CN111399677A - 触控显示装置及其触控感测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种触控显示装置及其触控感测方法。触控显示装置包括第一基板、第二基板；多个像素单元，设置于所述第一基板，所述像素单元分别包括一MIP电路，具有一第一电位端与一第二电位端；一像素电极，选择性地电性连接至所述第一电位端或所述第二电位端；多条栅极线，设置于所述第一基板，且所述多条栅极线分别耦接至所述像素单元；一栅极驱动电路，耦接至所述多条栅极线，用以驱动所述多个像素单元；多条数据线，设置于所述第一基板，且所述多条数据线分别耦接至所述像素单元；一公共电极，设置于所述第二基板；一电流检测电路，电性连接至所述公共电极，用于检测所述公共电极上的电流变化。

Description

触控显示装置及其触控感测方法

技术领域

本发明是有关于一种触控显示装置，且特别是有关于一种能够适应窄边框需求的触控显示装置及其触控感测方法。

背景技术

随着科技的发展及人们对生活品质的需求，穿戴式产品因而崛起。触控显示装置被应用在许多穿戴式产品上，如手环、手表等。

由于穿戴式产品相较于其他电子产品(手机、PAD等)更加轻薄，相应地，穿戴式产品的电池容量亦随之缩减，因此，穿戴式产品对于其本身的耗电的要求变得越加严苛。据此，能够大幅降低耗电量的像素存储器MIP(Memory In Pixel，MIP)电路技术越来越受到重视。通常采用MIP电路的显示装置把驱动电路直接设置在薄膜晶体管的阵列基板上，不需要专门的控制IC，但此种形式的显示装置不具备触控功能。具有触控功能的显示装置就需要将触控面板与显示面板结合在一起使用，并通过专门的控制IC实现触控功能，因此，就需要增加触控面板以及控制IC，并且还需要额外的走线连接触控面板以及控制IC，增加了显示面板的面积、生产工序、制造难度以及产品成本。

如何使MIP电路的显示装置在不需要控制IC的情况下的也能实现触控功能，进一步减小显示面板的面积，减少生产工序，降低制造难度以及产品成本，满足窄边框触控显示装置的需要，实为需要解决的技术问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种触控显示装置，可以在不需要控制IC的情况下实现触控功能，进一步减小显示面板的面积，减少生产工序，降低制造难度以及产品成本，满足窄边框触控显示装置的需要。

本发明一实施例的触控显示装置，包括一第一基板；一第二基板，与所述第一基板相对设置；多个像素单元，设置于所述第一基板，且所述多个像素单元沿着一第一方向排成多列，沿着一第二方向排成多行，其中所述像素单元分别包括：一MIP电路，具有一第一电位端与一第二电位端；一像素电极，选择性地电性连接至所述第一电位端或所述第二电位端；多条栅极线，设置于所述第一基板，且所述多条栅极线分别耦接至所述像素单元；一栅极驱动电路，耦接至所述多条栅极线，用以驱动所述多个像素单元；多条数据线，设置于所述第一基板，且所述多条数据线分别耦接至所述像素单元；一公共电极，设置于所述第二基板；一电流检测电路，电性连接至所述公共电极，用于检测所述公共电极上的电流变化。

本发明一实施例触控显示装置的触控感测方法，所述触控显示装置为上述的触控显示装置，具有一显示模式及一触控模式，所述触控感测方法包括：所述系统控制电路将所述触控显示面板分为一检测区域及多个待检测区域；所述电流检测电路检测所述检测区域中所述公共电极的电流变化；所述系统控制电路根据所述电流变化检测所述检测区域的触控状态。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为本发明一实施例触控显示装置的结构示意图。

