具有觸控感測器的液晶顯示裝置及其驅動方法與流程

2023-05-02 01:04:11

本發明涉及液晶顯示技術領域，尤其涉及一種具有觸控功能的液晶顯示裝置。

背景技術：

液晶顯示器(LCD，Liquid Crystal Display)是目前使用最廣泛的一種平板顯示器，已經逐漸成為各種電子設備如行動電話、個人數字助理(PDA)、數字相機、計算機屏幕或筆記本電腦屏幕所廣泛應用的具有高解析度彩色屏幕的顯示器。隨著液晶顯示器技術的發展進步，人們對液晶顯示器的顯示品質、外觀設計、人機界面等提出了更高的要求，觸控技術因具有操作方便，高度集成等特點成為技術發展的熱點。現有薄膜電晶體液晶顯示器主要包含兩片玻璃基板以及一液晶層，其中上層玻璃基板表面設有彩色濾光片；而下層玻璃基板則設有薄膜電晶體與像素電極。每個像素都是由三個液晶單元格構成，其中每個單元格前面分別由紅色、綠色或藍色過濾器，這樣，通過不同單元格的光線就可以在屏幕上顯示出不同的顏色、

觸控技術人們並不陌生，銀行的取款機大多有觸控螢幕功能，很多醫院、圖書館等的大廳都有這種觸控技術的電腦，支持觸控螢幕的手機、MP3、數位相機也很多。這些已經存在的觸控幕可分為單點觸控，即識別和支持每次一個手指的觸控、點擊；另一類多點觸控技術(Multi-Touch)，能把任務分解為兩個方面的工作，一是同時採集多點信號，二是對每路信號的意義進行判斷，也就是所謂的手勢識別，從而實現屏幕識別人的五個手指同時做的點擊、觸控動作。

目前，為了實現觸控顯示器的薄型化和輕量化，將觸控面板和液晶顯示面板一體化的研究日漸盛行。其中，將觸控面板嵌入到液晶顯示面板內部的內嵌式(In-Cell)觸控方案受到人們的廣泛關注。In-Cell觸控方案包括自電容觸控和互電容觸控兩種方式。

自電容觸控方式：將陣列基板上用作公共(VCOM)電極的透明導電層分割成若干方塊作為觸控傳感器單元，利用特定的金屬走線一端通過過孔和觸控傳感器單元連通，另一端連接至驅動集成電路，當手指觸碰觸控顯示面板時，會引起相應位置處觸控傳感器單元電容值的波動，驅動集成電路通過檢測電容值的波動能夠確定觸碰點的位置，從而實現觸控功能。

互電容觸控方式：在陣列基板上設計橫向驅動電極(Tx)線，在彩膜基板上設計縱向感應電極(Rx)線，Tx線依次發射激勵信號，所有Rx線同時接收信號，得到整個觸控顯示面板二維平面的電容大小，由此根據電容值的變化量計算出觸控點的位置，從而實現觸控功能。

綜上所述，現有技術自電容觸控方式的觸控顯示面板，由於與觸控傳感器單元連接的觸控引線採用特定的金屬，需要增加黑矩陣的寬度對觸控引線進行遮擋，是以通常會導致像素開口率和透過率的較大下降，會引起顯示器穿透率的大幅下降。

技術實現要素：

針對上述現有技術中的問題，本申請提出了一種具有觸控感測器的液晶顯示裝置及其驅動方法。

本發明所述具有觸控感測器的液晶顯示裝置，將覆蓋像素的數據線作為觸控引線。

如上所述的具有觸控感測器的液晶顯示裝置，其中，液晶顯示裝置包括相對設置的陣列基板和彩膜基板，陣列基板包括若干陣列排列的像素單元，每個像素單元包括紅色子像素、綠色子像素和藍色子像素，兩個相鄰像素單元的藍色子像素和紅色子像素之間覆蓋數據線的公共電極設置為觸控引線。

