專利名稱：內置型觸摸屏的制作方法
技術領域：
本發明涉及液晶顯示領域，特別涉及一種內置型觸摸屏。
背景技術：
觸摸屏是現在被廣泛應用的一種觸摸傳感輸入裝置，當使用者用手指或光筆等觸摸顯示圖標并選擇要執行的命令時，觸摸屏檢測到觸摸點并根據所選圖標具有的命令來驅動液晶顯示器裝置，以實現特定的顯示。現有的觸摸屏根據其設置在液晶顯示器的位置的不同，主要分為外置型和內置型兩種。外置型觸摸屏是設置在液晶顯示器的面板上表面，因此液晶顯示器產品的厚度或尺寸將增大，顯示系統會變的很復雜。內置型觸摸屏設置在液晶顯示器的面板的內部，可以大大減小液晶顯示器產品的厚度。如圖1所示，現有的內置型觸摸屏是針對TN、VA模式的液晶顯示器裝置，提供下基板 101，與下基板101相對設置有上基板103，在下基板101與上基板103相對的表面分別設置有第一電極105和第二電極107，以及填充于下基板101和上基板103之間的液晶層111。 為使液晶顯示器具有觸摸功能，在上基板103與第二電極107之間還設置有感應層109，所述感應層109中包含有位于第二電極107上的介電層(未圖示)、覆蓋所述介電層的感應電極(未圖示)以及形成在兩者之間的電容(未圖示)，在手觸摸液晶顯示器時，觸摸點處的電容發生變化，這樣輸出電流發生變化，輸出電壓也發生變化，從而可以檢查到觸摸點的位置，執行相應的命令。然而，此種內置型觸摸屏僅適用于TN、VA模式等上基板中形成有電極的液晶顯示器裝置，對于IPS、FFS模式等上基板中不存在電極的液晶顯示裝置，并不適用。
發明內容
本發明的目的是提供一種內置型觸摸屏，適用于IPS、FFS模式等上基板中不存在電極的液晶顯示裝置。為解決上述問題，本發明提供一種內置型觸摸屏，包括相對設置的上基板和下基板，以及填充于上基板和下基板之間的液晶層；位于與上基板相對的下基板表面的第一電極；位于第一電極上的鈍化層；其特征在于，還包括位于鈍化層上的第二電極，所述第二電極包括第一子電極陣列和第二子電極陣列，且所述第一子電極陣列與第二子電極陣列交叉排列。可選地，所述第一電極為像素電極，所述第二電極為公共電極。可選地，所述第一子電極陣列為橫向陣列；所述第二子電極陣列為縱向陣列。可選地，每一橫向陣列與相鄰橫向陣列間電隔離，每一橫向陣列包括多個第一子電極，且每一橫向的第一子電極依次電連接；每一縱向陣列與相鄰縱向陣列間電隔離，每一縱向陣列包括多個第二子電極，且每一縱向的第二子電極依次電連接。
可選地，每一橫向的第一子電極通過橫向橋接結構依次電連接，每一縱向的第一子電極通過縱向橋接結構依次電連接。可選地，所述橫向橋接結構由過孔和填充在過孔內的導電材料以及金屬橋組成， 所述金屬橋與第一子電極和第二子電極位于不同層。可選地，所述縱向橋接結構由過孔和填充在過孔內的導電材料以及金屬橋組成， 所述金屬橋與第一子電極和第二子電極位于不同層。可選地，所述填充在過孔內的導電材料與第二電極材料相同。可選地，所述第一子電極由多個像素單元的第二電極電連接并排列成菱形形成； 所述第二子電極由多個像素單元的第二電極電連接并排列成菱形形成；任一第一子電極的一邊與第二子電極的一邊相鄰；任一第二子電極的一邊與第一子電極的一邊相鄰。可選地，所述下基板包含襯底、位于襯底上的第一金屬層、位于第一金屬層上的絕緣層、以及位于絕緣層上的第二金屬層。可選地，所述第一金屬層包含有柵電極，所述第二金屬層包含有源電極和漏電極。可選地，用第一金屬層形成金屬橋用于電連接每一橫向的第一子電極。可選地，用第二金屬層形成金屬橋用于電連接每一縱向的第二子電極。與現有技術相比，本發明具有以下優點本發明的內置型觸摸屏不需額外設置感應電極，可以感應觸摸屏是否被觸摸，觸摸屏更加輕薄。并且，由于第二電極具有交叉排列的第一子電極陣列和第二子電極陣列，所述第一子電極陣列為橫向陣列或者縱向陣列，第二子電極陣列為橫向陣列或者縱向陣列，依次掃描所述每一橫向或者縱向的第一子電極陣列，并依次掃描每一橫向或者縱向的第二子電極陣列，綜合得出被觸摸點的具體位置，更加可靠。
