CN102866815A - 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个触控感应电极，在TFT阵列基板上设置至少一个触控驱动电极，每条触控驱动电极分别与TFT阵列基板中的多组栅线交叠，每条触控驱动电极包括沿行方向设置的触控驱动子电极，每个触控驱动子电极与每组栅线的连接处设置有驱动控制单元。由于驱动控制单元能够将栅线传递的显示驱动信号加载到触控驱动子电极之后释放出去，相当于在触控驱动子电极上加载一个驱动脉冲，这样，与触控驱动电极交叠的多组栅线通过驱动控制单元依次向其输入触控驱动信号，就能在触控驱动子电极上加载多个驱动脉冲，提升加载到触控驱动电极上的触控驱动信号的频率。

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感应信号，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感应信号，根据电压信号的变化，就可以确定触点位置。
为节省成本，本申请人设计了一种电容式内嵌触摸屏，将部分栅线的显示驱动信号作为触控驱动信号加载到与其对应的触控驱动线，从而不必再另外设置触控驱动线。通常触摸点的坐标位置精度要求远低于显示面板的显示精度要求，所以一条触控扫描线通常会对应多行像素，但是为了保证触控感应线能够侦测到感应信号，相对的触控驱动信号的频率都会设计得尽量高；因此，如果选择部分栅线的显示驱动信号作为触控驱动信号，则存在加载到触控驱动线上的触控驱动信号频率偏低的问题，造成作为触控感应线的ITO电极难于侦测感应信号的问题。
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，用以提高将栅线的显示驱动信号作为触控驱动信号时加载到触控驱动电极上的触控驱动信号的频率。
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，所述电容式内嵌触摸屏上设有成矩阵排列的多个像素单元，还包括：
位于所述TFT阵列基板上的至少一个触控驱动电极，所述触控驱动电极沿像素单元的行方向延伸，且分别与所述TFT阵列基板中的多组栅线交叠，一组栅线包括相邻的至少两条栅线；每个所述触控驱动电极包括沿行方向设置的触控驱动子电极；
位于每个所述触控驱动子电极与每组栅线连接处的驱动控制单元，所述驱动控制单元用于将与自身连接的该组栅线中一条栅线传递的显示驱动信号作为触控驱动信号传递给所述触控驱动子电极，之后将所述触控驱动子电极的触控驱动信号输出；
位于所述彩膜基板上的至少一条触控感应电极，所述触控感应电极沿像素单元的列方向延伸。
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个触控感应电极，在TFT阵列基板上设置至少一个触控驱动电极，每个触控驱动电极分别与TFT阵列基板中的多组栅线交叠，一组栅线包括相邻的至少两条栅线，每个触控驱动电极包括沿行方向设置的触控驱动子电极，每个触控驱动子电极与每组栅线的连接处设置有驱动控制单元，该驱动控制单元用于将与自身连接的该组栅线中一条栅线传递的显示驱动信号作为触控驱动信号传递给触控驱动子电极，之后将触控驱动子电极的触控驱动信号输出。由于驱动控制单元能够将栅线传递的显示驱动信号加载到触控驱动子电极之后释放出去，相当于在触控驱动子电极上加载一个驱动脉冲，这样，与触控驱动电极交叠的多组栅线通过驱动控制单元依次向其输入触控驱动信号，就能在同一个触控驱动子电极上加载多个驱动脉冲，提升将栅线的显示驱动信号作为触控驱动信号时加载到触控驱动电极上的触控驱动信号的频率。
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3为本发明实施例提供的触摸屏的驱动控制单元的结构示意图之一；
图4为本发明实施例提供的触摸屏的驱动控制单元的结构示意图之二；
图5a-图5c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区域大小形状不反映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上的至少一个触控驱动电极5，图2所示为TFT阵列基板的俯视图，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（即阵列基板2上的一个像素单元4与彩膜基板上的RGB三个亚像素单元相对应），触控驱动电极5沿像素单元4的行方向延伸，且分别与TFT阵列基板中的多组栅线交叠，一组栅线包括相邻的至少两条栅线（图2以一组栅线由两条相邻的栅线组成为例，例如栅线n和栅线n+1为一组栅线）；每个触控驱动电极5包括沿行方向设置的触控驱动子电极51，所述触控驱动子电极51分别位于相邻像素单元4之间；
位于每个触控驱动子电极51与每组栅线连接处的驱动控制单元7，驱动控制单元7用于将与自身连接的该组栅线中一条栅线传递的显示驱动信号作为触控驱动信号传递给触控驱动子电极51，之后将触控驱动子电极51的触控驱动信号输出；
位于彩膜基板1上的至少一条触控感应电极6，触控感应电极6沿像素单元5的列方向延伸，如图1所示。
