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1、(10)申请公布号 CN 104281352 A (43)申请公布日 2015.01.14 CN 104281352 A (21)申请号 201410540073.X (22)申请日 2014.10.13 G06F 3/044(2006.01) G02F 1/1333(2006.01) (71)申请人 京东方科技集团股份有限公司 地址 100015 北京市朝阳区酒仙桥路 10 号 (72)发明人 赵家阳 黄应龙 (74)专利代理机构 北京同达信恒知识产权代理 有限公司 11291 代理人 黄志华 (54) 发明名称 一种内嵌式触摸屏及显示装置 (57) 摘要 本发明公开了一种内嵌式触摸屏及显示。
2、装 置， 在对向基板面向阵列基板的一侧设置触控电 极图案 ； 在阵列基板上将公共电极层设置在数据 线和栅线的上方、 触控电极的下方， 且用公共电极 层完全遮挡栅线和数据线， 这样可以通过公共电 极层的屏蔽作用降低栅线和数据线上的显示信号 对触控信号的干扰， 也可以通过公共电极层的屏 蔽作用降低触控电极的触控信号对显示信号的干 扰， 因此， 在本发明实施例提供的上述触摸屏中可 以采用同时驱动显示和触控功能的方式， 避免在 高分辨率显示时由于分时驱动导致的时间不足会 引起各种显示问题和触控问题。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 5 页 附图 6 页 (19)中华人民共和国国家知。
3、识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书5页 附图6页 (10)申请公布号 CN 104281352 A CN 104281352 A 1/2 页 2 1. 一种内嵌式触摸屏， 包括 ： 相对而置的对向基板和阵列基板， 其特征在于 ： 在所述对向基板面向所述阵列基板的一侧设置有触控电极图案 ； 在所述阵列基板面向所述对向基板的一侧设置有交叉而置且相互绝缘的数据线和栅 线， 以及设置于所述栅线和所述数据线所在层之上的公共电极层， 所述公共电极层在所述 阵列基板上的正投影遮挡所述栅线和所述数据线的正投影。 2. 如权利要求 1 所述的内嵌式触摸屏， 其特征在于， 在所述阵列基板上还设。
4、置有用于 向所述公共电极层提供公共电极信号的反馈补偿电路 ； 所述反馈补偿电路包括 ： 第一运算放大器、 第二运算放大器、 第一电阻、 第二电阻和滤 波电容 ； 其中， 所述第一运算放大器的正极输入端与公共电极信号标准电压提供端相连， 负极输入端 与所述第一电阻的一端相连， 输出端与所述公共电极层的公共电极信号输入端相连 ； 所述第二电阻并联于第一运算放大器的负极输入端和输出端之间 ； 所述第二运算放大器的正极输入端与所述公共电极层的公共电极信号反馈端相连， 负 极输入端与输出端连接， 且输出端通过所述滤波电容与所述第一电阻的另一端相连。 3.如权利要求2所述的内嵌式触摸屏， 其特征在于， 所。
5、述第一电阻R1和第二电阻R2的 电阻值满足以下关系 ： 其中， Vcom_feedback 表示所述第二运算放大器的正极输入端接收的所述公共电极信 号反馈端的电压值， Vcom_input 表示所述第一运算放大器的输出端输出到所述公共电极信 号输入端的电压值， Vcom_ 标准表示所述第一运算放大器的正极输入端接收的所述公共电 极信号标准电压提供端的电压值。 4. 如权利要求 2 所述的内嵌式触摸屏， 其特征在于， 所述公共电极信号反馈端设置于 所述公共电极层中信号延迟最大的区域。 5. 如权利要求 4 所述的内嵌式触摸屏， 其特征在于， 所述公共电极信号输入端分别位 于所述公共电极层的左右侧。
6、边时， 所述公共电极信号反馈端设置于所述公共电极层远离所 述反馈补偿电路一侧的底边的中心点位置。 6. 如权利要求 4 所述的内嵌式触摸屏， 其特征在于， 所述公共电极信号输入端仅位于 所述公共电极层的左侧边或右侧边时， 所述公共电极信号反馈端设置于所述公共电极层与 所述公共电极信号输入端相对的右侧边或左侧边的角落位置。 7. 如权利要求 2-6 任一项所述的内嵌式触摸屏， 其特征在于， 还包括 ： 触控检测电路和 去噪声电路， 所述去噪声电路的第一输入端用于接收所述触控电极图案的触控信号， 第二 输入端用于接收所述公共电极信号反馈端的噪声信号， 所述去噪声电路的输出端与所述触 控检测电路的输。
