CN104598089B - 阵列基板、触摸屏及驱动方法和显示装置 - Google Patents

阵列基板、触摸屏及驱动方法和显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供的阵列基板、触摸屏及驱动方法和显示装置，该阵列基板包括：衬底基板，衬底基板上形成有栅线、数据线、第一公共电极和第二公共电极，第二公共电极包括：位于同一行上的横向电极组和连接同一行上相邻的两横向电极组的金属跳线，第一公共电极包括：纵向电极组，第一公共电极和数据线之间设置有在触控扫描阶段导通以使第一公共电极和数据线并联连接的开关电路。在触控扫描阶段，通过开关电路导通使第一公共电极和数据线并联，从而使第一公共电极的等效电阻减小，间接提高了第一公共电极的信噪比，进而对触控感应电极耦合出的电压信号的监测更为准确，实现对触摸点的精准定位。

Description

阵列基板、触摸屏及驱动方法和显示装置
本发明是申请号为201310211448.3的中国发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及显示技术领域，特别涉及一种阵列基板、触摸屏及驱动方法和显示装置。
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，触摸屏按照工作原理可以分为：电阻式、电容式、红外线式以及表面声波式。其中，电容式内嵌(in cell)触摸屏以其独特的触控原理，凭借高灵敏度、长寿命、高透光率等优点，被业内追捧为新宠。
传统的电容式内嵌触摸屏是在TFT(Thin Film Transistor，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(IndiumTin Oxides，铟锡金属氧化物)电极分别作为触摸屏的触控扫描线和触控感应线，在两条ITO电极的异面相交处形成感应电容。在人体触摸时，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摸点位置。
这种在TFT阵列基板的表面制作两层相互异面相交的条状ITO电极的方式会增加TFT阵列基板的厚度、需要额外的电力来驱动触控结构、阵列基板的透过率降低。
目前，通过复用现有的显示屏中的元件，并使之完成触控的功能成为业内主流的研究方向。
图1为现有技术提供的阵列基板的结构示意图，图2为图1所示A结构的局部放大图，如图1和图2所示，该阵列基板包括：衬底基板1，衬底基板1上形成有若干个公共电极基体4，通过公共电极线(Vcom线)连接公共电极基体4的方式对公共电极基体4分组，将公共电极基体4分为横向电极组和纵向电极组，公共电极线包括横向电极线301(H-Vcom线)和纵向电极线201(V-Vcom线)，其中，在横向上相邻的两横向电极组间形成有纵向电极组，在纵向上相邻的两个横向电极组之间断路，相邻两纵向电极组间形成有至少一个横向电极组。横向上相邻的横向电极组之间可以通过金属跳线302相连形成水平公共电极3，纵向上的纵向电极组单独构成垂直公共电极2，金属跳线302旁路垂直公共电极2。
在显示扫描阶段，水平公共电极3和垂直公共电极2配合像素单元实现显示功能。
在触控扫描阶段，水平公共电极3和垂直公共电极2中的一个作为触控扫描线，另一个作为触控感应线。水平公共电极3中的金属跳线302与垂直公共电极2中的公共电极基体4或纵向电极线201在交叉处形成感应电容，在人体触摸时，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摸点位置。
另外，在现有技术中，横向相邻的两横向电极组之间也可以通过横向电极线301相连，横向电极线301旁路垂直公共电极2，在触控扫描阶段，横向电极线301与垂直公共电极2内部的公共电极基体4或纵向电极线201在交叉处形成感应电容。在人体触摸时，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摸点位置。
然而，现有技术方案存在不足之处。其中，在触控扫描阶段，由于公共电极基体和公共电极线是由ITO材料构成，使得水平公共电极和垂直公共电极的电阻较大，从而使得触控扫描线和触控感应线的电阻较大，进而造成对触控感应线耦合出电压信号的检测不利，进而造成触摸点定位不准确。
