CN109388263B - 触控显示装置 - Google Patents

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Abstract

一种触控显示装置,包括第一基板及与第一基板相对设置的第二基板，所述第一基板上设置有间隔排布的多个第一电极,所述第二基板上设置有间隔排布的多个第二电极；所述触控显示装置具有两种触控感测模式：互容模式和自容模式；当所述触控显示装置为互容模式时,由第一电极与第二电极共同实现互容式感测；当所述触控显示装置为自容模式时,由第一电极实现单层自容式感测。本发明的触控显示装置可以根据使用方式切换为互容模式或者自容模式，能兼具悬浮操作及触摸操作功能的同时，还能够达到省电的效果。

Description

触控显示装置
技术领域
本发明涉及一种显示装置，尤其涉及一种具有触控功能的显示装置。
背景技术
随着科技的不断发展，触控显示面板已经越来越广泛地被应用在各种电子产品用途，并依不同的感测技术的原理差异，而有电阻式、电容式、光学式等技术的应用与发展。In-cell触控显示技术是一种内嵌式触控面板技术，使将触控传感器整合在TFT-LCD(薄膜晶体管-液晶显示器)显示面板中。
现有的In-cell触控面板只能进行单一的互容式的感测或者单一的自容式的感测，自容式的感测形成的感应电场较大，因此较有利于悬浮感测，然而在高频率的触控操作中，需要较同频率的互容式感测更多的信号处理器，导致功耗高，无法兼具省电的功能。
发明内容
鉴于此，有必要提供一种性能更加优越的触控显示装置。
一种触控显示装置,包括第一基板及与第一基板相对设置的第二基板，
所述第一基板上设置有间隔排布的多个第一电极,所述第二基板上设置有间隔排布的多个第二电极；
所述触控显示装置具有两种触控感测模式：互容模式和自容模式；
当所述触控显示装置为互容模式时,由第一电极与第二电极共同实现互容式感测；
当所述触控显示装置为自容模式时,由第一电极实现单层自容式感测。
相较于现有技术，本发明的触控显示装置可以根据使用方式切换为互容模式或者自容模式的感测模式，能兼具悬浮操作及触摸操作功能的同时，还能够达到省电的效果。
附图说明
图1是本发明第一实施例的触控显示装置的平面示意图。
图2是图1沿II-II线的局部剖面示意图。
图3是本发明第一实施例的第一电极的平面布局示意图。
图4是本发明第一实施例的第二电极的平面布局示意图。
图5是本发明另一实施例的第二电极的平面布局示意图。
图6是本发明第一实施例的触控显示装置在互容模式下触控显示装置的互容驱动时序表。
图7是本发明第一实施例的触控显示装置在自容模式下触控显示装置的第一自容驱动时序表。
图8是本发明第二实施例的触控显示装置在自容模式下触控显示装置的第二自容驱动时序表。
主要元件符号说明
Figure BDA0001370995560000021
Figure BDA0001370995560000031
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
附图中示出了本发明的实施例，本发明可以通过多种不同形式实现，而并不应解释为仅局限于这里所阐述的实施例。相反，提供这些实施例是为了使本发明更为全面和完整的公开，并使本领域的技术人员更充分地了解本发明的范围。为了清晰可见，在图中，层和区域的尺寸被放大了。
本实施例以整合触控感测功能的液晶显示装置为例进行说明，但是，并不仅限于液晶显示装置，在其他的实施例中，本发明的触控感测器可以为适用于本技术方案的其他类型的显示装置。具体地，以下将以整合有触控感测功能的液晶显示装置为例说明本发明的触控显示装置的具体实施例。
请同时参考图1、图2，图1是本发明第一实施例的触控显示装置的平面示意图，图2是图1沿II-II线的局部剖面示意图。本发明第一实施例的触控显示装置100用于显示图像以及感测触模操作。如图2所示，所述触控显示装置100包括第一基板1及与第一基板1相对设置的第二基板2。所述第一基板1与第二基板2之间设置有一液晶层3。所述第一基板1靠近液晶层3的一侧上设置有相互独立(相互间隔设置)的多个第一电极4，所述第二基板2远离液晶层3的一侧上设置有相互独立(相互间隔设置)的多个第二电极5。一上偏光片6设置于第二电极5远离第二基板2的一侧，一下偏光片7设置于第一基板1远离液晶层3的一侧。
