触摸感应元件以及触控显示装置

摘要

本发明的实施例提供了一种触摸感应元件及触控显示装置。触摸感应元件包括多个触摸感应单元，所述触摸感应单元包括至少能够接收驱动信号的多个第一触摸感应子单元，所述第一触摸感应子单元包括电极块阵列，并且在所述第一触摸感应子单元的电极块阵列中，在行方向上或在列方向上任意两个相邻的电极块彼此连接。该触摸感应元件可应用于显示装置实现触摸控制，与现有技术相比，由于省去了触摸图案金属（TPM），使得显示装置的像素的开口率得以提升，有利于提升显示装置的图像质量和视觉效果，同时避免了触摸图案金属的制作工艺，可以降低触控面板或显示装置的成本。

权利要求

1.一种触摸感应元件，其特征在于，包括同层设置的多个触摸感应单元，每个触摸感应单元包括至少一个第一触摸感应子单元，每个所述第一触摸感应子单元包括由级联的多个同层设置的电极块组成的第一电极块阵列，其中每个所述第一触摸感应子单元中的电极块阵列包括至少两列列方向上排布的多个同层设置的电极块和至少两行行方向上排布的多个同层设置的电极块，并且电极块阵列中行方向上的任意两个相邻的电极块彼此连接，且所述电极块阵列中的列方向上的任意两个相邻的电极块彼此连接。

2.如权利要求1所述的触摸感应元件，其特征在于，包括与所述第一电极块阵列电连接，且与所述第一电极块阵列同层设置的第一布线。

3.如权利要求1所述的触摸感应元件，其特征在于，每个所述触摸感应单元进一步包括第二触摸感应子单元，所述第二触摸感应子单元包括由级联的多个所述电极块组成的第二电极块阵列。

4.如权利要求3所述的触摸感应元件，其特征在于，多个所述触摸感应子单元之间相互绝缘，每个第二触摸感应子单元与所述第一触摸感应子单元绝缘。

5.如权利要求4所述的触摸感应元件，其特征在于，还包括与所述第二电极块阵列电连接，且与所述第二电极块阵列同层设置的第二布线。

6.如权利要求1至5任一项所述的触摸感应元件，其特征在于，在所述触摸感应单元中，任意两个电连接的所述电极块通过由与所述电极块相同的材料形成的连接结构彼此连接，并通过同一工艺形成。

7.如权利要求6所述的触摸感应元件，其特征在于，所述电极块和连接结构均由透明导电材料构成。

8.一种触控显示装置，其特征在于，包括如权利要求1-7中任一项所述的触摸感应元件。

9.如权利要求8所述的触控显示装置，其特征在于，包括阵列基板，所述阵列基板包括阵列排布的子像素单元；所述电极块与子像素单元一一对应，且在图像显示时作为公共电极与像素电极实现图像显示。

10.如权利要求9所述的触控显示装置，其特征在于，在一帧的扫描时间内，所述触摸感应元件接收公共电极信号以实现图像显示，在所述的一帧的扫描时间结束之后并且在下一帧开始之前，所述触摸感应元件中的触摸感应单元接收驱动信号以实现触摸控制。

