CN113741715B - 一种触控基板及其驱动方法、显示装置 - Google Patents

一种触控基板及其驱动方法、显示装置 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种触控基板及其驱动方法、显示装置，用以减少触控信号线的数量。触控基板包括：触控电极，开关单元，以及第一信号线和第二信号线；触控电极阵列排布于第一信号线和第二信号线划分的区域；开关单元包括：与触控电极一一对应电连接的第一晶体管；第一晶体管的第一级与第二信号线电连接，第一晶体管的第二级与触控电极电连接，第一晶体管的栅极与第一信号线电连接；沿第一信号线延伸方向排列的一组触控电极对应的第一晶体管，与同一第一信号线电连接；沿第二信号线延伸方向排列的一组所述触控电极对应的第一晶体管，与同一第二信号线电连接；第一信号线被配置为传输扫描信号；第二信号线被配置为：当第一晶体管开启时传输触控信号。

Description

一种触控基板及其驱动方法、显示装置
技术领域
本申请涉及触控技术领域，尤其涉及一种触控基板及其驱动方法、显示装置。
背景技术
随着显示技术的发展，触控与显示驱动器集成(Touch and Display DriverIntegration，TDDI)、全面屏是成为人们关注的重点之一。现有技术中，全面屏方案通常需要采用覆晶薄膜工艺(Chip On Film，COF)，但是，现存COF工艺技术的限制，导致COF产品能支持的有效引脚数目有限，而对于自容式触控的方案，需要设置多个电极块，每一电极块均需要通过引线与柔性电路板电连接，即对于一个触控电极列中的每一触控电极需要设置引线，一列触控电极需要设置非常多的引线，相应的需要设置与触控电极阵列对应的非常多的触控引脚，会影响产品边框和成本，并且无法使用COF。
综上，现有技术自容式触控需要设置的引线数量非常多，导致产品边框较大，成本较高。
发明内容
本申请实施例提供了一种触控基板及其驱动方法、显示装置，用以减少触控信号线的数量。
本申请实施例提供的一种触控基板，所述触控基板包括：触控电极，开关单元，以及横纵交叉的第一信号线和第二信号线；
所述触控电极阵列排布于所述第一信号线和所述第二信号线划分的区域；
所述开关单元包括：与所述触控电极一一对应电连接的第一晶体管；所述第一晶体管的第一级与所述第二信号线电连接，所述第一晶体管的第二级与所述触控电极电连接，所述第一晶体管的栅极与所述第一信号线电连接；
沿所述第一信号线延伸方向排列的一组所述触控电极对应的所述第一晶体管，与同一所述第一信号线电连接；沿所述第二信号线延伸方向排列的一组所述触控电极对应的所述第一晶体管，与同一所述第二信号线电连接；
所述第一信号线被配置为传输扫描信号；
所述第二信号线被配置为：当所述第一晶体管开启时传输触控信号。
本申请实施例提供的触控基板，设置有开关模块，开关模块包括与触控电极一一对应的第一晶体管，从而可以通过第一信号线传输的扫描信号控制第一晶体管依次开启，当第一晶体管开启时，通过第二信号线传输触控信号，便可以实现对触控电极触控信号的采样，这样，每一列触控电极仅需通过一条第二信号线，即便增设了第一信号线，相比于现有技术每一触控电极需要单独通过第二信号线引出的方案，也可以大大减少信号线的数量，可以减小边框区的尺寸，节省成本，并且当触控基板应用于显示产品时，有利于触控驱动与显示驱动的集成。
可选地，所述触控基板还包括：第三信号线；
所述开关模块还包括：与所述第一晶体管极性互补的第二晶体管；所述第二晶体管的第一级与所述触控电极电连接，所述第二晶体管的栅极与所述第一信号线电连接，所述第二晶体管的第二级与所述第三信号线电连接；
所述第三信号线被配置为传输充电信号。
本申请实施例提供的触控基板，第一晶体管和第二晶体管极性互补，对于与同一块触控电极电连接的第一晶体管和第二晶体管，当第一晶体管关闭时第二晶体管开启，而当第一开关晶体管开启时第二晶体管关闭，这样，触控基板中阵列排布的触控电极扫描驱动和充电驱动可以同时进行，并且，仅利用第二信号线进行扫描信号传输便可以实现扫描驱动和充电驱动的同时驱动，无需单独设置信号线提供第二晶体管的开启信号，可以进一步简化触控基板的结构。
