一种电容式内嵌触摸屏及显示装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种电容式内嵌触摸屏及显示装置，包括具有数据线、栅线和薄膜晶体管的阵列基板；薄膜晶体管的栅极与栅线相连，源极与数据线相连。由于共用阵列基板上相邻的至少两条栅线和与之相连的栅极作为第一触摸感测电极，共用阵列基板上相邻的至少两条数据线和与之相连的源极作为第二触摸感测电极，不需要在现有的阵列基板上另外增加新的膜层，这样可以减少制作工艺中的掩模次数，减小触摸屏的厚度，降低生产成本；并且，在触控和显示时间段采用分时驱动的方式，可以避免显示信号与触控驱动信号之间相互干扰，保证显示画面的品质和触控的精准度。
【专利说明】一种电容式内嵌触摸屏及显示装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及显示【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】
[0002]触摸屏按照组成结构可以分为:外挂式触摸屏(Add on Mode Touch Panel),覆盖表面式触摸屏(On Cell Touch Panel),以及内嵌式触摸屏(In Cell Touch Panel)。其中，内嵌式触摸屏是将触摸屏的触控电极设置在液晶显示屏的内部，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。触摸屏按照工作原理可以分为:电阻式触摸屏和电容式触摸屏等。其中，电容式触摸屏支持多点触控功能，拥有较高的透光率和较低的整体功耗，其接触面硬度高，使用寿命较长。
[0003]目前，现有的电容式内嵌触摸屏是通过在现有的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，即在阵列基板的表面制作两层相互异面相交的条状电极，这两层电极分别作为触摸屏的触控驱动线和触控感应线，在两条电极的异面相交处形成互电容。其工作过程为:在对作为触控驱动线的电极加载触控驱动信号时，检测触控感应线通过互电容耦合出的电压信号，在此过程中，当有人体接触触摸屏时，人体电场就会作用在互电容上，使互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。
[0004]在上述电容式内嵌触摸屏的结构设计中，由于需要在现有的阵列基板上新增触控扫描线和触控感应线，这样会增多制作工艺中的掩模次数，增大触摸屏的厚度，从而增加生产成本；并且，新增的触控扫描线上加载的触控驱动信号会与阵列基板中原有的显示信号之间相互干扰，影响显示画面的品质和触控的精准度。
[0005]因此，如何减少制作工艺中的掩模次数，减小触摸屏的厚度，并避免触控驱动信号与显示信号之间相互干扰，是本领域技术人员需要解决的技术问题。
实用新型内容
[0006]有鉴于此，本实用新型实施例提供一种电容式内嵌触摸屏及显示装置，用以减少制作工艺中的掩模次数，减小触摸屏的厚度，并避免显示信号与触控驱动信号之间相互干扰。
[0007]因此，本实用新型实施例提供了一种电容式内嵌触摸屏，包括具有数据线、栅线和薄膜晶体管的阵列基板；所述薄膜晶体管的栅极与所述栅线相连，源极与所述数据线相连；
[0008]相邻的至少两条所述栅线和与所述栅线相连的栅极组成一第一触摸感测电极；
[0009]相邻的至少两条所述数据线和与所述数据线相连的源极组成一第二触摸感测电极；
[0010]在触控时间段，对各所述第一触摸感测电极加载触控驱动信号，所述第二触摸感测电极耦合所述触控驱动信号的电压信号并输出；或，对各所述第二触摸感测电极加载触控驱动信号，所述第一触摸感测电极耦合所述触控驱动信号的电压信号并输出。
[0011]本实用新型实施例提供的上述触摸屏，由于共用阵列基板上相邻的至少两条栅线和与之相连的栅极作为第一触摸感测电极，共用阵列基板上相邻的至少两条数据线和与之相连的源极作为第二触摸感测电极，不需要在现有的阵列基板上另外增加新的膜层，这样可以减少制作工艺中的掩模次数，减小触摸屏的厚度，降低生产成本；同时，相邻的多条栅线和与之相连的栅极共同作为一条第一触摸感测线，相邻的多条数据线和与之相连的源极共同作为一条第二触摸感测线，这样可以增大触摸屏的触控灵敏度；并且，在触控和显示时间段采用分时驱动的方式，可以避免显示信号与触控驱动信号之间相互干扰，保证显示画面的品质和触控的精准度。
[0012]较佳地，为了保证触摸屏的触控精度，各所述第一触摸感测电极包含的栅线数量相同；各所述第二触摸感测电极包含的数据线数量相同。
