CN101738768B - 触摸屏及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种触摸屏，其包括一基板、一感应区、一黑矩阵及一像素区；其中该感应区具有开设有网格的矩阵形结构，其形成在该基板上以感测压力并产生对应的压电信号；该黑矩阵覆盖该感应区，该像素区形成在该基板上未被该感应区及该黑矩阵覆盖的位置以显示图像；其中，该黑矩阵的形状与该感应区完全相同，且全部形成在该感应区上并将该感应区完全覆盖；或者该黑矩阵的网格数量多于该感应区的网格数量，且该黑矩阵一部分形成在该感应区上并将该感应区完全覆盖，另一部分直接形成在该基板上。本发明还提供一种相应的触摸屏制造方法。

Description

触摸屏及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种触摸屏及其制造方法，尤其涉及一种使用压电元件的触摸屏及其制造方法。
背景技术
触摸屏在各种电子装置上得到广泛的应用。目前常见的触摸屏有电阻式触摸屏、电容式触摸屏、红外线触摸屏、表面声波触摸屏等很多种类，但各种触摸屏的组装方式较为相近，一般都是将触摸屏独立地制造完成后，再将其直接贴合在电子装置的显示屏上进行使用。然而，现有的触摸屏一般厚度较大，贴合到显示屏上后将增大电子装置的体积及重量，也可能对显示效果造成不良影响。另外，贴合工序也可能会对显示屏造成污染，影响其图像显示质量。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种可以减小厚度、提高显示效果的触摸屏及其制造方法。
一种触摸屏，其包括一基板、一感应区、一黑矩阵及一像素区；其中该感应区具有开设有网格的矩阵形结构，其形成在该基板上以感测压力并产生对应的压电信号；该黑矩阵覆盖该感应区，该像素区形成在该基板上未被该感应区及该黑矩阵覆盖的位置以显示图像；其中，该黑矩阵的形状与该感应区完全相同，且全部形成在该感应区上并将该感应区完全覆盖；或者该黑矩阵的网格数量多于该感应区的网格数量，且该黑矩阵一部分形成在该感应区上并将该感应区完全覆盖，另一部分直接形成在该基板上。
一种触摸屏制造方法，其包括以下步骤：提供一基板；在该基板上形成一压电材料层及一遮光材料层；将该压电材料层及遮光材料层部分移除，在该压电材料层及该遮光材料层上均开出多个网格而形成一用于感测压力并产生对应的压电信号的感应区及一覆盖该感应区的黑矩阵；其中，该黑矩阵的形状与该感应区完全相同，且全部形成在该感应区上并将该感应区完全覆盖；或者该黑矩阵的网格数量多于该感应区的网格数量，且该黑矩阵一部分形成在该感应区上并将该感应区完全覆盖，另一部分直接形成在该基板上；在该基板上未被该感应区及该黑矩阵覆盖的位置形成一用于显示图像的像素区；在该黑矩阵及该像素区上形成一透明导电层。
与现有技术相比，本发明提供的触摸屏与现有的液晶显示屏整合在一起，只需在现有液晶显示屏上增加一压电材料层的极小厚度即可使其同时具备显示屏与触摸屏的功能，可以明显地减小电子装置的体积及重量，节约制造成本。本发明提供的方法省去了现有的将触摸屏与显示屏贴合的工序，从而避免了贴合过程中可能造成污染的风险，简化了制程且有利于提高产品质量。
附图说明
图1为本发明触摸屏第一较佳实施例的结构示意图。
图2为本发明触摸屏第二较佳实施例的结构示意图。
图3为本发明触摸屏制造方法第一较佳实施例的步骤示意图。
图4为本发明触摸屏制造方法第二较佳实施例的步骤示意图。
具体实施方式
请参阅图1，本发明触摸屏的第一较佳实施例为一触摸屏100，该触摸屏100包括一基板10、一感应区11、一绝缘层12、一黑矩阵(Black Matrix,BM)13、一像素区14及一透明导电层15。