11.如权利要求10所述的触控显示装置，其特征在于，所述阵列基板的数据线设置在所述电极块之间的空隙位置处。

说明书

触摸感应元件以及触控显示装置

技术领域

[0001] 本发明涉及显示技术领域，更具体地涉及触摸感应元件以及触控显示装置。

背景技术

[0002] 许多类型的输入设备目前可以应用于计算机系统中执行操作，例如鼠标、按钮、触摸屏、操纵杆等。而由于触摸屏的易用性、操作的多功能性以及不断下降的价格、稳步提高的良率，触摸屏正变的越来越普及。随着触摸屏日渐走入人们的生活，以往的输入设备逐渐被淘汰出人们的视野。触摸屏可分为外挂式与内嵌式，外挂式触摸屏是将具有触控功能的面板定位在显示设备前方，触摸表面覆盖显示区域的可视区域。内嵌式触摸屏是将触控功能集成到显示设备的面板上，外面可以贴上或者不贴保护玻璃，用户通过手指触碰屏幕，即可实现触控操作。而内嵌式触摸屏又分为盒内（in cell）和盒上（on cell）两种类型。盒上（On cell）类型的触摸屏将触摸感应元件（触控电极）制作在显示屏的外侧，然后贴附偏光片、保护玻璃等。盒内（In Cell）类型的触摸屏一般是将触摸感应元件制作在阵列基板的玻璃基板侧，然后制成完整的显示面板，实现触控功能。

[0003] 一种传统的触摸感应元件的设计是将其设计为包括多条水平方向上的触控电极以及多条竖直方向上的触控电极，形成相互交叉的电极图案。但是，对于盒内（in cell）类型的触摸屏，如果采用这样的设计，触摸控制难免会受到显示面板的像素中的数据线或栅极线的干扰，从而可能出现触摸的误报点的情况。

[0004] 另一传统的触摸感应元件的设计是通过时分复用的方式将公共电极复用作为触摸感应元件。图1示意性地图示了现有技术中的一种被复用作触摸感应元件的公共电极的图案。如图1所示，公共电极被分割成多个在水平方向和竖直方向上都不连续的电极块，在与每个电极块相对应的位置处，多条触控信号线与公共电极的每个电极块异层地设置，触控信号线可通过过孔与相应的电极块电连接。触控信号线还连接至触控侦测芯片（图1中未示出），以向各个电极块提供触控信号（驱动信号）。这些触控信号线通常由金属材料形成，因此，在本文中可以将这些触控信号线称作触控图案金属（TPM）。然而，这些触控信号线的设置所带来的一个缺陷是可能会影响显示装置的像素的开口率，从而影响最终的显示产品的图像质量和视觉效果。同时，在实际的制作过程中，触控图案金属（TPM）的形成对显示装置而言带来了附加的材料和工艺，导致显示装置的成本的增加。

发明内容

[0005] 本发明的一个目的是提供一种触摸感应元件以及包括这样的触摸感应元件的显示装置，以缓解或避免以上提到的问题中的至少一些。

[0006] 本发明的一个实施例提供了一种触摸感应元件，包括同层设置的多个触摸感应单元，每个触摸感应单元包括至少一个第一触摸感应子单元，每个所述第一触摸感应子单元包括由级联的多个同层设置的电极块组成的第一电极块阵列。

[0007] 进一步，多个所述触摸感应子单元之间相互绝缘。

[0008] 进一步，每个所述第一触摸感应子单元中的电极块阵列包括至少两行行方向上排布的多个同层设置的电极块。

[0009] 进一步，每个所述第一触摸感应子单元中的电极块阵列包括至少两列列方向上排布的多个同层设置的电极块。

[0010] 进一步，所述电极块阵列中的行方向和列方向上的任意两个相邻的电极块彼此连接。

[0011] 进一步，所述的触摸感应元件还包括与所述第一电极块阵列电连接，且与所述第一电极块阵列同层设置的第一布线。

[0012] 进一步，每个所述触摸感应单元进一步包括第二触摸感应子单元，所述第二触摸感应子单元包括由级联的多个所述电极块组成的第二电极块阵列。

[0013] 进一步，多个所述触摸感应子单元之间相互绝缘，每个第二触摸感应子单元与所述第一触摸感应子单元绝缘。

[0014] 进一步，所述的触摸感应元件还包括与所述第二电极块阵列电连接，且与所述第二电极块阵列同层设置的第二布线。

[0015] 进一步，在所述触摸感应单元中，任意两个电连接的所述电极块通过由与所述电极块相同的材料形成的连接结构彼此连接，并通过同一工艺形成。

[0016] 进一步，所述电极块和连接结构均由透明导电材料构成。

[0017] 本发明还提供了一种触控显示装置，包括如上所述的触摸感应元件。

[0018] 进一步，触控显示装置，包括阵列基板，所述阵列基板包括阵列排布的子像素单元；所述电极块与子像素单元一一对应，且在图像显示时作为公共电极与像素电极实现图像显示。

