CN104882092B - 一种内嵌式触控显示屏及其驱动方法、显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种内嵌式触控显示屏及其驱动方法、显示装置，用以在既能实现显示又能实现触控的情况下，减少显示屏的厚度，降低显示屏的制造成本，且提高显示屏的透光率。所述显示屏包括阵列基板和彩膜基板，阵列基板包括由交叉绝缘设置的数据线和栅线，以及多行公共电极，每行公共电极包括矩阵排列的多个公共电极块，且每行公共电极中的多个公共电极块通过连接线相连；当显示屏处于显示阶段时，每一行公共电极连接公共电极信号输入端，数据线连接数据信号输入端；当显示屏处于触控阶段时，每一行公共电极用作触控驱动电极，并连接触控驱动信号输入端，数据线用作触控感测信号线连接触控感测信号输入端。

Description

一种内嵌式触控显示屏及其驱动方法、显示装置
技术领域
本发明涉及显示器领域，尤其涉及一种内嵌式触控显示屏及其驱动方法、显示装置。
背景技术
目前，显示屏作为一种输入介质，相比于键盘和鼠标，显示屏为使用者带来了更好的便利性。而且，显示屏根据不同的实现原理，可以分为电阻式、电容式、表面声波式、红外式等。目前被广泛使用的是电阻式和电容式显示屏技术。
电容式显示屏，凭借其较高的灵敏度以及多点触控的优点，受到越来越多的关注。电容式显示屏的基本原理为：在驱动信号线侧加驱动电压，在感测信号线侧检测信号的变化。驱动信号线确定X轴方向的坐标，感测信号线确定Y轴方向的坐标。这样每一驱动信号线和感测信号线的交点处均有一个固定坐标。在检测阶段时，对X轴方向驱动信号线进行逐行扫描，在扫描每一行驱动信号线时，均读取每条感测信号线上的信号，通过一轮的扫描，就可以把每个X轴方向与Y轴方向的交点都扫描到，假设共扫描x*y个信号，其中x代表驱动信号线的个数，y代表感测信号线的个数，则感测信号线与驱动信号线的交点共有x*y。因此，采用这种检测方式可以确定多点的坐标，进而可以实现多点触摸。其等效电路模型如图1所示，101代表信号源，103代表驱动信号线的电阻，102代表驱动信号线与感测信号线之间的互电容，104为驱动信号线与公共电极层间的寄生电容，105为感测信号线与公共电极层间的寄生电容，106为感测信号线的电阻，107为检测电路。当手指触摸显示屏时，有一部分电流流入手指，等效为驱动信号线与感测信号线之间的互电容102发生改变，在检测电路107端可以检测由于手指吸走的电流导致的微弱电流变化，从而确定触控。
然而，目前应用最广的电容式显示屏为外挂式的电容式显示屏，也就是显示屏与液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)分开生产，然后贴合到一起。但是由于成本、透光率、模组厚度等一系列原因，大家都在摸索将电容式显示屏与LCD集成到一起，以降低成本和液晶显示器的厚度，并提高透过率。
综上所述，现有技术的电容式显示屏，增加了显示屏的厚度，以及显示屏的制造成本，且降低了显示屏的透光率。
发明内容
本发明实施例提供了一种内嵌式触控显示屏及其驱动方法、显示装置，用以在既能实现显示又能实现触控的情况下，减少显示屏的厚度，降低显示屏的制造成本，且提高显示屏的透光率。
本发明实施例提供了一种内嵌式触控显示屏，所述显示屏包括阵列基板和彩膜基板，所述阵列基板包括由交叉绝缘设置的数据线和栅线，以及多行公共电极，每行公共电极包括矩阵排列的多个公共电极块，且每行公共电极中的多个公共电极块通过连接线相连；
其中，当所述显示屏处于显示阶段时，所述每一行公共电极通过连接该行公共电极块的连接线连接公共电极信号输入端，所述数据线连接数据信号输入端；
当所述显示屏处于触控阶段时，所述每一行公共电极用作触控驱动电极，并通过连接该行公共电极块的连接线连接触控驱动信号输入端，所述数据线用作触控感测信号线连接触控感测信号输入端。
