CN106201127B - 触摸面板和用于该触摸面板的驱动的设备 - Google Patents

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Abstract

公开了一种触摸面板和用于该触摸面板的驱动的设备。公开了一种触摸感测显示装置以及用于该触摸感测显示装置的驱动的设备，该触摸感测显示装置能够感测触摸位置和触摸力两者，缩短用于触摸感测的驱动时间，以及改进触摸感测效率。该显示装置可以包括：滤色器；多个第一触摸电极，用于触摸力感测；以及多个第二触摸电极，用于触摸位置感测以及通过滤色器与第一触摸电极分离。该显示装置还可以包括用于第一触摸电极的力感测触摸驱动器和用于第二触摸电极的触摸位置感测触摸驱动器。

Description

触摸面板和用于该触摸面板的驱动的设备
对相关申请的交叉引用
本申请要求2014年8月28日提交的韩国专利申请第10-2014-0113442号的优先权权益，其全部内容通过引用合并于此。
技术领域
本发明的实施例涉及一种包括触摸面板的触摸感测显示装置，并且更具体地，涉及一种能够感测触摸位置和触摸力两者、缩短用于触摸感测的驱动时间以及改进触摸感测效率的触摸面板，以及用于该触摸面板的驱动的设备。
背景技术
取代根据现有技术的诸如鼠标或键盘的输入装置，广泛使用了触摸面板，其中，触摸面板有利于通过手指或笔的使用而直接对屏幕输入信息。因此，由于容易操作的优点，触摸面板的应用逐渐增加。
近来，当触摸屏被应用于液晶显示器(LCD)装置时，触摸传感器设置在液晶面板内以便获得纤薄度。在下文中，触摸面板将表示其中设置有触摸传感器的液晶面板。
根据触摸感测方法，触摸面板可被分类为电阻型、电容型和红外感测型。电容触摸面板由于容易制造和良好灵敏度的优点而得到了极大的关注。电容触摸面板可被分类为互电容型和自电容型。
图1是示出根据现有技术的触摸面板的横截面视图。
参照图1，根据现有技术的触摸面板1可包括具有多个像素和TFT阵列的下基板、具有滤色器阵列的上基板、偏振膜和玻璃。在下基板(TFT阵列基板)上，存在像素电极和公共电极。在该情况下，公共电极不仅用作显示电极而且用作触摸电极。
图2大致示出了根据现有技术的触摸面板的触摸电极。图2所示的触摸面板对应于用于通过自电容方法来感测所有触摸电极的所有点(allpoint)自电容触摸方法的触摸面板。
参照图2，多个触摸电极10通过以多个像素为单位对公共电极进行分组来形成。为了感测所有触摸电极10中的触摸，每个触摸电极10通过多条导线20与触摸驱动器30连接。
在所有点自电容触摸方法的触摸面板1的情况下，一个帧时段被划分为显示时段和触摸感测时段，由此以时分方法执行显示驱动和触摸感测驱动。
对于显示时段，将像素电压提供到像素电极，并且将公共电压提供到公共电极(触摸电极)，从而显示图像。对于触摸感测时段，将触摸驱动信号提供到公共电极的每个触摸电极，然后对每个触摸电极的电容进行感测以感测是否存在触摸以及对触摸位置进行感测。对于触摸感测时段，不将信号施加到每个像素的薄膜晶体管(TFT)，或者施加其电平与触摸驱动信号的电平相同的电压以便减小寄生电容。
在所有点自电容触摸方法的触摸面板1的情况下，根据增加的通道数量来增加触摸驱动器的尺寸，并且由于寄生电容而降低了触摸效率。另外，由于较大数量的通道而增加了触摸驱动时间，使得难以保证触摸驱动时间。同时，缩短了显示时段以充分保证触摸驱动时间。
近来，对有利于感测触摸力以及触摸位置的触摸面板的需求增加。然而，在现有技术的触摸面板1的情况下，公共电极用作触摸电极，使得由于触摸电极的结构问题而难以感测触摸力。
为了感测触摸力，需要在TFT阵列基板上设置弹性电介质。然而，弹性电介质可能引起显示驱动中的问题。因此，存在弹性电介质对TFT阵列基板的应用限制。另外，弹性电介质的制造工艺是复杂的，并且也增加了制造成本。此外，电容由于施加到弹性电介质的触摸力而轻微改变，使得难以实现所需的触摸力感测效率水平。
发明内容
因此，本发明的实施例涉及一种基本上避免了由于现有技术的限制和缺点而导致的一个或多个问题的触摸面板以及用于该触摸面板的驱动的设备。
本发明的实施例的一方面旨在提供一种能够感测触摸位置和触摸力两者的触摸面板以及用于该触摸面板的驱动的设备。
本发明的实施例的另一方面旨在提供一种能够缩短用于感测触摸的驱动时间以及改进触摸感测效率的触摸面板以及用于该触摸面板的驱动的设备。
本发明的实施例的另一方面旨在提供一种充分保证显示时段以及改进图片质量的触摸面板。
在一个实施例中，公开了一种触摸感测显示装置。该显示装置包括：滤色器；多个第一触摸电极，用于触摸力感测；以及多个第二触摸电极，用于触摸位置感测并且通过滤色器与第一触摸电极分离。
在一个实施例中，触摸感测显示装置还包括：第一触摸驱动器，用于将至少一个第一触摸驱动信号提供到第一触摸电极以感测触摸的力水平；以及第二触摸驱动器，用于将至少一个第二触摸驱动信号提供到第二触摸电极以感测触摸的位置。
