專利名稱：一種半透半反式內(nèi)嵌觸摸屏、其驅(qū)動(dòng)方法及顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及顯示技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種半透半反式內(nèi)嵌觸摸屏、其驅(qū)動(dòng)方法及顯示裝置。
背景技術(shù)：
隨著顯示技術(shù)的飛速發(fā)展，觸摸屏(Touch Screen Panel)已經(jīng)逐漸遍及人們的生活中。目前，觸摸屏按照組成結(jié)構(gòu)可以分為外掛式觸摸屏(Add on ModeTouch Panel)、覆蓋表面式觸摸屏(On Cell Touch Panel)、以及內(nèi)嵌式觸摸屏(InCell Touch Panel)。其中，外掛式觸摸屏是將觸摸屏與液晶顯示屏(Liquid CrystalDisplay, LCD)分開生產(chǎn),然后貼合到一起成為具有觸摸功能的液晶顯示屏，外掛式觸摸屏存在制作成本較高、光透過率較低、模組較厚等缺點(diǎn)。而內(nèi)嵌式觸摸屏將觸摸屏的觸控電極內(nèi)嵌在液晶顯示屏內(nèi)部，可以減薄模組整體的厚度，又可以大大降低觸摸屏的制作成本，受到各大面板廠家青睞。為了能夠最大限度的提高觸摸顯示屏的開口率，在設(shè)計(jì)觸摸屏的TFT陣列基板中的像素結(jié)構(gòu)時(shí)可以采用雙柵(Dual Gate)結(jié)構(gòu)，如圖1所示，在雙柵結(jié)構(gòu)中，TFT陣列基板上的相鄰行的像素單元之間具有兩個(gè)柵極信號線，例如Gatel和Gate2、Gate3和Gate4、Gate5和Gate6，且每相鄰的兩列像素單元為一組，共用一個(gè)位于該兩列像素單元之間的數(shù)據(jù)信號線Datel、Date2、Date3。雙柵結(jié)構(gòu)通過增加一倍數(shù)量的柵極信號線，減少了數(shù)據(jù)信號線及源極驅(qū)動(dòng)IC的數(shù)量，從而降低顯示器整體成本。液晶面板是被動(dòng)發(fā)光器件，其按照照明光源可以分為反射式、透射式和半透半反式。其中，反射式液晶面板是利用液晶面板周圍的環(huán)境光來作為照明光源，在反射式液晶面板中設(shè)有用于反射環(huán)境光的反射表面，反射式液晶面板由于自身沒有背光源，其耗電量相對較低，但是在周圍的環(huán)境光偏暗的情況下，畫面不易觀看，帶有使用上的諸多限制。透射式液晶面板是在薄膜晶體管陣列基板的背面設(shè)置背光源，利用背光源發(fā)出的背景光透過液晶面板的調(diào)試，顯示需要畫面，由于需要提供背光源的電能，使其耗電量相對較高。而半透半反式液晶面板結(jié)合了透射式和反射式液晶面板的特點(diǎn)，同時(shí)具備背光源和反射層，在使用時(shí)既可以利用自身的背光源也可以利用環(huán)境光，兼具了兩者的優(yōu)點(diǎn)，無論在強(qiáng)光下或是昏暗的環(huán)境下都能向使用者提供良好的觀看品質(zhì)。目前，現(xiàn)有技術(shù)中還沒有基于半透半反式液晶顯示技術(shù)以及雙柵結(jié)構(gòu)的內(nèi)嵌式觸摸屏的設(shè)計(jì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例提供了一種半透半反式內(nèi)嵌觸摸屏、其驅(qū)動(dòng)方法及顯示裝置，用以實(shí)現(xiàn)在半透半反顯示模式下具有雙柵結(jié)構(gòu)的內(nèi)嵌觸摸屏。本發(fā)明實(shí)施例提供的一種半透半反式內(nèi)嵌觸摸屏，包括彩膜基板，薄膜晶體管TFT陣列基板，以及位于所述彩膜基板和所述TFT陣列基板之間的液晶層；所述半透半反式內(nèi)嵌觸摸屏內(nèi)形成有呈矩陣排列的多個(gè)像素單元，在每個(gè)像素單元設(shè)置有透射區(qū)和反射區(qū)；在所述TFT陣列基板相鄰行的像素單元之間具有兩條柵極信號線，且以相鄰的兩列像素單元為一組像素單元列，每組像素單元列共用一條位于該兩列像素單元之間的數(shù)據(jù)信號線.所述透射區(qū)的液晶層的厚度大于所述反射區(qū)的液晶層的厚度；且所述TFT陣列基板在反射區(qū)內(nèi)設(shè)置有光學(xué)延遲層和金屬反射層；所述光學(xué)延遲層用于補(bǔ)償由所述透射區(qū)的液晶層與所述反射區(qū)的液晶層的厚度差引起的光延遲；所述彩膜基板具有沿像素單元的行方向延伸的多條觸控感應(yīng)電極；所述TFT陣列基板具有沿著像素單元的列方向延伸的多條觸控驅(qū)動(dòng)線，各所述觸控驅(qū)動(dòng)線位于相鄰組像素單元列之間的間隙處。本發(fā)明實(shí)施例提供了一種顯示裝置，包括本發(fā)明實(shí)施例提供的半透半反式內(nèi)嵌觸摸屏。