專利名稱：一種電容式內(nèi)嵌觸摸屏及顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及顯示技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電容式內(nèi)嵌觸摸屏及顯示裝置。
背景技術(shù)：
隨著顯示技術(shù)的飛速發(fā)展，觸摸屏(Touch Screen Panel)已經(jīng)逐漸遍及人們的生活中。目前，觸摸屏按照組成結(jié)構(gòu)可以分為外掛式觸摸屏(Add on Mode Touch Panel)、覆蓋表面式觸摸屏(On Cell Touch Panel)、以及內(nèi)嵌式觸摸屏(In Cell Touch Panel)。其中，外掛式觸摸屏是將觸摸屏與液晶顯示屏(Liquid Crystal Display, LCD)分開(kāi)生產(chǎn),然后貼合到一起成為具有觸摸功能的液晶顯示屏，外掛式觸摸屏存在制作成本較高、光透過(guò)率較低、模組較厚等缺點(diǎn)。而內(nèi)嵌式觸摸屏將觸摸屏的觸控電極內(nèi)嵌在液晶顯示屏內(nèi)部，可以減薄模組整體的厚度，又可以大大降低觸摸屏的制作成本，受到各大面板廠家青睞。目前，現(xiàn)有的電容式內(nèi)嵌(In cell)觸摸屏是在現(xiàn)有的TFT (Thin FilmTransistor,薄膜場(chǎng)效應(yīng)晶體管)陣列基板上直接另外增加觸控掃描線和觸控感應(yīng)線實(shí)現(xiàn)的，即在TFT陣列基板的表面制作兩層相互異面相交的條狀I(lǐng)TO電極，這兩層ITO (IndiumTin Oxides，銦錫金屬氧化物)電極分別作為觸摸屏的觸控驅(qū)動(dòng)線和觸控感應(yīng)線，在兩條ITO電極的異面相交處形成感應(yīng)電容。其工作過(guò)程為在對(duì)作為觸控驅(qū)動(dòng)線的ITO電極加載觸控驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)，檢測(cè)觸控感應(yīng)線通過(guò)感應(yīng)電容耦合出的電壓信號(hào)，在此過(guò)程中，有人體接觸觸摸屏?xí)r，人體電場(chǎng)就會(huì)作用在感應(yīng)電容上，使感應(yīng)電容的電容值發(fā)生變化，進(jìn)而改變觸控感應(yīng)線耦合出的電壓信號(hào)，根據(jù)電壓信號(hào)的變化，就可以確定觸點(diǎn)位置。上述電容式內(nèi)嵌觸摸屏的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，需要在現(xiàn)有的TFT陣列基板上增加新的膜層，會(huì)影響觸摸屏整體的透光率，并且也會(huì)導(dǎo)致在制作TFT陣列基板時(shí)需要增加新的工藝，使生產(chǎn)成本增加，不利于提高生產(chǎn)效率。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種電容式內(nèi)嵌觸摸屏及顯示裝置，用以實(shí)現(xiàn)成本較低且生產(chǎn)效率較高的電容式內(nèi)嵌觸摸屏。本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種電容式內(nèi)嵌觸摸屏，包括彩膜基板，具有柵極信號(hào)線的薄膜晶體管TFT陣列基板，以及位于所述彩膜基板和所述TFT陣列基板之間的液晶層，在所述TFT陣列基板上設(shè)有呈矩陣排列的多個(gè)像素單元；所述彩膜基板具有沿像素單元的列方向延伸的多個(gè)觸控感應(yīng)電極；所述TFT陣列基板具有沿像素單元的行方向延伸的多個(gè)觸控驅(qū)動(dòng)電極；每個(gè)觸控驅(qū)動(dòng)電極由相鄰的至少一條柵極信號(hào)線組成；在一幀畫(huà)面的顯示時(shí)間內(nèi)，各所述觸控驅(qū)動(dòng)電極用于分時(shí)地傳遞柵極掃描信號(hào)和觸控掃描信號(hào)。本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種顯示裝置，包括本實(shí)用新型實(shí)施例提供的電容式內(nèi)嵌觸摸屏。[0011]本實(shí)用新型實(shí)施例的有益效果包括本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種電容式內(nèi)嵌觸摸屏及顯示裝置，在彩膜基板上設(shè)置觸控感應(yīng)電極，將TFT陣列基板上的相鄰的至少一條柵極信號(hào)線作為一條觸控驅(qū)動(dòng)電極，對(duì)觸控驅(qū)動(dòng)電極和觸控感應(yīng)電極進(jìn)行分時(shí)驅(qū)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)觸控功能和顯示功能。