CN103293749A - 内嵌式液晶触控屏的彩膜基板及内嵌式液晶触控屏 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种内嵌式液晶触控屏的彩膜基板及内嵌式液晶触控屏。本发明公开的内嵌式液晶触控屏的彩膜基板，包括黑矩阵和与所述黑矩阵层叠的触控层，所述黑矩阵的电阻率大于或者等于106Ω·cm。本发明所公开的内嵌式触控液晶屏的彩膜基板，其包括的黑矩阵的电阻率大于或者等于106Ω·cm，采用具有该电阻率的黑矩阵可以大幅减小黑矩阵的导电率，从而减弱黑矩阵对电极层的电极产生的导电作用，减小信号在电极层中传输时产生的干扰，提高信号在电极层中传输时的信噪比。

Description

内嵌式液晶触控屏的彩膜基板及内嵌式液晶触控屏
技术领域
本发明涉及触控显示领域，特别是涉及一种内嵌式液晶触控屏的彩膜基板及内嵌式液晶触控屏。
背景技术
自1974年出现世界上最早的电阻式触摸屏以来，触控技术经过飞速地发展，目前业界已经产生出了诸如电容式、电阻式、红外式和声波式等多种类型的产品。其中电容式触摸屏由于具有定位精确灵敏、触摸手感好、使用寿命长和支持多点触控等优点，成为当前市场上的主流产品。电容式触摸屏分为自电容式和互电容式。由于可以实现多点触控，互电容式触摸屏已成为电容式触摸屏市场上的主流和未来发展的趋势。
目前互电容式触摸屏绝大部分采用的是外挂式的结构，即将触摸屏面板贴合于显示面板外部。但这种外挂式的结构不可避免地增加整个显示器的厚度和重量，造成透光率的下降，不符合显示器轻薄化发展趋势的要求。
因此业界提出了内嵌(in-cell)式互电容触控屏，即将互电容触控屏集成于显示面板内部，这样就能够达到透光率高和产品轻薄化的双重效果。而目前最佳的集成方式莫过于将互电容触控屏集成于液晶显示面板内部。
但是将互电容触控屏集成于液晶显示面板内部的内嵌式互电容触控屏存在许多技术问题，例如当将触控屏集成于液晶显示面板的彩膜基板后，由于受到液晶显示面板内部器件的影响，触控信号会发生减弱，并且触控信号的信噪比会降低的问题。
发明内容
为解决现有技术中，将触控屏集成于液晶显示面板的彩膜基板时，触控信号会发生减弱，并且触控信号的信噪比会降低的问题，本发明提供了一种内嵌式触控液晶屏的彩膜基板，包括：黑矩阵；与所述黑矩阵直接层叠的电极层；所述黑矩阵的电阻率大于或者等于106Ω·cm。
可选的，所述黑矩阵包括含有氮氧化钛着色剂的树脂材料。
可选的，所述黑矩阵包括含有碳黑着色剂的树脂材料。
可选的，所述电极层直接层叠于所述黑矩阵下方。
可选的，其特征在于，所述电极层包括相互绝缘的驱动电极和感应电极。
可选的，所述驱动电极和/或所述感应电极直接层叠于所述黑矩阵下方。
可选的，所述驱动电极和/或所述感应电极由透明金属氧化物制成。另外，为解决上述问题，本发明还提供了一种内嵌式液晶触控屏，其特征在于，包括：如上所述的彩膜基板；与所述彩膜基板相对设置的阵列基板；设置于所述彩膜基板与所述阵列基板之间的液晶层。
可选的，所述彩膜基板还包括一层平坦层。
可选的，所述平坦层为有机膜层。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明所公开的内嵌式触控液晶屏的彩膜基板，其包括的黑矩阵的电阻率大于或者等于106Ω·cm，该电阻率为常用现有黑矩阵电阻率的10倍以上，采用具有该电阻率的黑矩阵可以大幅减小黑矩阵的导电率，从而减弱黑矩阵对电极层的电极产生的导电作用，减小信号在电极层中传输时产生的干扰，提高信号在电极层中传输时的信噪比。