可选地，所述第二晶体管与所述触控电极一一对应；
所述第三信号线的延伸方向与所述第一信号线的延伸方向相同，沿所述第三信号线延伸方向排列的一组所述触控电极对应的所述第二晶体管，与同一所述第三信号线电连接。
可选地，不同所述第三信号线与同一充电信号端电连接。
可选地，所述第一晶体管为N型晶体管，所述第二晶体管为P型晶体管；或者，所述第一晶体管为P型晶体管，所述第二晶体管为N型晶体管。
可选地，所述触控基板还包括：与所述第一信号线电连接的扫描驱动电路，与所述第二信号线电连接的整流回馈电路，以及与所述第三信号线电连接的充电电路。
可选地，所述扫描电路包括多个移位寄存器，所述移位寄存器与所述第一信号线一一对应电连接；或者，
所述扫描电路包括：多个移位寄存器，以及与所述移位寄存器一一对应电连接的第一多路选择器，每一所述第一多路选择器与N条所述第一信号线电连接；其中，N为大于1的整数；
所述整流回馈电路与所述第二信号线一一对应电连接；或者，
所述整流回馈电路包括第二多路选择器，每一所述第二多路选择器与M条所述第二信号线电连接，其中，M为大于1的整数。
本申请实施例提供的触控基板，当利用多路选择器传输信号时，可以进一步降低触控基板的信号线数量，进一步降低产品的生产成本。
本申请实施例提供的一种触控基板的驱动方法，所述方法包括：
向所述第一信号线提供扫描信号，分时控制所述开关模块中的第一晶体管开启；
当所述第一晶体管开启时，通过所述第二信号线接收触控信号，并根据所述触控信号确定触摸位置。
本申请实施例提供的触控基板驱动方法，通过第一信号线传输的扫描信号分时控制第一晶体管开启，当第一晶体管开启时，通过第二信号线传输触控信号，便可以实现对触控电极触控信号的采样，这样可以在减少触控信号线的情况下实现触摸位置的确定，可以减小边框区的尺寸，节省成本，有利于触控驱动与显示驱动的集成。
可选地，当所述触控基板还包括第三信号线以及所述开关模块还包括第二晶体管时，所述方法还包括：
向所述第三信号线提供充电信号。
本申请实施例提供的一种显示装置，所述显示装置包括本申请实施例提供的触控基板。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种触控基板的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的另一种触控基板的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的一种触控基板的充电能力评估方法的流程示意图；
图4为本申请实施例提供的一种触控基板的驱动方法的流程示意图；
图5为本申请实施例提供的一种触控基板的时序图。
具体实施方式
本申请实施例提供了一种触控基板，如图1所示，所述触控基板包括：触控电极1，开关单元2，以及横纵交叉的第一信号线3和第二信号线4；
所述触控电极1阵列排布于所述第一信号线3和所述第二信号线4划分的区域；
所述开关单元2包括：与所述触控电极1一一对应电连接的第一晶体管5；所述第一晶体管5的第一级与所述第二信号线4电连接，所述第一晶体管5的第二级与所述触控电极1电连接，所述第一晶体管5的栅极与所述第一信号线3电连接；
沿所述第一信号线3延伸方向排列的一组所述触控电极1对应的所述第一晶体管5，与同一所述第一信号线3电连接；沿所述第二信号线4延伸方向排列的一组所述触控电极1对应的所述第一晶体管5，与同一所述第二信号线4电连接；
所述第一信号线3被配置为传输扫描信号sclk；
所述第二信号线4被配置为：当所述第一晶体管5开启时传输触控信号。
本申请实施例提供的触控基板，设置有开关模块，开关模块包括与触控电极一一对应的第一晶体管，从而可以通过第一信号线传输的扫描信号控制第一晶体管依次开启，当第一晶体管开启时，通过第二信号线传输触控信号，便可以实现对触控电极触控信号的采样，这样，每一列触控电极仅需通过一条第二信号线，即便增设了第一信号线，相比于现有技术每一触控电极需要单独通过第二信号线引出的方案，也可以大大减少信号线的数量，可以减小边框区的尺寸，节省成本，并且当触控基板应用于显示产品时，有利于触控驱动与显示驱动的集成。
