CN107329622A - 一种触控面板、阵列基板和显示装置 - Google Patents

一种触控面板、阵列基板和显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种触控面板、阵列基板和显示装置。该触控面板包括触控电极单元，触控电极单元包括相互绝缘的第一电极和第二电极，第二电极包围在第一电极外侧。该触控面板通过使触控电极单元中的第二电极包围在第一电极外侧，由于第一电极和第二电极分别独立设置，触控面板触控时，对第一电极和第二电极分别进行触控驱动和感应，相比于现有技术中触控面板上的由多个驱动电极连接形成的驱动电极串和由多个感测电极连接形成的感测电极串设计，降低了触控面板第一电极和第二电极进行驱动和感应的阻抗，从而降低了对触控驱动电路的驱动和感应能力的要求，进而提高了触控面板的灵敏度和信噪比。

Description

一种触控面板、阵列基板和显示装置
技术领域
本发明涉及触控显示技术领域，具体地，涉及一种触控面板、阵列基板和显示装置。
背景技术
触摸屏根据其实现原理不同可分为电阻式、电容式、表面声波式、红外式等。目前广泛应用的是电容式触控技术。电容式触控技术有互电容式和自电容式之分，其中互电容式触控屏的触控原理是：通过触控驱动电极(线)向触控感测电极(线)施加触控侦测电压信号，通过接收触控感测电极(线)反馈的电压信号来判断触控事件的发生及触控事件发生的位置。
目前的触控驱动电极和触控感测电极通常设置为纵横交错的驱动电极串和感测电极串，驱动电极串和感测电极串相互交叉的地方形成电容，即驱动电极串和感测电极串分别构成了电容的两极，当手指触摸到电容屏时，影响了触摸点附近两个电极串之间的耦合，从而改变了两个电极串之间的电容量。检测互电容大小时，横向设置的驱动电极串依次发出激励信号，纵向的感测电极串同时接收感测信号，这样可以得到所有横向和纵向电极串交汇点的电容值大小，即获得整个触摸屏的二维平面的电容大小；根据触摸屏二维电容变化量数据，可以计算出每一个触摸点的坐标。
由于每个驱动电极串通过一条驱动信号线连接到触控驱动芯片,每个感测电极串通过一条感应信号线连接到触控驱动芯片，整体驱动电极串或感测电极串和显示面板上与其相邻的金属膜层之间的耦合电容较高，从而使触控驱动芯片连接各条驱动信号线或感测信号线的通道阻抗较高。这种横向或纵向连接成串的驱动电极和感测电极设计，由于其驱动和感应的通道阻抗较高，所以使得整个触摸屏的灵敏度和信噪比都比较低。
因此，如何提高触摸屏的灵敏度和信噪比已成为目前亟待解决的问题。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的上述技术问题，提供一种触控面板、阵列基板和显示装置。该触控面板通过使触控电极单元中的第二电极包围在第一电极外侧，由于第一电极和第二电极分别独立设置，触控面板触控时，对第一电极和第二电极分别进行触控驱动和感应，相比于现有技术中的触控电极设计，降低了触控面板第一电极和第二电极进行驱动和感应的阻抗，从而提高了触控面板的灵敏度和信噪比。
本发明提供一种触控面板，包括触控电极单元，所述触控电极单元包括相互绝缘的第一电极和第二电极，所述第二电极包围在所述第一电极外侧。
优选地，所述第一电极呈矩形状，所述第二电极呈矩形环状。
优选地，所述第一电极呈正方形，所述第二电极呈正方形环状，且其内环与外环之间的间距相等；
所述正方形的边长等于所述正方形环的内环与外环之间间距的两倍。
优选地，所述第一电极呈“十”字形状，所述第二电极呈环状，且其内环呈“十”字形状，其外环呈矩形状。
优选地，所述第一电极呈圆形，所述第二电极呈环状，且其内环呈圆形，其外环呈矩形状。
优选地，所述触控电极单元包括多个，多个所述触控电极单元呈阵列分布。
优选地，所述第一电极为驱动电极，所述第二电极为感应电极；
