CN104020911A - 一种内嵌式触摸屏及显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内嵌式触摸屏及显示装置，利用自电容的原理复用公共电极层作为自电容电极，将TN模式的公共电极层图形进行变更，分割成多个相互独立的自电容电极；并在上基板上增加一层用于将自电容电极连接至触控侦测芯片的导线。相对于现有的显示面板，本发明实施例提供的触摸屏复用公共电极层作为自电容电极后，仅增加了一层与自电容电极异层设置的导线，就可消除触摸屏中的触控盲区，实现了无触控盲区的触控功能，提高了触控性能的信噪比。

Description

一种内嵌式触摸屏及显示装置

技术领域

本发明涉及触控技术领域，尤其涉及一种内嵌式触摸屏及显示装置。

背景技术

随着显示技术的飞速发展，触摸屏(Touch Screen Panel)已经逐渐遍及人们的生活中。目前，触摸屏按照组成结构可以分为：外挂式触摸屏(Add on ModeTouch Panel)、覆盖表面式触摸屏(On Cell Touch Panel)、以及内嵌式触摸屏(InCell Touch Panel)。其中，外挂式触摸屏是将触摸屏与液晶显示屏(Liquid CrystalDisplay，LCD)分开生产，然后贴合到一起成为具有触摸功能的液晶显示屏，外挂式触摸屏存在制作成本较高、光透过率较低、模组较厚等缺点。而内嵌式触摸屏将触摸屏的触控电极内嵌在液晶显示屏内部，可以减薄模组整体的厚度，又可以大大降低触摸屏的制作成本，受到各大面板厂家青睐。

目前，现有的内嵌(In cell)式触摸屏是利用互电容或自电容的原理实现检测手指触摸位置。其中，利用自电容的原理可以在触摸屏中设置多个同层设置且相互绝缘的自电容电极，当人体未触碰屏幕时，各自电容电极所承受的电容为一固定值，当人体触碰屏幕时，对应的自电容电极所承受的电容为固定值叠加人体电容，触控侦测芯片在触控时间段通过检测各自电容电极的电容值变化可以判断出触控位置。由于人体电容可以作用于全部自电容，相对于人体电容仅能作用于互电容中的投射电容，由人体碰触屏幕所引起的触控变化量会大于利用互电容原理制作出的触摸屏，因此相对于互电容的触摸屏能有效提高触控的信噪比，从而提高触控感应的准确性。

在具体采用自电容原理设计触摸屏时，每一个自电容电极需要通过单独的引出线与触控侦测芯片连接，如图1所示，每条引出线具体包括：将自电容电极1连接至触摸屏的边框处的导线2，以及设置在边框处用于将自电容电极1导通至触控侦测芯片的接线端子3的周边走线4。

在具体实施时，由于自电容电极的数量非常多，对应的引出线也会非常多，以每个自电容电极的所占面积为5mm*5mm为例，5寸的液晶显示屏就需要264个自电容电极，若将每个自电容电极设计的更小一些，则会有更多的自电容电极，那么需要设置更多的引出线。由于在设计时，为了简化膜层数量，一般将引出线中的导线和自电容电极同层设置，这样可以在触摸屏中仅增加一层膜层，但较多的导线会造成触控盲区偏大，触控盲区是指触控屏中走线集中的区域，在这个触控盲区内的信号相对比较紊乱，故此称为触控盲区，也就是在该区域内的触控性能无法保证。图1中是以30个自电容电极为例进行说明的，30个自电容电极需要30根导线将其引出至边框，导线最密的地方共需要10根导线，会造成触控盲区偏大。

因此，如何在保证不过多增加膜层的情况下，消除触摸屏中的触控盲区保证触控性能，是在自电容触摸屏领域亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种触摸屏及显示装置，用以消除现有自电容原理的触摸屏中的触控盲区。

因此，本发明实施例提供的一种内嵌式触摸屏，包括相对而置的上基板和下基板，多个同层设置且相互独立的自电容电极，触控侦测芯片，以及将所述自电容电极连接至所述触控侦测芯片的多条导线；

