CN113391730A - 触控模组及显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种触控模组及显示装置，该触控模组包括：衬底层，以及第一电极层和第二电极层，第一电极层与第二电极层之间设置有第一绝缘层；第一电极层上设置有沿第一方向延伸的多个第一电极，以及沿第二方向延伸的多个第二电极；多个第一电极与多个第二电极交叉设置；第二电极层上设置有至少两个第三电极；第三电极中，至少两个第三电极的延伸方向不同；其中，多个第一电极与多个第二电极组合形成第一触控模式电极组；多个第一电极与至少两个第三电极组合形成第二触控模式电极组。采用该触控模组用于实现2D触控和3D触控的集成，以解决现有技术实现2D触控和3D触控功能的显示装置制作成本高的问题。

Description

触控模组及显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其是指一种触控模组及显示装置。
背景技术
随着便携式电子显示设备的发展，触摸屏(Touch panel)提供了一种新的人机互动界面，其在使用上更直接、更人性化。将触摸屏与平面显示装置整合在一起，形成触控显示装置，能够使平面显示装置具有触控功能，可通过手指触控笔等执行输入，操作更加直观、简便。
目前，触控显示模组能够实现直接接触式触控(也即2D触控)与显示的集成，随着显示技术的发展，悬浮触控显示(也即3D触控显示)成为当前触控技术的发展趋势，通常技术实现3D触控的显示装置中，2D触控、3D触控和显示分别为相互独立，且分别控制，无法满足显示装置的集成控制要求，且使显示装置的制作成本较高。
发明内容
本发明技术方案的目的是提供一种触控模组及显示装置，用于实现2D触控和3D触控的集成，以解决现有技术实现2D触控和3D触控功能的显示装置制作成本高的问题。
本发明实施例提供一种触控模组，其中，包括：
衬底层，以及制作于所述衬底层上且平行设置的第一电极层和第二电极层，所述第一电极层与所述第二电极层之间设置有第一绝缘层；
其中，所述第一电极层上设置有沿第一方向延伸的多个第一电极，以及沿第二方向延伸的多个第二电极；多个所述第一电极与多个所述第二电极交叉设置，且所述第一电极与所述第二电极之间相互绝缘；
所述第二电极层上设置有至少两个第三电极；其中，所述第三电极中，至少两个所述第三电极的延伸方向不同；
其中，多个所述第一电极与多个所述第二电极组合形成第一触控模式电极组；多个所述第一电极与至少两个所述第三电极组合形成第二触控模式电极组。
可选地，所述的触控模组，其中，在所述第一电极层上，多个所述第一电极与多个所述第二电极所分布区域形成为第一触控感应区；
其中，所述触控感应区在所述第二电极层上的正投影为第二触控感应区，其中每一所述第三电极分别沿所述第二触控感应区的其中一边缘设置。
可选地，所述的触控模组，其中，所述第二触控感应区的每一边缘分别设置有一个所述第三电极。
可选地，所述的触控模组，其中，在所述第一电极层上，所述第一电极包括沿所述第一方向依次排列且相互间隔的多个第一电极块，所述第二电极层上设置有阵列排布的多个连接桥，所述第一电极的相邻两个所述第一电极块分别通过穿透所述第一绝缘层上的过孔连接至其中一所述连接桥电连接。
可选地，所述的触控模组，其中，在所述第一电极层上，所述第二电极包括沿所述第二方向依次排列且相互连接的多个第二电极块。
可选地，所述的触控模组，其中，所述第二电极层设置于所述第一电极层与所述衬底层之间。
可选地，所述的触控模组，其中，所述衬底层上还依次设置有金属导电层和第二绝缘层，所述第一电极层和所述第二电极层位于所述第二绝缘层远离所述衬底层的一侧。
本发明实施例还提供一种显示装置，包括显示面板，其中，还包括如上任一项所述的触控模组，所述触控模组设置于所述显示面板的出光侧。
