阅读说明：本技术 集成nfc天线的触摸屏及显示装置 (Touch screen integrated with NFC antenna and display device ) 是由 刘仕彬 钟德镇 乔艳冰 于 2019-08-08 设计创作，主要内容包括：一种集成NFC天线的触摸屏和显示装置,该触摸屏设有触控区和位于触控区外围的天线区,触摸屏包括基板、多个第一触控电极、多个第二触控电极、吸波层和NFC天线；多个第一触控电极和多个第二触控电极位于触控区内,NFC天线和吸波层位于天线区内,吸波层位于基板和NFC天线之间；吸波层与第一触控电极设置在同一层,或者吸波层与第二触控电极的至少部分设置在同一层。本发明的集成NFC天线的触摸屏和显示装置实现了更便捷直观的NFC功能,并减薄了集成NFC天线的触摸屏的整体厚度。(A touch screen and a display device integrated with an NFC antenna are provided, the touch screen is provided with a touch area and an antenna area located at the periphery of the touch area, and comprises a substrate, a plurality of first touch electrodes, a plurality of second touch electrodes, a wave absorbing layer and the NFC antenna; the plurality of first touch electrodes and the plurality of second touch electrodes are positioned in the touch area, the NFC antenna and the wave-absorbing layer are positioned in the antenna area, and the wave-absorbing layer is positioned between the substrate and the NFC antenna; the wave absorbing layer and the first touch electrode are arranged on the same layer, or the wave absorbing layer and at least part of the second touch electrode are arranged on the same layer. The touch screen and the display device integrated with the NFC antenna realize a more convenient and visual NFC function, and the overall thickness of the touch screen integrated with the NFC antenna is reduced.)

集成NFC天线的触摸屏及显示装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种集成NFC天线的触摸屏及显示装置。

背景技术

NFC(Near Field Communication，近场通信技术)是一种基于手机等移动终端实现近距离无线通信的技术，主要用于实现近距离非接触式安全通信。

现有移动终端的NFC天线通常与磁性屏蔽片组成NFC天线模块，磁性屏蔽片多由铁氧材料形成，NFC天线模块再利用双面胶带连接到移动终端的电池室盖上。其缺点主要有：如果选择金属材料做外壳，会影响NFC天线的信号传播，因此该种结构限制了移动终端的外壳在进行选材时选择坚固的金属材料。另外，电池与外壳拆装时容易导致NFC天线的接线处出现磨损或者对位不准的问题，最终造成NFC天线信号变差，影响NFC功能的使用。

为解决上述问题，现有技术也提出了将触控功能和NFC功能集成的触摸屏，但是NFC天线叠加在触摸屏上不利于触摸屏厚度的减薄，此外，若不设置磁性屏蔽片可能导致NFC天线的信号、触控信号和控制显示的电场相干扰，若设置铁氧材料的磁性屏蔽片则不利于实现窄边框，也增加了触摸屏的工序。

前面的叙述在于提供一般的背景信息，并不一定构成现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种集成NFC天线的触摸屏及显示装置，实现了更便捷直观的NFC功能，并减薄了集成NFC天线的触摸屏的整体厚度。

本发明提供一种集成NFC天线的触摸屏，其特征在于，所述触摸屏设有触控区和位于所述触控区***的天线区；所述触摸屏包括基板、多个第一触控电极、多个第二触控电极、吸波层和NFC天线；所述多个第一触控电极和所述多个第二触控电极位于所述触控区内，所述NFC天线和所述吸波层位于所述天线区内，所述吸波层位于所述基板和所述NFC天线之间；所述吸波层与所述第一触控电极设置在同一层，或者所述吸波层与所述第二触控电极的至少部分设置在同一层。

进一步地，所述吸波层由透明导电材料形成。

进一步地，每个第二触控电极包括多个子电极和多个桥接垫，所述多个桥接垫跨在所述第一触控电极上方并电性连接所述多个子电极以构成一个所述第二触控电极；所述触摸屏还包括第一绝缘层和第二绝缘层；所述多个第一触控电极和所述多个子电极位于所述基板上，所述第一绝缘层覆盖所述多个第一触控电极和所述多个子电极；所述多个桥接垫和所述吸波层位于所述第一绝缘层上，所述第二绝缘层覆盖所述多个桥接垫和所述吸波层；所述NFC天线位于所述第二绝缘层上。

