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CN107203273B - 触控基板及驱动方法、显示面板及驱动方法 - Google Patents

触控基板及驱动方法、显示面板及驱动方法 Download PDF

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CN107203273B CN201710596446.9A CN201710596446A CN107203273B CN 107203273 B CN107203273 B CN 107203273B CN 201710596446 A CN201710596446 A CN 201710596446A CN 107203273 B CN107203273 B CN 107203273B
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Abstract

本发明属于显示技术领域，具体涉及触控基板及驱动方法、显示面板及驱动方法。该触控基板包括控制单元和依次层叠设置的驱动层、反馈层和触控层，其中：所述驱动层，用于接收触控驱动信号或参考信号；所述触控层，用于接收触控驱动信号或变频信号，所述触控层包括多个阵列设置的触控子电极，所述触控子电极感应触控信号，所述触控信号传输至所述控制单元；所述控制单元，用于接收所述触控信号，向产生所述触控信号的所述触控子电极提供变频信号；所述反馈层，与所述驱动层和所述触控层分别接触，用于根据所述变频信号，在所述触控子电极的对应区域产生触控反馈响应。该触控基板在保持触控便捷的同时，还能获得较佳的物理键盘的纹理触感体验。

Description

触控基板及驱动方法、显示面板及驱动方法
技术领域
本发明属于显示技术领域，具体涉及一种触控基板及驱动方法、显示面板及驱动方法。
背景技术
随着科学技术的发展，平板显示装置LCD(Liquid Crystal Display：液晶显示装置)和OLED(Organic Light-Emitting Diode:有机发光二极管)显示装置已实现了触摸控制。
虽然智能设备触摸屏为用户带来了众多全新的体验，但是在方便快捷的同时，一方面导致人们丧失了按压物理键盘的体验，一方面人们对于触摸的体验需求却很旺盛，毕竟触觉反馈(Touch feedback)能在一定程度上增加人们使用触摸屏的体验度。人们触摸屏幕时感受到触摸真实物体的体验，比如，在触摸屏幕上玩愤怒小鸟(Angry bird)游戏时，拉长弹弓就能感受到皮筋的弹力等等。
静电式触觉反馈技术的出现使人们触摸屏幕时可以感受到真实的触觉体验，目前最常用的是静电力技术。如图1所示，其结构从下往上是玻璃基板101、整面的透明电极102、绝缘层103，给透明电极102加电信号V(t)，则在手指3和透明电极102之间产生静电力fe和fr，作用于手指3产生触觉体验。
现有的静电力式触觉反馈方式通常是在显示装置表面贴合一层单独制作的静电触控层来实现，而显示装置通常采用光学触控技术实现触控。由于静电触控层离手指最近，如果采用主流的电容式触控技术，静电触控层会屏蔽电容触控信号，导致触控失效。
因此，在保持触控便捷的同时，如何获得较佳的物理键盘的纹理触感体验，成为目前亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中上述不足，提供一种触控基板及驱动方法、显示面板及驱动方法，在保持触控便捷的同时，获得较佳的物理键盘的纹理触感体验。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是该触控基板，包括控制单元和依次层叠设置的驱动层、反馈层和触控层，其中：
所述驱动层，用于接收触控驱动信号或参考信号；
所述触控层，用于接收触控驱动信号或变频信号，所述触控层包括多个阵列设置的触控子电极，所述触控子电极感应触控信号，所述触控信号传输至所述控制单元；
