一种液晶显示装置和液晶显示装置的驱动方法与流程

本发明涉及显示技术领域，特别是涉及一种液晶显示装置和液晶显示装置的驱动方法。

背景技术：

现有技术提供的一种液晶显示装置中，集成了触控的功能，丰富了液晶显示装置的功能，方便了人机交互、提升了用户体验，使用户可以更加简便、快捷的操作液晶显示装置。

现有技术中，将触控功能集成在液晶显示装置中的一种实现方式是，将液晶显示装置的公共电极(Common Electrode)分块并且分时复用。分时复用即为，在液晶显示装置实现显示功能的时候，公共电极接收公共电压信号，公共电极与像素电极(Pixel Electrode)之间形成电场用于控制液晶分子偏转，从而控制通过液晶显示装置的光线以实现显示功能；在液晶显示装置实现触控功能的时候，公共电极接收触控信号并输出触控感测信号，独立实现触控功能(自电容式触控模式)，或者公共电极接收触控触控发射信号和触控感测信号中的一者，配合其他电极实现触控功能(互电容式触控模式)。由于公共电极在显示装置的工作过程中，需要不断地切换接收公共电压信号和触控信号，因此会产生如下技术问题：其一，在公共电压信号和触控信号切换的瞬间，各公共电极的电压不同，因此对于显示画面的品质有影响造成显示不均，并且影响了触控感测信号的检测，从而影响了触控功能的精确度；其二，为了放大触控操作产生的电信号，通常将各公共电极与前置放大器电连接，每块公共电极被各自的前置放大器驱动和探测，所以前置放大器的输出电压的微小不同和随机波动，都会直接影响到公共电极的电位，导致显示阶段，显示画面不均、出现亮度差异。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种液晶显示装置和液晶显示装置的驱动方法。

本发明提供了一种液晶显示装置，具有显示区和相邻的非显示区，其特征在于，包括：

相对设置的第一基板和第二基板，以及夹持设置在所述第一基板和第二基板之间的液晶层；

第一基板包括第一衬底基板，以及设置在第一衬底基板靠近第二基板一侧的薄膜晶体管阵列层、像素电极层和公共电极层，薄膜晶体管阵列层、像素电极层和公共电极层设置在显示区；

第二基板包括第二衬底基板，以及设置在第二衬底基板靠近第一基板一侧的遮光层、色阻层和触控功能层；

触控功能层设置在遮光层背离第二衬底基板的一侧，在垂直于第二衬底基板的方向上，触控功能层覆盖显示区；

触控功能层包括多个触控电极块和多条触控信号线，多个触控电极块设置在同一膜层并且互相绝缘，一个触控电极块与至少一条触控信号线电连接并且与其余触控信号线绝缘。

本发明提供了一种液晶显示装置的驱动方法，其中，液晶显示装置具有显示区和相邻的非显示区，并且包括：

相对设置的第一基板和第二基板，以及夹持设置在所述第一基板和第二基板之间的液晶层；

第一基板包括第一衬底基板，以及设置在第一衬底基板靠近第二基板一侧的薄膜晶体管阵列层、像素电极层和公共电极层，薄膜晶体管阵列层、像素电极层和公共电极层设置在显示区；

第二基板包括第二衬底基板，以及设置在第二衬底基板靠近第一基板一侧的遮光层、色阻层和触控功能层；

触控功能层设置在遮光层背离第二衬底基板的一侧，在垂直于第二衬底基板的方向上，触控功能层覆盖显示区；

触控功能层包括多个触控电极块和多条触控信号线，多个触控电极块设置在同一膜层并且互相绝缘，一个触控电极块与至少一条触控信号线电连接并且与其余触控信号线绝缘。

液晶显示装置的工作阶段包括显示阶段和触控检测阶段，驱动方法包括：

在显示阶段，公共电极层接收公共电压信号，触控电极块接收公共电压信号或者浮空；

在触控检测阶段，公共电极层接收公共电压信号，触控电极块接收触控信号并输出触控检测信号。

与现有技术相比，本发明至少具有如下突出的优点之一：

本发明提供的液晶显示装置中，在遮光层背离第二衬底基板的一侧设置了触控功能层，用以实现液晶显示装置的触控功能，从而无需将公共电极分块并且分时复用，提高了显示画面的均一性、提升了触控功能的精确度。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种液晶显示装置的平面示意图；

