一种内嵌式触摸屏及显示装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种内嵌式触摸屏及显示装置，将黑矩阵分割为相互绝缘且交叉设置的第一触控电极与第二触控电极，由于是对黑矩阵结构进行变更以实现触控功能，因此，可以在现有的阵列基板或对向基板的制备工艺的基础上，不需要增加额外的工艺即可制成触摸屏，节省了生产成本，提高了生产效率。并且，由于不需要单独设置ITO材料的触控电极，此外黑矩阵的图形设置在像素的非开口区域，因此可以避免触控电极对显示装置的透过率造成影响。此外，由于第一触控电极与第二触控电极是由黑矩阵分割而成，避免了第一触控电极与第二触控电极之间产生正对面积，这样，减少了由该正对面积形成的互电容，从而提高了内嵌式触摸屏的触控灵敏度。
【专利说明】一种内嵌式触摸屏及显示装置
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及触控显示【技术领域】，尤指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 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。
[0003]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。
[0004]上述电容式内嵌触摸屏的结构设计，需要在现有的TFT阵列基板上增加新的膜层，导致在制作TFT阵列基板时需要增加新的工艺，使生产成本增加，不利于提高生产效率。并且，上述电容式内嵌触摸屏的结构设计，一般采用铟锡氧化物(ITO)来制备触控扫描线和触控感应线，但是ITO的透过率只有60-80%，因此，该触控技术在应用到高分辨率产品中时，会削弱高分辨率产品的优势。
实用新型内容
[0005]本实用新型实施例提供了一种内嵌式触摸屏及显示装置，用以实现成本较低、生产效率较高、透过率较高的内嵌式触摸屏。
[0006]本实用新型实施例提供的一种内嵌式触摸屏，包括相对设置的阵列基板和对向基板；其中，所述阵列基板面向所述对向基板一侧，或所述对向基板面向所述阵列基板一侧设置有具有导电功能的黑矩阵；
[0007]所述黑矩阵由相互绝缘且交叉设置的第一触控电极与第二触控电极组成，且所述第一触控电极和所述第二触控电极均具有网格状结构；
[0008]对所述第一触控电极加载触控扫描信号，所述第二触控电极耦合所述触控扫描信号并输出触控感应信号；或，对所述第二触控电极加载触控扫描信号，所述第一触控电极耦合所述触控扫描信号并输出触控感应信号。[0009]本实用新型实施例提供的上述内嵌式触摸屏，将黑矩阵分割为相互绝缘且交叉设置的第一触控电极与第二触控电极，即黑矩阵复用第一触控电极与第二触控电极的功能，由于本实用新型实施例提供的触摸屏是对黑矩阵结构进行变更以实现触控功能，因此，可以在现有的阵列基板或对向基板的制备工艺的基础上，不需要增加额外的工艺即可制成触摸屏，节省了生产成本，提高了生产效率。并且，由于不需要单独设置ITO材料的触控电极，此外黑矩阵的图形设置在像素的非开口区域，因此可以避免触控电极对显示装置的透过率造成影响。
[0010]另外，在本实用新型实施例提供的内嵌式触摸屏中，由于第一触控电极与第二触控电极是由黑矩阵分割而成，避免了第一触控电极与第二触控电极之间产生正对面积，这样，减少了由该正对面积形成的互电容，从而增加由手指触控导致的互电容变化量的比例，提高了内嵌式触摸屏的触控灵敏度。
[0011]较佳地，为了便于实施，在本实用新型实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，所述内嵌式触摸屏内形成有呈矩阵排列的多个像素单元；
[0012]各所述第一触控电极沿着所述像素单元的行方向延伸，各所述第二触控电极沿着所述像素单元的列方向延伸。
[0013]较佳地，为了便于实施，在本实用新型实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，所述第一触控电极由相互独立的多个第一触控子电极组成，所述第一触控子电极与所述第二触控电极交替排列；属于同一第一触控电极且位于所述第二触控电极两侧的第一触控子电极通过第一桥接线电性相连。
[0014]较佳地，为了便于实施，在本实用新型实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，所述黑矩阵位于所述阵列基板面向所述对向基板一侧；所述阵列基板还包括沿着所述像素单元的行方向延伸的栅线；
[0015]所述第一桥接线的延伸方向与所述栅线的延伸方向相同。
[0016]较佳地，为了简化制备工艺，节约生产成本，在本实用新型实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，所述第一桥接线与所述栅线同层设置。
