CN103105989A - 一种电容式内嵌触摸屏及显示装置 - Google Patents

一种电容式内嵌触摸屏及显示装置 Download PDF

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本发明公开了一种电容式内嵌触摸屏及显示装置，将TFT阵列基板中的栅极信号线作为触控驱动线，在TFT阵列基板中相邻列的像素单元之间设置触控感应线，并在触控扫描线和触控感应线的交叠处设置触控单元，其中，每个触控单元由与触控感应线电性相连的触控感应电极，以及通过触控开关单元与触控扫描线电性相连的触控驱动电极组成，以实现触摸屏的功能。由于使用栅极信号线作为触控扫描线向触控单元中的触控驱动电极输入栅极扫描信号作为触控的驱动信号，实现触控功能，能避免增加用于触控驱动的IC，节省了制作成本。

Description

一种电容式内嵌触摸屏及显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种电容式内嵌触摸屏及显示装置。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 ModeTouch Panel）、覆盖表面式触摸屏（On Cell Touch Panel）、以及内嵌式触摸屏（InCell Touch Panel）。其中，外挂式触摸屏是将触摸屏与液晶显示屏（Liquid CrystalDisplay，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。而内嵌式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，现有的电容式内嵌（In cell）触摸屏是在现有的TFT（Thin FilmTransistor，薄膜场效应晶体管）阵列基板上直接另外增加触控扫描线和触控感应线实现的，即在TFT阵列基板的表面制作两层相互异面相交的条状ITO电极，这两层ITO（Indium Tin Oxides，铟锡金属氧化物）电极分别作为触摸屏的触控驱动线和触控感应线，在两条ITO电极的异面相交处形成感应电容。其工作过程为：在对作为触控驱动线的ITO电极加载触控驱动信号时，检测触控感应线通过感应电容耦合出的电压信号，在此过程中，有人体接触触摸屏时，人体电场就会作用在感应电容上，使感应电容的电容值发生变化，进而改变触控感应线耦合出的电压信号，根据电压信号的变化，就可以确定触点位置。
上述电容式内嵌触摸屏的结构设计，需要同时利用两个驱动芯片（IC）分别实现触控驱动和显示驱动，成本较高。
发明内容
本发明实施例提供了一种电容式内嵌触摸屏及显示装置，用以实现成本较低的电容式内嵌触摸屏。
本发明实施例提供的一种电容式内嵌触摸屏，包括具有栅极信号线的TFT阵列基板，且在所述TFT阵列基板内设有呈矩阵排列的多个像素单元；
所述TFT阵列基板具有位于相邻列的像素单元之间的触控感应线；
TFT阵列基板中的至少一条栅极信号线作为触控扫描线；
所述TFT阵列基板具有位于所述触控扫描线和触控感应线的交叠处的触控单元；其中，
每个触控单元由与相邻的触控感应线电性相连的触控感应电极，以及通过触控开关单元与相邻的触控扫描线电性相连的触控驱动电极组成；所述触控开关单元用于在与所述触控开关单元电性相连的触控扫描线加载栅极扫描信号时，导通与所述触控开关单元相连的触控驱动电极和触控扫描线。
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电容式内嵌触摸屏。
本发明实施例的有益效果包括：
本发明实施例提供的一种电容式内嵌触摸屏及显示装置，将TFT阵列基板中的栅极信号线作为触控驱动线，在TFT阵列基板中相邻列的像素单元之间设置触控感应线，并在触控扫描线和触控感应线的交叠处设置触控单元，其中，每个触控单元由与触控感应线电性相连的触控感应电极，以及通过触控开关单元与触控扫描线电性相连的触控驱动电极组成，实现触摸屏的功能。由于使用栅极信号线作为触控扫描线向触控单元中的触控驱动电极输入栅极扫描信号作为触控的驱动扫描信号，实现触控功能，能避免增加用于触控驱动的IC，节省了制作成本。
附图说明
图1为本发明实施例提供的嵌触摸屏中TFT阵列基板的结构示意图；
图2为图1提供的TFT阵列基板中A部分的局部放大图；
图3为本发明实施例提供的电容式内嵌触摸屏的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的电容式内嵌触摸屏的结构分解示意图；
图5a和5b分别为本发明实施例提供的触控单元在触控前和触控中的示意图；
图6为本发明实施例提供的触控单元的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明实施例提供的电容式内嵌触摸屏及显示装置的具体实施方式进行详细地说明。
附图中各层薄膜厚度和形状不反映TFT阵列基板或彩膜基板的真实比例，目的只是示意说明本发明内容。
本发明实施例提供的一种电容式内嵌触摸屏，如图1所示，包括具有栅极信号线01的TFT阵列基板，且在TFT阵列基板内设有呈矩阵排列的多个像素单元02；
TFT阵列基板具有位于相邻列的像素单元之间的触控感应线03；
TFT阵列基板中的至少一条栅极信号线01作为触控扫描线04；
TFT阵列基板具有位于触控扫描线04和触控感应线03的交叠处的触控单元；其中，如图2所示，
每个触控单元由与相邻的触控感应线03电性相连的触控感应电极05，以及通过触控开关单元06与相邻的触控扫描线04电性相连的触控驱动电极07组成；触控开关单元06用于在与触控开关单元06电性相连的触控扫描线04加载栅极扫描信号时，导通与触控开关单元06相连的触控驱动电极07和触控扫描线04。
本发明提供的上述电容式内嵌触摸屏，将TFT阵列基板中的栅极信号线作为触控驱动线，在TFT阵列基板中相邻列的像素单元之间设置触控感应线，并在触控扫描线和触控感应线的交叠处设置触控单元，其中，每个触控单元由与触控感应线电性相连的触控感应电极，以及通过触控开关单元与触控扫描线电性相连的触控驱动电极组成，以实现触摸屏的功能。由于使用栅极信号线作为触控扫描线向触控单元中的触控驱动电极输入栅极扫描信号作为触控的驱动信号，实现触控功能，能避免增加用于触控驱动的IC，节省了制作成本。
