CN101320185A - 触控式液晶显示阵列基板及液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

一种触控式液晶显示阵列基板，其包括：多条扫描线，多条数据线，与所述多条扫描线垂直交叉排列并限定像素区域，像素电极，形成于所述像素区域内，储存电容电极，与所述像素电极构成第一存储电容，第一开关元件，所述数据线通过所述第一开关元件向所述像素电极输入数据信号，所述阵列基板还包括：信号检测线，触控电极，形成于所述像素区域内，与所述存储电容电极线构成第二存储电容，第二开关元件，所述信号检测线通过所述第二开关元件向所述触控电极输入或输出电压信号，转化器，用于控制信号检测线上的电压信号的输入或者输出。由此，本发明的触控式液晶显示装置具有重量轻，厚度小，成本低，且显示亮度高的优点。

Description

触控式液晶显示阵列基板及液晶显示装置
技术领域
本发明涉及液晶显示阵列基板以及液晶显示装置，具体地，涉及一种触控式液晶显示面板及其显示装置。
背景技术
随着技术的日益发展，移动电话、个人数字助理(PDA)、笔记本电脑等数字化工具无不朝着便利、多功能且美观的方向发展，其中显示屏幕是这些设备中不可或缺的人机沟通界面，目前，主流的显示屏幕采用液晶显示装置。
近年来，随着信息技术、无线移动通讯和信息家电的快速发展与应用，为了达到更便利、更轻巧以及更人性化的目的，许多信息产品已由传统的键盘或鼠标等装置输入，转为使用触控式面板(Touch Panel)作为输入装置，其中触控式液晶显示装置更成为主流产品。
触控式液晶显示器是通过检测是否有外力施加于液晶显示器及精确检测外力施加于液晶显示器的位置信号(下称坐标)，从而来控制液晶显示器的显示。
目前触控面板可以采用许多不同的触控技术实现，例如电容式、电阻式、音波式及红外线式(光学式)等四种。一般现在公共场合经常使用的触控式液晶显示器是在液晶显示面板的表面额外配置一触控面板，但是这样会增加显示器的总体厚度与重量，无法达到薄型化的需求，此外，增加了一片触控面板将会减少液晶显示器背光的穿透率，因而造成亮度的降低。再者，在显示面板上增加触控面板也同时会因为增加了零件而增加成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种重量轻，厚度小，成本低，显示亮度高的触控式液晶显示阵列基板以及液晶显示装置。
为实现上述发明目的，本发明提供了一种触控式液晶显示阵列基板，包括：
多条扫描线，多条数据线，与所述多条扫描线垂直交叉排列并限定像素区域，像素电极，形成于所述像素区域内，储存电容电极，与所述像素电极构成第一存储电容，第一开关元件，所述数据线通过所述第一开关元件向所述像素电极输入数据信号，所述阵列基板还包括：信号检测线，触控电极，形成于所述像素区域内，与所述存储电容电极线构成第二存储电容，第二开关元件，所述信号检测线通过所述第二开关元件向所述触控电极输入或输出电压信号，转化器，用于控制信号检测线上的电压信号的输入或者输出。
再者，本发明提供了一种触控式液晶显示装置，包括一阵列基板、一彩色滤光片基板以及外围电路，其中所述阵列基板包括：多条扫描线，多条数据线，与所述多条扫描线垂直交叉排列并限定像素区域，像素电极，形成于所述像素区域内，储存电容电极，与所述像素电极构成第一存储电容，第一开关元件，所述数据线通过所述第一开关元件向所述像素电极输入数据信号，所述阵列基板还包括：信号检测线，触控电极，形成于所述像素区域内，与所述存储电容电极线构成第二存储电容，第二开关元件，所述信号检测线通过所述第二开关元件向所述触控电极输入或输出电压信号。所述彩色滤光片基板包括一对置电极，所述外围电路还包括一转化器，用于控制信号检测线上的电压信号的输入或输出。
根据本发明，触控输入的功能被集合到显示阵列基板中来实现，不需要单独的触控面板，因而降低了装置的重量和厚度，减小了成本，并且可以实现高显示亮度。
附图说明
