一种触控装置、触控装置的驱动方法和液晶显示面板.pdf

本发明公开了一种触控装置、触控装置的驱动方法和液晶显示面板。该触控装置，包括多个相互绝缘的触控电极，所述触控电极分为第一电极和第二电极，所述第一电极与第一电极线连接，所述第二电极与第二电极线连接，其中，所述第一电极包围所述第二电极。通过将触控电极分为第一电极和第二电极，所述第一电极包围所述第二电极；触控检测时，将接收触控驱动信号和产生触控感应信号分别通过不同的触控电极实现，简化了触控IC的PIN的设计要求，降低了触控检测时的时耗和功耗。

权利要求书
1.  一种触控装置，其特征在于，包括多个相互绝缘的触控电极，所述触控电极分为第一电极和第二电极，所述第一电极与第一电极线连接，所述第二电极与第二电极线连接，其中，所述第一电极包围所述第二电极。

2.  根据权利要求1所述的触控装置，其特征在于，所述触控电极通过互电容进行触控检测，所述第一电极线输入第一触控驱动信号，所述第二电极线输出触控感应信号。

3.  根据权利要求1所述的触控装置，其特征在于，所述触控电极通过互电容进行触控检测，所述第一电极线输入第一触控驱动信号，所述第二电极线输入第二触控驱动信号，所述第二电极线输出触控感应信号；
其中，所述第一触控驱动信号与所述第二触控驱动信号的脉冲时序互补。

4.  根据权利要求1所述的触控装置，其特征在于，所述触控电极通过自电容进行触控检测，所述第一电极线输入第三触控驱动信号，所述第二电极线输入第三触控驱动信号。

5.  根据权利要求1所述的触控装置，其特征在于，所述第二电极包括主体部及触手部，所述触手部与所述主体部连接，且向所述第一电极方向延伸，或者向相邻两个第一电极之间的空隙处延伸。

6.  根据权利要求1所述的触控装置，其特征在于，所述触控电极包括多个3×3的触控电极矩阵，每个所述触控电极矩阵中位于正中心的所述触控电极为第二电极，其余所述触控电极为第一电极。

7.  根据权利要求1所述的触控装置，其特征在于，所述触控电极成矩阵排列，所述第一电极和所述第二电极在每行和每列均间隔排列。

8.  根据权利要求1所述的触控装置，其特征在于，所述第一电极包括L形电极，两个所述第一电极中心对称设置，所述第二电极设置于两个所述第一电 极的对称中心。

9.  根据权利要求1所述的触控装置，其特征在于，所述第一电极包括环形电极，所述第二电极位于所述第一电极的中心。

10.  根据权利要求1所述的触控装置，其特征在于，所述触控电极的形状包括正方形、圆形、三角形和矩形。

11.  一种触控装置的驱动方法，所述驱动方法用于驱动权利要求1～10中任意一项所述的触控装置，其特征在于，包括：
通过所述第一电极线向所述第一电极施加第一触控驱动信号；
从所述第二电极线读取所述第二电极上的触控感应信号。

12.  根据权利要求11所述的驱动方法，其特征在于，通过所述第一电极线向所述第一电极施加第一触控驱动信号，具体为：
通过所述第一电极线和第二电极线分别向所述第一电极和第二电极施加第一触控信号和第二触控信号；其中，所述第一触控信号和第二触控信号的脉冲时序互补。

13.  根据权利要求11所述的驱动方法，其特征在于，所述通过所述第一电极线向所述第一电极施加第一触控驱动信号，具体为：
在触控周期内通过所述第一电极线向所述第一电极施加第一触控驱动信号；
所述在触控周期内通过所述第一电极线向所述第一电极施加第一触控驱动信号之前，还包括：
在显示周期内向公共电极施加公共电极电压信号。

14.  一种触控装置的驱动方法，所述驱动方法用于驱动权利要求1～10中任意一项所述的触控装置，其特征在于，包括：
所述触控电极通过自电容进行触控检测时，通过所述第一电极线向所述第一电极施加第三触控驱动信号，通过所述第二电极线向所述第二电极施加第三触控驱动信号；
从所述第一电极线和第二电极线分别读取所述第一电极和第二电极上的触控感应信号。

