CN102955311A - 一种内置触控的液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种内置触控的液晶显示装置，包括第一基板、第二基板、以及液晶层，所述第一基板设有扫描线和数据线、若干像素单元，每个像素单元包括三个像素子单元，每个像素子单元均设有薄膜晶体开关和像素电极，所述第二基板上设有导电PS，所述其中之一的像素子单元内还设有微开关、与数据线平行且与数据线位于同层的Y感测线、以及导电PAD，所述微开关包括与扫描线连接的栅极、与Y感测线连接的源极、以及与导电PAD连接的漏极，且所述导电PAD与导电PS相对。本发明是对现有按压电阻式内置触控装置进行改进，解决目前此类装置存在的缺点，提高像素开口率，使按压电阻式内置触控技术可以应用到大尺寸面板上，并且简化触控的驱动电路。

Description

一种内置触控的液晶显示装置

技术领域

本发明涉及一种内置触控的液晶显示装置。 

背景技术

触控技术的发展方向有低成本、高良率、大尺寸、高可靠性等等。为了达到此目标，在工艺技术上，可以将ITO Sensor与Cover lens甚至连TFT都一同整合，以降低生产成本、使厚度变薄，更可避免贴合不良的问题。在材料技术上，可发展ITO之有机或无机替代材料、掌握软性薄膜及基板技术，或在Cover Lens的材料上采用新塑料材替代较昂贵的强化玻璃或PMMA塑料板。在结构技术上，发展了On-Cell和In-Cell等内置触控结构。 

In-Cell结构的集成度高、合格率低，触控装置的整体厚度薄，重量轻。图1所示为常用的三种In-Cell触控技术：光敏式、电容式、电阻式。图1的A为光敏式触控技术，其具体实现方法有多重，典型方法是在激光笔的照射下，在第一基板1上的光敏开关形成较大电流，通过判断产生电流的开关位置可以确定触控位置；图1的B为电容式触控技术，其是在按压第二基板2后，按压位置的液晶层厚度发生变化，相应的液晶电容值发生变化，通过判断发生液晶电容变化的位置可以确定触控位置。图1的C为电阻式触控技术，其是在按压第二基板2后，第二基板2的导电层与第一基板1上的分别连接横向感测线的导电PAD以及连接纵向感测线的导电PAD接触，通过判断发生短路的横向感测线位置和纵向感测线位置可以确定触控位置。 

图2（a）和图2（b）所示为现有电阻式In-Cell触控技术的示意图，在图2（a）中的第一基板膜面侧的平面图中，分布着相互垂直的X感测线30和Y感测线40，X感测线30平行扫描线10，Y感测线40平行数据线20，在对应蓝色B色层的B子像素中设有分别与X感测线30连接的第一导电PAD 50和与Y感测线40连接的第二导电PAD 60。在图2（b）的In-Cell结构断面图中，下侧的第一基板1和上侧的第二基板2之间隔着液晶层3和耐压PS 4。第一基板1上分布微开关11，微开关11的源极和漏极分别为与X感测线30和Y感测线40连接的第一、第二导电PAD 50、60，微开关11的栅极为第二基板上的导电PS 6。 

图2（a）和图2（b）所示的电阻式In-Cell触控技术的现有实现方案存在如下缺点：像素开口率低、应用产品尺寸受限、控制电路复杂并有专利限制。 

开口率低是因为：①蓝色B子像素内设有两个Sensor（第一、第二导电PAD），降低B子像素的开口率；②第二基板的CF侧的导电PS面积很大；③每一行有专用的Y-Sensor线，每一列有专用的X-Sensor线。 

