本发明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 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， 外挂式触摸屏是将触摸屏与液晶显示 屏（Liquid Crystal Display, 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。 而内嵌式触摸屏通过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， 因此受 到各大面板厂家青睐。

目前，现有的电容式内嵌（ in cell )触摸屏是通过在现有的 TFT( Thin Film

Transistor, 薄膜场效应晶体管）阵列基板上直接另外增加 触控驱动电极和触 控感应电极实现的，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电极和触控感应电极。 如图 1所示， 横向设置的触控驱 动电极 Tx和纵向设置的触控感应电极 Rx之间耦合产生互电容(^ ( Mutual Capacitance ), 当手指触碰屏幕时， 手指的触碰会改变互电容 C _m 的值。 触摸 检测装置通过检测手指触碰前后电容（^对应� �电流的改变量， 从而检测出 手指触摸点的位置。

如图 1所示， 在横向设置的触控驱动电极 Tx和纵向设置的触控感应电 极 Rx之间会形成两种互电容(^。一种是对实现触� �功能有效的投射电容（图 1中带箭头的曲线为投射电容）， 当手指触碰屏幕时， 会改变投射电容值； 另 一种是对实现触摸功能无效的正对电容（带箭 头的直线为正对电容）。 触控 驱动电极与触控感应电极在垂直方向的正对面 过大时，在该正对面处形成的 正对电容相对于投射电容会过大， 导致触摸检测装置检测初始值较大， 从而 无法准确检测出手指触碰触摸屏后投射电容的 信号微弱变化， 这使得触摸屏 的信噪比降^^ 进而影响了内嵌式触摸屏中触控感应的准确性 。 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， 用以解决现有 的内嵌式触摸屏中触控感应的准确性较低的问 题。

本发明实施例提供的一种电容式内嵌触摸屏， 包括： 上基板， 具有公共 电极层的阵列基板， 以及位于所述上基板和所述阵列基板之间的液 晶层。 所 述阵列基板的公共电极层由相互绝缘的多个触 控驱动电极和多个公共电极 组成。 所述触控驱动电极与公共电极交替设置， 且所述触控驱动电极的侧边 和相邻的所述公共电极的侧边均为折线。 在一帧画面的显示时间内， 多个所 述触控驱动电极分时地加载公共电极信号和触 控扫描信号。所述上基板具有 多个触控感应电极，各所述触控感应电极在所 述阵列基板上的正投影位于所 述公共电极所在区域内，且各所述触控感应电 极与所述公共电极所在区域的 形状一致。

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。

本发明实施例提供的一种电容式内嵌触摸屏及 显示装置，将阵列基板中 整面连接的公共电极层进行分割， 形成相互绝缘且交替设置的触控驱动电极 和公共电极， 在上基板设置触控感应电极， 对触控驱动电极进行分时驱动， 以实现触控功能和显示功能。 由于本发明实施例提供的触摸屏中， 触控感应 电极在阵列基板上的投影位于公共电极所在的 区域内， 而公共电极和触控驱 动电极位于同层且相互绝缘， 这样， 可以有效地减少触控感应电极与触控驱 动电极之间的正对面， 从而减少在该正对面处形成的正对电容。 并且， 将触 控驱动电极的侧边和相邻的公共电极的侧边均 设置为折线，且将各触控感应 电极与公共电极所在区域的形状设置为一致， 这样可以增加相邻的触控驱动 电极和触控感应电极之间的相对面，从而增加 单位面积内触控驱动电极和触 控感应电极之间的投射电容。 通过提高投射电容相对正对电容的比例， 可以 增加由手指触摸导致的互电容变化量的比例， 从而提升了触控准确性。 附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案， 下面将对实施例的附图作 筒单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图 仅仅涉及本发明的一些实施例， 而非对本发明的限制。