在一个实施例中，触摸感测显示装置还包括位于第一触摸电极上的覆盖基板。该覆盖基板包括由于触摸的力而改变厚度的弹性电介质层，这允许实现力感测。弹性电介质层可以包括PDMS(聚二甲基硅氧烷)、丙烯酸或聚氨酯中的至少一个。
在一个实施例中，触摸感测显示装置还包括将第一触摸电极耦合到触摸驱动器的多条导线。每条导线仅耦合到第一触摸电极中的单个相应第一触摸电极。
在一个实施例中，多组第二触摸电极被连接在一起作为在第一方向上定向的第一多条触摸电极线。多组第二触摸电极被连接在一起作为在垂直于第一方向的第二方向上定向的第二多条触摸电极线。
在一个实施例中，第一触摸电极是位于滤色器上的外嵌(on-cell)型触摸电极。第二触摸电极是位于TFT基板上的内嵌(in-cell)型触摸电极。
在一个实施例中，触摸感测显示装置还包括TFT基板。第二触摸电极位于TFT基板上。滤色器位于第二触摸电极上。第一触摸电极位于滤色器上。覆盖基板位于第一触摸电极上。覆盖基板包括弹性电介质层和在弹性电介质层上的覆盖层。
在另一实施例中，触摸感测显示装置包括：多个第一触摸电极；多个第二触摸电极；第一触摸驱动器，用于将至少一个第一触摸驱动信号提供到第一触摸电极以感测触摸的力水平，以及用于生成指示与触摸的区域对应的第一触摸电极的子集的数据；控制器，用于基于指示与触摸的区域对应的第一触摸电极的子集的数据而生成至少一个控制信号，该至少一个控制信号指示与触摸的区域对应的第二触摸电极的子集；以及第二触摸驱动器，用于基于指示与触摸的区域对应的第二触摸电极的子集的控制信号，将至少一个第二触摸驱动信号提供到第二触摸电极的子集以感测触摸的位置。
在一个实施例中，触摸感测显示装置还包括：显示驱动电路，用于在帧时段的第一部分期间将数据电压提供到显示装置的数据线。另外，第一触摸驱动器在帧时段的第一部分期间生成第一触摸驱动信号，并且第二触摸驱动器在帧时段的第二部分期间生成第二触摸驱动信号。
在另一实施例中，公开了一种触摸感测显示装置中的操作方法。该方法包括：驱动到第一触摸电极的至少一个第一触摸驱动信号以感测触摸的力水平；以及生成指示与触摸的区域对应的第一触摸电极的子集的数据。该方法还包括：基于指示与触摸的区域对应的第一触摸电极的子集的数据，生成指示与触摸的区域对应的第二触摸电极的子集的至少一个控制信号。该方法还包括：基于指示与触摸的区域对应的第二触摸电极的子集的控制信号，驱动到第二触摸电极的子集的至少一个第二触摸驱动信号以感测触摸的位置。
将在随后的描述中部分阐述本发明的实施例的另外的优点和特征，并且这些另外的优点和特征在研究了以下描述时将对本领域普通技术人员变得明显，或者可从本发明的实施例的实践中获知。本发明的实施例的目的和其它优点可通过在所写描述和所附权利要求以及附图中具体指出的结构来实现和获得。
应理解，本发明的实施例的以上一般描述和以下详细描述是示例性和说明性的，并且旨在提供所要求保护的发明的进一步说明。
附图说明
附图示出了本发明的实施例，附图被包括用于提供本发明的进一步理解并且被并入且构成本申请的一部分，并且与描述一起用于说明本发明的原理。在附图中：
图1是示出根据现有技术的触摸面板的横截面视图；
图2示出了根据现有技术的触摸面板的触摸电极；
图3示出了根据本发明的实施例的触摸面板和用于该触摸面板的驱动的设备；
图4是示出根据本发明的实施例的触摸面板的横截面视图；
图5示出了根据本发明的实施例的用于触摸面板驱动的设备；
图6示出了根据本发明的实施例的触摸面板中的用于感测触摸力的第一触摸传感器；
图7示出了利用弹性电介质层来感测触摸力的方法；
图8示出了根据本发明的实施例的触摸面板中的用于感测触摸位置的第二触摸传感器；以及
图9至图11示出了根据本发明的实施例的使用用于触摸面板驱动的设备的触摸感测方法。
具体实施方式
现在将详细参照本发明的示例性实施例，在附图中示出了示例性实施例的示例。在任何可能的地方，相同的附图标记在附图中将始终用于指示相同或相似的部分。
将通过参照附图描述的以下实施例来阐明本发明的优点和特征及其实现方法。然而，本发明可以以不同的形式来实施并且不应被解释为限于这里阐述的实施例。相反，提供这些实施例以使得该公开内容是详尽和完整的，并且将向本领域技术人员全面地传达本发明的范围。此外，本发明仅由权利要求的范围来限定。
用于描述本发明的实施例的附图中所公开的形状、尺寸、比率、角度和数量仅是示例，因此，本发明不限于所示出的细节。相同的附图标记始终指示相同的元件。在以下描述中，当确定相关已知功能或配置的详细描述会不必要地模糊本发明的重点时，将省略详细描述。在使用本说明书中描述的“包括”、“具有”和“包含”的情况下，可添加其它部分除非使用了“仅”。单数形式的术语可包括复数形式，除非相反指出。在解释元件时，元件被解释为包括误差区域，但是不存在明确描述。
