触控装置及其驱动方法
【专利摘要】本发明公开了一种触控装置及其驱动方法。该触控装置包括触控屏、检测电路和驱动电路，所述触控屏包括公共电极、感应电极和像素电极，所述检测电路具备第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端与所述感应电极连接；在显示时间段内，所述公共电极用于加载公共电极信号，所述像素电极用于加载所述驱动电路输出的像素电极信号，所述公共电极和所述像素电极之间产生显示电场，所述参考信号和所述公共电极信号相同。本发明中，公共电极信号和参考信号之间不会产生压差，从而避免了对触控装置正常显示的影响。
【专利说明】触控装置及其驱动方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及显示【技术领域】，特别涉及一种触控装置及其驱动方法。
【背景技术】
[0002] 随着触控技术的发展，完全内嵌式触控（Full In-Cell Touch)装置的应用越来越 广泛。其中，超高维场转换技术（Advanced Super Dimension Switch,简称：ADS)触控装置 因具有高分辨率、高透过率、低功耗、宽视角、高开口率等优点而得到广泛应用。由于需要保 证ADS触控装置的正常显示和正常触控，即需要最低限度的降低两者之间的干扰，因此ADS 触控装置需要进行分时驱动，即对显示时间段和触控时间段分别进行驱动。
[0003] ADS触控装置可包括触控屏和与触控屏连接的检测电路，检测电路中的运算放大 器需要加载一个参考信号，该参考信号为正电压，触控屏中的公共电极需要加载公共电极 信号，该公共电极信号为负电压。图1为现有技术中公共电极信号的示意图，如图1所示， 触控屏中的像素电极需要加载像素电极信号（即：Ga_a电路通过数据线输出的数据电压 信号，以提供给像素电极），像素电极信号具有上限值AVDD和下限值-AVDD，AVDD为正电 压，-AVDD为负电压，而通常公共电极信号位于AVDD和-AVDD之间。由于A-Si工艺中栅极 和像素电极之间形成有耦合电容Cgs，因此为了平衡显示效果会将公共电极信号设置为一 负值，而并非0V。
[0004] 由于参考信号为正电压，公共电极信号为负电压，因此参考信号和公共电极信号 之间会产生一个直流（Direct Current，简称：DC)压差。在显示时间段，ADS触控装置产生 的水平电场会使液晶发生偏转以实现正常显不，该DC压差会在垂直方向上产生一个电场， 该电场会使液晶在垂直方向上也发生偏转，也就是说，该DC压差会影响液晶的正常偏转， 从而影响到触控装置的正常显示。
【发明内容】
[0005] 本发明提供一种触控装置及其驱动方法，用于避免对触控装置正常显示的影响。
[0006] 为实现上述目的，本发明提供了一种触控装置，包括触控屏、检测电路和驱动电 路，所述触控屏包括公共电极、感应电极和像素电极，所述检测电路具备第一输入端、第二 输入端和输出端，所述第一输入端与所述感应电极连接；
[0007] 在触控时间段内，所述公共电极用于加载所述驱动电路输出的驱动信号以使所述 公共电极和所述感应电极之间耦合产生触控信号并通过所述感应电极将所述触控信号输 出至所述第一输入端，所述检测电路用于根据所述触控信号和所述第二输入端上加载的所 述驱动电路输出的参考信号生成检测信号以经所述输出端输出；
[0008] 在显示时间段内，所述公共电极用于加载所述驱动电路输出的公共电极信号，所 述像素电极用于加载所述驱动电路输出的像素电极信号，所述公共电极和所述像素电极之 间产生显示电场，所述参考信号和所述公共电极信号相同。
[0009] 可选地，在触控时间段内，所述公共电极还用于加载所述驱动电路输出的直流信 号，所述直流信号和所述参考信号相同。
[0010] 可选地，所述公共电极信号为正电压。
[0011] 可选地，所述像素电极信号具有上限值和下限值，所述公共电极信号位于所述上 限值和所述下限值之间，所述上限值和所述下限值均为正电压。