通过本发明实施例提供的内嵌式触控显示屏，将阵列基板中的每行公共电极作为触控驱动电极，其中，每行公共电极包括多个矩阵排列的公共电极块，且通过连接线连接每行公共电极中的公共电极块，并将该连接线连接触控驱动信号输入端，并将数据线复用为触控感测信号线连接触控感测信号输入端，从而使得当连接线接收到触控驱动信号，数据线接收到触控感测信号时，该显示屏实现了触控功能，当连接线接收到公共电极信号，数据线接收到数据信号时，该显示屏实现了显示功能。因此，通过公共电极的复用功能，和数据线的复用功能，从而减少了显示屏的厚度，并增加了显示屏的透光率，又因为没有增加掩膜版，从而降低了显示屏的制造成本。
较佳地，每行公共电极包括矩阵排列的多个公共电极块，具体为：
每行公共电极包括矩阵排列的多行公共电极块；或者，
每行公共电极包括矩阵排列的一行公共电极块。
较佳地，每一所述公共电极与所述数据线和栅线在所述阵列基板上的投影均没有重叠区域。
通过每一公共电极与数据线和栅线在阵列基板上的投影均没有重叠区域，减少了公共电极与数据线之间的寄生电容，且减少了公共电极与栅线之间的寄生电容。
较佳地，所述公共电极块与所述栅线同层设置，或者所述公共电极块与所述数据线同层设置。
较佳地，所述连接线与所述公共电极块同层设置；或者，
所述连接线位于所述公共电极块的上方；或者，
所述连接线位于所述公共电极块的下方。
较佳地，所述连接线与所述栅线同层且绝缘设置。
具体地，当连接线与栅线同层设置，为了防止栅线与连接线在交叉区域造成接触的结果，需要绝缘设置连接线和栅线。
较佳地，所述阵列基板还包括与所述连接线连接的触控驱动信号通道，其中，至少一个触控驱动信号通道连接多行连接线。
较佳地，所述连接线为金属材料。
本发明实施例提供了一种用于本发明实施例提供的内嵌式触控显示屏的驱动方法，该方法包括：
当所述显示屏处于显示阶段时，发送公共电极信号给所述连接线，发送数据信号给所述数据线；
当所述显示屏处于触控阶段时，发送触控驱动信号给所述连接线，确定作为触控感测信号线的数据线，发送触控感测信号给所述触控感测信号线。
通过本发明实施例提供的显示屏的驱动方法，通过发送公共电极信号给连接线，使得每一公共电极块通过连接该公共电极块的连接线输入公共电极信号，发送数据信号给数据线，从而实现该显示屏的显示功能；通过发送触控驱动信号给连接线，使得每一公共电极块通过连接该公共电极块的连接线输入触控驱动信号，确定作为触控感测信号线的数据线，发送触控感测信号给触控感测信号线，从而实现该显示屏的触控功能。
较佳地，确定作为触控感测信号线的数据线，包括：
根据预设条件确定需要将数据线作为触控感测信号线的个数，并将相应个数的数据线作为触控感测信号线。
本发明实施例提供了一种显示装置，包括本发明实施例提供的内嵌式触控显示屏。
附图说明
图1为现有技术的一种触摸屏的检测原理示意图；
图2为本发明实施例提供的一种内嵌式触控显示屏的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种公共电极的俯视示意图；
图4为本发明实施例提供的另一种公共电极的俯视示意图；
图5为本发明实施例提供的一种栅线与连接线的连接方法的示意图；
图6为本发明实施例提供的一种内嵌式触控显示屏的驱动方法的流程示意图；
图7为本发明实施例提供的一种内嵌式触控显示屏的连接方法的结构示意图；
图8为本发明实施例提供的一种驱动信号和公共电极型号的波形示意图；
图9为本发明实施例提供的一种显示装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种内嵌式触控显示屏及其驱动方法、显示装置，用以在既能实现显示又能实现触控的情况下，减少显示屏的厚度，降低显示屏的制造成本，且提高显示屏的透光率。
需要说明的是本发明实施例的内嵌式电容式触控显示屏，可以应用在大尺寸的LCD显示屏中，也可以应用在其他显示屏中，例如可以适用于能够实现宽视角的平面内开关(IPS，In-Plane Switch)和高级超维场开关(ADS，Advanced Super Dimension Switch)型液晶显示面板，也可以适用于传统的扭曲向列(TN，Twisted Nematic)型液晶显示面板，本发明实施例不做具体限定。
下面通过附图具体说明本发明实施例提供的技术方案。
实施例一
参见图2，本发明实施例提供的一种内嵌式触控显示屏，该显示屏包括阵列基板和彩膜基板，阵列基板包括由交叉绝缘设置的数据线21和栅线22，以及多行公共电极23，每行公共电极23包括矩阵排列的多个公共电极块24，且每行公共电极中的多个公共电极块通过连接线25相连；
