CN102841716A - 一种电容式内嵌触摸屏及显示装置 - Google Patents

一种电容式内嵌触摸屏及显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电容式内嵌触摸屏及显示装置，在彩膜基板上设置至少一条触控感应电极，在TFT阵列基板上设置至少一条触控驱动电极，触控驱动电极与TFT阵列基板中的栅线电性连接，其中，每条触控驱动电极由同行设置的位于相邻列像素单元之间的触控驱动子电极组成。由于使用与触控驱动电极连接的栅线对其输入显示信号作为触控的驱动信号，实现触控功能，避免了增加用于触控驱动的IC，节省了制作成本。

Description

一种电容式内嵌触摸屏及显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种电容式内嵌触摸屏及显示装置。
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，现有的电容式内嵌（in cell）触摸屏是在现有的TFT（Thin FilmTransistor，薄膜场效应晶体管）阵列基板上直接另外增加触控扫描线和触控感应线实现的，即在TFT阵列基板的表面制作两层相互异面相交的条状ITO电极，这两层ITO（Indium Tin Oxides，铟锡金属氧化物）电极分别作为触摸屏的触控驱动线和触控感应线，在两条ITO电极的异面相交处形成感应电容。其工作过程为：在对作为触控驱动线的ITO电极加载触控驱动信号时，检测触控感应线通过感应电容耦合出的电压信号，在此过程中，有人体接触触摸屏时，人体电场就会作用在感应电容上，使感应电容的电容值发生变化，进而改变触控感应线耦合出的电压信号，根据电压信号的变化，就可以确定触点位置。
上述电容式内嵌触摸屏的结构设计，需要同时利用两个驱动芯片（IC）分别实现触控驱动和显示驱动，成本较高。
发明内容
本发明实施例提供了一种电容式内嵌触摸屏及显示装置，用以实现成本较低的电容式内嵌触摸屏。
本发明实施例提供的一种电容式内嵌触摸屏，包括：彩膜基板，薄膜晶体管TFT阵列基板，以及位于所述彩膜基板和所述TFT阵列基板之间的液晶层，在所述TFT阵列基板上设有成矩阵排列的多个像素单元，还包括：
位于所述TFT阵列基板面向所述液晶层一面的至少一条触控驱动电极，以及位于所述彩膜基板面向所述液晶层一面的至少一条触控感应电极；其中，
所述触控感应电极沿像素单元的列方向布线；所述触控驱动电极沿像素单元的行方向布线，且与所述TFT阵列基板中的至少一条栅线电性相连；
每条所述触控驱动电极包括多个同行设置的触控驱动子电极，所述触控驱动子电极位于相邻列像素单元之间。
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电容式内嵌触摸屏。
本发明实施例的有益效果包括：
本发明实施例提供的一种电容式内嵌触摸屏及显示装置，在彩膜基板上设置至少一条触控感应电极，在TFT阵列基板上设置至少一条触控驱动电极，触控驱动电极与TFT阵列基板中的栅线电性连接，其中，每条触控驱动电极由同行设置的位于相邻列像素单元之间的触控驱动子电极组成。由于使用与触控驱动电极连接的栅线对其输入显示信号作为触控的驱动信号，实现触控功能，避免了增加用于触控驱动的IC，节省了制作成本。
附图说明
图1为本发明实施例提供的电容式内嵌触摸屏的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的触摸屏的TFT阵列基板的结构示意图；
图3a-图3c为本发明实施例提供的触摸屏的彩膜基板的结构示意图；
图4a-图4b为本发明实施例提供的触摸屏彩膜基板和TFT阵列基板对盒后的结构示意图；
图5a-图5c为本发明实施例提供的触摸屏的投射电场线示意图；
图6为本发明实施例提供的触控感应线的连接关系示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明实施例提供的电容式内嵌触摸屏及显示装置的具体实施方式进行详细地说明。
