CN103699284B - 一种电容式内嵌触摸屏及其制备方法、显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电容式内嵌触摸屏及其制备方法、显示装置，该电容式内嵌触摸屏包括：多条垂直交叉设置的栅极扫描线和数据线；多个公共电极，公共电极在显示时间段内加载公共电极信号以及在触控时间段内加载触控扫描信号被复用为触控驱动电极；多个触控感应电极，与数据线同层设置，且触控感应电极位于栅极扫描线对应区域，触控感应电极在触控时间段内输出触控感应信号；其中，所述触控驱动电极与所述触控感应电极交叉绝缘设置。由于将公共电极复用为触控驱动电极，并且触控感应电极与数据线同层设置，可采用一次构图工艺同时形成，因而不需要额外的制备触控驱动电极和触控感应电极的工艺即可制成触摸屏，节省了生产成本，提高了生产效率。

Description

一种电容式内嵌触摸屏及其制备方法、显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种电容式内嵌触摸屏及其制备方法、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 ModeTouch Panel）、覆盖表面式触摸屏（On Cell Touch Panel）、以及内嵌式触摸屏（InCell Touch Panel）。其中，外挂式触摸屏是将触摸屏与液晶显示屏（LiquidCrystal Display，LCD）分开生产，然后贴合到一起，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TFT（Thin Film Transistor，薄膜场效应晶体管）阵列基板的表面制作两层交叉设置的透明导电电极，一般为条状ITO（Indium Tin Oxides，铟锡金属氧化物）电极，这两层ITO电极分别作为触摸屏的触控驱动电极和触控感应电极，在两条ITO电极的相交处形成感应电容。其工作过程为：在对触控驱动电极加载触控扫描信号时，检测触控感应电极通过感应电容耦合出的触控感应信号，在此过程中，有人体接触触摸屏时，人体电场就会作用在感应电容上，使感应电容的电容值发生变化，进而改变触控感应电极耦合出的触控感应信号，根据触控感应信号的变化，就可以确定触点位置。
上述电容式内嵌触摸屏的结构设计，需要在现有的TFT阵列基板上增加新的膜层，导致在触摸屏厚度增加，且在制作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。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种电容式内嵌触摸屏及其制备方法、显示装置，以解决现有的电容式内嵌触摸屏厚度大，生产成本高的问题。
为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种电容式内嵌触摸屏，包括：
多条垂直交叉设置的栅极扫描线和数据线；
位于由栅极扫描线和数据线限定的像素区域中的薄膜晶体管和像素电极
多个公共电极，所述公共电极在显示时间段内加载公共电极信号以及在触控时间段内加载触控扫描信号被复用为触控驱动电极；
多个触控感应电极，与所述数据线同层设置，且所述触控感应电极位于所述栅极扫描线对应区域，所述触控感应电极在所述触控时间段内输出触控感应信号；
其中，所述触控驱动电极与所述触控感应电极交叉绝缘设置。
优选地，所述触控感应电极与所述数据线垂直交叉设置，所述触控感应电极在与所述数据线的交叠处断开并采用像素电极材料桥接，所述像素电极材料与所述像素电极同时形成。
优选地，所述电容式内嵌触摸屏还包括：
