CN107122078B - 一种触摸基板及其制作工艺、显示面板及装置 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种触摸基板及其制作工艺、显示面板及装置，用以将触摸电极层集成于触摸基板上，并且保证显示画面不受影响，提高产品集成度。所述触摸基板，包括基板和设置在所述基板之上的黑矩阵，还包括触摸电极层，所述触摸电极层设置在相邻的黑矩阵之间，且所述触摸电极层与所述黑矩阵的图案互补。

Description

一种触摸基板及其制作工艺、显示面板及装置
技术领域
本申请涉及显示技术领域，尤其涉及一种触摸基板及其制作工艺、显示面板及装置。
背景技术
Force Touch是一项触摸传感技术。通过Force Touch，设备可以感知轻压以及重压的力度，并调出对应的功能。现有技术中的具有Force Touch功能的产品采用的是将Force Touch柔性电路板(Flexible Printed Circuit，简称FPC)贴附于背光源(BLU)背面，即用于实现Force Touch功能的电极结构设置在盒外，产品集成度不高。
发明内容
本申请实施例提供了一种触摸基板及其制作工艺、显示面板及装置，用以将触摸电极层集成于触摸基板上，并且保证显示画面不受影响，提高产品集成度。
本申请实施例提供的一种触摸基板，包括基板和设置在所述基板之上的黑矩阵，还包括触摸电极层，所述触摸电极层设置在相邻的黑矩阵之间，且所述触摸电极层与所述黑矩阵的图案互补。
本申请实施例将触摸电极层设置在触摸基板上，具体地，将触摸电极层设置在相邻的黑矩阵之间，且所述触摸电极层与所述黑矩阵的图案互补，由于各个显示区域的叠层结构完全一致，不会存在光学品位上的不良，保证整体的显示画面不受到两个叠层的影响，并且将Force Touch功能集成在触摸基板上，提高了产品集成度。
可选地，所述触摸电极层包括多个相互绝缘的触摸电极。
可选地，还包括连接在每一所述触摸电极与集成电路IC之间的走线。
可选地，每一所述走线包括两部分，第一部分位于黑矩阵之上，第二部分位于该黑矩阵的一个侧面并连接在所述第一部分和一所述触摸电极之间。
本申请实施例利用黑矩阵(BM)的遮蔽作用进行布线，从而保证画面上不会受到任何影响，不会出现传统的光学不良问题。
可选地，所述触摸电极的材料为透明ITO。
可选地，还包括设置于所述触摸电极之上的彩色光阻。
本申请实施例提供的一种显示面板，包括所述的触摸基板。
可选地，所述触摸基板为彩膜基板。
可选地，还包括与所述彩膜基板相对设置的阵列基板。
可选地，所述阵列基板包括玻璃基板，以及设置在该玻璃基板的背向所述彩膜基板一侧的用于与所述触摸电极层之间形成电容的参考层。
本申请实施例中，由于触摸电极层与参考层之间的距离更近，从而使得ForceTouch功能更加灵敏。
可选地，所述参考层为镀有电极层的复合偏光片。
本申请实施例提供的一种显示装置，包括本申请实施例所述的显示面板。
可选地，还包括集成电路，用于控制是否根据所述触摸电极层与所述参考层之间的电容，进行触控位置识别和触控压力识别。
可选地，所述集成电路还用于通过控制触摸电极层上的触摸电极互连的数量，实现触控的灵敏度的调节。
本申请实施例提供的一种触摸基板的制作工艺，包括：
在基板上形成黑矩阵；
在形成有黑矩阵的玻璃基板之上形成触摸电极层，所述触摸电极层设置在相邻的黑矩阵之间，且所述触摸电极层与所述黑矩阵的图案互补。
可选地，所述黑矩阵与所述触摸电极层，采用同一掩膜板制作而成。
可选地，在形成有黑矩阵的玻璃基板之上形成触摸电极层，具体包括：
在形成有黑矩阵的玻璃基板之上溅射整面触摸电极层，利用所述mask，在所述触摸电极层之上形成正性光刻胶，然后进行曝光、显影、刻蚀，得到在所述玻璃基板之上并位于相邻的黑矩阵之间的触摸电极。
本申请实施例中，通过利用BM Mask进行反向曝光，制作Force Touch触摸电极层，无需重开Mask，降低制作成本。
