本發(fā)明涉及一種用于感測觸摸位置和力的觸摸顯示裝置及其驅(qū)動方法。

背景技術(shù)：

代替照慣例作為用于液晶顯示(LCD)裝置的輸入裝置應(yīng)用的諸如鼠標(biāo)或者鍵盤這樣的輸入裝置，使得用戶能夠用手指或者筆經(jīng)由屏幕直接輸入信息的觸摸面板正被應(yīng)用于顯示裝置。由于所有的用戶能夠容易地操作觸摸面板，因此觸摸面板的應(yīng)用正被不斷擴(kuò)大。

近來，應(yīng)用有觸摸面板的LCD裝置按照觸摸傳感器被內(nèi)置到液晶面板中的類型被開發(fā)，以用于使LCD裝置纖薄。在下面的描述中，觸摸面板表示觸摸傳感器被內(nèi)置到顯示面板(或者液晶面板或者有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)面板)中。

觸摸面板根據(jù)觸摸感測方法被分類為電阻式、電容式、紅外式等。近來，由于電容式觸摸面板在制造過程中提供便利并且觸摸靈敏度好，因此電容式觸摸面板正備受關(guān)注。電容式觸摸面板被分類為互電容式和自電容式。

圖1是示意性地例示了相關(guān)技術(shù)的觸摸面板1的截面結(jié)構(gòu)的圖。

參照圖1，相關(guān)技術(shù)的觸摸面板1包括：下基板，所述下基板上設(shè)置有薄膜晶體管(TFT)陣列和多個像素；上基板，所述上基板上設(shè)置有濾色器陣列；以及玻璃。像素電極和公共電極設(shè)置在下基板(TFT陣列基板)上。在該情況下，公共電極被用于顯示，并且此外，被用作觸摸電極。

圖2是示意性地例示了相關(guān)技術(shù)的觸摸面板1的觸摸電極的圖。在圖2中，例示了具有所有觸摸電極按照自電容式被感測的所有點(diǎn)自電容觸摸式的觸摸面板1。

參照圖2，通過將公共電極以多個像素為單元進(jìn)行分組來形成多個觸摸電極10。為了感測施加到所有的多個觸摸電極10的觸摸，使觸摸電極10通過多條導(dǎo)線20分別連接到觸摸驅(qū)動器30。

具有所有點(diǎn)自電容觸摸式的觸摸面板1將一個幀周期劃分成顯示周期和觸摸周期，并且按時分制來執(zhí)行顯示驅(qū)動操作和觸摸感測操作。

在顯示周期中，將像素電壓提供給像素電極，并且將公共電壓提供給公共電極(觸摸電極)，因此顯示圖像。另外，在觸摸周期中，將觸摸驅(qū)動信號提供給與公共電極對應(yīng)的觸摸電極10，然后，感測每個觸摸電極10的電容，因此確定是否存在觸摸并且檢測觸摸位置。在相關(guān)技術(shù)的觸摸面板1中，由于僅檢測到基于觸摸的存在的觸摸位置，因此提供給用戶的用戶接口簡單。

近來，除了確定是否存在觸摸并且檢測觸摸位置之外，對用于感測當(dāng)正在執(zhí)行觸摸時施加到觸摸面板的力的觸摸面板的興趣不斷增加。因此，在韓國專利注冊No.10-1033154中公開了一種用于感測觸摸位置和力的觸摸面板。然而，由于觸摸面板應(yīng)該單獨(dú)地包括用于檢測觸摸位置的第一感測單元和用于感測觸摸力的第二感測單元，因此觸摸面板厚度厚并且制造成本高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明致力于提供一種基本上消除由于相關(guān)技術(shù)的局限性和缺陷而導(dǎo)致的一個或更多個問題的觸摸顯示裝置及其驅(qū)動方法。

本申請的發(fā)明者已經(jīng)認(rèn)識到上述問題，并且已經(jīng)提出了以下技術(shù)方案。

本發(fā)明的一方面致力于提供一種用于感測觸摸位置和力的觸摸顯示裝置及其驅(qū)動方法。

本發(fā)明的另一方面致力于提供一種通過使用布置為單元內(nèi)(in-cell)觸摸型式的多個觸摸傳感器來感測觸摸位置和力的觸摸顯示裝置及其驅(qū)動方法。

本發(fā)明的另一方面致力于提供一種這樣的觸摸顯示裝置：在該觸摸顯示裝置中，用于感測觸摸位置和力的多個觸摸傳感器按照單元內(nèi)觸摸式布置，并因此減小了厚度。

除了本發(fā)明的前述目的，下面將描述本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)，但是將由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)下面的描述清楚地理解。

