一种触控基板、显示装置及其驱动方法与流程

本发明涉及触控显示技术领域，尤其涉及一种触控基板、显示装置及其驱动方法。

背景技术：

压力感应技术是指对外部受力能够实施探测的技术，这项技术很久前就运用在工控，医疗等领域。目前，在显示领域尤其是手机或平板领域实现压力感应的方式是在液晶显示面板的背光部分或者手机的中框部分增加额外的机构来实现，这种设计需要对液晶显示面板或者手机的结构设计做出改动，而且由于装配公差较大，这种设计的探测准确性也受到了限制。

因此，如何在显示面板硬件改动较小的情况下实现探测精度较高的压力感应，是本领技术人员域亟需解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供了一种触控基板、显示装置及其驱动方法，用以实现触控的三维探测。

因此，本发明实施例提供的一种触控基板，包括衬底基板，以及设置于衬底基板上的触控检测电极，还包括：

设置于所述触控检测电极所在膜层与所述衬底基板之间且异层设置组成互电容结构的触控压力驱动电极和触控压力感应电极；

在触控检测时间段，同时对所述触控检测电极、触控压力驱动电极和触控压力感应电极加载触控检测信号，检测各所述触控检测电极的电容值变化以判断触控位置；在压力检测时间段，对所述触控压力驱动电极加载触控驱动信号， 检测由触控位置的压力引起的所述触控压力感应电极的信号量变化的触控侦测芯片。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述触控基板中，所述触控基板为阵列基板；所述触控压力驱动电极由设置于所述阵列基板中的像素列间隙处，且与数据线同层设置的至少一条驱动信号线组成。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述触控基板中，属于同一所述触控压力驱动电极的各驱动信号线之间通过与栅线同层设置的第一导线相互电性连接。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述触控基板中，所述触控基板为阵列基板；所述触控压力感应电极由设置于阵列基板中的像素行间隙处，且与栅线同层设置的至少一条感应信号线组成。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述触控基板中，属于同一所述触控压力感应电极的各感应信号线之间通过与数据线同层设置的第二导线相互电性连接。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述触控基板中，还包括：设置于除了设置有所述感应信号线的像素行间隙以外的像素行间隙处，且与所述栅线同层设置的浮空电极。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述触控基板中，所述触控检测电极为多个同层设置且相互独立的自电容电极；或，

所述触控检测电极为交叉设置的触控驱动电极和触控感应电极。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述触控基板中，各所述自电容电极组成所述阵列基板上的公共电极层。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述触控基板中，在触控检测时间段，所述阵列基板中的栅线和数据线加载与所述触控检测信号相同的电信号。

本发明实施例提供的一种显示装置，包括本发明实施例提供的上述触控基 板，以及设置在触控基板下方的金属层。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述显示装置中，所述金属层为手机的中框或背光模组背面的背光金属。

本发明实施例提供的上述显示装置的驱动方法，包括：

在触控检测时间段，同时对触控检测电极、触控压力驱动电极和触控压力感应电极加载触控检测信号，检测各所述触控检测电极的电容值变化以判断触控位置；

在压力检测时间段，对所述触控压力驱动电极加载触控驱动信号，检测由触控位置的压力引起的所述触控压力感应电极的信号量变化。

在一种可能的实现方式中，本发明实施例提供的上述显示装置的驱动方法，还包括：在触控检测时间段，对栅线和数据线加载与所述触控检测信号相同的电信号。

本发明实施例的有益效果包括：

本发明实施例提供的一种触控基板、显示装置及其驱动方法，在触控基板内增加了设置于触控检测电极所在膜层与衬底基板之间的触控压力驱动电极和触控压力感应电极，增加的触控压力感应电极和触控压力驱动电极组成互电容结构，当触控基板被按压时，触控基板与下方的金属层之间的距离变小随之带来互电容结构的电容值相应的减少。因此，在压力检测时间段，通过对触控压力驱动电极加载触控驱动信号，检测由触控位置的压力引起的触控压力感应电极的信号量变化，可以确定出互电容结构的电容值变化量，从而对垂直于触摸屏表面的z方向的压力进行探测，实现压力感应功能。在触控检测时间段，由于同时对触控检测电极、触控压力驱动电极和触控压力感应电极加载相同的触控检测信号，触控压力驱动电极和触控压力感应电极可以消除触控检测电极的寄生电容，此时由触控按压造成的触控基板和下方的金属层之间距离的变化不会对触控检测电极的电容值造成影响，因此，可以通过检测各触控检测电极的电容值变化以判断触控位置，实现触控的二维侦测功能。

附图说明

图1为本发明实施例提供的触控基板的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的触控基板的俯视图；

图3为本发明实施例提供的触控基板的驱动时序示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明实施例提供的触控基板、显示装置及其驱动方法的具体实施方式进行详细地说明。

