于进行界面显示，尤其是很多智能手机使用AMOLED显示屏(这些设备都具有画面显示功能，以下称这些设备为显示装置)。以使用AMOLED显示屏的智能手机为例，对显示装置的结构进行简要介绍：
请参考图1，图1是根据现有技术的智能手机中显示装置的结构示意图，从图1中可以看出，显示装置中有机发光单元的阴极是一个完整的平面结构，其和有机发光单元的阳极对应设置，这种结构无法感应到用户在触摸屏上(即图1中背板玻璃的下表面)施加的触控压力。
可以看出，现有显示装置中有机发光单元的阴极是一个完整的平面结构，其并未得到有效利用而导致现有技术只能在显示装置的中框位置增加设置一个Force Touch检测装置，才可以实现对触控压力进行检测的目的。
基于上述缺陷，本发明实施例提供了一种触控显示装置。该装置包括：金属层和多组有机发光单元，每组有机发光单元包括多个有机发光单元，且所述每组有机发光单元中的有机发光单元共用一个阴极，所述阴极之间相互绝缘；其中，每个所述阴极与金属层构成一个电容式压力传感器。
在实际应用中，所述有机发光单元可以是有机发光二极管，对应于图1所示的显示装置，相当于将图1中的有机发光二极管分为多组，每组有机发光二极管中的有机发光二极管共用一个阴极，所述阴极之间相互绝缘。
由于现有的阴极(也可称为阴极层)是一个整个的平面结构，并未得到有效利用，因此本发明实施例采用在形成阴极层的时候形成多个相互绝缘的阴极(也可以称为小阴极)，每个阴极与触控显示装置中预置的金属层形成一个电容结构，当电容结构的两板间距离由于受到触控操作的压力而变小时，电容值变大，如果压力较小，则电容值变大的幅度也较小，如果压力较大，则电容值变大的幅度也较大，基于这种检测原理可以实现对触控压力的大小进行检测，采用这种触控显示装置可以将Force Touch装置与显示装置进行整合，而无需改动现有的显示装置的结构设计，降低制造成本，而且无需增加额外的检测机构，因此不存在较大的装配公差，能够提高触控显示装置的准确性。
作为一个优选实施例方式，所述金属层可以是所述触控显示装置的中框上的金属板，所述金属层设置在所述阴极背向所述有机发光单元的方向，且所述金属层与所述阴极之间设置有用于封装所述有机发光单元的封装层和预定高度的空隙，为便于理解，请参考图2(图2是根据本发明实施例的触控显示装置的结构示意图)，如图2所示，该触控显示装置使用有机发光二极管作为所述有机发光单元，有机发光二极管的阴极上设置有封装盖板1，封装盖板1与金属板2之间预留有一定高度的空隙3，四个阴极4与金属板2(即所述金属层)形成四个电容结构C1、C2、C3、C4，四个电容结构可以等同于四压力感应器(四个Sensor)，当然，图2只是示例性描述了电容结构，而对电容结构的个数(对应所述阴极的个数)并不作出限定，实际应用中，设计多少个阴极需要根据实际的触控灵敏度的需求而定。
也就是说，通过阴极复用的方式，将现有阴极层分割成很多块小阴极(即所述阴极)，每一块小阴极作为压力感应传感器(Sensor)，该压力感应Sensor与手机等显示装置的中框的金属板形成电容，当手指按压到屏幕表面(图2中的背板侧的表面)时，通过压力感应Sensor与手机中框的金属板形成的电容数据变化来感知手指的按压力度，进而实现压力感应检测，这种方式将压力传感技术应用到显示装置内部，从而提高了产品附加值。
另外，由于多个阴极构成的多个压力感应Sensor布满整个显示区域，因此不存在Force Touch的检测盲点，并且利用电容值的变化来实现Force Touch功能，可以检测对电容的充电时间来区分手指的压力，或者通过检测一定时间T内对电容充的电量不同来确认手指的力度，可以获得连续平滑的压力感觉用户体验。
在本发明实施例中，触控显示装置包括显示区域和围绕所述显示区域的非显示区域。由于上述电容结构工作状态中，需要对电容结构的至少一个极板进行充电，因此，需要为至少一个极板设置用于接受电信号输入的充电连接端，基于此，提供一个优选示例，每个所述阴极均包括触控电极和用于传输电信号的信号引线，所述信号引线的一端与所述触控电极连接，所述信号引线的另一端延伸至所述非显示区域。
当然，这是以引线的方式对触控电极进行供电，而且所述信号引线与所述触控电极可以同层形成，而实际应用中还可以采用其它的方式，例如，可以设置过孔在不同层对所述触控电极进行连接并充电。
为便于理解，请参考图3(图3是根据本发明实施例的阴极的形状示意图)，采用这种基于信号引线为电容供电方式，可以只使用一张掩膜(MASK)即可完成整个图案(Pattern)设计。
