CN107422910A - 一种触控显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及触摸控制技术领域，具体地，涉及一种触控显示装置，包括：彩色滤光基板；阵列基板，和所述彩色滤光基板相对设置；液晶层，设置在所述彩色滤光基板和阵列基板之间；以及触控层，包括用于检测触控的多个电极组，所述多个电极组设置在所述彩色滤光基板或所述阵列基板上，每个电极组包括多个电极，所述多个电极组中的每个电极包括网格结构以及与所述网格结构连接的电极引线，其中，在每个电极组中，电极尺寸在至少一个方向上逐步递减，从而提供电极引线延伸的空间。这种设计能有效降低死区面积，改变死区形状，从而提高用户体验。

Description

一种触控显示装置
技术领域
本发明涉及触摸控制技术领域，具体地，涉及一种触控显示装置。
背景技术
液晶显示装置已经广泛地应用于诸如手机的移动终端和诸如平板电视的大尺寸显示面板中。液晶显示装置包括阵列基板、彩色滤光基板以及夹在中间的液晶层。在基板上形成像素电极和公共电极，通过在二者之间施加驱动电压来控制液晶层的液晶分子的旋转，从而改变透光率。
在液晶显示装置中嵌入触控面板，可以进一步形成触控显示面板。触控显示面板不仅可以提供显示功能，还可以提供用户交互功能。二者的集成可以降低电子产品的总成本。根据液晶显示装置中集成触控面板的集成技术不同，触控显示面板可以分为OGS(OneGlass Solution)面板、on Cell面板和in Cell面板。On Cell面板和in Cell面板分别包括在上玻璃基板上方和下方形成的感应电极，并采用触控感应电路检测感应电极的电容变化，从而检测用户的触摸动作和触摸位置。相比较而言， on Cell面板和in Cell面板可以减小厚度和改善显示效果，从而有利于触控显示面板的更轻薄化。
触控显示面板的触控精度和轻薄化要求为触控显示面板的设计提出了较高的要求。尤其在in Cell面板中，由于触控面板需嵌入到彩色滤光基板或阵列基板中，触控面板上的感应电极和/或驱动电极必然会和阵列基板上的像素电极、源极数据线、栅极扫描线有重叠，并在重叠的部分形成寄生电容。当寄生电容很大时，会对检测信号形成干扰，不利于触摸位置的确定。另外，ITO电极由于阻抗较高，触控信号存在衰减，影响触控灵敏度，ITO不同膜厚，存在不同的色差和穿透率的差异，影响显示。
因此触控显示面板还有必要进一步进行优化。
发明内容
本发明提供一种触控显示装置，其每个电极由网格金属构成，且每组电极的电极尺寸在第一方面上逐渐递减，并在电极一侧留出空间设置电极引出线。
本发明提供一种触控显示装置，包括：
彩色滤光基板；
阵列基板，和所述彩色滤光基板相对设置；
液晶层，设置在所述彩色滤光基板和所述阵列基板之间；
触控层，包括用于检测触控的多个电极组，设置在所述彩色滤光基板或所述阵列基板上，每个电极组包括多个电极，所述多个电极组中的每个电极包括网格结构以及与所述网格结构连接的电极引线；
其中，在每个电极组中，电极尺寸在至少一个方向上逐步递减。
优选地，每个电极均由大小相同的网格构成，在每个电极组中，电极包含的网格数在至少一个方向上逐步递减。
优选地，所述彩色滤光基板还包括黑矩阵和位于所述黑矩阵的开口处的滤光层，其中，在所述触控显示装置的透光方向上，所述多个电极组中的每个电极的投影均落在所述黑矩阵的投影内。
优选地，所述多个电极组中的每个电极均设置有电极引线，所述电极引线的投影均落在所述黑矩阵的投影内。
优选地，每个所述电极组中的电极引线设置于所述电极组的同一侧。
优选地，相邻的电极组中的电极引线以相反或相同取向设置。
优选地，所述电极引线为网格结构。
优选地，所述网格结构为金属网格，所述金属网格为正方形、长方形或菱形。
优选地，所述网格结构的线宽为2～5um。
优选地，所述电极组构成自电容的触控层。
