CN104020909B - 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，利用自电容的原理在阵列基板上设置多个同层且相互独立的自电容电极，触控侦测芯片在触控时间段通过检测各自电容电极的电容值变化可以判断出触控位置，并且，在各像素电极的间隙处设置与像素电极同层的导线，该导线用于将自电容电极连接至触控侦测芯片。由于本发明实施例提供的触摸屏是对像素电极层的图形进行变更，在各像素电极的间隙处形成与自电容电极连接的导线，因此，相对于需要在现有的阵列基板制备工艺的基础上增加两层膜层的制作工艺，仅需增加一层形成自电容电极的工艺即可实现触控功能，节省了生产成本，提高了生产效率。

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，现有的内嵌(In cell)式触摸屏是利用互电容或自电容的原理实现检测手指触摸位置。其中，利用自电容的原理可以在触摸屏中设置多个同层设置且相互绝缘的自电容电极，当人体未触碰屏幕时，各自电容电极所承受的电容为一固定值，当人体触碰屏幕时，对应的自电容电极所承受的电容为固定值叠加人体电容，触控侦测芯片在触控时间段通过检测各自电容电极的电容值变化可以判断出触控位置。由于人体电容可以作用于全部自电容，相对于人体电容仅能作用于互电容中的投射电容，由人体碰触屏幕所引起的触控变化量会大于利用互电容原理制作出的触摸屏，因此相对于互电容的触摸屏能有效提高触控的信噪比，从而提高触控感应的准确性。
在上述内嵌式触摸屏中，为了将自电容电极与触控侦测芯片连接，一般会设置与自电容电极对应连接的导线。具体地，可以将导线与自电容电极的图形设置在同一膜层，也可以将导线与自电容电极的图形异层设置。其中，将导线和自电容电极同层设置虽然可以避免增加新的构图工艺，但是，将自电容电极和导线同层设置会形成触控盲区，在触控盲区内连接多个自电容电极的导线均经过该触控盲区，因此，在这个触控盲区内的信号相对比较紊乱，也就是在该区域内的触控性能无法保证。基于上述考虑，在具体实施时，一般将导线和自电容电极异层设置。
而在内嵌式触摸屏中将导线和自电容电极异层设置，需要在现有的显示面板内部增加新的两个膜层，导致在制作面板时需要增加新的工艺，使生产成本增加，不利于提高生产效率。
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，用以降低内嵌式触摸屏的生产成本、提高生产效率。
因此，本发明实施例提供的一种内嵌式触摸屏，包括具有像素电极的阵列基板，还包括：
设置于所述阵列基板上的多个同层设置且相互独立的自电容电极；
在触控时间段通过检测各所述自电容电极的电容值变化以判断触控位置的触控侦测芯片；
与所述像素电极同层设置，位于相邻的两个所述像素电极之间间隙处且用于将所述自电容电极连接至所述触控侦测芯片的导线。
本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏，利用自电容的原理在阵列基板上设置多个同层且相互独立的自电容电极，触控侦测芯片在触控时间段通过检测各自电容电极的电容值变化可以判断出触控位置，并且，在各像素电极的间隙处设置与像素电极同层的导线，该导线用于将自电容电极连接至触控侦测芯片。由于本发明实施例提供的触摸屏是对像素电极层的图形进行变更，在各像素电极的间隙处形成与自电容电极连接的导线，因此，相对于需要在现有的阵列基板制备工艺的基础上增加两层膜层的制作工艺，仅需增加一层形成自电容电极的工艺即可实现触控功能，节省了生产成本，提高了生产效率。
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，各所述导线具有横向条状结构、纵向条状结构或横纵交错的网状结构。
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，各所述自电容电极组成位于所述阵列基板上的公共电极层。
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，所述公共电极层位于所述像素电极与所述阵列基板之间，或所述像素电极位于所述公共电极层与所述阵列基板之间。
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，相邻的两个所述自电容电极之间的间隙在所述阵列基板的正投影均位于相邻的两个所述像素电极之间的间隙处。
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，所述像素电极位于所述公共电极层与所述阵列基板之间，所述公共电极层在与所述像素电极相对的区域具有条状缝隙；
所述公共电极层沿着所述条状缝隙以及与所述条状缝隙交叉的方向被分割成多个所述自电容电极。
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，相邻的两个所述自电容电极相对的侧边均为折线。
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，相邻的两个自电容电极相对的为折线的侧边均具有阶梯状结构，两阶梯状结构形状一致且相互匹配。