本發(fā)明實(shí)施例提供了一種上述半透半反式內(nèi)嵌觸摸屏的驅(qū)動(dòng)方法，包括將觸摸屏顯示每一幀的時(shí)間分成顯示時(shí)間段和觸控時(shí)間段；在顯示時(shí)間段，對所述觸摸屏中的每條柵極信號線依次施加?xùn)艗呙栊盘?，對?shù)據(jù)信號線施加灰階信號，控制液晶分子翻轉(zhuǎn)；同時(shí)，觸控感應(yīng)電極接地，觸控驅(qū)動(dòng)線無信號輸A ；在觸控時(shí)間段，對觸控驅(qū)動(dòng)線施加觸控掃描信號，觸控感應(yīng)電極耦合所述觸控掃描信號的電壓信號并輸出，同時(shí)，所述觸摸屏中的每條柵極信號線和數(shù)據(jù)信號線無信號輸入。本發(fā)明實(shí)施例的有益效果包括本發(fā)明實(shí)施例提供的一種半透半反式內(nèi)嵌觸摸屏、其驅(qū)動(dòng)方法及顯示裝置，在每個(gè)像素單元內(nèi)設(shè)置透射區(qū)和反射區(qū)，透射區(qū)的液晶層的厚度大于反射區(qū)的液晶層的厚度，TFT陣列基板在反射區(qū)對應(yīng)的區(qū)域內(nèi)設(shè)置光學(xué)延遲層和反射層，光學(xué)延遲層用于補(bǔ)償由透射區(qū)的液晶層與反射區(qū)的液晶層的厚度差引起的光延遲；在顯示過程中，由于透射區(qū)和反射區(qū)的液晶層的厚度不同，通電后不同厚度的液晶層會(huì)對光線具有不同的延遲作用，在反射區(qū)設(shè)置光學(xué)延遲層可以補(bǔ)償由此引起的光延遲差異，使一個(gè)像素單元中的反射區(qū)和透射區(qū)的光透過率相互匹配，并且，在電場開和關(guān)的狀態(tài)下都能保持一個(gè)像素單元內(nèi)灰階一致，從而達(dá)到半透半反式顯示效果。在彩膜基板上設(shè)置觸控感應(yīng)電極，在TFT陣列基板上采用雙柵結(jié)構(gòu)，即相鄰行的像素單元之間具有兩條柵極信號線，每相鄰的兩列像素單元為一組像素單元列，共用一個(gè)位于該兩列像素單元之間的數(shù)據(jù)信號線，通過增加一倍數(shù)量的柵極信號線，節(jié)省出一部分?jǐn)?shù)據(jù)信號線的位置，將實(shí)現(xiàn)觸控功能的觸控驅(qū)動(dòng)線設(shè)置在節(jié)省出的數(shù)據(jù)信號線的位置，即設(shè)置在相鄰像素單元列之間的間隙處，既可以保證觸控所需的精度，又不會(huì)過多占用像素單元的開口區(qū)域，能夠保證觸摸屏具有較大的開口率。并且，對觸控驅(qū)動(dòng)線和觸控感應(yīng)電極進(jìn)行分時(shí)驅(qū)動(dòng)，能降低顯示和觸控的相互干擾，提高畫面品質(zhì)和觸控準(zhǔn)確性。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中顯示面板的雙柵結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2a為本發(fā)明實(shí)施例提供的半透半反式內(nèi)嵌觸摸屏在未通電時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖2b為本發(fā)明實(shí)施例提供的半透半反式內(nèi)嵌觸摸屏在未通電時(shí)的光線模擬圖；圖3a為本發(fā)明實(shí)施例提供的半透半反式內(nèi)嵌觸摸屏通電后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3b為本發(fā)明實(shí)施例提供的半透半反式內(nèi)嵌觸摸屏通電后的光線模擬圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的半透半反式內(nèi)嵌觸摸屏中TFT陣列基板的俯視示意圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的半透半反式內(nèi)嵌觸摸屏的工作時(shí)序圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的半透半反式內(nèi)嵌觸摸屏中公共電極圖案的俯視示意圖；圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的半透半反式內(nèi)嵌觸摸屏中的彩膜基板和TFT陣列基板對盒后的結(jié)構(gòu)示意圖之一；圖8為本發(fā)明實(shí)施例提供的半透半反式內(nèi)嵌觸摸屏中的彩膜基板和TFT陣列基板對盒后的結(jié)構(gòu)示意圖之二；圖9為本發(fā)明實(shí)施例提供的半透半反式內(nèi)嵌觸摸屏中的彩膜基板和TFT陣列基板對盒后的結(jié)構(gòu)示意圖之三。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明實(shí)施例提供的半透半反式內(nèi)嵌觸摸屏、其驅(qū)動(dòng)方法及顯示裝置的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)地說明。