7、入端相连， 所述触控检测电路用于将接收到的触控信号消除噪声信号后输 出到所述触控检测电路。 8. 如权利要求 2-6 任一项所述的内嵌式触摸屏， 其特征在于， 在所述对向基板面向所 述阵列基板的一侧还设置有黑矩阵图案 ； 所述触控电极图案在所述对向基板的正投影全部 位于所述黑矩阵图案所在区域内。 权 利 要 求 书 CN 104281352 A 2 2/2 页 3 9. 如权利要求 8 所述的内嵌式触摸屏， 其特征在于， 所述触控电极图案为自电容电极 图案， 或互电容电极图案。 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。 权 利 要 求。
8、 书 CN 104281352 A 3 1/5 页 4 一种内嵌式触摸屏及显示装置 技术领域 0001 本发明涉及显示技术领域， 尤其涉及一种内嵌式触摸屏及显示装置。 背景技术 0002 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 。
9、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。 0003 目前， 现有的内嵌 (In cell) 式触摸屏是利用互电容或自电容的原理实现检测手 指触摸位置 ； 其中， 一般在触摸屏中增加触控电极的图案。 为了避免触控电极加载的触控信 号和触摸屏中正常的显示信号之间相互干扰， 一般采用分时驱动触控功能和显示功能， 这 样在每一帧中分配到触控时间段和显示时间段。
10、的时长相对较少， 在需要高分辨率显示时， 由于分时驱动导致的时间不足会引起各种显示问题和触控问题。 发明内容 0004 有鉴于此， 本发明实施例提供了一种内嵌式触摸屏及显示装置， 用以解决现有内 嵌式触摸屏需要分时驱动触控和显示功能导致的由于时间不足引起的各种显示问题和触 控问题。 0005 因此， 本发明实施例提供的一种内嵌式触摸屏， 包括 ： 相对而置的对向基板和阵列 基板 ； 0006 在所述对向基板面向所述阵列基板的一侧设置有触控电极图案 ； 0007 在所述阵列基板面向所述对向基板的一侧设置有交叉而置且相互绝缘的数据线 和栅线， 以及设置于所述栅线和所述数据线所在层之上的公共电极层，。
11、 所述公共电极层在 所述阵列基板上的正投影遮挡所述栅线和所述数据线的正投影。 0008 在一种可能的实现方式中， 在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中， 在所述 阵列基板上还设置有用于向所述公共电极层提供公共电极信号的反馈补偿电路 ； 0009 所述反馈补偿电路包括 ： 第一运算放大器、 第二运算放大器、 第一电阻、 第二电阻 和滤波电容 ； 其中， 0010 所述第一运算放大器的正极输入端与公共电极信号标准电压提供端相连， 负极输 入端与所述第一电阻的一端相连， 输出端与所述公共电极层的公共电极信号输入端相连 ； 0011 所述第二电阻并联于第一运算放大器的负极输入端和输出端之间 ； 00。
12、12 所述第二运算放大器的正极输入端与所述公共电极层的公共电极信号反馈端相 连， 负极输入端与输出端连接， 且输出端通过所述滤波电容与所述第一电阻的另一端相连。 说 明 书 CN 104281352 A 4 2/5 页 5 0013 在一种可能的实现方式中， 在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中， 所述第 一电阻 R1 和第二电阻 R2 的电阻值满足以下关系 ： 0014 0015 其中， Vcom_feedback 表示所述第二运算放大器的正极输入端接收的所述公共电 极信号反馈端的电压值， Vcom_input 表示所述第一运算放大器的输出端输出到所述公共电 极信号输入端的电压值， Vco。
13、m_ 标准表示所述第一运算放大器的正极输入端接收的所述公 共电极信号标准电压提供端的电压值。 0016 在一种可能的实现方式中， 在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中， 所述公 共电极信号反馈端设置于所述公共电极层中信号延迟最大的区域。 0017 在一种可能的实现方式中， 在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中， 所述公 共电极信号输入端分别位于所述公共电极层的左右侧边时， 所述公共电极信号反馈端设置 于所述公共电极层远离所述反馈补偿电路一侧的底边的中心点位置。 0018 在一种可能的实现方式中， 在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中， 所述公 共电极信号输入端仅位于所述公共电极层的左侧边。