图2是图1实施例提供的液晶显示装置的一种剖面示意图；

图3是本发明实施例提供的一种触控功能层与第二基板的位置关系示意图；

图4是本发明实施例提供的液晶显示装置的一种局部剖面示意图；

图5是本发明实施例提供的液晶显示装置的另一种局部剖面示意图；

图6是本发明实施例提供的液晶显示装置的又一种局部剖面示意图；

图7是本发明实施例提供的液晶显示装置的又一种局部剖面示意图；

图8是本发明实施例提供的液晶显示装置的显示区结构的平面示意图；

图9是本发明实施例提供的一种液晶显示装置的驱动方法的信号波形示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面将结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

需要说明的是，在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。

请参考图1和图2，图1是本发明实施例提供的一种液晶显示装置的平面示意图，图2是图1实施例提供的液晶显示装置的一种剖面示意图。本实施例提供一种液晶显示装置，具有显示区AA和相邻的非显示区BB，液晶显示装置包括相对设置的第一基板100和第二基板200，以及夹持设置在第一基板100和第二基板200之间的液晶层300；第一基板100包括第一衬底基板10，以及设置在第一衬底基板10靠近第二基板200一侧的薄膜晶体管阵列层11、像素电极层12和公共电极层13，薄膜晶体管阵列层11、像素电极层12和公共电极层13设置在显示区AA；第二基板200包括第二衬底基板20，以及设置在第二衬底基板20靠近第一基板100一侧的遮光层21、色阻层22和触控功能层23；触控功能层23设置在遮光层21背离第二衬底基板20的一侧，在垂直于第二衬底基板20的方向上，触控功能层23覆盖显示区AA；触控功能层23包括多个触控电极块232和多条触控信号线231，多个触控电极块232设置在同一膜层并且互相绝缘，一个触控电极块232与至少一条触控信号线231电连接并且与其余触控信号线231绝缘。其中，垂直于第二衬底基板20的方向请参考图2中的X1方向。

本实施例提供的液晶显示装置中，第一基板100和第二基板200之间夹持设置有液晶层300，例如可以使用框胶将液晶层300密封在第一基板100和第二基板200之间。第一衬底基板10和第二衬底基板20可以为硬质基板，例如使用玻璃制作而成，也可以为软性基板，例如使用塑料制作而成。

本实施例提供的液晶显示装置中，第一基板100包括薄膜晶体管阵列层11、像素电极层12和公共电极层13，薄膜晶体管阵列层11包括阵列设置的薄膜晶体管(Thin Film Transistor，简称TFT)，薄膜晶体管包括栅极、源极和漏极；可选的，像素电极层12包括阵列设置的像素电极，薄膜晶体管与像素电极一一对应设置，薄膜晶体管的漏极与像素电极电连接；公共电极可以整面设置也可以分成多块，在液晶显示装置实现显示功能的时候，公共电极接收相同的公共电压信号，每一个像素电极接收独立的数据信号，像素电极与公共电极之间形成电场用于控制液晶分子的偏转，每一个像素电极所接收的数据信号可以相同、可以不完全相同、也可以完全不相同，每一个像素电极可以控制所对应的区域的液晶分子的偏转角度，从而控制通过液晶显示装置的光线，以实现显示功能。

本实施例提供的液晶显示装置中，第二基板200包括遮光层21、色阻层22，可选的，遮光层21为黑色矩阵层(Black Matrix，简称BM)，黑色矩阵层可以遮挡其所在区域的光线，例如金属走线的反射光、漏光等杂光，以提升显示效果；可选的，色阻层22(Colour Filter)包括阵列设置的色阻，色阻与像素电极一一对应设置，色阻的颜色可以根据液晶显示装置的显示需求进行选择，例如色阻可以为红色色阻、绿色色阻、蓝色色阻、白色色阻等颜色中的一种或者多种。