本发明所公开的内嵌式触控液晶屏采用上述彩膜基板，因而能够防止整个装置产生杂信干扰，提高了装置的信噪比和触控灵敏度，使装置的检测能力增强。
附图说明
图1为常见的互电容触控屏的触控层示意图；
图2为图1所示触控电极图形的等效电路图；
图3为本发明实施例的触控结构的示意图；
图4为图3所示的触控结构的等效电路图；
图5为具有图3所示触控结构的彩膜基板沿图3中A-A线切开得到的截面图；
图6为具有图3所示触控结构的彩膜基板沿图3中B-B线切开得到的截面图。
具体实施方式
请参考图1，为常见的互电容触控屏触控层的示意图。常见的互电容触控屏触控层包括多个驱动电极11沿第一轴向排列形成驱动线(图1中显示出其中的两个相邻的驱动电极11为代表)；多个感应电极12沿第二轴向排列形成感应线(图1中显示出其中相邻的两个感应电极12为代表)。图1虽无法给予全部显示，但本领域人员可知，整个触控层包括多条相互平行排列的驱动线，多条相互平行排列的感应线。
从图1中还可以看到，相邻两个驱动电极11通过它们之间的狭细部分连接在一起形成所述驱动线，而相邻两个感应电极12之间通过导电桥121连接在一起形成所述感应线。图1中虽然没有示出，但是导电桥121与驱动线之间存在透明绝缘层2(可参考图5和图6)，使得它们之间相互绝缘隔离。导电桥121通过透明绝缘层2上的通孔21连接相邻两个感应电极12。
对于外挂式互电容触控屏，图1中所显示的触控层通常形成于一个透明绝缘衬底上，该透明绝缘衬底可以是玻璃基板，也可以是塑料(例如PET)基板。
请结合参考图2，为图1所示触控电极图形的等效电路图。图2中Ed代表的是驱动电极，Es代表的是感应电极，Rd代表驱动电极的等效电阻，Rs代表感应电极的等效电阻，在驱动电极与感应电极之间形成有互电容Cm，互电容式触控屏即是利用此互电容Cm来实现触控检测功能。当驱动电极和感应电极之间发生触控动作时，会引起互电容Cm发生变化，产生相应的触控信号输出到触控制电路，触控控制电路根据接收到的触控信号判断是否发生触摸动作。另外，驱动电极还存在对地的耦合电容(也称寄生电容)Cd，感应电极还存在对地的耦合电容(也称寄生电容)Cs。
背景技术提到的，外挂式互电容触控屏由于存在一些不足和缺点，业界提出将互电容触控屏集成于液晶显示面板内部的内嵌式(in-cell)互电容触控液晶屏。这就要求将触控层制作在液晶盒内部。
请结合参考图3，为本发明实施例的触控结构的示意图，也可以看成是图1中的触控层制作于彩膜基板的透明绝缘衬底后，该触控层与黑矩阵形成的触控结构的示意图。从图3中可以看到，黑矩阵3覆盖于如图1所示的触控层(由于黑矩阵3与触控层是上下层关系，也可以看成是触控层覆盖于黑矩阵3)。而黑矩阵3呈网格状，因而黑矩阵3的同一条网格线同时覆盖于驱动电极11和感应电极12上。
通过将图1中的触控层制作于彩膜基板的透明绝缘衬底后，整个触控装置的噪声加大许多，触控信号严重减弱。为解决这种情况，发明人经过多次实验发现，上述问题是由于前面提到的“黑矩阵3的同一条网格线同时覆盖于驱动电极11和/或感应电极12上”引起的。