进一步地，所述多个子电极和所述多个第一触控电极为相同材料并在同一道刻蚀制程中制作形成，所述多个桥接垫和所述吸波层为相同材料并在同一道刻蚀制程中制作形成。

进一步地，每个第二触控电极包括多个子电极和多个桥接垫，所述多个桥接垫跨在所述第一触控电极上方并电性连接所述多个子电极以构成一个所述第二触控电极；所述触摸屏还包括第三绝缘层，所述多个第一触控电极、所述多个子电极和所述吸波层均位于所述基板上，所述第三绝缘层覆盖所述多个第一触控电极、所述多个子电极和所述吸波层；所述多个桥接垫和所述NFC天线位于所述第三绝缘层上。

进一步地，所述多个桥接垫和所述NFC天线为相同材料并在同一道刻蚀制程中制作形成。

进一步地，所述触摸屏还包括第四绝缘层；所述多个第一触控电极和所述吸波层位于所述基板上，所述第四绝缘层覆盖所述多个第一触控电极和所述吸波层；所述多个第二触控电极和所述NFC天线位于所述第四绝缘层上。

进一步地，所述NFC天线由不透明导电材料形成，所述触控区位于显示区，所述天线区位于显示区周边的非显示区；或者，所述NFC天线由透明导电材料形成，所述触控区和所述天线区均位于显示区。

进一步地，所述NFC天线包括第一NFC天线、第二NFC天线和第三NFC天线；所述第一NFC天线包括位于所述触控区顶端的线圈主体、位于所述触控区一侧的第一连接线和位于所述触控区另一侧的第二连接线，所述第二NFC天线与所述第一连接线同侧设置，所述第三NFC天线与所述第二连接线同侧设置。

本发明还提供一种显示装置，该显示装置包括上述任一种集成NFC天线的触摸屏、彩膜基板、阵列基板和设置在所述彩膜基板与所述阵列基板之间的液晶层，所述触摸屏设置在所述彩膜基板远离所述液晶层一侧的表面上。

本发明的集成NFC天线的触摸屏和显示装置，通过位于触控区***的天线区，将NFC天线设置天线区，实现了更便捷直观的NFC功能。将吸波层设置在NFC天线的下方，并与第一触控电极设置在同一层，或者与第二触控电极的至少部分设置在同一层，采用相同材料并在同一道刻蚀制程中制作形成，减薄了集成NFC天线的触摸屏的整体厚度，并节省了工序和成本。

附图说明

图1为本发明第一实施例的集成NFC天线的触摸屏的结构示意图。

图2为图1所示触摸屏的区域划分示意图。

图3为图1所示触摸屏中第二触控电极的结构示意图。

图4为图1所示触摸屏的剖面示意图。

图5(a)～图5(c)为图1所示触摸屏的分层结构示意图。

图6为本发明第一实施例的显示装置的结构示意图。

图7为本发明第二实施例的集成NFC天线的触摸屏的剖面示意图。

图8(a)～图8(b)为图7所示触摸屏的分层结构示意图。

图9为本发明第三实施例的集成NFC天线的触摸屏的结构示意图。

图10为图9所示触摸屏的剖面示意图。

图11(a)～图11(b)为图9所示触摸屏的分层结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

第一实施例

请参图1和图2，图1示出了本发明第一实施例的集成NFC天线的触摸屏的结构示意图，图2为图1所示触摸屏的区域划分示意图。本实施例的触摸屏包括触控区TA和位于触控区TA***的天线区LA，天线区LA设置在触控区TA的上侧和左右两侧。触摸屏包括基板10、多个第一触控电极21、多个第二触控电极22、吸波层30和NFC天线40。多个第一触控电极21和多个第二触控电极22位于触控区TA内，NFC天线40和吸波层30位于天线区LA内，并且吸波层30位于基板10和NFC天线40之间。

其中，图1仅示出了第一触控电极21和第二触控电极22的示意性结构，本实施例中多个第一触控电极21沿第一方向相互平行且间隔形成，多个第二触控电极22沿第二方向相互平行且间隔形成，第一方向与第二方向相交叉，第一方向例如为触摸屏的横向，第二方向例如为触摸屏的纵向。请参图3，每个第二触控电极22包括多个子电极221和多个桥接垫222，多个桥接垫222跨在第一触控电极21上方并电性连接多个子电极221以构成一个第二触控电极22。

