CN103760704A - 内置触控的液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种内置触控的液晶显示装置，属于液晶显示技术领域。所述装置设置有触控感测线，且在至少一部分像素单元中，对应于至少一个所述像素子单元设置有触控电容以及位于所述触控电容和所述触控感测线之间的能够将二者导通或断开的触控开关，其中所述触控电容的压差能够传递到所述触控感测线。本发明对现有的按压电容式内置触控装置进行了改进，解决了目前此类装置存在的缺点，提高了像素开口率，使按压电容式内置触控技术可以应用到大尺寸面板上，并且简化了触控驱动电路。

Description

内置触控的液晶显示装置
技术领域
本发明涉及液晶显示技术领域，尤其涉及一种内置触控的液晶显示装置。
背景技术
触控技术的发展方向包括低成本、高良率、大尺寸、高可靠性等目标。
为了达到这些目标，在工艺技术上，可以将氧化铟锡传感器(ITO Sensor)与盖板玻璃(Cover lens)一同整合，甚至连薄膜晶体管(TFT)都一同整合，以降低生产成本、使产品厚度变薄，更可避免贴合不良的问题。
在材料技术上，可发展氧化铟锡(ITO)的有机或无机替代材料、开发软性薄膜及基板技术，或在盖板玻璃(Cover lens)的材料上采用新塑料材料替代较昂贵的强化玻璃或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)塑料板。在结构技术上，发展了外挂式触控(On-Cell)和内嵌式触控(In-Cell)等内置触控结构。
内嵌式触控(In-Cell)结构的集成度高、合格率低，但触控装置的整体厚度薄，重量轻。
图1、图2和图3分别显示了常用的三种内嵌式(In-Cell)触控技术：光敏式、电容式和电阻式。
图1显示了光敏式触控技术，其具体实现方法有多重，典型方法是在激光笔的照射下，在第一基板1上的光敏开关上形成较大电流，通过判断产生电流的开关位置可以确定触控位置。
图2显示了电容式触控技术，即在按压第二基板2后，按压位置的液晶层厚度发生变化，相应的液晶电容值发生变化，通过判断发生液晶电容变化的位置可以确定触控位置。
图3显示了电阻式触控技术，即在按压第二基板2后，第二基板2的导电层分别与第一基板1上的连接横向感测线的导电垫和连接纵向感测线的导电垫接触，通过判断发生短路的横向感测线位置和纵向感测线位置可以确定触控位置。
然而，现有技术中的内嵌式(In-Cell)触控技术像素开口率低、难以应用到大尺寸面板上，并且触控的驱动电路颇为复杂。
发明内容
针对现有技术中的内嵌式(In-Cell)触控技术像素开口率低、难以应用到大尺寸面板上，并且触控的驱动电路颇为复杂等不足，本发明对现有技术中的按压电容式内置触控装置进行了改进。
本发明提出了一种内置触控的液晶显示装置。
在实施方案1中，所述装置包括阵列基板、与所述阵列基板相对的彩膜基板、以及位于所述阵列基板和所述彩膜基板之间的液晶层，所述阵列基板上设有纵横交叉的第一扫描线和数据线，所述第一扫描线和数据线交叉限定多个像素单元，所述像素单元至少包括三个像素子单元，每个像素子单元均设有第一薄膜晶体管和像素电极，所述装置设置有触控感测线，且在至少一部分像素单元中，对应于至少一个所述像素子单元设置有触控电容以及位于所述触控电容和所述触控感测线之间的能够将二者导通或断开的触控开关，其中所述触控电容的压差能够传递到所述触控感测线。
本发明对现有的按压电容式内置触控装置进行了改进，解决了目前此类装置存在的缺点，提高了像素开口率，使按压电容式内置触控技术可以应用到大尺寸面板上，并且简化了触控驱动电路。
在根据实施方案1所改进的实施方案2中，所述触控电容包括位于阵列基板的相应的所述像素子单元中的导电垫以及位于所述彩膜基板的与所述导电垫相对的位置处的导电元件。
在根据实施方案1或2所改进的实施方案3中，所述导电元件连接到用于提供基准电压的公共线上。
在根据实施方案1到3中任一项所改进的实施方案4中，所述触控感测线连接到能够检测到压差变化信号的放大器。
在导电垫和导电元件之间形成有电压差，且该电压差与触控电容的电容量有关。由于触控感测线连接到能够检测到压差变化信号的放大器，因此根据本发明的装置能够有效、精准地检测到压差或电容发生变化的位置处，完成触控过程。
在根据实施方案1到4中任一项所改进的实施方案5中，所述触控开关包括第二薄膜晶体管，所述第二薄膜晶体管包括与所述第一扫描线连接的栅极、与所述触控感测线连接的源极、以及与所述导电垫连接的漏极。