该基板10为采用玻璃制成的透明的光滑平板，该触摸屏100的其它部分均堆叠形成于该基板10上。在本实施例中，该基板10为一现有的液晶显示屏的上基板。
该感应区11为采用压电材料制成的矩阵结构，均匀布设在基板10的表面上。该绝缘层12可采用树脂等绝缘材料制成，其形成于该感应区11上，该黑矩阵13可采用黑色树脂膜或铬膜等遮光材料制成，其形状与该感应区11及该绝缘层12完全相同，整个黑矩阵13都形成于该绝缘层12上，将该感应区11及该绝缘层12覆盖。
该像素区14由具有红、绿、蓝三原色透光性的彩色滤光膜(ColorFilter,CF)层构成。该等彩色滤光膜层可采用彩色的树脂等材料制成，其依照一般彩色滤光片的制造原理填充在基板10表面上未被感应区11、绝缘层12及黑矩阵13覆盖的位置，亦即布设在上述由感应区11、绝缘层12及黑矩阵13具有的矩阵结构的网格中，从而构成图像显示所需的多个像素。例如，图1中像素区14处于防反射结构不同网格中的三个部分141、142及143可分别设置红色、绿色及蓝色的彩色滤光膜层，从而形成三个单色像素，并进一步组成一个用于显示彩色的全色光点。
该透明导电层15为采用铟锡金属氧化物(Indium Tin Oxides,ITO)制成的透明导电薄膜，其通过溅镀等方式形成在该黑矩阵13及该像素区14表面上将黑矩阵13及像素区14完全覆盖，从而将感应区11、绝缘层12、黑矩阵13及像素区14封装在该透明导电层15与基板10之间。该透明导电层15可用作上述现有液晶显示屏的电极，也可阻隔其工作过程中产生的有害辐射。
使用该触摸屏100时，可将其直接装设在电子装置上作为现有液晶显示屏的一部分。如前所述，可以使用该基板10同时兼作液晶显示屏的上基板，在基板10上形成触摸屏100的其他部件后将液晶封装在该透明导电层15所在的一侧。如此，该透明导电层15、像素区14及黑矩阵13即可起到现有的彩色滤光片的效果，从该基板10所在的一侧即可观察液晶显示屏显示的图像。同时，从该透明导电层15所在侧射来的液晶显示屏背光因被黑矩阵13遮挡而不会照射到该感应区11及绝缘层12，因此该感应区11及绝缘层12并不会影响液晶显示屏的图像显示效果。
该感应区11与电子装置建立必要的电性连接后，该触摸屏100即可实现触控功能。使用者依照从基板10的方向观察到的图像提示触摸该基板10外侧，基板10被触摸的部分受到的压力传输至其另一侧的感应区11，被该感应区11转换为压电信号传输至电子装置。电子装置由该压电信号的来源位置判断出基板10上受到按压的位置，即可确定使用者输入的指令而执行相关的操作。
请参阅图2，本发明触摸屏的第二较佳实施例为一触摸屏200，该触摸屏100包括一基板20、一感应区21、一绝缘层22、一黑矩阵23、一像素区24及一透明导电层25。该基板20与基板10完全相同，而感应区21、绝缘层22、黑矩阵23、像素区24及透明导电层25的材料亦与上述触摸屏100中对应的各部件均相同，其堆叠形成的顺序也与触摸屏100相同，在基板20表面上依次形成感应区21、绝缘层22、黑矩阵23及透明导电层25，而像素区24则形成在基板20上未被黑矩阵23覆盖的部分上，亦即设置于黑矩阵23的网格中。
该触摸屏200与触摸屏100的不同之处在于，该感应区21以比触摸屏100的感应区11更加稀疏的矩阵结构形成在该基板20的表面上，该绝缘层22形成在该感应区21上，而该黑矩阵23则仍具有与触摸屏100的黑矩阵13相同的密度。这样，部分黑矩阵23被形成在绝缘层22上将感应区21及绝缘层22完全覆盖，另一部分黑矩阵23则直接形成在基板20表面。像素区24可以形成在该黑矩阵23的所有网格间，例如图2中像素区24的241及243部分形成在黑矩阵23覆盖有感应区21及绝缘层22的网格间，242部分则形成在黑矩阵23完全没有覆盖感应区21及绝缘层22的网格间。该透明导电层25则与透明导电层15完全相同，形成在黑矩阵23及感应区24表面上将二者完全覆盖。
