CN103034386B - 电容式触控显示面板、显示装置、控制装置及方法 - Google Patents

电容式触控显示面板、显示装置、控制装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电容式触控显示面板、显示装置、控制装置及控制方法，用以实现无需附加触控面板即可解决显示面板的显示及触控功能，简化了电容式触控显示面板的结构，提高了光透过率。本发明实施例提供的一种电容式触控显示面板，包括阵列基板，彩膜基板以及位于所述阵列基板和彩膜基板之间的液晶层；其中，所述阵列基板包括基板、偏光片、黑矩阵BM和薄膜晶体管TFT功能单元，所述阵列基板位于所述显示面板的出光侧，所述彩膜基板位于显示面板的入光侧；所述TFT功能单元包括栅线、数据线和薄膜晶体管TFT；所述BM与所述TFT相对应，且所述TFT中的栅极、源极和漏极在基板方向上的投影均落在所述BM内。

Description

电容式触控显示面板、显示装置、控制装置及方法
技术领域
本发明涉及液晶显示技术领域，尤其涉及一种电容式触控显示面板、显示装置、控制装置及方法。
背景技术
随着显示技术的飞速发展，触摸屏（TouchScreenPanel）已经逐渐遍及人们的生活中。目前，触摸屏组成结构一般是在显示面板的出光侧设置一层触摸面板，然后贴合到一起成为具有触摸功能的液晶显示屏，制作成本较高、光透过率较低、模组较厚等缺点。
如图1所示，现有技术中的LCD显示面板结构从上到下包括：保护层10、触摸面板40、上偏光片201、屏蔽ITO70、彩膜层60、上取向层401、液晶材料50、下取向层402、TFT功能单元30、基板301及下偏光片202。
上述结构中，实现电容触控是通过在上偏光片上贴附触控感应touchsensor的玻璃，成本很高，并且因为增加贴合工艺，良率降低，且厚度很大影响透过率。
发明内容
本发明实施例提供了一种电容式触控显示面板、显示装置、控制装置及方法，用以实现无需附加触控面板即可解决显示面板的显示及触控功能，简化了电容式触控显示面板的结构，提高了光透过率。
本发明实施例提供的一种电容式触控显示面板，包括阵列基板，彩膜基板以及位于所述阵列基板和彩膜基板之间的液晶层；其中，所述阵列基板包括基板、偏光片、黑矩阵BM和薄膜晶体管TFT功能单元，所述阵列基板位于所述显示面板的出光侧，所述彩膜基板位于显示面板的入光侧；所述TFT功能单元包括栅线、数据线和薄膜晶体管TFT；所述BM与所述TFT相对应，且所述TFT中的栅极、源极和漏极在基板方向上的投影均落在所述BM内。
本发明实施例提供的一种显示装置，该显示装置包括上述的显示面板，以及对该显示面板进行显示和触控的控制装置，该控制装置具体用于：
在每帧图像的显示时间内，控制将显示驱动信号输出至所有栅线，控制显示数据信号输出到所有数据线，进行画面显示；
在每帧图像的触控时间内，将触控驱动信号输出至每一触控驱动单元的数据线，并且将相同的触控感应信号输出至每一触控感应单元的栅线，其中，每一触控驱动单元包括预先划分的多个数据线，每一触控感应单元包括预先划分的多个栅线。
本发明实施例提供的一种实现所述显示面板的显示和触控功能的控制装置，包括：
显示控制单元，用于在每帧图像的显示时间内，控制将显示驱动信号输出至所有栅线，控制显示数据信号输出到所有数据线，进行画面显示；
触控单元，用于在每帧图像的触控时间内，将触控驱动信号输出至每一触控驱动单元的数据线，并且将相同的触控感应信号输出至每一触控感应单元的栅线，其中，每一触控驱动单元包括预先划分的多个数据线，每一触控感应单元包括预先划分的多个栅线。
本发明实施例提供的一种实现所述显示面板的显示和触控功能的控制方法，该方法包括：
在每帧图像的显示时间内，控制将显示驱动信号输出至所有栅线，控制显示数据信号输出到所有数据线，进行画面显示；
