CN104281327B - 触摸屏及其制作方法和显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种触摸屏，包括：透明基板，该透明基板具有包括中央区域和外围区域的一表面；布置在中央区域内的电极阵列，由设置在透明基板的该表面上的多个驱动电极和多个感测电极形成；和多条布线，形成在透明基板的该表面上，用于将电极阵列中的每个电极电连接至外部的触摸驱动电路，其中电极阵列中的每个电极和所述多条布线由直接形成在透明基板的该表面上的单层金属形成。本发明还提供了一种触摸屏的制作方法，其由直接形成在透明基板上的单层金属同时形成触摸屏的驱动电极、感测电极以及连接电极的布线。本发明还提供了一种包括该触摸屏的显示装置。

Description

触摸屏及其制作方法和显示装置
技术领域
本发明的实施例一般地涉及触控显示技术领域，并且具体地，涉及一种触摸屏及其制作方法、和包括该显示屏的显示装置。
背景技术
近年来，触控技术被广泛地应用在各种多媒体电子产品中，特别是便携式的移动电子产品中，比如手机、电子书、平板电脑等。使用触控技术作为输入的手段可有效取代现有的键盘或者鼠标的输入方法。除了具备便利性之外，更由于操作的直觉性，触控输入方式这一技术已成为极受欢迎的人机交互界面与多媒体互动方式。
传统的触控屏幕包括最外层的保护玻璃，中间的触摸屏和最内侧的显示屏，而一体化触控屏(One Glass Solution，OGS)是在最外层的保护玻璃上直接形成ITO(氧化铟锡)导电膜及传感器的一种技术，也就是说，OGS技术将最外层的保护玻璃和触摸屏结合成为一个屏，降低了生产成本，提高了产品合格率，能够较好地满足智能终端超薄化的需求，并提升了显示效果，因此，OGS技术越来越多的应用到了智能终端等电子设备上。
触摸屏通常包括中间的有效区和外围的虚设(dummy)区，触控电极设置在有效区内，虚设区主要用于布线，而现有技术中采用的ITO布线的阻抗值较高，在有限的虚设区内，布线的数量被限制。例如，目前IC产品可用的虚设区的宽度值最大为2.1mm，ITO线宽/线距以30um/30um计算，在此区域内布线的数量在36条以内。因此驱动电极(TX)的最大数量为36/2＝18个，产品的最大宽度距离为18*4.5mm＝81mm＝8.1cm，这将产品范围限制在小尺寸。
发明内容
为了克服现有技术存在的上述和其它问题和缺陷中的至少一种，提出了本发明。
根据本发明的一个方面，提出了一种触摸屏，包括：透明基板，该透明基板具有包括中央区域和外围区域的一表面；布置在中央区域内的电极阵列，由设置在透明基板的该表面上的多个驱动电极和多个感测电极形成；和多条布线，形成在透明基板的该表面上，用于将电极阵列中的每个电极电连接至外部的触摸驱动电路，其中电极阵列中的每个电极和所述多条布线由直接形成在透明基板的该表面上的单层金属形成。
在上述触摸屏中，电极阵列中的每个电极可以具有由金属迹线交叉形成的网格形式，电极阵列具有行方向和列方向，并且驱动电极和感测电极可以在行方向和列方向二者上都被交替地布置并彼此隔开，以形成多列电极和多行电极。
在上述触摸屏中，相邻的每两列电极可以构成一个电极列对，并且所述多条布线包括多条驱动电极布线和多条感测电极布线，每条驱动电极布线可以与它对应的一个电极列对中的所有驱动电极电连接，且每条感测电极布线与对应的一个感测电极电连接。
在上述触摸屏中，每条驱动电极布线的至少一部分可以布置在它对应的一个电极列对的相邻的两列电极之间的列间隙区域内，与电极阵列中最外围的两列感测电极电连接的感测电极布线布置在所述外围区域内，与电极阵列中除最外围的两列感测电极之外的感测电极电连接的感测电极布线的至少一部分可以布置在相邻的两个电极列对之间的列间隙区域内，并且所述多条布线都汇集到所述外围区域中位于透明基板的一端的焊盘区域内。
在上述触摸屏中，每条感测电极布线可以都在与列方向平行的第一方向上从它对应的感测电极向所述一端延伸并汇集至焊盘区域。
