CN109885202B - 一种触控基板及其驱动方法和显示装置 - Google Patents

一种触控基板及其驱动方法和显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种触控基板及其驱动方法和显示装置。该触控基板包括基底和设置在基底上的至少一个触控单元，触控单元包括电容触控电极，电容触控电极包括第一电极和第二电极，第一电极和第二电极之间设置绝缘层，触控单元还包括电磁触控电极，电磁触控电极包括采用在磁场作用下电阻会发生变化的材料的第三电极和第四电极，绝缘层还延伸至第三电极和第四电极之间，第三电极与第一电极交错设置于基底同一侧，第四电极与第二电极交错设置于绝缘层远离基底的一侧，且第三电极与第二电极之间能产生电容，第四电极与第一电极之间能产生电容。该触控基板能实现电容触控和电磁触控，且相对现有电容电磁触控基板能减薄触控基板厚度，还节约触控基板制备成本。

Description

一种触控基板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，涉及一种触控基板及其驱动方法和显示装置。
背景技术
目前的电磁触控显示面板一般采用背附式的电磁天线板，即将能单独实现电磁触控功能的电磁天线板集成于显示面板中。天线板由纵横交错的金属线构成，通过感应电磁笔在屏幕上滑动时的感应电动势来确定电磁触控位置。
此种电磁天线板需单独形成电磁识别传感器阵列，成本高体积大，且将该电磁天线板集成到显示面板中，会导致显示面板体积增大，因此，这种电磁触控集成技术限制了电磁触控技术的普及。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的上述技术问题，提供一种触控基板及其驱动方法和显示装置。该触控基板通过在电容触控基板上集成电磁触控电极，在实现触控基板电容触控和电磁触控的同时，不仅能减薄该既能电容触控又能电磁触控的触控基板的厚度，从而减小触控基板的体积，而且还能节约该既能电容触控又能电磁触控的触控基板的制备成本，从而有利于该电容电磁触控基板的普及。
本发明提供一种触控基板，包括基底和设置在所述基底上的至少一个触控单元，所述触控单元包括电容触控电极，所述电容触控电极包括第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极之间设置有绝缘层，所述触控单元还包括电磁触控电极，所述电磁触控电极采用在磁场作用下电阻会发生变化的材料，所述电磁触控电极包括第三电极和第四电极，所述绝缘层还延伸至所述第三电极和所述第四电极之间，所述第三电极与所述第一电极交错设置于所述基底同一侧，所述第四电极与所述第二电极交错设置于所述绝缘层远离所述基底的一侧，且所述第三电极与所述第二电极之间能产生电容，所述第四电极与所述第一电极之间能产生电容。
优选地，所述第三电极与所述第四电极相互交错分布，所述第一电极与所述第二电极相互交错分布。
优选地，每个所述触控单元中，所述第三电极包括沿第一方向间隔分布的第一部分、第二部分和第三部分，所述第二部分包括沿第二方向间隔分布的多个子部，所述第一电极分布于所述第一部分、所述第二部分和所述第三部分之间，且具有多个容纳所述子部的开口；所述第一方向垂直于所述第二方向。
优选地，每个所述触控单元中，所述第四电极包括沿所述第二方向间隔分布的多个第四部分和沿所述第一方向间隔分布的多个第五部分，所述第二电极分布于多个所述第四部分之间和多个所述第五部分之间。
优选地，所述第一电极、所述第二电极、所述第三电极和所述第四电极均呈网格状分布。
优选地，所述第一电极、所述第二电极、所述第三电极和所述第四电极的网格大小形状相同。
优选地，所述触控单元的数量为多个，多个所述触控单元排布呈阵列，每个所述触控单元用于与显示面板的至少一个像素一一对应。