进一步地，基于信号引线为电容供电的方式，提供一个优选示例，即分别朝向所述非显示区域的四条边方向延伸的所述信号引线数量相等，这样的设计方式是有优势的，例如，所有信号引线可以均匀分布，可以避免部分引线过于集中导致增加工艺难度，更加明显的效果是：由于阴极的个数(也即触控极板的个数)很多，信号引线虽然宽度不大但也是具有一定宽度的，对于靠近边缘的触控电极来说，所有内部位置的触控电极阴极的信号引线都需要经过，很多条信号引线必然会占用一定面积的区域，导致靠近边缘的触控电极的面积过小，最终导致形成的多个电容极板面积不相等，电容充电控制方面的难度会增加。
实际应用中，所述阴极的材料包括ITO电极或金属，本发明实施例中，所述阴极的材料包括金属，而基于底发光原理的AMOLED显示屏中的阴极(层)是金属，因此本发明实施例可以较优地适用于包含AMOLED显示屏的显示装置，当然并不排除其他类型的显示屏。
以上描述了触控显示装置中用于检测触控压力的压力感应电容结构，以下结合图4和图5对上述触控显示装置的其功能进行说明。所述触控显示装置同时包括了显示功能和Force Touch功能，相应地对于工作信号来说，则包括了两个工作阶段，即显示阶段和压力扫描阶段。
对于显示阶段，如图4所示(图4是根据本发明实施例的像素电路示意图)，T1～T3为开关TFT(Switching TFT)，DT为数据信号，GT，EM均为扫描信号，控制TFT开关导通或断开。由于显示阶段与传统设计并不太大差别，在此不再做过多介绍。
对于压力扫描阶段，图5是根据本发明实施例的驱动信号时序示意图，如图5所示，P1-P4阶段为显示阶段，显示阶段结束后进入压力感应阶段，此阶段对所述阴极(Sensor)输入方波信号，通过检测Sensor与中框电容的电容变化数据检测触控压力的大小，另外从图5中可以看到，EM信号处于低电平，此时图4中的T3为关闭状态，AMOLED不发光，这样可以消除该阶段压力检测过程中对显示造成的影响。
基于两个不同的工作阶段，上述触控显示装置包括的功能模块具体可以包括：驱动模块，用于在压力扫描阶段，向每个所述阴极加载压力扫描信号(图4中的VSS和图5中VSS在压力扫描阶段的信号时序)；检测模块，用于在所述压力扫描阶段，检测每个所述阴极与所述金属层之间形成电容的电容变化数据；处理模块，用于根据所述电容变化数据和预置的电容变化数据与压力值之间的对应关系，确定对应的压力值。而且，所述驱动模块还可以用于在显示阶段，向每个所述阴极加载公共信号(和图5中的VSS在显示阶段的信号时序)。
本发明实施例提供了一种触控显示装置的驱动方法，该方法可以应用于上述触控显示装置。图6是根据本发明实施例的触控显示装置的驱动方法流程图，如图6所示，该流程包括以下步骤(步骤S602-步骤S608)：
步骤S602、在显示阶段，向每个所述阴极加载公共信号；
步骤S604、在压力扫描阶段，向每个所述阴极加载压力扫描信号；
步骤S606、在所述压力扫描阶段，检测每个所述阴极与所述金属层之间形成电容的电容变化数据；
步骤S608、根据所述电容变化数据和预置的电容变化数据与压力值之间的对应关系，确定对应的压力值。
对于步骤S608的实现方式，本发明实施例中，可以根据所述电容变化数据的内容不同采用以下两种不同的方式：
方式一，所述电容变化数据包括处于充电状态的所述电容达到预定电压值需要的充电时间，所述对应关系包括第一对应关系，其中，所述第一对应关系为所述充电时间与压力值之间的对应关系。这种情况下，确定所述对应的压力值的时，可以根据所述充电时间和所述第一对应关系，确定对应于所述充电时间的压力值。
具体来讲，图7A是根据本发明实施例的以方式一确定压力感应值的示意图，参照图7A，该方式一中，设定固定标准电压值(即电压固定)，根据充电时间的长短来判定触控压力的大小，如手指压力小时，中框上的金属板与阴极之间的电容值增大的幅度较小，需要较短的时间(图7A中的T2)就可以充电完成，当手指压力增大时，中框上的金属板与阴极之间的电容值增大的幅度较大，需要较长的时间(图7A中的T1)才可以给电容充到固定的电压值。简单来说，充电时间越长触控压力越大，充电时间越短触控压力越小。
方式二，所述电容变化数据包括处于充电状态的所述电容在预定充电时间结束时达到的电压值，所述对应关系包括第二对应关系，其中，所述第二对应关系为所述电压值与压力值之间的对应关系。这种情况下，确定所述对应的压力值时，可以根据所述电压值和所述第二对应关系，确定对应于所述电压值的压力值。