作为替换，与所述多列电极中的至少一列电极中的一部分感测电极电连接的布线可以在与列方向平行的第一方向上从对应的感测电极向所述一端延伸并汇集至焊盘区域，并且与所述至少一列电极中的其它感测电极电连接的布线在与第一方向相反的第二方向上从对应的感测电极向所述透明基板的与所述一端相反的另一端延伸，沿着所述外围区域延伸并汇集至焊盘区域。
上述触摸屏还可以包括形成在所述外围区域内的黑矩阵，该黑矩阵位于所述外围区域内的布线下，以避免从透明基板的与所述表面相反的另一表面观看到位于所述外围区域内的布线。
根据本发明的另一个方面，提供了一种包括上述触摸屏的显示装置。
根据本发明的又一个方面，提供了一种触摸屏的制作方法，包括下述步骤：提供一透明基板，该透明基板具有包括中央区域和外围区域的一表面；在所述表面上形成一金属层；以及通过一次构图工艺对金属层进行图案化，以在中央区域内形成网格状的电极阵列并在外围区域内形成多条布线，该电极阵列包括多个驱动电极和多个感测电极形成，所述多条布线被配置成用于将电极阵列中的每个电极电连接至外部的触摸驱动电路。
在制作方法中，通过一次构图工艺对金属层进行图案化的步骤可以包括：通过所述构图工艺，将电极阵列中的每个电极形成为网格形式，并在电极阵列的行方向和列方向二者上交替地形成彼此隔开的驱动电极和感测电极。
在制作方法中，通过一次构图工艺对金属层进行图案化的步骤可以包括：由所述金属层形成多条驱动电极布线和多条感测电极布线，每条驱动电极布线与相邻的两列电极中的所有驱动电极电连接，且每条感测电极布线与对应的一个感测电极电连接。
在制作方法中，通过一次构图工艺对金属层进行图案化的步骤还可以包括：在相邻的两列电极之间的第一列间隙区域内形成每条驱动电极布线的至少一部分；在所述外围区域内形成与电极阵列中最外围的两列感测电极电连接的感测电极布线布置；在相邻的两列电极之间的第二列间隙区域内形成与电极阵列中除最外围的两列感测电极之外的感测电极电连接的感测电极布线的至少一部分，该第二列间隙区域与第一列间隙区域隔开一列电极；以及在所述外围区域中位于透明基板的一端的焊盘区域内汇聚所述多条布线。
在制作方法中，通过一次构图工艺对金属层进行图案化的步骤还可以包括：将每条感测电极布线形成为使得它从对应的感测电极向所述一端延伸并汇集至焊盘区域。
根据上述制作方法，与至少一列电极中的一部分感测电极电连接的布线可以在与列方向平行的第一方向上从对应的感测电极向所述一端延伸并汇集至焊盘区域，并且与所述至少一列电极中的其它感测电极电连接的布线在与第一方向相反的第二方向上从对应的感测电极向所述透明基板的与所述一端相反的另一端延伸，沿着所述外围区域延伸并汇集至焊盘区域。
在所述表面上形成金属层的步骤之前，上述制作方法还可以包括在所述外围区域内形成一黑矩阵的步骤，使得在外围区域内后续形成的金属层层叠在黑矩阵上。
上述制作方法还可以包括采用黑化消影工艺处理所形成的金属层的步骤。
上述制作方法还可以包括在所述表面上形成覆盖电极阵列和所述多条布线的保护层的步骤。
通过下文中参照附图对本发明所作的详细描述，本发明的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本发明有全面的理解。
附图说明
通过参考附图能够更加清楚地理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
图1是根据本发明的实施例的形成有黑矩阵的透明基板的俯视图；
图2是根据本发明的实施例的形成有金属层的透明基板的俯视图；
图3是示出根据本发明的一个实施例的触摸屏的电极和布线布置的俯视图；
图4是图3中的“A”部分的放大示意图，示出根据本发明的一个实施例的触摸屏的电极的结构；
图5是图4中示出的电极的“B”部分的剖视图；以及
图6是示出根据本发明的另一个实施例的触摸屏的电极和布线布置的俯视图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