本發(fā)明的另外的優(yōu)點(diǎn)和特征將在下面的描述中被部分地闡述，并且對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，在查閱下文之后部分地將變得明顯或者可以從本發(fā)明的實(shí)踐而得知。通過在書面描述及其權(quán)利要求以及附圖中特別指出的結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)并獲得本發(fā)明的目的和其它優(yōu)點(diǎn)。

為了實(shí)現(xiàn)這些和其它優(yōu)點(diǎn)并且根據(jù)本發(fā)明的目的，如在本文中具體實(shí)現(xiàn)和廣泛描述的，提供了一種包括觸摸面板和觸摸驅(qū)動電路單元的觸摸顯示裝置。彈性層設(shè)置在第二基板上，并且蓋玻璃(cover glass)設(shè)置在所述彈性層上。所述觸摸面板包括布置在第一基板與第二基板之間的多個子像素、以及以特定數(shù)目的子像素為單位布置的多個觸摸傳感器。所述觸摸驅(qū)動電路單元包括定時控制器、顯示驅(qū)動器和觸摸驅(qū)動器。所述顯示驅(qū)動器分別向所述多個子像素提供圖像信號。另外，所述觸摸驅(qū)動器向所述多個觸摸傳感器提供觸摸驅(qū)動信號，并且基于所述多個觸摸傳感器中的每一個的電容變化來感測當(dāng)正在執(zhí)行觸摸時的觸摸位置和所施加的壓力。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的觸摸顯示裝置還可以包括多個開關(guān)，所述多個開關(guān)與在上方向、下方向、左方向和右方向上彼此相鄰的觸摸傳感器電連接。

當(dāng)從所述多個觸摸傳感器當(dāng)中的第一觸摸傳感器感測到觸摸時，所述觸摸驅(qū)動器可以接通設(shè)置在所述第一觸摸傳感器與包圍所述第一觸摸傳感器的多個第二觸摸傳感器之間的多個開關(guān)，以使所述第一觸摸傳感器電連接到所述多個第二觸摸傳感器，并且接通設(shè)置在包圍所述第一觸摸傳感器的所述多個第二觸摸傳感器當(dāng)中的相鄰的第二觸摸傳感器之間的開關(guān)，以使包圍所述第一觸摸傳感器的所述多個第二觸摸傳感器當(dāng)中的相鄰的第二觸摸傳感器彼此電連接。所述觸摸驅(qū)動器可以向所述第一觸摸傳感器和所述多個第二觸摸傳感器提供所述觸摸驅(qū)動信號。所述觸摸驅(qū)動器可以基于所述第一觸摸傳感器和所述多個第二觸摸傳感器的電容變化來感測正在執(zhí)行觸摸時施加的壓力。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的觸摸顯示裝置可以基于由所述彈性層的厚度的改變而導(dǎo)致的電容的變化來感測正在執(zhí)行觸摸時施加的壓力。

所述彈性層的介電常數(shù)(permittivity)可以被調(diào)整為1至3。

在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的觸摸顯示裝置中，所述多個觸摸傳感器中的每一個的面積可以被調(diào)整為3.5mm²至4.5mm²。

在本發(fā)明的另一方面，提供了一種驅(qū)動觸摸顯示裝置的方法，該方法包括以下步驟：向布置在觸摸面板中的多個觸摸傳感器提供觸摸驅(qū)動信號。隨后，所述方法可以基于所述多個觸摸傳感器中的每一個的電容變化來感測觸摸位置。另外，當(dāng)從所述多個觸摸傳感器中的第一觸摸傳感器感測到觸摸時，所述方法可以使所述第一觸摸傳感器電連接到包圍所述第一觸摸傳感器的多個第二觸摸傳感器。隨后，所述方法可以向所述第一觸摸傳感器和所述多個第二觸摸傳感器提供觸摸驅(qū)動信號。隨后，所述方法可以基于所述第一觸摸傳感器和所述多個第二觸摸傳感器的電容變化來感測正在執(zhí)行觸摸時施加的壓力。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的驅(qū)動觸摸顯示裝置的方法可以將正在執(zhí)行觸摸時施加的壓力劃分成兩個或更多個級別，并且根據(jù)壓力級別提供各種用戶接口。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的驅(qū)動觸摸顯示裝置的方法可以向包括所述第一觸摸傳感器在內(nèi)的9個觸摸傳感器提供所述觸摸驅(qū)動信號，并且基于所述9個觸摸傳感器的電容變化來感測正在執(zhí)行觸摸時施加的壓力。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的驅(qū)動觸摸顯示裝置的方法可以向包括所述第一觸摸傳感器在內(nèi)的25個觸摸傳感器提供所述觸摸驅(qū)動信號，并且基于所述25個觸摸傳感器的電容變化來感測正在執(zhí)行觸摸時施加的壓力。