或者，所述第一电极为感应电极，所述第二电极为驱动电极。
优选地，还包括触控驱动电路，每个所述驱动电极对应连接一根驱动信号线，每个所述感应电极对应连接一根感应信号线，所述驱动信号线和所述感应信号线分别连接至所述触控驱动电路，所述触控驱动电路通过所述驱动信号线向所述驱动电极输出触控驱动信号，并通过所述感应信号线接收所述感应电极反馈的触控感应信号。
本发明还提供一种阵列基板，包括上述触控面板。
优选地，还包括像素电极和公共电极，所述像素电极位于所述公共电极的上方或下方；
所述触控面板的第一电极和第二电极复用所述公共电极。
优选地，还包括第一开关管、第二开关管、第一栅线、第二栅线、数据线和公共信号线，所述第一开关管用于驱动一行所述像素电极中的奇数个所述像素电极进行显示，所述第二开关管用于驱动一行所述像素电极中的偶数个所述像素电极进行显示；所述第一栅线连接所述第一开关管的栅极，所述第二栅线连接所述第二开关管的栅极；每隔两列所述像素电极设置一条所述数据线，夹着所述数据线的相邻两列所述像素电极分别通过其连接的所述第一开关管和所述第二开关管连接至该所述数据线；
所述公共信号线分布于之间未设置所述数据线的相邻两列所述像素电极之间，所述公共信号线与所述数据线采用相同材料且同层设置，且所述公共信号线通过开设在所述数据线与所述公共电极之间的绝缘层中的过孔连接所述公共电极；所述公共信号线在显示时用作所述公共电极，在触控时用作所述触控面板的驱动信号线和感应信号线。
优选地，所述公共信号线包括多条，每个复用作所述公共电极的所述第一电极连接一条所述公共信号线；每个复用作所述公共电极的所述第二电极连接一条所述公共信号线。
优选地，所述公共信号线包括多条，每个复用作所述公共电极的所述第一电极连接并联连接的多条所述公共信号线；每个复用作所述公共电极的所述第二电极连接并联连接的多条所述公共信号线。
本发明还提供一种显示装置，包括上述阵列基板。
本发明的有益效果：本发明所提供的触控面板，通过使触控电极单元中的第二电极包围在第一电极外侧，由于第一电极和第二电极分别独立设置，触控面板触控时，对第一电极和第二电极分别进行触控驱动和感应，相比于现有技术中触控面板上的由多个驱动电极连接形成的驱动电极串和由多个感测电极连接形成的感测电极串设计，降低了触控面板第一电极和第二电极进行驱动和感应的阻抗，从而提高了触控面板的灵敏度和信噪比。
本发明所提供的阵列基板，通过采用上述触控面板，不仅能够实现该阵列基板的灵敏触控和触控时的高信噪比，而且还能实现该阵列基板的内嵌式触控，既减薄了阵列基板的整体厚度，又大大降低了阵列基板的制作成本，同时还不会影响阵列基板的像素开口率。
本发明所提供的显示装置，通过采用上述阵列基板，提高了该显示装置的触控灵敏度和触控时的信噪比。
附图说明
图1为本发明实施例1中触控面板上触控电极单元的结构俯视示意图；
图2a为图1中感应电极上未感测到反馈电压信号时的电压信号波形图；
图2b为图1中感应电极上感测到反馈电压信号时的电压信号波形图；
图3a为本发明实施例1中的触控面板触控时触控位置发生在某个触控电极单元正上方的示意图；
图3b为本发明实施例1中的触控面板触控时触控位置发生在同一行且列相邻的两个触控电极单元之间的示意图；
图3c为本发明实施例1中的触控面板触控时触控位置发生在同一列且行相邻的两个触控电极单元之间的示意图；
图3d为本发明实施例1中的触控面板触控时触控位置发生在行和列均相邻的四个触控电极单元之间的示意图；
图4为本发明实施例2中触控面板上触控电极单元的结构俯视示意图；
图5为本发明实施例3中触控面板上触控电极单元的结构俯视示意图；
图6为本发明实施例4中阵列基板的结构俯视示意图；
图7为本发明实施例4中阵列基板上触控电极单元的设置结构俯视示意图。
其中的附图标记说明：
