CN104391600A - 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，将阵列基板中的公共电极层进行分割成多个呈阵列排布的子电极，将每列子电极中间隔设置的各子电极作为触控驱动子电极组成一触控驱动电极，除此之外的子电极作为公共子电极；在对向基板上设置投影位于公共子电极所在区域内的触控感应电极。在各行子电极覆盖的栅线逐行扫描时，该行子电极加载公共电极信号，在其他行子电极中的触控驱动子电极加载触控驱动信号，其他行子电极中的公共子电极加载公共电极信号；即在一行子电极进行显示时，其他行子电极进行触控驱动。通过上述驱动方式，可以达成显示和触控同时工作的目标，保证在高分辨率显示时不会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
目前，现有的内嵌(In cell)式触摸屏是利用互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，如图1所示，即将一帧时间(Vsync)分为触控时间段(Touch)和显示时间段(Display)，数据信号和栅线Gn-2、Gn-1、Gn、G1、G2和G3仅在显示时间段工作，触控信号仅在触控时间段工作；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：具有栅线和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被分割成多个呈阵列排布的子电极；其中，在每列所述子电极中间隔设置的各子电极作为触控驱动子电极组成一触控驱动电极，除触控驱动子电极之外的子电极作为公共子电极；
在各行子电极覆盖的所述栅线逐行扫描时，该行子电极用于加载公共电极信号，在除该行子电极以外的其他行子电极中的触控驱动子电极用于加载触控驱动信号，在除该行子电极以外的其他行子电极中的公共子电极用于加载公共电极信号；
所述对向基板具有多条与所述触控驱动电极交叉而置的触控感应电极，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子电极所在区域内。
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，所述阵列基板在非显示区域设置有：与所述触控驱动电极一一对应的触控信号线，与具有触控驱动子电极的子电极行一一对应的显示控制线和触控控制线，以及公共电极信号线；
各行子电极中，触控驱动子电极通过触控开关器件与所属的触控驱动电极对应的触控信号线相连，且所述触控开关器件的控制端与该行子电极对应的触控控制线相连；所述触控开关器件用于在除该行子电极以外的其他行子电极覆盖的所述栅线逐行扫描时，将触控信号线与触控驱动子电极导通；
各行子电极中，触控驱动子电极通过显示开关器件与所述公共电极信号线相连，且所述显示开关器件的控制端与该行子电极对应的显示控制线相连；所述显示开关器件用于在该行子电极覆盖的所述栅线逐行扫描时，将公共电极信号线与触控驱动子电极导通。
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，所述触控开关器件包括：第一开关晶体管，其栅极与所述触控控制线相连、漏极与所述触控驱动子电极相连、源极与所述触控信号线相连；
所述显示开关器件包括：第二开关晶体管，其栅极与所述显示控制线相连、漏极与所述触控驱动子电极相连、源极与所述公共电极信号线相连。
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，所述第一开关晶体管和第二开关晶体管均为N型晶体管或P型晶体管，与同一行子电极对应的显示控制线和触控控制线用于在同一时刻加载相反极性的控制信号；
所述第一开关晶体管和第二开关晶体管分别为N型晶体管和P型晶体管，与同一行子电极对应的显示控制线和触控控制线用于在同一时刻加载相同极性的控制信号。
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，各行子电极对应的显示控制线通过导通器件与该行子电极覆盖的栅线相连，通过截止器件与该行子电极覆盖的最后扫描的栅线相连，所述截止器件的控制端与该行子电极对应的触控控制线相连；