该触摸屏200的使用原理与触摸屏100完全相同。由于液晶显示屏的像素及黑矩阵23的网格的尺寸远小于用于触控操作的手指或触控笔的尺寸，当手指或笔尖接触到基板20表面的某个触控位置时，该位置的受压面积将远大于黑矩阵23网格的尺度。因此，对该触控位置的触控操作可以对该位置之下的多个网格同时产生压力，只要在该多个网格中的一部分网格与基板20之间设置压电材料制成的感应区21，即可感应到对该触控位置的操作。所以，触摸屏200可以将感应区21设置得较为稀疏，并不一定需要和黑矩阵23具有完全重合的结构，只要确保所有触控位置上在手指或笔尖能产生压力的每个范围内都设置有感应区21即可。这样可以缩小感应区21的总面积，节省压电材料的用量，降低制造成本。
在对该触摸屏100/200的触控操作中，若该黑矩阵13/23由导电材料如铬膜等制成，则该绝缘层12/22可以避免该感应区11/21与该黑矩阵13/23及该透明导电层15/25间发生短路。若该黑矩阵13/23由绝缘材料如树脂等制成，则该绝缘层12/22也可以省略，将黑矩阵13直接形成在感应区11上，或将黑矩阵23直接形成在感应区21及基板20上即可。
可以理解，在该触摸屏100/200中，其基板10/20、黑矩阵13/23、像素区14/24及透明导电层15/25均为液晶显示屏的必要部件，均可使用与现有的电子装置显示屏中对应的部件来充当。因此，只要在现有液晶显示屏的制程中将感应区11/21加入其黑矩阵与上基板之间，即可构成本发明所提供的触摸屏100/200。与独立制造后再组装到显示屏上的现有触摸屏相比，本发明所提供的触摸屏100/200与显示屏整合在一起，只需在现有液晶显示屏上增加极小的厚度即可使其同时具备显示屏与触摸屏的功能，可以明显地减小电子装置的体积及重量，节约制造成本。
请参阅图3，本发明提供的触摸屏制造方法的第一较佳实施例即一种制造上述触摸屏100的方法，该方法包括以下步骤：
首先提供一上述的基板10，该基板10可以是现有液晶显示屏的上基板。
在该基板10一表面上依次形成完全覆盖该表面的一压电材料层、一绝缘材料层及一黑色遮光材料层。
以蚀刻等现有方法将该压电材料层、绝缘材料层及黑色遮光材料层部分移除，使该压电材料层、绝缘材料层及黑色遮光材料层上开出多个网格，从而形成上述的感应区11、绝缘层12及黑矩阵13，三者构成矩阵形防反射结构。该网格的大小及数量可根据液晶显示屏的像素指标确定。
采用树脂等彩色滤光材料填充在基板10表面上未被感应区11、绝缘层12及黑矩阵13覆盖的位置，亦即布设在上述由感应区11、绝缘层12及黑矩阵13具有的矩阵结构的网格中，从而形成上述像素区14。
最后，通过溅镀等方式以铟锡金属氧化物在该黑矩阵13及该像素区14表面上形成一透明导电薄膜作为透明导电层15，即完成该触摸屏100的制造。另外，若该黑色遮光材料层采用绝缘材料如树脂等形成，则上述该绝缘材料层可以取消，只需在基板上依次形成该压电材料层及该黑色遮光材料层后再继续进行后续步骤即可。
请参阅图4，本发明提供的触摸屏制造方法的第二较佳实施例即一种制造上述触摸屏200的方法，该方法包括以下步骤：
首先提供一上述的基板20，该基板20可以是现有液晶显示屏的上基板。
在该基板20一表面上依次形成完全覆盖该表面的一压电材料层及一绝缘材料层。
以蚀刻等现有方法将该压电材料层及该绝缘材料层部分移除，使该该压电材料层及绝缘材料层上开出多个网格，从而形成上述的感应区21及绝缘层22。该网格的大小及数量可根据触摸屏200的触控操作要求确定。
