一種陣列基板、內嵌式觸摸屏和觸控顯示裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種陣列基板、內嵌式觸摸屏和觸控顯示裝置，其中陣列基板包括公共電極層，公共電極層設置有延伸方向相互垂直的多條驅動電極和多條感應電極，每條驅動電極包括多個相連的驅動子電極，每條感應電極包括多個相連的感應子電極，相鄰的驅動子電極和感應子電極在交界處凹凸交錯并相互絕緣。本發(fā)明通過改變公共電極層的現有結構，對公共電極層進行分割形成驅動電極和感應電極，在相鄰的驅動子電極和感應子電極交界處形成凹凸交錯的互嵌結構，達到延長驅動子電極和感應子電極之間的交界線的目的，因而增大了感應子電極和驅動子電極之間的互電容作用，增加了觸摸信號的發(fā)射強度，提高了觸摸信號的信噪比，從而提高觸控靈敏度。
【專利說明】一種陣列基板、內嵌式觸摸屏和觸控顯示裝置

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及顯示【技術領域】，特別涉及一種陣列基板、內嵌式觸摸屏和觸控顯示裝置。

【背景技術】
[0002]電容式觸摸屏由于具有定位精確靈敏、觸摸手感好以及使用壽命長等優(yōu)點，越來越受到生產廠家和用戶的青睞，也在眾多領域中得到應用。電容式觸摸屏分為自電容式和互電容式兩種，由于互電容式觸摸屏可以實現多點觸控，因而互電容式觸摸屏成為電容式觸摸屏市場上的主流和未來發(fā)展的趨勢。
[0003]互電容式觸摸屏分為外掛式和集成式兩種結構，外掛式互電容式觸摸屏(以下簡稱外掛式觸摸屏)是將觸摸器件貼合于顯示面板外部，具體是貼合在彩膜基板的外部，即On Cell ;集成式互電容式觸摸屏(也稱內嵌式互電容式觸摸屏，以下簡稱內嵌式觸摸屏)是將觸摸器件集成在彩膜基板和陣列基板之間，即In Cell。外掛式觸摸屏不可避免地增加整個顯示裝置的厚度和重量，造成透光率的下降，不符合當前顯示裝置輕薄化發(fā)展趨勢的要求。內嵌式觸摸屏由于將觸摸器件集成在顯示面板內部，在減少顯示裝置厚度以及提高穿透過率方面具有顯著的優(yōu)勢，在實現觸摸功能的同時，還能達到顯示裝置輕薄化的效果。
[0004]但是相較于外掛式觸摸屏而言，內嵌式觸摸屏還存在需要解決的技術難點，內嵌式觸摸屏中位于顯示面板內部的電極層和觸摸屏電極距離更近，容易導致觸摸信號與顯示信號發(fā)生干擾，造成內嵌式觸摸屏的信噪比較低。


【發(fā)明內容】

[0005]為解決現有內嵌式觸摸屏信噪比較低的技術問題，一方面，
[0006]本發(fā)明提供了一種陣列基板，包括公共電極層，在所述公共電極層設置有延伸方向相互垂直的多條驅動電極和多條感應電極，每條所述驅動電極包括多個相連的驅動子電極，每條所述感應電極包括多個相連的感應子電極，相鄰的所述驅動子電極和所述感應子電極在交界處凹凸交錯并相互絕緣。
[0007]可選的，還包括多個子像素單元，所述交界處在垂直于陣列基板方向上的投影不經過所述子像素單元的透光區(qū)域。
[0008]可選的，在所述驅動電極的延伸方向上和所述感應電極的延伸方向上，所述驅動子電極和所述感應子電極均從自身的兩端部分向中間部分梯次加寬。
[0009]可選的，所述驅動子電極和所述感應子電極在所述驅動電極的延伸方向上和在所述感應電極的延伸方向上均對稱。
[0010]可選的，還包括柵極以及與所述柵極同層并與所述柵極絕緣的搭橋金屬，其中，
[0011]屬于同一個驅動電極中相鄰的驅動子電極與所述搭橋金屬連接從而彼此導通；或者
[0012]屬于同一個感應電極中相鄰的感應子電極與所述搭橋金屬連接從而彼此導通。
