CN104049800B - 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，包括：阵列基板，对向基板，触控驱动电极包括多个触控驱动子电极，位于相邻的所述公共电极之间；每条触控驱动电极上设置有至少一个第一过孔；每条公共电极上设置有至少一个第二过孔；所有的公共电极中至少存在相邻的第一公共电极和第二公共电极，其中，所述第一公共电极和第二公共电极中的至少一个公共电极上的第一过孔的排列方式与位于所述第一公共电极和第二公共电极之间的所有触控驱动子电极上的第二过孔的排列方式相同。本发明提高了显示面板的亮度均一性。

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，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视角。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。
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。
如图1所示，为了向公共电极01和触控驱动电极02加载信号，所有的公共电极01和触控驱动电极02上分别设置有用于与公共电极驱动信号传输线连接的过孔011和用于与触控驱动信号传输线连接的过孔025。
可以发现，为了保证公共电极上的信号的一致性，公共电极上设置的过孔数量较多。
然而，现有技术中的过孔011和过孔025各自独立设计，导致过孔在整个显示区域的分布极不均匀，而这些过孔的不均匀会导致面板的亮度均一性较差，对此解释如下。
亮度均一性指的是，显示面板中的不同像素在同一信号的驱动下表现出的实际亮度差异。亮度均一性与很多因素有关，其中就包括过孔的设计，对此进一步描述如下：
当像素A对应的区域存在过孔时，则过孔朝向液晶层的表面会反射照射到该表面的光线，因此相对于对应的区域没有过孔的像素B，在同等情况下，会有更多的光线进入像素A的液晶层，导致像素A的实际亮度比像素B的实际亮度更高。
同时，过孔还会影响施加到液晶层的电场，进而影响像素的实际亮度。
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，提高现有面板的亮度均一性。
为了实现上述目的，本发明实施例提供了一种内嵌式触摸屏，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；
每个触控驱动子电极上设置有用于和触控驱动信号传输线连接的至少一个第一过孔；
每条公共电极上设置有用于和公共电极信号传输线连接的至少一个第二过孔；
其中：
所有的公共电极中至少存在一对相邻的第一公共电极和第二公共电极，其中，所述第一公共电极和第二公共电极中的至少一个公共电极上的第一过孔的排列方式与位于所述第一公共电极和第二公共电极之间的所有触控驱动子电极上的第二过孔的排列方式相同。
上述的内嵌式触摸屏，其中，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，所述内嵌式触摸屏处理一帧画面的时间分为显示时间段和触控时间段，所述触控驱动子电极在显示时间段内接收公共电极信号，在触控时间段内接收触控驱动信号，所述公共子电极在显示时间段和触控时间段均接收公共电极信号。
上述的内嵌式触摸屏，其中，各所述公共子电极与各所述触控驱动子电极的形状一致、大小相同，形成行列排布的子电极矩阵，所述每一个公共子电极上设置有一个所述第一过孔，每一个触控驱动子电极上设置有一个所述第二过孔，子电极矩阵中的每一个子电极列中，所有过孔在对应的子电极上的相对位置均相同。
上述的内嵌式触摸屏，其中，所述对向基板具有多条延伸方向和触控驱动电极的延伸方向交叉的触控感应电极，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。
上述的内嵌式触摸屏，其中，所述对向基板具有设置在衬底基板上的黑矩阵，所述触控感应电极在所述衬底基板上的正投影位于所述黑矩阵所在的区域内。
上述的内嵌式触摸屏，其中，沿公共电极的延伸方向排布的触控驱动子电极行中，任意两个第二过孔在垂直于公共电极延伸方向的平面上的投影点之间的距离大于或等于预定数值。
上述的内嵌式触摸屏，其中，每一个第二过孔位于垂直于公共电极延伸方向的触控驱动子电极平分线上。
为了实现上述目的，本发明实施例提供了一种显示装置，包括上述的内嵌式触摸屏。
本发明实施例具有如下的有益效果：
由于在本发明的具体实施例中，公共电极上的过孔设计和相邻的触控驱动子电极上的过孔设计统一考虑，大大增大了具有相同的过孔排列的区域面积，提高了面板的亮度均一性。
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为本发明实施例提供的内嵌式触摸屏的公共电极层上的一种过孔排布方式的示意图；
图3b为本发明实施例提供的内嵌式触摸屏的公共电极层上的图3a的过孔排布方式对应的信号连接示意图；
