CN103226423A - 内嵌式电容触控显示面板、显示装置、控制装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种内嵌式电容触控显示面板、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，简化了内嵌式电容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内嵌式电容触控显示面板，包括：对向基板、阵列基板以及液晶层，其中，阵列基板包括交叉排列的栅线和数据线，以及透明公共电极层；所述阵列基板还包括位于透明公共电极层且沿第一方向延伸的触控驱动电极，以及与所述触控驱动电极通过绝缘层相隔离且沿第二方向延伸的触控感应电极，所述第一方向和第二方向相垂直；所述触控驱动电极上分时地施加公共电压信号和触控驱动信号。

Description

内嵌式电容触控显示面板、显示装置、控制装置及方法
技术领域
本发明涉及液晶技术领域，尤其涉及一种内嵌式电容触控显示面板、显示装置、控制装置及方法。
背景技术
现在的高级超维场转换液晶显示技术（Advanced Super Dimension Switch，ADS）LCD显示模块在彩膜CF外面有一层起屏蔽作用的ITO，其作用是为了避免外界的干扰信号进入液晶电场内部，从而能够保护LCD显示模块的正常显示。具体地，传统的ADS型液晶显示器的阵列基板上设置有两层透明电极，其通过同一平面内狭缝电极边缘所产生的电场以及狭缝电极层与板状电极层间产生的电场形成多维电场，使液晶盒内狭缝电极间、电极正上方所有取向液晶分子都能够产生旋转，从而提高了液晶工作效率并增大了透光效率。
如图1所示，现有技术中的LCD基本结构包括：上偏光片201、屏蔽ITO30、彩膜基板、上取向层501、液晶层12、下取向层502、阵列基板及下偏光片202。其中，彩膜基板包括玻璃基板10、彩膜层40（包括彩色滤光片RGB和黑矩阵）；阵列基板包括衬底基板130，以及形成于衬底基板130之上的栅线131、数据线132，所述栅线131和数据线132不同层设置，二者之间设置有第一绝缘层60。
基于上述结构，实现电容触控的方式往往是通过在上偏光片上贴附触控功能单元，需要贴合一个制作了触控感应电极touch sensor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内嵌式电容触控显示面板、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，简化了内嵌式电容触控显示面板的结构，提高了光透过率。
本发明实施例提供了一种内嵌式电容触控显示面板，包括阵列基板、对向基板以及液晶层，其中，所述阵列基板包括交叉排列的栅线和数据线，以及透明公共电极层；其中，所述阵列基板还包括：
沿第一方向延伸的触控驱动电极，所述触控驱动电极位于所述透明公共电极层；及，
沿第二方向延伸的触控感应电极，所述触控感应电极与所述触控驱动电极通过绝缘层相隔离；
其中，所述第一方向和第二方向相垂直；所述触控驱动电极上分时地施加公共电压信号和触控驱动信号。
本发明实施例提供的一种实现上述的内嵌式电容触控显示面板的显示和触控功能的控制方法，该方法包括：
将所述显示面板显示每一帧图像的时间分成显示时间段和触控时间段；
在显示时间段，对所述触控驱动电极施加公共电压信号，所述触控感应电极无信号输入；
在触控时间段，对所述触控驱动电极施加触控驱动信号，触控感应电极耦合所述触控驱动电极的电压信号并输出。
本发明实施例提供的一种对所述的内嵌式电容触控显示面板进行显示和触控的控制装置，其中，所述显示面板显示每一帧图像的时间分成显示时间段和触控时间段；所述控制装置包括：
显示控制单元，用于在显示时间段内，对所述触控驱动电极施加公共电压信号，所述触控感应电极无信号输入；
触控单元，用于在触控时间段内，对所述触控驱动电极施加触控驱动信号；触控感应电极耦合所述触控驱动电极的电压信号并输出。
本发明实施例提供的一种显示装置，该显示装置包括所述的内嵌式电容触控显示面板。
本发明实施例提供的内嵌式电容触控显示面板、显示装置、控制装置及控制方法，通过给位于透明公共电极层中的部分公共电极分时地施加不同信号，使其在不同的时段内分别充当公共电极和触控驱动电极；这样，既保证了触控显示面板的正常画面显示，又充分利用了现有的电极结构，无需附加触控驱动电极，即可实现显示面板的触控功能，同时增大了电容触控显示面板的开口率。