15.  一种液晶显示面板，其特征在于，包括彩膜基板，以及权利要求1～10所述的触控装置。

说明书一种触控装置、触控装置的驱动方法和液晶显示面板
技术领域
本发明涉及触控技术领域，尤其涉及一种触控装置、触控装置的驱动方法和液晶显示面板。
背景技术
当前，在显示面板领域中，带触控功能的显示面板已经越来越成为主流显示产品，出现了各种显示面板和触控面板的集成方式，可谓种类繁多，例如内嵌式(incell)、盒外式(oncell)以及外挂式。另一方面，若从工作原理上来进行分类，带触控功能的显示面板又可以大致分为电容式、电阻式、红外式等。其中，电容式触控显示面板主要包括自电容式和互电容式两种类型。每种类型的触控显示面板都各有各的优势和劣势。基于自电容式的触控显示面板通常将用于触控的电极设置在显示面板的内部，因而，自电容的触控显示面板整体厚度较小，更轻薄。
发明内容
本发明提供了一种触控装置、触控装置的驱动方法和液晶显示面板，其通过将触控电极分为第一电极和第二电极，所述第一电极包围所述第二电极；触控检测时，将接收触控驱动信号和产生触控感应信号分别通过不同的触控电极实现，简化了触控IC的PIN的设计要求，降低了触控检测时的时耗和功耗。
为实现上述设计，本发明采用以下技术方案：
一方面采用一种触控装置，包括多个相互绝缘的触控电极，所述触控电极分为第一电极和第二电极，所述第一电极与第一电极线连接，所述第二电极与第二电极线连接，其中，所述第一电极包围所述第二电极。
另一方面采用一种触控装置的驱动方法，所述驱动方法用于驱动上述任意一项所述的触控装置，包括：
通过所述第一电极线向所述第一电极施加第一触控驱动信号；
从所述第二电极线读取所述第二电极上的触控感应信号。
又一方面采用一种触控装置的驱动方法，所述驱动方法用于驱动上述任意一项所述的触控装置，包括：
所述触控电极通过自电容进行触控检测时，通过所述第一电极线向所述第一电极施加第三触控驱动信号，通过所述第二电极线向所述第二电极施加第三触控驱动信号；
从所述第一电极线和第二电极线分别读取所述第一电极和第二电极上的触控感应信号。
最后采用一种液晶显示面板，包括彩膜基板，以及上述任意一项所述的触控装置。
本发明的有益效果为：通过将触控电极分为第一电极和第二电极，所述第一电极包围所述第二电极；触控检测时，将接收触控驱动信号和产生触控感应信号分别通过不同的触控电极实现，简化了触控IC的PIN的设计要求，降低了触控检测时的时耗和功耗。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术中触控电极和触控IC的连接关系示意图；
图2是图1所示触控电极和触控IC自电容触控检测时的信号传输示意图；
图3是本发明具体实施方式中提供的一种触控装置的触控电极和触控IC的连接关系示意图；
图4是本发明具体实施方式中提供的一种触控装置中触控电极和触控IC互电容触控检测时的信号传输示意图；
图5是本发明具体实施方式中提供的一种触控装置中触控电极的第二种布局的示意图；
图6是本发明具体实施方式中提供的一种触控装置中触控电极的第三种布局的示意图；
图7是本发明具体实施方式中提供的一种触控装置中触控电极的第四种布局的示意图；
图8是本发明具体实施方式中提供的一种触控装置中触控电极的第五种布局的示意图；
图9是本发明具体实施方式中提供的一种触控装置中触控电极的第六种布局的示意图；
图10是本发明具体实施方式中提供的一种触控装置中触控电极的第七种布局的示意图；
图11是本发明具体实施方式中提供的一种触控装置中触控电极的第八种布局的示意图；
图12是本发明具体实施方式中提供的一种触控装置中触控电极的第九种布局的示意图；
图13是本发明具体实施方式中提供的一种触控装置的驱动方法的第一实施例的方法流程图；
图14是互电容触控检测的原理示意图；
图15是本发明具体实施方式中提供的一种触控装置的驱动方法的第二实施例的方法流程图；
图16是本发明具体实施方式中提供的一种触控装置的另一种驱动方法的第一实施例的方法流程图；
图17是本发明具体实施方式中提供的一种液晶显示面板的第一实施例的结构图。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
