CN103838431B - 一种内嵌式触摸屏及显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种内嵌式触摸屏及显示装置，将阵列基板中整面连接的公共电极层进行分割，形成相互绝缘且交叉而置的触控驱动电极和公共电极；每条触控驱动电极包括多个触控驱动子电极，各触控驱动子电极位于相邻的公共电极之间；每条公共电极包括多个公共子电极；在对向基板上设置触控感应电极，各触控感应电极在阵列基板上的投影位于公共电极所在的区域内，对触控驱动电极进行分时驱动，以实现触控功能和显示功能。由于触控驱动电极是由多个触控驱动子电极组成，公共电极也是由多个公共子电极组成，两者的信号传输负载相对接近，在显示阶段公共信号在公共电极和触控驱动电极的传输速度也相对接近，可以避免显示画面不均匀的问题，改善画面品质。

Description

一种内嵌式触摸屏及显示装置
技术领域
本发明涉及触控技术领域，尤其涉及一种内嵌式触摸屏及显示装置。
背景技术
随着显示技术的飞速发展，触摸屏（Touch Screen Panel）已经逐渐遍及人们的生活中。目前，触摸屏按照组成结构可以分为：外挂式触摸屏（Add on Mode Touch Panel）、覆盖表面式触摸屏（On Cell Touch Panel）、以及内嵌式触摸屏（In Cell Touch Panel）。其中，外挂式触摸屏是将触摸屏与液晶显示屏（Liquid Crystal Display，LCD）分开生产，然后贴合到一起成为具有触摸功能的液晶显示屏，外挂式触摸屏存在制作成本较高、光透过率较低、模组较厚等缺点。而内嵌式触摸屏将触摸屏的触控电极内嵌在液晶显示屏内部，可以减薄模组整体的厚度，又可以大大降低触摸屏的制作成本，受到各大面板厂家青睐。
目前，能够实现宽视角的液晶显示技术主要有平面内开关（IPS，In-PlaneSwitch）技术和高级超维场开关（ADS，Advanced Super Dimension Switch）技术；其中，ADS技术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。高级超维场转换技术可以提高TFT-LCD产品的画面品质，具有高分辨率、高透过率、低功耗、宽视角、高开口率、低色差、无挤压水波纹（push Mura）等优点。H-ADS（高开口率-高级超维场开关）是ADS技术的一种重要实现方式。
目前基于ADS技术和H-ADS技术提出的内嵌式触摸屏结构是将阵列基板中整面连接的公共电极层进行分割，形成相互绝缘且交叉而置的触控驱动电极和公共电极，并在对向基板上设置与公共电极所在区域对应的触控感应电极；对触控驱动电极进行分时驱动，以实现触控功能和显示功能。由于这种内嵌式触摸屏结构是将触控感应电极在阵列基板上的投影设置在公共电极所在的区域内，而公共电极和触控驱动电极位于同层且相互绝缘，这样，避免了触控感应电极与触控驱动电极之间产生正对面积，减少了由该正对面积形成的互电容，从而增加由手指触控导致的互电容变化量的比例，提升了触控准确性。
上述内嵌式触摸屏结构中，公共电极层分割后的示意图如图1所示，各公共电极01为条状电极；每个触控驱动电极02由多个同列设置的触控驱动子电极021、022、023、024组成，且各触控驱动子电极021、022、023、024位于相邻的公共电极01之间，属于同一触控驱动电极02且位于公共电极01两侧的触控驱动子电极021、022、023、024通过触控驱动信号线03电性相连。在实现显示功能时，需要向公共电极01和触控驱动电极02同时加载公共电极信号，但是由于每条触控驱动电极02是由独立的多个触控驱动子电极021、022、023、024组成的，而公共电极01是条状电极，两者的信号传输负载（loading）不一致，这会导致公共信号在公共电极01和触控驱动电极02的传输速度不一致，造成显示画面不均匀，影响画面品质。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种内嵌式触摸屏及显示装置，用以解决现有的内嵌式触摸屏中触控驱动电极和公共电极负载不一致导致的显示不均匀的问题。
因此，本发明实施例提供的一种内嵌式触摸屏，包括：具有公共电极层的阵列基板，以及与所述阵列基板相对而置的对向基板；
所述阵列基板的公共电极层由相互绝缘的多条触控驱动电极和多条公共电极组成，所述触控驱动电极与所述公共电极交叉设置；所述触控驱动电极包括沿着所述触控驱动电极的延伸方向设置的多个触控驱动子电极，各所述触控驱动子电极位于相邻的所述公共电极之间；所述公共电极包括沿着所述公共电极的延伸方向设置的多个公共子电极；在一帧画面的显示时间内，各所述触控驱动电极用于分时地加载公共电极信号和触控扫描信号，对各所述公共电极加载公共电极信号；