1.触控电极单元；11.第一电极；12.第二电极；2.像素电极；3.公共电极；4.第一开关管；5.第二开关管；6.第一栅线；7.第二栅线；8.数据线；9.公共信号线；10.过孔；13.手指。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明所提供的一种触控面板、阵列基板和显示装置作进一步详细描述。
实施例1：
本实施例提供一种触控面板，如图1所示，包括触控电极单元1，触控电极单元1包括相互绝缘的第一电极11和第二电极12，第二电极12包围在第一电极11外侧。
通过使触控电极单元1中的第二电极12包围在第一电极11外侧，由于第一电极11和第二电极12分别独立设置，触控面板触控时，对第一电极11和第二电极12分别进行触控驱动，相比于现有技术中触控面板上的由多个驱动电极连接形成的驱动电极串和由多个感测电极连接形成的感测电极串设计，降低了触控面板第一电极11和第二电极12进行驱动和感应的阻抗，从而提高了触控面板的灵敏度和信噪比。
本实施例中，第一电极11呈矩形状，第二电极12呈矩形环状。
其中，第一电极11呈正方形，第二电极12呈正方形环状，且其内环与外环之间的间距相等；正方形的边长等于正方形环的内环与外环之间间距的两倍。本实施例中，第一电极11为驱动电极，第二电极12为感应电极。如此设置，使驱动电极位于感应电极的中心部位，从而使感应电极能够最大程度地对驱动电极进行感测，提高触控电极单元1的触控灵敏度。
优选的，第一电极11与第二电极12之间的间隙宽度为3～5μm。该间隙宽度能使触控电极单元1对手指的触摸控制进行灵敏感测，且对手指的触摸控制感测精度高。
本实施例中，触控电极单元1包括多个，多个触控电极单元1呈阵列分布。即触控面板上的第一电极11和第二电极12均呈阵列分布，通过第二电极12包围在第一电极11外侧的设置，能够提高整个触控面板的触控灵敏度和信噪比。
优选的，相邻的两个触控电极单元1之间的间隙宽度为3～5μm。该间隙宽度能使触控电极单元1对手指的触摸控制进行灵敏感测，且对手指的触摸控制感测精度高。
本实施例中，触控面板还包括触控驱动电路，每个驱动电极对应连接一根驱动信号线，每个感应电极对应连接一根感应信号线，驱动信号线和感应信号线分别连接至触控驱动电路，触控驱动电路通过驱动信号线向驱动电极输出触控驱动信号，并通过感应信号线接收感应电极反馈的触控感应信号。如此设置，相比于现有技术中整条驱动电极串通过一条驱动信号线连接至触控驱动芯片、整条感测电极串通过一条感应信号线连接至触控驱动芯片的设置，能使驱动电极和感应电极与显示面板上其他的金属膜层间的耦合电容大大降低，从而降低了对触控驱动电路中各个通道的阻抗要求，进而降低了对触控驱动电路中连接驱动电极和感应电极的各个通道的驱动能力要求；同时，相比于自电容触控原理的触控面板，本实施例中的触控面板还能实现多点触控，且触控无鬼点。
本实施例中触控面板的触控原理为：在通电的情况下，驱动电极与感应电极之间形成互电容，当有触控驱动电压信号通过驱动信号线传送至相应的驱动电极时，由于电容的耦合作用，其外围的感应电极会感测到相应的电压信号并通过相应的感应信号线反馈至触控驱动电路的接收端(接收通道)。当手指触摸触控面板时，会改变驱动电极与感应电极之间边缘电场的分布，同时分流部分感生电荷，从而使感应电极上感测的反馈电压信号发生变化。如图2a为感应电极上未感测到反馈电压信号时的电压信号波形；如图2b为感应电极上感测到反馈电压信号时的电压信号波形。通过驱动电极和感应电极所在的坐标位置，能够确定手指的具体触摸位置，从而实现对触控面板的触控。
需要说明的是，也可以是第一电极11为感应电极，第二电极12为驱动电极。通过使第二电极12包围在第一电极11的外侧，同样能够提高触控面板的灵敏度和信噪比。
