CN103529993A - 阵列基板、触控显示面板及显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种阵列基板、触控显示面板及显示装置，所述阵列基板包括衬底基板，衬底基板上形成有多个子像素，每一子像素设置有显示单元，且至少若干子像素设置有触控单元；显示单元包括：公共电极；与公共电极绝缘且不同层设置的像素电极；交叉排布于衬底基板上的栅线和数据线；及，连接栅线、数据线和像素电极的第一薄膜晶体管；触控单元包括：与像素电极绝缘并同层设置的感应电极；交叉排布的驱动信号线和感应信号线，感应电极与感应信号线连接，像素电极还作为驱动电极与驱动信号线连接。本发明的阵列基板将阵列基板上的像素电极同时作为驱动电极使用，且将像素电极和感应电极作在同一层，能简化工艺步骤，且有利于驱动IC电路的集成。

Description

阵列基板、触控显示面板及显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种阵列基板、触控显示面板及显示装置。
背景技术
目前，触摸屏按照组成结构可以分为：外挂式触摸屏（Add on Mode TouchPanel）、覆盖表面式触摸屏（On Cell Touch Panel）以及内嵌式触摸屏（In CellTouch Panel）。大多数互电容式触摸屏为外挂式，即触摸屏与显示屏分开制作然后贴合在一起。这种技术存在制作成本较高、光透过率较低、模组较厚的缺点。随着科技的发展，内嵌触摸屏技术逐渐成为研发新宠，内嵌式触摸屏是将用于实现触控功能的驱动电极线和感应电极线设置在显示屏的基板上。采用内嵌触摸屏技术的触控显示装置相比外挂式触控显示装置，具有厚度更薄、视角更宽、性能更高、成本更低的优势。
目前，内嵌式触摸屏设计的方案有很多种，比较常见的技术是分时复用。以触摸屏内嵌于ADS（AdvancedSuperDimensionSwitch，高级超维场转换，简称ADS）模式显示屏的一个具体应用为例，在基板上分别设置像素电极、公共电极、驱动电极、感应电极以及显示驱动IC电路和触控驱动IC电路，其中，在第一时间段，显示驱动IC电路驱动公共电极和像素电极，形成多维电场，可以实现显示功能；在第二时间段，触控驱动IC电路驱动驱动电极，在驱动电极和感应电极之间产生互感电容，可以实现触控功能。
目前的内嵌式触摸屏通常是在阵列基板的衬底基板上分别形成公共电极、像素电极、驱动电极和感应电极，且感应电极和驱动电极分别作在不同层来实现触控功能，制造工艺步骤复杂，且不易实现驱动IC电路的集成。
发明内容
本发明的目的是提供一种阵列基板、触控显示面板及显示装置，能够简化工艺步骤，并容易实现驱动电路的集成。
本发明所提供的技术方案如下：
一种阵列基板，所述阵列基板包括衬底基板，所述衬底基板上形成有多个子像素，每一所述子像素设置有显示单元，且至少若干所述子像素设置有触控单元；
所述显示单元包括：形成于所述衬底基板上的公共电极；形成于所述衬底基板上，并与所述公共电极绝缘且不同层设置的像素电极；交叉排布于衬底基板上的栅线和数据线；以及，形成于所述衬底基板上，连接所述栅线、所述数据线和所述像素电极的第一薄膜晶体管；
所述触控单元包括：形成于所述衬底基板上，并与所述像素电极绝缘并同层设置的感应电极；交叉排布于所述衬底基板上的驱动信号线和感应信号线，所述感应电极与所述感应信号线连接；其中，设置有所述感应电极的若干子像素内的像素电极还作为驱动电极与所述驱动信号线连接。
进一步的，所述触控单元还包括用于连接所述像素电极与所述驱动信号线的第二薄膜晶体管；其中，所述驱动信号线包括第一驱动信号线和第二驱动信号线，所述第二薄膜晶体管的栅极连接所述第一驱动信号线，所述第二薄膜晶体管的源极连接所述第二驱动信号线，所述第二薄膜晶体管的漏极连接所述像素电极。
进一步的，所述驱动信号线与所述栅线同层设置。
进一步的，所述驱动信号线与所述栅线平行设置，且设置有感应电极的子像素内的所述驱动信号线和所述栅线分别位于同一子像素内的像素电极的相对两侧。
进一步的，所述感应信号线与所述数据线同层设置。
进一步的，所述感应信号线与所述数据线平行设置，且设置有感应电极的子像素内的所述感应信号线和所述数据线分别位于同一子像素内的像素电极的相对两侧。
