CN104330935B - 一种阵列基板、显示面板和显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种阵列基板、显示面板和显示装置，其中，阵列基板包括：多条数据线；多条扫描线，与多条数据线交叉设置并限定像素单元；像素电极，位于像素单元内；多个呈网格状的触控电极，所述触控电极由相交的多个第一子电极和多个第二子电极构成，且第一子电极和第二子电极在像素电极所在层的投影位于相邻像素电极之间或者第一子电极和第二子电极位于相邻像素电极之间。本发明的技术方案可以减小触控电极的电阻和其与源极和第一金属之间形成的负载电容的乘积，从而可以减少触控驱动信号的充电时间，并可以解决触控状态与显示状态分时工作的时间不足问题。

Description

一种阵列基板、显示面板和显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种阵列基板、显示面板和显示装置。
背景技术
随着现代电子技术的发展，会在显示装置的显示面板中设置相应的组件来实现相应的功能，例如实现电容触控功能等，以给使用者带来应用上的便利。
目前，根据电容的形成方式，电容触控可以分为自电容触控和互电容触控，其中，自电容触控是由触控电极和地之间形成的电容来实现触控功能，而互电容触控是由触控驱动电极和触控感应电极之间形成的电容来实现触控功能。
现有技术中，为了实现电容触控功能，通常将设置在阵列基板中的公共电极共用为触控电极，即在显示状态下，公共电极用于接收公共电压信号，在触控状态下，公共电极作为触控电极并用于接收触控驱动信号。当触控电极用作触控驱动电极，而与触控驱动电极对应的触控感应电极设置在彩膜基板远离阵列基板的一侧。
图1是现有技术的阵列基板的结构示意图。如图1所示，公共电极共用为触控电极的阵列基板包括：透明衬底11；位于透明衬底11上的中间层12；位于中间层12上的薄膜晶体管13(Thin-Film Transistor，简称TFT)，其中薄膜晶体管13包括源极131、漏极132、栅极133和多晶硅层134，栅极133和多晶硅层134通过第一钝化层141实现电绝缘，栅极133通过第二钝化层142与源极131和漏极132实现电绝缘，并且源极131通过第一金属136与数据线135 电连接；位于第二钝化层142上的有机膜层15；位于有机膜层15上的公共电极 16；以及位于公共电极16上的像素电极17且公共电极1 6与像素电极1 7通过第三钝化层1 43实现电绝缘，其中，公共电极16共用为触控电极。
根据电容触控的工作原理，在触控状态开始时，需要对触控电极进行充电 (无论是自电容触控还是互电容触控)，即为触控电极提供触控驱动信号的过程。在图1中，由于公共电极16呈面状并采用透明导电材料，因此，公共电极 16的电阻较大；并且薄膜晶体管13中的源极131和第一金属136与公共电极 16之间相对面积较大，形成较大的负载电容，使得触控电极的电阻与负载电容的乘积较大，导致触控驱动信号需要较长的充电时间，从而会带来触控状态与显示状态分时工作的时间不足问题。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种阵列基板、显示面板和显示装置，以解决现有技术中触控电极的电阻和其与源极和第一金属形成的负载电容的乘积较大，导致触控驱动信号需要较长的充电时间，从而带来触控状态与显示状态分时工作的时间不足问题的技术问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种阵列基板，包括：
多条数据线；
多条扫描线，与所述多条数据线交叉设置并限定像素单元；
像素电极，位于所述像素单元内；
多个触控电极，所述触控电极呈网格状，所述触控电极由相交的多个第一子电极和多个第二子电极构成，所述第一子电极和所述第二子电极在像素电极所在层的投影位于相邻像素电极之间或者所述第一子电极和所述第二子电极位于相邻像素电极之间。