附图说明
图1为现有技术中LCD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所示结构的详细示意图；
图4为本发明实施例提供的一种内嵌式电容触控显示面板中触控感应电极和触控驱动电极的层状结构示意图；
图5为本发明实施例提供的另一种内嵌式电容触控显示面板中触控感应电极和触控驱动电极的层状结构示意图；
图6为本发明实施例提供的控制显示面板显示和触控的各信号端的时序图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种内嵌式电容触控显示面板、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，简化了内嵌式电容触控显示面板的结构，提高了光透过率。
下面结合附图对本发明进行说明。需要说明的是，附图仅为结构示意图，并不是真实的比例。且仅是为了更清楚的解释本发明，并不能限制本发明。
参见图2，为本发明实施例提供的一种内嵌式电容触控显示面板，所述显示面板包括对向基板11、阵列基板以及位于对向基板11和阵列基板之间的液晶层12，其中，所述TFT阵列基板包括形成在衬底基板130之上的交叉排列的栅线131和数据线132，以及公共电极层133；所述栅线131和数据线132不同层设置，二者之间设置有第一绝缘层60；同时，所述阵列基板还包括：
沿第一方向延伸的触控驱动电极，所述触控驱动电极位于所述透明公共电极层133；及，
沿第二方向延伸的触控感应电极14，所述触控感应电极与所述触控驱动电极通过第二绝缘层（未图示）相隔离；
其中，所述第一方向和第二方向相垂直，即所述触控驱动电极和触控感应电极相垂直；所述触控驱动电极上分时地施加公共电压信号和触控驱动信号。
上述第一方向和第二方向在此不做具体限定。例如，所述第一方向可以是与栅线的延伸方向相同，那么第二方向就是与数据线的延伸方向相同；或者，第一方向与数据线的延伸方向相同，则第二方向与栅线的延伸方向相同。
上述的显示面板，在具体实施过程中，所述公共电极层133包括多个条状的公共电极，由于触控结构的像素精度小于显示面板的像素精度，因此本发明提供的方案中以所述多个条状公共电极中的部分来作为触控驱动电极。例如，可以从所述多个条状的公共电极中，每隔一个公共电极选取一个来作为触控驱动电极，当然也可以使每间隔两个或者三个公共电极来选取一个作为触控驱动电极。具体地，可以根据触控的精度需要来灵活选取作为触控驱动电极的条状公共电极。这样，无需额外的增加触控感应电极。
较佳地，所述触控感应电极具有网格状结构，材料为金属。所述网格状的触控感应电极所处的位置与黑矩阵区域相对应，即网格状的触控感应电极与栅线和数据线的布线区域相对应，这样触控感应电极对应区域也无需增加额外的遮挡，进而增大了电容式触控显示面板的开口率。
在本实施例以及相应的附图中，以所述触控驱动电极沿栅线方向排列，所述触控感应电极沿数据线方向排列为例。较佳地，该显示面板还包括：金属电极15（见图3），所述金属电极15设置在所述触控驱动电极上方或下方，且与所述触控驱动电极电连接。所述金属电极15可以是与触控驱动电极直接接触。由于本实施例中的透明公共电极层通常采用ITO材料制作，在触控驱动电极的上方或下方增设了金属电极15之后，可以明显降低触控驱动电极的整体阻值。
较佳地，所述金属电极具有网格状结构，且所述网格状的金属电极所处的位置与黑矩阵区域相对应。同样地，由于与触控驱动电极相连的金属电极也是对应到栅线和/或数据线的布线区域，因此不会对触控显示面板的开口率产生影响。
进一步的，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和图3，为本发明提供的一种内嵌式电容触控显示面板的结构示意图，该显示面板包括：对向基板11、液晶层12、阵列基板，所述阵列基板上形成有触控驱动电极和触控感应电极14。
具体地，对向基板11包括玻璃基板10、彩膜层40，在所述对向基板的外侧设有上偏光片201，在其内侧设有上取向层501；
需指出的是，本实施例中以所述彩膜层40位于对向基板为例，此时所述对向基板也称为彩膜基板；此外，彩膜层也可以通过COA（Color Filter OnArray）技术制作在阵列基板上。
上述阵列基板包括：衬底基板130、形成于衬底基板130之上的栅线131、数据线132和透明的公共电极层133；以及，位于触控感应电极之上的下取向层502，和位于衬底基板130之下的下偏光片202。