图 1为现有的触控驱动电极和触控感应电极之间� �生的电容示意图； 图 2为本发明实施例提供的电容式内嵌触摸屏的� �构示意图；

图 3为本发明实施例提供的电容式内嵌触摸屏的� �动时序示意图； 图 4为本发明实施例提供的电容式内嵌触摸屏中� �列基板的俯视示意图 之一；

图 5为本发明实施例提供的电容式内嵌触摸屏中� �列基板的俯视示意图 之二；

图 6为本发明实施例提供的电容式内嵌触摸屏中� �列基板的俯视示意图 之三；

图 7为本发明实施例提供的电容式内嵌触摸屏中� �控感应电极在阵列基 板上的投影示意图；

图 8a和图 8b分别为本发明实施例提供的电容式内嵌触摸� ��中上基板的 俯视图。 具体实施方式

为使本发明实施例的目的、 技术方案和优点更加清楚， 下面将结合本发 明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案 进行清楚、完整地描述。显然， 所描述的实施例是本发明的一部分实施例， 而不是全部的实施例。 基于所描 述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在 无需创造性劳动的前提下所获 得的所有其他实施例， 都属于本发明保护的范围。

除非另作定义， 此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发 明所属领 域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。 本发明专利申请说明书以及权 利要求书中使用的 "第一"、 "第二" 以及类似的词语并不表示任何顺序、 数 量或者重要性， 而只是用来区分不同的组成部分。 同样， "一个" 或者 "一" 等类似词语也不表示数量限制， 而是表示存在至少一个。 "包括" 或者 "包 含" 等类似的词语意指出现在 "包括" 或者 "包含" 前面的元件或者物件涵 盖出现在 "包括" 或者 "包含" 后面列举的元件或者物件及其等同， 并不排 除其他元件或者物件。 "连接" 或者 "相连" 等类似的词语并非限定于物理 的或者机械的连接， 而是可以包括电性的连接， 不管是直接的还是间接的。 "上"、 "下"、 "左"、 "右" 等仅用于表示相对位置关系， 当被描述对象的绝 对位置改变后， 则该相对位置关系也可能相应地改变。

目前，能够实现宽视角的液晶显示技术主要有 平面内开关（ IPS, In-Plane Switch )技术和高级超维场转换（ADS, Advanced Super Dimension Switch ) 技术。其中， ADS技术通过同一平面内狭缝电极边缘所产生的 电场以及狭缝 电极层与板状电极层间产生的电场形成多维电 场， 使液晶盒内狭缝电极间、 电极正上方所有取向液晶分子都能够产生旋转 ，从而提高了液晶工作效率并 增大了透光效率。 ADS技术可以提高 TFT-LCD产品的画面品质， 具有高分 辨率、 高透过率、低功耗、 宽视角、 高开口率、低色差、 无挤压水波纹（push Mura )等优点。 H-ADS (高开口率 -高级超维场转换）是 ADS技术的一种重 要实现方式。 本发明实施例正是基于 ADS技术和 H-ADS技术提出了一种新的电容式 内嵌触摸屏结构。 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 反映阵列基板或上基板的真实比例， 目的只是示意说明本发明内容。

图 2为本发明实施例提供的电容式内嵌触摸屏的� �向剖面示意图。如图

2所示， 本发明实施例提供的电容式内嵌触摸屏具体包 括： 上基板 1 , 具有 公共电极层的阵列基板 2, 以及位于上基板 1和阵列基板 2之间的液晶层 3。

阵列基板 2的公共电极层由相互绝缘的多个触控驱动电� � 4和多个公共 电极 5组成。 触控驱动电极 4与公共电极 5交替设置， 且触控驱动电极 4的 侧边和相邻的公共电极 5的侧边均为折线（图 2中未示出）。 在一帧画面的 显示时间内， 各触控驱动电极 4分时地加载公共电极信号和触控扫描信号。

上基板 1具有多个触控感应电极 6, 各触控感应电极 6在阵列基板 2上 的正投影位于公共电极 5所在区域内，且各触控感应电极 6与公共电极所在 区域的形状一致（图 2中未示出）。

本发明实施例提供的上述电容式内嵌触摸屏， 将触控感应电极在阵列基 板上的投影设置于公共电极所在的区域内， 而公共电极和触控驱动电极位于 同层且相互绝缘， 这样， 可以有效地减少触控感应电极与触控驱动电极 之间 的正对面， 从而减少在该正对面处形成的正对电容。 此外， 将触控驱动电极 的侧边和相邻的公共电极的侧边均设置为折线 ，且将各触控感应电极与公共 电极所在区域的形状设置为一致， 这样可以增加相邻的触控驱动电极和触控 感应电极之间的相对面，从而增加单位面积内 触控驱动电极和触控感应电极 之间的投射电容。 通过提高投射电容相对正对电容的比例， 可以增加由手指 触摸导致的互电容变化量的比例， 进而提升了触控准确性。