圖1是現有技術的內置型觸摸屏的剖面結構圖；圖2是本發明的內置型觸摸屏的剖面結構圖；圖3是本發明的內置型觸摸屏的等效電路圖；圖如和圖4b是本發明的內置型觸摸屏具體實施例的第二電極的平面圖；圖5是一個像素單元的平面結構圖；圖6是圖5沿A-Al方向的剖面圖；圖7是圖5沿B-Bl方向的剖面圖；圖8是圖如所示的第二電極E處的放大圖；圖9是圖8沿C-Cl方向的剖面圖；圖10是圖4b所示的第二電極F處的放大圖；圖11是圖10沿D-Dl方向的剖面圖；圖12是圖如和圖4b的等效圖示意圖。
具體實施例方式為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發明的具體實施方式
做詳細的說明。
在下面的描述中闡述了很多具體細節以便于充分理解本發明，但是本發明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實施，因此本發明不受下面公開的具體實施例的限制。正如背景技術部分所述，現有的觸摸屏大多為外置型，產品的厚度或尺寸較大，而現有的內置型觸摸屏僅適用于TN、VA模式等上基板中形成有電極的液晶顯示器裝置，目前市場上還沒有針對IPS、FFS模式等電極形成在下基板上的液晶顯示裝置而開發的內置型觸摸屏。現有的內置型觸摸屏中設置有介電層和感應電極層，當用戶通過手指或觸控筆觸摸到觸摸屏時，用戶的手指或觸控筆與觸摸屏的感應電極層之間耦合形成電容，從而導致輸出電流和輸出電壓發生變化，通過檢測單元來檢測電流和電壓發生變化點的位置，就可以相應的檢測到觸摸點的位置。現有的內置觸摸屏技術需要額外設置感應電極，用以感應用戶的觸摸，設計電路也較復雜。本發明的發明人經研究發現，可以對現有的IPS/FFS等模式液晶顯示裝置的已有電極進行改進，作為觸摸屏的感應電極來感應用戶的觸摸。針對上述問題，發明人提供了一種內置型觸摸屏技術。圖2為本發明的內置型觸摸屏的剖面結構圖。如圖2所示，所述液晶顯示裝置包括有下基板201、與下基板201相對設置的上基板203、位于與上基板203相對的下基板201表面的第一電極205、位于第一電極205上的鈍化層207，還包括位于鈍化層207上的第二電極209，所述第二電極209中間有縫隙并且相互電性連接；以及填充于上基板203和下基板201之間的液晶層211。所述下基板201中包含襯底(未圖示)、位于襯底上的第一金屬層(未圖示)、位于第一金屬層上的絕緣層(未圖示)、以及位于絕緣層上的第二金屬層(未圖示)；所述第一金屬層包括有柵電極；所述第二金屬層上包括有源電極、漏電極，所述漏電極和第一電極205電連接；所述絕緣層用以隔離第一金屬層和第二金屬層。所述第一電極205為像素電極，考慮到液晶顯示裝置的透過率，在本實施例中，所述第一電極205采用透明材料，例如氧化銦錫；所述鈍化層207用以隔離所述第一電極205和第二電極209，在本實施例中，所述鈍化層207采用透明的氮化硅材料，用以提高透過率；所述第二電極209為公共電極，在本實施例中，考慮到液晶顯示裝置的透過率，所述第二電極209采用透明材料，例如氧化銦錫。所述第二電極209用以與第一電極205之間形成電場，驅動液晶分子(未圖示) 的運動。其中第一電極205是透過第二電極209的縫隙和第二電極209形成電場。當用戶用手指或觸控筆觸摸到觸摸屏時，用戶在觸摸點處會與第二電極209相耦合，產生耦合電容，從而影響該處的輸出電壓和輸出電流。