多个金属驱动电极，与所述栅极扫描线同层设置，且位于所述数据线对应区域，并与位于其上方的对应的公共电极连接。
优选地，所述金属驱动电极与所述栅极扫描线垂直交叉设置，所述金属驱动电极在与所述栅极扫描线的交叠处断开并采用公共电极材料桥接，所述公共电极材料与所述公共电极同时形成。
优选地，所述电容式内嵌触摸屏具体包括依次设置的：
基板；
栅极扫描线、薄膜晶体管的栅极以及金属驱动电极；
栅绝缘层；
公共电极，所述公共电极通过所述栅绝缘层上的过孔与所述金属驱动电极连接；
绝缘层；
所述薄膜晶体管的有源层；
数据线、所述薄膜晶体管的源极和漏极以及触控感应电极；
保护层；
像素电极；
其中，所述金属驱动电极在与所述栅极扫描线的交叠处断开并采用公共电极材料桥接，所述公共电极材料与所述公共电极同时形成；
所述触控感应电极在与所述数据线的交叠处断开并采用像素电极材料桥接，所述像素电极材料与所述像素电极同时形成。
本发明还提供一种显示装置，包括上述电容式内嵌触摸屏。
本发明还提供一种电容式内嵌触摸屏的制备方法，包括：
形成栅极扫描线的步骤；
形成数据线和触控感应电极的步骤，所述触控感应电极与所述数据线同层设置，且所述触控感应电极位于所述栅极扫描线对应区域，所述触控感应电极在所述触控时间段内输出触控感应信号；
形成公共电极的步骤，所述公共电极在显示时间段内加载公共电极信号以及在触控时间段内加载触控扫描信号被复用为触控驱动电极；
其中，所述触控驱动电极与所述触控感应电极交叉绝缘设置。
优选地，所述方法还包括：
形成像素电极和像素电极材料的步骤，所述像素电极位于由所述栅极扫描线和所述数据线限定的像素区域内，所述触控感应电极与所述数据线垂直交叉设置，所述触控感应电极在与所述数据线的交叠处断开并采用所述像素电极材料桥接。
优选地，在形成栅极扫描线的同时还形成金属驱动电极，所述金属驱动电极与所述栅极扫描线同层设置，且位于所述数据线对应区域，并与位于其上方的对应的公共电极连接。
优选地，在形成公共电极的同时形成公共电极材料，所述金属驱动电极与所述栅极扫描线垂直交叉设置，所述金属驱动电极在与所述栅极扫描线的交叠处断开并采用所述公共电极材料桥接。
优选地，所述电容式内嵌触摸屏的制备方法具体包括：
提供一基板；
在所述基板上形成栅极扫描线、薄膜晶体管的栅极以及金属驱动电极；
在形成有所述栅极扫描线、薄膜晶体管的栅极以及金属驱动电极的基板上形成栅绝缘层；
在形成有所述栅绝缘层的基板上形成公共电极和公共电极材料，所述公共电极通过所述栅绝缘层上的过孔与所述金属驱动电极连接，所述金属驱动电极在与所述栅极扫描线的交叠处断开并采用所述公共电极材料桥接；
在形成有所述公共电极的基板上形成绝缘层；
在形成有所述绝缘层的基板上形成所述薄膜晶体管的有源层；
在形成有所述有源层的基板上形成数据线、所述薄膜晶体管的源极和漏极以及触控感应电极；
在形成有所述数据线、所述薄膜晶体管的源极和漏极以及触控感应电极的基板上形成保护层；
在形成所述保护层的基板上形成像素电极和像素电极材料，所述触控感应电极在与所述数据线的交叠处断开并采用所述像素电极材料桥接。
本发明具有以下有益效果：
由于将公共电极复用为触控驱动电极，并且触控感应电极与数据线同层设置，可采用一次构图工艺同时形成，因而不需要额外的制备触控驱动电极和触控感应电极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，由于采用分时驱动触控和显示功能，也能够降低相互干扰，提高画面品质和触控准确性。
附图说明
图1为本发明实施例的电容式内嵌触摸屏的一结构示意图；
图2为本发明实施例的触控驱动电极与触控感应电极的平面示意图；
图3为图2区域F的局部放大图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明实施例提供一种电容式内嵌触摸屏，包括：