第二方面，本发明实施例还提供了一种显示面板，包括：彩膜基板、与所述彩膜基板相对设置的阵列基板以及位于所述彩膜基板和所述阵列基板之间的液晶层，其中，所述阵列基板为上述第一方面所述的阵列基板。
第三方面，本发明实施例还提供一种显示装置，包括上述第二方面所述的显示面板。
本发明实施例提供的阵列基板、显示面板和显示装置，通过将触控电极设置为网格状，并设置构成触控电极的第一子电极和第二子电极在像素电极所在层的投影位于相邻像素电极之间或者设置第一子电极和第二子电极位于相邻像素电极之间，这样一方面可以减小触控电极的电阻，另一方面还可以减小触控电极与源极和第一金属的相对面积，进而可以减小触控电极的电阻和其与源极和第一金属之间形成的负载电容的乘积，从而可以减少触控驱动信号的充电时间，并可以解决触控状态与显示状态分时工作的时间不足问题。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是现有技术的阵列基板的结构示意图；
图2a是本发明实施例提供的一种阵列基板的局部结构示意图；
图2b是与图2a的阵列基板对应的一种俯视示意图；
图3a是本发明实施例提供的另一种阵列基板的局部结构图；
图3b是与图3a的阵列基板对应的一种俯视示意图；
图4a是本发明实施例提供的一种触控电极获取触控驱动信号的结构示意图；
图4b是本发明实施例提供的另一种触控电极获取触控驱动信号的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的又一种触控电极获取触控驱动信号的结构示意图；
图6是本发明实施例提供的一种显示面板的结构示意图；
图7是本发明实施例提供的一种显示装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。
本发明实施例提供一种阵列基板。图2a是本发明实施例提供的一种阵列基板的结构示意图。如图2a所示，所述阵列基板包括：多条数据线235；多条扫描线(在图中未示出)，与所述多条数据线235交叉设置并限定像素单元(在图中未示出)；像素电极27，位于所述像素单元内；多个触控电极，所述触控电极呈网格状，所述触控电极由相交的多个第一子电极281和多个第二子电极 (在图中未示出)构成，所述第一子电极281和所述第二子电极位于相邻像素电极27之间。
需要说明的是，在图2a中，阵列基板还可以包括：透明衬底21；位于透明衬底21上的中间层22；位于中间层22上的薄膜晶体管23，其中薄膜晶体管23 包括源极231、漏极232、栅极233和多晶硅层234，栅极233和多晶硅层234 通过第一钝化层241实现电绝缘，栅极233通过第二钝化层242与源极231和漏极232实现电绝缘，并且源极231通过第一金属236与数据线235电连接；位于第二钝化层242上的有机膜层25；位于有机膜层25上的公共电极26；以及位于公共电极26上的像素电极27和与像素电极27位于同一层的触控电极(在图2中示出第一子电极281)，且像素电极27和触控电极通过第三钝化层243 与公共电极26实现电绝缘。其中，上述的中间层22可以采用氮化硅或者氧化硅来形成；第一钝化层241、第二钝化层242和第三钝化层243可以采用氮化硅来形成。
由于触控电极采用网格状，且构成触控电极的第一子电极281和第二子电极位于相邻像素电极27之间，因此，与现有技术中共用为触控电极的面状的公共电极相比，本发明的技术方案一方面可以减小触控电极的电阻，另一方面还可以减小触控电极与源极231和第一金属236的相对面积，进而减小触控电极与源极231和第一金属236之间形成的负载电容。基于此，触控电极的电阻和其与源极231和第一金属236之间形成的负载电容的乘积减小，从而可以减少触控驱动信号的充电时间，并可以解决触控状态与显示状态分时工作的时间不足问题。此外，在减少触控驱动信号的充电时间的基础上，可以降低对触控电极的驱动能力，相应地可以减小用于提供触控驱动信号的触控驱动电路在阵列基板的边框区域所占用的空间，从而可以实现窄边框化。
