一種內嵌式觸摸屏、其驅動方法及顯示裝置與流程

本發明涉及顯示技術領域，特別涉及一種內嵌式觸摸屏、其驅動方法及顯示裝置。

背景技術：

壓力感應技術是指對外部受力能夠實施探測的技術，這項技術很久前就運用在工控，醫療等領域。目前，在顯示領域尤其是手機或平板領域實現壓力感應的方式是在液晶顯示面板的背光部分或者手機的中框部分增加額外的機構來實現，這種設計需要對液晶顯示面板或者手機的結構設計做出改動，而且由于裝配公差較大，這種設計的探測準確性也受到了限制。

因此，如何在顯示面板硬件改動較小的情況下實現探測精度較高的壓力感應，是本領域技術人員亟需解決的問題。

技術實現要素：

本發明實施例提供一種內嵌式觸摸屏、其驅動方法及顯示裝置，通過將壓感檢測電極整合于觸摸屏內部，實現了更好的探測精度的壓感觸控功能，降低了裝配公差與工藝流程的復雜程度。

因此，本發明實施例提供一種內嵌式觸摸屏，包括：襯底基板、與所述襯底基板相對設置的對向基板、以及位于所述襯底基板面向所述對向基板一側的呈矩陣排列的多個有機電致發光像素單元，其中各所述有機電致發光像素單元包括依次位于所述襯底基板上的陽極層、發光層與陰極層；還包括：

壓感檢測芯片、以及位于所述陰極層與所述對向基板之間的多個相互獨立的壓感檢測電極；其中，

所述壓感檢測電極與所述陰極層形成電容結構；

所述壓感檢測芯片用于在壓感觸控階段對所述壓感檢測電極施加壓感檢測信號，并通過檢測所述壓感檢測電極與所述陰極層之間的電容值的變化來判斷觸控位置的壓力大小。

較佳地，在本發明實施例提供的上述內嵌式觸摸屏中，所述壓感檢測電極復用為自電容電極；

所述壓感檢測芯片還用于在電容觸控階段對所述壓感檢測電極施加電容檢測信號，并通過檢測所述壓感檢測電極的電容值的變化來確定觸控位置。

較佳地，在本發明實施例提供的上述內嵌式觸摸屏中，各所述壓感檢測電極同層設置。

較佳地，在本發明實施例提供的上述內嵌式觸摸屏中，各所述壓感檢測電極的材料為透明導電材料，且所述壓感檢測電極在襯底基板的正投影覆蓋至少一個有機電致發光像素單元。

較佳地，在本發明實施例提供的上述內嵌式觸摸屏中，還包括：位于所述襯底基板與所述對向基板之間的黑矩陣層；

各所述壓感檢測電極之間的間隙在所述襯底基板的正投影位于所述黑矩陣層在所述襯底基板的正投影所在的區域內。

較佳地，在本發明實施例提供的上述內嵌式觸摸屏中，還包括：位于所述襯底基板與所述對向基板之間的黑矩陣層；

各所述壓感檢測電極的材料為金屬材料，且各所述壓感檢測電極的圖形為在所述襯底基板的正投影位于所述黑矩陣層的圖形所在區域內的網格狀結構。

較佳地，在本發明實施例提供的上述內嵌式觸摸屏中，沿所述襯底基板的中心區域指向邊緣區域的方向，各所述壓感檢測電極所在區域在所述襯底基板上的所占面積逐漸變大。

較佳地，在本發明實施例提供的上述內嵌式觸摸屏中，還包括：與各所述壓感檢測電極一一對應的導線，以及與各所述壓感檢測電極一一對應的導通連 接點；其中，

各所述導線在所述襯底基板的正投影位于所述黑矩陣層在所述襯底基板的正投影所在的區域內，各所述導通連接點位于所述內嵌式觸摸屏圍繞顯示區域的周邊區域內；

各所述壓感檢測電極通過所述導線與所述導通連接點連接后，通過與所述導通連接點一一對應的且位于所述周邊區域內的金屬走線與所述壓感檢測芯片電性連接。

較佳地，在本發明實施例提供的上述內嵌式觸摸屏中，所述周邊區域具有四個側邊，所述導通連接點在所述周邊區域的各側邊均有分布；且與各所述壓感檢測電極對應的導通連接點分布在與所述壓感檢測電極距離最近的周邊區域的側邊處。