所述对向基板具有多条触控感应电极，各所述触控感应电极在所述阵列基板上的正投影位于所述公共电极所在区域内。
本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏，将阵列基板中整面连接的公共电极层进行分割，形成相互绝缘且交叉而置的多个触控驱动电极和多个公共电极；每条触控驱动电极包括沿着触控驱动电极的延伸方向设置的多个触控驱动子电极，各触控驱动子电极位于相邻的公共电极之间；每条公共电极包括沿着公共电极的延伸方向设置的多个公共子电极；在对向基板上设置触控感应电极，各触控感应电极在阵列基板上的投影位于公共电极所在的区域内，对触控驱动电极进行分时驱动，以实现触控功能和显示功能。由于本发明实施例提供的触摸屏内的触控驱动电极是由多个触控驱动子电极组成，公共电极也是由多个公共子电极组成，因此，两者的信号传输负载相对接近，在显示阶段公共信号在公共电极和触控驱动电极的传输速度也相对接近，可以避免显示画面不均匀的问题，改善画面品质。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，各所述公共子电极与各所述触控驱动子电极的形状一致且大小相同。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，所述内嵌式触摸屏内形成有呈矩阵排列的多个像素单元；
各所述触控驱动电极沿着像素单元的行方向延伸，各所述触控感应电极和各公共电极沿着像素单元的列方向延伸；或，各所述触控驱动电极沿像素单元的列方向延伸，各所述触控感应电极和各公共电极沿着像素单元的行方向延伸。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，所述阵列基板中具有位于相邻像素单元之间的多条触控驱动信号线，每条所述触控驱动电极中的各触控驱动子电极通过至少一条所述触控驱动信号线电性相连。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，所述阵列基板中具有位于相邻像素单元之间的多条公共电极信号线，每条所述公共电极信号线电性连接与所述公共电极信号线在所述阵列基板上的正投影交叠的各所述公共子电极。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，所述公共电极信号线与所述触控驱动信号线的延伸方向一致或相互垂直。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，所述对向基板具有设置在衬底基板上的黑矩阵，各所述触控感应电极位于所述衬底基板与黑矩阵之间。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，各所述触控感应电极具有网格状结构，且所述触控感应电极的网格状结构在所述对向基板上的正投影位于所述黑矩阵所在区域内。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，各所述触控感应电极的材料为透明导电氧化物或金属。
本发明实施例提供的一种显示装置，包括本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏。
附图说明
图1为现有技术中内嵌式触摸屏中公共电极层的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的内嵌式触摸屏的结构示意图；
图3a和图3b为本发明实施例提供的内嵌式触摸屏中阵列基板侧的结构示意图；
图4a和图4b为本发明实施例提供的内嵌式触摸屏中触控感应电极的示意图；
图5为本发明实施例提供的内嵌式触摸屏的驱动时序示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明实施例提供的内嵌式触摸屏及显示装置的具体实施方式进行详细地说明。
附图中各层膜层的厚度和形状不反映真实比例，目的只是示意说明本发明内容。
图2为本发明实施例提供的内嵌式触摸屏的横向剖面示意图。本发明实施例提供的一种内嵌式触摸屏，如图2所示，具有公共电极层110的阵列基板100，以及与阵列基板100相对而置的对向基板200；