请参考图3，图3是本发明第一实施例的第一电极平面布局示意图。在本实施例中，第一基板1为TFT(薄膜晶体管)阵列基板，其包括多个TFT(图未示)。所述多个第一电极4复用为该触控显示装置100的公共电极、互容式触控电极以及单层自容式触控电极。作为公共电极时，所述多个第一电极4与该触控显示装置100的像素电极(图未示)配合以显示一图像信息。具体地，所述多个第一电极4与多个像素电极产生电场，使得液晶层3的液晶分子(图未示)偏转对应角度，从而显示图像。本实施例中，所述多个第一电极4在第一基板1上呈矩阵排列，该矩阵包括沿第一方向(图3所示的X方向)的多个行排和沿第二方向(图3所示的Y方向)的多个列排。在其他实施例中，所述多个第一电极4亦可为非矩阵排列。所述每一个第一电极4的形状可以为矩形块状，比如长和宽均为3-6mm的矩形块状，但不限于此，在其他实施例中，所述多个第一电极4的形状可以为其他形状，比如菱形、圆形等。所述触控显示装置100还包括一驱动IC 8，每一第一电极4通过一第一导线9与该驱动IC 8连接。本实施例中，驱动IC 8为触摸和显示驱动整合IC(TDDI-IC),既可进行触控驱动，又可进行显示驱动。在其它实施例中，该驱动IC 8仅为触控驱动IC，该触控显示装置的显示功能另有一显示驱动IC进行驱动。
所述多个第一电极4的材料可选自金属、氧化铟锡(ITO)、氧化锌(ZnO)、聚(3，4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(Poly(3，4-ethylenedioxythiophene)，PEDOT)、碳纳米管(Carbon Nanotube，CNT)、银纳米线(Ag nano wire，ANW)以及石墨烯(graphene)中的一种，但不以此为限。其中,当所述多个第一电极4为不透光材料时,所述多个第一电极4可以为网状结构,以允许光线透过,不影响显示功能，但不限于此，在其他实施例中，所述多个第一电极4设计成其他允许光线透过的图案。
请参考图4，图4是本发明第一实施例的第二电极平面布局示意图。第二基板2为彩色滤光片基板(也称为对向基板)。每一第二电极5为长条状，在第二基板2上沿第一方向(图4所示为X方向)延伸，且所述多个第二电极5在第二基板2上呈一预定距离沿一第二方向(图4所示Y方向)排列设置。每一第二电极5通过一第二导线10连接至一柔性电路板11，通过该柔性电路板11传递信号。本实施例中，每一第二电极5与沿第一方向的一行排的第一电极4对应设置。
在其他实施例中，所述多个第二电极5在第二基板2可以沿其他方向排列设置，如图5，图5是本发明另一实施例的第二电极平面布局示意图，所述多个第二电极5在第二基板2可以沿第二方向(图5所示为Y方向)延伸,且所述多个第二电极5在第二基板2呈一预定距离沿一第一方向(图5所示X方向)排列设置。每一第二电极5通过一第二导线10连接至一柔性电路板11，通过该柔性电路板11传递信号。
所述多个第二电极5的材料可选自金属、氧化铟锡(ITO)、氧化锌(ZnO)、聚(3，4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(Poly(3，4-ethylenedioxythiophene)，PEDOT)、碳纳米管(Carbon Nanotube，CNT)、银纳米线(Ag nano wire，ANW)以及石墨烯(graphene)中的一种，但不以此为限。其中,当所述多个第二电极5为不透光材料时,所述多个第二电极5可以为网状结构,以允许光线透过,不影响显示功能，但不限于此，在其他实施例中，所述多个第二电极5设计成其他允许光线透过的图案。