由于本實(shí)用新型實(shí)施例提供的觸摸屏利用了柵極信號(hào)線作為觸控驅(qū)動(dòng)電極，在TFT陣列基板上無(wú)需增加新的膜層，因此，不會(huì)影響整個(gè)觸摸屏的透光率，并且在現(xiàn)有的TFT陣列基板制備工藝的基礎(chǔ)上，也不需要增加額外的工藝即可制成觸摸屏，節(jié)省了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率。此夕卜，由于采用分時(shí)驅(qū)動(dòng)觸控和顯示功能，也能夠降低相互干擾，提高畫(huà)面品質(zhì)和觸控準(zhǔn)確性。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的電容式內(nèi)嵌觸摸屏的縱向剖面示意圖；圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的電容式內(nèi)嵌觸摸屏中TFT陣列基板的俯視示意圖；圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的電容式內(nèi)嵌觸摸屏中的觸控感應(yīng)電極的示意圖之一;圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的電容式內(nèi)嵌觸摸屏中的觸控感應(yīng)電極的示意圖之二 ；圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的電容式內(nèi)嵌觸摸屏中TFT陣列基板的橫向剖面示意圖；圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的電容式內(nèi)嵌觸摸屏的工作時(shí)序圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例提供的電容式內(nèi)嵌觸摸屏、其驅(qū)動(dòng)方法及顯示裝置的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)地說(shuō)明。附圖中各層薄膜的厚度和形狀不反映陣列基板和彩膜基板的真實(shí)比例，目的只是示意說(shuō)明本實(shí)用新型內(nèi)容。圖1和圖2所示分別為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的電容式內(nèi)嵌觸摸屏的縱向剖面示意圖和觸摸屏中TFT陣列基板的俯視圖。如圖1和圖2所示，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的電容式內(nèi)嵌觸摸屏具體包括彩膜基板1，具有柵極信號(hào)線2的薄膜晶體管TFT陣列基板3，以及位于彩膜基板I和TFT陣列基板3之間的液晶層4，在TFT陣列基板3上設(shè)有呈矩陣排列的多個(gè)像素單元5 ;還包括彩膜基板I具有沿像素單元5的列方向延伸的多個(gè)觸控感應(yīng)電極6 ；TFT陣列基板3具有沿像素單元5的行方向延伸的多個(gè)觸控驅(qū)動(dòng)電極7 ;每個(gè)觸控驅(qū)動(dòng)電極7由相鄰的至少一條柵極信號(hào)線2組成；在一幀畫(huà)面的顯示時(shí)間內(nèi)，各觸控驅(qū)動(dòng)電極7用于分時(shí)地傳遞柵極掃描信號(hào)和觸控掃描信號(hào)。本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種電容式內(nèi)嵌觸摸屏，在彩膜基板上設(shè)置觸控感應(yīng)電極，將TFT陣列基板上的相鄰的至少一條柵極信號(hào)線作為一條觸控驅(qū)動(dòng)電極，對(duì)觸控驅(qū)動(dòng)電極和觸控感應(yīng)電極進(jìn)行分時(shí)驅(qū)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)觸控功能和顯示功能。由于本實(shí)用新型實(shí)施例提供的觸摸屏利用了柵極信號(hào)線作為觸控驅(qū)動(dòng)電極，在TFT陣列基板上無(wú)需增加新的膜層，因此，不會(huì)影響整個(gè)觸摸屏的透光率，并且在現(xiàn)有的TFT陣列基板制備工藝的基礎(chǔ)上，也不需要增加額外的工藝即可制成觸摸屏，節(jié)省了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率。此外，由于采用分時(shí)驅(qū)動(dòng)觸控和顯示功能，也能夠降低相互干擾，提高畫(huà)面品質(zhì)和觸控準(zhǔn)確性。