一种内嵌式触摸屏、其驱动方法及显示装置与流程

本发明涉及显示技术领域，特别涉及一种内嵌式触摸屏、其驱动方法及显示装置。

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，是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种内嵌式触摸屏、其驱动方法及显示装置，通过将压感检测电极整合于触摸屏内部，实现了更好的探测精度的压感触控功能，降低了装配公差与工艺流程的复杂程度。

因此，本发明实施例提供一种内嵌式触摸屏，包括：衬底基板、与所述衬底基板相对设置的对向基板、以及位于所述衬底基板面向所述对向基板一侧的呈矩阵排列的多个有机电致发光像素单元，其中各所述有机电致发光像素单元包括依次位于所述衬底基板上的阳极层、发光层与阴极层；还包括：

压感检测芯片、以及位于所述阴极层与所述对向基板之间的多个相互独立的压感检测电极；其中，

所述压感检测电极与所述阴极层形成电容结构；

所述压感检测芯片用于在压感触控阶段对所述压感检测电极施加压感检测信号，并通过检测所述压感检测电极与所述阴极层之间的电容值的变化来判断触控位置的压力大小。

较佳地，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，所述压感检测电极复用为自电容电极；

所述压感检测芯片还用于在电容触控阶段对所述压感检测电极施加电容检测信号，并通过检测所述压感检测电极的电容值的变化来确定触控位置。

较佳地，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，各所述压感检测电极同层设置。

较佳地，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，各所述压感检测电极的材料为透明导电材料，且所述压感检测电极在衬底基板的正投影覆盖至少一个有机电致发光像素单元。

较佳地，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，还包括：位于所述衬底基板与所述对向基板之间的黑矩阵层；

各所述压感检测电极之间的间隙在所述衬底基板的正投影位于所述黑矩阵层在所述衬底基板的正投影所在的区域内。

较佳地，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，还包括：位于所述衬底基板与所述对向基板之间的黑矩阵层；

各所述压感检测电极的材料为金属材料，且各所述压感检测电极的图形为在所述衬底基板的正投影位于所述黑矩阵层的图形所在区域内的网格状结构。

较佳地，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，沿所述衬底基板的中心区域指向边缘区域的方向，各所述压感检测电极所在区域在所述衬底基板上的所占面积逐渐变大。

较佳地，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，还包括：与各所述压感检测电极一一对应的导线，以及与各所述压感检测电极一一对应的导通连 接点；其中，

各所述导线在所述衬底基板的正投影位于所述黑矩阵层在所述衬底基板的正投影所在的区域内，各所述导通连接点位于所述内嵌式触摸屏围绕显示区域的周边区域内；

各所述压感检测电极通过所述导线与所述导通连接点连接后，通过与所述导通连接点一一对应的且位于所述周边区域内的金属走线与所述压感检测芯片电性连接。

较佳地，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，所述周边区域具有四个侧边，所述导通连接点在所述周边区域的各侧边均有分布；且与各所述压感检测电极对应的导通连接点分布在与所述压感检测电极距离最近的周边区域的侧边处。

