自容式觸控結構、觸控螢幕及顯示裝置的製作方法

2023-05-26 04:36:56

本實用新型涉及顯示技術領域，尤其涉及一種自容式觸控結構、觸控螢幕及顯示裝置。

背景技術：

隨著顯示技術的飛速發展，觸控螢幕(Touch Screen Panel)已經逐漸遍及人們的生活中。目前，觸控螢幕按照組成結構可以分為：外掛式觸控螢幕(Add on Mode Touch Panel)、覆蓋表面式觸控螢幕(On Cell Touch Panel)、以及內嵌式觸控螢幕(I nCell Touch Panel)。其中，外掛式觸控螢幕是將觸控螢幕與液晶顯示屏(Liquid Crystal Display，LCD)分開生產，然後貼合到一起成為具有觸摸功能的液晶顯示屏，外掛式觸控螢幕存在製作成本較高、光透過率較低、模組較厚等缺點。而內嵌式觸控螢幕將觸控螢幕的觸控電極內嵌在液晶顯示屏內部，可以減薄模組整體的厚度，又可以大大降低觸控螢幕的製作成本，受到各大面板廠家青睞。

現有的內嵌(In cell)式觸控螢幕主要分為互電容式結構和自電容式結構，圖1是目前的一種自容式觸控結構的示意圖，其包括多個同層設置且相互絕緣的自電容觸控電極10』，每一個自電容觸控電極10』均為5mm*5mm的方形狀，通過一條導線連接至柔性電路板壓合器(FPC Bonding)20』，即每個自電容觸控電極10』都對應焊墊結構(Bonding Pad)處的一個針腳(Pin)，在觸控螢幕工作時，如圖2所示，由於人的手指觸摸，會導致相應的小方塊的自電容觸控電極10』的電容變化，根據電容的變化從而能夠判斷出手指觸摸的位置。

然而，在上述的自容式觸控結構中，由於每一個自電容觸控電極均需要一條導線連接至柔性電路板壓合器，當自電容觸控電極的數量較多時，所需要的焊墊結構處的針腳也會相應增多，從而會導致針腳的寬度以及相臨針腳之間的距離變小，進而會造成Bonding工藝的難度及不良率的增加，因此，如何在 不影響觸摸(touch)性能的情況下，減少走線數量以及焊墊結構處的電極針腳的數目，是目前亟待解決的問題。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於提供一種自容式觸控結構、觸控螢幕及顯示裝置，能夠在保證觸控精度的前提下增大自電容觸控電極的尺寸，而減少自電容觸控電極的數目，從而減少走線數量和焊墊結構處相應的電極針腳的數量。

本實用新型所提供的技術方案如下：

一種自容式觸控結構，包括呈陣列排布的多個自電容觸控電極，每一所述自電容觸控電極包括主體部和從所述主體部的至少一側伸出的側翼部，其中所述側翼部與所述主體部之間形成至少一個凹口結構，其中，每一行所述自電容觸控電極的側翼部延伸至與該自電容觸控電極相鄰的另一行自電容觸控電極的凹口結構內。

進一步的，所述主體部的形狀至少包括一條形，所述條形包括沿第一方向延伸的相對的兩個長邊；

每一所述自電容觸控電極至少包括每一所述自電容觸控電極至少包括對稱設置在所述主體部的相對兩個長邊上的兩個側翼部，分別為第一側翼部和第二側翼部，其中，

同一行自電容觸控電極間隔分布，相鄰兩行自電容觸控電極交錯排列，每一自電容觸控電極的主體部延伸至與該自電容觸控電極相鄰的另外兩行自電容觸控電極中相鄰兩個自電容觸控電極之間的間隙內；

每一自電容觸控電極的第一側翼部延伸至與該自電容觸控電極相鄰的另一行自電容觸控電極的第二側翼部與主體部之間的凹口結構內，

每一自電容觸控電極的第二側翼部延伸至與該自電容觸控電極相鄰的另一行自電容觸控電極的第一側翼部與主體部之間的凹口結構內。

進一步的，每一所述側翼部與所述主體部之間形成至少兩個所述凹口結構，至少兩個所述凹口結構包括相對的第一凹口結構和第二凹口結構；

每一自電容觸控電極的第一凹口結構內設置有位於該自電容觸控電極的靠近其第一凹口結構的一側的另一自電容觸控電極的側翼部，

每一自電容觸控電極的第二凹口結構內設置有位於該自電容觸控電極的靠近所述第二凹口結構的一側的另一自電容觸控電極的側翼部。

進一步的，每一所述側翼部至少包括連接於所述主體部的長邊上、並相對於所述主體部的長邊傾斜設置的至少一個斜側邊，其中所述斜側邊與所述主體部的長邊之間形成所述凹口結構。