在每帧图像的触控时间内，将触控驱动信号输出至每一触控驱动单元的数据线，并且将相同的触控感应信号输出至每一触控感应单元的栅线，其中，每一触控驱动单元包括预先划分的多个数据线，每一触控感应单元包括预先划分的多个栅线。
本发明实施例提供了一种电容式触控显示面板、显示装置、控制装置及方法，通过将阵列基板置于液晶材料之上，彩膜基板置于液晶材料之下，将阵列基板的数据线作为电容触控的驱动线，阵列基板的栅线作为电容触控的感应线，同时通过分时驱动，即分为显示时间和触控功能时间来分别控制栅线和数据线的连接信号，实现显示和触控功能。无需附加触控面板即可解决显示面板的显示及触控功能，简化了电容式触控显示面板的结构，提高了光透过率。
附图说明
图1为现有技术中ADS产品的显示面板的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种显示面板的结构示意图；
图3为图2所示的结构中TFT位置处的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的显示面板实现触控功能时触控驱动单元和触控感应单元的示意图；
图5为本发明实施例提供的实现显示面板的显示和触控功能的各信号时序图；
图6为本发明实施例提供的另一种显示面板的结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种电容式触控显示面板、显示装置、控制装置及方法，用以实现无需附加触控面板即可解决显示面板的显示及触控功能，简化了电容式触控显示面板的结构，提高了光透过率。
本发明实施例提供的一种电容式触控显示面板，包括阵列基板，彩膜基板以及位于所述阵列基板和彩膜基板之间的液晶层；其中，所述阵列基板包括基板、偏光片、黑矩阵BM和薄膜晶体管TFT功能单元，所述阵列基板位于所述显示面板的出光侧，所述彩膜基板位于显示面板的入光侧；所述TFT功能单元包括栅线、数据线和薄膜晶体管TFT；所述BM与所述TFT相对应，且所述TFT中的栅极、源极和漏极在基板方向上的投影均落在所述BM内。
较佳地，所述基板可以是玻璃基板。
较佳地，所述BM位于所述基板和所述TFT功能单元之间。
或者，还包括位于所述阵列基板的出光侧的保护层，所述偏光片位于所述阵列基板的出光侧，所述BM位于所述保护层和所述偏光片之间。
较佳地，所述保护层可以是保护玻璃。
或者，所述偏光片位于所述阵列基板的出光侧，所述BM位于所述偏光片和所述基板之间。
本发明实施例提供的一种显示装置，该显示装置包括上述的显示面板，以及实现该显示面板显示和触控功能的控制装置，其中，该控制装置用于：
在每帧图像的显示时间内，控制将显示驱动信号输出至所有栅线，控制显示数据信号输出到所有数据线，进行画面显示；
在每帧图像的触控时间内，将触控驱动信号输出至每一触控驱动单元的数据线，并且将相同的触控感应信号输出至每一触控感应单元的栅线，其中，每一触控驱动单元包括预先划分的多个数据线，每一触控感应单元包括预先划分的多个栅线。
例如，根据实际显示面板的分辨率和尺寸，用i根栅线并联起来作为触控的感应单元RX，用m根数据线并联起来作为驱动单元TX。其中，i大于或等于1，并小于或等于栅线总数，m大于或等于1，并小于或等于数据线总数。
较佳地，任意相邻两个所述触控驱动单元之间间隔预定数量的数据线，在每帧图像的触控时间内，相邻触控驱动单元之间相隔的数据线上没有信号；
任意相邻两个所述触控感应单元之间间隔预定数量的栅线，相邻触控感应单元之间相隔的栅线上没有信号。
例如，如上述的相邻驱动单元TX之间间隔n根的数据线；相邻感应单元RX之间间隔j根栅线。其中，n和j均大于或等于2并小于或等于栅线总数。
下面结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。
参见图2，为本发明实施例提供的一种显示面板，该显示面板从上之下包括：