本发明提供的一种触控显示装置，电极尺寸在至少一上方向逐渐减小，从而提供电极引线延伸的空间。由于电极尺寸逐渐缩小，电极引线所占的面积呈阶梯状，电极引线所占的面积为触控装置的死区。这种设计能有效降低死区面积，改变死区形状，从而提高用户体验。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。
图1a是现有的一种触控显示装置的剖面结构示意图。
图1b是本发明第一实施例的触控显示装置的立体结构图。
图2a-2b是图1中黑矩阵103和触控层102的俯视图，图2c是图2a 和2b叠加后的效果图。
图3是图1中触控层102另一可选设计的俯视图。
图4是本发明第二实施例的触控显示装置的立体结构图。
图5是根据本发明实施例涉及的通过网格金属切割电极的示意图。
图6是根据本发明实施例涉及的通过网格金属切割电极的另一示意图。
图7是根据本发明实施例的触控显示装置的透光性和电压的曲线图。
具体实施方式
以下将参照附图更详细地描述本发明。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，在图中没有画出除了对应驱动电极与感应电极之外的布线，并且可能未示出某些公知的部分。
在下文中描述了本发明的许多特定的细节，例如器件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本发明。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本发明。
下面，参照附图对本发明进行详细说明。
图1a是现有的一种触控显示装置的剖面结构示意图。
所述触控显示装置包括阵列基板10a和彩色滤光基板11a以及设置在阵列基板10a和彩色滤光基板11a之间的液晶层106a。阵列基板10a 包括下基板101a、设置在下基板101a之上的像素电极104a以及像素电极之上的公共电极105a，像素电极104和公共电极105a之间设置有层间介质层102a，用于实现绝缘隔离。公共电极105a上设置有配向膜 103a。触控显示装置还包括触控电极109a组成的触控层，图上示出的触控层位于层间介质层102a之上，和公共电极105a同一层。当然，触控层的位置不局限于此，触控层也位于其他位置的层间介质层，或者位于彩色滤光基板11a上。
彩色滤光基板11a和阵列基板10a相对设置，包括上基板114a，上基板114a的下表面设置有黑矩阵117a和彩色滤光层113a。在黑矩阵117a 的纵横的网格上沉积色阻材料形成红、绿、蓝(RGB)子像素，组成彩色滤光层113a。黑矩阵117a的材料为常用的黑矩阵材料铬。黑矩阵的形状可以做任何的变化。在黑矩阵117a和彩色滤光层113a的下表面设置有公共电极112a和配向膜111a。公共电极112a和公共电极105a合并为一个公共电极，其位于上基板上方或下基板下方均可。公共电极和像素电极形成像素电容。
本领域的技术人员可以理解，图1a只示出了触控显示装置的部分组件，且在实际产品中，各个组件的位置可以和图上所示的不同。
图1b是本发明第一实施例的触控显示装置的立体结构图，为方便起见，本实施例中只示出了相关组件。如图1b所示，触控显示装置100 包括：上基板106、下基板101以及设置在基板之间的液晶层(图上未示出)。在上基板106的下表面上，设置有滤光层104和黑矩阵103。上基板106、滤光层104和黑矩阵103构成彩色滤光基板。滤光层104 和黑矩阵103和前述黑矩阵117a和彩色滤光层113a构造相同。
下基板101上设置有像素电极、公共电极等组件构成阵列基板。下基板101还设置有用于检测触摸感应的触控层102，在本实施例中，触控层为自电容的触控层。触控层可以设置在触控显示装置的层间介质层上(例如图1a的层间介质层102a)，使得触控层嵌入到阵列基板中。触摸感应的触控层102也可以位于彩色滤光基板上，例如位于彩色滤光基板的黑矩阵之上或上基板106之上。
