專利名稱：基于多維電場模式的光學傳感式觸摸屏及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及顯示技術領域，尤其涉及一種基于多維電場模式的光學傳感式觸摸屏及其制備方法。
背景技術：
隨著顯示技術的飛速發(fā)展，觸摸屏(Touch Screen Panel)已經(jīng)逐漸遍及人們的生活中。目前，觸摸屏按照工作原理可以分為電阻式、電容式、紅外線式、表面聲波式、電磁式、振波感應式以及受抑全內(nèi)反射光學感應式等。觸摸屏按照組成結(jié)構(gòu)可以分為觸摸傳感外掛式(雙層)、觸摸傳感在覆蓋面(單層)、觸摸傳感在面板上面 、觸摸傳感在面板內(nèi)部。其中，觸摸傳感在面板內(nèi)部的結(jié)構(gòu)既可以減薄觸摸屏整體的厚度，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，主要通過電阻式、電容式或光學式的傳感方式，實現(xiàn)觸摸傳感在面板內(nèi)部的設計。其中，電阻傳感式屬于低端傳感技術，制作出的產(chǎn)品一般壽命較短；電容傳感式主要適合于中小尺寸，即10寸以下的觸摸屏；而光學傳感式在屏幕的尺寸上不受限制，制作出的產(chǎn)品壽命較長，且相對穩(wěn)定，因此，在對顯示面板的品質(zhì)要求越來越高的需求下，光學傳感式作為下一代主要傳感備受關注。目前，液晶面板按照顯示模式可以分為扭曲向列(TN，Twisted Nematic)型、平面轉(zhuǎn)換(IPS, In Plane Switching)型和高級超維場開關(ADS, Advanced Super DimensionSwitch)型等。其中，ADS顯示模式的液晶面板是通過同一平面內(nèi)電極邊緣所產(chǎn)生的電場以及電極層與板狀電極層間產(chǎn)生的電場形成多維電場，使在電極之間和電極正上方的所有液晶分子發(fā)生旋轉(zhuǎn)，相對于IPS顯示模式的液晶面板，能夠提高液晶的工作效率且增加了透光效率。ADS顯示模式的液晶面板具有高畫面品質(zhì)、高分辨率、高透過率、低功耗、寬視角、高開口率、低色差、無水波紋(push Mura)等優(yōu)點。而現(xiàn)有技術中還沒有采用ADS模式的光學傳感式觸摸屏的設計。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施例提供了一種基于多維電場模式的光學傳感式觸摸屏及其制備方法，用以實現(xiàn)在多維電場模式下的光學傳感式觸摸屏。本發(fā)明實施例提供的一種基于多維電場模式的光學傳感式觸摸屏，包括具有柵極信號線、公共電極線和數(shù)據(jù)信號線的TFT陣列基板，所述柵極信號線和公共電極線布線方向相同，所述數(shù)據(jù)信號線與所述柵極信號線和公共電極線交疊設置，還包括傳感信號線、傳感控制線、以及設置在所述傳感信號線與所述傳感控制線交疊處的光學傳感單元；其中，所述傳感信號線設置在至少一條所述數(shù)據(jù)信號線的一側(cè)且與所述數(shù)據(jù)信號線的布線方向相同；將至少一條所述公共電極線設置為所述傳感控制線；