在根据实施方案5所改进的实施方案6中，所述触控感测线与所述数据线平行，和/或所述触控感测线与所述数据线在同一层中制成。触控感测线与数据线的平行布置有利于阵列基板的走线布置，节省了走线空间，同时最大限度降低了走线之间的交叉点，有效降低了可能发生在交叉点处的电路故障的概率。而在同一层中制造触控感测线和数据线，简化了制作工艺，节省了制作材料，同时降低了大规模生产的成本，相对于现有技术带来了显著的进步。
在根据实施方案6所改进的实施方案7中，所述第二薄膜晶体管的源极连接到所述触控感测线的与所述第一扫描线相交叉的区域处。这减小了对光线的阻挡，增大了开口区域和开口率。加强了液晶面板的显示效果和光能的利用率。
在根据实施方案5所改进的实施方案8中，所述触控感测线与所述第一扫描线平行，和/或所述触控感测线与所述第一扫描线在同一层中制成。触控感测线与第一扫描线的平行布置有利于阵列基板的走线布置，节省了走线空间，同时最大限度降低了走线之间的交叉点，有效降低了可能发生在交叉点处的电路故障的概率。而在同一层中制造触控感测线和第一扫描线，简化了制作工艺，节省了制作材料，同时降低了大规模生产的成本，相对于现有技术带来了显著的进步。
在根据实施方案8所改进的实施方案9中，所述第二薄膜晶体管的源极连接到连接线的一端，所述连接线与所述数据线在同一层中制成，所述连接线的另一端通过过孔连通到所述触控感测线。
在根据实施方案2到9中任一项所改进的实施方案10中，所述第二薄膜晶体管的有源层与所述第一薄膜晶体管的有源层在同一层中制成。如此地，简化了制作工艺，节省了制作材料，同时降低了大规模生产的成本，相对于现有技术带来了显著的进步。
在根据实施方案2到10中任一项所改进的实施方案11中，沿所述液晶面板的法向方向观测，所述第二薄膜晶体管、所述导电垫和所述导电元件的位置与所述第一扫描线的位置至少部分重叠。以此方式，减小了对光线的阻挡，增大了开口区域和开口率。加强了液晶面板的显示效果。
由于基准电压会通过触控电容与触控开关传递到触控感测线上，久而久之这种漏电有可能会使得触控电容两端的压差为零，触控就会失灵。为了避免上述问题，在根据实施方案1到11中任一项所改进的实施方案12中，所述装置还包括与所述第一扫描线平行并在同一层中制成的第二扫描线，所述第二扫描线连接到第三薄膜晶体管的栅极，且所述第三薄膜晶体管的源极连接到所述触控感测线，用于释放电荷。
本发明对现有的按压电容式内置触控装置进行了改进，解决了目前此类装置存在的缺点，提高了像素开口率，使按压电容式内置触控技术可以应用到大尺寸面板上，并且简化了触控驱动电路。
上述技术特征可以各种适合的方式组合或由等效的技术特征来替代，只要能够达到本发明的目的。
附图说明
在下文中将基于仅为非限定性的实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
图1显示了现有技术中的光敏式触控技术；
图2显示了现有技术中的电容式触控技术；
图3显示了现有技术中的电阻式触控技术；
图4显示了根据本发明的内置触控的液晶显示装置的结构示意图；
图5显示了根据本发明的内置触控的液晶显示装置沿面板法向方向的剖视图；
图6显示了根据本发明的内置触控的液晶显示装置的电路图；
图7显示了根据本发明的内置触控的液晶显示装置的第一实施例的示意图；
图8显示了根据本发明的第一实施例的扫描信号的时序示意图；
图9显示了根据本发明的内置触控的液晶显示装置的第二实施例的示意图；
图10显示了根据本发明的第二实施例的扫描信号的时序示意图。
在同一附图中，相同的构件由相同的附图标记标示。附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
下面将参照附图来详细地介绍本发明。
首先参照图5。图5显示了根据本发明的内置触控的液晶显示装置沿面板法向方向的剖视图。
由图5可见，根据本发明的内置触控的液晶显示装置包括阵列基板22、与所述阵列基板22相对的彩膜基板21、以及位于阵列基板22和彩膜基板21之间的液晶层24。
图4显示了根据本发明的内置触控的液晶显示装置的结构示意图。
参照图4，可进一步看到，阵列基板22上设有纵横交叉的第一扫描线12和数据线11，第一扫描线12和数据线11交叉限定多个像素单元。一个像素单元至少包括三个像素子单元(R、G、B)，分别对应于液晶显示面板的三基色红色、绿色和蓝色。每个像素子单元均设有第一薄膜晶体管16和像素电极。
在根据本发明的液晶显示装置中，设置有触控感测线13。触控感测线13连接到能够检测到压差变化信号的放大器。
