CN107728827B - 内嵌式触控显示装置 - Google Patents

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Hon Hai Precision Industry Co Ltd
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Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd
Hon Hai Precision Industry Co Ltd
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Abstract

一种内嵌式触控显示装置包括多个呈矩阵排列的触控单元和读取电路。触控单元包括多条第一导线和多条第二导线。第一导线和第二导线正交且呈网格状设置。第一导线和第二导线界定的最小区域内包括两个相邻设置的像素电极和一个薄膜晶体管结构。薄膜晶体管结构同时驱动两个像素电极。触控单元通过连接线与读取电路电性连接。连接线仅与对应的触控单元电性连接，且与其他位于同一栏的触控单元断开连接。在与薄膜晶体管结构垂直的方向上，连接线与薄膜晶体管结构相错设置。

Description

内嵌式触控显示装置
技术领域
本发明涉及一种内嵌式触控显示装置。
背景技术
内嵌式触控显示技术为触控领域的重要技术，内嵌式触控面板具有更为轻薄的技术优势。内嵌式触控显示面板中包括薄膜晶体管结构。其中，薄膜晶体管结构包括基本、设置于基板上的栅极、覆盖基板和栅极的第一绝缘层、设置于第一绝缘层上的源极和漏极、覆盖第一绝缘层、源极以及漏极的第二绝缘层、设置于第二绝缘层上的金属层、覆盖于金属层和第二绝缘层上的第三绝缘层、设置于第三绝缘层上第一透明电极层、覆盖第一透明电极层的第四绝缘层、以及覆盖于第四绝缘层上的第二透明电极层。栅极、源极和漏极构成一薄膜晶体管。薄膜晶体管作为控制该内嵌式触控显示面板的显示用像素开关控制元件。第一透明导电层以及第二导电层配合形成多个触摸电极。当触摸所述触控显示面板时，利用触摸电极识别触摸位置。金属层位于源极和漏极上方，用于根据触摸操作产生触摸信号给读取电路，以使得读取电路可根据触摸信号的变化感测触摸位置。由于金属层与源极和漏极具有重叠部分。因此，造成触控状态和显示状态分时工作。对于解析度的提升显示状态所需时间增加，使得触摸时间的不足，进而导致内嵌式触摸显示面板的性能降低。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种提高触摸显示性能的内嵌式触控显示装置。
一种内嵌式触控显示装置，包括读取电路和多个呈矩阵排列的触控单元。每个触控单元包括多条相互平行设置的第一导线和多条相互平行的第二导线。第一导线和第二导线正交且呈网格状设置。第一导线和第二导线界定的最小区域内包括两个相邻设置的像素电极和一个薄膜晶体管结构。薄膜晶体管结构同时驱动两个像素电极。触控单元通过连接线与读取电路电性连接。连接线仅与对应的触控单元电性连接。连接线穿过位于电连接的触控单元和读取电路之间的其他触控单元所在区域，且与其他触控单元绝缘设置。在与薄膜晶体管结构垂直的方向上，连接线与薄膜晶体管结构绝缘且相错设置；所述薄膜晶体管结构包括共用一栅极的第一晶体管与第二晶体管、基板、形成于所述基板上的第一导电层、位于所述第一导电层上方的第一半导体层、与所述第一半导体层共面且与该栅极绝缘设置的第二半导体层、部分覆盖所述第一半导体层和所述第二半导体层的第二导电层、位于所述第二导电层上方的第一透明导电层、位于所述第一透明导电层上方的第二透明导电层以及位于所述第二透明导电层上方的第三导电层；所述第一导电层图案化以形成栅极，所述第二导电层图案化以形成第一源极、第一漏极以及第二漏极；所述第三导电层图案化以形成第二源极；该第一晶体管包括所述第一源极、该第一漏极、该第一半导体层以及该栅极；该第二晶体管包括该第二源极、该第二漏极、该第二半导体层以及该栅极；所述连接线、所述第一导线、所述第二导线以及所述像素电极均由所述第二透明导电层图案化形成。
采用上述内嵌式触控显示装置，由于连接线与薄膜晶体管结构交错设置，使得内嵌式触控显示装置可同时在显示阶段和触控阶段下工作，进而增加了触控检测时间。同时，利用一个薄膜晶体管结构同时驱动两个相邻的子像素单元，可提高内嵌式触控显示装置的分辨率以及开口率。
附图说明
图1为第一实施方式之内嵌式触控显示装置之平面示意图。
图2为图1所示之触控单元II部的放大示意图。