发明内容
本发明提供一种阵列基板、触摸屏及驱动方法和显示装置，改进了触控扫描电极和触控感应电极的电阻较大的技术方案，减小了触控扫描电极或触控感应电极的电阻，间接的提高了电极的信噪比，使得对电压信号的监测更为准确，进而实现对触摸点的精准定位。
为实现上述目的，本发明提供一种阵列基板，该阵列基板包括：衬底基板，所述衬底基板上形成有栅线、数据线、第一公共电极和第二公共电极，所述栅线和所述数据线限定出像素单元，每一所述像素单元包括相应的公共电极基体，全部的所述公共电极基体划分为按行方向排布的多个横向电极组和按列方向排布的多个纵向电极组，所述第二公共电极包括：位于同一行上的所述横向电极组和连接同一行上相邻的两横向电极组的金属跳线，所述第一公共电极包括：纵向电极组，所述第一公共电极和所述数据线之间设置有在触控扫描阶段导通以使所述第一公共电极和所述数据线并联连接的开关电路。
可选地，所述开关电路包括：第一开关子电路和第二开关子电路，所述第一开关子电路与所述第一公共电极的一端和所述数据线的一端连接，所述第二开关子电路与所述第一公共电极的另一端和所述数据线的另一端连接。
可选地，所述第一开关子电路包括：至少一个第一开关管，所述第一开关管的第一极与所述数据线的一端连接，所述第一开关管的第二极与所述第一公共电极连接，所述第一开关管的栅极与在触控扫描阶段提供开启信号的开关信号线连接；所述第二开关子电路包括：至少一个第二开关管，所述第二开关管的第一极与所述数据线的一端连接，所述第二开关管的第二极与所述第一公共电极连接，所述第二开关管的栅极与所述开关信号线连接。
可选地，所述数据线包括与所述第一公共电极对应设置的第一数据线和与所述第二公共电极对应设置的第二数据线，所述第一开关管的第一极与所述第一数据线的一端连接，所述第二开关管的第一极与所述第一数据线的另一端连接。
可选地，所述第一开关管与所述第一数据线一一对应，所述第二开关管与所述第一数据线一一对应。
可选地，所述第一开关子电路设置于所述衬底基板上或者设置于所述衬底基板之外的驱动电路中，所述第二开关子电路设置于所述衬底基板上或者设置于所述衬底基板之外的驱动电路中。
可选地，在触控扫描阶段，所述第一公共电极为触控扫描电极，所述第二公共电极为触控感应电极；或者，所述第一公共电极为触控感应电极，所述第二公共电极为触控扫描电极。
为实现上述目的，本发明提供一种触摸屏，该触摸屏包括：阵列基板和彩膜基板，所述阵列基板和所述彩膜基板相对设置，所述阵列基板采用上述阵列基板。
为实现上述目的，本发明提供一种触摸屏的驱动方法，所述方法包括：
在触控扫描阶段，开关电路导通，使得第一公共电极和数据线并联，第一公共电极或第二公共电极上加载触控扫描信号；
在显示扫描阶段，开关电路断路，使得第一公共电极和数据线断开，显示扫描信号对栅线进行逐行扫描，对应的数据线中加载显示扫描信号。
为实现上述目的，本发明提供一种显示器，该显示器包括上述触摸屏。
本发明提供的阵列基板、触摸屏及驱动方法和显示装置的技术方案中，阵列基板包括：衬底基板，衬底基板上形成有栅线、数据线、第一公共电极和第二公共电极，第一公共电极包括：位于同一行上的横向电极组和连接同一行上相邻的两横向电极组的金属跳线，第二公共电极包括：纵向电极组，第一公共电极和数据线之间设置有在触控扫描阶段导通以使第一公共电极和数据线并联连接的开关电路。在触控扫描阶段，通过开关电路导通使第一公共电极和数据线并联，从而使第一公共电极的等效电阻减小，间接提高了第一公共电极的信噪比，进而对触控感应电极耦合出的电压信号的监测更为准确，实现对触摸点的精准定位。
附图说明
图1为现有技术提供的阵列基板的结构示意图；
图2为图1所示A结构的局部放大图；
图3为本发明实施例一提供的阵列基板的结构示意图；
图4为图3所示B结构的局部放大图；
图5为本发明实施例一中的第一开关子电路的结构示意图；
图6为本发明的阵列基板的工作时序图。
附图标记说明
1-衬底基板； 2-垂直公共电极；
201-纵向电极线； 3-水平公共电极；
301-横向电极线； 302-金属跳线；
4-公共电极基体； 5-第一公共电极；
501-纵向电极组； 6-第二公共电极；
601-横向电极组； 701-第一开关子电路；
702-第二开关子电路； 8-数据线；
