CN105808014A - 一种阵列基板及其制作方法、触控显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种阵列基板及其制作方法、触控显示装置，涉及显示技术领域，能够解决在同一数据电压的控制下，设置有触控引线的像素单元与未设置触控引线的像素单元之间出现显示灰阶差异的现象。该阵列基板包括公共电极层和驱动电路，公共电极层被分割成以阵列形式分布的多个自电容电极。阵列基板划分有多个阵列形式分布的像素单元。位于同一列的N个自电容电极构成一电极列，每一电极列与M列像素单元相对应，同一列的自电容电极通过N条设置于不同列像素单元内的触控引线与所述驱动电路相连接。M列像素单元中的M‑N列像素单元内设置有虚设引线，虚设引线与驱动电路相连接，驱动电路用于向虚设引线和触控引线输入公共电压信号。

Description

一种阵列基板及其制作方法、触控显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种阵列基板及其制作方法、触控显示装置。
背景技术
随着显示技术的飞速发展，触摸屏(TouchScreenPanel)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(OnCellTouchPanel)和内嵌式触摸屏(InCellTouchPanel)。由于内嵌式触控屏具有透光率高，厚度薄等特点，而越来越多地被应用于高性能显示领域当中。
现有的内嵌式触摸屏主要分为互电容式结构和自电容式结构，目前自容式触控屏的结构如图1所示，包括多个块状的电容电极10，每一个自电容电极10通过一条触控引线11连接至驱动电路20。当用户触摸触控屏时，会导致手指触摸位置处的自电容电极10的电容发生变化，从而根据发生变化的自电容电极10的横纵坐标判断出手指的触摸位置。
通常上述自电容电极10为正方形，每一个自电容电极10与M×M个像素单元的位置相对应，而位于同一列的自电容电极10的个数为N个与M不相同，例如当M＝40，N＝32时，可以通过32条相互绝缘的触控引线11将位于同一列的自电容电极10分别连接于驱动电路20。为了避免触控盲区，上述触控引线11通常设置于像素单元内。然而由于M＝40，因此与同一列自电容电极10位置相对应的M列像素单元中的两列像素单元中没有设置上述触控引线11。在此情况下由于触控引线11与栅线之间可以构成寄生电容，上述寄生电容会对像素单元的显示灰阶产生影响，从而使得在同一数据电压的控制下，设置有触控引线11的像素单元与未设置触控引线11的像素单元的显示灰阶出现差异，例如出现方格显示不良，降低了显示均匀性。
发明内容
本发明的实施例提供一种阵列基板及其制作方法、触控显示装置，能够解决在同一数据电压的控制下，设置有触控引线的像素单元与未设置触控引线的像素单元之间出现显示灰阶差异的现象。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
本发明实施例的一方面，提供一种阵列基板，包括公共电极层和驱动电路，所述公共电极层被分割成以阵列形式分布的多个自电容电极；所述阵列基板划分有多个阵列形式分布的像素单元；位于同一列的N个所述自电容电极构成一电极列，每一电极列与M列像素单元相对应，同一列的自电容电极通过N条设置于不同列像素单元内的触控引线与所述驱动电路相连接；所述M列像素单元中的M-N列像素单元内设置有虚设引线，所述虚设引线与驱动电路相连接，所述驱动电路用于向所述虚设引线和所述触控引线输入公共电压信号；其中，M＞N≥1，为正整数。
优选的，所述触控引线包括异层且重叠设置的第一子引线和第二子引线，所述第一子引线与所述第二子引线通过过孔相连接。
优选的，所述第二子引线与所述阵列基板上的数据线同层同材料。
优选的，所述虚设引线与所述第一子引线同层设置。
