CN103257769A - 一种电容内嵌式触摸屏和显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种电容内嵌式触摸屏和显示装置，用以解决基于普通像素设计的公共电极分割的连接问题。所述电容内嵌式触摸屏，包括阵列基板，所述阵列基板上设置有栅线、数据线和公共电极层，其中，所述公共电极层包括多个相互绝缘的触控驱动电极单元和触摸感应电极单元；所述触控驱动电极单元包括多个触控驱动子电极，所述触控感应电极单元包括多个触控感应子电极，所述触控驱动子电极和触控感应子电极中的一个采用搭桥方式沿数据线方向连接，另一个子电极沿栅线方向直接连接；或所述触控驱动子电极和触控感应子电极中的一个采用搭桥方式沿栅线方向连接，另一个子电极沿数据线方向直接连接。

Description

一种电容内嵌式触摸屏和显示装置
技术领域
本发明涉及液晶显示技术领域，尤其涉及一种电容内嵌式触摸屏和显示装置。 
背景技术
触摸屏是允许用户直接用手或物体，通过选择显示在图像显示器等的屏幕上的指令内容来输入用户的指令的输入设备，用户用手或物体直接与触摸屏接触时，触摸屏检测到触摸点并根据所选图标具有的命令来驱动液晶显示装置，以实现特定的显示。 
现有的触摸屏，根据其设置在液晶显示器上的位置的不同，主要分为外置型和内嵌式两种；其中，内嵌式触摸屏设置在液晶显示装置的面板的内部，可以大大的减小液晶显示器产品的厚度。目前内嵌式触摸屏的显示装置的设计方案有很多种，一般是通过在液晶盒内容多增加一层或两层透明电极，从而实现触摸功能，此结构的内嵌式触摸屏的工艺复杂，同时，影响了液晶显示器的透过率。 
发明内容
本发明实施例提供了一种电容内嵌式触摸屏和显示装置，用以解决普通像素设计的公共电极分割的连接问题。 
本发明实施例提供的一种电容内嵌式触摸屏，所述触摸屏包括阵列基板，所述阵列基板上设置有栅线、数据线和公共电极层，其中， 
所述公共电极层包括多个相互绝缘的触控驱动电极单元和触摸感应电极单元； 
所述触控驱动电极单元包括多个触控驱动子电极，所述触控感应电极单元包括多个触控感应子电极，所述触控驱动子电极和触控感应子电极中的一个采用搭桥方式沿数据线方向连接，另一个子电极沿栅线方向直接连接；或所述触控驱动子电极和触控感应子电极中的一个采用搭桥方式沿栅线方向连接，另一个子电极沿数据线方向直接连接。 
较佳的，所述触控驱动子电极沿栅线方向直接连接，所述触控感应子电极沿数据线方向搭桥连接时，至少有一条栅线在触控时间段作为触控扫描线，用于给触控驱动电极单元施加触控扫描信号。 
较佳的，所述触摸屏还包括信号连接线，所述触控驱动子电极沿栅线方向直接连接，所述触控感应子电极沿数据线方向搭桥连接时，所述触控感应子电极通过信号连接线和在数据线方向上相邻的触控感应子电极搭桥连接，所述信号连接线与所述数据线同方向设置。 
较佳的，所述触摸屏还包括信号连接线，所述触控驱动子电极沿数据线方向搭桥连接，所述触控感应子电极沿栅线方向直接连接时，所述触控驱动子电极通过信号连接线与所述数据线方向上相邻的触控驱动子电极搭桥连接，所述信号连接线与所述数据线同方向设置。 
较佳的，所述信号连接线与所述数据线同层设置。 
较佳的，所述触摸屏还包括信号连接线，所述触控驱动子电极沿数据线方向直接连接，所述触控感应子电极沿栅线方向搭桥连接时，所述触控感应子电极通过信号连接线和在行方向上相邻的触控感应子电极搭桥连接，所述信号连接线与所述栅线同方向设置。 
较佳的，所述触摸屏还包括信号连接线，所述触控驱动子电极沿栅线方向搭桥连接，所述触控感应子电极沿数据线方向直接连接时，所述触控驱动子电极通过信号连接线与所述栅线方向上相邻的触控驱动子电极搭桥连接，所述信号连接线与所述栅线同方向设置。 
