CN100561302C

CN100561302C - 输入型显示器及其制法

Info

Publication number: CN100561302C
Application number: CNB2006101415290A
Authority: CN
Inventors: 蔡正晔; 陈威州; 陈柏仰
Original assignee: Hannstar Display Corp
Current assignee: Hannstar Display Corp
Priority date: 2006-09-29
Filing date: 2006-09-29
Publication date: 2009-11-18
Anticipated expiration: 2026-09-29
Also published as: CN101153970A

Abstract

一种输入型显示器及其制法，该输入型显示器包括一黑色矩阵在第一基板上，以定义出多个次像素区；彩色滤光层位于次像素区内；多个感光元件位于第二基板上面对第一基板；多个凸透镜位于第一基板上，其中凸透镜的中心轴实质上对准感光元件；以及一液晶层设置于第一和第二基板之间。通过该凸透镜可聚集更多的光线至感光元件上，提高输入型显示器的灵敏度。

Description

输入型显示器及其制法

技术领域

本发明是有关于一种输入型显示器，特别有关于一种光学输入型显示器，其具有凸透镜可聚集光线至感光元件上，由此提高输入型显示器的灵敏度。

背景技术

通过输入型显示器，消费者可直接触碰显示器上的图案而做出选择，其中用来侦测触碰位置的技术包括红外线、表面声波、光敏感性、电磁感应、电容和电阻感应。

传统的输入型显示器包含一触控面板设置于显示器的玻璃萤幕上以侦测触碰位置，因此会增加显示器的成本并降低约20％的穿透率。嵌入式光学输入型显示器则利用非晶硅的光敏感性，将感光薄膜电晶体(photo-TFT)整合至薄膜电晶体液晶显示器(TFT-LCD)的阵列(Array)制程中，因此可降低嵌入式光学触控面板的成本。

传统LCD中的彩色滤光片包含红、绿和蓝(RGB)三原色彩色滤光层，因为蓝光的辉度以及其对人眼的影响均比红、绿光低，因此传统的嵌入式光学输入型显示器将感光薄膜电晶体设置在对应蓝色彩色滤光层的位置。近年来，为了提高小尺寸面板的分辨率和辉度，开始将彩色滤光片由红绿蓝(RGB)形式转变为红绿蓝白(RGBW)的形式。

请参阅第1图，其为传统的嵌入式光学输入型显示器的剖面图，其中的彩色滤光片为红绿蓝白(RGBW)形式，红色140、绿色160、蓝色180和白色210的彩色滤光层被黑色矩阵120包围，其中白色的彩色滤光层210由透明层形成，以维持上下基板间的间距的均匀度。感光薄膜电晶体260设置于下基板300上，面对上基板100，并对应到白色彩色滤光层210以接收通过透明层的光线。将上基板100与下基板300组装，然后注入液晶层360于上下基板之间，并将密封胶340涂布于上下基板之间的周边区上达到完全密封，即完成输入型显示器。

然而，在传统的输入型显示器中，其白色彩色滤光层的中心轴290并无法对准感光薄膜电晶体260，使得感光薄膜电晶体接收到的光线较少，输入型显示器的灵敏度也较低。

因此，业界亟需一种输入型显示器，其可以聚集更多的光线至感光薄膜电晶体上，达到增加输入型显示器灵敏度的功效。

发明内容

本发明的目的在于提供一种输入型显示器，其具有凸透镜以接收更多的光线至薄膜电晶体上，并达到增加灵敏度的功效。

为达到上述目的，本发明提供一种输入型显示器，包括一黑色矩阵设置于第一基底上以定义出复数个次像素区，多个彩色滤光层设置于次像素区内，多个感光元件设置于第二基底上面对第一基底，多个凸透镜设置于第一基底上，其中凸透镜的中心轴实质上对准感光元件，以及一液晶层介于第一基底和第二基底之间。

