CN104281352B - 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，在对向基板面向阵列基板的一侧设置触控电极图案；在阵列基板上将公共电极层设置在数据线和栅线的上方、触控电极的下方，且用公共电极层完全遮挡栅线和数据线，这样可以通过公共电极层的屏蔽作用降低栅线和数据线上的显示信号对触控信号的干扰，也可以通过公共电极层的屏蔽作用降低触控电极的触控信号对显示信号的干扰，因此，在本发明实施例提供的上述触摸屏中可以采用同时驱动显示和触控功能的方式，避免在高分辨率显示时由于分时驱动导致的时间不足会引起各种显示问题和触控问题。

Description

一种内嵌式触摸屏及显示装置
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，一般在触摸屏中增加触控电极的图案。为了避免触控电极加载的触控信号和触摸屏中正常的显示信号之间相互干扰，一般采用分时驱动触控功能和显示功能，这样在每一帧中分配到触控时间段和显示时间段的时长相对较少，在需要高分辨率显示时，由于分时驱动导致的时间不足会引起各种显示问题和触控问题。
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，用以解决现有内嵌式触摸屏需要分时驱动触控和显示功能导致的由于时间不足引起的各种显示问题和触控问题。
因此，本发明实施例提供的一种内嵌式触摸屏，包括：相对而置的对向基板和阵列基板；
在所述对向基板面向所述阵列基板的一侧设置有触控电极图案；
在所述阵列基板面向所述对向基板的一侧设置有交叉而置且相互绝缘的数据线和栅线，以及设置于所述栅线和所述数据线所在层之上的公共电极层，所述公共电极层在所述阵列基板上的正投影遮挡所述栅线和所述数据线的正投影。
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，在所述阵列基板上还设置有用于向所述公共电极层提供公共电极信号的反馈补偿电路；
所述反馈补偿电路包括：第一运算放大器、第二运算放大器、第一电阻、第二电阻和滤波电容；其中，
所述第一运算放大器的正极输入端与公共电极信号标准电压提供端相连，负极输入端与所述第一电阻的一端相连，输出端与所述公共电极层的公共电极信号输入端相连；
所述第二电阻并联于第一运算放大器的负极输入端和输出端之间；
所述第二运算放大器的正极输入端与所述公共电极层的公共电极信号反馈端相连，负极输入端与输出端连接，且输出端通过所述滤波电容与所述第一电阻的另一端相连。
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，所述第一电阻R1和第二电阻R2的电阻值满足以下关系：
其中，Vcom_feedback表示所述第二运算放大器的正极输入端接收的所述公共电极信号反馈端的电压值，Vcom_input表示所述第一运算放大器的输出端输出到所述公共电极信号输入端的电压值，Vcom_标准表示所述第一运算放大器的正极输入端接收的所述公共电极信号标准电压提供端的电压值。
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，所述公共电极信号反馈端设置于所述公共电极层中信号延迟最大的区域。
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，所述公共电极信号输入端分别位于所述公共电极层的左右侧边时，所述公共电极信号反馈端设置于所述公共电极层远离所述反馈补偿电路一侧的底边的中心点位置。
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，所述公共电极信号输入端仅位于所述公共电极层的左侧边或右侧边时，所述公共电极信号反馈端设置于所述公共电极层与所述公共电极信号输入端相对的右侧边或左侧边的角落位置。
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，还包括：触控检测电路和去噪声电路，所述去噪声电路的第一输入端用于接收所述触控电极图案的触控信号，第二输入端用于接收所述公共电极信号反馈端的噪声信号，所述去噪声电路的输出端与所述触控检测电路的输入端相连，所述触控检测电路用于将接收到的触控信号消除噪声信号后输出到所述触控检测电路。