要理解的是，本發(fā)明的前面的簡要描述和下面的詳細(xì)描述二者都是示例性和說明性的，并且旨在提供對要求保護(hù)的本發(fā)明的進(jìn)一步說明。

附圖說明

附圖被包括進(jìn)來以提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且被并入本說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分，附圖例示了本發(fā)明的實(shí)施方式，并且與本說明書一起用來解釋本發(fā)明的原理。在附圖中：

圖1是示意性地例示了相關(guān)技術(shù)的觸摸面板的截面結(jié)構(gòu)的圖；

圖2是示意性地例示了相關(guān)技術(shù)的觸摸面板的觸摸電極的圖；

圖3是例示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的觸摸顯示裝置的圖；

圖4例示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的觸摸顯示裝置的觸摸面板，并且是例示了當(dāng)正在執(zhí)行觸摸時由施加到觸摸面板的力導(dǎo)致的彈性層的厚度改變的圖；

圖5是示出了由彈性層的介電常數(shù)導(dǎo)致的電容的變化的圖；

圖6是例示了感測軟觸摸的操作的圖；

圖7是示出了用于感測軟觸摸的觸摸驅(qū)動信號的圖；

圖8是例示了感測壓力觸摸的操作的圖；以及

圖9是示出了用于感測壓力觸摸的觸摸驅(qū)動信號的圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將詳細(xì)地參考本發(fā)明的示例性的實(shí)施方式，在附圖中例示了本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的示例。在任何可能的情況下，在整個附圖中將使用相同的附圖標(biāo)記指代相同或相似的部件。

在說明書中描述的術(shù)語應(yīng)該被理解如下。

如在本文中使用的，除非上下文另外清楚地指出，否則單數(shù)形式的“一”、“一個(種)”和“該”也旨在包括復(fù)數(shù)形式。術(shù)語“第一”和“第二”用于將一個元件與另一元件區(qū)分開來，但是這些元件不應(yīng)受這些術(shù)語的限制。還將理解的是，當(dāng)在文中使用術(shù)語“包括”、“包括有”、“具有”、“具備”、“包含”和/或“包含有”時，所述術(shù)語指定存在所述的特征、整體、步驟、操作、元件和/或組件，但是不排除存在或添加一個或更多個其它特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組。術(shù)語“…中的至少一個(種)”應(yīng)該被理解為包括一個或多個相關(guān)的列出的項(xiàng)目的任意和所有組合。例如，“第一項(xiàng)、第二項(xiàng)和第三項(xiàng)中的至少一個”表示從第一項(xiàng)、第二項(xiàng)和第三項(xiàng)中的兩個或更多個提出的所有項(xiàng)的組合、以及第一項(xiàng)、第二項(xiàng)或者第三項(xiàng)。術(shù)語“在…上”應(yīng)該被解釋為包括一個元件形成在另一元件的頂部處的情況，并且另外包括在所述第一元件和所述另一元件之間設(shè)置有第三元件的情況。

已經(jīng)根據(jù)調(diào)整液晶的取向的方法按照扭曲向列(TN)模式、垂直取向(VA)模式、面內(nèi)切換(IPS)模式和邊緣場切換(FFS)模式不同地開發(fā)了LCD裝置。

在這些模式當(dāng)中，TN模式和VA模式是這樣的模式：在所述模式下，像素電極設(shè)置在下基板上，并且公共電極設(shè)置在上基板(濾色器陣列基板)上，因此利用垂直電場來調(diào)整液晶的取向。

IPS模式和FFS模式是這樣的模式：在所述模式下，像素電極和公共電極設(shè)置在下基板上，并且利用像素電極與公共電極之間的電場來調(diào)整液晶的取向。

IPS模式是這樣的模式：在所述模式下，多個像素電極和多個公共電極平行地交替布置，并且因此，在彼此相鄰的像素電極與公共電極之間產(chǎn)生橫向電場，因此調(diào)整液晶的取向。IPS模式具有這樣的問題：由于液晶層的取向在像素電極和公共電極上方?jīng)]有被調(diào)整，因此減小了對應(yīng)區(qū)域中的透光率。

為了解決IPS模式的問題，已經(jīng)提出了FFS模式。FFS模式是這樣的模式：在該模式下，像素電極和公共電極按多個進(jìn)行設(shè)置，以用它們之間的絕緣層彼此分隔開。在該情況下，像素電極和公共電極中的一種電極形成為板狀或者圖案，而另一種電極形成為指狀。FFS模式是利用在像素電極與公共電極之間產(chǎn)生的邊緣電場來調(diào)整液晶的取向的模式。

包括根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的觸摸面板的觸摸顯示裝置的模式?jīng)]有限制，并且垂直取向模式(TN模式和VA模式)和面內(nèi)切換模式(IPS模式和FFS模式)可以被應(yīng)用到根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的觸摸顯示裝置。

