CN111665995A - 自容式触控基板及显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自容式触控基板，包括：显示区域、外围区域、多个自容式触控电极设置在所述显示区域内以及多根触控电极引线连接所述自容式触控电极；其中每个所述自容式触控电极分别连接一根所述触控电极引线，多个所述自容式触控电极呈多行和多列的矩阵分布，多个所述自容式触控电极呈区域分组设置；所述自容式触控基板还包括设置在所述外围区域中的薄膜晶体管开关电路和自容式触控电极外围引线；多个所述自容式触控电极按照分组的方式与所述薄膜晶体管开关电路相连接；其中所述薄膜晶体管开关电路为多级薄膜晶体管开关电路。

Description

自容式触控基板及显示装置
技术领域
本申请涉及显示技术领域，尤其涉及一种自容式触控基板及显示装置。
背景技术
近年来，电容式触控式屏幕在电子产品上的应用日益普及。电容式触控式屏幕是利用人体的电流感应进行工作的，是一种通过电极和人体特性结合来感应触摸信号的触控式屏幕。在人体(手指)触控式屏幕时，由于人体电场作用，手指与触控式屏幕的导体层间会形成一个耦合电容，触控式屏幕上电极产生的电流会流向触点，从而能够准确计算出触摸点的位置。
有机发光二极管(OrganicLight-Emitting Diode，简称OLED)外嵌式触控(On-cell Touch)显示面板，称DOT技术，集成OLED及触控结构，相较外挂触控结构具有更好的透过率、耐弯折性、及轻薄等特点，将成为柔性OLED显示未来趋势。
目前市场上的OLED外嵌式触控方案为互容式电极，从下至上为无机层、金属桥接层、过孔无机层、触控金属网格层以及有机平坦层，共五层膜，四道光刻罩。此种互容触控结构需在所述过孔无机层的绝缘层通过刻蚀过孔实现驱动电极与感应电极的架桥走线，且绑定区与可操作区在所述过孔无机层刻蚀深度不一样，工艺复杂。
相较于互容触控方案，自容式DOT触控只有单层金属触控电极，工艺较简单。然而，自容式触控结构由于每个触控电极需要单独电极引线引出，引线通道数较多，如图1为一种常见的单层自容式触控结构，触控电极引线在可视区进行走线，为避免占用大量可视区面积，在离柔性电路板(Flexible Printed Circuit，简称FPC)绑定的长端Y方向远端到近端的触控电极区域面积采用依次减小设计。这种设计虽然优化了触控电极引线的布局，但是随着触控电极数量增多，特别是柔性卷曲屏(长宽比较大，长端Y方向触控电极较多)，从远端到近端(长端Y方向离FPC绑定区远的称为远端，离FPC绑定区近的称为近端)触控电极区域面积会依次减小，导致远近端电容值差异会增大，影响触控效果。
发明内容
本申请实施例提供一种自容式触控基板及显示装置，所述自容式触控基板通过改变触控基板内的走线位置及方向，减小了触控电极引线，增强了触控效果。
本发明实施例提供了一种自容式触控基板，包括：显示区域、外围区域、多个自容式触控电极设置在所述显示区域内以及多根触控电极引线连接所述自容式触控电极；
其中每个所述自容式触控电极分别连接一根所述触控电极引线，多个所述自容式触控电极呈多行和多列的矩阵分布，多个所述自容式触控电极呈区域分组设置；
其中所述自容式触控基板还包括设置在所述外围区域中的薄膜晶体管开关电路和自容式触控电极外围引线；
多个所述自容式触控电极按照分组的方式与所述薄膜晶体管开关电路相连接；其中所述薄膜晶体管开关电路为多级薄膜晶体管开关电路；所述自容式触控基板包括长端和短端。根据本发明实施例所提供的自容式触控基板，所述自容式触控基板至少包含层叠设置的柔性基板、阵列驱动电路、有机发光层、薄膜封装层、层间绝缘层、自容式触控电极层以及平坦层。
根据本发明实施例所提供的自容式触控基板，所述自容式触控电极层为单层金属网格结构。
根据本发明实施例所提供的自容式触控基板，多个所述自容式触控电极在所述长端方向上分为对称的两部分区域设置，对应所述对称的两部分区域的多根所述触控电极引线沿所述短端方向引出，连接到所述薄膜晶体管开关电路上；且所述自容式触控电极的触控电极区域面积沿所述短端方向依次减小。