可选地，所述的显示装置，其中，所述显示装置还包括控制芯片，与多个所述第一电极、多个所述第二电极和至少两个所述第三电极分别连接，用于向所述第一触控模式电极组的驱动电极输入触控驱动信号，以及获取所述第一触控模式电极组的感应电极上的触控感应信号，获得第一触控模式操作；或者，向所述第二触控模式电极组的驱动电极输入触控驱动信号，以及获取所述第二触控模式电极组的感应电极上的触控感应信号，获得第二触控模式操作；
其中，所述第一触控模式电极组的驱动电极为所述第一电极，所述第一触控模式电极组的感应电极为所述第二电极；所述第二触控模式电极组的驱动电极为所述第一电极，所述第二触控模式电极组的感应电极为所述第三电极。
可选地，所述的显示装置，其中，所述控制芯片用于在多个控制周期的每一控制周期内，在第一时段，向所述第一触控模式电极组的驱动电极输入触控驱动信号，以及获取所述第一触控模式电极组的感应电极上的触控感应信号，获得第一触控模式操作；在第二时段，向所述第二触控模式电极组的驱动电极输入触控驱动信号，以及获取所述第二触控模式电极组的感应电极上的触控感应信号，获得第二触控模式操作。
可选地，所述的显示装置，其中，所述衬底层上还依次制作有金属导电层和第二绝缘层，所述第一电极层和所述第二电极层位于所述第二绝缘层远离所述衬底层的一侧时，所述控制芯片还与所述金属导电层和所述显示面板的信号线路电连接，根据所述信号线路上的同步信号，获取所述显示面板进行图像显示时的噪声信号，向所述金属导电层输入所述噪声信号的补偿信号。
可选地，所述的显示装置，其中，所述控制芯片还用于向所述显示面板输入显示驱动信号。
本发明具体实施例上述技术方案中的至少一个具有以下有益效果：
本发明实施例所述显示模组，利用2D触控模组的电极层制作用于实现3D触控的第三电极，有效利用触控模组的电极层，在不增加成本的基础上，实现2D触控和3D触控的集成。
附图说明
图1为本发明实施例其中一实施方式所述触控模组的剖面结构示意图；
图2为第一电极层的平面结构示意图；
图3为第二电极层的平面结构示意图；
图4为本发明实施例所述显示装置的平面结构示意图；
图5为本发明实施例中，显示噪声产生的结构原理示意图；
图6为为本发明实施例另一实施方式所述触控模组的剖面结构示意图；
图7为表示本发明实施例所述显示装置中，控制芯片相对于显示面板、触控模组的位置关系示意图；
图8为控制芯片的工作原理结构示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
为解决现有技术实现2D触控和3D触控功能的显示装置制作成本高的问题，本发明实施例提供一种触控模组，在不增加成本的基础上，实现2D触控的电极组与实现3D触控的电极组的集成。
如图1所示为本发明实施例所述触控模组的剖面结构示意图，图2为第一电极层的平面结构示意图，图3为第二电极层的平面结构示意图。参阅图1至图3所示，本发明实施例中，所述触控模组100包括：
衬底层101，以及制作于衬底层101上且平行设置的第一电极层102和第二电极层103，第一电极层102与第二电极层103之间设置有第一绝缘层104；
其中，第一电极层102上设置有沿第一方向a延伸的多个第一电极1021，以及沿第二方向b延伸的多个第二电极1022；多个第一电极1021与多个第二电极1022交叉设置，且第一电极1021与第二电极1022之间相互绝缘；
第二电极层103上设置有至少两个第三电极1031；其中，第三电极1031中，至少两个第三电极1031的延伸方向不同；
其中，多个第一电极1021与多个第二电极1022组合形成第一触控模式电极组；多个第一电极1021与至少两个第三电极1031组合形成第二触控模式电极组。
可选地，第二电极层103上设置有光学胶层105，用于粘结玻璃盖板，以用于在触控模组上的触控操作。
本发明实施例中，可选地，多个第一电极1021与多个第二电极1021组合形成的第一触控模式电极组，用于实现2D触控操作，也即实现直接接触式触控；多个第一电极1021与至少两个第三电极1031组合形成的第二触控模式电极组，用于实现3D触控操作，也即实现悬浮触控。