附圖中各層薄膜的厚度和形狀不反映陣列基板和彩膜基板的真實(shí)比例，目的只是示意說明本發(fā)明內(nèi)容。圖2a和圖4所示分別為本發(fā)明實(shí)施例提供的電容式內(nèi)嵌觸摸屏的橫向剖面示意圖和觸摸屏中TFT陣列基板的俯視示意圖。如圖2a和圖4所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的半透半反式內(nèi)嵌觸摸屏具體包括彩膜基板1，薄膜晶體管TFT陣列基板2，以及位于彩膜基板I和TFT陣列基板2之間的液晶層3，半透半反式內(nèi)嵌觸摸屏內(nèi)形成有呈矩陣排列的多個(gè)像素單元4，在每個(gè)像素單元設(shè)置有透射區(qū)和反射區(qū)；在TFT陣列基板相鄰行的像素單元4之間具有兩條柵極信號線Gate，且每相鄰的兩列像素單元4為一組像素單元列5，共用一條位于該兩列像素單元4之間的數(shù)據(jù)信號線Data ；透射區(qū)的液晶層3的厚度大于反射區(qū)的液晶層3的厚度；且TFT陣列基板2在反射區(qū)內(nèi)設(shè)置有光學(xué)延遲層6和金屬反射層7 ;光學(xué)延遲層6用于補(bǔ)償由透射區(qū)的液晶層3與反射區(qū)的液晶層3的厚度差引起的光延遲；彩膜基板I具有沿像素單元4的行方向延伸的多條觸控感應(yīng)電極8 ；TFT陣列基板2具有沿著像素單元4的列方向延伸的多條觸控驅(qū)動(dòng)線9，各觸控驅(qū)動(dòng)線9位于相鄰組像素單元列5之間的間隙處。本發(fā)明實(shí)施例提供的一種半透半反式內(nèi)嵌觸摸屏，在每個(gè)像素單元內(nèi)設(shè)置透射區(qū)和反射區(qū)，透射區(qū)的液晶層的厚度大于反射區(qū)的液晶層的厚度，TFT陣列基板在反射區(qū)對應(yīng)的區(qū)域內(nèi)設(shè)置光學(xué)延遲層和反射層，光學(xué)延遲層用于補(bǔ)償由透射區(qū)的液晶層與反射區(qū)的液晶層的厚度差引起的光延遲；在顯示過程中，由于透射區(qū)和反射區(qū)的液晶層的厚度不同，通電后不同厚度的液晶層會(huì)對光線具有不同的延遲作用，在反射區(qū)設(shè)置光學(xué)延遲層可以補(bǔ)償由此引起的光延遲差異，使一個(gè)像素單元中的反射區(qū)和透射區(qū)的光透過率相互匹配，并且，在電場開和關(guān)的狀態(tài)下都能保持一個(gè)像素單元內(nèi)灰階一致，從而達(dá)到半透半反式顯示效果。在具體實(shí)施時(shí)，透射區(qū)的液晶層厚度一般為反射區(qū)的液晶層厚度的兩倍；光學(xué)延遲層一般為四分之一波長光學(xué)延遲層；在各像素單元內(nèi)，金屬反射層的面積一般占開口區(qū)域面積的一半。下面對上述半透半反式觸摸屏的半透半反工作原理進(jìn)行簡要說明，具體地，以下都是以光學(xué)延遲層為四分之一波長(X/4)光學(xué)延遲層、以及透射區(qū)的液晶層厚度為反射區(qū)的液晶層厚度的兩倍為例進(jìn)行說明的。如圖2a所示，在彩膜基板I背向液晶層3的一面通常會(huì)設(shè)置第一偏光片10，在TFT陣列基板2背向液晶層3的一面通常會(huì)設(shè)置第二偏光片11，將第一偏光片10的光透過軸方向設(shè)置為沿水平面，第二偏光片11的光透過軸方向設(shè)置為垂直紙面向內(nèi)。在彩膜基板I面向液晶層的一面通常會(huì)設(shè)置第一取向膜12，在TFT陣列基板2面向液晶層3的一面通常會(huì)設(shè)置第二取向膜13，將第一取向膜12和第二取向膜13的摩擦方向設(shè)置為沿水平面。如圖2a所示，在觸摸屏未加電壓時(shí)，透射區(qū)和反射區(qū)(圖2a中線框所示)均呈暗場，其具體的光線模擬圖如圖2b所示在反射區(qū)內(nèi)，由于第一偏光片10的光透過軸方向沿水平面，環(huán)境光通過第一偏光片10后生成水平方向線偏振光；由于反射區(qū)的液晶層3中液晶分子平行取向，水平方向線偏振光經(jīng)過液晶層3后無延遲作用；水平方向線偏振光經(jīng)入/4光學(xué)延遲層6的相位延遲后變?yōu)樽笮龍A偏振光；左旋圓偏振光經(jīng)過金屬反射層7的反射形成右旋圓偏振光；在經(jīng)過X/4光學(xué)延遲層6后,右旋圓偏振光形成垂直方向線偏振光；垂直方向線偏振光在經(jīng)過反射區(qū)的液晶層3后無延遲作用，此時(shí)垂直方向線偏振光的偏振方向與第一偏光片10的光透過軸方向相互垂直，從而在反射區(qū)形成暗場。在透射區(qū)內(nèi)，由于第二偏光片11的光透過軸方向垂直紙面向內(nèi)，背光源發(fā)出的背光經(jīng)過第二偏振片11作用生成垂直方向線偏振光；由于透射區(qū)的液晶層3中液晶分子平行取向，垂直方向線偏振光經(jīng)過液晶層后無延遲作用，此時(shí)垂直方向線偏振光的偏振方向與第一偏光片10的光透過軸方向相互垂直，從而在透射區(qū)形成暗場。