[0012] 可选地，所述公共电极包括多个平行设置的条状电极，所述感应电极包括多个平 行设置的条状电极，所述公共电极的延伸方向和所述感应电极的延伸方向相互垂直。
[0013] 可选地，所述检测电路包括参考信号输出装置、运算放大器、反馈电容和反馈电 阻，所述运算放大器具有所述第一输入端、所述第二输入端和输出端，所述参考信号输出装 置与所述第二输入端连接，所述反馈电容的一端与所述运算放大器的第一端连接，所述反 馈电容的另一端与所述运算放大器的输出端连接，所述反馈电阻的一端与所述运算放大器 的第一端连接，所述反馈电阻的另一端与所述运算放大器的输出端连接；
[0014] 所述参考信号输出装置用于生成所述参考信号并将所述参考信号输出至所述第 二输入端；
[0015] 所述运算放大器用于通过所述第一输入端接收所述触控信号以及通过所述第二 输入端接收所述参考信号并通过所述输出端输出所述检测信号。
[0016] 可选地，所述触控屏包括相对设置的第一基板和第二基板，所述第一基板和所述 第二基板之间设置有液晶，所述第一基板包括所述公共电极和所述像素电极，所述第二基 板包括所述感应电极。
[0017] 为实现上述目的，本发明提供了一种触控装置的驱动方法，所述驱动方法用于对 所述触控装置进行驱动，所述触控装置包括触控屏、检测电路的驱动电路，所述触控屏包括 公共电极、感应电极和像素电极，所述检测电路具备第一输入端、第二输入端和输出端，所 述第一输入端与所述感应电极连接，所述第二输入端与检测电路连接；
[0018] 所述驱动方法包括：
[0019] 在触控时间段内，所述公共电极加载驱动电路输出的驱动信号以使所述公共电极 和所述感应电极之间产生耦合产生触控信号并通过所述感应电极将所述触控信号输出至 所述第一输入端，所述检测电路根据所述触控信号和所述第二输入端上加载的所述驱动电 路输出的参考信号生成检测信号；
[0020] 在显示时间段内，所述公共电极加载公共电极信号，所述像素电极加载所述驱动 电路输出的像素电极信号，所述公共电极和所述像素电极之间产生显示电场，所述参考信 号和所述公共电极信号相同。
[0021] 可选地，在触控时间段内，所述公共电极还加载所述驱动电路输出的直流信号，所 述直流信号和所述参考相同。
[0022] 可选地，所述公共电极信号为正电压。
[0023] 本发明具有以下有益效果：
[0024] 本发明提供的触控装置及其驱动方法的技术方案中，在显示时间段内公共电极加 载公共电极信号，该公共电极信号和检测电路中第二输入端加载的参考信号相同，因此公 共电极信号和参考信号之间不会产生压差，从而不会影响液晶的正常偏转，进而避免了对 触控装置正常显示的影响。
【专利附图】
【附图说明】
[0025] 图1为现有技术中公共电极信号的示意图；
[0026] 图2为本发明实施例一提供的一种触控装置的结构示意图；
[0027] 图3为图2中公共电极和感应电极的立体示意图；
[0028] 图4为图2中检测电路的结构示意图；
[0029] 图5为实施例一中公共电极信号的示意图；
[0030] 图6为图2中触控装置的等效电路示意图；
[0031] 图7为图2中触控装置的信号时序示意图。
【具体实施方式】
[0032] 为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明提 供的触控装置及其驱动方法进行详细描述。
[0033] 图2为本发明实施例一提供的一种触控装置的结构示意图，如图2所示，包括触控 屏1、检测电路2和驱动电路（图中未示出），触控屏1包括公共电极111、感应电极121和 像素电极（图中未不出），检测电路2具备第一输入端、第二输入端和输出端，第一输入端与 感应电极121连接。在触控时间段内，公共电极111用于加载驱动电路输出的驱动信号以 使公共电极111和感应电极121之间耦合产生触控信号并通过感应电极121将触控信号输 出至第一输入端，检测电路2用于根据触控信号和第二输入端上加载的参考信号生成检测 信号以经输出端输出，通过该检测信号可判断触控状态和触控坐标，实现触控操作；在显示 时间段内，公共电极111用于加载驱动电路输出的公共电极信号，像素电极用于加载驱动 电路输出的像素电极信号，公共电极111和像素电极之间产生显示电场，参考信号和公共 电极信号相同。