为达到上述目的，本发明更提供一种输入型显示器的制造方法，包括将黑色矩阵设置在第一基底上以定义出复数个次像素区，然后将多个彩色滤光层设置于次像素区内。在第二基底上形成多个感光元件面对第一基底，并在第一基底上形成复数个开口对应到感光元件，接着沉积透明层于彩色滤光层、黑色矩阵上以及开口中。将透明层图案化形成多个凸透镜，其中凸透镜的中心轴实质上对准感光元件，使得凸透镜可聚集光线至感光元件上，凸透镜的形状可以是长方形、圆形或正方形。最后，将第一和第二基板组装，然后将一液晶层设置于第一和第二基板之间。

为让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举出优选实施例，并配合附图，作详细说明如下：

附图说明

图1为常见的输入型显示器的剖面图，其具有RGBW形式的彩色滤光片。

图2为依据本发明第一实施例的输入型显示器的平面图，其具有RGBW形式的彩色滤光片。

图3为依据本发明第一实施例的输入型显示器的剖面图，其具有RGBW形式的彩色滤光片。

图4～6为依据本发明第一实施例中关于凸透镜的制造流程的剖面图。

图7为依据本发明第二实施例的输入型显示器的剖面图，其具有RGB形式的彩色滤光片。

图8～10为依据本发明第二实施例中关于凸透镜的制造流程的剖面图。

主要元件符号说明：

100、10～上基板；

300、30～下基板；

140、14～红色彩色滤光层；

160、16～绿色彩色滤光层；

180、18～蓝色彩色滤光层；

210、20～白色彩色滤光层；

120、12～黑色矩阵；

110、11～彩色滤光片；

260、26～感光元件；

290～白色彩色滤光层的中心轴；

340、34～密封胶；

360、36～液晶层；

13～次像素区；

21～空白的次像素区的开口；

23～沟槽；

24、27～凸透镜；

25～凸透镜的中心轴；

28～遮光层；

32～开口；

40～透明层。

具体实施方式

第一实施例

请参阅图2，其为具有RGBW形式的彩色滤光片的输入型显示器的平面图，红14、绿16、蓝18和白20色的彩色滤光层被黑色矩阵12围绕。接着请参阅图3，其为沿着图2的线A-A’的剖面图，其中多个感光元件26例如感光薄膜电晶体(photo-TFT)位于下基板30上，对应到上基板10上的白色彩色滤光层20。

本发明的输入型显示器的特征在于具有多个凸透镜24对准感光薄膜电晶体26，凸透镜可聚集光线25至感光薄膜电晶体上，由此接收更多的光线并增加输入型显示器的灵敏度。

本发明第一实施例的输入型显示器中关于凸透镜的制造方法如图4～6所示，首先请参阅图4，彩色滤光片11的基底10可为塑胶或玻璃基板，黑色矩阵12在基底10上定义出多个次像素区13，其中彩色滤光片11包括红14、绿16和蓝18色的彩色滤光层以及空白的次像素区的开口21。接着请参阅图5，透明层40沉积于红14、绿16、蓝18的彩色滤光层和黑色矩阵12上，同时也沉积于空白的次像素区的开口21中，透明层40的材料可以是正型或负型光阻，优选为负型光阻，其较适合形成凸透镜，透明层的材料包括压克力或环氧树脂等。

请参阅图6，将透明层40以微影技术图案化，移除透明层在红、绿、蓝色彩色滤光层和黑色矩阵上的部分，留下其在白色彩色滤光层的部分，使得整个显示区的基板之间的间距(cell gap)均匀。依据本发明的技术特征，将在空白的次像素区的开口21中的透明层图案化，形成白色彩色滤光层20以及沟槽23。请再参阅图2及3，在上下基板组装后，从平面图可看出，上述所形成的沟槽23对应围绕着下基板30上的感光薄膜电晶体26的周边，沟槽23并在白色彩色滤光层20中定义出对应到感光薄膜电晶体26的凸透镜24，在优选实施例中，凸透镜24与感光薄膜电晶体26的尺寸大致相同。利用碱性水溶液例如NaOH、HNaCO₃等溶液来显影，可使得凸透镜在白色彩色滤光层20中形成，其中心轴25对准感光薄膜电晶体26，在优选实施例中，凸透镜24的尺寸小于次像素区，以聚集光线至感光薄膜电晶体上，通过凸透镜的作用可提高输入型显示器的灵敏度。