[0019] 进一步，在一帧的扫描时间内，所述触摸感应元件接收公共电极信号以实现图像显示，在所述的一帧的扫描时间结束之后并且在下一帧开始之前，所述触摸感应元件中的触摸感应单元接收所述驱动信号以实现触摸控制。

[0020] 进一步，所述阵列基板的数据线设置在所述电极块之间的空隙位置处。

[0021] 本发明的各实施例提供的触摸感应元件可以应用于显示装置实现触控功能，与现有技术相比，省去了触摸图案金属（TPM），使得显示装置的像素的开口率得以提升，有利于提升显示装置的图像质量和视觉效果，同时避免了触摸图案金属的制作工艺，可以降低触控面板或显示装置的成本。

附图说明

[0022] 下面，参考附图更详细地并且通过非限制性的示例方式描述本发明的实施例，其中：

[0023] 图1示意性地示出了现有技术中的一种触摸感应元件的图案；

[0024] 图2示意性地示出了根据本发明的一个实施例的触摸感应元件中的一个触摸感应单元的图案；

[0025] 图3示意性地说明根据本发明将公共电极复用作为触摸感应元件时其接收到的信号的变化；

[0026] 图4 示意性地示出了基于图2所示的触摸感应单元进一步变化的触摸感应单元的图案；

[0027] 图5示意性地示出了根据本发明的又一实施例的触摸感应元件中的一个触摸感应单元的图案；

[0028] 图6示意性地示出了基于图5所示的触摸感应单元进一步变化的触摸感应单元的图案。

具体实施方式

[0029] 下面，通过举例的方式来详细说明本发明的具体实施例。应当理解的是，本发明的实施例不局限于以下所列举的示例，本领域技术人员利用本发明的原理或精神可以对所示出的实施例进行修改和变型，得到形式不同的其它实施例，显然，这些实施例都落入本发明要求保护的范围。

[0030] 实施例一：

[0031] 图2示意性地示出了根据本发明的一个实施例的触摸感应元件中的一个触摸感应单元10的图案，应当能够理解的是，本实施例提供的触摸感应元件可包括多个这样的同层设置的触摸感应单元10，换言之，图2中所示的触摸感应单元10只是触摸感应元件中的一个重复单元。在本实施例中，触摸感应元件可包括多个同层设置的触摸感应单元10，触摸感应单元10包括至少一个第一触摸感应子单元11，每个第一触摸感应子单元11包括第一电极块阵列，第一触摸感应子单元11的第一电极块阵列，由级联的多个同层设置的电极块组成。

[0032] 为了清楚和简化的目的，图2只是示意性地示出了三个第一触摸感应子单元11。应该能够理解的是，单个触摸感应单元10可包括至少一个的第一触摸感应子单元11，且多个第一触摸感应子单元11之间相互绝缘。如图2所示，触摸感应单元10中的多个第一触摸感应子单元11可具有相似的结构或图案，但是各个第一触摸感应子单元11所包含的电极块的数目可以不同。由于在每个第一触摸感应子单元的第一电极块阵列中，电极块彼此级联，所以每个第一触摸感应子单元11中的第一电极块阵列可以形成实际上并不间断的图案。

[0033] 进一步，触摸感应元件还包括与第一电极块阵列电连接，且与第一电极块阵列同层设置的第一布线，用于连接驱动芯片。第一布线可以由电连接的多个电极块组成；例如，三个第一触摸感应子单元11可分别通过由多个串联的电极块构成的第一布线与驱动芯片连接。