所述控制单元，用于接收所述触控信号，向产生所述触控信号的所述触控子电极提供变频信号；
所述反馈层，与所述驱动层和所述触控层分别接触，用于根据所述变频信号，在所述触控子电极的对应区域产生触控反馈响应。
优选的是，所述反馈层包括有压电材料，所述反馈层以逆压电方式产生振动，以模拟不同材质纹理的触感。
优选的是，所述变频信号的频率范围为50M～100MHz对应着金属材质纹理的触感，所述变频信号范围为500k～50MHz对应着木材质纹理的触感。
优选的是，所述驱动层设置为面状结构；所述反馈层至少与所述触控子电极对应设置，或者设置为面状结构。
一种上述触控基板的驱动方法，包括触控阶段和触控反馈阶段，该方法包括步骤：
在所述触控阶段：向所述驱动层和所述触控层施加相同的触控驱动信号，当所述触控子电极感应触控信号后，所述触控信号传输至所述控制单元；
在所述触控反馈阶段：所述控制单元接收所述触控信号，向所述驱动层提供参考信号，向所述触控层提供变频信号。
优选的是，所述触控阶段的持续时间与所述触控反馈阶段的持续时间相同。
优选的是，所述变频信号的频率范围为50M～100MHz对应着金属材质纹理的触感，所述变频信号范围为500k～50MHz对应着木材质纹理的触感。
一种显示面板，包括上述的触控基板，所述触控基板设置于所述显示基板靠近显示侧的一侧。
优选的是，所述显示基板包括相对设置的彩膜单元、阵列单元、以及设置于所述彩膜单元和所述阵列单元之间的液晶，所述彩膜单元包括公共电极层，所述公共电极层共用为所述触控基板中的所述驱动层。
一种上述的显示面板的驱动方法，其特征在于，在触控阶段之前为显示阶段，在所述显示阶段中：向所述驱动层和所述触控层施加参考信号，所述显示基板进行显示。
优选的是，在一个帧周期，所述显示阶段的持续时间为触控阶段的持续时间的6-8倍。
本发明的有益效果是：该触控基板及其相应的驱动方法，通过触控层在不同阶段感应或接受的不同信号，实现触摸控制，并使得与其连接的反馈层能对应产生振动，使得触控基板能的表面产生微振动，以模拟不同材质纹理使人体感受到，从而在保证触控效果的同时获得较佳的物理键盘的纹理触感体验。
附图说明
图1为现有技术中静电力技术形成纹理触感体验的示意图；
图2为本发明实施例1中触控基板的剖视图；
图3为图2中触控层的俯视图；
图4为本发明实施例1中触控基板的工作示意图；
图5为本发明实施例1中触控基板的驱动方法的流程图；
图6为本发明实施例1中触控基板的驱动方法的时序图；
图7为本发明实施例2中显示面板的剖视图；
图8为本发明实施例2中显示面板的工作示意图；
图9为本发明实施例2中触控面板的驱动方法的流程图；
图10为本发明实施例2中显示面板的驱动方法的时序图；
附图标识中：
1-触控基板；11-控制单元；12-驱动层；13-反馈层；14-触控层；141-触控子电极；
2-显示基板；21-衬底；22-阵列单元；23-液晶；24-彩膜单元；
3-手指；
101-玻璃基板；102-透明电极；103-绝缘层。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明触控基板及驱动方法、显示面板及驱动方法作进一步详细描述。
实施例1：
本实施例针对目前的触控屏按压物理键盘的体验会影响触控效果的问题，提供一种触控基板，该触控基板能使显示表面产生微振动，以模拟不同材质纹理使人体感受到，在保证触控效果的同时，获得较佳的物理键盘的纹理触感体验。
如图2所示为本实施例中触控基板的剖视图，该触控基板1包括控制单元11和依次层叠设置的驱动层12、反馈层13和触控层14，其中：
驱动层12，用于接收触控驱动信号或参考信号；
触控层14，用于接收触控驱动信号或变频信号，同时参考图3，该触控层14包括多个阵列设置的触控子电极141，触控子电极141以自感应方式感应触控信号，触控信号传输至控制单元11；
控制单元11，用于接收触控信号，向产生触控信号的触控子电极141提供变频信号；