感光薄膜电晶体26可与TFT阵列(未图示)一起在下基板30上制造完成，此外，因为在白色彩色滤光层20中的沟槽23会散射来自背光模组(未图示)的光线，优选为在下基板30上形成遮光层28对应到沟槽23，遮光层28可以是金属层。最后将上基板与下基板组装，在基板之间注入液晶层36，并使用密封胶34涂布于上下基板之间的周边区以密封输入型显示器。

第二实施例

请参阅图7，其为具有RGB形式的彩色滤光片的输入型显示器的剖面图，其中位于下基板30上的感光薄膜电晶体26对准上基板10上黑色矩阵中的开口32。

在图7中，输入型显示器包含黑色矩阵12形成于上基板10上以定义出多个次像素区13，上基板可以是玻璃或塑胶基板。彩色滤光片11包含红14、绿16和蓝18色彩色滤光层在次像素区13上。多个感光元件26例如感光薄膜电晶体设置于下基板30上，并对应到蓝色18和红色14彩色滤光层之间的黑色矩阵12。

本发明第二实施例的输入型显示器中关于凸透镜的制造方法如图8～10所示，首先请参阅图8，在红色14和蓝色18彩色滤光层之间的黑色矩阵12可以用显影或蚀刻的方式形成开口32，其对应到上下基板组装后(图7)的感光薄膜电晶体26。接着，请参阅图9，将透明层40沉积于红14、绿16和蓝18色彩色滤光层以及黑色矩阵12上，并同时填满开口32，透明层可以是正型或负型光阻，优选为负型光阻，适合用在透明层的材料包括压克力或环氧树脂等。

请参阅图10，利用微影技术将透明层图案化，移除掉透明层在红、绿、蓝色彩色滤光层和黑色矩阵上的部分，同时在开口32中的透明层被显影形成凸透镜27。在优选实施例中，凸透镜27与感光薄膜电晶体26的尺寸大约相同，凸透镜27可用碱性水溶液例如NaOH、HNaCO₃等溶液来显影形成，凸透镜27的中心轴25对准感光薄膜电晶体26。在优选实施例中，凸透镜27的尺寸小于次像素区，以聚集光线至感光薄膜电晶体26，因此，通过凸透镜27可提升输入型显示器的灵敏度。

感光薄膜电晶体26可与TFT阵列(未图示)一起在下基板30上制造完成，此外，因为在黑色矩阵12中的开口32无法遮蔽来自背光模组(未图示)的光线，因此在下基板30上可形成遮光层28例如金属层对应到开口32。最后，将上基板与下基板组装，然后在基板之间注入液晶36，并使用密封胶34涂布于上下基板之间的周边区以密封输入型显示器，即完成本发明第二实施例的输入型显示器。

虽然本发明已公开上述的优选实施例，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可以做出一些更动与修改，因此本发明的保护范围应当以后附的权利要求所界定的为准。