相应地，本发明实施例还提供一种显示装置，包括本发明实施例提供的上述任一种内嵌式触摸屏。

相应地，本发明实施例还提供一种上述任一种内嵌式触摸屏的驱动方法，一帧时间中至少包括显示阶段和压感触控阶段；其中，

在所述显示阶段，所述压感检测芯片不向所述压感检测电极施加信号；

在所述压感触控阶段，所述压感检测芯片对所述压感检测电极施加压感检测信号，并通过检测所述压感检测电极与所述阴极层之间的电容值的变化来判断触控位置的压力大小。

较佳地，在本发明实施例提供的上述驱动方法中，一帧时间中还包括：电容触控阶段，其中，

在所述电容触控阶段，所述压感检测芯片对所述压感检测电极施加电容检测信号，并通过检测所述压感检测电极的电容值的变化来确定触控位置。

本发明实施例提供的内嵌式触摸屏、其驱动方法及显示装置，通过在有机电致发光像素单元的阴极层与对向基板之间增加压感检测电极，使压感检测电极与阴极层形成电容结构；当压感检测电极所在位置被按压时，压感检测电极 与阴极层之间的距离产生变化随之带来两者之间电容的变化，因此，增加压感检测芯片，在压感触控阶段对压感检测电极施加压感检测信号，并通过检测压感检测电极与阴极层之间的电容值的变化来判断触控位置的压力大小，可以实现压感触控功能。并且本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏在压感触控阶段复用阴极层，并将压感检测电极整合于触摸屏内部，对显示装置的结构设计改动较小，不会受到装配公差的限制，有利于实现更好的探测精度，且有利于节省制作成本。

附图说明

图1为本发明实施例提供的内嵌式触摸屏的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的内嵌式触摸屏中的压感检测电极的充电时间与电压的关系的坐标图；

图3a为本发明实施例提供的内嵌式触摸屏中的导通连接点的分布示意图之一；

图3b为本发明实施例提供的内嵌式触摸屏中的导通连接点的分布示意图之二；

图4为本发明实施例提供的内嵌式触摸屏的驱动方法的流程示意图；

图5为本发明实施例提供的内嵌式触摸屏的驱动时序示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明实施例提供的内嵌式触摸屏、其驱动方法及显示装置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。

本发明实施例提供一种内嵌式触摸屏，如图1所示，包括：衬底基板100、与衬底基板100相对设置的对向基板200、以及位于衬底基板100面向对向基 板200一侧的呈矩阵排列的多个有机电致发光像素单元110，其中各有机电致发光像素单元110包括依次位于衬底基板上的阳极层111、发光层112与阴极层113；还包括：

压感检测芯片(图1中未示出)、以及位于阴极层113与对向基板200之间的多个相互独立的压感检测电极300；其中，

压感检测电极300与阴极层113形成电容结构；

压感检测芯片用于在压感触控阶段对压感检测电极300施加压感检测信号，并通过检测压感检测电极300与阴极层113之间的电容值的变化来判断触控位置的压力大小。

本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏，通过在有机电致发光像素单元的阴极层与对向基板之间增加压感检测电极，使压感检测电极与阴极层形成电容结构；当压感检测电极所在位置被按压时，压感检测电极与阴极层之间的距离产生变化随之带来两者之间电容的变化，因此，增加压感检测芯片，在压感触控阶段对压感检测电极施加压感检测信号，并通过检测压感检测电极与阴极层之间的电容值的变化来判断触控位置的压力大小，可以实现压感触控功能。并且本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏在压感触控阶段复用阴极层，并将压感检测电极整合于触摸屏内部，对显示装置的结构设计改动较小，不会受到装配公差的限制，有利于实现更好的探测精度，且有利于节省制作成本。

需要说明的是，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，有机电致发光像素单元为顶发射型，即有机电致发光像素单元所发的光由阴极层一侧出射。

具体地，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，如图1所示，形成电容结构的各压感检测电极300与阴极层113之间的间距为d，根据电容公式：C＝εS/4πkd，其中，C为压感检测电极300与阴极层113形成的电容结构的电容，ε为处于间距d处的绝缘电解质的介电常数，S为压感检测电极300与导电层400形成的电容结构的正对面积，k为静电力常数，d为压感检测电极300 与导电层400之间的间距。当压感检测电极300所在位置被按压时，间距d就会减小，这样压感检测电极300与阴极层113之间形成的电容就会增大，因此通过检测此电容值的变化就可以确定出压力的大小。

