CN102955621A - 基于超高级超维场模式的光学传感式触摸屏及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于超高级超维场模式的光学传感式触摸屏及其制备方法，在TFT阵列基板的至少一条数据信号线一侧添加传感信号线，将至少一条公共电极线设置为传感控制线，并在传感信号线和传感控制线交叠处设置光学传感单元，每个光学传感单元在传感控制线和栅极信号线同时传递电信号时，将照射到光学传感单元的光强转化为电压信号通过传感信号线输出。由于传感信号线设置在数据信号线的一侧，且光学传感单元设置在传感控制线和传感信号线的交叠处，两者都位于像素单元的非显示区域，因此能够尽量保证开口率开口率；并且，在制备液晶面板各像素单元的同时制备出光学传感单元，不用增加新的工艺步骤，因此也降低了触摸屏的制作成本。

Description

基于超高级超维场模式的光学传感式触摸屏及其制备方法

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种基于超高级超维场模式的光学传感式触摸屏及其制备方法。

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，触摸屏按照工作原理可以分为：电阻式、电容式、红外线式、表面声波式、电磁式、振波感应式以及受抑全内反射光学感应式等。触摸屏按照组成结构可以分为：触摸传感外挂式（双层）、触摸传感在覆盖面（单层）、触摸传感在面板上面、触摸传感在面板内部。其中，触摸传感在面板内部的结构既可以减薄触摸屏整体的厚度，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，主要通过电阻式、电容式或光学式的传感方式，实现触摸传感在面板内部的设计。其中，电阻传感式属于低端传感技术，制作出的产品一般寿命较短；电容传感式主要适合于中小尺寸，即10寸以下的触摸屏；而光学传感式在屏幕的尺寸上不受限制，制作出的产品寿命较长，且相对稳定，因此，在对显示面板的品质要求越来越高的需求下，光学传感式作为下一代主要传感备受关注。

目前，液晶面板按照显示模式可以分为：扭曲向列（TN，Twisted Nematic）型、平面转换（IPS，In Plane Switching）型和高级超维场开关（ADS，AdvancedSuper Dimension Switch）型等。其中，ADS显示模式的液晶面板是通过同一平面内电极边缘所产生的电场以及电极层与板状电极层间产生的电场形成多维电场，使在电极之间和电极正上方的所有液晶分子发生旋转，相对于IPS显示模式的液晶面板，能够提高液晶的工作效率且增加了透光效率。ADS显示模式的液晶面板具有高画面品质、高分辨率、高透过率、低功耗、宽视角、高开口率、低色差、无水波纹（push Mura）等优点。超高级超维场开关（HADS，HighAdvanced Super Dimension Switch）是ADS显示模式的升级版，使用于中小尺寸的液晶显示，而现有技术中还没有采用HADS模式的光学传感式触摸屏的设计。

发明内容

本发明实施例提供了一种基于超高级超维场模式的光学传感式触摸屏及其制备方法，用以实现在超高级超维场模式下的光学传感式触摸屏。

本发明实施例提供的一种基于超高级超维场模式的光学传感式触摸屏，包括：具有栅极信号线、公共电极线和数据信号线的TFT阵列基板，所述栅极信号线和公共电极线布线方向相同，所述数据信号线与所述栅极信号线和公共电极线交叠设置，还包括：传感信号线、传感控制线、以及设置在所述传感信号线与所述传感控制线交叠处的光学传感单元；其中，

所述传感信号线设置在至少一条所述数据信号线的一侧且与所述数据信号线的布线方向相同；

将至少一条所述公共电极线设置为所述传感控制线；

每个所述光学传感单元与相邻的栅极信号线、传感信号线和传感控制线相连，用于在传感控制线和栅极信号线同时传递电信号时，将照射到所述光学传感单元的光强转化为电压信号通过所述传感信号线输出。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了基于超高级超维场模式的光学传感式触摸屏的制备方法，包括：

利用一次构图工艺，在TFT阵列基板的衬底上形成像素栅极和栅极信号线的图形、作为传感控制线的公共电极的图形、与所述传感控制线相连的第一薄膜晶体管器件栅极的图形、以及与所述栅极信号线相连的第二薄膜晶体管器件栅极的图形；