可选地，还包括：设置连接在所述触摸电极层上的每一触摸电极与集成电路IC之间的走线。
可选地，每一所述走线包括两部分，第一部分位于黑矩阵之上，第二部分位于该黑矩阵的一个侧面并连接在所述第一部分和一所述触摸电极之间。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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为本申请实施例提供的在玻璃基板上制作有黑矩阵的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的用于制作黑矩阵的掩膜结构示意图；
图3为本申请实施例提供的在玻璃基板上制作有黑矩阵的流程示意图；
图4为本申请实施例提供的在玻璃基板上制作有黑矩阵、ITO电极的结构示意图；
图5为本申请实施例提供的制作ITO电极的流程示意图；
图6为本申请实施例提供的在玻璃基板上制作有黑矩阵、ITO电极、金属走线的结构示意图；
图7为本申请实施例提供的在玻璃基板上制作有黑矩阵、ITO电极、金属走线、彩色光阻的结构示意图；
图8为本申请实施例提供的将制得的彩膜基板和阵列基板对盒后的结构示意图；
图9为本申请实施例提供的在阵列基板制作有参考层的结构示意图。
具体实施方式
本申请实施例提供了一种触摸基板及其制作工艺、显示面板及装置，用以将触摸电极层集成于触摸基板上，并且保证显示画面不受影响，提高产品集成度，简化制作工艺，节约制作成本，提高生产效率。
下面给出本申请实施例提供的技术方案的详细介绍。
本申请实施例提供的一种触摸基板，例如可以是彩膜基板，包括基板和设置在所述基板之上的黑矩阵，还包括触摸电极层，所述触摸电极层设置在相邻的黑矩阵之间，且所述触摸电极层与所述黑矩阵的图案互补(此处，互补是指触摸电极层在基板上的正投影与黑矩阵在基板上的正投影互补，且没有重叠，共同覆盖整个有效显示区)，触摸电极层可以用于检测压力，实现Force Touch功能，此时也可以称为Force Touch感应层，另外，触摸电极层还可以用于检测触摸位置。
本实施例中设置所述触摸电极层与所述黑矩阵的图案互补可以保证显示区域的叠层结构不会被破坏出现画面不良。本申请实施例中所述的显示区域的叠层结构，即整个结构透光的地方只有BM未遮挡的部分，此部分只要存在叠层结构不一致，将会导致透过率不一样，在人眼看到的现象就是一块亮一块暗，只有保证透光区域的叠层结构一致，才能保证所有的光经过透光的地方到人眼中是一样的，不会出现亮暗不均的现象。
可选地，所述触摸电极层包括多个相互绝缘的触摸电极，这些触摸电极可以是块状的，也可以是条状的，具体形状不做限制。这些触摸电极构成触摸感应层，并且分布于黑矩阵之间，与黑矩阵的位置互补，即黑矩阵所处位置为非透光区，其余透光区被触摸感应层覆盖。
可选地，还包括连接在每一所述触摸电极与集成电路(IC)之间的走线。
本申请实施例中所述的走线，可以是金属走线，也可以是其他材料的走线，用于电连接触摸电极层上的每一触摸电极与IC。
可选地，每一所述走线包括两部分，第一部分位于黑矩阵之上，第二部分位于该黑矩阵的一个侧面并连接在所述第一部分和一所述触摸电极之间。
本申请实施例利用黑矩阵(BM)的遮蔽作用进行布线，从而保证画面上不会受到任何影响，不会出现传统的光学不良问题。
可选地，所述触摸电极的材料为透明ITO。当然，触摸电极还可以采用其他材料，不限于ITO。
可选地，本申请实施例提供的触摸基板，还包括设置于所述触摸电极之上的彩色光阻。
所述彩色光阻，例如包括：R、G、B光阻。当然，也可以为其他颜色的光阻。
以彩膜基板为例，下面结合本申请实施例提供的彩膜基板的主要制作过程，介绍本申请实施例提供的彩膜基板的制作工艺及其最终制得的结构。
参见图1，在玻璃基板(Glass)11上面制作黑矩阵(BM)12，本申请实施例中的BM的作用和常规BM一样，在正常显示画面时分区防止串扰增加对比度。
