CN103279237A - 一种内嵌式触摸屏及触摸显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种内嵌式触摸屏及触摸显示装置。其中，内嵌式触摸屏包括：彩膜基板；形成于所述彩膜基板上的公共电极；与所述彩膜基板相对设置的阵列基板；设置于所述阵列基板上的IC；形成于所述阵列基板上的多条数据线和与其垂直分布的多条栅极线；所述公共电极分裂为多条公共电极线并复用为驱动电极或者感应电极，所述IC为分时IC，用于向所述内嵌式触摸屏提供显示信号和触摸驱动信号，并检测所述内嵌式触摸屏的触摸信号。本发明提供的内嵌式触摸屏，可以有效降低内嵌式触摸屏对分时IC的负载要求。

Description

一种内嵌式触摸屏及触摸显示装置
技术领域
本发明涉及平板显示技术，特别涉及一种内嵌式触摸屏及触摸显示装置。
背景技术
内嵌在液晶显示器内部的触摸屏因为可以和彩膜基板（彩色滤光片）集成在一起，有效的减少了整个触摸显示装置的厚度并简化了制作工艺，因此得到了广泛的应用。对于内嵌式触摸屏而言，通常将用于完成触摸功能的驱动线和感应线都集成于彩膜基板一侧，而对于TN（Twisted Nematic）等垂直驱动电场模式的液晶显示器来说，因为在彩膜基板一侧需要放置公共电极，因此很难将用于完成触摸功能的驱动线和感应线集成于彩膜基板一侧。为了实现在TN模式的液晶显示器的内嵌触摸功能，有人曾经提出了将阵列基板一侧的数据线和栅极线复用为触摸功能的驱动线和感应线。
如图1所示，内嵌式触摸屏100包括阵列基板101，彩膜基板102以及介于所述阵列基板101和彩膜基板102之间的液晶103组成。其中，所述阵列基板101上形成有多条数据线和多条栅极线，所述彩膜基板上连接一分时IC 104。所述数据线和栅极线通过彩膜基板102分别与一分时IC 104相连接，所述分时IC104的一个帧扫描期间包括触摸期间和显示期间，在所述触摸期间内，分时IC104向数据线或者栅极线输送触摸驱动信号，并同时检测所述栅极线或者数据线的触摸信号；在所述显示期间内，分时IC 104向数据线或者栅极线输送显示信号。对于分时IC 104而言，既要提供触摸驱动信号和提供显示信号，又要检测触摸信号，其负载被成倍增加，特别的，对于高分辨率的显示器来说，分时IC 104更是无法支撑其快速增长的负载。
另外，在上述技术方案中，数据线和栅极线复用为触摸功能的驱动线和感应线，因此对于触摸互电容而言，数据线和栅极线分别作为触摸互电容的一个极板。但是由于数据线和栅极线的线宽有限，因此由其产生的触摸互电容也比较小，从而严重影响了触摸屏的灵敏度。
综上所述，对于垂直驱动电场的液晶显示器而言，内嵌式触摸屏将数据线和栅极线复用为触摸功能的驱动线和感应线，因其对分时IC的严苛要求和较小的触摸互电容而严重影响了其发展。
发明内容
本发明提供一种内嵌式触摸屏及触摸显示装置，达到降低内嵌式触摸屏对分时IC的负载要求目的，以解决上述对分时IC要求严苛的问题。
本发明的另一个目的，是为了解决上述触摸互电容较小的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种内嵌式触摸屏，包括：
彩膜基板；
形成于所述彩膜基板上的公共电极；
与所述彩膜基板相对设置的阵列基板；
设置于所述阵列基板上的IC；
形成于所述阵列基板上的多条数据线和与其垂直分布的多条栅极线；
其特征在于，所述公共电极分裂为多条公共电极线并复用为驱动电极或感应电极，所述IC为分时IC，用于向所述内嵌式触摸屏提供显示信号和触摸驱动信号，并检测所述内嵌式触摸屏的触摸信号。