在液晶面板加電壓時(shí)，透射區(qū)和反射區(qū)的液晶層3中的液晶分子在電場效應(yīng)的作用下偏轉(zhuǎn)排列，偏振光在通過發(fā)生偏轉(zhuǎn)的液晶分子時(shí)發(fā)生相位延遲，如圖3a所示，由于透射區(qū)和反射區(qū)的液晶層3厚度不同，其對偏振光的延遲效果也不同，在透射區(qū)的液晶層3起到X/2光延遲作用，在反射區(qū)的液晶層3起到X/4光延遲作用。在液晶面板加電壓后，透射區(qū)和反射區(qū)均呈亮場，其具體的光線模擬圖如圖3b所/Jn :在反射區(qū)內(nèi)，由于第一偏光片10的光透過軸方向沿水平面,環(huán)境光通過第一偏光片10后生成水平方向線偏振光；由于反射區(qū)的液晶層3起到\ /4光延遲作用，水平方向線偏振光經(jīng)過反射區(qū)的液晶層3的相位延遲后變?yōu)樽笮龍A偏振光；左旋圓偏振光經(jīng)\ /4光學(xué)延遲層6的相位延遲后變?yōu)樗椒较蚓€偏振光；水平方向線偏振光經(jīng)過金屬反射層7的反射以及經(jīng)過、/4光學(xué)延遲層6后，形成左旋圓偏振光；左旋圓偏振光經(jīng)過反射區(qū)的液晶層3的相位延遲后變?yōu)樗椒较蚓€偏振光，此時(shí)水平方向線偏振光的偏振方向與第一偏光片10的光透過軸方向平行，從而在反射區(qū)形成亮場。在透射區(qū)內(nèi)，由于第二偏光片11的光透過軸方向垂直紙面向內(nèi)，背光源發(fā)出的背光經(jīng)過第二偏振片11作用生成垂直方向線偏振光；由于透射區(qū)的液晶層3起到\ /2光延遲作用，垂直方向線偏振光經(jīng)過透射區(qū)的液晶層3的相位延遲后變?yōu)樗椒较蚓€偏振光，此時(shí)水平方向線偏振光的偏振方向與第一偏光片10的光透過軸方向平行，從而在透射區(qū)形成亮場。本發(fā)明實(shí)施例提供的上述觸摸屏在實(shí)現(xiàn)半透半反的顯示效果的基礎(chǔ)上，在彩膜基板上設(shè)置觸控感應(yīng)電極，在TFT陣列基板上采用雙柵結(jié)構(gòu)，即相鄰行的像素單元之間具有兩條柵極信號線，每相鄰的兩列像素單元為一組像素單元列，共用一個(gè)位于該兩列像素單元之間的數(shù)據(jù)信號線，通過增加一倍數(shù)量的柵極信號線，節(jié)省出一部分?jǐn)?shù)據(jù)信號線的位置，將實(shí)現(xiàn)觸控功能的觸控驅(qū)動(dòng)線設(shè)置在節(jié)省出的數(shù)據(jù)信號線的位置，即設(shè)置在相鄰像素單元列之間的間隙處，既可以保證觸控所需的精度，又不會(huì)過多占用像素單元的開口區(qū)域，能夠保證觸摸屏具有較大的開口率。并且，對觸控驅(qū)動(dòng)線和觸控感應(yīng)電極進(jìn)行分時(shí)驅(qū)動(dòng)，能降低顯不和觸控的相互干擾,提聞畫面品質(zhì)和觸控準(zhǔn)確性。具體地，本發(fā)明實(shí)施例提供的上述半透半反式內(nèi)嵌觸摸屏的驅(qū)動(dòng)方法，如圖5所示的時(shí)序圖，具體包括首先，將觸摸屏顯示每一巾貞(Vsync)的時(shí)間分成顯示時(shí)間段(Display)和觸控時(shí)間段(Touch)，例如圖5所示的驅(qū)動(dòng)時(shí)序圖中觸摸屏的顯示一幀的時(shí)間為16. 67ms，選取其中4ms作為觸控時(shí)間段，其他的12. 67ms作為顯示時(shí)間段，當(dāng)然也可以根據(jù)IC芯片的處理能力適當(dāng)?shù)恼{(diào)整兩者的時(shí)長，在此不做具體限定。在顯示時(shí)間段(Display)，對觸摸屏中的每條柵極信號線Gl，G2......Gn依次施加
柵掃描信號，對數(shù)據(jù)信號線Data施加灰階信號，控制液晶分子翻轉(zhuǎn)；這段時(shí)間和正常的ADS型液晶面板工作原理無異。在顯示時(shí)間段，觸控感應(yīng)電極Rx接地，即加載OV電壓，觸控驅(qū)動(dòng)線Tx無信號輸入。在觸控時(shí)間段(Touch)，對觸控驅(qū)動(dòng)電極Tx施加觸控掃描信號，觸控感應(yīng)電極Rx耦合觸控掃描信號的電壓信號并輸出。通過手指的觸摸，改變觸摸點(diǎn)位置兩電極之間的感應(yīng)電容，從而改變觸控感應(yīng)電極Rx的末端接收電壓信號的大小，實(shí)現(xiàn)觸控功能。在觸控時(shí)間段，觸摸屏中的每條柵極信號線和數(shù)據(jù)信號線無信號輸入。本發(fā)明實(shí)施例提供的上述觸摸屏可以適用于各種模式的液晶顯示技術(shù)，例如可以適用于能夠?qū)崿F(xiàn)寬視角的平面內(nèi)開關(guān)(IPS, In-Plane Switch)和高級超維場開關(guān)(ADS,Advanced Super Dimension Switch)型液晶顯示技術(shù)，也可以適用于傳統(tǒng)的扭曲向列(TN,Twisted Nematic)型液晶顯示技術(shù),在此不做限定。