CN103268178A - 水平电场驱动模式的阵列基板及触摸屏 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水平电场驱动模式的阵列基板及触摸屏。其中，水平电场驱动模式的阵列基板包括一基板；形成于所述基板上的多条公共电极线；形成于所述基板上的多条栅极线和与所述栅极线交叉的数据线；在触控期间内，所述公共电极线作为感应电极或驱动电极，所述数据线或栅极线作为驱动电极或感应电极。采用本发明的水平电场驱动模式的触摸屏，可以减少工艺制作过程，有效降低生产成本，并同时可以减少液晶层所引起的触摸噪声，有效提高触摸灵敏度。

Description

水平电场驱动模式的阵列基板及触摸屏
技术领域
本发明涉及平板显示技术，特别涉及一种水平电场驱动模式的阵列基板及触摸屏。
背景技术
内嵌在液晶显示器内部的触摸屏因为可以集成在彩膜基板或者阵列基板上，有效的减少了整个触摸显示装置的厚度，因此得到了广泛的应用。对于水平电场驱动模式的液晶显示器来说，例如边缘场开关模式（Fringe FieldSwitching、FFS）或者面内开关模式（In-Plane Switching，IPS）等，内嵌式触摸屏通常需要将用于完成触摸功能的驱动线和感应线都集成于彩膜基板的一侧。
如图1所示，FFS内嵌式触摸屏100包括彩膜基板101、阵列基板102、液晶层103以及触摸层104。其中，所述彩膜基板101和阵列基板102相对设置，所述液晶层103设置于所述彩膜基板101和阵列基板102之间，所述触摸层104集成于所述彩膜基板101上。所述触摸层104包括第一金属层1041、形成于所述第一金属层1041上的介质层1042和形成于所述介质层1042上的第二金属层1043，其中，所述第一金属层1041和第二金属层1043分别作为驱动电极和感应电极。可见，为了要形成上述触摸层104，需要在彩膜基板101上分别进行三次光刻过程，以便形成第一金属层1041、介质层1042以及第二金属层1043，工艺过程复杂，生产成本较高。
另外，从图1中可以看到，在FFS内嵌式触摸屏100中，彩膜基板101上的触摸层104与阵列基板102上的公共电极层1021之间会产生一个寄生的电容C，这一寄生电容在触摸过程中，也会被作为触摸信号被检测到。而上述寄生电容C贯穿液晶层103，也就是说，液晶层103也属于触摸电容的一部分。当FFS内嵌式触摸屏100在显示工作状态时，液晶层103的液晶分子会不停的进行旋转，液晶分子的旋转会引起液晶层103的介电常数发生变化，导致触摸电容相应发生变化，从而形成触摸电容的触摸噪声。由液晶层103所产生的触摸噪声会导致FFS内嵌式触摸屏100的触摸灵敏度下降。
发明内容
本发明提供一种水平电场驱动模式的阵列基板及触摸屏，以减少水平电场驱动模式的内嵌式触摸屏的制造工艺，从而降低其生产成本。
本发明的另一目的在于，解决水平电场驱动模式触摸屏的液晶层所产生的触摸噪声的问题，提高其触摸灵敏度。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种水平电场驱动模式的阵列基板，包括：
一基板；
形成于所述基板上的多条公共电极线；
形成于所述基板上的多条栅极线和与所述栅极线交叉的数据线；
在触控期间内，所述公共电极线作为感应电极或驱动电极，所述数据线或栅极线作为驱动电极或感应电极。
可选的，所述公共电极线与所述数据线垂直设置。
可选的，在触控期间内，所述公共电极线作为感应电极，所述数据线作为驱动电极。
可选的，在触控期间内，所述公共电极线作为驱动电极，所述数据线作为感应电极。
可选的，所述公共电极线与所述栅极线垂直设置。
可选的，在触控期间内，所述公共电极线作为感应电极，所述栅极线作为驱动电极。
可选的，在触控期间内，所述公共电极线作为驱动电极，所述栅极线作为感应电极。
可选的，所述公共电极线的宽度范围为3mm~5mm。
可选的，所述阵列基板还包括由所述多条数据线和多条栅极线形成的多个像素行和多个像素列。
可选的，所述公共电极与所述像素行或像素列重叠设置。
可选的，相邻的一条所述数据线和栅极线所限定的区域为一像素区域，每一像素区域包括一像素电极。
可选的，在所述像素区域内形成有多条像素电极，所述多条像素电极连接在一起。
可选的，在所述像素区域内形成有一像素电极。
可选的，所述像素电极形成于所述像素公共电极上或下。