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，相邻的两个自电容电极相对的为折线的侧边均具有凹凸状结构，两凹凸状结构形状一致且相互匹配。
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为本发明实施例提供的内嵌式触摸屏的结构示意图；
图2和图3分别为本发明实施例提供的内嵌式触摸屏采用公共电极层复用自电容电极的结构示意图；
图4a和图4b分别为本发明实施例提供的内嵌式触摸屏的驱动时序示意图；
图5a和图5b分别为本发明实施例提供的内嵌式触摸屏中相邻的自电容电极相对的侧边设置为折线的结构示意图。
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。
本发明实施例提供的一种内嵌式触摸屏，如图1所示，包括具有像素电极01的阵列基板02，还包括：
设置于阵列基板02上的多个同层设置且相互独立的自电容电极03；
在触控时间段通过检测各自电容电极03的电容值变化以判断触控位置的触控侦测芯片04；
与像素电极01同层设置，位于相邻的两个像素电极01之间间隙处且用于将自电容电极03连接至触控侦测芯片04的导线05。
本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏，利用自电容的原理在阵列基板02上设置多个同层且相互独立的自电容电极03，触控侦测芯片04在触控时间段通过检测各自电容电极03的电容值变化可以判断出触控位置，并且，在各像素电极01的间隙处设置与像素电极01同层的导线05，该导线05用于将自电容电极03连接至触控侦测芯片04。由于本发明实施例提供的触摸屏是对像素电极层的图形进行变更，在各像素电极01的间隙处形成与自电容电极03连接的导线05，因此，相对于需要在现有的阵列基板制备工艺的基础上增加两层膜层的制作工艺，仅需增加一层形成自电容电极的工艺即可实现触控功能，节省了生产成本，提高了生产效率。
在具体实施时，本发明实施例提供的上述触摸屏中，在各像素电极01的间隙处设置的与自电容电极03连接的导线05不会影响显示区域的开口率，进一步地，可以根据实际设计的需要，将各导线05的图形设置成横向条状结构，也可以设置成纵向条状结构，还可以设置成横纵交错的网状结构，如图2所示，在此不做限定。
在具体实施时，本发明实施例提供的上述触摸屏，既适用于扭转向列(TwistedNematic,TN)型液晶显示屏，也适用于高级超维场开关(Adwanced Dimension Switch,ADS)型液晶显示屏和平面内开关(In-Plane Switch,IPS)型液晶显示屏。
当本发明实施例提供的上述触摸屏应用于ADS型液晶屏时，如图1和图2所示，可以采用阵列基板02中的公共电极层06复用自电容电极03，即各自电容电极03组成阵列基板02上的公共电极层06，在将公共电极层06的结构进行变更分割成自电容电极03以实现触控功能时，在现有的阵列基板制备工艺的基础上，不需要增加额外的工艺，可以节省生产成本，提高生产效率。
进一步地，在本发明实例提供的上述触摸屏应用于传统ADS型液晶面板时，公共电极层06作为板状电极位于下层(更靠近衬底基板)，像素电极01作为狭缝电极位于上层(更靠近液晶层)，即公共电极层06位于像素电极01与阵列基板02之间，并且，在像素电极01和公共电极层06之间一般设有绝缘层。而应用于HADS型液晶面板时，像素电极01作为板状电极位于下层(更靠近衬底基板)，公共电极层06作为狭缝电极位于上层(更靠近液晶层)，即像素电极01位于公共电极层06与阵列基板02之间，并且，在像素电极01和公共电极层06之间一般还设有绝缘层。
一般地，触摸屏的密度通常在毫米级，因此，在具体实施时，可以根据所需的触控密度选择各自电容电极03的密度和所占面积以保证所需的触控密度，通常各自电容电极03设计为5mm*5mm左右的方形电极。而显示屏的密度通常在微米级，因此，一般一个自电容电极03会对应显示屏中的多个像素。
具体地，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，当采用将现有的整层设置在阵列基板02上的公共电极层06分割成多个自电容电极03时，为了不影响正常的显示功能，在对公共电极层06进行分割时，一种实现方式为：将分割线避开显示的开口区域，设置在黑矩阵层的图形区域，即相邻的两个自电容电极03之间的间隙在阵列基板02上的正投影一般会位于相邻的两个像素电极01之间的间隙处，如图2所示。另一种实现方式为：在公共电极层06位于像素电极01上方时，即像素电极01位于公共电极层06与阵列基板02之间时，公共电极层06在与像素电极01对应的区域会具有条状缝隙a；如图3所示，可以沿着公共电极层06原有的条状缝隙a以及与条状缝隙交叉的方向b，将公共电极层06分割成多个自电容电极03，由于在条状缝隙a处原本没有公共电极层06的图形，因此，在条状缝隙a处设置分割间隙不会影响正常的显示；而在设置与条状缝隙a交叉的方向b的分割间隙时，为了不影响正常的显示功能，该与条状缝隙a交叉的方向b的分割间隙应避开显示的开口区域，设置在黑矩阵层的图形区域。
