WO2016070528A1 - 内嵌式触摸屏及显示装置 - Google Patents

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Abstract

一种内嵌式触摸屏及显示装置，将阵列基板(100)中的公共电极层(120)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(a)组成一触控驱动电极(121)，除此之外的子电极作为公共子电极(b)；在对各行子电极覆盖的栅线(110)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(a)加载触控驱动信号，其他行子电极中的公共子电极(b)加载公共电极信号。该内嵌式触摸屏可以避免分时驱动导致的时间不足所引起的各种显示问题和触控问题。

Description

内嵌式触摸屏及显示装置 技术领域
本发明的实施例涉及一种内嵌式触摸屏及显示装置。
背景技术
通常，内嵌(In cell)式触摸屏是利用互电容的原理实现手指触摸位置的检测。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，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、G3、G2和G1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
本发明实施例提供一种内嵌式触摸屏及显示装置，用以克服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。
本发明至少一个实施例提供一种内嵌式触摸屏，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包括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。
例如，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。
例如，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。
例如，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。
例如，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；例如，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。
例如，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。
例如，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。
例如，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。
例如，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。
例如，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任一内嵌式触摸屏。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。
图1为一种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。
附图标记：
110-栅线；120-公共电极层；100-阵列基板；200-对向基板；121-触控驱动电极；210-触控感应电极；a-触控驱动子电极；b-公共子电极。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，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。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。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实施例的内容。
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。例如，该公共电极层120设置在栅线110上方；例如，对向基板200为彩膜基板，包括与阵列基板100上的子像素单元对应的滤色单元，还可以包括黑矩阵等。
如图3a和图3b所示，阵列基板100的公共电极层120包括多个呈阵列排布的子电极；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，它们组成一触控驱动电极121(图3a和图3b中带填充的方块所示)，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；例如，如图3a所示，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，则在对向基板200上设置的各条触控感应电极210均为横向延伸。如此设置触控感应电极，可以在触控感应电极与触控驱动电极之间形成大小较为合适的互电容，避免触控感应电极与触控驱动电极之间形成较大的互电容，相对来说，更有利于触控位置的检测。
在各行子电极覆盖(对应)的栅线逐行扫描时，相应行的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，其他行触控驱动子电极进行触控驱动。
通过采用本发明实施例提供的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引起的各种显示问题和触控问题。
例如，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分段1和分段2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，通常各触控驱动子电极设计为5mm*5mm左右的方形电极。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Gate n+1、Gate n+2和Gate n+3(即第n+1条到n+3条栅线)，第二行子电极覆盖Gate n+4、Gate n+5和Gate n+6(即第n+4条到n+6条栅线)，第三行子电极覆盖Gate n+7、Gate n+8和Gate n+9(即第n+7条到n+9条栅线)。
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Gate n+1扫描到Gate n+3时，第一行子电极Tx1分段1、Tx2分段1和Tx3分段1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Tx1分段2、Tx2分段2和Tx3分段2进行触控扫描，加载触控驱动信号Touch；以此类推，从栅线Gate n+4扫描到Gate n+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Tx1分段1、Tx2分段1、Tx3分段1、Tx1分段2、Tx2分段2和Tx3分段2进行触控扫描，加载触控驱动信号Touch；从栅线Gate n+7扫描到Gate  n+9时，第三行子电极中的触控驱动子电极Tx1分段2、Tx2分段2和Tx3分段2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Tx1分段1、Tx2分段1和Tx3分段1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。这样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，能够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，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(即第一行和第三行)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Tx1分段1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(Gate n+4至Gate n+9)逐行扫描时，将触控信号线T1与触控驱动子电极Tx1分段1导通，以便使触控驱动子电极Tx1分段1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Tx1分段1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Gate n+1至Gate n+3逐行扫描时，将公共电极信号线V与触控驱动子电极Tx1分段1导通，以 便使触控驱动子电极Tx1分段1加载公共电极信号，从而可以与相应行的亚像素的像素电极配合以进行显示操作。
以上仅以一个触控驱动子电极Tx1分段1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。
例如，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Tx1分段1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Tx1分段1相连、源极与公共电极信号线V相连。
例如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，可根据开关晶体管的类型设置对应控制信号。例如，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，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，为了减少走线的占用空间，例如，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Gate n+1至Gate n+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Gate n+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Gate  n+1至Gate n+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Gate n+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。
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Gate n+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Gate n+3相连，漏极与显示控制线S1相连。
本发明实施例还提供一种显示装置，包括本发明实施例提供的上述任一内嵌式触摸屏，该显示装置可以为：手机、手表、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。例如，可以采用以下驱动方式：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，其他行的触控驱动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引起的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。
本专利申请要求于2014年11月6日递交的中国专利申请第201410638383.5号的优先权，在此全文引用上述中国专利申请公开的内容以作为本申请的一部分。

Claims (12)

  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，其中，
    所述阵列基板的公共电极层包括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。
  2. 如权利要求1所述的内嵌式触摸屏，其中，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。
  3. 如权利要求1所述的内嵌式触摸屏，其中，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。
  4. 如权利要求3所述的内嵌式触摸屏，其中，
    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。
  5. 如权利要求4所述的内嵌式触摸屏，其中，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。
  6. 如权利要求5所述的内嵌式触摸屏，其中，
    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。
  7. 如权利要求6所述的内嵌式触摸屏，其中，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。
  8. 如权利要求3所述的内嵌式触摸屏，其中，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。
  9. 如权利要求8所述的内嵌式触摸屏，其中，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。
  10. 如权利要求1-9任一项所述的内嵌式触摸屏，其中，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。
  11. 如权利要求1-9任一项所述的内嵌式触摸屏，其中，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。
  12. 一种显示装置，包括如权利要求1-11任一项所述的内嵌式触摸屏。
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