相應地，本發明實施例還提供一種顯示裝置，包括本發明實施例提供的上述任一種內嵌式觸摸屏。

相應地，本發明實施例還提供一種上述任一種內嵌式觸摸屏的驅動方法，一幀時間中至少包括顯示階段和壓感觸控階段；其中，

在所述顯示階段，所述壓感檢測芯片不向所述壓感檢測電極施加信號；

在所述壓感觸控階段，所述壓感檢測芯片對所述壓感檢測電極施加壓感檢測信號，并通過檢測所述壓感檢測電極與所述陰極層之間的電容值的變化來判斷觸控位置的壓力大小。

較佳地，在本發明實施例提供的上述驅動方法中，一幀時間中還包括：電容觸控階段，其中，

在所述電容觸控階段，所述壓感檢測芯片對所述壓感檢測電極施加電容檢測信號，并通過檢測所述壓感檢測電極的電容值的變化來確定觸控位置。

本發明實施例提供的內嵌式觸摸屏、其驅動方法及顯示裝置，通過在有機電致發光像素單元的陰極層與對向基板之間增加壓感檢測電極，使壓感檢測電極與陰極層形成電容結構；當壓感檢測電極所在位置被按壓時，壓感檢測電極 與陰極層之間的距離產生變化隨之帶來兩者之間電容的變化，因此，增加壓感檢測芯片，在壓感觸控階段對壓感檢測電極施加壓感檢測信號，并通過檢測壓感檢測電極與陰極層之間的電容值的變化來判斷觸控位置的壓力大小，可以實現壓感觸控功能。并且本發明實施例提供的上述內嵌式觸摸屏在壓感觸控階段復用陰極層，并將壓感檢測電極整合于觸摸屏內部，對顯示裝置的結構設計改動較小，不會受到裝配公差的限制，有利于實現更好的探測精度，且有利于節省制作成本。

附圖說明

圖1為本發明實施例提供的內嵌式觸摸屏的結構示意圖；

圖2為本發明實施例提供的內嵌式觸摸屏中的壓感檢測電極的充電時間與電壓的關系的坐標圖；

圖3a為本發明實施例提供的內嵌式觸摸屏中的導通連接點的分布示意圖之一；

圖3b為本發明實施例提供的內嵌式觸摸屏中的導通連接點的分布示意圖之二；

圖4為本發明實施例提供的內嵌式觸摸屏的驅動方法的流程示意圖；

圖5為本發明實施例提供的內嵌式觸摸屏的驅動時序示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖，對本發明實施例提供的內嵌式觸摸屏、其驅動方法及顯示裝置的具體實施方式進行詳細地說明。

附圖中各膜層的厚度和形狀不反映真實比例，目的只是示意說明本發明內容。

本發明實施例提供一種內嵌式觸摸屏，如圖1所示，包括：襯底基板100、與襯底基板100相對設置的對向基板200、以及位于襯底基板100面向對向基 板200一側的呈矩陣排列的多個有機電致發光像素單元110，其中各有機電致發光像素單元110包括依次位于襯底基板上的陽極層111、發光層112與陰極層113；還包括：