在下文中，將參照附圖來詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的包括觸摸面板的觸摸顯示裝置及其驅(qū)動方法。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的觸摸顯示裝置可以被應(yīng)用于諸如導(dǎo)航、工業(yè)終端、筆記本計(jì)算機(jī)、金融自動化設(shè)備、游戲機(jī)等這樣的監(jiān)控器。另外，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的觸摸顯示裝置可以被應(yīng)用于諸如便攜式電話、MP3播放器、PDA、PMP、PSP、便攜式游戲機(jī)、DMB接收器、平板個人計(jì)算機(jī)(PC)等這樣的便攜式終端。另外，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的觸摸顯示裝置可以被應(yīng)用于諸如冰箱、微波爐和洗衣機(jī)這樣的家用電器。

圖3是例示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的觸摸顯示裝置的圖。

參照圖3，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的觸摸顯示裝置可以包括觸摸面板100、觸摸驅(qū)動器200、顯示驅(qū)動器300、定時控制器400、背光單元以及電源。背光單元可以向觸摸面板100提供光，并且電源可以提供用于驅(qū)動觸摸面板100、觸摸驅(qū)動器200和顯示驅(qū)動器300所需的電力。在圖3中，沒有例示背光單元和電源。

圖4例示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的觸摸顯示裝置的觸摸面板100，并且是示例了當(dāng)正在執(zhí)行觸摸時由施加到觸摸面板100的力導(dǎo)致的彈性層的厚度改變的圖。

參照圖4，觸摸面板100可以包括薄膜晶體管(TFT)陣列基板(第一基板)110、濾色器陣列基板(第二基板)120、液晶層、彈性層140、以及蓋玻璃150。觸摸面板100可以包括彼此接合的液晶面板和觸摸傳感器130，并且觸摸傳感器130可以按照高級單元內(nèi)觸摸(AIT)形式內(nèi)置到觸摸面板100中。

多個子像素可以按照矩陣形式布置在TFT陣列基板110上，并且可以由彼此交叉的多條數(shù)據(jù)線和多條選通線來限定。TFT和存儲電容器Cst可以設(shè)置在由數(shù)據(jù)線和選通線的交叉點(diǎn)限定的多個區(qū)域的每個區(qū)域中。另外，像素電極和觸摸傳感器130可以設(shè)置在TFT陣列基板110的子像素的每一個中。像素電極和觸摸傳感器130可以由諸如銦錫氧化物(ITO)這樣的透明導(dǎo)電材料形成。

這里，觸摸傳感器130可以設(shè)置為多個，并且多個觸摸傳感器130可以各自設(shè)置在與多個像素對應(yīng)的區(qū)域中。例如，多個觸摸傳感器130中的每一個可以設(shè)置在與水平方向上的40個像素和垂直方向上的12個像素對應(yīng)的區(qū)域中。也就是說，一個觸摸傳感器130可以設(shè)置在與480個像素對應(yīng)的區(qū)域中。然而，本發(fā)明實(shí)施方式不限于此，并且觸摸傳感器130中的每一個的尺寸可以基于觸摸面板100的尺寸和期望的觸摸性能來修改。多個觸摸傳感器130可以不按照相同的尺寸來設(shè)置，并且例如，設(shè)置在觸摸面板100的外部(四個表面的邊緣)中的觸摸傳感器130可以在尺寸上比設(shè)置在觸摸面板100的中間部中的觸摸傳感器130小。

用于顯示全色圖像的紅色濾色器、綠色濾色器和藍(lán)色濾色器可以設(shè)置在濾色器陣列基板120的后表面或者頂部上。用于劃分相鄰像素的黑底可以設(shè)置在相鄰的濾色器之間。

這里，多個觸摸傳感器130可以被用作用于顯示的公共電極。也就是說，在一個幀周期的顯示周期中，可以向多個觸摸傳感器130提供公共電壓Vcom，因此顯示圖像。另外，在一個幀周期的觸摸周期中，可以向多個觸摸傳感器130提供觸摸驅(qū)動信號TDS，并且可以基于觸摸傳感器130中的每一個的電容變化來感測正在執(zhí)行觸摸時的觸摸位置和施加到觸摸面板100的壓力。在該情況下，正在執(zhí)行觸摸時的觸摸位置和施加到觸摸面板100的壓力可以按照所有點(diǎn)自電容觸摸式被感測。這里，多個觸摸傳感器130中的每一個可以設(shè)置在3.5mm²至4.5mm²的面積中，以便感測觸摸位置和壓力。