下面對上述觸摸屏中實(shí)現(xiàn)觸控功能的觸控驅(qū)動(dòng)線的具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的說明。在具體實(shí)施時(shí)，可以將觸控驅(qū)動(dòng)線與TFT陣列基板中的數(shù)據(jù)信號線同層設(shè)置，這樣，在制備TFT陣列基板時(shí)不需要增加額外的制備工序，只需要通過一次構(gòu)圖工藝即可形成數(shù)據(jù)信號線和觸控驅(qū)動(dòng)電極的圖形，能夠節(jié)省制備成本，提升產(chǎn)品附加值。一般地，觸摸屏的精度通常在毫米級，可以根據(jù)所需的觸控精度選擇觸控驅(qū)動(dòng)線和觸控感應(yīng)電極的密度和寬度以保證所需的觸控精度，通常設(shè)計(jì)觸控驅(qū)動(dòng)線時(shí)，會(huì)將各觸控驅(qū)動(dòng)線之間的間距設(shè)置為相同。具體地，由于觸控驅(qū)動(dòng)線設(shè)置在相鄰的像素單元列之間，而通常像素單元之間的間隙一般只有5微米左右，因此，各條觸控驅(qū)動(dòng)線的寬度也非常細(xì)，這就會(huì)導(dǎo)致觸控驅(qū)動(dòng)線和觸控感應(yīng)電極之間的耦合電容相對較小。為了保證觸控驅(qū)動(dòng)線和觸控感應(yīng)電極之間的耦合電容達(dá)到所需數(shù)值，一般在3pF左右，觸控驅(qū)動(dòng)線可以與至少一個(gè)相鄰的像素單元內(nèi)的金屬反射層通過過孔電性相連，如圖4所示，在觸控時(shí)間段，與觸控驅(qū)動(dòng)線9電性相連的金屬反射層7能增加觸控感應(yīng)的面積，保證觸控所需的耦合電容值。在具體實(shí)施時(shí)，一般根據(jù)所需的耦合電容值，選擇具體觸控驅(qū)動(dòng)線連接的金屬反射層的數(shù)量，在此不做限定。一般地，傳統(tǒng)ADS型液晶面板的陣列基板上，公共電極作為板狀電極位于下層(更靠近襯底基板)，像素電極作為狹縫電極位于上層(更靠近液晶層)，在像素電極和公共電極之間設(shè)有絕緣層。而HADS型液晶面板的陣列基板上，像素電極作為板狀電極位于下層(更靠近襯底基板)，公共電極作為狹縫電極位于上層(更靠近液晶層)，在像素電極和公共電極之間設(shè)有絕緣層。具體地，為了保證觸摸屏的正常顯示，會(huì)根據(jù)上述觸摸屏具體應(yīng)用的液晶顯示面板的模式，設(shè)置金屬反射層的具體位置。例如在HADS模式的觸摸屏中，如圖2a所示，即TFT陣列基板具有位于像素電極14上方的公共電極15，且公共電極15在與像素單元的開口區(qū)域?qū)?yīng)的位置具有狹縫狀透明電極結(jié)構(gòu)；在各像素單元內(nèi)，金屬反射層7會(huì)位于公共電極15的下方且與像素電極14電性相連。在具體實(shí)施時(shí)，金屬反射層7可以直接設(shè)置在像素電極14上方(如圖2a所示)或下方，在此不做限定。在顯示時(shí)間段，與像素電極電性相連的金屬反射層作為像素電極的一部分，與上方的公共電極產(chǎn)生多維電場，控制液晶翻轉(zhuǎn)。并且，在HADS模式中，觸控驅(qū)動(dòng)線與數(shù)據(jù)信號線同層設(shè)置時(shí)，會(huì)被更靠近液晶層的公共電極遮擋，不利于設(shè)置在彩膜基板上的觸控感應(yīng)電極探測觸控掃描信號。因此，為了保證觸控驅(qū)動(dòng)線上施加的觸控掃描信號更容易被觸控感應(yīng)電極探測到，可以將公共電極在與觸控驅(qū)動(dòng)線對應(yīng)的位置設(shè)置為鏤空結(jié)構(gòu)，即公共電極在與觸控驅(qū)動(dòng)線對應(yīng)的位置設(shè)置無公共電極的圖案，如圖6中的B區(qū)域所示。在ADS模式的觸摸屏中，即TFT陣列基板具有位于像素電極下方的公共電極，與觸控驅(qū)動(dòng)線相鄰的像素單元列具有的公共電極與其他像素單元列具有的公共電極相互絕緣，像素電極在與像素單元的開口區(qū)域?qū)?yīng)的位置具有狹縫狀透明電極結(jié)構(gòu)；在各像素單元內(nèi)，金屬反射層位于像素電極的下方且與公共電極電性相連。在具體實(shí)施時(shí)，金屬反射層可以直接設(shè)置在公共電極上方或下方，在此不做限定。在顯示時(shí)間段，與公共電極電性相連的金屬反射層作為公共電極的一部分，與上方的像素電極產(chǎn)生多維電場，控制液晶翻轉(zhuǎn)。并且，在觸控時(shí)間段，通過金屬反射層與各觸控驅(qū)動(dòng)線相連的公共電極與其他公共電極之間相互絕緣，不會(huì)產(chǎn)生觸控信號的串?dāng)_。