進一步的，每一所述側翼部至少包括連接在所述主體部的同一長邊上且相對設置的兩個斜側邊，其中兩個斜側邊與所述主體部的長邊之間分別形成兩個所述凹口結構。

進一步的，所述側翼部的形狀至少包括一梯形，所述梯形包括上底、下底和連接在所述上底和所述下底之間的斜側邊，其中所述上底與所述主體部的長邊重合。

進一步的，所述側翼部為等腰梯形。

進一步的，所述主體部在所述第二方向上的寬度為2.5～4.5mm，所述第二方向與所述第一方向垂直；

所述梯形的上底在所述第一方向上的長度為3～5mm；

所述梯形的下底在所述第一方向上的長度為16～22mm；

所述梯形的上底和下底之間在所述第二方向上的距離為8～11mm。

進一步的，還包括與所述多個自電容觸控電極均相連的觸控偵測晶片，所述觸控偵測晶片用於通過檢測各自電容觸控電極的電容值變化判斷觸摸位置。

進一步的，每一所述自電容觸控電極通過至少一條導線與所述觸控偵測晶片相連，所述自電容觸控電極與所述導線異層設置。

一種觸控螢幕，包括如上所述的自容式觸控結構。

進一步的，所述觸控螢幕包括相對設置的第一基板和第二基板，所述自容式觸控結構設置在所述第二基板上，所述第二基板上還設置有公共電極層，所述多個自電容觸控電極與所述公共電極層為同一層結構。

一種顯示裝置，包括如上所述的觸控螢幕。

本實用新型所帶來的有益效果如下：

本實用新型提供的自容式觸控結構，通過在任一自電容觸控電極上設置主體部和側翼部，並在主體部和側翼部之間形成凹口結構，使相鄰的自電容觸控 電極的側翼部延伸其凹口結構內，相比現有技術中方形狀的自電容觸控電極結構，每個自電容觸控電極可以與位於其周邊的至少另一個自電容觸控電極的平面形狀交錯，從而當某個自電容觸控電極被觸摸時，與該自電容觸控電極平面形狀交錯的至少另一個自電容觸控電極也可能因被觸摸而受到影響，從而通過該自電容觸控電極和其周邊的自電容觸控電極可以判斷出觸摸位置，也就是說，與現有技術中的方形狀的自電容觸控電極結構相比，能夠增多同一觸摸面積下所能影響到的電極數量，從而可以在不影響觸摸(touch)性能的情況下相應的的增大自電容觸控電極的面積，進而能夠減少觸控螢幕上的自電容觸控電極的數量，因而能夠減少走線數量以及焊墊結構處的電極針腳的數目。

附圖說明

圖1是現有技術中的一種自容式觸控結構的示意圖；

圖2是自容式觸控結構的工作原理示意圖；

圖3是本實用新型實施方式提供的一種自容式觸控結構的示意圖；

圖4是本實用新型實施方式提供的一種自電容觸控電極的示意圖；

圖5是圖1中的自容式觸控結構的觸摸性能測試示意圖；

圖6是圖3中的自容式觸控結構的觸摸性能測試示意圖。

具體實施方式

下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。

針對現有技術中自容式觸控結構中，自電容觸控電極數量較多，而導致走線數量多以及焊墊結構處的電極針腳的數目較多的技術問題，本實用新型提供了一種自容式觸控結構，能夠在保證觸控精度的前提下增大自電容觸控電極的尺寸，而減少自電容觸控電極的數目，從而減少走線數量和焊墊結構處相應的電極針腳的數量。

如圖3和圖4所示，本實用新型實施例中提供了一種自容式觸控結構，包括呈陣列排布的多個自電容觸控電極100，每一所述自電容觸控電極100包括主體部101和從所述主體部101的至少一側伸出的側翼部102，其中所述側翼部102與所述主體部101之間形成至少一個凹口結構，其中，每一行所述自電容觸控電極100的側翼部102延伸至與該自電容觸控電極相鄰的另一行自電容觸控電極100的凹口結構內。

