一种触控显示装置及其驱动方法与流程

本发明涉及触控技术领域，特别涉及一种触控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中额外设置压感检测电极层来实现，这种设计需要对液晶显示面板的结构设计做出改动，设计复杂，且增加液晶显示面板的厚度，提高成本。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种触控显示装置及其驱动方法，用以实现压感触控功能，降低设计复杂度，降低显示面板的厚度与成本。

因此，本发明实施例提供了一种触控显示装置，包括：背光源、位于所述背光源出光侧的显示面板、以及位于所述显示面板靠近所述背光源一侧的导电层，所述背光源包括：多个发光单元，与驱动所述多个发光单元发光的驱动信号线；

所述驱动信号线复用为检测电极，所述检测电极与所述导电层之间的电容根据触控压力的变化而发生变化。

可选地，在本发明实施例中，所述驱动信号线包括：与各所述发光单元的正极电连接的正极驱动信号线，以及与各所述发光单元的负极电连接的负极驱动信号线。

可选地，在本发明实施例中，所有发光单元分为若干发光控制区域；各所述发光控制区域中的多个发光单元阵列排布，且每一行中的发光单元串联；

同一所述发光控制区域中，每行第一个发光单元的正极驱动信号线相互电连接，最后一个发光单元的负极驱动信号线相互电连接。

可选地，在本发明实施例中，所述检测电极包括：检测输入电极和检测输出电极；

同一所述发光控制区域中，相互电连接的每行最后一个发光单元的负极驱动信号线复用为一个检测输入电极，相互电连接的每行第一个发光单元的正极驱动信号线复用为检测输出电极；或者，

同一所述发光控制区域中，相互电连接的每行第一个发光单元的正极驱动信号线复用为一个检测输入电极，相互电连接的每行最后一个发光单元的负极驱动信号线复用为检测输出电极。

可选地，在本发明实施例中，所述触控显示装置还包括：检测芯片，用于在显示阶段对所述正极驱动信号线施加正极固定电压信号，对各所述发光控制区域中的所述负极驱动信号线施加发光控制信号；在压力检测阶段对各所述发光控制区域中的检测输入电极施加检测输入信号，并对检测输出电极上的检测输出信号进行检测，根据检测到的所述检测输出信号，确定所述检测输入电极与所述导电层之间的电容值的变化，根据确定出的电容值的变化判断触控位置的压力大小。

可选地，在本发明实施例中，所述触控显示装置还包括：与各所述发光控制区域一一对应的负极导线，以及与各所述发光控制区域一一对应的负极连接端子；

各所述发光控制区域中的相互电连接的负极驱动信号线通过对应的负极导线与对应的负极连接端子电连接，各所述负极连接端子分别与所述检测芯片电连接。

可选地，在本发明实施例中，所述触控显示装置还包括：与所有相互电连接的正极驱动信号线电连接的正极导线，与所述正极导线电连接的正极连接端子；所述正极连接端子与所述检测芯片电连接。

可选地，在本发明实施例中，所述发光单元包括led芯片；

所述检测输入信号的电压幅值小于所述led芯片的导通电压。

可选地，在本发明实施例中，各所述发光控制区域中的发光单元的数量相同。

可选地，在本发明实施例中，各所述正极驱动信号线同层同材质；和/或，各所述负极驱动信号线同层同材质。

相应地，本发明实施例还提供了一种本发明实施例提供的触控显示装置的驱动方法，包括：显示阶段和压力检测阶段；其中，

在所述显示阶段，对正极驱动信号线施加正极固定电压信号，对各发光控制区域中的所述负极驱动信号线施加发光控制信号；

在所述压力检测阶段，分别对各发光控制区域中的检测输入电极施加检测输入信号，并对检测输出电极上的检测输出信号进行检测；根据检测到的所述检测输出信号，确定所述检测输入电极与所述导电层之间的电容值的变化，根据确定出的电容值的变化判断触控位置的压力大小。

本发明有益效果如下：

本发明实施例提供的触控显示装置及其驱动方法，通过将用于驱动发光单元发光的驱动信号线复用为检测电极，即将现有的驱动信号线复用为检测电极，从而可以不用在显示面板内额外设置检测电极层，这样对触控显示装置的结构设计改动较小，可以不增加显示面板厚度，且有利于节省制作成本。并且，通过使检测电极与导电层形成电容，该电容可以根据触控压力的变化而发生变化，这样检测电极所在位置被按压时，检测电极与导电层之间的距离产生变化，随之带来两者之间电容的变化。这样再通过检测电极与导电层之间的电容值的变化来判断触控位置的压力大小，从而可以实现压感触控功能。