图2A为本发明一实施例像素单元的结构示意图。

图2B为本发明一实施例MIP电路的结构示意图。

图2C为图2B所示MIP电路的信号关系示意图。

图3为本发明一实施例触控显示装置中不同显示状态示意图。

图4为本发明一实施例触控感测方法的流程示意图。

图5为本发明一实施例电流检测电路的结构示意图。

图6为本发明一实施例电流积分器的结构示意图。

图7为本发明一实施例电压及控制信号的时序示意图。

其中，附图标记：

100：触控显示装置 101：第一基板

102：第二基板 103：像素单元

104：MIP电路 105：栅极驱动电路

106：电流检测电路 1061：电流积分器

1062：模数转换电路 1063：多工器

1064：信号产生电路 1065：时序电路

107：系统电路板 108：系统控制电路

109：电压驱动电路 110：数据驱动电路

C1：第一电容 C2：第二电容

C3：第三电容 CE：公共电极

CT1：第一控制信号 CT2：第二控制信号

CT3：第三控制信号 D[1]～D[m]：数据信号

Data：数据信号 G[1]/XG[1]～G[n]/XG[n]：栅极信号

INV：反相器 M1、M2：寄存器

OA1：第一运算放大电路 OA2：第二运算放大电路

PE：像素电极 R1：第一电阻

R2：第二电阻 S1：第一开关单元

S2：第二开关单元 S3：第三开关单元

SL1：第一选择电路 SL2：第二选择电路

Sout：数据输出端 SW1：第一开关电路

SW2：第二开关电路 T1：第一节点

T2：第二节点 T3：第三节点

time1：切换时间 SI：电流变化信号

V1：第一电位端 V2：第二电位端

Vb：第二电平信号 Vcom：公共电位

Vdd：电源 Vss：地

Vw：第一电平信号 200：触控感测方法

201：检测区域 202：待检测区域

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：

图1为本发明一实施例触控显示装置的结构示意图。如图1所示，触控显示装置100包括第一基板101以及第二基板102，且第一基板101与第二基板102相对设置。第一基板101例如为TFT阵列基板，第二基板102例如为触控基板，本发明并不以此为限。第一基板101具有显示区AA与周边区BA(图中未示出)，在显示区AA中形成有呈阵列排列的多个像素单元103，且多个像素单元103沿着第一方向(图示中水平方向)排成m列，沿着第二方向(图示中垂直方向)排成n行，其中每一像素单元103具有第一电位端V1以及第二电位端V2。于本实施例中，第一基板101包含栅极驱动电路105、系统控制电路108、电压驱动电路109以及数据驱动电路110。栅极驱动电路105通过多条栅极线分别耦接至像素单元103，以提供栅极信号G[1]/XG[1]～G[n]/XG[n]来实现对像素单元103的驱动，其中，XG[1]为G[1]的反相信号，同样的，XG[n]为G[n]的反相信号，可依不同设计需求，选择适当的信号(如G[1]～G[n]或其反相信号XG[1]～XG[n])来驱动像素单元，本发明并不以此为限。电压驱动电路109分别耦接至像素单元103，向像素单元103提供所需的工作电压，例如电性连接至第一电位端V1的第一电平信号Vw、电性连接至第二电位端V2的第二电平信号Vb。数据驱动电路110通过多条数据线分别耦接至像素单元103，向像素单元103提供数据信号D[1]～D[m]。栅极驱动电路105既可以形成在像素单元103阵列的一侧实现单侧驱动，也可以形成在两侧实现双侧驱动，本发明并不以此为限。为了实现发明目的，于本实施例中，第一基板101更可包含电流检测电路106，电流检测电路106耦接至第二基板102上的公共电极CE(图中未示出)，以电性连接至公共电位Vcom，使得电流检测电路106可通过检测公共电极CE上的电流变化实现触控感测。再如图1的实施例所示，触控显示装置100还包括系统电路板107，系统电路板107通过系统控制电路108向栅极驱动电路105、电压驱动电路109、数据驱动电路110提供控制信号，像素单元103同样通过系统控制电路108向系统电路板107传输数据。由于电流检测电路106可以实现触控显示装置100的触控感测，就不需要专门的控制IC，电流检测电路106可以直接电性连接至系统控制电路108，将公共电极CE上的电流变化提供给系统控制电路108，系统控制电路108根据公共电极CE上的电流变化，判断触控显示装置100的触控位置，能够进一步窄化触控显示装置的边框，节约显示面板的面积。