[0013]进一步地，各所述第一触摸感测电极包含的栅线与各所述第二触摸感测电极包含的数据线数量相同。
[0014]进一步地，为了避免各第一触摸感测电极之间产生信号干扰，各所述第一触摸感测电极之间具有由相邻的至少一条栅线和与所述栅线相连的栅极组成的第一浮空电极，和/或；
[0015]为了避免各第二触摸感测电极之间产生信号干扰，各所述第二触摸感测电极之间具有由相邻的至少一条数据线和与所述数据线相连的源极组成的第二浮空电极。
[0016]较佳地，为了保证触摸屏的触控精度，各所述第一浮空电极包含的栅线数量相同；各所述第二浮空电极包含的数据线数量相同。
[0017]进一步地，各所述第一浮空电极包含的栅线与各所述第二浮空电极包含的数据线数量相同。
[0018]进一步地，本实用新型实施例提供的上述触摸屏，还包括:与所述第一触摸感测电极一一对应的第一触控开关，与所述第二触摸感测电极一一对应的第二触控开关，以及触控驱动电路；其中，
[0019]所述第一触摸感测电极通过对应的第一触控开关与所述触控驱动电路电性相连，所述第二触摸感测电极通过对应的第二触控开关与所述触控驱动电路电性相连；
[0020]在触控时间段，所述触控驱动电路分别控制所述第一触控开关和所述第二触控开关处于开启状态，使所述触控驱动电路分别与所述第一触摸感测电极和所述第二触摸感测电极处于导通状态。
[0021]具体地，所述第一触控开关和所述第二触控开关位于所述触控驱动电路的内部；或，
[0022]所述第一触控开关位于所述第一触摸感测电极与所述触控驱动电路的连接处，所述第二触控开关位于所述第二触摸感测电极与所述触控驱动电路的连接处。
[0023]较佳地，所述触控驱动电路位于所述触摸屏中的显示驱动电路的内部。
[0024]本实用新型实施例还提供了一种显示装置，包括本实用新型实施例提供的上述电容式内嵌触摸屏。
【专利附图】
【附图说明】[0025]图1为本实用新型实施例提供的触摸屏中阵列基板的结构示意图之一；
[0026]图2为本实用新型实施例提供的触摸屏的分时驱动时序图；
[0027]图3a为本实用新型实施例提供的触摸屏无触摸时的工作原理图；
[0028]图3b为本实用新型实施例提供的触摸屏被触摸时的工作原理图；
[0029]图4为本实用新型实施例提供的触摸屏中阵列基板的结构示意图之二。
【具体实施方式】
[0030]下面结合附图，对本实用新型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。
[0031]本实用新型实施例提供的一种电容式内嵌触摸屏，如图1所示，包括具有数据线
1、栅线2和薄膜晶体管3的阵列基板；薄膜晶体管3的栅极4与栅线2相连，源极5与数据线I相连；
[0032]相邻的至少两条栅线2和与栅线2相连的栅极4组成一第一触摸感测电极6 ；
[0033]相邻的至少两条数据线I和与数据线I相连的源极5组成一第二触摸感测电极7 ；
[0034]在触控时间段，对各第一触摸感测电极6加载触控驱动信号，第二触摸感测电极7耦合触控驱动信号的电压信号并输出；或，对各第二触摸感测电极7加载触控驱动信号，第一触摸感测电极6耦合触控驱动信号的电压信号并输出。
[0035]图1是以由相邻的两条栅线2和与栅线2相连的栅极4组成一第一触摸感测电极6，由相邻的两条数据线I和与数据线I相连的源极5组成一第二触摸感测电极7为例进行说明的。
[0036]本实用新型实施例提供的上述触摸屏，由于共用阵列基板上相邻的至少两条栅线2和与之相连的栅极4作为第一触摸感测电极6，共用阵列基板上相邻的至少两条数据线I和与之相连的源极5作为第二触摸感测电极7，不需要在现有的阵列基板上另外增加新的膜层，这样可以减少制作工艺中的掩模次数，减小触摸屏的厚度，降低生产成本；同时，相邻的多条栅线2和与之相连的栅极4共同作为一条第一触摸感测线6，相邻的多条数据线I和与之相连的源极5共同作为一条第二触摸感测线7，这样可以增大触摸屏的触控灵敏度。
[0037]并且，在本实用新型实施例提供的上述触摸屏中，在触控和显示时间段采用分时驱动的方式，可以避免显示信号与触控驱动信号之间相互干扰，保证显示画面的品质和触控的精准度。具体地，图2示出了本实用新型实施例提供的上述触摸屏的分时驱动时序图，可以将触摸屏显示每一帧的时间分成显示时间段(IXD Time)和触控时间段(Touch Time),STV信号是一帧图像的起始信号。如图2所示，在显示一帧的时间段内，显示时间段和触控时间段的长度可以具体根据不同产品的分辨率进行分配，在此不做具体限定。在触控时间段，对各第一触摸感测电极6加载触控驱动信号Tx，第二触摸感测电极7耦合触控驱动信号的电压信号Rx并输出，或，对各第二触摸感测电极7加载触控驱动信号Τχ，第一触摸感测电极6耦合触控驱动信号的电压信号Rx并输出，实现触控功能。在显示时间段，对触摸屏中