各所述自电容电极和各所述导线均设置于所述上基板面向所述下基板的一侧；

由各所述自电容电极组成公共电极层，各所述导线与所述自电容电极异层设置；

所述触控侦测芯片用于在显示时间段对各自电容电极加载公共电极信号，在触控时间段通过检测各所述自电容电极的电容值变化以判断触控位置。

本发明实施例提供的上述触摸屏，利用自电容的原理复用公共电极层作为自电容电极，将TN模式的公共电极层图形进行变更，分割成多个相互独立的自电容电极；并在上基板上增加一层用于将自电容电极连接至触控侦测芯片的导线。相对于现有的显示面板，本发明实施例提供的触摸屏复用公共电极层作为自电容电极后，仅增加了一层与自电容电极异层设置的导线，就可消除触摸屏中的触控盲区，实现了无触控盲区的触控功能，提高了触控性能的信噪比。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，还包括：设置于所述上基板面向所述下基板的一侧，或设置于所述下基板面向所述上基板的一侧的黑矩阵层；

相邻的两个所述自电容电极之间的间隙在所述下基板的正投影均位于所述黑矩阵层的图形所在区域内。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，相邻的两个所述自电容电极相对的侧边均为折线。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，相邻的两个自电容电极相对的为折线的侧边均具有阶梯状结构，两阶梯状结构形状一致且相互匹配。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，相邻的两个自电容电极相对的为折线的侧边均具有凹凸状结构，两凹凸状结构形状一致且相互匹配。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，各所述导线在所述下基板的正投影位于所述黑矩阵层的图形所在区域内。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，所述黑矩阵层位于所述上基板面向所述下基板的一侧，在所述黑矩阵层上设置有彩色滤光层；

由各所述自电容电极组成的公共电极层位于所述彩色滤光层之上，各所述导线位于所述黑矩阵层与所述彩色滤光层之间，各所述自电容电极与对应的导线通过所述彩色滤光层中的过孔电性相连。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，还包括：与所述触控侦测芯片的接线端子电性连接的外围走线；所述外围走线和所述触控侦测芯片的接线端子设置于所述下基板面向所述上基板的一侧的边框处；

所述自电容电极通过所述导线连接至所述内嵌式触摸屏的边框处后，通过边框胶与对应的外围走线电性连接。

本发明实施例提供的一种显示装置，包括本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏。

附图说明

图1为现有的触摸屏中自电容电极的俯视结构示意图；

图2为本发明实施例提供的内嵌式触摸屏的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的内嵌式触摸屏的俯视示意图；

图4a和图4b分别为本发明实施例提供的内嵌式触摸屏的驱动时序示意图；

图5a和图5b分别为本发明实施例提供的内嵌式触摸屏中相邻的自电容电极相对的侧边设置为折线的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明实施例提供的内嵌式触摸屏及显示装置的具体实施方式进行详细地说明。

附图中各膜层的厚度和形状不反映真实比例，目的只是示意说明本发明内容。

本发明实施例提供的下述内嵌式触摸屏较为适用于扭转向列(TwistedNematic,TN)型液晶显示屏。

本发明实施例提供的一种内嵌式触摸屏，如图2所示，包括相对而置的上基板01和下基板02，多个同层设置且相互独立的自电容电极03，触控侦测芯片04，以及将自电容电极连接至触控侦测芯片04的多条导线05；

各自电容电极03和各导线05均设置于上基板01面向下基板02的一侧；

如图3所示，由各自电容电极03组成公共电极层06，各导线05与自电容电极03异层设置；

触控侦测芯片04用于在显示时间段对各自电容电极03加载公共电极信号，在触控时间段通过检测各自电容电极03的电容值变化以判断触控位置。

本发明实施例提供的上述触摸屏，利用自电容原理复用公共电极层06作为自电容电极03，将TN模式的公共电极层06图形进行变更，分割成多个相互独立的自电容电极03；并在上基板01上增加一层用于将自电容电极03连接至触控侦测芯片04的导线05。相对于现有的显示面板，本发明实施例提供的触摸屏复用公共电极层06作为自电容电极03后，仅增加了一层与自电容电极03异层设置的导线05，就可消除触摸屏中的触控盲区，实现了无触控盲区的触控功能，提高了触控性能的信噪比。

具体地，由于本发明实施例提供的上述触摸屏复用公共电极层06作为自电容电极03，因此在具体实施时，需要采用触控和显示阶段分时驱动的方式，并且，在具体实施时还可以将显示驱动芯片和触控侦测芯片整合为一个芯片，进一步降低生产成本。