同时，在至少一部分像素单元中，优选地在全部像素单元中，对应于至少一个像素子单元设置有触控电容23（图5中详细显示）以及位于触控电容23和触控感测线13之间的能够将二者导通或断开的触控开关14。其中触控电容23的压差能够传递到触控感测线13。
在图4所示的例子中，触控电容23、触控感测线13和触控开关14均对应于蓝色像素子单元而设置。然而，这并非限定性的，触控电容23和触控开关也可以对应于绿色像素子单元或红色像素子单元而设置。并且对于每个液晶像素单元而言，与其相对应的触控电容23、触控感测线13以及触控开关14的数目也并非限定为一个，可以根据对触控分辨率的需求而设定为适当的数量。
再次参照图5，触控电容23包括位于阵列基板22的相应的像素子单元中的导电垫15以及位于所述彩膜基板21的与导电垫15相对的位置处的导电元件。导电元件连接到用于提供基准电压的公共线上。
图6显示了根据本发明的内置触控的液晶显示装置的电路图。参照图6，可看出在导电垫15和导电元件之间形成有电压差，且该电压差与触控电容23的电容量有关。由于触控感测线13连接到能够检测到压差变化信号的放大器，因此根据本发明的装置能够有效、精准地检测到压差或电容发生变化的位置处，完成触控过程。
再次参照图4，触控开关14包括第二薄膜晶体管，第二薄膜晶体管包括与第一扫描线12连接的栅极、与触控感测线13连接的源极、以及与导电垫15连接的漏极（在图7中用标号37标示）。
图7显示了根据本发明的内置触控的液晶显示装置的第一实施例的示意图，图8显示了根据本发明的第一实施例的扫描信号的时序示意图。
在第一实施例中，触控感测线34与数据线32平行。优选地，触控感测线34与数据线32在同一层中制成。触控感测线34与数据线32的平行布置有利于阵列基板的走线布置，节省了走线空间，同时最大限度降低了走线之间的交叉点，有效降低了可能发生在交叉点处的电路故障的概率。而在同一层中制造触控感测线34和数据线32，简化了制作工艺，节省了制作材料，同时降低了大规模生产的成本，相对于现有技术带来了显著的进步。
由图7可看出，第二薄膜晶体管的源极连接到触控感测线34的与第一扫描线30相交叉的区域处。这减小了对光线的阻挡，增大了开口区域和开口率。加强了液晶面板的显示效果和光能的利用率。
优选地，第二薄膜晶体管的有源层35与第一薄膜晶体管的有源层31在同一层中制成。如此地，简化了制作工艺，节省了制作材料，同时降低了大规模生产的成本，相对于现有技术带来了显著的进步。
参照图7，可以看出，沿该液晶面板的法向方向观测，第二薄膜晶体管、导电垫和导电元件的位置36与第一扫描线30的位置至少部分重叠。以此方式，减小了对光线的阻挡，增大了开口区域和开口率。加强了液晶面板的显示效果。
参照图8，如果有触控动作发生，触控电容23的电容值就会发生改变，导电元件与导电垫15之间的压差改变就会通过触控开关14传递到触控感应线上进而被放大器检测到，对触控进行定位。
图9显示了根据本发明的内置触控的液晶显示装置的第二实施例的示意图，图10显示了根据本发明的第二实施例的扫描信号的时序示意。
在第二实施例中，触控感测线47与第一扫描线41平行。优选地，触控感测线47与第一扫描线41在同一层中制成。触控感测线47与第一扫描线41的平行布置有利于阵列基板的走线布置，节省了走线空间，同时最大限度降低了走线之间的交叉点，有效降低了可能发生在交叉点处的电路故障的概率。而在同一层中制造触控感测线47和第一扫描线41，简化了制作工艺，节省了制作材料，同时降低了大规模生产的成本，相对于现有技术带来了显著的进步。
进一步地，参照图9，第二薄膜晶体管的源极连接到连接线48的一端，连接线48与数据线43在同一层中制成。由于连接线48和触控感测线47之间存在中间层49，连接线48的另一端通过过孔40连通到触控感测线47。
优选地，第二薄膜晶体管的有源层46与第一薄膜晶体管的有源层42在同一层中制成。如此地，简化了制作工艺，节省了制作材料，同时降低了大规模生产的成本，相对于现有技术带来了显著的进步。
参照图9，可以看出，沿该液晶面板的法向方向观测，第二薄膜晶体管、导电垫和导电元件的位置45与第一扫描线41的位置至少部分重叠。以此方式，减小了对光线的阻挡，增大了开口区域和开口率。加强了液晶面板的显示效果。
参照图10，如果有触控动作发生，触控电容23的电容值就会发生改变，导电元件与导电垫15之间的压差改变就会通过触控开关14传递到触控感测线上，进而被放大器检测到，对触控进行定位。