反馈层13，与驱动层12和触控层14分别直接接触，用于根据变频信号，在触控子电极141的对应区域产生触控反馈响应。
在图2中，驱动层12和触控层14分别与控制单元11连接，控制单元11用于触控信号以及触控信号激励作用的处理，及其后续变频信号的加载。当然，触控基板作为一个复杂的电路系统，上述控制单元11的功能也可以由触控基板中其他具有信号处理功能的部件来实现，这里不做限定。
该触控基板1的两侧为衬底21，通过设置反馈层13使显示表面根据触控信号产生微振动，以模拟不同材质纹理使人体感受到。其中，反馈层13包括有压电材料，反馈层13以逆压电方式产生振动，以模拟不同材质纹理的触感。反馈层13采用压电材料，因此能利用逆压电效应使压电材料产生振动，通过机械传递到人体感受到不同材质纹理的触控感觉。
这里，变频信号的频率范围为50M～100MHz对应着金属材质纹理的触感，变频信号范围为500k～50MHz对应着木材质纹理的触感。变频信号作用反馈层13产生反馈振动，根据变频信号的频率不同，触控反馈响应形式不同，从而使得人体感受到不同的材质纹理的触控感觉。
容易理解的是，采用不同的变频信号可得到不同的触觉体验，其他材质纹理的触感对应的变频信号可以通过试验或模拟仿真得到，这里不再详述。
在本实施例的触控基板中，驱动层12设置为面状结构；反馈层13至少与触控子电极141对应设置，或者设置为面状结构。驱动层12和触控层14均设置为面状结构，面状结构的信号产生面积大，能较好保证触控和触控反馈效果。
图2中，触控层14采用单层设计，触控层14中的每一触控子电极141均形成一个传感器，压电材料整面涂覆且位于传感器下方，传感器和压电材料直接接触；压电材料下方制作整面的驱动层12，驱动层12与压电材料直接接触。如图3所示为其中的触控子电极141的图形示意，多个触控子电极141呈均匀的阵列排布。这里，压电材料可以为广义的压电材料，包括氧化锌(ZnO)，或者其他具有压电特性的高分子材料；驱动层采用透明导电材料形成，例如氧化铟锡(Indium Tin Oxide，简称ITO)。
如图4所示，该触控基板1的工作原理为：当触控层14中对应的触控子电极141感应到手指3的触控时产生触控信号，并将触控信号反馈至控制单元11；控制单元11根据触控信号，向产生触控信号的触控子电极141、在持续设定时间段提供变频信号；当在触控子电极141上施加变频电压时，由于逆压电效应，对应区域的压电材料产生振动，该振动通过机械传递到人体感受到如同材质纹理的触控感觉。
相应的，本实施例还提供一种该触控基板的驱动方法，如图5所示，该驱动方法包括触控阶段和触控反馈阶段，具体包括步骤：
在触控阶段：向驱动层12和触控层14施加相同的触控驱动信号，当触控子电极141感应触控信号后，触控信号传输至控制单元11；
在触控反馈阶段：控制单元11接收触控信号，向驱动层12提供参考信号，向触控层14提供变频信号。
优选的是，触控阶段的持续时间与触控反馈阶段的持续时间相同。通过设置触控阶段与触控反馈阶段的持续时间，使得在较短的时间段内，触控阶段与触控反馈阶段得到合理的分配。当然，根据不同的应用场合，也可以改变触控阶段的持续时间与触控反馈阶段的持续时间来达到不同的效果，这里不再详述。尤其是，当在触控阶段中触控子电极141未感应到触控信号时，控制单元11由于缺失触控信号的激励，并不会相应的进入触控反馈阶段，此时对应着有触控信号时的触控反馈阶段的持续时间，可以调整为用于进行监测触控动作或者不做任何动作，这里并不做限定。
图6为本实施例中触控基板的驱动方法相应的时序图，在触控(touch)阶段，触控层14与驱动层12均连接触控驱动信号，以保证触控子电极141的负载(touch sensorloading)最小化；在触控反馈阶段(touch feed)，驱动层12连接Vcom电平，触控层14接变频信号，由于触控子电极141与驱动层12之间形成变频压差，所以处在两者之间的压电材料受到变频信号驱动，产生微振动，对手指产生作用，使手指感受到类似于材料表面纹理的触控感觉。