本发明实施例提供的触摸屏中，由于驱动控制单元能够将栅线传递的显示驱动信号加载到触控驱动子电极之后释放出去，相当于在触控驱动子电极上加载一个驱动脉冲，这样，与触控驱动电极交叠的多组栅线通过驱动控制单元依次向其输入触控驱动信号，就能在触控驱动子电极上加载多个驱动脉冲，提升将栅线的显示驱动信号作为触控驱动信号时加载到触控驱动电极上的触控驱动信号的频率。
具体地，如图3所示，如果每组栅线包括两条相邻的栅线，图3中栅线n和栅线n+1为一组栅线，以此类推，4组栅线与触控驱动子电极51连接，则驱动控制单元7包括：信号输入器件71和信号输出器件72，其中，
信号输入器件71与触控驱动子电极51和该组栅线中的首条栅线相连（例如图3中的栅线n、栅线m、栅线a或栅线b），用于将首条栅线传递的显示驱动信号作为触控驱动信号传递给触控驱动子电极51；
信号输出器件72与触控驱动子电极51和该组栅线中的两条栅线相连（例如图3中的栅线n和栅线n+1、栅线m和栅线m+1、栅线a和栅线a+1、或栅线b和栅线b+1），用于在该组栅线中的次条栅线（例如图3中的栅线n+1、栅线m+1、栅线a+1或栅线b+1）传递显示驱动信号时，将触控驱动子电极的触控驱动信号输出到该组栅线中的首条栅线。并且，在次条栅线打开时，首条栅线为恒定的低电平（Vgl）,这时，输入到首条栅线的触控驱动信号的电流会被导走，该电流不会对首条栅线的低电平（Vgl）产生比较大的波动，即不会使与首条栅线连接的TFT打开，造成信号干扰。
当然在具体实施时，每组栅线的个数可以不局限于上述举例的两条栅线，例如可以是三条栅线，末条栅线和触控驱动子电极的交叠处可以没有任何连接，末条栅线也可以通过驱动控制单元7与触控驱动子电极连接，例如：驱动控制单元7除了包括信号输入器件71和信号输出器件72之外，还可以包括另外一个信号输出器件，与触控驱动子电极和该组栅线中的次条和末条栅线相连，用于在该组栅线中的末条栅线传递显示驱动信号时，将所述触控驱动子电极的触控驱动信号输出到该组栅线中的次条栅线。可以看出，加载到触控驱动子电极51上的触控驱动信号的频率，每3条栅线为一组的实施方式没有每2条为一组的方式大，因此，为了最大化的提高触控驱动信号的频率，一般都会采用每2条栅线为一组的实施方式。
在具体实施时，如图4所示，信号输入器件71和信号输出器件72可以为两个TFT开关，即信号输入器件71可以为第一TFT器件，信号输出器件72可以为第二TFT器件；其中，
第一TFT器件的栅极和源极与该组栅线中的首条栅线（例如图4中的栅线n或栅线n+2）相连，漏极与所述触控驱动子电极51相连；这样，在首条栅线加载显示驱动信号时，第一TFT器件打开，将首条栅线的显示驱动信号作为触控驱动信号加载到触控驱动子电极51上，使触控驱动子电极51位于高电位；
第二TFT器件的栅极与该组栅线中的次条栅线（例如图4中的栅线n+1或栅线n+3）相连，源极与所述触控驱动子电极相连，漏极和该组栅线中的首条栅线相连；这样，在首条栅线加载显示驱动信号后，次条栅线加载显示驱动信号时，第二TFT器件打开，将触控驱动子电极51由首条栅线加载的触控驱动信号释放到首条栅线上，使得触控驱动子电极51位于低电位。
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。
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。在具体实施时，可以将每个触控驱动子电极的宽度设置为与RGB亚像素的宽度大致相等。
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提供显示驱动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4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4是以一个触控驱动子电极51由4个驱动点电极组成为例，这样导线与栅线的交叠面积较小，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，触控感应电极在TFT阵列基板上的投影区域可以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；即位于彩膜基板上的触控感应电极与TFT阵列基板上的相邻列像素单元之间的间隔区域完全对应，或者是与TFT阵列基板上的相邻列像素单元之间的间隔区域中的一部分在空间位置上相对应。如图5a所示，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，也可以如图5b所示，触控感应电极6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，在此不做详述。在实际制作过程中，可以根据触控精度的要求来设置触控感应电极6的分布密度。
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，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，一条屏蔽电极在TFT阵列基板上的投影区域全部覆盖于一列像素单元，即如图5a和图5b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阵列基板上的投影区域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5a和图5b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。