较佳的，所述信号连接线与所述栅线同层设置。 
本发明实施例提供的一种显示装置，所述显示装置包括所述的触摸屏。 
较佳的，所述触摸屏上的信号连接线在与数据线同向设置时，所述信号连接线设置在与蓝色像素对应的区域内。 
本发明实施例提供了一种触摸屏和显示装置，所述触摸屏包括阵列基板，所述阵列基板上设置有栅线、数据线和公共电极层，其中，所述公共电极层包括多个相互绝缘的触控驱动电极单元和触摸感应电极单元；所述触控驱动电极单元包括多个触控驱动子电极，所述触控感应电极单元包括多个触控感应子电极，所述触控驱动子电极和触控感应子电极中的一个采用搭桥方式沿数据线方向连接，另一个子电极沿栅线方向直接连接；或所述触控驱动子电极和触控感应子电极中的一个采用搭桥方式沿栅线方向连接，另一个子电极沿数据线方向直接连接；所述触摸屏显示装置通过设计公共电极的分割方案，利用搭桥方式和直接连接方式形成触摸屏的触控驱动电极单元和触摸感应电极单元，或利用搭桥方式和直接连接方式形成触摸屏的触摸感应电极单元和触控驱动电极单元利用桥接结构连接沿纵向排列的第二子电极，解决了基于普通像素制作内嵌式触摸屏内置触控面板的显示装置时，公共电极分割方案中的连接问题。 
附图说明
图1为本发明实施例一提供的阵列基板的平面俯视图； 
图2为沿图1中A1-A方向的剖面结构图； 
图3为本发明实施例提供的公共电极层的平面结构图； 
图4为本发明实施例提供的公共电极的等效电路图； 
图5为本发明实施例二提供的阵列基板的平面俯视图； 
图6为本发明实施例三提供的阵列基板的平面俯视图； 
图7为本发明实施例四提供的阵列基板的平面俯视图。 
具体实施方式
本发明实施例提供了一种电容内嵌式触摸屏和显示装置，用以解决基于普通像素设计的公共电极分割方案中的连接问题。 
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。 
本发明实施例一提供了一种电容内嵌式触摸屏，所述触摸屏包括阵列基板，如图1所示。从图1中可以看出，所述阵列基板上设置有栅线101、数据线102和公共电极层103，其中， 
所述公共电极层103，包括多个相互绝缘的触控驱动电极单元1031和触摸感应电极单元1032； 
所述触控驱动电极单元1031包括多个触控驱动子电极1031a，所述触控感应电极单元1032包括多个触控感应子电极1032b，其中，所述触控驱动子电极1031a采用搭桥方式沿数据线方向连接，所述触控感应子电极1032b沿栅线方向直接连接。 
从图1中还可以看出，所述触摸屏还包括信号连接线104，所述触控驱动子电极1031a沿数据线102方向搭桥连接，所述触控感应子电极1032b沿栅线101方向直接连接时，所述触控驱动子电极1031a通过信号连接线104与所述数据线102方向上相邻的触控驱动子电极搭桥连接，所述信号连接线104与所述数据线102同方向设置。 
图2为沿图1中虚线A1-A方向的剖面结构图，从图2中可以看出，所述阵列基板还包括基板201，金属线202、栅极绝缘层203、绝缘层204、像素电极205、钝化层206、过孔207和金属层208。其中， 
所述基板201为玻璃基板； 
所述栅线101位于基板201上方； 
所述金属线202与所述栅线101同层设置，并且与所述栅线101平行；该金属线102通过过孔与公共电极层103连接，用于降低所述公共电极层103的电阻。 
所述栅极绝缘层203位于所述栅线101和所述金属线202的上方，用于将栅极与其它层电极绝缘。 
所述信号连接线104与所述数据线102同层设置，其制作材料为铜、铁等金属。 
所述绝缘层204位于所述信号连接线104和所述像素电极205之间，用于将所述像素电极205和所述信号连接线104绝缘。 