形成覆盖衬底的栅绝缘层，以及，利用一次构图工艺，形成位于栅绝缘层之上的像素有源层的图形、第一薄膜晶体管器件有源层的图形和第二薄膜晶体管器件有源层的图形；

利用一次构图工艺，形成相对而置形成沟道的像素源极和漏极的图形、与像素源极相连的数据信号线的图形、第一薄膜晶体管器件源极和漏极的图形、第二薄膜晶体管器件源极和漏极的图形，以及与第二薄膜晶体管器件源极相连的传感信号线的图形；

其中，所述第一薄膜晶体管器件和第二薄膜晶体管器件组成光学感应单元；用于在传感控制线和栅极信号线同时传递电信号时，将照射到所述光学传感单元的光强转化为电压信号通过所述传感信号线输出。

本发明实施例的有益效果包括：

本发明实施例提供的一种基于HADS模式的光学传感式触摸屏及其制备方法，在TFT阵列基板的至少一条数据信号线一侧添加传感信号线，将至少一条公共电极线设置为传感控制线，并在传感信号线和传感控制线交叠处设置光学传感单元，每个光学传感单元与相邻的栅极信号线、传感信号线和传感控制线相连，在传感控制线和栅极信号线同时传递电信号时，将照射到光学传感单元的光强转化为电压信号通过传感信号线输出，实现在HADS模式下的光学传感式触控。由于传感信号线设置在数据信号线的一侧，且光学传感单元设置在传感控制线和传感信号线的交叠处，两者都位于像素单元的非显示区域，因此能够尽量保证开口率开口率；另外，本发明是在现有的HADS模式的液晶显示面板上进行重新设计优化，增加了用于触控感应的光学传感单元，可以在制备液晶面板各像素单元的同时制备出光学传感单元，不用增加新的工艺步骤，因此也降低了触摸屏的制作成本。

附图说明

图1为本发明实施例提供的光学传感式触摸屏的结构示意图之一；

图2为本发明实施例提供的光学传感式触摸屏的结构示意图之二；

图3a-图3f为本发明实施例提供的制备光学传感式触摸屏的各步骤完成后的示意图；

图4为本发明实施例提供的光学传感式触摸屏的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明实施例提供的基于HADS模式的光学传感式触摸屏及其制备方法的具体实施方式进行详细地说明。

附图中各层薄膜厚度和区域大小形状不反映阵列基板的真实比例，目的只是示意说明本发明内容。

本发明实施例提供的一种基于HADS模式的光学传感式触摸屏，是在现有的HADS模式的液晶显示面板上进行重新设计优化，增加了用于触控感应的光学传感单元和传感信号线，此设计适用于中小尺寸的显示面板。下面对其具体结构进行详细的说明。

本发明实施例提供的基于HADS模式的光学传感式触摸屏，如图1所示，具体包括：具有栅极信号线01、公共电极线02和数据信号线03的TFT阵列基板1，其中，栅极信号线01和公共电极线02布线方向相同，数据信号线03与栅极信号线01和公共电极线02交叠设置，栅极信号线01和数据信号线03限定了像素单元，并且每个像素单元都对应设置了像素的TFT开关04，还包括：传感信号线05、传感控制线06、以及设置在传感信号线05与传感控制线06交叠处的光学传感单元07；其中，

传感信号线05设置在至少一条数据信号线03的一侧且与数据信号线03的布线方向相同；

将至少一条公共电极线02设置为传感控制线06；

每个光学传感单元07与相邻的栅极信号线01、传感信号线05和传感控制线06相连，用于在传感控制线06和栅极信号线01同时传递电信号时，将照射到光学传感单元07的光强转化为电压信号通过传感信号线05输出。

本发明实施例提供的上述光学传感式触摸屏，在现有的HADS模式液晶面板的部分数据信号线一侧增加传感信号线，将部分公共电极线设置为传感控制线，并且在传感控制线和传感信号线的交叠处设置光学传感单元，由于增加的光学传感单元和传感信号线都是设置在像素单元的非显示区域，因此，能够尽量保证开口率像素单元的开口率。