另外，由于构成触控电极的第一子电极281和第二子电极位于相邻像素电极27之间，因此，触控电极的材料可以采用透明导电材料，也可以采用金属材料。由于金属材料的电阻小于透明导电材料的电阻，因此，优选为触控电极的材料为金属材料，可以进一步地减小触控电极的电阻。
图2b是与图2a的阵列基板对应的一种俯视示意图。具体地，参见图2a和图2b，所述触控电极28与所述像素电极27位于同一层，其中，所述第一子电极281和所述第二子电极282位于相邻像素电极27之间，即在图2b中，第一子电极281位于相邻列的像素电极27之间，第二子电极282位于相邻行的像素电极之间。
除图2a和图2b所示的触控电极28和像素电极27位于同一层外，触控电极28也可以与像素电极27位于不同层。参见图3a和图3b，所述触控电极28 位于所述像素电极27和所述公共电极26之间，所述触控电极28分别通过第三钝化层243与公共电极26实现电绝缘和通过第四钝化层244与像素电极27实现电绝缘，并且，第一子电极281和第二子电极282在像素电极27所在层的投影位于相邻像素电极27之间。需要说明的是，上述的第三钝化层243和第四钝化层244可以采用氮化硅来形成。
除了上述触控电极的设置情况外，在实际设计中，在保证触控电极采用网格状且第一子电极和第二子电极在像素电极所在层的投影位于相邻像素电极之间或者第一子电极和第二子电极位于相邻像素电极之间的情况下，对触控电极进行设置时，能够实现进一步减小触控电极与源极和第一金属之间形成的负载电容即可，在此不作限定。
在本发明实施例中，优选地，所述第一子电极281在所述数据线235所在层上的投影可以与所述数据线235重合；所述第二子电极282在所述扫描线所在层上的投影可以与所述扫描线重合。由于阵列基板与彩膜基板贴合后，位于阵列基板中的数据线和扫描线在透光方向上会完全被彩膜基板中的黑色矩阵遮挡，因此，如果设置第一子电极281在数据线235所在层上的投影与所述数据线235重合，第二子电极282在所述扫描线所在层上的投影与扫描线重合，这样可以使黑色矩阵在透光方向上能够更好地遮挡触控电极28。
在本发明实施例中，参见图2b或者图3b，所述触控电极28的形状为条形。除了条形外，触控电极28的形状也可以为鱼骨形、锯齿形或者枝杈形等，只要触控电极28能够实现触控功能即可，在此不作限定。
在本发明实施例中，参见图2b或图3b，触控电极28的网格单元包围一个像素单元。图2b或图3b仅是本发明实施例的一个具体示例，在其他的具体示例中，触控电极28的网格单元也可以包围两个像素单元或者更多个像素单元，只要能够使触控电极28实现触控功能即可，在此不作限定。
在本发明实施例中，参见图4a，所述阵列基板还包括设置在触控电极28两端且位于边框区域的显示驱动电路和与显示驱动电路集成在一起的触控驱动电路(在图中用显示驱动电路和触控驱动电路的集成电路31表示)，所述显示驱动电路用于为所述像素单元提供显示驱动信号，所述触控驱动电路用于为所述触控电极提供触控驱动信号；所述触控驱动电路位于所述触控电极28所在层的下方，所述触控电极28通过过孔311与所述触控驱动电路电连接。
需要说明的是，显示驱动电路和触控驱动电路设置在阵列基板的边框区域的透明衬底上，可以由薄膜晶体管、电阻或者电容等的组合来形成，其中薄膜晶体管可以与显示区域中的薄膜晶体管一同形成，只要能够实现显示驱动电路为像素单元提供显示驱动信号和触控驱动电路为触控电极提供触控驱动信号即可。
具体地，触控驱动电路还需要与设置在柔性印刷电路板(Flexible PrintedCircuit，简称FPC)中的触控集成芯片进行电连接，触控集成芯片可以控制触控驱动电路在什么时候产生触控驱动信号，产生触控驱动信号的持续时间以及触控驱动信号的波形等；此外，触控集成芯片除了与触控驱动电路电连接外，还与触控感应电极电连接，用于接收并处理产生的触控感应信号。