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，在所述对向基板面向所述阵列基板的一侧还设置有黑矩阵图案；所述触控电极图案在所述对向基板的正投影全部位于所述黑矩阵图案所在区域内。
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，所述触控电极图案为自电容电极图案，或互电容电极图案。
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。
本发明实施例的有益效果包括：
本发明实施例提供的一种内嵌式触摸屏及显示装置，在对向基板面向阵列基板的一侧设置触控电极图案；在阵列基板面向对向基板的一侧设置交叉而置且相互绝缘的数据线和栅线，以及设置位于栅线和数据线所在层之上的公共电极层；并且，公共电极层在阵列基板上的正投影遮挡栅线和数据线的正投影。由于本发明实施例提供的上述触摸屏将公共电极层设置在数据线和栅线的上方、触控电极的下方，且用公共电极层完全遮挡栅线和数据线，这样可以通过公共电极层的屏蔽作用降低栅线和数据线上的显示信号对触控信号的干扰，也可以通过公共电极层的屏蔽作用降低触控电极的触控信号对显示信号的干扰，因此，在本发明实施例提供的上述触摸屏中可以采用同时驱动显示和触控功能的方式，避免在高分辨率显示时由于分时驱动导致的时间不足会引起各种显示问题和触控问题。
附图说明
图1a为本发明实施例提供的内嵌式触摸屏的横向剖面示意图；
图1b为本发明实施例提供的内嵌式触摸屏的纵向剖面示意图；
图1c为本发明实施例提供的内嵌式触摸屏中阵列基板的俯视图之一；
图2为本发明实施例提供的内嵌式触摸屏中触控电极图案的示意图；
图3a和图3b分别为本发明实施例提供的内嵌式触摸屏中阵列基板的俯视图之二；
图4为本发明实施例提供的反馈补偿电路示意图；
图5为本发明实施例提供的波形图；
图6为本发明实施例提供的去噪声电路示意图。
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1a为本发明实施例提供的内嵌式触摸屏的横向剖面示意图，图1b为本发明实施例提供的内嵌式触摸屏的纵向剖面示意图。本发明实施例提供的一种内嵌式触摸屏，如图1a和图1b所示，包括：相对而置的对向基板100和阵列基板200；
在对向基板100面向阵列基板200的一侧设置有触控电极图案110；
在阵列基板200面向对向基板100的一侧设置有交叉而置且相互绝缘的数据线210和栅线220，以及设置于栅线220和数据线210所在层之上的公共电极层230，公共电极层230在阵列基板200上的正投影遮挡栅线220和数据线210的正投影。
本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏，由于将公共电极层230设置在数据线210和栅线220的上方、触控电极图案110的下方，且如图1c所示，用公共电极层230完全遮挡栅线220和数据线210，这样可以通过公共电极层230的屏蔽作用降低栅线220和数据线210上的显示信号对触控信号的干扰，也可以通过公共电极层230的屏蔽作用降低触控电极图案110的触控信号对显示信号的干扰，因此，在本发明实施例提供的上述触摸屏中可以采用同时驱动显示和触控功能的方式，避免在高分辨率显示时由于分时驱动导致的时间不足会引起各种显示问题和触控问题。
在具体实施时，本发明实施例提供的上述触摸屏可以应用于平面内开关(IPS，In-Plane Switch)技术和高级超维场开关(ADS，Advanced Super Dimension Switch)技术，上述图1a和图1b是以ADS模式为例进行说明的，即在ADS模式中，在阵列基板200上一般还设置有和公共电极层230异层设置的像素电极240，图1a和图1b是以公共电极层230设置在像素电极240上方为例进行说明，在具体实施时，像素电极240也可以设置在公共电极层230的上方，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可以采用互电容原理实现触控功能，也可以采用自电容原理实现触控功能，即在对向基板100上设置的触控电极图案，在具体实施时，可以制作为自电容电极图案，可以制作为互电容电极图案，如图2所示为采用自电容电极图案实现触控功能的基本构图。