图2A为本发明一实施例像素单元的结构示意图。图2B为本发明一实施例MIP电路的结构示意图。图2C为图2A所示像素单元的各电平信号关系示意图。具体的，结合图1及图2A至图2C所示，每一个像素单元103均包括MIP电路104以及像素电极PE。像素单元103具有第一电位端V1以及第二电位端V2，像素电极PE根据触控显示装置100的状态在MIP电路104的作用下选择性的电性连接至第一电位端V1或第二电位端V2。结合图2A、图2B所示，MIP电路104通过第一电位端V1接收第一电平信号Vw，通过第二电位端V2接收第二电平信号Vb，且通过数据线接收数据信号D[1]～D[m](图2A未示出)。其中，第一开关单元S1在栅级信号G[N]、XG[N]的控制下选择是否将数据信号D[1]～D[m]向下传输，第二开关单元S2以及第三开关单元S3在数据信号D[1]～D[m]及反相数据信号的控制下，选择将第一电平信号Vw或第二电平信号Vb向像素电极PE输出，以使像素电极PE与公共电极CE之间的电场来决定像素处于亮态或暗态。如图2C所示，第一电平信号Vw与公共电位Vcom为反相信号，第二电平信号Vb与公共电位Vcom为同步信号。因此，公共电位Vcom即使发生切换，连接第二电平信号Vb的像素单元103，其公共电极CE上也不会产生电流变化。相反，在公共电位Vcom发生切换时，连接第一电平信号Vw的像素单元103，其公共电极CE上由于存在电位差而产生电流，电流大小由公共电极CE与像素电极PE之间的电容大小所决定。也就是说，本发明之实施例的触控显示装置100中，在显示状态下，像素单元103的像素电极一直与第一电位端V1或第二电位端V2相连，像素电极与公共电极CE上公共电位Vcom正负切换产生的电流是由处于亮态的像素电极(连接第一电平信号Vw)与公共电极CE之间的电容所决定。根据这一特点，可把触控显示装置100中检测区域的像素电极PE设定为亮态，其他区域设定为暗态，检测区域中公共电极CE上的电流发生变化时，即像素电极PE和公共电极CE之间的电容发生变化，即可认定为该检测区域受到手指按压而改变了像素电极和公共电极CE之间的电容。

图3为本发明一实施例触控显示装置中不同显示状态示意图。如图3所示，可以根据不同的控制信号将触控显示装置的不同像素电极显示为亮态或暗态，举例而言，亮态的像素电极呈现为英文字母F。

图4为本发明一实施例触控感测方法的流程示意图。如图1、图4所示，触控显示装置100的触控感测方法200包括以下步骤。具体的，系统控制电路108首先将触控显示装置100分为检测区域201以及待检测区域202，检测区域201设定为亮态即显示为白画面，待检测区域202设定为暗态即显示为黑画面。电流检测电路106对检测区域201中公共电极CE上的电流进行检测，判断检测区域201中公共电极CE上的电流是否发生变化，进而判断检测区域201是否受到按压。如发生变化，表示检测区域201受到触控，如未发生变化，则表示检测区域201未受到触控。在完成检测区域201的检测之后，点亮与检测区域201相邻的待检测区域202，进而对其进行检测。依次对每一检测区域201进行检测，从而判断整个触控显示装置100中是否受到触控及触控位置。本实施例中，以先逐行检测再逐列检测进行描述，也可以按照先逐列再逐行的方式进行，本发明并不以此为限。电流检测电路106再将检测到的电流变化转换成数字信号，传送至系统控制电路108。

图5为本发明一实施例电流检测电路的结构示意图。具体的，如图5所示，电流检测电路106包括串联连接的电流积分器1061、模数转换电路1062以及多工器1063。其中，电流积分器1061电性连接至公共电极CE，用于接收电流变化信号SI，进而将电流变化结果(模拟信号)，通过模数转换电路1062将模拟信号转换为数字信号，经转换后的数字信号通过多工器1063的数据输出端Sout传送至系统控制电路108。在本发明中，模数转换电路1062以及多工器1063可采用通常使用的电路结构，本领域技术人员可根据电路设计要求进行选择，在此不再赘述。另外，于本实施例中，电流检测电路106中还可以包括寄存器M1、M2、信号产生电路1064以及时序电路1065。具体而言，寄存器M1、M2用于寄存接收到的电流变化信号SI以及转换后的数字信号。且，通过信号产生电路1064以及时序电路1065可提供控制电流积分器1061、寄存器M1、M2以及多工器1063的控制信号、时序信号以及触发信号。当然，电流检测电路106中不必然包括寄存器M1、M2、信号产生电路1064以及时序电路1065，可以与其他电路公用。