读者在参照附图阅读了本发明的具体实施例以后，将会清楚地了解本发明的各个方面及其优点。附图中相同的标号表示相同的部件。
其中，
图1为本发明第一实施例的像素结构示意图。
图2a为本发明的液晶显示阵列基板中第一薄膜晶体管TFT1的局部放大图。
图2b为本发明的液晶显示阵列基板中第二薄膜晶体管TFT2的局部放大图。
图2c为本发明的液晶显示阵列基板中第三薄膜晶体管TFT3的局部放大图。
图3为沿图1中的I-I方向的剖视图。
图4为图1所示的结构的电路示意图。
图5示出了显示区域外的检测器的工作步骤。
图6为本发明第二实施例的像素结构示意图。
图7a为本发明第二实施例的液晶显示阵列基板中第一开关元件的局部放大图。
图7b为本发明第二实施例的液晶显示阵列基板中第二开关元件的局部放大图。
图8为沿图6中的II-II方向的剖视图。
图9为外围的信号控制电路。
具体实施方式
下面结合附图，详细描述按照本发明的具体实施方式。
图1示出了本发明第一实施方式的像素结构示意图。为清楚起见，图中省略了彩色滤光片基板。图1中31为扫描线，32为数据线，33为存储电容电极线，331为存储电容电极线33的延伸部。扫描线31与数据线32垂直交叉排列限定出像素区域，像素电极341形成于该像素区域，像素电极341与存储电容电极线33形成第一存储电容Cst，同时像素电极341与位于彩色滤光片基板上的对置电极(请参照图3)形成一液晶电容C1c。在扫描线31与数据线32的交叉位置设置有第一薄膜晶体管TFT1。
图2a为第一薄膜晶体管TFT1的局部放大图，如图2a所示，第一薄膜晶体管TFT1包括，栅极、源极321、漏极322及半导体层351，其中栅极电性连接扫描线31(图中所示栅极为扫描线31的一部分)，源极321电性连接数据线32，漏极322通过通孔361电性连接像素电极341。
本发明中，在与扫描线31平行的位置还设有参考电压输入线37，与数据线32平行的位置设有信号检测线38，在像素区域内还设有触控电极342，触控电极342与存储电容电极线33构成第二存储电容Ct，优先的，为了增加存储电容容量，在存储电容电极线33上还设置有一延伸部331，该延伸部设置在触控电极342下方。当然也可以在存储电容电极线33与触控电极342之间设置一辅助金属层，该辅助金属层与触控电极通过通孔电性连接。在参考电压输入线37上方扫描线上设有第二薄膜晶体管TFT2，在信号检测线38与扫描线31交叉的位置设有第三薄膜晶体管TFT3。
图2b为第二薄膜晶体管TFT2的局部放大图。如图所示，第二薄膜晶体管TFT2包括栅极、源极371、漏极372及半导体层352，其中栅极电性连接扫描线31(图中所示栅极为扫描线31的一部分)，源极371通过通孔363与连接电极343电性相连，同时参考电压输入线37亦通过通孔364与连接电极343电性相连，因此源极371借助于连接电极343可以与参考电压输入线37电性连接，漏极372通过通孔362电性连接触控电极342。
图2c为第三薄膜晶体管TFT3的局部放大图。如图所示，第三薄膜晶体管TFT3包括栅极、源极381、漏极382及半导体层353，其中栅极电性连接扫描线31(图中所示栅极为扫描线31的一部分)，漏极381电性连接信号检测线38，源极382通过通孔365与触控电极342电性连接。
图3为沿图1的I-I方向的剖视图，如图所示，400为阵列基板结构示意图，阵列基板400包括有玻璃基板401，其上形成有扫描线31、参考电压输入线37及存储电容电极线延伸部331，栅极绝缘层402覆盖在扫描线31、参考电压输入线37及存储电容电极线延伸部331上方，在栅极绝缘层402上方在与扫描线31相对应(正上方)的位置设有半导体层352、353，在半导体层352上方设有第二薄膜晶体管TFT2的源极371、漏极372，在半导体层353上方设有第三薄膜晶体管TFT3的源极382、漏极381，与第二薄膜晶体管TFT2及第三薄膜晶体管TFT3的源极、漏极同一层还设有数据线32及信号检测线38，在第二薄膜晶体管TFT2及第三薄膜晶体管TFT3的源极、漏极、数据线32以及信号检测线38上方覆盖有钝化层403，触控电极342、连接电极343及像素电极341形成在钝化层上方，且触控电极342通过通孔362、365分别与第二薄膜晶体管TFT2的漏极372及第三薄膜晶体管TFT3的源极382电性连接，连接电极343通过通孔363、364分别电性连接第二薄膜晶体管TFT2的源极371及参考电压输入线37，因此源极371与参考电压输入线37可以借助于连接电极343电性相连。