彈性層140可以由具有粘合力的樹脂形成。濾色器陣列基板120可以粘附到彈性層140的底部，并且蓋玻璃150可以粘附到彈性層140的頂部。

彈性層140可以由透明并且具有彈性力和1至3的介電常數(shù)的材料形成。彈性層140可以具有高級別的彈性力，并因此可以具有這樣的特征：當(dāng)向彈性層140施加壓力時，彈性層140被壓縮，并且當(dāng)釋放壓力時，彈性層140恢復(fù)至原始狀態(tài)。例如，彈性層140可以由聚二甲基硅氧烷(PDMS)、丙烯醛基、聚氨酯等形成。然而，本實(shí)施方式不限于此，并且具有彈性力和1至3的介電常數(shù)的所有材料都可以被用作彈性層140的材料，而沒有限制。

在上文中，已經(jīng)描述了多個觸摸傳感器130按照單元內(nèi)觸摸式布置在觸摸面板中。然而，本發(fā)明實(shí)施方式不限于此。在其它實(shí)施方式中，多個觸摸傳感器130可以布置在有機(jī)發(fā)光顯示裝置的TFT陣列基板上。

如圖4所例示，彈性層140的厚度可以通過正在執(zhí)行觸摸時施加到彈性層140的壓力來改變，而觸摸傳感器130的電容可以由于彈性層140的厚度的改變而改變。因此，除了觸摸位置以外，還可以基于從觸摸傳感器130感測的電容變化來感測正在執(zhí)行觸摸時施加到觸摸面板的壓力。

其中，C表示觸摸傳感器130的電容，ε表示彈性層140的介電常數(shù)，A表示觸摸傳感器130的面積，并且d表示觸摸傳感器130與蓋玻璃150之間的距離。

觸摸傳感器130的面積和彈性層140的介電常數(shù)“ε”可以是固定的，并且因此，觸摸傳感器130的電容可以基于觸摸傳感器130與蓋玻璃150之間的距離“d”而改變。也就是說，可以通過施加到蓋玻璃150的力(壓力)來按壓彈性層140，并因此可以減小手指與觸摸傳感器130之間的距離，因此可以改變充入到觸摸傳感器130的電容量。

圖5是示出了由彈性層的介電常數(shù)導(dǎo)致的電容的變化的圖。

參照圖5，已經(jīng)通過將彈性層140的介電常數(shù)改變?yōu)?、2、3、4、5和6來進(jìn)行關(guān)于電容的變化的實(shí)驗(yàn)，并且在圖5中示出了實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。能夠看到，彈性層140的介電常數(shù)越低，電容變化率越高。

在該情況下，隨著彈性層140的介電常數(shù)變得更低，電容的絕對值減小。然而，能夠看到，隨著彈性層140的介電常數(shù)變得更低，基于彈性層140的厚度改變的電容變化率(斜率)增加。因此，可以認(rèn)為，隨著彈性層140的介電常數(shù)變得更低，容易感測壓力。然而，實(shí)驗(yàn)不限于此，并且已經(jīng)進(jìn)行了關(guān)于可分的壓力級別和由彈性層140的厚度的改變導(dǎo)致的電容變化的另一實(shí)驗(yàn)。其它實(shí)驗(yàn)的結(jié)果列出在下面的表1中。下面的表1的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是通過應(yīng)用具有5mm厚度的蓋玻璃而獲得的結(jié)果。

從式(2)可見，能夠看出，手指與觸摸傳感器130之間的距離根據(jù)正在執(zhí)行觸摸時施加的壓力而改變(Δd)，并且因此，觸摸傳感器130的電容改變。

[表1]

基于彈性層的厚度改變的電容變化和壓力級別劃分

第一級別第二級別第三級別第四級別第五級別

從表1可見，由正在執(zhí)行觸摸時施加的壓力導(dǎo)致的彈性層140的厚度改變被細(xì)分為4％至96％，并且彈性層140的介電常數(shù)被劃分為1至6。在這樣的條件下，已經(jīng)檢查了基于彈性層140的厚度改變的電容變化。表1中列出的數(shù)字是以pF為單位表示的電容值。例如，在彈性層140的300μm的厚度改變了4％并因此彈性層140被壓縮到288μm的厚度情況下，能夠通過表1看到，如果彈性層140的介電常數(shù)為1，則發(fā)生0.01pF的電容變化。與表1中的電容值對應(yīng)的顏色改變的點(diǎn)表示電容變化朝下一壓力級別與前一壓力級別區(qū)分開的程度發(fā)生。因此，類推出壓力級別被細(xì)分的程度。

表1中的第一級別表示軟觸摸狀態(tài)并且表示向蓋玻璃150施加觸摸，但是向蓋玻璃150施加小于壓力感測閾值的壓力。

如果彈性層140的介電常數(shù)為4至6，則壓力被劃分為包括軟觸摸狀態(tài)的兩個級別。也就是說，除了軟觸摸狀態(tài)外，不能夠?qū)嶋H上將正在執(zhí)行觸摸時施加的壓力進(jìn)行級別劃分。

