CN101625466A - 触摸式液晶显示屏 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种触摸式液晶显示屏，其包括：一上基板，该上基板包括一触摸屏，该触摸屏包括多个透明电极；一下基板，该下基板与上基板相对设置，该下基板包括一薄膜晶体管面板，该薄膜晶体管面板包括多个薄膜晶体管，且每个薄膜晶体管包括一半导体层；以及一液晶层，设置于该上基板与下基板之间，其中，该触摸屏中的透明电极包括一第一碳纳米管层，该薄膜晶体管面板中的薄膜晶体管的半导体层包括一第二碳纳米管层，该第一碳纳米管层及第二碳纳米管层包括多个碳纳米管。
Description
技术领域
本发明涉及一种液晶显示屏，尤其涉及一种触摸式液晶显示屏。
背景技术
液晶显示因为低功耗、小型化及高质量的显示效果，成为最佳的显示方式之一。目前较为常用的液晶显示屏为TN(扭曲向列相)模式的液晶显示屏(TN-LCD)。对于TN-LCD，当电极上未施加电压时，液晶显示屏处于“OFF”状态，光能透过液晶显示屏呈通光状态；当在电极上施加一定电压时，液晶显示屏处于“ON”态，液晶分子长轴方向沿电场方向排列，光不能透过液晶显示屏，故呈遮光状态。有选择地在电极上施加电压，可以显示出不同的图案。
近年来，伴随着移动电话、触摸导航系统、集成式电脑显示器及互动电视等各种电子设备的高性能化和多样化的发展，在液晶显示屏的显示面安装透光性的触摸屏的电子设备逐渐增加。电子设备的使用者通过触摸屏，一边对位于触摸屏背面的液晶显示屏的显示内容进行视觉确认，一边利用手指或笔等方式按压触摸屏来进行操作。由此，可以操作使用该液晶显示屏的电子设备的各种功能。
所述触摸屏可根据其工作原理和传输介质的不同，通常分为四种类型，分别为电阻式、电容感应式、红外线式以及表面声波式。其中电阻式触摸屏由于其具有高分辨率、高灵敏度及耐用等优点被广泛应用。
现有的电阻式触摸屏一般包括一上基板，该上基板的下表面形成有一上透明导电层；一下基板，该下基板的上表面形成有一下透明导电层；以及多个点状隔离物(Dot Spacer)设置在上透明导电层与下透明导电层之间。其中，该上透明导电层与该下透明导电层通常采用具有导电特性的铟锡氧化物(Indium Tin Oxide，ITO)层(下称ITO层)。当使用手指或笔按压上基板时，上基板发生扭曲，使得按压处的上透明导电层与下透明导电层彼此接触。通过外接的电子电路分别向上透明导电层与下透明导电层依次施加电压，触摸屏控制器通过分别测量第一导电层上的电压变化与第二导电层上的电压变化，并进行精确计算，将它转换成触点坐标。触摸屏控制器将数字化的触点坐标传递给中央处理器。中央处理器根据触点坐标发出相应指令，启动电子设备的各种功能切换，并通过显示器控制器控制显示元件显示。
然而，ITO层作为透明导电层通常采用离子束溅射或蒸镀等工艺制备，Kazuhiro Noda等在文献Production of Transparent Conductive Films withInserted SiO2 Anchor Layer，and Application to a Resistive Touch Panel(Electronics and Communications in Japan，Part 2，Vol.84，P39-45(2001))中介绍了一种采用ITO/SiO2/聚对苯二甲酸乙二醇酯层的触摸屏。该ITO层在制备的过程，需要较高的真空环境及需要加热到200～300℃，因此，使得ITO层作为透明电极的触摸屏的制备成本较高。此外，现有技术中的ITO层作为透明导电层具有机械性能不够好、难以弯曲及阻值分布不均匀等缺点，不适用于柔性的触摸式液晶显示屏中。此外，ITO在潮湿的空气中透明度会逐渐下降。从而导致现有的电阻式触摸屏及显示装置存在耐用性不够好，灵敏度低、线性及准确性较差等缺点。另外，现有的电阻式触摸屏只能实现单点输入信号。
有鉴于此，确有必要提供一种触摸式液晶显示屏，该触摸式液晶显示屏具有耐用性好、灵敏度高、线性及准确性强且可实现多点信号输入的优点。
发明内容
一种触摸式液晶显示屏，其包括：一上基板，该上基板包括一触摸屏，该触摸屏包括多个透明电极；一下基板，该下基板与上基板相对设置，该下基板包括一薄膜晶体管面板，该薄膜晶体管面板包括多个薄膜晶体管，且每个薄膜晶体管包括一半导体层；以及一液晶层，设置于该上基板与下基板之间，其中，该触摸屏中的透明电极包括一第一碳纳米管层，该薄膜晶体管面板中的薄膜晶体管的半导体层包括一第二碳纳米管层，该第一碳纳米管层及第二碳纳米管层包括多个碳纳米管。