14、或右侧边时， 所述公共电极信号反馈端 设置于所述公共电极层与所述公共电极信号输入端相对的右侧边或左侧边的角落位置。 0019 在一种可能的实现方式中， 在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中， 还包括 ： 触控检测电路和去噪声电路， 所述去噪声电路的第一输入端用于接收所述触控电极图案的 触控信号， 第二输入端用于接收所述公共电极信号反馈端的噪声信号， 所述去噪声电路的 输出端与所述触控检测电路的输入端相连， 所述触控检测电路用于将接收到的触控信号消 除噪声信号后输出到所述触控检测电路。 0020 在一种可能的实现方式中， 在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中， 在所述 对向基板面向所述阵列基。
15、板的一侧还设置有黑矩阵图案 ； 所述触控电极图案在所述对向基 板的正投影全部位于所述黑矩阵图案所在区域内。 0021 在一种可能的实现方式中， 在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中， 所述触 控电极图案为自电容电极图案， 或互电容电极图案。 0022 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上述内嵌式触摸 屏。 0023 本发明实施例的有益效果包括 ： 0024 本发明实施例提供的一种内嵌式触摸屏及显示装置， 在对向基板面向阵列基板的 一侧设置触控电极图案 ； 在阵列基板面向对向基板的一侧设置交叉而置且相互绝缘的数据 线和栅线， 以及设置位于栅线和数据线所在层之上的公共电极层。
16、 ； 并且， 公共电极层在阵列 基板上的正投影遮挡栅线和数据线的正投影。 由于本发明实施例提供的上述触摸屏将公共 电极层设置在数据线和栅线的上方、 触控电极的下方， 且用公共电极层完全遮挡栅线和数 据线， 这样可以通过公共电极层的屏蔽作用降低栅线和数据线上的显示信号对触控信号的 干扰， 也可以通过公共电极层的屏蔽作用降低触控电极的触控信号对显示信号的干扰， 因 此， 在本发明实施例提供的上述触摸屏中可以采用同时驱动显示和触控功能的方式， 避免 在高分辨率显示时由于分时驱动导致的时间不足会引起各种显示问题和触控问题。 说 明 书 CN 104281352 A 5 3/5 页 6 附图说明 002。
17、5 图 1a 为本发明实施例提供的内嵌式触摸屏的横向剖面示意图 ； 0026 图 1b 为本发明实施例提供的内嵌式触摸屏的纵向剖面示意图 ； 0027 图 1c 为本发明实施例提供的内嵌式触摸屏中阵列基板的俯视图之一 ； 0028 图 2 为本发明实施例提供的内嵌式触摸屏中触控电极图案的示意图 ； 0029 图 3a 和图 3b 分别为本发明实施例提供的内嵌式触摸屏中阵列基板的俯视图之 二 ； 0030 图 4 为本发明实施例提供的反馈补偿电路示意图 ； 0031 图 5 为本发明实施例提供的波形图 ； 0032 图 6 为本发明实施例提供的去噪声电路示意图。 具体实施方式 0033 下面结合。
18、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。 0034 附图中各层膜层的厚度和形状不反映真实比例， 目的只是示意说明本发明内容。 0035 图 1a 为本发明实施例提供的内嵌式触摸屏的横向剖面示意图， 图 1b 为本发明实 施例提供的内嵌式触摸屏的纵向剖面示意图。本发明实施例提供的一种内嵌式触摸屏， 如 图 1a 和图 1b 所示， 包括 ： 相对而置的对向基板 100 和阵列基板 200 ； 0036 在对向基板 100 面向阵列基板 200 的一侧设置有触控电极图案 110 ； 0037 在阵列基板 200 面向对向基板 100 的一侧设置有交叉而置且。
19、相互绝缘的数据线 210和栅线220， 以及设置于栅线220和数据线210所在层之上的公共电极层230， 公共电极 层 230 在阵列基板 200 上的正投影遮挡栅线 220 和数据线 210 的正投影。 0038 本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏， 由于将公共电极层 230 设置在数据线 210 和栅线 220 的上方、 触控电极图案 110 的下方， 且如图 1c 所示， 用公共电极层 230 完全 遮挡栅线220和数据线210， 这样可以通过公共电极层230的屏蔽作用降低栅线220和数据 线 210 上的显示信号对触控信号的干扰， 也可以通过公共电极层 230 的屏蔽作用降低触控 电极。