進(jìn)一步地，由于觸摸屏的精度通常在毫米級，而液晶顯示屏的精度通常在微米級，顯示所需的精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于觸控所需的精度，因此，實(shí)現(xiàn)觸控功能的觸控驅(qū)動(dòng)線可能不會(huì)占用全部相鄰像素單元列之間的間隙，這樣，可以在除設(shè)置有觸控驅(qū)動(dòng)線之外的相鄰組像素單元列之間的間隙處，如圖4所示，設(shè)置與TFT陣列基板中的公共電極電性相連的至少一條公共電極線Vcom，以增加公共電極所攜帶的公共電極信號的穩(wěn)定性。下面對上述觸摸屏中實(shí)現(xiàn)觸控功能的觸控感應(yīng)電極的具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的說明。在具體實(shí)施時(shí)，觸控感應(yīng)電極可以位于彩膜基板的襯底與黑矩陣區(qū)域之間，也可以位于彩膜基板的黑矩陣區(qū)域面向液晶層的一面，還可以位于彩膜基板背向液晶層的一面。目前，在液晶顯示面板中，為了避免顯示過程中外界信號對顯示信號的干擾，一般都會(huì)在彩膜基板背向液晶層的一面設(shè)置屏蔽電極層，該屏蔽電極層為整面設(shè)置。本發(fā)明實(shí)施例提供的上述觸摸屏在具體實(shí)施時(shí)，可以根據(jù)所需的觸控精度，如圖7所示，將彩膜基板上的屏蔽電極層(shielding ITO)分割成合適寬度的觸控感應(yīng)電極Rx, —般情況下,每條觸控感應(yīng)電極Rx的寬度在5飛mm為佳。并且，觸摸屏的精度通常在毫米級，而液晶顯示屏的精度通常在微米級，可以看出顯示所需的精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于觸控所需的精度，因此，一般每條觸控感應(yīng)電極都會(huì)對應(yīng)多行像素單元。在一巾貞的觸控時(shí)間段內(nèi)，觸控驅(qū)動(dòng)電極Tx傳遞觸控掃描信號,各觸控感應(yīng)電極Rx耦合觸控掃描信號的電壓信號并輸出，在顯示時(shí)間段，各觸控感應(yīng)電極Rx可以接地，屏蔽外界信號對顯示信號的干擾，起到屏蔽電極的作用。進(jìn)一步地，為了在彩膜基板和TFT陣列基板對盒后能對盒體進(jìn)行減薄處理，即使用特定液體刻蝕裸露在外側(cè)的襯底基板，可以將屏蔽電極層制作在彩膜基板面向液晶層的
一面，具體地，組成屏蔽電極層的各觸控感應(yīng)電極Rx可以設(shè)置于彩膜基板的襯底與黑矩陣區(qū)域之間，也可以位于黑矩陣面向液晶層的一面。當(dāng)觸控感應(yīng)電極Rx設(shè)置在彩膜基板的襯底與黑矩陣區(qū)域之間時(shí)，更有利于屏蔽外界信號的干擾。當(dāng)觸控感應(yīng)電極位于彩膜基板背向液晶層的一面時(shí)，由于觸控感應(yīng)電極與觸控驅(qū)動(dòng)電極之間的間距較大，因此，如圖7所示，可以直接將各條觸控感應(yīng)電極Rx制備成面狀結(jié)構(gòu)即可保證耦合電容值在合適的范圍。當(dāng)各觸控感應(yīng)電極位于彩膜基板面向液晶層的一面時(shí)，由于觸控感應(yīng)電極與觸控驅(qū)動(dòng)電極之間的間距較小，為了保證耦合電容值在合適的范圍提高觸控的可行性，如圖8所示，可將各條觸控感應(yīng)電極Rx設(shè)計(jì)為具有網(wǎng)格狀電極結(jié)構(gòu)，且各觸控感應(yīng)電極的圖案被黑矩陣區(qū)域覆蓋，這樣就可以利用黑矩陣遮蓋觸控感應(yīng)電極的網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)，不會(huì)對顯示器的開口率產(chǎn)生影響，也不會(huì)影響顯示器的光透過率。并且，根據(jù)所需的耦合電容值，觸控感應(yīng)電極的圖案還可以設(shè)計(jì)為圖9所示的網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)，在此不做詳述。具體地，由于在彩膜基板上設(shè)置的網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)的觸控感應(yīng)電極不會(huì)遮擋像素單元，因此，觸控感應(yīng)電極的材料可以具體為透明導(dǎo)電氧化物例如ITO或ΙΖ0，也可以為金屬，當(dāng)采用金屬制作觸控感應(yīng)電極時(shí)可以有效的降低其電阻。此外，在設(shè)置觸控驅(qū)動(dòng)線和觸控感應(yīng)電極時(shí)，為了降低與其連接的IC芯片成本，可以通過將相鄰的多個(gè)觸控驅(qū)動(dòng)線在任一端通過導(dǎo)線導(dǎo)通的方式，減少為各驅(qū)動(dòng)觸控線提供電信號的驅(qū)動(dòng)通道(channel)的數(shù)量；同時(shí)，可以通過將相鄰的多個(gè)觸控感應(yīng)電極在任一端通過導(dǎo)線導(dǎo)通的方式，減少與各觸控感應(yīng)電極連接的感應(yīng)通道(channel)的數(shù)量。