图3为图2所示之薄膜晶体管结构沿III-III方向的剖面示意图。
图4为图3所示之薄膜晶体管结构去除第三导电层的部分平面示意图。
图5为图3所示之薄膜晶体管结构的部分平面示意图。
图6为图1所示之触控单元IV部的放大示意图。
图7及图8为第二实施方式之内嵌式触控显示装置之平面示意图。
图9及图10为第三实施方式之内嵌式触控显示装置之平面示意图。
图11及图12为第四实施方式之内嵌式触控显示装置之平面示意图。
图13及图14为第五实施方式之内嵌式触控显示装置之平面示意图。
主要元件符号说明
内嵌式触控显示装置 10，40，50，60，70
触控单元 100，400，500，600，700
第一导线 110，410，510，610，710
第二导线 130，430，530，630，730
连接线 180，480，580，680，780
过孔 108
读取电路 300
像素电极 16
主电极 161
开口 163
薄膜晶体管结构 200
基板 210
第一导电层 220
栅极 221
第一绝缘层 202
第一半导体层 231
第二半导体层 232
第二导电层 240
第一源极 241
第一连接部 241a
第一主体部 241b
第一漏极 242
第二漏极 243
第二绝缘层 204
第三绝缘层 205
第一透明导电层 250
第四绝缘层 206
第三导电层 260
第二源极 261
第二连接部 261a
第二主体部 261b
第五绝缘层 207
第二透明导电层 270
第二过孔 109
第一薄膜晶体管 280
第二薄膜晶体管 290
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请参阅图1，图1是本发明第一实施例的内嵌式触控显示装置10的平面示意图。内嵌式触控显示装置10将触控结构集成到具有多个像素的显示面板中。在本实施方式中，内嵌式触控显示装置10包括集成有触控结构的薄膜晶体管(Thin Film Transistor,TFT)阵列基板。在本实施方式中，内嵌式触控显示装置10可以为自发光式显示器，如有机电致发光时显示器，或一非自发光式显示器，如液晶显示器。
内嵌式触控显示装置10包括多个呈矩阵排列的触控单元100和读取电路300。每个触控单元100构成自容式触控感测结构，并通过连接线180与读取电路300电性连接。在本实施例中，每个触控单元100的面积基本相同。每一连接线180仅与对应的触控单元100电性连接，且与其他位于同一栏的触控单元100断开连接(如图6所示)。
触控单元100大致呈长方体状。触控单元100包括多条相互平行设置的第一导线110和多条相互平行的第二导线130。第一导线110沿第一方向X平行设置，第二导线130沿第二方向Y平行设置。第一导线110和第二导线130正交且呈网格状设置。第一导线110具有相同的长度，且相邻两个第一导线110之间的距离恒定不变。第二导线130具有相同的长度，且相邻两个第二导线130之间的距离恒定不变。第一导线110和第二导线130设置于不同层面上，且二者通过第一过孔108电性连接。在本实施方式中，第二导线130为透明导线。在本实施方式中，连接线180可为第一导线110或者第二导线130，或者为独立于第一导线110和第二导线130的其他导线。在本实施方式中，触控单元100的面积恒定不变。
读取电路300用于通过检测第一导线110和第二导线130上的信号变化获取触摸位置。
请一并参阅图2，其为内嵌式触控显示装置10中II部的放大示意图。第一导线110和第二导线130界定的最小区域对应一对子像素区域，其包括至少两个相邻设置的像素电极16和一个薄膜晶体管结构200。其中，两个像素电极16由同一个薄膜晶体管结构200驱动。可以理解，该最小区域内的两相邻像素电极16也可由两个薄膜晶体管来分别控制。
每个像素电极16对应一个子像素单元，且通过第二过孔109与薄膜晶体管结构200电性连接。像素电极16沿第一方向X对称设置。像素电极16大致呈梳状，包括主电极161。像素电极16开设有若干沿第一方向X的开口163。在第一导线110与第二导线130界定的最小区域中，薄膜电晶体结构200设置于该最小区域的二像素电极16之间，或者说该薄膜电晶体结构200所在位置与第一导线110所在位置交错设置。可变更地，即便是在采用两个薄膜晶体管分别来驱动该最小区域的两个相邻像素电极16的情况下，该两个薄膜晶体管也设置于两像素电极之间的位置。