基于本实施例中触控面板的上述结构，该触控面板在触控时，可以通过各条驱动信号线同时向各个驱动电极发送触控驱动信号，并通过各条感应信号线同时接收各个感应电极反馈的触控感应信号，从而实现对整个触控面板的触控。其中，手指在该触控面板上的触控位置与感应电极感测到的反馈信号可有如下4种对应情况：
一.当触控驱动电路仅检测到第i行第j列(1≤i≤m，1≤j≤n)的感应电极有触控反馈信号时，则手指13的触控位置发生在第i行第j列的触控电极单元1的正上方，如图3a所示。
二.当触控驱动电路同时检测到第i行第j-1列的感应电极(1≤i≤m，1≤j≤n)和第i行第j列(1≤i≤m，1≤j≤n)的感应电极有触控反馈信号时，则手指13的触控位置发生在第i行第j-1列与第i行第j列的触控电极单元1之间的位置，如图3b所示。
三.当触控驱动电路同时检测到第i-1行第j列(1≤i≤m，1≤j≤n)的感应电极和第i行第j列(1≤i≤m，1≤j≤n)的感应电极有触控反馈信号时，则手指13的触控位置发生在第i-1行第j列与第i行第j列的触控电极单元1之间的位置，如图3c所示。
四.当触控驱动电路同时检测到第i-1行第j-1列(1≤i≤m，1≤j≤n)的感应电极、第i-1行第j列(1≤i≤m，1≤j≤n)的感应电极、第i行第j-1列(1≤i≤m，1≤j≤n)的感应电极以及第i行第j列(1≤i≤m，1≤j≤n)的感应电极均有有触控反馈信号时，则手指13的触控位置发生在第i-1行与第i行、第j-1列与第j列的触控电极单元1之间的位置，如图3d所示。
通过对触控面板上的触控电极单元1的上述触控，能够实现对手指触控位置的灵敏和精确检测，从而提高了该触控面板的触控灵敏度和精确度。
另外需要说明的是，该触控面板在触控时，也可以对触控面板上的触控电极单元1进行逐行驱动或逐列驱动，同样能够实现该触摸面板的灵敏和精确触控，具体不再赘述。
实施例2：
本实施例提供一种触控面板，与实施例1不同的是，如图4所示，第一电极11呈“十”字形状，第二电极12呈环状，且其内环呈“十”字形状，其外环呈矩形状。
本实施例中触控面板的其他结构和该触控面板的驱动与实施例1中相同，此处不再赘述。
本实施例中第一电极11和第二电极12的形状设置以及第二电极12对第一电极11的包围设置，同样能够提高触控面板的灵敏度和信噪比。
实施例3：
本实施例提供一种触控面板，与实施例1-2不同的是，如图5所示，第一电极11呈圆形，第二电极12呈环状，且其内环呈圆形，其外环呈矩形状。
本实施例中触控面板的其他结构和该触控面板的驱动与实施例1中相同，此处不再赘述。
本实施例中第一电极11和第二电极12的形状设置以及第二电极12对第一电极11的包围设置，同样能够提高触控面板的灵敏度和信噪比。
实施例1-3的有益效果：实施例1-3所提供的触控面板，通过使触控电极单元中的第二电极包围在第一电极外侧，由于第一电极和第二电极分别独立设置，触控面板触控时，对第一电极和第二电极分别进行触控驱动和感应，相比于现有技术中触控面板上的由多个驱动电极连接形成的驱动电极串和由多个感测电极连接形成的感测电极串设计，降低了触控面板第一电极和第二电极进行驱动和感应的阻抗，从而提高了触控面板的灵敏度和信噪比。
实施例4：
本实施例提供一种阵列基板，包括实施例1-3任一中的触控面板。
本实施例中，如图6和图7所示，阵列基板还包括像素电极2和公共电极3，像素电极2位于公共电极3的上方；触控面板的第一电极11和第二电极12复用公共电极3。即第一电极11和第二电极12在显示时作为公共电极3，在触控时作为触控电极，通过显示和触控分时驱动即可实现公共电极3与触控电极的转换。如此即可实现内嵌式触控面板，从而减薄了阵列基板的整体厚度，同时还大大降低了阵列基板的制作成本。
需要说明的是，像素电极也可以位于公共电极的下方。位于上方的像素电极或公共电极为狭缝状。