的每条栅线Gatel, Gate2......Gate n+1依次加载扫描信号,对数据线Data加载灰阶信号，
实现显示功能。
[0038]如图3a所示，在触摸屏被手指触摸前，在第一触摸感测电极6和第二触摸感测电极7之间存在的电容处于静态平衡状态；如图3b所示，当触摸屏被手指触摸时，手指分别与第一触摸感测电极6和第二触摸感测电极7产生稱合电容,使得第一触摸感测电极6和第二触摸感测电极7之间的电容发生变化，根据耦合输出的电压信号的变化就可以确定触点位置，从而实现多点触控。
[0039]较佳地，在本实用新型实施例提供的电容式内嵌触摸屏中，为了保证触摸屏的触控灵敏度，可以将各第一触摸感测电极6包含的栅线2数量设置为相同；可以将各第二触摸感测电极7包含的数据线I数量设置为相同。进一步地，可以将各第一触摸感测电极6包含的栅线2与各第二触摸感测电极7包含的数据线I数量设置为相同，也可以将各第一触摸感测电极6包含的栅线2与各第二触摸感测电极7包含的数据线I数量设置为不同，在此不做限定，具体可以根据触摸屏实际的触控灵敏度进行合理的分配。
[0040]为了避免各第一触摸感测电极6之间产生信号干扰，如图4所示，可以在各第一触摸感测电极6之间设置第一浮空电极8，该第一浮空电极8由相邻的至少一条栅线2和与栅线2相连的栅极4组成，和/或；为了避免各第二触摸感测电极7之间产生信号干扰，可以在各第二触摸感测电极7之间设置第二浮空电极9，该第二浮空电极9由相邻的至少一条数据线I和与数据线I相连的源极5组成。在触控时间段，第一浮空电极8和第二浮空电极9可以都接地；在显示时间段，显示驱动电路对第一浮空电极8和第二浮空电极9分别输入扫描信号和灰阶信号。
[0041]较佳地，在本实用新型实施例提供的电容式内嵌触摸屏中，为了保证触摸屏的触控精度，可以将各第一浮空电极8包含的栅线2数量设置为相同，即各第一触摸感测电极6之间的间距相同；可以将各第二浮空电极9包含的数据线I数量设置为相同，即各第二触摸感测电极7之间的间距相同。进一步地，可以将各第一浮空电极8包含的栅线2与各第二浮空电极9包含的数据线I数量设置为相同，即各第一触摸感测电极6之间的间距与各第二触摸感测电极7之间的间距相同，也可以将各第一浮空电极8包含的栅线2与各第二浮空电极9包含的数据线I数量设置为不同，即各第一触摸感测电极6之间的间距与各第二触摸感测电极7之间的间距不同，在此不做限定，具体可以根据触摸屏实际的触控精度进行合理的分配。
[0042]本实用新型实施例提供的上述触摸屏，如图4所示，还包括:与第一触摸感测电极6 一一对应的第一触控开关10，与第二触摸感测电极7 —一对应的第二触控开关11，以及触控驱动电路12 ;第一触摸感测电极6通过对应的第一触控开关10与触控驱动电路12电性相连，第二触摸感测电极7通过对应的第二触控开关11与触控驱动电路12电性相连。
[0043]在具体实施时，第一触控开关10和第二触控开关11可以采用薄膜晶体管(TFT)实现。具体地，如图4所示，可以在非显示区域增加外围引线13和外围引线14，作为第一触控开关10的各薄膜晶体管的栅极与外围引线13相连，源极与触控驱动电路12相连，漏极与对应的第一触摸感测电极6相连；作为第二触控开关11的各薄膜晶体管的栅极与外围引线14相连，源极与触控驱动电路12相连，漏极与对应的第二触摸感测电极7相连。在触控时间段，触控驱动电路12通过外围引线13和外围引线14分别对第一触控开关10和第二触控开关11提供控制信号，使第一触控开关10和第二触控开关11处于开启状态，使得触控驱动电路12分别与第一触摸感测电极6和第二触摸感测电极7处于导通状态。在显示时间段，触控驱动电路12通过外围引线13和外围引线14向第一触控开关10和第二触控开关11加载的控制信号关闭，使第一触控开关10和第二触控开关11处于关闭状态，断开触控驱动电路12与第一触摸感测电极6和第二触摸感测电极7的连接。通过触控驱动电路12控制第一触控开关10和第二触控开关11的开关状态，保证了显示信号与触控驱动信号之间不会相互干扰。
[0044]具体地，可以将第一触控开关10和第二触控开关11设置在触控驱动电路12的内部；或，如图4所示，可以将第一触控开关10设置在第一触摸感测电极6与触控驱动电路12的连接处，将第二触控开关11设置在第二触摸感测电极7与触控驱动电路12的连接处，在此不做限定。
