技术领域

本发明的实施例涉及一种显示装置， 特别是， 涉及一种内嵌式触摸屏及显 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� �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、组装之后的模组较厚等缺点。 而内嵌式触摸屏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， 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位于不同的平面上 并相交的条 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。 电容式内嵌触摸屏工作原理为： 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， 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。

上述电容式内嵌触摸屏的结构设计，需要在现 有的 TFT阵列基板上增加新 的膜层， 导致在制作 TFT阵列基板时需要增加新的工艺， 使生产成本增加， 不 利于提高生产效率。 并且， 上述电容式内嵌触摸屏的结构设计， 一般釆用铟锡 氧化物（ ITO )来制备触控扫描线和触控感应线，但是 ITO的透过率只有 60-80%, 因此， 该触控技术在应用到高分辨率产品中时， 会削弱高分辨率产品的优势。 发明内容

本发明实施例提供了一种内嵌式触摸屏及显示 装置， 用以实现成本较低、 生产效率较高、 透过率较高的内嵌式触摸屏。

根据本发明的一种实施例， 提供的一种内嵌式触摸屏， 包括：

一种内嵌式触摸屏， 包括：

阵列基板；

对向基板， 与所述阵列基板相对设置；

可导电的黑矩阵，设置在所述阵列基板面向所 述对向基板的一侧或所述对 向基板面向所述阵列基板的一侧上 ；

其中， 所述黑矩阵包括相互绝缘且交替置的多个第一 触控电极和多个第二 触控电极，对所述第一触控电极和第二触控电 极中的一个上加载触控扫描信号, 所述第一触控电极和第二触控电极中的另一个 耦合所述触控扫描信号并输出 触控感应信号。

根据本发明的上述实施例提供的上述内嵌式触 摸屏，将黑矩阵分割为相互 绝缘且交替设置的第一触控电极与第二触控电 极， 即黑矩阵用做本发明的第一 触控电极与第二触控电极。 由于本发明实施例提供的触摸屏利用黑矩阵结 构实 现触控功能， 由于不需要单独设置 ITO材料的触控电极， 此外黑矩阵的图形设 置在像素的非开口区域， 因此可以避免触控电极对显示装置的透过率造 成影响。

另外， 在本发明实施例提供的内嵌式触摸屏中， 由于第一触控电极与第二 触控电极由处于同一层的黑矩阵分割而成，避 免了第一触控电极与第二触控电 极之间在触摸屏的厚度方向上产生正对面积。 这样， 减少了由该正对面积形成 的互电容， 从而增加由手指触控导致的互电容变化量的比 例， 提高了内嵌式触 摸屏的触控灵敏度。

在上述内嵌式触摸屏中，每个所述第一触控电 极和每个所述第二触控电极 都具有网格状结构， 所述网格状结构的多个子方格分别对应于形成 在所述阵列 基板上的呈矩阵排列的多个像素单元。

在上述内嵌式触摸屏中，各所述第一触控电极 和第二触控电极中的一个沿 着所述像素单元的行方向或者列方向延伸。

在上述内嵌式触摸屏中，每个所述第一触控电 极包括相互独立的多个第一 触控子电极， 多个所述第一触控子电极与所述第二触控电极 交替排列； 属于同 一第一触控电极且位于所述第二触控电极两侧 的多个第一触控子电极通过第 一桥接线电性相连。

在上述内嵌式触摸屏中， 所述黑矩阵位于所述阵列基板面向所述对向基 板 一侧； 所述阵列基板还包括沿着所述像素单元的行方 向延伸的栅线； 所述第一 桥接线的延伸方向与所述栅线的延伸方向相同 。

在上述内嵌式触摸屏中， 所述第一桥接线与所述栅线设置在同一层内， 这 样可以简化制备工艺， 节约生产成本。

在上述内嵌式触摸屏中， 所述第二触控电极包括相互独立的多个第二触 控 子电极， 多个所述第二触控子电极与所述第一触控电极 交替排列； 属于同一第 二触控电极且位于所述第一触控电极两侧的多 个第二触控子电极通过第二桥 接线电性相连。

在上述内嵌式触摸屏中， 所述黑矩阵位于所述阵列基板面向所述对向基 板 一侧； 所述阵列基板还包括沿着所述像素单元的列方 向延伸的数据线； 所述第 二桥接线的延伸方向与所述数据线的延伸方向 相同。