保护层10、上偏光片201、TFT功能单元30、黑矩阵（BM）80、液晶材料50、彩膜基板60、下偏光片202；
参见图3并结合图2，阵列基板包括，基板301和TFT功能单元30，该TFT功能单元30包括栅极302、源漏电极303、欧姆接触层（N+A-SI）304、非晶硅（A-SI）305、公共电极层（VcomITO）306、像素电极307、PVX308和SiNx309；其中，N+A-SI304和A-SI305构成有源层，栅极302、源漏电极303、欧姆接触层（N+A-SI）304、非晶硅（A-SI）305、绝缘层（PVX）308和栅线层的绝缘层（SiNx）309构成TFT。
如图2和图3所示，TFT功能单元30位于液晶材料50的上方，彩膜基板60位于液晶材料50的下方；黑矩阵80位于基板301和TFT功能单元之间，从而栅极302、源漏电极303在基板301方向上的投影均落在黑矩阵80内。
本发明实施例通过将阵列基板和彩膜基板的位置互换，把彩膜侧的黑矩阵去掉，从而背光能够全部透过CF玻璃，而把黑矩阵制作在阵列基板上，防止了TFT功能单元的金属反光。
另外，在PVX之上的公共电极层VcomITO306，如图3中所示，其在TFT区域内为整块电极，可以整层覆盖TFT，其在像素区域内为梳状排列；对于整个显示面板来说，公共电极ITO层能够屏蔽数据线到像素电极的电场，以及栅线到像素电极的电场，作为TX的数据线金属层和作为RX的栅线层位于该公共电极ITO层和基板之间，因此使得TX到RX的电场不会被该公共电极ITO层屏蔽，保证触控功能的正常工作。
本发明实施例提供的上述显示面板，不仅能够实现显示功能，还能够实现触控功能。本发明实施例提供的显示装置，包括上述的显示面板，还包括控制装置，该控制装置用于：
在每帧图像的显示时间内，控制将显示驱动信号输出至所有栅线，控制显示数据信号输出到所有数据线，进行画面显示；
在每帧图像的触控时间内，将触控驱动信号输出至每一触控驱动单元的数据线，并且将相同的触控感应信号输出至每一触控感应单元的栅线，其中，每一触控驱动单元包括预先划分的多个数据线，每一触控感应单元包括预先划分的多个栅线。
具体地，在触控时间内，参见图4所示的示意图，用i根栅线并联起来作为触控感应单元RX1、RX2等，用m根数据线并联起来作为触控驱动单元TX1、TX2等。通过相邻触控驱动单元之间间隔一定数量的数据线、以及相邻触控感应单元之间相隔一定数量的栅线，能够使触控驱动单元和触控感应单元的电场分布均一，例如可以在相邻触控驱动单元之间间隔3条数据线，在相邻触控感应单元之间相隔4条栅线；或者在相邻触控驱动单元之间间隔5条数据线，在相邻触控感应单元之间相隔3条栅线，本发明对比不做限定，本领域技术人员根据实际设计需要可以进行相应的设计。
下面结合附图，对本发明实施例提供的上述显示面板实现显示和触控功能的方法进行说明。
本发明实施例提供的一种实现显示面板的显示和触控功能的控制方法，包括：
如图4所示，在每帧图像的显示时间内，控制将显示驱动信号输出至所有栅线，控制显示数据信号输出到所有数据线，进行画面显示；
在每帧图像的触控时间内，将触控驱动信号输出至每一触控驱动单元的数据线，并且将相同的触控感应信号输出至每一触控感应单元的栅线，其中，每一触控驱动单元包括预先划分的多个数据线，每一触控感应单元包括预先划分的多个栅线。
较佳地，任意相邻两个所述触控驱动单元之间间隔预定数量的数据线，在每帧图像的触控时间内，相邻触控驱动单元之间相隔的数据线上没有信号；
任意相邻两个所述触控感应单元之间间隔预定数量的栅线，相邻触控感应单元之间相隔的栅线上没有信号。
具体地，参见图5所示的各信号时序图，其中，STV为帧开启信号，CPV为开启控制信号，Gate为栅线的开启信号，Data为数据信号，TX为触控驱动单元连接的驱动信号；
每帧图像的时间分为显示display时间和触控touch时间。每一帧的STV信号开启，显示时间开始；在显示时间内，栅线和数据线被分别输入对应的栅极开启信号和数据信号，从而完成整帧画面的显示；