与现有技术相比较，所述触摸式液晶显示屏具有以下优点：其一，由于采用碳纳米管的触摸屏可直接输入操作命令和信息，可代替传统的键盘、鼠标或按键等输入设备，从而可以简化使用该触摸式液晶显示屏的电子设备的结构。其二，碳纳米管的优异的力学特性使得透明电极具有很好的韧性和机械强度，并且耐弯折，故，可以相应的提高触摸屏的耐用性，进而提高该触摸式液晶显示屏的耐用性，同时，与柔性基体配合，可以制备一柔性触摸式液晶显示屏。另外，采用第二碳纳米管层代替现有的非晶硅、多晶硅或有机半导体聚合物作为半导体层，可以相应的提高薄膜晶体管的柔性，尤其适用于柔性薄膜晶体管面板，并应用于柔性触摸式液晶显示屏中。其三，由于碳纳米管在潮湿的条件下具有良好的透明度，故采用碳纳米管层作为触摸屏的透明电极，可以使该触摸屏具有较好的透明度，进而有利于提高该触摸式液晶显示屏的分辨率。其四，由于碳纳米管具有优异的导电性能，则由碳纳米管组成的碳纳米管层具有均匀的阻值分布，因而，采用上述碳纳米管层作透明电极，可以相应的提高触摸屏的分辨率和精确度，进而提高该触摸式液晶显示屏的分辨率和精确度。其五，由于半导体性的碳纳米管具有优异的半导体性，因此薄膜晶体管具有较大的载流子迁移率，薄膜晶体管面板具有较快的响应速率，从而使应用该薄膜晶体管面板的触摸式液晶显示屏具有较好的显示性能。其六，采用碳纳米管层作为半导体层的薄膜晶体管尺寸较小，薄膜晶体管面板分辨率更高，可以用于高分辨率的液晶显示等领域。
附图说明
图1是本技术方案实施例触摸式液晶显示屏的侧视结构示意图。
图2是本技术方案实施例触摸式液晶显示屏中触摸屏第一电极板的俯视结构示意图。
图3是本技术方案实施例触摸式液晶显示屏中触摸屏第二电极板的俯视结构示意图。
图4是本技术方案实施例触摸式液晶显示屏中下基板的立体结构示意图。
图5是本技术方案实施例触摸式液晶显示屏中碳纳米管拉膜结构的扫描电镜照片。
图6是本技术方案实施例触摸式液晶显示屏中薄膜晶体管面板的俯视结构示意图。
图7是图6的薄膜晶体管面板中薄膜晶体管的剖视图。
图8是图7的薄膜晶体管中的长碳纳米管薄膜结构的扫描电镜照片。
图9是本技术方案实施例触摸式液晶显示屏工作原理示意图。
具体实施方式
以下将结合附图详细说明本技术方案的触摸式液晶显示屏。
请参阅图1，本技术方案实施例提供一种触摸式液晶显示屏300，其包括一上基板100、一与上基板100相对设置的下基板200以及一设置于该上基板100与下基板200之间的液晶层310。
所述液晶层310包括多个长棒状的液晶分子。所述液晶层310的液晶材料为现有技术中常用的液晶材料。所述液晶层310的厚度1～50微米，本实施例中，液晶层310的厚度为5微米。
所述上基板100从上至下依次包括一触摸屏10、一第一偏光层110及一第一配向层112。该第一偏光层110设置于该触摸屏10的下表面，用于控制通过液晶层310的偏振光的出射。该第一配向层112设置于所述第一偏光层110的下表面。进一步地，该第一配向层112的下表面包括多个平行的第一沟槽，用于使液晶层310的液晶分子定向排列。该上基板100中第一配向层112靠近液晶层310设置。
该触摸屏10为四线、五线或八线式结构的电阻式触摸屏。本实施例中，该触摸屏10为四线式结构，请参阅图2及图3，其从上至下依次包括一第一电极板12、多个透明的点状隔离物16及一第二电极板14。该第二电极板14与第一电极板12相对设置，该多个透明的点状隔离物16设置在第一电极板12与第二电极板14之间。
该第一电极板12包括一第一基体120、多个第一透明电极122以及多个第一信号线124。所述第一基体120具有一第一表面128。多个第一透明电极122沿第一方向间隔设置在第一基体120的第一表面128，且多个第一透明电极122相互平行、均匀分布。所述第一方向为X坐标方向。所述多个第一透明电极122具有一第一端122a和一第二端122b。该多个第一透明电极122的第一端122a分别通过多条第一信号线124电连接至一X坐标驱动电源180。该X坐标驱动电源180用于向所述多个第一透明电极122输入驱动电压。该多个第一透明电极122的第二端122b分别通过多条第一信号线124电连接至一传感器182。所述多个第一信号线124相互平行。
该第二电极板14包括一第二基体140，多个第二透明电极142以及多个第二信号线144。所述第二基体140具有一第二表面148。多个第二透明电极142沿第二方向间隔设置在第二基体140的第二表面148，与多个第一透明电极122正对设置。所述多个第二透明电极142相互平行、均匀分布。所述第二方向为Y坐标方向。所述多个第二透明电极142具有一第一端142a和一第二端142b。该多个第二透明电极142的第一端142a分别通过多条第二信号线144电连接至一Y坐标驱动电源184。该Y坐标驱动电源184用于向所述多个第二透明电极142输入驱动电压。该多个第二透明电极142的第二端142b接地。所述多个第二信号线124相互平行。