并且， 由于本发明实施例提供的上述触摸屏中， 触控和显示阶段采用分 时驱动的方式， 一方面可以将显示驱动和触控驱动的芯片整合 为一体， 进一 步降低生产成本； 另一方面分时驱动也能够降低显示和触控的相 互干扰， 提 高画面品质和触控准确性。

具体地， 例如： 如图 3 所示的驱动时序图中， 将触摸屏显示每一帧 ( V-sync ) 的时间分成显示时间段 ( Display )和触控时间段 ( Touch )。 例如 图 3所示的驱动时序图中触摸屏的显示一帧的时� �为 16.7ms,选取其中 5ms 作为触控时间段， 其他的 11.7ms作为显示时间段。 当然也可以根据 IC芯片 的处理能力适当的调整两者的时长， 在此不做具体限定。 在显示时间段 ( Display ), 对触摸屏中的每条栅极信号线， 即栅线 1 , 栅线 2 ··· ···栅线 n依 次施加栅扫描信号， 对数据信号线施加灰阶信号， 相应地此时触控驱动电极 作为公共电极， 与触控驱动电极连接的 IC芯片向其提供恒定的公共电极信 号， 实现液晶显示功能。 在触控时间段（Touch ), 与触控驱动电极连接的 IC 芯片向各触控驱动电极分别提供触控扫描信号 Tl、 Τ2... ... Τη, 同时各触控 感应电极分别侦测触控感应信号 Rl、 R2... ... Rn, 以实现触控功能。 在触控 时间段，触摸屏中的每条栅极信号线和数据信 号线上都没有信号输入。并且， 在显示时间段和触控时间段，对公共电极层中 的各公共电极始终加载公共电 极信号； 或者， 在显示时间段向各公共电极加载公共电极信号 ， 在触控时间 段各公共电极接地或者悬空处理， 该悬空处理是指无信号输入。

例如， 一般电容式内嵌触摸屏内都形成有呈矩阵排列 的多个像素单元， 较佳地， 一般将各触控驱动电极 4沿着像素单元的行方向延伸； 各触控感应 电极 6和各公共电极 5沿着像素单元的列方向延伸。 当然也可以根据应用器 件的尺寸， 变更两者的布线方向， 即将各触控驱动电极 4设置为沿着像素单 元的列方向延伸，各触控感应电极 6和各公共电极 5设置为沿着像素单元的 行方向延伸， 在此不做限定。

下面都是以各触控驱动电极 4沿着像素单元的行方向延伸，各触控感应 电极 6和各公共电极 5沿着像素单元的列方向延伸为例进行说明。

下面对上述触摸屏中实现触控功能的触控驱动 电极的具体结构进行详 细的说明。 具体地， 由于触控驱动电极 4和公共电极 5之间相互绝缘且共同构成公 共电极层； 因此， 在具体设计公共电极层时， 如图 4所示， 可以将各公共电 极 5设置为条状电极， 各公共电极 5沿着像素单元的列方向延伸； 各触控驱 动电极 4沿着像素单元的行方向延伸，将每个触控驱� �电极 4分割成多个同 行设置的触控驱动子电极 41 , 各触控驱动子电极 41位于相邻的公共电极 5 之间的间隙处。例如图 4中示出了一条触控驱动电极 Txl由 5个触控驱动子 电极 41构成， 同样 Tx2和 Τχ3也由 5个触控驱动子电极构成。

并且， 本发明实施例提供的触摸屏中， 触控驱动电极 4的侧边和相邻的 公共电极 5的侧边均为折线的情况， 在具体实施时可以如图 4所示， 触控驱 动电极 4的侧边和相邻的公共电极 5的侧边均具有凹凸状结构，且两个凹凸 状结构形状相互匹配。 或者， 也可以如图 5所示， 触控驱动电极 4的侧边和 相邻的公共电极 5的侧边均具有阶梯状结构， 两阶梯状结构形状相互匹配。 并且， 在具体实施时， 还可以存在侧边的折线结构为凹凸状结构和阶 梯状结 构的组合。 当然， 也可以根据实际需要设计折线的形状， 在此不做限定。