[0034] 其中，显示电场用于使触控屏中的液晶发生偏转，以实现显示画面。
[0035] 其中，像素电极信号为驱动电路通过数据线输出至像素电极的信号，在实际应用 中，像素电极信号还可以称为数据电压信号。具体地，驱动电路为Ga_a电路，则数据电压 信号为Gamma值，该Gamma值具有上限值和下限值，S卩：像素电极信号具有上限值和下限值。
[0036] 本实施例提供的触控装置的技术方案中，在显示时间段内公共电极加载公共电极 信号，该公共电极信号和检测电路中第二输入端加载的参考信号相同，因此公共电极信号 和参考信号之间不会产生压差，从而不会影响液晶的正常偏转，进而避免了对触控装置正 常显示的影响。
[0037] 本实施例中，触控装置为ADS触控装置。
[0038] 图3为图2中公共电极和感应电极的立体示意图，如图3所示，本实施例中，公共 电极111包括多个平行设置的条状电极，感应电极121包括多个平行设置的条状电极，公共 电极111的延伸方向和感应电极121的延伸方向相互垂直。具体地，本实施例中，公共电极 111的延伸方向为纵向，感应电极121的延伸方向为横向。
[0039] 触控屏1可包括相对设置的第一基板11和第二基板12,第一基板11和第二基板 12之间设置有液晶13,第一基板11包括该公共电极111和像素电极，第二基板12包括该 感应电极121。本实施例中，第一基板11可以为阵列基板，具体地，第一基板11可以包括 第一衬底基板112和形成于第一衬底基板112上方的栅线和数据线，栅线和数据线限定出 像素单元，该像素单元包括薄膜晶体管和像素电极，其中，栅线、数据线、薄膜晶体管和像素 电极均未画出，该公共电极111可以位于像素电极的上方；第二基板12可以为彩膜基板，该 第二基板12包括第二衬底基板122和形成于第二衬底基板122上方的黑矩阵图形123和 彩色矩阵图形124,黑矩阵图形123位于第二衬底基板122之上，感应电极121位于黑矩阵 图形123之上，彩色矩阵图形124位于感应电极121之上，例如，彩色矩阵图形124可以为 红色矩阵图形、绿色矩阵图形或者蓝色矩阵图形。上述第一基板11和第二基板12的具体 结构仅为一种示例，在实际应用中还可以其它结构的第一基板11和第二基板12,此处不再 列举。其中，公共电极ill在第一衬底基板112上的投影与感应电极121在第一衬底 基板112上的投影相交设置。
[0040] 进一步地，该触控屏1还可以包括第一偏振片14和第二偏振片15,第一偏振片14 可位于第一衬底基板112的入光侧，第二偏振片15可位于第二衬底基板122的出光侧。
[0041] 图4为图2中检测电路的结构示意图，如图4所示，该检测电路2包括参考信号输 出装置21、运算放大器22、反馈电容Cf和反馈电阻Rf，运算放大器22具有第一输入端、第 二输入端和输出端，参考信号输出装置21与第二输入端连接，反馈电容Cf的一端与运算放 大器22的第一输入端连接，反馈电容Cf的另一端与运算放大器22的输出端连接，反馈电 阻Rf的一端与运算放大器22的第一输入端连接，反馈电阻Rf的另一端与运算放大器22 的输出端连接。其中，第一输入端为运算放大器22的反相输入端，第二输入端为运算放大 器22的正相输入端。参考信号输出装置21用于生成参考信号并将参考信号输出至第二输 入端，运算放大器22用于通过第一输入端接收触控信号以及通过第二输入端接收参考信 号并通过输出端输出检测信号。