801-第一数据线； 802-第二数据线；
9-开关信号线。
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，下面结合附图对本发明提供的阵列基板、触摸屏及驱动方法和显示装置进行详细描述。
实施例一
图3为本发明实施例一提供的阵列基板的结构示意图，图4为图3所示B结构的局部放大图，如图3和图4所示，该阵列基板包括：衬底基板1，衬底基板1上形成有栅线、数据线8、第一公共电极5和第二公共电极6，栅线和数据线8限定出像素单元，每一像素单元包括相应的公共电极基体4，全部的公共电极基体4划分为按行方向排布的多个横向电极组601和按列方向排布的多个纵向电极组501，第二公共电极6包括：位于同一行上的横向电极组601和连接同一行上相邻的两横向电极组601的金属跳线302，第一公共电极6包括：纵向电极组501，第一公共电极5和数据线8之间设置有在触控扫描阶段导通以使第一公共电极5和数据线8并联连接的开关电路。
其中，栅线、像素单元在附图中没有表示出来。第一公共电极5包括纵向电极组501，纵向电极组501包括公共电极基体4和连接公共电极基体4的公共电极线，第二公共电极6包括横向电极组601和金属跳线302，横向电极组601包括公共电极基体4和连接公共电极基体4的公共电极线，其中，公共电极线包括纵向电极线201和横向电极线301。
像素单元包括TFT和像素电极，栅线连接TFT的栅极，数据线8连接TFT的源极，像素电极连接TFT的漏极。在显示扫描阶段，栅线进行逐行扫描，使得一行的TFT处于导通状态，该行的像素电极在对应的数据线控制下进行显示。
可选地，开关电路包括：第一开关子电路701和第二开关子电路702，第一开关子电路701分别与第一公共电极5的一端和数据线8的一端连接，第二开关子电路702分别与第一公共电极5的另一端和数据线8的另一端连接。在第一公共电极5的两端分别设置有开关子电路，通过第一开关子电路701和第二开关子电路702的导通共同来实现第一公共电极5和数据线8的并联结构。
图5为本发明实施例一中的第一开关子电路的结构示意图，如图5所示，该第一开关子电路包括：至少一个第一开关管，第一开关管的第一极与数据线8的一端连接，第一开关管的第二极与第一公共电极5连接，第一开关管的栅极与在触控扫描阶段提供开启信号的开关信号线9连接；第二开关子电路包括：至少一个第二开关管，第二开关管的第一极与数据线8的一端连接，第二开关管的第二极与第一公共电极5连接，第二开关管的栅极与开关信号线9连接。
当第一开关子电路只包含一个第一开关管时，与第一公共电极5对应的数据线8全部与第一开关管的第一极连接，第一开关管的第二极与第一公共电极5连接。此时情况没有给出相应的附图。
其中第一开关管和第二开关管均可以为TFT，则TFT的栅极连接开关信号线9，源极连接数据线8，漏极连接第一公共电极5，或者TFT的漏极连接数据线8，源极连接第一公共电极5。当然，也可以采用其它可以实现本发明的开关管，例如MOS管等
需要注意的是，本发明实施例一中的第二开关子电路也可采用图5所示的结构。
可选地，如图3和图4所示，数据线8包括与第一公共电极5对应设置的第一数据线801和与第二公共电极对应设置的第二数据线802，第一开关管的第一极与第一数据线801的一端连接，第二开关管的第一极与第一数据线801的另一端连接。
可选地，第一开关管与第一数据线801一一对应，第二开关管与第一数据线801一一对应。第一公共电极对应区域设置的第一数据线801有多条，第一开关子电路701有多个第一开关管，第二开关子电路702有多个第二开关管，每一条第一数据线801的两端分别与对应的一个第一开关管和一个第二开关管连接。当第一开关子电路包含多个第一开关管时，则每个第一开关管可对应一条第一数据线801。
可选地，第一开关子电路701设置于衬底基板上或者设置于衬底基板之外的驱动电路中，第二开关子电路702设置于衬底基板1上或者设置于衬底基板之外的驱动电路中。图3所示的是第一开关子电路701和第二开关子电路702均设置在衬底基板1上的情况，第一开关子电路701设置在驱动电路中或第二开关子电路702设置在驱动电路中的情况在附图中未给出。