所述导通器件和截止器件用于在该行子电极覆盖的栅线进行扫描时和结束扫描时使显示控制线具有相反极性的控制信号。
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，所述导通器件为第三开关晶体管，其栅极和源极与对应的栅线相连，漏极与显示控制线相连；
所述截止器件为第四开关晶体管，其栅极与触控控制线相连，源极与栅线相连，漏极与显示控制线相连。
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，所述公共电极层分割成的多个呈阵列排布的子电极中，触控驱动子电极和公共子电极在矩阵的行方向和列方向均间隔排列。
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，所述公共电极层分割成的多个呈阵列排布的子电极中，触控驱动子电极和公共子电极在矩阵中均整行排列。
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，将阵列基板中整面连接的公共电极层进行分割形成多个呈阵列排布的子电极，将每列子电极中间隔设置的各子电极作为触控驱动子电极组成一触控驱动电极，除触控驱动子电极之外的子电极作为公共子电极；在对向基板上设置多条与触控驱动电极交叉而置的触控感应电极，各触控感应电极在阵列基板上的投影位于公共子电极所在的区域内。采用以下驱动方式：在各行子电极覆盖的栅线逐行扫描时，该行子电极用于加载公共电极信号，在除该行子电极以外的其他行子电极中的触控驱动子电极用于加载触控驱动信号，在除该行子电极以外的其他行子电极中的公共子电极用于加载公共电极信号；即在一行子电极进行显示时，其他行子电极进行触控驱动。通过上述驱动方式，可以达成显示和触控同时工作的目标，保证在高分辨率显示时不会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1为现有技术中的内嵌式触摸屏的时序图；
图2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3a和图3b分别为本发明实施例提供的内嵌式触摸屏的俯视图；
图4a为本发明实施例提供的内嵌式触摸屏中阵列基板的示意图；
图4b为图4a的工作时序图。
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2所示，包括：具有栅线110和公共电极层120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120被分割成多个呈阵列排布的子电极(图3a和图3b中带填充的方块所示)；其中，在每列子电极中间隔设置的各子电极作为触控驱动子电极a组成一触控驱动电极121，除触控驱动子电极a之外的子电极作为公共子电极b；
对向基板200具有多条与触控驱动电极121交叉而置的触控感应电极210，各触控感应电极210在阵列基板100上的正投影位于公共子电极b所在区域内；即在阵列基板100上设置的各条触控驱动电极121均为纵向延伸，在对向基板200上设置的各条触控感应电极210均为横向延伸，如图3a所示；
在各行子电极覆盖的栅线逐行扫描时，该行子电极用于加载公共电极信号Vcom，在除该行子电极以外的其他行子电极中的触控驱动子电极用于加载触控驱动信号Touch，在除该行子电极以外的其他行子电极中的公共子电极用于加载公共电极信号Vcom；即在一行子电极进行显示时，其他行子电极进行触控驱动。
通过采用本发明实施例提供上述内嵌式触摸屏的驱动方式，可以达成显示和触控同时工作的目标，保证在高分辨率显示时不会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内嵌式触摸屏中，阵列基板的公共电极层分割成的多个呈阵列排布的子电极可以采用以下两种方式划分为触控驱动子电极和公共子电极：