在本发明实施例中，除了图4a所示的触控电极获取触控驱动信号的方式外，还可以有其它的方式。参见图4b，所述阵列基板还包括设置在触控电极28 两端且位于边框区域的显示驱动电路32以及位于所述显示驱动电路32上方的触控驱动线321，所述显示驱动电路32用于为所述像素单元提供显示驱动信号，所述触控驱动线321与所述触控电极28电连接并为其提供触控驱动信号。
具体地，触控驱动线321需要与设置在柔性印刷电路板中的触控集成芯片进行电连接。在触控状态开始时，由触控集成芯片产生触控驱动信号，经触控驱动线321提供给触控电极28。
需要说明的是，上述图2b、图3b以及图4a和图4b给出了触控电极28可以用作触控驱动电极的情况，即通过互电容来实现电容触控功能。除此之外，触控电极还可以与地形成电容，即通过自电容来实现电容触控功能。接下来，就对触控电极通过自电容来实现电容触控功能做进一步地说明。
如图5所示，触控电极28的形状为块状，每个触控电极28与触控电极线 331电连接。图5中所示的触控电极28与地形成电容，也就是通过自电容来实现电容触控功能。在图5中，触控电极线331的自由端需要与设置在柔性印刷电路板中的触控集成芯片进行电连接，在触控状态开始时，由触控集成芯片产生触控驱动信号，经触控电极线331提供给触控电极28，使触控电极28带有一定电荷量；在触控发生后，触控集成芯片经触控电极线331对触控电极28中的电荷量进行读取，再通过电荷量的变化，可以判断出哪个或者哪些触控电极28被触摸，从而可以进一步确定出触控点的位置。
本发明实施例还提供一种显示面板。图6是本发明实施例提供的一种显示面板。如图6所示，所述显示面板包括：彩膜基板41、与所述彩膜基板41相对设置的阵列基板42以及位于所述彩膜基板41和所述阵列基板42之间的液晶层43，所述液晶层43由液晶分子431形成，其中，所述阵列基板42为上述各实施例所述的阵列基板。
在本发明实施例中，进一步地，所述彩膜基板包括黑色矩阵，所述黑色矩阵遮盖所述触控电极所在的区域。
在本发明实施例中，进一步地，当所述触控电极作为触控驱动电极时，所述显示面板还包括位于彩膜基板远离液晶层一侧的触控感应电极。
在本发明实施例中，进一步地，所述显示面板的工作状态包括显示状态和触控状态，所述显示状态和所述触控状态采用分时工作模式。
具体地，对于显示面板而言，显示状态是其常态。在显示状态下，可以给触控电极施加公共电压信号，当有触控发生时，停止显示状态，并进行触控状态，这就是显示状态和触控状态的分时工作模式，并且在触控状态下，给触控电极施加触控驱动信号，以使其实现触控功能。通过在显示状态下，给触控电极施加公共电压信号，可以防止触控状态结束后触控电极上保留的电压对液晶分子转动的影响，从而可以保证显示面板的显示效果。
除了显示状态和触控状态采用分时工作模式外，显示状态和触控状态也可以采用同时工作模式。具体地，在显示状态下，可以给触控电极施加公共电压信号，当有触控发生时，并不停止显示状态，而是使显示状态和触控状态同时进行，这就是显示状态和触控状态的同时工作模式，并且在两种状态同时工作时，给触控电极施加触控驱动信号以使其实现触控功能。
本发明实施例还提供一种显示装置。图7是本发明实施例提供的一种显示装置的结构示意图。参见图7，显示装置50包括显示面板51，还可以包括驱动电路和其他用于支持显示装置50正常工作的器件。其中，所述显示面板51为上述实施例所述的显示面板。上述的显示装置50可以为手机、平板电脑、电子纸、电子相框中的一种。
本发明实施例提供的阵列基板、显示面板和显示装置，通过将触控电极设置为网格状，并设置构成触控电极的第一子电极和第二子电极在像素电极所在层的投影位于相邻像素电极之间或者设置第一子电极和第二子电极位于相邻像素电极之间，这样一方面可以减小触控电极的电阻，另一方面还可以减小触控电极与源极和第一金属的相对面积，进而可以减小触控电极的电阻和其与源极和第一金属之间形成的负载电容的乘积，从而可以减少触控驱动信号的充电时间，并可以解决触控状态与显示状态分时工作的时间不足问题。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (14)