所述触控显示装置100的触控感测功能包括自容模式和互容模式。当触控显示装置100为自容模式时，由第一电极4实现单层自容式感测。具体地，由驱动IC 8向每一个第一电极4发送一触控驱动信号，此时，第二电极5为悬浮状(floating)，不接收电信号，不会屏蔽第一电极4的电信号，从而不会影响触控效果；由第一电极4完成感测信号的发送与接收。当手指或导电体接触到触控显示装置100的触摸屏时，会改变第一电极4与一接地端的电容，可根据电容量的变化计算出该手指或导电体的触摸位置(图未示)。
当触控显示装置100为互容模式时，由所述多个第一电极4与所述多个第二电极5共同实现互容式感测。具体地，由驱动IC 8依序提供触控驱动信号至第一电极4，第二电极5则与第一电极4进行感应并产生感测信号，并通过柔性电路板11将感测信号回传至驱动IC8。当手指或导电体接触到触控显示装置100的触摸屏时，会改变所述第一电极4与所述第二电极5之间的电容，触控显示装置100根据电容量变化，可计算出该手指或导电体的触摸位置。
优选地，触控显示装置100可以根据使用需要在自容模式触控感测与互容模式触控感测之间切换。由驱动IC 8控制自容模式触控感测与互容模式触控感测之间的切换。所述驱动IC 8包括多个用于处理信号的类比数位转换器(图未示)。在相同的触控频率下，互容模式使用的类比数位转换器较自容模式使用的类比数位转换器数量更少，因此功耗会更低。由于自容模式产生的感应电场较大，在相同的触控操作下，自容模式产生的电容变化量大于互容模式产生的变化量，而电容变化量会随着手指与触控显示装置100的接触面(图未示)的距离的增加而减少，因此，在自容模式下，产生的感应电场较大，更有利于悬浮感测(比如手指与触控显示装置100的接触面之间具有一定的距离)。故当触控显示装置100的触控使用频率较低时(如阅读模式)，可以将触控显示装置100切换为自容模式，达到兼具触摸感测和悬浮感测的功能，此时，驱动IC 8中与互容模式相关的部分处于睡眠状态。当触控显示装置100的触摸使用频率较高时，则可以将触控显示装置100切换为互容模式，此时，驱动IC 8与自容模式相关的部分则处于睡眠状态，达到节省功耗的目的。此外，本发明的触控显示装置与现有的触控显示装置相比，无需额外增加制造工序，不会造成制造成本的增加。
在本实施例中，当触控显示装置100为互容模式时，所述触控显示装置100的驱动IC 8通过分时驱动控制触控显示装置100的互容触控、显示功能。具体地，所述多个第一电极4包括作为公共电极的第一状态和作为触控电极的第二状态，当驱动IC向第一电极4输入显示驱动信号时，所述第一电极4作为公共电极(第一状态)；当驱动IC向第一电极4输入触控驱动信号时，所述第一电极4作为互容式触控电极(第二状态)与第二电极5配合感测触控操作。
请参考图6，图6为本发明第一实施例的触控显示装置100在互容模式下所述多个第一电极4的互容驱动时序表。其中，41～4n表示第一基板1上的多个第一电极4。当触控显示装置100处于互容模式时，驱动IC 8控制所述多个第一电极4依照所述互容驱动时序表进行工作。所述互容驱动时序包括多个驱动周期T1，每一驱动周期T1为每一第一电极4(41/42…4n)对应的触控显示区域加载一帧画面信息的时间，该驱动周期T1的时长为1H。在本实施例中，1H＝16.667ms。在本实施例中，每一个驱动周期T1包括两个第一时段T11(显示时段)和一个第二时段T12(触控时段)，该第二时段T12位于两个第一时段T11之间。在其他实施例中，每一驱动周期T1可包括多个第一时段T11和多个第二时段T12(图未示)，优选地，每一第一时段T11与第二时段T12交替设置。在第一时段T11，所述第一电极4处于显示阶段(第一状态)，驱动IC 8发送一显示驱动信号给第一电极4，第一电极4作为公共电极配合触控显示装置100的像素电极进行画面显示；在第二时段T12，所述第一电极4处于触控阶段(第二状态)，驱动IC 8发送一触控驱动信号给第一电极4，此时，第二电极5与第一电极4进行感应并产生感测信号，感测信号通过柔性电路板11传递到驱动IC 8由驱动IC 8进行处理。在本实施例中，每一个水平驱动周期T1中，所述多个第一电极4所对应的第二时段T12均不重叠，因此，在第二电极5产生感测信号后，可以根据感测信号产生的时序来判断发生触控操作的位置。