优选地，平行于所述第一方向的每行所述触控单元中的所述第二电极相互连接形成驱动电极，平行于所述第二方向的每列所述触控单元中的所述第一电极相互连接形成感应电极。
优选地，还包括多个第一信号电极和多个第二信号电极，所述第一信号电极与所述感应电极一一对应连接，用于传输电容触控感应信号和第一电磁触控信号；所述第二信号电极与所述驱动电极一一对应连接，用于传输电容触控驱动信号和第二电磁触控信号。
优选地，所述第一信号电极和所述第二信号电极在所述基底上的正投影用于对应位于所述显示面板的黑矩阵区域。
优选地，所述电磁触控电极采用巨磁电阻材料。
优选地，所述电容触控电极采用金属导电材料。
优选地，还包括保护层，所述保护层设置在所述触控单元的远离所述基底的一侧，用于对所述触控单元进行保护。
本发明还提供一种显示装置，包括显示面板，还包括上述触控基板，所述触控基板设置在所述显示面板的显示侧。
本发明还提供一种上述触控基板的驱动方法，包括分时驱动所述触控基板的电容触控电极和电磁触控电极。
本发明的有益效果：本发明所提供的触控基板，通过在电容触控基板上集成电磁触控电极，在实现触控基板电容触控和电磁触控的同时，不仅能减薄该既能电容触控又能电磁触控的触控基板的厚度，从而减小触控基板的体积，而且还能节约该既能电容触控又能电磁触控的触控基板的制备成本，从而有利于该电容电磁触控基板的普及。
本发明所提供的显示装置，通过采用上述触控基板，能实现电容和电磁触控一体化，且相比于现有的能实现电容和电磁触控一体化的显示装置，无需额外增加电磁识别阵列传感器，从而不会增加显示装置的体积和制备成本。
附图说明
图1为本发明实施例2中触控基板的结构剖视示意图；
图2为本发明实施例2中触控基板电容触控原理示意图；
图3为本发明实施例2中触控基板电磁触控原理示意图；
图4为本发明实施例2中触控基板第一电极的结构俯视图；
图5为本发明实施例2中触控基板第二电极的结构俯视图；
图6为本发明实施例2中触控基板第三电极的结构俯视图；
图7为本发明实施例2中触控基板第四电极的结构俯视图；
图8为本发明实施例2中触控基板第一电极与第三电极的结构俯视图；
图9为本发明实施例2中触控基板第二电极与第四电极的结构俯视图；
图10为本发明实施例2中触控基板第一电极、第二电极、第三电极和第四电极的结构俯视图；
图11为本发明实施例2中触控基板上设置有多个触控单元的结构俯视图。
其中的附图标记说明：
1.基底；2.触控单元；21.第一电极；22.第二电极；23.绝缘层；24.第三电极；241.第一部分；242.第二部分；243.第三部分；2420.子部；25.第四电极；251.第四部分；252.第五部分；L1.第一方向；L2.第二方向；3.第一信号电极；4.第二信号电极；5.保护层。
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控基板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控基板，包括基底和设置在基底上的至少一个触控单元，触控单元包括电容触控电极，电容触控电极包括第一电极和第二电极，第一电极和第二电极之间设置有绝缘层，触控单元还包括电磁触控电极，电磁触控电极采用在磁场作用下电阻会发生变化的材料，电磁触控电极包括第三电极和第四电极，绝缘层还延伸至第三电极和第四电极之间，第三电极与第一电极交错设置于基底同一侧，第四电极与第二电极交错设置于绝缘层远离基底的一侧，且第三电极与第二电极之间能产生电容，第四电极与第一电极之间能产生电容。
其中，电磁触控电极采用巨磁电阻材料。巨磁电阻材料是在外界磁场作用下其电阻会发生显著变化的一类功能性材料。巨磁电阻材料具有巨磁电阻效应，巨磁电阻效应是指巨磁电阻材料的电阻率在有外磁场作用时较之无外磁场作用时存在巨大变化的现象，如通常当外磁场为零时，巨磁电阻材料的电阻最大，当外磁场正向或负向增大时，巨磁电阻材料的电阻减小。