下面對(duì)上述觸摸屏中TFT陣列基板中設(shè)置的觸控驅(qū)動(dòng)電極進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。一般地，觸摸屏的精度通常在毫米級(jí)，可以根據(jù)所需的觸控精度選擇觸控驅(qū)動(dòng)電極和觸控感應(yīng)電極的密度和寬度以保證所需的觸控精度，通常觸控驅(qū)動(dòng)電極和觸控感應(yīng)電極的寬度控制在5-7_為佳。而液晶顯示的精度通常在微米級(jí)，因此，如圖2所示，在本實(shí)用新型實(shí)施例提供的觸摸屏中，一般一個(gè)觸控驅(qū)動(dòng)電極Tx會(huì)由相鄰的多條柵極信號(hào)線G組成，并且，各觸控驅(qū)動(dòng)電極一般會(huì)包含相同條數(shù)的柵極信號(hào)線，在圖2中每條觸控驅(qū)動(dòng)電極Txl和Tx2由i根柵極信號(hào)線G組成，在觸控時(shí)間段，組成一個(gè)觸控驅(qū)動(dòng)電極的各條柵極信號(hào)線會(huì)加載相同的觸控掃描信號(hào)，作為一個(gè)觸控驅(qū)動(dòng)電極使用，以保證所需的觸控精度。進(jìn)一步地，如圖2所示，為了減少相鄰的觸控驅(qū)動(dòng)電極Txl和Tx2之間的信號(hào)干擾，在具體實(shí)施時(shí)，可以在每相鄰的兩個(gè)觸控電極Txl和Τχ2之間間隔至少一條柵極信號(hào)線，在相鄰的觸控驅(qū)動(dòng)電極Txl和Τχ2之間間隔j-1根柵極信號(hào)線，以避免觸控驅(qū)動(dòng)電極Txl和Tx2之間的信號(hào)干擾；其中，可以根據(jù)實(shí)際所需的觸控精度，選取合適的間隔柵極信號(hào)線的條數(shù)，在此不做限定。下面對(duì)上述觸摸屏中彩膜基板中設(shè)置的觸控感應(yīng)電極進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。目前，在液晶顯示面板中，為了避免顯示過(guò)程中外界信號(hào)對(duì)顯示信號(hào)的干擾，一般都會(huì)在彩膜基板背向液晶層的一面設(shè)置屏蔽電極層，該屏蔽電極層為整面設(shè)置。本實(shí)用新型實(shí)施例提供的上述觸摸屏在具體實(shí)施時(shí)，可以根據(jù)所需的觸控精度，如圖3所示，將彩膜基板上的屏蔽電極層(shielding ΙΤ0)分割成合適寬度的觸控感應(yīng)電極Rx, —般情況下,每條觸控感應(yīng)電極Rx的寬度在2飛mm為佳。并且，觸摸屏的精度通常在毫米級(jí)，而液晶顯示屏的精度通常在微米級(jí)，可以看出顯示所需的精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于觸控所需的精度，因此，一般每條觸控感應(yīng)電極都會(huì)對(duì)應(yīng)多行像素單元。在觸控驅(qū)動(dòng)電極Tx傳遞觸控掃描信號(hào)時(shí)，各觸控感應(yīng)電極Rx耦合觸控掃描信號(hào)的電壓信號(hào)并輸出，在觸控驅(qū)動(dòng)電極Tx傳遞柵極掃描信號(hào)時(shí)，各觸控感應(yīng)電極Rx可以接地，屏蔽外界信號(hào)對(duì)顯示信號(hào)的干擾，起到屏蔽電極的作用。進(jìn)一步地，為了在彩膜基板和TFT陣列基板對(duì)盒后能對(duì)盒體進(jìn)行減薄處理，即使用特定液體刻蝕裸露在外側(cè)的襯底基板，可以將屏蔽電極層制作在彩膜基板面向液晶層的一面，具體地，組成屏蔽電極層的各觸控感應(yīng)電極Rx可以設(shè)置于彩膜基板的襯底與黑矩陣區(qū)域之間，也可以位于黑矩陣面向液晶層的一面。當(dāng)觸控感應(yīng)電極Rx設(shè)置在彩膜基板的襯底與黑矩陣區(qū)域之間時(shí)，更有利于屏蔽外界信號(hào)的干擾。當(dāng)觸控感應(yīng)電極位于彩膜基板背向液晶層的一面時(shí)，由于觸控感應(yīng)電極與觸控驅(qū)動(dòng)電極之間的間距較大，因此，如圖3所示，可以直接將各條觸控感應(yīng)電極Rx制備成面狀結(jié)構(gòu)即可保證耦合電容值在合適的范圍。當(dāng)觸控感應(yīng)電極位于彩膜基板面向液晶層的一面時(shí)，由于觸控感應(yīng)電極與觸控驅(qū)動(dòng)電極之間的間距較小，為了保證耦合電容值在合適的范圍提高觸控的可行性，如圖4所示，可將各條觸控感應(yīng)電極Rx設(shè)計(jì)為具有網(wǎng)格狀電極結(jié)構(gòu)，且各觸控感應(yīng)電極的圖案被黑矩陣區(qū)域覆蓋，這樣就可以利用黑矩陣遮蓋觸控感應(yīng)電極的網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)，不會(huì)對(duì)顯示器的開(kāi)口率產(chǎn)生影響，也不會(huì)影響顯示器的光透過(guò)率。