并且，一般在对向基板100面向阵列基板200的一侧还设置有黑矩阵图案BM；为了使设置的触控电极图案110不影响开口率，一般将触控电极图案110在对向基板100的正投影全部设置于黑矩阵图案BM所在区域内。
进一步地，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，由于数据线210、栅线220和公共电极层230均设置在阵列基板200上，因此，会使数据线210和栅线220距离公共电极层230较近，不可避免的会出现耦合现象，导致公共电极层230上的电压发生扰动，进而对触控信号产生干扰。为了消除由于耦合现象导致对触控信号的干扰，本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，如图3a和图3b所示，在阵列基板200上还可以设置有用于向公共电极层230提供公共电极信号的反馈补偿电路250，该反馈补偿电路250可以补偿由于耦合现象在公共电极层230发生的信号波动，使公共电极层230上的信号相对稳定。
具体地，上述反馈补偿电路250，如图4所示，包括：第一运算放大器OP1、第二运算放大器OP2、第一电阻R1、第二电阻R2和滤波电容C1；其中，
第一运算放大器OP1的正极输入端与公共电极信号标准电压提供端Vcom_标准相连，负极输入端与第一电阻R1的一端相连，输出端与公共电极层230的公共电极信号输入端Vcom_input相连；
第二电阻R2并联于第一运算放大器OP1的负极输入端和输出端之间；
第二运算放大器OP2的正极输入端与公共电极层230的公共电极信号反馈端Vcom_feedback相连，负极输入端与输出端连接，且输出端通过滤波电容C1与第一电阻R1的另一端相连。
在上述反馈补偿电路250中，第一电阻R1和第二电阻R2为比例电阻，其电阻值满足以下关系：
其中，Vcom_feedback表示第二运算放大器的正极输入端接收的公共电极信号反馈端的电压值，Vcom_input表示第一运算放大器的输出端输出到所述公共电极信号输入端的电压值，Vcom_标准表示第一运算放大器的正极输入端接收的所述公共电极信号标准电压提供端的电压值。
上述公式中的负号表示方向相反，即”Vcom_feedback”与”Vcom_标准”的电压差，与”Vcom_input”和”Vcom_标准”的电压差方向相反,差值比为R1/R2，从而形成了Vcom电压补偿的负反馈，降低公共电极层230中耦合程度。在具体实施时，R1和R2的比值可以根据具体情况制定，在一帧(STV)中各信号端的波形如图5所示。
在具体实施时，本发明实施例提供的上述反馈补偿电路250连接的公共电极层230的公共电极信号反馈端Vcom_feedback一般设置于公共电极层中信号延迟最大的区域，这样可以保证反馈补偿电路250最大限度的消除噪声影响。
进一步地，公共电极层230中信号延迟最大的区域与公共电极层230的公共电极信号输入端Vcom_input的设置位置有关，例如图3a所示，在公共电极信号输入端Vcom_input分别位于公共电极层230的左右侧边时，公共电极信号反馈端Vcom_feedback一般设置于公共电极层230远离反馈补偿电路250一侧的底边的中心点位置。又如图3b所示，在公共电极信号输入端Vcom_input仅位于公共电极层230的左侧边或右侧边时，公共电极信号反馈端Vcom_feedback设置于公共电极层230与公共电极信号输入端Vcom_input相对的右侧边或左侧边的角落位置。
进一步地，由于在上述内嵌式触摸屏中公共电极层230完全覆盖了栅线220和数据线210，因此显示信号的噪声基本体现在公共电极层230上，而从公共电极层230中的公共电极信号反馈端Vcom_feedback获取的反馈信号基本上可以体现出噪声的全部形态，因此还可以利用公共电极信号反馈端Vcom_feedback的反馈信号与触控信号进行一次运算，消除可能存在的噪声，以保证最终获取到的触控信号与显示信号在同时工作时不会相互干扰，确保触控的精准度。
基于此，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，还可以包括：触控检测电路和去噪声电路，如图6所示，去噪声电路的第一输入端用于接收触控电极图案的触控信号TP，第二输入端用于接收公共电极信号反馈端Vcom_feedback的噪声信号，去噪声电路的输出端与触控检测电路的输入端相连，触控检测电路用于将接收到的触控信号消除噪声信号后输出到触控检测电路。