同样优选的是，在该驱动方法中，使得变频信号的频率范围为50M～100MHz对应着金属材质纹理的触感，变频信号范围为500k～50MHz对应着木材质纹理的触感。变频信号产生反馈振动，根据变频信号的频率不同，触控反馈响应形式不同，从而使得人体感受到不同的材质纹理的触控感觉。
该触控基板及其相应的驱动方法，通过触控层在不同阶段感应或接受的不同信号，实现触摸控制，并使得与其连接的反馈层能对应产生振动，使得触控基板能的表面产生微振动，以模拟不同材质纹理使人体感受到，从而在保证触控效果的同时获得较佳的物理键盘的纹理触感体验。
实施例2：
本实施例提供显示面板，该显示面板在保证触控效果的同时，获得较佳的物理键盘的纹理触感体验。
该显示面板包括显示基板，还包括实施例1中的触控基板，触控基板设置于显示基板靠近显示侧的一侧，这里的显示基板可以为液晶显示基板或有机发光二极管显示基板。这样，在显示面板中通过设置触控基板，由于触控基板中包括反馈层，因此使得显示表面根据触控信号产生微振动，以模拟不同材质纹理使人体感受到。
出于考虑器件结构和轻薄化的处理，例如对于TN型液晶显示基板，采用单层内嵌式(single incell，简称SLIC)方式在显示基板中融入触控功能。如图7所示，该显示面板的两侧为衬底21，显示基板2包括相对设置的彩膜单元24、阵列单元22、以及设置于彩膜单元24和阵列单元22之间的液晶23，彩膜单元24包括公共电极层，公共电极层共用为触控基板1中的驱动层12。此时，TN型液晶显示面板中的公共电极层可以共用显示用的公共电极和触控用的驱动层12，能进一步简化显示面板结构。
上述的TN型液晶显示显示面板中，即相当于在显示基板2的公共电极与触控基板1的传感器之间加入压电材料，使得显示基板2的公共电极还共用为触控电极的驱动层12，使得结构更紧凑。当然，实施例1中的触控基板1还能与其他类型的显示基板2，例如其他显示模式的液晶显示基板，或者OLED显示基板结合形成显示面板，此时将触控基板1贴合在显示基板2的显示侧即可，这里不再详述。
如图8所示，该显示面板的工作原理为：手指3触摸显示面板时，当对应的触控子电极141感应到手指3的触控时产生触控信号，并将触控信号反馈至控制单元11；控制单元11根据触控信号，向产生触控信号的触控子电极141、在持续设定时间段提供变频信号；当在触控子电极141上施加变频电压时，由于逆压电效应，对应区域的压电材料产生振动，该振动通过机械传递到人体感受到如同材质纹理的触控感觉。这样，通过在不同触控子电极141上施加不同的变频驱动信号，则显示面板表面对应着不同触控子电极141的区域出现不同的材质纹理，并且可实现实时响应，如画面变更后，相应区域可实现模拟材质纹理的变化。
相应的，如图9所示，本实施例还提供一种该显示面板的驱动方法，在触控阶段之前为显示阶段，
在显示阶段中：向驱动层12和触控层14施加固定电平的参考信号，显示基板进行显示；
在触控阶段：向驱动层12和触控层14施加相同的触控驱动信号，当触控子电极141感应触控信号后，触控信号传输至控制单元11；
在触控反馈阶段：控制单元11接收触控信号，向驱动层12提供参考信号，向触控层14提供变频信号。
优选的是，在一个帧周期，显示阶段的持续时间为触控阶段的持续时间的6-8倍。通过设置显示阶段和触控阶段或触控反馈阶段的时间关系，既能保证显示效果，又能保证触控效果。当在触控阶段中触控子电极141未感应到触控信号时，控制单元11由于缺失触控信号的激励，相应的不会进入触控反馈阶段，此时对应着有触控信号时的触控反馈阶段的持续时间，可以调整为用于进行显示、或者用于监测触控动作或者不做任何动作，这里并不做限定。
图10为本实施例中显示面板相应的驱动方法的时序图，在显示(display)阶段，触控层14与驱动层12全部接显示Vcom电平；在触控阶段，触控层14与驱动层12均连接触控驱动信号，以保证触控子电极141的负载最小化；在触控反馈阶段，驱动层12连接Vcom电平，触控层14接变频信号，由于触控传感器与公共电极之间形成变频压差，所以处在两者之间的压电材料受到变频信号驱动，利用压电材料的逆压电效应产生微振动，使彩膜基板表面产生微振动，对人手指产生作用，使手指感受到不同材质纹理的触控感觉。