在描述本发明的实施例时，当结构(例如，电极、线、布线、层或接触)被描述为形成在另一结构的上部/下部处或者其它结构上/下时，该描述应被解释为包括结构彼此接触的情况以及第三结构布置在其之间的情况。
在描述时间关系时，例如，当时间顺序被描述为“在～之后”、“随后～”、“接下来～”和“在～之前”时，可包括不连续的情况，除非使用“刚刚”或“紧接”。
应理解，尽管这里可使用术语“第一”、“第二”等来描述各种元件，但是这些元件不应受这些术语限制。这些术语仅用于将元件彼此区分开。例如，第一元件可以称为第二元件，并且类似地，第二元件可以称为第一元件，而不背离本发明的范围。
本发明的各个实施例的特征可部分或全部彼此结合或彼此组合，并且可多样地彼此协作并且如本领域技术人员可以充分理解的那样以技术方式驱动。本发明的实施例可独立于彼此执行，或者可以以互相依赖关系而一起被执行。
根据用于控制液晶层的排列的方法，液晶显示器(LCD)装置可被分类为扭曲向列(TN)型、垂直排列(VA)型、平面转换(IPS)型、边缘场切换(FFS)型等。
在以上类型当中的TN型和VA型的情况下，像素电极形成在下基板上，并且公共电极形成在上基板(滤色器阵列基板)上，由此液晶层的排列由垂直电场来控制。
在以上类型当中的IPS型和FFS型的情况下，像素电极和公共电极形成在下基板上，并且液晶层的排列由像素电极与公共电极之间形成的电场来控制。
在IPS型的情况下，像素电极和公共电极交替并列布置，以使得平行于基板的平面电场发生在像素电极与公共电极之间，从而控制液晶层的排列。在IPS模式的情况下，在公共电极和像素电极的上部中液晶层的排列不受控制，使得透光率在公共电极和像素电极的上部中降低。
FFS型已被设计为克服IPS型的缺点。在FFS型的情况下，像素电极和公共电极以预定间隔形成，其中绝缘层介于像素电极与公共电极之间。在该情况下，像素电极和公共电极之一以板形状或图案形成，并且另一个以手指形状形成。因此，液晶层的排列由发生在像素电极与公共电极之间的边缘场来控制。
根据本发明的实施例的触摸面板可适用于垂直电场方法(TN模式、VA模式)和水平电场方法(IPS模式、FFS模式)。对于以下详细描述，将如下描述使用IPS模式的示例。
在下文中，将参照附图描述根据本发明的实施例的触摸面板和用于该触摸面板的驱动的设备。
图3示出了根据本发明的实施例的触摸感测显示装置的触摸面板和用于该触摸面板的驱动的设备，并且图4是示出根据本发明的实施例的触摸面板的横截面视图。
参照图3和图4，根据本发明的实施例的触摸面板100可包括：显示面板101，具有用于感测触摸力的第一触摸传感器和用于感测触摸位置(坐标)的第二触摸传感器；以及具有弹性电介质160的覆盖基板102，其中，弹性电介质层160可布置在覆盖层(保护层)150的后表面上。当触摸力被施加到显示面板101时，弹性电介质层的厚度改变。
显示驱动器200将数据信号(DS)和控制信号(CS)提供到显示面板101上的多个像素，由此图像显示在显示面板101上。显示驱动器200可包括栅极驱动IC、数据驱动IC和定时控制器。
显示驱动器200的全部或局部结构可通过COG(玻璃上芯片)或COF(柔性印刷电路板上芯片，膜上芯片)而形成在显示面板101上。
定时控制器是触摸面板100的主控制器。即，定时控制器控制栅极驱动IC和数据驱动IC的各个驱动。另外，定时控制器将定时信号提供到用于触摸面板驱动的设备，以使得用于触摸面板驱动的设备对触摸力感测驱动的定时和触摸位置感测驱动的定时进行感测，从而感测触摸位置和触摸力两者。
定时控制器通过使用定时信号(TS)而将输入图像信号(数据)转换为帧单位的数字图像数据(R、G、B)，并且将数字图像数据提供到数据驱动IC。在该情况下，定时信号可包括垂直同步信号(V-sync)、水平同步信号(H-Sync)和时钟信号(CLK)。
另外，定时控制器通过使用定时信号而生成用于控制栅极驱动IC的栅极控制信号(GCS)，并且将所生成的栅极控制信号(GCS)提供到栅极驱动IC。
在该情况下，数据控制信号(DCS)可包括源极开始脉冲(SSP)、源极采样时钟(SSC)、源极输出使能(SOE)和极性控制信号(POL)。
另外，定时控制器通过使用定时信号而生成用于控制数据驱动IC的数据控制信号(DCS)，并且将所生成的数据控制信号(DCS)提供到数据驱动IC。
在该情况下，栅极控制信号(GCS)可包括栅极开始脉冲(GSP)、源极偏移时钟(GSC)和栅极输出使能(GOE)。
栅极驱动IC基于从定时控制器提供的栅极控制信号(GCS)而生成用于驱动每个像素的薄膜晶体管(TFT)的扫描信号(栅极驱动信号)。
对于一个帧的显示时段，栅极驱动IC顺序地将扫描信号提供到形成在液晶面板中的多条栅极线。由于由扫描信号驱动形成在每个像素中的TFT，因此像素被切换。
数据驱动IC将从定时控制器提供的数字图像数据(R、G、B)转换成模拟图像信号，即，数据电压。另外，数据驱动IC基于从定时控制器提供的数据控制信号(DCS)，在用于接通每个像素的TFT的定时将数据电压提供到形成在液晶面板中的多条数据线，从而显示图像。
