CN109933242A - 触控面板、显示装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种触控面板、显示装置及其控制方法，其中，触控面板包括第一触控电极结构，所述触控面板还包括显示基板，所述显示基板的栅线和数据线限定出像素区域，其中，所述栅线复用为第二触控电极结构，与所述第一触控电极结构组成触控电容。本发明提供的触控面板、显示装置及其控制方法，能够降低触控电极的制作成本和厚度，同时提高触控面板的良率。

Description

触控面板、显示装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种触控面板、显示装置及其控制方法。

背景技术

触摸屏是目前最新的信息输入设备，它能简单、方便、自然地实现人机交互，为人们提供一种全新的多媒体人机交互方法，由于其具有触摸反应灵敏、支持多点触摸等优点，极大地满足了人们的视觉和触觉的享受。

目前，触控屏按照组成结构可以分为：外挂式触控屏(Add on Mode TouchPanel)、覆盖表面式触控屏(On Cell Touch Panel)以及内嵌式触控屏(In Cell TouchPanel)。根据触控屏结构的不同，触控屏设计的方案也有多种，以具有触控功能的液晶显示装置为例，比较常见的是将液晶显示装置的显示屏和触控屏分开制作，即，可以在液晶显示装置的显示屏的内部、表面或外部做出感应电极、驱动电极，并连接相应的感应信号线和驱动信号线。在人体触摸触控屏的过程中，通过感应电极和驱动电极之间的电场变化，从而“感知”人体的触碰来实现触控功能。

这种显示屏和触控屏分开制作的显示装置的结构，由于显示装置中具有分离的多种电极(显示屏中有像素电极，触控屏中有感应电极和驱动电极)，导致显示装置的制造工艺步骤较多且制程重复，造成电极材料和制程浪费，致使显示装置的生产成本提高；同时，显示屏和触控屏还需后续的组装，进一步增加了工艺步骤且降低了产品良率。

发明内容

本发明实施例提供一种触控面板、显示装置及其控制方法，以解决现有显示屏和触控屏分开制作，致使显示装置的生产成本提高和降低了产品良率的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供一种触控面板，包括第一触控电极结构，所述触控面板还包括显示基板，所述显示基板的栅线和数据线限定出像素区域，其中，所述栅线复用为第二触控电极结构，与所述第一触控电极结构组成触控电容。

进一步地，所述第一触控电极结构包括平行于所述栅线设置的主干部，以及自所述主干部向两侧延伸且相互间隔设置的多个支干部。

进一步地，位于所述主干部同一侧的多个支干部相互之间平行设置。

进一步地，多个第一触控电极结构呈阵列排布，其中，位于同一列的第一触控电极与同一根驱动信号线连接。

进一步地，所述驱动信号线设置于相邻两列像素区域之间的区域，相邻两根驱动信号线的间距为相邻两根数据线的间距的整数倍。

进一步地，还包括与所述显示基板对盒设置的彩膜基板，所述第一触控电极结构位于所述彩膜基板背向所述显示基板的一侧。

第二方面，本发明实施例还提供一种显示装置，包括如上所述的触控面板。

进一步地，还包括驱动电路，所述驱动电路用于向所述栅线输出触控信号；其中，

一帧画面时间内包括触控时间段和显示时间段，在所述显示时间段内所述驱动电路用于向所述栅线输出栅极扫描信号，在所述触控时间段内所述驱动电路用于向所述栅线输出触控信号。

第三方面，本发明实施例还提供一种如上所述的显示装置的控制方法，包括：

在一帧画面时间的触控时间段，所述驱动电路向多根栅线逐行输出触控信号，其中，所述驱动电路向栅线X输出触控信号的同时向驱动信号线输出第一触控接收信号，所述驱动电路向栅线Y输出触控信号的同时向驱动信号线输出第二触控接收信号；所述第一触控接收信号和所述第二触控接收信号为所述驱动电路输出的相邻两次触控接收信号，所述栅线X与所述栅线Y之间间隔有至少一根栅线。

进一步地，在触控时间段内所述栅线的工作电压为25-35V。

本发明提供的技术方案中，通过分时复用的方式将栅极复用为了第二触控电极结构，这样减少了触控面板中电极的数量，降低了触控电极的制作成本和厚度。另外，也无需额外对显示屏和触控屏进行组装，避免触控面板出现因组装而造成的损害，提高触控面板的良率。因此，本发明提供的技术方案能够降低了触控电极的制作成本和厚度，同时提高触控面板的良率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例提供的显示基板的结构示意图；

