专利名称：一种电容式内嵌触摸屏及显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及触摸屏技术领域，尤其涉及一种电容式内嵌触摸屏及显示装置。
背景技术：
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 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。而内嵌式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。目前，现有的电容式内嵌(in cell)触摸屏是在现有的TFT (Thin FilmTransistor,薄膜场效应晶体管)阵列基板上直接另外增加触控扫描线和触控感应线实现的，即在TFT阵列基板的表面制作两层相互异面相交的条状电极，这两层电极分别作为触摸屏的触控驱动线和触控感应线，在两条电极的异面相交处形成互电容。其工作过程为:在对作为触控驱动线的电极加载触控驱动信号时，检测触控感应线通过互电容耦合出的电压信号，在此过程中，有人体接触触摸屏时，人体电场就会作用在互电容上，使互电容的电容值发生变化，进而改变触控感应线耦合出的电压信号，根据电压信号的变化，就可以确定触点位置。上述电容式内嵌触摸屏的结构设计，在现有的TFT阵列基板中增加的触控扫描线和触控感应线加载的触控信号，会与TFT阵列基板中原有的显示信号相互干扰，既影响了液晶显示画面的品质，又降低了触控操作的可靠性。
发明内容
本发明实施例提供了 一种电容式内嵌触摸屏及显示装置，用以解决现有的内嵌式触摸屏中显示信号与触控信号相互干扰的问题。本发明实施例提供的一种电容式内嵌触摸屏，包括:基板以及设置在所述基板上的黑矩阵，还包括:位于所述基板与所述黑矩阵之间的第一触摸感测电极，以及位于所述黑矩阵背离所述基板一侧的第二触摸感测电极。进一步地，所述黑矩阵具有呈矩阵排列的开口区域；所述第一触摸感测电极沿着开口区域的行方向延伸，所述第二触摸感测电极沿着开口区域的列方向延伸；或，所述第二触控感测电极沿着开口区域的行方向延伸，所述第一触控感测电极沿着开口区域的列方向延伸。进一步地，所述第一触控感测电极的材料为金属材料或透明导电材料；所述第二触控感测电极的材料为金属材料或透明导电材料。
进一步地，所述第一触摸感测电极的材料为金属材料，所述第一触摸感测电极在基板上的正投影位于所述黑矩阵的正投影之内；所述第二触摸感测电极的材料为金属材料，所述第二触摸感测电极在基板上的正投影位于所述黑矩阵的正投影之内。进一步地，所述第一触摸感测电极的材料为透明导电材料，所述第一触摸感测电极具有菱形电极结构；所述第二触摸感测电极的材料为透明导电材料，所述第二触摸感测电极具有菱形电极结构。进一步地，所述第一触摸感测电极和/或所述第二触摸感测电极在所述第一触摸感测电极与所述第二触摸感测电极的交叠处具有内缩结构。进一步地，所述第一触摸感测电极的材料为透明导电材料；在显示时间段，所述第一触摸感测电极接地；在触控时间段，所述第一触摸感测电极耦合所述第二触摸感测电极加载的触控扫描信号并输出。进一步地，所述第二触摸感测电极的材料为透明导电材料，各所述第二触摸感测电极组成公共电极层；在显示时间段，对各所述第二触摸感测电极加载公共电极信号；在触控时间段，对各所述第二触摸感测电极加载触控扫描信号。进一步地，所述第一触摸感测电极的材料为透明导电材料；在显示时间段，所述第一触摸感测电极接地；在触控时间段,对各所述第一触摸感测电极加载触控扫描信号。进一步地，所述第二触摸感测电极的材料为透明导电材料，各所述第二触摸感测电极组成公共电极层；在显示时间段，对各所述第二触摸感测电极加载公共电极信号；在触控时间段，所述第二触摸感测电极耦合所述触控扫描信号并输出。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电容式内嵌触摸屏。本发明实施例的有益效果包括:本发明实施例提供的一种电容式内嵌触摸屏及显示装置，在基板上设置相互绝缘的第一触摸感测电极和第二触摸感测电极；其中，第一触摸感测电极位于基板与黑矩阵之间，第二触摸感测电极位于黑矩阵背离基板的一侧。由于将第一触摸感测电极和第二触摸感测电极设置在远离TFT阵列基板的基板上，可以避免触控信号与TFT阵列基板中的显示信号相互干扰，既保证了液晶显示画面的品质，又增强了触控操作的可靠性。