具体地，由于本发明实施例提供的上述触摸屏采用公共电极层06复用作为自电容电极03，为了减少显示和触控信号之间的相互干扰，在具体实施时，需要采用触控和显示阶段分时驱动的方式，并且，在具体实施时还可以将显示驱动芯片和触控侦测芯片整合为一个芯片，进一步降低生产成本。
具体地，例如：如图4a和图4b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)，例如如图4a和图4b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，与各自电容电极Cx1……Cx n连接的触控侦测芯片向各自电容电极Cx1……Cx n分别施加公共电极信号，以实现液晶显示功能。在触控时间段(Touch)，如图4a所示，与各自电容电极Cx1……Cx n连接的触控侦测芯片向各自电容电极Cx1……Cx n同时施加驱动信号，同时接收各自电容电极Cx1……Cx n的反馈信号；也可以如图4b所示，与各自电容电极Cx1……Cx n连接的触控侦测芯片向各自电容电极Cx1……Cx n依次施加驱动信号，分别接收各自电容电极Cx1……Cx n的反馈信号，在此不做限定，通过对反馈信号的分析判断是否发生触控，以实现触控功能。
进一步地，在本发明实施例提供的内嵌式触摸屏中，由于人体电容通过直接耦合的方式作用于各自电容电极03的自电容，因此，人体触碰屏幕时，仅在触摸位置下方的自电容电极03的电容值有较大的变化量，与触摸位置下方的自电容电极03相邻的自电容电极03的电容值变化量非常小，这样，在触摸屏上滑动时，不能确定自电容电极03所在区域内的触控坐标，为解决此问题，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，可以将相邻的两个自电容电极03相对的侧边均设置为折线，以便增大位于触摸位置下方的自电容电极03相邻的自电容电极03的电容值变化量。
在具体实施时，可以采用如下两种方式之一或组合的方式设置各自电容电极03的整体形状：
1、可以将相邻的两个自电容电极03相对的为折线的侧边均设置为阶梯状结构，两阶梯状结构形状一致且相互匹配，如图5a所示，图5a中示出了2*2个自电容电极03；
2、可以将相邻的两个自电容电极03相对的为折线的侧边均设置为凹凸状结构，两凹凸状结构形状一致且相互匹配，如图5b所示，图5b中示出了2*2个自电容电极03。
在具体实施时，本发明实施例提供的上述触摸屏中，可以采用现有的任意种构图流程制作阵列基板02上的各膜层，例如可以采用8次构图工艺：栅极和栅线构图→有源层构图→第一绝缘层构图→数据线和源漏极构图→树脂层构图→像素电极构图→第二绝缘层构图→公共电极层构图；当然也可以根据实际设计，采用7次构图工艺、6次构图工艺或5次构图工艺，在此不做限定。
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，利用自电容的原理在阵列基板上设置多个同层且相互独立的自电容电极，触控侦测芯片在触控时间段通过检测各自电容电极的电容值变化可以判断出触控位置，并且，在各像素电极的间隙处设置与像素电极同层的导线，该导线用于将自电容电极连接至触控侦测芯片。由于本发明实施例提供的触摸屏是对像素电极层的图形进行变更，在各像素电极的间隙处形成与自电容电极连接的导线，因此，相对于需要在现有的阵列基板制备工艺的基础上增加两层膜层的制作工艺，仅需增加一层形成自电容电极的工艺即可实现触控功能，节省了生产成本，提高了生产效率。
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 (7)

1.一种内嵌式触摸屏，包括具有像素电极的阵列基板，其特征在于，还包括：
设置于所述阵列基板上的多个同层设置且相互独立的自电容电极；
在触控时间段通过检测各所述自电容电极的电容值变化以判断触控位置的触控侦测芯片；
与所述像素电极同层设置，位于相邻的两个所述像素电极之间间隙处且用于将所述自电容电极连接至所述触控侦测芯片的导线；
各所述自电容电极组成位于所述阵列基板上的公共电极层；
在对所述公共电极层进行分割之前，所述公共电极层在与所述像素电极相对的区域具有条状缝隙；
在对所述公共电极层进行分割时，所述公共电极层沿着所述条状缝隙以及与所述条状缝隙交叉的方向被分割成多个所述自电容电极，且与所述条状缝隙交叉的方向的分割间隙设置在黑矩阵所在的区域内。
2.如权利要求1所述的内嵌式触摸屏，其特征在于，各所述导线具有横向条状结构、纵向条状结构或横纵交错的网状结构。
3.如权利要求1所述的内嵌式触摸屏，其特征在于，所述公共电极层位于所述像素电极与所述阵列基板之间，或所述像素电极位于所述公共电极层与所述阵列基板之间。
4.如权利要求1-3任一项所述的内嵌式触摸屏，其特征在于，相邻的两个所述自电容电极相对的侧边均为折线。
5.如权利要求4所述的内嵌式触摸屏，其特征在于，相邻的两个自电容电极相对的为折线的侧边均具有阶梯状结构，两阶梯状结构形状一致且相互匹配。
6.如权利要求4所述的内嵌式触摸屏，其特征在于，相邻的两个自电容电极相对的为折线的侧边均具有凹凸状结构，两凹凸状结构形状一致且相互匹配。
7.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述的内嵌式触摸屏。
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