如上所述的具有觸控感測器的液晶顯示裝置，其中，該觸控引線在觸控掃描階段作為觸控線，在非觸控掃描階段作為公共電極。

如上所述的具有觸控感測器的液晶顯示裝置，其中，復用為觸控引線的相鄰兩行像素的公共電極相互連接。

如上所述的具有觸控感測器的液晶顯示裝置，其中，復用為觸控引線的公共電極的寬度大於其餘部分公共電極的寬度。

如上所述的具有觸控感測器的液晶顯示裝置，其中，所述公共電極的形狀為條形。

如上所述的具有觸控感測器的液晶顯示裝置，其中，所述陣列基板包括若干平行排列的數據線，所述觸控引線與數據線同層絕緣設置，每一觸控電極至少對應一個觸控引線。

具有觸控感測器的液晶顯示裝置的驅動方法，該驅動方法包括：

觸控掃描階段，通過觸控引線向觸控電極加載觸控驅動信號，觸控電極輸出感應信號，觸控電極與觸控信號檢測模塊相連接，觸控信號檢測模塊根據觸控電極輸出的感應信號確定觸控位置；

非觸控掃描階段，通過觸控引線向觸控電極加載公共電極信號，以實現液晶顯示。

本發明的優點：本發明提出的具有觸控感測器的液晶顯示裝置及其驅動方法，在藍色子像素內增加了觸控引線，該引線在觸控掃描時作為觸控線使用，通過觸控引線向觸控電極加載觸控驅動信號，觸控電極輸出感應信號，觸控電極與觸控信號檢測模塊相連接，觸控信號檢測模塊根據觸控電極輸出的感應信號確定觸控位置，其餘時間作為公共電極使用，通過觸控引線向觸控電極加載公共電極信號，即為顯示階段。將觸控引線設置在藍色子像素內，使像素具有了觸控功能，並且不會造成顯示器穿透率大幅下降。