画面显示结束后，所有的栅线关闭，具体地，栅线逐行扫描，扫描完一行即关闭一行，所有的数据线均没有输出信号，如图中Display和Touch之间的分界线位置。
然后进入每帧图像的触控时间，结合图4的示意图，每个由多条数据线组成的触控驱动单元被输入不同的触控驱动信号，同一触控驱动单元中的数据线连接相同的驱动信号，从而TX1、TX2、TX3等依次进行驱动扫描；而每个由多条栅线组成的触控感应单元被输入对应的触控感应信号，同一触控感应单元中的栅线连接相同的触控感应信号，从而对外界触控进行感应。
每一帧图像的显示均包括显示时间和触控时间，即当下一帧图像信号STV到来时，时间重新进入显示Display时间部分。从而，通过该分时驱动的方法，实现了显示面板的显示功能和触控功能。
本发明实施例提供的一种实现显示面板的显示和触控功能的控制装置，包括：
显示控制单元，用于在每帧图像的显示时间内，控制将显示驱动信号输出至所有栅线，控制显示数据信号输出到所有数据线，进行画面显示；
该显示控制单元包括图4中所示的SourceDriverIC和GateDriverIC.
触控单元，用于在每帧图像的触控时间内，将触控驱动信号输出至每一触控驱动单元的数据线，并且将相同的触控感应信号输出至每一触控感应单元的栅线，其中，每一触控驱动单元包括预先划分的多个数据线，每一触控感应单元包括预先划分的多个栅线。
该触控单元，即图4中所示的TouchIC.
较佳地，任意相邻两个所述触控驱动单元之间间隔预定数量的数据线，在每帧图像的触控时间内，相邻触控驱动单元之间相隔的数据线上没有信号；
任意相邻两个所述触控感应单元之间间隔预定数量的栅线，相邻触控感应单元之间相隔的栅线上没有信号。
需要说明的是，本发明提供的显示面板，其结构还可以采用如下变形，参见图6所示的结构，相比图2所示的结构，在图6中黑矩阵的位置有所改变，其中黑矩阵80位于保护玻璃10和上偏光片201之间，同样可以起到防止TFT基板上的金属反射外界入射的光线。
另外，黑矩阵位于上偏光片201和基板301之间也可以。
并且，本发明实施例提供的技术方案同样适用于TN模式的LCD，当应用于TN模式的LCD时，本发明实施例中所述的阵列基板中不包括公共电极层，其它部分与本发明基本相同，控制原理也相同，在此不做赘述。
综上所述，本发明实施例提供了一种电容式触控显示面板、显示装置、控制装置及方法，通过将阵列基板置于液晶材料之上，彩膜基板置于液晶材料之下，将阵列基板的数据线作为电容触控的驱动线，阵列基板的栅线作为电容触控的感应线，同时通过分时驱动，即分为显示时间和触控功能时间来分别控制栅线和数据线的连接信号，实现显示和触控功能。无需附加触控面板即可解决显示面板的显示及触控功能，简化了电容式触控显示面板的结构，提高了光透过率。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
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 (10)

1.一种电容式触控显示面板，包括阵列基板，彩膜基板以及位于所述阵列基板和彩膜基板之间的液晶层；其中，所述阵列基板包括基板、偏光片、黑矩阵BM和薄膜晶体管TFT功能单元，其特征在于，
所述阵列基板位于所述显示面板的出光侧，所述彩膜基板位于显示面板的入光侧；
所述TFT功能单元包括多个由预先划分的多个栅线构成的触控感应单元、多个由预先划分的多个数据线构成的触控驱动单元和薄膜晶体管TFT，使得在每帧图像的显示时间内，可以控制将显示驱动信号输出至所有所述栅线，控制显示数据信号输出到所有所述数据线，进行画面显示，在每帧图像的触控时间内，将触控驱动信号输出至每一触控驱动单元的数据线，并且将相同的触控感应信号输出至每一触控感应单元的栅线；