其中，当显示屏处于显示阶段时，每一行公共电极23通过连接该行公共电极块24的连接线25连接公共电极信号输入端，数据线21连接数据信号输入端；
当显示屏处于触控阶段时，所述每一行公共电极23用作触控驱动电极，并通过连接该行公共电极块24的连接线25连接触控驱动信号输入端，数据线21用作触控感测信号线连接触控感测信号输入端。
需要说明的是，本发明实施例中的公共电极块是以亚像素单元为单位被划分成块，每一亚像素单元中的公共电极与该亚像素单元的像素电极相对应，其中，亚像素单元是交叉绝缘设置的数据线和栅线围成的区域，每一亚像素单元中包括一薄膜晶体管(TFT)，该TFT的栅极接栅线，源极接数据线，漏极接像素电极。且本发明实施例中的每行公共电极是指每行亚像素单元中的公共电极，或者多行亚像素单元中的公共电极。参见图3所示，为本发明实施例提供的公共电极23的俯视图，其中，每行公共电极23包括矩阵排列的一行公共电极块24，或者参见图4所示，每行公共电极23包括矩阵排列的3行公共电极块24，当然也可以为2行，或者更多行等。
另外，本发明实施例中的触控驱动信号输入端为传递触控驱动信号的触控驱动信号通道，触控感测信号输入端为传递触控感测信号的触控感测信号通道。
其中，每一公共电极块24与数据线21和栅线22在阵列基板上的投影均没有重叠区域。
因为本发明实施例中的公共电极块与像素电极相对设置，所以每一公共电极块与数据线和栅线在阵列基板上的投影均没有重叠区域，从而减少了公共电极块与数据线之间的寄生电容，且减少了公共电极块与栅线之间的寄生电容。另外因为公共电极块复用为触控驱动电极，数据线又复用为触控感测信号线，所以减少了触控驱动电极与触控感测信号线之间的寄生电容，并减少了触控驱动电极传递触控驱动信号时的时延，同时没有增加额外的掩膜板。
其中，公共电极块24与栅线22同层设置，或者公共电极块24与数据线21同层设置。
其中，连接线25与公共电极块24同层设置；或者，
连接线25位于公共电极块24的上方；或者，
连接线25位于公共电极块24的下方。
公共电极块与连接线之间不用设置绝缘层，可以直接搭建，用于使得每行公共电极中的每个公共电极块被该行公共电极中的连接线相连接。
需要说明的是，由于公共电极层一般由ITO材料制成，当连接线与公共电极块不同层设置时，每行公共电极块可以通过过孔和连接线进行连接。
其中，连接线也可以与栅线22同层且绝缘设置，较佳地，连接线25为金属材料。
需要说明的是连接线与栅线的材料相同，且同层绝缘设置。其中，连接线的材料可以为铝、铜等金属材料。
其中，为了避免连接线25与栅线22同层设置时，相互接触，可以在阵列基板上的TFT的源漏金属层以跳线的方式进行连接。
例如，若栅线与连接线同层设置，且产生交叠时，可以在交叠区域断开栅线，并通过TFT的源漏金属层连接断开的栅线。或者在交叠区域断开连接线，通过TFT的源漏金属层连接断开的连接线。具体实施方式，本发明不做限定。
其中，阵列基板还包括与连接线25连接的触控驱动信号通道，且至少一个触控驱动信号通过连接多行连接线。
需要说明的是，一根触控驱动信号线可以连接一行公共电极的连接线，可以连接多行公共电极的连接线。一般地，触摸屏的精度通常在毫米级，可以根据所需的触控精度选择公共电极和数据线的密度和宽度以保证所需的触控精度，通常用于触控驱动电极的公共电极和用于触控感应电极的数据线宽度控制在5-7mm为佳。所以，可以一根触控驱动信号线连接多行连接线，使得连接该一根触控驱动信号线的第一行连接线到最后一行连接线之间的区域范围为5mm-7mm。具体地，例如用m代表连接一根触控驱动信号线的第一行连接线到最后一行连接线形成的宽度，用n代表每相邻两行连接线之间的距离，用x代表需要连接连接线的行数，则x＝m/n。
具体地，参见图5所示，在连接线25连接触控驱动信号通道时，连接线25和栅线22若在同一层设置，相互之间会存在接触，如图5中，第一行连接线25与第二行栅线22之间存在交叉区域T，因此为了防止栅线与连接线在交叉区域会造成接触的结果，在T区域处通过TFT的源漏金属层以跳线的方式连接栅线或者连接线。具体地，可以使栅线在T区域处通过TFT的源漏金属层跳线，或者可以使连接线在T区域处通过TFT的源漏金属层跳线。
