專利名稱：一種內嵌觸感式顯示裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種顯示裝置，尤其涉及一種內嵌觸感式顯示裝置。
背景技術：
目前存在著多種類型的手持電子設備，其中每一種設備都利用了某種用戶界面。 用戶界面可以包括采用了諸如液晶顯示器之類的顯示器形式的輸出設備，以及一個或多個 輸入設備，其中該輸入設備及可以采用機械方式的驅動(例如開關、按鈕、按鍵、撥號盤、操 縱桿、手柄等)，也可以采用電子方式激活(例如觸摸板或觸摸屏等)。觸摸屏作為一種方 便的輸入設備使用越來越廣泛，且經常與作為輸出設備的顯示器結合在一起形成觸摸顯示 屏。近年來，將各種設備整合在單個的手持設備中已成為一種趨勢，并得到快速的發 展。在進一步嘗試將眾多用戶界面模型和設備整合在單個單元中，出于實際應用和審美方 面的考慮，在此類系統中可以使用觸摸屏，具有多點觸摸能力的觸感顯示屏還可以為此類 設備提供多種優點。目前，一類觸感顯示屏是在傳統的IXD屏幕的基礎上，在屏幕前布置的透明觸摸 感測設備，但是這樣做會使得產品存在本身厚度以及體積大，透光率低，顯示效果失真等問 題。另一類觸感顯示屏采用內嵌式結構，即將觸摸感測設備內置在LCD屏幕上，內嵌式分為 電阻式、感壓式觸感式、光敏式和電容式幾種，但是常規的電阻和感壓觸感式的按壓會造成 LCD內液晶盒厚度的變化而產生水波紋缺陷；光敏式難以處理對環境雜亂光線的干擾，存 在較高的技術門檻。而現有的內嵌式電容式觸感顯示屏則采用將觸摸部分和濾光層整合在 上基板，而薄膜晶體管陣列設置在下基板的設計，即薄膜晶體管陣列與濾光層分別處于兩 面基板上。由于上基板和下基板之間存在很大的貼合對位誤差，如果將濾光層與薄膜晶體 管陣列層分別設置上基板和下基板上，則在每個像素必須留出足夠的區域來防止上述對位 誤差導致的錯位，從而使得像素開口率大大降低；在兩面基板對位精度不高的情況下，為了 保證不出現對位問題，只能采用留出部分像素內面積的設計，因而開口率較低。因為濾光層 和薄膜晶體管陣列層均需要采用多次的圖形工藝來制作，如果將濾光層和電容式觸感層制 作在上基板上，按照現有的生產工藝，則不可避免地需要對上基板進行兩面圖形制作，每面 基板都需要采用多種工藝交替，良率較低。而且，薄膜晶體管陣列層本身存在表面平整度較 差的問題，不能使液晶盒的平整度和光學特性達到最佳效果。
發明內容本實用新型要解決的技術問題是提供一種內嵌觸感式顯示裝置，這種內嵌觸感式 顯示裝置，開口率高，并且可以降低整個顯示裝置的制作的復雜程度，產品良率較高。采用 的技術方案如下一種內嵌觸感式顯示裝置，包括上偏光板、下偏光板、上透明基板、下透明基板、電 容式觸感層、公共電極層、上定向層、液晶層、下定向層、像素電極層、濾光層和薄膜晶體管陣列層；公共電極層和電容式觸感層設置在上透明基板的上；像素電極層和薄膜晶體管陣 列層設置在下透明基板的上側，其特征是所述濾光層設置下透明基板上。通常情況下，下偏光板、下透明基板、下定向層、液晶層、上定向層、上透明基板和 上偏光板自下而上依序疊合設置。上偏光板、上透明基板和上定向層指靠近使用者一側的偏光板、透明基板和上定 向層；上偏光板、上透明基板和下定向層指遠離使用者一側的偏光板、透明基板和下定向層。上透明基板和下透明基板可采用玻璃、透明塑料、PET膜或高分子薄膜等透明材 料。在液晶層中，通常還設置有球狀顆粒，用于支撐上透明基板和下透明基板。電容式觸感層、公共電極層和像素電極層通常采用透明導電材料(例如銦錫氧化 物、銦鋅氧化物或鋁鋅氧化物等)并通過鍍膜工藝進行制作。優選為采用銦錫氧化物進行 鍍膜工藝制作，銦錫氧化物具有很好的導電性和透明性，可以切斷對人體有害的電磁輻射、 紫外線及遠紅外線，噴涂在玻璃、塑料及電子顯示屏上后，在增強導電性和透明性的同時切 斷對人體有害的電磁輻射、紫外輻射和紅外輻射。