附图中各膜层的厚度和形状不反映真实比例，目的只是示意说明本发明内容。

本发明实施例提供的一种触控基板，如图1所示，包括衬底基板01，以及设置于衬底基板01上的触控检测电极02，还包括：

设置于触控检测电极02所在膜层与衬底基板01之间且异层设置组成互电容结构的触控压力驱动电极03和触控压力感应电极04；

在触控检测时间段，同时对触控检测电极02、触控压力驱动电极03和触控压力感应电极04加载触控检测信号，检测各触控检测电极02的电容值变化以判断触控位置；在压力检测时间段，对触控压力驱动电极03加载触控驱动信号，检测由触控位置的压力引起的触控压力感应电极04的信号量变化的触控侦测芯片。

本发明实施例提供的上述触控基板，在触控基板内增加了设置于触控检测电极02所在膜层与衬底基板01之间的触控压力驱动电极03和触控压力感应电极04，增加的触控压力感应电极04和触控压力驱动电极03组成互电容结构，当触控基板被按压时，触控基板与下方的金属层05之间的距离变小随之带来互电容结构的电容值相应的减少。因此，在压力检测时间段，通过对触控压力驱动电极03加载触控驱动信号，检测由触控位置的压力引起的触控压力感应 电极04的信号量变化，可以确定出互电容结构的电容值变化量，从而对垂直于触摸屏表面的z方向的压力进行探测，实现压力感应功能。在触控检测时间段，由于同时对触控检测电极02、触控压力驱动电极03和触控压力感应电极04加载相同的触控检测信号，触控压力驱动电极03和触控压力感应电极04可以消除触控检测电极02的寄生电容，此时由触控按压造成的触控基板和下方的金属层05之间距离的变化不会对触控检测电极02的电容值造成影响，因此，可以通过检测各触控检测电极02的电容值变化以判断触控位置，实现触控的二维侦测功能。

在具体实施时，本发明实施例提供的上述触控基板一般具体采用触摸屏中的阵列基板，为了便于信号的传输，增加的触控压力驱动电极03和触控压力感应电极04一般采用金属材料制作，并且，为了使增加的触控压力驱动电极03和触控压力感应电极04不影响阵列基板中显示区域的开口率且节省制作工艺成本。在具体实施时，如图2所示，触控压力驱动电极03可以由设置于阵列基板中的像素06列间隙处，且与数据线07同层设置的至少一条驱动信号线031组成。这样，在现有的阵列基板制备工艺的基础上，不需要增加额外的工艺，可以节省生产成本，提高生产效率。

进一步地，在本发明实施例提供的上述触控基板中，为了便于对驱动信号线031加载触控驱动信号，如图2所示，可以将属于同一触控压力驱动电极03的各驱动信号线031之间通过与栅线08同层设置的第一导线032相互电性连接。并且，由于第一导线032与栅线08同层设置，各驱动信号线031与数据线07同层设置，两者不在同一膜层，因此，需要通过过孔将两者连接。

同理，在具体实施时，如图2所示，触控压力感应电极04可以由设置于阵列基板中的像素06行间隙处，且与栅线08同层设置的至少一条感应信号线041组成。这样，在现有的阵列基板制备工艺的基础上，不需要增加额外的工艺，可以节省生产成本，提高生产效率。

进一步地，在本发明实施例提供的上述触控基板中，为了便于检测感应信 号线041的信号量变化，如图2所示，可以将属于同一触控压力感应电极04的各感应信号线041之间通过与数据线07同层设置的第二导线042相互电性连接。并且，由于第二导线042与数据线07同层设置，各感应信号线041与栅线08同层设置，两者不在同一膜层，因此，需要通过过孔将两者连接。

进一步地，在本发明实施例提供的上述触控基板中，如图2所示，还可以包括：设置于除了设置有感应信号线041的像素06行间隙以外的像素06行间隙处，且与栅线08同层设置的浮空电极09，该浮空电极09的设置可以保证在压力检测时间段触控压力驱动电极03的电场发散到下方而受到金属层05的影响。该浮空电极09在触控检测时间段与感应信号线041加载相同加载触控侦测信号，在压力检测时间段悬空设置，即不加载任何信号。

同理，进一步地，在本发明实施例提供的上述触控基板中，为了便于对浮空电极09加载电信号，如图2所示，可以将各浮空电极09通过与数据线07同层设置的第三导线091相互电性连接。并且，由于第三导线091与数据线07同层设置，各浮空电极09与栅线08同层设置，两者不在同一膜层，因此，需要通过过孔将两者连接。

在具体实施时，本发明实施例提供的触控基板中，用于触控侦测的触控检测电极02的具体结构可以有多种实现方式，例如，触控检测电极02可以由多个同层设置且相互独立的自电容电极组成；触控检测电极02也可以由交叉设置的触控驱动电极和触控感应电极组成。

其中，当采用自电容电极实现触控侦测功能时，可以采用阵列基板中的公共电极层复用自电容电极，即各自电容电极组成阵列基板上的公共电极层，在将公共电极层的结构进行变更分割成自电容电极时，在现有的阵列基板制备工艺的基础上，不需要增加额外的工艺，可以节省生产成本，提高生产效率。