需要说明的是，无论是一行连接线连接一个触控驱动信号通过，还是多行连接线连接一个触控过驱动信号通道，只要为了避免栅线和连接线接触，都可以通过在阵列基板上的TFT的源漏金属层进行跳线。
综上，通过本发明实施例提供的内嵌式触控显示屏，将阵列基板中的每行公共电极作为触控驱动电极，其中，每行公共电极包括多个矩阵排列的公共电极块，且通过连接线连接每行公共电极中的公共电极块，并将该连接线连接触控驱动信号输入端，并将数据线复用为触控感测信号线连接触控感测信号输入端，从而使得当连接线接收到触控驱动信号，数据线接收到触控感测信号时，该显示屏实现了触控功能，当连接线接收到公共电极信号，数据线接收到数据信号时，该显示屏实现了显示功能。因此，通过公共电极的复用功能，和数据线的复用功能，从而减少了显示屏的厚度，并增加了显示屏的透光率，又因为没有增加掩膜版，从而降低了显示屏的制造成本。
参见图6，本发明实施例提供的一种用于本发明实施例提供的内嵌式触控显示屏的驱动方法，该方法包括：
S601、当显示屏处于显示阶段时，发送公共电极信号给连接线，发送数据信号给所述数据线；
S602、当显示屏处于触控阶段时，发送触控驱动信号给连接线，确定作为触控感测信号线的数据线，发送触控感测信号给触控感测信号线。
其中，确定作为触控感测信号线的数据线，包括：
根据预设条件确定需要将数据线作为触控感测信号线的个数，并将相应个数的数据线作为触控感测信号线。
本发明实施例中预设条件是指需要将多少根数据线复用为感测信号线是根据显示屏的尺寸和相邻两列数据线之间距离确定。一般地，触摸屏的精度通常在毫米级，可以根据所需的触控精度选择公共电极和数据线的密度和宽度以保证所需的触控精度，通常用于触控驱动电极的公共电极和用于触控感应电极的数据线宽度控制在5-7mm为佳。例如，假设需要实现触控的尺寸为a，相邻两列数据线之间的距离为b，则需要复用的数据线的个数c＝a/b。且不复用的数据线可以作为正常的数据线接收数据信号。具体地，复用的数据线的个数中多少根数据线连接一个触控感测信号通道，是根据相邻两列数据线之间的距离以及连接该触控感测信号通道的第一列数据线到最后一列数据线之间的区域范围确定。其中，触控感测信号通道用于发送触控感测信号给数据线，连接一个触控感测信号通道的第一列数据线到最后一列数据线形成的宽度一般为5mm-7mm。具体地，假设相邻两列数据线之间的距离为b，连接一个触控感测信号通道的第一列数据线到最后一列数据线形成的宽度为d，则连接一个触控感测信号通道的数据线个数e＝d/b。
通过本发明实施例中将数据线复用为感测信号线，一般地，数据线的设置不会影响显示屏开口率，所以本发明实施例中的感测信号线也不会影响显示屏开口率。
参见图7所示，为本发明实施例提供的一种内嵌式触控显示屏的连接方式，图7中为第一行和第二行的连接线25连接一个触控驱动信号通道26，第三列和第四列的数据线21连接一个触控感测信号通道27。当然图7仅作为一个实施例进行的描述，不限于两行连接线连接一个触控驱动信号通道，或者两列数据线连接一个触控感测信号通道，具体情况可以根据实际需要进行计算。
参见图8，为本发明实施例中的触控驱动信号和公共电极信号的波形图。如图8所示，显示屏处于显示阶段时，触控驱动信号通道接收集成电路(IC)发送的公共电极信号(Vcom)，用以给连接触控驱动信号通道的公共电极提供显示电压；显示屏处于触控阶段时，触控驱动信号通道接收集成电路发送的触控驱动信号，其中触控驱动信号为方波信号，用以给连接触控驱动信号通道的公共电极提供触控驱动扫描信号。
需要说明的是，将触控显示屏显示每一帧(V-sync)的时间分成显示时间段(Display)和触控时间段(Touch)，例如触控显示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。
通过本发明实施例提供的内嵌式触控显示屏的驱动方法，通过发送公共电极信号给触控驱动信号通道，从而使得连接在触控驱动信号通道的公共电极接收该公共电极信号，发送数据信号给数据线，从而实现该显示屏的显示功能；通过发送触控驱动信号给触控驱动信号通道，从而使得连接在触控驱动信号通道的公共电极接收触控驱动信号，确定作为触控感测信号线的数据线，发送感测信号给触控感测信号线，从而实现该显示屏的触控功能。