在上述内嵌式触摸屏中， 所述第二桥接线与所述数据线设置在同一层内 。 这样， 可以简化制备工艺， 节约生产成本。

上述内嵌式触摸屏还包括位于所述阵列基板面 向所述对向基板一侧或所 述对向基板面向所述阵列基板一侧的彩色滤光 片。

在上述内嵌式触摸屏中，将所述内嵌式触摸屏 显示每一帧的时间分为触控 时间段和显示时间段， 在触控时间段， 对所述第一触控电极和第二触控电极中 的一个加载触控扫描信号，使得所述第一触控 电极和第二触控电极中的另一个 耦合所述触控扫描信号并输出触控感应信号。

根据本发明进一步的实施例， 提供一种显示装置， 包括本发明的上述实施 例所述的任一种内嵌式触摸屏。

附图说明

图 la为根据本发明第一种示例性实施例的内嵌式� ��摸屏的触控电极布置 的原理示意图；

图 lb为根据本发明第二种示例性实施例的内嵌式� ��摸屏的触控电机结构 的原理示意图；

图 2a为根据本发明第一种示例性实施例的内嵌式� ��摸屏的像素单元布置 的原理示意图；

图 2b为根据本发明的第二种示例性实施例的内嵌� ��触摸屏的像素单元布 置的原理示意图；

图 3为根据本发明的内嵌式触摸屏的局部剖面示� �图； 以及

图 4为利用根据本发明的内嵌式触摸屏实现触控� �能的时序图。

具体实施方式 下面结合附图，对本发明实施例提供的内嵌式 触摸屏及显示装置的具体实 施方式进行详细地说明，但在此描述之前应了 解本领域的普通技术人员可修改 本文中所描述的发明， 同时获得本发明的技术效果。 因此， 须了解以上的描述 对本领域的普通技术人员而言为一广泛的揭示 ， 且其内容不在于限制本发明所 描述的示例性实施例。 附图中各层薄膜厚度和形状不反映阵列基板的 真实比例, 目的只是示意说明本发明内容。 附图在相同的附图标记表示相同或者类似的结 构。

根据本发明的总体上的发明构思， 提供一种内嵌式触摸屏， 包括： 阵列基 板； 对向基板， 与所述阵列基板相对设置； 可导电的黑矩阵， 设置在所述阵列 基板面向所述对向基板的一侧或所述对向基板 面向所述阵列基板的一侧上 。 所述黑矩阵包括相互绝缘且交替置的多个第一 触控电极和多个第二触控电极， 对所述第一触控电极和第二触控电极中的一个 上加载触控扫描信号， 所述第一 触控电极和第二触控电极中的另一个耦合所述 触控扫描信号并输出触控感应 信号。

根据本发明的一种示例性实施例的一种内嵌式 触摸屏， 包括相对设置的阵 列基板和对向基板。有具有导电功能的黑矩阵 设置在阵列基板的面向对向基板 的一侧。 在一种可替换的实施例中， 有具有导电功能的黑矩阵设置在对向基板 的面向阵列基板的一侧。

图 la为根据本发明第一种示例性实施例的内嵌式� ��摸屏的触控电极布置 的原理示意图。 如图 la所示， 黑矩阵包括相互绝缘且在纵向方向 （图 la中的 左右方向或者像素单元的行方向）上交替设置 的多个第一触控电极 110与多个 第二触控电极 120 , 且每个第一触控电极 110和每个第二触控电极 120均具有 网格状结构。 形成在黑矩阵上的网格状结构的多个子方格 110a和 120a分别限 定形成在阵列基板上的呈矩阵排列的多个像素 单元（未示出）。

图 lb为根据本发明第二种示例性实施例的内嵌式� ��摸屏的触控电极布置 的原理示意图。 如图 lb所示， 黑矩阵包括相互绝缘且在横向方向（图 lb中的 上下方向或者像素单元的列方向）上交替设置 的多个第一触控电极 110与多个 第二触控电极 120。 每个第一触控电极 110和每个第二触控电极 120均具有网 格状结构。 形成在黑矩阵上的网格状结构的多个子方格 110a和 120a分别对应 于形成在阵列基板上的呈矩阵排列的多个像素 单元（未示出）。