所述第一基体120与第二基体140均为透明的薄膜或薄板。该第一基体120具有一定柔软度，可由塑料或树脂等柔性材料形成。该第二基体140的材料可以为玻璃、石英、金刚石等硬性材料。所述第二基体140主要起支撑的作用。当用于柔性触摸屏中时，该第二基体140的材料也可为塑料或树脂等柔性材料。具体地，该第一基体120及第二基体140所用的材料选择为聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等聚酯材料，以及聚醚砜(PES)、纤维素酯、聚氯乙烯(PVC)、苯并环丁烯(BCB)及丙烯酸树脂等材料。该第一基体120和第二基体140的厚度为1毫米～1厘米。本实施例中，该第一基体120及第二基体140的材料均为PET，厚度均为2毫米。可以理解，形成所述第一基体120及第二基体140的材料并不限于上述列举的材料，只要能使所述第一基体120及第二基体140具有较好的透明度，所述第二基体140起到支撑的作用，且所述第一基体120具有一定柔性的材料，都在本发明保护的范围内。
所述第一信号线124间隔设置在第一基体120的第一表面沿第一方向的两侧。所述第二信号线144间隔设置在第二基体140的第二表面沿第二方向的两侧。所述第一信号线124和第二信号线144由阻值较小的导电材料组成。具体地，所述第一信号线124和第二信号线144为铟锡氧化物(ITO)线、锑锡氧化物(ATO)线、导电聚合物线等。所述第一信号线124和第二信号线144也可以由细的不透明导线形成，其直径小于100微米，故不会显著影响触摸屏的透光率和显示器的显示效果。具体的，所述第一信号线124和第二信号线144可由金属薄膜(如一镍金薄膜)刻蚀形成，或由碳纳米管长线构成。本实施例中，所述第一信号线124和第二信号线144为一碳纳米管长线，该碳纳米管长线可通过对一碳纳米管薄膜采用有机溶剂处理或沿碳纳米管的长度方向扭转形成。该碳纳米管长线包括多个碳纳米管首尾相连且沿该碳纳米管长线轴向/长度方向择优取向排列。具体地，该碳纳米管长线中碳纳米管沿该碳纳米管长线轴向/长度方向平行排列或呈螺旋状排列。该碳纳米管长线中的碳纳米管通过范德华力紧密结合。该碳纳米管长线的宽度为0.5纳米～100微米。
可以理解，由于碳纳米管本身的比表面积非常大，所以该碳纳米管长线本身具有较强的粘性。因此，该碳纳米管长线作为所述第一信号线124和第二信号线144可直接粘附在基体120，140的表面上。
该多个第一透明电极122与多个第二透明电极142均包括一碳纳米管层。该碳纳米管层为带状、线状或其它形状。本技术方案实施例中，所述碳纳米管层为带状。该碳纳米管层包括多个碳纳米管。进一步地，上述的碳纳米管层可以是单个碳纳米管薄膜或多个碳纳米管薄膜重叠设置，故，上述碳纳米管层的长度和厚度不限，只要能够具有理想的透明度，可根据实际需要制成具有任意长度和厚度的碳纳米管层。所述碳纳米管层的宽度为20微米～250微米，厚度为0.5纳米～100微米。所述透明电极122，142之间的间距为20微米～50微米。本技术方案实施例中，所述碳纳米管层的宽度50微米，厚度为50纳米，透明电极122，142之间的间距为20微米。
上述碳纳米管层中的碳纳米管薄膜由有序的或无序的碳纳米管组成，并且该碳纳米管薄膜具有均匀的厚度。具体地，该碳纳米管层包括无序的碳纳米管薄膜或者有序的碳纳米管薄膜。无序的碳纳米管薄膜中，碳纳米管为无序或各向同性排列。该无序排列的碳纳米管相互缠绕，该各向同性排列的碳纳米管平行于碳纳米管薄膜的表面。有序的碳纳米管薄膜中，碳纳米管为沿同一方向择优取向排列或沿不同方向择优取向。当碳纳米管层包括多层有序碳纳米管薄膜时，该多层碳纳米管薄膜可以沿任意方向重叠设置，因此，在该碳纳米管层中，碳纳米管为沿相同或不同方向择优取向排列。优选地，当该碳纳米管层中的碳纳米管薄膜为有序碳纳米管薄膜时，该有序碳纳米管薄膜为从碳纳米管阵列中直接拉取获得的碳纳米管拉膜结构。请参阅图5，所述碳纳米管拉膜结构包括多个碳纳米管首尾相连且择优取向排列。该多个碳纳米管之间通过范德华力结合。一方面，首尾相连的碳纳米管之间通过范德华力连接；另一方面，择优取向排列的碳纳米管之间部分通过范德华力结合。故，该碳纳米管拉膜结构具有较好的自支撑性及柔韧性。当该碳纳米管层中包括多层重叠设置的碳纳米管拉膜结构时，相邻两层碳纳米管薄膜中碳纳米管形成一夹角α，且0°≤α≤90°。