具体地，本申请实施例中制作BM12所使用的Mask如图2所示，采用该Mask制作BM的过程，参见图3，包括：
涂布：在Glass上涂布黑色BM负性光刻胶；
曝光：利用BM Mask进行曝光；
显影：透光区域BM发生反应，变得溶于显影液；利用显影液冲洗BM，将曝光后溶于显影液的部分洗掉，得到R、G、B的一个个像素区域，即图3中黑色框包围的空白区域。
参见图4，制作Force Touch感应层的ITO电极13，ITO电极13设置在相邻的黑矩阵12之间，且ITO电极13与所述黑矩阵12的图案互补。
具体地，参见图5，本申请实施例中制作ITO电极13的过程如下：
溅射：在得到图1以及图3最后所示的设置有BM矩阵的Glass上整面溅射(Sputter)ITO材料，即Sputter镀膜，在BM矩阵Glass上形成ITO薄膜。
涂布：在ITO薄膜上涂布正性光刻胶。即本步骤采用与制作BM所使用的光刻胶相反的光刻胶。常用的BM光刻胶为负性光刻胶，负性光刻胶又称光致抗蚀剂，是一种由感光树脂、增感剂和溶剂三种主要成分组成的对光敏感的混合液体，制作ITO电极时，则采用正性光刻胶，正性光刻胶也称为正胶。正性光刻胶树脂是一种叫做线性酚醛树脂的酚醛甲醛，提供光刻胶的粘附性、化学抗蚀性，当没有溶解抑制剂存在时，线性酚醛树脂会溶解在显影液中；感光剂是光敏化合物(PAC，Photo Active Compound)，最常见的是重氮萘醌(DNQ)。在曝光前，DNQ是一种强烈的溶解抑制剂，降低树脂的溶解速度。在紫外曝光后，DNQ在光刻胶中化学分解，成为溶解度增强剂，大幅提高显影液中的溶解度因子至100或者更高。这种曝光反应会在DNQ中产生羧酸，它在显影液中溶解度很高。正性光刻胶具有很好的对比度，所以生成的图形具有良好的分辨率。
曝光：依旧利用BM Mask进行曝光。在本步骤中，中间透光区域的光刻胶发生凝聚反应。
显影：由于负性胶在曝光时，光照位置发生凝聚反应，不溶于显影液，故得到的像素点ITO有光刻胶覆盖。
刻蚀：利用蚀刻液将外露的ITO蚀刻掉，留下被光刻胶保护的ITO电极。
剥离：将ITO电极上的光刻胶清洗掉，露出ITO电极。
可见，本申请实施例无需重开Mask即可完成ITO电极的制作。
参见图6，制作金属走线14，考虑到有BM的遮蔽和Touch精度的要求，可以直接采用导电性能好的Al/Cu/Ag材料进行制作，直接将走线布置于BM之上和一侧，即每一金属走线包括两部分，第一部分14b位于黑矩阵12之上，第二部分14a位于该黑矩阵的一个侧面并连接在所述第一部分14b和一ITO电极13之间。如图6所示，在BM之上和BM的一个角落处都有金属走线，其角落处的金属走线的第二部分14a的作用是将ITO电极13与BM 12之上的金属走线的第一部分14b相连。
参见图7，在ITO电极13之上制作彩色光阻，分别包括R光阻15a、G光阻15b、B光阻15c。
参见图8，利用Cell成盒工艺，将阵列基板(TFT Glass，其结构和制作工艺上和现有的技术完全一致)20，与上述制得的彩膜基板(CF Glass)21贴合在一起，得到如图8所示结构，在彩膜基板和阵列基板之间有液晶层22。其中，阵列基板20包括玻璃基板201和设置在玻璃基板201之上的TFT器件202。
参见图9，在TFT Glass背向所述彩膜基板21的一侧贴合带参考层的复合偏光片(Polarizer，Pol)203，该Pol 203和目前常规Force Touch一样的Pol。所述复合偏光片为整面镀ITO薄膜(电极)的偏光片，可以作为Force Touch的参考层。
综上，本申请实施例提供的一种触摸基板的制作工艺，包括：
在基板上形成黑矩阵；
在形成有黑矩阵的玻璃基板之上形成触摸电极层，所述触摸电极层设置在相邻的黑矩阵之间，且所述触摸电极层与所述黑矩阵的图案互补。
可选地，所述黑矩阵与所述触摸电极层，采用同一掩膜板制作而成。