多条垂直交叉设置的栅极扫描线和数据线，所述多条垂直交叉设置的栅极扫描线和数据线限定出多个像素区域；
位于所述像素区域中的薄膜晶体管和像素电极；
多个公共电极，所述公共电极在显示时间段内加载公共电极信号以及在触控时间段内加载触控扫描信号被复用为触控驱动电极；以及
多个触控感应电极，与所述数据线同层设置，且位于所述栅极扫描线的对应区域，所述触控感应电极在所述触控时间段内输出触控感应信号；
其中，所述触控驱动电极与所述触控感应电极交叉绝缘设置。
上述实施例中的电容式内嵌触摸屏采用分时驱动显示和触控功能，即一帧时间内分成显示时间段和触控时间段，在显示时间段内，公共电极作为普通的公共电极加载公共电极信号，像素电极加载像素信号，以与公共电极配合进行显示；在触控时间段，所述公共电极则被复用为触控驱动电极加载触控扫描信号，所述触控感应电极耦合触控扫描信号并输出。
由于将公共电极复用为触控驱动电极，并且触控感应电极与数据线同层设置，可采用一次构图工艺同时形成，因而不需要额外的制备触控驱动电极和触控感应电极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，由于采用分时驱动触控和显示功能，也能够降低相互干扰，提高画面品质和触控准确性。
进一步地，同层设置的所述触控感应电极和所述数据线可以垂直交叉设置，垂直交叉设置的所述触摸感应电极和所述数据线必然相交，本发明实施例中，在所述触控感应电极所述触控感应电极在与所述数据线的交叠处断开并采用像素电极材料桥接，以跨过所述数据线，避免所述数据线短路，所述像素电极材料与所述像素电极同时形成。
进一步地，上述实施例中的所述公共电极可以位于所述栅极扫描线的上方，所述数据线的下方，为了降低作为触控驱动电极的公共电极的阻值，降低信号时延，本发明实施例的电容式内嵌触摸屏还可以包括：多个金属驱动电极，所述金属驱动电极与所述栅极扫描线同层设置，与所述栅极扫描线可通过一次构图工艺形成，且位于所述数据线对应区域，并与位于其上方的对应的公共电极连接。由于所述金属驱动电极与所述栅极扫描线通过一次构图工艺形成，从而不需要额外的制备金属驱动电极的工艺，在提高信号时延的基础上，进一步节省了生产成本，提高了生产效率。
进一步地，同层设置的所述金属驱动电极与所述栅极扫描线可以垂直交叉设置，垂直交叉设置的所述金属驱动电极与所述栅极扫描线必然相交，本发明实施例中，在所述金属驱动电极在与所述栅极扫描线的交叠处断开并采用公共电极材料桥接，以跨过所述栅极扫描线，避免所述栅极扫描线短路，所述公共电极材料与所述公共电极同时形成。
请参考图1，图1为本发明实施例的电容式内嵌触摸屏的一结构示意图，该电容式触摸屏包括依次设置的：
基板101；
栅极扫描线102、薄膜晶体管的栅极103以及金属驱动电极104；
栅绝缘层105；
公共电极106，所述公共电极106通过所述栅绝缘层105上的过孔与所述金属驱动电极104连接；
绝缘层107；
所述薄膜晶体管的有源层108；
数据线109、所述薄膜晶体管的源极110和漏极111以及触控感应电极112，所述触控感应电极112与所述公共电极106交叉绝缘设置；
保护层113；
像素电极114。
其中，
所述基板101可以为衬底基板，也可以为设置有其他图形的基板。
所述栅极扫描线102、薄膜晶体管的栅极103以及金属驱动电极104通过一次构图工艺形成，所述金属驱动电极104与所述栅极扫描线102垂直交叉设置。所述金属驱动电极104在与所述栅极扫描线102的交叠处断开并采用公共电极材料桥接，所述公共电极材料与所述公共电极106同时形成，以跨过栅极扫描线102，避免所述栅极扫描线102短路。
所述栅绝缘层105在所述金属驱动电极104与所述栅极扫描线102的交叠处形成过孔。