在可选的实施方式中，触控层102的电极可与公共电极共用，例如使用图1a所示的触控显示装置的公共电极105a作为触控层的电极。即一个电极在显示装置中用作公共电极，在触控装置中用作感应电极。触控和显示采用分时扫描方式完成触控显示功能。
图2b是图1b中触控层102的俯视图。如图所示，触控层102包括四个电极组，每个电极组由三个电极构成，每个电极都由网格结构，具体为金属网格构成，每个电极上都设置有电极引线。电极组和每个电极组的电极数量以此为例，但不限制于此。通常在如图所述的电极组中，每个电极尺寸大小相同，但在本实施例中，在每个电极组中，电极尺寸在X轴和Y轴两个方向上逐渐减小，从而在基板上留出足够空间设置电极引线。当然，在可选的实施例中，可以在一个方向上，例如X轴方向或Y轴方向逐渐减小。
在上述实施例中，由于电极尺寸逐渐缩小，使电极引线所占的面积呈阶梯状，电极引线所占的面积为触控显示装置的死区，这种设计能有效降低死区面积，改变死区形状，从而提高用户体验。本领域的技术人员可以理解，图中所示的触控层仅用于示例，在实际产品中，可以根据具体情况选择电极组个数以及每个电极组内包括的电极数。
图2a是图2中黑矩阵103的俯视图。黑矩阵103由纵横的网格构成。在本实施例中，黑矩阵103的网格线宽应大于或等于触控层对应部分的网格线宽，从而使金属网格电极的投影落入黑矩阵的投影内，即黑矩阵在遮光方向上对电极进行了遮蔽，使得电极组不出现显示区域。并且，每个电极引线的部分或全部投影落在黑矩阵的投影内，从而使电极引线也不会出现在显示区域。图2c是图2a中黑矩阵和图2b中的触控层叠加后的效果图。从图上可知，黑矩阵完全覆盖网格金属线条和几乎全部的电极引线。
继续参考图2b可知，图上构成每个电极的金属网格为正方形，在实际设计中其也可为长方形、菱形、圆形或其他形状，金属网格的线宽一般为2～5um。在图2b中，四个电极组在电极组的同一侧设置电极引线，其电极引线和电极组在同一平面上。图3是图1中触控层102另一可选设计的俯视图。和图2b不同的是，电极组301和302的电极引线取向相反，其电极引线设置在电极组的相反侧边，电极组303和304的电极引线的取向相反，其电极引线设置在电极组的相反侧边。
本领域的技术人员可以理解，上述的实施例中的触控层也可为互电容的触控层，从而包括多个互相相交却绝缘的感应电极组和驱动电极组。感应电极组在感应电极线方向的电极尺寸逐渐缩小，驱动电极组在驱动电极线方向上的电极尺寸逐渐缩小，从而感应电极组在网格金属层的平面上留出空间设置电极引线，驱动电极组在网格金属层的平面上留出空间设置电极引线。并且，感应电极和驱动电极的投影落在黑矩阵的投影之内，使得黑矩阵在遮光方向上对感应电极和驱动电极进行了遮蔽，使得感应电极和驱动电极不出现显示区域。进而，每个电极引线的部分或全部投影也落在黑矩阵的投影内。
图4是本发明第二实施例的触控显示装置的立体结构图。如图1所示，触控显示装置400包括：上基板405、下基板401以及设置在基板之间的液晶层(图上未示出)。下基板401设置有源极数据线，栅极扫描线，薄膜晶体管，公共电极等，构成触控显示装置的阵列基板。上基板405上设置有黑矩阵402，滤光层403和触控层404。对比图4和图1 可知，两者之间的区别在于图4中的触控层位于黑矩阵之上。这是因为触控显示装置的背光模组在下基板401下面，因此光线由下而上，当黑矩阵在上面时，由于黑矩阵的遮挡，显示区域没有触控层的电极线的投影，当黑矩阵在下面时，由于黑矩阵挡住光线使光线不能照到触控层的电极线上，因此在显示区域也没有触控层的电极线的投影。进一步，触控层也可以位于上基板405的上方，形成on Cell结构的触控显示装置。