若該處的輸出電壓或輸出電流發生變化，那么表示該點被觸摸。請參考圖3，圖3是圖2所示的等效電路圖。在本實施例中，第一電極(未圖示) 和第二電極(未圖示)之間形成的電容為Cl，用戶的觸摸點(未圖示)與第二電極之間形成的互電容為C2。電容Cl和C2之間存在一個開關K，當用戶觸摸到觸摸屏上的某點時，就等效于該點處的開關K閉合，電容Cl和C2組成一個串聯電路，輸出電壓Vout發生變化，從而可以判斷觸摸屏是否被觸摸。需要說明的是，本發明的內置型觸摸屏既適用于互電容模式，也適用于自電容模式。
本發明的內置型觸摸屏除了需要判斷觸摸屏是否被觸摸外，還需要確定觸摸屏中觸摸點的具體位置。因此，本發明的發明人經過研究后發現，只要將已有的第二電極進行改進，使所述多個像素單元的第二電極連接在一起形成觸摸屏的第一子電極陣列，另外多個像素單元的第二電極連接在一起形成觸摸屏的第二子電極陣列，并使所述第一子電極陣列和第二子電極陣列在垂直和平行方向上交叉排列，可以通過第一子電極陣列和第二子電極陣列中輸出電壓發生變化的行或列，確定出觸摸屏中觸摸點的具體的X坐標和Y坐標。請參考圖如和4b，采用掩膜圖形化的方法刻蝕整面連續的第二電極(未圖示)， 將所述第二電極劃分成交叉排列的第一子電極陣列209X和第二子電極陣列209Y。所述第一子電極陣列209X為橫向陣列；所述第二子電極陣列209Y為縱向陣列。
所述第一子電極陣列209X為橫向陣列，每一橫向陣列與相鄰橫向陣列間電隔離， 每一橫向陣列包括多個第一子電極250，且每一橫向的第一子電極250依次電連接；所述每個第一子電極250是多個像素單元的第二電極209電連接在一起形成的。所述第二子電極陣列209Y為縱向陣列，每一縱向陣列與相鄰縱向陣列電隔離，每一縱向陣列包括多個第二子電極230，且每一縱向的第二子電極230依次電連接。所述每個第二子電極230是多個像素單元的第二電極209電連接在一起形成的。在本實施中，優選所述第一子電極陣列209X為橫向陣列，每一橫向陣列與相鄰橫向陣列間電隔離，每一橫向陣列包括多個第一子電極250，且每一橫向的第一子電極250依次電連接；優選所述第二子電極陣列209Y為縱向陣列，每一縱向陣列與相鄰縱向陣列間電隔離，每一縱向陣列包括多個第二子電極230，且每一縱向的第二子電極230依次電連接。由于從液晶顯示裝置的整體上看，所述第二電極是整面連續的。因此，在一個整面連續的第二電極上刻蝕形成第一子電極陣列209X和第二子電極陣列209Y的過程中，如圖 4a所示，若刻蝕時保證第一陣列209X中的每一橫向的多個第一子電極250間是連續的，那么第二子電極陣列209Y中每一縱向的多個第二子電極230就是斷開的，要實現每一縱向的多個第二子電極230間的電連接，就需要額外的設置縱向橋接結構211使每一縱向的多個第二子電極230間電連接；相反，如圖4b所示，若刻蝕時第二子電極陣列209Y每一縱向的多個第二子電極 230間是連續的，那么第一子電極陣列209X中的每一橫向的多個第一子電極250間就是斷開的，要實現每一橫向的多個第一子電極250間的電連接，就需要額外的設置橫向橋接結構213使每一橫向的多個第一子電極250間電連接。需要說明的是，所述第一子電極250由多個像素單元的第二電極即公共電極組成，且每一第一子電極250是由多個像素單元的第二電極電連接形成的，且所述多個像素單元排列為菱形；所述第二子電極230也由多個像素單元的第二電極即公共電極組成，且每一第二子電極230是由多個像素單元的第二電極電連接且排列為菱形；任一第一子電極 250的一邊與第二子電極230的一邊相鄰；任一第二子電極230的一邊與第一子電極250的一邊相鄰。