[0042] 图5为实施例一中公共电极信号的示意图，如图5所示，本实施例中，公共电极信 号Vcom为正电压。由于像素电极信号具有上限值AVDD1和下限值AVDD2,而公共电极信号 Vcom位于上限值AVDD1和下限值AVDD2之间，因此，优选地，将上限值AVDD1和下限值AVDD2 均设置为正电压，以使公共电极信号Vcom为正电压。由于通常传统的触控集成电路（Touch 1C)没有负压制程，参考信号需要为正电压，因此无法将负电压的公共电极信号直接作为参 考电压，所以需要先将公共电极信号的上限值AVDD1和下限值AVDD2全部升为正电压，这样 位于上限值AVDD1和下限值AVDD2之间的公共电极信号Vcom也会被设置为正电压，从而能 够直接利用公共电极信号作为参考信号，也就是说，使参考信号和公共电极信号相同。
[0043] 图6为图2中触控装置的等效电路示意图，如图6所示，公共电极111的等效电阻 Rtx的输出端与公共电极111和感应电极121之间的互容量Cm的一端连接，互容量Cm的另 一端与感应电极121的等效电阻Rrx的输入端连接，等效电阻Rrx的输出端与运算放大器 22的第一输入端连接，等效电容Ctx的一端与Rtx的输出端和互容量Cm的一端连接，等效 电容Ctx的另一端接地，等效电容Crx的一端与等效电阻Rrx的输出端和运算放大器22的 第一输入端连接，等效电容Crx的另一端接地。等效电阻Rtx的输入端用于接收输入信号， 当公共电极111充当公共电极时该输入信号为公共电极信号；当公共电极111充当发射电 极时该输入信号为驱动信号。
[0044] 下面通过图6和图7对本实施例中的触控装置的工作原理进行详细描述。图7为 图2中触控装置的信号时序示意图，如图6和图7所示，为降低触控与显示之间的相互干 扰，可采用分时驱动的方式对触控装置进行驱动，因此可将触控装置的工作时间段分为显 示时间段和触控时间段。触控时间段和显示时间段通过帧识别信号（V-Blanking)来区分， 具体地，如图6所示，当帧识别信号为高电平信号时出触控装置处于触控时间段，当帧识别 信号为低电平信号时触控装置处于显示时间段。
[0045] 在显示时间段内，公共电极111充当公共电极，公共电极111上加载公共电极信 号Vcom，像素电极上加载像素电极信号，公共电极和像素电极之间产生显示电场，显示电场 用于进行画面显示。在显示时间段内参考信号输出装置21会向运算放大器22输出参考信 号，由于参考信号与公共电极信号相同，因此参考信号与公共电极信号之间无压差。其中， 参考信号和公共电极信号均为直流电压。由于参考信号与公共电极信号之间不会产生DC 压差，因此不会在垂直方向上产生电场，这样能够避免液晶在垂直方向上的偏转，避免了对 液晶正常偏转的影响，从而避免了对触控装置显示的影响。
[0046] 在触控时间段内，公共电极111充当发射电极TX，感应电极121为RX，图7中以 TX1、TX2、TX3和RX1、RX2、RX3为例进行描述，公共电极111上加载驱动信号以使第一电极 11和第二电极21之间耦合产生触控信号，该驱动信号为脉冲信号，当触摸发生时触控信号 发生改变，检测电路2可根据该触控信号和参考信号输出装置21输出至第二输入端的参考 信号生成检测信号Vout，通过该检测信号可判断出触控状态和触控坐标，从而实现触控操 作。进一步地，在触控时间段内，公共电极111还用于加载驱动电路输出的直流信号，该直 流信号和参考信号相同。其中，参考信号和直流信号均为直流电压。直流信号为触控时间 段内公共电极111上加载的恒定电压信号，该直流信号与参考信号相同，从而避免了参考 信号与直流信号之间产生DC压差。由于参考信号与直流信号之间不会产生DC压差，因此 不会在垂直方向上产生电场，这样能够避免液晶在垂直方向上的偏转，避免了对液晶正常 偏转的影响，避免了由于液晶的不正常偏转而导致的对触控屏中发射电极和感应电极之间 的介电常数的影响，从而避免了对互容量Cm的影响，进而避免了对触控装置触控的影响。
[0047] 综上所述，参考信号、公共电极信号和直流信号均相同。