壓感檢測芯片(圖1中未示出)、以及位于陰極層113與對向基板200之間的多個相互獨立的壓感檢測電極300；其中，

壓感檢測電極300與陰極層113形成電容結構；

壓感檢測芯片用于在壓感觸控階段對壓感檢測電極300施加壓感檢測信號，并通過檢測壓感檢測電極300與陰極層113之間的電容值的變化來判斷觸控位置的壓力大小。

本發明實施例提供的上述內嵌式觸摸屏，通過在有機電致發光像素單元的陰極層與對向基板之間增加壓感檢測電極，使壓感檢測電極與陰極層形成電容結構；當壓感檢測電極所在位置被按壓時，壓感檢測電極與陰極層之間的距離產生變化隨之帶來兩者之間電容的變化，因此，增加壓感檢測芯片，在壓感觸控階段對壓感檢測電極施加壓感檢測信號，并通過檢測壓感檢測電極與陰極層之間的電容值的變化來判斷觸控位置的壓力大小，可以實現壓感觸控功能。并且本發明實施例提供的上述內嵌式觸摸屏在壓感觸控階段復用陰極層，并將壓感檢測電極整合于觸摸屏內部，對顯示裝置的結構設計改動較小，不會受到裝配公差的限制，有利于實現更好的探測精度，且有利于節省制作成本。

需要說明的是，在本發明實施例提供的上述內嵌式觸摸屏中，有機電致發光像素單元為頂發射型，即有機電致發光像素單元所發的光由陰極層一側出射。

具體地，在本發明實施例提供的上述內嵌式觸摸屏中，如圖1所示，形成電容結構的各壓感檢測電極300與陰極層113之間的間距為d，根據電容公式：C＝εS/4πkd，其中，C為壓感檢測電極300與陰極層113形成的電容結構的電容，ε為處于間距d處的絕緣電解質的介電常數，S為壓感檢測電極300與導電層400形成的電容結構的正對面積，k為靜電力常數，d為壓感檢測電極300 與導電層400之間的間距。當壓感檢測電極300所在位置被按壓時，間距d就會減小，這樣壓感檢測電極300與陰極層113之間形成的電容就會增大，因此通過檢測此電容值的變化就可以確定出壓力的大小。

進一步地，根據電容的充電公式：Vt＝V0+(Vu-V0)*[1-exp(-t/RC)]，其中，Vt為任意時間t電容上的電壓值，V0為電容上的初始電壓值，Vu為電容充滿后終止電壓值，RC為RC電路的時間常數。壓感檢測芯片可以根據壓感檢測電極與陰極層形成的電容結構，在不同的觸控壓力下電容結構的電容值不同，導致電容結構的充電時間不同，通過檢測充電時間的差異來檢測電容的變化，以確定出壓力的大小。具體地，在壓感檢測階段，壓感檢測芯片對壓感檢測電極施加壓感檢測信號，使壓感檢測電極與陰極層形成的電容結構產生耦合電容，由于信號的RC延遲作用，如圖2所示，其中橫軸表示時間t，縱軸表示電容結構兩端的電壓V，假設在無觸控壓力時電容結構的充電時間為T1，那么當有觸控壓力時，壓感檢測電極與陰極層之間的距離就變小，從而使電容結構的電容值C變大，對應的充電時間就會變長為T2，因此壓感檢測芯片可以通過檢測壓感檢測電極與陰極層形成的電容結構的充電時間的變化來間接反饋觸控位置的壓力大小，從而使內嵌式觸摸屏實現壓感觸控功能。

具體地，在本發明實施例提供的上述內嵌式觸摸屏中，為了減少顯示階段和壓感觸控階段的相互干擾，一般采用顯示階段和壓感觸控階段分時驅動的方式，并且，在具體實施時還可以將顯示用的顯示驅動芯片和壓感檢測芯片整合為一個芯片，這樣可以進一步降低生產成本。

進一步地，在具體實施時，在本發明實施例提供的上述內嵌式觸摸屏中，各壓感檢測電極具體可以設置在襯底基板面向對向基板的一側，也可以設置在對向基板面向襯底基板的一側，在此不作限定。圖1中是以各壓感檢測電極300設置在襯底基板100面向對向基板200的一側為例進行說明的。

具體地，在本發明實施例提供的上述內嵌式觸摸屏中，當各壓感檢測電極設置在襯底基板面向對向基板的一側時，為了使壓感檢測電極與陰極層形成電 容結構，一般在壓感檢測電極與陰極層之間還設置有絕緣層；當各壓感檢測電極設置在對向基板面向襯底基板的一側時，各壓感檢測電極與陰極層之間可以采用空氣作為介質層，當然為了起到支撐對向基板的作用，也可以在各壓感檢測電極與陰極層之間設置絕緣層。