所述公共电极106位于所述金属驱动电极104的上方，通过所述栅绝缘层105上的过孔与所述金属驱动电极104连接，以降低了所述公共电极106的阻值。
所述数据线109、所述薄膜晶体管的源极110和漏极111以及触控感应电极112通过一次构图工艺形成。所述数据线109与所述触控感应电极112垂直交叉设置。所述触控感应电极112在与所述数据线109的交叠处断开并采用像素电极材料桥接，所述像素电极材料与所述像素电极114同时形成，以跨过数据线109，避免所述数据线109短路。
所述保护层113在所述数据线109与所述触控感应电极112的交叠处形成过孔。
此外，所述保护层113还需要在所述薄膜晶体管的漏极111上方形成过孔，用于连接所述像素电极114和所述薄膜晶体管的漏极111。
此外，为了不影响显示效果，金属驱动电极104位于所述数据线109对应区域，即位于所述数据线109的下方。所述触控感应电极112位于所述栅极扫描线102对应区域，即位于所述栅极扫描线102的上方。
请参考图2和图3，图2为本发明实施例的触控驱动电极与触控感应电极的平面示意图，图3为图2的局部放大图，其中，触控驱动电极TX采用公共电极106实现，触控感应电极RX在与数据线（图未示出）的交叠处采用像素电极材料桥接。
本发明实施例还提供一种显示装置，包括上述电容式内嵌触摸屏。所述显示装置可以为：液晶显示面板、电子纸、OLED面板、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。
本发明实施例还提供一种电容式内嵌触摸屏的制备方法，包括：
形成栅极扫描线的步骤；
形成数据线和触控感应电极的步骤，所述触控感应电极与所述数据线同层设置，且所述触控感应电极位于所述栅极扫描线对应区域，所述触控感应电极在所述触控时间段内输出触控感应信号；
形成公共电极的步骤，所述公共电极在显示时间段内加载公共电极信号以及在触控时间段内加载触控扫描信号被复用为触控驱动电极；
其中，所述触控驱动电极与所述触控感应电极交叉绝缘设置。
由于将公共电极复用为触控驱动电极，并且触控感应电极与数据线同层设置，可采用一次构图工艺同时形成，因而不需要额外的制备触控驱动电极和触控感应电极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，由于采用分时驱动触控和显示功能，也能够降低相互干扰，提高画面品质和触控准确性。
进一步地，所述触控感应电极与所述数据线垂直交叉设置，并在与所述数据线的交叠处断开；在形成数据线和触控感应电极的步骤之后还包括：
形成像素电极和像素电极材料的步骤，所述像素电极位于由所述栅极扫描线和所述数据线限定的像素区域内，所述触控感应电极与所述数据线垂直交叉设置，所述触控感应电极在与所述数据线的交叠处断开并采用所述像素电极材料桥接，以跨过所述数据线，避免所述数据线短路。
进一步地，为了降低作为触控驱动电极的公共电极的阻值，降低信号时延，本发明实施例中，在形成栅极扫描线的同时还形成金属驱动电极，所述金属驱动电极与所述栅极扫描线同层设置，且位于所述数据线对应区域，并与位于其上方的对应的公共电极连接。
所述金属驱动电极与所述栅极扫描线垂直交叉设置，并在与所述栅极扫描线的交叠处断开并采用公共电极材料桥接，以跨过所述栅极扫描线，避免所述栅极扫描线短路，所述公共电极材料与所述公共电极同时形成。
以制备图1所示的电容式内嵌触摸屏为例，对本发明实施例的电容式内嵌触摸屏的制备方法进行详细说明。
步骤S21：提供一基板101；
该基板101可以为衬底基板，也可以为形成有其他图形的基板。
步骤S22：在所述基板101上形成栅极扫描线102、薄膜晶体管的栅极103以及金属驱动电极104；