[0045]较佳地，可以将触控驱动电路12设置在触摸屏中的显示驱动电路的内部，即将触控驱动电路12和显示驱动电路整合为一体，这样可以进一步地降低生产成本。
[0046]基于同一实用新型构思，本实用新型实施例还提供了一种显示装置，包括本实用新型实施例提供的上述电容式内嵌触摸屏，该显示装置可以为:手机、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电容式内嵌触摸屏的实施例，重复之处不再赘述。
[0047]本实用新型实施例提供的一种电容式内嵌触摸屏及显示装置，由于共用阵列基板上相邻的至少两条栅线和与之相连的栅极作为第一触摸感测电极，共用阵列基板上相邻的至少两条数据线和与之相连的源极作为第二触摸感测电极，不需要在现有的阵列基板上另外增加新的膜层，这样可以减少制作工艺中的掩模次数，减小触摸屏的厚度，降低生产成本；同时，相邻的多条栅线和与之相连的栅极共同作为一条第一触摸感测线，相邻的多条数据线和与之相连的源极共同作为一条第二触摸感测线，这样可以增大触摸屏的触控灵敏度；并且，在触控和显示时间段采用分时驱动的方式，可以避免显示信号与触控驱动信号之间相互干扰，保证显示画面的品质和触控的精准度。
[0048]显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
【权利要求】
1.一种电容式内嵌触摸屏，包括具有数据线、栅线和薄膜晶体管的阵列基板；所述薄膜晶体管的栅极与所述栅线相连，源极与所述数据线相连，其特征在于； 相邻的至少两条所述栅线和与所述栅线相连的栅极组成一第一触摸感测电极； 相邻的至少两条所述数据线和与所述数据线相连的源极组成一第二触摸感测电极； 在触控时间段，对各所述第一触摸感测电极加载触控驱动信号，所述第二触摸感测电极耦合所述触控驱动信号的电压信号并输出；或，对各所述第二触摸感测电极加载触控驱动信号，所述第一触摸感测电极耦合所述触控驱动信号的电压信号并输出。
2.如权利要求1所述的触摸屏，其特征在于，各所述第一触摸感测电极包含的栅线数量相同；各所述第二触摸感测电极包含的数据线数量相同。
3.如权利要求2所述的触摸屏，其特征在于，各所述第一触摸感测电极包含的栅线与各所述第二触摸感测电极包含的数据线数量相同。
4.如权利要求1所述的触摸屏，其特征在于，各所述第一触摸感测电极之间具有由相邻的至少一条栅线和与所述栅线相连的栅极组成的第一浮空电极，和/或； 各所述第二触摸感测电极之间具有由相邻的至少一条数据线和与所述数据线相连的源极组成的第二浮空电极。
5.如权利要求4所述的触摸屏，其特征在于，各所述第一浮空电极包含的栅线数量相同；各所述第二浮空电极包含的数据线数量相同。
6.如权利要求5所述的触摸屏，其特征在于，各所述第一浮空电极包含的栅线与各所述第二浮空电极包含的数据线数量相同。
7.如权利要求1所述的触摸屏，其特征在于，还包括:与所述第一触摸感测电极一一对应的第一触控开关，与所述第二触摸感测电极一一对应的第二触控开关，以及触控驱动电路；其中， 所述第一触摸感测电极通过对应的第一触控开关与所述触控驱动电路电性相连，所述第二触摸感测电极通过对应的第二触控开关与所述触控驱动电路电性相连； 在触控时间段，所述触控驱动电路分别控制所述第一触控开关和所述第二触控开关处于开启状态，使所述触控驱动电路分别与所述第一触摸感测电极和所述第二触摸感测电极处于导通状态。
8.如权利要求7所述的触摸屏，其特征在于，所述第一触控开关和所述第二触控开关位于所述触控驱动电路的内部；或， 所述第一触控开关位于所述第一触摸感测电极与所述触控驱动电路的连接处，所述第二触控开关位于所述第二触摸感测电极与所述触控驱动电路的连接处。
9.如权利要求7所述的触摸屏，其特征在于，所述触控驱动电路位于所述触摸屏中的显示驱动电路的内部。
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。
【文档编号】G06F3/044GK203480490SQ201320588476
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年9月23日 优先权日:2013年9月23日
【发明者】魏向东, 李付强, 李成, 郝学光, 王学路, 安星俊, 柳奉烈 申请人:京东方科技集团股份有限公司, 鄂尔多斯市源盛光电有限责任公司