CN104571765A - 一种内嵌式触摸屏及显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种内嵌式触摸屏及显示装置，绝缘层在各自电容电极与导线交叠的区域内均设置有至少一个沟槽，即不仅在对应的导线与自电容电极之间的交叠区域内的绝缘层中设置贯穿绝缘层的过孔，而且还在除了对应的导线与自电容电极之外的导线与自电容电极之间的交叠区域的绝缘层中设置不穿透绝缘层的凹槽，这样既保证了仅有对应的导线与自电容电极是电连接的，又保证了绝缘层在除了用于电连接对应的导线与自电容电极之外的其它对应区域也设置有沟槽，从而保证绝缘层中沟槽可以均匀分布，进而可以解决现有技术中由于绝缘层中过孔分布不均匀导致的显示画面不均匀的问题。

Description

一种内嵌式触摸屏及显示装置
技术领域
本发明涉及触控技术领域，尤其涉及一种内嵌式触摸屏及显示装置。
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(Liquid CrystalDisplay，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。
目前，现有的内嵌(In cell)式触摸屏是利用互电容或自电容的原理实现检测手指触摸位置。其中，利用自电容的原理可以在触摸屏中设置多个同层设置且相互绝缘的自电容电极，当人体未触碰屏幕时，各自电容电极所承受的电容为一固定值，当人体触碰屏幕时，对应的自电容电极所承受的电容为固定值叠加人体电容，触控侦测芯片在触控时间段通过检测各自电容电极的电容值变化可以判断出触控位置。由于人体电容可以作用于全部自电容，相对于人体电容仅能作用于互电容中的投射电容，由人体碰触屏幕所引起的触控变化量会大于利用互电容原理制作出的触摸屏，因此，相对于互电容的触摸屏能有效提高触控的信噪比，从而提高触控感应的准确性。
在上述内嵌式触摸屏中，为了将自电容电极与触控侦测芯片连接，一般会设置与自电容电极对应连接的导线。具体地，如图1所示，导线1位于自电容电极2的下方，各导线1仅与与其对应的自电容电极2通过过孔3相连，而与其它自电容电极2是不导通的。但是在这种结构中，整个显示面板中过孔3的分布是不均匀的，因此会影响显示面画的均一性。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种内嵌式触摸屏，用以解决现有技术中存在的显示画面不均匀的问题。
因此，本发明实施例提供了一种内嵌式触摸屏，包括：相对设置的上基板和下基板，位于所述上基板面向所述下基板一侧或所述下基板面向所述上基板一侧的多个相互独立的自电容电极、与各所述自电容电极异层设置且对应电连接的导线、以及位于所述自电容电极与所述导线之间的绝缘层；
所述绝缘层在各所述自电容电极与导线交叠的区域内均设置有至少一个沟槽；其中，位于各所述自电容电极与对应的导线的交叠的区域内的沟槽为贯穿所述绝缘层的过孔，各所述自电容电极通过对应的过孔与对应的导线电连接，除了用于电连接对应的导线与自电容电极之外的其它沟槽均为不穿透所述绝缘层的凹槽。
较佳地，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，各所述沟槽的形状和大小均相同。
较佳地，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，各导线的延伸方向相同。
较佳地，为了实现等电容设计，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，各所述导线的长度相同。
较佳地，为了保证绝缘层中沟槽的均一性，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，针对每一个自电容电极，位于所述自电容电极与除了电连接的导线之外的其它各导线的交叠区域内的沟槽的排布规律，与所述自电容电极与电连接的导线的交叠区域内的沟槽的排布规律相同。
较佳地，为了保证绝缘层中沟槽的均一性，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，针对每一条导线，与所述导线有交叠区域的任意相邻两个沟槽之间的距离相同。
较佳地，为了简化制作工艺，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，所述多个相互独立的自电容电极同层设置。
较佳地，为了简化制作工艺，以及降低制作成本，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，各所述自电容电极组成位于所述下基板面向所述上基板一侧的公共电极层，所述内嵌式触摸屏还包括：触控芯片；