可选的，所述分时IC的一个扫描期间包括触控期间和显示期间；在所述触控期间内，所述分时IC向所述内嵌式触摸屏提供触摸驱动信号，并同时检测所述内嵌式触摸屏的触摸信号；在所述显示期间内，所述分时IC向所述内嵌式触摸屏提供显示驱动信号。
可选的，所述公共电极线与所述数据线垂直设置；在触控期间内，所述数据线作为驱动电极或感应电极。
可选的，所述公共电极线与所述栅极线垂直设置；在触控期间内，所述栅极线作为驱动电极或感应电极。
可选的，所述公共电极线的线宽大于所述数据线的线宽。
可选的，所述公共电极线的线宽大于所述栅极线的线宽。
可选的，所述公共电极线的宽度范围为3mm~5mm。
可选的，所述阵列基板还包括由所述多条数据线和多条栅极线形成的多个像素行和多个像素列，所述多条公共电极线与多个像素行或像素列重叠设置。
可选的，所述多条公共电极线的宽度等于所述像素的行宽或列宽。
可选的，所述内嵌式触摸屏还包括：
形成于所述数据线上的保护层；
形成于所述保护层上的像素电极层；以及
形成于彩膜基板和/或阵列基板上的有机膜，所述有机膜的材料为丙烯酸类共聚物树脂。
可选的，所述有机膜形成于所述保护层和像素电极层之间。
可选的，所述有机膜形成于所述公共电极朝向所述阵列基板的一面上。
可选的，所述有机膜包括形成于所述保护层和像素电极层之间的第一有机膜以及形成于所述公共电极朝向所述阵列基板的一面上的第二有机膜。
相应的，本发明还提供一种触摸显示装置包括所述内嵌式触摸屏和背光模组，所述内嵌式触摸屏固定于所述背光模组内。
可选的，所述彩膜基板面向所述背光模组，所述阵列基板面向用户。
在本发明所提供的内嵌式触摸屏中，位于所述彩膜基板上的所述公共电极被分裂为多条公共电极线并复用为驱动电极或者感应电极，同时位于所述阵列基板上的IC为分时IC，用于向所述内嵌式触摸屏提供显示信号和触摸驱动信号，并检测所述内嵌式触摸屏的触摸信号。在上述内嵌式触摸屏中，是由公共电极线作为完成触摸功能的驱动电极或者感应电极的，也就是说，所述分时IC在触控期间内，触摸驱动信号不再全部施加给负载已经很严重的数据线或者栅极线，而且触摸检测信号也不全部是由负载已经很严重的栅极线或者数据线提供，触摸驱动信号或者触摸检测信号之一是由负载较小的公共电极线完成，由此，可以降低分时IC在触控期间的负载，实现降低内嵌式触摸屏对分时IC的负载要求目的。
另一方面，使所述公共电极线的线宽大于所述数据线或者栅极线的线宽，使得由上述公共电极线和所述数据线或者栅极线组成的触摸互电容的有效相对面积变大，以使得触摸互电容变大，从而可以提高触摸灵敏度。
附图说明
图1为现有技术中内嵌式触摸屏的结构示意图；
图2为本发明一实施例的内嵌式触摸屏的结构示意图；
图3为本发明一实施例的彩膜基板的俯视图；
图4为本发明一实施例的阵列基板的俯视图；
图5为本发明一实施例的触摸互电容的形成示意图；
图6为本发明另一实施例的触摸互电容的形成示意图；
图7为本发明再一实施例的内嵌式触摸屏的结构示意图；
图8为本发明又一实施例的内嵌式触摸屏的结构示意图；
图9为本发明一实施例的触摸显示装置的结构示意图。
具体实施方式
本发明的核心思想在于，将位于所述彩膜基板上的所述公共电极分裂为多条公共电极线，分裂后的公共电极线同时复用为驱动电极或者感应电极，同时位于所述阵列基板上的所述IC为分时IC，用于向所述内嵌式触摸屏提供显示信号和触摸驱动信号，并检测所述内嵌式触摸屏的触摸信号。对于上述内嵌式触摸屏，所述分时IC在触控期间内，触摸驱动信号不再全部施加给负载已经很严重的数据线或者栅极线，而且触摸检测信号也不全部是由负载已经很严重的栅极线或者数据线提供，触摸驱动信号或者触摸检测信号之一是由负载较小的公共电极线完成。因此，可以降低分时IC的在触控期间的负载，实现降低内嵌式触摸屏对分时IC的负载要求目的。