应用产品尺寸受限是因为：①通过分析RC大小等级来确定X/Y-Sensor线上的触控点位置；②X/Y-Sensor线大量分布，影响LCD数据线和扫描线的充电能力。 

控制电路复杂是因为需要独立的驱动电路和扫描电路；电路原理类似Stantum数字电阻式触控技术，控制电路受到中国专利CN100447723C的保护。 

发明内容

本发明提供一种提高像素开口率，使按压电阻式内置触控技术可以应用到大尺寸面板上，并且简化触控的驱动电路的内置触控的液晶显示装置。 

本发明提供一种内置触控的液晶显示装置，包括第一基板、与第一基板相对的第二基板、以及夹设在第一基板与第二基板之间的液晶层，所述第一基板设有纵横交叉的扫描线和数据线、由扫描线和数据线交叉限定的若干像素单元，每个像素单元包括三个像素子单元，每个像素子单元均设有薄膜晶体开关和像素电极，所述第二基板上设有导电PS，所述其中之一的像素子单元内还设有微开关、与数据线平行且与数据线位于同层的Y感测线、以及导电PAD，所述微开关包括与扫描线连接的栅极、与Y感测线连接的源极、以及与导电PAD连接的漏极，且所述导电PAD与导电PS相对。 

本发明又提供一种内置触控的液晶显示装置，包括第一基板、与第一基板相对的第二基板、以及夹设在第一基板与第二基板之间的液晶层，所述第一基板设有纵横交叉的扫描线和数据线、由扫描线和数据线交叉限定的若干像素单元，每个像素单元包括三个像素子单元，每个像素子单元均设有薄膜晶体开关和像素电极，所述第二基板上设有导电PS，所述其中之一的像素子单元内还设有微开关、与扫描线平行且与扫描线位于同层的X感测线、以及导电PAD，所述微开关包括与扫描线连接的栅极、与X感测线连接的源极、以及与导电PAD连接的漏极， 且所述导电PAD与导电PS相对。 

本发明是对现有按压电阻式内置触控装置进行改进，解决目前此类装置存在的缺点，提高像素开口率，使按压电阻式内置触控技术可以应用到大尺寸面板上，并且简化触控的驱动电路。 

附图说明

图1所示为常用的三种In-Cell触控技术； 

图2（a）所示为现有电阻式In-Cell触控技术的平面示意图； 

图2（b）所示为现有电阻式In-Cell触控技术在A-A’方向的断面示意图； 

图3（a）所示为本发明内置触控的液晶显示装置原理的平面示意图； 

图3（b）所示为本发明内置触控的液晶显示装置原理的断面示意图； 

图4所示为本发明内置触控的液晶显示装置的第一实施例的示意图； 

图5所示为本发明内置触控的液晶显示装置的第二实施例的示意图； 

图6所示为本发明第一和第二实施例的扫描信号的时序示意图； 

图7所示为本发明电阻式内置触控装置的第三实施例的示意图； 

图8所示为本发明电阻式内置触控装置的第四实施例的示意图； 

图9所示为本发明第三和第四实施例的扫描信号的时序示意图。 

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。 

图3（a）和图3（b）为本发明的内置触控的液晶显示装置的原理图，如图3（a）所示，液晶显示装置包括第一基板1、与第一基板1相对的第二基板2、夹设在第一基板1和第二基板2之间的液晶3、以及设置在第二基板2上耐压PS 4和导电PS 6，导电PS6的表面覆盖ITO导电薄膜。所述第一基板1为阵列基板，所述第二基板2为彩膜基板。 

在第一基板1上设有纵横交叉的扫描线10和数据线20、与扫描线10平行的公共电极线（如图5的编号“30”）、由扫描线10和数据线20交叉限定的若 干像素单元，每个像素单元均包括三个像素子单元，分别为：R像素子单元、G像素子单元和B像素子单元，每个像素子单元内均设有像素电极（如图4的编号“12”）和薄膜晶体管开关100。 

所述第一基板1上还设有与数据线20平行且位于B像素子单元内设有Y感测线40，并在B像素子单元内还设有一微开关41和一导电PAD42，所述导电PAD 42位于第一基板1的顶层，该导电PAD 42与所述导电PS 6垂直相对，在导电PS6与导电PAD42之间隔着液晶层，且导电PAD42和导电PS6之间的液晶层厚度要大于LCD正常液晶盒厚的精度值。 