配向层404覆盖在所有层的上方。
本实施例中，参考电压输入线37可以与扫描线在同一制程中形成，且使用相同的材料；信号检测线38可以与数据线在同一制程中形成，且使用相同的材料；同时触控电极342、连接电极343可以与像素电极在同一制程中形成，并且使用相同的材料，例如透明导电材料ITO。因此，形成本实施所述结构不会增加任何工序。
410为彩色滤光片基板，彩色滤光片基板410包括有玻璃基板411，在玻璃基板上依次形成有黑色矩阵418，彩色滤色层412，保护层413，对置电极414及间隔物(Spacer)417，其中彩色滤色层412位于与像素电极341相对应的区域，黑色矩阵418遮盖像素区域以外的区域，因此与触控电极相对应的区域亦有黑色矩阵418所遮盖，配向层415覆盖在所有层的上方。
在阵列基板400与彩色滤光片基板410之间通过间隔物保持一定的间距，液晶层416设置于阵列基板与彩色滤光片基板410之间。
如图3所示，存储电容电极线的延伸部331与触控电极342之间隔着栅极绝缘层402与钝化层403，构成第二存储电容Ct；对置电极414与触控电极342之间隔着液晶层416，配向层404、415，构成参考电容Cref；同时，第二薄膜晶体管TFT2的栅极与漏极之间隔着栅极绝缘层402，构成寄生电容Cgd。
图4为图1所示的单个像素结构的电路示意图，如图所示，第一薄膜晶体管TFT1的漏极电性连接像素电极341，像素电极341分别与存储电容电极线33及对置电极414形成第一存储电容Cst和液晶电容Clc；第二薄膜晶体管TFT2的漏极电性连接触控电极342，触控电极342分别与存储电容电极线延伸部331及对置电极形成第二存储电容Ct和参考电容Cref，这里存储电容电极线33(存储电容电极线延伸部331)以及对置电极414上输入的均为公共电压信号Vcom。为便于说明，此处将位于该像素上方的扫描线标示为G1，将位于该像素下方的扫描线标示为G2。
当本发明的液晶显示装置正常工作的时候，在第n帧时扫描线G1、G2被依次扫描，当扫描到扫描线G2时，扫描线处于高电平状态，第一薄膜晶体管TFT1、第二薄膜晶体管TFT2被打开，数据线32经第一薄膜晶体管TFT1将数据信号传输到像素电极上，并对第一存储电容Cst及液晶电容Clc进行充电；参考电压输入线37则经第二薄膜晶体管TFT2将参考电压Vref输入到触控电极342上，并对第二存储电容Ct及参考电容Cref进行充电。当扫描线G2完成扫描处于低电平状态后，第一薄膜晶体管TFT1、第二薄膜晶体管TFT2被关闭，此时，依靠第一存储电容Cst来维持像素电极上的电压，同时依靠第二存储电容Ct来保持触控电极342上的电压。在第n+1帧时，当扫描线G1被扫描处于高电平状态时，第三薄膜晶体管TFT3被打开，触控电极上保持的电压经由第三薄膜晶体管TFT3传输到信号检测线38，而后设置在显示面板外围的检测器(图中未示意)检测该电压信号(或者是经过放大后的电压信号)，经信号检测线38上传输的电压(该电压最后用于检测，因此此处定义为检测电压)即为触控电极上保持的电压，此处记为Vout。
由于第二薄膜晶体管漏极与栅极之间的寄生电容的影响，因此当第二薄膜晶体管TFT2被关闭后，通过第二存储电容Ct保持在触控电极上的电压Vout相对于输入的参考电压Vref会有所下降，一般的保持在触控电极上的电压Vout与从参考电压输入线37上输入的电压Vref的关系可表示为：