所述触控侦测芯片用于在显示时间段对各所述自电容电极加载公共电极信号，在触控时间段通过检测各所述自电容电极的电容值变化以判断触控位置。
较佳地，为了简化制作工艺，以及降低制作成本，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，还包括：位于所述自电容电极下方的数据线；
各所述导线与所述数据线设置为同层同材质。
具体地，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，位于各自电容电极与电连接的导线之间的绝缘层包括：依次位于所述导线上方的第一钝化层和第二钝化层；
位于各自电容电极与除了电连接的导线之外的其它导线之间的绝缘层包括：依次位于所述导线上方的第一钝化层、像素电极层和第二钝化层。
较佳地，实现自电容电极与对应的导线的电连接，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，所述过孔贯穿所述第一钝化层和所述第二钝化层；
所述凹槽贯穿所述第二钝化层，或贯穿所述第二钝化层和所述像素电极层。
较佳地，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，还包括：位于所述下基板面向所述上基板一侧，或位于所述上基板面向所述下基板一侧的黑矩阵层；
各所述导线的图形在所述下基板的正投影均位于所述黑矩阵层的图形所在区域内。
相应地，本发明实施例还提供了一种显示装置，包括本发明实施例提供的上述任一种内嵌式触摸屏。
本发明实施例提供的一种内嵌式触摸屏及显示装置，绝缘层在各自电容电极与导线交叠的区域内均设置有至少一个沟槽，即不仅在对应的导线与自电容电极之间的交叠区域内的绝缘层中设置贯穿绝缘层的过孔，而且还在除了对应的导线与自电容电极之外的导线与自电容电极之间的交叠区域的绝缘层中设置不穿透绝缘层的凹槽，这样既保证了仅有对应的导线与自电容电极是电连接的，又保证了绝缘层在除了用于电连接对应的导线与自电容电极之外的其它对应区域也设置有沟槽，从而保证绝缘层中沟槽可以均匀分布，进而可以解决现有技术中由于绝缘层中过孔分布不均匀导致的显示画面不均匀的问题。
附图说明
图1为现有的内嵌式触摸屏的结构示意图；
图2a为本发明实施例提供的内嵌式触摸屏的结构示意图之一；
图2b为图2a所示的内嵌式触摸屏沿A-A’方向的剖面结构示意图；
图2c为图2a所示的内嵌式触摸屏沿B-B’方向的剖面结构示意图；
图3a为本发明实施例提供的内嵌式触摸屏的结构示意图之二；
图3b为本发明实施例提供的内嵌式触摸屏的结构示意图之三；
图4a为本发明实施例提供的内嵌式触摸屏的驱动时序示意图之一；
图4b为本发明实施例提供的内嵌式触摸屏的驱动时序示意图之二；
图5a和图5b分别为本发明实施例提供的内嵌式触摸屏的具体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明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。
附图中各膜层的厚度和形状不反映真实比例，目的只是示意说明本发明内容。
本发明实施例提供了一种内嵌式触摸屏，如图2a至图2c所示，包括：相对设置的上基板和下基板(图中未示出)，位于上基板面向下基板一侧或下基板面向上基板一侧的多个相互独立的自电容电极01、与各自电容电极01异层设置且对应电连接的导线02、以及位于自电容电极01与导线02之间的绝缘层03；
绝缘层03在各自电容电极01与导线02交叠的区域内均设置有至少一个沟槽04；其中，如图2b所示，位于各自电容电极01与对应的导线02的交叠的区域内的沟槽04为贯穿绝缘层03的过孔041，各自电容电极01通过对应的过孔041与对应的导线02电连接，如图2c所示，除了用于电连接对应的导线02与自电容电极01之外的其它沟槽04均为不穿透绝缘层03的凹槽042。
本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏，绝缘层在各自电容电极与导线交叠的区域内均设置有至少一个沟槽，即不仅在对应的导线与自电容电极之间的交叠区域内的绝缘层中设置贯穿绝缘层的过孔，而且还在除了对应的导线与自电容电极之外的导线与自电容电极之间的交叠区域的绝缘层中设置不穿透绝缘层的凹槽，这样既保证了仅有对应的导线与自电容电极是电连接的，又保证了绝缘层在除了用于电连接对应的导线与自电容电极之外的其它对应区域也设置有沟槽，从而保证绝缘层中沟槽可以均匀分布，进而可以解决现有技术中由于绝缘层中过孔分布不均匀导致的显示画面不均匀的问题。