附图说明

图1为现有的电容的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的触控显示装置的剖视结构示意图；

图3为本发明实施例提供的触控显示装置的俯视结构示意图；

图4a为本发明实施例提供的电路时序图之一；

图4b为本发明实施例提供的电路时序图之二；

图5为本发明实施例提供的在led芯片短路时的等效电路图；

图6为本发明实施例提供的压力检测阶段的等效电路图。

具体实施方式

为了使本发明的目的，技术方案和优点更加清楚，下面结合附图，对本发明实施例提供的触控显示装置及其驱动方法的具体实施方式进行详细地说明。应当理解，下面所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。并且在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。需要注意的是，附图中各图形的大小、膜层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。并且自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。

如图1所示，电极板01和电极板02之间具有绝缘电介质，以使电极板01和电极板02形成电容结构，且电极板01和电极板02之间的间距为d。根据电容公式：c＝εs/4πkd，其中，c为电极板01和电极板02形成的电容结构的电容，ε为处于间距d处的绝缘电介质的介电常数，s为电极板01和电极板02形成的电容结构的正对面积，k为静电力常数。当电极板01被按压时，间距d会减小，这样c会增大，因此通过检测此电容值的变化即可以确定出按压的压力大小。

本发明实施例提供一种触控显示装置，如图2与图3所示，包括：背光源100、位于背光源100出光侧的显示面板200、以及位于显示面板200靠近背光源100一侧的导电层210。背光源100可以包括：多个发光单元110，与驱动多个发光单元110发光的驱动信号线120。驱动信号线120复用为检测电极，检测电极与导电层210形成电容，并且检测电极与导电层210之间的电容根据触控压力的变化而发生变化。

本发明实施例提供的触控显示装置，通过将用于驱动发光单元发光的驱动信号线复用为检测电极，即将现有的驱动信号线复用为检测电极，从而可以不用在显示面板内额外设置检测电极层，这样对触控显示装置的结构设计改动较小，可以不增加显示面板厚度，且有利于节省制作成本。并且，通过使检测电极与导电层形成电容，该电容可以根据触控压力的变化而发生变化，这样检测电极所在位置被按压时，检测电极与导电层之间的距离产生变化，随之带来两者之间电容的变化。这样再通过检测电极与导电层之间的电容值的变化来判断触控位置的压力大小，从而可以实现压感触控功能。

在具体实施时，在本发明实施例中，导电层可以设置于背光源与显示面板之间，例如导电层可以为设置于显示面板的阵列基板下方的透明导电层，例如氧化铟锡(ito)。或者，导电层也可以设置为背光源背离显示面板一侧，例如导电层可以为显示面板的支撑背板，在此不作赘述。当将该触控显示装置应用于手机时，支撑背板也可以为设置有导电材料的手机中框。

在具体实施时，可以使各正极驱动信号线同层同材质。这样可以通过一次构图工艺形成所有正极驱动信号线，能够简化制备工艺，节省生产成本，提高生产效率。或者，在具体实施时，可以使各负极驱动信号线同层同材质。这样可以通过一次构图工艺形成所有负极驱动信号线，能够简化制备工艺，节省生产成本，提高生产效率。进一步地，也可以使各正极驱动信号线以及各负极驱动信号线同层同材质。这样可以通过一次构图工艺形成所有正极驱动信号线和所有负极驱动信号线，能够简化制备工艺，节省生产成本，提高生产效率。

在具体实施时，如图3所示，发光单元可以包括：发光二极管(lightemittingdiode，led)芯片。其中，led芯片具有导通电压vc，在其正极和负极之间的电压差大于vc时，led芯片导通以发光。在其正极和负极之间的电压差小于vc时，其是断开的，如图5所示，从而可以将发光单元110中的led芯片看作电容。在实际应用中，led芯片的结构可以与现有技术中的结构相同，在此不作赘述。背光源中的led芯片可以是相互独立进行驱动的，也可以是将部分led芯片串联后再并联进行分区驱动的，在此不作限定。图3仅是以部分led芯片串联后再并联进行驱动为例进行说明。在本发明实施例中，驱动信号线120可以包括：与各发光单元110(即led芯片)的正极电连接的正极驱动信号线121，以及与各发光单元110(即led芯片)的负极电连接的负极驱动信号线122。

在具体实施时，在本发明实施例中，如图3所示，可以将所有发光单元110分为若干发光控制区域px；各发光控制区域px中的多个发光单元100阵列排布，且每一行中的发光单元100串联，即每一个发光控制区域px中的一行中的led芯片依次串联在一起。并且，同一发光控制区域px中，每行第一个发光单元110的正极驱动信号线121相互电连接，最后一个发光单元110的负极驱动信号线122相互电连接。例如，各发光控制区域px包括16个led芯片，这16个led芯片阵列排布为4行4列，每一行led芯片串联在一起，每行第一个led芯片(即第1列led芯片)的正极驱动信号线121相互电连接，最后一个led芯片(即第4列led芯片)的负极驱动信号线122相互电连接。这样将背光源中的led芯片进行分区，从而分别控制每个发光控制区域px中的led芯片点亮时的亮度，以实现电视背光区域调节(localdimming)技术。进一步地，为了便于驱动以及使压感检测均匀，可以使各发光控制区域中的发光单元的数量相同，以使各发光控制区域的面积相同。