進一步地，在具體實施時，在本發明實施例提供的上述內嵌式觸摸屏中，如圖1所示，壓感檢測電極300可以復用為自電容電極，壓感檢測芯片還用于在電容觸控階段對壓感檢測電極300施加電容檢測信號，并通過檢測壓感檢測電極300的電容值的變化來確定觸控位置，從而使內嵌式觸摸屏實現電容觸控功能。這樣采用壓感檢測電極復用為自電容電極，不需要增加額外的制備自電容電極的工藝，可以節省生產成本，提高生產效率。

由于將壓感檢測電極又復用為自電容電極，實現了電容觸控功能，為了減少顯示階段、電容觸控階段和壓感觸控階段之間的信號的相互干擾，在具體實施時，需要采用顯示階段、電容觸控階段和壓感觸控階段分時驅動的方式，并通過壓感檢測芯片分別在電容觸控階段和壓感觸控階段對壓感檢測電極提供電容檢測信號和壓感檢測信號。

進一步地，在具體實施時，在本發明實施例提供的上述內嵌式觸摸屏中，如圖1所示，各壓感檢測電極300同層設置。這樣，在制備時只需要通過一次構圖工藝即可形成各壓感檢測電極300的圖形，能夠簡化制備工藝，節省生產成本，提高生產效率，當然在具體實施時，也可以將各壓感檢測電極異層設置，在此不作限定。

進一步地，在具體實施時，在本發明實施例提供的上述內嵌式觸摸屏中，各壓感檢測電極的材料可以為透明導電材料，例如，可以是氧化銦錫(ITO)材料、氧化銦鋅(IZO)材料、碳納米管或石墨烯等；也可以為金屬材料，在此不作限定。

在本發明實施例提供的上述內嵌式觸摸屏中，當各壓感檢測電極的材料為透明導電材料時，各壓感檢測電極在襯底基板的正投影覆蓋至少一個有機電致 發光像素單元。具體地，各壓感檢測電極的圖形可以為正方形、長方形、圓形等規則圖形，當然也可以為不規則圖形，在此不作限定。

由于各壓感檢測電極之間是彼此獨立的，即相鄰兩個壓感檢測電極之間是有間隙存在的，從而導致相鄰壓感檢測電極的間隙處與壓感檢測電極處的光透過率不一致，影響顯示的均勻性。因此，為了使各壓感檢測電極的設置不影響內嵌式觸摸屏在顯示時光透過率的均一性，在具體實施時，在本發明實施例提供的上述內嵌式觸摸屏中，還包括位于襯底基板與對向基板之間的黑矩陣層；各壓感檢測電極之間的間隙在襯底基板的正投影位于黑矩陣層在襯底基板的正投影的所在區域內。

進一步地，在具體實施時，在本發明實施例提供的上述內嵌式觸摸屏中，黑矩陣層具體可以設置在襯底基板面向對向基板的一側，也可以設置在對向基板面向襯底基板的一側，在此不作限定。

在本發明實施例提供的上述內嵌式觸摸屏中，當各壓感檢測電極的材料為金屬材料時，為了使增加的各壓感檢測電極不影響顯示區域的光透過率的均一性，各壓感檢測電極的圖形一般會被黑矩陣層的圖形遮擋，即各壓感檢測電極的圖形在陣列基板上的正投影位于黑矩陣層的圖形所在的區域內。

并且，在具體實施時，各壓感檢測電極的圖形一般設置為在襯底基板上的正投影位于黑矩陣層的圖形所在區域內的網格狀結構，該網格狀結構具體由與柵線延伸方向相同的橫向條狀結構和與數據線延伸方向相同的縱向條狀結構組成，即相當于設置在多行有機電致發光像素單元與多列有機電致發光像素單元之間。當然各壓感檢測電極的圖形也可以僅設置成橫向條狀結構，還可以僅設置成縱向條狀結構，可以根據實際參數進行設計，在此不作限定。