[0034] 在本实施例一中，包括多个触摸感应单元10的触摸感应元件可以用作自电容模式触控电极。如本领域技术人员所知晓的，自电容感应检测方法是通过检测触控电极自身的电容的变化（当手指触碰触摸屏时，触控电极自身的电容变化）来检测触摸位置。如图2所示，三个第一触摸感应子单元11的第一电极块阵列可以分别作为触控电极通过第一布线接收时序上依次驱动的驱动信号Tx1、Tx2和Tx3，三个第一触摸感应子单元11的第一电极块阵列也可以依次分别响应于所接收到的驱动信号向触控侦测芯片提供反馈信号，触控侦测芯片通过对反馈信号的分析判断是否发生触控，从而实现自容触控检测功能。或者，当三个第一触摸感应子单元11的三个的第一电极块阵列作为触控电极也可以接收三个相同的驱动信号Tx1、Tx2和Tx3，而三个第一触摸感应子单元11的第一电极块阵列组合作为一个整体接收驱动信号并反馈信号。本领域技术人员可以依此推导，依据触控所要求的精度，自由选择多个第一触摸感应子单元如何组合，以及如何驱动，由此，该实施例可以为实现自电容模式的触控提供了结构基础。

[0035] 同样的，如图4所示的触摸感应元件中的一个触摸感应单元20，及触摸感应单元20包括的第一触摸感应子单元21结构的另一种实现方式，也可为实现自电容模式的触控提供结构基础，在此不在赘述。

[0036] 需要说明的是，当第一布线也是由电连接的电极块组成时，在实际的触控感应中，其电容的变化对触控的感应也存在贡献，但是由于第一布线的作用仅为与驱动芯片连接，每次触控时于第一布线上产生的电容变化远小于第一电极块阵列产生的电容变化，本领域技术人员可以通过常规的技术手段，忽略或辨识由第一布线上产生的电容变化，从而并不影响触控的定位。

[0037] 实施例二：

[0038] 参见图5，其示意性地示出了根据本发明的另一个实施例的触摸感应元件。其在实施例一的基础上，增加了第二触摸感应子单元30，第二触摸感应子单元包括由级联的多个同层设置的电极块组成的第二电极块阵列，且第二触摸感应子单元与第一触摸感应子单元绝缘。

[0039] 除与图2相同或类似的结构外，增加第二触摸感应子单元30的本实施例结构，可为实现互电容触控提供结构基础。其中每个第一触摸感应子单元11可以用作接收来自触控侦测芯片的驱动信号Tx1、Tx2、Tx3的驱动电极，第二触摸感应子单元30可以用作向触控侦测芯片提供感应信号Rx的感应电极。正如本领域技术人员所知晓的，当手指触摸屏幕时，驱动电极和感应电极之间的电容会发生变化，可以借助驱动电极和感应电极之间的电容的变化确定触摸位置。

[0040] 在互电容感应检测模式中，不同的触摸感应单元中的相应的驱动电极可以同时接收相同的驱动信号，例如，对于图5所示的实施例，不同的触摸感应单元中的各个用作驱动电极的电极块阵列可以同时接收相同的驱动信号，这样，可以使得所形成的触控面板的引脚（pin）的数量得以减小。

[0041] 图6示意性地示出了根据本实施例的另一实现方式。同样的，在该实现方式中，除了能够接收驱动信号的三个第一触摸感应子单元21，每个触摸感应单元还包括至少一个能够响应于驱动信号而生成感应信号的第二触摸感应子单元30。所不同的，图6中三个第一触摸感应子单元21的第一电极块阵列所包含的电极块的数目与图5所示不同，图6中第二触摸感应子单元30的第二电极块阵列所包含的电极块数目与图5所示不同。

[0042] 进一步，本实施例相较于实施例一，触摸感应元件还包括与所述第二电极块阵列电连接且与第二电极块阵列同层设置的第二布线，用于连接触控侦测芯片。第二布线可以由电连接的多个电极块组成。