图4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5为本发明实施例提供的内嵌式触摸屏的公共电极层上的另一种过孔排布方式的示意图。
图6a-图6c为本发明实施例中的触控驱动子电极行上的过孔排布的示意图。
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。附图中各层膜层以及结构块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。
本发明具体实施例中，综合考虑公共电极和触控驱动电极上的过孔设计，使得公共电极和触控驱动电极上的过孔在整个面板中相对均匀排布，以提高面板的亮度均一性。
本发明实施例的一种内嵌式触摸屏，如图2所示，包括：具有公共电极层110的阵列基板100，以及与所述阵列基板相对而置的对向基板200，所述阵列基板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；
如图3a所示，所述触控驱动电极120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121，各所述触控驱动子电极121位于相邻的所述公共电极130之间；
所述对向基板200具有多条延伸方向和触控驱动电极的延伸方向交叉的触控感应电极210；
每个触控驱动子电极121上设置有用于和触控驱动信号传输线连接的至少一个第一过孔122；
每条公共电极130上设置有用于和公共电极信号传输线连接的至少一个第二过孔131；
本发明具体实施例中，所有的公共电极中至少存在一对相邻的第一公共电极和第二公共电极，其中，所述第一公共电极和第二公共电极中的至少一个公共电极上的第一过孔的排列方式与位于所述第一公共电极和第二公共电极之间的所有触控驱动子电极上的第二过孔的排列方式相同。
以图3a所示的情况为例，其中相邻的第一公共电极和第二公共电极为图中填充有斜线的电极，第一公共电极和第二公共电极上的第二过孔131的排列方式和第一公共电极和第二公共电极之间的触控驱动子电极上的第一过孔122的排列方式相同。
当公共电极和触控驱动电极上的过孔以图3a所示的方式排布时，如图3b所示，其中所有的触控驱动子电极上的过孔均通过触控驱动信号线140与触控驱动信号发送端(Tx1)电性相连(图3b中仅示出第一个触控电极的信号连接)，而所有的公共电极130都通过公共电极信号传输线141与公共电极驱动信号发送端(Vcom)电性相连。
应当理解的是，上述的连接方式仅仅是一种举例，本发明实施例也可以采用其他的连接方式进行连接。
由于在本发明的具体实施例中，公共电极上的过孔设计和相邻的触控驱动子电极上的过孔设计统一考虑，大大增大了具有相同的过孔排列的区域面积，提高了面板的亮度均一性。
在此，应当理解的是，本发明具体实施例中，只需要保证触控感应电极210和触控驱动电极120相互交叉(一种较优的方式为触控感应电极210和触控驱动电极120相互垂直)即可。至于触控驱动电极120的排列方向可以和公共电极的延伸方向相同，也可以是垂直，本发明具体实施例不做具体限定。
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，对此详细说明如下。
本发明具体实施例的内嵌式触摸屏，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，所述内嵌式触摸屏处理一帧画面的时间分为显示时间段和触控时间段，所述触控驱动子电极在显示时间段内接收公共电极信号，在触控时间段内接收触控驱动信号，所述公共子电极在显示时间段和触控时间段均接收公共电极信号。
具体地，如图4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4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。
本发明实施例中，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。
对此说明如下：
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。
在本发明的具体实施例中，如图5所示，本发明实施例中，所述公共电极130包括沿着所述公共电极130的延伸方向设置的多个公共子电极132，而各所述公共子电极132与各所述触控驱动子电极121的形状一致、大小相同，形成行列排布的子电极矩阵，所述每一个公共子电极132上设置有一个所述第一过孔131，每一个触控驱动子电极121上设置有一个所述第二过孔122，子电极矩阵中的每一个子电极列中，所有过孔在对应的子电极上的相对位置均相同。
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，由于公共电极和触控电极都由形状大小都相同的子电极形成，最终形成了一个子电极矩阵，而将这些子电极的过孔设置于相同位置，可以进一步保证整个面板上过孔分布的均匀性，提高了面板的亮度均一性。