进一步的，设置有感应电极的同行排布的子像素内的所述像素电极通过所述驱动信号线连接；设置有感应电极的同列排布的子像素内的所述感应电极通过所述感应信号线连接。
进一步的，所述感应信号线与所述感应电极处于不同层，并通过位于感应电极与所述感应信号线之间的绝缘层上的过孔相连接。
进一步的，所述感应信号线与所述感应电极同层设置，并与所述感应电极直接连接；所述驱动信号线与所述像素电极同层设置，并与所述像素电极直接连接。
一种触控显示面板，包括彩膜基板以及与所述彩膜基板相对设置的如上所述的阵列基板。
一种显示装置，其包括如上所述的阵列基板。
本发明的有益效果如下：
上述方案，通过将像素电极与驱动信号线连接，而将阵列基板上的像素电极同时作为驱动电极使用，从而可以利用分时复用技术，在显示时间段，公共电极和像素电极相互作用实现显示功能，而在触控时间段，像素电极又可作为驱动电极而与感应电极作用形成互感电容，由于将像素电极和感应电极作在同一层，可以使用一次光刻工艺同时做出感应电极和像素电极，能简化工艺步骤，且容易实现驱动IC电路的集成。
附图说明
图1为本发明所提供的阵列基板的结构示意图；
图2为图1中A-A向的截面结构示意图；
图3为本发明所提供的触控显示面板的工作时序图；
图4为本发明所提供的触控显示面板的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
针对现有技术中触控显示面板的阵列基板中感应电极与驱动电极处于不同层，制造工艺步骤多，且不易实现驱动IC集成的问题，本发明提供了一种阵列基板，其能够在实现触控和显示功能的同时，简化制造工艺步骤，且容易实现驱动IC电路的集成。
如图1和图2所示，本发明所提供的阵列基板，包括一衬底基板100和形成于所述衬底基板100上的多个子像素，每一所述子像素设置有显示单元，且在每一子像素中或者间隔设置的若干子像素中设置有触控单元；
其中，
所述显示单元包括：
形成于所述衬底基板100上的公共电极200；
形成于所述衬底基板100上，并与所述公共电极200绝缘且不同层设置的像素电极300；
交叉排布于衬底基板100上的栅线400和数据线500；以及，
形成于所述衬底基板100上，连接所述栅线400、所述数据线500和所述像素电极300的第一薄膜晶体管600，所述第一薄膜晶体管600的栅极连接所述栅线400，所述第一薄膜晶体管600的源极连接所述数据线500，所述第一薄膜晶体管600的漏极连接所述像素电极300；
所述触控单元包括：
形成于所述衬底基板100上，并与所述像素电极300同层绝缘设置的感应电极700；
交叉排布于所述衬底基板100上的驱动信号线Tx901和感应信号线Rx902，所述感应电极700与所述感应信号线Rx902连接，通过所述感应信号线Rx902控制；设置有感应电极700的若干子像素内的所述像素电极300与所述驱动信号线Tx901连接，作为驱动电极通过所述驱动信号线Tx901控制。
上述方案中，显示单元的像素电极和触控单元的驱动电极为同一电极，可以采用分时复用技术，在显示时间段，所述栅线400和所述数据线500上施加显示驱动信号，从而所述公共电极200和所述像素电极300相互作用，实现显示功能；而在触控时间段，所述驱动信号线Tx901上施加触控驱动信号，所述像素电极300作为驱动电极，而与所述感应电极700作用，形成互感电容，实现触控功能。
本发明所提供的阵列基板中，由于像素电极300与驱动电极采用同一电极实现，可以简化工艺步骤；并且，像素电极300和感应电极700作在同一层，可以采用同一次光刻工艺同时做出感应电极700和像素电极300，以进一步的实现简化工艺步骤的目的，且容易实现驱动IC电路的集成。
以下说明本发明所提供的阵列基板的一种优选实施例。
如图1和图2所示，本实施例中，优选的，所述触控单元中，像素电极300（驱动电极）与所述驱动信号线Tx901通过一薄膜晶体管连接，即，通过第二薄膜晶体管800连接。并且，优选的，所述驱动信号线Tx901包括第一驱动信号线901a和第二驱动信号线901b，其中，所述第二薄膜晶体管800的栅极连接所述第一驱动信号线901a，所述第二薄膜晶体管800的源极连接所述第二驱动信号线901b，所述第二薄膜晶体管800的漏极连接所述像素电极300。采用上述方案，可以在制作第一薄膜晶体管600同时，形成所述第二薄膜晶体管800。