一般地，內嵌式觸摸屏的觸控密度通常在毫米級，因此，在具體實施時，可以根據所需的壓感觸控密度選擇各壓感檢測電極的密度和所占面積以保證所需的觸控精度，通常各壓感檢測電極的觸控密度在毫米級，而顯示屏的密度通常在微米級，因此，一般一個壓感檢測電極會對應顯示屏中的多個有機電致 發光像素單元。

進一步地，由于內嵌式觸摸屏一般是將圍繞顯示區域的邊框區域固定于顯示裝置的外框上，因此，采用相同力度按壓內嵌式觸摸屏的中心區域和邊緣區域時，中心區域的壓感檢測電極更容易將壓力轉換為壓感檢測電極與陰極層之間的距離變化，即中心區域比邊緣區域對于壓力的感應更加敏感。因此，為了使內嵌式觸摸屏的整個顯示區域壓力感應的精準度相對均勻，在具體實施時，在本發明實施例提供的上述內嵌式觸摸屏中，可以沿襯底基板的中心區域指向邊緣區域的方向，使各壓感檢測電極所在區域在襯底基板上的所占面積逐漸變大。這樣，對于內嵌式觸摸屏中壓力感應的精準度相對較差的周邊區域，將壓感檢測電極的面積變大，可以使壓感檢測電極的電容值相對變大，對于電容值的變化也會有所提高。

進一步地，各壓感檢測電極一般需要通過與其對應的導線與壓感檢測芯片實現電性連接，因此，在具體實施時，在本發明實施例提供的上述內嵌式觸摸屏中，如圖3a和圖3b所示，還包括：與各壓感檢測電極300一一對應的導線310，以及與各壓感檢測電極300一一對應的導通連接點120；其中，各導線310在襯底基板100的正投影位于黑矩陣層在襯底基板100的正投影的所在區域內，各導通連接點120位于內嵌式觸摸屏圍繞顯示區域130的周邊區域140內；各壓感檢測電極300通過導線310與導通連接點120連接后，通過與導通連接點120一一對應的且位于周邊區域內的金屬走線(圖3a和圖3b中均未示出)與壓感檢測芯片(圖3a和圖3b中均未示出)電性連接。這樣實現了各壓感檢測電極與壓感檢測芯片電性連接，并且使導線不影響內嵌式觸摸屏的開口率。

進一步地，在具體實施時，在本發明實施例提供的上述內嵌式觸摸屏中，如圖3a所示，周邊區域140具有四個側邊，導通連接點120在周邊區域140的各側邊均有分布；且與各壓感檢測電極300對應的導通連接點120分布在與壓感檢測電極300距離最近的周邊區域140的側邊處。這樣，降低了導線中信 號的衰減，提高了信號的傳輸穩定性。

或者，在具體實施時，在本發明實施例提供的上述內嵌式觸摸屏中，如圖3b所示，各導通連接點120均分布于周邊區域140的一個側邊處。這樣，只需將導線310沿一個方向排布，簡化制備工藝，提高生產效率。

基于同一發明構思，本發明實施例還提供了一種上述內嵌式觸摸屏的驅動方法，如圖4所示，一幀時間中至少包括顯示階段和壓感觸控階段；其中，

S401、在顯示階段，壓感檢測芯片不向壓感檢測電極施加信號；

S402、在壓感觸控階段，壓感檢測芯片對壓感檢測電極施加壓感檢測信號，并通過檢測壓感檢測電極與陰極層之間的電容值的變化來判斷觸控位置的壓力大小。

具體地，在壓感觸控階段，壓感檢測芯片對壓感檢測電極施加壓感檢測信號，同時對陰極層施加固定值電壓信號。在此階段中，當壓感檢測電極所在位置被按壓時，會引起壓感檢測電極與陰極層之間的距離發生變化，從而引起兩者之間形成的電容結構的電容值的變化，使電容的充電時間發生變化，因此壓感檢測芯片可以通過檢測壓感檢測電極的電容的充電時間的變化來判斷電容值的變化，進而判斷觸控位置的壓力大小，實現壓感觸控功能。