本实施例提供的液晶显示装置中，第二基板200还包括触控功能层23，用于实现液晶显示装置的触控功能，当用户使用手指或者笔等物体触摸液晶显示装置时，触控功能层23可以检测出发生触摸操作的具体位置信息，从而根据触控操作显示对应的图像信息。触控功能层23设置在遮光层21背离第二衬底基板20的一侧，触控功能层23中不希望被人眼所观察到的结构或者光线可以使用遮光层21进行遮挡。在垂直于第二衬底基板20的方向上，触控功能层23覆盖显示区AA，即为，触控功能层23所在区域的面积需要大于等于显示区AA的面积，显示区AA在第一衬底基板10上的正投影区域为S1，触控功能层23在第一衬底基板10上的正投影区域为S2，则S2完全覆盖S1。触控功能层23包括多个触控电极块232和多条触控信号线231，多个触控电极块232设置在同一膜层并且互相绝缘，一个触控电极块232与至少一条触控信号线231电连接并且与其余触控信号线231绝缘。在液晶显示装置实现触控功能时，触控电极块232可以通过与之电连接的触控信号线231接收触控信号、并输出触控感测信号，独立实现触控功能(自电容式触控模式)。

本实施例提供的液晶显示装置，在遮光层21背离第二衬底基板20的一侧设置了触控功能层23，用以实现液晶显示装置的触控功能，从而无需将公共电极分块并且分时复用，提高了显示画面的均一性、提升了触控功能的精确度。

在一些可选的实现方式中，触控功能层23的具体设置方式请参考图3，图3是本发明实施例提供的一种触控功能层23与第二基板200的位置关系示意图。第二基板200中，多个触控电极块232沿行方向和列方向排布呈阵列式排布，该阵列为m×n的阵列(图3中以3×3的阵列为例)，其中m和n均为大于等于2的正整数；在显示区AA内，多条触控信号线231沿列方向延伸。可选的，触控电极块232和触控信号线231通过连接部30电连接，为了增加触控电极块232与触控信号线231电连接的可靠性、防止因工艺误差等原因造成触控电极块232与触控信号线231发生断路，一个触控电极块232与一条触控信号线231可以通过多个连接部30电连接。可选的，触控信号线231在显示区AA内的长度相同。由于电信号在触控信号线231传输过程中存在损耗，将触控信号线231的在显示区AA内的长度设置的相同，可以使电信号的损耗相同，提升触控功能的精确度。需要说明的是，为了清楚的示意触控功能层23与第二基板200的位置关系，图3仅示意了第二基板200的部分膜层结构。图3中仅以触控电极块232的形状为矩形为例进行示意，在其他可选的实现方式中，触控电极块232的形状可以为圆形、菱形、五边形等，本实施例对此不作具体限制。可选的，请参考图2，遮光层21包括遮光部211；在显示区AA内，遮光部211在垂直于第二衬底基板20的方向上覆盖触控信号线231。例如，遮光层21为黑色矩阵层(Black Matrix，简称BM)，遮光部211为黑色矩阵层中的黑色矩阵。

在一些可选的实现方式中，请参考图4，图4是本发明实施例提供的液晶显示装置的一种局部剖面示意图。第二基板200沿靠近第一基板100的方向上包括依次设置的第二衬底基板20、遮光层21、多条触控信号线231、色阻层22、第一绝缘层25和多个触控电极块232；其中，第一绝缘层25包括多个第一连接孔251，触控电极块232与触控信号线231通过第一连接孔251电连接。第二基板200沿靠近第一基板100的方向请参考图4中的X2方向。可选的，第一绝缘层25的材料包括丙烯类树脂，第一绝缘层25为加入了光起始剂的丙烯类树脂，可以使用涂胶、光照、刻蚀的方法形成第一连接孔251，工艺流程简单，除此之外，第一绝缘层25可以起到平坦化色阻层22的作用，便于触控电极块232等后续膜层的制作。需要说明的是，本实施例提供的液晶显示装置中，依次设置的第二衬底基板20、遮光层21、多条触控信号线231、色阻层22、第一绝缘层25和多个触控电极块232中，任意相邻的二者可以紧密贴合设置，也可以在任意相邻的二者之间设置有其他膜层，例如带有绝缘功能的或者平坦化功能的膜层。