可选地，所述触控基板还包括：第三信号线6；
所述开关模块还包括：与所述第一晶体管极性互补的第二晶体管7；所述第二晶体管7的第一级与所述触控电极1电连接，所述第二晶体管7的栅极与所述第一信号线3电连接，所述第二晶体管7的第二级与所述第三信号线6电连接；
所述第三信号线6被配置为传输充电信号VGURD。
本申请实施例提供的触控基板，第一晶体管和第二晶体管极性互补，对于与同一块触控电极电连接的第一晶体管和第二晶体管，当第一晶体管关闭时第二晶体管开启，而当第一开关晶体管开启时第二晶体管关闭，这样，触控基板中阵列排布的触控电极扫描驱动和充电驱动可以同时进行，并且，仅利用第二信号线进行扫描信号传输便可以实现扫描驱动和充电驱动的同时驱动，无需单独设置信号线提供第二晶体管的开启信号，可以进一步简化触控基板的结构。
可选地，如图1所示，所述第二晶体管与所述触控电极一一对应。
即每一触控电极电连接一组互补晶体管。
可选地，如图1所示，所述第三信号线的延伸方向与所述第一信号线的延伸方向相同，沿所述第三信号线延伸方向排列的一组所述触控电极对应的所述第二晶体管，与同一所述第三信号线电连接。
图1中以第三信号线位于触控电极和第一信号线之间为例进行说明，在具体实施时，可以根据触控基板各结构的膜层具体排布进行设置。
可选地，如图1所示，不同所述第三信号线与同一充电信号端电连接。
可选地，如图1所示，所述第一晶体管为N型晶体管，所述第二晶体管为P型晶体管。
当然，也可以是所述第一晶体管为P型晶体管，所述第二晶体管为N型晶体管。
可选地，所述第一晶体管和所述第二晶体管为薄膜晶体管；或者，所述第一晶体管和所述第二晶体管为金属氧化物半导体晶体管。
可选地，所述触控基板还包括：与所述第一信号线电连接的扫描驱动电路，与所述第二信号线电连接的整流回馈电路(AFE)，以及与所述第三信号线电连接的充电电路。
可选地，所述扫描电路包括多个移位寄存器，所述移位寄存器与所述第一信号线一一对应电连接；或者，
如图2所示，所述扫描电路包括：多个移位寄存器8，以及与所述移位寄存器一一对应电连接的第一多路选择器(MUX)9，每一所述第一多路选择器与N条所述第一信号线电连接；其中，N为大于1的整数。即第一多路选择器为N选一多路选择器。
需要说明的是，图2中仅示出一个第一多路选择器以对第一多路选择器与第一信号线的连接关系进行举例说明，本申请实施例提供的触控基板，如图2所示，还可以包括驱动芯片10，图2中第一多路选择器9的控制端与驱动芯片10电连接，移位寄存器8的输入端与驱动芯片10电连接。驱动芯片例如可以向扫描驱动电路提供扫描信号以及选通信号，AFE以及充电电路例如可以设置在驱动芯片内，即驱动芯片提供扫描信号以及选通信号分时驱动开关模块，驱动芯片向第三信号线提供充电信号以对触控电极进行充电，当第一晶体管开启时接收第二信号线传输触控信号，以实现对每一触控电极感应量变化的采样，实现对触控位置的确定。由于本申请实施例提供的触控基板可以大大减少触控信号线的数量，从而驱动芯片的设计可以采用COF工艺，进一步减小边框尺寸，有利于实现窄边框。
在具体实施时，可以利用N选一多路选择器对移位寄存器输出的扫描信号进行分割，并向与N选一多路选择器电连接的N条第一信号线输出分割后的扫描信号，以实现对开关模块中的第一晶体管和第二晶体管分时驱动。
可选地，所述整流回馈电路与所述第二信号线一一对应电连接；或者，
所述整流回馈电路包括第二多路选择器，每一所述第二多路选择器与M条所述第二信号线电连接，其中，M为大于1的整数。即第二多路选择器为M选一多路选择器。
本申请实施例提供的触控基板，当利用多路选择器传输信号时，可以进一步降低触控基板的信号线数量，进一步降低产品的生产成本。