优选的，任一相邻两条所述虚设引线之间的像素单元的数目相等。
优选的，每一条触控引线贯穿位于同一列的所有像素单元；和/或，每一条虚设引线贯穿位于同一列的所有像素单元。
优选的，所述像素单元包括蓝色亚像素、红色亚像素以及绿色亚像素，所述触控引线和/或所述虚设引线设置于所述蓝色亚像素内。
优选的，所述像素单元包括亚像素，所述亚像素内设置有像素电极，所述公共电极层位于所述像素电极上方；所述第一子引线位于所述第二子引线的上方，所述自电容电极通过过孔与所述第一子引线相连接。
优选的，所述像素电极为块状，所述自电容电极在对应所述像素电极的位置设置有条状狭缝图案。
本发明实施例的另一方面，提供一种触控显示装置，包括如上述所述的任意一种阵列基板。
本发明实施例的又一方面，提供一种用于制作如上所述的任意一种阵列基板的方法，包括制作驱动电路的方法，还包括：在衬底基板上形成栅极金属层，通过构图工艺形成栅线；在所述衬底基板上形成数据金属层，通过构图工艺形成数据线以及第二子引线的图案；在形成有所述第二子引线图案的基板上形成第一绝缘层；在所述第一绝缘层对应所述第二子引线的位置形成过孔；在形成有所述第一绝缘层的基板上形成所述数据金属层，通过构图工艺，形成虚设引线的图案，且在对应所述第二子引线的位置形成第一子引线的图案，通过所述过孔相连通的所述第一子引线和所述第二子引线构成触控引线；所述虚设引线和所述触控引线均与所述驱动电路相连接；在所述衬底基板上形成以阵列形式分布的自电容电极，N个所述自电容电极构成一电极列。
本发明实施例提供一种阵列基板及其制作方法、触控显示装置，该阵列基板包括公共电极层和驱动电路，所述公共电极层被分割成以阵列形式分布的多个自电容电极。阵列基板划分有多个阵列形式分布的像素单元。N个自电容电极构成一电极列，每一电极列与M列像素单元相对应，同一列的自电容电极通过N条设置于不同列像素单元内的触控引线与驱动电路相连接。在此情况下，M列像素单元中的M-N列像素单元内设置有虚设引线，该虚设引线与驱动电路相连接，该驱动电路用于向虚设引线和触控引线输入公共电压信号。其中M＞N≥1，为正整数。
这样一来，通过在未设置触控引线的M-N个像素单元内设置虚设引线，能够使得驱动电路向虚设引线输入与触控引线相同的公共电压信号，进而使得虚设引线与栅线之间产生的寄生电容与触控引线与栅线之间产生的寄生电容相同。在此情况下，设置有触控引线的像素单元与未设置触控引线的像素单元均能够受到相同寄生电容的影响，因此在同一数据电压的控制下，像素单元之间的显示灰阶差异能够降低，从而提高了显示效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术提供的一种阵列基板的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种阵列基板的结构示意图；
图3为图2中A处放大图；
图4为本发明实施例提供的一种触控块的划分示意图；
图5为图2中虚设引线的设置方式示意图；
图6为本发明实施例提供的另一种阵列基板的结构示意图；
图7为图5中沿O-O得到的剖视图；
图8为图5中沿O’-O’得到的剖视图；
图9为图7中沿F方向得到的示意图；
图10为本发明实施例提供的一种阵列基板的制作方法流程图。
附图标记：
01-衬底基板；10-自电容电极；100-电极列；11-触控引线；111-第一子引线；112-第二子引线；12-虚设引线；13-像素电极；14-过孔；15-第一绝缘层；16-第二绝缘层；20-驱动电路；30-像素单元；301-亚像素；G-TFT的栅极；S-TFT的源极；D-TFT的漏极。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种阵列基板，如图2所示，包括公共电极层和驱动电路20。该公共电极层被分割成以阵列形式分布的多个自电容电极10。