具体地，例如：如图4a和图4b所示的驱动时序图中，将触摸屏显示每一帧(V-sync)的时间分成显示时间段(Display)和触控时间段(Touch)，例如如图4a和图4b所示的驱动时序图中触摸屏的显示一帧的时间为16.7ms，选取其中5ms作为触控时间段，其他的11.7ms作为显示时间段，当然也可以根据IC芯片的处理能力适当的调整两者的时长，在此不做具体限定。在显示时间段(Display)，对触摸屏中的每条栅极信号线Gate1，Gate2……Gate n依次施加栅扫描信号，对数据信号线Data施加灰阶信号，与各自电容电极Cx1……Cx n连接的触控侦测芯片向各自电容电极Cx1……Cx n分别施加公共电极信号，以实现液晶显示功能。在触控时间段(Touch)，如图4a所示，与各自电容电极Cx1……Cx n连接的触控侦测芯片向各自电容电极Cx1……Cx n同时施加驱动信号，同时接收各自电容电极Cx1……Cx n的反馈信号；也可以如图4b所示，与各自电容电极Cx1……Cx n连接的触控侦测芯片向各自电容电极Cx1……Cxn依次施加驱动信号，分别接收各自电容电极Cx1……Cx n的反馈信号，在此不做限定，通过对反馈信号的分析判断是否发生触控，以实现触控功能。

一般地，触摸屏的密度通常在毫米级，因此，在具体实施时，可以根据所需的触控密度选择各自电容电极03的密度和所占面积以保证所需的触控密度，通常各自电容电极03设计为5mm*5mm左右的方形电极。而显示屏的密度通常在微米级，因此，一般一个自电容电极03会对应显示屏中的多个像素单元。并且，本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏是将现有的整层设置在上基板01上的公共电极层06分割成多个自电容电极03，为了不影响正常的显示功能，在对公共电极层06进行分割时，分割线一般都会避开显示的开口区域，设置在黑矩阵层的图形区域。

具体地，如图2所示，本发明实施例提供的上述触摸屏中，还可以包括：设置于上基板01面向下基板02的一侧，或设置于下基板02面向上基板01的一侧的黑矩阵层07；

相邻的两个自电容电极03之间的间隙在下基板02的正投影均位于黑矩阵层07的图形所在区域内。

进一步地，在本发明实施例提供的内嵌式触摸屏中，由于人体电容通过直接耦合的方式作用于各自电容电极03的自电容，因此，人体触碰屏幕时，仅在触摸位置下方的自电容电极03的电容值有较大的变化量，与触摸位置下方的自电容电极03相邻的自电容电极03的电容值变化量非常小，这样，在触摸屏上滑动时，不能确定自电容电极03所在区域内的触控坐标，为解决此问题，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，可以将相邻的两个自电容电极03相对的侧边均设置为折线，以便增大位于触摸位置下方的自电容电极03相邻的自电容电极03的电容值变化量。

在具体实施时，可以采用如下两种方式之一或组合的方式设置各自电容电极03的整体形状：

1、可以将相邻的两个自电容电极03相对的为折线的侧边均设置为阶梯状结构，两阶梯状结构形状一致且相互匹配，如图5a所示，图5a中示出了2*2个自电容电极03；

2、可以将相邻的两个自电容电极03相对的为折线的侧边均设置为凹凸状结构，两凹凸状结构形状一致且相互匹配，如图5b所示，图5b中示出了2*2个自电容电极03。

进一步地，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，可以采用金属制作与自电容电极03连接的导线05，还可以采用透明导电材料制作该导线05，例如，可以是氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)材料，还可以是碳纳米管、石墨烯等透明导电材料。在具体实施时，一般采用金属制作导线05，这是由于金属的电阻比ITO小，有利于减小导线05的电阻，从而减小导线05传输信号时的损失。

具体地，在采用金属制作导线05时，为了不影响正常的显示，也要将各导线05的图形在下基板02的正投影均位于黑矩阵层07的图形所在区域内。

进一步地，在本发明实施例提供的上述触摸屏中，由于自电容电极03与导线05异层设置，在两者之间一般会设置绝缘层，通过绝缘层中的过孔将需要连接的导线05和自电容电极03电性相连。而自电容电极03和导线05均设置在上基板01上，这样就可以利用上基板01中已有的膜层作为绝缘层，即仅需在上基板01的制作工艺中增加对公共电极层06的构图工艺以及制作导线05的制作工艺即可。具体地，如图2所示，黑矩阵层07一般位于上基板01面向下基板02的一侧，在黑矩阵层07上一般设置有彩色滤光层08。由各自电容电极03组成的公共电极层06一般位于彩色滤光层08之上，因此，可以将各导线05设置于黑矩阵层07与彩色滤光层08之间，这样，各自电容电极03与对应的导线05通过彩色滤光层08中的过孔即可电性相连。