第一种，如图3a所示，触控驱动子电极a和公共子电极b在矩阵中均整行排列，即一行触控驱动子电极a和一行公共子电极b间隔排列，图3a示出了8条触控驱动电极Tx1……Tx8，每条触控驱动电极分别由8个触控驱动子电极a组成，而与触控驱动电极121交叉而置的触控感应电极也设置了8条Rx1……Rx8。
第二种，如图3b所示，触控驱动子电极a和公共子电极b在矩阵的行方向和列方向均间隔排列，图3b示出了8条触控驱动电极Tx1……Tx8，每条触控驱动电极分别由8个触控驱动子电极a组成。
下面以采用第一种方式的阵列基板为例详细说明本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏是如何实现显示和触控驱动同时工作的。
以阵列基板的公共电极层包含3*3个子电极为例，如图4a所示，其中，第一行和第三行子电极均作为触控驱动子电极，第二行子电极作为公共子电极，将触控驱动子电极划分为3条纵向延伸的触控驱动电极Tx1、Tx2和Tx3，每条触控驱动电极分别由两个触控驱动子电极segment1和segment2组成。
一般地，触摸屏的触控密度通常在毫米级，因此，在具体实施时，可以根据所需的触控密度选择各触控驱动子电极的密度和所占面积以保证所需的触控密度，通常各触控驱动子电极设计为5mm*5mm左右的方形电极。而显示屏的显示密度通常在微米级，因此，一般一个触控驱动子电极会对应显示屏中的多个像素单元，即一个触控驱动子电极会覆盖多条栅线。在图4a中以一行子电极覆盖3条栅线为例进行说明，其中，第一行子电极覆盖Gaten+1、Gaten+2和Gaten+3，第二行子电极覆盖Gaten+4、Gaten+5和Gaten+6，第三行子电极覆盖Gaten+7、Gaten+8和Gaten+9。
在一帧的显示时间段Display内，与各条栅线连接的栅极驱动电路GOA会逐行扫描各条栅线。如图4b所示，在从栅线Gaten+1扫描到Gaten+3时，第一行子电极Tx1segment1、Tx2segment1和Tx3segment1作为公共子电极使用，加载公共电极信号Vcom，第三行子电极中的触控驱动子电极Tx1segment2、Tx2segment2和Tx3segment2进行触控扫描，加载触控驱动信号Touch；以此类推，从栅线Gaten+4扫描到Gaten+6时，第二行子电极作为公共子电极使用，加载公共电极信号Vcom，第一行和第三行子电极中的触控驱动子电极Tx1segment1、Tx2segment1、Tx3segment1、Tx1segment2、Tx2segment2和Tx3segment2进行触控扫描，加载触控驱动信号Touch；从栅线Gaten+7扫描到Gaten+9时，第三行子电极中的触控驱动子电极Tx1segment2、Tx2segment2和Tx3segment2作为公共子电极使用，加载公共电极信号Vcom，第一行子电极中的触控驱动子电极Tx1segment2、Tx2segment2和Tx3segment2进行触控扫描，加载触控驱动信号Touch。这样保证在一帧时间内，整个面板中的三行子电极按照显示驱动，进行扫描一次，且每行子电极按照触控驱动，各进行扫描两次，即可以达到触控驱动的扫描频率为显示驱动的扫描频率的2倍，例如，显示驱动以60Hz进行扫描，触控驱动就可以达到120Hz，满足一般的触控驱动的要求(80Hz-120Hz)。
下面以图4a所示的阵列基板的公共电极层包含3*3个子电极为例，说明在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中是如何在不同时间段控制同一触控驱动子电极加载不同的电信号。
如图4a所示，在阵列基板100在非显示区域一般会设置有：与触控驱动电极Tx1、Tx2和Tx3一一对应的触控信号线T1、T2和T3，与具有触控驱动子电极的子电极行(即第一行和第二行)一一对应的显示控制线S1、S2和触控控制线A1、A2，以及公共电极信号线V；为了方便加载对应的电信号，这些布线一般在阵列基板的非显示区域呈纵向延伸。