可选地，在形成有黑矩阵的玻璃基板之上形成触摸电极层，具体包括：
在形成有黑矩阵的玻璃基板之上溅射整面触摸电极层，利用所述mask，在所述触摸电极层之上形成正性光刻胶，然后进行曝光、显影、刻蚀，得到在所述玻璃基板之上并位于相邻的黑矩阵之间的触摸电极。
本申请实施例中，通过利用BM Mask进行反向曝光，制作Force Touch触摸电极层，无需重开Mask，降低制作成本。
可选地，所述工艺还包括：设置连接在所述触摸电极层上的每一触摸电极与集成电路IC之间的走线。
可选地，每一所述走线包括两部分，第一部分位于黑矩阵之上，第二部分位于该黑矩阵的一个侧面并连接在所述第一部分和一所述触摸电极之间。
本申请实施例提供的技术方案，通过采用BM mask在形成有黑矩阵的玻璃基板之上形成触摸电极层，所述触摸电极层设置在相邻的黑矩阵之间，且所述触摸电极层与所述黑矩阵的图案互补，可以保证显示区域的叠层结构不会被破坏出现画面不良。本申请实施例中所述的显示区域的叠层结构，即整个结构透光的地方只有BM未遮挡的部分，此部分只要存在叠层结构不一致，将会导致透过率不一样，在人眼看到的现象就是一块亮一块暗，只有保证透光区域的叠层结构一致，才能保证所有的光经过透光的地方到人眼中是一样的，不会出现亮暗不均的现象。
另外，需要说明的是，本申请实施例提供的触摸基板也可以用于OLED显示面板，不限于液晶显示面板。
本申请实施例提供的一种显示面板，包括所述的触摸基板。
可选地，所述触摸基板为彩膜基板。
可选地，还包括与所述彩膜基板相对设置的阵列基板。
可选地，所述阵列基板包括玻璃基板，以及设置在该玻璃基板的背向所述彩膜基板一侧的用于与所述触摸电极层之间形成电容的参考层。
本申请实施例中，由于触摸电极层与参考层之间的距离更近，从而使得ForceTouch功能更加灵敏。
可选地，所述参考层为镀有电极层的复合偏光片。
本申请实施例提供的一种显示装置，包括本申请实施例所述的显示面板。
可选地，还包括集成电路，用于控制是否根据所述触摸电极层与所述参考层之间的电容，进行触控识别处理。也就是说，本申请实施例中，集成电路可以通过停止向参考层输出信号，实现将参考层悬空(取消参考层)，从而进行触控识别处理的时候，无需考虑参考层，或者，也可以在保持向参考层输出信号的情况下，在进行触控识别处理时，不考虑参考层的信号，即不将参考层作为触控识别的参考。也就是说，本申请实施例通过IC控制取消参考层，即将参考层的电极悬空，不与GND/VDD连接，Force Touch结构就变成IN Cell Touch了，可以看成简单的Sloc Touch产品实现普通Touch功能。若需要开启Force Touch功能，只需将参考层数据加入进来即可，其中，所述参考层数据是指所有的ITO电极相对于参考层的电容值差异，以参考层为统一基准来判断是否有按压动作。
可选地，所述集成电路还用于通过控制触摸电极层上的触摸电极互连的数量，实现压力触控的灵敏度的调节。例如，可以通过预设算法，将多个触摸电极作为一块触摸电极进行压力触控识别，也可以针对每一个触摸电极都进行压力触控识别。也就是说，本申请实施例中，IC通过调整CF Glass的互连ITO电极的数量，可以调整整个Force Touch的灵敏度，最灵敏时，可以调整至单个像素点一样的大小的灵敏度，当不需要那么高的灵敏度时，可以控制将多个ITO电极对应的金属线连在一起，即将一部分区域的ITO电极连接在一起，作为一个整体来做Force Touch感应层。另外，也可以预先在硬件上将多个触摸电极互联，以满足产品需要的灵敏度，无需集成电路通过算法实现灵敏度控制。
综上，当手指触摸/按压本申请实施例提供的显示面板时，第一个引起变形的是CFGlass，再引起中间的液晶(Liquid Crystal，LC)层产生形变，最后就是TFT Glass。每一种变化，此结构都将感应到，灵敏度较之前的单一Force Touch功能要强很多，细微的压力变化即可被察觉，而且可以同步实现传统Touch功能这一点是传统Force Touch功能所不具备的。