附图中各层薄膜厚度和形状不反映TFT阵列基板或彩膜基板的真实比例，目的只是示意说明本发明内容。
本发明实施例提供的一种电容式内嵌触摸屏，如图1所示，具体包括：彩膜基板1，TFT阵列基板2，以及位于彩膜基板1和TFT阵列基板2之间的液晶层3，在TFT阵列基板2上设有成矩阵排列的多个像素单元4，还包括：
位于TFT阵列基板2面向液晶层3一面的至少一条触控驱动电极5，以及位于彩膜基板1面向液晶层3一面的至少一条触控感应电极6；其中，
触控感应电极6沿像素单元4的列方向布线；图2所示为TFT阵列基板俯视图，从图2中可以看出，一个像素单元4由RGB三个亚像素单元组成，触控驱动电极5沿像素单元4的行方向布线，且与TFT阵列基板2中的至少一条栅线7电性相连；
每条触控驱动电极5包括多个同行设置的触控驱动子电极51，该触控驱动子电极51位于相邻列像素单元4之间。
本发明实施例提供的上述电容式内嵌触摸屏，使用与触控驱动电极连接的栅线对其输入显示信号作为触控的驱动信号，实现触控功能，避免了增加用于触控驱动的IC，节省了制作成本。
在具体实施时，可以将触控驱动子电极与TFT阵列基板中的源极和漏极同层设置，即在一次构图工艺中同时制备出TFT的源极和漏极以及触控驱动子电极的图形，这样在TFT阵列基板的制备过程中不会增加新的构图工艺，也就不会增加作为触摸屏的TFT阵列基板的制作成本。
进一步地，在实现触控驱动电极与栅线电性连接，以便使用栅线的显示信号作为触控的驱动信号时，可以将同一条触控驱动电极中的每个触控驱动子电极通过与其同层设置的驱动数据线电性相连；该驱动数据线位于相邻行像素单元之间，且与栅线电性相连。即在制备各触控驱动子电极的同时制备出与其连接的驱动数据线，该驱动数据线可以与TFT阵列基板中的栅线平行，即设置在相邻行像素单元之间的间隙处，然后通过过孔将该驱动数据线与栅线电性连接，以便栅线向其提供信号。
或者，在实现触控驱动电极与栅线电性连接，以便使用栅线的显示信号作为触控的驱动信号时，如图2所示，可以将同一条触控驱动电极5中的每个触控驱动子电极51分别直接与栅线7电性相连，这样可以省去制备驱动数据线的构图工艺，例如：采用触控驱动子电极5通过过孔直接与交叠的栅线7电性连接，在触控驱动子电极5与栅线7不交叠时，可以采用导线连接。
具体地，由于每条触控驱动电极中的触控驱动子电极设置在像素单元之间的间隙处，因此，每个触控驱动子电极的宽度不会大于相邻列像素单元之间的间隙。
一般地，触摸屏的精度通常在毫米级，而液晶显示的精度通常在微米级，而触控驱动子电极的长度决定了触摸屏的精度，即可以根据所需的触控精度选择触控驱动子电极的长度，因此，每个触控驱动子电极的长度会跨越多个液晶显示的列向像素单元，一般其长度会在2mm以上，这样，每个触控驱动子电极就会与TFT阵列基板中为TFT提供显示信号的多条栅线交叠，而在两者的交叠处会产生寄生电容，交叠面积越大寄生电容越大，寄生电容会引起画面发绿和线残像等不良品质缺陷，并且这种缺陷会随着面板的大尺寸化越来越明显。
因此，在具体实施时，为了减少触控子电极与栅极的交叠面积而减少寄生电容，如图2所示，每个触控驱动子电极51可以是多个电性相连的列向相邻的驱动点电极，该驱动点电极位于每行中相邻列像素单元之间，通过导线相互连接，图2是以一个触控驱动子电极51由4个驱动点电极组成为例，图2中虚线框标示了一个驱动点电极，这样导线与栅线的交叠面积会远远小于驱动点电极与栅线的交叠面积，从而尽可能小的减少寄生电容的产生。
在具体实施时，位于彩膜基板上的触控感应电极具体可以位于彩膜基板的衬底与彩色树脂之间，也可以位于彩膜基板的彩色树脂面向液晶层的一面。
一般地，在彩膜基板上具有与TFT阵列基板的像素单元一一对应的彩色滤光单元，该彩色滤光单元也是由RGB三个亚彩色滤光单元构成的，由于触控感应电极沿着像素单元的列方向布线，具体地，触控感应电极可以设置在TFT阵列基板上的投影至少部分覆盖触控驱动电极，并且，由于每条触控驱动电极包括的多个同行设置的触控驱动子电极位于相邻列像素单元之间，在具体实施时，触控感应电极6可以全部设置在彩膜基板的相邻列彩色滤光单元8之间，如图3a所示，即触控感应电极6在TFT阵列基板上的投影如图4a所示，全部覆盖触控驱动电极；触控感应电极6也可以选择性的设置部分相邻列彩色滤光单元8之间，例如：在每隔一列彩色滤光单元8之间的间隙设置一条触控感应电极6，如图3b所示，即触控驱动电极6在TFT阵列基板上的投影如图4b所示，部分覆盖触控驱动电极，在此不做详述。