其中，透明公共电极层133包括公共电极133a（见图4）和触控驱动电极133b（见图4）；其中，所述触控驱动电极133b分时地施加公共电压信号和触控驱动信号。在具体实施过程中，在显示时间段，所述触控驱动电极133b上施加公共电压信号，所述触控驱动电极133b起到公共电极的作用，与像素电极一起用于控制液晶翻转；在触控时间段，所述触控驱动电极133b上施加触控驱动信号，所述触控感应电极14耦合所述触控驱动电极的电压信号并输出。位于周边区域的触控判断模块在检测到触控感应电极14输出的耦合信号后，可判断出触控动作对应的具体位置，实现准确的触控定位。
所述公共电极133a只连接公共电压信号，与像素电极一起用于控制液晶翻转。
所述触控驱动电极133b的制作材料为透明导电材料ITO，所述触控电极在延伸的方向上具有较大的电阻，不利于信号的传输；如图5所示，为提高信号传输质量，较佳的，在所述触控驱动电极的上方还设置有金属电极15，所述金属电极15与所述触控驱动电极133b电连接。
较佳地，所述金属电极15具有网格状结构，且所述网格状的金属电极所处的位置与黑矩阵区域相对应，位于所述黑矩阵区域的下方。
所述阵列基板还包括位于金属电极上方的钝化层16，用于将触控电极与其它电极绝缘，所述钝化层16的制作材料为树脂；同时，所述钝化层也可以采用其他材料，只要为透明的绝缘材料即可。
结合图3和图4所示，所述触控感应电极14位于钝化层16的上方，可以具有网格状结构；并且，所述网格状的触控感应电极沿数据线方向延伸。
由于所述触控驱动电极133b的上方对应黑矩阵区域，因此对于触控驱动电极，无需增加额外的遮挡，从而增大了栅线131和数据线132布线后的开口率，提高了显示质量。另外，将触控感应电极14和触控驱动电极133b设置在阵列基板侧，有利于触控感应电极和触控驱动电极引脚的引出，进而有利于柔性电路板FPC的绑定。
图4为内嵌式电容触控显示面板中触控感应电极和触控驱动电极的层状结构示意图。其中，触控感应电极14沿着TFT阵列基板中数据线的方向，触控驱动电极133b和所述触控感应电极互相垂直，每两条触控驱动电极之间相互平行，且每两条触控驱动电极之间设置有公共电极133a。在触控阶段，触控感应电极分别连接触控感应信号（比如一直流电信号），触控驱动电极分别连接触控驱动信号。同时，包括公共电极133a和触控驱动电极133b的公共电极层呈现面状结构，一般的，公共电极层如此的覆盖在整个阵列基板的表面，一般采用ITO制作，关于公共电极层的结构及材料均为现有技术，在此不再赘述。
进一步的，如图5所示，所述触控驱动电极133b上方设置有网格状的金属电极，所述金属电极与触控驱动电极133b电连接，且位置与黑矩阵区域相对应，位于所述黑矩阵区域的下方。在此，增加一层电连接的金属电极，由于所述金属电极的材料为金属，相比一般采用ITO制作的公共电极，电阻要小很多，那么将金属电极并联到触控驱动电极上之后，最终触控驱动电极的电阻要小很多，这样很有效的减小了触控芯片的负载，提高了触控的准确度。同时，所述金属电极的密度可以预先根据显示精度要求来设计，以满足不同的显示需求。
并且，所述金属电极设置在触控驱动电极之上，形状与触控驱动电极形状相同，位置与黑矩阵区域相对应，因此不会影响透光率，同时，也不会因为增加该金属电极而额外增加遮挡。
本发明提供了一种对所述显示面板进行显示和触控的控制方法，所述控制方法包括：
将所述显示面板显示每一帧图像的时间分成显示时间段和触控时间段；
在显示时间段，对所述触控驱动电极施加公共电压信号，所述触控感应电极无信号输入；
在触控时间段，对所述触控驱动电极施加触控驱动信号，触控感应电极耦合所述触控驱动电极的电压信号并输出。
进一步的，预先将每帧图像的时间分为显示时间Display和触控时间Touch，在显示时间和触控时间内，分别实现该显示面板的显示功能和触控功能。参见图6所示的时序图，其中，STV为帧开启信号，CPV为gate开启控制信号，TP为data的开启信号，Gate为每一行栅线的开启信号，Data为每一列数据信号，TE为触控开启控制信号，TX为触控驱动信号，RX为触控感应信号。
在显示时间Display内，触控驱动电极和公共电极均连接公共电压信号，Gate信号从第一行开始依次向下输入到每行栅线使得各行像素逐行打开，数据线依次输出相应的数据信号，从而像素电极和公共电极形成电场控制相应像素的液晶翻转，完成显示。