在本实施例中，当触控显示装置100为自容模式时，驱动IC 8通过分时驱动控制触控显示装置100的自容触控、显示功能。具体地，所述多个第一电极4具有作为公共电极的第一状态和作为触控电极的第二状态，当驱动IC 8向第一电极4输入显示驱动信号时，所述第一电极4作为公共电极(第一状态)，驱动IC 8发送一显示驱动信号给第一电极4，第一电极4作为公共电极配合触控显示装置100的像素电极进行画面显示；当驱动IC 8向第一电极4输入触控驱动信号时，所述第一电极4作为自容触控电极(第二状态)感测触控操作。
请参考图7，图7为本发明第一实施例的触控显示装置100在自容模式下所述多个第一电极4的第一自容驱动时序表。其中，41～4n表示第一基板1上的多个第一电极4。当触控显示装置100处于自容模式时，驱动IC 8控制所述多个第一电极4依照所述第一自容驱动时序表进行工作。所述互容模式下的驱动时序包括多个驱动周期T2，驱动周期T2为每一第一电极4(41/42…4n)对应的触控显示区域加载一帧画面信息的时间,该驱动周期T2的时长为1H。在本实施例中，1H＝16.667ms。具体地，如图7，每一个水平驱动周期T2包括第一时段T21(显示时段)和第二时段T22(触控时段)；在第一时段T21，所述第一电极4处于显示阶段(第一状态)，驱动IC 8发送一显示驱动信号给第一电极4，第一电极4作为公共电极配合触控显示装置100的像素电极进行画面显示。在第二时段T22，所述第一电极4处于触控阶段(第二状态)，驱动IC 8发送一触控驱动信号给第一电极4，此时，驱动IC 8驱动第一电极4发送感测信号并将感测信号传回驱动IC 8进行处理。由于每一第一电极4均相互独立发送并接受感测信号，因此并不需要错开不同第一电极4产生自容驱动信号的时间。在本实施例中，每一第一电极4的处于第二时段T22的时间可以重叠，无需错开，但不限于此；在其他实施例中，每一第一电极4的处于第二时段T22的时间可以不重叠，每一第一电极4的处于第二时段T22的时间可以错开；在另一些实施例中，所述多个第一电极4'处于第二时段T22的时间可以部分重叠，此时有部分的第二时段T22的时间重叠，而另一部分的第二时段T22不重叠。在本实施例中，所述驱动IC 8的驱动方式采用垂直分时法(V blanking Timing)，所述垂直分时法中一个驱动周期T2内仅包含一个第二时段T22。在本实施例中，在每一驱动周期T2包括一个第一时段T21和一个第二时段T22，第一电极4'先作为公共电极(处于第一时段T21)，驱动触控显示装置100进行显示，完成每一帧画面的至少50％时，才转换为自容电极(处于第二时段T22)，在该一帧画面中剩下的时间内执行自容触控。
请参考图8，图8为本发明第二实施例的触控显示装置100在自容模式下所述多个第一电极4的第二自容驱动时序表。其中，41～4n表示第一基板1上的多个第一电极4。当触控显示装置100处于互容模式时，驱动IC 8控制所述多个第一电极4依照所述第二互容驱动时序表进行工作。该第二自容驱动时序包括多个驱动周期T3，驱动周期T3为每一第一电极4对应的触控显示区域加载一帧画面信息的时间，该水平驱动周期T的时长为1H。在本实施例中，1H＝16.667ms。具体地，如图8，每一个驱动周期T3包括第一时段T31(显示时段)和第二时段T32(触控时段)；在第一时段T31，所述第一电极4处于显示阶段(第一状态)，驱动IC 8发送一驱动显示信号给第一电极4，第一电极4作为公共电极配合触控显示装置100的像素电极进行画面显示；在第二时段T32，所述第一电极4处于触控阶段(第二状态)，驱动IC 8产生一触控驱动信号给第一电极4。此时，驱动IC 8驱动第一电极4发送感测信号并将感测信号传回驱动IC 8进行处理。在本实施例中，所述驱动IC 8的驱动方式采用水平驱动法(LongHblanking Timing)，所述水平驱动法中一个驱动周期T3包括至少二个第二时段T32。