该显示面板可以为：台式电脑、平板电脑、笔记本电脑、手机、PDA、GPS、车载显示、投影显示、摄像机、数码相机、电子手表、计算器、电子仪器、仪表、液晶面板、电子纸、电视机、显示器、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件，可应用于公共显示和虚幻显示等多个领域。
该显示面板及其相应的驱动方法，采用内嵌式方式将触控基板的功能融入至显示基板中，通过触控层在不同阶段感应或接受的不同信号实现触摸控制，并使得与其连接的反馈层能对应产生振动，使得触控基板能的表面产生微振动，以模拟不同材质纹理使人体感受到，从而在保证触控效果的同时获得较佳的物理键盘的纹理触感体验；并且，由于触控基板和显示基板的电极共用，因此极大的简化了显示面板的结构和显示面板的驱动方法。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种触控基板，其特征在于，包括控制单元和依次层叠设置的驱动层、反馈层和触控层，其中：
所述驱动层，用于接收触控驱动信号或参考信号；
所述触控层，用于接收触控驱动信号或变频信号，所述触控层包括多个阵列设置的触控子电极，所述触控子电极感应触控信号，所述触控信号传输至所述控制单元；
所述控制单元，用于接收所述触控信号，向产生所述触控信号的所述触控子电极提供变频信号；
所述反馈层，与所述驱动层和所述触控层分别接触，用于根据所述变频信号，在所述触控子电极的对应区域产生触控反馈响应；所述反馈层包括有压电材料，所述反馈层以逆压电方式产生振动，以模拟不同材质纹理的触感。
2.根据权利要求1所述的触控基板，其特征在于，所述变频信号的频率范围为50M～100MHz对应着金属材质纹理的触感，所述变频信号范围为500k～50MHz对应着木材质纹理的触感。
3.根据权利要求1所述的触控基板，其特征在于，所述驱动层设置为面状结构；所述反馈层至少与所述触控子电极对应设置，或者设置为面状结构。
4.一种权利要求1-3任一项所述触控基板的驱动方法，其特征在于，包括触控阶段和触控反馈阶段，该方法包括步骤：
在所述触控阶段：向所述驱动层和所述触控层施加相同的触控驱动信号，当所述触控子电极感应触控信号后，所述触控信号传输至所述控制单元；
在所述触控反馈阶段：所述控制单元接收所述触控信号，向所述驱动层提供参考信号，向所述触控层提供变频信号；所述反馈层根据所述变频信号，在所述触控子电极的对应区域产生触控反馈响应,所述反馈层包括有压电材料，所述反馈层以逆压电方式产生振动，以模拟不同材质纹理的触感。
5.根据权利要求4所述的驱动方法，其特征在于，所述触控阶段的持续时间与所述触控反馈阶段的持续时间相同。
6.根据权利要求4所述的驱动方法，其特征在于，所述变频信号的频率范围为50M～100MHz对应着金属材质纹理的触感，所述变频信号范围为500k～50MHz对应着木材质纹理的触感。
7.一种显示面板，包括显示基板，其特征在于，包括权利要求1-3任一项所述的触控基板，所述触控基板设置于所述显示基板靠近显示侧的一侧。
8.根据权利要求7所述的显示面板，其特征在于，所述显示基板包括相对设置的彩膜单元、阵列单元、以及设置于所述彩膜单元和所述阵列单元之间的液晶，所述彩膜单元包括公共电极层，所述公共电极层共用为所述触控基板中的所述驱动层。
9.一种权利要求7-8任一项所述的显示面板的驱动方法，其特征在于，在触控阶段之前为显示阶段，在所述显示阶段中：向所述驱动层和所述触控层施加参考信号，所述显示基板进行显示。
10.根据权利要求9所述的驱动方法，其特征在于，在一个帧周期，所述显示阶段的持续时间为触控阶段的持续时间的6-8倍。
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