需要说明的是，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，自电容电极与导线之间的绝缘层可以由多层膜层组成，也可以有一层膜层组成，只要该绝缘层保证自电容电极与导电之间是绝缘的都属于本发明的保护范围，在此不作限定。
较佳地，为了保证显示的均一性，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，各沟槽的形状和大小均相同。进一步地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，沟槽的形状可以为圆形、方形或任何几何形状，在此不作限定。
进一步地，为了降低制作难度，以及使导线分布均匀，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，如图3a和图3b所示，各导线的延伸方向相同。
较佳地，为了实现等电容设计，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，如图3a和图3b所示，各导线02的长度相同。
进一步地，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，如图3a和图3b所示，多个相互独立的自电容电极01呈矩阵排列；导线02的延伸方向为列方向或行方向。
较佳地，为了保证绝缘层中沟槽的均一性，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，针对每一个自电容电极，位于自电容电极与除了电连接的导线之外的其它各导线的交叠区域内的沟槽的排布规律，与自电容电极与电连接的导线的交叠区域内的沟槽的排布规律相同。
进一步地，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，如图3a和图3b所示，针对每一条导线02，与该导线02有交叠区域的任意相邻两个沟槽04之间的距离相同。这样保证了内嵌式触摸屏中的所有沟槽是均匀分布的，从而保证了显示画面的均一性。
较佳地，为了简化制作工艺，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，多个相互独立的自电容电极同层设置。这样，只需要通过一次构图工艺就可形成所有自电容电极的图形，能够简化工艺步骤，节省制备成本。当然也可以分层制备自电容电极，在此不做限定。
进一步地，在具体实施时，本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏，既适用于扭转向列(Twisted Nematic，TN)型液晶显示屏，也适用于高级超维场开关(Adwanced Dimension Switch，ADS)型液晶显示屏、高开口率、高级超维场开关(High-Adwanced Dimension Switch，HADS)型液晶显示屏和平面内开关(In-Plane Switch，IPS)型液晶显示屏。
进一步地，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏应用于ADS型液晶显示屏时，板状结构的公共电极层位于狭缝状像素电极的下方，即公共电极位于下基板与像素电极之间，并且在公共电极与像素电极之间还设置有钝化层。而应用于HADS型液晶显示屏时，狭缝状的公共电极位于板状结构的像素电极的上方，即像素电极位于下基板与公共电极之间，并且在像素电极与公共电极之间还设置有钝化层。
具体地，当本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏应用于ADS型或HADS型液晶显示屏时，为了简化制作工艺，以及降低制作成本，可以采用位于下基板上的公共电极层复用自电容电极，即各自电容电极组成位于下基板面向上基板一侧的公共电极层，内嵌式触摸屏还包括：触控芯片；
触控侦测芯片用于在显示时间段对各自电容电极加载公共电极信号，在触控时间段通过检测各自电容电极的电容值变化以判断触控位置。这样，将公共电极层的结构进行变更分割成自电容电极以实现触控功能时，在现有的阵列基板制备工艺的基础上，不需要增加额外的工艺，可以节省生产成本，提高生产效率。
进一步地，根据上述内嵌式触摸屏具体应用的液晶显示屏的模式，当采用公共电极层复用各自电容电极时，各自电容电极在与像素的开口区域对应的位置可以具有狭缝转ITO电极结构或板状电极结构，即在HADS模式时各自电容电极由狭缝状电极组成，具体地，所述狭缝电极结构为在像素开口区域具有狭缝的ITO电极。在ADS模式时，各自电容电极由板状ITO电极组成以满足液晶显示的需求，此时自电容电极可以透过像素电极的狭缝区域与人体电场相互作用。由于ADS模式和HADS模式的液晶显示屏的具体结构均属于现有技术，在此不再赘述。