本实施例中，第一电极和第二电极之间实现电容触控的原理为：如第一电极作为驱动信号通道，第二电极作为感应信号通道；第一电极与第二电极之间存在互电容CM；当有手指触摸时，手指与第一电极和第二电极之间分别形成电容Cp，此时触摸点位置检测的电容值为C＝CM+Cp，在手指的触控下，触摸点位置的电容发生了变化，ΔC＝Cp，从而识别触摸点位置。电容式触控通过手指触摸，通过检测触摸位置的电容值变化识别触控位置。本实施例中，实现电磁触控的原理为：电磁笔触控时，位于第一电极所在层的第三电极和位于第二电极所在层的第四电极构成电磁触控通道，电磁笔发射电磁波，在电磁波的磁场作用下，电磁波辐射的触控区域的第三电极和第四电极的电阻会发生急剧变化，这使该触控区域内第一电极与第四电极之间的寄生电容Cp1发生变化，同时该触控区域内第二电极与第三电极之间的寄生电容Cp2发生变化，根据寄生电容Cp1和Cp2的变化，识别一个触控平面内电磁触控的二维坐标系位置。
需要说明的是，触控基板中的电容触控和电磁触控分别独立进行，互不影响。电容触控时，通过检测触摸点位置第一电极和第二电极之间的电容变化量，从而实现对手指触摸位置的识别；在电容触控过程中，电磁触控电极的电阻不会发生任何变化，电磁触控电极与电容触控电极之间的电容也不会发生变化，因此，电磁触控电极不会对互电容触控产生任何影响。电磁触控时，通过检测电磁笔触控区域内第一电极与第四电极的电容变化量以及第二电极与第三电极之间的电容变化量，从而实现对电磁笔触控位置的识别；在电磁触控过程中，第一电极和第二电极之间的电容不会发生变化，第三电极和第四电极之间的电容变化量也不会对电磁触控有任何贡献，所以，电容触控电极也不会对电磁触控产生任何影响。
本实施例中所提供的触控基板，通过在电容触控基板上集成电磁触控电极，在实现触控基板电容触控和电磁触控的同时，不仅能减薄该既能电容触控又能电磁触控的触控基板的厚度，从而减小触控基板的体积，而且还能节约该既能电容触控又能电磁触控的触控基板的制备成本，从而有利于该电容电磁触控基板的普及。
实施例2：
本实施例提供一种触控基板，如图1-图3所示，包括基底1和设置在基底1上的至少一个触控单元2，触控单元2包括电容触控电极，电容触控电极包括第一电极21和第二电极22，第一电极21和第二电极22之间设置有绝缘层23，触控单元2还包括电磁触控电极，电磁触控电极采用在磁场作用下电阻会发生变化的材料，电磁触控电极包括第三电极24和第四电极25，绝缘层23还延伸至第三电极24和第四电极25之间，第三电极24与第一电极21交错设置于基底1同一侧，第四电极25与第二电极22交错设置于绝缘层23远离基底1的一侧，且第三电极24与第二电极22之间能产生电容，第四电极25与第一电极21之间能产生电容。
本实施例中，第一电极21和第三电极24同层设置，第二电极22和第四电极25同层设置，即电容触控电极和电磁触控电极分布于两层中。电磁触控电极采用巨磁电阻材料。
其中，第一电极21和第二电极22之间实现电容触控的原理为：如第一电极21作为驱动信号通道，第二电极22作为感应信号通道；第一电极21与第二电极22之间存在互电容CM；当有手指触摸时，手指与第一电极21和第二电极22之间分别形成电容Cp，此时触摸点位置检测的电容值为C＝CM+Cp，在手指的触控下，触摸点位置的电容发生了变化，ΔC＝Cp，从而识别触摸点位置。电容式触控通过手指触摸，通过检测触摸位置的电容值变化识别触控位置。本实施例中，实现电磁触控的原理为：电磁笔触控时，位于第一电极21所在层的第三电极24和位于第二电极22所在层的第四电极25构成电磁触控通道，电磁笔发射电磁波，在电磁波的磁场作用下，电磁波辐射的触控区域的第三电极24和第四电极25的电阻会发生急剧变化，这使该触控区域内第一电极21与第四电极25之间的寄生电容Cp1发生变化，同时该触控区域内第二电极22与第三电极24之间的寄生电容Cp2发生变化，根据寄生电容Cp1和Cp2的变化，识别一个触控平面内电磁触控的二维坐标系位置。