如图3a和图3b所示，阵列基板100的公共电极层110由相互绝缘的多条触控驱动电极120和多条公共电极130组成，触控驱动电极120与公共电极130交叉设置；触控驱动电极120包括沿着触控驱动电极120的延伸方向设置的多个触控驱动子电极121，各触控驱动子电极121位于相邻的公共电极130之间；公共电极130包括沿着公共电极130的延伸方向设置的多个公共子电极131；在一帧画面的显示时间内，各触控驱动电极120用于分时地加载公共电极信号和触控扫描信号，对各公共电极130加载公共电极信号；
对向基板200具有多条触控感应电极210，各触控感应电极210在阵列基板100上的正投影位于公共电极130所在区域内。
本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏及显示装置，将阵列基板中整面连接的公共电极层进行分割，形成相互绝缘且交叉而置的多个触控驱动电极和多个公共电极；每条触控驱动电极包括沿着触控驱动电极的延伸方向设置的多个触控驱动子电极，各触控驱动子电极位于相邻的公共电极之间；每条公共电极包括沿着公共电极的延伸方向设置的多个公共子电极；在对向基板上设置触控感应电极，各触控感应电极在阵列基板上的投影位于公共电极所在的区域内，对触控驱动电极进行分时驱动，以实现触控功能和显示功能。由于本发明实施例提供的触摸屏内的触控驱动电极是由多个触控驱动子电极组成，公共电极也是由多个公共子电极组成，因此，两者的信号传输负载相对接近，在显示阶段公共信号在公共电极和触控驱动电极的传输速度也相对接近，可以避免显示画面不均匀的问题，改善画面品质。
并且，由于本发明实施例提供的上述触摸屏中，触控和显示阶段采用分时驱动的方式，一方面可以将显示驱动和触控驱动的芯片整合为一体，降低生产成本；另一方面分时驱动也能够降低显示和触控的相互干扰，提高画面品质和触控准确性。
具体地，例如：如图5所示的驱动时序图中，将触摸屏显示每一帧（V-sync）的时间分成显示时间段（Display）和触控时间段（Touch），例如图5所示的驱动时序图中触摸屏的显示一帧的时间为16.7ms，选取其中5ms作为触控时间段，其他的11.7ms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。在显示时间段（Display），对触摸屏中的每条栅极信号线Gate1，Gate2……Gate n依次施加栅扫描信号，对数据信号线Data施加灰阶信号，相应地此时触控驱动电极Tx作为公共电极，与触控驱动电极连接的IC芯片向其提供恒定的公共电极信号，实现液晶显示功能。在触控时间段（Touch），与触控驱动电极连接的IC芯片向各触控驱动电极分别提供触控扫描信号T1、T2……Tn，同时各触控感应电极分别进行侦测触控感应信号R1、R2……Rn，实现触控功能。在触控时间段，触摸屏中的每条栅极信号线和数据信号线无信号输入。并且，在公共电极层中的各公共电极在显示时间段和触控时间段始终加载公共电极信号，或者，在显示时间段向各公共电极加载公共电极信号，在触控时间段各公共电极接地或者悬空处理，该悬空处理指无信号输入。
在具体实施时，一般内嵌式触摸屏内都形成有呈矩阵排列的多个像素单元，较佳地，一般将各触控驱动电极120沿着像素单元的行方向延伸；各触控感应电极210和各公共电极130沿着像素单元的列方向延伸；当然也可以根据应用器件的尺寸，变更两者的布线方向，即将各触控驱动电极120设置为沿着像素单元的列方向延伸，各触控感应电极210和各公共电极130设置为沿着像素单元的行方向延伸，在此不做限定。
下面都是以各触控驱动电极120沿着像素单元的列方向延伸，各触控感应电极210和各公共电极130沿着像素单元的行方向延伸为例进行说明。
具体地，如图3a和图3b所示的阵列基板中，在阵列基板中还可以具有位于相邻像素单元之间的多条触控驱动信号线140，每个触控驱动电极120中的各触控驱动子电极121通过至少一条触控驱动信号线140电性相连。在具体实施时，触控驱动电极120沿着像素单元的行方向延伸时，各触控驱动信号线140一般也是沿着像素单元的行方向延伸，即各触控驱动信号线140位于相邻行的像素单元之间的间隙处；触控驱动电极120沿着像素单元的列方向延伸时，各触控驱动信号线140一般也是沿着像素单元的列方向延伸，即各触控驱动信号线140位于相邻列的像素单元之间的间隙处。
较佳地，在具体实施时，在触控驱动信号线140沿着像素单元的行方向延伸时，各触控驱动信号线140可以与阵列基板中的栅极信号线同层设置；各触控驱动信号线140通过至少一个过孔与对应的各触控驱动子电极121电性相连，这样，在制备阵列基板时不需要增加额外的制备工序，只需要通过一次构图工艺即可形成触控驱动信号线140和栅极信号线的图形，能够节省制备成本，提升产品附加值。