本实施例中，如图6所示，阵列基板还包括第一开关管4、第二开关管5、第一栅线6、第二栅线7、数据线8和公共信号线9，第一开关管4用于驱动一行像素电极2中的奇数个像素电极2进行显示，第二开关管5用于驱动一行像素电极2中的偶数个像素电极2进行显示；第一栅线6连接第一开关管4的栅极，第二栅线7连接第二开关管5的栅极；每隔两列像素电极2设置一条数据线8，夹着数据线8的相邻两列像素电极2分别通过其连接的第一开关管4和第二开关管5连接至该数据线8。该阵列基板通过采用双栅线分别驱动一行像素电极2中的奇数个和偶数个像素电极2，能够将数据线8的数量减半，从而减少了数据驱动芯片的使用数量，进而降低了成本。
将数据线8数量减半的实施方式是：通过增加栅线数量，使得相邻的奇偶列像素电极2共用同一根数据线8，采用分时驱动法对每一行的奇偶列像素电极2进行充电。第一栅线6用于驱动偶数列像素电极2；第二栅线7用于驱动奇数列像素电极2；每一条数据线8为相邻的奇偶列像素电极2共用。第一开关管4用于控制奇数列像素电极2充放电；第二开关管5用于控制偶数列像素电极2充放电。
其中，如图6和图7所示，公共信号线9分布于之间未设置数据线8的相邻两列像素电极2之间，公共信号线9与数据线8采用相同材料且同层设置，且公共信号线9通过开设在数据线8与公共电极3之间的绝缘层中的过孔10连接公共电极3；公共信号线9在显示时用作公共电极3，在触控时用作触控面板的驱动信号线和感应信号线。如此设置，公共信号线9在显示时用作公共电极3能增大像素电极2与公共电极3之间的存储电容，从而进一步改善采用该阵列基板的显示面板的显示效果。另外，公共信号线9的设置不仅不会额外增加阵列基板的制备工序，而且其设置位置也不会影响阵列基板的像素开口率；同时公共信号线9还能实现触控面板触控的高灵敏度和高信噪比。
本实施例中，如图7所示，公共信号线9包括多条，每个复用作公共电极的第一电极11连接一条公共信号线9；每个复用作公共电极的第二电极12连接一条公共信号线9。即每个第一电极11以及每个第二电极12均分别连接一条公共信号线9，如此设置，在触控阶段，能够降低对触控驱动电路中连接公共信号线9的各个通道的阻抗要求，从而降低了对触控驱动电路中各个通道的驱动能力要求；在显示阶段，多条公共信号线9的设置能增大像素电极与公共电极之间的存储电容，从而进一步改善采用该阵列基板的显示面板的显示效果。
实施例5：
本实施例提供一种阵列基板，与实施例4中不同的是，公共信号线包括多条，每个复用作公共电极的第一电极连接并联连接的多条公共信号线；每个复用作公共电极的第二电极连接并联连接的多条公共信号线。
并联连接的多条公共信号线与第一电极连接，降低了与第一电极连接的公共信号线的电阻；并联连接的多条公共信号线与第二电极连接，降低了与第二电极连接的公共信号线的电阻；如此设置，在触控阶段，能够进一步降低对触控驱动电路中连接公共信号线的各个通道的驱动能力要求，从而进一步降低对触控驱动电路中各个通道的阻抗要求；在显示阶段，多条公共信号线的并联连接设置能进一步增大像素电极与公共电极之间的存储电容，从而进一步改善采用该阵列基板的显示面板的显示效果。
需要说明的是，并联连接的公共信号线的数量具体根据阵列基板上第一电极和第二电极的设置数量而定，确保每个第一电极和每个第二电极至少单独连接一公共信号线。
本实施例中阵列基板的其他结构与实施例4中相同，此处不再赘述。
实施例4-5的有益效果：实施例4-5中所提供的阵列基板，通过采用实施例1-3任一中的触控面板，不仅能够实现该阵列基板的灵敏触控和触控时的高信噪比，而且还能实现该阵列基板的内嵌式触控，既减薄了阵列基板的整体厚度，又大大降低了阵列基板的制作成本，同时还不会影响阵列基板的像素开口率。
实施例6：
本实施例提供一种显示装置，包括实施例4或5中的阵列基板。
通过采用实施例4或5中的阵列基板，提高了该显示装置的触控灵敏度和触控时的信噪比。