具体实施时，当利用N选一数据选择器时，例如可以对多条第一信号线进行分组，每组包括与一个N选一多路选择器电连接的N条第一信号线。当利用M选一数据选择器时，可以对多条第二信号线进行分组，每组包括与一个M选一多路选择器电连接的M条第二信号线，即不同组第二信号线连接到不同的AFE。
需要说明的是，本申请实施例提供的触控基板，可以采用行扫描方式进行驱动，也可以采用列扫描方式进行驱动。对于行扫描方式，根据第二信号线传输的扫描信号控制第一晶体管逐行开启，实现触控信号的采集，当第一晶体管关闭且第二晶体管开启时，以对触控电极进行充电，从而可以实现充电信号和触控信号交叉选通，对非采样时间段的触控电极进行充电驱动。对于列扫描方式，对于列扫描方式，通过控制同一列触控电极对应的第一晶体管不同时间开启，依次完成每一组第二信号线对应的触控电极的触控信号采集，当第一晶体管关闭且第二晶体管开启时，以对触控电极进行充电。
需要说明的是，M、N的数值可以相等也可以不相等。M、N的数值可以根据实际需要进行选择，例如可以根据采用的驱动芯片的驱动能力进行选择。具体实施时，M、N的数值例如可以是4，即当需要对第一信号线进行分组时，每4条第一信号线为一组，当需要对第二信号线进行分组时，每4条第二信号线为一组。图1中以4条第二信号线与一个整流回馈电路AFE电连接为例进行举例说明。
在具体实施时，在对触控基板具体结构进行设计时，可以对触控基板的充电能力进行测试评估，以评估触控基板的负载，根据评估结果判断对触控基板的驱动是否可以实现，以进行风险预判。例如可以进行仿真实验，获得触控基板的仿真电容值Ctotal、触控基板的仿真电阻值Rtotal、以及开态电阻仿真值R’on，如图3所示，可以采用如下步骤，对触控基板的充电能力进行评估：
S101、输入驱动器信号；
S102、调用预设驱动器型号并地址+1；
S103、判断输入的驱动器型号与预设驱动器型号是否一致，如果是则执行步骤S104，否则执行步骤S102；
S104、调用预设驱动器的驱动能力参数RC；
S105、输入触控基板的仿真电容值Ctotal；
S106、输入触控基板的仿真电阻值Rtotal；
S107、根据公式：Ron＝RC/(Ctotal-Rtotal)获得开态电阻标准值Ron；
S108、输入R’on；
S109、判断是否R’on<Ron；当R’on<Ron时，确定触控基板设计方案可行，否则输出Ron作为触控基板设计参考值，对触控基板的设计进行调整。
基于同一发明构思，本申请实施例提供了一种触控基板的驱动方法，如图4所示，所述方法包括：
S201、向所述第一信号线提供扫描信号，分时驱动所述开关模块中的第一晶体管开启；
S202、当所述第一晶体管开启时，通过所述第二信号线接收触控信号，并根据所述触控信号确定触摸位置。
本申请实施例提供的触控基板驱动方法，通过第一信号线传输的扫描信号分时控制第一晶体管开启，当第一晶体管开启时，通过第二信号线传输触控信号，便可以实现对触控电极触控信号的采样，这样可以在减少触控信号线的情况下实现触摸位置的确定，可以减小边框区的尺寸，节省成本，有利于触控驱动与显示驱动的集成。
可选地，当所述触控基板还包括第三信号线以及所述开关模块还包括第二晶体管时，所述方法还包括：
向所述第三信号线提供充电信号。
具体地，当所述第二开关开启时，通过所述第二晶体管将所述充电信号输入至所述触控电极，对所述触控电极充电。
接下来，以行扫描方式为例，对如图1所示的触控基板的驱动时序进行举例说明，如图5所示，控制时序SMUX对于扫描信号Sclk1、Sclk2、Sclk3、Sclk4进行描述，作为每行第一晶体管开启信号，Sclk1、Sclk2、Sclk3、Sclk4依次设置高电位，控制图1每行第一晶体管顺序开启，SMUX信号还控制整流回馈电路AFE通过第二信号线进行触控驱动，当第一晶体管关闭且第二晶体管开启时，充电信号VGURD输入触控电极，通过互补晶体管实现充电信号和触控信号交叉选通，对非采样时间段的触控电极进行充电驱动。
本申请实施例提供了一种显示装置，所述显示装置包括本申请实施例提供的触控基板。
本申请实施例提供的显示装置，例如可以是手机、平板电脑、电视等装置。