进一步地，根据电容的充电公式：Vt＝V0+(Vu-V0)*[1-exp(-t/RC)]，其中，Vt为任意时间t电容上的电压值，V0为电容上的初始电压值，Vu为电容充满后终止电压值，RC为RC电路的时间常数。压感检测芯片可以根据压感检测电极与阴极层形成的电容结构，在不同的触控压力下电容结构的电容值不同，导致电容结构的充电时间不同，通过检测充电时间的差异来检测电容的变化，以确定出压力的大小。具体地，在压感检测阶段，压感检测芯片对压感检测电极施加压感检测信号，使压感检测电极与阴极层形成的电容结构产生耦合电容，由于信号的RC延迟作用，如图2所示，其中横轴表示时间t，纵轴表示电容结构两端的电压V，假设在无触控压力时电容结构的充电时间为T1，那么当有触控压力时，压感检测电极与阴极层之间的距离就变小，从而使电容结构的电容值C变大，对应的充电时间就会变长为T2，因此压感检测芯片可以通过检测压感检测电极与阴极层形成的电容结构的充电时间的变化来间接反馈触控位置的压力大小，从而使内嵌式触摸屏实现压感触控功能。

具体地，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，为了减少显示阶段和压感触控阶段的相互干扰，一般采用显示阶段和压感触控阶段分时驱动的方式，并且，在具体实施时还可以将显示用的显示驱动芯片和压感检测芯片整合为一个芯片，这样可以进一步降低生产成本。

进一步地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，各压感检测电极具体可以设置在衬底基板面向对向基板的一侧，也可以设置在对向基板面向衬底基板的一侧，在此不作限定。图1中是以各压感检测电极300设置在衬底基板100面向对向基板200的一侧为例进行说明的。

具体地，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，当各压感检测电极设置在衬底基板面向对向基板的一侧时，为了使压感检测电极与阴极层形成电 容结构，一般在压感检测电极与阴极层之间还设置有绝缘层；当各压感检测电极设置在对向基板面向衬底基板的一侧时，各压感检测电极与阴极层之间可以采用空气作为介质层，当然为了起到支撑对向基板的作用，也可以在各压感检测电极与阴极层之间设置绝缘层。

进一步地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，如图1所示，压感检测电极300可以复用为自电容电极，压感检测芯片还用于在电容触控阶段对压感检测电极300施加电容检测信号，并通过检测压感检测电极300的电容值的变化来确定触控位置，从而使内嵌式触摸屏实现电容触控功能。这样采用压感检测电极复用为自电容电极，不需要增加额外的制备自电容电极的工艺，可以节省生产成本，提高生产效率。

由于将压感检测电极又复用为自电容电极，实现了电容触控功能，为了减少显示阶段、电容触控阶段和压感触控阶段之间的信号的相互干扰，在具体实施时，需要采用显示阶段、电容触控阶段和压感触控阶段分时驱动的方式，并通过压感检测芯片分别在电容触控阶段和压感触控阶段对压感检测电极提供电容检测信号和压感检测信号。

进一步地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，如图1所示，各压感检测电极300同层设置。这样，在制备时只需要通过一次构图工艺即可形成各压感检测电极300的图形，能够简化制备工艺，节省生产成本，提高生产效率，当然在具体实施时，也可以将各压感检测电极异层设置，在此不作限定。

进一步地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，各压感检测电极的材料可以为透明导电材料，例如，可以是氧化铟锡(ITO)材料、氧化铟锌(IZO)材料、碳纳米管或石墨烯等；也可以为金属材料，在此不作限定。

在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，当各压感检测电极的材料为透明导电材料时，各压感检测电极在衬底基板的正投影覆盖至少一个有机电致 发光像素单元。具体地，各压感检测电极的图形可以为正方形、长方形、圆形等规则图形，当然也可以为不规则图形，在此不作限定。

由于各压感检测电极之间是彼此独立的，即相邻两个压感检测电极之间是有间隙存在的，从而导致相邻压感检测电极的间隙处与压感检测电极处的光透过率不一致，影响显示的均匀性。因此，为了使各压感检测电极的设置不影响内嵌式触摸屏在显示时光透过率的均一性，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，还包括位于衬底基板与对向基板之间的黑矩阵层；各压感检测电极之间的间隙在衬底基板的正投影位于黑矩阵层在衬底基板的正投影的所在区域内。