在具体实施时，可以将所有发光单元110分为16列*9行，或16列*3行，或8列*9行，或8列*3行的发光控制区域px。当然，在实际应用中，触控显示装置的应用环境不同时，对触控和调光的精度需求不同，因此，发光控制区域的数量、发光控制区域px中的led芯片的数量和排列方式可以根据实际应用环境的需求进行设计，在此不作限定。

在具体实施时，检测电极可以包括：用于输入检测输入信号的检测输入电极和用于输出检测输出信号的检测输出电极。在本发明实施例中，如图3所示，同一发光控制区域px中，相互电连接的每行最后一个发光单元110的负极驱动信号线120可以复用为一个检测输入电极，以通过该负极驱动信号线120输入检测输入信号。同一发光控制区域px中，相互电连接的每行第一个发光单元110的正极驱动信号线复用为检测输出电极，以通过该正极驱动信号线输出检测输出信号。或者，也可以使同一发光控制区域px中，相互电连接的每行第一个发光单元110的正极驱动信号线复用为一个检测输入电极，以通过该正极驱动信号线输入检测输入信号。以及同一发光控制区域px中，相互电连接的每行最后一个发光单元110的负极驱动信号线复用为检测输出电极，以通过该负极驱动信号线输出检测输出信号。

为了驱动led芯片发光以及判断触控位置的压力大小，在具体实施时，在本发明实施例中，触控显示装置还可以包括：检测芯片。该检测芯片可以用于在显示阶段对正极驱动信号线施加正极固定电压信号，对各发光控制区域中的负极驱动信号线施加发光控制信号。其中，正极固定电压信号的电压可以为接地电压vgnd(一般为0v)，如图4a与图4b所示，为了实现localdimming技术，可以将发光控制信号em设置为脉冲宽度调制(pulsewidthmodulation，pwm)信号，从而通过调节发光控制信号em的脉冲宽度，实现对每个发光控制区域的led芯片进行控制，以调节每个发光控制区域的亮度。并且，该检测芯片还可以用于在压力检测阶段对各发光控制区域中的检测输入电极施加检测输入信号，并对检测输出电极上的检测输出信号进行检测，根据检测到的检测输出信号，确定检测输入电极与导电层之间的电容值的变化来判断触控位置的压力大小，从而在按压时，可以确定压力的大小。并且，由于发光控制区域是相互独立的，因此也可以通过检测输出信号确定按压的触控位置。当然，在不对发光单元进行分区时，也可以根据检测输出信号确定按压的触控位置，在此不作限定。

在具体实施时，检测输入信号为脉冲信号，为了避免对显示的影响，在本发明实施例中，如图4a与图4b所示，可以使检测输入信号vft的电压幅值v0小于led芯片的导通电压vc。并且，发光控制信号em的电压幅值v1大于led芯片的导通电压vc。并且，一般在localdimming技术中，背光源中的每一个发光控制区域在一帧画面显示时间内具有发光时间段与非发光时间段。为了不影响显示，则可以将压力检测阶段设置于非发光时间段中。其中，以对一个发光控制区域输入的发光控制信号em和检测输入信号vft为例，如图4a所示，可以将检测输入信号vft的连续多个脉冲信号设置于一个画面显示帧的同一个压力检测阶段中。或者，如图4b所示，也可以将检测输入信号vft的连续多个脉冲信号分别设置于连续的多个画面显示帧的压力检测阶段中，这样由于一个画面显示帧的时间间隔较小，从而可以将连续的多个画面显示帧中的脉冲信号作为一个整体看作为检测输入信号vft，例如，在第一个画面显示帧1frame中的压力检测阶段touch中设置检测输入信号vft的一个脉冲，在第二个画面显示帧2frame中的压力检测阶段touch中设置检测输入信号vft的另一个脉冲。当然，检测输入信号vft的具体实施方式可以根据实际应用环境来设计确定，在此不作限定。

在具体实施时，在本发明实施例中，如图3所示，触控显示装置还可以包括：与各发光控制区域px一一对应的负极导线130，以及与各发光控制区域px一一对应的负极连接端子140。其中，各发光控制区域px中的相互电连接的负极驱动信号线122(即每一发光控制区域px中第4列led芯片的负极连接的负极驱动信号线)通过对应的负极导线140与对应的负极连接端子140电连接，各负极连接端子140分别与检测芯片电连接。这样可以通过检测芯片在显示阶段向连接的负极驱动信号线122输入发光控制信号，在压力检测阶段向连接的负极驱动信号线122输入检测输入信号。