由于基准电压会通过触控电容23与触控开关14传递到触控感测线13上，久而久之这种漏电有可能会使得触控电容23两端的压差为零，触控就会失灵。为了避免上述问题，在一个优选的实施例中，根据本发明的装置还包括与第一扫描线12平行并在同一层中制成的第二扫描线，第二扫描线连接到第三薄膜晶体管的栅极，且第三薄膜晶体管的源极连接到触控感测线13。此结构用于释放电荷，保持触控长久有效，并延长了装置寿命，降低了线路受损的可能性。
导电元件的材料可以为聚苯乙烯(PS)。
本发明对现有的按压电容式内置触控装置进行了改进，解决了目前此类装置存在的缺点，提高了像素开口率，使按压电容式内置触控技术可以应用到大尺寸面板上，并且简化了触控驱动电路。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (12)

1.内置触控的液晶显示装置，包括阵列基板(22)、与所述阵列基板(22)相对的彩膜基板(21)、以及位于所述阵列基板(22)和所述彩膜基板(21)之间的液晶层(24)，所述阵列基板(22)上设有纵横交叉的第一扫描线(12)和数据线(11)，所述第一扫描线(12)和数据线(11)交叉限定多个像素单元，所述像素单元至少包括三个像素子单元(R、G、B)，每个像素子单元均设有第一薄膜晶体管(16)和像素电极(33、44)，其特征在于，所述装置设置有触控感测线(13)，且在至少一部分像素单元中，对应于至少一个所述像素子单元设置有触控电容(23)以及位于所述触控电容(23)和所述触控感测线(13)之间的能够将二者导通或断开的触控开关(14)，其中所述触控电容(23)的压差能够传递到所述触控感测线(13)。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述触控电容(23)包括位于阵列基板(22)的相应的所述像素子单元中的导电垫(15)以及位于所述彩膜基板(21)的与所述导电垫(15)相对的位置处的导电元件。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述导电元件连接到用于提供基准电压的公共线上。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述触控感测线(13)连接到能够检测到压差变化信号的放大器。
5.根据权利要求2到4中任一项所述的装置，其特征在于，所述触控开关(14)包括第二薄膜晶体管，所述第二薄膜晶体管包括与所述第一扫描线(30、41)连接的栅极、与所述触控感测线(34、47)连接的源极、以及与所述导电垫(15)连接的漏极。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述触控感测线(34)与所述数据线(32)平行，和/或所述触控感测线(34)与所述数据线(32)在同一层中制成。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第二薄膜晶体管的源极连接到所述触控感测线(34)的与所述第一扫描线(30)相交叉的区域处。
8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述触控感测线(47)与所述第一扫描线(41)平行，和/或所述触控感测线(47)与所述第一扫描线(41)在同一层中制成。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第二薄膜晶体管的源极连接到连接线(48)的一端，所述连接线(48)与所述数据线(43)在同一层中制成，所述连接线(48)的另一端通过过孔(40)连通到所述触控感测线(47)。
10.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第二薄膜晶体管的有源层(35、46)与所述第一薄膜晶体管的有源层(31、42)在同一层中制成。
11.根据权利要求2到4中任一项所述的装置，其特征在于，沿所述液晶面板的法向方向观测，所述第二薄膜晶体管、所述导电垫(15)和所述导电元件的位置与所述第一扫描线(12)的位置至少部分重叠。
12.根据权利要求1到4中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括与所述第一扫描线(12)平行并在同一层中制成的第二扫描线，所述第二扫描线连接到第三薄膜晶体管的栅极，且所述第三薄膜晶体管的源极连接到所述触控感测线(13)，用于释放电荷。
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