根据本发明实施例所提供的自容式触控基板，对应所述对称的两部分区域的多根所述触控电极引线沿所述短端方向的相同方向引出或对应所述对称的两部分区域的多根所述触控电极引线沿所述短端方向的相反方向引出。
根据本发明实施例所提供的自容式触控基板，多个所述自容式触控电极在所述短端方向上分为对称的两部分区域设置，对应所述对称的两部分区域的多根所述触控电极引线沿所述短端方向引出，连接到所述薄膜晶体管开关电路上；且所述自容式触控电极的触控电极区域面积沿所述短端方向依次减小。
根据本发明实施例所提供的自容式触控基板，对应所述对称的两部分区域的多根所述触控电极引线沿所述短端方向的相反方向引出。
根据本发明实施例所提供的自容式触控基板，所述薄膜晶体管开关电路为一级薄膜晶体管开关电路或二级薄膜晶体管开关电路或三级薄膜晶体管开关电路或N级薄膜晶体管开关电路，其中N为正整数。
根据本发明实施例所提供的自容式触控基板，多根所述触控电极引线为金属网格走线，所述金属网格走线的金属网格的通道宽度大于3个网格单元，且所述金属网格具有多处断口。
本发明实施例还提供了一种显示装置，所述显示装置包括上述实施例所述的自容式触控基板。
本发明的有益效果为：本发明提供的一种自容式触控基板及显示装置，采用了新型自容式DOT结构走线设计，通过改变面内电极走线位置及方向，并采用薄膜晶体管开关选择电路设计减少触控电极引线，同时实现平衡自容式DOT远近端容值效果及面板窄边框设计。同时，在触控电极引线在可视区进行走线时，走线采用金属网格形式设计，保障了触控电极引线阻抗及抗弯折性能，提高了自容式DOT结构金属信号走线的耐弯折性能，以及提高了柔性OLED屏寿命及用户体验。
附图说明
下面结合附图，通过对本申请的具体实施方式详细描述，将使本申请的技术方案及其它有益效果显而易见。
图1为现有技术中的自容式触控基板结构示意图。
图2为本发明实施例所提供的自容式触控基板的结构膜层示意图。
图3为本发明实施例所提供的自容式触控基板结构示意图。
图4为本发明实施例所提供的另一自容式触控基板结构示意图。
图5为本发明实施例所提供的薄膜晶体管开关电路的剖面结构示意图。
图6为本发明实施例所提供的另一自容式触控基板结构示意图。
图7为本发明实施例所提供的另一薄膜晶体管开关电路的剖面结构示意图。
图8为本发明实施例所提供的两级TFT选择开关电路示意图。
图9为本发明实施例所提供的两级TFT选择开关电路信号时序图。
图10为本发明实施例所提供的三级TFT选择开关电路的触控基板结构示意图。
图11为本发明实施例所提供的自容式触控电极层的单层金属网格结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
由于柔性卷曲屏幕长端Y方向长度远大于短端X方向长度，而自容式触控电极需要大量金属引线进行单独驱动，所以沿长端Y方向触控电极数量远大于短端X方向触控电极数量，从远端到近端触控电极区域面积会依次减小，导致远近端电容值差异会增大，影响触控效果。
本发明实施例提供了一种自容式触控基板，所述自容式触控基板包括：显示区域、外围区域，多个自容式触控电极设置在所述显示区域内以及多根触控电极引线连接所述自容式触控电极；其中每个所述自容式触控电极分别连接一根所述触控电极引线；多个所述自容式触控电极呈多行和多列的矩阵分布；其中，多个所述自容式触控电极呈区域分组设置；所述自容式触控基板还包括设置在所述外围区域中的薄膜晶体管开关电路和自容式触控电极外围引线；多个所述自容式触控电极按照分组的方式与所述薄膜晶体管开关电路相连接；其中所述薄膜晶体管开关电路为多级薄膜晶体管开关电路；所述自容式触控基板包括长端和短端。所述自容式触控基板包含长端Y方向和短端X方向，其中，所述自容式触控基板在所述长端Y方向的长度大于所述自容式触控基板在短端X方向的长度。