所述像素电极205，位于所述第一绝缘层204上方，其制作材料为透明导电材料，如氧化铟锡（ITO）等。 
所述钝化层206位于所述像素电极205和所述金属层208之间，用于将所述像素电极205和所述金属层208进行绝缘。 
所述过孔207，用于通过该过孔连接所述信号连接线104和所述金属层208。 
所述金属层208位于所述钝化层206和公共电极层103之间，与所述公共电极层103直接连接，用于降低公共电极层103的电阻。 
所述公共电极层103位于所述金属层208上方，所述公共电极层103包括触控驱动电极单元1031和触控感应电极单元1032，其中，组成触控驱动电极单元1031的触控驱动子电极1031a通过信号连接线104连接。 
当用户用手或触控笔点击触摸屏时，用户在触摸点处与公共电极层103耦合，产生耦合电容，从而影响该触点处的输出电压和输出电流。若该处的输出电压或/和输出电流发生变化，则表示该处有触控动作的发生。 
进一步的，当所述触摸屏判断是否被触摸后，还需要确定触控面板中触摸点的具体位置。 
本发明实施例一提供的所述阵列基板中，如图1所示，还包含有栅极105a、源极105b和漏极105c的薄膜晶体管(TFT)105，所述栅极105a与栅线101电连接，所述源极105b与数据线102连接，所述漏极105c通过过孔与像素电极电连接。所述薄膜晶体管105用于控制所述像素电极205和公共电极103的电压大小，通 过改变像素电极205和公共电极103两端电压的大小，使两电极之间的电场发生变化，改变液晶显示装置的亮度，以实现不同灰阶的显示。 
本发明实施例提供的触控屏中，对公共电极层进行改进，使多个触控驱动子电极连接在一起形成触控屏的触控驱动电极单元，另外，连接多个触控感应子电极以形成触控面板的触控感应电极单元，所述触控驱动电极单元和所述触控感应电极单元垂直交叉排列，可通过触控驱动电极单元和触控感应电极单元中输出的电压发生变化的行或列，确定触控面板中触点的具体位置。 
在金属层208上形成公共电极层，然后利用构图工艺，如图3所示，将所述公共电极层划分为垂直交叉排列的触控驱动电极单元1031和触控感应电极单元1032。 
如图3所示，所述触控感应电极单元1032为横向阵列，每一横向阵列与相邻横向阵列间电隔离；每一横向阵列包括多个触控感应子电极1032b，且每一横向的所述触控感应子电极1032b依次电连接；所述触控感应子电极1032b是多个像素的公共电极电连接在一起形成的。 
所述触控驱动电极单元1031为纵向阵列，每一纵向阵列与相邻纵向阵列间电隔离。每一纵向阵列包括多个触控驱动子电极1031a，且每一纵向的触控驱动子电极1031a依次电连接；所述触控驱动子电极1031a是多个像素的公共电极电连接在一起形成的。 
由于从液晶显示装置的整体上看，所述公共电极层103是整面连续的。因此，在一个整面连续的公共电极层103上刻蚀形成触控驱动电极单元1031和触控感应电极单元1032的过程中，如图3所示，若刻蚀时保证触控感应电极单元1032中的每一横向的多个触控感应子电极1032b间是连续的，那么触控驱动电极单元1031中每一纵向的多个触控驱动子电极1031a就是断开的，要实现每一纵向的多个触控驱动子电极1031a间的电连接，就需要额外的设置信号连接线104，使每一纵向的多个触控驱动子电极1031a间电连接； 
所述信号连接线104必须和公共电极层设置在不同层上，否则沿栅线方向 连接触控感应子电极将会和沿数据线方向连接的触控驱动子电极短路在一起，即所述触控感应电极单元1032将会和所述触控驱动电极单元1031短路在一起。 