[0017]较佳地，为了便于实施，在本实用新型实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，所述第二触控电极由相互独立的多个第二触控子电极组成，所述第二触控子电极与所述第一触控电极交替排列；属于同一第二触控电极且位于所述第一触控电极两侧的第二触控子电极通过第二桥接线电性相连。
[0018]较佳地，为了便于实施，在本实用新型实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，所述黑矩阵位于所述阵列基板面向所述对向基板一侧；所述阵列基板还包括沿着所述像素单元的列方向延伸的数据线；
[0019]所述第二桥接线的延伸方向与所述数据线的延伸方向相同。
[0020]较佳地，为了简化制备工艺，节约生产成本，在本实用新型实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，所述第二桥接线与所述数据线同层设置。
[0021]较佳地，在本实用新型实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，还包括位于所述阵列基板面向所述对向基板一侧，或所述对向基板面向所述阵列基板一侧的彩色滤光片。
[0022]较佳地，为了便于实施，在本实用新型实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，将所述内嵌式触摸屏显示每一帧的时间分为触控时间段和显示时间段，在触控时间段，对所述第一触控电极加载触控扫描信号，所述第二触控电极耦合所述触控扫描信号并输出触控感应信号；或，对所述第二触控电极加载触控扫描信号，所述第一触控电极耦合所述触控扫描信号并输出触控感应信号。
[0023]本实用新型实施例提供的一种显示装置，包括本实用新型实施例提供的上述任一种内嵌式触摸屏。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1a和图1b分别为本实用新型实施例提供的内嵌式触摸屏的结构示意图；
[0025]图2a和图2b分别为本实用新型实施例提供的内嵌式触摸屏的俯视示意图；
[0026]图3为本实用新型实施例提供的内嵌式触摸屏的剖面示意图；
[0027]图4为本实用新型实施例提供的内嵌式触摸屏实现触控功能的时序图。
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图，对本实用新型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。
[0029]附图中各层薄膜厚度和形状不反映阵列基板的真实比例，目的只是示意说明本实用新型内容。
[0030]本实用新型实施例提供的一种内嵌式触摸屏，包括相对设置的阵列基板和对向基板；其中，阵列基板面向对向基板一侧，或对向基板面向阵列基板一侧设置有具有导电功能的黑矩阵；
[0031]如图1a和图1b所示，黑矩阵由相互绝缘且交叉设置的第一触控电极110与第二触控电极120组成，且第一触控电极110和第二触控电极120均具有网格状结构；
[0032]对第一触控电极110加载触控扫描信号，第二触控电极120耦合触控扫描信号并输出触控感应信号；或，对第二触控电极120加载触控扫描信号，第一触控电极110耦合触控扫描信号并输出触控感应信号。
[0033]本实用新型实施例提供的上述内嵌式触摸屏，将黑矩阵分割为相互绝缘且交叉设置的第一触控电极与第二触控电极，即黑矩阵复用第一触控电极与第二触控电极的功能，由于本实用新型实施例提供的触摸屏是对黑矩阵结构进行变更以实现触控功能，因此，可以在现有的阵列基板或对向基板的制备工艺的基础上，不需要增加额外的工艺即可制成触摸屏，节省了生产成本，提高了生产效率。并且，由于不需要单独设置ITO材料的触控电极，此外黑矩阵的图形设置在像素的非开口区域，因此可以避免触控电极对显示装置的透过率造成影响。
[0034]另外，在本实用新型实施例提供的内嵌式触摸屏中，由于第一触控电极与第二触控电极是由黑矩阵分割而成，避免了第一触控电极与第二触控电极之间产生正对面积，这样，减少了由该正对面积形成的互电容，从而增加由手指触控导致的互电容变化量的比例，提高了内嵌式触摸屏的触控灵敏度。
[0035]具体地，在本实用新型实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，如图1a和图1b所示，一般沿着像素单元之间的间隙将黑矩阵分割成所需的第一触控电极110和第二触控电极120 (分割处的局部放大图如图1a和图1b中箭头所指的虚线框所示)。[0036]具体地,在具体实施时,第一触控电极110可以是触控感应电极(Rx, receive),第二触控电极120对应地是触控驱动电极(Tx, Transport);反之,第一触控电极110也可以是触控驱动电极Tx，第二触控电极120对应地是触控感应电极Rx，在此不做限定。