本申请实施例提供的显示装置，可以是液晶显示装置，也可以是有机发光二极管显示装置。当显示装置为液晶显示装置时，触控基板中的触控电极可以复用为液晶显示的公共电极，第二数据线在显示阶段还用于传输公共电压信号。
综上所述，本申请实施例提供的触控基板及其触控方法、显示装置，触控基板设置有开关模块，开关模块包括与触控电极一一对应的第一晶体管，从而可以通过第一信号线传输的扫描信号控制第一晶体管依次开启，当第一晶体管开启时，通过第二信号线传输触控信号，便可以实现对触控电极触控信号的采样，这样，每一列触控电极仅需通过一条第二信号线，即便增设了第一信号线，相比于现有技术每一触控电极需要单独通过第二信号线引出的方案，也可以大大减少信号线的数量，可以减小边框区的尺寸，节省成本，并且当触控基板应用于显示产品时，有利于触控驱动与显示驱动的集成。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种触控基板，其特征在于，所述触控基板包括：触控电极，开关单元，以及横纵交叉的第一信号线和第二信号线；
所述触控电极阵列排布于所述第一信号线和所述第二信号线划分的区域；
所述开关单元包括：与所述触控电极一一对应电连接的第一晶体管；所述第一晶体管的第一级与所述第二信号线电连接，所述第一晶体管的第二级与所述触控电极电连接，所述第一晶体管的栅极与所述第一信号线电连接；
沿所述第一信号线延伸方向排列的一组所述触控电极对应的所述第一晶体管，与同一所述第一信号线电连接；沿所述第二信号线延伸方向排列的一组所述触控电极对应的所述第一晶体管，与同一所述第二信号线电连接；
所述第一信号线被配置为传输扫描信号；
所述第二信号线被配置为：当所述第一晶体管开启时传输触控信号；
所述触控基板还包括：第三信号线；
所述开关模块还包括：与所述第一晶体管极性互补的第二晶体管；所述第二晶体管的第一级与所述触控电极电连接，所述第二晶体管的栅极与所述第一信号线电连接，所述第二晶体管的第二级与所述第三信号线电连接；
所述第三信号线被配置为传输充电信号；
所述第二晶体管与所述触控电极一一对应；
所述第三信号线的延伸方向与所述第一信号线的延伸方向相同，沿所述第三信号线延伸方向排列的一组所述触控电极对应的所述第二晶体管，与同一所述第三信号线电连接。
2.根据权利要求1所述的触控基板，其特征在于，不同所述第三信号线与同一充电信号端电连接。
3.根据权利要求1所述的触控基板，其特征在于，所述第一晶体管为N型晶体管，所述第二晶体管为P型晶体管；或者，所述第一晶体管为P型晶体管，所述第二晶体管为N型晶体管。
4.根据权利要求1所述的触控基板，其特征在于，所述触控基板还包括：与所述第一信号线电连接的扫描驱动电路，与所述第二信号线电连接的整流回馈电路，以及与所述第三信号线电连接的充电电路。
5.根据权利要求1所述的触控基板，其特征在于，所述扫描电路包括多个移位寄存器，所述移位寄存器与所述第一信号线一一对应电连接；或者，
所述扫描电路包括：多个移位寄存器，以及与所述移位寄存器一一对应电连接的第一多路选择器，每一所述第一多路选择器与N条所述第一信号线电连接；其中，N为大于1的整数；
所述整流回馈电路与所述第二信号线一一对应电连接；或者，
所述整流回馈电路包括第二多路选择器，每一所述第二多路选择器与M条所述第二信号线电连接，其中，M为大于1的整数。
6.一种根据权利要求1～5任一项所述的触控基板的驱动方法，其特征在于，所述方法包括：
向所述第一信号线提供扫描信号，分时控制所述开关模块中的第一晶体管开启；
当所述第一晶体管开启时，通过所述第二信号线接收触控信号，并根据所述触控信号确定触摸位置。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，当所述触控基板还包括第三信号线以及所述开关模块还包括第二晶体管时，所述方法还包括：
向所述第三信号线提供充电信号。
8.一种显示装置，其特征在于，所述显示装置包括根据权利要求1～5任一项所述的触控基板。
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