图4为图1中的公共电极层的等效图；图4中每一条横线表示一个横向阵列，每一条竖线表示一个纵向阵列，1032i-1、1032i和1032i+1表示三个相邻的横向阵列，即触控感应电极单元阵列，其中，i＝1，2，3，4......；1031j-1、1031j和1031j+1为三个相邻的纵向阵列，即触控驱动电极单元阵列，其中，j＝1，2，3，4......。所述每一横向阵列和每一纵向阵列分别交叉，形成多个交点。例如，横向阵列1032i与纵向阵列1031j相交的交点为点B(xi，yj)。 
在此液晶显示装置中，还设置有检测单元，所述检测单元提供各像素单元输出端的参考电压值，检测单元依次扫描各横向阵列行和纵向阵列，将检测到的各横向阵列行和纵向阵列的实际电压值与参考电压值进行比较，判断是否被触摸。 
下面以确定点B是否被触摸，及如何确定点B的坐标(x，y)为例进行具体说明。 
当检测单元扫描并检测完横向阵列1032i-1后，接着对横向阵列1032i进行扫描，依次检测横向阵列1032i中各点输出的实际电压值，与检测单元提供的参考电压值相比较。若检测到的实际电压值与参考电压值相同，则表示横向阵列1032i上不存在被触摸的点；若检测到的实际电压值与参考电压值不相同，那么则表示横向阵列1032i上存在被触摸的点，可以确定被触摸点的纵坐标y。此时，检测单元正在依次扫描每一纵向阵列，当扫描完并检测完纵向阵列1031j-1后，所述检测单元接着扫描纵向阵列1031j，并检测纵向阵列1031j中各点输出的实际电压值，若检测到的实际电压值与参考电压值相同，则表示该纵向阵列上不存在被触摸的点；若检测到的实际电压值与参考电压值不相同，则表示纵向阵列404j上存在被触摸的点，并可以确定被触摸点的横坐标x；综合考虑横向阵列和纵向阵列，若横向阵列1032i上存在被触摸的点，纵向阵列1031j上也存在被触摸的点，那么根据被横向阵列1032i的对应的纵坐标y和纵向阵列1031j的对应 的横坐标x，即可得出被触摸的点B的坐标为(x，y)。 
本发明实施例二提供了另一种阵列基板，其平面俯视图如图5所示，与图1所示阵列基板不同的是，图5所示的阵列基板中，所述触控驱动子电极1031a沿栅线101方向直接连接，所述触控感应子电极1032b沿数据线102方向搭桥连接，所述触控感应子电极1032b通过信号连接线和在数据线方向上相邻的触控感应子电极搭桥连接，所述信号连接线与所述数据线同方向设置。图5所示阵列基板的工作原理与图1所示阵列基板的工作原理相同。 
本发明实施例三提供了的一种阵列基板，其平面俯视图如图6所示，与图1所示阵列基板不同的是，图6所示阵列基板中，所述触控驱动子电极1031a沿数据线102方向直接连接，所述触控感应子电极1032b沿栅线101方向搭桥连接；其中，所述触控感应子电极1032b通过信号连接线104和在行方向上与相邻的触控感应子电极搭桥连接，所述信号连接线104与所述栅线101同方向设置。图6所示阵列基板的工作原理与图1所示阵列基板的工作原理相同。 
本发明实施例四提供了的一种阵列基板，其平面俯视图如图7所示，与图1所示阵列基板不同的是，图7所示阵列基板中，所述触控驱动子电极1031a沿栅线方向搭桥连接，所述触控感应子电极1032b沿数据线102方向直接连接；其中，所述触控驱动子电极1031a通过信号连接线与所述栅线方向上相邻的触控驱动子电极搭桥连接，所述信号连接线104与所述栅线101同方向设置。图7所示阵列基板的工作原理与图1所示阵列基板的工作原理相同。 
本发明实施例提供了一种显示装置，所述显示装置所述的触摸屏。 
所述触摸屏上的信号连接线104在与数据线102同向设置时，所述信号连接线104设置在与蓝色像素对应的区域内。因为人眼对色彩的灵敏度不同，对蓝色的识别不敏感，所以即使相对的减少蓝色像素的分量，也不会对画面显示造成影响。 