所述微开关41设有栅极411、漏极412和源极413，微开关41的栅极411连接扫描线10，微开关41的漏极412连接Y感测线40，微开关41的源极413连接导电PAD 42。 

在本实施例中，B像素子单元内分布着两个薄膜晶体管开关，一个是与R像素子单元和G像素子单元一样的像素开关100，另一个用作触控感测的微开关41。 

图3（a）和图3（b）的微开关是置于B像素子单元内，根据R像素子单元、G像素子单元和B像素子单元排列关系，微开关也可以置于R像素子单元或G像素子单元。 

图4为本发明的第一实施例的示意图，导电PAD 42’是位于扫描线10上的微开关结构，本第二实施例的微开关41’的栅极（图未示）连接扫描线10，微开关41’的源极（图未示）连接Y感测线40，微开关41’的漏极（图未示）连接导电PAD 42’。 

导电PAD 42’从下到上的层结构依次为：与数据线20同层的金属块21、透明绝缘层（图未示）和与像素电极12同层的导电PAD 42’，导电PAD42’通过接触孔22与金属块21连接，在导电PAD42’正上方对应第二基板2的导电PS 6。 

图5为本发明第二实施例的示意图，与上述第一实施例不同的是：导电PAD42”是位于公共电极线30上的微开关结构，本第三实施例的微开关41”的漏极延伸到公共电极线30上。当第二基板20的导电PS 6的电位与第一基板1的公共电极线30电位相同时，导电PAD 42”接触导电PS 6时不至于增大公共电 极线30的负载，同样也减轻了扫描线的负载。导电PS 6带有稳定的直流电压，可以是公共电极线30的COM电压。 

在液晶显示装置制造的过程中，当在第一基板1和第二基板2上涂布配向膜，用于确定液晶的转动方向。由于配向膜属于绝缘体，所以需要在导电PS 6和导电PAD 42上去除配向膜。去除配向膜的方法主要有两种：一种是在涂布配向膜的时候，在导电PS和导电PAD上不涂布配向膜；另一种是整面涂布配向膜后，通过曝光刻蚀与显影等工艺去除导电PS和导电PAD上的配向膜。 

基于以上的结构，通过按压第二基板2，第二基板2上的导电PS 6与第一基板1上的导电PAD 42短接，使得导电PAD 42带有COM电位。 

一般，液晶显示装置的扫描频率至少为60HZ，扫描信号的时序如图6所示，在图6中，触控点位置的检出原理如下：按压后对应触点的第一基板上的导电PAD带有COM电位，对应相应微开关的扫描线输入开态Vgon电压时，微开关打开，作为微开关源极的导电PAD上的COM电位被传输到Y感测线上，位于Y感测线终端的控制电路检出Y感测线的电压值，并与参考电压Vref比较，检出电压Vy>Vref时，认为这根Y感测线上的某个位置发生了按压行为，再通过判断这个时间点输入开态Vgon电压的扫描线，确定纵横分布的扫描线与Y感测线的交叉位置就可以确定按压发生的位置。 

图7是本发明第三实施例的示意图，与上述第一实施例不同的是：在第一基板上，感测线是与扫描线10平行分布，并称为X感测线50，在图7中，微开关41’’’的栅极411’’’与液晶显示装置的扫描线10连接，源极412’’’与导电PAD 42’’’连接，漏极413’’’与X感测线50连接。X感测线50与扫描线10平行，并与扫描线10为同层金属结构，微开关漏极413’’’通过连接线60与X感测线50连接。 

图8是本发明第四实施例的示意图，在图8中，X感测线50与扫描线10同层，并与扫描线10平行。微开关41””的栅线与扫描线连接，微开关41””的源极与导电PAD 42””连接，微开关41””的漏极延伸到X感测线50上后通过接触孔21和导电层61与X感测线50等电位连接，导电层61与导电PAD42””同层制造。 