本實用新型提供的自容式觸控結構，通過在任一自電容觸控電極100上設置主體部101和側翼部102，並在主體部101和側翼部102之間形成凹口結構，以及使得相鄰的自電容觸控電極100的側翼部102延伸該自電容觸控電極的凹口結構內，每個自電容觸控電極100可以與位於其周邊的至少另一個自電容觸控電極100的平面形狀交錯，從而當某個自電容觸控電極100被觸摸時，與該自電容觸控電極100平面形狀交錯的至少另一個自電容觸控電極100也可能因被觸摸而受到影響，從而通過該自電容觸控電極100和其周邊的自電容觸控電極100可以判斷出觸摸位置，也就是說，與現有技術中的方形狀的自電容觸控電極結構相比，能夠增多同一觸摸面積下所能影響到的自電容觸控電極100的數量，從而可以在不影響觸摸(touch)性能的情況下相應的的增大自電容觸控電極100的面積，進而能夠減少觸控螢幕上的自電容觸控電極100的數量，因而能夠減少走線數量以及焊墊結構處的電極針腳的數目。

以下說明本實用新型實施例中提供的自容式觸控結構的優選實施例。

在本實施例中，優選的，如圖3和圖4所示，所述主體部101的形狀至少包括一條形，所述條形包括沿第一方向延伸的相對的兩個長邊；所述自電容觸控電極100至少包括對稱設置在所述主體部101的相對兩個長邊上的兩個側翼部102，分別為第一側翼部1021和第二側翼部1022，其中，

同一行自電容觸控電極100間隔分布，相鄰兩行自電容觸控電極100交錯排列，每一自電容觸控電極100的主體部101延伸至與該自電容觸控電極相鄰的另外兩行自電容觸控電極100中相鄰兩個自電容觸控電極100之間的間隙內；

每一自電容觸控電極100的第一側翼部1021延伸至與該自電容觸控電極相鄰的另一行自電容觸控電極100的第二側翼部1022與主體部101之間的凹口結構內，

每一自電容觸控電極的第二側翼部1022延伸至與該自電容觸控電極相鄰的另一行自電容觸控電極100的第一側翼部1021與主體部101之間的凹口結構內。

在上述方案中，所述主體部101的形狀為條形，並插入在間隔設置的兩個自電容觸控電極之間的間隙內，當觸摸區域在間隔設置的兩個自電容觸控電極之間的間隙位置時，則可以至少影響到三個自電容觸控電極；此外，在條形的主體部101的相對兩個長邊上分別設置有對稱的兩個側翼部102，兩個側翼部102分別與所述主體部101之間分別形成凹口結構，且每一自電容觸控電極100的兩個側翼部102與所述主體部101所述形成的凹口結構內分別設置有與其相鄰的另外至少兩個自電容觸控電極100的側翼部102，也就是說，每個自電容觸控電極100可以與位於其周邊的至少另外兩個自電容觸控電極100的平面形狀交錯，從而當某個自電容觸控電極100被觸摸時，與該自電容觸控電極100平面形狀交錯的至少另外兩個自電容觸控電極100也可能因被觸摸而受到影響，從而通過該自電容觸控電極100和其周邊的自電容觸控電極100可以判斷出觸摸位置，從而有利於保證觸控精度。

需要說明的是，在上述方案中，如圖3和圖4所示，所述自電容觸控電極的主體部優選為矩形，在實際應用中，還可以是其他形狀，對此不進行限定。

優選的，如圖4所示，每一所述側翼部102與所述主體部101之間形成至少兩個所述凹口結構，至少兩個所述凹口結構包括相對的第一凹口結構201和第二凹口結構202；每一自電容觸控電極100的第一凹口結構201內設置有位於該自電容觸控電極的靠近所述第二凹口結構201的一側的另一自電容觸控電極的側翼部，每一自電容觸控電極100的第二凹口結構202內設置有位於該自電容觸控電極的靠近所述第二凹口結構202的一側的另一自電容觸控電極的側翼部。

採用上述方案，每一側翼部102與所述主體部101之間至少形成第一凹口結構201和第二凹口結構202，如此，使得某一自電容觸控電極100可以與位於其周邊的另外四個自電容觸控電極100的平面形狀交錯，從而當某個自電容觸控電極100被觸摸時，與該自電容觸控電極100平面形狀交錯的另外四個自電容觸控電極100也可能因被觸摸而受到影響，從而通過該自電容觸控電極 100和其周邊的自電容觸控電極100可以判斷出觸摸位置，更有利於保證觸控精度。