此外，如果彈性層140的介電常數(shù)為3，則壓力被劃分為包括軟觸摸狀態(tài)的三個級別。也就是說，除了軟觸摸狀態(tài)外，正在執(zhí)行觸摸時施加的壓力被劃分為兩個級別。

此外，如果彈性層140的介電常數(shù)為2，則壓力被劃分為包括軟觸摸狀態(tài)的四個級別。也就是說，除了軟觸摸狀態(tài)外，正在執(zhí)行觸摸時施加的壓力被劃分為三個級別。

此外，如果彈性層140的介電常數(shù)為1，則壓力被劃分為包括軟觸摸狀態(tài)的五個級別。也就是說，除了軟觸摸狀態(tài)外，正在執(zhí)行觸摸時施加的壓力被劃分為四個級別。

在本發(fā)明中，基于圖5和表1的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，將彈性層140的介電常數(shù)調(diào)整為1至3，并且因此，正在執(zhí)行觸摸時施加的壓力被劃分為兩個至四個級別。

再次參照圖3，觸摸驅(qū)動器200可以包括觸摸驅(qū)動信號發(fā)生器210、觸摸感測單元220和開關(guān)驅(qū)動器230。顯示驅(qū)動器300可以包括多個觸摸驅(qū)動集成電路(IC)310。多個觸摸驅(qū)動IC 310可以各自包括數(shù)據(jù)驅(qū)動器和選通驅(qū)動器。

定時控制器400可以通過使用定時信號TS來生成用于控制選通驅(qū)動器的選通控制信號GCS，并且可以將所述選通控制信號GCS提供給選通驅(qū)動器。選通控制信號GCS可以包括選通起始脈沖GSP、選通移位時鐘GSC、選通輸出使能信號GOE等。

此外，定時控制器400可以通過使用定時信號TS來生成用于控制數(shù)據(jù)驅(qū)動器的數(shù)據(jù)控制信號DCS，并且可以將所述數(shù)據(jù)控制信號DCS提供給數(shù)據(jù)驅(qū)動器。數(shù)據(jù)控制信號DCS可以包括源起始脈沖SSP、源采樣時鐘SSC、源輸出使能信號SOE、極性控制信號POL等。

此外，定時控制器400可以通過使用定時信號TS來將輸入RGB圖像信號轉(zhuǎn)換成幀單位數(shù)字RGB圖像數(shù)據(jù)，并且可以將所述RGB圖像數(shù)據(jù)提供給數(shù)據(jù)驅(qū)動器。在該情況下，定時信號TS可以包括垂直同步信號V-sync、水平同步信號H-sync以及時鐘信號CLK。

另外，定時控制器400可以生成用于控制觸摸驅(qū)動器200的觸摸控制信號TCS，并且可以將所述觸摸控制信號TCS提供給觸摸驅(qū)動器200。觸摸控制信號TCS可以包括顯示周期和觸摸周期的同步信號，以便觸摸驅(qū)動器200在觸摸周期被驅(qū)動。

圖6是例示了感測軟觸摸的操作的圖，并且圖7是示出了用于感測軟觸摸的觸摸驅(qū)動信號的圖。

參照圖3、圖6和圖7，觸摸驅(qū)動器200的觸摸驅(qū)動信號發(fā)生器210可以基于從定時控制器400提供的觸摸控制信號TCS來生成觸摸驅(qū)動信號TDS。另外，在一個幀周期中，可以在觸摸周期中向設(shè)置在觸摸面板中的多個觸摸傳感器130施加觸摸驅(qū)動信號TDS。多個觸摸傳感器130可以分別連接到多條觸摸線135，并且所述多條觸摸線135可以連接到觸摸驅(qū)動器200。電荷可以通過觸摸驅(qū)動信號被充入到多個觸摸傳感器130中的每一個中。

隨后，觸摸驅(qū)動器200的觸摸感測單元220可以接收充入到多個觸摸傳感器130中的每一個中的電容量。然后，可以檢測出多個觸摸傳感器130中的每一個的電容變化。基于所檢測的電容變化，可以確定是否存在觸摸，并且可以檢測觸摸位置。

這里，觸摸驅(qū)動器200可以包括具有N:1的輸入輸出比的多個復(fù)用器132，以用于減少觸摸驅(qū)動器200的輸入/輸出通道的數(shù)目。多個復(fù)用器132可以設(shè)置在信號發(fā)生器的輸入/輸出端子與多個通道之間，因此使觸摸驅(qū)動器200的通道的總數(shù)目減少了1/N。

