CN105224131B - 阵列基板、触控屏和触控显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种阵列基板，包括：显示区域，多个子像素，呈矩阵排列的多个触控电极，以及用于将所述触控电极电连接至集成电路的多条触控信号线，触控电极的沿第一方向的宽度W与显示区域的沿第二方向的长度E满足：其中，A为在第一方向上距离集成电路最远的触控电极所对应的触控信号线的有效电阻值，B为每条触控信号线沿第一方向的宽度，C为触控信号线的方阻，D为每个子像素沿第一方向的宽度。本发明提供的阵列基板可以获得较好触控性能；同时，触控电极足够大，以允许电连接至每列触控电极上的所有触控信号线都位于该列触控电极的覆盖范围内，且不影响像素开口率。

Description

阵列基板、触控屏和触控显示装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种集成有触控功能的阵列基板、触控屏和触控显示装置。

背景技术

随着电子科技的发展，诸如液晶显示器(LCD)、等离子显示面板(PDP)和有机发光二极管显示器(OLED)等各种显示装置的功能并不仅仅局限于接收视频信号而后进行显示，现今的显示装置还集成有触控功能，即能够根据操作者对显示装置的触控操作信息，输入控制指令。因此，在现有技术中，使用从诸如电阻式触控感测技术、电容式触控感测技术、电磁感应技术、红外(IR)触控感测技术以及超声波触控感测技术之类的各种触控感测技术中选择出的一种触控感测方法来实现触控感测。在各种触控感测技术之中，电容式触控感测技术是最流行的。该技术使用在阵列基板上形成的多个触控电极(例如行电极和列电极)，并基于触控电极之间的、或者诸如手指之类的指示器与触控电极之间的电容变化来检测触控和触控坐标。

目前具有触控功能的触控屏，按照结构可以分为：外挂式触控屏、覆盖表面式触控屏以及内嵌式触控屏。但无论是哪种结构的触控屏都需要制作连接触控电极的触控信号线，触控信号线通常由金属材料制备而成，为了避免对光的遮挡以及外观可见的问题，一般将这些触控信号线设置在正对彩膜基板的黑矩阵的位置，所以这些触控信号线会制作的比较细，导致触控信号线的电阻过大，影响触控性能。为了解决该问题，目前，通常采用的方法是增加触控信号线的厚度，但是，增加触控信号线的厚度会使阵列基板上触控信号线处的段差增加，从而影响配向膜的涂布和摩擦布的摩擦，这种情况下，容易引起像素在黑画面漏光等情形，最终引发对比度下降、触控信号线可见等问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种阵列基板，包括：显示区域，位于所述显示区域内的多个子像素，呈矩阵排列的多个触控电极，以及用于将所述触控电极电连接至集成电路的多条触控信号线，所述触控电极的沿第一方向的宽度W与所述显示区域的沿第二方向的长度E满足：其中，A为在第二方向上距离所述集成电路最远的触控电极所对应的触控信号线的有效电阻值，B为每条触控信号线沿第一方向的宽度，C为所述触控信号线的方阻，D为每个子像素沿第一方向的宽度。

在本发明的一个实施例中，上述触控电极的沿第一方向的宽度W与所述显示区域的沿第二方向的长度E满足：W≤0.03E。

进一步的，本发明还提供一种触控屏，包括一种阵列基板，包括：显示区域，位于所述显示区域内的多个子像素，呈矩阵排列的多个触控电极，以及用于将所述触控电极电连接至集成电路的多条触控信号线，所述触控电极的沿第一方向的宽度W与所述显示区域的沿第二方向的长度E满足：其中，A为在第二方向上距离所述集成电路最远的触控电极所对应的触控信号线的有效电阻值，B为每条触控信号线沿第一方向的宽度，C为所述触控信号线的方阻，D为每个子像素沿第一方向的宽度。

进一步的，本发明还提供一种包括如上所述触控屏的触控显示装置。

本发明提供的阵列基板、触控屏与触控显示装置可以获得较好触控性能；同时，触控电极足够大，以允许电连接至每列触控电极上的所有触控信号线都位于该列触控电极的覆盖范围内，且不影响像素开口率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例提供的阵列基板的剖视图；