[0037]较佳地，为了便于实施，在本实用新型实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，如图2a和图2b所示，内嵌式触摸屏内形成有呈矩阵排列的多个像素单元200 ；
[0038]各第一触控电极沿着像素单元200的行方向延伸，各第二触控电极沿着像素单元200的列方向延伸，(第一触控电极和第二触控电极在图2a和图2b中未示出)。
[0039]一般地，触摸屏的精度通常在毫米级，可以根据所需的触控精度选择第一触控电极和第二触控电极的密度和宽度以保证所需的触控精度，通常第一触控电极和第二触控电极的宽度控制在5-7_为佳。而显示屏的精度通常在微米级，因此，一般一个第一触控电极和第二触控电极会覆盖多行或多列阵列基板的像素单元。本实用新型实施例中所指的精度是指的触摸屏的一个触控单元或者显示屏的像素单元的尺寸。
[0040]较佳地，在本实用新型实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，如图1a所示，第一触控电极Iio可以由相互独立的多个第一触控子电极111组成，第一触控子电极111与第二触控电极120交替排列；属于同一第一触控电极110且位于第二触控电极120两侧的第一触控子电极111通过第一桥接线112电性相连。并且，由于第一桥接线112与第一触控子电极111位于不同层，可以通过过孔113连接，且第一桥接线112与第二触控电极120相互绝缘。
[0041]或者，较佳地，在本实用新型实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，如图1b所示，第二触控电极120可以由相互独立的多个第二触控子电极121组成，第二触控子电极121与第一触控电极Iio交替排列；属于同一第二触控电极120且位于第一触控电极110两侧的第二触控子电极121通过第二桥接线122电性相连。并且，由于第二桥接线122与第二触控子电极121位于不同层，可以通过过孔123连接，且第二桥接线122与第一触控电极110相互绝缘。
[0042]具体地，在具体实施时，当第一触控电极为触控驱动电极时，组成同一条第一触控电极的各第一触控子电极通过第一桥接线桥接后，可以利用一根信号线对其输入触控扫描信号，也可以对组成同一条第一触控电极的各第一触控子电极分别设置信号线对其输入触控扫描信号，在此不做限定。
[0043]同理，在具体实施时，当第二触控电极为触控驱动电极时，组成同一条第二触控电极的各第二触控子电极通过第二桥接线桥接后，可以利用一根信号线对其输入触控扫描信号，也可以对组成同一条第一触控电极的各第一触控子电极分别设置信号线对其输入触控扫描信号，在此不做限定。
[0044]较佳地，在本实用新型实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，当第一触控电极由相互独立的多个第一触控子电极组成，且黑矩阵位于阵列基板面向对向基板一侧时，如图2a所示，阵列基板还可以包括沿着像素单元200的行方向延伸的栅线Gate ；
[0045]第一桥接线112的延伸方向可以与栅线Gate的延伸方向相同。
[0046]需要说明的是，本实用新型实施例提供的第一桥接线与第一触控电极位于不同层，因此，第一桥接线可以设置在相邻的两层具有绝缘作用的膜层之间，在此不做赘述。
[0047]较佳地，为了简化制备工艺，节约生产成本，在本实用新型实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，如图3所示，第一桥接线112与栅线Gate同层设置。这样，在制备阵列基板时不需要增加额外的制备工序，只需要通过一次构图工艺即可形成第一桥接线和栅线的图形，能够节省制备成本，提升产品附加值。
[0048]具体地，在具体实施时，在本实用新型实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，如图la、图2a和图3所示，第一桥接线112与第一触控子电极111可以通过过孔113电性连接，其中，在图3中，300表不衬底基板,400表不位于第一触控子电极111与第一桥接线112之间的各膜层。
[0049]进一步地，为了保证连接各第一触控子电极的第一桥接线不占用开口率，一般将第一桥接线设置为与黑矩阵的图形重合，即第一桥接线在衬底基板上的正投影位于黑矩阵的图形所在区域内。