相应的，本发明还提供一种水平电场驱动触摸屏，包括所述水平电场驱动模式的阵列基板、彩膜基板以及设置于阵列基板和彩膜基板之间的液晶层。
可选的，在所述水平电场驱动触摸屏中，所述阵列基板面向使用者的一面作为触摸面。
在本发明所提供的水平电场驱动模式的阵列基板上，公共电极分裂为多条公共电极线，在触控期间内，所述公共电极作为感应电极或驱动电极，所述数据线或栅极线作为驱动电极或感应电极。即，公共电极线在触控期间，用做感应电极或者驱动电极，而在显示期间，公共电极线依然作为公共电极使用；同理，数据线或栅极线在触控期间，用做驱动电极或者感应电极，而在显示期间，数据线或栅极线依然作为数据线或者栅极线使用。也就是说，采用本发明所提供水平电场驱动模式的阵列基板上，在原来的制作公共电极、数据线和栅极线的基础上，不需要额外增加其他工序的前提下，就可以同时完成显示和触摸的功能，大大减少了工艺过程，使的生产成本大幅下降。
另一方面，因为完成触摸功能的公共电极线、数据线或者栅极线都位于同一阵列基板上，彩膜基板上不再需要作为触摸层的金属层，在阵列基板和彩膜基板之间不会再出现贯穿液晶层的寄生电容，因此液晶分子在驱动电场下的旋转也不会影响到触摸电容的检测，即液晶分子的旋转不再会引起触摸噪音，从而可以有效提高触摸屏的触摸灵敏度。
附图说明
图1为现有技术中FFS内嵌式触摸屏的结构示意图；
图2为本发明实施例一的边缘场开关模式（Fringe Field Switching、FFS）的阵列基板的俯视图；
图3为图2中的像素区域P的局部放大图；
图4为图3中沿I-I’的剖面图；
图5为本发明实施例二的面内开关模式（In-Plane Switching，IPS）的阵列基板的俯视图；
图6为图5中的像素区域P的局部放大图；
图7为图6中沿I-I’的剖面图；
图8为本发明实施例三的水平电场驱动模式的阵列基板的俯视图；
图9为本发明实施例四的水平电场驱动模式的阵列基板的俯视图；
图10为本发明实施例五的水平电场驱动触摸屏的结构示意图。
具体实施方式
本发明的核心思想在于，将现有技术中水平电场驱动模式的阵列基板上的整面的公共电极分裂成多条公共电极线，并将公共电极线复用为感应电极或者驱动电极，同时将数据线或栅极线复用驱动电极或感应电极，以实现在不增加工艺步骤的前提下，将触摸功能层集成于阵列基板上的目的。
本发明所做的改进都是在水平电场驱动模式的阵列基板上进行的。水平电场驱动模式的阵列基板，主要包括边缘场开关模式（Fringe Field Switching、FFS）或者面内开关模式（In-Plane Switching，IPS）等。
为了使本发明的目的，技术方案和优点更加清楚，下面结合附图来进一步做详细说明。
实施例一
如图2所示，本实施例的边缘场开关模式（Fringe Field Switching、FFS）的阵列基板200包括一基板201、形成于所述基板201上的多条公共电极线202、形成于所述基板201上的多条栅极线203和与所述栅极线203交叉的数据线204，相邻的数据线204和栅极线203所限定的区域为一像素区域P。其中，所述公共电极线202的宽度L可以根据需要选择，例如，所述公共电极线202的宽度范围为3mm~5mm。为了方便图示，在图2中，将相邻的公共电极线202用不同的填充色表示。
继续参考图2，所述公共电极线202与所述数据线204垂直设置。在触控期间内，所述公共电极线202作为实现触摸功能的感应电极，所述数据线204作为实现触摸功能的驱动电极。当然，也可以将所述公共电极线202作为驱动电极，所述数据线204作为感应电极。
结合图3和图4所示，在每一像素区域P中均包括一像素电极205，所述像素电极205形成于所述基板201上，所述像素电极205通过通孔连接一薄膜晶体管206的源极/漏极2061的一端，所述薄膜晶体管206还包括形成于所述基板201上的栅极2062和栅极绝缘层2063，所述栅极2062形成于所述基板201上，所述栅极绝缘层2063形成于所述栅极2062、像素电极205和基板201上，所述数据线204和源极/漏极2061均形成于所述栅极绝缘层2063上。其中，所述栅极2062与所述栅极线203连接，所述源极/漏极2061的另一端与所述数据线204连接。另外，还包括形成于所述薄膜晶体管206栅极绝缘层2063、数据线204以及源极/漏极2061上的保护层207，所述公共电极线202则形成于所述保护层207上，并在像素区域P内被刻蚀成多条像素公共电极2021，像素区域内的所有多条像素公共电极2021共同连接一条所述公共电极线202。因为公共电极线202和数据线204垂直设置，则公共电极线202和数据线204必然存在相对面积，因而可以形成第一电容Cp。在触控期间内，所述公共电极202作为驱动电极或者是感应电极，而数据线被作为感应电极或者驱动电极，这时第一电容Cp就被当做触摸电容来使用。