图6为本发明一实施例电流积分器的结构示意图。如图6所示，电流积分器1061包括反相器INV、第一选择电路SL1、第二选择电路SL2、第一运算放大电路OA1、第二运算放大电路OA2、第一开关电路SW1、第二开关电路SW2、第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1、第二电容C2以及第三电容C3。其中，第二电容C2为所有亮态像素电极PE和公共电极CE之间的总电容，第三电容C3为所有暗态像素电极PE和公共电极CE之间的总电容。反相器INV的电源端通过第一电阻R1电性连接至电源Vdd，地端通过第二电阻R2电性连接至地Vss，且反向器INV与第一电阻R1之间形成第一节点T1，与第二电阻R2之间形成第二节点。反向器INV的输入端电性连接至一选择信号，输出端电性连接至公共电极CE，并电性连接至第一电容C1及第二电容C2。第一选择电路SL1具有第一输入端、第二输入端、控制端及输出端，第一输入端电性连接至电源Vdd，第二输入端电性连接至地Vss，控制端电性连接至第一控制信号CT1，输出端电性连接至第一运算放大电路OA1。第一运算放大电路OA1具有正输入端、负输入端及输出端，正输入端电性连接至第一选择电路SL1输出端，负输入端与第一运算放大电路OA1的输出端电性连接，形成反馈电路结构，第一运算放大器OA1用于放大节点T1或节点T2处的电流。第一运算放大电路OA1的输出端还电性连接至第一开关电路SW1并形成第三节点T3，第一开关电路SW1具有第一端、第二端及控制端，第一端电性连接至第一运算放大电路OA1的输出端，控制端电性连接至第三控制信号CT3，第二端与第二运算放大电路OA2电性连接。第二运算放大电路OA2具有正输入端、负输入端及输出端，负输入端电性连接至第一开关电路SW1的第二端，负输入端还通过并联后的第一电容C1及第二开关电路SW2电性连接至第二运算放大电路OA2输出端，第二运算放大器OA2用于积分第三节点T3处的电压。第二开关电路SW2具有第一端、第二端及控制端，第一端电性连接至第二运算放大电路OA2的负输入端，第二端电性连接至第二运算放大电路OA2的输出端，控制端电性连接至第二控制信号CT2。第一电容C1并联连接在所述第二开关电路的所述第一端和所述第二端之间。第二运算放大电路OA2的正输入端电性连接至第二选择电路SL2，第二选择电路SL2具有第一输入端、第二输入端、控制端及输出端，第一输入端电性连接至电源Vdd，第二输入端电性连接至地Vss，控制端电性连接至第一控制信号CT1，与第一选择电路SL1的控制端一样受第一控制信号CT1的控制。第二电容C2、第三电容C3均具有第一端及第二端，第二电容C2以及第三电容C3的第一端均电性连接至反相器INV的输出端，第二电容C2的第二端输出第一电平信号Vw，第三电容C3的第二端输出第二电平信号Vb。其中，像素单元103的第一电位端V1及第二电位端V2分别连接至第一电平信号Vw及第二电平信号Vb，且第一电平信号Vw与第二电平信号Vb为反相电平信号，公共电压Vcom与第二电平信号Vb为同相电平信号。第一控制信号CT1、第二控制信号CT2以及第三控制信号CT3为系统控制电路108提供给像素单元103的显示数据信号。

具体的，如图6所示，当公共电极CE的电位要从Vss切到Vdd前，需由第一控制信号CT1将第一运算放大器OA1的正输入端电性连接至节点T1，并将第二运算放大器OA2的正输入端电性连接到电源Vdd。当公共电极CE的电位要从Vdd切到Vss前，需由第一控制信号CT1将第一运算放大器的正输入端电性连接至节点T1，并将第二运算放大器OA2的正输入端电性连接到地Vss。接着，由第二控制信号CT2将第一电容C1的电荷清零。然后，由第三控制信号CT3电性连接至第三节点T3以及第二运算放大器OA2的负输入端。当公共电极CE要从Vss切到Vdd或从Vdd切到Vss过程时，第一电容C1的电荷会开始积分，由第二运算放大器OA2输出端的电压变化可推算节点T1跟时间的积分，进一步得知共同电极CE切换时的电流积分。

图7为本发明一实施例电压及控制信号的时序示意图。结合图6、图7所示，Vcom1表示第二电容C2为44p时，共同电极CE上的电压，Vcom2表示第二电容C2为40p时，共同电极CE上的电压。其中，切换时间time1表示公共电压Vcom切换过程所需要的时间。由图7可以看出，在经过切换时间time1之后，Vcom1的变化值ΔV1约为1.36伏，而Vcom2的变化值ΔV2约为1.23伏。由此，根据电压变化值就可以判断第二电容C2是否发生变化，即像素电极PE是否受到触控。另外，图7还给出了第一控制信号CT1、第二控制信号CT2以及第三控制信号CT3的波形示意图。

综上，依照本发明的实施例，电流检测电路通过检测共用电极CE上的电流变化判断检测区域的电容是否发生变化，进而判断检测区域是否受到触控，不需要额外的控制IC进行触控感测，能够进一步减小显示面板的面积，减少生产工序，降低制造难度以及产品成本，满足窄边框触控显示装置的需要。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (14)