需要说明的是，在显示阶段上述自电容电极10可以作为公共电极以实现显示，而在触控阶段该自电容电极10又可以被复用为触控电极，以实现触控。其中，每一个自电容电极10所在的位置被称为一个触控块Touch，该触控块Touch通常为正方形，因此上述自电容电极10通常也为正方形。
此外，该阵列基板如图3(图2中A处放大图)所示，划分有多个阵列形式分布的像素单元30。当上述自电容电极10为正方形时，如一个自电容电极10与M×M个像素单元30的位置相对应。其中，每一个像素单元30至少包括三个不同颜色的亚像素301，例如红色(R)、绿色(G)以及蓝色(B)亚像素301。或者，包括红色亚像素，蓝色亚像素、绿色亚像素以及白色亚像素。每一个亚像素301由横纵交叉的栅线Gate和数据线Data交叉界定而成。
在此情况下，如图2所示，位于同一列的N个自电容电极10构成一电极列100，每一电极列100与M列像素单元30相对应，同一列的自电容电极10通过N条设置于不同列像素单元30内的触控引线11与驱动电路20相连接。此外，M列像素单元中的M-N列像素单元30，即未设置上述触控引线11的像素单元30内设置有虚设引线12。该虚设引线12与驱动电路20相连接，该驱动电路20用于向虚设引线12和触控引线11输入公共电压信号(Vcom)。其中，M＞N≥1，为正整数。
例如，对于分辨率为1280×720，的显示装置而言，上述触控块Touch的划分如图4所示，每一行具有18个触控块Touch，每一列具有32个触控块Touch，且每一个触控块Touch对应40×40个像素单元30。由于一个触控块Touch与一个自电容电极10相对应，因此图2中的一电极列100包括32个自电容电极10，且该电极列100与40列像素单元30相对应。所以电极列100中的自电容电极10可以通过32条设置于不同列像素单元30内的触控引线11与驱动电路20相连接。
在此情况下，与上述一电极列100位置对应的40列像素单元30中的40-32＝8列像素单元30，即未设置上述触控引线11的像素单元30内设置可以设置上述虚设引线12。其中，为了使得虚设引线12在阵列基板上能够分布均匀，任一相邻两条虚设引线12之间的像素单元30的数目相等。例如对于一电极列100位置对应的40列像素单元30的方案而言，如图5所示，相邻两条虚设引线12之间可以间隔4个像素单元30。
综上所述，通过在未设置触控引线的M-N个像素单元内设置虚设引线，能够使得驱动电路向虚设引线输入与触控引线相同的公共电压信号，进而使得虚设引线与栅线之间产生的寄生电容与触控引线与栅线之间产生的寄生电容相同。在此情况下，设置有触控引线的像素单元与未设置触控引线的像素单元均能够受到相同寄生电容的影响，因此在同一数据电压的控制下，像素单元之间的显示灰阶差异能够降低，从而提高了显示效果。
此外，通过将上述触控引线11设置于像素单元30内，能够避免将触控引线11设置于相邻两个触控块之间而导致触控盲区的出现。在此情况下，由于相邻两个触控块之间没有预留足够的布线空间，因此即使虚设引线12无需与自电容电极10相连接，该虚设引线12也同样可以设置于像素单元30内。
在此基础上，当像素单元30包括蓝色(B)、红色(R)以及绿色(G)亚像素301时，由于人眼对蓝色的敏感度较弱，因此优选的上述触控引线11和/或虚设引线12可以设置于蓝色(B)亚像素301内。这样一来，能够降低在像素单元30内设置触控引线11和/或虚设引线12对显示效果的影响。
进一步的，如图2所示，上述触控引线11需要通过过孔14与自电容电极10相连接，在此情况下，当触控引线11从过孔14的位置才开始制作时，会导致阵列基板上一部分区域触控引线11的分布较密集，而一部分区域分布稀疏，容易产生显示不均。因此优选的，如图6所示，每一条触控引线11贯穿位于同一列的所有像素单元30，和/或，每一条虚设引线12贯穿位于同一列的所有像素单元30。从而能够使得上述触控引线11和虚设引线12均匀分布于整个阵列基板上，以降低显示差异。