较佳地，在具体实施时，在触控驱动信号线140沿着像素单元的列方向延伸时，各触控驱动信号线140可以与阵列基板中的数据信号线同层设置；各触控驱动信号线140通过至少一个过孔与对应的各触控驱动子电极121电性相连，这样，在制备阵列基板时不需要增加额外的制备工序，只需要通过一次构图工艺即可形成触控驱动信号线140和数据信号线的图形，能够节省制备成本，提升产品附加值。
进一步地，由于公共电极层一般由ITO材料制成，而ITO材料的电阻较高，由金属制备的触控驱动信号线140与各触控驱动电极120电性相连后，相当于将ITO电极和多个由触控驱动信号线组成的金属电阻并联，这样能最大限度的减少触控驱动电极120的电阻，从而提高电极传递信号时的信噪比。
具体地，如图3a和图3b所示的阵列基板中，还可以具有位于相邻像素单元之间的多条公共电极信号线150，每条公共电极信号线150电性连接与公共电极信号线150在阵列基板上的正投影交叠的各公共子电极131。在具体实施时，各公共电极信号线150可以沿着像素单元的行方向延伸，如图3a所示，即各公共电极信号线150位于相邻行的像素单元之间的间隙处；当然，如图3b所示，各公共电极信号线150也可以沿着像素单元的列方向延伸，即各公共电极信号线150位于相邻列的像素单元之间的间隙处。
较佳地，在各公共电极信号线150沿着像素单元的行方向延伸时，可以将各公共电极信号线150与阵列基板中的栅极信号线同层设置；各公共电极信号线150通过至少一个过孔与对应的各公共电极130电性相连。在各公共电极信号线150沿着像素单元的列方向延伸时，可以将各公共电极信号线150与阵列基板中的数据信号线同层设置；各公共电极信号线150通过至少一个过孔与对应的各公共电极130电性相连。这样，在制备阵列基板时不需要增加额外的制备工序，只需要通过一次构图工艺即可形成公共电极信号线150和栅极信号线或数据信号线的图形，能够节省制备成本，提升产品附加值。
进一步地，由于公共电极层一般由ITO材料制成，而ITO材料的电阻较高，由金属制备的公共电极信号线150与各公共电极130电性相连后，相当于将ITO电极和多个由公共电极信号线组成的金属电阻并联，这样能最大限度的减少公共电极的电阻，从而提高电极传递信号时的信噪比。
具体地，在具体实施时，公共电极信号线150与触控驱动信号线140的延伸方向可以相互垂直设置，即如图3a所示，公共电极信号线150和公共电极130的延伸方向一致，各公共电极信号线150贯穿对应的公共电极130。当然，公共电极信号线150与触控驱动信号线140的延伸方向也可以设置为一致，即如图3b所示，公共电极信号线150和公共电极130的延伸方向相互垂直，各公共电极信号线150贯穿对应的公共子电极131。
在具体实施时，在将阵列基板中整面连接的公共电极层进行分割，可以将各公共子电极131与各触控驱动子电极121设置为形状一致且大小相同，这样，当触控驱动信号线140和公共电极信号线150的延伸方向一致时，每条触控驱动信号线150连接的触控驱动子电极121和每条公共电极150连接的公共子电极131的个数相同，因此，在触控驱动信号线140和公共电极信号线150的信号传输负载相对也更接近，在显示阶段公共信号在公共电极信号线150和触控驱动信号线140的传输速度也相对更接近，可以更好的避免显示画面不均匀的问题，改善画面品质。
在具体实施时，在本发明实施例提供的触摸屏中，对向基板200一般具有设置在衬底基板上的黑矩阵，触控感应电极210可以位于衬底基板与黑矩阵之间，也可以位于黑矩阵之上，在此不做限定。
具体地，触控感应电极210的位置与公共电极130的位置相对应，这样能避免触控感应电极210和触控驱动电极130之间产生正对面积。在具体实施时，由于触摸屏的精度通常在毫米级，而液晶显示屏的精度通常在微米级，可以看出显示所需的精度远远大于触控所需的精度，因此，一般每条触控感应电极210和每条公共电极130都会对应多行像素单元。并且，可以根据具体需要的触控精度，设置各条触控感应电极之间的间隙，即仅需要保证各触控感应电极210在阵列基板100上的投影位于公共电极130所在区域内即可，各触控感应电极210的宽度一般不大于公共电极130的宽度，各触控感应电极210还可以间隔至少一条公共电极130设置，也可以将触控感应电极210与公共电极130设置为一一对应的关系，在此不做限定。