一般來說，電容式觸感層需要采用多次圖 形工藝，以形成其橋接結構，而公共電極層不需要制作圖形。濾光層可以包含兩種、三種或多種顏色，一般需要采用多次圖形工藝形成。理論上，上偏光板和下偏光板可以分別設置在液晶層兩側的任意位置。但通常情 況下，上偏光板和下偏光板分別設置在整個液晶顯示裝置的最上層和最底層，可以起到保 護內部各層的作用，同時也起到絕緣作用。通過將公共電極層和電容式觸感層設置在上透明基板上，而薄膜晶體管陣列層、 濾光層和像素電極層設置在下透明基板的上表面，這樣將現有技術中設置在上透明基板 上的濾光層改設在下透明基板上，就不需在上透明基板兩個面上都進行復雜的圖形制作工 藝，而僅在下透明基板上進行復雜的圖形制作工藝，從而避免了在一片基板上進行兩面圖 形制作的難度極大的工藝。由于圖形工藝過程復雜，制造成本較高，而雙面鍍膜工藝難度很 大，良率較低，如果將兩種工藝結合在一面基板上，則會出現在成本高的情況下良率太低的 困難局面，而上述結構將這兩種制作過程分開在兩片基板上制作，不僅降低了整個顯示裝 置制作的復雜程度，而且可以避免上述的困難局面，降低了器件的整體成本，也有利于工藝 的整合。將濾光層和薄膜晶體管陣列層均設置在下透明基板上，則在同一面基板上制作圖 形可以改善濾光層和薄膜晶體管陣列層的對位，從而提高了開口率。作為本實用新型的優選方案，所述電容式觸感層設置在上透明基板的上側，公共 電極層設置在上透明基板與上定向層之間。如果電容式觸感層設置在上透明基板的下側， 會受到較大的干擾，而且作為屏蔽電極層的公共電極層一般需要與電容式觸感層的導電面 保持一定距離(0.3mm)以上，這通過鍍膜工藝無法實現。將電容式觸感層覆蓋在上透明基 板上，可縮短電容式觸感層的感應電極與外界感測體的距離，增加觸感感應的靈敏度。在設 置電容式觸感層時，優選電容式觸感層、上偏光板依序疊合在上透明基板上，上偏光板可作 為電容式觸感層與外界導體的絕緣介質，無需另設介質層；也可以將電容式觸感層設置在 上偏光板的上表面，不過這種設置方式，需要在電容式觸感層的上表面增設一透明絕緣層。作為本實用新型進一步的優選方案，所述薄膜晶體管陣列層、濾光層和像素電極層依序疊合設置在下透明基板的上表面。將同樣需要多次圖形工藝來制作的濾光層和薄膜 晶體管陣列層都設置在下透明基板上，濾光層覆蓋了薄膜晶體管陣列層，具有很好的工藝 整合性，并且可以針對濾光層進行一定的設計和工藝，改善其表層的平整度，提高了液晶顯 示裝置的光學特性。將像素電極覆蓋在濾光層上，這樣可以很好保護濾光層，提高可靠性， 同時減小公共電極與像素電極之間的距離，可以降低驅動電壓，從而進一步降低薄膜晶體 管對電容式觸感層的干擾信號。作為本實用新型更進一步的優選方案，所述電容式觸感層包括導電層，導電層包 括在橫向上由多條橫向走線串接的多個感應電極和在縱向上由多條縱向走線串接的多個 感應電極，在橫向走線和縱向走線的交叉處設置有導電橋。通過導電橋避開橫向走線和縱 向走線的交叉，這些走線在電學上互不導通，而直接通過引線引出連接到必須的處理電路 上。感應電極可按照任何形狀設計，但優選為按照一定大小的菱形串接而成。交叉處的走 線采用導電橋方式連接，導電橋可以在上端，也可以在下端，導電橋使橫向和縱向的交叉處 的走線相互隔開。電容式觸感層也可以是包括導電層，導電層包括多個感應電極，每個感應電極連 接至少一條引線。這些引線在電學上互不導通，而直接連接到必須的處理電路上。感應電 極可按照任何形狀設計，但優選為菱形或方形，這種方式不需要采用搭橋方式連接。作為本實用新型再更進一步的優選方案，所述內嵌觸控式顯示裝置還包括保護 層，保護層設置在像素電極層與下定向層之間。保護層一般采用鈦化硅制作，是一透明薄 膜。