进一步地，可以将现有技术中制作在彩膜基板背向液晶层一面的屏蔽电极制作在彩膜基板面向液晶层的一面，这样有利于彩膜基板和TFT阵列基板对盒后对盒体进行减薄处理，即使用特定液体刻蚀裸露在外侧的衬底。具体地，多条屏蔽电极可以位于彩膜基板的衬底与彩色树脂之间，也可以位于彩膜基板的彩色树脂面向液晶层的一面。在具体实施时，通过与屏蔽电极电性连接的公共电极线向屏蔽电极通入公共电极信号，以屏蔽外界信号的干扰，较佳地，将屏蔽电极制作在彩膜基板的衬底与彩色树脂之间更加有利于屏蔽电极屏蔽外界信号的干扰。
并且，将现有技术中整层制备的屏蔽电极优化成条状屏蔽电极，将屏蔽电极与触控感应电极的布线方向设置为相同，且两者在彩膜基板上的投影互不交叠，例如：一条屏蔽电极在TFT阵列基板上的投影全部覆盖于一列像素单元，即如图3a和图3b所示，在彩膜基板上一条屏蔽电极9覆盖一列由RGB组成的彩色滤光单元8。这样，当每条触控感应电极在TFT阵列基板上的投影全部覆盖于相邻列像素单元之间，或部分覆盖于相邻列像素单元之间时，如图3a和图3b所示，由于屏蔽电极9和触控感应电极6的图形没有重叠，因此，可以同层设置屏蔽电极与触控感应电极同层，当然，屏蔽电极和触控感应电极也可以设置在彩膜基板的不同层，在此不做限定。
具体地，当每条触控感应电极6在TFT阵列基板上的投影全部覆盖于相邻列像素单元4之间时，彩膜基板和TFT阵列基板对盒后的俯视图如图4a所示，可以看出，触摸感应线6基本覆盖在触摸驱动子电极51之上，因此，不利于触控驱动电极5发出的电场通过屏蔽电极9之间的间隙投射，如图5a所示；而当每条触控感应电极6在TFT阵列基板上的投影部分覆盖于相邻列像素单元4之间时，彩膜基板和TFT阵列基板对盒后的俯视图如图4b所示，可以看出，触摸感应线6部分覆盖在触摸驱动子电极51之上，即有部分触摸驱动子电极51之上没有阻挡的触控感应电极6，因此，触控驱动电极5发出的电场有部分能够通过屏蔽电极9之间的间隙投射到触控感应电极9之上，如图5b所示。
进一步地，每条触控感应电极除了可以设置为在TFT阵列基板上的投影至少部分覆盖触控驱动电极之外，每条触控感应电极在TFT阵列基板上的投影还可以与触控驱动电极不交叠，即例如如图3c所示，触控感应电极6覆盖彩色滤光单元中的一列子彩色滤光单元，并且在这种情况下，触控感应电极6一般位于彩膜基板的衬底与彩色树脂层之间，这时，在彩膜基板上还可以包括：设置在位于彩膜基板的彩色树脂面向液晶层的一面的多条屏蔽电极9，每条屏蔽电极在彩膜基板上的投影覆盖至少一条触控感应电极，例如：一条屏蔽电极在TFT阵列基板上的投影全部覆盖一列像素单元，如图5c所示，在这种情况下，屏蔽电极一般位于彩膜基板的彩色树脂面向液晶层的一面。
具体地，上述每条触控感应电极在TFT阵列基板上的投影覆盖一列像素单元中的一列亚像素单元的设计，如图5c所示，可以进一步减少投射电场的遮挡，即将触控感应电极6设置在一列子彩色滤光单元上，触控驱动电极5发出的电场能够通过屏蔽电极9之间的间隙投射到触控感应电极6上，不会被遮挡。
进一步地，上述结构的彩膜基板将会有两层电极，即屏蔽电极9和触控感应电极6，为了降低两层电极的信号延迟，一般将这两层电极的厚度控制在
Figure BDA00002038590500071
以上，并且，为了降低屏蔽电极9和触控感应电极6之间的寄生电容，触控感应电极的宽度应该尽量设计的窄一些，大概在20μm左右，在具体实施时，可以根据液晶显示屏的尺寸、所需的开口率以及所需触控的精度确定触控感应电极的具体宽度数值，在此不做详述。