如图2所示，为本实施例所提供的自容式触控基板的结构膜层示意图。所述自容式触控基板至少包含：柔性基板01、阵列驱动电路02、有机发光层03、薄膜封装层04、层间绝缘层05、自容式触控电极层06以及平坦层07。其中，所述柔性基板01为聚酰亚胺薄膜基板；所述Array阵列驱动电路02为低温多晶硅(LowTemperature Poly-silicon，简称LTPS)、薄膜晶体管(Thin Film Transistor，简称TFT)、氧化铟镓锌(Indium Gallium Zinc Oxide，简称：IGZO)、低温多晶氧化物(Low Temperature Polycrystalline Oxide，简称LTPO)中的任意一种电路；所述层间绝缘层05为透明有机层或者为透明无机层，所述层间绝缘层05的材质为SINx、SiOx、高透过率有机光阻等材料；所述自容式触控电极层06为单层金属网格结构，所述自容式触控电极层06的金属材料为TiAlTi、Mo、Cu、AgNW、ITO或者其他低阻抗导电材料等。
如图3所示，为本发明实施例所提供的自容式触控基板结构示意图。多个所述自容式触控电极11在所述长端Y方向上分为对称的两部分区域设置，对应所述对称的两部分区域的多根所述触控电极引线12沿所述短端X方向引出，连接到所述薄膜晶体管开关电路13上；且所述自容式触控电极11的触控电极区域面积沿所述短端X方向依次减小。其中，对应所述对称的两部分区域的多根所述触控电极引线12沿所述短端X方向的相同方向引出或对应所述对称的两部分区域的多根所述触控电极引线12沿所述短端X方向的相反方向引出。
如图3所示，对应所述对称的两部分区域的多根所述触控电极引线12沿所述短端X方向的相反方向引出，经过换线连接左右端位于下层array层预设的薄膜晶体管开关电路13上，从而减少所述触控电极引线12的数量。所述薄膜晶体管开关电路13经过触控电极外围引线14连接在柔性电路板(Flexible Printed Circuit，简称FPC)上。其中，所述薄膜晶体管开关电路13为一级薄膜晶体管开关电路或二级薄膜晶体管开关电路或三级薄膜晶体管开关电路或N级薄膜晶体管开关电路，其中N为正整数。在本实施例中，采用二级薄膜晶体管开关电路，可以将柔性电路板(Flexible Printed Circuit，简称FPC)端触控电极引线数量减少为原来触控电极数量的四分之一。通过采用触控电极引线12在面内沿短端X方向走线，缩短面内触控电极引线12长度及占用可视区面积，可减小远近端触控电极面积差异，平衡远近端触控电极电容值差异。
对应所述对称的两部分区域的多根所述触控电极引线12沿所述短端X方向的相同方向引出，所述相同方向为从左至右方向或从右至左方向，如图4所示，本实施例以从右至左方向为例说明。对应所述对称的两部分区域的多根所述触控电极引线12沿所述短端X方向的相同方向引出，经过换线连接左右端位于下层array层预设的薄膜晶体管开关电路13上，从而减少所述触控电极引线12的数量。所述薄膜晶体管开关电路13经过触控电极外围引线14连接在柔性电路板(Flexible Printed Circuit，简称FPC)上。其中，所述薄膜晶体管开关电路13为一级薄膜晶体管开关电路或二级薄膜晶体管开关电路或三级薄膜晶体管开关电路或N级薄膜晶体管开关电路，其中N为正整数。在本实施例中，采用二级薄膜晶体管开关电路，可以将FPC端触控电极引线数量减少为原触控电极数量的四分之一。通过采用触控电极引线12在面内沿短端X方向走线，缩短面内触控电极引线12长度及占用可视区面积，可减小远近端触控电极面积差异，平衡远近端触控电极电容值差异。
如图5所示，为图3中所述薄膜晶体管开关电路的剖面结构示意图。所述薄膜晶体管开关电路为二级薄膜晶体管开关电路，所述二级薄膜晶体管开关电路包含第一薄膜晶体管21和第二薄膜晶体管22。其中所述第一薄膜晶体管21包括触控电极引线211，连接FPC端触控电极引线212，下层array阵列基板的源极213，漏极214，栅极215。所述触控电极引线211和所述连接FPC端触控电极引线212分别通过过孔与所述下层array阵列基板的所述源极213和所述漏极214连接。所述第二薄膜晶体管22的结构与所述第一薄膜晶体管21的结构相同。所述触控电极引线211和所述连接FPC端触控电极引线212通过所述第一薄膜晶体管21开关电路进行导通与断开,相邻两条触控电极引线对应一个薄膜晶体管开关构成一个数据选择电路，通过所述栅极215电路发送相邻的时钟信号依次对两个薄膜晶体管开关进行高速驱动。所述第一薄膜晶体管21和所述第二薄膜晶体管22开关在导通时序上相邻，即同一时间所述第一薄膜晶体管21开且所述第二薄膜晶体管22关，以此完成一次数据选择指令，可减少一半的电极引线，本实施例提出采用两级TFT选择开关电路，可减少为四分之一的数量电极引线，完成对触控电极进行高速扫描驱动。