图2为本发明一实施例提供的显示基板的结构示意图；

图3为本发明一实施例提供的显示基板中第一触控电极结构的结构示意图；

图4为本发明一实施例提供的显示基板中第一触控电极结构和驱动信号线的关系示意图；

图5为本发明一实施例提供的显示基板中栅线和驱动信号线的关系示意图；

图6为本发明一实施例提供的显示装置的控制方法中栅线与第一触控电极结构的时序示意图。

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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。

现有技术中，液晶显示装置的显示屏和触控屏是分开制作的，即可以在液晶显示装置的显示屏的内部、表面或外部做出感应电极、驱动电极，并连接相应的感应信号线和驱动信号线。在人体触摸触控屏的过程中，通过感应电极和驱动电极之间的电容变化，从而“感知”人体的触碰来实现触控功能。

这种显示屏和触控屏分开制作的显示装置的结构，由于显示装置中具有分离的多种电极(显示屏中有像素电极，触控屏中有感应电极和驱动电极)，导致显示装置的制造工艺步骤较多且制程重复，造成电极材料和制程浪费，致使显示装置的生产成本提高；同时，显示屏和触控屏还需后续的组装，进一步增加了工艺步骤且降低了产品良率。

本发明的实施例针对上述问题，提供一种触控面板、显示装置及其控制方法，能够解决现有显示屏和触控屏分开制作，致使显示装置的生产成本提高和降低了产品良率的问题。

本发明实施例提供一种触控面板，如图1所示，包括第一触控电极结构110，所述触控面板还包括显示基板120，所述显示基板120的栅线121和数据线(图未示)限定出像素区域，其中，所述栅线121复用为第二触控电极结构，与所述第一触控电极结构110组成触控电容。

本发明实施例中，通过分时复用的方式将栅极121复用为第二触控电极结构，这样减少了触控面板中电极的数量，降低了触控电极的制作成本和厚度。另外，也无需额外对显示屏和触控屏进行组装，避免触控面板出现因组装而造成的损害，提高触控面板的良率。因此，本发明提供的技术方案能够降低了触控电极的制作成本和厚度，同时提高触控面板的良率。

显示基板120包括衬底基板、以及位于衬底基板上沿第一方向延伸的栅线121和沿第二方向延伸的数据线，栅线121和数据线交叉设置限定出多个像素区域。上述显示基板120可以是柔性显示基板，也可以是刚性显示基板。在显示基板120为柔性显示基板时，衬底基板采用柔性衬底基板，比如聚酰亚胺薄膜；在显示基板120为刚性显示基板时，衬底基板采用刚性衬底基板，比如石英基板或玻璃基板。

本发明实施例可以通过分时复用的方式实现栅线121的复用，从而在保证显示面板正常显示的前提下，还能够兼具触控感应的功能。复用时的栅线121与第一触控电极结构110组成触控电容。在用户手指触摸触控面板时，相应触控位置的触控电容的电容值会发生变化，通过检测各触控电容的电容值从而检测用户的触控位置。第一触控电极结构110的尺寸可以是毫米级。

上述第一触控电极结构110可以通过沉积的方式形成于显示基板120的上方，具体采用物理沉积或者化学沉积，本发明实施例对此不作限定。第一触控电极结构110可以直接沉积于显示基板120的上方，也可以在显示基板120上方形成其他功能膜层后再在功能膜层上方沉积形成。在显示面板包括偏光片130时，第一触控电极结构110位于偏光片130与所述显示基板120之间，如图2所示。

进一步地，如图3所示，所述第一触控电极结构110包括平行于所述栅线设置的主干部111，以及自所述主干部111向两侧延伸且相互间隔设置的多个支干部112。

支干部112可以是与主干部111垂直设置，也可以是与主干部111倾斜设置。本实施例中，通过主干部111与支干部112的配合能够增大第一触控电极结构110的面积，另外，相邻两个支干部112之间存在间隙，间隙在手指触控触控面板产生时能够提高触控电容的变化值，显著反映出触控电容受到触控和未受到触控之间的变化，提高触控检测的灵敏度。

其中，位于所述主干部111同一侧的多个支干部112相互之间平行设置。

在支干部112与主干部111倾斜设置时，两侧的多个支干部112也可以平行设置，此时第一触控电极结构110的外部轮廓为菱形；两侧的多个支干部也可以以主干部111为轴对称设置。可以根据触控面板的实际需求设计两侧主干部112的位置关系。

同侧的支干部112之间平行设置，能够增加相邻两个支干部112之间的间隙，进一步提高触控检测的灵敏度。

进一步地，如图4所示，多个第一触控电极结构110呈阵列排布，其中，位于同一列的第一触控电极结构110与同一根驱动信号线150连接。

第一触控电极结构110需要驱动信号线在栅极121复用为第二触控电极结构时提供触控信号，从而才能够使得第一触控电极结构110与第二触控电极结构组成触控电容，用来感应触控。