上述技術特徵可以各種適合的方式組合或由等效的技術特徵來替代，只要能夠達到本發明的目的。

附圖說明

在下文中將基於實施例並參考附圖來對本發明進行更詳細的描述。其中：

圖1是現有技術中的子像素結構，其中1-1表示數據線，1-2表示電極閘線，1-3表示公共電極線，1-4表示薄膜電晶體，1-5表示像素電極；

圖2是基於圖1子像素結構的像素結構，R表示紅色色阻、G表示綠色色阻、B表示藍色色阻；

圖3是基於圖2像素結構的像素的GE層別結構圖；

圖4是基於圖2像素結構的像素的AS層別結構圖；

圖5是基於圖2像素結構的像素的SE層別結構圖；

圖6是基於圖2像素結構的像素的VIA層別結構圖；

圖7是基於圖2像素結構的像素的PE層別結構圖；

圖8是本發明所述的子像素結構其中1-1表示數據線，1-2表示電極閘線，1-3表示公共電極線，1-4表示薄膜電晶體，1-5表示像素電極；

圖9是基於圖8像素結構的像素GE層別結構圖；

圖10是基於圖8像素結構的像素AS層別結構圖；

圖11是基於圖8像素結構的像素SE層別結構圖；

圖12是基於圖8像素結構的像素VIA層別結構圖；

圖13是基於圖8像素結構的像素PE層別結構圖；

圖14是基於圖1和圖8的完整像素結構圖，紅色色阻子像素和綠色色阻子像素由圖1所示子像素構成，藍色色阻子像素由圖8所示子像素構成；

圖15是現有技術的自電容觸控顯示面板的平面結構示意圖；

圖16是圖15中沿AA1方向的截面結構示意圖。

在附圖中，相同的部件使用相同的附圖標記。附圖並未按照實際的比例。

具體實施方式

本發明實施例提供了一種具有觸控感測器的液晶顯示裝置及其驅動方法，用以提高觸控顯示面板的透過率。

本發明是基於以下考慮實現的：

為了解決像素的透過率降低的問題，最直接的手段為減小黑矩陣的寬度，而基於現有技術中的觸感顯示面板結構而言，單純減小黑矩陣則會導致液晶偏轉紊亂區被暴露，如圖16所示，若單純減少黑矩陣221左側寬度，則導致公共電極213與Tx引線212之間的區域暴露，而暴露的該區域液晶由於出於像素電極214與公共電極213所形成的電場邊緣，其偏轉會出現紊亂，進而影響整體面板顯示效果。進一步的，作為解決上述像素開口率和透過率降低的問題的技術手段，同時仍需滿足不會造成光效的降低的目的。

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。下面將結合附圖對本發明作進一步說明。

現有技術的自電容觸控顯示面板的平面結構如圖15所示，圖中沿AA1方向的截面圖如圖16所示，自電容觸控顯示面板包括相對設置的陣列基板21和彩膜基板22，陣列基板21採用6道掩膜板製程，依次形成位於襯底基板上的柵極、半導體有源層、像素電極、源極、漏極、鈍化層和公共電極。將公共電極分割成若干方塊復用為觸控電極，每個觸控電極通過貫穿鈍化層的過孔和一條觸控電極(Tx)引線相連，Tx引線最後連接到集成顯示和觸控功能的驅動集成電路上。

如圖15所示，陣列基板包括若干陣列排列的像素單元10，每一像素單元10包括三個子像素單元，分別對應彩膜基板的紅色(R)色阻、綠色(G)色阻和藍色(B)色阻，一個像素單元10中包括三條數據(Data)線和一條Tx引線，Data線和Tx引線共用同一層金屬，一個像素單元中的Tx引線和下一個像素單元的Data線組成雙源結構。具體地，圖中像素單元10中包括Data1、Data2和Data3三條Data線和一條Tx引線，Tx引線和下一個像素單元中的Data4組成雙源結構。

如圖16所示，為了直觀的說明陣列基板21雙源結構位置處對應的彩膜基板22上的黑矩陣221的寬度，圖16中給出了通常設置的各個部分的寬度。從圖中可以看到，Data線211的寬度為3微米(μm)，Tx引線212的寬度為3μm，Data線211和Tx引線212之間的距離為3μm，為了保證黑矩陣221開口區的設計在三個子像素單元處都一致，Tx引線212左側需要設計一條公共電極，Tx引線212和Tx引線212左側的公共電極213之間的距離為2.5μm，以保證工藝波動最差的情況下，Tx引線和公共電極之間不會發生交疊；Tx引線212左側公共電極213的寬度為3μm，黑矩陣221右側邊緣距離Data線211的右側邊緣的值為1.5μm，黑矩陣221左側邊緣距離Tx引線212的左側邊緣的值為4μm，Tx引線212與像素電極214之間的距離為7.5μm，Data線211與像素電極214之間的距離為5μm，公共電極的寬度W1，以及相鄰兩個公共電極之間的距離S1根據實際的生產可以設置為不同的值，從圖中可以看到，黑矩陣221的寬度為14.5μm。圖中標號215和標號216均表示絕緣層。

現有技術的雙源結構設計中，因Tx引線和Data線共用同一層金屬，Tx引線的引入會造成像素開口區的減小，從而導致像素透過率的較大降低。

現有技術還提供了一種自電容觸控顯示面板，其陣列基板包括位於襯底基板上的公共電極，公共電極復用為若干觸控電極，每一觸控電極電連接一觸控電極引線，觸控電極引線復用為公共電極線，觸控電極引線與數據線同層絕緣設置，每一觸控電極至少對應一觸控電極引線，每一像素單元對應一觸控電極引線，觸控電極引線設置在相鄰兩個像素單元之間，觸控電極引線與藍色子像素單元緊鄰設置。