图2为本发明一实施例提供的阵列基板上触控电极排布示意图；

图3为本发明一实施例提供的一触控电极的示意图；

图4为本发明一实施例提供的阵列基板的子像素结构示意图；

图5为本发明另一实施例提供的阵列基板上触控电极排布示意图；

图6为本发明另一实施例提供的一触控电极的示意图；

图7为本发明另一实施例提供的阵列基板的子像素结构示意图；

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。

本发明实施例提供一种集成有触控功能的阵列基板，包括栅线、数据线以及设置于由所述栅线和数据线限定的显示区域内的多个同层设置且相互独立的触控电极，以及与所述触摸控电极异层设置，用于将每一所述触控电极分别连接至一集成电路的多条触控信号线，位于显示区域内的多条触控信号线平行设置，且位于每一所述触控电极的覆盖区域内的触控信号线的条数相同。

图1为本发明一实施例提供的阵列基板的剖视图，图2为本发明一实施例提供的阵列基板上触控电极排布示意图，如图1与图2所示，阵列基板10包括栅线(图未示出)、数据线110以及设置于由所述栅线和数据线110限定的显示区域11内，与围绕显示区域11的周边区域12，显示区域11沿第二方向Y上的长度为E，显示区域11内还设置有多个同层设置且相互独立的触控电极13，各个触控电极13的形状与大小都相同，且触控电极13分别在第一方向X上与第二方向Y上重复排列。

阵列基板10上还设置有集成电路40和多条触控信号线14，集成电路40位于阵列基板10的周边区域12，且集成电路40位于阵列基板10的底部的周边区域12，集成电路40包括显示用集成电路和触控用集成电路。多条触控信号线14自集成电路40引出并延伸至显示区域11与触控电极13电连接，用于为触控电极13传输触控信号，且电连接至每个触控电极13的触控信号线14的条数相同。

每一触控电极23通过M条并联的触控信号线24电连接至集成电路40，其中M取大于等于2的自然数；或者，每一触控电极23通过一条触控信号线24电连接至集成电路40，本实施例并不对此做限制。

多条触控信号线14平行设置并沿第二方向Y延伸贯穿整个显示区域11，也就是说，多条触控信号线14位于显示区域11内的部分沿第二方向Y的长度都相同，并等于显示区域11的沿第二方向Y的长度E，且位于每一所述触控电极13的覆盖区域内的触控信号线14的条数也相同。

本发明实施例中，每个触控电极13通过至少一个过孔103与一条或多条触控信号线14电连接，在其它实施方式中，也可以为，每一条触控信号线14通过多个过孔103与对应的触控电极14电连接，以确保连接的可靠性。

在本实施例中，所述第一方向X为行方向，第二方向Y为列方向，所述多个触控电极13的形状、尺寸相同，呈矩阵方式排列，包括多行、多列触控电极13。如图2中，根据触控电极13距离集成电路40的距离的大小，分别给矩阵排列的每行触控电极13标上号，距离集成电路40最近的一行触控电极13为第一行，自下至上分别为第二行、第三行…依次类推；同时给矩阵排列的每列触控电极13标上号，自左至右分别为第一列、第二列…。以第一列触控电极13为例，位于最上方的触控电极132为一列触控电极中与集成电路40距离最远的触控电极，位于最下方的触控电极131为一列触控电极中与集成电路40距离最近的触控电极。

在本实施例中，电连接至不同触控电极13的触控信号线14的条数相同，为M条，电连接至不同触控电极13的多条触控信号线14的沿第一方向X的宽度B相同，电连接至不同触控电极13的多条触控信号线14的沿垂直于所述第一方向Y与第二方向X所在平面的方向上的厚度相同，电连接至不同触控电极13的多条触控信号线14的方阻为C。

以第一列触控电极13在第二方向Y上距离集成电路40最远的触控电极132为例，与其电连接的触控信号线142的长度即显示区域11沿第二方向Y的长度E，为了达到好的触控性能，需要控制电连接至触控电极132的触控信号线142的有效电阻值，将与触控电极132电连接的触控信号线142的有效电阻值限制为不大于A，即最大允许电阻值；同时，对于第一列触控电极13在第一方向Y上距离集成电路40最近的触控电极131来说，电连接至第一列触控电极13上的所有触控信号线14都需通过该触控电极131，因此在满足与每个触控电极13电连接的触控信号线14的有效电阻值不大于最大允许电阻值、从而获得较好触控性能的同时，电连接至每个触控电极13的触控信号线14的条数不易过多，还需满足触控电极131的第一方向X上的宽度W足够大以允许电连接至第一列触控电极13上的所有触控信号线14都位于触控电极131的覆盖范围内，且不影响阵列基板10的像素开口率。