图1为本发明实施例提供的电容式内嵌触摸屏的结构示意图；图2为本发明实施例提供的基板的结构示意图；图3为本发明实施例提供的第一触摸感测电极与第二触摸感测电极之间的结构不意图之一；
图4为本发明实施例提供的第一触摸感测电极与第二触摸感测电极之间的结构不意图之_■;图5为本发明实施例提供的触摸屏的引线示意图。
具体实施例方式下面结合附图，对本发明实施例提供的电容式内嵌触摸屏及显示装置的具体实施方式
进行详细地说明。附图中各层薄膜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。本发明实施例提供的一种电容式内嵌触摸屏，如图1所示，包括:基板01以及设置在基板01上的黑矩阵02 ;还包括:位于基板01与黑矩阵02之间的第一触摸感测电极03，以及位于黑矩阵02背离基板01 —侧的第二触摸感测电极04。在具体实施时,第一触摸感测电极03可以是触摸感应电极(Rx, receive),第二触摸感测电极04对应地是触摸驱动电极(Tx, Transport);反之,第一触摸感测电极03也可以是触摸驱动电极Tx，第二触摸感测电极04对应地是触摸感应电极Rx，在此不做限定。并且，本发明实施例提供的上述触摸屏，如图1所示，可以应用于彩色滤光片05设置在与TFT阵列基板2相对的基板(即彩膜基板I)的结构，也可以应用于彩色滤光片设置在TFT阵列基板中的结构，在此不做限定。本发明实施提供的上述电容式内嵌触摸屏，由于将作为触控驱动电极Tx的第一触摸感测电极03或第二触摸感测电极04设置在远离TFT阵列基板2的彩膜基板I上，在触控驱动电极Tx加载触控扫描信号时,可以减少触控扫描信号对TFT阵列基板2上加载的诸如栅扫描信号和灰阶信号的显示信号的干扰，保证了触摸屏的显示画面品质。并且，由于将作为触控感应电极Rx 的第一触摸感测电极03或第二触摸感测电极04也设置在远离TFT阵列基板2的彩膜基板I上，在触控感应电极Rx耦合触控扫描信号时，可以减少在TFT阵列基板2上加载的显示信号对触控感应电极Rx耦合电信号的干扰，提高了触控操作的可靠性。具体地，本发明实施例提供的上述触摸屏中，如图2所示，在基板01上形成的黑矩阵02 —般都具有呈矩阵排列的开口区域06，该开口区域06与TFT阵列基板中各像素单元的有效显示区域相对。在具体实施时，如图2所示，在基板01上形成的第一触摸感测电极03可以沿着开口区域06的行方向延伸，第二触摸感测电极04可以沿着开口区域06的列方向延伸，即在基板01上布置的第一触摸感测电极03与TFT阵列基板中的栅极信号线的布线方向一致，在基板01上布置的第二触摸感测电极04与TFT阵列基板中的数据信号线的布线方向一致。或者，在基板上形成的第一触摸感测电极可以沿着开口区域的行方向延伸，第二触摸感测电极可以沿着开口区域的列方向延伸，即在基板上布置的第一触摸感测电极与TFT阵列基板中的栅极信号线的布线方向一致，在基板上布置的第二触摸感测电极与TFT阵列基板中的数据信号线的布线方向一致。当然，在基板上布置的第一触摸感测电极和第二触摸感测电极的延伸方向也可以沿着其他方向，在此不做限定。下面以各第一触摸感测电极沿着开口区域的列方向延伸，各第二触摸感测电极沿着开口区域的行方向延伸为例进行说明。在具体实施时，可以用金属材料或透明导电材料制备第一触摸感测电极，同理，第二触摸感测电极也可以由金属材料或透明导电材料制备。具体地，在采用金属材料制备第一触摸感测电极03时，由于金属的不透光特性，一般会将第一触摸感测电极03设置在被黑矩阵02遮挡的位置，如图2所示，即第一触摸感测电极03在基板01上的正投影位于黑矩阵02的正投影之内，以避免采用金属制备的第一触摸感测电极03影响像素单元的开口率。并且，当采用金属材料制作的第一触摸感测电极03作为触控驱动电极Tx使用时，由于第一触摸感测电极03的电阻相对较小，可以有效降低在触控驱动电极Tx传递触控扫描信号时的时延(Loading)。同理，如图2所示，在采用金属材料制备第二触摸感测电极04时，一般会将第二触摸感测电极04设置在被黑矩阵02遮挡的位置，即第二触摸感测电极04在基板上的正投影位于黑矩阵02的正投影之内，以避免采用金属制备的第二触摸感测电极04影响像素单元的开口率。当第一触摸感测电极03和第二触摸感测电极04都采用金属材料制备时，在第一触摸感测电极03和第二触摸感测电极04之间的黑矩阵02充当两者的绝缘层，已避免两者短接。