在该基板20及该绝缘层22上形成一黑色遮光材料层，将该基板20的上表面及该绝缘层22均完全覆盖，然后以蚀刻等现有方法将该黑色遮光材料层直接覆盖在该基板20表面上的区域中的一部分移除，使该黑色遮光材料层中未覆盖该感应区21及绝缘层22的部分开出多个网格，从而形成上述黑矩阵23。该等网格的大小及数量可根据液晶显示屏的像素指标确定。由于实际应用中显示屏的像素密度远大于触控所需的压电感应材料分布密度，故该黑矩阵23的结构较为密集，可以在开出更多网格的同时完全覆盖较稀疏的感应区21及其绝缘层22。
采用树脂等彩色滤光材料填充在基板20表面上未被感应区21、绝缘层22及黑矩阵23覆盖的位置，形成上述像素区24。
最后，通过溅镀等方式以铟锡金属氧化物在该黑矩阵23及该像素区24表面上形成一透明导电薄膜作为透明导电层25，即完成该触摸屏100的制造。另外，若该黑色遮光材料层采用绝缘材料如树脂等形成，则上述该绝缘材料层可以取消，只需在基板上先形成该压电材料层，开出网格形成感应区21后再可直接在基板10及感应区21形成该黑色遮光材料层，然后继续进行后续步骤即可。
可以理解，本发明提供的触摸屏制造方法中，除了形成感应区11/21及其绝缘层12/22的步骤之外，其它步骤均为制造现有的液晶显示屏的必要步骤。换言之，只要在现有的制造液晶显示屏的方法中引入形成感应区11/21及其绝缘层12/22的步骤，即可制成上述的触摸屏100/200。同时，由于本发明提供的触摸屏制造方法是将触摸屏与现有显示屏完全整合在一起，与独立制造触摸屏后再将其组装到显示屏上的现有技术相比，本发明提供的方法不仅节约成本，而且省去了将独立制造的触摸屏与现有显示屏贴合的工序，也就避免了贴合过程中可能造成污染的风险，简化了制程且有利于提高产品质量。

Claims (6)

1.一种触摸屏，其包括一基板，其特征在于：该触摸屏还包括一感应区、一黑矩阵及一像素区；其中该感应区具有开设有网格的矩阵形结构，其形成在该基板上以感测压力并产生对应的压电信号；该黑矩阵覆盖该感应区，该像素区形成在该基板上未被该感应区及该黑矩阵覆盖的位置以显示图像；其中，该黑矩阵的形状与该感应区完全相同，且全部形成在该感应区上并将该感应区完全覆盖；或者该黑矩阵的网格数量多于该感应区的网格数量，且该黑矩阵一部分形成在该感应区上并将该感应区完全覆盖，另一部分直接形成在该基板上。
2.如权利要求1所述的触摸屏，其特征在于：该基板为一液晶显示屏的上基板。
3.如权利要求1所述的触摸屏，其特征在于：该触摸屏还包括一绝缘层，该绝缘层形成在该感应区与该黑矩阵之间。
4.如权利要求1所述的触摸屏，其特征在于：该触摸屏还包括一形成于该黑矩阵及该像素区上将二者覆盖的透明导电层。
5.一种触摸屏制造方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
提供一基板；
在该基板上形成一压电材料层及一遮光材料层；
将该压电材料层及遮光材料层部分移除，在该压电材料层及该遮光材料层上均开出多个网格而形成一用于感测压力并产生对应的压电信号的感应区及一覆盖该感应区的黑矩阵；其中，该黑矩阵的形状与该感应区完全相同，且全部形成在该感应区上并将该感应区完全覆盖；或者该黑矩阵的网格数量多于该感应区的网格数量，且该黑矩阵一部分形成在该感应区上并将该感应区完全覆盖，另一部分直接形成在该基板上；
在该基板上未被该感应区及该黑矩阵覆盖的位置形成一用于显示图像的像素区；
在该黑矩阵及该像素区上形成一透明导电层。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于：该方法还包括一在该感应区及该黑矩阵之间形成一绝缘层的步骤。
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