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一种内嵌式触摸屏及显示装置，在对向基板面向阵列基板的一侧设置触控电极图案；在阵列基板面向对向基板的一侧设置交叉而置且相互绝缘的数据线和栅线，以及设置位于栅线和数据线所在层之上的公共电极层；并且，公共电极层在阵列基板上的正投影遮挡栅线和数据线的正投影。由于本发明实施例提供的上述触摸屏将公共电极层设置在数据线和栅线的上方、触控电极的下方，且用公共电极层完全遮挡栅线和数据线，这样可以通过公共电极层的屏蔽作用降低栅线和数据线上的显示信号对触控信号的干扰，也可以通过公共电极层的屏蔽作用降低触控电极的触控信号对显示信号的干扰，因此，在本发明实施例提供的上述触摸屏中可以采用同时驱动显示和触控功能的方式，避免在高分辨率显示时由于分时驱动导致的时间不足会引起各种显示问题和触控问题。
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：相对而置的对向基板和阵列基板，其特征在于：
在所述对向基板面向所述阵列基板的一侧设置有触控电极图案；
在所述阵列基板面向所述对向基板的一侧设置有交叉而置且相互绝缘的数据线和栅线，以及设置于所述栅线和所述数据线所在层之上的公共电极层，所述公共电极层在所述阵列基板上的正投影遮挡所述栅线和所述数据线的正投影；
在所述阵列基板上还设置有用于向所述公共电极层提供公共电极信号的反馈补偿电路；
所述反馈补偿电路包括：第一运算放大器、第二运算放大器、第一电阻、第二电阻和滤波电容；其中，
所述第一运算放大器的正极输入端与公共电极信号标准电压提供端相连，负极输入端与所述第一电阻的一端相连，输出端与所述公共电极层的公共电极信号输入端相连；
所述第二电阻并联于第一运算放大器的负极输入端和输出端之间；
所述第二运算放大器的正极输入端与所述公共电极层的公共电极信号反馈端相连，负极输入端与输出端连接，且输出端通过所述滤波电容与所述第一电阻的另一端相连。
2.如权利要求1所述的内嵌式触摸屏，其特征在于，所述第一电阻和所述第二电阻的电阻值满足以下关系：
其中，R1表示所述第一电阻的电阻值，R2表示所述第二电阻的电阻值，Vcom_feedback表示所述第二运算放大器的正极输入端接收的所述公共电极信号反馈端的电压值，Vcom_input表示所述第一运算放大器的输出端输出到所述公共电极信号输入端的电压值，Vcom_标准表示所述第一运算放大器的正极输入端接收的所述公共电极信号标准电压提供端的电压值。
3.如权利要求1所述的内嵌式触摸屏，其特征在于，所述公共电极信号反馈端设置于所述公共电极层中信号延迟最大的区域。
4.如权利要求3所述的内嵌式触摸屏，其特征在于，所述公共电极信号输入端分别位于所述公共电极层的左右侧边时，所述公共电极信号反馈端设置于所述公共电极层远离所述反馈补偿电路一侧的底边的中心点位置。
5.如权利要求3所述的内嵌式触摸屏，其特征在于，所述公共电极信号输入端仅位于所述公共电极层的左侧边或右侧边时，所述公共电极信号反馈端设置于所述公共电极层与所述公共电极信号输入端相对的右侧边或左侧边的角落位置。
6.如权利要求1-5任一项所述的内嵌式触摸屏，其特征在于，还包括：触控检测电路和去噪声电路，所述去噪声电路的第一输入端用于接收所述触控电极图案的触控信号，第二输入端用于接收所述公共电极信号反馈端的噪声信号，所述去噪声电路的输出端与所述触控检测电路的输入端相连，所述触控检测电路用于将接收到的触控信号消除噪声信号后输出到所述触控检测电路。
7.如权利要求1-5任一项所述的内嵌式触摸屏，其特征在于，在所述对向基板面向所述阵列基板的一侧还设置有黑矩阵图案；所述触控电极图案在所述对向基板的正投影全部位于所述黑矩阵图案所在区域内。
8.如权利要求7所述的内嵌式触摸屏，其特征在于，所述触控电极图案为自电容电极图案，或互电容电极图案。
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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