相对应地，由于触摸屏的精度通常在毫米级，而液晶显示的精度通常在微米级，可以将多个相邻的触控感应电极作为一条触控感应电极使用，在具体实施时，可以根据需要的触控精度，将相邻的多条触控感应线在任一端通过导线导通，作为一条触控感应电极使用，如图6所示，以3条触控感应电极6在一端通过导线导通为例，在将每3条触控感应电极6导通作为一条触控感应电极后，将其通过在彩膜基板扇出区域（fanout）通过封框胶与触控柔性电路板（Touch FPC）相连，这样可以减少在fanout的走线。
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电容式内嵌触摸屏，该显示装置的实施可以参见上述电容式内嵌触摸屏的实施例，重复之处不再赘述。
本发明实施例提供的一种电容式内嵌触摸屏及显示装置，在彩膜基板上设置至少一条触控感应电极，在TFT阵列基板上设置至少一条触控驱动电极，触控驱动电极与TFT阵列基板中的栅线电性连接，其中，每条触控驱动电极由同行设置的位于相邻列像素单元之间的触控驱动子电极组成。由于使用与触控驱动电极连接的栅线对其输入显示信号作为触控的驱动信号，实现触控功能，避免了增加用于触控驱动的IC，节省了制作成本。
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 (14)

1.一种电容式内嵌触摸屏，包括：彩膜基板，薄膜晶体管TFT阵列基板，以及位于所述彩膜基板和所述TFT阵列基板之间的液晶层，在所述TFT阵列基板上设有成矩阵排列的多个像素单元，其特征在于，还包括：
位于所述TFT阵列基板面向所述液晶层一面的至少一条触控驱动电极，以及位于所述彩膜基板面向所述液晶层一面的至少一条触控感应电极；其中，
所述触控感应电极沿像素单元的列方向布线；所述触控驱动电极沿像素单元的行方向布线，且与所述TFT阵列基板中的至少一条栅线电性相连；
每条所述触控驱动电极包括多个同行设置的触控驱动子电极，所述触控驱动子电极位于相邻列像素单元之间。
2.如权利要求1所述的触摸屏，其特征在于，所述触控驱动子电极与所述TFT阵列基板中的源极和漏极同层设置。
3.如权利要求2所述的触摸屏，其特征在于，同一条所述触控驱动电极中的每个触控驱动子电极通过与其同层设置的驱动数据线电性相连；所述驱动数据线位于相邻行像素单元之间，且与所述栅线电性相连。
4.如权利要求2所述的触摸屏，其特征在于，同一条所述触控驱动电极中的每个触控驱动子电极分别与所述栅线电性相连。
5.如权利要求1-4任一项所述的触摸屏，其特征在于，每个所述触控驱动子电极包括多个电性相连的列向相邻的驱动点电极，所述驱动点电极位于每行中相邻列像素单元之间。
6.如权利要求1所述的触摸屏，其特征在于，所述触控感应电极位于所述彩膜基板的衬底与彩色树脂之间，或位于所述彩膜基板的彩色树脂面向所述液晶层的一面。
7.如权利要求1所述的触摸屏，其特征在于，每条所述触控感应电极在TFT阵列基板上的投影至少部分覆盖所述触控驱动电极。
8.如权利要求7所述的触摸屏，其特征在于，所述彩膜基板还包括：多条屏蔽电极，位于所述彩膜基板的衬底与彩色树脂之间，或位于所述彩膜基板的彩色树脂面向所述液晶层的一面；
所述屏蔽电极与所述触控感应电极的布线方向相同，且两者在彩膜基板上的投影互不交叠。
9.如权利要求8所述的触摸屏，其特征在于，所述屏蔽电极与所述触控感应电极同层设置。
10.如权利要求1所述的触摸屏，其特征在于，每条所述触控感应电极在TFT阵列基板上的投影与所述触控驱动电极不交叠。
11.如权利要求10所述的触摸屏，其特征在于，所述彩膜基板还包括：位于所述彩膜基板的彩色树脂面向所述液晶层的一面的多条屏蔽电极；每条所述屏蔽电极在彩膜基板上的投影覆盖至少一条所述触控感应电极。
12.如权利要求11所述的触摸屏，其特征在于，所述触控感应电极位于所述彩膜基板的衬底与彩色树脂层之间，所述屏蔽电极位于所述彩膜基板的彩色树脂面向所述液晶层的一面。
13.如权利要求6-12任一项所述的触摸屏，其特征在于，相邻的多条所述触控感应线在任一端通过导线导通。
14.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求1-13任一项所述的电容式内嵌触摸屏。
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