每個所述光學傳感單元與相鄰的柵極信號線、傳感信號線和傳感控制線相連，用于在傳感控制線和柵極信號線同時傳遞電信號時，將照射到所述光學傳感單元的光強轉(zhuǎn)化為電壓信號通過所述傳感信號線輸出。本發(fā)明實施例還提供了基于多維電場模式的光學傳感式觸摸屏的制備方法，包括利用一次構(gòu)圖工藝，在TFT陣列基板的襯底上形成像素柵極和柵極信號線的圖形、作為傳感控制線的公共電極的圖形、與所述傳感控制線相連的第一薄膜晶體管器件柵極的圖形、以及與所述柵極信號線相連的第二薄膜晶體管器件柵極的圖形；形成覆蓋襯底的柵絕緣層，以及，利用一次構(gòu)圖工藝，形成位于柵絕緣層之上的像素有源層、源極和漏極的圖形、與像素源極相連的數(shù)據(jù)信號線的圖形、第一薄膜晶體管器件
有源層、源極和漏極的圖形、第二薄膜晶體管器件有源層、源極和漏極的圖形、以及與第二薄膜晶體管器件源極相連的傳感信號線的圖形；其中，所述第一薄膜晶體管器件和第二薄膜晶體管器件組成光學感應單元；用于在傳感控制線和柵極信號線同時傳遞電信號時，將照射到所述光學傳感單元的光強轉(zhuǎn)化為電壓信號通過所述傳感信號線輸出。本發(fā)明實施例的有益效果包括本發(fā)明實施例提供的一種基于ADS模式的光學傳感式觸摸屏及其制備方法,在TFT陣列基板的至少一條數(shù)據(jù)信號線旁添加傳感信號線，將至少一條公共電極線設置為傳感控制線，并在傳感信號線和傳感控制線交疊處設置光學傳感單元，每個光學傳感單元與相鄰的柵極信號線、傳感信號線和傳感控制線相連，在傳感控制線和柵極信號線同時傳遞電信號時，將照射到光學傳感單元的光強轉(zhuǎn)化為電壓信號通過傳感信號線輸出，實現(xiàn)在ADS模式下的光學傳感式觸控。由于傳感信號線設置在數(shù)據(jù)信號線的一側(cè)，且光學傳感單元設置在傳感控制線和傳感信號線的交疊處，兩者都位于像素單元的非顯示區(qū)域，因此不會降低開口率；另外，本發(fā)明是在現(xiàn)有的ADS模式的液晶顯示面板上進行重新設計優(yōu)化，增加了用于觸控感應的光學傳感單元，可以在制備液晶面板各像素單元的同時制備出光學傳感單元，不用增加新的工藝步驟，因此也降低了觸摸屏的制作成本。


圖I為本發(fā)明實施例提供的光學傳感式觸摸屏的結(jié)構(gòu)示意圖之一；圖2為本發(fā)明實施例提供的光學傳感式觸摸屏的結(jié)構(gòu)示意圖之二；圖3a_圖3e為本發(fā)明實施例提供的制備光學傳感式觸摸屏的各步驟完成后的示意圖；圖4為本發(fā)明實施例提供的光學傳感式觸摸屏的俯視圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明實施例提供的基于ADS模式的光學傳感式觸摸屏及其制備方法的具體實施方式
進行詳細地說明。附圖中各層薄膜厚度和區(qū)域大小形狀不反映陣列基板的真實比例，目的只是示意說明本發(fā)明內(nèi)容。
本發(fā)明實施例提供的一種基于ADS模式的光學傳感式觸摸屏，是在現(xiàn)有的ADS模式的液晶顯示面板上進行重新設計優(yōu)化，增加了用于觸控感應的光學傳感單元和傳感信號線，此設計適用于較大尺寸的顯示面板。下面對其具體結(jié)構(gòu)進行詳細的說明。本發(fā)明實施例提供的基于ADS模式的光學傳感式觸摸屏，如圖I所示，具體包括具有柵極信號線01、公共電極線02和數(shù)據(jù)信號線03的TFT陣列基板1，其中，柵極信號線01和公共電極線02布線方向相同，數(shù)據(jù)信號線03與柵極信號線01和公共電極線02交疊設置，柵極信號線01和數(shù)據(jù)信號線03限定了像素單元，并且每個像素單元都對應設置了像素的TFT開關04，還包括傳感信號線05、傳感控制線06、以及設置在傳感信號線05與傳感控制線06交疊處的光學傳感單元07 ;其中，傳感信號線05設置在至少一條數(shù)據(jù)信號線03的一側(cè)且與數(shù)據(jù)信號線03的布線方向相同；