另外，在下面的详细描述中，为便于说明，阐述了许多具体的细节以提供对本发明的实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。在其它情况下，公知的结构和装置以图示的方式体现以简化附图。
根据本发明的一个总的构思，提供了一种触摸屏，包括：透明基板，该透明基板具有包括中央区域和外围区域的一表面；布置在中央区域内的电极阵列，由设置在透明基板的该表面上的多个驱动电极和多个感测电极形成；和多条布线，形成在透明基板的该表面上，用于将电极阵列中的每个电极电连接至外部的触摸驱动电路，其中电极阵列中的每个电极和所述多条布线由直接形成在透明基板的该表面上的单层金属形成。
图1-3示出了根据本发明的一个示例性实施例的用于制作用在显示装置中的触摸屏的方法。首先，提供一透明基板10，该透明基板具有第一表面和与第一表面相反的第二表面，第一表面包括中央区域11和围绕中央区域11的外围区域12，如图1所示。透明基板10例如包括玻璃基板，其第一表面面向显示显示装置的显示屏(未示出)，而第二表面面向用户并由用户触摸。如下文将描述的那样，在外围区域12内，如在透明基板10的一端(图1中的左端)可以具有用于连接或汇集触摸屏的电极布线的焊盘部或焊盘区域13(图中虚线仅是示意性的表示焊盘区域，并不表示实际焊盘区域的形状)。
接着，在透明基板10的第一表面上上涂布光阻材料，并利用曝光、显影等构图工艺在第一表面上形成黑矩阵20，如图1所示，该黑矩阵20位于外围区域12内，以避免从透明基板的第二表面观看到位于外围区域内的布线(如参见图3和6)。
接下来，在透明基板10的第一表面上形成单个金属层30，如图2所示，金属层30覆盖透明基板10的中央区域11，并至少部分地覆盖外围区域12和形成在外围区域12内的黑矩阵20。在一个示例中，可以采用溅镀、涂布等半导体工艺在透明基板10的整个第一表面上沉积金属层30。形成金属层30的材料可以包括用于制作电极的常见材料，如铜、银、钼、铝等。
在本发明的实施例中，如下文将描述的那样，金属层30将用于形成触摸屏的驱动电极、感测电极以及连接电极的布线，因此，可以采用黑化消影工艺处理所形成的金属层30，以减少金属层的反光，使人眼较难看到所形成的电极和/或布线的迹线。
然后，通过一次构图工艺对金属层30进行图案化，以形成金属图案30’(参见图5所示)，包括位于中央区域内的成网格状的电极阵列和位于外围区域内的多条布线，如图3所示，该电极阵列包括多个驱动电极31和多个感测电极32形成，所述多条布线用于通过焊盘部将电极阵列中的每个电极电连接至外部的触摸驱动电路(未示出)。构图工艺可以采用常见的半导体工艺，包括曝光、显影、刻蚀等。
在一个示例中，在形成触摸屏的电极和布线之后，可以在透明基板10的整个第一表面上形成一保护层40(参见图5)，以防止金属层裸露造成产品质量问题。
图4是图3中的“A”部分的放大示意图，如图所示，根据本发明的一个实施例，触摸屏的驱动电极31和/或感测电极32可以具有由多条金属迹线交叉构成的网格结构。驱动电极31和感测电极32可以具有相同或不同的网格结构，这可以根据开口率、工艺、材料等要求进行确定。
图5是图4中示出的电极的“B”部分的剖视图，其中在透明基板10上形成金属图案30’上覆盖有保护层40。
以下将参照图3和6描述本发明的触摸屏的结构。如图6所示，触摸屏100的电极阵列具有行方向X和列方向Y，并且驱动电极31和感测电极32在行方向X和列方向Y二者上都被交替地布置并彼此隔开，以形成多列电极和多行电极。如图所示，在行方向X上和在列方向Y上，每对相邻的电极都包括一个驱动电极31和一个感测电极32，从而形成一个互电容结构，以感测人的手指或其它物体在触摸屏上的触摸位置。
在此，可以将相邻的每两列电极称之为一个电极列对，在图6中图示的示例中的6列电极构成3个电极列对，而图6中图示的示例中的4列电极构成2个电极列对。明显地，触摸屏的电极阵列的电极列和行的数量不受限制，并且可以根据产品尺寸需求、工艺水平等来选择。
如图6所示，透明基板10形成的多条布线包括多条驱动电极布线33和多条感测电极布线34。根据一个示例，每条驱动电极布线33可以与它对应的一个电极列对中的所有驱动电极31电连接，而每条感测电极布线34与对应的一个感测电极32电连接。