在一些可选的实现方式中，请参考图5，图5是本发明实施例提供的液晶显示装置的另一种局部剖面示意图。其中，第二基板200在靠近第一基板100的方向上包括依次设置的第二衬底基板20、遮光层21、色阻层22、第二绝缘层26、多条触控信号线231、第三绝缘层27和多个触控电极块232；其中，第三绝缘层27包括多个第三连接孔271，触控电极块232与触控信号线231通过第三连接孔271电连接。第二基板200沿靠近第一基板100的方向请参考图5中的X2方向。可选的，第二绝缘层26的材料包括丙烯类树脂；可选的，第三绝缘层27的材料包括氮化硅或者丙烯类树脂，其中，第三绝缘层27可以包括氮化硅或者加入了光起始剂的丙烯类树脂，可以使用涂胶、光照、刻蚀的方法形成第二连接孔271，工艺流程简单。除此之外，第二绝缘层26可以起到平坦化色阻层22的作用，便于触控电极块232等后续膜层的制作。需要说明的是，本实施例提供的液晶显示装置中，依次设置的第二衬底基板20、遮光层21、色阻层22、第二绝缘层26、多条触控信号线231、第三绝缘层27和多个触控电极块232中，任意相邻的二者可以紧密贴合设置，也可以在任意相邻的二者之间设置有其他膜层，例如带有绝缘功能的或者平坦化功能的膜层。

本发明实施例提供的液晶显示装置中，像素电极层12和公共电极层13的设置方式有多种，本发明在此示例性的提供了三种设置方式，但其他可选的实现方式中，像素电极层12和公共电极层13的设置方式不局限于此。

像素电极层12和公共电极层13的第一种设置方式请参考图4或者图5，像素电极层12和公共电极层13之间夹持设置电极绝缘层，像素电极层12设置在公共电极层13靠近第二基板200的一侧。换言之，像素电极层12相对于公共电极层13更加靠近液晶层300，并且像素电极层12具有镂空部，本实施例中，像素电极层12和公共电极层13的工作模式使用了边缘场开关技术(Fringe Field Switching，简称FFS)。

像素电极层12和公共电极层13的第二种设置方式请参考图6，图6是本发明实施例提供的液晶显示装置的又一种局部剖面示意图，图6沿用了图5的附图标记，相同之处不再赘述，图6与图5的区别之处在于，公共电极层13设置在像素电极层12靠近第二基板200的一侧。换言之，公共电极层13相对于像素电极层12更加靠近液晶层300，并且像素电极层12具有镂空部，本实施例中，像素电极层12和公共电极层13的工作模式使用了边缘场开关技术(Fringe Field Switching，简称FFS)。

像素电极层12和公共电极层13的第三种设置方式请参考图7，图7是本发明实施例提供的液晶显示装置的又一种局部剖面示意图，图7沿用了图5的附图标记，相同之处不再赘述，图7与图5的区别之处在于，像素电极层12和公共电极层13设置在同一膜层，因此像素电极层12和公共电极层13之间无需额外设置电极绝缘层。像素电极层12和公共电极层13均具有镂空部，如图7所示，像素电极层12中的部分结构和公共电极层13中的部分结构在同一平面内交替设置。本实施例中，像素电极层12和公共电极层13的工作模式使用了平面场开关技术(In-Plane Switching，简称IPS)。

在一些可选的实现方式中，请参考图8，图8是本发明实施例提供的液晶显示装置的显示区AA结构的平面示意图。显示区AA包括多个沿行方向和列方向排布的像素单元300，像素单元300包括沿行方向排布的三种颜色的子像素单元，三种颜色的子像素单元分别为子像素单元301、子像素单元302、子像素单元303，可选的，三种颜色的子像素单元包括红色子像素单元301、绿色子像素单元302和蓝色子像素单元303。位于同一列的子像素单元构成子像素单元列310，触控信号线231设置在相邻的两列子像素单元列310之间的区域。需要说明的是，本实施例中，子像素单元包括多个结构，例如一个子像素单元中可以包括开关晶体管、像素电极、公共电极层的部分区域、色阻层的部分区域等结构，并且子像素单元所在的区域为透光区，即为，通过像素电极层12和公共电极层13形成的电场控制液晶层300中的液晶分子偏转，可以实现子像素单元所在区域的光线通过率，每个子像素单元可以独立显示不同的颜色和/或亮度，从而实现液晶显示装置的显示功能。子像素单元所在区域以外的区域通常使用遮光层21进行遮挡，可以减小液晶显示装置内部的反射光、漏光等杂光对显示画面的影响。将触控信号线231设置在相邻的两列子像素单元列310之间的区域，可以利用遮光层21的遮挡作用，使触控信号线231及触控信号线231上的反射光背遮光层21遮挡，从而不被用户观察到，保证了液晶显示装置的显示画面的品质。