一般地，触摸屏的密度通常在毫米级，因此，在具体实施时，可以根据所需的触控密度选择各自电容电极的密度和所占面积以保证所需的触控密度，通常各自电容电极设计为5mm*5mm左右的方形电极。而显示屏的密度通常在微米级，因此，一般一个自电容电极会对应显示屏中的多个像素。
具体地，由于本发明实施例提供的上述触摸屏采用公共电极层复用作为自电容电极，为了减少显示和触控信号之间的相互干扰，在具体实施时，需要采用触控和显示阶段分时驱动的方式，并且，在具体实施时还可以将显示驱动芯片和触控侦测芯片整合为一个芯片，进一步降低生产成本。
具体地，例如：如图4a和图4b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)，例如如图4a和图4b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5ms作为触控时间段，其他的11.7ms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Gate1，Gate2……Gate n依次施加栅扫描信号，对数据信号线Data施加灰阶信号，与各自电容电极Cx1……Cx n连接的触控侦测芯片向各自电容电极Cx1……Cx n分别施加公共电极信号，以实现液晶显示功能。在触控时间段(Touch)，如图4a所示，与各自电容电极Cx1……Cx n连接的触控侦测芯片向各自电容电极Cx1……Cx n同时施加驱动信号，同时接收各自电容电极Cx1……Cx n的反馈信号；也可以如图4b所示，与各自电容电极Cx1……Cx n连接的触控侦测芯片向各自电容电极Cx1……Cxn依次施加驱动信号，分别接收各自电容电极Cx1……Cx n的反馈信号，在此不做限定，通过对反馈信号的分析判断是否发生触控，以实现触控功能。
进一步地，为了简化制作工艺，以及降低制作成本，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，还包括：位于自电容电极下方的数据线；各导线与数据线设置为同层同材质。这样在制备时，可以将各导线与数据线同层制备，从而不用增加新的制备工艺，仅需变更对应的膜层的构图即可实现，简化了工艺步骤，节省了生产成本，提高了生产效率。
具体地，当在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏应用于HADS模式液晶显示屏时，在数据线的上方还设置有第一钝化层、像素电极层和第二钝化层。这样，位于各自电容电极与电连接的导线之间的绝缘层可以包括：依次位于导线上方的第一钝化层和第二钝化层；
位于各自电容电极与除了电连接的导线之外的其它导线之间的绝缘层可以包括：依次位于导线上方的第一钝化层、像素电极层和第二钝化层。在这里保留像素电极层的主要作用是为了便于凹槽的制作，即在制作凹槽时，可以从第二钝化层开始刻蚀，刻蚀至像素电极层时停止，以防止过量刻蚀导致不必要的绝缘层刻穿，从而保证凹槽处自电容电极与导线之间相互绝缘。
因此，在具体实施时，为了实现自电容电极与对应的导线的电连接，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，过孔贯穿第一钝化层和第二钝化层。
在具体实施时，为了避免自电容电极与其它导线电连接，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，凹槽贯穿第二钝化层，或贯穿第二钝化层和像素电极层。
较佳地，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，第一钝化层的厚度小于第二钝化层的厚度，以保证过孔和凹槽的大小基本一致。
进一步地，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，导线一般在与过孔对应的位置处的宽度较其它位置处的宽，这与现有技术中相同，在此不作限定。
进一步地，在发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，由于数据线的材料一般为金属材料，导线与数据线设置为相同材质的金属材料，为了不影响正常的显示，还包括：位于下基板面向上基板一侧，或位于上基板面向下基板一侧的黑矩阵层；
各导线的图形在下基板的正投影均位于黑矩阵层的图形所在区域内。