另一方面，因为所述公共电极线的线宽大于所述数据线或者栅极线的线宽，使得由上述公共电极线和所述数据线或者栅极线组成的触摸互电容的有效相对面积变大，以使得触摸互电容变大，从而可以提高触摸灵敏度。
为了使本发明的目的，技术方案和优点更加清楚，下面结合附图来进一步做详细说明。
如图2所示，本发明一实施例的内嵌式触摸屏200包括：一彩膜基板201、阵列基板202以及设置于所述彩膜基板201和阵列基板202之间的液晶层203，所述阵列基板202与彩膜基板201相对设置。在所述阵列基板202上设置有分时IC 204，用于向所述内嵌式触摸屏200提供显示信号和触摸驱动信号，并检测所述内嵌式触摸屏200的触摸信号。
所述分时IC 204的一个扫描期间包括一触控期间和一显示期间；在所述触控期间内，所述分时IC 204向所述内嵌式触摸屏200提供触摸驱动信号，并同时检测所述内嵌式触摸屏200的触摸信号；在所述显示期间内，所述分时IC 204向所述内嵌式触摸屏200提供显示驱动信号。
如图3所示，结合图2，在所述彩膜基板201上设置有公共电极205，所述公共电极205分裂为多条公共电极线2051、2052...205n。在所述分时IC 204的触控期间，所述多条公共电极线2051、2052...205n作为驱动电极或者感应电极。
如图4所示，在所述阵列基板202上形成有的多条数据线206和与其垂直分布的多条栅极线207。在所述分时IC 204的触控期间，多条数据线206或多条栅极线207作为感应电极或者驱动电极。
如图5所示，在本实施例中，所述数据线206作为感应电极或者驱动电极，所述公共电极线2051、2052...205n与所述数据线206垂直设置。当数据线206用作感应电极时，公共电极线2051、2052...205n用作驱动电极；当数据线206用作驱动电极时，公共电极线2051、2052...205n用作感应电极。也就是说，触摸互电容的两个电极分别是数据线206和所述公共电极线2051、2052...205n。对于图5需要说明的是，为了清楚显示数据线206和公共电极线2051、2052...205n的相互关系，在图5中并未示出栅极线207、彩膜基板201以及其他部件。
当然，也可以将栅极线207复用为触摸互电容的一个电极。如图6所示，在本发明另一实施例中，所述栅极线207作为感应电极或者驱动电极，所述公共电极线2051、2052...205n与所述栅极线207垂直设置。当栅极线207用作感应电极时，公共电极线2051、2052...205n用作驱动电极；当栅极线207用作驱动电极时，公共电极线2051、2052...205n用作感应电极。也就是说，触摸互电容的两个电极分别是栅极线207和所述公共电极线2051、2052...205n。对于图6需要说明的是，为了清楚显示栅极线207和公共电极线2051、2052...205n的相互关系，在图5中并未示出数据线206、彩膜基板201以及其他部件。
综上，因为触摸互电容的一个电极由所述多条公共电极线2051、2052...205n充当，因此所述分时IC 204在触控期间时，其触摸驱动信号或者触摸信号是由负载较小的多条公共电极线2051、2052...205n提供的，因此可以有效减小分时IC 204的负载。
如图5和图6所示，所述公共电极205分裂为多条公共电极线2051、2052...205n时，可以令所述公共电极线2051、2052...205n的线宽大于所述数据线206或者栅极线207的线宽。优选的，所述公共电极线2051、2052...205n的宽度范围为3mm~5mm。