將至少一條公共電極線02設置為傳感控制線06 ；每個光學傳感單兀07與相鄰的柵極信號線01、傳感信號線05和傳感控制線06相連，用于在傳感控制線06和柵極信號線01同時傳遞電信號時，將照射到光學傳感單元07的光強轉(zhuǎn)化為電壓信號通過傳感信號線05輸出。本發(fā)明實施例提供的上述光學傳感式觸摸屏，在現(xiàn)有的ADS模式液晶面板的部分數(shù)據(jù)信號線旁增加傳感信號線，將部分公共電極線設置為傳感控制線，并且在傳感控制線和傳感信號線的交疊處設置光學傳感單元，由于增加的光學傳感單元和傳感信號線都是設置在像素單元的非顯示區(qū)域，因此，不會降低像素單元的開口率。并且，一般地，觸摸屏的觸控精度通常在毫米級，而TFT陣列基板的顯示精度通常在微米級，可以看出，觸摸屏所需的感應信號線和感應控制線比TFT陣列基板顯示所需的數(shù)據(jù)信號線和柵極信號線要少的多，因此，在具體實施時，可以間隔M條數(shù)據(jù)信號線添加一條傳感信號線，相應地，可以將間隔N條的公共電極設置為傳感控制線。較佳地，本發(fā)明實施例提供的觸摸屏中，在設置傳感控制線和傳感信號線時，一般將各傳感信號線之間的間距設置為相同，將各傳感控制線之間的間距設置為相同。最佳地，將各傳感信號之間的間距與各傳感控制線之間的間距設置為相同，以統(tǒng)一觸摸屏的觸控精度。 進一步地，本發(fā)明實施例提供上述觸摸屏中的光學感應單元07，如圖2所示，可以具體包括光學感應器件071和感應開關器件072 ;其中，光學感應器件071與傳感控制線06和感應開關器件072相連，用于在傳感控制線06傳遞電信號時，將照射到光學感應器件071的光強轉(zhuǎn)化為電壓信號輸出到感應開關器件072，即光學感應器件071起到了光學感應的作用；感應開關器件與柵極信號線和傳感信號線相連，傳感信號線的電壓基本變化很小，在3V左右，感應開關器件處于半開啟狀態(tài)，當用戶的手指執(zhí)行觸摸操作時，會使得照射到感應開關器件上面的光強發(fā)生變化，產(chǎn)生不同的電壓信號。在柵極信號線傳遞電信號時，會將光學感應器件輸出的電壓信號傳遞給傳感信號線，起到了感應開關的作用。在具體實施時，光學感應單元07具體由兩個薄膜晶體管器件構(gòu)成，具體地，光學感應器件071為第一薄膜晶體管器件，感應開關器件072為第二薄膜晶體管器件；其中，第一薄膜晶體管器件的柵極和漏極與傳感控制線06相連，源極與第二薄膜晶體管器件的漏極相連；第二薄膜晶體管器件的柵極與柵極信號線01，源極與傳感信號線05相連。進一步地，在具體制備時，在ADS模式的TFT陣列基板上，設置在像素電極和公共電極之間的絕緣層中，與第一薄膜晶體管器件的漏極對應的區(qū)域無圖案。