需要说明的是，触控基板中的电容触控和电磁触控分别独立进行，互不影响。电容触控时，通过检测触摸点位置第一电极21和第二电极22之间的电容变化量，从而实现对手指触摸位置的识别；在电容触控过程中，电磁触控电极的电阻不会发生任何变化，电磁触控电极与电容触控电极之间的电容也不会发生变化，因此，电磁触控电极不会对互电容触控产生任何影响。电磁触控时，通过检测电磁笔触控区域内第一电极21与第四电极25的电容变化量以及第二电极22与第三电极24之间的电容变化量，从而实现对电磁笔触控位置的识别；在电磁触控过程中，第一电极21和第二电极22之间的电容不会发生变化，第三电极24和第四电极25之间的电容变化量也不会对电磁触控有任何贡献，所以，电容触控电极也不会对电磁触控产生任何影响。
本实施例中，如图4-图10所示，第三电极24与第四电极25相互交错分布，第一电极21与第二电极22相互交错分布。相比于第三电极24与第四电极25相互重叠和第一电极21与第二电极22相互重叠的情况，能使电容触控和电磁触控时所检测获得的电容中，固定不可变的电容部分减小，可变的电容部分增大，从而能够提高电容触控和电磁触控的触控灵敏度。
本实施例中，优选的，每个触控单元2中，第三电极24包括沿第一方向L1间隔分布的第一部分241、第二部分242和第三部分243，第二部分242包括沿第二方向L2间隔分布的多个子部2420，第一电极21分布于第一部分241、第二部分242和第三部分243之间，且具有多个容纳子部2420的开口；第一方向L1垂直于第二方向L2。需要说明的是，第三电极24的第一部分241、第二部分242和第三部分243之间相互断开；第二部分242的各个子部2420中的电极也无需完全连接在一起；即第三电极24的各个部分相互之间无需连接，各个部分中的电极也无需连接，只要有如此排布的电极线构成第三电极24即可。
进一步优选的，每个触控单元2中，第四电极25包括沿第二方向L2间隔分布的多个第四部分251和沿第一方向L1间隔分布的多个第五部分252，第二电极22分布于多个第四部分251之间和多个第五部分252之间。需要说明的是，第四电极25的第四部分251和第五部分252之间相互断开；第四部分251中的电极无需完全连接在一起；第五部分252中的电极也无需完全连接在一起；即第四电极25的各个部分相互之间无需连接，各个部分中的电极也无需连接，只要有如此排布的电极线构成第四电极25即可。
电容触控电极和电磁触控电极的上述分布，既能实现电容触控电极在触控单元2所在区域中的整面分布，又能实现电磁触控电极在触控单元2所在区域中的整面分布，从而有利于实现电容电磁触控的一体化。
本实施例中，第一电极21、第二电极22、第三电极24和第四电极25均呈网格状分布。如此设置，能确保触控基板具有一定的透光率，从而在实现触控的同时，不会影响显示。
其中，第一电极21、第二电极22、第三电极24和第四电极25的网格大小形状相同。如此设置，一方面，能使电容触控和电磁触控更容易控制，另一方面，如果电容触控电极和电磁触控电极的网格大小形状不同，则容易被视觉识别到，影响显示效果，因此，上述设置能避免电容触控电极和电磁触控电极的设置影响显示。
本实施例中，如图11所示，触控单元2的数量为多个，多个触控单元2排布呈阵列，每个触控单元2用于与显示面板的至少一个像素一一对应。如此能够实现触控基板的整面触控。
本实施例中，平行于第一方向L1的每行触控单元2中的第二电极22相互连接形成驱动电极，平行于第二方向L2的每列触控单元2中的第一电极21相互连接形成感应电极。如此实现了电容触控电极在触控基板上的整面分布，从而有利于实现触控基板的整面触控。需要说明的是，驱动电极在列方向上不相连接，感应电极在行方向上不相连接。另外，触控基板上平行于第一方向L1的驱动电极形成有多个，平行于第二方向L2的感应电极形成有多个。