在本发明的内嵌式触摸屏的一种操作方式中， 对第一触控电极 110加载触 控扫描信号， 第二触控电极 120耦合触控扫描信号并输出触控感应信号。 在另 一种可替换的操作方式中， 对第二触控电极 120加载触控扫描信号， 第一触控 电极 110耦合触控扫描信号并输出触控感应信号。

本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏，将黑 矩阵分割为相互绝缘且交替 设置的第一触控电极与第二触控电极， 即黑矩阵除具有遮光功能外还用做第一 触控电极与第二触控电极。 由于本发明实施例提供的触摸屏利用黑矩阵结 构实 现触控功能， 不需要单独设置 ITO材料的触控电极， 此外黑矩阵的图形设置在 像素的非开口区域， 因此可以避免触控电极对显示装置的透过率造 成影响。

另外， 在本发明实施例提供的内嵌式触摸屏中， 由于第一触控电极与第二 触控电极是由黑矩阵分割而成，避免了第一触 控电极与第二触控电极之间在触 摸屏的厚度方向上产生正对面积。 这样， 减少了由该正对面积形成的互电容， 从而增加由手指触控导致的互电容变化量的比 例，提高了内嵌式触摸屏的触控 灵敏度。

具体地， 在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中， 如图 la和图 lb所 示， 一般在像素单元之间的间隙处将黑矩阵分割成 所需的第一触控电极 110和 第二触控电极 120 (分割处的局部放大图如图 la和图 lb中箭头所指的虚线框 所示 )。

在一种示例性实施例中， 第一触控电极 110可以用做触控感应电极 ( Rx, receive ), 第二触控电极 120对应地用做触控驱动电极（ Tx, Transport )„ 在一 种可替换的实施例中， 第一触控电极 110也可以用做触控驱动电极 Tx, 第二 触控电极 120对应地用做触控感应电极 Rx。

根据本发明的实施例的上述内嵌式触摸屏， 如图 2a和图 2b所示， 内嵌式 触摸屏内的阵列基板上形成有呈矩阵方式排列 的多个像素单元 200。 在图 2a 中， 可以将各第一触控电极或者第二触控电极布置 成沿着像素单元 200的行方 向延伸； 在图 2b 中， 可以将各第一触控电极或者第二触控电极布置 成沿着像 素单元 200的列方向延伸（第一触控电极和第二触控电 极在图 2a和图 2b中未 示出）。 一般地， 触摸屏的精度通常在毫米级， 可以根据所需的触控精度选择第一 触控电极和第二触控电极的密度和宽度以保证 所需的触控精度，通常第一触控 电极和第二触控电极的宽度控制在 5-7mm 的范围内。 而显示屏中像素单元的 尺寸通常在微米级， 因此， 一般一个包括多个子方格的第一触控电极或包 括多 个子方格的第二触控电极会覆盖多行或多列形 成在阵列基板上的像素单元， 并 且每个子方格对应于一个像素单元。 本发明实施例中所指的精度是指的触摸屏 的一个触控单元或者显示屏的像素单元的尺寸 的精度。

在本发明的第一种实施例提供的上述内嵌式触 摸屏中， 如图 la所示， 第 一触控电极 110可以由相互独立的多个第一触控子电极 111组成， 多个第一触 控子电极 111与第二触控电极 120交替排列； 属于同一第一触控电极 110且位 于第二触控电极 120两侧的多个第一触控子电极 111通过第一桥接线 112电性 相连。 并且， 由于第一桥接线 112与多个第一触控子电极 111位于不同层， 二 者可以通过过孔 113连接， 且第一桥接线 112与第二触控电极 120相互绝缘。

在本发明的第二种实施例提供的上述内嵌式触 摸屏中， 如图 lb所示， 第 二触控电极 120可以由相互独立的多个第二触控子电极 121组成， 多个第二触 控子电极 121与第一触控电极 110交替排列； 属于同一第二触控电极 120且位 于第一触控电极 110两侧的多个第二触控子电极 121通过第二桥接线 122电性 相连。 并且， 由于第二桥接线 122与第二触控子电极 121位于不同层， 二者可 以通过过孔 123连接， 且第二桥接线 122与第一触控电极 110相互绝缘。