在圖3中，例示了設(shè)置有三個復(fù)用器MUX1至MUX3，并且因此，使觸摸驅(qū)動器200的輸入/輸出通道的數(shù)目減少了1/3。另外，例示了設(shè)置在觸摸面板100中的多個觸摸傳感器130被劃分成三個塊，向觸摸傳感器130提供觸摸驅(qū)動信號TDS，并且感測觸摸傳感器130中的每一個的電容。

圖8是例示了感測壓力觸摸的操作的圖。圖9是示出了用于感測壓力觸摸的觸摸驅(qū)動信號的圖。

參照圖3、圖8和圖9，與在上方向、下方向、左方向和右方向上彼此相鄰的多個觸摸傳感器電連接的多個開關(guān)SW可以設(shè)置在觸摸面板100中。當(dāng)從第一觸摸傳感器TS1感測到觸摸時，開關(guān)驅(qū)動器230可以生成開關(guān)使能信號，并且可以將所生成的開關(guān)使能信號提供給設(shè)置在第一觸摸傳感器TS1與包圍第一觸摸傳感器TS1的多個第二觸摸傳感器TS2之間的多個開關(guān)。

可以通過接通設(shè)置在第一觸摸傳感器TS1與包圍第一觸摸傳感器TS1的多個第二觸摸傳感器TS2之間的多個開關(guān)來使第一觸摸傳感器TS1電連接到多個第二觸摸傳感器TS2，并且通過接通設(shè)置在包圍第一觸摸傳感器TS1的多個第二觸摸傳感器當(dāng)中的相鄰的第二觸摸傳感器TS2之間的開關(guān)來使包圍第一觸摸傳感器TS1的所述多個第二觸摸傳感器當(dāng)中的相鄰的第二觸摸傳感器TS2彼此電連接。

當(dāng)從多個觸摸傳感器130中的任意第一觸摸傳感器感測到作為軟觸摸感測結(jié)果的觸摸時，觸摸驅(qū)動信號發(fā)生器210可以將觸摸驅(qū)動信號提供給多個觸摸傳感器130。隨后，觸摸感測單元220可以接收充入到第一觸摸傳感器TS1和包圍第一觸摸傳感器TS1的多個第二觸摸傳感器TS2中的每一個中的電容量。隨后，可以基于第一觸摸傳感器TS1和多個第二觸摸傳感器TS2中的每一個的電容變化來感測正在執(zhí)行觸摸時施加的壓力。

不能基于一個觸摸傳感器130的電容精確地感測正在執(zhí)行觸摸時施加的壓力。另外，雖然正在執(zhí)行觸摸時施加了壓力，但是由于手指接觸蓋玻璃的面積擴(kuò)大，因此可以通過接收多個觸摸傳感器的電容來感測正在執(zhí)行觸摸時施加的壓力。因此，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，減小了噪聲對壓力感測的影響，并且可以基于多個第二觸摸傳感器TS2的電容變化以及第一觸摸傳感器TS1的電容變化來感測正在執(zhí)行觸摸時施加的壓力。

觸摸感測單元220可以包括存儲基于壓力的電容變化率的查找表，以便基于觸摸傳感器的電容變化來感測壓力。觸摸感測單元220可以將第一觸摸傳感器TS1和多個第二觸摸傳感器TS2的電容變化與查找表的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，以感測正在執(zhí)行觸摸時施加的壓力。在該情況下，如果彈性層140的介電常數(shù)為1至3，則正在執(zhí)行觸摸時施加的壓力可以被劃分為四個級別并且可以被感測到。

由于相關(guān)技術(shù)的觸摸面板僅感測觸摸位置，因此不能基于觸摸感測提供各種用戶接口。另一方面，在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的觸摸顯示裝置及其驅(qū)動方法中，可以將正在執(zhí)行觸摸時施加的壓力劃分為多個級別并且可以進(jìn)行感測，因此根據(jù)壓力級別提供各種用戶接口。

在圖8中，例示了基于包括第一觸摸傳感器TS1和第二觸摸傳感器TS2在內(nèi)的總共9個觸摸傳感器130的電容變化來感測正在執(zhí)行觸摸時施加的壓力。然而，本發(fā)明實(shí)施方式不限于此。在其它實(shí)施方式中，除了第一觸摸傳感器TS1和多個第二觸摸傳感器TS2以外，觸摸面板100還可以包括設(shè)置以包圍多個第二觸摸傳感器TS2的16個觸摸傳感器130。因此，可以將觸摸驅(qū)動信號提供給包括設(shè)置以包圍多個第二觸摸傳感器TS2的16個觸摸傳感器在內(nèi)的總共25個觸摸傳感器，并且可以基于所述25個觸摸傳感器的電容變化來感測正在執(zhí)行觸摸時施加的壓力。