应当理解的是，在本发明的其他实施例中，所述像素电极300与所述驱动信号线Tx901也可以直接连接。比如：驱动信号线Tx901也可与所述像素电极300同层设置，并与像素电极300直接连接，其中驱动信号线Tx901可以采用与像素电极300相同的材料（如都采用ITO形成），也可以采用不同的材料，如驱动信号线Tx901采用金属，而像素电极300采用ITO等；或者，所述像素电极300与所述驱动信号线Tx901通过其他方式进行连接，在此不再一一列举，本发明仅提供一种像素电极300与驱动信号线Tx901的优选连接方式，但并不对此进行限定。
此外，本实施例中，优选的，所述驱动信号线Tx901与所述栅线400同层设置，也就是说，所述驱动信号线Tx901与所述栅线400制作在同一层，并且，优选的，所述驱动信号线Tx901可以与所述栅线400采用同一材质经同一次光刻工艺形成。采用上述方案，一方面可以简化制造步骤，另一方面容易实现显示驱动IC电路和触控驱动IC电路的集成。当然可以理解的是，在本发明的其他实施例中，所述驱动信号线Tx901与所述栅线400也可以处于不同层，所述驱动信号线Tx901与所述栅线400也可以采用不同材质形成，在此仅提供一种驱动信号线Tx901的优选布线方式，但并不对此进行限定。
此外，如图1所示，本实施例中，优选的，每一设置有感应电极的子像素内的第一驱动信号线901a、第二驱动信号线901b和与其处于同一子像素内的所述栅线400平行设置，且所述第一驱动信号线901a、所述第二驱动信号线901b和与其处于同一子像素内的所述栅线分别布置在同一子像素内的所述像素电极300的相对两侧。
如图2所示，所述感应信号线Rx902与所述数据线500同层设置，所述感应信号线Rx902与所述感应电极700处于不同层，并通过位于感应电极700与所述感应信号线Rx902之间的绝缘层801上的过孔802相连接。所述像素电极300和感应电极700上覆盖有钝化层803。并且，进一步优选的，每一设置有感应电极的子像素内的感应信号线Rx902和与其位于同一子像素内的数据线500平行设置，且感应信号线Rx902和与其处于同一子像素内的所述数据线分别布置在同一子像素内的所述像素电极300的相对两侧。采用上述布线方案，容易实现显示驱动IC电路与触控驱动IC电路的集成。当然可以理解的是，在实际应用中，第一驱动信号线901a、第二驱动信号线901b、感应信号线Rx902的布线方式还可以采用其他方式，在此不再一一列举。
此外，需要说明的是，如图1所示，本发明阵列基板中，触控单元的感应电极700可以设置在每个子像素中，也可以间隔几个子像素设置。而设置有感应电极700的若干子像素内的作为触控阶段的驱动电极使用的像素电极300中，同一行排布的像素电极300由驱动信号线Tx901连接，同一列排布的感应电极700由感应信号线Rx902连接。
本发明的还一个目的是提供一种触控显示面板，如图4所示，所述触控显示面板包括彩膜基板10以及本发明所提供的阵列基板20，以及设置于彩膜基板10和阵列基板20之间的液晶层30。
以下举例说明本发明的优选实施例中的阵列基板与彩膜基板对盒形成的触控显示面板的工作过程。
本发明的触控显示面板可以采用分时复用技术，例如触摸屏的显示一帧的时间为16.7ms，选取其中4ms作为触控时间段，其他的12.7ms作为显示时间段，当然也可以根据IC芯片的处理能力适当的调整两者的时长，在此不做具体限定。
如图3所示，在显示时间段，栅线Gate1、Gate2...Gate n顺序选中，栅线Gate1、Gate2...Gate n上依此施加选通信号，与栅线Gate1、Gate2...Gate n相连接的第一薄膜晶体管600依次导通，与栅线Gate1、Gate2...Gate n对应的各行的子像素内的像素电极300与数据线500（Data线）依次连通，显示数据信号经数据线500（Data线）而依次写入各行的子像素内的像素电极300上，实现显示功能；
在触控时间段，第一驱动信号线Gate1’、Gate2’……Gate n’顺序选中，第一驱动信号线Gate1’、Gate2’……Gate n’上依次施加选通信号，与第一驱动信号线Gate1’、Gate2’……Gate n’相连接的第二薄膜晶体管800依次导通，第二驱动信号线Tx1、Tx2、Tx3……Txn分别与第一驱动信号线Gate1’、Gate2’……Gate n’对应的各行的设置有感应电极的子像素内的像素电极300（驱动电极）依次连通，将触控驱动信号驱动像素电极300，感应电极700的感应信号从各感应信号线Rx1、Rx2、Rx3……Rxn读出，实现触控功能。