[0050]较佳地，在本实用新型实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，当第二触控电极由相互独立的多个第二触控子电极组成，且黑矩阵位于阵列基板面向对向基板一侧时，如图2b所示，阵列基板还可以包括沿着像素单元200的列方向延伸的数据线Data ；
[0051]第二桥接线122的延伸方向可以与数据线Data的延伸方向相同。
[0052]需要说明的是，本实用新型实施例提供的第二桥接线与第二触控电极位于不同层，因此，第二桥接线可以设置在相邻的两层具有绝缘作用的膜层之间，在此不做限定。
[0053]较佳地，为了简化制备工艺，节约生产成本，在本实用新型实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，第二桥接线可以与数据线同层设置。这样，在制备阵列基板时不需要增加额外的制备工序，只需要通过一次构图工艺即可形成第二桥接线和数据线的图形，能够节省制备成本，提升产品附加值。
[0054]具体地，在具体实施时，在本实用新型实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，如图1b和图2b所示，第二桥接线122与第二触控子电极121可以通过过孔123电性连接，在此不做限定。
[0055]进一步地，为了保证连接各第二触控子电极的第二桥接线不占用开口率，一般将第二桥接线设置为与黑矩阵的图形重合，即第二桥接线在衬底基板上的正投影位于黑矩阵的图形所在区域内。
[0056]具体地，本实用新型实施例提供的上述内嵌式触摸屏，可以应用于液晶显示屏，也可以应用于有机电致发光显示屏，在此不做限定。
[0057]具体地，当应用于液晶显示屏时，该液晶显示屏可以是能够实现宽视角的平面内开关(IPS, In-Plane Switch)型液晶显示屏，也可以是高级超维场开关(ADS, AdvancedSuper Dimension Switch)型液晶显示屏,在此不做限定。
[0058]具体地，当应用于有机电致发光显示屏时，该有机电致发光显示屏可以是通过有机电致发光结构发出各种颜色的单色光实现全彩化，可以是通过彩色滤光片实现全彩化，在此不做限定。
[0059]进一步地，本实用新型实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，当需要设置彩色滤光片时，彩色滤光片可以位于阵列基板面向对向基板一侧，当然也可以位于对向基板面向阵列基板一侧，在此不做限定。
[0060]进一步地，本实用新型实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，触控功能和显示功能可以采用同时驱动的方式，即在对栅线加载栅扫描信号的的同时，对第一触控电极加载触控扫描信号，第二触控电极耦合触控扫描信号并输出触控感应信号；或，对第二触控电极加载触控扫描信号，第一触控电极耦合触控扫描信号并输出触控感应信号。
[0061]当触控功能和显示功能采用同时驱动的方式时，较佳的情况为选用与栅线延伸方向相同的第一触控电极为触控驱动电极，在对栅线加载栅扫描信号的同时，选择在对与各第一触控电极距离最近的一条栅线加载栅扫描信号时，对该第一触控电极加载作为触控扫描信号的栅扫描信号，第二触控电极耦合所述触控扫描信号并输出触控感应信号。
[0062]较佳地，在本实用新型实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，为了减少信号干扰，触控功能和显示功能也可以采用分时驱动的方式，即将内嵌式触摸屏显示每一帧的时间分为触控时间段和显不时间段，在触控时间段，对第一触控电极加载触控扫描信号，第二触控电极耦合触控扫描信号并输出触控感应信号；或，对第二触控电极加载触控扫描信号，第一触控电极耦合触控扫描信号并输出触控感应信号。采用分时驱动的方式能够降低显示和触控的相互干扰，提高画面品质和触控准确性。
[0063]具体地，例如:如图4所示的驱动时序图中，将触摸屏显示每一帧(V-sync)的时间分成显示时间段(Display)和触控时间段(Touch)，例如图4所示的驱动时序图中触摸屏的显示一帧的时间为16.7ms，选取其中4ms作为触控时间段，其他的12.7ms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。在显示时
间段(Display), 对触摸屏中的每条栅极信号线Gatel, Gate2......Gate η依次施加栅扫描
信号，对数据信号线Data施加灰阶信号，实现显示功能。在触控时间段(Touch)，与触控驱动电极Tx连接的IC芯片向各触控驱动电极Tx分别提供触控扫描信号T1、T2……Τη，同时各触控感应电极Rx分别进行侦测触控感应信号R1、R2……Rm，实现触控功能。在显示时间段，触摸屏中的每条触控驱动电极和触控感应电极无信号输入。在触控时间段，触摸屏中的每条栅极信号线和数据信号线无信号输入。