请参图4，示出了本实施例中触摸屏的剖面示意图。该触摸屏还包括第一绝缘层51a、第二绝缘层52a和第一上覆盖层53a，多个子电极221和多个第一触控电极21共同构成触控电极层20，该触控电极层20位于基板10上，第一绝缘层51a覆盖该多个子电极221和该多个第一触控电极21，多个桥接垫222和吸波层30位于第一绝缘层51a上，即本实施例中吸波层30与第二触控电极22的部分(桥接垫222)设置在同一层，第二绝缘层52a覆盖该多个桥接垫222和吸波层30。NFC天线40位于第二绝缘层52a上，第一上覆盖层53a覆盖NFC天线40。

具体地，请参图5(a)，示出了触控电极层20的结构，触控电极层20例如包括Mo-Al-Mo、铜、银等金属导电材料，又例如包括ITO(铟锡氧化物)、IZO(铟锌氧化物)、石墨烯等非金属导电材料。优选地，多个子电极221和多个第一触控电极21为相同材料并在同一道刻蚀制程中制作形成。第一触控电极21呈网格状，每个子电极221由两条导线交叉形成，且该两条导线位于第一触控电极21的一个网格内。

进一步地，触摸屏还包括控制电路60、第一触控引线210和第二触控引线220，控制电路60通过第一触控引线210连接至第一触控电极21，通过第二触控引线220连接至第二触控电极22。第一触控引线210、第二触控引线220与触控电极层20优选地为相同材料并在同一道刻蚀制程中制作形成。多个第一触控电极21作为触控驱动层，多个第二触控电极22作为触控感测层，控制电路60通过第一触控引线210向第一触控电极21传输触控驱动信号，通过第二触控引线220接收第二触控电极22侦测得到的触控侦测信号；或者，多个第一触控电极21作为触控感测层，多个第二触控电极22作为触控驱动层，控制电路60通过第一触控引线210接收第一触控电极21侦测得到的触控侦测信号，通过第二触控引线220向第二触控电极22传输触控驱动信号。控制电路60例如设置在柔性电路板上，柔性电路板通过绑定(bonding)制程电性连接至触摸屏。

请参图5(b)，示出了桥接垫222和吸波层30的结构，每个桥接垫222通过第一绝缘层51a内接触孔跨接两个子电极221，多个桥接垫222和多个子电极221共同构成一个第二触控电极22。桥接垫222的材料例如为ITO或IZO，本实施例的吸波层30由ITO或IZO等透明导电材料形成。优选地，桥接垫222和吸波层30为同种材料，实验表明，透明导电材料如ITO和IZO具有良好的微波屏蔽作用，可代替现有技术中的铁氧材料作为位于NFC天线40下方的吸波衬底，不仅能起到减弱金属涡流的效果，也能避免NFC信号影响触控侦测精度和显示效果。本实施例中，多个桥接垫222和吸波层30同位于第一绝缘层51a上，且桥接垫222位于触控区TA，吸波层30位于触控区TA***的天线区LA，桥接垫222和吸波层30选用相同材料并在同一道刻蚀制程中制作形成，不仅能减薄触摸屏的整体厚度，也有效减少了工序，节约了成本。

请参图5(c)，示出了NFC天线40的结构。NFC天线40位于吸波层30上方，包括第一NFC天线41、第二NFC天线42和第三NFC天线43，第一NFC天线41、第二NFC天线42和第三NFC天线43分别设置在触摸屏的上边缘、左边缘和右边缘，第一NFC天线41、第二NFC天线42和第三NFC天线43分别由圈数为3～5圈的线圈构成，线圈的两端均延伸至触摸屏的下边缘。本实施例中，NFC天线40单独位于第二绝缘层52a上，避免了第一触控电极21和第二触控电极22的信号与NFC信号之间的干扰与屏蔽。

进一步地，触摸屏还包括位于下边缘的第一天线引脚41a、第二天线引脚41b、第三天线引脚42a、第四天线引脚42b、第五天线引脚43a以及第六天线引脚43b。第一天线引脚41a和第二天线引脚41b分别连接在第一NFC天线41的两端，第三天线引脚42a和第四天线引脚42b分别连接在第二NFC天线42的两端，第五天线引脚43a和第六天线引脚43b分别连接在第三NFC天线43的两端。第一天线引脚41a、第三天线引脚42a和第四天线引脚42b位于触控区TA的左侧，第二天线引脚41b、第五天线引脚43a和第六天线引脚43b位于触控区TA的右侧。第一NFC天线41包括位于触控区TA顶端的线圈主体411、位于触控区TA一侧的第一连接线412和位于触控区TA另一侧的第二连接线413，第一连接线412连接在线圈主体411和第一天线引脚41a之间，第二连接线413连接在线圈主体411和第二天线引脚41b之间；第二NFC天线42位于触控区TA左侧，第三NFC天线43位于触控区TA右侧，也就是说，第二NFC天线42与第一连接线412同侧设置，第三NFC天线43与第二连接线413同侧设置。