圖5示出了一個像素單元的平面結構圖。如圖5所示，液晶顯示裝置主要控制區域(未圖示)和顯示區域(未圖示)兩部分組成，其中所述控制區域主要為包含有柵電極 (未圖示)、源電極(未圖示)和漏電極(為圖示)的薄膜晶體管(TFT) 301、與周邊相連的掃描線303 (圖示中水平方向)、數據線305 (圖示中垂直方向)。顯示區域主要包含有第一電極307和第二電極309，第一電極307為像素電極，第二電極309即為公共電極。其工作原理為，控制區域中的薄膜晶體管301控制顯示區域中第一電極307和第二電極309的電壓大小，通過改變第一電極307和第二電極309兩端電壓的大小，使兩電極之間的電場發生變化，改變液晶顯示裝置的亮度，以實現不同灰階的顯示。圖6為圖5沿A-A1方向的剖面圖，提供玻璃基板311，所述玻璃基板311表面由下至上依次形成有第一金屬層313、絕緣層315、有源層317、第二金屬層319、隔離層321、像素電極307、鈍化層323和公共電極309。所述像素單元的具體形成步驟可參考現有液晶顯示裝置中像素單元的形成工藝， 在此不再一一贅述。需要說明的是，所述第一金屬層313包括柵電極(未圖示)和掃描線(未圖示)； 所述第二金屬層319包括源電極(未圖示)、漏電極(未圖示)和數據線(未圖示)。所述柵電極和掃描線電連接；所述像素電極307通過刻蝕孔的方法與第二金屬層的漏電極電連接；所述源電極與數據線電連接。圖7為圖5沿B-Bl方向的剖面圖，與圖6不同，公共電極309沿B-Bl方向為連續結構，其他結構均與圖6相同，在此不再一一贅述。圖8為圖如中E處的放大圖。請參考圖5，在本實施例中，所述縱向橋接結構400， 用以依次電連接Y方向的第二子電極(未圖示)。所述像素單元P和Q為同一縱向但不連續的兩個像素單元，所述像素單元P和Q 都屬于第二子電極(未圖示)，即像素單元P和Q的第二電極連接在一起形成第二子電極。 由于所述縱向的像素單元P和Q之間還夾雜有另一個像素單元R，而所述像素單元R屬于第一子電極(未圖示)，因此，所述縱向橋接結構400必須和第二電極不在同一層上，否則像素單元R的第二電極將會和像素單元P和Q的第二電極短路在一起，也即第一子電極將會和第二子電極短路在一起。圖9為圖7沿C-Cl方向的剖面圖，請參考圖9，所述縱向橋接結構400包括第一金屬層413的金屬橋和通過分別在像素單元P和Q內刻蝕形成過孔425、427，所述第二電極在成膜中將會填充在過孔425、427中和第一金屬層413的金屬橋電連接，從而縱向橋接結構400使像素單元P和Q的第二電極實現電連接并不和第一子電極短路。本實施例中，所述縱向橋接結構400的形成方法，優選為在像素電極P和Q上分別刻蝕過孔425和427，并向下刻蝕直到刻蝕到第一金屬層413的金屬橋。然后向所述過孔425和427內填充導電材料，形成縱向橋接結構，連接像素單元P、Q，以實現像素單元P、Q的第二電極電連接。圖10為圖4b中F處的放大圖。請參考圖10，在本實施例中，所述橫向橋接結構 450，用以依次電連接每一橫向的第一子電極(未圖示)。所述像素單元S和T為同一橫向的相鄰但不連續的兩個像素單元，所述兩個像素單元屬于第一子電極(未圖示)，既像素單元S和T的第二電極需要連接在一起以形成第一子電極。由于所述橫向的像素單元S和T之間還夾雜有像素單元U,所述像素單元U屬于第二子電極，因此，需要使用與第二電極位于不同層的金屬層的橫向橋接結構450將像素單元S和T的第二電極電連接而不和像素單元U的第二電極短路在一起。圖11為圖10沿D-Dl方向的剖面圖，請參考圖11，所述橫向橋接結構450通過分別在像素單元S和T內刻蝕形成過孔429、431，橫向橋接結構450將像素單元S和T通過其他金屬層實現電連接。