在具体实施时，可以使用介电常数较小的材料制备黑矩阵，以减少第一触摸感测电极03和第二触摸感测电极04之间的电容值，从而提高触控的灵敏度。进一步地，由于第一触摸感测电极03位于基板与黑矩阵之间，在彩膜基板与TFT阵列基板对盒后，第一触摸感测电极03相对靠近观看者，若采用金属制备第一触摸感测电极03时，容易因为金属材料反光而影响触摸屏的正常显示，因此，在具体实施时，一般会采用诸如ITO的透明导电材料制备第一触摸感测电极03。当采用透明导电材料制备第一触摸感测电极03时，第一触摸感测电极03可以具有菱形电极结构，菱形电极结构如图3所示。进一步地，当第一触摸感测电极03具有条状电极结构或菱形电极结构时，还可以在第一触摸感测电极03与第二触摸感测电极04的交叠处设置内缩结构，以降低触控第一触摸感测电极03与第二触摸感测电极04之间的交叠面积，从而降低在交叠处生成的节点电容，以提高触控灵敏度。例如如图4所示，第一触摸感测电极03和第二触摸感测电极04为条状电极结构，在第一触摸感测电极03与第二触摸感测电极04的交叠处具有内缩结构07，第一触摸感测电极03在内缩结构07处的宽度小于第一触摸感测电极03与第二触摸感测电极04无交叠处的宽度。此外，在第二触摸感测电极04采用透明导电材料制备时，也可以将第二触摸感测电极04设置为菱形电极结构。同理，为了降低第二触摸感测电极04与第一触摸感测电极03在交叠处生成的节点电容，也可以在第二触摸感测电极04与第一触摸感测电极03的交叠处设置内缩结构，以提高触控灵敏度。一般地，触摸屏触控的精度通常在毫米级，而液晶显示的精度通常在微米级，因此，可以将多个相邻的第二触摸感测电极作为一条第二触摸感测电极使用，在具体实施时，可以根据需要的触控精度，将相邻的多条第二触摸感测电极通过金属线导通，作为一条第二触摸感测电极使用。同理，可以根据需要的触控精度，将相邻的多条第一触摸感测电极通过金属线导通，作为一条第一触摸感测电极使用。并且，如图5所示(只是图示了部分引线)，将在基板上的各条第一触摸感测电极03通过引线以及导电胶(TR)到通道TFT阵列基板上，最终与IC芯片连接；将各条第二触摸感测电极04通过基板扇出区域(fanout)以及导电胶(TR)与触控柔性电路板(Touch FPC)相连。
在具体实施时，本发明实施例提供的触摸屏中的第一触摸感测电极还可以复用屏蔽电极的功能。首先，将触摸屏显示每一巾贞(V-sync)的时间分成显示时间段(Display)和触控时间段(Touch)，例如触摸屏的显示一帧的时间为16.7ms，选取其中5ms作为触控时间段，其他的11.7ms作为显示时间段，当然也可以根据IC芯片的处理能力适当的调整两者的时长，在此不做具体限定。在第一触摸感测电极的材料为透明导电材料时，在显示时间段，第一触摸感测电极可以接地，作为屏蔽电极使用，以防止外界静电干扰触摸屏的正常显示。在触控时间段，若采用第一触摸感测电极作为触控感应电极使用，则第一触摸感测电极耦合第二触摸感测电极加载的触控扫描信号并输出；若采用第一感测电极作为触控驱动电极使用，则第一触摸感测电极加载触控扫描信号。具体地，本发明实施例提供的上述触摸屏可以适用于各种模式的液晶显示面板，例如可以适用于能够实现宽视角的平面内开关(IPS，In-Plane Switch)和高级超维场开关(ADS, Advanced Super Dimension Switch)型液晶显示面板，也可以适用于传统的扭曲向列(TN, Twisted Nematic)型液晶显示面板,在此不做限定。在采用TN型液晶显示面板制备本发明实施例提供的上述触摸屏时，可以省去彩膜基板中的公共电极层，采取分时驱动，利用由透明导电材料制备的第二触摸感测电极复用公共电极层的功能。若采用各第二触摸感测电极作为触控感应电极使用，则在显示时间段，对各第二触摸感测电极加载公共电极信号，此时第二触摸感测电极作为公共电极使用，和TFT阵列基板上的像素电极形成电场，控制液晶翻转。在触控时间段，第二触摸感测电极耦合触控扫描信号并输出。若采用各第二触摸感测电极作为触控驱动电极使用，则在显示时间段，对各第二触摸感测电极加载公共电极信号，此时第二触摸感测电极作为公共电极使用，和TFT阵列基板上的像素电极形成电场，控制液晶翻转。在触控时间段，对各所述第二触摸感测电极加载触控扫描信号。