发明人研究发现，在自电容触控实现方案中，如图1所示，触控电极12成矩阵排列，每个触控电极12通过触控电极线13与触控IC14相连；在触控检测时，每个触控电极12的工作方式一样，在触控状态开始时，由触控IC14产生触控驱动信号，经触控电极线13提供给触控电极12，使触控电极12带有一定电荷量；在触控发生后，触控IC14经触控电极线13对触控电极12中的电荷量进行读取，再通过电荷量的变化，可以判断出哪个或者哪些触控电极12被触摸，从而可以进一步确定出触控点的位置。触控驱动信号可以理解为一个脉冲信号，如图2所示，在触控检测时，触控IC14向触控电极12发送如图左边所示的脉冲信号驱动触控电极12，在触控发生后，触控IC14读取如图右边所示的脉冲信号确认触控点的位置。这种检测方案的每个触控电极12都与触控IC14相连，触控IC14上每 个与触控电极12对应的PIN上都要实现发送脉冲和检测电流的功能，触控IC14的成本过高，并且检测的时耗和功耗都比较大。
为解决上述问题，本发明提供了一种触控装置，请参考图3，其是本发明具体实施方式中提供的一种触控装置的触控电极和触控IC的连接关系示意图。如图所示，该触控装置，包括多个相互绝缘的触控电极12，所述触控电极12分为第一电极121和第二电极122，所述第一电极121与第一电极线131连接，所述第二电极122与第二电极线132连接，其中，所述第一电极121包围所述第二电极122。
其中，触控电极12分为第一电极121和第二电极122以及与其分别对应的第一电极线131和第二电极线132，并不是对触控电极12或电极线13做了结构上的变化，而是为了描述触控电极12的布局优化方案基于触控电极12的功能上的细分对其补充定义。
可选的，所述触控电极12通过互电容进行触控检测，所述第一电极线131输入第一触控驱动信号，所述第二电极线132输出触控感应信号。
需要说明的是，通过互电容进行触控检测时，所述第一电极线131输入第一触控信号，所述第二电极线132输出触控感应信号只是本方案的一种可选的实施方式。在通过互电容进行触控检测时，相邻两个导体之间形成电场，提供实现检测的媒介即可，在本方案中限定第二电极线132输出触控感应信号是因为本方案中限定第一电极121包围第二电极122，所以第二电极122至少不会多于第一电极121，如果第二电极122输出触控感应信号，触控IC14所需要获取和计算的触控感应信号的数目相对会比较少，能够进一步提高运算效率，降低能耗。
反之，如果第二电极线132输入触控检测信号，第一电极线131输出触控 感应信号，那么触控IC14所需获取和计算的触控感应信号的数目相对会比较多，但是相对于现有技术中每个触控电极12都是自发自收的设计，依然能够有效降低能耗和时耗。在后续的实施例中，都只是针对第二电极122接收触控感应信号的方案进行描述，但第一电极121和第二电极122的功能反置，均可实现本方案的设计思想，在后续实施例中不再进一步说明。
进一步地，所述触控电极12通过互电容进行触控检测，所述第一电极线131输入第一触控驱动信号，所述第二电极线132输入第二触控驱动信号，所述第二电极线132输出触控感应信号；
其中，所述第一触控驱动信号与所述第二触控驱动信号的脉冲时序互补。
请参考图4，其是本发明具体实施方式中提供的一种触控装置中触控电极12和触控IC14互电容触控检测时的信号传输示意图。如图所示，触控IC14通过第一电极线131向第一电极121输入第一触控驱动信号；通过第二电极线132向第二电极122输入第二触控驱动信号，还通过第二电极线132从第二电极122获取触控感应信号。其中第一触控驱动信号和第二触控驱动信号的脉冲时序互补，也就是第一触控驱动信号和第二触控驱动信号输入的周期同步，相位相反，在第一触控驱动信号和第二触控驱动信号输入的过程中，任意时刻两者的相位之和为0。在互电容触控检测时，第一触控驱动信号和第二触控驱动信号相当于输入到一个电容的两端，电容两端的电位差越大，电容的充电速度越快，触摸检测的速度也越快。那么第一触控驱动信号和第二触控驱动信号的相位之和为0说明两者的相位差处于最优的状态(对于方波而言)，充电速度和能耗之间的权衡最优。在图4中，第二脉冲驱动信号表示为虚线，意为第二脉冲驱动信号不是必需，只是作为一种可选的实施方式，没有第二脉冲驱动信号也可实现本方案的设计目标。