基于以上结构的触控装置，触控位置的确定方法如图9所示，发生按压行为 后，等触控位置上的扫描线输入开态Vgon电压后，可以在相应的X感测线上检出电压的变化，从而确定发生触控位置的纵向坐标。因为从触控位置到X感测线检出电路之间存在一定的RC延迟，通过计算RC延迟的大小，可以确定触控位置到X感测线终端的距离，从而确定触控位置的横向坐标。结合触控位置的横向坐标和纵向坐标，可以确定触控位置。确定触控位置的横向坐标，还可以通过比较X感测线终端接收到电压大小来判断，因为X感测线有一定的电压降，触控位置到X感测线终端越长，电压降越大。 

本发明通过在第二基板（彩膜基板）上设置导电PS，且第二基板上的其他结构可以变化（如没有RGB色层等），在第一基板（阵列基板）增加微开关，该微开关的栅极与液晶显示装置现有的扫描线连接，微开关的源极为一导电PAD，微开关的漏极为Y感测线或X感测线。通过按压内置触控装置，第二基板上的导电层与第一基板上的导电PAD接触，在微开关打开时间内，第二基板导电层的电位通过微开关传到第一基板的感测线上，位于感测线终端的控制电路检测到这个电位后，通过判断这根感测线的位置以及对应感测到信号时的扫描线位置，可以确定触控位置。 

Claims (10)

1.一种内置触控的液晶显示装置，包括第一基板、与第一基板相对的第二基板、以及夹设在第一基板与第二基板之间的液晶层，所述第一基板设有纵横交叉的扫描线和数据线、、由扫描线和数据线交叉限定的若干像素单元，每个像素单元包括三个像素子单元，每个像素子单元均设有薄膜晶体开关和像素电极，其特征在于：所述第二基板上设有导电PS，所述其中之一的像素子单元内还设有微开关、与数据线平行且与数据线位于同层的Y感测线、以及导电PAD，所述微开关包括与扫描线连接的栅极、与Y感测线连接的源极、以及与导电PAD连接的漏极，且所述导电PAD与导电PS相对。

2.根据权利要求1所述的内置触控的液晶显示装置，其特征在于：所述导电PAD位于扫描线的上方。

3.根据权利要求2所述的内置触控的液晶显示装置，其特征在于：所述导电PAD与像素电极位于同层，且所述导电PAD从下到上的层结构依次为：与数据线同层的金属块、透明绝缘层和导电PAD，导电PAD通过接触孔与金属块连接。

4.根据权利要求1所述的内置触控的液晶显示装置，其特征在于：还包括与扫描线平行的公共电极线，所述导电PAD位于公共电极线的上方。

5.根据权利要求4所述的内置触控的液晶显示装置，其特征在于：微开关的漏极延伸到公共电极线上。

6.一种内置触控的液晶显示装置，包括第一基板、与第一基板相对的第二基板、以及夹设在第一基板与第二基板之间的液晶层，所述第一基板设有纵横交叉的扫描线和数据线、由扫描线和数据线交叉限定的若干像素单元，每个像素单元包括三个像素子单元，每个像素子单元均设有薄膜晶体开关和像素电极，其特征在于：所述第二基板上设有导电PS，所述其中之一的像素子单元内还设有微开关、与扫描线平行且与扫描线位于同层的X感测线、以及导电PAD，所述微开关包括与扫描线连接的栅极、与X感测线连接的源极、以及与导电PAD连接的漏极，且所述导电PAD与导电PS相对。

7.根据权利要求6所述的内置触控的液晶显示装置，其特征在于：所述漏极通过一连接线与X感测线连接。

8.根据权利要求6所述的内置触控的液晶显示装置，其特征在于：X感测线与扫描线平行，并与扫描线为同层金属结构。

9.根据权利要求6所述的内置触控的液晶显示装置，其特征在于：所述漏极位于X感测线上，且该漏极通过接触孔和导电层与X感测线等电位连接，所述导电层与所述导电PAD为同层结构。

10.根据权利要求6所述的内置触控的液晶显示装置，其特征在于：所述导电PS与导电PAD之间隔着液晶层。

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