其中，触控基板还包括多个第一信号电极3和多个第二信号电极4，第一信号电极3与感应电极一一对应连接，即一个第一信号电极3对应连接一个感应电极，用于传输电容触控感应信号和第一电磁触控信号；第二信号电极4与驱动电极一一对应连接，即一个第二信号电极4对应连接一个驱动电极，用于传输电容触控驱动信号和第二电磁触控信号。另外，电磁触控电极与第一信号电极3和第二信号电极4均不连接。如第一电磁触控信号用于获得电磁触控在触控基板内二维坐标系中X轴上的位置，第二电磁触控信号用于获得电磁触控在触控基板内二维坐标系中Y轴上的位置，从而确定电磁笔的电磁触控位置。如此设置，节约了单独设置电磁触控基板需要单独设置电磁触控信号传输电极的成本。其中，X轴为第一方向L1，Y轴为第二方向L2。
电磁触控的具体识别过程为：在电磁笔发射的电磁波的磁场作用下，电磁波辐射的触控区域的第三电极24和第四电极25的电阻会发生急剧变化，这使得触控区域内连接第二电极22的第二信号电极4将该触控区域内第二电极22与第三电极24之间的寄生电容Cp2变化量输出，以确定电磁触控在触控基板内二维坐标系中Y轴上的位置；同时使触控区域内连接第一电极21的第一信号电极3将该触控区域内第一电极21与第四电极25之间的寄生电容Cp1变化量输出，以确定电磁触控在触控基板内二维坐标系中X轴上的位置；从而最终识别电磁触控的具体位置。
优选的，第一信号电极3和第二信号电极4在基底上的正投影用于对应位于显示面板的黑矩阵区域。如此设置，能够避免第一信号电极3和第二信号电极4的设置对集成有该触控基板的显示面板的显示造成遮光影响。
本实施例中，电容触控电极采用金属导电材料。金属导电材料能使电容触控更加灵敏，从而使电容触控效果更好。
本实施例中，如图1所示，触控基板还包括保护层5，保护层5设置在触控单元2的远离基底1的一侧，用于对触控单元2进行保护。其中，保护层5和绝缘层23均采用透明有机感光材料，该材料能使触控基板透光。基底1采用玻璃或透明有机感光材料。
需要说明的是，第一电极、第二电极、第三电极和第四电极也可以分别设置于不同的层中，即电容触控电极和电磁触控电极分布于四层中，同样能实现电容触控和电磁触控的一体化，但相对于上述触控基板结构设置，会使触控基板的整体厚度增加，体积增大，且制备过程中也需要多制备两层绝缘层。
基于触控基板的上述结构，本实施例还提供一种该触控基板的驱动方法，包括分时驱动触控基板的电容触控电极和电磁触控电极，以实现该触控基板的电容触控和电磁触控。
该触控基板的驱动方法具体为：如当电容触控时，通过第二信号电极向驱动电极输入电容触控驱动信号，在向驱动电极输入电容触控驱动信号时，通过第一信号电极输出电容触控感应信号，此时，第二信号电极不能输出第二电磁触控信号，第一信号电极也不能输出第一电磁触控信号。同理，当电磁触控时，通过第二信号电极输出第二电磁触控信号，通过第一信号电极输出第一电磁触控信号。
实施例1-2的有益效果：实施例1-2中所提供的触控基板，通过在电容触控基板上集成电磁触控电极，在实现触控基板电容触控和电磁触控的同时，不仅能减薄该既能电容触控又能电磁触控的触控基板的厚度，从而减小触控基板的体积，而且还能节约该既能电容触控又能电磁触控的触控基板的制备成本，从而有利于该电容电磁触控基板的普及。
实施例3：
本实施例提供一种显示装置，包括显示面板，还包括实施例1或2中的触控基板，触控基板设置在显示面板的显示侧。
通过采用实施例1或2中的触控基板，使该显示装置能实现电容和电磁触控一体化，且相比于现有的能实现电容和电磁触控一体化的显示装置，无需额外增加电磁识别阵列传感器，从而不会增加显示装置的体积和制备成本。