具体地，在本发明实施例提供的上述触控基板应用于显示面板时，为了减少显示和触控信号之间的相互干扰，在具体实施时，需要采用触控和显示阶段分时驱动的方式，并且，在具体实施时还可以将显示驱动芯片和触控侦测芯片 整合为一个芯片，进一步降低生产成本。

具体地，例如：如图3所示的驱动时序图中，一般将显示面板中每一帧(V-sync)的时间分成显示时间段(Display)、触控检测时间段(Touch)和压力检测时间段(Force)。

在显示时间段(Display)，如图3所示，对显示面板中的每条栅极信号线Gate依次施加栅扫描信号，对数据信号线Source施加灰阶信号；当采用公共电极层Vcom复用自电容电极Cm作为触控检测电极02时，与各自电容电极Cm连接的触控侦测芯片向各自电容电极Cm分别施加公共电极信号，以实现液晶显示功能。

在触控检测时间段(Touch)，如图3所示，触控侦测芯片同时对作为触控检测电极02的自电容电极Cm、触控压力驱动电极Tx和触控压力感应电极Rx加载触控检测信号。触控压力驱动电极Tx和触控压力感应电极Rx可以消除作为触控检测电极02的自电容电极Cm的寄生电容，此时由触控按压造成的触控基板和下方的金属层05之间距离的变化不会对自电容电极Cm的电容值造成影响，因此，可以通过检测各自电容电极Cm的电容值变化以判断触控位置，实现触控的二维侦测功能。

进一步地，如图3所示，为了避免在触控检测时间段(Touch)阵列基板中的栅线Gate和数据线Source与作为触控检测电极02的自电容电极Cm之间产生对地电容从而影响触控检测的准确性，在具体实施时，在触控检测时间段，可以对阵列基板中的栅线Gate和数据线Source加载与触控检测信号相同的电信号，这样可以消除栅线Gate和数据线Source与触控检测电极02之间的对地电容，便于提高触控位置检测的准确性。

在压力检测时间段(Force)，如图3所示，触控侦测芯片对对触控压力驱动电极Tx加载触控驱动信号，此时，触控基板被按压时造成的触控基板与下方的金属层05之间的距离变小随之带来触控压力驱动电极Tx和触控压力感应电极Rx之间互电容结构的电容值相应的减少，因此检测由触控位置的压力引起的触 控压力感应电极Rx的信号量变化，可以确定出互电容结构的电容值变化量，从而对垂直于触摸屏表面的z方向的压力进行探测，实现压力感应功能。

需要说明的是，本发明实施例提供的上述触控基板具体可以应用于液晶显示面板(Liquid Crystal Display,LCD)，或者，也可以应用于有机电致发光显示面板(Organic Electroluminesecent Display,OLED)，或者，还可以应用于其他显示面板，在此不做限定。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种显示装置，包括本发明实施例提供的上述触控基板，以及设置在触控基板下方的金属层。该显示装置可以为：手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。该显示装置的实施可以参见上述触控基板的实施例，重复之处不再赘述。

具体地，当本发明实施例提供的上述显示装置为手机时，设置在触控基板下方的金属层可以为手机的中框，即手机固件中的中框充当金属层的作用；当本发明实施例提供的上述显示装置的触摸基板设置在液晶显示面板内部时，设置在触控基板下方的金属层可以是背光模组背面的背光金属，即采用背光模组背面的背光金属充当金属层的作用。并且，该背光金属可以具体为包覆在背光模组外侧的金属框，也可以具体为贴覆于背光模组背面的金属贴片，在此不做限定。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种上述显示装置的驱动方法，包括：

在触控检测时间段，同时对触控检测电极、触控压力驱动电极和触控压力感应电极加载触控检测信号，检测各触控检测电极的电容值变化以判断触控位置；

在压力检测时间段，对触控压力驱动电极加载触控驱动信号，检测由触控位置的压力引起的触控压力感应电极的信号量变化。

进一步地，在上述驱动方法中，还包括：在触控检测时间段，对栅线和数 据线加载与触控检测信号相同的电信号。

本发明实施例提供的一种触控基板、显示装置及其驱动方法，在触控基板内增加了设置于触控检测电极所在膜层与衬底基板之间的触控压力驱动电极和触控压力感应电极，增加的触控压力感应电极和触控压力驱动电极组成互电容结构，当触控基板被按压时，触控基板与下方的金属层之间的距离变小随之带来互电容结构的电容值相应的减少。因此，在压力检测时间段，通过对触控压力驱动电极加载触控驱动信号，检测由触控位置的压力引起的触控压力感应电极的信号量变化，可以确定出互电容结构的电容值变化量，从而对垂直于触摸屏表面的z方向的压力进行探测，实现压力感应功能。在触控检测时间段，由于同时对触控检测电极、触控压力驱动电极和触控压力感应电极加载相同的触控检测信号，触控压力驱动电极和触控压力感应电极可以消除触控检测电极的寄生电容，此时由触控按压造成的触控基板和下方的金属层之间距离的变化不会对触控检测电极的电容值造成影响，因此，可以通过检测各触控检测电极的电容值变化以判断触控位置，实现触控的二维侦测功能。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。