[0013]可選的，還包括:驅動金屬線和感應金屬線，所述驅動金屬線設置在所述驅動子電極的下方并與所述驅動子電極導通，所述感應金屬線設置在所述感應子電極的下方并與所述感應子電極導通。
[0014]可選的，還包括柵線和數據線，其中，
[0015]所述驅動金屬線平行于所述柵線，所述感應金屬線平行于所述數據線；或者
[0016]所述感應金屬線平行于所述柵線，所述驅動金屬線平行于所述數據線。
[0017]可選的，所述搭橋金屬上還設置有有機膜層，所述有機膜層對應所述搭橋金屬的位置還設置有過孔，所述搭橋金屬通過所述過孔與對應的所述驅動子電極或所述感應子電極導通。
[0018]另一方面，
[0019]本發(fā)明還提供了一種內嵌式觸摸屏，包括彩膜基板和權利要求以上所述的陣列基板，所述彩膜基板上相鄰子像素單元之間還設置有黑矩陣，所述陣列基板上的所述驅動金屬線、所述感應金屬線以及所述驅動子電極與所述感應子電極之間的所述交界處均與所述黑矩陣的位置相對應。
[0020]另一方面，
[0021 ] 本發(fā)明還提供了一種觸控顯示裝置，包括以上所述的內嵌式觸摸屏。
[0022]本發(fā)明提供的陣列基板通過改變公共電極層的現有結構，對公共電極層進行分割形成驅動電極和感應電極，在相鄰的驅動子電極和感應子電極交界處形成凹凸交錯的互嵌結構，達到延長驅動子電極和感應子電極之間的交界線的目的，因而增大了感應子電極和驅動子電極之間的互電容作用，增加了觸摸信號的發(fā)射強度，提高了觸摸信號的信噪比，從而提高觸控靈敏度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是實施例一提供的陣列基板的結構示意圖；
[0024]圖2是實施例一對公共電極層進行分割得到的觸控圖形示意圖；
[0025]圖3是實施例一中觸控像素的示意圖；
[0026]圖4是現有技術中觸摸像素的示意圖；
[0027]圖5是對圖2或圖3中的觸控像素沿A-A’的剖面圖；
[0028]圖6是實施例一驅動金屬線210和感應金屬線在觸摸像素中的俯視圖；
[0029]圖7是實施例二內嵌式觸摸屏的結構示意圖；
[0030]圖8是實施例二中陣列基板上上驅動子電極與感應子電極之間的交界處與彩膜基板上黑矩陣相對應的示意圖。
[0031]附圖中編號分別表示:
[0032]100、襯底基板，110、黑矩陣，120、彩膜濾光片，200、金屬層，210、驅動金屬線，220、感應金屬線,300、公共電極層，311、驅動子電極，312、感應子電極，313、最窄處，400、隔離層，500、像素電極，600、有機膜層，700、絕緣層，710、柵極，720、搭橋金屬，730、源極，740、漏極，750、半導體層，800、驅動子電極和感應子電極的交界處。

【具體實施方式】
[0033]下面結合附圖和實施例，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。需要指出的是，在附圖中，為了圖示的清晰可能夸大了層和區(qū)域的尺寸。而且可以理解，當元件或層被稱為在另一元件或層“上”時，它可以直接在其他元件上，或者可以存在中間的層。另外，可以理解，當元件或層被稱為在另一元件或層“下”時，它可以直接在其他元件下，或者可以存在一個以上的中間的層或元件。另外，還可以理解，當層或元件被稱為在兩層或兩個元件“之間”時，它可以為兩層或兩個元件之間惟一的層，或還可以存在一個以上的中間層或元件。通篇相似的參考標記指示相似的元件。
[0034]實施例一