1.一种触控显示装置，其特征在于，包括：

一第一基板；

一第二基板，与所述第一基板相对设置；

多个像素单元，设置于所述第一基板，且所述多个像素单元沿着一第一方向排成多列，沿着一第二方向排成多行，其中所述像素单元分别包括：

一MIP电路，具有一第一电位端与一第二电位端；

一像素电极，选择性地电性连接至所述第一电位端或所述第二电位端；

多条栅极线，设置于所述第一基板，且所述多条栅极线分别耦接至所述像素单元；

一栅极驱动电路，耦接至所述多条栅极线，用以驱动所述多个像素单元；

多条数据线，设置于所述第一基板，且所述多条数据线分别耦接至所述像素单元；

一公共电极，设置于所述第二基板；

一电流检测电路，电性连接至所述公共电极，用于检测所述公共电极上的电流变化。

2.如权利要求1所述的触控显示装置，其特征在于，还包括：

一系统控制电路，设置于所述第一基板；

一系统电路板，所述电流检测电路直接电性连接至所述系统控制电路；

所述系统控制电路电性连接至所述系统电路板。

3.如权利要求2所述的触控显示装置，其特征在于，所述电流检测电路将所述电流变化提供至所述系统控制电路，所述系统控制电路根据所述电流变化判断所述触控显示装置的触控位置。

4.如权利要求1所述的触控显示装置，其特征在于，所述电流检测电路包括串联连接的一电流积分器、一模数转换电路以及一多工器。

5.如权利要求4所述的触控显示装置，其特征在于，所述电流积分器包括：

一反相器，具有一电源端、一地端、一输入端及一输出端，所述输入端电性连接至所述公共电极；

一第一选择电路，具有一第一输入端、一第二输入端、一控制端及一输出端，所述第一输入端电性连接至所述电源，所述第二输入端电性连接至所述地，所述控制端电性连接至一第一控制信号；

一第一运算放大电路，具有一正输入端、一负输入端及一输出端，所述正输入端电性连接至所述第一选择电路的所述输出端，所述负输入端与所述输出端电性连接；

一第一开关电路，具有一第一端、一第二端及一控制端，所述第一端电性连接至所述第一运算放大电路的所述输出端，所述控制端电性连接至一第三控制信号；

一第二运算放大电路，具有一正输入端、一负输入端及一输出端，所述负输入端电性连接至所述第一开关电路的所述第二端；

一第二开关电路，具有一第一端、一第二端及一控制端，所述第一端电性连接至所述第二运算放大电路的所述负输入端，所述第二端电性连接至所述第二运算放大电路的所述输出端，所述控制端电性连接至一第二控制信号；

一第一电容，并联连接在所述第二开关电路的所述第一端和所述第二端之间；

一第二选择电路，具有一第一输入端、一第二输入端、一控制端及一输出端，所述第一输入端电性连接至所述电源，所述第二输入端电性连接至所述地，所述控制端电性连接至所述第一控制信号；

一第二电容，具有一第一端及一第二端，所述第一端电性连接至所述反相器的所述输出端，所述第二端输出一第一电平信号；

一第三电容，具有一第一端及一第二端，所述第一端电性连接至所述反相器的所述输出端，所述第二端输出一第二电平信号。

6.如权利要求5所述的触控显示装置，其特征在于，所述第一电位端与所述第二电位端的电平反相。

7.如权利要求5所述的触控显示装置，其特征在于，所述第一控制信号、所述第二控制信号或所述第三控制信号为显示数据信号。

8.如权利要求6所述的触控显示装置，其特征在于，所述公共电极电性连接一公共电压，且所述公共电压与所述第二电位端的电平相同。

9.一种触控显示装置的触控感测方法，所述触控显示装置为如权利要求1 所述的触控显示装置，具有一显示模式及一触控模式，其特征在于，所述触控感测方法包括：

将所述触控显示面板分为一检测区域及多个待检测区域；

所述电流检测电路检测所述检测区域中所述公共电极的电流变化；

所述系统控制电路根据所述电流变化检测所述检测区域的触控状态。

10.如权利要求9所述的触控感测方法，其特征在于，所述检测所述公共电极的电流变化通过检测所述公共电极与所述像素电极之间的电容变化实现。

11.如权利要求9所述的触控感测方法，其特征在于，于所述显示模式，所述检测区域与所述待检测区域显示为白画面。

12.如权利要求9所述的触控感测方法，其特征在于，于所述触控模式，所述检测区域显示为白画面，所述多个待检测区域显示为黑画面。

13.如权利要求12所述的触控感测方法，其特征在于，完成所述检测区域的检测之后，所述检测区域由显示白画面变为显示黑画面，与所述检测区域相邻的一所述待检测区域显示为白画面。

14.如权利要求9所述的触控感测方法，其特征在于，所述触控状态包括受到触控及未受到触控。

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