其中，沿第一方向延伸的多个第一电极1021与沿第二方向延伸的多个第二电极1022在第一电极层102上纵横交叉，第一电极1021与第二电极1022交叉的位置形成电容，此种情况下，若有手指放置于交叉位置，会影响手指的触摸点附近交叉的第一电极1021和第二电极1022之间的耦合，从而改变该第一电极1021和第二电极1022之间的电容量。基于此原理，在向第一方向的多个第一电极1021上依次输入触控驱动信号时，同时接收第二方向的每一第二电极1022上的触控感应信号，这样可以得到所有的第一电极1021和第二电极1022在每一交叉位置的电容值大小，即整个触摸屏的二维平面的电容值大小。根据触摸屏的二维平面的电容变化量，可以计算出触摸点的坐标，从而获得触摸点位置。
多个第一电极1021与至少两个第三电极1031组合形成的第二触控模式电极组，其中所述第三电极1031中，至少两个第三电极1031的延伸方向不同，当多个第一电极1021上输入触控驱动信号时，第一电极1021与第三电极1031之间产生电场，若在电场内进行手势操作，则会产生电场变化，通过沿不同方向延伸的第三电极1031上的电压变化，能够检测手势的动作轨迹。
本发明实施例中，如图2和图3所示，在第一电极层102上，多个第一电极1021与多个第二电极1022所分布区域形成为第一触控感应区1；
其中，触控感应区1在第二电极层103上的正投影为第二触控感应区2，其中每一第三电极1031分别沿第二触控感应区2的其中一边缘设置。
可选地，第三电极1031的数量为四个，每一第二触控感应区2的边缘分别设置有一个第三电极1031。
本发明实施例中，如图2和图3所示，可选地，在第一电极层102上，第一电极1021包括沿第一方向a依次排列且相互间隔的多个第一电极块10211，第二电极层103上设置有阵列排布的多个连接桥3，第一电极1021的相邻两个第一电极块10211分别通过穿透第一绝缘层104上的过孔连接至其中一连接桥3电连接。
另外，在第一电极层102上，第二电极1022包括沿第二方向b依次排列且相互连接的多个第二电极块10221。采用该实施结构，在第三电极层102上，形成为沿第一方向和第二方向分别设置多个电极块依次排列的结构，其中沿第一方向的多个电极块(也即第一电极块)通过第二电极层103上设置的连接桥3依次电连接，形成为第一电极1021；沿第二方向的多个电极块(也即第二电极块)在第一电极层102上依次连接，形成为第二电极1022。利用多个电极块的设置结构，能够实现2D触控操作时，触控位置坐标的准确定位。
本发明实施例中，可选地，第二电极层103设置于第一电极层102与衬底层101之间，也即第一电极层102相较于第二电极层103设置于远离衬底层101的一侧，这样在触控模组安装于显示面板上时，衬底层101与显示面板贴合连接，第一电极层102设置于靠近触控面的位置，使得触控操作感应更加灵敏。
本发明实施例所述显示模组，利用2D触控模组的电极层制作用于实现3D触控的第三电极，有效利用触控模组的电极层，在不增加成本的基础上，实现2D触控和3D触控的集成。
如图4所示为包括触控模组的显示装置的剖面结构示意图。参阅图4所示，该显示装置包括显示面板200和触控模组100，可选地，还包括偏光片300和玻璃盖板400，其中偏光片300和玻璃盖板400依次设置于触控模组100远离显示面板200的一侧，且玻璃盖板400通过光学胶与偏光片300固定连接。
本发明实施例中，可选地，显示面板200为OLED显示面板，该OLED显示面板包括衬底基板、薄膜晶体管阵列和发光器件单元层，其中薄膜晶体管阵列的薄膜晶体管用于驱动发光器件单元层的发光器件发光，以实现图像显示。其中，触控模组100设置于显示面板200上，从远离触控模组100到靠近触控模组100的方向，显示面板200的衬底基板、薄膜晶体管阵列和发光器件单元层依次设置，发光器件单元层的发光器件所发出光线能够透过触控模组100透出。