具体的，请结合参考图4，为图3所示的触控结构的等效电路图。通常，黑矩阵3是由普通的含碳粉的树脂制成的，它的电阻率在105Ω·cm左右。而从图3中可以看出，形成黑矩阵3的网格线相互连接，同时覆盖于驱动电极11和感应电极12上，因而当制成黑矩阵3的网格线的电阻率仅为105Ω·cm左右时，黑矩阵3会使得驱动电极11和感应电极12相互导通，即驱动电极11和感应电极12之间的绝缘作用被破坏。整个触控结构的等效电路图就如图4所示，相比于图2所示的电路图，图4中显示出，在驱动电极Ed和感应电极Es之间会变成电连接，而驱动电极Ed和感应电极Es之间的电阻为Rds，该电阻即为黑矩阵3的电阻。
请继续参考图4，如果采用通常的含碳粉的树脂材料来制作具有内嵌式触控结构的彩膜基板的黑矩阵，则驱动电极Ed和感应电极Es之间会形成微弱的电连接，虽然此电连接的作用较为微弱，但是它足以导致触控信号在传输过程中产生杂信，从而降低了触控信号的信噪比，进而降低了装置的触控灵敏度。而发明人研究发现，要避免此微弱的电连接产生杂信干扰的作用，黑矩阵的电阻率应该在现有的情况下提高10倍，即要求用电阻率为106Ω·cm的材料来制作黑矩阵。
为此，发明人提出一种内嵌式触控液晶屏的彩膜基板，包括黑矩阵和与所述黑矩阵层叠的触控层。所述黑矩阵的电阻率大于或者等于106Ω·cm。提高了黑矩阵的电阻率，就可以减弱黑矩阵对驱动电极Ed和感应电极Es的电连接作用，从而防止因为驱动电极Ed和感应电极Es存在电连接作用而产生杂信干扰的情况，进而使得整个装置的触控灵敏度提高，检测能力变强。
下面将结合附图对本发明的具体实施例加以说明。
请结合参考图3、图5和图6。前面已经提到，图3为图1中的触控层制作于彩膜基板的透明绝缘衬底后与黑矩阵形成的触控结构的示意图，而图5为具有图3所示触控结构的彩膜基板沿图3中A-A线切开得到的截面图。图6为具有图3所示触控结构的彩膜基板沿图3中B-B线切开得到的截面图。
图5为沿图3中的A-A线切开得到的截面图，从图3中可以看出，A-A线刚好与黑矩阵3重合，并且A-A线刚好与导电桥121的边缘重合，因而从图5中可以看到，透明基板4下方为整层的黑矩阵3。而黑矩阵3下方包括有驱动电极11和感应电极12构成的电极层，可以明显看到，黑矩阵3与包括有驱动电极11和感应电极12的所述电极层直接层叠。从图5中可以看出，沿A-A线切开的黑矩阵3的网格线同时与驱动电极11和感应电极12直接层叠，因而，如果黑矩阵3的电阻率低的话，就可能对驱动电极11和感应电极12有导电作用，从而就会产生信号干扰作用。因而本发明实施例提出，黑矩阵3的电阻率要比现有通常情况下黑矩阵的电阻率提高至少10倍，达到106Ω·cm以上。
需要说明的是，图5所示的实施例中，黑矩阵3同时与驱动电极11和感应电极12直接层叠，电极层为单层结构。但是，在本发明的其它实施例中，电极层也可以是双层结构，其中驱动电极11和感应电极12分为两层，此时，黑矩阵3仅与驱动电极11和感应电极12的其中一层直接层叠。例如当黑矩阵3直接层叠在驱动电极11上方时，虽然黑矩阵3的导电作用对于同一条驱动线上的驱动电极11是有益的，但是，对于不在同一条驱动线上的驱动电极11，黑矩阵3的导电作用仍然会导致信号在电极层上传输时产生杂信，因而在该实施例中，黑矩阵3的电阻率仍然需要达到106Ω·cm以上。
前面已经提到，触控层除包括电极层外，还包括如图5中所示的导电桥121及透明绝缘层2。从图5中可以看到，透明绝缘层2上包括有通孔21(亦可见于图3)，而导电桥121跨过透明绝缘层2并通过透明绝缘层2上的通孔21电连接相邻的两个感应电极12形成所述的感应线。
需要说明的是，本实施例中，导电桥121可以由至少一条金属导线组成，并且导电桥121被黑矩阵3遮挡。但是，在其它其实例中，所述导电桥121可以为至少一条透明金属氧化物导线，这样，无论导电桥121如何设置，都不会影响显示装置的视觉效果。