在所述阵列基板202上，由所述多条数据线206与多条栅极线207交叉形成阵列型的多个像素，所述多个像素分为像素行和多个像素列。在公共电极205分裂为多条公共电极线2051、2052...205n后，可能导致每行/列像素充电不一致，为了避免这种充电不一致带来的显示不均，可以将所述多条公共电极线2051、2052...205n设置为与所述多个像素行或像素列重叠。优选的，所述多条公共电极线2051、2052...205n的宽度等于所述像素的行宽或列宽，在这种设置下内嵌式触摸屏，可以选择行/列反转驱动方式进行驱动，也可以选择利用阵列基板的移位寄存电路为彩膜基板传送信号，对于驱动的设计选择范围更大，设计也可以更灵活。
如图2所示，触摸互电容的两个电极分别为公共电极线2051、2052...205n和数据线206或栅极线207，而触摸互电容两个电极之间的介质层则包括液晶层203。在垂直驱动电场的液晶显示器中，液晶分子与彩膜基板201或者阵列基板202之间的夹角是随着驱动电压的变化而变化的。因为液晶分子是极性分子，因此当液晶分子与彩膜基板201之间夹角的发生变化时，也就意味着触摸互电容两个电极之间的介质层的介电常数发生变化了，从而导致触摸互电容本身发生变化。但是上述触摸互电容的变化，并不是因为外界的触摸引起的，并不是真正的触摸信号，因此这种因为液晶分子的旋转而导致的触摸互电容的变化，对于检测触摸信号的分时IC 204来说是一种噪声。
为了减少上述液晶分子旋转引起的噪声，可以在所述触摸互电容的两个电极之间增加一层有机膜，这样触摸互电容的介质层就包括液晶层203和有机膜了，以此来降低液晶分子旋转对整个介质层介电常数带来的波动。具体的来说，就是在所述彩膜基板201或阵列基板202上形成有机膜，所述有机膜的材料为丙烯酸类共聚物树脂。
更具体的来说，如图7所示，在所述阵列基板202上，还包括形成于所述数据线206上的保护层209以及形成于所述保护层209上的像素电极层210。在所述保护层209和像素电极层210之间形成有机膜层211，所述有机膜211的厚度范围为1μm~3μm。当然，所述有机膜211也可以形成于所述公共电极205朝向所述阵列基板202的一面上（图中未示出）。
当然，为了更有效的降低液晶分子旋转对整个介质层介电常数带来的波动，在本发明再一实施例中，如图8所示，也可以同时在彩膜基板201和阵列基板202上各自形成一有机膜。具体的来说，在所述保护层209和像素电极层210之间的第一有机膜212，在所述公共电极205朝向所述阵列基板202的一面上的第二有机膜213。优选的，所述第一有机膜212和第二有机膜213的厚度范围为0.5μm~1.5μm。
相应的，如图9所示，本发明还提供一种触摸显示装置300包括一所述的内嵌式触摸屏200和背光模组400，所述内嵌式触摸屏200固定于所述背光模组400内。在组装所述触摸显示装置300时，可以将所述阵列基板202面向用户，而将彩膜基板201面向所述背光模组400，使得用户对触摸所述内嵌式触摸屏200时，更靠近触摸互电容，从而可以提高触摸的灵敏度。
综上所述，本发明将位于所述彩膜基板上的所述公共电极分裂为多条公共电极线，分裂后的公共电极线同时复用为驱动电极或者感应电极。对于上述内嵌式触摸屏，在所述分时IC在触控期间内，触摸驱动信号不再全部施加给负载已经很严重的数据线或者栅极线，而且触摸检测信号也不全部是由负载已经很严重的栅极线或者数据线提供，触摸驱动信号或者触摸检测信号之一是由负载较小的公共电极线完成。因此，可以降低分时IC的在触控期间的负载，达到了降低内嵌式触摸屏对分时IC的负载要求目的。