[0035]本發(fā)明提供了一種陣列基板，結構示意圖如圖1所示，陣列基板上除了包括襯底基板100、襯底基板100上的柵極710、源極730、漏極740和半導體層750，還包括公共電極層300，在公共電極層300設置有延伸方向相互垂直的多條驅動電極和多條感應電極，每條驅動電極包括多個相連的驅動子電極，每條感應電極包括多個相連的感應子電極，相鄰的驅動子電極和感應子電極在交界處凹凸交錯并相互絕緣。
[0036]由于公共電極層300和像素電極500同時位于陣列基板一側，通過像素電極500和公共電極層300之間產生的平行于襯底基板100的電場，使電極之間以及柵極710正上方的液晶分子都能平行于襯底基板100的平面方向上發(fā)生轉動。進一步，對公共電極層300進行分割整合，使得相鄰的驅動子電極和感應子電極在交界處形成凹凸交錯的結構，改變現有技術中驅動子電極和感應子電極之間的直線結構，從而達到延長驅動子電極和感應子電極之間的交界線的目的，提高信噪比。
[0037]可選的，陣列基板上還包括多個子像素單元，交界處在垂直于陣列基板方向上的投影不經過子像素單元的透光區(qū)域。對公共電極層進行分割得到的觸控圖形如圖2所示，其中包括分割得到驅動子電極311，感應子電極312，虛線框內表示一個觸控像素310，311a和31 Ib分別表示相鄰觸控像素對應位置的驅動子電極。驅動子電極311和感應子電極312之間交界處800，使得相鄰的驅動子電極311和感應子電極312相互絕緣。由于構成觸控單元的驅動子電極311和感應子電極312的是屬于同一膜層的公共電極層300，當在觸控模式下時，公共電極層按照分割而成的驅動子電極311和感應子電極312之間耦合形成互電容，并通過該互電容實現觸控功能。當在顯示模式下時，公共電極層300與像素電極500之間行形成平行于襯底基板100的電場，使液晶分子發(fā)生偏轉，實現顯示功能。因此，驅動子電極和感應子電極之間的交界處800不能穿過子像素單元，只能位于相鄰子像素單元之間的區(qū)域，也就是交界處不會穿過子像素單元的透光區(qū)域，因而不會妨礙正常顯示。
[0038]參見圖2可知，在驅動電極的延伸方向上和感應電極的延伸方向上，驅動子電極311和感應子電極312均從自身的兩端部分向中間部分梯次加寬。由于每個觸控像素310中均沒有構成一個完整的驅動子電極或者一個完整的感應子電極，圖2中示出了四個相連的觸控像素310，左上角觸控像素310中右側的驅動子電極與右上角觸控像素310中左側的驅動子電極構成一個完整的驅動子電極；同理，左上角觸控像素310中下側的感應子電極與左下角觸控像素310中上側的感應子電極構成一個完整的感應子電極?？梢娙魏我粋€驅動子電極311或者感應子電極312均是類似十字形的形狀，也就是從兩端部分向中間部分梯次加寬。
[0039]同時參見圖2，對公共電極層300分割時由于分界處位于子像素單元之間的區(qū)域，因此在每個轉角內至少包含一個子像素單元，同時在感應子電極312的最窄處313也至少包含一個子像素單元，確保驅動子電極和感應子電極的交界處不從子像素單元的透光區(qū)域中穿過。
[0040]由于驅動子電極和感應子電極均存在對地的耦合電容，而這些耦合電容會對觸摸模式下驅動子電極和感應子電極之間的互電容產生影響，進而降低信噪比。通過在驅動子電極和感應子電極交界處形成這種梯次變化的結構，可以增加驅動子電極和感應子電極之間的分界線的長度。圖3是本實施例中觸控像素的示意圖，圖4是現有技術中觸控像素的示意圖，通過對比圖3和圖4可知，本實施例中驅動子電極和感應子電極之間的分界線的長度明顯比現有技術沒有梯次變化的分界線的長度更長。由于驅動電極和感應電極之間的互電容的大小和兩者之間交界線長度大小呈正比例關系，因此增加分界線長度，可以達到增加互電容的目的，進而提高信噪比。