為了提高觸控顯示面板的透過率，本發明具體實施例提供一種具有觸控感測器的液晶顯示裝置，液晶顯示裝置包括相對設置的陣列基板和彩膜基板，陣列基板包括若干陣列排列的像素單元，每個像素單元包括紅色子像素、綠色子像素和藍色子像素，觸控功能採用觸控引線實現，兩個相鄰像素單元的藍色子像素和紅色子像素之間覆蓋數據線的公共電極設置為觸控引線。

本發明的具體實施例提供了一種具有觸控感測器的液晶顯示裝置，將相鄰兩個像素的藍色子像素和紅色子像素之間覆蓋數據線的這部分公共電極設置為觸控引線，相鄰兩行像素復用為觸控引線的這部分公共電極相互連接，其餘部分公共電極不相互連接，復用為觸控引線的這部分公共電極的寬度比其餘部分公共電極的寬度要寬。

如圖1和圖2所示，圖1是現有技術中的子像素結構，圖2是基於圖1子像素結構的像素結構，圖3-圖7是基於圖2像素結構的像素各層別結構圖；

由於觸控顯示面板在顯示和觸控階段，Tx引線上加載的信號始終和公共電極的信號保持一致，本發明具體實施例將觸控電極引線復用為公共電極線，而無需像現有技術在觸控電極引線旁邊再額外設計一條公共電極，從而能夠減小因觸控電極引線的引入造成的像素透光率的下降。

下面結合附圖詳細介紹本發明具體實施例提供的具有觸控感測器的觸控顯示面板。

本發明的每個像素包括兩種子像素，第一種子像素與傳統的像素相同，如圖1所示，用於紅色色阻R子像素、綠色色阻G子像素。第二種子像素內增加觸控引線，如圖8所示，該引線在觸控掃描時作為觸控線使用，其餘時間作為公共電極使用。第二種子像素用於藍色色阻B子像素，觸控引線放置在藍色色阻B子像素內，不會造成顯示器穿透率大幅下降。圖9-圖13是第二種子像素的各層別結構圖。

圖14所示為完整的像素結構圖。該像素由兩種子像素構成，其中R、G由第一種子像素構成，B由第二種子像素構成。

像素陣列結構是以圖14所示像素為重複單元，周期性排列而成。觸控顯示器內由多個傳感器，每個傳感器均為像素陣列。

本發明所述具有觸控感測器的液晶顯示裝置，液晶顯示裝置包括相對設置的陣列基板和彩膜基板，陣列基板包括若干陣列排列的像素單元，每個像素單元包括紅色子像素、綠色子像素和藍色子像素，觸控功能採用觸控引線實現，兩個相鄰像素單元的藍色子像素和紅色子像素之間覆蓋數據線的公共電極設置為觸控引線。該觸控引線在觸控掃描階段作為觸控線，在非觸控掃描階段作為公共電極。相鄰兩行像素復用為觸控引線的公共電極相互連接。

具有觸控感測器的液晶顯示裝置的驅動方法，該驅動方法為：觸控掃描階段，通過觸控引線向觸控電極加載觸控驅動信號，觸控電極輸出感應信號，觸控電極與觸控信號檢測模塊相連接，觸控信號檢測模塊根據觸控電極輸出的感應信號確定觸控位置；非觸控掃描階段，即顯示階段，通過觸控引線向觸控電極加載公共電極信號。

雖然在本文中參照了特定的實施方式來描述本發明，但是應該理解的是，這些實施例僅僅是本發明的原理和應用的示例。因此應該理解的是，可以對示例性的實施例進行許多修改，並且可以設計出其他的布置，只要不偏離所附權利要求所限定的本發明的精神和範圍。應該理解的是，可以通過不同於原始權利要求所描述的方式來結合不同的從屬權利要求和本文中所述的特徵。還可以理解的是，結合單獨實施例所描述的特徵可以使用在其他所述實施例中。