另一方面，因为所述公共电极线的线宽大于所述数据线或者栅极线的线宽，使得由上述公共电极线和所述数据线或者栅极线组成的触摸互电容的有效相对面积变大，以使得触摸互电容变大，从而可以提高触摸灵敏度。同时触摸互电容的两个电极之间增加有机膜，以此降低了液晶分子旋转对整合介质层介电常数的影响，从而可以进一步提高了触摸灵敏度。
显然，本领域的技术人员可以对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，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (15)

1.一种内嵌式触摸屏，包括：
彩膜基板；
形成于所述彩膜基板上的公共电极；
与所述彩膜基板相对设置的阵列基板；
设置于所述阵列基板上的IC；
形成于所述阵列基板上的多条数据线和与其垂直分布的多条栅极线；
其特征在于，所述公共电极分裂为多条公共电极线并复用为驱动电极或感应电极，所述IC为分时IC，用于向所述内嵌式触摸屏提供显示信号和触摸驱动信号，并检测所述内嵌式触摸屏的触摸信号。
2.如权利要求1所述的内嵌式触摸屏，其特征在于，所述分时IC的一个扫描期间包括触控期间和显示期间；在所述触控期间内，所述分时IC向所述内嵌式触摸屏提供触摸驱动信号，并同时检测所述内嵌式触摸屏的触摸信号；在所述显示期间内，所述分时IC向所述内嵌式触摸屏提供显示驱动信号。
3.如权利要求2所述的内嵌式触摸屏，其特征在于，所述公共电极线与所述数据线垂直设置；在触控期间内，所述数据线作为驱动电极或感应电极。
4.如权利要求2所述的内嵌式触摸屏，其特征在于，所述公共电极线与所
述栅极线垂直设置；在触控期间内，所述栅极线作为驱动电极或感应电极。
5.如权利要求3所述的内嵌式触摸屏，其特征在于，所述公共电极线的线宽大于所述数据线的线宽。
6.如权利要求4所述的内嵌式触摸屏，其特征在于，所述公共电极线的线宽大于所述栅极线的线宽。
7.如权利要求5或4所述的内嵌式触摸屏，其特征在于，所述公共电极线的宽度范围为3mm~5mm。
8.如权利要求3所述的内嵌式触摸屏，其特征在于，所述阵列基板还包括由所述多条数据线和多条栅极线形成的多个像素行和多个像素列，所述多条公共电极线与所述多个像素行或像素列重叠设置。
9.如权利要求8所述的内嵌式触摸屏，其特征在于，所述多条公共电极线的宽度等于所述像素的行宽或列宽。
10.如权利要求3所述的内嵌式触摸屏，其特征在于，还包括：
形成于所述数据线上的保护层；
形成于所述保护层上的像素电极层；以及
形成于彩膜基板和/或阵列基板上的有机膜，所述有机膜的材料为丙烯酸类共聚物树脂。
11.如权利要求10所述的内嵌式触摸屏，其特征在于，所述有机膜形成于所述保护层和像素电极层之间。
12.如权利要求10所述的内嵌式触摸屏，其特征在于，所述有机膜形成于所述公共电极朝向所述阵列基板的一面上。
13.如权利要求10所述的内嵌式触摸屏，其特征在于，所述有机膜包括形成于所述保护层和像素电极层之间的第一有机膜以及形成于所述公共电极朝向所述阵列基板的一面上的第二有机膜。
14.一种触摸显示装置包括如权利要求1至13任意一项所述的内嵌式触摸屏和背光模组，所述内嵌式触摸屏固定于所述背光模组内。
15.如权利要求14所述的内嵌式触摸屏，其特征在于，所述彩膜基板面向所述背光模组，所述阵列基板面向用户。
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