多个第一触控电极结构110呈阵列排布，能够规则的确定触控点的位置。在手指触摸触控面板后，会造成触摸区域内的触控电容的电容值发生变化，这种情况下可以通过权重计算方法，根据相邻电容值变化量来确定触控点。例如：位于左侧的触控电容的电容值的变化量为f1，位于右侧的触控电容的电容值的变化量为f2，则反馈出来的位置坐标即为左右两电容位置连线上f1/f2的位置。以上只是举例左右方向，上下方向同样可以按类似原理进行推导，最后得到确定的触控点位置。另外，也可以通过其他方式来确定触控点的位置，对此不作限定。

本实施例中，驱动信号线150与栅线121垂直设置，如图5所示，每个驱动信号线150同时为相连的多个第一触控电极结构110提供触控接收信号，多根驱动信号线同时提供触控接收信号，从而使得显示面板的多个第一触控电极结构110同时得到触控接收信号。

其中，所述驱动信号线150设置于相邻两列像素区域之间的区域，相邻两根驱动信号线的间距为相邻两根数据线的间距的整数倍。

驱动信号线150设置于相邻两列像素区域之间的区域能够避免驱动信号线遮挡光线，避免对正常显示造成影响。另外，为了降低摩尔纹，本发明实施例中的驱动信号线150是通过黄光制程制作而成，但是黄光制程会对降低像素区域内有机发光材料的发光效率和寿命，通过将驱动信号线150设置在相邻两列像素区域之间的区域，能够避免在制作驱动信号线150的黄光对像素区域内有机发光材料的影响，确保显示面板的显示效果和显示寿命。

由于第一触控电极结构110的尺寸为毫米级，而像素区域的尺寸大大小于毫米级，因此，相邻两根驱动信号线150的间距为相邻两根数据线的间距的整数倍。在驱动信号线150与数据线同时在相邻两列像素区域之间的区域时，驱动信号线150覆盖数据线。

进一步地，触控面板还包括与所述显示基板120对盒设置的彩膜基板140，所述第一触控电极结构110位于所述彩膜基板140背向所述显示基板120的一侧。

本实施例中，如图1和图2所示，第一触控电极结构110设置于彩膜基板140背向显示基板120的一侧，在本发明的其他实施例中，第一触控电极结构110也可以设置于彩膜基板140靠近面向显示基板120的一侧。

设置于彩膜基板140背向显示基板120的一侧，能够使得第一触控电极结构110更靠近用户手指的接触位置，提高触控的灵敏度。

本发明实施例还提供一种显示装置，包括如上所述的触控面板。

显示装置可以为：电视、显示器、数码相框、手机、平板电脑、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件，其中，所述显示装置还包括柔性电路板、印刷电路板和背板。

进一步地，显示装置还包括驱动电路，所述驱动电路用于向所述栅线输出触控信号；其中，

一帧画面时间内包括触控时间段和显示时间段，在所述显示时间段内所述驱动电路用于向所述栅线输出栅极扫描信号，在所述触控时间段内所述驱动电路用于向所述栅线输出触控信号。

本实施例采用分时复用的方式复用栅极，显示装置的每一帧画面的显示时间分为显示时间段和触控时间段。在显示时间段向栅线输出栅极扫描信号，以使像素区域内的薄膜晶体管的源极和漏接导通，使像素电极接收数据信号，使显示装置能够正常显示；在触控时间段向栅线输出触控信号，将栅线复用为第二触控电极结构，使得第二触控电极结构与第一触控电极结构组成触控电容，通过对多个触控电极电容值的扫面，实现对触控位置进行采集，达到检测触控的效果。

本实施例中，采用分时触控的方式，能够使栅线在保证显示功能正常的情况下，兼具触控感应的功能，减少了显示装置内的电极数量，降低了显示装置的制作成本和厚度。

本发明实施例还提供一种如上所述的显示装置的控制方法，包括：

在一帧画面时间的触控时间段，所述驱动电路向多根栅线逐行输出触控信号，其中，所述驱动电路向栅线X输出触控信号的同时向驱动信号线输出第一触控接收信号，所述驱动电路向栅线Y输出触控信号的同时向驱动信号线输出第二触控接收信号；所述第一触控接收信号和所述第二触控接收信号为所述驱动电路输出的相邻两次触控接收信号，所述栅线X与所述栅线Y之间间隔有至少一根栅线。

栅线相对于第一触控电极结构而言密集很多，若一帧画面时间内每根栅线的触控信号与第一触控电极结构的触控接收信号一一对应，可能同时对一个第一触控电极结构扫描多次，造成不必要的能量损耗。