在一种示例性实施例中， 当第一触控电极用做触控驱动电极时， 组成同一 条第一触控电极的各第一触控子电极通过第一 桥接线桥接后， 可以利用一根信 号线对多个第一触控子电极输入触控扫描信号 ， 也可以对组成同一条第一触控 电极的各第一触控子电极分别设置信号线， 以对多个第一触控子电极分别输入 触控扫描信号， 在此不做限定。

在另一种示例性实施例中， 当第二触控电极为触控驱动电极时， 组成同一 条第二触控电极的各第二触控子电极通过第二 桥接线桥接后， 可以利用一根信 号线对多个第二触控子电极输入触控扫描信号 ， 也可以对组成同一条第一触控 电极的各第一触控子电极分别设置信号线， 以对多个第二触控子电极分别输入 触控扫描信号， 在此不做限定。

在本发明的第一种实施例提供的上述内嵌式触 摸屏中， 当第一触控电极由 相互独立的多个第一触控子电极组成， 且黑矩阵位于阵列基板面向对向基板的 一侧时， 如图 2a所示， 阵列基板还可以包括沿着像素单元 200的行方向延伸 的栅线 Gate; 第一桥接线 112的延伸方向可以与栅线 Gate的延伸方向相同。

需要说明的是， 本发明第一种实施例提供的第一桥接线与第一 触控电极位 于不同层，因此，第一桥接线可以设置在相邻 的两层具有绝缘作用的膜层之间。

为了简化制备工艺， 节约生产成本， 在本发明的第一种实施例提供的上述 内嵌式触摸屏中，如图 3所示，第一桥接线 112与栅线 Gate设置在同一层上。 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 艺即可形成第一桥接线和栅线的图形， 能够节省制备成本， 提升产品附加值。

在本发明的第一种实施例提供的上述内嵌式触 摸屏中， 如图 la、 图 2a和 图 3所示，设置在基板 300上的第一桥接线 112与设置在膜层 400上的第一触 控子电极 111可以通过形成在膜层 400中的过孔 113电性连接。 膜层 400设置 在第一触控子电极 111与第一桥接线 112之间。 栅线 Gate也设置在基板 300 上。

进一步地， 为了保证连接各第一触控子电极的第一桥接线 不占用开口率， 一般将第一桥接线设置为与黑矩阵的图形重合 ， 即第一桥接线在衬底基板上的 正投影位于黑矩阵的图形所在区域内。

在本发明的第二种实施例提供的上述内嵌式触 摸屏中， 当第二触控电极由 相互独立的多个第二触控子电极组成， 且黑矩阵位于阵列基板面向对向基板的 一侧时， 如图 2b所示， 阵列基板还可以包括沿着像素单元 200的列方向延伸 的数据线 Data; 第二桥接线 122的延伸方向可以与数据线 Data的延伸方向相 同。 需要说明的是， 本发明的第二种实施例提供的第二桥接线与第 二触控电极 位于不同层内， 因此， 第二桥接线可以设置在相邻的两层具有绝缘作 用的膜层 之间， 在此不做限定。

为了简化制备工艺， 节约生产成本， 在本发明的第二种实施例提供的上述 内嵌式触摸屏中， 第二桥接线可以与数据线设置在同一层上。 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第二 桥接线和数据线的图形， 能够节省制备成本， 提升产品附加值。

在本发明的第二种实施例提供的上述内嵌式触 摸屏中， 如图 lb和图 2b所 示， 第二桥接线 122与第二触控子电极 121可以通过过孔 123电性连接， 在此 不做限定。

进一步地， 为了保证连接各第二触控子电极的第二桥接线 不占用开口率， 一般将第二桥接线设置为与黑矩阵的图形重合 ， 即第二桥接线在衬底基板上的 正投影位于黑矩阵的图形所在区域内。

具体地， 本发明的上述各种实施例提供的上述内嵌式触 摸屏， 可以应用于 液晶显示屏， 也可以应用于有机电致发光显示屏， 在此不做限定。

具体地， 当应用于液晶显示屏时， 该液晶显示屏可以是能够实现宽视角的 平面内开关（IPS, In-Plane Switch )型液晶显示屏， 也可以是高级超维场开关 ( ADS, Advanced Super Dimension Switch )型液晶显示屏， 在此不做限定。