另外，发光器件单元层包括从薄膜晶体管阵列向远离衬底基板的方向依次设置的阳极、发光层和阴极，如图5所示，触控模组100设置于显示面板200上时，与发光器件单元层的阴极4相靠近设置，触控模组100的用于触控感应的第一电极1021和第二电极1022分别与阴极4之间形成电容，在显示面板200进行显示信号扫描输入时，由于阴极4与显示面板200的信号线之间存在寄生电容，该寄生电容的存在会对第一电极1021和第二电极1022分别与阴极4之间的电容产生噪声干扰，从而影响第一电极1021和第二电极1022上的触控信号，造成触控性能不佳。
为解决上述问题，本发明实施例所述触控模组，另一实施方式，如图6所示，触控模组100的衬底层101上还依次设置有金属导电层500和第二绝缘层600，其中第一电极层102和第二电极层103位于第二绝缘层600远离衬底层的一侧。可选地，第二电极层103位于第二绝缘层600上。
本发明实施例所述触控模组，通过设置金属导电层500和第二绝缘层600，用于使得第一电极层102和第二电极层103与显示面板200的阴极之间的距离增大，以有效降低第一电极层102和第二电极层103上的自容值，避免自容值存在对触控性能的影响。
另一方面，通过设置金属导电层500，在安装于显示装置时，触控芯片获取显示面板进行图像显示时的噪声信号后，可以向金属导电层500输入噪声信号的补偿信号，以抵消触控模组接收到的噪声信号干扰，保证触控模组的触控操作性能。
本发明另一实施例还提供一种显示装置，包括显示面板和如上实施方式所述的触控模组，其中该触控模组设置于显示面板的出光侧。
该实施例所述显示装置，可选地，显示面板200为OLED显示面板，该OLED显示面板包括衬底基板、薄膜晶体管阵列和发光器件单元层，其中薄膜晶体管阵列的薄膜晶体管用于驱动发光器件单元层的发光器件发光。
其中，触控模组100设置于显示面板200的出光侧，发光器件单元层的发光器件所发出光线能够透过触控模组100透出。
本发明实施例中，如图7所示，显示面板200的衬底基板201可以相对于触控模组100和显示面板200的显示区域延伸突出，所延伸出的边缘部分上设置控制芯片700，控制芯片700与触控模组100的多个第一电极、多个第二电极和至少两个第三电极分别连接，且控制芯片700还与柔性线路板连接，用于实现触控驱动信号的输入和触控感应信号的检测。
具体地，结合图1至图3所示，控制芯片700用于向第一触控模式电极组的驱动电极输入触控驱动信号，以及获取第一触控模式电极组的感应电极上的触控感应信号，获得第一触控模式操作；或者，向第二触控模式电极组的驱动电极输入触控驱动信号，以及获取第二触控模式电极组的感应电极上的触控感应信号，获得第二触控模式操作；
其中，所述第一触控模式电极组的驱动电极为第一电极1021，第一触控模式电极组的感应电极为所述第二电极1022；所述第二触控模式电极组的驱动电极为第一电极1021，所述第二触控模式电极组的感应电极为第三电极1031。
采用该实施方式，控制芯片700可以依次向第一电极1021输入触控驱动信号，以及每次向第一电极1021输入触控驱动信号时，监测并获取每一第二电极1022上的触控感应信号，获得第一触控模式操作也即2D触控模式的坐标和轨迹；控制芯片700还依次可以向第一电极1021输入触控驱动信号，以及每次向第一电极1021输入触控驱动信号时，监测并获取每一第三电极1031上的触控感应信号，获得第二触控模式操作也即3D触控模式的坐标和轨迹。
基于上述的功能，控制芯片700集成有2D触控模式和3D触控模式，该两种触控模式的操作控制功能，实现芯片功能集成，降低芯片成本。
可选地，控制芯片700用于在多个控制周期的每一控制周期内，在第一时段，向所述第一触控模式电极组的驱动电极输入触控驱动信号，以及获取所述第一触控模式电极组的感应电极上的触控感应信号，获得第一触控模式操作；在第二时段，向所述第二触控模式电极组的驱动电极输入触控驱动信号，以及获取所述第二触控模式电极组的感应电极上的触控感应信号，获得第二触控模式操作。