[0041]可選的，參見圖2，驅動子電極311和感應子電極312在驅動電極的延伸方向上和在感應電極的延伸方向上均對稱。只有每一個驅動子電極和感應子電極均滿足對稱關系，才能保證多個驅動子電極在第一方向上相連形成一條驅動電極，多個感應子電極在第二方向上相連形成一條感應電極。
[0042]可選的，陣列基板的襯底基板100上還包括柵極710以及與柵極710同層并與柵極710絕緣的搭橋金屬720，該搭橋金屬720與柵極710是經襯底基板100上同一層金屬刻蝕而成。其中屬于同一個驅動電極中相鄰的驅動子電極311通過過孔901與搭橋金屬720連接從而彼此導通；或者屬于同一個感應電極中相鄰的感應子電極通過過孔901與搭橋金屬連接從而彼此導通。對圖2或圖3中的觸控像素沿A-A’的剖面圖如圖5所示，搭橋金屬720上方通過過孔901與驅動金屬線210連接，驅動金屬線210上方覆蓋有驅動子電極311，這樣通過驅動金屬線210和搭橋金屬720實現相鄰驅動子電極311的電連接。需要說明的是，透明導電材料的驅動子電極還可以不通過驅動金屬線，直接實現相鄰驅動子電極之間的電連接。
[0043]還需要說明的是，上述圖2-圖4中均以搭橋金屬720連接相連驅動子電極311為例，因此相應的圖5中也是以相連的感應子電極之間直接相連構成感應電極，相連的驅動子電極之間通過搭橋金屬間接相連構成驅動電極為例進行說明，相類似的，還可以是相連的感應子電極通過搭橋金屬直接相連構成感應電極，相連的驅動子電極之間直接相連構成驅動電極，原理相似，此處不再贅述。
[0044]可選的，陣列基板上還包括一層金屬層200,位于公共電極層300的下方，并對該金屬層200進行刻蝕，形成驅動金屬線210和感應金屬線220，驅動金屬線210設置在驅動子電極311的下方并與驅動子電極311導通，感應金屬線220設置在感應子電極312的下方并與感應子電極312導通。參見圖2，兩個驅動子電極下方均設置有驅動金屬線，驅動金屬線再通過搭橋金屬連接。兩驅動子電極之間的是感應子電極，感應子電極覆蓋在感應金屬線的下方，同時驅動子電極和感應子電極之間相互絕緣。
[0045]可選的，陣列基板上還包括柵線和數據線(圖中未示出)，其中，
[0046]驅動金屬線平行于柵線，感應金屬線平行于數據線；或者
[0047]感應金屬線平行于柵線，驅動金屬線平行于數據線。
[0048]其中一條驅動電極上至少有一條驅動金屬線與其相對應，一條感應電極上也至少有一條感應金屬線與其相對應，驅動金屬線210和感應金屬線220在觸摸像素中的俯視圖6所不，圖6中一條驅動電極對應兩條驅動金屬線210, —條感應電極對應一條感應動金屬線220，而且圖6是以驅動金屬線平行于柵線，感應金屬線平行于數據線為例進行說明的。
[0049]驅動金屬線210通過與其上方的驅動子電極311相結合，可以降低驅動電極的電阻；同理，感應金屬線220通過與其上方的感應子電極312相結合，可以降低感應電極的電阻，這樣可以有效降低驅動電極的電阻和感應電極的電阻，從而可以有效地降低阻容延遲。
[0050]可選的，搭橋金屬720上還可以設置有有機膜層600，材料為聚酰亞胺、亞克力等，該有機膜層600具有低介電常數的特點，具體的有機膜層600的介電常數ε小于3.5，由于一般常用的氮化硅的介電常數ε大于6，而本實施例中采用的介電常數ε在3.5以下，相對于介電常數ε為6的情況來說屬于低介電常數。利用低介電常數的有機膜層600可以減少柵極710以及以上的薄膜晶體管對分割后驅動電極或感應電極產生的寄生電容
[0051]Cj = ε * ε 0A/d公式(I)
[0052]其中公式⑴中ε為介質介電常數，不同介質的介電常數不同；^是真空介電常數，是一個固定值，ε ο = 8.85Χ 1(T12 F/m ；A為有效極板面積；d為極板間距。