可选地，在触控扫描阶段，第一公共电极5为触控扫描电极，第二公共电极6为触控感应电极；或者，第一公共电极5为触控感应电极，第二公共电极6为触控扫描电极。在触控扫描阶段，第一公共电极5与数据线8并联，并联有数据线8的第一公共电极5为触控扫描电极，第二公共电极6为触控感应电极，或者并联有数据线8的第一公共电极5为触控感应电极，第二公共电极6为触控扫描电极。更具体地，第二公共电极6中的金属跳线302与第一公共电极5中的公共电极基体4在交叉处形成感应电容，或者第二公共电极6中的金属跳线302与第一公共电极5中纵向电极线201在交叉处形成感应电容，或者第二公共电极6中的金属跳线302与第一公共电极5中的数据线8在交叉处形成感应电容。在人体触摸时，感应电容的电容值发生变化，进而改变触控感应电极耦合出的电压信号，根据电压信号的变化就可以确定触摸点位置。
图6为本发明的阵列基板的工作时序图，如图6所示，在一帧的扫描过程中，扫描信号可分为复位阶段(reset)，触控扫描阶段(Touch Scan)和显示扫描阶段(Display Scan)三个部分。其中，在复位阶段，垂直同步信号由高电平转换为低电平，开关信号由低电平转换为高电平，即实现开关电路的导通，进而使第一公共电极和数据线并联，同时，第一公共电极和第二公共电极中不加载公共电压，数据线(Data line)中也不在加载数据显示信号。显示扫描信号已经完成了对第n条栅线的扫描，为了避免栅线中的电压从而影响触控扫描阶段的电压信号，将栅线中的电压信号进行复位。需要注意的是，在复位阶段第一数据线、第二数据线、第一公共电极和第二公共电极在可加载任意的一个直流电压信号，或者不加载任何的信号，图6所示的仅仅表示的是在复位阶段没有加载任何信号的情况。在触控扫描阶段，由于开关电路保持导通使得第一公共电极和数据线并联，并联有数据线的第一公共电极作为触控扫描电极或触控感应电极，第二公共电极对应作为触控感应电极或触控扫描电极。例如，当并联有第一数据线的第一公共电极作为触控扫描电极，第二公共电极作为触控感应电极时，第一数据线和第一公共电极加载有触控扫描信号，第二公共电极会耦合一个频率与触控扫描信号相同的触控感应信号，当显示面板被触摸时，第二公共电耦合出的触控感应信号会发生变化，通过检测变化的触控感应信号便可准确定位触摸点。在显示扫描阶段，垂直同步信号由低电平转换为高电平，开关信号由高电平转换为低电平，即开关电路断路，显示扫描信号从第一行栅线开始逐行的对栅线进行扫描，第一公共电极和第二公共电极中重新加载公共电压，第一数据线和第二数据线中加载数据显示信号，数据显示信号控制像素电极进行显示。在实际的驱动阵列基板过程中，在显示扫描阶段第一数据线或第二数据线上加载的数据显示信号的频率一般要小于在触控扫描阶段触控扫描电极加载的触控扫描信号的频率。
本发明实施例一提供的阵列基板，在第一公共电极和数据线之间设置有在触控扫描阶段导通以使所述第一公共电极和数据线并联连接的开关电路。在触控扫描阶段，通过开关电路导通使第一公共电极和数据线并联，从而第一公共电极的等效电阻减小，间接提高了第一公共电极的信噪比，进而对触控感应电极耦合出的电压信号的监测更为准确，实现对触摸点的精准定位。
实施例二
本发明实施例二提供一种触摸屏，该触摸屏包括：阵列基板和彩膜基板，阵列基板和彩膜基板相对设置，阵列基板采用上述实施例一种提供的阵列基板，具体可参照上述实施例一所描述的内容，此处不再赘述。
本发明实施例二提供的触摸屏，该触摸屏包括阵列基板和彩膜基板，阵列基板包括衬底基板，衬底基板上形成有栅线、数据线、第一公共电极和第二公共电极，第一公共电极和数据线之间设置有在触控扫描阶段导通以使所述第一公共电极和数据线并联连接的开关电路，在触控扫描阶段，通过开关电路导通使第一公共电极和数据线并联，从而第一公共电极的等效电阻减小，间接提高了第一公共电极的信噪比，进而对触控感应电极耦合出的电压信号的监测更为准确，实现对触摸点的精准定位。
实施例三
本发明实施例三提供一种触摸屏的驱动方法，该驱动方法包括：在触控扫描阶段，开关电路导通，使得第一公共电极和数据线并联，第一公共电极或第二公共电极上加载触控扫描信号；在显示扫描阶段，开关电路断路，使得第一公共电极和数据线断开，显示扫描信号对栅线进行逐行扫描，对应的数据线中加载显示扫描信号。