[0048] 本实施例中，驱动电路可以为驱动芯片。该驱动电路中可包括驱动信号生成模块、 公共电极信号生成模块、像素电极信号生成模块和直流信号生成模块，该驱动信号生成模 块用于生成驱动信号，该公共电极信号生成模块用于生成公共电极信号，该像素电极信号 生成模块用于生成像素电极信号，该直流信号生成模块用于生成直流信号。
[0049] 如图6所示，由于直流电压为正电压，因此可以提高驱动信号的值，并且本实施 例中驱动信号的增大不会导致薄膜晶体管开启，具体理由如下：假设一帧画面显示时像素 电极信号为AVDD2,在进入触控时间段时公共电极111上加载的驱动信号会有负脉冲电压 (-AC)，此时公共电极111和像素电极之间为一固定电容，由于该固定电容两端的电压不能 突变，所以驱动信号变化多少像素电极信号也跟着跳变多少，最后两个信号叠加在一起后 固定电容两端的电压为AVDD2-AC，本实施例中，由于AVDD2为正电压，因此AVDD2-AC不会低 于薄膜晶体管栅极的关闭电压VGL，因此AVDD2-AC不会导致薄膜晶体管重新开启，从而使 得触控装置不会出现显示错误的情况，因此本实施例能够在保证正确显示的前提下提高触 控的信噪比。
[0050] 本实施例提供的触控装置的技术方案中，在显示时间段内公共电极加载公共电极 信号，该公共电极信号和检测电路中第二输入端加载的参考信号相同，因此公共电极信号 和参考信号之间不会产生压差，从而不会影响液晶的正常偏转，进而避免了对触控装置正 常显示的影响。在触控时间段内，参考信号和直流信号相同，因此参考信号和直流信号之间 不会产生压差，从而不会影响液晶的正常偏转，避免了由于液晶的不正常偏转而导致的对 触控屏中发射电极和感应电极之间的介电常数的影响，避免了对互容量Cm的影响，进而避 免了对触控装置触控的影响。
[0051] 本发明实施例二提供了一种触控装置的驱动方法，所述驱动方法用于对所述触控 装置进行驱动，所述触控装置包括触控屏、检测电路和驱动电路，所述触控屏包括公共电 极、感应电极和像素电极，所述检测电路具备第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一 输入端与所述感应电极连接。
[0052] 所述驱动方法包括：
[0053] 在触控时间段内，所述公共电极加载驱动电路输出的驱动信号以使所述公共电极 和所述感应电极之间产生耦合产生触控信号并通过所述感应电极将所述触控信号输出至 所述第一输入端，所述检测电路根据所述触控信号和所述第二输入端上加载的参考信号生 成检测信号；
[0054] 在显示时间段内，所述公共电极加载驱动电路输出的公共电极信号，所述像素电 极加载驱动电路输出的像素电极信号，所述公共电极和所述像素电极之间产生显示电场， 所述参考信号和所述公共电极信号相同。
[0055] 本实施例中，在触控时间段内，所述公共电极还加载驱动电路输出的直流信号，所 述直流信号和所述公共电极信号相同。
[0056] 本实施例中，所述公共电极信号为正电压。
[0057] 本实施例提供的触控装置的技术方案中，在显示时间段内公共电极加载公共电极 信号，该公共电极信号和检测电路中第二输入端加载的参考信号相同，因此公共电极信号 和参考信号之间不会产生压差，从而不会影响液晶的正常偏转，进而避免了对触控装置正 常显示的影响。在触控时间段内，参考信号和直流信号相同，因此参考信号和直流信号之间 不会产生压差，从而不会影响液晶的正常偏转，避免了由于液晶的不正常偏转而导致的对 触控屏中发射电极和感应电极之间的介电常数的影响，避免了对互容量Cm的影响，进而避 免了对触控装置触控的影响。