因此，可以减少栅线的触控信号与第一触控电极结构的触控接收信号的对应频率，但是为了发生错行、假点的误报发生，栅线获得触控信号需要与第一触控电极结构获得的触控接收信号同步。本实施例中，驱动电路连续向栅线X、栅线Y和栅线X与栅线Y之间的栅线提供触动信号的时间内只向第一触控电极结构提供了两次触控接收信号，避免能量的损耗。

如图6所示，以栅线X为栅线1、栅线Y为栅线3为例，在驱动电路对栅线1提供触控信号时，驱动电路通过驱动信号线向第一触控电极结构提供第一触控接收信号；在驱动电路对栅线2提供触控信号时，驱动电路不提供触控接收信号；在驱动电路对栅线3提供触控信号时，驱动电路通过驱动信号线向第一触控电极结构提供第二触控接收信号。

另外，显示装置的报点率可以为显示装置刷新率的整数倍，对于刷新率为60Hz的产品，显示装置的报点率可以为60Hz或者120Hz。

以显示刷新率为60Hz为例，实现报点率为60Hz的方案中，只需要显示装置每帧内同步扫描即可；实现报点率为120Hz的方案中，需要在60Hz水平上增加一倍的刷新频率，具体的，例如第一触控电极结构的尺寸为6～7mm，6～7mm范围内包含栅信号的数量大于10根(以超高清UHD为例，6～7mm范围内包含16根～18根)，第一触控电极结构范围内的栅线均能够与第一触控电极形成触控电容，通过第一触控电极结构接收与其中两根栅线形成触控电容的电容值，即可实现同一个节点在同一段时间内报点两次，刷新率即实现120Hz；其他刷新率依次类推，即可实现。

进一步地，在触控时间段内所述栅线的工作电压为25-35V。

现有技术中，触控屏单独驱动第二触控电极结构时工作电压为3～6V，此时显示装置内栅极驱动信号、数据信号均作为触控信号的噪声信号，严重影响触控信号的信噪比。

本发明复用栅线的工作电压为25-35V，消除了栅极驱动信号的干扰，使得原本在显示面板内部的干扰源转变为了信号发生源，同时较大程度的提升驱动信号电压幅值，有效地提升了信噪比，通过试验仿真测得，复用栅线的工作电压为30V时信噪比(SNR)由40％提升至60％，利于触控灵敏度及精度。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

可以理解，当诸如层、膜、区域或基板之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时，该元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”，或者可以存在中间元件。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种触控面板，其特征在于，包括第一触控电极结构，所述触控面板还包括显示基板，所述显示基板的栅线和数据线限定出像素区域，其中，所述栅线复用为第二触控电极结构，与所述第一触控电极结构组成触控电容。

2.根据权利要求1所述的触控面板，其特征在于，所述第一触控电极结构包括平行于所述栅线设置的主干部，以及自所述主干部向两侧延伸且相互间隔设置的多个支干部。

3.根据权利要求2所述的触控面板，其特征在于，位于所述主干部同一侧的多个支干部相互之间平行设置。

4.根据权利要求1所述的触控面板，其特征在于，多个第一触控电极结构呈阵列排布，其中，位于同一列的第一触控电极结构与同一根驱动信号线连接。

5.根据权利要求4所述的触控面板，其特征在于，所述驱动信号线设置于相邻两列像素区域之间的区域，相邻两根驱动信号线的间距为相邻两根数据线的间距的整数倍。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的触控面板，其特征在于，还包括与所述显示基板对盒设置的彩膜基板，所述第一触控电极结构位于所述彩膜基板背向所述显示基板的一侧。

7.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求1-6中任一项所述的触控面板。

8.根据权利要求7所述的显示装置，其特征在于，还包括驱动电路，所述驱动电路用于向所述栅线输出触控信号；其中，

一帧画面时间内包括触控时间段和显示时间段，在所述显示时间段内所述驱动电路用于向所述栅线输出栅极扫描信号，在所述触控时间段内所述驱动电路用于向所述栅线输出触控信号。

9.一种如权利要求8所述的显示装置的控制方法，其特征在于，包括：

在一帧画面时间的触控时间段，所述驱动电路向多根栅线逐行输出触控信号，其中，所述驱动电路向栅线X输出触控信号的同时向驱动信号线输出第一触控接收信号，所述驱动电路向栅线Y输出触控信号的同时向驱动信号线输出第二触控接收信号；所述第一触控接收信号和所述第二触控接收信号为所述驱动电路输出的相邻两次触控接收信号，所述栅线X与所述栅线Y之间间隔有至少一根栅线。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在触控时间段内所述栅线的工作电压为25-35V。