具体地，实现触控功能的原理如下：
在对作为触控驱动电极的像素电极300上加载触控驱动信号时，像素电极300与感应电极700之间产生感应电容，检测触控感应信号线Rx902通过感应电容耦合出的电压信号，在此过程中，有人体接触触摸屏时，人体电场就会作用在感应电容上，使感应电容的电容值发生变化，进而改变触控感应信号线Rx902耦合出的电压信号，根据电压信号的变化，就可以确定触点位置。
此外，本发明的还一个目的是提供一种显示装置，其包括如上所述的阵列基板。显然，本发明所提供的触控显示面板以及显示装置，也具有本发明所提供的阵列基板所带来的有益效果。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种阵列基板，所述阵列基板包括衬底基板，所述衬底基板上形成有多个子像素，每一所述子像素设置有显示单元，且至少若干所述子像素设置有触控单元；其特征在于，
所述显示单元包括：形成于所述衬底基板上的公共电极；形成于所述衬底基板上，并与所述公共电极绝缘且不同层设置的像素电极；交叉排布于衬底基板上的栅线和数据线；以及，形成于所述衬底基板上，连接所述栅线、所述数据线和所述像素电极的第一薄膜晶体管；
所述触控单元包括：形成于所述衬底基板上，并与所述像素电极绝缘并同层设置的感应电极；交叉排布于所述衬底基板上的驱动信号线和感应信号线，所述感应电极与所述感应信号线连接；其中，设置有所述感应电极的子像素内的像素电极还作为驱动电极与所述驱动信号线连接。
2.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，
所述触控单元还包括用于连接所述像素电极与所述驱动信号线的第二薄膜晶体管；其中，所述驱动信号线包括第一驱动信号线和第二驱动信号线，所述第二薄膜晶体管的栅极连接所述第一驱动信号线，所述第二薄膜晶体管的源极连接所述第二驱动信号线，所述第二薄膜晶体管的漏极连接所述像素电极。
3.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，
所述驱动信号线与所述栅线同层设置。
4.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，
所述驱动信号线与所述栅线平行设置，且设置有感应电极的子像素内的所述驱动信号线和所述栅线分别位于同一子像素内的所述像素电极的相对两侧。
5.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，
所述感应信号线与所述数据线同层设置。
6.根据权利要求5所述的阵列基板，其特征在于，
所述感应信号线与所述数据线平行设置，且设置有感应电极的子像素内的所述感应信号线和所述数据线分别位于同一子像素内的所述像素电极的相对两侧。
7.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，
设置有感应电极的同行排布的子像素内的所述像素电极通过所述驱动信号线连接；设置有感应电极的同列排布的子像素内的所述感应电极通过所述感应信号线连接。
8.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，
所述感应信号线与所述感应电极处于不同层，并通过位于感应电极与所述感应信号线之间的绝缘层上的过孔相连接。
9.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，
所述感应信号线与所述感应电极同层设置，并与所述感应电极直接连接；所述驱动信号线与所述像素电极同层设置，并与所述像素电极直接连接。
10.一种触控显示面板，其特征在于，包括彩膜基板以及与所述彩膜基板相对设置的如权利要求1至9任一项所述的阵列基板。
11.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的阵列基板。
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