以下对上述触控引线11和虚设引线12的具体结构进行详细的举例说明。
由上述可知，触控引线11的一端与一自电容电极10通过过孔14相连接，另一端与驱动电路20相连接。因此驱动电路20输出的公共电压信号(Vcom)能够通过该触控引线11输出至自电容电极10，从而可以向该自电容电极10充电，以使得该自电容电极10能够在显示阶段构成液晶电容的一个电极，此外，可以在触控阶段构成自电容的一个电极。因此，当触控引线11的电阻较大时，为了保证自电容电极10能够接受到的电压信号不变，需要相应增加驱动电路20的负载，从而增加了驱动功耗。
在此情况下，为了降低驱动电路20的功耗，可以如图7所示(图5中沿O-O剖切得到的剖视图)，该触控引线11可以由两层金属线构成。具体的，上述触控引线11可以包括异层且重叠设置的第一子引线111和第二子引线112，该第一子引线111与第二子引线112通过过孔相连接。而第一子引线111可以通过上述过孔14与自电容电极10相连接。这样一来，上述第一子引线111可以与第二子引线112并联，从而能够减低了触控引线11的电阻，以降低驱动电路20的功耗。
进一步的，为了简化制作工艺，上述第二子引线112可以与阵列基板上的数据线Data同层同材料，这样一来，可以在制备数据线Data的过程中完成第二子引线112的制备。在此情况下，构成上述第二子引线112的材料可以称为SDT(SourceDataTouch)。而构成第一子引线111的材料可以与构成数据线Data的材料相同，或者还可以采用其他导电金属材料，因此构成第一子引线111的材料可以称为TPM(TouchPanelMetal)。
在此基础上，由于上述第二子引线112与数据线Data同层设置，因此在制作第二子引线112的过程中容易导致第二子引线112与其相邻数据线Data短路。这样一来，发生短路的数据线Data上的电压会被拉低至第二子引线112上的公共电压，从而导致显示过程中，数据电压无法通过发生短路的数据线Data输入至设置有该数据线Data的亚像素301中，进而导致该亚像素301无法正常显示，产生方格显示不良。
因此，为了降低上述方格显示不良的发生几率，上述虚设引线12如图8所示(图5中沿O’-O’剖切得到的剖视图)，可以仅由单层金属线构成。在此基础上为了简化制作工艺，该虚设引线12可以与第一子引线111同层设置。
这样一来，由于虚设引线12无需设置与数据线Data同层的第二子引线112，因此可以确保设置有虚设引线12的亚像素301中的数据线Data不会发生短路，从而可以降低20％左右的方格显示不良。此外，由于虚设引线12无需与自电容电极10相连接，只用于接受驱动电路20输出的公共电压信号(Vcom)，而无需作为驱动电路20带动负载的信号传输路径，因此即使采用单层金属线，也不会增加驱动电路20的功耗。
进一步的，由于在触控过程中，需要手指按压使得由自电容电极10于接地端GND之间构成的自电容发生变化，并根据发生变化的自电容电极10的坐标，来确定出触控位置。因此为了提高触控灵敏度。上述自电容电极10应当尽量设置于靠近手指的一侧。因此，如图5所示，在像素单元30包括亚像素301，该亚像素301内设置有像素电极13时，如图7或如图8所示，由上述多个自电容电极10构成公共电极层位于像素电极13上方。即该自电容电极10相对于像素电极13而言，远离衬底基板01。
在此情况下，第一子引线111位于第二子引线112的上方，该自电容电极10通过过孔与第一子引线111相连接，以实现触控引线11与自电容电极10相连接。