具体的，如图3和图4所示，其中，图3为本发明一实施例提供的一触控电极的示意图，图4为本发明一实施例提供的阵列基板的子像素结构示意图。图3示出了图2中第一列触控电极13在第一方向Y上距离集成电路40最近的触控电极131，进一步的，显示区域11内还包括由数据线110和扫描线111交叉形成的多个子像素112，多个子像素112呈矩阵排列。触控电极131覆盖多个子像素112，每个子像素112的沿第一方向X的宽度为D，触控电极131沿第二方向Y的长度为W，沿第一方向X的宽度也为W，则触控电极131在第一方向X上覆盖的每行子像素112的个数为：W/D。

为了避免触控信号线14对光的遮挡以及外观可见的问题，将触控信号线14设置于两个相邻子像素112之间的非透光区域，例如，可以设置为，使触控信号线14在阵列基板垂直方向上的投影位于数据线110或扫描线111在阵列基板垂直方向上的投影的区域内，且每两个相邻子像素112之间的非透光区域只设置有一条触控信号线14，也即，每个子像素112对应一条触控信号线14，触控电极131覆盖区域内通过的触控信号线14的条数等于触控电极131覆盖的每行子像素112的个数。在本实施例中，触控信号线14在阵列基板垂直方向上的投影位于数据线110在阵列基板垂直方向上的投影的区域内。

本实施例中，在产品设计阶段可以根据如下公式确定每个触控电极13沿第一方向X的宽度W：

其中，W为每个触控电极13沿第一方向X的宽度，E为显示区域11沿第二方向的长度，A为在第二方向Y上距离集成电路40最远的触控电极132所对应的触控信号线14的最大允许电阻值，B为每条触控信号线14的沿第一方向X的宽度，C为触控信号线14的方阻，D为显示区域11内每个子像素112沿第一方向X的宽度。

根据上述方式设计的触控电极13的形状大小，可以使与每个触控电极13电连接的触控信号线14的有效电阻不大于最大允许电阻值、从而获得较好触控性能；同时，触控电极131沿第一方向X的宽度W足够大，可以允许电连接至第一列触控电极13上的所有触控信号线14都位于触控电极131的覆盖范围内，且不影响阵列基板的像素开口率。

具体的，见下所述：由可以得到：

同时，对于第一列触控电极13在第一方向Y上距离集成电路40最近的触控电极131来说，电连接至第一列触控电极13上的所有触控信号线14都需要通过触控电极131，在本实施例中，所有触控电极3的形状相同且为正方形，其沿第一方向X的宽度与沿第二方向Y的长度都为W，那么第一列触控电极上触控电极13的总个数为：则经过触控电极131的触控信号线14的总条数为：其中，M为与每个触控电极13电连接的触控信号线14的条数。

带入公式(1)得到：

其中，C为触控信号线14的方阻，E为与触控电极132电连接的触控信号线142的电阻有效长度，BM为与触控电极132电连接的触控信号线142的电阻有效长度，因此，为与触控电极132电连接的触控信号线142的总的有效电阻。因为，在显示区域11内所有的触控电极13中，在第二方向Y上距离集成电路40最远的触控电极132所对应的触控信号线142的总的有效长度是最大的，因此有效电阻值也最大，当触控电极的最大允许电阻值A满足时，与显示区域11内每个触控电极13电连接的触控信号线14的有效电阻值都不大于最大允许电阻值，从而可以获得较好的触控性能。

也就是说当每个触控电极13的沿第二方向X上的宽度W满足公式时，与每个触控电极13电连接的触控信号线14的有效电阻值可以不大于最大允许电阻值，从而获得较好触控性能；同时，触控电极131沿第一方向的宽度W足够大，可以允许电连接至第一列触控电极13上的所有触控信号线14都位于触控电极131的覆盖范围内，且不影响阵列基板的像素开口率。

图5为本发明另一实施例提供的阵列基板的俯视示意图，阵列基板20包括扫描线(图未示出)、数据线(图未示出)以及设置于由所述扫描线和数据线限定的显示区域21内，与围绕显示区域21的周边区域22，显示区域21沿第二方向Y的长度为E，显示区域21内还设置有多个同层设置且相互独立的触控电极23，各个触控电极23的形状与大小都相同，且触控电极23分别在第一方向X上与第二方向Y上重复排列，呈矩阵式。