本申请实施例提供的显示装置，例如，电视机、手机、PAD、电脑等等具有触控功能的产品。
综上所述，本申请实施例中，利用同一张Mask采用正性胶和负性胶两种曝光方式进行黑矩阵和ITO电极的制作，节省Mask，降低制作成本。并且，利用将ITO电极直接制作于视窗区，可以避免光学问题，所述光学问题，即透光区域因为叠层结构不一致导致透过率不同，点亮状态会出现明暗不均的画面问题，而本申请通过将ITO电极直接制作于RGB像素所在区域，保证在整个透光区整个光路叠层一致，从而不会产生明暗不均的画面问题。各个显示区域的叠层结构完全一致，不会存在光学品位上的不良。并且，本申请还可以通过IC控制Force Touch与传统触控随意切换，进一步还可以调节Force Touch灵敏度，Force Touch灵敏度更高，体验更好。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (15)

1.一种触摸基板，包括基板和设置在所述基板之上的黑矩阵，其特征在于，还包括触摸电极层，所述触摸电极层设置在相邻的黑矩阵之间，且所述触摸电极层与所述黑矩阵设置在同一层且图案互补；
所述触摸基板还包括接在每一所述触摸电极与集成电路IC之间的走线，且每一所述走线包括两部分，第一部分位于黑矩阵之上，第二部分位于该黑矩阵的一个侧面并连接在所述第一部分和一所述触摸电极之间。
2.根据权利要求1所述的触摸基板，其特征在于，所述触摸电极层包括多个相互绝缘的触摸电极。
3.根据权利要求1所述的触摸基板，其特征在于，所述触摸电极的材料为透明ITO。
4.根据权利要求1所述的触摸基板，其特征在于，还包括设置于所述触摸电极之上的彩色光阻。
5.一种显示面板，其特征在于，包括权利要求1至4任一权利要求所述的触摸基板。
6.根据权利要求5所述的显示面板，其特征在于，所述触摸基板为彩膜基板。
7.根据权利要求6所述的显示面板，其特征在于，还包括与所述彩膜基板相对设置的阵列基板。
8.根据权利要求7所述的显示面板，其特征在于，所述阵列基板包括玻璃基板，以及设置在该玻璃基板的背向所述彩膜基板一侧的用于与所述触摸电极层之间形成电容的参考层。
9.根据权利要求8所述的显示面板，其特征在于，所述参考层为镀有电极层的复合偏光片。
10.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求5至9任一所述的显示面板。
11.根据权利要求10所述的显示装置，其特征在于，还包括集成电路，用于控制是否根据所述触摸电极层与所述参考层之间的电容，进行触控位置识别和触控压力识别。
12.根据权利要求11所述的显示装置，其特征在于，所述集成电路还用于通过控制触摸电极层上的触摸电极互连的数量，实现触控的灵敏度的调节。
13.一种触摸基板的制作工艺，其特征在于，包括：
在基板上形成黑矩阵；
在形成有黑矩阵的玻璃基板之上形成触摸电极层，所述触摸电极层设置在相邻的黑矩阵之间，且所述触摸电极层与所述黑矩阵设置在同一层且图案互补；
形成连接在所述触摸电极层上的每一触摸电极与集成电路IC之间的走线；其中，每一所述走线包括两部分，第一部分位于黑矩阵之上，第二部分位于该黑矩阵的一个侧面并连接在所述第一部分和一所述触摸电极之间。
14.根据权利要求13所述的制作工艺，其特征在于，所述黑矩阵与所述触摸电极层，采用同一掩膜板制作而成。
15.根据权利要求13所述的制作工艺，其特征在于，在形成有黑矩阵的玻璃基板之上形成触摸电极层，具体包括：
在形成有黑矩阵的玻璃基板之上溅射整面触摸电极层，利用所述同一掩膜板，在所述触摸电极层之上形成正性光刻胶，然后进行曝光、显影、刻蚀，得到在所述玻璃基板之上并位于相邻的黑矩阵之间的触摸电极。
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