具體地，由于在彩膜基板上設(shè)置的網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)的觸控感應(yīng)電極不會(huì)遮擋像素單元，因此，觸控感應(yīng)電極的材料可以具體為透明導(dǎo)電氧化物例如ITO或ΙΖ0，也可以為金屬，當(dāng)采用金屬制作觸控感應(yīng)電極時(shí)可以有效的降低其電阻。本實(shí)用新型實(shí)施例提供的上述觸摸屏可以適用于各種模式的液晶顯示面板，例如可以適用于能夠?qū)崿F(xiàn)寬視角的平面內(nèi)開(kāi)關(guān)(IPS，In-Plane Switch)和高級(jí)超維場(chǎng)開(kāi)關(guān)(ADS, Advanced Super Dimension Switch)型液晶顯示面板，也可以適用于傳統(tǒng)的扭曲向列(TN, Twisted Nematic)型液晶顯示面板,在此不做限定。當(dāng)本實(shí)用新型實(shí)施例提供的上述觸摸屏應(yīng)用于ADS型液晶顯示面板時(shí)，即在TFT陣列基板上具有公共電極層，如圖5所示，可以將公共電極層至于各條柵極信號(hào)線的底層，即各柵極信號(hào)線位于公共電極層之上，公共電極層在TFT陣列基板上整層設(shè)置，這樣，在觸控時(shí)間段和顯示時(shí)間段，公共電極層都能起到屏蔽電極的作用，避免外界信號(hào)干擾觸摸屏的正常工作。具體地，本實(shí)用新型實(shí)施例還提供了上述電容式內(nèi)嵌觸摸屏的驅(qū)動(dòng)方法，如圖6所示的時(shí)序圖，具體包括首先,將觸摸屏顯示每一幀(STV)的時(shí)間分成顯示時(shí)間段(Display)和觸控時(shí)間段(Touch)，例如圖6所示的驅(qū)動(dòng)時(shí)序圖中觸摸屏的顯示一幀的時(shí)間為16. 67ms，選取其中4ms作為觸控時(shí)間段，其他的12. 67ms作為顯示時(shí)間段，當(dāng)然也可以根據(jù)IC芯片的處理能力適當(dāng)?shù)恼{(diào)整兩者的時(shí)長(zhǎng)，在此不做具體限定。在顯示 時(shí)間段，對(duì)觸摸屏中的每條柵極信號(hào)線Gl，G2……Gn依次施加?xùn)艠O掃描信號(hào)，對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)線施加灰階信號(hào)，控制液晶分子翻轉(zhuǎn)，這段時(shí)間和正常的液晶面板工作原理無(wú)異；同時(shí)，觸控驅(qū)動(dòng)電極接地，起到屏蔽電極層的作用。在觸控時(shí)間段，對(duì)組成觸控驅(qū)動(dòng)電極Txl、Tx2……Txn的各條柵極信號(hào)線依次施加觸控掃描信號(hào)，觸控感應(yīng)電極Rx耦合觸控掃描信號(hào)的電壓信號(hào)并輸出，通過(guò)手指的觸摸，改變觸摸點(diǎn)位置兩電極之間的感應(yīng)電容，從而改變觸控感應(yīng)電極Rx的末端接收電壓信號(hào)的大小，實(shí)現(xiàn)觸控功能。同時(shí)，觸摸屏中的數(shù)據(jù)信號(hào)線無(wú)信號(hào)輸入，若觸控屏中有不作為觸控驅(qū)動(dòng)電極的柵極信號(hào)線，則這些柵極信號(hào)線也無(wú)信號(hào)輸入。較佳地，在觸控時(shí)間段，對(duì)組成觸控驅(qū)動(dòng)電極Txl、Tx2……Txn的各條柵極信號(hào)線依次施加的觸控掃描信號(hào)為負(fù)壓方波脈沖信號(hào)，例如-5V,這樣可以防止TFT開(kāi)關(guān)打開(kāi),影響觸摸屏的正常顯示。基于同一實(shí)用新型構(gòu)思，本實(shí)用新型實(shí)施例還提供了一種顯示裝置，包括本實(shí)用新型實(shí)施例提供的上述電容式內(nèi)嵌觸摸屏，該顯示裝置的實(shí)施可以參見(jiàn)上述電容式內(nèi)嵌觸摸屏的實(shí)施例，重復(fù)之處不再贅述。本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種電容式內(nèi)嵌觸摸屏及顯示裝置，在彩膜基板上設(shè)置觸控感應(yīng)電極，將TFT陣列基板上的相鄰的至少一條柵極信號(hào)線作為一條觸控驅(qū)動(dòng)電極，對(duì)觸控驅(qū)動(dòng)電極和觸控感應(yīng)電極進(jìn)行分時(shí)驅(qū)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)觸控功能和顯示功能。