采用该实施方式，2D触控模式与3D触控模式为驱动电极Tx共用，且为分时控制，该驱动电极Tx在每一控制周期的第一时段上的电压波形为2D触控模式的波形，在每一控制周期的第二时段上的电压波形为3D触控模式的波形，在此基础上，控制芯片700进一步利用位于第一电极层上的第二电极1022作为感应电极Rx，获取2D触控坐标和手势，以及利用第二电极层上的第三电极1031作为感应电极Rx，获取3D触控坐标和手势。
如图8为采用本发明实施例所述显示装置，控制芯片700集成2D触控模式与3D触控模式的结构原理示意图。控制芯片700包括2D触控芯片部分和3D触控芯片部分，分别与触控模组100连接。
可选地，由2D触控芯片部分以分时方式向触控模组输入2D或3D的触控驱动信号，2D触控芯片部分获取触控模组100的第二电极1022上触控感应信号，3D触控芯片部分获取第二电极层上第三电极1031的触控感应信号。
另外，2D触控芯片部分与3D触控芯片部分之间还可以进一步传输当前模式Mode指示信号、同步信号和复位信号等，以保证2D触控芯片部分与3D触控芯片部分之间相互协同，实现2D触控模式和3D触控模式的正常操作。本发明实施例中，另一实施方式，结合图7所示，控制芯片700还用于向显示面板200输入显示驱动信号，也即控制芯片700与显示面板200的各信号线路电连接，通过向信号线路输入显示驱动芯片，使显示面板200实现图像显示。
采用该实施方式，控制芯片700不但集成2D触控模式和3D触控模式，该两种触控模式的操作控制功能，还集成有显示控制功能，相较于现有技术，形成为新的集成芯片，如为GTDDI IC芯片。
本发明实施例所述显示装置，如图6所示，其中一实施方式中，在衬底层101上还依次制作有金属导电层500和第二绝缘层600，第一电极层102和第二电极层103位于第二绝缘层600远离衬底层101的一侧时，用于实现触控驱动的控制芯片还与金属导电层500和显示面板200的信号线路电连接，根据信号线路上的同步信号，获取显示面板200进行图像显示时的噪声信号，向金属导电层500输入噪声信号的补偿信号。
可选地，该控制芯片为上述集成2D触控模式和3D触控模式两种触控模式的触控芯片。
本发明实施例所述显示装置的另一方面，在衬底层101上还依次制作金属导电层500和第二绝缘层600的触控模组可以为仅能够实现2D触控模式的触控模组，也即触控模组可以不包括用于实现3D触控模式的第三电极1031，控制芯片为触控功能芯片。
采用该实施方式，控制芯片根据显示面板的信号线路上的同步信号，在获取图像显示时的噪声信号后，通过向金属导电层输入噪声信号的补偿信号，使得显示面板的阴极耦合的噪声信号与金属导电层上的补偿信号相抵消，这样在显示装置的屏体上进行触控的主动笔，受到屏体影响变化，以能够有效提高主动笔触控高度及性能。
可选地，控制芯片可以根据显示面板的信号线路上的同步信号(Hsync信号或Vsync信号)，获取图像显示时的噪声信号。
此外，采用该实施方式，由于控制芯片所输出的为噪声信号与补偿信号相抵消之后的感应信号，因此仅保留了有用的touch信号，从而能够显著提高了触控信噪比。
本发明实施例所述显示装置，在不增加成本的基础上，能够实现2D触控的电极组与实现3D触控的电极组的集成；由于控制芯片将2D触控模式、3D触控模式和显示控制集成于一体，能够有效降低芯片成本，并减少芯片布局空间。
另外，通过在触控模组的衬底层上还依次设置金属导电层和第二绝缘层，使得第一电极层和第二电极层与显示面板的阴极之间的距离增大，以有效降低第一电极层和第二电极层上的自容值，避免自容值存在对触控性能的影响；通过向金属导电层输入噪声信号的补偿信号，使得显示面板的阴极耦合的噪声信号与金属导电层上的补偿信号相抵消，能够有效提高触控信噪比和主动笔触控时的高度及性能。
以上所述的是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明所述原理前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种触控模组，其特征在于，包括：