各行子电极中，触控驱动子电极通过触控开关器件与所属的触控驱动电极对应的触控信号线相连，且所述触控开关器件的控制端与该行子电极对应的触控控制线相连，例如第一行中触控驱动子电极Tx1segment1通过触控开关器件M1a与触控信号线T1相连，且触控开关器件M1a的控制端与A1相连；触控开关器件M1a用于在除该行子电极(第一行)以外的其他行子电极(第二行和第三行)覆盖的栅线(Gaten+4至Gaten+9)逐行扫描时，将触控信号线T1与触控驱动子电极Tx1segment1导通，以便使触控驱动子电极Tx1segment1加载触控扫描信号。
各行子电极中，触控驱动子电极通过显示开关器件与公共电极信号线相连，且显示开关器件的控制端与该行子电极对应的显示控制线相连，例如第一行中触控驱动子电极Tx1segment1通过显示开关器件N1a与公共电极信号线V相连，且显示开关器件N1a的控制端与显示控制线S1相连；显示开关器件N1a用于在该行子电极(第一行)覆盖的栅线Gaten+1至Gaten+3逐行扫描时，将公共电极信号线V与触控驱动子电极Tx1segment1导通，以便使触控驱动子电极Tx1segment1加载公共电极信号。
以上仅以一个触控驱动子电极Tx1segment1为例进行说明，其他触控驱动子电极的工作原理以此类推，在此不作详述。
在具体实施时，如图4a所示，上述触控开关器件M1a可以包括：第一开关晶体管，其栅极与触控控制线A1相连、漏极与触控驱动子电极Tx1segment1相连、源极与触控信号线T1相连；上述显示开关器件N1a可以包括：第二开关晶体管，其栅极与显示控制线S1相连、漏极与触控驱动子电极Tx1segment1相连、源极与公共电极信号线V相连。
可以看出采用开关晶体管作为触控开关器件和显示开关器件时，触控控制线和显示控制线上加载的电信号分别作为导通和截止开关晶体管的控制信号，因此，在具体实施时，应根据开关晶体管的类型设置对应控制信号。具体地，在第一开关晶体管和第二开关晶体管均为N型晶体管或P型晶体管时，与同一行子电极对应的显示控制线和触控控制线应用于在同一时刻加载相反极性的控制信号，如图4b中A1和S1、A2和S2加载的控制信号所示，以保证第一开关晶体管和第二开关晶体管择一导通；当第一开关晶体管和第二开关晶体管分别为N型晶体管和P型晶体管，与同一行子电极对应的显示控制线和触控控制线用于在同一时刻加载相同极性的控制信号，以保证第一开关晶体管和第二开关晶体管择一导通。
进一步地，在具体实施时，由于在阵列基板的非显示区域设置的走线数量较多，若对每一走线均单独设置输入信号，占用空间将非常大，因此，在具体实施时，可以利用其它走线上加载的信号来控制显示控制线S1和S2上加载的信号，如图4a所示，可以将各行子电极对应的显示控制线通过导通器件与该行子电极覆盖的栅线相连，通过截止器件与该行子电极覆盖的最后扫描的栅线相连，截止器件的控制端与该行子电极对应的触控控制线相连，例如第一行子电极对应的显示控制线S1通过三个导通器件O1a分别与栅线Gaten+1至Gaten+3相连，通过截止器件P1与该行子电极覆盖的最后扫描的栅线Gaten+3相连，截止器件P1的控制端与该行子电极对应的触控控制线A1相连。导通器件O1a和截止器件P1用于在该行子电极覆盖的栅线进行扫描时和结束扫描时使显示控制线具有相反极性的控制信号，即在栅线Gaten+1至Gaten+3进行扫描时，显示控制线S1上加载的信号与栅线加载的信号相同，例如为高电平信号，当栅线Gaten+3扫描结束时变为低电平信号，此时将显示控制线S1上的信号拉为低电平信号。
在具体实施时，如图4a所示，上述导通器件O1a为第三开关晶体管，其栅极和源极与对应的栅线Gaten+1相连，漏极与显示控制线S1相连；上述截止器件P1为第四开关晶体管，其栅极与触控控制线A1相连，源极与栅线Gaten+3相连，漏极与显示控制线S1相连。