Vout＝Vref-ΔVgh·cgs/(cref+ct+cgd)     (1)
其中ΔVgh为施加于扫描线上的高电平与低电平之间电压差的绝对值，一般的，此处的高电平电压与低电平电压均是预先设定的值，因此它们之间的电压差的绝对值ΔVgh是一固定的值；
cgd表示第二薄膜晶体管TFT2的栅极与漏极之间的寄生电容Cgd的电容值，该寄生电容所对应的介电层(栅极绝缘层)的介电常数ε、两个电极之间的相对的面积s以及距离d都是固定不变的，同时此处第二薄膜晶体管的栅极电压与漏极电压亦是固定的，因此该电容的电容值亦是一固定值；
ct为存储电容电极线的延伸部331与触控电极342之间的第二储存电容Ct的电容值，该第二存储电容Ct所对应的介电层(栅极绝缘层与钝化层)的介电常数ε、两个电极之间的相对的面积s以及距离d都是固定不变的，同时此处触控电极与存储电容电极线的延伸部331上的电压在正常情况下(即后面所提到的无外力施加与液晶面板的状态)亦是固定的，因此该电容的电容值在正常状态下是一固定值；
cref表示触控电极342与对置电极414之间的参考电容Cref的电容值，其介电层为配向层404、415与液晶层416，此处触控电极与对置电极的延伸部331上的电压在正常情况下(即后面所提到的无外力施加与液晶面板的状态)是固定的，因此该电容的电容值在正常状态下是一固定值；
在正常情况下，没有外部压力施加于彩色滤光片基板，因此彩色滤光片与阵列基板之间的距离在间隔物417的作用下保持不变，因此寄生电容Cgd的电容值cgd，参考电容Cref的电容值cref以及第二存储电容Ct的电容值ct均为固定值，从表达式(1)中可以看出，当各个值都固定不变时，信号检测线38上输出的检测电压Vout(即触控电极上保持的电压)也是固定不变的值，因此设置在外围的检测器(图中未示意)检测到的也是一个正常的值Vout(或者是经过放大后的电压信号)。
当外部压力施加于彩色滤光片基板，施力部位的彩色滤光片基板与阵列基板之间的距离变小时，参考电容Cref的值变大，参照表达式(1)，当参考电容的值cref变大的时候，触控电极上保持的电压将变大，此处将该电压表示为Vout’，因此当扫描线G1被扫描，第三薄膜晶体管TFT3被打开时，触控电极342上保持的电压Vout’经第三薄膜晶体管TFT3传输到信号检测线38上，设置在外围的检测器检测到一非正常的电压信号Vout’(或者是经过放大后的电压信号)。
由于扫描线是依次被扫描的，且扫描线G1打开时，检测器才能够通过信号检测线38检测输出信号，因此当检测到非正常的电压信号时，即可确定外力施加于彩色滤光片基板的坐标位置(以该扫描线所在的行为横坐标，以信号检测线所在的列为纵坐标)。
图5示出了显示区域外的检测器的工作步骤。具体地，在屏幕触摸(外力施加)进行(步骤601)之后，读出信号检测线上的检测电压信号(步骤602)，然后对检测电压信号进行信号放大(步骤603)，接着进行模数转换(步骤604)和噪声消除(步骤605)，最后确定触摸所发生位置的X和Y轴坐标(步骤606)。
从本实施例中可以看出，本发明中，通过改变阵列基板与彩色滤光片基板之间的间距来改变参考电容Cref，对应的保持在触控电极上的电压(亦即后续的检测电压)亦会改变，从而可以通过检测检测电压是否改变来确定是否有外力施加于液晶面板，同时也可以精确的确定该外力施加的位置坐标。
本发明的技术人员可以理解，在外力施加时可以通过增大参考电容Cref的变化量来增加本实施例中触控式液晶显示器的外力侦测敏感度，因此本实施例中，优选的，可以减小触控电极342与对置电极414之间的间距，如可以在彩色滤光片上与触控电极相对应的位置设置凸起，对置电极形成在该凸起上，从而使得对置电极与触控电极之间的间距减小，亦可在阵列基板上触控电极下方设置凸起等方式使得对置电极与触控电极之间的间距减小，当然亦可通过其他方式来实现，只需保证对置电极与触控电极之间的间距小于像素电极与对置电极之间的间距即可。