此外，在本實施例中，優選的，如圖4所示，每一所述側翼部102至少包括連接於所述主體部101的長邊上、並相對於所述主體部101的長邊傾斜設置的至少一個斜側邊102a，其中所述斜側邊102a與所述主體部101的長邊之間形成所述凹口結構。

採用上述方案，所述側翼部102的斜側邊102a可以與所述主體部101之間形成一個具有斜邊的凹口結構，也就是說，所述凹口結構為內徑逐漸變化的斜凹口結構，所述凹口結構的內徑逐漸變化，相應地，伸入至所述凹口結構內的另一自電容觸控電極100的側翼部102的形狀與之適配，如此，與所述凹口結構為內徑一致的直凹口結構相比，當用戶觸摸該自電容觸控電極100的凹口結構所在的區域時，由於該凹口結構的內徑逐漸變化，即使觸摸區域範圍小，也能夠至少影響到兩個自電容觸控電極100；若自電容觸控電極100的凹口結構的內徑一致，則可能會僅影響一個自電容觸控電極100。由此可見，採用上述方案，能夠保證觸控精度。

在本實用新型所提供的實施例中，如圖4所示，優選的，每一所述側翼部102至少包括連接在所述主體部101的同一長邊上且相對設置的兩個斜側邊102a，其中兩個斜側邊102a與所述主體部101的長邊之間分別形成兩個所述凹口結構。

採用上述方案，每一所述側翼部102與所述主體部101之間可以形成上下的兩個斜凹口結構。當然可以理解的是，在實際應用中，所述側翼部102的結構並不僅局限於此。

此外，在本實用新型所提供的優選實施例中，如圖4所示，所述側翼部102的形狀至少包括一梯形，所述梯形包括上底、下底和連接在所述上底和所述下底之間的斜側邊102a，其中所述上底與所述主體部101的長邊重合。

採用上述方案，所述自電容觸控電極100呈一蝴蝶型結構，在製作自容式觸控結構時，無需對原來的自容式觸控結構製程做任何更改，即，可以沿用原來的製程，只需更改每一自電容觸控電極100的形狀，即，將2ITO分割由原來的方塊形狀分割為蝴蝶型即可，再將每個自電容觸控電極100由SD層(源 漏層)的金屬線引出到焊墊結構(FPC Bonding)處即可。

此外，需要說明的是，在本實用新型所提供的其他實施例中，所述側翼部102的形狀並不僅局限於梯形，還可以是其他形狀，例如：所述側翼部102的形狀還可以是包括一三角形或其他具有兩個斜側邊102a的多邊形或異形。

此外，參見圖4，圖4是本實用新型實施方式提供的一種呈蝴蝶型結構的自電容觸控電極100的結構示意圖。該自電容觸控電極100中的側翼部102為等腰梯形，所述主體部101在所述第二方向上的寬度D1為2.5～4.5mm，所述第二方向與所述第一方向垂直；所述梯形的上底在所述第一方向上的長度L1為3～5mm；所述梯形的下底在所述第一方向上的長度L2為16～22mm；所述梯形的上底和下底之間在所述第二方向上的距離D2為8～11mm。當然可以理解的是，對於所述自電容觸控電極100的具體尺寸可以根據不同產品的需要而作具體的設定，在此僅提供一種優選方案，但並不對進行限定。

例如，如圖4所示的一種呈蝴蝶型結構的自電容觸控電極100，其主體部101在所述第二方向上的寬度D1為3mm，所述梯形的上底在所述第一方向上的長度L1為4.5mm，所述梯形的下底在所述第一方向上的長度L2為19mm，所述梯形的上底和下底之間在所述第二方向上的距離D2為10mm。

對於一個有效顯示區(AA區)為192mm*184mm的觸控顯示屏的來說，若用7mm*7mm的方形自電容觸控電極10』，則需要552個自電容觸控電極10』，也就是說，焊墊結構(Bonding Pad)處至少需要552個電極針腳(Pin)；當採用該尺寸的自電容觸控電極100結構時，則只需要大約160個自電容觸控電極100，即，焊墊結構(Bonding Pad)處只需要160個電極針腳(Pin),針腳的數目是現有技術的40％，即減少了60％的針腳數目，大大減少了焊墊結構(Bonding Pad)處針腳的數量，同時節約了大量的空間和降低FPC的成本，還提高了Bonding的良率，並可以提高製作產品的尺寸，節約成本。