图5是根据本发明实施例涉及的通过网格金属切割电极的示意图。 501是金属网格电极层，502是切割线，沿着502的线条切割，生成电极 503和对应的电极引线504。从图上可知，电极503可以包括不完整的网格。优选地，电极由完整的金属网格构成，金属网格大小相等。基于此，在设置一个电极组时，可以依次包括例如一个5*5个网格的电极，一个 4*4网格的电极，3*3网格的电极，2*2网格的电极，即通过网格数量来逐步缩小电极尺寸。电极组和每个电极组的电极数量不限定于此。
图6是根据本发明实施例涉及的通过网格金属切割电极的另一示意图。601是金属网格电极层，602是切割线，沿着602的线条切割，生成电极603和对应的电极引线604。图6和图5的区别在于电极引线。在图5中，电极引线为一根金属线，在图6中，电极引线为网格结构，具体为金属网格构成，可以包括2个金属线，也可以包含3或3个以上的金属线。由于电极引线的电阻也会影响触控效果，通过将电极引线网格化，也有助于减小引线电阻。
从图5和图6可知，可以通过网格金属切割生成电极和电极引线。同时，切割后，在电极和电极引线周围的网格金属，可以作为触控层的伪金属层，使触控层外观的完整，并起到保护触控层的作用。
图7是根据本发明实施例的触控显示装置的透光性和电压的曲线图。虚线是根据本发明设置的In Cell触控显示装置的透光性和电压的曲线图，其电极为金属网格，实线是现有的触控显示装置的透光性和电压的曲线图，其电极为ITO电极。从图上可知，本发明实施例的触控感应装置在电压较小时透光性优于ITO触控显示装置，在电压较大时，两者基本相同。另外，经实验证实，本发明实施例中的寄生电容、寄生电阻都有所降低。
本发明提供的触控显示装置，通过金属网格制作触控层的电极，提高了灵敏度和精确度，通过尺寸递减的电极设计，留出空间设计电极线，使电极线不必跳线，并使电极线的面积减小，且电极线所占的面积为阶梯形状，从而减小死区面积，进而提高用户体验。该电极设计适用于in Cell、on Cell和OGS的触控显示装置。
在本说明书中，“下”指的是在列方向上更靠近布线引出感应层外的方向的相对概念，“上”指的是在列方向上更远离布线引出感应层外方向的相对概念。
应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种触控显示装置，其特征在于，所述触控显示装置包括：
彩色滤光基板；
阵列基板，和所述彩色滤光基板相对设置；
液晶层，设置在所述彩色滤光基板和所述阵列基板之间；以及
触控层，包括用于检测触控的多个电极组，所述多个电极组设置在所述彩色滤光基板或所述阵列基板上，每个电极组包括多个电极，所述多个电极组中的每个电极包括网格结构以及与所述网格结构连接的电极引线，
其中，在每个电极组中，电极尺寸在至少一个方向上逐步递减，从而提供电极引线延伸的空间。
2.根据权利要求1所述的触控显示装置，其特征在于，每个电极均由大小相同的网格构成，在每个电极组中，电极包含的网格数在至少一个方向上逐步递减。
3.根据权利要求1所述的触控显示装置，其特征在于，所述彩色滤光基板还包括黑矩阵和位于所述黑矩阵的开口处的滤光层，其中，在所述触控显示装置的透光方向上，所述多个电极组中的每个电极的投影均落在所述黑矩阵的投影内。
4.根据权利要求2所述的触控显示装置，其特征在于，所述电极引线的投影均落在所述黑矩阵的投影内。
5.根据权利要求4所述的触控显示装置，其特征在于，每个所述电极组中的电极引线设置于所述电极组的同一侧。
6.根据权利要求5所述的触控显示装置，其特征在于，相邻的电极组中的电极引线以相反或相同取向设置。
7.根据权利要求4所述的触控显示装置，其特征在于，所述电极引线为网格结构。
8.根据权利要求1或7所述的触控显示装置，其特征在于，所述网格结构为金属网格，所述金属网格为正方形、长方形或菱形。
9.根据权利要求1所述的触控显示装置，其特征在于，所述网格结构的线宽为2～5um。
10.根据权利要求1所述的触控显示装置，其特征在于，所述电极组构成自电容的触控层。
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