本领域的技术人员可以理解，本实施例所述的参考电压输入线37及信号检测线38的位置的摆放关系只是示意性的，其中参考电压输入线37可以与数据线平行设置，而信号检测线38可以与扫描线平行设置；或者参考电压输入线与信号检测线均可以与数据线或者扫描线平行设置。
同时，本实施中，外力侦测点(即对应设有参考电压输入线37，信号检测线38以及触控电极的像素)的数量可以按照需要设置，可以整个屏幕都设置，也可以在部分像素、部分像素行或部分像素列中设置。但是为了保证整个屏幕显示质量，优选的，每个像素的开口率保持一致，即有的像素区域由于设置了触控电极需要用黑色矩阵进行遮盖，从而使得开口率下降，在其他的像素内，即使不设置控制电极的，也需要用黑色矩阵遮盖相同的面积，以保证设置了触控电极的像素与未设置触控电极的像素的开口率保持一致。
在上述实施例中，由于同时需要设置参考电压输入线37及信号检测线38，虽然可以实现触控式液晶显示器的功能，但是也使得像素的开口率大大降低，同时，为实现上述功能，由于需要增加第二薄膜晶体管TFT2、第三薄膜晶体管TFT3，从图1中可以看到，在一条扫描线上一个像素区域所对应的区域需要设置三个薄膜晶体管，这就使得整条扫描线的负载很大，会引起信号延迟。
下面参照图6至图9来说明本发明的第二实施方式。
如图6所示，为本发明第二实施方式的像素结构示意图，为清楚地表示该像素结构，图中省略了彩色滤光片基板。如图所示，31为扫描线，32为数据线，33为存储电容电极线，331为存储电容电极线33的延伸部。扫描线31与数据线32垂直交叉排列限定了一像素区域，像素电极341形成于该像素区域，像素电极341与存储电容电极线33形成第一存储电容Cst。在扫描线31与数据线32的交叉位置设置有第一开关元件，所述第一开关元件例如薄膜晶体管TFT4，如图7a所示为薄膜晶体管TFT4的局部放大图，其结构与实施例一所示的第一薄膜晶体管TFT1的结构相同，如图所示，薄膜晶体管TFT4包括：栅极、源极321、漏极322及半导体层351，其栅极电性连接扫描线31(图中所示栅极为扫描线31的一部分)，源极321电性连接数据线32，漏极322通过通孔361电性连接像素电极341。
本发明中，在像素区域内与数据线32平行的位置还设有信号检测线39以及一触控电极342，其与存储电容电极线33构成第二存储电容Ct，优先的，为了增加存储电容容量，在存储电容电极线33上还设置有一延伸部331，该延伸部设置在触控电极下方。当然也可以在存储电容电极线与触控电极之间设置一辅助金属层，该辅助金属层与触控电极通过通孔电性连接。在信号检测线39与扫描线31交叉的位置设有第二开关元件，所述第二开关元件例如薄膜晶体管TFT5，如图7b所示为薄膜晶体管TFT5的局部放大图，如图所示，薄膜晶体管TFT5包括，栅极、源极391、漏极392及半导体层354，其栅极电性连接扫描线31(图中所示栅极为扫描线31的一部分)，源极391电性连接信号检测线39，漏极392通过通孔366与触控电极342电性连接。
图8为图6沿II-II方向的剖视图，如图所示，500为阵列基板，阵列基板500包括有玻璃基板401，其上形成有扫描线31及存储电容电极线延伸部331，栅极绝缘层402覆盖在扫描线31及存储电容电极线延伸部331上方，在栅极绝缘层402上方与扫描线31相对应(正上方)的位置设有半导体层354，在半导体层354上方设有薄膜晶体管TFT5的源极391、漏极392，与薄膜晶体管TFT5的源极及漏极同一层还设有数据线32及信号检测线39，在薄膜晶体管TFT5的源极、漏极、数据线32及信号检测线39上方覆盖有钝化层403，像素电极(图中未示意)、触控电极342形成在钝化层上方，且触控电极342通过通孔366与薄膜晶体管TFT5的漏极392电性连接。配向层404覆盖在所有层的上方，本实施例中，信号检测线39可以与数据线在同一制程中形成，且使用相同的材料；同时触控电极342可以与像素电极在同一制程中形成，并且使用相同的材料，例如透明导电材料ITO。因此，形成本实施所述结构不会增加任何工序。