请参阅图3，其为图3中沿III-III线的剖面示意图。可以理解地，内嵌式触控显示装置10的阵列基板中包括多个薄膜晶体管结构200。薄膜晶体管结构200包括基板210，形成于基板210上的第一导电层220，覆盖第一导电层220设置的第一绝缘层202，形成于第一绝缘层202上的第一半导体层231，形成于第一绝缘层202上且与第一半导体层231共面设置的第二半导体层232，形成于第一绝缘层202上且部分接触该第一半导体层231和第二半导体层232的第二导电层240，覆盖第一半导体层231、第二半导体层232以及第二导电层240的第二绝缘层204，覆盖第二绝缘层204的第三绝缘层205，形成于第三绝缘层205上的第一透明导电层250，覆盖第三绝缘层205和第一透明导电层250的第四绝缘层206，形成于第四绝缘层206上的第三导电层260，覆盖第三导电层260的第五绝缘层207以及形成于第五绝缘层207上的第二透明导电层270。
请一并参阅图4，第一导电层220可被图案化以形成栅极221以及与栅极221电性连接的栅极线(图未示)。在本实施方式中，第一导电层220可以由导电材料制成，例如，铝(Al)、银(Ag)、金(Au)、钴(Co)、铬(Cr)、铜(Cu)、铟(In)、锰(Mn)，钼(MO)、镍(Ni)、钕(Nd)、钯(Pd)、铂(Pt)、钛(Ti)、钨(W)、锌(Zn)及其上述金属的混合物或合金。在本实施方式中，第二导线130的延伸方向与栅极线的延伸方向一致，且可位于栅极线的上方。在其他实施方式中，第一导电层220可由透明导电材料制成，例如，氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、铝掺杂的氧化锌(AZO)或适当组合，以提高光学效率。
第一绝缘层202为栅极绝缘层。第一绝缘层202用于保护栅极221，且避免栅极221与其他元件电性连接。第一绝缘层202可由介电材料制成，例如，氧化硅(SiOx)、氮化硅(氮化硅)、硅氮氧化物(SiOxNy)、铝氧化物(的AlOx)、氧化钇(Y2O3)、氧化铪(HfOx)、氧化锆(ZrOx)、氮化铝(AlN)、氧氮化铝(ALNO)、氧化钛(的TiOx)、钛酸钡(BaTiO3)以及钛酸铅(PbTiO3)等。
第二导电层240接触部分第一半导体层231和第二半导体层232，该第一半导体层231与第二半导体层232均位于栅极221上方。第二导电层240被图案化以形成第一源极241，第一漏极242、第二漏极243以及与第一源极241电性连接的源极线(图未示)。第一源极241和第一漏极242分别对称设置于第一半导体层231相对的两个端部，且位于位于栅极221上方。第一源极241、第一漏极242、第一半导体层231以及栅极221配合形成第一薄膜晶体管280。第一薄膜晶体管280用于控制对应像素单元16。在本实施方式中，第一导线110的延伸方向与源极线的延伸方向一致，且可位于源极线的上方。
第一源极241包括第一连接部241a和第一主体部241b。第一连接部241a用于与数据线电性连接。第一主体部241b由第一连接部241a向第一半导体层231上方延伸而成，且位于第一半导体层231的上方。第一主体部241b大致呈长方体状。在本实施方式中，第一连接部241a可作为数据线的一部分，且位于第一半导体层231和第二半导体层232之间。在本实施方式中，第二导电层240还可被图案化以形成与第一连接部241a延伸方向一致的薄膜晶体管阵列或驱动芯片的数据线(图未示)。
第一透明导电层250作为公共电极层，该第一透明导电层250与该第二透明导电层270间隔绝缘设置，从而形成水平电场以控制显示。可以理解，本实施方式的内嵌式触控显示装置100可为一平面切换型(In-Plane Switch,IPS)显示装置。可变更地，该第一透明导电层250也可变更设置位置，比如：设置在显示装置的对向基板上。
请参阅图5，第三导电层260被图案化以形成第一导线110(如图2所示)和与第一导线110间隔设置的第二源极261。第二源极261与第二漏极243对称设置于第二半导体层232的相对两端。第二源极261包括第二连接部261a和第二主体部261b。其中，第二连接部261a设置于第一连接部241a的上方，且与第一连接部241a对应绝缘设置。第二主体部261b由第二连接部261a向第二半导体层232上方延伸而成，且位于第二半导体层232上方。第二主体部261b大致呈长方体状。位于栅极221上方的第二漏极243、第二源极261、第二半导体层232以及栅极221构成第二薄膜晶体管290。第二薄膜晶体管290用于控制对应像素单元16。第三导电层260进一步被图案化以形成连接线180(如图1所示)。在本实施方式中，连接线180与构成薄膜晶体管结构200的第二导电层图案交错设置，二者之间没有相互重叠的部分。连接线180与第一连接部241a以及第二连接部261a分离设置，且在薄膜晶体管结构200与垂直方向上不重叠。即，连接线180与数据线不重叠。