進一步地，上述光學傳感式觸摸屏還包括與TFT陣列基板相對設置的彩膜基板，該彩膜基板具有的黑矩陣與第一薄膜晶體管陣器件的漏極對應的區(qū)域也無圖案，保證外界光能通過彩膜基板照射到第一薄膜晶體管器件，當有物體遮擋時，照射到第一薄膜晶體管器件的漏極的光強就會發(fā)生變化，第一薄膜晶體管器件通過第二薄膜晶體管器件的漏極將光強變化引起的電壓信號的變化輸出到傳感信號線，并通過第二薄膜晶體管器件接收的柵極信號線的電信號定位具體位置坐標。具體地，上述由兩個薄膜晶體管器件構(gòu)成的光學感應單元的工作原理如下當作 為感應控制線06的公共電極線02向與其連接的公共電極提供電信號時，與其連接的第一薄膜晶體管器件柵極也開啟，透過彩膜基板照射到第一薄膜晶體管器件漏極的光轉(zhuǎn)化為感應電信號從第一薄膜晶體管器件漏極經(jīng)過溝道和第一薄膜晶體管器件的源極，流向與其連接的第二薄膜晶體管漏極；這時，若與第二薄膜晶體管器件柵極連接的柵極信號線01提供開啟電信號，則輸入第二晶體管器件漏極的感應電信號通過溝道和第二晶體管器件源極輸出到傳感信號線05，實現(xiàn)光學感應?；谕话l(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明實施例還提供了上述基于ADS模式的光學傳感式觸摸屏的制備方法，對現(xiàn)有的ADS模式液晶顯示面板的制備工藝中各構(gòu)圖進行了重新設計優(yōu)化，沒有增加新的構(gòu)圖工藝，不會增加制備成本，其具體包括以下工藝步驟I :利用一次構(gòu)圖工藝，在TFT陣列基板的襯底08上形成像素柵極041和柵極信號線01的圖形、作為傳感控制線06的公共電極02的圖形、與傳感控制線06相連的第一薄膜晶體管器件柵極0711的圖形、以及與柵極信號線01相連的第二薄膜晶體管器件柵極0721的圖形，如圖3a所示；之后形成覆蓋襯底08的柵絕緣層；較佳地，在步驟I之后，還可以利用一次構(gòu)圖工藝，形成位于柵絕緣層之上的公共電極09的圖形，如圖3b所示，其中，在步驟I中制備的圖形使用虛線表示，本次制備的公共電極09的圖形使用實線表不；步驟2:利用一次構(gòu)圖工藝，形成位于柵絕緣層之上的像素有源層042、源極043和漏極044的圖形、與像素源極043相連的數(shù)據(jù)信號線03的圖形、第一薄膜晶體管器件有源層0712、源極0713和漏極0714的圖形、第二薄膜晶體管器件有源層0722、源極0723和漏極0724的圖形、以及與第二薄膜晶體管器件源極0723相連的傳感信號線05的圖形，如圖3c所示，其中，在步驟I中制備的圖形使用虛線表示，步驟2中制備的圖形使用實線表示；具體地，在步驟2中可以使用灰色調(diào)掩膜板或半色調(diào)掩膜板進行構(gòu)圖。較佳地，在步驟2之后，還可以利用一次構(gòu)圖工藝，形成位于像素源極043和漏極044、第一薄膜晶體管器件源極0713和漏極0714、以及第二薄膜晶體管器件源極0723和漏極0724之上的絕緣層10的圖形，如圖3d所示，其中，在此之前制備的圖形使用虛線表示，本次制備的絕緣層10圖形使用實線表示；具體地，該絕緣層10的圖形與第一薄膜晶體管器件的漏極0713對應的區(qū)域無圖案。