例如，分辨率為1280*800的觸摸屏，可以考慮將每120個(gè)像素包含的觸控驅(qū)動(dòng)線通過導(dǎo)線導(dǎo)通，作為一個(gè)觸控驅(qū)動(dòng)線，將100個(gè)像素長度的觸控感應(yīng)電極作為一個(gè)觸控感應(yīng)電極，因此，總共僅需要10個(gè)觸控驅(qū)動(dòng)線的通道接口，8個(gè)觸控感應(yīng)電極的通道接口，降低了對IC芯片的要求?；谕话l(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種顯示裝置，包括本發(fā)明實(shí)施例提供的上述半透半反式內(nèi)嵌觸摸屏，該顯示裝置的實(shí)施可以參見上述半透半反式內(nèi)嵌觸摸屏的實(shí)施例，重復(fù)之處不再贅述。本發(fā)明實(shí)施例提供的一種半透半反式內(nèi)嵌觸摸屏、其驅(qū)動(dòng)方法及顯示裝置，在每個(gè)像素單元內(nèi)設(shè)置透射區(qū)和反射區(qū)，透射區(qū)的液晶層的厚度大于反射區(qū)的液晶層的厚度，TFT陣列基板在反射區(qū)對應(yīng)的區(qū)域內(nèi)設(shè)置光學(xué)延遲層和反射層，光學(xué)延遲層用于補(bǔ)償由透射區(qū)的液晶層與反射區(qū)的液晶層的厚度差引起的光延遲；在顯示過程中，由于透射區(qū)和反射區(qū)的液晶層的厚度不同，通電后不同厚度的液晶層會(huì)對光線具有不同的延遲作用，在反射區(qū)設(shè)置光學(xué)延遲層可以補(bǔ)償由此引起的光延遲差異，使一個(gè)像素單元中的反射區(qū)和透射區(qū)的光透過率相互匹配，并且，在電場開和關(guān)的狀態(tài)下都能保持一個(gè)像素單元內(nèi)灰階一致，從而達(dá)到半透半反式顯示效果。在彩膜基板上設(shè)置觸控感應(yīng)電極，在TFT陣列基板上采用雙柵結(jié)構(gòu)，即相鄰行的像素單元之間具有兩條柵極信號線，每相鄰的兩列像素單元為一組像素單元列，共用一個(gè)位于該兩列像素單元之間的數(shù)據(jù)信號線，通過增加一倍數(shù)量的柵極信號線，節(jié)省出一部分?jǐn)?shù)據(jù)信號線的位置，將實(shí)現(xiàn)觸控功能的觸控驅(qū)動(dòng)線設(shè)置在節(jié)省出的數(shù)據(jù)信號線的位置，即設(shè)置在相鄰像素單元列之間的間隙處，既可以保證觸控所需的精度，又不會(huì)過多占用像素單元的開口區(qū)域，能夠保證觸摸屏具有較大的開口率。并且，對觸控驅(qū)動(dòng)線和觸控感應(yīng)電極進(jìn)行分時(shí)驅(qū)動(dòng)，能降低顯示和觸控的相互干擾，提高畫面品質(zhì)和觸控準(zhǔn)確性。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種半透半反式內(nèi)嵌觸摸屏，包括彩膜基板，薄膜晶體管TFT陣列基板，以及位于所述彩膜基板和所述TFT陣列基板之間的液晶層；所述半透半反式內(nèi)嵌觸摸屏內(nèi)形成有呈矩陣排列的多個(gè)像素單元，在每個(gè)像素單元設(shè)置有透射區(qū)和反射區(qū)；在所述TFT陣列基板相鄰行的像素單元之間具有兩條柵極信號線，且以相鄰的兩列像素單元為一組像素單元列，每組像素單元列共用一條位于該兩列像素單元之間的數(shù)據(jù)信號線；其特征在于，所述透射區(qū)的液晶層的厚度大于所述反射區(qū)的液晶層的厚度；且所述TFT陣列基板在反射區(qū)內(nèi)設(shè)置有光學(xué)延遲層和金屬反射層；所述光學(xué)延遲層用于補(bǔ)償由所述透射區(qū)的液晶層與所述反射區(qū)的液晶層的厚度差引起的光延遲；所述彩膜基板具有沿像素單元的行方向延伸的多條觸控感應(yīng)電極；所述TFT陣列基板具有沿著像素單元的列方向延伸的多條觸控驅(qū)動(dòng)線，各所述觸控驅(qū)動(dòng)線位于相鄰組像素單元列之間的間隙處。
2.如權(quán)利要求1所述的觸摸屏，其特征在于，所述觸控驅(qū)動(dòng)線與所述數(shù)據(jù)信號線同層設(shè)置，且各所述觸控驅(qū)動(dòng)線之間的間距相同。
3.如權(quán)利要求2所述的觸摸屏，其特征在于，所述觸控驅(qū)動(dòng)線與至少一個(gè)相鄰的像素單元內(nèi)的金屬反射層通過過孔電性相連。
4.如權(quán)利要求3所述的觸摸屏，其特征在于，所述TFT陣列基板具有位于像素電極上方的公共電極，且所述公共電極在與所述像素單元的開口區(qū)域?qū)?yīng)的位置具有狹縫狀透明電極結(jié)構(gòu)；在各像素單元內(nèi)，所述金屬反射層位于所述公共電極的下方且與像素電極電性相連。