另外，所述触控电极12通过自电容进行触控检测，所述第一电极线131输入第三触控驱动信号，所述第二电极线132输入第三触控驱动信号。
通过自电容进行触控检测，与现有技术中的自电容检测方式相同，在此不做赘述。需要说明的是，本方案中要实现自电容触控检测，触控IC14的PIN必需均能实现脉冲信号的发送和接收。
自电容检测方式和互电容检测方式不能同时实现，只能择一进行，一般而言，在需要在低能耗模式下时选用互电容检测方式，在需要超高精度触控检测时选用自电容检测方式。
可选的，所述触控电极12包括多个3×3的触控电极矩阵，每个所述触控电极矩阵中位于正中心的所述触控电极12为第二电极122，其余所述触控电极12为第一电极121。
该方案为第一电极121和第二电极122的第一种布局方式，图3和图4都是基于该布局方式实现，第一种的布局的示意图已经蕴含于图3和图4，在此不单独作图说明。
可选的，所述第二电极122包括主体部122a及触手部122b，所述触手部122b与所述主体部122a连接，且向所述第一电极121方向延伸，或者向相邻两个第一电极121之间的空隙处延伸。
请参考图5和图6，其分别是本发明具体实施方式中提供的一种触控装置中触控电极12的第二种布局的示意图和第三种布局的示意图。如图5所示，触手部122b向第一电极121方向延伸，在这一布局方式中，延伸的过程主要是触手部122b向斜方向相邻的第一电极121延伸，也就是沿着对角线向外延伸，在图5中，触手部122b向外延伸时，周围的第一电极121为适应触手部122b的形状，其对应触手部122b所在的角会做一定的内收，从单个第一电极121的形状而言， 其适应触手部122b的延伸后形成类似于四边形剪掉一个角或两个角后得到的五边形或六边形。如图6所示，触手部122b向相邻两个第一电极121之间的空隙处延伸，在这一布局方式中，延伸的过程主要是触手部122b沿着触控电极阵列的狭缝延伸，当然，只延伸到与第二电极122相关的第一电极121之间的狭缝中，相当于纵横各两条导线相交，得到一个封闭的区域和八个半封闭的区域；其中第二电极122设置于中间的封闭区域中并与导线合成一体，八个第一电极121分别设置于一个半封闭的区域中并与导线分离。
在第二种布局和第三种布局中，特别对于中间一个触控电极12为第二电极122，周围八个触控电极12为第一电极121的方案，也就是第一种布局的优化方案。如果触控电极121为标准的正方形，第二电极122与上、下、左、右四个第一电极121之间的相对位置比较大，而第二电极122与四角上的第一电极121仅仅一个直角相对。两金属板之间的电容C＝εs/(4πkd)，其中ε是电介质的介电常数，表示物质导电性；s是两平行金属板的正对面积；k是静电力常量；d是两金属板间距。在第一种布局中第二电极122和四角的第一电极121之间的正对面积小，板间距离远，直接导致两者之间的电容小，经过第二种布局和第三种布局的改进，第二电极122与四角的第一电极121之间的正对面积增加，板间距离减小，从而增加第二电极122与四角的第一电极121之间的电容，从而在触摸检测时实现更好的检测效果。
可选的，所述触控电极12成矩阵排列，所述第一电极121和所述第二电极122在每行和每列均间隔排列。
请参考图7，其是本发明具体实施方式中提供的一种触控装置中触控电极12的第四种布局的示意图，在该布局方式中，所述第一电极121和所述第二电极122在每行和每列均间隔排列，也就是每一电极与该电极在行、列位置上相 邻的均不同。整体上第一电极121和第二电极122的数目各占一半或相差一个。此种布局方式触控检测的位置更加精确。
可选的，所述第一电极121包括L形电极，两个所述第一电极121中心对称设置，所述第二电极122设置于两个所述第一电极121的对称中心。
请参考图8，其是本发明具体实施方式中提供的一种触控装置中触控电极12的第五种布局的示意图，外围是两个L行的第一电极121，中心是第二电极122。此种布局方式能够大大降低走线数目。
可选的，所述第一电极121包括环形电极，所述第二电极122位于所述第一电极121的中心。
请参考图9，其是本发明具体实施方式中提供的一种触控装置中触控电极12的第六种布局的示意图，其中第一电极121包括环形电极。