利用一次構(gòu)圖工藝，形成位于絕緣層之上、公共電極09上方的像素電極11的圖形，如圖3e所示，其中，像素電極11為狹縫狀，使用細線表示。在上述制備工藝完成后，最終的TFT陣列基板如圖4所示，第一薄膜晶體管器件和第二薄膜晶體管器件組成光學感應單元；用于在傳感控制線06和柵極信號線01同時傳遞電信號時，將照射到光學傳感單元的光強轉(zhuǎn)化為電壓信號通過所述傳感信號線05輸出。從上述制備過程可以看出，與現(xiàn)有的制備ADS模式液晶顯示面板相比，本發(fā)明實施例提供的上述制備工藝并沒有增加新的步驟，只是對構(gòu)圖工藝進行重新設計優(yōu)化，在不增加制備成本的情況下實現(xiàn)的光學傳感式觸摸屏的設計。本發(fā)明實施例提供的一種基于ADS模式的光學傳感式觸摸屏及其制備方法,在TFT陣列基板的至少一條數(shù)據(jù)信號線旁添加傳感信號線，將至少一條公共電極線設置為傳感控制線，并在傳感信號線和傳感控制線交疊處設置光學傳感單元，每個光學傳感單元與相鄰的柵極信號線、傳感信號線和傳感控制線相連，在傳感控制線和柵極信號線同時傳遞·電信號時，將照射到光學傳感單元的光強轉(zhuǎn)化為電壓信號通過傳感信號線輸出，實現(xiàn)在ADS模式下的光學傳感式觸控。由于傳感信號線設置在數(shù)據(jù)信號線的一側(cè)，且光學傳感單元設置在傳感控制線和傳感信號線的交疊處，兩者都位于像素單元的非顯示區(qū)域，因此不會降低開口率；另外，本發(fā)明是在現(xiàn)有的ADS模式的液晶顯示面板上進行重新設計優(yōu)化，增加了用于觸控感應的光學傳感單元，可以在制備液晶面板各像素單元的同時制備出光學傳感單元，不用增加新的工藝步驟，因此也降低了觸摸屏的制作成本。顯然，本領域的技術人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權利要求及其等同技術的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
權利要求
1.一種基于多維電場模式的光學傳感式觸摸屏，包括具有柵極信號線、公共電極線和數(shù)據(jù)信號線的TFT陣列基板，所述柵極信號線和公共電極線布線方向相同，所述數(shù)據(jù)信號線與所述柵極信號線和公共電極線交疊設置，其特征在于，還包括傳感信號線、傳感控制線、以及設置在所述傳感信號線與所述傳感控制線交疊處的光學傳感單元；其中， 所述傳感信號線設置在至少一條所述數(shù)據(jù)信號線的ー側(cè)且與所述數(shù)據(jù)信號線的布線方向相同； 將至少一條所述公共電極線設置為所述傳感控制線； 每個所述光學傳感單元與相鄰的柵極信號線、傳感信號線和傳感控制線相連，用于在傳感控制線和柵極信號線同時傳遞電信號吋，將照射到所述光學傳感單元的光強轉(zhuǎn)化為電壓信號通過所述傳感信號線輸出。
2.如權利要求I所述的光學傳感式觸摸屏，其特征在于，所述光學感應單元包括光學感應器件和感應開關器件；其中， 所述光學感應器件與所述傳感控制線和感應開關器件相連，用于在傳感控制線傳遞電信號吋，將照射到所述光學感應器件的光強轉(zhuǎn)化為電壓信號輸出到感應開關器件； 所述感應開關器件與所述柵極信號線和傳感信號線相連，用于在柵極信號線傳遞電信號時，將光學感應器件輸出的電壓信號傳遞給所述傳感信號線。
3.如權利要求2所述的光學傳感式觸摸屏，其特征在于，所述光學感應器件為第一薄膜晶體管器件，所述感應開關器件為第二薄膜晶體管器件；其中， 所述第一薄膜晶體管器件的柵極和漏極與所述傳感控制線相連，源極與所述第二薄膜晶體管器件的漏極相連； 所述第二薄膜晶體管器件的柵極與所述柵極信號線，源極與所述傳感信號線相連。