在具体实施时，在本发明实施例提供的触摸屏中，对向基板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。
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，触控感应电极210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，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，也可以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触控感应电极在对向基板200上的正投影位于黑矩阵所在区域内，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。
本发明具体实施例中，在公共电极的延伸方向上排布的触控驱动子电极行上的过孔可以以各种方式排布，如图3b所示，沿公共电极的延伸方向排布的触控驱动子电极行上的过孔排列成一条与公共电极平行的直线。
但为了布线的方便性，本发明实施例中，沿公共电极的延伸方向排布的触控驱动子电极行中，所有的触控驱动子电极形状一致、大小相同，在每一个触控驱动子电极上分布有一个第二过孔，沿公共电极的延伸方向排布的触控驱动子电极行中，任意两个第二过孔在垂直于公共电极延伸方向的平面上的投影点之间的距离大于或等于预定数值。。
符合上述过孔排布规则的几种可能的触控驱动子电极行如图6a-6c所示。其中，图中的d为第一个触控驱动子电极上的过孔和第二个触控驱动子电极上的过孔在垂直于公共电极延伸方向的平面上的投影点之间的距离。
同时，如图6a所示，每一个第二过孔位于垂直于公共电极延伸方向的触控驱动子电极平分线X上。
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：液晶面板、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。
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 (8)

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，
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；
每个触控驱动子电极上设置有用于和触控驱动信号传输线连接的至少一个第一过孔；
每条公共电极上设置有用于和公共电极信号传输线连接的至少一个第二过孔；
其特征在于：
所有的公共电极中至少存在一对相邻的第一公共电极和第二公共电极，其中，所述第一公共电极和第二公共电极中的至少一个公共电极上的第一过孔的排列方式与位于所述第一公共电极和第二公共电极之间的所有触控驱动子电极上的第二过孔的排列方式相同。
2.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，所述内嵌式触摸屏处理一帧画面的时间分为显示时间段和触控时间段，所述触控驱动子电极在显示时间段内接收公共电极信号，在触控时间段内接收触控驱动信号，所述公共子电极在显示时间段和触控时间段均接收公共电极信号。
3.如权利要求2所述的内嵌式触摸屏，其特征在于，各所述公共子电极与各所述触控驱动子电极的形状一致、大小相同，形成行列排布的子电极矩阵，每一个公共子电极上设置有一个所述第一过孔，每一个触控驱动子电极上设置有一个所述第二过孔，子电极矩阵中的每一个子电极列中，所有过孔在对应的子电极上的相对位置均相同。
4.如权利要求1-3中任意一项所述的内嵌式触摸屏，其特征在于，所述对向基板具有多条延伸方向和触控驱动电极的延伸方向交叉的触控感应电极，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。
5.如权利要求1-3中任意一项所述的内嵌式触摸屏，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，所述触控感应电极在所述衬底基板上的正投影位于所述黑矩阵所在的区域内。
6.如权利要求1-3中任意一项所述的内嵌式触摸屏，其特征在于，沿公共电极的延伸方向排布的触控驱动子电极行中，任意两个第二过孔在垂直于公共电极延伸方向的平面上的投影点之间的距离大于或等于预定数值。
7.如权利要求6所述的内嵌式触摸屏，其特征在于，每一个第二过孔位于垂直于公共电极延伸方向的触控驱动子电极平分线上。
8.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求1-7中任一项所述的内嵌式触摸屏。
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