510为彩色滤光片基板，彩色滤光片基板410包括有玻璃基板411，在玻璃基板上依次形成有黑色矩阵412，保护层413，对置电极414及间隔物(Spacer)417(其中滤色层位于与像素电极341对应的区域，因此图3未示意)，配向层415覆盖在所有层的上方。
阵列基板500与彩色滤光片基板510之间通过间隔物保持一定的间距，液晶层416设置于阵列基板500与彩色滤光片基板510之间。
如图8所示，存储电容电极线的延伸部331与触控电极342之间隔着栅极绝缘层402与钝化层403，构成第二存储电容Ct；对置电极414与触控电极342之间隔着液晶层416、配向层404、415，构成参考电容Cref；同时，薄膜晶体管TFT5的栅极与漏极之间隔着栅极绝缘层402，构成一寄生电容Cgd。
与实施例一相比，本实施例不设置参考电压输入线，而只设置信号检测线39，现结合图9、图6及图8对本发明的工作原理进行说明。图9为外围的信号控制电路，外部引脚51设置于液晶显示面板50的外围，其电性连接信号检测线39(如图6中所示)，需要说明的是，外部引脚51的数量与信号检测线39的数量是对应的，图中只是简易示意。转换器52连接至外部引脚51，其用于控制信号检测线39上的信号的输入或输出，转换器的工作原理为本领域技术人员公知的，譬如可以使用两个晶体管，分别用于控制信号的输入与输出，其中控制信号输入的晶体管被打开时，控制信号输出的晶体管被关闭，同理，控制信号输出的晶体管被打开时，控制信号输入的晶体管被关闭，当然转换器还可以使用其他的电器元件及工作原理来实现，此处不再累赘，具体地，本实施例中，转换器的工作方式如下：在第n帧的时候，此时转换器52选择输入参考电压Vref，则外部驱动电路可以将参考电压Vref信号通过外部引脚51输入至信号检测线39，结合图6，当第n帧期间某一扫描线31被扫描处于高电平状态时，则该扫描线上的薄膜晶体管TFT5被打开，因此信号检测线39上的参考电压Vref信号可以通过薄膜晶体管TFT5传输到其所对应的触控电极上，并对第二储存电容Ct及参考电容Cref充电，借助于第二存储电容Ct及参考电容Cref，可以在该扫描线处于低电平状态时(即薄膜晶体管TFT5关闭)时保持触控电极342上的电压。
在第n+1帧的时候，此时转换器52选择检测电压，因此当第n+1帧期间某一扫描线31被扫描处于高电平状态时，则该扫描线上的薄膜晶体管TFT5被打开，因此该薄膜晶体管TFT5所对应的触控电极414上所保持的电压信号可以通过薄膜晶体管TFT5传输到信号检测线39，并经由外部引脚51、转换器52传输到检测器(检测器的工作原理及结构为本领域公知的技术，且不是本发明的重点，因此在此不作太多说明)上，检测器检测该输出的检测电压，该检测电压即为触控电极上保持的电压，此处记为Vout。
由于薄膜晶体管TFT5的漏极与栅极之间的寄生电容Cgd2的影响，因此当薄膜晶体管TFT5被关闭后，通过第二存储电容Ct保持在触控电极上的电压Vout会有所下降，一般的保持在触控电极上的电压Vout与从信号检测线39上输入的电压Vref的关系可表示为：
Vout＝Vref-ΔVgh·cgd/(cref+ct+cgd)(2)
其中ΔVgh为施加于扫描线上的高电平与低电平之间电压差的绝对值，一般的，此处的高电平电压与低电平电压均是预先设定的值，因此它们之间的电压差的绝对值ΔVgh亦是一固定的值；
cgd2表示薄膜晶体管TFT5的栅极与漏极之间的寄生电容Cgd2的电容值，该寄生电容所对应的介电层(栅极绝缘层)的介电常数ε、两个电极之间的相对的面积s以及距离d都是固定不变的，同时此处薄膜晶体管的TFT5栅极电压与漏极电压亦是固定的，因此该电容的电容值亦是一固定值；