在本实施例中，所述像素电极205形成于像素公共电极2021下，即顶COM形式。应当理解的是，本发明同样适用于底COM形式，即公共电极201形成于基板201上，而像素电极205则位于所述保护层207之上。
实施例二
如前所述，本发明的思想可以适用于所有水平电场驱动模式的阵列基板。如图5，在本实施例提供一种面内开关模式（In-Plane Switching，IPS）的阵列基板300包括一基板301、形成于所述基板301上的多条公共电极线302、形成于所述基板301上的多条栅极线303和与所述栅极线303交叉的数据线304，相邻的数据线304和栅极线303所限定的区域为一像素区域P。所述公共电极线302与所述数据线304垂直设置。在触控期间内，所述公共电极线302作为实现触摸功能的感应电极或者驱动电极，所述数据线304作为实现触摸功能的驱动电极或者感应电极。
如图6和图7所示，在每一像素区域P中均包括多条像素电极305，所述多条像素电极305连接在一起。所述像素电极305形成于所述基板301上，所述像素电极305通过通孔连接一薄膜晶体管306的源极/漏极3061的一端，所述薄膜晶体管306还包括形成于所述基板301上的栅极3062和栅极绝缘层3063，所述栅极3062形成于所述基板301上，所述栅极绝缘层3063形成于所述栅极3062、像素电极305和基板301上，所述数据线304和源极/漏极3061均形成于所述栅极绝缘层3063上。其中，所述栅极3062与所述栅极线303连接，所述源极/漏极3061的另一端与所述数据线304连接。另外，还包括形成于所述薄膜晶体管306栅极绝缘层3063、数据线304以及源极/漏极3061上的保护层307，所述公共电极线302则形成于所述保护层307上，并在像素区域P内被刻蚀成多条像素公共电极3021，像素区域内的所有多条像素公共电极3021共同连接一条所述公共电极线302。
如图7所示，所述水平电场驱动模式的阵列基板300，每个像素区域内的每条所述像素公共电极3021与每条像素电极305之间会形成一个水平电场，该水平电场会驱动位于所述阵列基板300上的液晶分子发生旋转。
应当理解的是，本发明的核心思想同样可以适用在其他水平电场驱动模式的阵列基板上。
实施例三
本实施例与实施例一和实施例二的不同之处在于，两个实施例中的公共电极线的线宽不同，也就是说，相对于现有技术而言，一整面公共电极所分裂出来的公共电极线的数量不同。
具体来说，如图8所示，在本实施例的水平电场驱动模式的阵列基板200上，所述多条数据线204和多条栅极线203会形成的多个像素行和多个像素列。所述公共电极线203与像素行或像素列重叠设置，也就是说，每条公共电极线203均对应一像素行。
因为，每一公共电极线203的均对应一像素行，因此当公共电极202在显示期间内，在触摸期间内的触摸功能并不会影响其作为存储电容的功能，从而优化显示效果。而且，当公共电极线203与像素行或像素列重叠设置时，还可以采用点反转（Dotinversion）以外的反转方式进行显示驱动，从而使得显示器的功耗得以降低。
实施例四
本实施例与实施例一、二和三的不同之处在于，实施例一、二和三采用数据线作为驱动电极或感应电极，而在本实施例中，是由栅极线复作为驱动电极或感应电极的。
如图9所示，本实施例的水平电场驱动模式的阵列基板200包括一基板201、形成于所述基板201上的多条公共电极线202、形成于所述基板201上的多条栅极线203和与所述栅极线203交叉的数据线204，相邻的数据线204和栅极线203所限定的区域为一像素区域P。
继续参考图9，所述公共电极线202与所述栅极线203垂直设置。在触控期间内，所述公共电极线202作为实现触摸功能的感应电极，所述栅极线203作为实现触摸功能的驱动电极。当然，也可以将所述公共电极线202作为驱动电极，所述栅极线203作为感应电极。
实施例五