进一步地，所述碳纳米管层可以包括上述各种碳纳米管薄膜与一高分子材料组成的复合层。所述高分子材料均匀分布于所述碳纳米管薄膜中的碳纳米管之间的间隙中。所述高分子材料为一透明高分子材料，其具体材料不限，包括聚苯乙烯、聚乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、苯丙环丁烯(BCB)、聚环烯烃等。
本实施例中，所述多个第一透明电极122与多个第二透明电极142中的碳纳米管层为一层碳纳米管拉膜结构与PMMA组成的复合层。具体的，多个第一透明电极122的碳纳米管拉膜结构中的碳纳米管均沿第一方向排列，多个第二透明电极142的碳纳米管拉膜结构中碳纳米管均沿第二方向排列。所述碳纳米管复合层的厚度为0.5纳米～100微米。
所述碳纳米管层中的碳纳米管包括单壁碳纳米管、双壁碳纳米管以及多壁碳纳米管中的一种或几种。所述单壁碳纳米管的直径为0.5纳米～50纳米，双壁碳纳米管的直径为1纳米～50纳米，多壁碳纳米管的直径为1.5纳米～50纳米。所述碳纳米管层的厚度为0.5纳米～100微米。
另外，由于设置有透明电极122，124的区域与未设置透明电极122，124的区域具有不同的光折射率与透射率，为使触摸屏10整体透光性的视觉差异最小，可以在透明电极122，124之间的间隙中形成一填充层160，该填充层160的材料具有与透明电极122，124材料相同或接近的折射率和透射率。
所述传感器182可为现有技术中的任何传感器。本技术方案实施例中，该传感器182用于探测发生电压变化时X坐标驱动电源180所对应驱动的第一透明电极122及Y坐标驱动电源184所对应驱动的第二透明电极142的位置坐标。所述X坐标驱动电源180和Y坐标驱动电源184可为现有技术中的任何驱动电源，用于向第一透明电极122及第二透明电极142施加电压。
进一步地，该第二电极板14上表面外围设置有一绝缘层18。上述的第一电极板12设置在该绝缘层18上，且该第一电极板12的多个第一透明电极122正对该第二电极板14的多个第二透明电极142设置。上述多个透明点状隔离物16设置在所述第一透明电极122和第二透明电极142之间，且该多个透明点状隔离物16彼此间隔设置。第一电极板12与第二电极板14之间的距离为2～10微米。该绝缘层18与透明点状隔离物16均可采用绝缘透明树脂或其他绝缘透明材料制成。设置绝缘层18与透明点状隔离物16可使得第一电极板14与第二电极板12电绝缘。可以理解，当触摸屏10尺寸较小时，透明点状隔离物16为可选择的结构，只需确保第一电极板14与第二电极板12电绝缘即可。
另外，该第一电极板12远离第二电极板14的表面进一步可设置一透明保护膜126。所述透明保护膜126可以通过粘结剂直接粘结在第一基体120上表面，也可采用热压法，与第一电极板12压合在一起。该透明保护膜126可采用一层表面硬化处理、光滑防刮的塑料层或树脂层，该树脂层可由苯丙环丁烯(BCB)、聚酯以及丙烯酸树脂等材料形成。本实施例中，形成该透明保护膜126的材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，用于保护第一电极板12，提高耐用性。该透明保护膜126可用以提供一些附加功能，如可以减少眩光或降低反射。
所述第一偏光层110的材料可以为现有技术中常用的偏光材料，如二向色性有机高分子材料，具体可以为碘系材料或染料材料等。另外，该第一偏光层110也可为一层有序的碳纳米管薄膜，所述有序的碳纳米管薄膜中碳纳米管沿同一方向定向排列。优选的，该第一偏光层110为一碳纳米管拉膜结构。所述第一第一偏光层110的厚度为1微米～0.5毫米。
由于碳纳米管对电磁波的吸收接近绝对黑体，碳纳米管对于各种波长的电磁波均有均一的吸收特性，故所述第一偏光层110中的有序碳纳米管薄膜对于各种波长的电磁波也有均一的偏振吸收性能。当光波入射时，振动方向平行于碳纳米管束长度方向的光被吸收，垂直于碳纳米管束长度方向的光能透过，所以透射光成为线偏振光。因此，碳纳米管薄膜可以代替现有技术中的偏振片起到偏光作用。另外，所述第一偏光层110包括沿同一方向定向排列的碳纳米管，从而所述所述第一偏光层110具有良好的导电性能，可作为触摸式液晶显示屏300中的上电极层。因此，本技术方案实施例的触摸式液晶显示器300中的第一偏光层110可以同时起到偏光及上电极的作用，无需额外增加上电极层，从而可使得触摸式液晶显示屏300具有较薄的厚度，简化触摸式液晶显示屏300的结构和制造成本，提高背光源的利用率，改善显示质量。