综上所述，本发明实施例提供的电容内嵌式触摸屏和显示装置，不需要额 外设置感应电极和触控电极，而是对公共电极层进行了改进，使得改进后的公共电极既可以与像素电极之间形成电场用以驱动液晶分子的运动；同时，公共电极可以和用户在触摸点处形成耦合电容，用以判断触摸屏是否被触摸；并且，由于公共电极层具有交叉排列的触控感应电极单元阵列和触控驱动电极单元阵列，所述触控感应电极单元阵列为横向阵列，触控驱动电极单元阵列为纵向阵列，依次扫描所述每一横向的触控感应电极单元阵列，并依次扫描每一纵向的触控驱动电极单元阵列，综合得出被触摸点的具体位置。由于不需要额外设置触控感应电极和触控驱动电极，因此，本发明实施例提供的显示装置更加轻薄，且控制更加准确可靠。本发明采用一整条信号线对触摸驱动电极或触摸感应电极进行连接，从而可以降低信号的延迟，提高信号传输的速度。 
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)

1.一种电容内嵌式触摸屏，包括阵列基板，所述阵列基板上设置有栅线、数据线和公共电极层，其特征在于，
所述公共电极层包括多个相互绝缘的触控驱动电极单元和触摸感应电极单元；
所述触控驱动电极单元包括多个触控驱动子电极，所述触控感应电极单元包括多个触控感应子电极，所述触控驱动子电极和触控感应子电极中的一个采用搭桥方式沿数据线方向连接，另一个子电极沿栅线方向直接连接；或所述触控驱动子电极和触控感应子电极中的一个采用搭桥方式沿栅线方向连接，另一个子电极沿数据线方向直接连接。
2.根据权利要求1所述的触控屏，其特征在于，所述触控驱动子电极沿栅线方向直接连接，所述触控感应子电极沿数据线方向搭桥连接时，至少有一条栅线在触控时间段作为触控扫描线，用于给触控驱动电极单元施加触控扫描信号。
3.根据权利要求1所述的触摸屏，其特征在于，所述触摸屏还包括信号连接线，所述触控驱动子电极沿栅线方向直接连接，所述触控感应子电极沿数据线方向搭桥连接时，所述触控感应子电极通过信号连接线和在数据线方向上相邻的触控感应子电极搭桥连接，所述信号连接线与所述数据线同方向设置。
4.根据权利要求1所述的触摸屏，其特征在于，所述触摸屏还包括信号连接线，所述触控驱动子电极沿数据线方向搭桥连接，所述触控感应子电极沿栅线方向直接连接时，所述触控驱动子电极通过信号连接线与所述数据线方向上相邻的触控驱动子电极搭桥连接，所述信号连接线与所述数据线同方向设置。
5.根据权利要求3或4所述的触摸屏，其特征在于，所述信号连接线与所述数据线同层设置。
6.根据权利要求1所述的触摸屏，其特征在于，所述触摸屏还包括信号连接线，所述触控驱动子电极沿数据线方向直接连接，所述触控感应子电极沿栅线方向搭桥连接时，所述触控感应子电极通过信号连接线和在行方向上相邻的触控感应子电极搭桥连接，所述信号连接线与所述栅线同方向设置。
7.根据权利要求1所述的触摸屏，其特征在于，所述触摸屏还包括信号连接线，所述触控驱动子电极沿栅线方向搭桥连接，所述触控感应子电极沿数据线方向直接连接时，所述触控驱动子电极通过信号连接线与所述栅线方向上相邻的触控驱动子电极搭桥连接，所述信号连接线与所述栅线同方向设置。
8.根据权利要求6或7所述的触摸屏，其特征在于，所述信号连接线与所述栅线同层设置。
9.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求1～8任一所述的触摸屏。
10.根据权利要求9所述的显示装置，其特征在于，所述触摸屏上的信号连接线在与数据线同向设置时，所述信号连接线设置在与蓝色像素对应的区域内。
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