当然， 在具体设计公共电极层时， 也可以将各触控驱动电极设置为沿着 像素单元的行方向延伸的条状电极； 将公共电极设置为沿着像素单元的列方 向延伸， 将每个公共电极分割成多个同列设置的公共子 电极， 各公共子电极 位于相邻的触控驱动子电极之间的间隙处。 这时， 为了保证触控感应电极与 触控驱动电极之间没有正对面积， 与各公共电极对应触控感应电极也将由多 个同列设置的触控感应子电极组成。

具体地， 如图 4所示的公共电极层设计中， 在阵列基板中还可以具有位 于相邻像素单元之间的多条触控驱动信号线 7 , 每个触控驱动电极 4的各触 控驱动子电极 41通过至少一条触控驱动信号线 7电性相连。 例如， 各触控 驱动信号线 7—般沿着像素单元的行方向延伸， 即各触控驱动信号线 7位于 相邻行的像素单元之间的间隙处。

较佳地， 在具体实施时， 各触控驱动信号线 7可以与阵列基板中的栅极 信号线同层设置； 各触控驱动信号线 7通过至少一个过孔与对应的各触控驱 动子电极 41 电性相连。 这样， 在制备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触控驱动信 号线 7和栅极信号线的图 形， 由此能够节省制备成本， 提升产品附加值。

进一步地， 由于公共电极层一般由 ITO材料制成，而 ITO材料的电阻较 高， 因此， 由金属制备的触控驱动信号线 7与各触控驱动电极 4电性相连， 相当于将 ITO电极和多个由触控驱动信号线组成的金属电 阻并联，这样能最 大限度的减少触控驱动电极的电阻， 从而提高电极传递信号时的信噪比。

具体地，在阵列基板中还可以具有位于相邻像 素单元之间的多条公共电 极信号线 8。 各公共电极 5与公共电极信号线 8电性相连， 通过公共电极信 号线 8向各公共电极提供公共电极信号。 例如， 各公共电极信号线 8—般沿 着像素单元的行方向延伸， 如图 4所示， 即各公共电极信号线 8位于相邻行 的像素单元之间的间隙处。 当然， 各公共电极信号线 8还可以沿着像素单元 的列方向延伸， 即各公共电极信号线 8贯穿对应的公共电极 5。 在此不具体 限定公共电极信号线 8的延伸方向。

较佳地， 在各公共电极信号线 8沿着像素单元的行方向延伸时， 可以将 各公共电极信号线 8与阵列基板中的栅极信号线同层设置； 各公共电极信号 线 8通过至少一个过孔与对应的各公共电极 5电性相连。在各公共电极信号 线 8沿着像素单元的列方向延伸时，可以将各公� �电极信号线 8与阵列基板 中的数据信号线同层设置； 各公共电极信号线 8通过至少一个过孔与对应的 各公共电极 5电性相连。 这样， 在制备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公共电极信 号线 8和栅极信号线或数 据信号线的图形， 由此能够节省制备成本， 提升产品附加值。

进一步地， 由于公共电极层一般由 ITO材料制成，而 ITO材料的电阻较 高， 由金属制备的公共电极信号线 8与各公共电极 5的电性相连， 相当于将 ITO电极和多个由公共电极信号线组成的金属电 阻并联， 这样能最大限度的 减少公共电极的电阻， 从而提高电极传递信号时的信噪比。

较佳地， 为了能够最大限度地保证大尺寸的触摸显示屏 的开口率， 本发 明实施例提供的触摸屏的阵列基板中的像素结 构在具体实施时可以例如采 用如图 6所示的结构。在该结构中以阵列基板中的每� �邻的两行像素单元为 一个像素单元组， 在该两行像素单元之间具有两条栅极信号线， 分别为该两 行像素单元的其中一行提供栅极扫描信号， 例如图 6中的 G1和 G2。这样可 以将该相邻两行像素单元中的 TFT开关设计在一起，相应地可以减小用于遮 挡 TFT开关和栅线的黑矩阵的面积， 由此有助于提高触摸显示屏的开口率。

进一步地， 上述图 6的像素结构通过改变相邻两行像素单元的栅� �信号 线和 TFT开关的位置， 可以节省出相邻像素单元组之间栅极信号线的 位置。 这样， 如图 6所示， 就可以在相邻像素单元组之间的间隙处设置各 触控驱动 信号线 7和各公共电极信号线（图 6中未示出 ), 即各触控驱动信号线 7具 体位于相邻的像素单元组之间的间隙处，各公 共电极信号线具体位于除设置 有触控驱动信号线 7之外的相邻像素单元组之间的间隙处。