当将公共电极层与像素点击13均设置于阵列基板上时，该阵列基板可以用于构成AD-SDS(Advanced-SuperDimensionalSwitching，简称为ADS，高级超维场开关)型显示装置。在此情况下，如图9所示，像素电极13为块状，而用于构成上述公共电极层的自电容电极10在对应像素电极13的位置设置有条状狭缝图案。从而可以同一平面内像素电极边缘所产生的平行电场以及像素电极层与公共电极层间产生的纵向电场形成多维电场，使液晶盒内像素电极间、电极正上方所有取向液晶分子都能够产生旋转转换，提高了平面取向系液晶工作效率并增大了透光效率。
本发明实施例提供一种触控显示装置，包括上述任意一种阵列基板，具有与前述实施例相同的结构和有益效果，由于前述实施例已经对阵列基板的结构和有益效果进行了详细的描述，此处不再赘述。
需要说明的是，在本发明实施例中，显示装置具体可以包括液晶显示装置，例如该显示装置可以为液晶显示器、液晶电视、数码相框、手机或平板电脑等任何具有显示功能的产品或者部件。
本发明实施例提供一种用于制作如上所述的任意一种阵列基板的方法，包括制作驱动电路20的方法。此外，该方法如图10所示，还包括：
S101、在如图7或图8所示的衬底基板01上形成栅极金属层，通过构图工艺形成栅线Gate。此外，在形成栅线的同时，还形成了TFT(ThinFilmTransistor，液晶显示器)的栅极G。
需要说明的是，在本发明中，构图工艺，可指包括光刻工艺，或，包括光刻工艺以及刻蚀步骤，同时还可以包括打印、喷墨等其他用于形成预定图形的工艺；光刻工艺，是指包括成膜、曝光、显影等工艺过程的利用光刻胶、掩模板、曝光机等形成图形的工艺。可根据本发明中所形成的结构选择相应的构图工艺。
S102、在衬底基板01上形成数据金属层，通过构图工艺形成数据线Data以及第二子引线112的图案，在形成有第二子引线112图案的基板上形成第一绝缘层15。
其中，在形成数据线Data和第二子引线112的同时，还会形成TFT的源极S和漏极D。此外，构成上述第一绝缘层15的材料可以包括氮化硅，或者为了降低显示功耗，可以采用低介电常数的树脂材料构成。
S103、在上述第一绝缘层15对应第二子引线112的位置形成过孔。
S104、在形成有第一绝缘层15的基板上形成上述数据金属层，通过构图工艺，形成如图8所示的虚设引线12的图案，且如图7所示在对应第二子引线112的位置形成第一子引线111的图案。
其中，通过步骤S103形成的过孔相连通的第一子引线111和第二子引线112构成触控引线11。此外，为了简化工艺上述第一子引线111可以与虚设引线12同层同材料。
在此情况下，形成的虚设引线12和触控引线11均与驱动电路20相连接，用于接收驱动电路20输出的公共电压信号(Vcom)。
S105、在衬底基板01上形成以阵列形式分布的自电容电极10，所述自电容电极10通过过孔与触控引线11相连接，N个自电容电极10构成一电极列100。
需要说明的是，所述自电容电极10通过过孔与触控引线11相连接，是指在上述步骤S104之后，S105之前还需要在形成有第一子引线111和虚设引线12的基板上形成一层第二绝缘层16，然后在该第二绝缘层16对应第一子引线111的位置设置过孔，从而使得步骤S105中形成的自电容电极10如图7所示，能够通过上述过孔与由第一子引线111和第二子引线112构成触控引线11相连接。其中，上述第二绝缘层16可以与上述第一绝缘层15的材料相同。
相比之下，由于虚设引线12无需与自电容电极10相连接，因此如图8所示，第二绝缘层16在对应虚设引线12的位置无需制作过孔。
这样一来，一方面，通过在未设置触控引线的M-N个像素单元内设置虚设引线，能够使得驱动电路向虚设引线输入与触控引线相同的公共电压信号，进而使得虚设引线与栅线之间产生的寄生电容与触控引线与栅线之间产生的寄生电容相同。在此情况下，设置有触控引线的像素单元与未设置触控引线的像素单元均能够受到相同寄生电容的影响，因此在同一数据电压的控制下，像素单元之间的显示灰阶差异能够降低，从而提高了显示效果。