下面通过一个具体的实施例说明本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏，具体如图5a和图5b所示，包括：衬底基板10，依次位于衬底基板10上的栅电极11、栅极绝缘层12、有源层13、同层设置的导线02、源漏电极14以及数据线(图5a和图5b中未示出数据线)、第一钝化层15、像素电极层16、第二钝化层17和由自电容电极01组成的公共电极层；其中，如图5a所示，过孔041贯穿第一钝化层15和第二钝化层17，自电容电极01通过过孔041与对应的导线02电连接；如图5b所示，凹槽042仅贯穿第二钝化层17，从而保证凹槽042处的自电容电极01与导线02之间相互绝缘，其中凹槽042下方与导线02对应的电极也为像素电极层16，即保留的像素电极层。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种显示装置，包括本发明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。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。
本发明实施例提供的一种内嵌式触摸屏及显示装置，绝缘层在各自电容电极与导线交叠的区域内均设置有至少一个沟槽，即不仅在对应的导线与自电容电极之间的交叠区域内的绝缘层中设置贯穿绝缘层的过孔，而且还在除了对应的导线与自电容电极之外的导线与自电容电极之间的交叠区域的绝缘层中设置不穿透绝缘层的凹槽，这样既保证了仅有对应的导线与自电容电极是电连接的，又保证了绝缘层在除了用于电连接对应的导线与自电容电极之外的其它对应区域也设置有沟槽，从而保证绝缘层中沟槽可以均匀分布，进而可以解决现有技术中由于绝缘层中过孔分布不均匀导致的显示画面不均匀的问题。
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 (12)

1.一种内嵌式触摸屏，包括：相对设置的上基板和下基板，位于所述上基板面向所述下基板一侧或所述下基板面向所述上基板一侧的多个相互独立的自电容电极、与各所述自电容电极异层设置且对应电连接的导线、以及位于所述自电容电极与所述导线之间的绝缘层；其特征在于：
所述绝缘层在各所述自电容电极与导线交叠的区域内均设置有至少一个沟槽；其中，位于各所述自电容电极与对应的导线的交叠的区域内的沟槽为贯穿所述绝缘层的过孔，各所述自电容电极通过对应的过孔与对应的导线电连接，除了用于电连接对应的导线与自电容电极之外的其它沟槽均为不穿透所述绝缘层的凹槽。
2.如权利要求1所述的内嵌式触摸屏，其特征在于，各所述沟槽的形状和大小均相同。
3.如权利要求1所述的内嵌式触摸屏，其特征在于，各所述导线的延伸方向相同。
4.如权利要求3所述的内嵌式触摸屏，其特征在于，各所述导线的长度相同。
5.如权利要求4所述的内嵌式触摸屏，其特征在于，针对每一个自电容电极，位于所述自电容电极与除了电连接的导线之外的其它各导线的交叠区域内的沟槽的排布规律，与所述自电容电极与电连接的导线的交叠区域内的沟槽的排布规律相同。
6.如权利要求5所述的内嵌式触摸屏，其特征在于，针对每一条导线，与所述导线有交叠区域的任意相邻两个沟槽之间的距离相同。
7.如权利要求1-6任一项所述的内嵌式触摸屏，各所述自电容电极组成位于所述下基板面向所述上基板一侧的公共电极层，所述内嵌式触摸屏还包括：触控芯片；
所述触控侦测芯片用于在显示时间段对各所述自电容电极加载公共电极信号，在触控时间段通过检测各所述自电容电极的电容值变化以判断触控位置。
8.如权利要求7所述的内嵌式触摸屏，其特征在于，还包括：位于所述自电容电极下方的数据线；
各所述导线与所述数据线设置为同层同材质。
9.如权利要求8所述的内嵌式触摸屏，其特征在于，位于各自电容电极与电连接的导线之间的绝缘层包括：依次位于所述导线上方的第一钝化层和第二钝化层；
位于各自电容电极与除了电连接的导线之外的其它导线之间的绝缘层包括：依次位于所述导线上方的第一钝化层、像素电极层和第二钝化层。
10.如权利要求9所述的内嵌式触摸屏，其特征在于，所述过孔贯穿所述第一钝化层和所述第二钝化层；
所述凹槽贯穿所述第二钝化层，或贯穿所述第二钝化层和所述像素电极层。
11.如权利要求8所述的内嵌式触摸屏，其特征在于，还包括：位于所述下基板面向所述上基板一侧，或位于所述上基板面向所述下基板一侧的黑矩阵层；
各所述导线的图形在所述下基板的正投影均位于所述黑矩阵层的图形所在区域内。
12.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求1-11任一项所述的内嵌式触摸屏。
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