在具体实施时，在本发明实施例中，如图3所示，触控显示装置还包括：与所有相互电连接的正极驱动信号线电连接的正极导线150，与正极导线150电连接的正极连接端子160；正极连接端子160与检测芯片电连接。这样可以通过检测芯片在显示阶段向连接的正极驱动信号线121输入正极固定电压信号，在压力检测阶段检测连接的正极驱动信号线121上的检测输出信号。

下面以图3所示的结构为例，结合图4a所示的驱动时序图，对本发明实施例提供的触控显示装置的工作过程进行描述。其中，图4a仅以一个发光控制区域px输入的信号为例。如图3所示，一个画面显示帧1frame可以包括：显示阶段display和压力检测阶段touch。

在显示阶段display，检测芯片通过正极连接端子160向各发光控制区域px中的led芯片输入电压为vgnd的正极固定电压信号。以及通过各负极连接端子140向各发光控制区域px中的led芯片输入发光控制信号em。其中，发光控制信号em的脉冲宽度需要根据对应的发光控制区域px所需求的亮度进行确定。由于不同发光控制区域px所需的亮度可能不同，因此，不同发光控制区域px对应的显示阶段display的时长可能也不同。

在压力检测阶段touch，图3所示的结构在压力检测阶段的等效电路图为图6，发光单元100中的led芯片相当于电容。检测芯片依次通过各负极连接端子140向各发光控制区域px的检测输入电极施加检测输入信号vft，并对检测输出电极上的检测输出信号进行检测。具体地，通过第一个负极连接端子140向对应的发光控制区域px的检测输入电极施加检测输入信号vft，通过正极连接端子160与正极导线150对检测输出电极上的检测输出信号vfs进行检测，从而可以得到该发光控制区域px对应的检测输出信号vfs。之后，通过第二个负极连接端子140向对应的发光控制区域px的检测输入电极施加检测输入信号vft，通过正极连接端子160与正极导线150对检测输出电极上的检测输出信号vfs进行检测，从而可以得到该发光控制区域px对应的检测输出信号vfs。之后，以此类推，在此不作赘述。通过检测芯片根据检测到的每个发光控制区域px对应的检测输出信号vfs，可以确定各发光控制区域px对应的检测输入电极与导电层210之间的电容值的变化，从而，根据确定出的各发光控制区域px对应的电容值的变化，来判断触控位置的压力大小，从而在按压时，可以确定压力的大小。

其中，以第一个负极连接端子对应的发光控制区域px为例，在未按压该发光控制区域px时，作为检测输入电极的负极驱动信号线122与导电层210之间的间距不变，其电容值不变，这样使得负极驱动信号线122与正极驱动信号线121之间的电容值也不变，从而使检测输出信号vfs也不变。在按压该发光控制区域px时，作为检测输入电极的负极驱动信号线122与导电层210之间的间距变小，其电容值变小，这样使得负极驱动信号线122与正极驱动信号线121之间的电容值也变化，从而使检测输出信号vfs也变化，这样可以通过检测输出信号vfs的变化确定该发光控制区域px对应的电容值的变化，进而判断触控位置的压力大小。其余同理，在此不作赘述。

在具体实施时，本发明实施例提供的触控显示装置可以为：手机、平板电脑等任何具有显示功能的产品或部件。对于该显示装置的其它必不可少的组成部分均为本领域的普通技术人员应该理解具有的，在此不做赘述，也不应作为对本发明的限制。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种本发明实施例提供的触控显示装置的驱动方法，可以包括：显示阶段和压力检测阶段；其中，

在显示阶段，对正极驱动信号线施加正极固定电压信号，对各发光控制区域中的负极驱动信号线施加发光控制信号；

在压力检测阶段，分别对各发光控制区域中的检测输入电极施加检测输入信号，并对检测输出电极上的检测输出信号进行检测；根据检测到的检测输出信号，确定检测输入电极与导电层之间的电容值的变化，根据确定出的电容值的变化判断触控位置的压力大小。

本发明实施例提供的触控显示装置及其驱动方法，通过将用于驱动发光单元发光的驱动信号线复用为检测电极，即将现有的驱动信号线复用为检测电极，从而可以不用在显示面板内额外设置检测电极层，这样对触控显示装置的结构设计改动较小，可以不增加显示面板厚度，且有利于节省制作成本。并且，通过使检测电极与导电层形成电容，该电容可以根据触控压力的变化而发生变化，这样检测电极所在位置被按压时，检测电极与导电层之间的距离产生变化，随之带来两者之间电容的变化。这样再通过检测电极与导电层之间的电容值的变化来判断触控位置的压力大小，从而可以实现压感触控功能。

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。