并且，一般地，触摸屏的触控精度通常在毫米级，而TFT阵列基板的显示精度通常在微米级，可以看出，触摸屏所需的感应信号线和感应控制线比TFT阵列基板显示所需的数据信号线和栅极信号线要少的多，因此，在具体实施时，可以间隔M条数据信号线添加一条传感信号线，相应地，可以将间隔N条的公共电极设置为传感控制线。

较佳地，本发明实施例提供的触摸屏中，在设置传感控制线和传感信号线时，一般将各传感信号线之间的间距设置为相同，将各传感控制线之间的间距设置为相同。

最佳地，将各传感信号之间的间距与各传感控制线之间的间距设置为相同，以统一触摸屏的触控精度。

进一步地，本发明实施例提供上述触摸屏中的光学感应单元07，如图2所示，可以具体包括：光学感应器件071和感应开关器件072；其中，

光学感应器件071与传感控制线06和感应开关器件072相连，用于在传感控制线06传递电信号时，将照射到光学感应器件071的光强转化为电压信号输出到感应开关器件072，即光学感应器件071起到了光学感应的作用；

感应开关器件与栅极信号线和传感信号线相连，传感信号线的电压基本变化很小，在3V左右，感应开关器件处于半开启状态，当用户的手指执行触摸操作时，会使得照射到感应开关器件上面的光强发生变化，产生不同的电压信号。在栅极信号线传递电信号时，会将光学感应器件输出的电压信号传递给传感信号线，起到了感应开关的作用。

在具体实施时，光学感应单元07具体由两个薄膜晶体管器件构成，具体地，光学感应器件071为第一薄膜晶体管器件，感应开关器件072为第二薄膜晶体管器件；其中，

第一薄膜晶体管器件的栅极和漏极与传感控制线06相连，源极与第二薄膜晶体管器件的漏极相连；

第二薄膜晶体管器件的栅极与栅极信号线01，源极与传感信号线05相连。

进一步地，在具体制备时，在HADS模式的TFT阵列基板上，设置在像素电极和公共电极之间的绝缘层中，与第一薄膜晶体管器件的漏极对应的区域无图案。

进一步地，上述光学传感式触摸屏还包括：与TFT阵列基板相对设置的彩膜基板，该彩膜基板具有的黑矩阵与第一薄膜晶体管阵器件的漏极对应的区域也无图案，保证外界光能通过彩膜基板照射到第一薄膜晶体管器件，当有物体遮挡时，照射到第一薄膜晶体管器件的漏极的光强就会发生变化，第一薄膜晶体管器件通过第二薄膜晶体管器件的漏极将光强变化引起的电压信号的变化输出到传感信号线，并通过第二薄膜晶体管器件接收的栅极信号线的电信号定位具体位置坐标。

具体地，上述由两个薄膜晶体管器件构成的光学感应单元的工作原理如下：当作为感应控制线06的公共电极线02向与其连接的公共电极提供电信号时，与其连接的第一薄膜晶体管器件栅极也开启，透过彩膜基板照射到第一薄膜晶体管器件漏极的光转化为感应电信号从第一薄膜晶体管器件漏极经过沟道和第一薄膜晶体管器件的源极，流向与其连接的第二薄膜晶体管漏极；这时，若与第二薄膜晶体管器件栅极连接的栅极信号线01提供开启电信号，则输入第二晶体管器件漏极的感应电信号通过沟道和第二晶体管器件源极输出到传感信号线05，实现光学感应。

本发明实施例还提供了上述基于HADS模式的光学传感式触摸屏的制备方法，对现有的HADS模式液晶显示面板的制备工艺中各构图进行了重新设计优化，没有增加新的构图工艺，不会增加制备成本，其具体包括以下工艺：