阵列基板20上还设置有集成电路60和多条触控信号线24，集成电路60位于阵列基板20的周边区域22，且集成电路60在第二方向Y上位于阵列基板20的底部的周边区域22，集成电路60包括显示用集成电路和触控用集成电路。多条触控信号线24自集成电路60引出并延伸至显示区域21与触控电极23电连接。多条触控信号线24平行设置、沿第二方向Y延伸并贯穿整个显示区域21，且多条触控信号线24位于显示区域11内的部分沿第一方向X的宽度都相同，同时位于每一触控电极23覆盖区域内的触控信号线24的条数也相同。

本实施例中，每个触控电极23通过至少一个过孔203与一条或多条触控信号线24电连接，在其它实施方式中，也可以为，每一条触控信号线24通过多个过孔与对应的触控电极24电连接，以确保连接的可靠性。

本实施例中，所述第一方向X为行方向，第二方向Y为列方向，所述多个触控电极23的形状、尺寸相同，呈矩阵方式排列，包括多行、多列触控电极23。如图5中，根据触控电极23距离集成电路60的距离的大小，分别给矩阵排列的每行触控电极23标上号，距离集成电路60最近的一行触控电极23为第一行，自下至上分别为第一方向Y向上分别为第二行、第三行…依次类推；同时给矩阵排列的每列触控电极23标上号，自左至右分别为第一列、第二列…。以第一一列触控电极23为例，位于最上方的触控电极232为该列触控电极23中与集成电路60距离最远的触控电极，位于最下方的触控电极231为该列触控电极23中与集成电路60距离最近的触控电极。

具体的，如图6和图7所示，其中，图6为本发明另一实施例提供的一触控电极的示意图，图7为本发明另一实施例提供的阵列基板的子像素结构示意图。图6示出了图5中第一列触控电极23在第二方向Y上距离集成电路60最近的触控电极231，进一步的，阵列基板的显示区域21内还包括由数据线210和扫描线211交叉形成的多个子像素212，触控电极231覆盖多个子像素212。

为了避免触控信号线24对光的遮挡以及外观可见的问题，将触控信号线24设置于两个相邻子像素212之间的非透光区域，例如，可以设置为使触控信号线24在阵列基板垂直方向上的投影位于数据线210或扫描线211在阵列基板垂直方向上的投影的区域内，且每两个相邻子像素212之间的非透光区域只设置有一条触控信号线24，也即，每个子像素212对应一条触控信号线24，触控电极231覆盖区域内通过的触控信号线24的条数等于触控电极231覆盖的子像素212的个数。在本实施例中，触控信号线24在阵列基板垂直方向上的投影位于数据线210在阵列基板垂直方向上的投影的区域内。

本实施例中，在产品设计阶段可以根据如下公式确定每个触控电极23的沿第二方向X上的宽度W：

W≤0.03E

其中，E为阵列基板20上显示区域21沿第二方向Y的长度，W为触控电极23沿第二方向X的宽度。

按照目前厂内验证的经验及多次实验的结果可知，一般的，每条触控信号线24的在第二方向X上的宽度B设置为2.5um，触控信号线24的方阻为0.17Ω/□，每个子像素212在第二方向X上的设置为20um。且电连接至不同触控电极23的多条触控信号线24的沿垂直于所述第二方向Y与第一方向X所在平面的方向上的厚度都相同，那么，对于第一列触控电极23在第二方向Y上距离集成电路60最近的触控电极231来说，电连接至第一列触控电极23上的所有触控信号线24都需通过触控电极231。在本实施例中，所有触控电极23的形状相同且为正方形，其沿第二方向Y的长度与沿第二方向Y的宽度都为W，那么第一列上触控电极23的总个数为：

每个子像素212沿第一方向X的宽度为20um，则触控电极231沿第一方向X所覆盖的每行子像素电极212的个数为：因而，触控电极231覆盖范围内允许通过的触控信号线24的条数最多可以设置为：

在本实施例中，与每一个触控电极23电连接的触控信号线24的条数相同，可以得出与第一列触控电极23在第一方向Y上距离集成电路60最远的触控电极232电连接的触控信号线242的条数最多可以设置为：