所述第一配向层112的材料可以为聚苯乙烯及其衍生物、聚酰亚胺、聚乙烯醇、聚酯、环氧树脂、聚胺酯、聚硅烷等。所述第一配向层112的第一沟槽可以采用现有技术的膜磨擦法，倾斜蒸镀SiOx膜法和对膜进行微沟槽处理法等方法形成，该第一沟槽可使液晶分子定向排列。本实施例中，所述第一配向层112的材料为聚酰亚胺，厚度为1～50微米。
请参阅图4，所述下基板200从上至下依次包括一第二配向层212、一薄膜晶体管面板220及一第二偏光层210。该第二配向层212设置在该薄膜晶体管面板220的上表面。进一步地，第二配向层212的上表面可包括多个平行的第二沟槽，所述第一配向层112的第一沟槽的排列方向与第二配向层212的第二沟槽的排列方向垂直。该第二偏光层210设置在该薄膜晶体管面板220的下表面。该下基板200中第二配向层212靠近所述液晶层310设置。
所述第二偏光层210的材料与第一偏光层110的材料相同。所述第二偏光层210的厚度为1微米～0.5毫米。所述第二偏光层210的作用为将从设置于触摸式液晶显示屏300下表面的导光板发出的光进行起偏，从而得到沿单一方向偏振的光线。所述第二偏光层210的偏振方向与第一偏光层110的偏振方向垂直。
所述第二配向层212与第一配向层112的材料相同，所述第二配向层212的第二沟槽可使液晶分子定向排列。由于所述第一配向层112的第一沟槽与第二配向层212的第二沟槽的排列方向垂直，故第一配向层112与第二配向层212之间的液晶分子在两个配向层之间的排列角度产生90度旋转，从而起到旋光的作用，将第二偏光层210起偏后的光线的偏振方向旋转90度。本实施例中，所述第二配向层212的材料为聚酰亚胺，厚度为1～50微米。
请参阅图6，所述薄膜晶体管面板220包括一个第三基体240以及设置在第三基体240上表面的多个薄膜晶体管222、多个像素电极224、多个源极线226及多个栅极线228。
上述多个源极线226按行相互平行设置，上述多个栅极线228按列相互平行设置，并与源极线226交叉并绝缘设置，从而将第三基体240划分成多个网格区域242。上述多个像素电极224及多个薄膜晶体管222分别设置于上述网格区域242中，上述多个像素电极224之间以及上述多个薄膜晶体管222之间间隔设置。每一网格区域242设置一个薄膜晶体管222及一个像素电极224，该像素电极224与该薄膜晶体管222的漏极电连接。该薄膜晶体管222的源极与一源极线226电连接。具体地，上述网格区域242以矩阵方式按行及按列排列。上述每行网格区域242中的薄膜晶体管222的源极均与其所在行的源极线226电连接。上述薄膜晶体管222的栅极与一栅极线228电连接。具体地，上述每列网格区域242中的薄膜晶体管222的栅极均与其所在列的栅极线228电连接。
进一步地，所述薄膜晶体管面板220还可以包括一显示屏驱动电路(未示出)，所述源极线226与栅极线228与显示屏驱动电路相连接，显示屏驱动电路通过源极线226与栅极线228控制薄膜晶体管222的的开关。所述显示屏驱动电路集成设置于第三基体240之上，形成一集成电路板。
所述第三基体240为透明基体，起支撑作用，其材料可选择为玻璃、石英、陶瓷、金刚石、硅片等硬性材料或塑料、树脂等柔性材料。本实施例中，所述第三基体240的材料为PET。所述第三基体240也可选用大规模集成电路中的印刷线路板。
所述像素电极224为一导电薄膜，该导电薄膜的材料为一导电材料，当用于液晶显示器中时，该像素电极224可选择为铟锡氧化物(ITO)层、锑锡氧化物(ATO)层、铟锌氧化物(IZO)层或金属性碳纳米管薄膜等透明导电层。所述像素电极224的面积为10平方微米～0.1平方毫米。本实施例中，所述像素电极224的材料为ITO，面积为0.05平方毫米。
所述栅极线228及源极线226的材料为导电材料，如金属、合金、导电聚合物。该金属或合金材料可以为铝、铜、钨、钼、金、钛、钕、钯、铯及其任意组合的合金。所述栅极线228及源极线226也可以为金属性碳纳米管长线结构。所述栅极线228及源极线226的宽度为0.5纳米～100微米。本实施例中，所述栅极线228及源极线226的材料为铝，宽度为10微米。
请参阅图7，所述薄膜晶体管222可为顶栅型或底栅型结构，具体包括一半导体层2220、一源极2222、一漏极2224、一绝缘层2226及一栅极2228。该半导体层2220与该源极2222和漏极2224电连接，该栅极2228通过该绝缘层2226与该半导体层2220、源极2222及漏极2224绝缘设置。