进一步地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，黑矩阵层具体可以设置在衬底基板面向对向基板的一侧，也可以设置在对向基板面向衬底基板的一侧，在此不作限定。

在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，当各压感检测电极的材料为金属材料时，为了使增加的各压感检测电极不影响显示区域的光透过率的均一性，各压感检测电极的图形一般会被黑矩阵层的图形遮挡，即各压感检测电极的图形在阵列基板上的正投影位于黑矩阵层的图形所在的区域内。

并且，在具体实施时，各压感检测电极的图形一般设置为在衬底基板上的正投影位于黑矩阵层的图形所在区域内的网格状结构，该网格状结构具体由与栅线延伸方向相同的横向条状结构和与数据线延伸方向相同的纵向条状结构组成，即相当于设置在多行有机电致发光像素单元与多列有机电致发光像素单元之间。当然各压感检测电极的图形也可以仅设置成横向条状结构，还可以仅设置成纵向条状结构，可以根据实际参数进行设计，在此不作限定。

一般地，内嵌式触摸屏的触控密度通常在毫米级，因此，在具体实施时，可以根据所需的压感触控密度选择各压感检测电极的密度和所占面积以保证所需的触控精度，通常各压感检测电极的触控密度在毫米级，而显示屏的密度通常在微米级，因此，一般一个压感检测电极会对应显示屏中的多个有机电致 发光像素单元。

进一步地，由于内嵌式触摸屏一般是将围绕显示区域的边框区域固定于显示装置的外框上，因此，采用相同力度按压内嵌式触摸屏的中心区域和边缘区域时，中心区域的压感检测电极更容易将压力转换为压感检测电极与阴极层之间的距离变化，即中心区域比边缘区域对于压力的感应更加敏感。因此，为了使内嵌式触摸屏的整个显示区域压力感应的精准度相对均匀，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，可以沿衬底基板的中心区域指向边缘区域的方向，使各压感检测电极所在区域在衬底基板上的所占面积逐渐变大。这样，对于内嵌式触摸屏中压力感应的精准度相对较差的周边区域，将压感检测电极的面积变大，可以使压感检测电极的电容值相对变大，对于电容值的变化也会有所提高。

进一步地，各压感检测电极一般需要通过与其对应的导线与压感检测芯片实现电性连接，因此，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，如图3a和图3b所示，还包括：与各压感检测电极300一一对应的导线310，以及与各压感检测电极300一一对应的导通连接点120；其中，各导线310在衬底基板100的正投影位于黑矩阵层在衬底基板100的正投影的所在区域内，各导通连接点120位于内嵌式触摸屏围绕显示区域130的周边区域140内；各压感检测电极300通过导线310与导通连接点120连接后，通过与导通连接点120一一对应的且位于周边区域内的金属走线(图3a和图3b中均未示出)与压感检测芯片(图3a和图3b中均未示出)电性连接。这样实现了各压感检测电极与压感检测芯片电性连接，并且使导线不影响内嵌式触摸屏的开口率。

进一步地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，如图3a所示，周边区域140具有四个侧边，导通连接点120在周边区域140的各侧边均有分布；且与各压感检测电极300对应的导通连接点120分布在与压感检测电极300距离最近的周边区域140的侧边处。这样，降低了导线中信 号的衰减，提高了信号的传输稳定性。

或者，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，如图3b所示，各导通连接点120均分布于周边区域140的一个侧边处。这样，只需将导线310沿一个方向排布，简化制备工艺，提高生产效率。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种上述内嵌式触摸屏的驱动方法，如图4所示，一帧时间中至少包括显示阶段和压感触控阶段；其中，