由于像素電極層通常采用透明導電材料(如銦錫氧化物、銦鋅氧化物和鋁鋅氧化物等) 并通過鍍膜工藝進行制作，易被腐蝕，而通過設置保護層使像素電極層不被腐蝕，并保證夾 合在上透明基板和下透明基板兩層間的液晶層的厚度的一致性。電容感應原理在手指未與觸感面接觸前，系統會在電容式觸感層產生一個寄生 電容，當手指接觸上偏光板上的任意一點時，由于手指是導體，可作為一電容極板，電容式 觸感層上的電極也可作為一電容極板，而電容式觸感層上的絕緣層作為一介電層，則手指、 絕緣層和電容式觸感層上的電極形成一耦合電容，會出現電容充電效應，進而產生電容變 化，通過顯示器件自帶或者外接的電路，可以檢測出這種電容的變化，從而根據電容觸感層 的位置，計算確定接觸的位置。本實用新型的內嵌觸感式顯示裝置將濾光層與薄膜晶體管陣列層整合，避開了常 規薄膜晶體管陣列層與濾光層分別處于兩片透明基板所導致的對位問題，提高了開口率; 將現有技術中設置在上透明基板上的慮光層改設在下透明基板上，上透明基板和下透明基 板都只需進行單面的復雜圖形制作工藝，從而避免了在一片基板上進行雙面圖形制作的困 難局面，還將這些復雜的圖形工藝與難度較大的鍍膜工藝獨立開來，降低了整個顯示裝置 制作的復雜程度，提升產品良率。
圖1是內嵌觸感式顯示裝置的剖面圖。圖2是搭導電橋方式的電容式觸感層的電極平面示意圖。圖3是非搭導電橋方式的電容式觸感層的電極平面示意圖。圖4是圖2 —種方式的剖視圖，該圖表示導電橋設置在電極的上方的方式。[0026]圖5是圖2另一種方式的剖視圖，該圖表示導電橋設置在電極的下方的方式。圖6是電容式觸感層感應前的電路原理示意圖。圖7是電容式觸感層感應后的電路原理示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和本實用新型的優選實施方式做進一步的說明。如圖1所示，這種內嵌觸感式顯示裝置包括上偏光板1、下偏光板2、上玻璃基板3、 下玻璃基板4、電容式觸感層5、公共電極層6、液晶層7、上定向層801、下定向層802、像素 電極層9、濾光層10和薄膜晶體管陣列層11 ；下偏光板2、下玻璃基板4、薄膜晶體管陣列層 11、濾光層10、像素電極層9、下定向層802、液晶層7、上定向層801、公共電極層6、上玻璃 基板3、電容式觸感層5和偏光板1自下而上依序疊合設置；在液晶層7中，設置有球狀顆 粒12，用于支撐上玻璃基板3和下玻璃基板4。如圖2、圖4和圖5所示，電容式觸感層包括導電層，導電層包括在橫向上有多橫 向走線512串接的多個感應電極511和在縱向上有多條縱向走線513串接的多個感應電極 511，在條橫向走線512和縱向走線103的交叉處設置有導電橋514。這種內嵌觸感式顯示裝置還包括保護層13，保護層13設置在物像素電極層9與下 定向層802之間。通過將電容式觸感層5設置在上玻璃基板3上的上表面，銦公共電極層6設置在 上玻璃基板3上的下表面，而薄膜晶體管陣列層11、濾光層10和像素電極層9依序堆疊設 置在下玻璃基板4的上表面，這樣將現有技術中設置在上玻璃基板3上的濾光層9改設在 下玻璃基板4上，上玻璃基板3就不用進行復雜的圖形制作工藝，僅在下玻璃基板4上進行 復雜的圖形制作工藝，從而避免在一面基板上進行兩面圖形制作的難度極大的工藝。上述 結構中，還將這些復雜的圖形工藝與難度較大的雙面鍍膜工藝獨立開來，降低了整個顯示 裝置制作的復雜程度，提升產品良率、降低了制作成本。另外，由于上玻璃基板3和下玻璃 基板4之間存在很大的貼合對位誤差，如果將濾光層10與薄膜晶體管陣列層11分別設置 上玻璃基板3和下玻璃基板4上，則在每個像素必須留出足夠的區域來防止上述對位誤差 導致的錯位，從而使得像素開口率大大降低，而將濾光層10和薄膜晶體管陣列11層均設置 在下玻璃基板4上，則可以防止這種情況的發生，從而提高了開口率。