本实施例中，所述薄膜晶体管222为底栅型结构。上述栅极2228设置于所述第三基体240上表面，上述绝缘层2226设置于该栅极2228上表面，上述半导体层2220设置于该绝缘层2226上表面，通过绝缘层2226与栅极2228绝缘设置，上述源极2222及漏极2224间隔设置并与上述半导体层2220电接触。
所述半导体层2220包括一第二碳纳米管层。该第二碳纳米管层中包括多个碳纳米管。该碳纳米管为单壁或双壁的半导体性碳纳米管。所述单壁的半导体性碳纳米管的直径为0.5纳米～50纳米；所述双壁的半导体性碳纳米管的直径为1.0纳米～50纳米。优选地，所述半导体性碳纳米管的直径小于10纳米。所述半导体层2220的长度为1微米～100微米，宽度为1微米～1毫米，厚度为0.5纳米～100微米。
具体地，所述第二碳纳米管层可以包括无序或有序的碳纳米管薄膜。无序的碳纳米管薄膜中，碳纳米管为无序或各向同性排列。该无序排列的碳纳米管相互缠绕，该各向同性排列的碳纳米管平行于碳纳米管薄膜的表面。有序的碳纳米管薄膜中，碳纳米管为沿同一方向择优取向排列或沿不同方向择优取向。优选地，该第二碳纳米管层包括至少一层由长碳纳米管组成的有序的长碳纳米管薄膜结构。如图8所示，该长碳纳米管薄膜结构中的碳纳米管相互平行且并排设置，相邻两个碳纳米管之间通过范德华力紧密结合。此时，该第二碳纳米管层的长度等于其中的碳纳米管的长度。
当上述第二碳纳米管层包括多个重叠设置的有序碳纳米管薄膜时，该多个有序碳纳米管薄膜可以沿任意方向重叠设置，因此，在该第二碳纳米管层中，相邻的碳纳米管薄膜中的碳纳米管形成一夹角α，且0°≤α≤90°。优选地，所述第二碳纳米管层中的碳纳米管均沿薄膜晶体管的源极至漏极方向排列。
本技术方案实施例中，所述半导体层2220包括一层由长碳纳米管组成的有序碳纳米管薄膜，该半导体层的长度为50微米，宽度为300微米，厚度为5纳米。所述半导体层2220位于所述源极2222和漏极2224之间的区域形成一沟道。所述沟道的长度为5微米，宽度为40～100微米。所述碳纳米管两个端部连接源极2222与漏极2224。
该薄膜晶体管面板220在触摸式液晶显示屏300中作为液晶像素点的驱动元件，当通过所述显示屏驱动电路对像素电极224与第一偏光片110之间施加一电压时，第一配向层112与第二配向层212之间的液晶层310中的液晶分子定向排列，从而使经由第二偏光层210起偏的光线不经旋光直接照射至第一偏光层110，此时光线将不能通过第一偏光层110。当在像素电极224及第一偏光层110之间未施加电压时，光线经过液晶分子旋光后可以通过第一偏光层110出射。
请参阅图9，该触摸式液晶显示屏300进一步包括一触摸屏控制器40、一中央处理器50及一显示设备控制器60。其中，该触摸屏控制器40、该中央处理器50及该显示设备控制器60三者通过电路相互连接，该触摸屏控制器40与该触摸屏10电连接，该显示设备控制器60连接所述下基板200的薄膜晶体管面板220的显示屏驱动电路。该触摸屏控制器30通过手指等触摸物60触摸的图标或菜单位置来定位选择信息输入，并将该信息传递给中央处理器40。该中央处理器40通过该显示器控制器50控制该薄膜晶体管面板220的显示屏驱动电路进行图像显示。
请一并参见图2、图3及图9，使用时，通过X坐标驱动电源180和Y坐标驱动电源184分别向所述多个第一透明电极122及多个第二透明电极142分时施加一定电压，使用者一边视觉确认在触摸屏10下面设置的触摸式液晶显示屏300的显示，一边通过触摸物60如手指或/及笔按压触摸屏10第一电极板12进行操作。第一电极板12中第一基体120发生弯曲，使得按压处70的第一透明电极122与第二透明电极142接触形成导通。由于多个第二透明电极142的第二端142b接地，故所述传感器182可探测出发生电压变化时X坐标驱动电源180所对应驱动的第一透明电极122及Y坐标驱动电源184所对应驱动的第二透明电极142，并将该信息传递给触摸屏控制器40，触摸屏控制器40通过上述输入信息确定该接触点的X坐标和Y坐标。触摸屏控制器40将数字化的触点坐标传递给中央处理器50。中央处理器50根据触点坐标发出相应指令，启动电子设备的各种功能切换，并通过显示器控制器60控制薄膜晶体管面板220的显示屏驱动电路进行图像显示。
当多点输入时，多个按压处70的第一透明电极122与第二透明电极142接触形成导通。由于X坐标驱动电源180和Y坐标驱动电源184为分时向所述多个第一透明电极122及多个第二透明电极142施加一定电压，故所述传感器182可依次分别探测出多次发生电压变化时X坐标驱动电源180所对应驱动的第一透明电极122及Y坐标驱动电源184所对应驱动的第二透明电极142，并依次将该多次发生电压变化时的信息传递给触摸屏控制器40，触摸屏控制器40依次通过上述输入信息分别确定该多个接触点的X坐标和Y坐标。触摸屏控制器40将该多个数字化的触点坐标传递给中央处理器50。中央处理器50根据触点坐标发出相应指令，启动电子设备的各种功能切换，并通过显示器控制器60控制薄膜晶体管面板220的显示屏驱动电路进行图像显示。