如图6所示，为本发明实施例所提供的另一自容式触控基板结构示意图。多个所述自容式触控电极31在所述短端X方向上分为对称的两部分区域设置，对应所述对称的两部分区域的多根所述触控电极引线32沿所述短端X方向引出，连接到所述薄膜晶体管开关电路33上；且所述自容式触控电极31的触控电极区域面积沿所述短端X方向依次减小。其中，对应所述对称的两部分区域的多根所述触控电极引线32沿所述短端X方向的相反方向引出。
如图6所示，多个所述自容式触控电极31在所述短端X方向从中间分为左右两部分，每部分的多根所述触控电极引线32沿所述短端X方向的相反方向，即每部分的多根所述触控电极引线32分别从左右引出，经过换线连接左右端位于下层array层预设的薄膜晶体管开关电路33上，从而减少所述触控电极引线32的数量。所述薄膜晶体管开关电路33经过触控电极外围引线34连接在柔性电路板上。其中，所述薄膜晶体管开关电路33为一级薄膜晶体管开关电路或二级薄膜晶体管开关电路或三级薄膜晶体管开关电路或N级薄膜晶体管开关电路，其中N为正整数。在本实施例中，采用二级薄膜晶体管开关电路，可以将柔性电路板端触控电极引线数量减少为原触控电极数量的四分之一。通过采用触控电极引线32在面内沿短端X方向走线，缩短面内触控电极引线32长度及占用可视区面积，可减小远近端触控电极面积差异，平衡远近端触控电极电容值差异，提高触控精度。
如图7所示，为图6中所述薄膜晶体管开关电路的剖面结构示意图。所述薄膜晶体管开关电路为二级薄膜晶体管开关电路，所述二级薄膜晶体管开关电路包含第一薄膜晶体管41和第二薄膜晶体管42。其中所述第一薄膜晶体管41包括触控电极引线411，连接FPC端触控电极引线412，下层array阵列基板的源极413，漏极414，栅极415。所述触控电极引线411和所述连接FPC端触控电极引线412分别通过过孔与所述下层array阵列基板的所述源极413和漏极414连接。所述第二薄膜晶体管42的结构与所述第一薄膜晶体管41的结构相同。所述触控电极引线411和所述连接FPC端触控电极引线412通过所述第一薄膜晶体管41开关电路进行导通与断开,相邻两条触控电极引线对应一个薄膜晶体管开关构成一个数据选择电路，通过所述栅极415电路发送相邻的时钟信号依次对两个薄膜晶体管开关进行高速驱动。所述第一薄膜晶体管41和所述第二薄膜晶体管42开关在导通时序上相邻，即同一时间所述第一薄膜晶体管41开且所述第二薄膜晶体管42关，以此完成一次数据选择指令，可减少一半的电极引线，本实施例提出采用两级TFT选择开关电路，可减少为四分之一的数量电极引线，完成对触控电极进行高速扫描驱动。
如图8所示为两级TFT选择开关电路示意图，图9为两级TFT选择开关电路信号时序图。参阅图8和图9，其中，包括一级TFT选择开关13，触控电极引线t1与t2对应的TFT开关分别由Gate信号G2和G1驱动，Gate信号驱动两个TFT开关的导通时序上相邻，即同一时间t1开且t2关，以此完成一次数据选择指令，可减少1/2电极引线，本专利提出采用两级TFT选择开关电路，可减少为1/4数量电极引线，完成对触控电极进行高速扫描驱动。同时，对于相邻一级相同开关时序的TFT选择开关电路Gate信号进行复用，以减少Gate线及信号排布。如在第一级TFT选择开关中，G1同时驱动t2和t4，G2同时驱动t1和t3，在第二级TFT选择开关中，G3和G4也同时驱动除T1外的其他TFT开关。
TFT选择开关Gate驱动信号，可以由显示IC或者触控IC提供，在触控IC能力允许范围内，可采用三级或以上TFT选择电路，可以极大减少触控电极引线排布，亦属于本专利保护范围，第三级或第四级TFT选择电路，可以设计在左右下边框处，如图10所示薄膜晶体管选择电路35。