所述TFT功能单元包括薄膜晶体管TFT、公共电极层、像素电极，所述薄膜晶体管TFT包括栅极、源漏电极、有源层、绝缘层PVX、栅线层的绝缘层；其中，所述公共电极层位于所述TFT的绝缘层PVX之上，且所述公共电极层在TFT区域内为整块电极，所述公共电极层在像素区域内为梳状排列；所述触控驱动单元的数据线金属层和所述触控感应单元的栅线层位于所述公共电极层和所述基板之间；
所述BM与所述TFT相对应，且所述TFT中的栅极、源极和漏极在基板方向上的投影均落在所述BM内。
2.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述BM位于所述基板和所述TFT功能单元之间。
3.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，还包括位于所述阵列基板的出光侧的保护层，所述偏光片位于所述阵列基板的出光侧，所述BM位于所述保护层和所述偏光片之间。
4.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述偏光片位于所述阵列基板的出光侧，所述BM位于所述偏光片和所述基板之间。
5.一种显示装置，其特征在于，该显示装置包括如权利要求1～4任一权项所述的显示面板，以及对该显示面板进行显示和触控的控制装置，该控制装置具体用于：
在每帧图像的显示时间内，控制将显示驱动信号输出至所有栅线，控制显示数据信号输出到所有数据线，进行画面显示；
在每帧图像的触控时间内，将触控驱动信号输出至每一触控驱动单元的数据线，并且将相同的触控感应信号输出至每一触控感应单元的栅线，其中，每一触控驱动单元包括预先划分的多个数据线，每一触控感应单元包括预先划分的多个栅线。
6.根据权利要求5所述的显示装置，其特征在于，任意相邻两个所述触控驱动单元之间间隔预定数量的数据线，在每帧图像的触控时间内，相邻触控驱动单元之间相隔的数据线上没有信号；
任意相邻两个所述触控感应单元之间间隔预定数量的栅线，相邻触控感应单元之间相隔的栅线上没有信号。
7.一种对权利要求1所述显示面板进行显示和触控的控制装置，其特征在于，该控制装置包括：
显示控制单元，用于在每帧图像的显示时间内，控制将显示驱动信号输出至所有栅线，控制显示数据信号输出到所有数据线，进行画面显示；
触控单元，用于在每帧图像的触控时间内，将触控驱动信号输出至每一触控驱动单元的数据线，并且将相同的触控感应信号输出至每一触控感应单元的栅线，其中，每一触控驱动单元包括预先划分的多个数据线，每一触控感应单元包括预先划分的多个栅线。
8.根据权利要求7所述的控制装置，其特征在于，任意相邻两个所述触控驱动单元之间间隔预定数量的数据线，在每帧图像的触控时间内，相邻触控驱动单元之间相隔的数据线上没有信号；
任意相邻两个所述触控感应单元之间间隔预定数量的栅线，相邻触控感应单元之间相隔的栅线上没有信号。
9.一种实现权利要求1所述显示面板的显示和触控功能的控制方法，其特征在于，该方法包括：
在每帧图像的显示时间内，控制将显示驱动信号输出至所有栅线，控制显示数据信号输出到所有数据线，进行画面显示；
在每帧图像的触控时间内，将触控驱动信号输出至每一触控驱动单元的数据线，并且将相同的触控感应信号输出至每一触控感应单元的栅线，其中，每一触控驱动单元包括预先划分的多个数据线，每一触控感应单元包括预先划分的多个栅线。
10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，任意相邻两个所述触控驱动单元之间间隔预定数量的数据线，在每帧图像的触控时间内，相邻触控驱动单元之间相隔的数据线上没有信号；
任意相邻两个所述触控感应单元之间间隔预定数量的栅线，相邻触控感应单元之间相隔的栅线上没有信号。
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