步骤1：利用一次构图工艺，在TFT阵列基板的衬底08上形成像素栅极041和栅极信号线01的图形、作为传感控制线06的公共电极02的图形、与传感控制线06相连的第一薄膜晶体管器件栅极0711的图形、以及与栅极信号线01相连的第二薄膜晶体管器件栅极0721的图形，如图3a所示；

步骤2：形成覆盖衬底08的栅绝缘层，以及，利用一次构图工艺，形成位于栅绝缘层之上的像素有源层042的图形、第一薄膜晶体管器件有源层0712的图形和第二薄膜晶体管器件有源层0722的图形，如图3b所示，其中，在步骤1中制备的图形使用虚线表示，步骤2中制备的图形使用实线表示；

较佳地，在步骤2之后，还可以利用一次构图工艺，形成位于栅绝缘层之上的像素电极09的图形，如3c所示，其中，在步骤1和步骤2中制备的图形使用虚线表示，本次制备的像素电极09的图形使用实线表示；

步骤3：利用一次构图工艺，形成相对而置形成沟道的像素源极043和漏极044的图形、与像素源极043相连的数据信号线03的图形、第一薄膜晶体管器件源极0713和漏极0714的图形、第二薄膜晶体管器件源极0723和漏极0724的图形，以及与第二薄膜晶体管器件源极0723相连的传感信号线05的图形，如图3d所示，其中，在步骤3之前制备的图形使用虚线表示，本步骤3中制备的图形使用实线表示；

较佳地，在步骤3之后，还可以利用一次构图工艺，形成位于像素源极043和漏极044、第一薄膜晶体管器件源极0713和漏极0714、以及第二薄膜晶体管器件源极0723和漏极0724之上的绝缘层10的图形，如图3e所示，其中，在此之前制备的图形使用虚线表示，本次制备的绝缘层10图形使用实线表示；

具体地，该绝缘层10的图形与第一薄膜晶体管器件的漏极0713对应的区域无图案，如图3e中阴影部分所示。

利用一次构图工艺，形成位于绝缘层之上、像素电极09上方的公共电极11的图形，如图3f所示，其中，公共电极11为狭缝状，使用细线表示。

在上述制备工艺完成后，最终的TFT阵列基板如图4所示，第一薄膜晶体管器件和第二薄膜晶体管器件组成光学感应单元；用于在传感控制线06和栅极信号线01同时传递电信号时，将照射到光学传感单元的光强转化为电压信号通过所述传感信号线05输出。

从上述制备过程可以看出，与现有的制备HADS模式液晶显示面板相比，本发明实施例提供的上述制备工艺并没有增加新的步骤，只是对构图工艺进行重新设计优化，在不增加制备成本的情况下实现的光学传感式触摸屏的设计。

本发明实施例提供的一种基于HADS模式的光学传感式触摸屏及其制备方法，在TFT阵列基板的至少一条数据信号线一侧添加传感信号线，将至少一条公共电极线设置为传感控制线，并在传感信号线和传感控制线交叠处设置光学传感单元，每个光学传感单元与相邻的栅极信号线、传感信号线和传感控制线相连，在传感控制线和栅极信号线同时传递电信号时，将照射到光学传感单元的光强转化为电压信号通过传感信号线输出，实现在HADS模式下的光学传感式触控。由于传感信号线设置在数据信号线的一侧，且光学传感单元设置在传感控制线和传感信号线的交叠处，两者都位于像素单元的非显示区域，因此能够尽量保证开口率开口率；另外，本发明是在现有的HADS模式的液晶显示面板上进行重新设计优化，增加了用于触控感应的光学传感单元，可以在制备液晶面板各像素单元的同时制备出光学传感单元，不用增加新的工艺步骤，因此也降低了触摸屏的制作成本。

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。

Claims (10)

1.一种基于超高级超维场模式的光学传感式触摸屏，包括：具有栅极信号线、公共电极线和数据信号线的TFT阵列基板，所述栅极信号线和公共电极线布线方向相同，所述数据信号线与所述栅极信号线和公共电极线交叠设置，其特征在于，还包括：传感信号线、传感控制线、以及设置在所述传感信号线与所述传感控制线交叠处的光学传感单元；其中，