进一步地，在本发明实施例提供的上述电容式内嵌触摸屏中，如图3所示，还可以包括：设置于TFT阵列基板上方、且与TFT阵列基板大小相同的的彩膜基板；
该彩膜基板背向TFT阵列基板的一面具有用于屏蔽电场的屏蔽层；
该屏蔽层至少在与触控单元对应区域为开口区域，即在屏蔽层对应触控单元的区域无图案，无图案的区域为图3中虚线框所示，当然还可以根据需要在屏蔽层中的其他区域设置开口区域，在此不做限定。
在具体实施时，该屏蔽层的材料可以为ITO，屏蔽层可以屏蔽外界电场的干扰，如图4的结构分解示意图所示，在屏蔽层与触控单元对应的区域无图案（即开天窗），人体电场可以通过天窗作用到触控单元上。
具体地，如图5a所示，在触控之前，组成触控单元的触控感应电极和触控驱动电极之间具有耦合电容Co；如图5b所示，在触控时，由于人体电场作用会分别作用在触控单元中触控感应电极和触控驱动电极上，使触控感应电极和触控驱动电极之间的电容值发生变化Co→Co+△C，此时，可以通过触控感应电极的电压变化来确定是否存在触点。
具体地，通过逐列测试与触控感应电极连接的触控感应线的电压变化可以得到触控点的横向坐标即x方向坐标，而通过对作为触控扫描线的栅极信号线上加载的栅极扫描信号的监控可以得到触控点的纵向坐标y方向坐标，从而得到触摸的位置。
较佳地，在具体实施时，用于连接触控单元中的触控驱动电极与对应的触控扫描线的触控开关单元可以为TFT器件，其中，TFT器件的栅极和漏极同时与触控扫描线电性相连，即栅极和漏极短接，源极与触控驱动电极电性相连。作为触控开关单元的TFT器件的各个部件可以和TFT阵列基板中现有的像素TFT器件的各部件同层制备，这样不用增加新的制备工艺，仅需变更对应的各膜层的构图即可实现，也就不会增加作为触摸屏的TFT阵列基板的制作成本。
采用栅极和漏极短接的TFT器件作为触控开关单元，可以保证仅在触控扫描线加载的栅极扫描信号为高电位时，栅极扫描信号才会作为触控的驱动信号流入到对应触控驱动电极，而在触控扫描线加载的栅极扫描信号为低电位时，栅极扫描信号不会作为触控的驱动信号流入到对应触控驱动电极中，这样保证了在同一时刻仅有一行的触控驱动电极开启，从而保证触控位置的纵向坐标的唯一性。
一般地，触摸屏的触控精度通常在毫米级，而TFT阵列基板的显示精度通常在微米级，可以看出，触控屏所需的触控扫描线和触控感应线比TFT阵列基板显示所需的驱动线（数据信号线和栅极信号线）要少的多，因此，在本发明实施例提供的电容式内嵌触摸屏中，在设定触控扫描线和触控感应线时，一般将各触控扫描线之间的间距设置为相同，各触控感应线之间的间距设置为相同。例如以图1中所示为例，各触控扫描线之间间隔两个像素单元，各触控驱动线之间间隔两个像素单元。
最佳地，可以将各触控扫描线之间的间距与各触控感应线之间的间距设置为相同，以统一触摸屏的触控精度。
进一步地，在TFT阵列基板中实现位于相邻列的像素单元之间的触控感应线时，可以将各触控感应线与TFT阵列基板中的数据信号线同层设置且相互绝缘，即在制备各数据信号线的同时制备出与其相互绝缘的触控感应线，这样，在制备TFT阵列基板时不需要增加额外的制备工序，只需要通过一次构图工艺即可形成数据信号线和触控感应线的图形，能够节省制备成本，提升产品附加值。当然可以分别制备触控感应线和数据信号线，在此不做限定。
具体地，本发明实施例提供的上述触摸屏，在触控扫描线和触控感应线的交叠处设置触控单元时，可以采用金属或透明导电氧化物作为触控感应电极或触控驱动电极的材料。
较佳地，在具体实施时，每个触控单元的触控感应电极和触控驱动电极可以同层设置，也可以异层设置，只要保证两者可以形成电容结构即可。下面都是以每个触控单元的触控感应电极和触控驱动电极同层设置为例进行说明的。
当触控感应电极和触控驱动电极采用透明导电氧化物制备时，触控单元可以与TFT阵列基板中的像素电极同层制备且需要保证两者相互绝缘；当触控感应电极和触控驱动电极采用金属制备时，触控单元可以与TFT阵列基板中的TFT器件的源漏极同层制备且保证两者相互绝缘，在此不作赘述。
由于每个触控单元都仅在触控扫描线和触控感应线的交叠处设置，为保证触摸屏的开口率，每个触控单元的触控面积会设置的比较小，这不利于提高触控灵敏度。因此，较佳地，在本发明实施例提供的触摸屏中，如图6所示，还可以包括：与触控感应电极05电性相连的至少一个第一触控子电极08，以及与触控感应电极07电性相连的至少一个第二触控子电极09；第一触控子电极和08第二触控子电极09分别位于相邻像素单元之间的间隙处。这样，可以在保证触摸屏的开口率的基础上，尽量增加每个触控单元的触控面积，以提高触控感应的灵敏度。
进一步地，在设置各第一触控子电极08和第二触控子电极09时，针对每个触控单元：如图6所示，与触控感应电极05电性相连的各第一触控子电极08和与触控驱动电极07电性相连的各第二触控子09电极最好一一对应，且每一对相互对应的第一子电极08和第二子电极09形成电容结构。当然，在每个触控单元中的第一触控子电极08和第二触控子电极09的数量可以不相同，在此不做限定。
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电容式内嵌触摸屏，该显示装置的实施可以参见上述电容式内嵌触摸屏的实施例，重复之处不再赘述。
本发明实施例提供的一种电容式内嵌触摸屏及显示装置，将TFT阵列基板中的栅极信号线作为触控驱动线，在TFT阵列基板中相邻列的像素单元之间设置触控感应线，并在触控扫描线和触控感应线的交叠处设置触控单元，其中，每个触控单元由与触控感应线电性相连的触控感应电极，以及通过触控开关单元与触控扫描线电性相连的触控驱动电极组成，实现触摸屏的功能。由于使用栅极信号线作为触控扫描线向触控单元中的触控驱动电极输入栅极扫描信号作为触控的驱动扫描信号，实现触控功能，能避免增加用于触控驱动的IC，节省了制作成本。
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 (10)