將同樣需要多次圖形 工藝來制作的濾光層10和薄膜晶體管陣列層11都設置在下玻璃基板4的上表面，濾光層 10覆蓋了薄膜晶體管陣列層11，具有很好的工藝整合性，并且可以針對濾光層10進行一定 的設計和工藝，改善其表層的平整度，提高了液晶顯示裝置的光學特性。將像素電極層9覆 蓋在濾光層10上，這樣可以很好保護濾光層10，提高可靠性，同時減小來上下驅動電極之 間的距離，從而降低降低驅動電壓，從而進一步降低薄膜晶體管陣列層11對電容式觸感層 5的干擾信號。電容感應原理如圖6和圖7所示，在手指14未接觸上偏光板1前，系統會在電容 式觸感層5產生一個寄生電容15，當手指接觸上偏光板1上的任意一點時，由于手指14是 導體，可作為一電容極板，電容式觸感層5上的感應電極511也作為一電容極板，而上偏光 板1作為一介電層，則手指14、上偏光板1和電容式觸感層5上的感應電極511形成一耦合 電容16，會出現電容充電效應，進而產生電容變化，通過顯示器件自帶或者外接的電路，可以檢測出這種電容的變化，從而根據電容觸感層的位置，計算確定接觸的位置。在其它實施方式中，如圖3所示，電容式觸感層包括導電層，導電層包括多個感應 電極515，每個感應電極515連接至少一條引線516。在其它實施方式中，上玻璃基板3和下玻璃基板4的材料可替換為其它透明材料， 如透明塑料、PET膜和高分子薄膜等。在上述實施方式中，優選電容式觸感層5、公共電極層6和像素電極層9采用銦錫 氧化物制作，在其它實施方式中，電容式觸感層5、公共電極層6和像素電極層9的材料可選 用其它透明導電材料(如銦鋅氧化物和鋁鋅氧化物等)。
權利要求一種內嵌觸感式顯示裝置，包括上偏光板、下偏光板、上透明基板、下透明基板、電容式觸感層、公共電極層、上定向層、液晶層、下定向層、像素電極層、濾光層和薄膜晶體管陣列層；公共電極層和電容式觸感層設置在上透明基板的上；像素電極層和薄膜晶體管陣列層設置在下透明基板的上側，其特征是所述濾光層設置下透明基板上。
2.如權利要求1所述的內嵌觸控式顯示裝置，其特征是所述電容式觸感層設置在上 透明基板的上側，公共電極層設置在上透明基板與上定向層之間。
3.如權利要求1或2所述的內嵌觸控式顯示裝置，其特征是所述所述薄膜晶體管陣 列層、濾光層和像素電極層依序疊合設置在下透明基板的上表面。
4.如權利要求3所述的內嵌觸控式顯示裝置，其特征是所述電容式觸感層包括導電 層，導電層包括在橫向上由多條橫向走線串接的多個感應電極和在縱向上由多條縱向走線 串接的多個感應電極，在橫向走線和縱向走線的交叉處設置有導電橋。
5.如權利要求4所述的內嵌觸控式顯示裝置，其特征是所述內嵌觸控式顯示裝置還 包括保護層，保護層設置在像素電極層與下定向層之間。
專利摘要本實用新型涉及一種內嵌觸感式顯示裝置，公共電極層和電容式觸感層設置在上透明基板的上；像素電極層和薄膜晶體管陣列層設置在下透明基板的上側，其特征是所述濾光層設置下透明基板上。本實用新型的內嵌觸感式顯示裝置將濾光層與薄膜晶體管陣列層整合，避開了常規薄膜晶體管陣列層與濾光層分別處于兩片透明基板所導致的對位問題，提高了開口率；將現有技術中設置在上透明基板上的慮光層改設在下透明基板上，上透明基板和下透明基板都只需進行單面的復雜圖形制作工藝，從而避免了在一片基板上進行雙面圖形制作的困難局面，還將這些復雜的圖形工藝與難度較大的鍍膜工藝獨立開來，降低了整個顯示裝置制作的復雜程度，提升產品良率。
文檔編號G06F3/044GK201607591SQ20102010016
公開日2010年10月13日 申請日期2010年1月25日 優先權日2010年1月25日
發明者余榮, 呂岳敏, 吳永俊, 林鋼, 沈奕, 王焰, 黃浩泓 申請人:汕頭超聲顯示器(二廠)有限公司