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电容式内嵌触摸屏，该显示装置的实施可以参见上述电容式内嵌触摸屏的实施例，重复之处不再赘述。本发明实施例提供的一种电容式内嵌触摸屏及显示装置，在基板上设置相互绝缘的第一触摸感测电极和第二触摸感测电极；其中，第一触摸感测电极位于基板与黑矩阵之间，第二触摸感测电极位于黑矩阵背离基板的一侧。由于将第一触摸感测电极和第二触摸感测电极设置在远离TFT阵列基板的基板上，可以避免触控信号与TFT阵列基板中的显示信号相互干扰，既保证了液晶显示画面的品质，又增强了触控操作的可靠性。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改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。
权利要求
1.一种电容式内嵌触摸屏，包括:基板以及设置在所述基板上的黑矩阵，其特征在于，还包括:位于所述基板与所述黑矩阵之间的第一触摸感测电极，以及位于所述黑矩阵背离所述基板一侧的第二触摸感测电极。
2.如权利要求1所述的触摸屏，其特征在于，所述黑矩阵具有呈矩阵排列的开口区域； 所述第一触摸感测电极沿着开口区域的行方向延伸，所述第二触摸感测电极沿着开口区域的列方向延伸；或， 所述第二触控感测电极沿着开口区域的行方向延伸，所述第一触控感测电极沿着开口区域的列方向延伸。
3.如权利要求2所述的触摸屏，其特征在于，所述第一触控感测电极的材料为金属材料或透明导电材料；所述第二触控感测电极的材料为金属材料或透明导电材料。
4.如权利要求3所述的触摸屏，其特征在于，所述第一触摸感测电极的材料为金属材料，所述第一触摸感测电极在基板上的正投影位于所述黑矩阵的正投影之内； 所述第二触摸感测电极的材料为金属材料，所述第二触摸感测电极在基板上的正投影位于所述黑矩阵的正投影之内。
5.如权利要求3所述的触摸屏，其特征在于，所述第一触摸感测电极的材料为透明导电材料，所述第一触摸感测电极具有菱形电极结构； 所述第二触摸感测电极的材料为透明导电材料，所述第二触摸感测电极具有菱形电极结构。
6.如权利要求所述I所述的触摸屏，其特征在于，所述第一触摸感测电极和/或所述第二触摸感测电极在所述第一触摸感测电极与所述第二触摸感测电极的交叠处具有内缩结构。
7.如权利要求1-5任一项所述的触摸屏，其特征在于，所述第一触摸感测电极的材料为透明导电材料； 在显示时间段，所述第一触摸感测电极接地； 在触控时间段，所述第一触摸感测电极耦合所述第二触摸感测电极加载的触控扫描信号并输出。
8.如权利要求7所述的触摸屏，其特征在于，所述第二触摸感测电极的材料为透明导电材料，各所述第二触摸感测电极组成公共电极层； 在显示时间段，对各所述第二触摸感测电极加载公共电极信号； 在触控时间段，对各所述第二触摸感测电极加载触控扫描信号。
9.如权利要求1-5任一项所述的触摸屏，其特征在于，所述第一触摸感测电极的材料为透明导电材料； 在显示时间段，所述第一触摸感测电极接地； 在触控时间段，对各所述第一触摸感测电极加载触控扫描信号。
10.如权利要求9所述的触摸屏，其特征在于，所述第二触摸感测电极的材料为透明导电材料，各所述第二触摸感测电极组成公共电极层； 在显示时间段，对各所述第二触摸感测电极加载公共电极信号； 在触控时间段，所述第二触摸感测电极耦合所述触控扫描信号并输出。
11.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求1-10任一项所述的电容式内嵌触摸屏。
全文摘要
本发明公开了一种电容式内嵌触摸屏及显示装置，在基板上设置相互绝缘的第一触摸感测电极和第二触摸感测电极；其中，第一触摸感测电极位于基板与黑矩阵之间，第二触摸感测电极位于黑矩阵背离基板的一侧。由于将第一触摸感测电极和第二触摸感测电极设置在远离TFT阵列基板的基板上，可以避免触控信号与TFT阵列基板中的显示信号相互干扰，既保证了液晶显示画面的品质，又增强了触控操作的可靠性。
文档编号G02F1/1333GK103207719SQ20131010338
公开日2013年7月17日 申请日期2013年3月28日 优先权日2013年3月28日
发明者王春雷, 董学, 车春城, 薛海林, 王海生, 王磊, 谢建云, 杨盛际, 赵卫杰 申请人:北京京东方光电科技有限公司