如图11所示，为本发明实施例所提供的自容式触控电极层的单层金属网格结构示意图。多根所述触控电极引线在可视区进行走线时，走线采用金属网格形式设计，金属网格通道宽度大于3个网格单元，依据光学均一性设计多处断口，形成光学方面补偿，同时确保在每个垂直于引线走线方向横截面上金属网格引线有两个以上节点通道通路，以降低触控电极引线阻抗及提高抗弯折性能。
多个所述自容式触控电极11在所述长端Y方向上或所述短端X方向上的区域分组设置还可以设置成不对称分组设置，在不对称分组设置中，对应所述不对称的区域分组的多根所述触控电极引线与所述薄膜晶体管开关电路相连接。
本发明实施例还提供了一种显示装置，所述显示装置使用了上述实施例所提供的自容式触控基板。
本发明提供的一种自容式触控基板及显示装置，采用了新型自容式DOT结构走线设计，通过改变面内电极走线位置及方向，并采用薄膜晶体管开关选择电路设计减少触控电极引线，同时实现平衡自容式DOT远近端容值效果及面板窄边框设计。同时，在触控电极引线在可视区进行走线时，走线采用金属网格形式设计，保障了触控电极引线阻抗及抗弯折性能，提高了自容式DOT结构金属信号走线的耐弯折性能，以及提高了柔性OLED屏寿命及用户体验。
以上对本申请实施例所提供的一种自容式触控基板及显示装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例的技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种自容式触控基板，其特征在于，包括：显示区域、外围区域、多个自容式触控电极设置在所述显示区域内以及多根触控电极引线连接所述自容式触控电极；
其中每个所述自容式触控电极分别连接一根所述触控电极引线，多个所述自容式触控电极呈多行和多列的矩阵分布，多个所述自容式触控电极呈区域分组设置；
其中所述自容式触控基板还包括设置在所述外围区域中的薄膜晶体管开关电路和自容式触控电极外围引线；
多个所述自容式触控电极按照分组的方式与所述薄膜晶体管开关电路相连接；其中所述薄膜晶体管开关电路为多级薄膜晶体管开关电路；所述自容式触控基板包括长端和短端。
2.根据权利要求1所述的自容式触控基板，其特征在于，所述自容式触控基板至少包含层叠设置的柔性基板、阵列驱动电路、有机发光层、薄膜封装层、层间绝缘层、自容式触控电极层以及平坦层。
3.根据权利要求2所述的自容式触控基板，其特征在于，所述自容式触控电极层为单层金属网格结构。
4.根据权利要求1所述的自容式触控基板，其特征在于，多个所述自容式触控电极在所述长端方向上分为对称的两部分区域设置，对应所述对称的两部分区域的多根所述触控电极引线沿所述短端方向引出，连接到所述薄膜晶体管开关电路上；且所述自容式触控电极的触控电极区域面积沿所述短端方向依次减小。
5.根据权利要求4所述的自容式触控基板，其特征在于，对应所述对称的两部分区域的多根所述触控电极引线沿所述短端方向的相同方向引出或对应所述对称的两部分区域的多根所述触控电极引线沿所述短端方向的相反方向引出。
6.根据权利要求1所述的自容式触控基板，其特征在于，多个所述自容式触控电极在所述短端方向上分为对称的两部分区域设置，对应所述对称的两部分区域的多根所述触控电极引线沿所述短端方向引出，连接到所述薄膜晶体管开关电路上；且所述自容式触控电极的触控电极区域面积沿所述短端方向依次减小。
7.根据权利要求6所述的自容式触控基板，其特征在于，对应所述对称的两部分区域的多根所述触控电极引线沿所述短端方向的相反方向引出。
8.根据权利要求1所述的自容式触控基板，其特征在于，所述薄膜晶体管开关电路为一级薄膜晶体管开关电路或二级薄膜晶体管开关电路或三级薄膜晶体管开关电路或N级薄膜晶体管开关电路，其中N为正整数。
9.根据权利要求1所述的自容式触控基板，其特征在于，多根所述触控电极引线为金属网格走线，所述金属网格走线的金属网格的通道宽度大于3个网格单元，且所述金属网格具有多处断口。
10.一种显示装置，其特征在于，所述显示装置包括如权利要求1到9所述的自容式触控基板。
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