1.一种电容式内嵌触摸屏，包括具有栅极信号线的TFT阵列基板，且在所述TFT阵列基板内设有呈矩阵排列的多个像素单元；其特征在于，
所述TFT阵列基板具有位于相邻列的像素单元之间的触控感应线；
TFT阵列基板中的至少一条栅极信号线作为触控扫描线；
所述TFT阵列基板具有位于所述触控扫描线和触控感应线的交叠处的触控单元；其中，
每个触控单元由与相邻的触控感应线电性相连的触控感应电极，以及通过触控开关单元与相邻的触控扫描线电性相连的触控驱动电极组成；所述触控开关单元用于在与所述触控开关单元电性相连的触控扫描线加载栅极扫描信号时，导通与所述触控开关单元相连的触控驱动电极和触控扫描线。
2.如权利要求1所述的触摸屏，其特征在于，所述触控开关单元为TFT器件，其中，所述TFT器件的栅极和漏极同时与触控扫描线电性相连，源极与触控驱动电极电性相连。
3.如权利要求1所述的触摸屏，其特征在于，各所述触控扫描线之间的间距相同，各所述触控感应线之间的间距相同。
4.如权利要求1所述的触摸屏，其特征在于，各所述触控感应线与所述TFT阵列基板中的数据信号线同层设置且相互绝缘。
5.如权利要求1所述的触摸屏，其特征在于，所述触控感应电极或所述触控驱动电极的材料为金属或透明导电氧化物。
6.如权利要求5所述的触摸屏，其特征在于，每个触控单元的触控感应电极和触控驱动电极同层设置。
7.如权利要求1-6任一项所述的触摸屏，其特征在于，还包括：与所述触控感应电极电性相连的至少一个第一触控子电极，以及与所述触控感应电极电性相连的至少一个第二触控子电极；
所述第一触控子电极和所述第二触控子电极分别位于相邻像素单元之间的间隙处。
8.如权利要求7所述的触摸屏，其特征在于，针对每个触控单元：与触控感应电极电性相连的各第一触控子电极和与触控驱动电极电性相连的各第二触控子电极一一对应，且每一对相互对应的第一子电极和第二子电极形成电容结构。
9.如权利要求1-6任一项所述的触摸屏，其特征在于，还包括：设置于所述TFT阵列基板上方、且与所述TFT阵列基板大小相同的的彩膜基板；
所述彩膜基板背向所述TFT阵列基板的一面具有用于屏蔽电场的屏蔽层；
所述屏蔽层至少在与所述触控单元对应区域为开口区域。
10.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的电容式内嵌触摸屏。
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