在本实施例中，一个水平驱动周期T3包括多个第一时段T31和多个第二时段T32。优选地，在每一个水平驱动周期T3中的第一时段T31与第二时段T32为交替设置，每一第一时段T31与每一第二时段T32所需要的时间相同,但不限于此。在其他实施例中，每一第一时段T31与每一第二时段T32所需要的时间可以不同。在本实施例中，所述第一电极先作为公共电极，驱动触控显示装置100进行显示，完成每一帧画面的一部分后(第一个T31)，再转换为自容触控电极，在该一帧画面的下一部分接着执行自容触控(第一个T32)；当完成第一个T31和第一个T32，再依次进入第二个T31和第二个T32，以此循环至完成该一帧画面的水平驱动周期T。相较于第一自容驱动时序表，每一水平驱动周期T3内具有多个间隔排布的第一时段T31和第二时段T32，可以更进一步地提高感测精确度。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种触控显示装置,其包括第一基板及与第一基板相对设置的第二基板，其特征在于：所述第一基板为薄膜晶体管阵列基板，所述第二基板为彩色滤光片基板，所述第一基板上设置有间隔排布的多个第一电极，所述第二基板上设置有间隔排布的多个第二电极；
所述触控显示装置具有两种触控感测模式：互容模式和自容模式；
所述触控显示装置还包括驱动IC；
所述第一电极复用为该触控显示装置用于显示功能的公共电极、互容式触控电极以及单层自容式触控电极；
当所述触控显示装置为所述互容模式时，所述驱动IC依据控制时序分时驱动控制所述第一电极处于显示阶段、互容触控阶段，所述第一电极包括作为公共电极的第一状态和作为互容式触控电极的第二状态，当所述驱动IC向所述第一电极输入显示驱动信号时，所述第一电极作为公共电极以使所述触控显示装置实现显示功能，当所述驱动IC向所述第一电极输入触控驱动信号时，所述第一电极作为互容式触控电极与所述第二电极共同实现互容式感测；
当所述触控显示装置为所述自容模式时，所述驱动IC依据控制时序分时驱动控制所述第一电极处于显示阶段、自容触控阶段，所述第一电极包括作为所述公共电极的第一状态和作为所述自容式触控电极的第二状态，当所述驱动IC向所述第一电极输入显示驱动信号时，所述第一电极作为公共电极以使所述触控显示装置实现显示功能，当所述驱动IC向所述第一电极输入触控驱动信号时，所述第一电极作为自容触控电极实现单层自容式感测。
2.如权利要求1所述的触控显示装置，其特征在于：所述第一基板与所述第二基板之间设置有液晶层。
3.如权利要求1所述的触控显示装置，其特征在于：所述多个第一电极为矩阵排布的多个块状电极。
4.如权利要求1所述的触控显示装置，其特征在于：所述多个第二电极为相互平行的多个条状电极。
5.如权利要求1所述的触控显示装置，其特征在于：所述控制时序包括多个驱动周期，每一所述驱动周期为每一所述第一电极加载一帧画面信息的时间；每一所述驱动周期包括至少一个第一时段和至少一个第二时段，在所述第一时段时，所述驱动IC向对应的所述第一电极发送一显示驱动信号；在所述第二时段时，所述驱动IC向对应的所述第一电极发送一触控驱动信号。
6.如权利要求5所述的触控显示装置，其特征在于：所述自容模式和所述互容模式通过所述驱动IC进行切换，当所述触控显示装置为所述自容模式时，所述驱动IC驱动所述第一电极发送一感测信号并控制所述第一电极将接收到的所述感测信号传回至所述驱动IC；当所述触控显示装置为所述互容模式时，所述驱动IC驱动所述第一电极发送一感测信号并控制所述第二电极将接收到的所述感测信号传回至所述驱动IC。
7.如权利要求6所述的触控显示装置，其特征在于：在所述互容模式下，所述多个第一电极的每一个所述驱动周期的所述第二时段不重叠。
8.如权利要求5所述的触控显示装置，其特征在于：在所述自容模式下，每一所述驱动周期包括多个所述第一时段和多个所述第二时段，所述第一时段与所述第二时段为交替设置。
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