再次参照图4，显示面板101可包括TFT阵列基板111和滤色器阵列基板112。由于液晶面板本身不发光，因此需要设置背光单元，从而通过使用从背光单元发出的光来显示图像。背光单元可包括用于发光的多个背光(例如，LED或CCFL)和用于将从背光发出的光引导到液晶面板以及改进光效率的光学构件(导光板或光扩散板和多个光学片)。
在TFT阵列基板111上，存在以矩阵配置设置的多个像素。每个像素由彼此交叉的栅极线和数据线来定义。另外，TFT和存储电容器(Cst)形成在栅极线与数据线之间的每个交点处。
另外，像素电极和公共电极形成在TFT阵列基板111的每个像素中。像素电极和公共电极可由诸如ITO(铟锡氧化物)的透明导电材料形成。公共电极不仅用作显示电极而且用作触摸传感器。为此目的，第一触摸传感器通过以多个像素为单位对公共电极进行分组来形成，其中，第一触摸传感器包括多个位置感测触摸电极120和130。
在滤色器阵列基板112的后表面上，存在用于显示全色彩图像的红色、绿色和蓝色滤色器以及布置用于划分各个滤色器之间的像素的黑矩阵。另外，用于感测触摸力的第一触摸传感器(例如，140)形成在滤色器阵列基板112的上表面上。滤色器阵列基板112因此位于触摸电极120和130与触摸电极140之间并且分离触摸电极120和130与触摸电极140。
图5示出了根据本发明的实施例的用于触摸面板的驱动的设备。
参照图5，用于触摸面板100的驱动的设备300可包括第一触摸驱动器310、第二触摸驱动器320和控制器330。
第一触摸驱动器310将第一触摸驱动信号(TDS1)提供到所有第一力感测触摸电极140，并且接收来自所有第一触摸电极140的第一触摸感测信号(TSS1)，从而感测触摸力的水平。在该情况下，第一触摸驱动信号(TDS1)是被提供到用于感测触摸力的第一触摸传感器的信号。第一触摸驱动器310可被称为触摸力驱动器。
第一触摸驱动器310生成触摸力的力数据，并且将所生成的力数据提供到控制器330。另外，第一触摸驱动器310将指示具有触摸的第一触摸电极140的子集的大致触摸位置数据提供到控制器330。大致触摸位置数据因此指示可发生触摸的大致区域。第一触摸驱动器310将触摸力的力数据提供到控制器330，并且还将具有触摸的第一触摸电极140的大致触摸位置信息提供到控制器330。
控制器330基于在第一触摸驱动器310中感测的触摸力的力数据和大致触摸位置数据而生成用于控制在第二触摸驱动器320中生成的第二触摸驱动信号(TDS2)的生成和输出的控制信号，并且将所生成的控制信号提供到第二触摸驱动器320。
触摸发生在第一触摸电极140的感测到触摸力的区域中。因此，虽然第二触摸驱动信号(TDS2)仅被提供到与感测到触摸力的第一触摸电极140对应的第二和第三触摸电极120和130的子集，但是仍可以准确地感测触摸位置。
因此，控制信号包括关于与感测到触摸力的大致区域对应的第二和第三触摸电极120和130的子集的信息，从而控制第二触摸驱动信号(TDS2)的生成和输出。
第二触摸驱动器320基于从控制器330提供的控制信号而生成第二触摸驱动信号(TDS2)，并且将第二触摸驱动信号(TDS2)提供到第二触摸传感器。在该情况下，第二触摸驱动信号(TDS2)是提供到用于感测触摸位置的第二触摸传感器的信号。第二触摸驱动器320可被称为触摸位置驱动器。
第二触摸驱动器320可将第二触摸驱动信号(TDS2)提供到沿着第一水平方向形成的第二触摸电极120的集合和在第二垂直方向上形成的第三触摸电极130的集合。然而，为了减少用于感测触摸位置的触摸驱动时间以及提高用于感测触摸位置的效率，第二触摸驱动信号(TDS2)基于控制信号而选择性地仅被提供到与感测到触摸力的第一触摸电极140对应的第二和第三触摸电极120和130的集合。
第二触摸传感器320接收来自第二和第三触摸电极120和130的第二触摸感测信号(TSS2)，从而感测触摸位置。
用于触摸面板的驱动的设备300可与导线连接，这些导线通过形成在触摸面板100***的FPC(柔性印刷电路)而与第一和第二触摸传感器连接。
图6示出了根据本发明的实施例的触摸面板中的用于感测触摸力的第一触摸传感器。
参照图4和图6，用于感测触摸力的第一触摸传感器形成在滤色器阵列基板112的上表面上。第一触摸传感器包括多个第一触摸电极140。
多个第一触摸电极140由诸如ITO(铟锡氧化物)的透明导电材料形成。多个第一触摸电极140通过对上述ITO进行图案化而形成在与多个像素对应的区域中。多个第一触摸电极140被设置为与形成在TFT阵列基板111上的第二和第三触摸电极120和130对应。
在滤色器阵列基板112的上表面上，存在多条第一导线142。通过多条第一导线142，每个第一触摸电极140与第一触摸驱动器310连接。每条导线142仅耦合到单个第一触摸电极140。