因此，与第一列触控电极23在第二方向X上距离集成电路60最远的触控电极232电连接的触控信号线142的电阻有效宽度B最大可以设置为：

又因为，与第一列触控电极23在第一方向Y上距离集成电路60最远的触控电极232电连接的触控信号线24的电阻有效长度等于显示区域21在第二方向Y上的长度E，因此，与触控电极232电连接的触控信号线24的总的有效电阻值最小可以设置为：

按照目前厂内验证的经验及多次实验的结果可知，与每个触控电极23电连接的触控信号线24的总的有效电阻值控制在1500Ω以下就可以获得较好的触控性能，也就是说与每个触控电极23电连接的触控信号线24的最大允许电阻值为1500Ω。

同时，在显示区域21内所有的触控电极23中，在第二方向Y上距离集成电路60最远的触控电极232所对应的触控信号线24的总的有效长度是最大的，因此有效电阻也最大，也就是说，只要满足触控电极232所对应的触控信号线24总的有效电阻不大于1500Ω，就可以使显示区域21内所有的触控电极23对应的触控信号线24的总的有效电阻值不大于1500Ω，从而可以获得较好的触控性能。因此，只要满足即满足W≤0.03E，与每个触控电极23电连接的触控信号线24的电阻值可以不大于最大允许电阻值，从而获得较好的触控性能；同时，触控电极23沿第一方向X的宽度W足够大，可以允许电连接至第一列触控电极23上的所有触控信号线24都位于触控电极231的覆盖范围内，且不影响阵列基板的像素开口率。

上述实施例中，触控电极可以与公共电极复用，即所述多个触控电极组成公共电极层，其中，所述集成电路在显示时间段对所述触控电极加载公共电极信号，在触控时间段通过检测各所述触控电极的电容值变化以确定触控位置。

在显示时间段，对液晶显示面板中的每条扫描线依次施加扫描信号，对数据线施加灰阶信号，相应地此时触控电极作为公共电极，与触控电极连接的集成电路向其提供恒定的公共电极信号，实现显示功能。在触控时间段，与触控电极电连接的集成电路通过触控信号线向各触控电极分别提供触控信号，同时对各触控电极分别进行侦测，实现触控功能。在触控时间段，阵列基板中的每条扫描线和数据线可以无信号输入。

本发明实施例还提供一种触控屏，包括上述任一实施例中的阵列基板。

本发明实施例还提供一种触控显示装置，包括上述触控屏和集成电路，其中，所述集成电路通过检测各触控电极的电容值变化以确定触控位置。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种阵列基板，包括：显示区域，位于所述显示区域内的多个子像素，呈矩阵排列的多个触控电极，以及用于将所述触控电极电连接至集成电路的多条触控信号线，其特征在于，

所述触控电极的沿第一方向的宽度W与所述显示区域的沿第二方向的长度E满足：

其中，A为在第二方向上距离所述集成电路最远的触控电极所对应的触控信号线的最大允许电阻值，B为每条触控信号线沿第一方向的宽度，C为所述触控信号线的方阻，D为每个子像素沿第一方向的宽度；

其中，所述第二方向为列方向或行方向，所述第一方向与所述第二方向垂直。

2.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，所述触控电极的沿第一方向的宽度W与所述显示区域的沿第二方向的长度E满足：W≤0.03E。

3.根据权利要求2所述的阵列基板，其特征在于，所述触控电极为正方形。

4.根据权利要求1或2所述的阵列基板，其特征在于，每一所述触控电极通过M条并联的触控信号线电连接至所述集成电路，其中M取大于等于2的自然数。

5.根据权利要求1或2所述的阵列基板，其特征在于，每一所述触控电极通过一条触控信号线电连接至所述集成电路。

6.根据权利要求1或2所述的阵列基板，其特征在于，全部所述触控信号线沿所述第二方向贯穿所述显示区域。

7.根据权利要求1或2所述的阵列基板，其特征在于，所述阵列基板还包括数据线与扫描线，所述触控信号线在所述阵列基板垂直方向上的投影位于所述数据线或所述扫描线在所述阵列基板垂直方向上的投影的区域内。

8.根据权利要求1或2所述的阵列基板，其特征在于，在显示阶段，所述多个触控电极复用为公共电极。

9.一种触控屏，其特征在于，所述触控屏包括如权利要求1-8任一项所述的阵列基板。

10.一种触控显示装置，其特征在于，包括如权利要求9所述的触控屏。