20、图案 110 的触控信号对显示信号的干扰， 因此， 在本发明实施例提供的上述触摸屏中 可以采用同时驱动显示和触控功能的方式， 避免在高分辨率显示时由于分时驱动导致的时 间不足会引起各种显示问题和触控问题。 0039 在具体实施时， 本发明实施例提供的上述触摸屏可以应用于平面内开关 (IPS， In-Plane Switch) 技术和高级超维场开关 (ADS， Advanced Super Dimension Switch) 技 术， 上述图 1a 和图 1b 是以 ADS 模式为例进行说明的， 即在 ADS 模式中， 在阵列基板 200 上 一般还设置有和公共电极层 230 异层设置的像素电极。
21、 240， 图 1a 和图 1b 是以公共电极层 230 设置在像素电极 240 上方为例进行说明， 在具体实施时， 像素电极 240 也可以设置在公 共电极层 230 的上方， 在此不做限定。 0040 在具体实施时， 本发明实施例提供的上述触摸屏可以采用互电容原理实现触控功 能， 也可以采用自电容原理实现触控功能， 即在对向基板 100 上设置的触控电极图案， 在具 体实施时， 可以制作为自电容电极图案， 可以制作为互电容电极图案， 如图 2 所示为采用自 说 明 书 CN 104281352 A 6 4/5 页 7 电容电极图案实现触控功能的基本构图。 0041 并且， 一般在对向基板 。
22、100 面向阵列基板 200 的一侧还设置有黑矩阵图案 BM ； 为 了使设置的触控电极图案 110 不影响开口率， 一般将触控电极图案 110 在对向基板 100 的 正投影全部设置于黑矩阵图案 BM 所在区域内。 0042 进一步地， 在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中， 由于数据线 210、 栅线 220 和公共电极层 230 均设置在阵列基板 200 上， 因此， 会使数据线 210 和栅线 220 距离公 共电极层 230 较近， 不可避免的会出现耦合现象， 导致公共电极层 230 上的电压发生扰动， 进而对触控信号产生干扰。为了消除由于耦合现象导致对触控信号的干扰， 本发明实施。
23、例 提供的上述内嵌式触摸屏中， 如图 3a 和图 3b 所示， 在阵列基板 200 上还可以设置有用于向 公共电极层230提供公共电极信号的反馈补偿电路250， 该反馈补偿电路250可以补偿由于 耦合现象在公共电极层 230 发生的信号波动， 使公共电极层 230 上的信号相对稳定。 0043 具体地， 上述反馈补偿电路250， 如图4所示， 包括 ： 第一运算放大器OP1、 第二运算 放大器 OP2、 第一电阻 R1、 第二电阻 R2 和滤波电容 C1 ； 其中， 0044 第一运算放大器OP1的正极输入端与公共电极信号标准电压提供端Vcom_标准相 连， 负极输入端与第一电阻 R1 的一端。
24、相连， 输出端与公共电极层 230 的公共电极信号输入 端 Vcom_input 相连 ； 0045 第二电阻 R2 并联于第一运算放大器 OP1 的负极输入端和输出端之间 ； 0046 第二运算放大器 OP2 的正极输入端与公共电极层 230 的公共电极信号反馈端 Vcom_feedback 相连， 负极输入端与输出端连接， 且输出端通过滤波电容 C1 与第一电阻 R1 的另一端相连。 0047 在上述反馈补偿电路 250 中， 第一电阻 R1 和第二电阻 R2 为比例电阻， 其电阻值满 足以下关系 ： 0048 0049 其中， Vcom_feedback 表示第二运算放大器的正极输入端接。
25、收的公共电极信号反 馈端的电压值， Vcom_input 表示第一运算放大器的输出端输出到所述公共电极信号输入端 的电压值， Vcom_ 标准表示第一运算放大器的正极输入端接收的所述公共电极信号标准电 压提供端的电压值。 0050 上述公式中的负号表示方向相反， 即” Vcom_feedback” 与” Vcom_ 标准” 的电压差， 与” Vcom_input” 和” Vcom_ 标准” 的电压差方向相反 , 差值比为 R1/R2， 从而形成了 Vcom 电 压补偿的负反馈， 降低公共电极层 230 中耦合程度。在具体实施时， R1 和 R2 的比值可以根 据具体情况制定， 在一帧 (STV。