本发明所提供的显示装置可以是诸如手机、导航仪等任何具有触控显示功能的产品或部件。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种触控面板，包括触控电极单元，所述触控电极单元包括相互绝缘的第一电极和第二电极，其特征在于，所述第二电极包围在所述第一电极外侧。
2.根据权利要求1所述的触控面板，其特征在于，所述第一电极呈矩形状，所述第二电极呈矩形环状。
3.根据权利要求2所述的触控面板，其特征在于，所述第一电极呈正方形，所述第二电极呈正方形环状，且其内环与外环之间的间距相等；
所述正方形的边长等于所述正方形环的内环与外环之间间距的两倍。
4.根据权利要求1所述的触控面板，其特征在于，所述第一电极呈“十”字形状，所述第二电极呈环状，且其内环呈“十”字形状，其外环呈矩形状。
5.根据权利要求1所述的触控面板，其特征在于，所述第一电极呈圆形，所述第二电极呈环状，且其内环呈圆形，其外环呈矩形状。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的触控面板，其特征在于，所述触控电极单元包括多个，多个所述触控电极单元呈阵列分布。
7.根据权利要求1-5任意一项所述的触控面板，其特征在于，所述第一电极为驱动电极，所述第二电极为感应电极；
或者，所述第一电极为感应电极，所述第二电极为驱动电极。
8.根据权利要求7所述的触控面板，其特征在于，还包括触控驱动电路，每个所述驱动电极对应连接一根驱动信号线，每个所述感应电极对应连接一根感应信号线，所述驱动信号线和所述感应信号线分别连接至所述触控驱动电路，所述触控驱动电路通过所述驱动信号线向所述驱动电极输出触控驱动信号，并通过所述感应信号线接收所述感应电极反馈的触控感应信号。
9.一种阵列基板，其特征在于，包括权利要求1-8任意一项所述的触控面板。
10.根据权利要求9所述的阵列基板，其特征在于，还包括像素电极和公共电极，所述像素电极位于所述公共电极的上方或下方；
所述触控面板的第一电极和第二电极复用所述公共电极。
11.根据权利要求10所述的阵列基板，其特征在于，还包括第一开关管、第二开关管、第一栅线、第二栅线、数据线和公共信号线，所述第一开关管用于驱动一行所述像素电极中的奇数个所述像素电极进行显示，所述第二开关管用于驱动一行所述像素电极中的偶数个所述像素电极进行显示；所述第一栅线连接所述第一开关管的栅极，所述第二栅线连接所述第二开关管的栅极；每隔两列所述像素电极设置一条所述数据线，夹着所述数据线的相邻两列所述像素电极分别通过其连接的所述第一开关管和所述第二开关管连接至该所述数据线；
所述公共信号线分布于之间未设置所述数据线的相邻两列所述像素电极之间，所述公共信号线与所述数据线采用相同材料且同层设置，且所述公共信号线通过开设在所述数据线与所述公共电极之间的绝缘层中的过孔连接所述公共电极；所述公共信号线在显示时用作所述公共电极，在触控时用作所述触控面板的驱动信号线和感应信号线。
12.根据权利要求11所述的阵列基板，其特征在于，所述公共信号线包括多条，每个复用作所述公共电极的所述第一电极连接一条所述公共信号线；每个复用作所述公共电极的所述第二电极连接一条所述公共信号线。
13.根据权利要求11所述的阵列基板，其特征在于，所述公共信号线包括多条，每个复用作所述公共电极的所述第一电极连接并联连接的多条所述公共信号线；每个复用作所述公共电极的所述第二电极连接并联连接的多条所述公共信号线。
14.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求9-13任意一项所述的阵列基板。
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