[0058] 可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施 方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精 神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1. 一种触控装置，其特征在于，包括触控屏、检测电路和驱动电路，所述触控屏包括公 共电极、感应电极和像素电极，所述检测电路具备第一输入端、第二输入端和输出端，所述 第一输入端与所述感应电极连接； 在触控时间段内，所述公共电极用于加载所述驱动电路输出的驱动信号以使所述公共 电极和所述感应电极之间耦合产生触控信号并通过所述感应电极将所述触控信号输出至 所述第一输入端，所述检测电路用于根据所述触控信号和所述第二输入端上加载的参考信 号生成检测信号以经所述输出端输出； 在显示时间段内，所述公共电极用于加载所述驱动电路输出的公共电极信号，所述像 素电极用于加载所述驱动电路输出的像素电极信号，所述公共电极和所述像素电极之间产 生显示电场，所述参考信号和所述公共电极信号相同。
2. 根据权利要求1所述的触控装置，其特征在于，在触控时间段内，所述公共电极还用 于加载所述驱动电路输出的直流信号，所述直流信号和所述参考信号相同。
3. 根据权利要求1或2所述的触控装置，其特征在于，所述公共电极信号为正电压。
4. 根据权利要求3所述的触控装置，其特征在于，所述像素电极信号具有上限值和下 限值，所述公共电极信号位于所述上限值和所述下限值之间，所述上限值和所述下限值均 为正电压。
5. 根据权利要求1所述的触控装置，其特征在于，所述公共电极包括多个平行设置的 条状电极，所述感应电极包括多个平行设置的条状电极，所述公共电极的延伸方向和所述 感应电极的延伸方向相互垂直。
6. 根据权利要求1所述的触控装置，其特征在于，所述检测电路包括参考信号输出装 置、运算放大器、反馈电容和反馈电阻，所述运算放大器具有所述第一输入端、所述第二输 入端和输出端，所述参考信号输出装置与所述第二输入端连接，所述反馈电容的一端与所 述运算放大器的第一端连接，所述反馈电容的另一端与所述运算放大器的输出端连接，所 述反馈电阻的一端与所述运算放大器的第一端连接，所述反馈电阻的另一端与所述运算放 大器的输出端连接； 所述参考信号输出装置用于生成所述参考信号并将所述参考信号输出至所述第二输 入端； 所述运算放大器用于通过所述第一输入端接收所述触控信号以及通过所述第二输入 端接收所述参考信号并通过所述输出端输出所述检测信号。
7. 根据权利要求1至6任一所述的触控装置，其特征在于，所述触控屏包括相对设置的 第一基板和第二基板，所述第一基板和所述第二基板之间设置有液晶，所述第一基板包括 所述公共电极和所述像素电极，所述第二基板包括所述感应电极。
8. -种触控装置的驱动方法，其特征在于，所述驱动方法用于对所述触控装置进行驱 动，所述触控装置包括触控屏、检测电路的驱动电路，所述触控屏包括公共电极、感应电极 和像素电极，所述检测电路具备第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端与所述 感应电极连接； 所述驱动方法包括： 在触控时间段内，所述公共电极加载驱动电路输出的驱动信号以使所述公共电极和所 述感应电极之间产生耦合产生触控信号并通过所述感应电极将所述触控信号输出至所述 第一输入端，所述检测电路根据所述触控信号和所述第二输入端上加载的参考信号生成检 测信号； 在显示时间段内，所述公共电极加载所述驱动电路输出的公共电极信号，所述像素电 极加载所述驱动电路输出的像素电极信号，所述公共电极和所述像素电极之间产生显示电 场，所述参考信号和所述公共电极信号相同。
9. 根据权利要求8所述的触控装置的驱动方法，其特征在于，在触控时间段内，所述公 共电极还加载所述驱动电路输出的直流信号，所述直流信号和所述参考相同。
10. 根据权利要求8或9所述的触控装置的驱动方法，其特征在于，所述公共电极信号 为正电压。
【文档编号】G02F1/1333GK104156106SQ201410360047
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年7月25日 优先权日:2014年7月25日
【发明者】赵卫杰, 董学, 王海生, 刘英明 申请人:京东方科技集团股份有限公司, 北京京东方光电科技有限公司