[0053]因此結合公式(I)，可以通過使用低介電常數ε和大極板間距d(即膜厚)，使得寄生電容Cj減少，從而減少觸摸時驅動子電極或感應子電極的寄生電容，即通過設置可以減弱觸控噪聲的有機膜層，在一定程度上降低觸摸噪聲，達到提高信噪比的目的。
[0054]另外，有機膜層600對應搭橋金屬720的位置還設置有過孔901，搭橋金屬720通過過孔901實現與對應的驅動子電極311或感應子電極312導通，即屬于同一個驅動電極中相鄰的驅動子電極311與搭橋金屬720連接從而導通；或者通過過孔901實現屬于同一個感應電極中相鄰的感應子電極與搭橋金屬連接從而導通。感應子電極312在觸控像素310中心位置形成最窄處313，在每個觸控像素310內感應子電極312通過最窄處313連接起來，從而形成感應電極；而每個觸控像素310內感應子電極312兩側的驅動子電極311通過搭橋金屬720連接。
[0055]需要說明的是，相鄰的驅動子電極可以直接通過搭橋金屬連接，還可以間接地通過驅動子電極和驅動金屬線與搭橋金屬連接，即如圖1和圖5所示均通過驅動金屬線210使驅動子電極311與搭橋金屬720實現電連接。
[0056]有機膜層600對應漏極的位置設置有過孔902，有機膜層600上方的像素電極500通過該過孔902與漏極電連接，同時在有機膜層600和金屬線之間還可以設置有隔離層400，用于在沒有觸摸點時保持驅動子電極和感應子電極之間相互絕緣。像素電極500和公共電極層300之間通過隔離層400隔離開，使得在顯示模式下能夠在像素電極500和公共電極層300之間形成平行于襯底基板的電場，使得液晶分子在平行于襯底基板的方向上發(fā)生偏轉，從而實現顯示功能。
[0057]還需要說明的是，圖1中所示的陣列基板在柵極710上設置有一層絕緣層，源極730和漏極740的上方也設置有絕緣層，在圖中統一用絕緣層700表示。在像素電極500和漏極740電連接時除了在有機膜層600上有過孔902以外，同樣在該絕緣層上也有對應的過孔902 ;同理，驅動金屬線210與搭橋金屬720電連接時除了在隔離層400、有機膜層600上有過孔901以外，在該絕緣層上也同樣設置有過孔901。
[0058]本實施例的圖1-圖7中均以高級超維場轉換(Advanced Super Dimens1nSwitch, ADSDS，簡稱ADS)模式為例，對上述陣列基板進行說明書，利用對公共電極層進行觸控整合，改善陣列基板的結構，提高信噪比。不過需要說明的是，上述陣列基板還可以應用于除了 ADS模式、其它公共電極層與像素電極同時位于陣列基板一側模式的顯示面板上。
[0059]本發(fā)明提供的陣列基板通過改變公共電極層的現有結構，對公共電極層按照一定方式進行分割，在相鄰的驅動子電極和感應子電極交界處形成凹凸交錯的互嵌結構，同時兩者在交界處還彼此絕緣，達到延長驅動子電極和感應子電極之間的交界線的目的，增大感應子電極和驅動子電極之間的互電容作用，增加觸摸信號發(fā)射強度，提高觸摸信號的信噪比，從而提高觸控靈敏度。同時，通過在隔離層下方設置有機膜層，降低觸摸時產生的寄生電容，降低觸摸噪聲，進而提高信噪比。通過在實現觸控的驅動子電極和感應子電極下方分別設置有驅動金屬線和感應金屬線，能夠降低驅動電極以及感應電極的電阻，有效降低阻容延遲。
[0060]實施例二
[0061]實施例二提供了一種內嵌式觸摸屏，結構示意圖如圖7所示，包括彩膜基板和實施例一所述的陣列基板，彩膜基板上相鄰子像素單元之間還設置有黑矩陣110，陣列基板上的驅動金屬線210、感應金屬線220以及驅動子電極311與感應子電極312之間的交界處800均與黑矩陣110的位置相對應，示意圖如圖8所示。