图5中的黑矩阵3可以由含有氮氧化钛(TiOxNy)着色剂的树脂材料制成。该种含有氮氧化钛着色剂的树脂材料做成的黑矩阵，当其厚度为1.20μm时，OD值(OD，optical density，指光密度，其定义为：入射光强度与透射光强度之比值的常用对数值)为4.00，而普通的碳粉掺杂的树脂材料制作的黑矩阵，当厚度为1.20μm时，OD值为3.97。可见用该种含有氮氧化钛着色剂的树脂材料做成的黑矩阵的遮光效果比通常的碳粉掺杂的树脂材料制作的黑矩阵的遮光效果略好。而该种含有氮氧化钛着色剂的树脂材料做成的黑矩阵，其电阻率高达1013Ω·cm，远大于通常的碳粉掺杂的树脂材料制作的黑矩阵的电阻率(约105Ω·cm)。并且，该种含有氮氧化钛着色剂的树脂材料做成的黑矩阵，其介电常数值仅为14，可以起到良好的介电绝缘作用。而通常的碳粉掺杂的树脂材料制作的黑矩阵，其介电常数值高达49656，从中也可以看出，通常的碳粉掺杂的树脂材料制作的黑矩阵无法起到很好的介电绝缘作用。另外，本发明实施例还可以用一种高电阻的含有碳黑着色剂的树脂材料来制作黑矩阵，该材料的电阻率高达2.2×1010Ω·cm，该材料厚度为1.20μm时，OD值也达到了3.69，遮光性与通常材料制作的黑矩阵相近，同时，其介电常数也仅为18，可以有效地起到介电绝缘的作用。当然，除以上所述的两种具体材料外，本发明的技术方案还可以用其它符合相关性质的材料来实施。
请继续参考图5，本实施例中，除以上所描述的结构外，在触控层下方还包括有一透明平坦层5，该透明平坦层5用于保护彩膜基板，使得彩膜基板的平滑性较好，同时防止彩膜基板上的离子对液晶层造成污染，采用透明平坦层5可以提高整个彩膜基板的透明性。
图6为沿图3中的B-B线切开得到的截面图，从图3中可以看出，B-B线穿过的是驱动电极11，在图6中仍然可以看到驱动电极11与黑矩阵3直接层叠。B-B线穿过黑矩阵3限定出的透明区域，因而在图6中可以看到，在透明基板4下方为被横切的黑矩阵3和相邻两道黑矩阵3之间的透明区域，而透明区域被驱动电极11所占据。在驱动电极11下方为透明绝缘层2，而在透明绝缘层2下方还包括有色阻单元6(色阻单元6包括红、绿和蓝三原色的三种色阻单元)，并且每个色阻单元6都刚好位于透明区域的正下方，遮挡住所述透明区域。图6中也显示了本实施例的彩膜基板包括有透明平坦层5，透明平坦层5位于色阻单元6下方，保护色阻单元6。
需要说明的是，在上述实施例中，触控层的层叠结构如图5所示，由驱动电极11和感应电极12构成的电极层直接层叠于黑矩阵3的下方，透明绝缘层2位于上述电极层下方，而导电桥121位于透明绝缘层2下方。这是一种优选的实施例，因为，这样的层叠结构能够使得电极层靠近触控操作(通常触控操作发生在透明基板4上方)，因而能够使装置的触控灵敏度较高。在本实施例中，所述触控层除了以上所述的层叠结构外，还可以进一步包括有另外一层金属层（图中未显示）。所述金属层呈与黑矩阵3的形状相同的网格状，并直接设置于黑矩阵3下面(亦即设置于由驱动电极11和感应电极12组成的所述电极层与黑矩阵3之间，如图6中的驱动电极11与黑矩阵3之间)。但是，该呈网格状金属层并不是连续的一整层，而是一小块一小块孤立地形成于一个感应电极或者一个驱动电极上的，每个感应电极或者驱动电极上的金属网格与其它驱动电极或者感应电极上的金属网格是相互绝缘的。同时，黑矩阵3遮挡住该呈网格状的金属层。该金属层的设置可以使得驱动电极和感应电极自身电阻减小，进而使得触控信号在驱动电极和感应电极上传输时衰减较小，从而使得触控信号在传输过程中能够保持较高的强度。