另外，這種自容式觸控結構的觸控螢幕工作的原理是：每根信號線對自電容觸控電極100進行充電，每個自電容觸控電極100就是一個電容，對每一個電容進行充電充滿時需要一定的時間，但是對於同樣的電容，其充電的時間基本一致；當有觸摸時，這個自電容觸控電極100的電容就會增大(自容會增大)，對其充滿電荷的時間就會增大，IC通過判斷充電的時間來判斷是否有觸摸， 且根據周邊電容的變化來判斷具體的位置坐標。

可以採用直徑為7mm的銅柱對本實用新型實施例中提供的自容式觸控結構與現有技術中的採用方形結構的自電容觸控電極100的自容式觸控結構的觸控性能進行測試：

例如，當採用直徑為7mm的銅柱分別對兩者進行測試時，如圖6所示，本實用新型實施例提供的自容式觸控結構在最壞的情況下，至少可以引起3個自電容觸控電極100的電容變化，在最好的情況下，最多可以引起5個自電容觸控電極100的電容變化；而對於圖5中的現有技術中的自容式觸控結構，如圖5所示，其在最壞的情況下，最少只能引起一個自電容觸控電極100的電容變化，即使在最好的情況下，也只能引起4個自電容觸控電極100的電容的變化，因此，在觸控性能上，本實用新型實施例所提供的自容式觸控結構不會低於現有技術，並且還會有所提高。

另外，為減小無效觸摸區域的尺寸，可以在圖3所示的結構的基礎上，在其最左側和最右側分別增設一行其他形狀的自電容觸控電極100，例如，可以增設呈半個蝴蝶型的自電容觸控電極100進行銜接，即，圖4中的自電容觸控電極100僅包括主體部101和第一側翼部1021的部分或者僅包括所述主體部101和所述第二側翼部1022的部分，從而得到如圖3所示的自容式觸控結構。

此外，在本實用新型所提供的實施例中，優選的，如圖3所示，所述自容式觸控結構還包括與所述多個自電容觸控電極100均相連的觸控偵測晶片400，所述觸控偵測晶片400用於通過檢測各自電容觸控電極100的電容值變化判斷觸摸位置。

具體地，上述多個自電容觸控電極100可以通過多條導線與觸控偵測晶片400相連，即每一個自電容觸控電極100通過一條導線連接至觸控偵測晶片400，通過每根導線可以對其連接的自電容觸控電極100進行充電，由於每一個自電容觸控電極100的形狀及大小基本相同，因此每一個自電容觸控電極100形成的電容充滿電的時間也基本一致，當存在自電容觸控電極100被觸摸時，其形成的電容就會增大(自容會增大)，對其充滿電荷的時間就會增大，從而可以通過判斷充電的時間來判斷是否有觸摸，並根據周邊電容的變化來判斷具體的位 置坐標。

優選地，為了減少觸控盲區，每一所述自電容觸控電極100通過至少一條導線與所述觸控偵測晶片400相連，且所述自電容觸控電極100與所述導線異層設置。

此外，本實用新型實施方式還提供了一種觸控螢幕，包括上述的自容式觸控結構。

其中，本實用新型實施方式提供的內嵌式觸控螢幕既適用於扭轉向列(TN)型液晶顯示屏，也適用於高級超維場開關(ADS)型液晶顯示屏和平面內開關(IPS)型液晶顯示屏。

優選地，所述觸控螢幕包括相對設置的第一基板和第二基板，所述自容式觸控結構設置在所述第二基板上，所述第二基板上還設置有公共電極層，所述多個自電容觸控電極100與所述公共電極層為同一層結構。其中，該第二基板可以為陣列基板，即對於公共電極層設置在陣列基板上的模式，為了簡化製作工藝，以及降低製作成本，可以將位於陣列基板上的公共電極層復用自電容觸控電極100。

本實用新型實施方式還提供了一種顯示裝置，包括上述的觸控螢幕。其中，本實用新型實施方式提供的顯示裝置可以是筆記本電腦顯示屏、顯示器、電視、數碼相框、手機、平板電腦等任何具有顯示功能的產品或部件。

以上實施方式僅用於說明本實用新型，而並非對本實用新型的限制，有關技術領域的普通技術人員，在不脫離本實用新型的精神和範圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術方案也屬於本實用新型的範疇，本實用新型的專利保護範圍應由權利要求限定。