[0043] 以上述实施例一和实施例二为基础，进一步的，在触摸感应单元中，任意两个电连接的电极块通过由与电极块相同的材料形成的连接结构彼此连接，并通过同一工艺形成,例如电极块和连接结构均由透明导电材料构成，如包括但不限于铟锡氧化物（ITO）材料。

[0044] 在上述实施例一和实施例二中的每个触摸感应单元的第一触摸感应子单元或者第二触摸感应子单元可以包括几十甚至几百行的行方向上的电极块，也可以包括几十甚至几百行的列方向上的电极块。

[0045] 进一步，多个第一触摸感应子单元或，多个第一触摸感应子单元和第二触摸感应子单元构成的触摸感应单元整体上可以呈现一定的形状，使得触摸感应元件的图案整体可以呈现某种特定的形状。例如，包括在多个第一触摸感应子单元和第二触摸感应子单元中的所有的电极块阵列整体上可以呈现一个规则的方形形状。因此，这样的触摸感应元件可以很好地应用于通常具有方形形状有效显示区域的触控显示装置，并能实现互电容模式触控。但是，触摸感应单元的图案并不限于图2、4、5、6所示的图案，且第一触摸感应子单元或第二触摸感应子单元也不限于图2、4、5、6所示的图案，可以具有任何其它的适当的排列方式。

[0046] 本发明还提供了一种触控显示装置，包括如上所述的触控感应元件。本发明上述的触摸感应元件应用于显示装置时，由于其形成为单层结构，并能够为同时实现正常显示与触摸控制的功能提供结构基础。

[0047] 具体的，触控显示装置包括阵列基板，阵列基板包括阵列排布的子像素单元；电极块与子像素单元一一对应，且在图像显示时作为公共电极与像素电极实现图像显示。在应用触摸感应元件于触控显示装置实现触控功能时，由于触摸感应元件形成为单层结构，采用适当的控制方式，上述实施例所提供的触摸感应元件可以同时作为显示装置中的公共电极，例如，液晶显示（LCD）装置中的阵列基板或彩膜基板中的公共电极。

[0048] 例如，在一帧的扫描时间内，触摸感应元件中的各个触摸感应单元可以接收公共电极信号Vcom以实现图像显示，此时触摸感应元件作为公共电极工作。在一帧的扫描时间结束之后并且在下一帧扫描之前，触摸感应元件可以接收来自触控侦测驱动芯片的驱动信号以实现触摸控制。图3示意性地示出了触摸感应元件分别在显示阶段和触摸控制阶段所接收到的信号。如图3所示，在一帧的扫描时间内，触摸感应元件接收正常的公共电极信号Vcom，这样的公共电极信号Vcom通常是恒定的，以维持触摸感应元件基本恒定的电位，即触摸感应元件此时作为公共电极工作。在一帧的扫描时间结束之后并且在下一帧扫描之前，触摸感应元件接收来自触控侦测芯片的驱动信号，以进行触摸位置检测。

[0049] 如此构成的触控显示装置与现有技术相比，由于省去了触摸图案金属（TPM），使得触控显示装置的像素的开口率得以提升，有利于提升显示装置的图像质量和视觉效果，同时避免了触摸图案金属的制作工艺，可以降低触控面板或显示装置的成本。

[0050] 进一步，阵列基板的数据线设置电极块之间的空隙位置处，从而可以让包括电极块阵列的驱动电极或感应电极避开像素的数据线位置。这样可以有效地减小数据线所带来的干扰，提高触摸控制的准确性。

[0051] 以上通过举例的方式详细描述了本发明的实施例。应该注意的是，上述实施例用来举例说明而不是限制本发明，并且本领域技术人员将能够设计许多替代性实施例而并未脱离所附权利要求的范围。在权利要求中，词语“包括”并未排除除了权利要求中所列举的那些之外的元件或步骤的存在。元件之前的词语“一”或“一个”并未排除多个这样的元件的存在。某些特征被记载在相互不同从属权利要求中这一纯粹事实并不意味着这些特征的组合不能被有利地使用。