以上各图所显示的各实施例中，由于所述电极层中各驱动电极和感应电极的面积较大，因而电极会占据显示区域，所以，制作所述电极层的材料优选的，选用透明金属氧化物材料，例如铟锡氧化物(ITO)。另外，在以上各图中，驱动电极和感应电极都呈菱形，但是，本发明其它实施例中，驱动电极也可以是三角形、六边形、十字形和圆形等其它形状。
本发明上述公开的内嵌式触控液晶屏的彩膜基板，其包括的黑矩阵的电阻率大于或者等于106Ω·cm，该电阻率为常用现有黑矩阵电阻率的10倍以上，运用具有该电阻率的黑矩阵可以减弱黑矩阵对驱动电极和感应电极的电连接作用，大幅减小内嵌式触控液晶屏的彩膜基板因为黑矩阵的存在而引起的驱动电极和感应电极发生电连接作用，避免驱动电极和感应电极之间产生信号干扰。
本发明实施例还提供了一种内嵌式液晶触控屏，包括有上面所述的彩膜基板和与该彩膜基板相对设置的阵列基板，在所述彩膜基板与所述阵列基板之间设置有液晶层。由于上面所述的彩膜基板集成有触控功能，因而该内嵌式液晶触控屏就可以同时具备显示和触控双重功能。另外，在本发明实施例的所述彩膜基板上还包括一层透明平坦层，该透明平坦层位于彩膜基板的最下方，增加透明平坦层可以保护到彩膜基板的各结构，防止外来物质污染彩膜基板。进一步优选的，本实施例中所述透明平坦层为有机膜层，有机膜层透明度高，耐腐蚀，防离子透过的能力强。
本发明所公开的内嵌式触控液晶屏运用了上述的彩膜基板，从而防止整个装置产生杂信干扰，提高了装置的信噪比和触控灵敏度，使装置的检测能力增强。
本说明书中各个部分采用递进的方式描述，每个部分重点说明的都是与其他部分的不同之处，各个部分之间相同相似部分互相参见即可。
本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种内嵌式液晶触控屏的彩膜基板，其特征在于，包括：
黑矩阵；
与所述黑矩阵直接层叠的电极层；
所述黑矩阵的电阻率大于或者等于106Ω·cm。
2.如权利要求1所述的内嵌式液晶触控屏的彩膜基板，其特征在于，所述黑矩阵包括含有氮氧化钛着色剂的树脂材料。
3.如权利要求1所述的内嵌式液晶触控屏的彩膜基板，其特征在于，所述黑矩阵包括含有碳黑着色剂的树脂材料。
4.如权利要求1所述的内嵌式液晶触控屏的彩膜基板，其特征在于，所述电极层直接层叠于所述黑矩阵下方。
5.如权利要求1至4任意一项所述的内嵌式液晶触控屏的彩膜基板，其特征在于，所述电极层包括相互绝缘的驱动电极和感应电极。
6.如权利要求5所述的内嵌式液晶触控屏的彩膜基板，其特征在于，所述驱动电极和/或所述感应电极直接层叠于所述黑矩阵下方。
7.如权利要求6所述的内嵌式液晶触控屏的彩膜基板，其特征在于，所述驱动电极和/或所述感应电极由透明金属氧化物制成。
8.一种内嵌式液晶触控屏，其特征在于，包括：
如权利要求1至7任意一项所述的彩膜基板；
与所述彩膜基板相对设置的阵列基板；
设置于所述彩膜基板与所述阵列基板之间的液晶层。
9.如权利要求8所述的内嵌式液晶触控屏，其特征在于，所述彩膜基板还包括一层平坦层。
10.如权利要求9所述的内嵌式液晶触控屏，其特征在于，所述平坦层为有机膜层。
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