衬底层，以及制作于所述衬底层上且平行设置的第一电极层和第二电极层，所述第一电极层与所述第二电极层之间设置有第一绝缘层；
其中，所述第一电极层上设置有沿第一方向延伸的多个第一电极，以及沿第二方向延伸的多个第二电极；多个所述第一电极与多个所述第二电极交叉设置，且所述第一电极与所述第二电极之间相互绝缘；
所述第二电极层上设置有至少两个第三电极；其中，所述第三电极中，至少两个所述第三电极的延伸方向不同；
其中，多个所述第一电极与多个所述第二电极组合形成第一触控模式电极组；多个所述第一电极与至少两个所述第三电极组合形成第二触控模式电极组。
2.根据权利要求1所述的触控模组，其特征在于，在所述第一电极层上，多个所述第一电极与多个所述第二电极所分布区域形成为第一触控感应区；
其中，所述触控感应区在所述第二电极层上的正投影为第二触控感应区，其中每一所述第三电极分别沿所述第二触控感应区的其中一边缘设置。
3.根据权利要求2所述的触控模组，其特征在于，所述第二触控感应区的每一边缘分别设置有一个所述第三电极。
4.根据权利要求1所述的触控模组，其特征在于，在所述第一电极层上，所述第一电极包括沿所述第一方向依次排列且相互间隔的多个第一电极块，所述第二电极层上设置有阵列排布的多个连接桥，所述第一电极的相邻两个所述第一电极块分别通过穿透所述第一绝缘层上的过孔连接至其中一所述连接桥电连接。
5.根据权利要求4所述的触控模组，其特征在于，在所述第一电极层上，所述第二电极包括沿所述第二方向依次排列且相互连接的多个第二电极块。
6.根据权利要求1所述的触控模组，其特征在于，所述第二电极层设置于所述第一电极层与所述衬底层之间。
7.根据权利要求1所述的触控模组，其特征在于，所述衬底层上还依次设置有金属导电层和第二绝缘层，所述第一电极层和所述第二电极层位于所述第二绝缘层远离所述衬底层的一侧。
8.一种显示装置，包括显示面板，其特征在于，还包括如权利要求1至7任一项所述的触控模组，所述触控模组设置于所述显示面板的出光侧。
9.根据权利要求8所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置还包括控制芯片，与多个所述第一电极、多个所述第二电极和至少两个所述第三电极分别连接，用于向所述第一触控模式电极组的驱动电极输入触控驱动信号，以及获取所述第一触控模式电极组的感应电极上的触控感应信号，获得第一触控模式操作；或者，向所述第二触控模式电极组的驱动电极输入触控驱动信号，以及获取所述第二触控模式电极组的感应电极上的触控感应信号，获得第二触控模式操作；
其中，所述第一触控模式电极组的驱动电极为所述第一电极，所述第一触控模式电极组的感应电极为所述第二电极；所述第二触控模式电极组的驱动电极为所述第一电极，所述第二触控模式电极组的感应电极为所述第三电极。
10.根据权利要求9所述的显示装置，其特征在于，所述控制芯片用于在多个控制周期的每一控制周期内，在第一时段，向所述第一触控模式电极组的驱动电极输入触控驱动信号，以及获取所述第一触控模式电极组的感应电极上的触控感应信号，获得第一触控模式操作；在第二时段，向所述第二触控模式电极组的驱动电极输入触控驱动信号，以及获取所述第二触控模式电极组的感应电极上的触控感应信号，获得第二触控模式操作。
11.根据权利要求9所述的显示装置，其特征在于，所述衬底层上还依次制作有金属导电层和第二绝缘层，所述第一电极层和所述第二电极层位于所述第二绝缘层远离所述衬底层的一侧时，所述控制芯片还与所述金属导电层和所述显示面板的信号线路电连接，根据所述信号线路上的同步信号，获取所述显示面板进行图像显示时的噪声信号，向所述金属导电层输入所述噪声信号的补偿信号。
12.根据权利要求9或10所述的显示装置，其特征在于，所述控制芯片还用于向所述显示面板输入显示驱动信号。
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