本发明所提供的显示基板可以为LCD面板、LCD电视、OLED面板、OLED电视、显示器、手机、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件，也可以为上述具有显示功能的产品或部件的半成品件。
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 (13)

1.一种触控基板，包括基底和设置在所述基底上的至少一个触控单元，所述触控单元包括电容触控电极，所述电容触控电极包括第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极之间设置有绝缘层，其特征在于，所述触控单元还包括电磁触控电极，所述电磁触控电极采用在磁场作用下电阻会发生变化的材料，所述电磁触控电极包括第三电极和第四电极，所述绝缘层还延伸至所述第三电极和所述第四电极之间，所述第三电极与所述第一电极交错设置于所述基底同一侧，所述第四电极与所述第二电极交错设置于所述绝缘层远离所述基底的一侧，且所述第三电极与所述第二电极之间能产生电容，所述第四电极与所述第一电极之间能产生电容；
所述第三电极与所述第四电极相互交错分布，所述第一电极与所述第二电极相互交错分布；
每个所述触控单元中，所述第三电极包括沿第一方向间隔分布的第一部分、第二部分和第三部分，所述第二部分包括沿第二方向间隔分布的多个子部，所述第一电极分布于所述第一部分、所述第二部分和所述第三部分之间，且具有多个容纳所述子部的开口；所述第一方向垂直于所述第二方向。
2.根据权利要求1所述的触控基板，其特征在于，每个所述触控单元中，所述第四电极包括沿所述第二方向间隔分布的多个第四部分和沿所述第一方向间隔分布的多个第五部分，所述第二电极分布于多个所述第四部分之间和多个所述第五部分之间。
3.根据权利要求2所述的触控基板，其特征在于，所述第一电极、所述第二电极、所述第三电极和所述第四电极均呈网格状分布。
4.根据权利要求3所述的触控基板，其特征在于，所述第一电极、所述第二电极、所述第三电极和所述第四电极的网格大小形状相同。
5.根据权利要求2所述的触控基板，其特征在于，所述触控单元的数量为多个，多个所述触控单元排布呈阵列，每个所述触控单元用于与显示面板的至少一个像素一一对应。
6.根据权利要求5所述的触控基板，其特征在于，平行于所述第一方向的每行所述触控单元中的所述第二电极相互连接形成驱动电极，平行于所述第二方向的每列所述触控单元中的所述第一电极相互连接形成感应电极。
7.根据权利要求6所述的触控基板，其特征在于，还包括多个第一信号电极和多个第二信号电极，所述第一信号电极与所述感应电极一一对应连接，用于传输电容触控感应信号和第一电磁触控信号；所述第二信号电极与所述驱动电极一一对应连接，用于传输电容触控驱动信号和第二电磁触控信号。
8.根据权利要求7所述的触控基板，其特征在于，所述第一信号电极和所述第二信号电极在所述基底上的正投影用于对应位于所述显示面板的黑矩阵区域。
9.根据权利要求1所述的触控基板，其特征在于，所述电磁触控电极采用巨磁电阻材料。
10.根据权利要求1所述的触控基板，其特征在于，所述电容触控电极采用金属导电材料。
11.根据权利要求1所述的触控基板，其特征在于，还包括保护层，所述保护层设置在所述触控单元的远离所述基底的一侧，用于对所述触控单元进行保护。
12.一种显示装置，包括显示面板，其特征在于，还包括权利要求1-11任意一项所述的触控基板，所述触控基板设置在所述显示面板的显示侧。
13.一种如权利要求1-11任意一项所述的触控基板的驱动方法，其特征在于，包括分时驱动所述触控基板的电容触控电极和电磁触控电极。
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