如图3和6所示，电极阵列中的相邻两列电极之间存在列间隙区域14、15，每条驱动电极布线33的至少一部分布置在它对应的一个电极列对的相邻的两列电极之间的第一列间隙区域14内。与电极阵列中最外围的两列感测电极电连接的感测电极布线34布置在外围区域12内，而与电极阵列中除最外围的两列感测电极之外的感测电极电连接的感测电极布线34的至少一部分布置在相邻的两个电极列对之间的第二列间隙区域15内。触摸屏100的所有电极布线33、34都延伸或汇集到外围区域12中位于透明基板10的一端的焊盘区域13内，并且所有电极布线33、34在外围区域12内的部分都与黑矩阵20重叠，从而避免从触摸屏的第二表面(即，触摸表面)看到金属迹线。
在图3和6的示例中，在透明基板10的一端可以存在多个焊盘13，与每个电极列对中的电极电连接的布线都汇集到与该电极列对对应的焊盘，从而可以避免一个焊盘内的引线脚过多或过于集中的问题。显然，在触摸屏的电极布线的数量允许的情况下，所有的布线可以都汇集到一个焊盘也是可行的。
在图6示出的示例中，可以采用单端布线的方式，即，每条感测电极布线34都在与列方向Y平行的第一方向(在图6中是向上的方向)上从它对应的感测电极32向基板10的所述一端延伸并汇集至焊盘区域13。这可以适用于布线数量适当的情况。
而在布线数量较多的情况下，可以采用双端布线的方式，如图3所示，与一列电极中的一部分感测电极32电连接的布线可以在与列方向平行的第一方向(在图3中是向左的方向)上从对应的感测电极向基板10的所述一端延伸并汇集至焊盘区域13，而与该列电极中的其它感测电极32电连接的布线首先在与第一方向相反的第二方向(在图3中是向左的方向)上从对应的感测电极向透明基板10的与所述一端相反的另一端(在图3中是右端)延伸，沿着外围区域12向基板10的所述一端(在图3中是左端)延伸并汇集至焊盘区域13。
由此，可以由直接形成在透明基板上的单层金属同时形成触摸屏的驱动电极、感测电极以及连接电极的布线，从而能够简化制作工艺，降低成本。并且由于金属阻抗明显低于ITO，布线长度几乎不受限制，而形成电极和布线的金属迹线的线宽可以根据工艺、电极布局、产品需求等确定，例如可以为5um、3um、2.5um、甚至更窄线宽，这明显比现有的ITO线宽窄，可以在布线区域内铺设更多的布线，以支持中大尺寸产品。
采用本发明的触摸屏的产品可以包括显示装置，其既可以实现显示功能，也可以实现触摸功能，如液晶显示装置，例如液晶面板、液晶电视、手机、电子书、平板电脑等；除了液晶显示装置，包括上述实施例中所述的触摸屏的显示装置也可以是有机电致发光显示器。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行变化，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (17)

1.一种触摸屏，包括：
透明基板，该透明基板具有包括中央区域和外围区域的一表面；
布置在中央区域内的电极阵列，由设置在透明基板的该表面上的多个驱动电极和多个感测电极形成；和
多条布线，形成在透明基板的该表面上，用于将电极阵列中的每个电极电连接至外部的触摸驱动电路，
其中电极阵列中的每个电极和所述多条布线由直接形成在透明基板的该表面上的单层金属形成，电极阵列具有行方向和列方向，并且驱动电极和感测电极在行方向和列方向二者上都被交替地布置并彼此隔开，以形成多列电极和多行电极。
2.根据权利要求1所述的触摸屏，其中
电极阵列中的每个电极具有网格形式。
3.根据权利要求2所述的触摸屏，其中
相邻的每两列电极构成一个电极列对，并且
所述多条布线包括多条驱动电极布线和多条感测电极布线，每条驱动电极布线与它对应的一个电极列对中的所有驱动电极电连接，且每条感测电极布线与对应的一个感测电极电连接。
4.根据权利要求3所述的触摸屏，其中
每条驱动电极布线的至少一部分布置在它对应的一个电极列对的相邻的两列电极之间的列间隙区域内，