S401、在显示阶段，压感检测芯片不向压感检测电极施加信号；

S402、在压感触控阶段，压感检测芯片对压感检测电极施加压感检测信号，并通过检测压感检测电极与阴极层之间的电容值的变化来判断触控位置的压力大小。

具体地，在压感触控阶段，压感检测芯片对压感检测电极施加压感检测信号，同时对阴极层施加固定值电压信号。在此阶段中，当压感检测电极所在位置被按压时，会引起压感检测电极与阴极层之间的距离发生变化，从而引起两者之间形成的电容结构的电容值的变化，使电容的充电时间发生变化，因此压感检测芯片可以通过检测压感检测电极的电容的充电时间的变化来判断电容值的变化，进而判断触控位置的压力大小，实现压感触控功能。

进一步地，由于将压感检测电极复用为自电容电极，实现了电容触控功能，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述驱动方法中，一帧时间中还包括：电容触控阶段，其中，在电容触控阶段，压感检测芯片对压感检测电极施加电容检测信号，并通过检测压感检测电极的电容值的变化来确定触控位置。

具体地，在电容触控阶段，压感检测电极对地电极(指衬底基板上除了压感检测电极之外的其它电极和信号线)的电容越大，电容触控的精确度越小，因此为了保证电容触控的精确度，在电容触控阶段，压感检测芯片不仅对压感检测电极施加电容检测信号，并且还可以对该压感检测电极对应的地电极施加相同的电容检测信号，从而使压感检测电极的base电容在理论上可以为0。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述驱动方法中，为了更好的区分 压感触控阶段和电容触控阶段，压感检测信号与电容检测信号选取不同的信号，例如压感检测信号与电容检测信号的幅值不同；当然压感检测信号与电容检测信号也可以是相同的信号，在此不作限定。

下面通过一帧时间的驱动时序图对本发明实施例提供的驱动方法进行详细说明，图5中仅给出了一帧时间内压感检测电极上所施加的信号Sensor，阴极层上所施加的信号Vss以及压感检测电极所对应的地电极中的一条栅线上所施加的信号Gate和一条数据线上所施加的信号Data的时序图。需要说明的是，本实施例是为了更好的解释本发明，但不限制本发明。

如图5所示的驱动时序图中，一帧时间中包括：显示阶段t1、电容触控阶段t2和压感触控阶段t3；其中，

在显示阶段t1，压感检测电极未被施加信号，处于浮接状态；此外，阴极层上施加的信号Vss、栅线上施加的信号Gate、以及数据线上施加的信号Data均为内嵌式触摸屏在正常显示时所需的信号。

在电容触控阶段t2，压感检测电极上施加的信号Sensor、阴极层上施加的信号Vss、栅线上施加的信号Gate、以及数据线上施加的信号Data均为电容检测信号。

在压感触控阶段t3，压感检测电极上施加的信号Sensor为压感检测信号，阴极层上施加的信号Vss、栅线上施加的信号Gate、以及数据线上施加的信号Data均为固定电压信号。

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内嵌式触摸屏。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。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。该显示装置的实施可以参见上述封装结构的实施例，重复之处不再赘述。

本发明实施例提供的内嵌式触摸屏、其驱动方法及显示装置，通过在有机 电致发光像素单元的阴极层与对向基板之间增加压感检测电极，使压感检测电极与阴极层形成电容结构；当压感检测电极所在位置被按压时，压感检测电极与阴极层之间的距离产生变化随之带来两者之间电容的变化，因此，增加压感检测芯片，在压感触控阶段对压感检测电极施加压感检测信号，并通过检测压感检测电极与阴极层之间的电容值的变化来判断触控位置的压力大小，可以实现压感触控功能。并且本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏在压感触控阶段复用阴极层，并将压感检测电极整合于触摸屏内部，对显示装置的结构设计改动较小，不会受到装配公差的限制，有利于实现更好的探测精度，且有利于节省制作成本。

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。