ct为存储电容电极线的延伸部331与触控电极342之间的第二储存电容Ct的电容值，该第二存储电容Ct所对应的介电层(栅极绝缘层与钝化层)的介电常数ε、两个电极之间的相对的面积s以及距离d都是固定不变的，同时此处触控电极与存储电容电极线的延伸部331上的电压在正常情况下(即后面所提到的无外力施加与液晶面板的状态)亦是固定的，因此该电容的电容值在正常状态下是一固定值；
cref表示触控电极342与对置电极414之间的参考电容Cref的电容值，其介电层为配向层404、415与液晶层416，此处触控电极与对置电极的延伸部331上的电压在正常情况下(即后面所提到的无外力施加与液晶面板的状态)是固定的；
在正常情况下，没有外部压力施加于彩色滤光片基板，因此彩色滤光片与阵列基板之间的距离在间隔物417的作用下保持不变，因此寄生电容Cgd2的电容值cgd2，参考电容Cref的电容值cref以及第二存储电容Ct的电容值ct均为固定值，从表达式(2)中可以看出，当各个值都固定不变时，信号检测线39上输出的电压Vout(即触控电极上保持的电压)也是固定不变的值，因此设置在外围的检测器(图中未示意)检测到的也是一个正常的值Vout(或者是经过放大后的电压信号)。
当外部压力施加于彩色滤光片基板，施力部位的彩色滤光片基板与阵列基板之间的距离变小时，参考电容Cref的值变大，参照表达式(1)，当参考电容的值cref变大的时候，触控电极上保持的电压将变大，此处将该电压表示为Vout’，因此当第n+1帧时扫描线被扫描，薄膜晶体管TFT5被打开时，触控电极342上保持的电压Vout’经薄膜晶体管TFT5传输到信号检测线39上，设置在外围的检测器检测到一非正常的电压信号Vout’(或者是经过放大后的电压信号)。
本实施例中，转换器也可以设置成多个帧输入参考电压，一个帧输出检测电压(如在第n帧以及第n+1帧的时间内输入参考电压，在第n+2帧的时间内输出检测电压)，这样可以保证有足够的时间将第二存储电容的电容充满。另外由于每一帧的时间间隔非常短，一般在外力施加于本实施例中的触控式液晶显示器的时间里会经历多个帧，因此可以在这些帧里面至少可以完成一个参考电压输入以及检测电压输出的过程，足以保证确定检测器上检测到电压信号的变化。
此处检测的步骤与实施例1类似，此处不再重述。
由于扫描线是依次被扫描的，且只有薄膜晶体管TFT5打开时，检测器才能够通过信号检测线39检测输出信号，因此当检测到非正常的电压信号时，即可确定外力施加于彩色滤光片基板的坐标位置(以薄膜晶体管TFT5所在的扫描线所在的行为横坐标，以信号检测线所在的列为纵坐标)。
从本实施例中可以看出，本发明中，通过改变阵列基板与彩色滤光片基板之间的间距来改变参考电容Cref，对应的保持在触控电极上的电压(亦即后续的检测电压)亦会改变，从而可以通过检测检测电压是否改变来确定是否有外力施加于液晶面板，同时也可以精确的确定该外力施加的位置坐标。
本发明的技术人员可以理解，在外力施加时可以通过增大参考电容Cref的变化量来增加本实施例中触控式液晶显示器的外力侦测敏感度，因此本实施例中，优选的，可以减小触控电极342与对置电极414之间的间距，如可以在彩色滤光片上与触控电极相对应的位置设置凸起，对置电极形成在该凸起上，从而使得对置电极与触控电极之间的间距减小，亦可在阵列基板上触控电极下方设置凸起等方式使得对置电极与触控电极之间的间距减小，当然亦可通过其他方式来实现，只需保证对置电极与触控电极之间的间距小于像素电极与对置电极之间的间距即可。
依照本实施例，由于无需设置额外的参考电压输入线，因此可以显著增大开口率，同时由于可以减少薄膜晶体管的设置，可以显著降低扫描线上的负载。
本领域的技术人员可以理解，本实施例所述的信号检测线39的位置摆放只是示意性的，其中信号检测线39也可以与扫描线平行设置。同时，转换器的设置也只是示意性的，转换器及检测器可以集成设置于阵列基板上，也可以设置于阵列基板外围的印刷电路板等等。