下面將描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的上述觸摸顯示裝置的基本元件和功能。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的觸摸顯示裝置可以包括觸摸面板100和驅(qū)動電路單元。彈性層140可以布置在觸摸面板100的第二基板120上，并且蓋玻璃150可以設(shè)置在彈性層140上。多個子像素可以布置在觸摸面板100中，并且多個觸摸傳感器130可以以特定數(shù)目的子像素為單位進(jìn)行布置。驅(qū)動電路單元可以包括定時控制器400、顯示驅(qū)動器300和觸摸驅(qū)動器200。顯示驅(qū)動器300可以將圖像信號分別提供給多個子像素。另外。觸摸驅(qū)動器200可以將觸摸驅(qū)動信號提供給多個觸摸傳感器130，并且可以基于所述多個觸摸傳感器130中的每一個的電容變化來感測正在執(zhí)行觸摸時的觸摸位置和所施加的壓力

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的觸摸顯示裝置可以包括多個開關(guān)SW，所述多個開關(guān)SW與在上方向、下方向、左方向和右方向上彼此相鄰的多個觸摸傳感器電連接。

當(dāng)從多個觸摸傳感器130當(dāng)中的第一觸摸傳感器TS1感測到觸摸時，觸摸驅(qū)動器200可以接通設(shè)置在第一觸摸傳感器TS1與包圍第一觸摸傳感器TS1的多個第二觸摸傳感器TS2之間的多個開關(guān)SW，因此使第一觸摸傳感器TS1電連接到所述多個第二觸摸傳感器TS2，并且通過接通設(shè)置在包圍第一觸摸傳感器TS1的多個第二觸摸傳感器當(dāng)中的相鄰的第二觸摸傳感器TS2之間的開關(guān)來使包圍第一觸摸傳感器TS1的所述多個第二觸摸傳感器當(dāng)中的相鄰的第二觸摸傳感器TS2彼此電連接。另外，觸摸驅(qū)動器200可以向第一觸摸傳感器TS1和多個第二觸摸傳感器TS2提供觸摸驅(qū)動信號TDS。另外，觸摸驅(qū)動器200可以基于第一觸摸傳感器TS1和多個第二觸摸傳感器TS2的電容變化來感測正在執(zhí)行觸摸時施加的壓力。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的觸摸顯示裝置可以基于由彈性層140的厚度的改變而導(dǎo)致的電容的變化來感測正在執(zhí)行觸摸時施加的壓力。這里，彈性層140的介電常數(shù)可以為1至3。在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的觸摸顯示裝置中，多個觸摸傳感器130中的每一個的面積可以是3.5mm²至4.5mm²。

在本發(fā)明中，正在執(zhí)行觸摸時施加的壓力可以被劃分為兩個或更多個級別，因此根據(jù)壓力級別提供各種用戶接口。

在感測觸摸壓力的操作中，可以向包括第一觸摸傳感器TS1在內(nèi)的總共9個觸摸傳感器提供觸摸驅(qū)動信號TDS。另外，可以基于所述9個觸摸傳感器的電容改變來感測正在執(zhí)行觸摸時施加的壓力。

此外，在感測觸摸壓力的操作中，可以向包括第一觸摸傳感器TS1在內(nèi)的25個觸摸傳感器提供觸摸驅(qū)動信號TDS。另外，可以基于所述25個觸摸傳感器的電容改變來感測正在執(zhí)行觸摸時施加的壓力。

如上所述，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的觸摸顯示裝置及其驅(qū)動方法可以通過使用按照單元內(nèi)觸摸式布置的多個觸摸傳感器來感測觸摸位置和力。

此外，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的觸摸顯示裝置及其驅(qū)動方法可以通過使用同一觸摸傳感器來感測觸摸位置和力二者。

此外，在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的觸摸顯示裝置及其驅(qū)動方法中，由于用于感測觸摸位置和力的多個觸摸傳感器按照單元內(nèi)觸摸式布置，因此減小了觸摸顯示裝置的厚度。

此外，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的觸摸顯示裝置及其驅(qū)動方法可以將正在執(zhí)行觸摸時施加到觸摸面板的壓力按照級別進(jìn)行劃分，因此基于觸摸壓力的級別提供不同的用戶接口。

本領(lǐng)域技術(shù)人員將顯而易見的是，能夠在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下對本發(fā)明進(jìn)行各種修改和變型。因此，本發(fā)明旨在涵蓋本發(fā)明的落入在所附權(quán)利要求和它們的等同物的范圍內(nèi)的修改和變型。

相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求于2015年7月31日提交的韓國專利申請No.10-2015-0109167的權(quán)益，該韓國專利申請通過引用方式被并入到本文中，如同其全部在本文中陳述一樣。