具体地， 当应用于有机电致发光显示屏时， 该有机电致发光显示屏可以是 通过有机电致发光结构发出各种颜色的单色光 实现全彩化， 可以是通过彩色滤 光片实现全彩化， 在此不做限定。

进一步地， 本发明的各种实施例提供的上述内嵌式触摸屏 中， 当需要设置 彩色滤光片时， 彩色滤光片可以位于阵列基板面向对向基板一 侧， 当然也可以 位于对向基板面向阵列基板一侧， 在此不做限定。

进一步地， 本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中， 触控功能和显示功 能可以釆用同时驱动的方式， 即在对栅线加载栅扫描信号的的同时， 对第一触 控电极加载触控扫描信号， 第二触控电极耦合触控扫描信号并输出触控感 应信 号； 或， 对第二触控电极加载触控扫描信号， 第一触控电极耦合触控扫描信号 并输出触控感应信号。

当触控功能和显示功能釆用同时驱动的方式时 ，较佳的情况为选用与栅线 延伸方向相同的第一触控电极为触控驱动电极 ， 在对栅线加载栅扫描信号的同 时， 选择在对与各第一触控电极距离最近的一条栅 线加载栅扫描信号时， 对该 第一触控电极加载作为触控扫描信号的栅扫描 信号， 第二触控电极耦合所述触 控扫描信号并输出触控感应信号。

在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中， 为了减少信号干扰， 触控功 能和显示功能也可以釆用分时驱动的方式， 即将内嵌式触摸屏显示每一帧的时 间分为触控时间段和显示时间段， 在触控时间段， 对第一触控电极加载触控扫 描信号， 第二触控电极耦合触控扫描信号并输出触控感 应信号； 或， 对第二触 控电极加载触控扫描信号， 第一触控电极耦合触控扫描信号并输出触控感 应信 号。 釆用分时驱动的方式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 4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 4所示的驱 动时序图中触摸屏的显示一帧的时间为 16.7ms, 选取其中 4ms作为触控时间 段， 其他的 12.7ms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 Gatel , Gate2 ... ... Gate n依次施加栅扫描信号， 对数据信 号线 Data施加灰阶信号， 实现显示功能。 在触控时间段（Touch ), 与触控驱 动电极 Tx连接的 IC芯片向各触控驱动电极 Τχ分别提供触控扫描信号 Tl、 Τ2... ... Τη, 同时各触控感应电极 Rx分别进行侦测触控感应信号 Rl、 R2 ... ...

Rm, 实现触控功能。 在显示时间段， 触摸屏中的每条触控驱动电极和触控感 应电极无信号输入。 在触控时间段， 触摸屏中的每条栅极信号线和数据信号线 无信号输入。

基于同一发明构思， 本发明实施例还提供了一种显示装置， 包括本发明的 上述各种实施例提供的上述内嵌式触摸屏， 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。 对于该显示装置的其它必不可少的组成部分均 为本领域的普 通技术人员应该理解具有的， 在此不做赘述， 也不应作为对本发明的限制。 该 显示装置的实施可以参见上述内嵌式触摸屏的 实施例， 重复之处不再赘述。

本发明实施例提供了一种内嵌式触摸屏及显示 装置，在该内嵌式触摸屏中 , 将黑矩阵分割为相互绝缘且交替设置的第一触 控电极与第二触控电极， 即黑矩 阵复用第一触控电极与第二触控电极的功能。 由于本发明实施例提供的触摸屏 利用黑矩阵结构实现触控功能， 因此， 可以在现有的阵列基板或对向基板的制 备工艺的基础上， 不需要增加额外的工艺即可制成触摸屏， 节省了生产成本， 提高了生产效率。 并且， 由于不需要单独设置 ITO材料的触控电极， 此外黑矩 阵的图形设置在像素的非开口区域， 因此可以避免触控电极对显示装置的透过 率造成影响。 另外， 在本发明实施例提供的内嵌式触摸屏中， 由于第一触控电 极与第二触控电极是由黑矩阵分割而成，避免 了第一触控电极与第二触控电极 之间在触摸屏的厚度方向上产生正对面积， 这样， 减少了由该正对面积形成的 互电容， 从而增加由手指触控导致的互电容变化量的比 例， 提高了内嵌式触摸 屏的触控灵敏度。

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。