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，将阵列基板中整面连接的公共电极层进行分割形成多个呈阵列排布的子电极，将每列子电极中间隔设置的各子电极作为触控驱动子电极组成一触控驱动电极，除触控驱动子电极之外的子电极作为公共子电极；在对向基板上设置多条与触控驱动电极交叉而置的触控感应电极，各触控感应电极在阵列基板上的投影位于公共子电极所在的区域内。采用以下驱动方式：在各行子电极覆盖的栅线逐行扫描时，该行子电极用于加载公共电极信号，在除该行子电极以外的其他行子电极中的触控驱动子电极用于加载触控驱动信号，在除该行子电极以外的其他行子电极中的公共子电极用于加载公共电极信号；即在一行子电极进行显示时，其他行子电极进行触控驱动。通过上述驱动方式，可以达成显示和触控同时工作的目标，保证在高分辨率显示时不会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：具有栅线和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被分割成多个呈阵列排布的子电极；其中，在每列所述子电极中间隔设置的各子电极作为触控驱动子电极组成一触控驱动电极，除触控驱动子电极之外的子电极作为公共子电极；
在各行子电极覆盖的所述栅线逐行扫描时，该行子电极用于加载公共电极信号，在除该行子电极以外的其他行子电极中的触控驱动子电极用于加载触控驱动信号，在除该行子电极以外的其他行子电极中的公共子电极用于加载公共电极信号；
所述对向基板具有多条与所述触控驱动电极交叉而置的触控感应电极，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子电极所在区域内。
2.如权利要求1所述的内嵌式触摸屏，其特征在于，所述阵列基板在非显示区域设置有：与所述触控驱动电极一一对应的触控信号线，与具有触控驱动子电极的子电极行一一对应的显示控制线和触控控制线，以及公共电极信号线；
各行子电极中，触控驱动子电极通过触控开关器件与所属的触控驱动电极对应的触控信号线相连，且所述触控开关器件的控制端与该行子电极对应的触控控制线相连；所述触控开关器件用于在除该行子电极以外的其他行子电极覆盖的所述栅线逐行扫描时，将触控信号线与触控驱动子电极导通；
各行子电极中，触控驱动子电极通过显示开关器件与所述公共电极信号线相连，且所述显示开关器件的控制端与该行子电极对应的显示控制线相连；所述显示开关器件用于在该行子电极覆盖的所述栅线逐行扫描时，将公共电极信号线与触控驱动子电极导通。
3.如权利要求2所述的内嵌式触摸屏，其特征在于，所述触控开关器件包括：第一开关晶体管，其栅极与所述触控控制线相连、漏极与所述触控驱动子电极相连、源极与所述触控信号线相连；
所述显示开关器件包括：第二开关晶体管，其栅极与所述显示控制线相连、漏极与所述触控驱动子电极相连、源极与所述公共电极信号线相连。
4.如权利要求3所述的内嵌式触摸屏，其特征在于，所述第一开关晶体管和第二开关晶体管均为N型晶体管或P型晶体管，与同一行子电极对应的显示控制线和触控控制线用于在同一时刻加载相反极性的控制信号；
所述第一开关晶体管和第二开关晶体管分别为N型晶体管和P型晶体管，与同一行子电极对应的显示控制线和触控控制线用于在同一时刻加载相同极性的控制信号。
5.如权利要求2所述的内嵌式触摸屏，其特征在于，各行子电极对应的显示控制线通过导通器件与该行子电极覆盖的栅线相连，通过截止器件与该行子电极覆盖的最后扫描的栅线相连，所述截止器件的控制端与该行子电极对应的触控控制线相连；
所述导通器件和截止器件用于在该行子电极覆盖的栅线进行扫描时和结束扫描时使显示控制线具有相反极性的控制信号。
6.如权利要求5所述的内嵌式触摸屏，其特征在于，所述导通器件为第三开关晶体管，其栅极和源极与对应的栅线相连，漏极与显示控制线相连；
所述截止器件为第四开关晶体管，其栅极与触控控制线相连，源极与栅线相连，漏极与显示控制线相连。
7.如权利要求1-6任一项所述的内嵌式触摸屏，其特征在于，所述公共电极层分割成的多个呈阵列排布的子电极中，触控驱动子电极和公共子电极在矩阵的行方向和列方向均间隔排列。
8.如权利要求1-6任一项所述的内嵌式触摸屏，其特征在于，所述公共电极层分割成的多个呈阵列排布的子电极中，触控驱动子电极和公共子电极在矩阵中均整行排列。
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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