另一方面，通过过孔相连通的第一子引线和第二子引线构成触控引线，可以减低了触控引线的电阻，以降低驱动电路的功耗，且该触控引线中的第二子引线与阵列基板上的数据线同层同材料，可以在制备数据线的过程中完成第二子引线的制备，从而达到简化制作工序的目的。又一方面，虚设引线与第一子引线同层设置，不仅可以简化工艺，还可以确保设置有虚设引线的亚像素中的数据线不会发生短路，从而可以降低20％的方格显示不良。此外，由于虚设引线无需与自电容电极相连接，只用于接受驱动电路输出的公共电压信号，而无需作为驱动电路带动负载的信号传输路径，因此即使采用单层金属线，也不会增加驱动电路的功耗。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种阵列基板，其特征在于，包括公共电极层和驱动电路，所述公共电极层被分割成以阵列形式分布的多个自电容电极；所述阵列基板划分有多个阵列形式分布的像素单元；
位于同一列的N个所述自电容电极构成一电极列，每一电极列与M列像素单元相对应，同一列的自电容电极通过N条设置于不同列像素单元内的触控引线与所述驱动电路相连接；
所述M列像素单元中的M-N列像素单元内设置有虚设引线，所述虚设引线与驱动电路相连接，所述驱动电路用于向所述虚设引线和所述触控引线输入公共电压信号；
其中，M＞N≥1，为正整数。
2.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，所述触控引线包括异层且重叠设置的第一子引线和第二子引线，所述第一子引线与所述第二子引线通过过孔相连接。
3.根据权利要求2所述的阵列基板，其特征在于，所述第二子引线与所述阵列基板上的数据线同层同材料。
4.根据权利要求2或3所述的阵列基板，其特征在于，所述虚设引线与所述第一子引线同层设置。
5.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，任一相邻两条所述虚设引线之间的像素单元的数目相等。
6.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，每一条触控引线贯穿位于同一列的所有像素单元；
和/或，每一条虚设引线贯穿位于同一列的所有像素单元。
7.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，所述像素单元包括蓝色亚像素、红色亚像素以及绿色亚像素，所述触控引线和/或所述虚设引线设置于所述蓝色亚像素内。
8.根据权利要求2所述的阵列基板，其特征在于，所述像素单元包括亚像素，所述亚像素内设置有像素电极，所述公共电极层位于所述像素电极上方；
所述第一子引线位于所述第二子引线的上方，所述自电容电极通过过孔与所述第一子引线相连接。
9.根据权利要求8所述的阵列基板，其特征在于，所述像素电极为块状，所述自电容电极在对应所述像素电极的位置设置有条状狭缝图案。
10.一种触控显示装置，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的阵列基板。
11.一种用于制作如权利要求1-9任一项阵列基板的方法，包括制作驱动电路的方法，其特征在于，还包括：
在衬底基板上形成栅极金属层，通过构图工艺形成栅线；
在所述衬底基板上形成数据金属层，通过构图工艺形成数据线以及第二子引线的图案；在形成有所述第二子引线图案的基板上形成第一绝缘层；
在所述第一绝缘层对应所述第二子引线的位置形成过孔；
在形成有所述第一绝缘层的基板上形成所述数据金属层，通过构图工艺，形成虚设引线的图案，且在对应所述第二子引线的位置形成第一子引线的图案，通过所述过孔相连通的所述第一子引线和所述第二子引线构成触控引线；所述虚设引线和所述触控引线均与所述驱动电路相连接；
在所述衬底基板上形成以阵列形式分布的自电容电极，N个所述自电容电极构成一电极列。
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