进一步地，在具体采用自电容原理设计触摸屏时，如图3所示，一般每一个自电容电极03需要通过单独的引出线与触控侦测芯片04连接，每条引出线具体包括：将自电容电极03连接至触摸屏的边框处的导线05，以及设置在边框处用于将自电容电极03导通至触控侦测芯片的接线端子09的外围走线10，即外围走线10与触控侦测芯片04的接线端子09电性连接。并且，一般地，外围走线10和触控侦测芯片04的接线端子09一般设置于下基板02面向上基板01的一侧的边框处；那么，自电容电极03就需要通过导线05先连接至内嵌式触摸屏的边框处后，通过边框胶与对应的外围走线10电性连接。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种显示装置，包括本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏，该显示装置可以为：手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。该显示装置的实施可以参见上述内嵌式触摸屏的实施例，重复之处不再赘述。

本发明实施例提供的内嵌式触摸屏及显示装置，利用自电容的原理复用公共电极层作为自电容电极，将TN模式的公共电极层图形进行变更，分割成多个相互独立的自电容电极；并在上基板上增加一层用于将自电容电极连接至触控侦测芯片的导线。相对于现有的显示面板，本发明实施例提供的触摸屏复用公共电极层作为自电容电极后，仅增加了一层与自电容电极异层设置的导线，就可消除触摸屏中的触控盲区，实现了无触控盲区的触控功能，提高了触控性能的信噪比。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种内嵌式触摸屏，包括相对而置的上基板和下基板，多个同层设置且相互独立的自电容电极，触控侦测芯片，以及将所述自电容电极连接至所述触控侦测芯片的多条导线，其特征在于：

各所述自电容电极和各所述导线均设置于所述上基板面向所述下基板的一侧；

由各所述自电容电极组成公共电极层，各所述导线与所述自电容电极异层设置；

所述触控侦测芯片用于在显示时间段对各所述自电容电极加载公共电极信号，在触控时间段通过检测各所述自电容电极的电容值变化以判断触控位置。

2.如权利要求1所述的内嵌式触摸屏，其特征在于，还包括：设置于所述上基板面向所述下基板的一侧，或设置于所述下基板面向所述上基板的一侧的黑矩阵层；

相邻的两个所述自电容电极之间的间隙在所述下基板的正投影均位于所述黑矩阵层的图形所在区域内。

3.如权利要求2所述的内嵌式触摸屏，其特征在于，相邻的两个所述自电容电极相对的侧边均为折线。

4.如权利要求3所述的内嵌式触摸屏，其特征在于，相邻的两个自电容电极相对的为折线的侧边均具有阶梯状结构，两阶梯状结构形状一致且相互匹配。

5.如权利要求3所述的内嵌式触摸屏，其特征在于，相邻的两个自电容电极相对的为折线的侧边均具有凹凸状结构，两凹凸状结构形状一致且相互匹配。

6.如权利要求2所述的内嵌式触摸屏，其特征在于，各所述导线在所述下基板的正投影位于所述黑矩阵层的图形所在区域内。

7.如权利要求2-6任一项所述的内嵌式触摸屏，其特征在于，所述黑矩阵层位于所述上基板面向所述下基板的一侧，在所述黑矩阵层上设置有彩色滤光层；

由各所述自电容电极组成的公共电极层位于所述彩色滤光层之上，各所述导线位于所述黑矩阵层与所述彩色滤光层之间，各所述自电容电极与对应的导线通过所述彩色滤光层中的过孔电性相连。

8.如权利要求1-6任一项所述的内嵌式触摸屏，其特征在于，还包括：与所述触控侦测芯片的接线端子电性连接的外围走线；所述外围走线和所述触控侦测芯片的接线端子设置于所述下基板面向所述上基板的一侧的边框处；

所述自电容电极通过所述导线连接至所述内嵌式触摸屏的边框处后，通过边框胶与对应的外围走线电性连接。

9.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的内嵌式触摸屏。