进一步地，每条触控感应电极除了可以设置为在TFT阵列基板上的投影区域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之外，每条触控感应电极在TFT阵列基板上的投影区域还可以覆盖一列像素单元，即如图5c所示，触控感应电极6覆盖一列彩色滤光单元，这时，可以对触控感应电极6同时加载公共电极信号，起到屏蔽电极的作用，从而省去屏蔽电极。
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M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区域的走线。
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个触控感应电极，在TFT阵列基板上设置至少一个触控驱动电极，每条触控驱动电极分别与TFT阵列基板中的多组栅线交叠，一组栅线包括相邻的至少两条栅线，每个触控驱动电极包括沿行方向设置的的触控驱动子电极，每个触控驱动子电极与每组栅线的连接处设置有驱动控制单元，该驱动控制单元用于将与自身连接的该组栅线中一条栅线传递的显示驱动信号作为触控驱动信号传递给触控驱动子电极，之后将触控驱动子电极的触控驱动信号输出。由于驱动控制单元能够将栅线传递的显示驱动信号加载到触控驱动子电极之后释放出去，相当于在触控驱动子电极上加载一个驱动脉冲，这样，与触控驱动电极交叠的多组栅线通过驱动控制单元依次向其输入触控驱动信号，就能在触控驱动子电极上加载多个驱动脉冲，提升将栅线的显示驱动信号作为触控驱动信号时加载到触控驱动电极上的触控驱动信号的频率。
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 (12)

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，所述电容式内嵌触摸屏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阵列基板上的至少一个触控驱动电极，所述触控驱动电极沿像素单元的行方向延伸，且分别与所述TFT阵列基板中的多组栅线交叠，一组栅线包括相邻的至少两条栅线；每个所述触控驱动电极包括沿行方向设置的触控驱动子电极；
位于每个所述触控驱动子电极与每组栅线连接处的驱动控制单元，所述驱动控制单元用于将与自身连接的该组栅线中一条栅线传递的显示驱动信号作为触控驱动信号传递给所述触控驱动子电极，之后将所述触控驱动子电极的触控驱动信号输出；
位于所述彩膜基板上的至少一条触控感应电极，所述触控感应电极沿像素单元的列方向延伸。
2.如权利要求1所述的触摸屏，其特征在于，每组栅线包括两条相邻的栅线；所述驱动控制单元包括：信号输入器件和信号输出器件，其中，
所述信号输入器件，用于将首条栅线传递的显示驱动信号作为触控驱动信号传递给所述触控驱动子电极；
所述信号输出器件，用于在该组栅线中的次条栅线传递显示驱动信号时，将所述触控驱动子电极的触控驱动信号输出到该组栅线中的首条栅线。
3.如权利要求2所述的触摸屏，其特征在于，所述信号输入器件为第一TFT器件，所述信号输出器件为第二TFT器件；其中，
所述第一TFT器件的栅极和源极与该组栅线中的首条栅线相连，漏极与所述触控驱动子电极相连；
所述第二TFT器件的栅极与该组栅线中的次条栅线相连，源极与所述触控驱动子电极相连，漏极和该组栅线中的首条栅线相连。
4.如权利要求1-3任一项所述的触摸屏，其特征在于，所述触控驱动子电极与所述TFT阵列基板中TFT的源极和漏极同层设置。
5.如权利要求1-3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6所述的触摸屏，其特征在于，每条所述触控感应电极在TFT阵列基板上的投影区域覆盖一列像素单元。
8.如权利要求6所述的触摸屏，其特征在于，每条所述触控感应电极在TFT阵列基板上的投影区域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。
9.如权利要求8所述的触摸屏，其特征在于，所述彩膜基板还包括：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；
一条所述屏蔽电极在所述TFT阵列基板上的投影区域全部覆盖于一列像素单元。
10.如权利要求9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。
11.如权利要求6-10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。
12.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求1-11任一项所述的电容式内嵌触摸屏。
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