第一触摸驱动器310通过所有点自电容触摸方法而将第一触摸驱动信号(TDS1)提供到每个第一触摸电极140，并且通过感测每个第一触摸电极140中的电容而感测触摸力。
在图6中，每个第一触摸电极140以矩形形状形成，但是不限于该形状。每个第一触摸电极140可以以圆形或菱形形成。
再次参照图4，覆盖基板102布置在显示面板101的前表面上，并且弹性电介质层160布置在覆盖基板102的覆盖层150的后表面上。
布置在触摸面板100的最上部分的覆盖层150保护触摸面板100。覆盖层150可由各种材料形成。例如，覆盖层150可由玻璃或钢化玻璃形成，或者可由具有柔性的塑料板或膜形成。
弹性电介质层160布置在覆盖基板102的覆盖层150与形成有用于感测触摸力的第一触摸传感器的显示面板101之间。触摸力可利用弹性电介质层160来感测。
弹性电介质层160可利用透明粘合剂而附接到多个第一触摸电极140的上表面或覆盖层150的后表面。弹性电介质层160可包括具有弹性和高介电常数的材料，例如，PDMS(聚二甲基硅氧烷)、丙烯酸或聚氨酯材料，但是不限于这些材料。弹性电介质层160可由具有弹性和高介电常数的任何材料形成。
图7示出了用于利用弹性电介质层感测触摸力的方法。
参照图7(A)至图7(C)，弹性电介质层160在用户手指170与形成在滤色器阵列基板112上的多个第一触摸电极140之间形成电容(Cap1、Cap2、Cap3)。
在该情况下，弹性电介质层160由用户的触摸力压缩，因此其厚度改变从而改变形成在手指170与多个第一触摸电极140之间的电容(Cap1、Cap2、Cap3)。在该情况下，电容(Cap1、Cap2、Cap3)可根据手指170与多个第一触摸电极140之间的距离而改变。因此，可以利用弹性电介质层160而根据手指170的压力感测触摸力，而无需另外设置复杂的感测电路。
第一触摸电极140的区域保持恒定而与手指170的力无关。然而，弹性电介质层160的厚度根据触摸力的增加而减小，由此与覆盖层150接触的手指170的面积增加。
在弹性电介质层160由手指170的触摸力按压时，第一触摸电极140与手指170之间的距离减小。电容(Cap1、Cap2、Cap3)与电极之间的距离成反比，由此随着第一触摸电极140与手指170之间的距离减小，电容增加。
当由手指170以具有预定水平的第一力触摸时，获得第一电容(Cap1)，如图7(A)所示，并且当由手指170以水平高于第一力的第二力触摸时，获得第二电容(Cap2)，如图7(B)所示，其中，第二电容(Cap2)大于第一电容(Cap1)。另外，当由手指170以水平高于第二力的第三力触摸时，获得第三电容(Cap3)，如图7(C)所示，其中，第三电容(Cap3)大于第二电容(Cap2)。
因此，可通过基于根据触摸力改变的电容，根据触摸力对电容(Cap1、Cap2、Cap3)的变化进行建模来获得力水平算法，由此可通过使用该力水平算法来感测触摸力。
为此目的，第一触摸驱动器310可包括触摸力的值与电容的值映射的查找表。可以参考查找表中示出的触摸力的值而感测与在每个第一触摸电极140中感测的电容值对应的触摸力的值。
图8示出了根据本发明的实施例的触摸面板中的用于感测触摸位置的第二触摸传感器。
参照图4和图8，在根据本发明的实施例的触摸面板100的情况下，形成在下基板上的公共电极不仅用作显示功能，而且用作用于感测触摸位置的第二触摸传感器。即，第二触摸传感器通过内嵌触摸类型而设置在TFT阵列基板101内。
第二触摸传感器可包括多个触摸电极120和130。多个触摸电极120和130可通过以多个像素为单位对公共电极进行分组来形成。触摸电极120和130位于交替的触摸电极列中。
多个第二触摸电极120通过多条第二导线122在第一水平方向上连接。在该情况下，多组第二触摸电极120在第一方向上逐行连接。即，多组第二触摸电极120通过不同的导线122而在X轴方向上连接，从而形成具有条形的多条触摸线。
当形成TFT阵列基板101的栅极线时，第二导线122由与栅极线相同的材料形成并且布置在与栅极线相同的层中，并且还形成通孔以使得第二触摸电极120通过通孔与第二导线122连接。
第二导线122布线在TFT阵列基板101的***，由此用于触摸面板的驱动的设备300的第二触摸驱动器320与多个第二触摸电极120连接。
多个第三触摸电极130通过多条第三导线132在第二垂直方向上连接。在该情况下，多组第三触摸电极130在第二方向上逐行连接。即，多个第三触摸电极130通过不同的导线130在垂直于X轴方向的Y轴方向上连接，从而形成条形的多条触摸线。
当形成TFT阵列基板101的源极/漏极层时，第三导线132由与源极/漏极层相同的材料形成并且布置在与源极/漏极层相同的层中，并且还形成通孔以使得第三触摸电极130通过通孔与第三导线132连接。在另一方面，取代源极/漏极层，可形成用于形成多条第三导线的附加层，并且可形成通孔以使得第三触摸电极130可分别与第三导线132连接。