在一些可选的实现方式中，位于同一列的绿色子像素单元构成绿色子像素单元列，位于同一列的蓝色子像素单元构成蓝色子像素单元列；触控信号线231设置在绿色子像素单元列和蓝色子像素单元列之间的区域。本实施例中，可以将液晶显示装置的主支撑柱(Main Photo Spacer)设置在红色子像素单元301、绿色子像素单元302之间的区域，辅支撑柱(Sub Photo Spacer)设置在蓝色子像素单元303和红色子像素单元301之间的区域，可以减轻由于主支撑柱和辅支撑柱的大小不同导致的纯色画面出现规则暗点的现象，提升显示品质。需要说明的是，为了保证显示画面的均一性、提升显示品质，可选的，每一个像素单元300中，绿色子像素单元302和蓝色子像素单元303之间的区域均设置有触控信号线231。

在其他可选的实现方式中，位于同一列的红色子像素单元构成红色子像素单元列，触控信号线231设置在红色子像素单元列和绿色子像素单元列之间的区域，或者触控信号线231设置在蓝色子像素单元列和红色子像素单元列之间的区域。

需要说明的是，本发明上述任一实施例提供的液晶显示装置中，可选的，液晶层的材料包括负性液晶，使用负性液晶的液晶层，可以有效的提升液晶显示装置的光线透过率。

需要说明的是，在一些实现方式中，本发明各实施例提供的液晶显示装置可以为液晶显示面板，包括阵列基板、彩膜基板、以及夹持设置在阵列基板和彩膜基板之间的液晶层，其中阵列基板包括栅极线、数据线、触控信号线、公共电极层和像素电极层等结构。在另一些实施例中，本发明各实施例提供的液晶显示装置可以为手机、平板电脑、笔记本电脑、电视等显示设备。

本发明实施例还提供了一种液晶显示装置的驱动方法，用于驱动本发明上述任一实施例提供的液晶显示装置。请参考图9，图9是本发明实施例提供的一种液晶显示装置的驱动方法的信号波形示意图，并结合参考图1至图8，本实施例提供的液晶显示装置具有显示区AA和相邻的非显示区BB，并且包括相对设置的第一基板100和第二基板200，以及夹持设置在第一基板100和第二基板200之间的液晶层300；第一基板100包括第一衬底基板10，以及设置在第一衬底基板10靠近第二基板200一侧的薄膜晶体管阵列层11、像素电极层12和公共电极层13，薄膜晶体管阵列层11、像素电极层12和公共电极层13设置在显示区AA；第二基板200包括第二衬底基板20，以及设置在第二衬底基板20靠近第一基板100一侧的遮光层21、色阻层22和触控功能层23；触控功能层23设置在遮光层21背离第二衬底基板20的一侧，在垂直于第二衬底基板20的方向上，触控功能层23覆盖显示区AA；触控功能层23包括多个触控电极块232和多条触控信号线231，多个触控电极块232设置在同一膜层并且互相绝缘，一个触控电极块232与至少一条触控信号线231电连接并且与其余触控信号线231绝缘。液晶显示装置的工作阶段包括显示阶段T1和触控检测阶段T2，驱动方法包括：在显示阶段T1，公共电极层13接收公共电压信号Vcom，触控电极块232接收公共电压信号Vcom或者浮空(Floating)；在触控检测阶段T2，公共电极层13接收公共电压信号Vcom，触控电极块232接收触控信号Vt并输出触控检测信号。本实施例提供的液晶显示装置中，在显示阶段T1，触控电极块232接收公共电压信号Vcom或者浮空(Floating)，可以减小触控电极块232对于公共电极层13的显示功能的影响。在一些可选的实现方式中，公共电压信号Vcom为恒压信号，触控信号Vt为脉冲信号。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。