本发明实施例三提供的触摸屏的驱动方法，在第一公共电极和数据线之间设置有在触控扫描阶段导通以使所述第一公共电极和数据线并联连接的开关电路，在触控扫描阶段，通过开关电路导通使第一公共电极和数据线并联，从而第一公共电极的等效电阻减小，间接提高了第一公共电极的信噪比，进而对触控感应电极耦合出的电压信号的监测更为准确，实现对触摸点的精准定位。
实施例四
本发明实施例四提供一种显示装置，该显示装置包括上述实施例三提供的触摸屏。具体可参见上述实施例二，此处不在赘述。所述显示装置可以为：液晶面板、电子纸、OLED面板、液晶电视、液晶显示器、数码相框、手机、平板电脑等任何具有显示功能的产品或部件。
本发明实施例四提供的显示器，该显示器包括触摸屏，触摸屏包括阵列基板和彩膜基板，阵列基板包括衬底基板，衬底基板上形成有栅线、数据线、第一公共电极和第二公共电极，第一公共电极和数据线之间设置有在触控扫描阶段导通以使所述第一公共电极和数据线并联连接的开关电路，在触控扫描阶段，通过开关电路导通使第一公共电极和数据线并联，从而第一公共电极的等效电阻减小，间接提高了第一公共电极的信噪比，进而对触控感应电极耦合出的电压信号的监测更为准确，实现对触摸点的精准定位。
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 (10)

1.一种阵列基板，其特征在于，包括：衬底基板，所述衬底基板上形成有沿行方向延伸的栅线、沿列方向延伸的数据线、第一公共电极和第二公共电极，所述栅线和所述数据线限定出像素单元，每一所述像素单元包括相应的公共电极基体，全部的所述公共电极基体划分为按行方向排布的多个横向电极组和按列方向排布的多个纵向电极组，所述第二公共电极包括：位于同一行上的所述横向电极组和连接同一行上相邻的两横向电极组的金属跳线，所述第一公共电极包括：纵向电极组，所述第一公共电极和所述数据线之间设置有在触控扫描阶段导通以使所述第一公共电极和所述数据线并联连接的开关电路。
2.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，所述开关电路包括：第一开关子电路和第二开关子电路；
所述第一开关子电路与所述第一公共电极的一端和所述数据线的一端连接，所述第二开关子电路与所述第一公共电极的另一端和所述数据线的另一端连接。
3.根据权利要求2所述的阵列基板，其特征在于，
所述第一开关子电路包括：至少一个第一开关管，所述第一开关管的第一极与所述数据线的一端连接，所述第一开关管的第二极与所述第一公共电极连接，所述第一开关管的栅极与在触控扫描阶段提供开启信号的开关信号线连接；
所述第二开关子电路包括：至少一个第二开关管，所述第二开关管的第一极与所述数据线的一端连接，所述第二开关管的第二极与所述第一公共电极连接，所述第二开关管的栅极与所述开关信号线连接。
4.根据权利要求3所述的阵列基板，其特征在于，所述数据线包括与所述第一公共电极对应设置的第一数据线和与所述第二公共电极对应设置的第二数据线，所述第一开关管的第一极与所述第一数据线的一端连接，所述第二开关管的第一极与所述第一数据线的另一端连接。
5.根据权利要求4所述的阵列基板，其特征在于，所述第一开关管与所述第一数据线一一对应，所述第二开关管与所述第一数据线一一对应。
6.根据权利要求3所述的阵列基板，其特征在于，
所述第一开关子电路设置于所述衬底基板上或者设置于所述衬底基板之外的驱动电路中；
所述第二开关子电路设置于所述衬底基板上或者设置于所述衬底基板之外的驱动电路中。
7.根据权利要求3所述的阵列基板，其特征在于，
所述第一公共电极为触控扫描电极，所述第二公共电极为触控感应电极；或者，
所述第一公共电极为触控感应电极，所述第二公共电极为触控扫描电极。
8.一种触摸屏，包括：阵列基板和彩膜基板，所述阵列基板和所述彩膜基板相对设置，其特征在于，所述阵列基板采用上述权利要求1至7任一所述的阵列基板。
9.一种如权利要求8所述的触摸屏的驱动方法，其特征在于，
所述方法包括：
在触控扫描阶段，开关电路导通，使得第一公共电极和数据线并联，第一公共电极或第二公共电极上加载触控扫描信号；
在显示扫描阶段，开关电路断路，使得第一公共电极和数据线断开，显示扫描信号对栅线进行逐行扫描，对应的数据线中加载显示扫描信号。
10.一种显示装置，其特征在于，包括：权利要求8所述的触摸屏。
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