同时，本实施中，外力侦测点(即对应有信号检测线39以及触控电极的像素)的数量可以按照需要设置，可以整个屏幕都设置，也可以在部分像素中设置。但是为了保证整个屏幕显示质量，优选的，每个像素的开口率保持一致，即有的像素区域由于设置了触控电极需要用黑色矩阵进行遮盖，从而使得开口率下降，在其他的像素内，即使不设置控制电极的，也需要用黑色矩阵遮盖相同的面积，以保证设置了触控电极的像素与未设置出控电极的像素的开口率保持一致。

Claims (14)

1.一种触控式液晶显示阵列基板，包括：
多条扫描线，
多条数据线，与所述多条扫描线垂直交叉排列并限定像素区域，
像素电极，形成于所述像素区域内，
储存电容电极，与所述像素电极构成第一存储电容，
第一开关元件，所述数据线通过所述第一开关元件向所述像素电极输入数据信号，
所述阵列基板还包括：
信号检测线，
触控电极，形成于所述像素区域内，与所述存储电容电极线构成第二存储电容，
第二开关元件，所述信号检测线通过所述第二开关元件向所述触控电极输入或输出电压信号，
转化器，用于控制信号检测线上的电压信号的输入或者输出。
2.如权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，
所述第一开关元件为薄膜晶体管，其栅极电性连接扫描线，源极电性连接数据线，漏极电性连接像素电极；
所述第二开关元件为薄膜晶体管，其栅极电性连接扫描线，源极电性连接信号检测线，漏极电性连接触控电极。
3.如权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，所述存储电容电极线还包括一延伸部，所述触控电极与所述存储电容电极线延伸部构成第二存储电容。
4.如权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，所述触控电极与所述像素电极的材料均为透明导电材料。
5.如权利要求2所述的阵列基板，其特征在于，所述信号检测线与所述数据线平行设置。
6.一种触控式液晶显示装置，包括一阵列基板、一彩色滤光片基板以及外围电路，
其中所述阵列基板包括：
多条扫描线，
多条数据线，与所述多条扫描线垂直交叉排列并限定像素区域，
像素电极，形成于所述像素区域内，
储存电容电极，与所述像素电极构成第一存储电容，
第一开关元件，所述数据线通过所述第一开关元件向所述像素电极输入数据信号，
所述阵列基板还包括：
信号检测线，
触控电极，形成于所述像素区域内，与所述存储电容电极线构成第二存储电容，
第二开关元件，所述信号检测线通过所述第二开关元件向所述触控电极输入或输出电压信号。
所述彩色滤光片基板包括一对置电极，
所述外围电路还包括一转化器，用于控制信号检测线上的电压信号的输入或输出。
7.如权利要求6所述的显示装置，其特征在于，
所述第一开关元件为薄膜晶体管，其栅极电性连接扫描线，源极电性连接数据线，漏极电性连接像素电极；
所述第二开关元件为薄膜晶体管，其栅极电性连接扫描线，源极电性连接信号检测线，漏极电性连接触控电极。
8.如权利要求6所述的显示装置，其特征在于，所述存储电容电极线还包括一延伸部，所述触控电极与所述存储电容电极线延伸部构成第二存储电容。
9.如权利要求6所述的显示装置，其特征在于，所述触控电极与所述像素电极的材料均为透明导电材料。
10.如权利要求6所述的阵列基板，其特征在于，所述信号检测线与所述数据线平行设置。
11.如权利要求6所述的显示装置，其特征在于，所述触控电极与对置电极之间的间距比像素电极与对置电极之间的间距小。
12.如权利要求6所述的显示装置，其特征在于，所述外围电路包括一检测器，用于检测所述检测电压。
13.如权利要求6所述的显示装置，其特征在于，所述彩色滤光片基板上包括一黑色矩阵，所述黑色矩阵遮盖所述触控电极所在区域。
14.如权利要求13所述的显示装置，其特征在于，所述每个像素区域均需遮盖与所述触控电极所在区域面积相同的区域。
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