第一天线引脚41a、第二天线引脚41b、第三天线引脚42a、第四天线引脚42b、第五天线引脚43a以及第六天线引脚43b用于与驱动电路60电性连接，驱动电路60向第一NFC天线41、第二NFC天线42和第三NFC天线43传输电信号以产生NFC信号(近场通信信号)，NFC信号工作于13.56MHz频率范围，作用距离可达10厘米左右。进一步地，驱动电路60还可以选择性地向第一NFC天线41、第二NFC天线42和第三NFC天线43中的一个或多个传输电信号，使得NFC信号具有方向特性，譬如：在将手机等电子设备的上边缘靠近或伸入外界NFC感应装置的NFC功能应用场合中，只使第一NFC天线41工作。又譬如：第二NFC天线42工作时为第一模式，第三NFC天线43工作时为第二模式，外界NFC感应装置通过判断靠近的电子设备处于第一模式还是第二模式，提供不同的功能反馈。

对于第一NFC天线41、第二NFC天线42和第三NFC天线43中的任一个，假设激励源的阻抗为50Ω，特性阻抗也为50Ω，则在13.56MHz的频率点阻抗为(0.1929+j×13.3958)Ω。负载的等效电阻为0.1929Ω，等效电感为L＝13.3958/(2×π×13.56×106)＝157.307nH，即负载可以等效为0.1929Ω的电阻和157.307nH的电感串联。

NFC天线40的材料例如包括ITO、IZO、铜、银、石墨烯等。当NFC天线40由铜、银等不透明导电材料形成时，触控区TA位于显示区(AA区)，天线区LA位于显示区周边的非显示区，即手机等电子设备的正面外壳包覆天线区LA，该正面外壳优选地采用陶瓷、塑料等非金属材料，由于NFC并非设置在电池室盖上，电子设备的背面外壳可采用金属、陶瓷、塑料等材料。当NFC天线40由ITO、IZO等透明导电材料形成时，触控区TA和天线区LA均位于显示区，不仅有利于实现窄边框，电子设备的外壳选材也不再有限制。

请参图6，本实施例还提供了一种显示装置，该显示装置包括上述任一种集成NFC天线的触摸屏、彩膜基板100、阵列基板200和设置在彩膜基板100与阵列基板200之间的液晶层80，其中触摸屏设置在彩膜基板100远离液晶层80一侧的表面上。彩膜基板100包括基板10、滤色层11和屏蔽层12，彩膜基板100和触摸屏共用基板10，滤色层11包括设有开口的黑矩阵和填充在开口内的色阻，屏蔽层12例如由ITO、IZO等透明导电材料形成，用于屏蔽静电干扰。阵列基板200包括衬底基板70、设置在衬底基板70远离液晶层80一侧的下偏光片73，设置在衬底基板70朝向液晶层80一侧的薄膜晶体管71、公共电极(图未示)、像素电极72等。进一步地，显示装置还包括设置在第一上覆盖层53a远离液晶层80一侧的上偏光片13和覆盖上偏光片13的封盖基板14。

显示装置的屏幕显示内容与NFC天线40的位置相匹配，可以实现更自然的反馈和更直观的互动，有助于用户无障碍地理解和应用NFC功能。譬如，当屏幕显示“请靠近X装置”，当显示装置的NFC天线40与外界NFC感应装置(即X装置)间小于一定距离以实现NFC功能时，用户将触摸屏靠近X装置可以达到好的感应效果，而非将电池室盖或电子设备的其他部分靠近X装置。

第二实施例

请参图7，本发明第二实施例提供的集成NFC天线的触摸屏与上述第一实施例的区别在于，触摸屏中多个第一触控电极21、多个第二触控电极22、吸波层30和NFC天线40采用双层结构。