在每帧图像的触控时间Touch从TE信号的开启开始，此阶段内，控制触控驱动电极连接触控驱动信号，控制触控感应电极连接触控感应信号；控制公共电极连接公共电压信号；同时，所有的栅线上没有信号，数据线没有输出；直至TE信号关闭，开始下一帧图像的显示时间。
本发明实施例提供的分时驱动方法（将一帧画面的显示时间分为显示时间段和触控时间段），有效地避免了触控阶段，触控信号对显示信号的干扰，提高了显示质量。
本发明实施例提供的对前述显示面板进行显示和触控的控制装置，所述控制装置包括：
显示控制单元，用于在显示时间段内，对所述触控驱动电极施加公共电压信号，所述触控感应电极无信号输入；
触控单元，用于在触控时间段内，对所述触控驱动电极施加触控驱动信号；触控感应电极耦合所述触控驱动电极的电压信号并输出。
此外，本发明实施例还提供了一种显示装置，所述显示装置包括上述的内嵌式电容触控显示面板。
较佳的，所述显示装置还包括上述的控制装置，所述控制装置用以控制所述内嵌式电容触控显示面板的显示和触控。
综上所述，本发明实施例提供的内嵌式电容触控显示面板、显示装置、控制装置及方法，通过在阵列基板上设置触控驱动电极和触控感应电极，利用阵列基板上的公共电极层的一部分作为触控驱动电极，在公共电极层之上设置触控感应电极，且触控驱动电极之间和触控感应电极之间设置有钝化层，同时通过分时驱动的方法可以实现显示面板显示和触控的功能。而由于触控感应电极的位置与黑矩阵区域相对应，无需进行额外的阻挡，因此可以保持像素结构的开口率，同时由于将下方设置有栅线的公共电极作为触控阶段的触控驱动电极，无需另行制作触控驱动电极，节约了成本。另外，将触控驱动电极和触控感应电极设置在TFT阵列基板侧，有利于触控驱动电极和触控感应电极的引脚引出，以有利于柔性电路板FPC的绑定。
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 (9)

1.一种内嵌式电容触控显示面板，包括阵列基板、对向基板以及液晶层，其中，所述阵列基板包括交叉排列的栅线和数据线，以及透明公共电极层；其特征在于，所述阵列基板还包括：
沿第一方向延伸的触控驱动电极，所述触控驱动电极位于所述透明公共电极层；及，
沿第二方向延伸的触控感应电极，所述触控感应电极与所述触控驱动电极通过绝缘层相隔离；
其中，所述第一方向和第二方向相垂直；所述触控驱动电极上分时地施加公共电压信号和触控驱动信号。
2.根据权利要求1所述的内嵌式电容触控显示面板，其特征在于，所述触控感应电极具有网格状结构；且所述网格状的触控感应电极所处的位臵与黑矩阵区域相对应。
3.根据权利要求1所述的内嵌式电容触控显示面板，其特征在于，该显示面板还包括：设臵在所述触控驱动电极上方或下方的金属电极，所述金属电极与所述触控驱动电极电连接。
4.根据权利要求3所述的内嵌式电容触控显示面板，其特征在于，所述金属电极具有网格状结构，且所述网格状的金属电极所处的位臵与黑矩阵区域相对应。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的内嵌式电容触控显示面板，其特征在于，所述触控驱动电极与所述栅线的延伸方向一致；所述触控感应电极与所述数据线的延伸方向一致。
6.一种实现如权利要求1至5中任一项所述的内嵌式电容触控显示面板的显示和触控功能的控制方法，其特征在于，包括：
将所述显示面板显示每一帧图像的时间分成显示时间段和触控时间段；
在显示时间段，对所述触控驱动电极施加公共电压信号，所述触控感应电极无信号输入；
在触控时间段，对所述触控驱动电极施加触控驱动信号，触控感应电极耦合所述触控驱动电极的电压信号并输出。
7.一种对权利要求1至5中任一项所述的内嵌式电容触控显示面板进行显示和触控的控制装臵，其特征在于，所述显示面板显示每一帧图像的时间分成显示时间段和触控时间段；所述控制装臵包括：
显示控制单元，用于在显示时间段内，对所述触控驱动电极施加公共电压信号，所述触控感应电极无信号输入；
触控单元，用于在触控时间段内，对所述触控驱动电极施加触控驱动信号；触控感应电极耦合所述触控驱动电极的电压信号并输出。
8.一种显示装臵，其特征在于，该显示装臵包括权利要求1至5中任一项所述的内嵌式电容触控显示面板。
9.根据权利要求8所述的显示装臵，其特征在于，所述显示装臵还包括权利要求7所述的控制装臵，所述控制装臵用以控制所述内嵌式电容触控显示面板的显示和触控。
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