5.如權(quán)利要求4所述的觸摸屏，其特征在于，所述公共電極在與所述觸控驅(qū)動(dòng)線對應(yīng)的位置具有鏤空結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求3所述的觸摸屏，其特征在于，所述TFT陣列基板具有位于像素電極下方的公共電極，與所述觸控驅(qū)動(dòng)線相鄰的像素單元列具有的公共電極與其他像素單元列具有的公共電極相互絕緣，所述像素電極在與所述像素單元的開口區(qū)域?qū)?yīng)的位置具有狹縫狀透明電極結(jié)構(gòu)；在各像素單元內(nèi)，所述金屬反射層位于所述像素電極的下方且與公共電極電性相連。
7.如權(quán)利要求4-6任一項(xiàng)所述的觸摸屏，其特征在于，還包括與所述TFT陣列基板中的公共電極電性相連的至少一條公共電極線，各公共電極線位于除設(shè)置有所述觸控驅(qū)動(dòng)線之外的相鄰組像素單元列之間的間隙處。
8.如權(quán)利要求1所述的觸摸屏，其特征在于，各條所述觸控感應(yīng)電極位于所述彩膜基板的襯底與黑矩陣區(qū)域之間，或位于所述彩膜基板背向所述液晶層的一面。
9.如權(quán)利要求8所述的觸摸屏，其特征在于，當(dāng)各條所述觸控感應(yīng)電極位于所述彩膜基板的襯底與黑矩陣區(qū)域之間時(shí)，各所述觸控感應(yīng)電極具有網(wǎng)格狀電極結(jié)構(gòu)，且各觸控感應(yīng)電極的圖案被所述黑矩陣區(qū)域覆蓋。
10.如權(quán)利要求9所述的觸摸屏，其特征在于，所述觸控感應(yīng)電極的材料為透明導(dǎo)電氧化物或金屬。
11.如權(quán)利要求1-6或8-10任一項(xiàng)所述的觸摸屏，其特征在于，相鄰的多個(gè)所述觸控感應(yīng)電極在任一端通過導(dǎo)線導(dǎo)通，相鄰的多個(gè)所述觸控驅(qū)動(dòng)線在任一端通過導(dǎo)線導(dǎo)通。
12.如權(quán)利要求1-6或8-10任一項(xiàng)所述的觸摸屏，其特征在于，所述透射區(qū)的液晶層厚度為所述反射區(qū)的液晶層厚度的兩倍；所述光學(xué)延遲層為四分之一波長光學(xué)延遲層；在各像素單元內(nèi)，所述金屬反射層的面積占開口區(qū)域面積的一半。
13.—種顯示裝置，其特征在于，包括如權(quán)利要求1-12任一項(xiàng)所述的半透半反式內(nèi)嵌觸摸屏。
14.一種如權(quán)利要求1所述的半透半反式內(nèi)嵌觸摸屏的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，包括 將觸摸屏顯示每一幀的時(shí)間分成顯示時(shí)間段和觸控時(shí)間段；在顯示時(shí)間段，對所述觸摸屏中的每條柵極信號線依次施加?xùn)艗呙栊盘?，對?shù)據(jù)信號線施加灰階信號，控制液晶分子翻轉(zhuǎn)；同時(shí)，觸控感應(yīng)電極接地，觸控驅(qū)動(dòng)線無信號輸入； 在觸控時(shí)間段，對觸控驅(qū)動(dòng)線施加觸控掃描信號，觸控感應(yīng)電極耦合所述觸控掃描信號的電壓信號并輸出，同時(shí)，所述觸摸屏中的每條柵極信號線和數(shù)據(jù)信號線無信號輸入。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種半透半反式內(nèi)嵌觸摸屏、其驅(qū)動(dòng)方法及顯示裝置，在每個(gè)像素單元內(nèi)設(shè)置透射區(qū)和反射區(qū)，透射區(qū)的液晶層的厚度大于反射區(qū)的液晶層的厚度，TFT陣列基板在反射區(qū)設(shè)置光學(xué)延遲層和反射層；由于光學(xué)延遲層補(bǔ)償由液晶層厚度不同引起的光延遲差異，使各像素單元的反射區(qū)和透射區(qū)在電場開和關(guān)的狀態(tài)下都能保持灰階一致，達(dá)到半透半反式顯示效果。在彩膜基板上設(shè)置觸控感應(yīng)電極，在TFT陣列基板上采用雙柵結(jié)構(gòu)，通過增加一倍數(shù)量的柵極信號線，節(jié)省出一部分?jǐn)?shù)據(jù)信號線的位置，將觸控驅(qū)動(dòng)線設(shè)置在節(jié)省出的數(shù)據(jù)信號線的位置，以保證觸摸屏具有較大的開口率，并采用分時(shí)驅(qū)動(dòng)降低顯示和觸控的相互干擾，提高畫面品質(zhì)和觸控準(zhǔn)確性。
文檔編號G02F1/1362GK102999220SQ201210507429
公開日2013年3月27日 申請日期2012年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月30日
發(fā)明者楊盛際, 董學(xué), 李成, 王海生, 劉英明 申請人:北京京東方光電科技有限公司