本實施例中，所述橫向橋接結構450的形成方法，優選為刻蝕像素單元S和T形成過孔似9、431和第二金屬層419的金屬橋相接觸。然后向所述過孔4 和 431內填充導電材料，連接像素單元S和T的第二電極，以實現像素單元S、T所屬的第二子電極間的電連接。在本實施例中，所述橫向橋接結構450由像素單元S、T的過孔425、427以及填充其內部的導電材料，以及位于像素單元U下方的第二金屬層419的金屬橋組成。需要說明的是，在其他實施例中，當所述第一子電極陣列為橫向陣列時，而第二子電極為縱向結構時， 所述橫向橋接結構450用以電連接每一橫向的相鄰但不連續的兩個第一子電極；當所述第一子電極陣列為縱向陣列時，而第二子電極為橫向結構時，所述橫向橋接結構450用以電連接每一橫向的相鄰但不連續的兩個第二子電極。需要說明的是，在其他實施例中，在形成第一子電極陣列和第二子電極陣列時，可以采用縱向橋接結構和橫向橋接結構中的任意一種，用以電連接每一橫向的第一子電極， 或電連接每一縱向的第二子電極。圖12為圖如和圖4b的等效圖。請參考圖12，為方便起見，圖12中僅示出了第一
子電極陣列209X中的三個橫向陣列:209Xi-l,209Xi,209Xi+l, i = 1,2,3,4......；圖12
中也僅示出了第二子電極陣列209Y中的三個縱向陣列209Yj-l，209Yj，209Yj+l。其中，j
=1,2,3,4.......所述每一橫向陣列和每一縱向陣列分別交叉，形成多個交點。例如，橫
向陣列209Χ 與縱向陣列209YJ相交的交點為點B(X，y)。在此液晶顯示裝置中，還設置有檢測單元(未圖示)，所述檢測單元提供各像素單元輸出端的參考電壓值，檢測單元依次掃描各橫行和豎列，將檢測到的各橫行和豎列的實際電壓值與參考電壓值進行比較，判斷是否被觸摸。下面以確定點B是否被觸摸，及如何確定點B的坐標(X，y)為例進行具體說明。當檢測單元掃描并檢測完橫向陣列209Xi_l后，接著對橫向陣列209Xi進行掃描， 依次檢測橫向陣列209Xi中各點輸出的實際電壓值，與檢測單元提供的參考電壓值相比較。若與參考電壓值相同，則表示橫向陣列209Xi上不存在被觸摸的點；若與參考電壓值不相同，那么則表示橫向陣列209Xi上存在被觸摸的點，可以確定被觸摸點的縱坐標y。此時，檢測單元正在依次掃描每一縱向陣列，當掃描完并檢測完豎列209Yj-l后，所述檢測單元接著掃描橫向陣列209Xj，并檢測橫向陣列209Xj中各點輸出的實際電壓值，若檢測到的實際電壓值與參考電壓值相同，則表示點B未被觸摸；若檢測到的實際電壓值與參考電壓值不相同，則表示橫向陣列209Xj上存在被觸摸的點，并可以確定被觸摸點的橫坐標X，點B 有可能被觸摸；綜合考慮橫向陣列和縱向陣列，若橫向陣列209Xi上存在被觸摸的點，縱向陣列209Yj上也存在被觸摸的點，那么根據被橫向陣列209Xi的縱坐標y和縱向陣列209Yj 的橫坐標X，即可得出被觸摸的點B的坐標為(X，y)。綜上所述，本發明的內置型觸摸屏，不需要額外設置感應電極，而是對第二電極進行了改進，使得改進后的第二電極既可以與第一電極之間形成電場用以驅動液晶分子的運動；同時，第二電極可以和用戶在觸摸點處形成耦合電容，用以判斷觸摸屏是否被觸摸；并且，由于第二電極具有交叉排列的第一子電極陣列和第二子電極陣列，所述第一子電極陣列為橫向陣列，第二子電極陣列為縱向陣列，依次掃描所述每一橫向的第一子電極陣列，并依次掃描每一縱向的第二子電極陣列，綜合得出被觸摸點的具體位置。本發明的內置型觸摸屏更加輕薄，更加準確可靠。 本發明雖然已以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本發明，任何本領域技術人員在不脫離本發明的精神和范圍內，都可以利用上述揭示的方法和技術內容對本發明技術方案做出可能的變動和修改，因此，凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化及修飾，均屬于本發明技術方案的保護范圍。