具体来讲，图7B是根据本发明实施例的以方式二确定压力感应值的示意图，参照图7A，该方式二中，设定固定的充电时间(即充电时间固定)，根据对电容充电电压的大小来判定触控压力的大小，触控压力较小时，电容饱和值越小，可以在固定的时间内对电容进行充电就能够使两极板之间的电压达到V2，触控压力较大时，电容的饱和值变大，在固定的时间内只可以充电到V1，简单来说，根据单位时间内充电能够达到电容的电压值的不同，就可以区分出不同的触控压力，对力度的区分度大大的增加。
另外，由于这两种方式在得到z轴方向的压力感应的同时，可以通过受到压力的阴极(Sensor)所在的位置返回(x，y)轴的坐标，从而实现触摸功能；当然触摸功能还可以通过ON CELL(将触摸屏嵌入到显示屏的彩色滤光片基板和偏光片之间)，OGS(在保护玻璃上直接形成ITO导电膜及传感器)等方式实现，这里不再赘述。
本发明实施例，通过对配置有AMOLED等显示显示装置内部的阴极进行分割复用，能够使复用后的每一个小块阴极能够与显示装置内部的金属板形成电容式压力传感器，采用这种设计方式可以将Force Touch功能整合到AMOLED等显示装置的模组内部，而无需改动显示装置的机构设计，因此不存在装配问题，能够提高显示装置通过其集成的Force Touch功能对触控压力进行检测的准确性。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种触控显示装置，其特征在于，包括：
金属层和多组有机发光单元，每组有机发光单元包括多个有机发光单元，且所述每组有机发光单元中的有机发光单元共用一个阴极，所述阴极之间相互绝缘；其中，
每个所述阴极与所述金属层构成一个电容式压力传感器。
2.根据权利要求1所述的触控显示装置，其特征在于，包括显示区域和围绕所述显示区域的非显示区域；
每个所述阴极均包括触控电极和用于传输电信号的信号引线，所述信号引线的一端与所述触控电极连接，所述信号引线的另一端延伸至所述非显示区域。
3.根据权利要求2所述的触控显示装置，其特征在于，分别朝向所述非显示区域的四条边方向延伸的所述信号引线数量相等。
4.根据权利要求2所述的触控显示装置，其特征在于，所述信号引线与所述触控电极同层形成。
5.根据权利要求1所述的触控显示装置，其特征在于，所述金属层包括所述触控显示装置的中框上的金属板；
所述金属层设置在所述阴极背向所述有机发光单元的方向，且所述金属层与所述阴极之间设置有用于封装所述有机发光单元的封装层和预定高度的空隙。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的触控显示装置，其特征在于，所述阴极的材料包括金属。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的触控显示装置，其特征在于，还包括：
驱动模块，用于在压力扫描阶段，向每个所述阴极加载压力扫描信号；
检测模块，用于在所述压力扫描阶段，检测每个所述阴极与所述金属层之间形成电容的电容变化数据；
处理模块，用于根据所述电容变化数据和预置的电容变化数据与压力值之间的对应关系，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，还用于在显示阶段，向每个所述阴极加载公共信号。
9.一种触控显示装置的驱动方法，应用于权利要求1至8中任一项所述的触控显示装置，其特征在于，包括：
在显示阶段，向每个所述阴极加载公共信号；
在压力扫描阶段，向每个所述阴极加载压力扫描信号；
在所述压力扫描阶段，检测每个所述阴极与所述金属层之间形成电容的电容变化数据；
根据所述电容变化数据和预置的电容变化数据与压力值之间的对应关系，确定对应的压力值。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：
所述电容变化数据包括：处于充电状态的所述电容达到预定电压值需要的充电时间；所述对应关系包括：第一对应关系，所述第一对应关系为所述充电时间与压力值之间的对应关系；
确定所述对应的压力值的步骤包括：
根据所述充电时间和所述第一对应关系，确定对应于所述充电时间的压力值。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：
所述电容变化数据包括：处于充电状态的所述电容在预定充电时间结束时达到的电压值；所述对应关系包括：第二对应关系，所述第二对应关系为所述电压值与压力值之间的对应关系；
确定所述对应的压力值的步骤包括：
根据所述电压值和所述第二对应关系，确定对应于所述电压值的压力值。
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