Claims

1.一种输入型显示器，包括：

一第一基底；

一黑色矩阵，设置于该第一基底上以定义出复数个次像素区；

复数个彩色滤光层，设置于该次像素区内；

一第二基底，与该第一基底对向设置；

复数个感光元件，设置于该第二基底上；

复数个凸透镜，设置于该第一基底上，其中该凸透镜的一中心轴对准该感光元件，该凸透镜聚集光线至该感光元件；以及

一液晶层，设置于该第一基底和该第二基底之间。

2.如权利要求1所述的输入型显示器，其中该凸透镜的尺寸小于该次像素区。

3.如权利要求2所述的输入型显示器，更包括一遮光层设置于该第二基底上，且至少对应到部分的该凸透镜。

4.如权利要求3所述的输入型显示器，其中该凸透镜与该感光元件的尺寸相同。

5.如权利要求4所述的输入型显示器，其中该感光元件为一薄膜电晶体。

6.如权利要求1所述的输入型显示器，其中该凸透镜的材料为正型光阻或负型光阻。

7.如权利要求1所述的输入型显示器，其中该彩色滤光层包括红、绿、蓝和白色的彩色滤光层。

8.如权利要求7所述的输入型显示器，其中该感光元件对应到该白色的彩色滤光层。

9.如权利要求8所述的输入型显示器，其中该凸透镜设置于该白色的彩色滤光层中，对应到该感光元件。

10.如权利要求9所述的输入型显示器，其中该遮光层设置于该第二基底上，并对应到该凸透镜的周边。

11.如权利要求1所述的输入型显示器，其中该彩色滤光层包括红、绿和蓝色的彩色滤光层。

12.如权利要求11所述的输入型显示器，其中该感光元件对应到该黑色矩阵。

13.如权利要求12所述的输入型显示器，更包括复数个开口设置于该黑色矩阵中，对应到该感光元件。

14.如权利要求13所述的输入型显示器，其中该凸透镜设置于该开口中。

15.如权利要求14所述的输入型显示器，更包括一遮光层设置于该第二基底上，并对应到该开口。

16.如权利要求1所述的输入型显示器，其中该凸透镜的材料包括压克力或环氧树脂。

17.一种输入型显示器的制造方法，包括：

提供一第一基底；

形成一黑色矩阵在该第一基底上以定义出复数个次像素区；

形成复数个彩色滤光层在该次像素区上；

提供一第二基底，面对该第一基底；

形成复数个感光元件在该第二基底上；

形成复数个开口在该第一基底上，对应到该感光元件；

将一透明层设置于该彩色滤光层、该黑色矩阵上以及该开口中；

将该透明层图案化，形成复数个凸透镜，其中该凸透镜的一中心轴对准该感光元件，该凸透镜聚集光线至该感光元件；

组装该第一和第二基底；以及

将一液晶层设置于该第一和第二基底之间。

18.如权利要求17所述的输入型显示器的制造方法，其中形成该彩色滤光层的步骤包括形成红、绿和蓝色的彩色滤光层，且该透明层在该开口中形成一白色的彩色滤光层。

19.如权利要求18所述的输入型显示器的制造方法，其中该开口与该次像素区的尺寸相同。

20.如权利要求19所述的输入型显示器的制造方法，其中该透明层在该开口中图案化，形成该白色的彩色滤光层。

21.如权利要求20所述的输入型显示器的制造方法，其中该凸透镜在该白色的彩色滤光层中，对应到该感光元件。

22.如权利要求21所述的输入型显示器的制造方法，其中该凸透镜的尺寸小于该次像素区。

23.如权利要求22所述的输入型显示器的制造方法，其中该凸透镜与该感光元件的尺寸相同。

24.如权利要求23所述的输入型显示器的制造方法，其中更包括形成一遮光层在该第二基底上，且对应到该凸透镜的周边。

25.如权利要求17所述的输入型显示器的制造方法，其中该彩色滤光层包括红、绿和蓝色的彩色滤光层。

26.如权利要求25所述的输入型显示器的制造方法，其中该开口的尺寸小于该次像素区。

27.如权利要求26所述的输入型显示器的制造方法，其中该凸透镜在该开口中，对应到该感光元件。

28.如权利要求27所述的输入型显示器的制造方法，其中该凸透镜与该感光元件的尺寸相同。

29.如权利要求28所述的输入型显示器的制造方法，更包括形成一遮光层在该第二基底上，且对应到该开口。

30.如权利要求17所述的输入型显示器的制造方法，其中该感光元件为薄膜电晶体。

31.如权利要求17所述的输入型显示器的制造方法，其中该透明层的材料为光阻。

32.如权利要求17所述的输入型显示器的制造方法，其中该透明层的材料包括压克力或环氧树脂。