權利要求
1.一種內置型觸摸屏，包括相對設置的上基板和下基板，以及填充于上基板和下基板之間的液晶層； 位于與上基板相對的下基板表面的第一電極； 位于第一電極上的鈍化層；其特征在于，還包括位于鈍化層上的第二電極，所述第二電極包括第一子電極陣列和第二子電極陣列，且所述第一子電極陣列與第二子電極陣列交叉排列。
2.如權利要求1所述的內置型觸摸屏，其特征在于，所述第一電極為像素電極，所述第二電極為公共電極。
3.如權利要求2所述的內置型觸摸屏，其特征在于，所述第一子電極陣列為橫向陣列； 所述第二子電極陣列為縱向陣列。
4.如權利要求3所述的內置型觸摸屏，其特征在于，每一橫向陣列與相鄰橫向陣列間電隔離，每一橫向陣列包括多個第一子電極，且每一橫向的第一子電極依次電連接；每一縱向陣列與相鄰縱向陣列間電隔離，每一縱向陣列包括多個第二子電極，且每一縱向的第二子電極依次電連接。
5.如權利要求4所述的內置型觸摸屏，其特征在于，每一橫向的第一子電極通過橫向橋接結構依次電連接，每一縱向的第一子電極通過縱向橋接結構依次電連接。
6.如權利要求5所述的內置型觸摸屏，其特征在于，所述橫向橋接結構由過孔和填充在過孔內的導電材料以及金屬橋組成，所述金屬橋與第一子電極和第二子電極位于不同層。
7.如權利要求5所述的內置型觸摸屏，其特征在于，所述縱向橋接結構由過孔和填充在過孔內的導電材料以及金屬橋組成，所述金屬橋與第一子電極和第二子電極位于不同層。
8.如權利要求6或者7所述的內置型觸摸屏，其特征在于，所述填充在過孔內的導電材料與第二電極材料相同。
9.如權利要求4所述的內置型觸摸屏，其特征在于，所述第一子電極由多個像素單元的第二電極電連接并排列成菱形形成；所述第二子電極由多個像素單元的第二電極電連接并排列成菱形形成；任一第一子電極的一邊與第二子電極的一邊相鄰；任一第二子電極的一邊與第一子電極的一邊相鄰。
10.如權利要求1所述的內置型觸摸屏，其特征在于，所述下基板包含襯底、位于襯底上的第一金屬層、位于第一金屬層上的絕緣層、以及位于絕緣層上的第二金屬層。
11.如權利要求10所述的內置型觸摸屏，其特征在于，所述第一金屬層包含有柵電極， 所述第二金屬層包含有源電極和漏電極。
12.如權利要求10所述的內置型觸摸屏，其特征在于，用第一金屬層形成金屬橋用于電連接每一橫向的第一子電極。
13.如權利要求10所述的內置型觸摸屏，其特征在于，用第二金屬層形成金屬橋用于電連接每一縱向的第二子電極。
全文摘要
一種內置型觸摸屏，包括相對設置的上基板和下基板，以及填充于上基板和下基板之間的液晶層，還包括位于與上基板相對的下基板表面的第一電極、位于第一電極上的鈍化層；其特征在于，還包括位于鈍化層上的第二電極，所述第二電極包括第一子電極陣列和第二子電極陣列，且所述第一子電極陣列與第二子電極陣列交叉排列。本發明的內置型觸摸屏不需額外設置感應電極，可以感應觸摸屏是否被觸摸，觸摸屏更加輕薄，并可以準確可靠的判斷出被觸摸點的位置。
文檔編號G06F3/041GK102541333SQ20101061660
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月30日 優先權日2010年12月30日
發明者陳悅, 霍思濤 申請人:上海天馬微電子有限公司