第三导线132布线在TFT阵列基板101的***，由此用于触摸面板的驱动的设备300的第二触摸驱动器320与多个第三触摸电极130连接。
在一个帧的触摸感测时段内，第二触摸驱动器320将第二触摸驱动信号(TDS2)提供到一条或多条第二导线122，从而将第二触摸驱动信号(TDS2)施加到第二触摸电极120。在该情况下，触摸感测时段指示用于感测触摸位置的时段。
另外，在一个帧的触摸感测时段内，第二触摸驱动器320将第二触摸驱动信号(TDS2)提供到一条或多条第三导线132，从而将第二触摸驱动信号(TDS2)施加到第三触摸电极130。
在该情况下，第二触摸驱动信号(TDS2)选择性地被提供到第二触摸电极120和第三触摸电极130。基于第一触摸传感器的触摸力感测结果，第二触摸驱动信号(TDS2)被提供到与感测到触摸力的第一触摸电极140对应的至少一个第二触摸电极120和至少一个第三触摸电极130。
在第二触摸驱动器320将第二触摸驱动信号(TDS2)施加到第二触摸电极120和第三触摸电极130之后，第二触摸驱动器320通过提供有第二触摸驱动信号(TDS2)的第二和第三导线122和132而接收第二触摸感测信号(TSS2)。即，第二触摸驱动器320通过感测第二和第三触摸电极120和130的电容而感测触摸位置。第二触摸电极120在X轴方向上连接，并且第三触摸电极130在Y轴方向上连接，以使得可以准确地感测二维空间中的触摸位置(坐标)。
在图5中，多个触摸电极120和130中的每个以矩形形状形成，但是不限于该形状。例如，多个触摸电极120和130中的每个可以以圆形或菱形形成。
参照图4至图8，在根据本发明的实施例的触摸面板100的情况下，第一触摸电极140形成在滤色器阵列基板112的上表面上作为不用作显示像素的公共电极的外嵌类型触摸电极。第二和第三触摸电极120和130形成在TFT阵列基板111上作为也用作显示像素的公共电极的内嵌类型触摸电极。弹性电介质层160布置在覆盖层150与显示面板101之间，由此显示驱动不受触摸力感测的影响。即，根据本发明的实施例的触摸面板100支持图像显示、触摸位置感测和触摸力感测。
将参照图9至图11描述根据本发明的实施例的使用用于触摸面板的驱动的设备的触摸感测方法。
参照图9，在触摸面板上，存在用于显示图像的像素、TFT阵列和滤色器阵列、用于感测触摸力的第一触摸传感器和用于感测触摸位置的第二触摸传感器。
通过将一个帧划分为显示时段(t1)和触摸感测时段(t2)而以时分方法执行图像显示和触摸感测驱动。在显示时段(t1)期间执行图像显示和触摸力感测驱动，并且在触摸感测时段(t2)期间执行触摸位置感测驱动。
在根据本发明的实施例的用于触摸面板驱动的设备的情况下，通过所有点自电容触摸方法来感测触摸力，并且通过行(line)自电容触摸方法来感测触摸位置。
这里，用于感测触摸力的显示时段(t1)长于用于感测触摸位置的触摸感测时段(t2)，以使得可以改进显示基板中的图片质量，并且还可以改进触摸力感测效率。
由于行自电容触摸方法被应用于触摸位置感测，因此可以减少提供有用于感测触摸位置的第二触摸驱动信号(TDS2)的触摸线的数量，并且可以减小驱动触摸面板的设备的触摸感测驱动时间和硬件尺寸。
通过将第二触摸驱动信号(TDS2)选择性地提供到所有第二触摸传感器当中的与感测到触摸力的第一触摸电极140对应的至少一个第二触摸电极120和至少一个第三触摸电极130来感测触摸位置。因此，可以减小触摸位置感测时段(t2)，并且可以根据触摸位置感测时段(t2)的减少时间而增加显示时段和触摸力感测时段(t1)。
更详细地，如图5至图10所示，第一触摸驱动器310将第一触摸驱动信号(TDS1)提供到触摸面板100的所有第一触摸电极140，并且接收来自所有第一触摸电极140的第一触摸感测信号(TSS1)，从而感测触摸力。
第一触摸驱动器310生成触摸力的数据，并且将所生成的数据提供到控制器330。在该情况下，第一触摸驱动器310将第一触摸电极140的发生触摸的区域的大致触摸位置信息以及触摸力的数据提供到控制器330。
控制器330基于在第一触摸驱动器310中感测的触摸力的数据而生成用于控制在第二触摸驱动器320中生成的第二触摸驱动信号(TDS2)的生成和输出的控制信号，并且将所生成的控制信号提供到第二触摸驱动器320。控制信号指示触摸电极120和130的哪个子集在触摸的区域中。
第二触摸驱动器320基于从控制器330提供的控制信号而生成第二触摸驱动信号(TDS2)，并且将第二触摸驱动信号(TDS2)提供到第二触摸传感器。
为了减少用于感测触摸位置的触摸驱动时间和改进触摸位置感测效率，第二触摸驱动器320将第二触摸驱动信号(TDS2)提供到与感测到触摸力的第一触摸电极140的区域对应的第二触摸电极120a和第三触摸电极130a。同时，不将第二触摸驱动信号(TDS2)提供到与没有感测到触摸力的第一触摸电极140的区域对应的第二触摸电极120b和第三触摸电极130b。