与电极阵列中最外围的两列感测电极电连接的感测电极布线布置在所述外围区域内，
与电极阵列中除最外围的两列感测电极之外的感测电极电连接的感测电极布线的至少一部分布置在相邻的两个电极列对之间的列间隙区域内，并且
所述多条布线都汇集到所述外围区域中位于透明基板的一端的焊盘区域内。
5.根据权利要求4所述的触摸屏，其中
每条感测电极布线都在与列方向平行的第一方向上从它对应的感测电极向所述一端延伸并汇集至焊盘区域。
6.根据权利要求4所述的触摸屏，其中
与所述多列电极中的至少一列电极中的一部分感测电极电连接的布线在与列方向平行的第一方向上从对应的感测电极向所述一端延伸并汇集至焊盘区域，并且
与所述至少一列电极中的其它感测电极电连接的布线在与第一方向相反的第二方向上从对应的感测电极向所述透明基板的与所述一端相反的另一端延伸，沿着所述外围区域延伸并汇集至焊盘区域。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的触摸屏，还包括形成在所述外围区域内的黑矩阵，该黑矩阵位于所述外围区域内的布线下，以避免从透明基板的与所述表面相反的另一表面观看到位于所述外围区域内的布线。
8.一种显示装置，包括权利要求1-7中任一项所述的触摸屏。
9.一种触摸屏的制作方法，包括下述步骤：
提供一透明基板，该透明基板具有包括中央区域和外围区域的一表面；
在所述表面上形成一金属层；以及
通过一次构图工艺对金属层进行图案化，以在中央区域内形成网格状的电极阵列并在外围区域内形成多条布线，该电极阵列包括在电极阵列的行方向和列方向二者上交替地形成且彼此隔开的多个驱动电极和多个感测电极，所述多条布线被配置成用于将电极阵列中的每个电极电连接至外部的触摸驱动电路。
10.根据权利要求9所述的制作方法，其中通过一次构图工艺对金属层进行图案化的步骤包括：
通过所述构图工艺，将电极阵列中的每个电极形成为网格形式。
11.根据权利要求10所述的制作方法，其中通过一次构图工艺对金属层进行图案化的步骤包括：
由所述金属层形成多条驱动电极布线和多条感测电极布线，每条驱动电极布线与相邻的两列电极中的所有驱动电极电连接，且每条感测电极布线与对应的一个感测电极电连接。
12.根据权利要求11所述的制作方法，其中通过一次构图工艺对金属层进行图案化的步骤还包括：
在相邻的两列电极之间的第一列间隙区域内形成每条驱动电极布线的至少一部分；
在所述外围区域内形成与电极阵列中最外围的两列感测电极电连接的感测电极布线布置；
在相邻的两列电极之间的第二列间隙区域内形成与电极阵列中除最外围的两列感测电极之外的感测电极电连接的感测电极布线的至少一部分，该第二列间隙区域与第一列间隙区域隔开一列电极；以及
在所述外围区域中位于透明基板的一端的焊盘区域内汇聚所述多条布线。
13.根据权利要求12所述的制作方法，其中通过一次构图工艺对金属层进行图案化的步骤还包括：
将每条感测电极布线形成为使得它从对应的感测电极向所述一端延伸并汇集至焊盘区域。
14.根据权利要求12所述的制作方法，其中
与至少一列电极中的一部分感测电极电连接的布线在与列方向平行的第一方向上从对应的感测电极向所述一端延伸并汇集至焊盘区域，并且
与所述至少一列电极中的其它感测电极电连接的布线在与第一方向相反的第二方向上从对应的感测电极向所述透明基板的与所述一端相反的另一端延伸，沿着所述外围区域延伸并汇集至焊盘区域。
15.根据权利要求9-14中任一项所述的制作方法，在所述表面上形成金属层的步骤之前，该制作方法还包括在所述外围区域内形成一黑矩阵，使得在外围区域内后续形成的金属层层叠在黑矩阵上。
16.根据权利要求9-14中任一项所述的制作方法，还包括采用黑化消影工艺处理所形成的金属层的步骤。
17.根据权利要求9-14中任一项所述的制作方法，还包括在所述表面上形成覆盖电极阵列和所述多条布线的保护层的步骤。
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