[0062]其中彩膜基板上包括襯底基板100、黑矩陣110和彩色膜層120，同時參見圖8還能看出，彩膜基板上的黑矩陣110還與陣列基板上的驅動子電極與感應子電極之間的交界處800相對應，還與陣列基板上薄膜晶體管的位置相對應，在避免影響正常顯示的前提下，實現提高信噪比的目的。
[0063]實施例三
[0064]實施例三還提供了一種觸控顯示裝置，包括以上實施例二所述的內嵌式觸摸屏，實現觸摸顯示功能，同時提高信噪比。
[0065]其中本實施例中的觸控顯示裝置可以為:電子紙、手機、平板電腦、電視機、筆記本電腦、數碼相框、導航儀等任何具有顯示功能的產品或部件。
[0066]以上實施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對本發(fā)明的限制，有關【技術領域】的普通技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護范圍應由權利要求限定。
【權利要求】
1.一種陣列基板，包括公共電極層，其特征在于，所述公共電極層設置有延伸方向相互垂直的多條驅動電極和多條感應電極，每條所述驅動電極包括多個相連的驅動子電極，每條所述感應電極包括多個相連的感應子電極，相鄰的所述驅動子電極和所述感應子電極在交界處凹凸交錯并相互絕緣。
2.如權利要求1所述的陣列基板，其特征在于，還包括多個子像素單元，所述交界處在垂直于陣列基板方向上的投影不經過所述子像素單元的透光區(qū)域。
3.如權利要求1所述的陣列基板，其特征在于，在所述驅動電極的延伸方向上和所述感應電極的延伸方向上，所述驅動子電極和所述感應子電極均從自身的兩端部分向中間部分梯次加寬。
4.如權利要求1所述的陣列基板，其特征在于，所述驅動子電極和所述感應子電極在所述驅動電極的延伸方向上和在所述感應電極的延伸方向上均對稱。
5.如權利要求1所述的陣列基板，其特征在于，還包括柵極以及與所述柵極同層并與所述柵極絕緣的搭橋金屬，其中， 屬于同一個驅動電極中相鄰的驅動子電極與所述搭橋金屬連接從而彼此導通；或者 屬于同一個感應電極中相鄰的感應子電極與所述搭橋金屬連接從而彼此導通。
6.如權利要求1所述的陣列基板，其特征在于，還包括:驅動金屬線和感應金屬線，所述驅動金屬線設置在所述驅動子電極的下方并與所述驅動子電極導通，所述感應金屬線設置在所述感應子電極的下方并與所述感應子電極導通。
7.如權利要求6所述的陣列基板，其特征在于，還包括柵線和數據線，其中， 所述驅動金屬線平行于所述柵線，所述感應金屬線平行于所述數據線；或者 所述感應金屬線平行于所述柵線，所述驅動金屬線平行于所述數據線。
8.如權利要求5所述的陣列基板，其特征在于，所述搭橋金屬上還設置有有機膜層，所述有機膜層對應所述搭橋金屬的位置還設置有過孔，所述搭橋金屬通過所述過孔與對應的所述驅動子電極或所述感應子電極導通。
9.一種內嵌式觸摸屏，包括彩膜基板和權利要求1-8中任一項所述的陣列基板，其特征在于，所述彩膜基板上相鄰子像素單元之間還設置有黑矩陣，所述陣列基板上的所述驅動金屬線、所述感應金屬線以及所述驅動子電極與所述感應子電極之間的所述交界處均與所述黑矩陣的位置相對應。
10.一種觸控顯示裝置，其特征在于，包括權利要求9所述的內嵌式觸摸屏。
【文檔編號】G06F3/044GK104199586SQ201410472784
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月16日 優(yōu)先權日:2014年9月16日
【發(fā)明者】蔣日坤 申請人:重慶京東方光電科技有限公司, 京東方科技集團股份有限公司