本技术方案实施例提供的碳纳米管作为透明电极、第一偏光层及薄膜晶体管的半导体层的触摸式液晶显示屏具有以下优点：其一，由于采用碳纳米管的触摸屏可直接输入操作命令和信息，可代替传统的键盘、鼠标或按键等输入设备，从而可以简化使用该触摸式液晶显示屏的电子设备的结构。其二，碳纳米管的优异的力学特性使得透明电极具有很好的韧性和机械强度，并且耐弯折，故，可以相应的提高触摸屏的耐用性，进而提高该触摸式液晶显示屏的耐用性，同时，与柔性基体配合，可以制备一柔性触摸式液晶显示屏。另外，采用第二碳纳米管层代替现有的非晶硅、多晶硅或有机半导体聚合物作为半导体层，可以相应的提高薄膜晶体管的柔性，尤其适用于柔性薄膜晶体管面板，并应用于柔性触摸式液晶显示屏中。其三，由于碳纳米管在潮湿的条件下具有良好的透明度，故采用碳纳米管层作为触摸屏的透明电极，可以使该触摸屏具有较好的透明度，进而有利于提高该触摸式液晶显示屏的分辨率。其四，由于碳纳米管具有优异的导电性能，则由碳纳米管组成的碳纳米管层具有均匀的阻值分布，因而，采用上述碳纳米管层作透明电极，可以相应的提高触摸屏的分辨率和精确度，进而提高该触摸式液晶显示屏的分辨率和精确度。第五，第一偏光层可以同时起到偏光及上电极的作用，无需额外增加上电极层，从而可使得触摸式液晶显示屏具有较薄的厚度，简化触摸式液晶显示屏的结构和制造成本，提高背光源的利用率，改善显示质量。其六，由于半导体性的碳纳米管具有优异的半导体性，因此薄膜晶体管具有较大的载流子迁移率，薄膜晶体管面板具有较快的响应速率，从而使应用该薄膜晶体管面板的触摸式液晶显示屏具有较好的显示性能。其七，采用碳纳米管层作为半导体层的薄膜晶体管尺寸较小，薄膜晶体管面板分辨率更高，可以用于高分辨率的液晶显示等领域。其八，由于所述触摸屏中的第一透明电极的一端电连接于一X坐标驱动电源，另一端电连接于一传感器，所述第二透明电极的一端接地，另一端电连接于一Y坐标驱动电源，故可通过所述传感器依次探测出多个发生电压变化时X坐标驱动电源所对应驱动的第一透明电极及Y坐标驱动电源所对应驱动的第二透明电极，进而确定多个触摸点的X坐标和Y坐标，故所述触摸式液晶显示屏可实现多点信号输入。
另外，本领域技术人员还可以在本发明精神内做其它变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。
Claims (25)
1.一种触摸式液晶显示屏，其包括：
一上基板，该上基板包括一触摸屏，该触摸屏包括多个透明电极；
一下基板，该下基板与上基板相对设置，该下基板包括一薄膜晶体管面板，该薄膜晶体管面板包括多个薄膜晶体管，且每个薄膜晶体管包括一半导体层；以及
一液晶层，设置于该上基板与下基板之间，
其特征在于，该触摸屏中的透明电极包括一第一碳纳米管层，该薄膜晶体管面板中的薄膜晶体管的半导体层包括一第二碳纳米管层，该第一碳纳米管层及第二碳纳米管层包括多个碳纳米管。
2.如权利要求1所述的触摸式液晶显示屏，其特征在于，所述第二碳纳米管层中的碳纳米管为半导体性碳纳米管。
3.如权利要求2所述的触摸式液晶显示屏，其特征在于，所述半导体性碳纳米管为单壁碳纳米管或双壁碳纳米管，半导体性碳纳米管的直径小于10纳米。
4.如权利要求1所述的触摸式液晶显示屏，其特征在于，所述第一碳纳米管层中的碳纳米管为金属性碳纳米管。
5.如权利要求4所述的触摸式液晶显示屏，其特征在于，所述金属性碳纳米管为单壁碳纳米管、双壁碳纳米管或多壁碳纳米管，该单壁碳纳米管的直径为0.5纳米～50纳米，该双壁碳纳米管的直径为1.0纳米～50纳米，该多壁碳纳米管的直径为1.5纳米～50纳米。
6.如权利要求1所述的触摸式液晶显示屏，其特征在于，所述第一碳纳米管层或第二碳纳米管层包括一个碳纳米管薄膜或多个重叠设置的碳纳米管薄膜。
7.如权利要求6所述的触摸式液晶显示屏，其特征在于，所述碳纳米管薄膜包括无序碳纳米管薄膜，该无序碳纳米管薄膜包括多个碳纳米管无序排列或各向同性排列。
8.如权利要求7所述的触摸式液晶显示屏，其特征在于，所述无序碳纳米管薄膜中的碳纳米管相互缠绕或平行于碳纳米管薄膜表面。
9.如权利要求6所述的触摸式液晶显示屏，其特征在于，所述碳纳米管薄膜包括有序碳纳米管薄膜，该有序碳纳米管薄膜包括多个碳纳米管沿同一方向择优取向排列或沿不同方向择优取向排列。