下面对上述触摸屏中实现触控功能的触控感应 电极的具体结构进行详 细的说明。

例如， 触控感应电极可以位于上基板的村底基板与黑 矩阵区域之间， 也 可以位于上基板的黑矩阵区域面向液晶层的一 面。

具体地， 触控感应电极的位置与公共电极的位置相对应 ， 这样能减少触 控感应电极和触控驱动电极之间的正对面。 由于触摸屏的精度通常在毫米 级， 而液晶显示屏的精度通常在微米级， 可以看出显示所需的精度远远高于 触控所需的精度， 因此， 一般每条触控感应电极和每条公共电极都会对 应多 行像素单元。 并且， 可以根据具体需要的触控精度， 设置各条触控感应电极 之间的间隙， 即仅需要保证各触控感应电极在阵列基板上的 投影位于公共电 极所在区域内即可， 各触控感应电极的宽度一般不大于公共电极的 宽度， 各 触控感应电极还可以间隔至少一条公共电极设 置，也可以将触控感应电极与 公共电极设置为——对应的关系， 在此不做限定。

例如，在具体实施时，各触控感应电极与公共 电极所在区域的形状一致， 各触控感应电极在阵列基板上的正投影的大小 可以等于对应的公共电极所 在区域的大小。或者， 为了进一步提高触摸屏的信噪比，还可以如图 7所示， 将触控感应电极 6在阵列基板上的正投影设置为小于对应的公� �电极 5所在 区域的大小， 如图 7中各条触控感应电极 Rxl、 Rx2、 Rx3所示。 通过模拟 计算结果可以得出，在此种结构下可以有效地 增加由手指触摸导致的互电容 变化量的比例， 提升触控准确性。

例如， 可将各条触控感应电极 6设计为具有面状电极结构。 进一步地， 由于触控感应电极与触控驱动电极之间的间距 较小， 为了保证耦合电容值在 合适的范围从而提高触控的可行性， 如图 8a和图 8b所示， 可将各条触控感 应电极 6设计为具有网格状电极结构，且各触控感应� �极的图案被黑矩阵区 域覆盖。 这样就可以利用黑矩阵遮盖触控感应电极的网 格状结构， 而不会对 显示器的开口率产生影响， 也不会影响显示器的光透过率。 具体地， 各触控 感应电极的网格状电极结构的网孔大小可以依 据具体需要确定。 例如， 可以 设置为如图 8a所示， 即触控感应电极 6的图案位于组成像素单元的各亚像 素单元（RGB )之间的间隙处， 也可以设置为如图 8b所示， 即触控感应电 极 6的图案仅位于像素单元之间的间隙处， 在此不做限定。

由于在上基板上设置的网格状结构的触控感应 电极不会遮挡像素单元， 因此， 触控感应电极的材料可以具体为透明导电材料 例如 ITO或 IZO, 也可 以为金属材料。 当采用金属材料制作触控感应电极时可以有效 的降低其电 阻。

较佳地， 本发明实施例提供的上述触摸屏中， 在非显示区域设置与触控 驱动电极和触控感应电极连接的走线时， 可以采用单边走线或双边走线， 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，将阵列基板中 整面连接的公共电极层进行分割， 形成相互绝缘且交替设置的触控驱动电极 和公共电极， 在上基板设置触控感应电极， 对触控驱动电极进行分时驱动， 以实现触控功能和显示功能。 由于本发明实施例提供的触摸屏中， 触控感应 电极在阵列基板上的投影位于公共电极所在的 区域内， 而公共电极和触控驱 动电极位于同层且相互绝缘， 这样， 可以有效地减少触控感应电极与触控驱 动电极之间的正对面， 从而减少在该正对面处形成的正对电容。 并且， 将触 控驱动电极的侧边和相邻的公共电极的侧边均 设置为折线，且将各触控感应 电极与公共电极所在区域的形状设置为一致， 这样可以增加相邻的触控驱动 电极和触控感应电极之间的相对面，从而增加 单位面积内触控驱动电极和触 控感应电极之间的投射电容。 通过提高投射电容相对正对电容的比例， 可以 增加由手指触摸导致的互电容变化量的比例， 进而提升了触控准确性。

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。