并且，为了保证各触控感应电极210不会影响各像素单元的开口率，一般将各触控感应电极210设置为具有网格状结构，且触控感应电极210的网格状结构在对向基板200上的正投影位于黑矩阵所在区域内。这样，就可以利用黑矩阵遮盖触控感应电极210的网格状结构，不会对显示器的开口率产生影响，也不会影响显示器的光透过率。具体地，各触控感应电极210的网格状结构的网孔大小可以依据具体需要确定，例如，如图4a所示触控感应电极210的图案可以设置为位于组成像素单元的各亚像素单元（RGB）之间的间隙处，触控感应电极210的图案也可以如图4b所示设置为仅位于像素单元之间的间隙处，在此不做限定。
具体地，由于在彩膜基板上设置的网格状结构的触控感应电极不会遮挡像素单元，因此，触控感应电极的材料可以具体为透明导电氧化物例如ITO或IZO，也可以为金属，当采用金属制作触控感应电极时可以有效的降低其电阻。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种显示装置，包括本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏，该显示装置可以为：手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。该显示装置的实施可以参见上述内嵌式触摸屏的实施例，重复之处不再赘述。
本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏及显示装置，将阵列基板中整面连接的公共电极层进行分割，形成相互绝缘且交叉而置的多个触控驱动电极和多个公共电极；每条触控驱动电极包括沿着触控驱动电极的延伸方向设置的多个触控驱动子电极，各触控驱动子电极位于相邻的公共电极之间；每条公共电极包括沿着公共电极的延伸方向设置的多个公共子电极；在对向基板上设置触控感应电极，各触控感应电极在阵列基板上的投影位于公共电极所在的区域内，对触控驱动电极进行分时驱动，以实现触控功能和显示功能。由于本发明实施例提供的触摸屏内的触控驱动电极是由多个触控驱动子电极组成，公共电极也是由多个公共子电极组成，因此，两者的信号传输负载相对接近，在显示阶段公共信号在公共电极和触控驱动电极的传输速度也相对接近，可以避免显示画面不均匀的问题，改善画面品质。
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)

1.一种内嵌式触摸屏，包括：具有公共电极层的阵列基板，以及与所述阵列基板相对而置的对向基板，其特征在于；
所述阵列基板的公共电极层由相互绝缘的多条触控驱动电极和多条公共电极组成，所述触控驱动电极与所述公共电极交叉设置；所述触控驱动电极包括沿着所述触控驱动电极的延伸方向设置的多个触控驱动子电极，各所述触控驱动子电极位于相邻的所述公共电极之间；所述公共电极包括沿着所述公共电极的延伸方向设置的多个公共子电极；各所述公共子电极与各所述触控驱动子电极的形状一致且大小相同；在一帧画面的显示时间内，各所述触控驱动电极用于分时地加载公共电极信号和触控扫描信号，对各所述公共电极加载公共电极信号；
所述对向基板具有多条触控感应电极，各所述触控感应电极在所述阵列基板上的正投影位于所述公共电极所在区域内。
2.如权利要求1所述的触摸屏，其特征在于，所述内嵌式触摸屏内形成有呈矩阵排列的多个像素单元；
各所述触控驱动电极沿着像素单元的行方向延伸，各所述触控感应电极和各公共电极沿着像素单元的列方向延伸；或，各所述触控驱动电极沿像素单元的列方向延伸，各所述触控感应电极和各公共电极沿着像素单元的行方向延伸。
3.如权利要求2所述的触摸屏，其特征在于，所述阵列基板中具有位于相邻像素单元之间的多条触控驱动信号线，每条所述触控驱动电极中的各触控驱动子电极通过至少一条所述触控驱动信号线电性相连。
4.如权利要求3所述的触摸屏，其特征在于，所述阵列基板中具有位于相邻像素单元之间的多条公共电极信号线，每条所述公共电极信号线电性连接与所述公共电极信号线在所述阵列基板上的正投影交叠的各所述公共子电极。
5.如权利要求4所述的触摸屏，其特征在于，所述公共电极信号线与所述触控驱动信号线的延伸方向一致或相互垂直。
6.如权利要求1所述的触摸屏，其特征在于，所述对向基板具有设置在衬底基板上的黑矩阵，各所述触控感应电极位于所述衬底基板与黑矩阵之间。
7.如权利要求6所述的触摸屏，其特征在于，各所述触控感应电极具有网格状结构，且所述触控感应电极的网格状结构在所述对向基板上的正投影位于所述黑矩阵所在区域内。
8.如权利要求7所述的触摸屏，其特征在于，各所述触控感应电极的材料为透明导电氧化物或金属。
9.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的内嵌式触摸屏。
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