4.如權利要求3所述的光學傳感式觸摸屏，其特征在于，所述TFT陣列基板具有設置于像素電極和公共電極之間的絕緣層，所述絕緣層與所述第一薄膜晶體管器件的漏極對應的區(qū)域無圖案。
5.如權利要求4所述的光學傳感式觸摸屏，其特征在于，還包括與所述TFT陣列基板相對設置的彩膜基板，所述彩膜基板具有的黑矩陣與所述第一薄膜晶體管陣器件的漏極對應的區(qū)域無圖案。
6.如權利要求1-5任一項所述的光學傳感式觸摸屏，其特征在于，各所述傳感信號線之間的間距相同，各所述傳感控制線之間的間距相同。
7.如權利要求6所述的光學傳感式觸摸屏，其特征在于，各所述傳感信號線之間的間距與各所述傳感控制線之間的間距相同。
8.—種如權利要求1-7任一項所述的基于多維電場模式的光學傳感式觸摸屏的制備方法，其特征在于，包括 利用一次構(gòu)圖エ藝，在TFT陣列基板的襯底上形成像素柵極和柵極信號線的圖形、作為傳感控制線的公共電極的圖形、與所述傳感控制線相連的第一薄膜晶體管器件柵極的圖形、以及與所述柵極信號線相連的第二薄膜晶體管器件柵極的圖形； 形成覆蓋襯底的柵絕緣層，以及，利用一次構(gòu)圖エ藝，形成位于柵絕緣層之上的像素有源層、源極和漏極的圖形、與像素源極相連的數(shù)據(jù)信號線的圖形、第一薄膜晶體管器件有源層、源極和漏極的圖形、第二薄膜晶體管器件有源層、源極和漏極的圖形、以及與第二薄膜晶體管器件源極相連的傳感信號線的圖形； 其中，所述第一薄膜晶體管器件和第二薄膜晶體管器件組成光學感應單元；用于在傳感控制線和柵極信號線同時傳遞電信號吋，將照射到所述光學傳感單元的光強轉(zhuǎn)化為電壓信號通過所述傳感信號線輸出。
9.如權利要求8所述的制備方法，其特征在于，在形成覆蓋襯底的柵絕緣層，還包括利用一次構(gòu)圖エ藝，形成位于柵絕緣層之上的公共電極的圖形； 在形成像素有源層、源極和漏極的圖形、第一薄膜晶體管器件有源層、源極和漏極的圖形、以及第二薄膜晶體管器件有源層、源極和漏極的圖形之后，還包括 利用一次構(gòu)圖エ藝，形成位于像素源極和漏極、第一薄膜晶體管器件源極和漏極、以及第二薄膜晶體管器件源極和漏極之上的絕緣層的圖形； 利用一次構(gòu)圖エ藝，形成位于絕緣層之上、公共電極上方的像素電極的圖形。
10.如權利要求9所述的制備方法，其特征在于，所述絕緣層的圖形與所述第一薄膜晶體管器件的漏極對應的區(qū)域無圖案。
全文摘要
本發(fā)明公開了基于多維電場模式的光學傳感式觸摸屏及其制備方法，在TFT陣列基板的至少一條數(shù)據(jù)信號線旁添加傳感信號線，將至少一條公共電極線設置為傳感控制線，并在傳感信號線和傳感控制線交疊處設置光學傳感單元，每個光學傳感單元在傳感控制線和柵極信號線同時傳遞電信號時，將照射到光學傳感單元的光強轉(zhuǎn)化為電壓信號通過傳感信號線輸出。由于傳感信號線設置在數(shù)據(jù)信號線的一側(cè)，且光學傳感單元設置在傳感控制線和傳感信號線的交疊處，兩者都位于像素單元的非顯示區(qū)域，因此不會降低開口率；并且，在制備液晶面板各像素單元的同時制備出光學傳感單元，不用增加新的工藝步驟，因此也降低了觸摸屏的制作成本。
文檔編號G02F1/1333GK102955622SQ20121040143
公開日2013年3月6日 申請日期2012年10月19日 優(yōu)先權日2012年10月19日
發(fā)明者胡明, 徐宇博, 林炳仟 申請人:京東方科技集團股份有限公司, 合肥京東方光電科技有限公司