具体的，在所述基板101上形成第一金属层，并利用光刻技术图案化所述第一金属层，形成栅极扫描线102、薄膜晶体管的栅极103以及金属驱动电极104。其中，金属驱动电极104与栅极扫描线102垂直交叉设置，并在与栅极扫描线102的交叠处断开。
另外，为了不影响显示效果，所述金属驱动电极104位于后续形成的数据线的对应区域，即位于所述后续形成的数据线的下方。
步骤S23：在形成有所述栅极扫描线102、薄膜晶体管的栅极103以及金属驱动电极104的基板101上形成栅绝缘层105，并位于所述金属驱动电极104上方的栅绝缘层105上形成过孔；
步骤S24：在形成有所述栅绝缘层105的基板上形成公共电极106以及公共电极材料，所述公共电极106在显示时间段内加载公共电极信号以及在触控时间段内加载触控扫描信号被复用为触控驱动电极；金属驱动电极104在与栅极扫描线102的交叠处断开并采用所述公共电极材料桥接。
具体的，所述公共电极106位于所述金属驱动电极104的上方，通过栅绝缘层105上的过孔，与所述金属驱动电极104连接，以降低公共电极106的阻值。
步骤S25：在形成有所述公共电极106的基板101上形成绝缘层107；
步骤S26：在形成有所述绝缘层107的基板101上形成有所述薄膜晶体管的有源层108；
具体的，可以形成有所述公共电极106的基板101上形成非晶硅层或者轻掺杂的非晶硅层，然后利用光刻技术图案化形成有源层108。
所述有源层108位于所述薄膜晶体管的栅极103的上方。
步骤S27：在形成有所述有源层108的基板101上形成数据线109、所述薄膜晶体管的源极110和漏极111以及触控感应电极112，所述触控感应电极112与所述公共电极106交叉绝缘设置，所述触控感应电极112在所述触控时间段内输出触控感应信号；
为了不影响显示效果，所述触控感应电极112位于所述栅极扫描线102的对应区域，即位于所述栅极扫描线102的上方。
具体的，可以在形成有所述有源层108的基板101上形成第二金属层，并利用光刻技术图案化所述数据线109、所述薄膜晶体管的源极110和漏极111以及触控感应电极112。
其中，所述数据线109与所述触控感应电极112垂直交叉设置，所述触控感应电极112在与所述数据线109的交叠处断开。
所述数据线109位于所述公共电极106的上方，两者之间设置有绝缘层107。所述触控感应电极112设置于所述栅极扫描线102的上方，两者之间也设置有绝缘层107。
步骤S28：在形成有所述数据线109、所述薄膜晶体管的源极110和漏极111以及触控感应电极112的基板101上形成保护层113，并在所述保护层113的所述数据线109和所述触控感应电极112的交叠处形成过孔；
步骤S29：在形成所述保护层113的基板101上形成像素电极114和像素电极材料，位于所述触控感应电极112上方保留的像素电极材料通过所述保护层113上的过孔与所述触控感应电极112连接，以跨过所述数据线109，避免所述数据线109短路。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种电容式内嵌触摸屏，包括：多条垂直交叉设置的栅极扫描线和数据线，以及位于由栅极扫描线和数据线限定的像素区域中的薄膜晶体管和像素电极，其特征在于，还包括：
多个公共电极，所述公共电极在显示时间段内加载公共电极信号以及在触控时间段内加载触控扫描信号被复用为触控驱动电极；
多个触控感应电极，与所述数据线同层设置，且所述触控感应电极位于所述栅极扫描线对应区域，所述触控感应电极在所述触控时间段内输出触控感应信号；
其中，所述触控驱动电极与所述触控感应电极交叉绝缘设置；