所述传感信号线设置在至少一条所述数据信号线的一侧且与所述数据信号线的布线方向相同；

将至少一条所述公共电极线设置为所述传感控制线；

每个所述光学传感单元与相邻的栅极信号线、传感信号线和传感控制线相连，用于在传感控制线和栅极信号线同时传递电信号时，将照射到所述光学传感单元的光强转化为电压信号通过所述传感信号线输出。

2.如权利要求1所述的光学传感式触摸屏，其特征在于，所述光学感应单元包括：光学感应器件和感应开关器件；其中，

所述光学感应器件与所述传感控制线和感应开关器件相连，用于在传感控制线传递电信号时，将照射到所述光学感应器件的光强转化为电压信号输出到感应开关器件；

所述感应开关器件与所述栅极信号线和传感信号线相连，用于在栅极信号线传递电信号时，将光学感应器件输出的电压信号传递给所述传感信号线。

3.如权利要求2所述的光学传感式触摸屏，其特征在于，所述光学感应器件为第一薄膜晶体管器件，所述感应开关器件为第二薄膜晶体管器件；其中，

所述第一薄膜晶体管器件的栅极和漏极与所述传感控制线相连，源极与所述第二薄膜晶体管器件的漏极相连；

所述第二薄膜晶体管器件的栅极与所述栅极信号线，源极与所述传感信号线相连。

4.如权利要求3所述的光学传感式触摸屏，其特征在于，所述TFT阵列基板具有设置于像素电极和公共电极之间的绝缘层，所述绝缘层与所述第一薄膜晶体管器件的沟道区域对应的区域无图案。

5.如权利要求4所述的光学传感式触摸屏，其特征在于，还包括：与所述TFT阵列基板相对设置的彩膜基板，所述彩膜基板具有的黑矩阵与所述第一薄膜晶体管阵器件的沟道区域对应的区域无图案。

6.如权利要求1-5任一项所述的光学传感式触摸屏，其特征在于，各所述传感信号线之间的间距相同，各所述传感控制线之间的间距相同。

7.如权利要求6所述的光学传感式触摸屏，其特征在于，各所述传感信号线之间的间距与各所述传感控制线之间的间距相同。

8.一种如权利要求1-7任一项所述的基于超高级超维场模式的光学传感式触摸屏的制备方法，其特征在于，包括：

利用一次构图工艺，在TFT阵列基板的衬底上形成像素栅极和栅极信号线的图形、作为传感控制线的公共电极的图形、与所述传感控制线相连的第一薄膜晶体管器件栅极的图形、以及与所述栅极信号线相连的第二薄膜晶体管器件栅极的图形；

形成覆盖衬底的栅绝缘层，以及，利用一次构图工艺，形成位于栅绝缘层之上的像素有源层的图形、第一薄膜晶体管器件有源层的图形和第二薄膜晶体管器件有源层的图形；

利用一次构图工艺，形成相对而置形成沟道的像素源极和漏极的图形、与像素源极相连的数据信号线的图形、第一薄膜晶体管器件源极和漏极的图形、第二薄膜晶体管器件源极和漏极的图形，以及与第二薄膜晶体管器件源极相连的传感信号线的图形；

其中，所述第一薄膜晶体管器件和第二薄膜晶体管器件组成光学感应单元。

9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，在形成位于栅绝缘层之上的像素有源层的图形、第一薄膜晶体管器件有源层的图形和第二薄膜晶体管器件有源层的图形之后，还包括：利用一次构图工艺，形成位于栅绝缘层之上的像素电极的图形；

在形成像素源极和漏极的图形、第一薄膜晶体管器件源极和漏极的图形、以及第二薄膜晶体管器件源极和漏极的图形之后，还包括：

利用一次构图工艺，形成位于像素源极和漏极、第一薄膜晶体管器件源极和漏极、以及第二薄膜晶体管器件源极和漏极之上的绝缘层的图形；

利用一次构图工艺，形成位于绝缘层之上、像素电极上方的公共电极的图形。

10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述绝缘层的图形与所述第一薄膜晶体管器件的漏极对应的区域无图案。

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