26、) 中各信号端的波形如图 5 所示。 0051 在具体实施时， 本发明实施例提供的上述反馈补偿电路 250 连接的公共电极层 230 的公共电极信号反馈端 Vcom_feedback 一般设置于公共电极层中信号延迟最大的区 域， 这样可以保证反馈补偿电路 250 最大限度的消除噪声影响。 0052 进一步地， 公共电极层 230 中信号延迟最大的区域与公共电极层 230 的公共电极 信号输入端 Vcom_input 的设置位置有关， 例如图 3a 所示， 在公共电极信号输入端 Vcom_ input分别位于公共电极层230的左右侧边时， 公共电极信号反馈端Vcom_feedback一般设 说 。
27、明 书 CN 104281352 A 7 5/5 页 8 置于公共电极层 230 远离反馈补偿电路 250 一侧的底边的中心点位置。又如图 3b 所示， 在 公共电极信号输入端Vcom_input仅位于公共电极层230的左侧边或右侧边时， 公共电极信 号反馈端 Vcom_feedback 设置于公共电极层 230 与公共电极信号输入端 Vcom_input 相对 的右侧边或左侧边的角落位置。 0053 进一步地， 由于在上述内嵌式触摸屏中公共电极层 230 完全覆盖了栅线 220 和数 据线 210， 因此显示信号的噪声基本体现在公共电极层 230 上， 而从公共电极层 230 中的公 共电极。
28、信号反馈端 Vcom_feedback 获取的反馈信号基本上可以体现出噪声的全部形态， 因 此还可以利用公共电极信号反馈端 Vcom_feedback 的反馈信号与触控信号进行一次运算， 消除可能存在的噪声， 以保证最终获取到的触控信号与显示信号在同时工作时不会相互干 扰， 确保触控的精准度。 0054 基于此， 在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中， 还可以包括 ： 触控检测电路 和去噪声电路， 如图 6 所示， 去噪声电路的第一输入端用于接收触控电极图案的触控信号 TP， 第二输入端用于接收公共电极信号反馈端 Vcom_feedback 的噪声信号， 去噪声电路的 输出端与触控检测电路的。
29、输入端相连， 触控检测电路用于将接收到的触控信号消除噪声信 号后输出到触控检测电路。 0055 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。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。 0056 本发明实施例提供的一种内嵌式触摸屏及显示装置， 在对向基板面向阵列基板的 一侧设置触控电极图案 ； 在阵列基板面向对向基板的一侧设置交叉而置且相互绝缘的数据 线和栅线， 以及设置位于栅线和数据线。
30、所在层之上的公共电极层 ； 并且， 公共电极层在阵列 基板上的正投影遮挡栅线和数据线的正投影。 由于本发明实施例提供的上述触摸屏将公共 电极层设置在数据线和栅线的上方、 触控电极的下方， 且用公共电极层完全遮挡栅线和数 据线， 这样可以通过公共电极层的屏蔽作用降低栅线和数据线上的显示信号对触控信号的 干扰， 也可以通过公共电极层的屏蔽作用降低触控电极的触控信号对显示信号的干扰， 因 此， 在本发明实施例提供的上述触摸屏中可以采用同时驱动显示和触控功能的方式， 避免 在高分辨率显示时由于分时驱动导致的时间不足会引起各种显示问题和触控问题。 0057 显然， 本领域的技术人员可以对本发明进行各种改。
31、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。 说 明 书 CN 104281352 A 8 1/6 页 9 图 1a 图 1b 说 明 书 附 图 CN 104281352 A 9 2/6 页 10 图 1c 说 明 书 附 图 CN 104281352 A 10 3/6 页 11 图 2 说 明 书 附 图 CN 104281352 A 11 4/6 页 12 图 3a 说 明 书 附 图 CN 104281352 A 12 5/6 页 13 图 3b 图 4 说 明 书 附 图 CN 104281352 A 13 6/6 页 14 图 5 图 6 说 明 书 附 图 CN 104281352 A 14 。