第二透明导电层270被图案化以形成像素电极16(如图2所示)。像素电极16通过第二过孔109(如图2所示)与第一漏极242与第二漏极243电性连接。第二过孔109依次穿过第五绝缘层207、第四绝缘层206、第三绝缘层205以及第二绝缘层204。
上述内嵌式触控显示装置10中，由于连接线180与第二导电层图案不重叠，二者信号干扰小，因此，内嵌式触控显示装置10在一帧时间内可同时在显示阶段和触控阶段下工作，进而增加了触控检测时间。同时，利用一个薄膜晶体管结构200同时驱动两个相邻的子像素单元，可提高内嵌式触控显示装置10的分辨率以及开口率。
图7及图8为第二实施方式之内嵌式触控显示装置40平面示意图。其中，可以理解，图7及图8中，分别V部分和VI部分的放大示意图。其中，与第一实施方式中具有相同标号的元件，二者结构和功能均相同，不再赘述。其中，第二实施方式的内嵌式触控显示装置40与第一实施方式中的内嵌式触控显示装置10相类似，二者的主要区别在于：触控单元400的结构与第一实施方式中的触控单元100的结构不同。触控单元400的面积沿靠近读取电路300的方向递减。每个触控单元400构成自容式触控感测结构，并通过连接线480与读取电路300电性连接。每条连接线480仅与对应的触控单元400电性连接，且与其他位于同一栏的触控单元400断开连接。位于同一列的连接线480位于对应触控单元400同侧。在本实施方式中，位于同一列的连接线480均位于触控单元400的左侧。触控单元400包括多条相互平行设置的第一导线410和多条相互平行的第二导线430。第一导线410沿第一方向X平行设置，第二导线430沿第二方向Y平行设置。第一导线410和第二导线430正交且呈网格状设置。第一导线410和第二导线430设置于同一层，且由第三导电层260图案化形成。在本实施方式中，由于第一导线410和第二导线430均由第三导电层260图案化形成，故第二透明导电层270可以不包括第一实施方式中所示的第一导线110。
图9及图10为第三实施方式之内嵌式触控显示装置50平面示意图。其中，可以理解，图9及图10中，分别为VII部分和VIII部分的放大示意图。其中，与第一实施方式中具有相同标号的元件，二者结构和功能均相同，不再赘述。其中，第三实施方式的内嵌式触控显示装置50与第一实施方式中的内嵌式触控显示装置10相类似，二者的主要区别在于：触控单元500与第一实施方式中的触控单元100不同。触控单元500的面积沿靠近读取电路300的方向递减。每个触控单元500构成自容式触控感测结构，并通过连接线580与读取电路300电性连接。每条连接线580仅与对应的触控单元500电性连接，且与其他位于同一栏的触控单元500断开连接。位于同一列的任意两个相邻的连接线580分别位于对应触控单元500不同侧。在本实施方式中，其中任意一条连接线580位于对应触控单元500的左侧，与其相邻且位于同一列的触控单元500对应的连接线580设置于对应触控单元500的右侧。即，任意两条相邻的连接线580交替设置于对应触控单元500的不同侧。触控单元500包括多条相互平行设置的第一导线510和多条相互平行的第二导线530。第一导线510沿第一方向X平行设置，第二导线530沿第二方向Y平行设置。第一导线510和第二导线530正交且呈网格状设置。第一导线510和第二导线530设置于同一层，且由第三导电层260图案化形成。在本实施方式中，由于第一导线510和第二导线530均由第三导电层260图案化形成，故第三导电层260可以不包括第一实施方式中所示的第一导线110。
图11及图12为第四实施方式之内嵌式触控显示装置60平面示意图。其中，可以理解，图11及图12中，分别为IX部分和X部分的放大示意图。其中，与第一实施方式中具有相同标号的元件，二者结构和功能均相同，不再赘述。其中，第四实施方式的内嵌式触控显示装置60与第一实施方式中的内嵌式触控显示装置10相类似，二者的主要区别在于：触控单元600与第一实施方式中的触控单元100不同。触控单元600的面积沿靠近读取电路300的方向递减。每个触控单元600构成自容式触控感测结构，并通过连接线680与读取电路300电性连接。每条连接线680仅与对应的触控单元600电性连接，且与其他位于同一栏的触控单元600断开连接。位于同一列的连接线680位于对应触控单元600同侧。在本实施方式中，位于同一列的连接线680均位于触控单元600的左侧。触控单元600包括多条相互平行设置的第一导线610和多条相互平行的第二导线630。第一导线610沿第一方向X平行设置，第二导线630沿第二方向Y平行设置。第一导线610和第二导线630正交且呈网格状设置。第一导线610和第二导线630设置于同一层，且由第二透明导电层270图案化形成。在本实施方式中，由于第一导线610和第二导线630均由第二透明导电层270图案化形成，故第二透明导电层270可以不包括第一实施方式中所示的第二导线130。