所述触控感应电极与所述数据线垂直交叉设置，所述触控感应电极在与所述数据线的交叠处断开并采用像素电极材料桥接，所述像素电极材料与所述像素电极同时形成。
2.如权利要求1所述的电容式内嵌触摸屏，其特征在于，还包括：
多个金属驱动电极，与所述栅极扫描线同层设置，且位于所述数据线对应区域，并与位于其上方的对应的公共电极连接。
3.如权利要求2所述的电容式内嵌触摸屏，其特征在于，所述金属驱动电极与所述栅极扫描线垂直交叉设置，所述金属驱动电极在与所述栅极扫描线的交叠处断开并采用公共电极材料桥接，所述公共电极材料与所述公共电极同时形成。
4.如权利要求1所述的电容式内嵌触摸屏，其特征在于，所述电容式内嵌触摸屏具体包括依次设置的：
基板；
栅极扫描线、薄膜晶体管的栅极以及金属驱动电极；
栅绝缘层；
公共电极，所述公共电极通过所述栅绝缘层上的过孔与所述金属驱动电极连接；
绝缘层；
所述薄膜晶体管的有源层；
数据线、所述薄膜晶体管的源极和漏极以及触控感应电极；
保护层；
像素电极；
其中，所述金属驱动电极在与所述栅极扫描线的交叠处断开并采用公共电极材料桥接，所述公共电极材料与所述公共电极同时形成；
所述触控感应电极在与所述数据线的交叠处断开并采用像素电极材料桥接，所述像素电极材料与所述像素电极同时形成。
5.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求1-4任一项所述的电容式内嵌触摸屏。
6.一种电容式内嵌触摸屏的制备方法，其特征在于，包括：
形成栅极扫描线的步骤；
形成数据线和触控感应电极的步骤，所述触控感应电极与所述数据线同层设置，且所述触控感应电极位于所述栅极扫描线对应区域，所述触控感应电极在触控时间段内输出触控感应信号；
形成公共电极的步骤，所述公共电极在显示时间段内加载公共电极信号以及在触控时间段内加载触控扫描信号被复用为触控驱动电极；
其中，所述触控驱动电极与所述触控感应电极交叉绝缘设置；
还包括：
形成像素电极和像素电极材料的步骤，所述像素电极位于由所述栅极扫描线和所述数据线限定的像素区域内，所述触控感应电极与所述数据线垂直交叉设置，所述触控感应电极在与所述数据线的交叠处断开并采用所述像素电极材料桥接。
7.如权利要求6所述的电容式内嵌触摸屏的制备方法，其特征在于，
在形成栅极扫描线的同时还形成金属驱动电极，所述金属驱动电极与所述栅极扫描线同层设置，且位于所述数据线对应区域，并与位于其上方的对应的公共电极连接。
8.如权利要求7所述的电容式内嵌触摸屏的制备方法，其特征在于，在形成公共电极的同时形成公共电极材料，所述金属驱动电极与所述栅极扫描线垂直交叉设置，所述金属驱动电极在与所述栅极扫描线的交叠处断开并采用所述公共电极材料桥接。
9.如权利要求6所述的电容式内嵌触摸屏的制备方法，其特征在于，所述电容式内嵌触摸屏的制备方法具体包括：
提供一基板；
在所述基板上形成栅极扫描线、薄膜晶体管的栅极以及金属驱动电极；
在形成有所述栅极扫描线、薄膜晶体管的栅极以及金属驱动电极的基板上形成栅绝缘层；
在形成有所述栅绝缘层的基板上形成公共电极和公共电极材料，所述公共电极通过所述栅绝缘层上的过孔与所述金属驱动电极连接，所述金属驱动电极在与所述栅极扫描线的交叠处断开并采用所述公共电极材料桥接；
在形成有所述公共电极的基板上形成绝缘层；
在形成有绝缘层的基板上形成所述薄膜晶体管的有源层；
在形成有所述有源层的基板上形成数据线、所述薄膜晶体管的源极和漏极以及触控感应电极；
在形成有所述数据线、所述薄膜晶体管的源极和漏极以及触控感应电极的基板上形成保护层；
在形成所述保护层的基板上形成像素电极和像素电极材料，所述触控感应电极在与所述数据线的交叠处断开并采用所述像素电极材料桥接。
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