10.如权利要求9所述的触摸式液晶显示屏，其特征在于，所述有序碳纳米管薄膜包括一碳纳米管拉膜结构，该碳纳米管拉膜结构进一步包括多个碳纳米管首尾相连且沿同一方向择优取向排列，该多个碳纳米管之间通过范德华力结合。
11.如权利要求10所述的触摸式液晶显示屏，其特征在于，所述碳纳米管层包括至少两个重叠设置的碳纳米管拉膜结构，相邻的两层碳纳米管拉膜结构中的碳纳米管形成一夹角α，且0°≤α≤90°。
12.如权利要求9所述的触摸式液晶显示屏，其特征在于，所述有序碳纳米管薄膜包括多个相互平行且并排设置的长碳纳米管。
13.如权利要求7所述的触摸式液晶显示屏，其特征在于，所述碳纳米管薄膜的厚度为0.5纳米～100微米。
14.如权利要求1所述的触摸式液晶显示屏，其特征在于，所述第一碳纳米管层为一碳纳米管复合层，其包括至少一碳纳米管薄膜以及高分子材料均匀分布于碳纳米管薄膜中。
15.如权利要求1所述的触摸式液晶显示屏，其特征在于，所述触摸屏包括：
一第一电极板，该第一电极板包括一第一基体、多个第一透明电极以及多个第一信号线，所述第一基体具有一第一表面，多个第一透明电极沿第一方向间隔设置在第一基体的第一表面，该多个第一信号线分别与多个第一透明电极电连接；以及
一第二电极板，该第二电极板包括一第二基体、多个第二透明电极以及多个第二信号线，所述第二基体具有一第二表面，多个第二透明电极沿第二方向间隔设置在第二基体的第二表面，该多个第二信号线分别与多个第二透明电极电连接，该第二方向垂直于第一方向，该第一透明电极和第二透明电极均包括一第一碳纳米管层；
一绝缘层，该绝缘层设置在该第二电极板上表面外围，该第一电极板设置在该绝缘层上与所述第二电极板间隔；以及
多个点状隔离物设置在所述第一电极板与所述第二电极板之间。
16.如权利要求15所述的触摸式液晶显示屏，其特征在于，所述多个第一透明电极及多个第二透明电极在其相应电极板中均匀分布，且多个第一透明电极及多个第二透明电极为带状。
17.如权利要求15所述的触摸式液晶显示屏，其特征在于，所述第一碳纳米管层的宽度为20微米～250微米，厚度为0.5纳米～100微米，所述多个透明电极之间的间距为20微米～50微米。
18.如权利要求15所述的触摸式液晶显示屏，其特征在于，所述第一透明电极中的碳纳米管沿第一方向定向排列，所述第二透明电极中的碳纳米管沿第二方向定向排列。
19.如权利要求15所述的触摸式液晶显示屏，其特征在于，所述多个第一透明电极具有一第一端和一第二端，该多个第一透明电极的第一端分别通过多条第一信号线电连接至一X坐标驱动电源，该多个第一透明电极的第二端分别通过多条第一信号线电连接至一传感器；所述多个第二透明电极具有一第一端和一第二端，该多个第二透明电极的第一端分别通过多条第二信号线电连接至一Y坐标驱动电源，该多个第二透明电极的第二端接地。
20.如权利要求19所述的触摸式液晶显示屏，其特征在于，所述多个第一信号线相互平行，所述多个第二信号线相互平行，且所述第一信号线及第二信号线为铟锡氧化物线、锑锡氧化物线或碳纳米管长线。
21.如权利要求1所述的触摸式液晶显示屏，其特征在于，所述上基板进一步包括：
一第一偏光层设置于该触摸屏的下表面；以及
一第一配向层设置于该第一偏光层的下表面，该第一配向层靠近所述液晶层设置。
22.如权利要求1所述的触摸式液晶显示屏，其特征在于，所述薄膜晶体管面板进一步包括：
一第三基体；
多个源极线，该多个源极线位于第三基体上表面并按行相互平行设置；
多个栅极线，该多个栅极线位于第三基体上表面并按列相互平行设置，该多个栅极线与该多个源极线交叉并绝缘设置，从而将该第三基体上表面划分成多个网格区域；
多个像素电极，每一像素电极设置于每一网格区域中；以及
多个薄膜晶体管，每一薄膜晶体管设置于每一网格区域中，该薄膜晶体管包括一源极、一与该源极间隔设置的漏极、一半导体层、以及一栅极，该源极与一源极线电连接，该漏极与一像素电极电连接，该半导体层与该源极和漏极电连接，该栅极通过一绝缘层与该半导体层、源极及漏极绝缘设置并与一栅极线电连接。
23.如权利要求1所述的触摸式液晶显示屏，其特征在于，所述下基板进一步包括：
一第二偏光层，设置于该薄膜晶体管面板下表面；以及
一第二配向层，设置于该薄膜晶体管面板上表面，该第二配向层靠近所述液晶层设置。
24.如权利要求21或23所述的触摸式液晶显示屏，其特征在于，所述偏光层包括多个碳纳米管沿同一方向择优取向排列。
25.如权利要求21或23所述的触摸式液晶显示屏，其特征在于，所述偏光层的厚度为1微米～0.5毫米。
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