图13及图14为第五实施方式之内嵌式触控显示装置40平面示意图。其中，可以理解，图13及图14中，分别为X部分和XI部分的放大示意图。其中，第五实施方式的内嵌式触控显示装置70与第一实施方式中的内嵌式触控显示装置10相类似，二者的主要区别在于：触控单元700与第一实施方式中的触控单元100不同。触控单元700的面积沿靠近读取电路300的方向递减。每个触控单元700构成自容式触控感测结构，并通过连接线780与读取电路300电性连接。每条连接线780仅与对应的触控单元700电性连接，且与其他位于同一栏的触控单元700断开连接。位于同一列的任意两个相邻的连接线780分别位于对应触控单元700不同侧。在本实施方式中，其中任意一条连接线780位于对应触控单元700的左侧，与其相邻且位于同一列的触控单元700对应的连接线780设置于对应触控单元700的右侧。即，任意两条相邻的连接线780交替设置于对应触控单元700的不同侧。触控单元700包括多条相互平行设置的第一导线710和多条相互平行的第二导线730。第一导线710沿第一方向X平行设置，第二导线730沿第二方向Y平行设置。第一导线710和第二导线730正交且呈网格状设置。第一导线710和第二导线730设置于同一层，且由第二透明导电层270图案化形成。在本实施方式中，由于第一导线610和第二导线630均由第二透明导电层270图案化形成，故第二透明导电层270可以不包括第一实施方式中所示的第二导线130。
本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围之内，对以上实施例所作的适当改变和变化都落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (5)

1.一种内嵌式触控显示装置，包括读取电路和多个呈矩阵排列的触控单元；每个所述触控单元包括多条相互平行设置的第一导线和多条相互平行的第二导线；所述第一导线和所述第二导线正交且呈网格状设置；其特征在于：所述第一导线和所述第二导线界定的最小区域内包括两个相邻设置的像素电极和一个薄膜晶体管结构；所述薄膜晶体管结构同时驱动两个所述像素电极；所述触控单元通过连接线与所述读取电路电性连接；所述连接线仅与对应的所述触控单元电性连接；所述连接线穿过位于电连接的所述触控单元和所述读取电路之间的其他所述触控单元所在区域，且与其他所述触控单元绝缘设置；在与所述薄膜晶体管结构垂直的方向上，所述连接线与所述薄膜晶体管结构绝缘且相错设置；所述薄膜晶体管结构包括共用一栅极的第一晶体管与第二晶体管、基板、形成于所述基板上的第一导电层、位于所述第一导电层上方的第一半导体层、与所述第一半导体层共面且与该栅极绝缘设置的第二半导体层、部分覆盖所述第一半导体层和所述第二半导体层的第二导电层、位于所述第二导电层上方的第一透明导电层、位于所述第一透明导电层上方的第二透明导电层以及位于所述第二透明导电层上方的第三导电层；所述第一导电层图案化以形成栅极，所述第二导电层图案化以形成第一源极、第一漏极以及第二漏极；所述第三导电层图案化以形成第二源极；该第一晶体管包括所述第一源极、该第一漏极、该第一半导体层以及该栅极；该第二晶体管包括该第二源极、该第二漏极、该第二半导体层以及该栅极；所述连接线、所述第一导线、所述第二导线以及所述像素电极均由所述第二透明导电层图案化形成。
2.如权利要求1所述的内嵌式触控显示装置，其特征在于：所述触控单元的面积恒定不变。
3.如权利要求1所述的内嵌式触控显示装置，其特征在于：所述触控单元的面积沿靠近所述读取电路的方向递减。
4.如权利要求1所述的内嵌式触控显示装置，其特征在于：每条所述连接线均设置于对应所述触控单元的同一侧。
5.如权利要求1所述的内嵌式触控显示装置，其特征在于：位于同一列的任意两个相邻的所述连接线分别位于对应所述触控单元不同侧。
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