進一步地，由于將壓感檢測電極復用為自電容電極，實現了電容觸控功能，在具體實施時，在本發明實施例提供的上述驅動方法中，一幀時間中還包括：電容觸控階段，其中，在電容觸控階段，壓感檢測芯片對壓感檢測電極施加電容檢測信號，并通過檢測壓感檢測電極的電容值的變化來確定觸控位置。

具體地，在電容觸控階段，壓感檢測電極對地電極(指襯底基板上除了壓感檢測電極之外的其它電極和信號線)的電容越大，電容觸控的精確度越小，因此為了保證電容觸控的精確度，在電容觸控階段，壓感檢測芯片不僅對壓感檢測電極施加電容檢測信號，并且還可以對該壓感檢測電極對應的地電極施加相同的電容檢測信號，從而使壓感檢測電極的base電容在理論上可以為0。

在具體實施時，在本發明實施例提供的上述驅動方法中，為了更好的區分 壓感觸控階段和電容觸控階段，壓感檢測信號與電容檢測信號選取不同的信號，例如壓感檢測信號與電容檢測信號的幅值不同；當然壓感檢測信號與電容檢測信號也可以是相同的信號，在此不作限定。

下面通過一幀時間的驅動時序圖對本發明實施例提供的驅動方法進行詳細說明，圖5中僅給出了一幀時間內壓感檢測電極上所施加的信號Sensor，陰極層上所施加的信號Vss以及壓感檢測電極所對應的地電極中的一條柵線上所施加的信號Gate和一條數據線上所施加的信號Data的時序圖。需要說明的是，本實施例是為了更好的解釋本發明，但不限制本發明。

如圖5所示的驅動時序圖中，一幀時間中包括：顯示階段t1、電容觸控階段t2和壓感觸控階段t3；其中，

在顯示階段t1，壓感檢測電極未被施加信號，處于浮接狀態；此外，陰極層上施加的信號Vss、柵線上施加的信號Gate、以及數據線上施加的信號Data均為內嵌式觸摸屏在正常顯示時所需的信號。

在電容觸控階段t2，壓感檢測電極上施加的信號Sensor、陰極層上施加的信號Vss、柵線上施加的信號Gate、以及數據線上施加的信號Data均為電容檢測信號。

在壓感觸控階段t3，壓感檢測電極上施加的信號Sensor為壓感檢測信號，陰極層上施加的信號Vss、柵線上施加的信號Gate、以及數據線上施加的信號Data均為固定電壓信號。

基于同一發明構思，本發明實施例還提供了一種顯示裝置，包括本發明實施例提供的上述內嵌式觸摸屏。該顯示裝置可以為：手機、平板電腦、電視機、顯示器、筆記本電腦、數碼相框、導航儀等任何具有顯示功能的產品或部件。對于該顯示裝置的其它必不可少的組成部分均為本領域的普通技術人員應該理解具有的，在此不做贅述，也不應作為對本發明的限制。該顯示裝置的實施可以參見上述封裝結構的實施例，重復之處不再贅述。

本發明實施例提供的內嵌式觸摸屏、其驅動方法及顯示裝置，通過在有機 電致發光像素單元的陰極層與對向基板之間增加壓感檢測電極，使壓感檢測電極與陰極層形成電容結構；當壓感檢測電極所在位置被按壓時，壓感檢測電極與陰極層之間的距離產生變化隨之帶來兩者之間電容的變化，因此，增加壓感檢測芯片，在壓感觸控階段對壓感檢測電極施加壓感檢測信號，并通過檢測壓感檢測電極與陰極層之間的電容值的變化來判斷觸控位置的壓力大小，可以實現壓感觸控功能。并且本發明實施例提供的上述內嵌式觸摸屏在壓感觸控階段復用陰極層，并將壓感檢測電極整合于觸摸屏內部，對顯示裝置的結構設計改動較小，不會受到裝配公差的限制，有利于實現更好的探測精度，且有利于節省制作成本。

顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和范圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬于本發明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。