即，用于感测触摸位置的第二触摸驱动信号(TDS2)仅被提供到与感测到触摸力的区域对应的第二触摸电极120a和第三触摸电极130a，由此可以减少用于感测触摸位置的驱动时间。
然后，第二触摸驱动器320接收来自提供有第二触摸驱动信号(TDS2)的第二触摸电极120a和第三触摸电极130a的第二触摸感测信号(TSS2)，从而感测触摸位置。
即，通过感测提供有第二触摸驱动信号(TDS2)的第二触摸电极120a和第三触摸电极130a的电容以及将所感测的电容与参考电容进行比较来感测准确的触摸位置。
在该情况下，感测到触摸力的第一触摸电极140的区域指示其中发生了触摸。因此，尽管第二触摸驱动信号(TDS2)仅被提供到所有第二触摸传感器当中的与感测到触摸力的第一触摸电极140对应的第二触摸电极120a和第三触摸电极130a，但是可以精确地感测触摸位置。
另外，将第二触摸驱动信号(TDS2)提供到少量的第二触摸电极120a和第三触摸电极130a，以使得可以减小信号干扰，从而改进触摸位置感测效率以及降低功耗。
图10示出了当在触摸面板中发生单次触摸时的触摸力和触摸位置感测方法。在下文中，将参照图5和图11描述当在触摸面板中发生多次触摸时的触摸力和触摸位置感测方法。
参照图5和图11，第一触摸驱动器310将第一触摸驱动信号(TDS1)提供到触摸面板100的所有第一触摸电极140，并且接收来自所有第一触摸电极140的第一触摸感测信号(TSS1)，从而感测触摸力。如果取代一个区域而触摸多个区域，则感测对于多次触摸的触摸力。
第一触摸驱动器310生成多次触摸的触摸力的数据，并且将所生成的数据提供到控制器330。第一触摸驱动器310将多个触摸区域的大致触摸位置信息以及多次触摸的触摸力的数据提供到控制器330。
控制器330基于多次触摸的触摸力的数据和多个触摸区域的大致触摸位置信息而生成用于控制在第二触摸驱动器320中生成的第二触摸驱动信号(TDS2)的生成和输出的控制信号，并且将所生成的控制信号提供到第二触摸驱动器320。
第二触摸驱动器320基于从控制器330提供的控制信号而生成第二触摸驱动信号(TDS2)，并且将所生成的第二触摸驱动信号(TDS2)提供到第二触摸传感器。
为了减少用于感测触摸位置的触摸驱动时间以及改进触摸位置感测效率，第二触摸驱动器320将第二触摸驱动信号(TDS2)提供到与感测到触摸力的第一触摸电极140对应的多个第二触摸电极120a和多个第三触摸电极130a。同时，不将第二触摸驱动信号(TDS2)提供到与没有感测到触摸力的第一触摸电极140对应的第二触摸电极120b和第三触摸电极130b。
然后，第二触摸驱动器320感测提供有第二触摸驱动信号(TDS2)的多个第二触摸电极120a和多个第三触摸电极130a的电容，并且将所感测的电容与参考电容进行比较，以使得可以精确地感测多次触摸的位置。
在该情况下，将第二触摸驱动信号(TDS2)选择性地提供到所有第二触摸传感器当中的与感测到触摸力的多个区域对应的多个第二触摸电极120a和多个第三触摸电极130a，从而可以精确地感测触摸位置。
基本上，行自电容触摸方法对感测多次触摸具有限制。然而，在根据本发明的实施例的触摸面板和用于该触摸面板的驱动的设备的情况下，使用第一触摸电极通过所有点自电容触摸方法来感测触摸力，并且基于触摸力感测结果通过行自电容触摸方法来感测触摸位置，由此可以实现多次触摸感测。
由于第二触摸驱动信号(TDS2)仅被提供到所有第二和第三触摸电极120a和130a当中的一些第二触摸电极120a和一些第三触摸电极130a，因此可以减少信号干扰，此外可以改进触摸位置感测效率以及降低功耗。
对于一个帧时段，用于触摸位置感测的驱动时间(t2)减小，并且显示时段和触摸力感测时段(t1)根据用于触摸位置感测的驱动时间(t2)的减少时间而增加，以使得可以改进显示效率，以及改进触摸力感测效率和触摸位置感测效率。
根据本发明的实施例，触摸面板和用于该触摸面板的驱动的设备实现了触摸位置感测和触摸力感测两者，此外改进了触摸力感测效率。
另外，可以减少用于感测触摸位置的触摸驱动时间以及改进触摸位置感测效率。
另外，根据本发明的实施例的触摸面板维持了良好的触摸感测效率，并且还通过保证显示时段具有足够长度而提高了图片质量。
本领域技术人员应理解，可以在不背离本发明的精神或范围的情况下对本发明的实施例进行各种修改和改变。因此，本发明旨在覆盖本发明的修改和改变，只要它们落入所附权利要求及其等同方案的范围内即可。

Claims (17)

1.一种触摸感测显示装置，包括：
滤色器；
多个第一触摸电极，用于触摸力感测；
多个第二触摸电极，用于触摸位置感测并且通过所述滤色器与所述第一触摸电极分离；