[0064]基于同一实用新型构思，本实用新型实施例还提供了一种显示装置，包括本实用新型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。对于该显示装置的其它必不可少的组成部分均为本领域的普通技术人员应该理解具有的，在此不做赘述，也不应作为对本实用新型的限制。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。
[0065]本实用新型实施例提供了一种内嵌式触摸屏及显示装置，在该内嵌式触摸屏中，将黑矩阵分割为相互绝缘且交叉设置的第一触控电极与第二触控电极，即黑矩阵复用第一触控电极与第二触控电极的功能，由于本实用新型实施例提供的触摸屏是对黑矩阵结构进行变更以实现触控功能，因此，可以在现有的阵列基板或对向基板的制备工艺的基础上，不需要增加额外的工艺即可制成触摸屏，节省了生产成本，提高了生产效率。并且，由于不需要单独设置ITO材料的触控电极，此外黑矩阵的图形设置在像素的非开口区域，因此可以避免触控电极对显示装置的透过率造成影响。另外，在本实用新型实施例提供的内嵌式触摸屏中，由于第一触控电极与第二触控电极是由黑矩阵分割而成，避免了第一触控电极与第二触控电极之间产生正对面积，这样，减少了由该正对面积形成的互电容，从而增加由手指触控导致的互电容变化量的比例，提高了内嵌式触摸屏的触控灵敏度。
[0066]显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
【权利要求】
1.一种内嵌式触摸屏，包括相对设置的阵列基板和对向基板；其中，所述阵列基板面向所述对向基板一侧，或所述对向基板面向所述阵列基板一侧设置有具有导电功能的黑矩阵，其特征在于: 所述黑矩阵由相互绝缘且交叉设置的第一触控电极与第二触控电极组成，且所述第一触控电极和所述第二触控电极均具有网格状结构； 对所述第一触控电极加载触控扫描信号，所述第二触控电极耦合所述触控扫描信号并输出触控感应信号；或，对所述第二触控电极加载触控扫描信号，所述第一触控电极耦合所述触控扫描信号并输出触控感应信号。
2.如权利要求1所述的内嵌式触摸屏，其特征在于，所述内嵌式触摸屏内形成有呈矩阵排列的多个像素单元； 各所述第一触控电极沿着所述像素单元的行方向延伸，各所述第二触控电极沿着所述像素单元的列方向延伸。
3.如权利要求2所述的内嵌式触摸屏，其特征在于，所述第一触控电极由相互独立的多个第一触控子电极组成，所述第一触控子电极与所述第二触控电极交替排列；属于同一第一触控电极且位于所述第二触控电极两侧的第一触控子电极通过第一桥接线电性相连。
4.如权利要求3所述的内嵌式触摸屏，其特征在于，所述黑矩阵位于所述阵列基板面向所述对向基板一侧；所述阵列基板还包括沿着所述像素单元的行方向延伸的栅线； 所述第一桥接线的延伸方向与所述栅线的延伸方向相同。
5.如权利要求4所述的内嵌式触摸屏，其特征在于，所述第一桥接线与所述栅线同层设置。
6.如权利要求2所述的内嵌式触摸屏，其特征在于，所述第二触控电极由相互独立的多个第二触控子电极组成，所述第二触控子电极与所述第一触控电极交替排列；属于同一第二触控电极且位于所述第一触控电极两侧的第二触控子电极通过第二桥接线电性相连。
7.如权利要求6所述的内嵌式触摸屏，其特征在于，所述黑矩阵位于所述阵列基板面向所述对向基板一侧；所述阵列基板还包括沿着所述像素单元的列方向延伸的数据线； 所述第二桥接线的延伸方向与所述数据线的延伸方向相同。
8.如权利要求7所述的内嵌式触摸屏，其特征在于，所述第二桥接线与所述数据线同层设置。
9.如权利要求1-8任一项所述的内嵌式触摸屏，其特征在于，还包括位于所述阵列基板面向所述对向基板一侧，或所述对向基板面向所述阵列基板一侧的彩色滤光片。
10.如权利要求1-8任一项所述的内嵌式触摸屏，其特征在于，将所述内嵌式触摸屏显示每一帧的时间分为触控时间段和显示时间段，在触控时间段，对所述第一触控电极加载触控扫描信号，所述第二触控电极耦合所述触控扫描信号并输出触控感应信号；或，对所述第二触控电极加载触控扫描信号，所述第一触控电极耦合所述触控扫描信号并输出触控感应信号。
11.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求1-10任一项所述的内嵌式触摸屏。
【文档编号】G06F3/041GK203706176SQ201420059623
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2014年2月8日 优先权日:2014年2月8日
【发明者】王新星 申请人:京东方科技集团股份有限公司