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内嵌式触控显示屏。
参见图9，为本发明实施例提供的显示装置中的结构示意图，基于图7所示，将第三根数据线和第四根数据线作为触控感测信号线，则如图8所示，通过开关81(switch)控制数据线连接数据信号还是连接触控感测信号。当集成电路控制开关81连接数据线时，则该显示装置处于显示阶段，当集成电路控制开关81连接触控感测信号时，则该显示装置处于触控阶段。
综上所述，本发明实施例提供的内嵌式触控显示屏，将阵列基板中的每行公共电极作为触控驱动电极，其中，每行公共电极包括多个矩阵排列的公共电极块，且通过连接线连接每行公共电极中的公共电极块，并将该连接线连接触控驱动信号输入端，并将数据线复用为触控感测信号线连接触控感测信号输入端，从而使得当连接线接收到触控驱动信号，数据线接收到触控感测信号时，该显示屏实现了触控功能，当连接线接收到公共电极信号，数据线接收到数据信号时，该显示屏实现了显示功能。因此，通过公共电极的复用功能，和数据线的复用功能，从而减少了显示屏的厚度，并增加了显示屏的透光率，又因为没有增加掩膜版，从而降低了显示屏的制造成本。
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 (11)

1.一种内嵌式触控显示屏，所述显示屏包括阵列基板和彩膜基板，其特征在于，所述阵列基板包括由交叉绝缘设置的数据线和栅线，以及多行公共电极，每行公共电极包括矩阵排列的多个公共电极块，且每行公共电极中的多个公共电极块通过连接线相连；
其中，当所述显示屏处于显示阶段时，所述每一行公共电极通过连接该行公共电极块的连接线连接公共电极信号输入端，所述数据线连接数据信号输入端；
当所述显示屏处于触控阶段时，所述每一行公共电极用作触控驱动电极，并通过连接该行公共电极块的连接线连接触控驱动信号输入端，所述数据线用作触控感测信号线连接触控感测信号输入端。
2.根据权利要求1所述的触控显示屏，其特征在于，每行公共电极包括矩阵排列的多个公共电极块，具体为：
每行公共电极包括矩阵排列的多行公共电极块；或者，
每行公共电极包括矩阵排列的一行公共电极块。
3.根据权利要求1所述的触控显示屏，其特征在于，每一所述公共电极与所述数据线和栅线在所述阵列基板上的投影均没有重叠区域。
4.根据权利要求1所述的触控显示屏，其特征在于，所述公共电极块与所述栅线同层设置，或者所述公共电极块与所述数据线同层设置。
5.根据权利要求1所述的触控显示屏，其特征在于，所述连接线与所述公共电极块同层设置；或者，
所述连接线位于所述公共电极块的上方；或者，
所述连接线位于所述公共电极块的下方。
6.根据权利要求4或5任一权项所述的触控显示屏，其特征在于，所述连接线与所述栅线同层且绝缘设置。
7.根据权利要求1所述的触控显示屏，其特征在于，所述阵列基板还包括与所述连接线连接的触控驱动信号通道，其中，至少一个触控驱动信号通道连接多行连接线。
8.根据权利要求1所述的触控显示屏，其特征在于，所述连接线为金属材料。
9.一种用于权利要求1-8任一权项所述的内嵌式触控显示屏的驱动方法，其特征在于，该方法包括：
当所述显示屏处于显示阶段时，发送公共电极信号给所述连接线，发送数据信号给所述数据线；
当所述显示屏处于触控阶段时，发送触控驱动信号给所述连接线，确定作为触控感测信号线的数据线，发送触控感测信号给所述触控感测信号线。
10.根据权利要求9所述的驱动方法，其特征在于，确定作为触控感测信号线的数据线，包括：
根据预设条件确定需要将数据线作为触控感测信号线的个数，并将相应个数的数据线作为触控感测信号线。
11.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求1-8任一权项所述的内嵌式触控显示屏。
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