1.一种阵列基板，其特征在于，包括：
多条数据线；
多条扫描线，与所述多条数据线交叉设置并限定像素单元；
像素电极，位于所述像素单元内；
公共电极，所述公共电极位于所述像素电极下方且与所述像素电极电绝缘；
多个触控电极，每个所述触控电极由相交的多个第一子电极和多个第二子电极构成网格状，所述第一子电极和所述第二子电极位于相邻像素电极之间；或者，
所述第一子电极和所述第二子电极在像素电极所在层的投影位于相邻像素电极之间，且所述触控电极位于所述像素电极和所述公共电极之间，且所述触控电极与所述像素电极和所述公共电极均电绝缘；
所述第一子电极在所述数据线所在层上的投影与所述数据线重合；和/或
所述第二子电极在所述扫描线所在层上的投影与所述扫描线重合；
薄膜晶体管，包括源极、漏极、栅极和多晶硅层，所述薄膜晶体管的源极通过第一金属与所述数据线电连接。
2.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，所述触控电极的材料为金属材料。
3.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，所述触控电极的网格单元包围至少一个像素单元。
4.根据权利要求3所述的阵列基板，其特征在于，所述触控电极的网格单元包围一个像素单元或者两个像素单元。
5.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，所述触控电极的形状为条形。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的阵列基板，其特征在于，所述触控电极的形状为块状，且每个触控电极与触控电极线电连接。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的阵列基板，其特征在于，所述阵列基板还包括设置在触控电极两端且位于边框区域的显示驱动电路和与显示驱动电路集成在一起的触控驱动电路，所述显示驱动电路用于为所述像素单元提供显示驱动信号，所述触控驱动电路用于为所述触控电极提供触控驱动信号；
所述触控驱动电路位于所述触控电极所在层的下方，所述触控电极通过过孔与所述触控驱动电路电连接。
8.根据权利要求1-5中任一项所述的阵列基板，其特征在于，所述阵列基板还包括设置在触控电极两端且位于边框区域的显示驱动电路以及位于所述显示驱动电路上方的触控驱动线，所述显示驱动电路用于为所述像素单元提供显示驱动信号，所述触控驱动线与所述触控电极电连接并为其提供触控驱动信号。
9.一种显示面板，包括：彩膜基板、与所述彩膜基板相对设置的阵列基板以及位于所述彩膜基板和所述阵列基板之间的液晶层，其特征在于，所述阵列基板为权利要求1-8中任一项所述的阵列基板。
10.根据权利要求9所述的显示面板，其特征在于，当所述触控电极作为触控驱动电极时，所述显示面板还包括位于彩膜基板远离液晶层一侧的触控感应电极。
11.根据权利要求9所述的显示面板，其特征在于，所述彩膜基板包括黑色矩阵，所述黑色矩阵遮盖所述触控电极所在的区域。
12.根据权利要求9所述的显示面板，其特征在于，所述显示面板的工作状态包括显示状态和触控状态，所述显示状态和所述触控状态采用分时工作模式。
13.根据权利要求12所述的显示面板，其特征在于，在显示状态下，所述触控电极被施加公共电压信号；
在触控状态下，所述触控电极被施加触控驱动信号。
14.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求9-13中任一项所述的显示面板。
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