如图10所示，本发明还提供一种水平电场驱动触摸屏400包括实施例一、二、三或四种的任一FFS驱动模式的阵列基板200或IPS驱动模式的阵列基板300、彩膜基板401以及设置于阵列基板200和彩膜基板401之间的液晶层402。
为了进一步优化触摸效果，可以将所述阵列基板200设置为面向使用者的一面作为触摸面。这样，手指与触摸层之间所产生的电容，不再需要穿过液晶层402，从而使手指与触摸层之间的触摸信号所携带的噪声更小。
综上，在上述水平电场驱动触摸屏中，阵列基板上的公共电极分裂为多条公共电极线，在触控期间内，所述公共电极作为感应电极或驱动电极，所述数据线或栅极线作为驱动电极或感应电极。即，公共电极线在触控期间，用做感应电极或者驱动电极，而在显示期间，公共电极线依然作为公共电极使用；同理，数据线或栅极线在触控期间，用做驱动电极或者感应电极，而在显示期间，数据线或栅极线依然作为数据线或者栅极线使用。因此，不需要额外的工序去实现触摸层，只需要将增加其他工序的前提下，就可以同时完成显示和触摸的功能，大大减少了工艺过程，使的生产成本大幅下降。
另一方面，因为完成触摸功能的公共电极线、数据线或者栅极线都位于同一阵列基板上，彩膜基板上不再需要作为触摸层的金属层，在阵列基板和彩膜基板之间不会再出现贯穿液晶层的寄生电容，因此液晶分子在驱动电场下的旋转也不会影响到触摸电容的检测，即液晶分子的旋转不再会引起触摸噪音，从而可以有效提高触摸屏的触摸灵敏度。
需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
显然，本领域的技术人员可以对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，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (16)

1.一种水平电场驱动模式的阵列基板，包括：
一基板；
形成于所述基板上的多条公共电极线；
形成于所述基板上的多条栅极线和与所述栅极线交叉的数据线；
在触控期间内，所述公共电极线作为感应电极或驱动电极，所述数据线或栅极线作为驱动电极或感应电极。
2.如权利要求1所述的水平电场驱动模式的阵列基板，其特征在于，所述公共电极线与所述数据线垂直设置。
3.如权利要求2所述的水平电场驱动模式的阵列基板，其特征在于，在触控期间内，所述公共电极线作为感应电极，所述数据线作为驱动电极。
4.如权利要求2所述的水平电场驱动模式的阵列基板，其特征在于，在触控期间内，所述公共电极线作为驱动电极，所述数据线作为感应电极。
5.如权利要求1所述的水平电场驱动模式的阵列基板，其特征在于，所述公共电极线与所述栅极线垂直设置。
6.如权利要求5所述的水平电场驱动模式的阵列基板，其特征在于，在触控期间内，所述公共电极线作为感应电极，所述栅极线作为驱动电极。
7.如权利要求5所述的水平电场驱动模式的阵列基板，其特征在于，在触控期间内，所述公共电极线作为驱动电极，所述栅极线作为感应电极。
8.如权利要求1所述的水平电场驱动模式的阵列基板，其特征在于，所述公共电极线的宽度范围为3mm~5mm。
9.如权利要求1所述的水平电场驱动模式的阵列基板，其特征在于，所述阵列基板还包括由所述多条数据线和多条栅极线形成的多个像素行和多个像素列。
10.如权利要求9所述的水平电场驱动模式的阵列基板，其特征在于，所述公共电极线与所述像素行或像素列重叠设置。
11.如权利要求1所述的水平电场驱动模式的阵列基板，其特征在于，相邻的一条所述数据线和栅极线所限定的区域为一像素区域，每一像素区域包括一像素电极。
12.如权利要求11所述的水平电场驱动模式的阵列基板，其特征在于，在所述像素区域内形成有多条像素电极，所述多条像素电极连接在一起。
13.如权利要求11所述的水平电场驱动模式的阵列基板，其特征在于，在所述像素区域内形成有一像素电极。
14.如权利要求11所述的水平电场驱动模式的阵列基板，其特征在于，所述像素电极形成于所述像素公共电极上或下。
15.一种水平电场驱动触摸屏，包括权利要求1至14任意一项所述的水平电场驱动模式的阵列基板、彩膜基板以及设置于所述阵列基板和彩膜基板之间的液晶层。
16.如权利要求15所述的水平电场驱动触摸屏，其特征在于，所述阵列基板面向使用者的一面作为触摸面。
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