此种布局方式第一电极121为环形电极，第一电极121和第二电极122一一对应，第二电极122设置于所述第一电极121的中心，电容检测的效果较佳。
可选的，所述触控电极12的形状包括正方形、圆形、三角形和矩形。
请参考图10、图11和图12，其是本发明具体实施方式中提供的一种触控装置中触控电极12的第七种、第八种和第九种布局的示意图，分别对应触控电极12形状为圆形、三角形和矩形；正方形电极在前述实施例中已有说明，在此不做另行说明。
以下是本发明一种触控装置的驱动方法的实施例，所述驱动方法用于驱动前述任意一项所述的触控装置，在驱动方法的实施例中未尽的描述，请参考前述的触控装置的实施例。
请参考图13，其是本发明具体实施方式中提供的一种触控装置的驱动方法的第一实施例的方法流程图，如图所示，该驱动方法，包括：
步骤S11：通过所述第一电极线131向所述第一电极121施加第一触控驱动信号。
步骤S12：从所述第二电极线132读取所述第二电极122上的触控感应信号。
在触摸过程中，通过所述第一电极线131向所述第一电极121施加第一触控驱动信号时，如图14所示，相邻的两个导电金属片，也就是第一电极121和第二电极122之间会形成电场，当带电体，例如人的手指进入电场后，第一电极121和第二电极122之间的电场会发生变化，触控IC14从第二电极线132上读取这种变化也就是触控感应信号，触控IC14根据触控感应信号确认触摸发生的位置。具体的计算过程在现有技术中多有实现，在此不做进一步说明。
请参考图15，其是本发明具体实施方式中提供的一种触控装置的驱动方法的第二实施例的方法流程图，如图所示，该驱动方法，包括：
步骤S21：在显示周期内向公共电极施加公共电极电压信号。
步骤S22：在触控周期内通过所述第一电极线131和第二电极线132分别向所述第一电极121和第二电极122施加第一触控信号和第二触控信号；其中，所述第一触控信号和第二触控信号的脉冲时序互补。
步骤S23：从所述第二电极线132读取所述第二电极122上的触控感应信号。
本实施例特别针对一种触控显示装置实现，在该触控显示装置中，触控电极12由用于显示的公共电极划分得到；当触控检测时，由触控IC14驱动，此时为第一电极121、第二电极122、第一电极线131和第二电极线132；当图像显示时，由显示IC驱动，此时为公共电极和公共电极线。所有的电极和走线均由触控IC14和显示IC分时复用。其中第一触控信号和第二触控信号的脉冲时序互补在触控装置的实施例中已有说明。
以下是本发明一种触控装置的另一驱动方法的实施例，所述驱动方法用于 驱动前述任意一项所述的触控装置，在驱动方法的实施例中未尽的描述，请参考前述的触控装置的实施例。
请参考图16，其是本发明具体实施方式中提供的另一种触控装置的驱动方法的第一实施例的方法流程图，该驱动方法，用于驱动上述任意一项所述的触控装置，如图所示，该驱动方法，包括：
步骤S31：所述触控电极12通过自电容进行触控检测时，通过所述第一电极线131向所述第一电极121施加第三触控驱动信号，通过所述第二电极线132向所述第二电极122施加第三触控驱动信号。
步骤S32从所述第一电极线131和第二电极线132分别读取所述第一电极121和第二电极122上的触控感应信号。
最后采用一种液晶显示面板，包括彩膜基板2，以及上述任意一项所述的触控装置。
液晶显示面板如图17所示，包括彩膜基板2和显示基板1。所述显示基板1包括显示区11和非显示区15，前述的触控装置设置于显示区11，触控IC14、显示IC以及其他实现配套功能的集成电路设置于非显示区15，显示基板1上显示区11之外的部分即为非显示区15。
综上所述，通过将触控电极12分为第一电极121和第二电极122，所述第一电极121包围所述第二电极122；触控检测时，将接收触控驱动信号和产生触控感应信号分别通过不同的触控电极12实现，简化了触控IC14的PIN的设计要求，降低了触控检测时的时耗和功耗。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具 体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。