本实施例的触摸屏包括第三绝缘层51b和第二上覆盖层52b，多个子电极221和多个第一触控电极21共同构成触控电极层20，触控电极层20和吸波层30位于基板10上，即本实施例中吸波层30与第一触控电极21以及第二触控电极22的部分(子电极221)设置在同一层，第三绝缘层51b覆盖该多个子电极221、该多个第一触控电极21和吸波层30，多个桥接垫222和NFC天线40位于第三绝缘层51b上，第二上覆盖层52b覆盖该多个桥接垫222和NFC天线40。

具体地，请参图8(a)和图8(b)，图8(a)示出了触控电极层20和吸波层30的结构，图8(b)示出了桥接垫222和NFC天线40的结构。优选地，该多个桥接垫222和NFC天线40为相同材料并在同一道刻蚀制程中制作形成，例如为：该多个桥接垫222和NFC天线40均采用ITO、IZO等透明导电材料且为同种材料形成，此时触控区TA和天线区LA均位于显示区。触控电极层20和吸波层30也可选用相同材料并在同一道刻蚀制程中制作形成，在其他实施例中，当桥接垫222选用透明导电材料时，触控电极层20中的多个第一触控电极21和多个子电极221可选用金属材料以提升电导率和接触点良率，吸波层30可采用刻蚀或者局部沉积的方式与触控电极层20共同形成在基板10上。

本实施例的触摸屏采用双层结构，即触控电极层20和吸波层30作为第一导电层，多个桥接垫222和NFC天线40作为第二导电层，第一导电层和第二导电层之间通过第三绝缘层51b隔开，位于第二导电层的多个桥接垫222又通过通孔桥接位于第一导电层的多个子电极221。第一导电层和第二导电层均充分利用了触控区TA和天线区LA的空间，减薄了触摸屏的整体厚度。

第三实施例

请参图9，本发明第三实施例提供的集成NFC天线的触摸屏与上述第一实施例的区别在于，第二触控电极22不采用桥接垫222桥接构成，且触摸屏中多个第一触控电极21、多个第二触控电极22、吸波层30和NFC天线40采用双层结构。

请参图10，示出了本实施例的触摸屏的剖面图，第一触控电极21和第二触控电极22相互独立地位于不同层上，且相互绝缘。本实施例的触摸屏包括第四绝缘层51c和第三上覆盖层52c，多个第一触控电极21和吸波层30位于基板10上，即本实施例中吸波层30与第一触控电极21设置在同一层，第四绝缘层51c覆盖该多个第一触控电极21和吸波层30，多个第二触控电极22和NFC天线40位于第四绝缘层51c上，第三上覆盖层52c覆盖该多个第二触控电极22和NFC天线40。

具体地，请参图11(a)和图11(b)，图11(a)示出了第一触控电极21和吸波层30的结构，图11(b)示出了第二触控电极22和NFC天线40的结构。优选地，多个第一触控电极21和吸波层30为相同材料并在同一道刻蚀制程中制作形成，多个第二触控电极22和NFC天线40为相同材料并在同一道刻蚀制程中制作形成。例如为：第一触控电极21和吸波层30均采用ITO、IZO等透明导电材料且为同种材料形成，多个第二触控电极22和NFC天线40均采用ITO、IZO等透明导电材料且为同种材料形成，此时触控区TA和天线区LA均位于显示区。本实施例的第二触控电极22不采用桥接垫222桥接构成，因此第一触控电极21和第二触控电极22即使选用透明导电材料也可以达到较好的信号传输效果，使得材料的选择范围更广，有助于与吸波层30或NFC天线40共同刻蚀形成，以节省工序和成本。

本实施例的触摸屏采用双层结构，即多个第一触控电极21和吸波层30作为第一导电层，多个第二触控电极22和NFC天线40作为第二导电层，第一导电层和第二导电层之间通过第四绝缘层51c隔开。第一导电层和第二导电层均充分利用了触控区TA和天线区LA的空间，减薄了触摸屏的整体厚度。

综上所述，本发明的集成NFC天线的触摸屏和显示装置，通过位于触控区TA***的天线区LA，将NFC天线40设置天线区LA，实现了更便捷直观的NFC功能。将吸波层30设置在NFC天线40的下方，并与第一触控电极21设置在同一层，或者与第二触控电极22的至少部分设置在同一层，采用相同材料并在同一道刻蚀制程中制作形成，减薄了集成NFC天线的触摸屏的整体厚度，并节省了工序和成本。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。