第一触摸驱动器，用于将至少一个第一触摸驱动信号提供到所述第一触摸电极以感测触摸的力水平；以及
第二触摸驱动器，用于将至少一个第二触摸驱动信号提供到所述第二触摸电极以感测所述触摸的位置。
2.根据权利要求1所述的触摸感测显示装置，
其中，所述第一触摸驱动器还用于生成指示与所述触摸的区域对应的所述第一触摸电极的子集的数据，
触摸感测显示装置还包括控制器，用于基于指示与所述触摸对应的所述第一触摸电极的子集的所述数据，生成指示与所述触摸的区域对应的所述第二触摸电极的子集的至少一个控制信号，并且
所述第二触摸驱动器用于基于指示与所述触摸的区域对应的所述第二触摸电极的子集的所述控制信号，将至少一个第二触摸驱动信号提供到所述第二触摸电极的子集以感测所述触摸的位置。
3.根据权利要求1所述的触摸感测显示装置，还包括：
位于所述第一触摸电极上的覆盖基板，所述覆盖基板包括厚度由于所述触摸的力而改变的弹性电介质层。
4.根据权利要求3所述的触摸感测显示装置，其中，所述弹性电介质层包括聚二甲基硅氧烷、丙烯酸或聚氨酯中的至少一个。
5.根据权利要求1所述的触摸感测显示装置，还包括：
多条导线，将所述第一触摸电极耦合到触摸驱动器，每条导线耦合到所述第一触摸电极中的单个相应第一触摸电极。
6.根据权利要求1所述的触摸感测显示装置，其中，多组所述第二触摸电极连接在一起作为在第一方向上定向的第一多条触摸电极线，并且多组所述第二触摸电极连接在一起作为在垂直于所述第一方向的第二方向上定向的第二多条触摸电极线。
7.根据权利要求1所述的触摸感测显示装置，其中，所述第一触摸电极是位于所述滤色器上的外嵌类型触摸电极，并且所述第二触摸电极是位于薄膜晶体管基板上的内嵌类型触摸电极。
8.根据权利要求1所述的触摸感测显示装置，还包括：
薄膜晶体管基板，其中，所述第二触摸电极位于所述薄膜晶体管基板上，所述滤色器位于所述第二触摸电极上，并且所述第一触摸电极位于所述滤色器上；以及
覆盖基板，位于所述第一触摸电极上，所述覆盖基板包括弹性电介质层和在所述弹性电介质层上的覆盖层。
9.一种触摸感测显示装置，包括：
多个第一触摸电极；
多个第二触摸电极；
第一触摸驱动器，用于将至少一个第一触摸驱动信号提供到所述第一触摸电极以感测触摸的力水平，以及用于生成指示与所述触摸的区域对应的所述第一触摸电极的子集的数据；
控制器，用于基于指示与所述触摸的区域对应的所述第一触摸电极的子集的所述数据，生成指示与所述触摸的区域对应的所述第二触摸电极的子集的至少一个控制信号；以及
第二触摸驱动器，用于基于指示与所述触摸的区域对应的所述第二触摸电极的子集的控制信号，将至少一个第二触摸驱动信号提供到所述第二触摸电极的子集以感测所述触摸的位置。
10.根据权利要求9所述的触摸感测显示装置，还包括：
滤色器，分离所述第一触摸电极和所述第二触摸电极。
11.根据权利要求10所述的触摸感测显示装置，其中，所述第一触摸电极是位于所述滤色器上的外嵌类型触摸电极，并且所述第二触摸电极是位于薄膜晶体管基板上的内嵌类型触摸电极。
12.根据权利要求9所述的触摸感测显示装置，还包括：
位于所述第一触摸电极上的覆盖基板，所述覆盖基板包括厚度由于所述触摸的力而改变的弹性电介质层。
13.根据权利要求9所述的触摸感测显示装置，还包括：多条导线，将所述第一触摸电极耦合到所述第一触摸驱动器，每条导线耦合到所述第一触摸电极中的单个相应第一触摸电极。
14.根据权利要求9所述的触摸感测显示装置，其中，多组所述第二触摸电极连接在一起作为在第一方向上定向的第一多条触摸电极线，并且多组所述第二触摸电极连接在一起作为在垂直于所述第一方向的第二方向上定向的第二多条触摸电极线。
15.根据权利要求9所述的触摸感测显示装置，还包括：
显示驱动电路，用于在帧时段的第一部分期间将数据电压提供到所述显示装置的数据线，
其中，所述第一触摸驱动器在帧时段的所述第一部分期间生成所述第一触摸驱动信号，并且所述第二触摸驱动器在所述帧时段的第二部分期间生成所述第二触摸驱动信号。
16.一种触摸感测显示装置中的操作方法，包括：
将至少一个第一触摸驱动信号提供到第一触摸电极以感测触摸的力水平，以及生成指示与所述触摸的区域对应的所述第一触摸电极的子集的数据；
基于指示与所述触摸的区域对应的所述第一触摸电极的子集的所述数据，生成指示与所述触摸的区域对应的第二触摸电极的子集的至少一个控制信号；以及
基于指示与所述触摸的区域对应的第二触摸电极的子集的所述控制信号，将至少一个第二触摸驱动信号提供到所述第二触摸电极的子集以感测所述触摸的位置。
17.根据权利要求16所述的方法，还包括：
在帧时段的第一部分期间将数据电压提供到所述显示装置的数据线，
其中，在所述帧时段的所述第一部分期间驱动所述第一触摸驱动信号，以及
其中，在所述帧时段的第二部分期间驱动所述第二触摸驱动信号。
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