由于本實(shí)用新型實(shí)施例提供的觸摸屏利用了柵極信號(hào)線作為觸控驅(qū)動(dòng)電極，在TFT陣列基板上無(wú)需增加新的膜層，因此，不會(huì)影響整個(gè)觸摸屏的透光率，并且在現(xiàn)有的TFT陣列基板制備工藝的基礎(chǔ)上，也不需要增加額外的工藝即可制成觸摸屏，節(jié)省了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率。此夕卜，由于采用分時(shí)驅(qū)動(dòng)觸控和顯示功能，也能夠降低相互干擾，提高畫(huà)面品質(zhì)和觸控準(zhǔn)確性。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍。這樣，倘若本實(shí)用新型的這些修改和變型屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實(shí)用新型也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種電容式內(nèi)嵌觸摸屏，包括彩膜基板，具有柵極信號(hào)線的薄膜晶體管TFT陣列基板，以及位于所述彩膜基板和所述TFT陣列基板之間的液晶層，在所述TFT陣列基板上設(shè)有呈矩陣排列的多個(gè)像素單元；其特征在于， 所述彩膜基板具有沿像素單元的列方向延伸的多個(gè)觸控感應(yīng)電極； 所述TFT陣列基板具有沿像素單元的行方向延伸的多個(gè)觸控驅(qū)動(dòng)電極；每個(gè)觸控驅(qū)動(dòng)電極由相鄰的至少一條柵極信號(hào)線組成； 在一幀畫(huà)面的顯示時(shí)間內(nèi)，各所述觸控驅(qū)動(dòng)電極用于分時(shí)地傳遞柵極掃描信號(hào)和觸控掃描信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的觸摸屏，其特征在于，各所述觸控驅(qū)動(dòng)電極包含相同條數(shù)的柵極信號(hào)線。
3.如權(quán)利要求1或2所述的觸摸屏，其特征在于，每相鄰的兩個(gè)觸控電極之間間隔至少一條柵極信號(hào)線。
4.如權(quán)利要求1所述的觸摸屏，其特征在于，所述TFT陣列基板還具有公共電極層，各所述柵極信號(hào)線位于該公共電極層之上。
5.如權(quán)利要求1所述的觸摸屏，其特征在于，各條所述觸控感應(yīng)電極位于所述彩膜基板的襯底與黑矩陣區(qū)域之間。
6.如權(quán)利要求5所述的觸摸屏，其特征在于，各所述觸控感應(yīng)電極具有網(wǎng)格狀電極結(jié)構(gòu)，且各觸控感應(yīng)電極的圖案被所述黑矩陣區(qū)域覆蓋。
7.如權(quán)利要求6所述的觸摸屏，其特征在于，所述觸控感應(yīng)電極的材料為透明導(dǎo)電氧化物或金屬。
8.—種顯示裝置，其特征在于，包括如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的電容式內(nèi)嵌觸摸屏。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種電容式內(nèi)嵌觸摸屏及顯示裝置，在彩膜基板上設(shè)置觸控感應(yīng)電極，將TFT陣列基板上的相鄰的至少一條柵極信號(hào)線作為一條觸控驅(qū)動(dòng)電極，對(duì)觸控驅(qū)動(dòng)電極和觸控感應(yīng)電極進(jìn)行分時(shí)驅(qū)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)觸控功能和顯示功能。由于本實(shí)用新型實(shí)施例提供的觸摸屏利用了柵極信號(hào)線作為觸控驅(qū)動(dòng)電極，在TFT陣列基板上無(wú)需增加新的膜層，因此，不會(huì)影響整個(gè)觸摸屏的透光率，并且在現(xiàn)有的TFT陣列基板制備工藝的基礎(chǔ)上，也不需要增加額外的工藝即可制成觸摸屏，節(jié)省了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率。此外，由于采用分時(shí)驅(qū)動(dòng)觸控和顯示功能，也能夠降低相互干擾，提高畫(huà)面品質(zhì)和觸控準(zhǔn)確性。
文檔編號(hào)G02F1/133GK202870794SQ20122058661
公開(kāi)日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月8日
發(fā)明者趙衛(wèi)杰, 董學(xué), 王海生, 楊盛際, 劉英明, 丁小梁, 劉紅娟, 任濤 申請(qǐng)人:北京京東方光電科技有限公司