CN102830839A - 一种3d触摸显示器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种3D触摸显示器，用以实现一种结构简单且紧凑的3D触摸显示器。本发明提供的3D触摸显示器，包括：显示装置、位于所述显示装置上方的光栅结构和触摸感应电路，所述触摸感应电路形成在所述光栅结构本体上。

Description

一种3D触摸显示器

技术领域

本发明涉及触摸显示技术领域，尤其涉及一种三维（3D）触摸显示器。

背景技术

3D立体显示技术已经成为显示领域的一个重要的前沿科技领域。3D立体显示技术包括助视3D显示和裸眼3D显示。其中，裸眼3D显示为不需要任何助视设备观看到3D效果的显示。在裸眼3D显示技术中，基于光栅结构的3D显示器由于结构简单、性能良好等优点备受关注，3D显示器是基于双目视差和光栅结构分光原理实现3D立体显示效果，一般包括2D平面显示装置和光栅结构。

随着3D立体显示技术的发展和人们对产品的需求的增加，现在带有触摸功能的3D显示器还较少，一般情况下，3D触摸显示器实现触摸的方法为：在3D显示器上方直接设置触摸屏，即在3D显示器的光栅结构上方设置触摸屏。尤其是针对液晶光栅结构的3D触摸显示器，触摸屏位于偏振片上方。但是，采用这种方法实现的3D触摸显示器其结构较厚且较复杂，成本较高。

发明内容

本发明实施例提供的一种3D触摸显示器，用以实现一种结构简单紧凑且具有触摸功能的3D显示器。

本发明实施例提供的一种3D触摸显示器，包括：

显示装置、位于所述显示装置上方的光栅结构和触摸感应电路，所述触摸感应电路形成在所述光栅结构本体上。

本发明提供的3D触摸显示器，通过直接在光栅结构本体上设置触摸感应电路，实现具有触摸功能的3D显示器。相对于现有技术直接在光栅结构的上方设置现有的触摸屏，本发明提供的3D触摸显示器结构简单，而且紧凑，实现容易，成本较低。

附图说明

图1为本发明实施例提供的3D触摸显示器的整体结构示意图；

图2为本发明实施例提供的具有触摸感应电路的视差挡板光栅结构示意图；

图3为本发明实施例提供的具有触摸感应电路和保护层的视差挡板光栅结构示意图；

图4为本发明实施例提供的具有触摸感应电路的液晶光栅结构示意图；

图5为本发明实施例提供的具有视差挡板光栅结构的3D触摸显示器结构示意图；

图6为本发明实施例提供的具有液晶光栅结构的3D触摸显示器结构示意图；

图7为本发明实施例提供的液晶光栅结构的基板上的导电膜层结构示意图；

图8为本发明实施例提供的另一种具有液晶光栅结构的3D触摸显示器结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种3D触摸显示器，用以实现一种结构简单且紧凑的3D触摸显示器。

本发明实施例通过在3D显示器的光栅结构本体上形成触摸感应电路，实现具有触摸功能的3D显示器，该3D触摸显示器结构简单，轻、薄，节约成本。

下面简单介绍一下裸眼3D显示器的显示原理。

3D显示器包括2D显示装置（具有像素阵列结构的显示装置）和位于所述2D显示装置上且能够实现3D功能的光栅结构。

光栅结构是按一定规律刻有大量刻槽(或线条)的可透光和不透光的光学部件，或通过按一定规律排列的液晶形成的可透光和不透光的光学部件，能在特制的平面上显现立体画面。

3D显示效果为：人的两眼水平分开在两个不同的位置上，所观察到的物体图像存在着一个视差，具有视差的图像通过人类的大脑可以感受到一个三维的深度立体变化，这就是所谓的3D显示原理或立体视觉原理。不同的观察角度将可以看到不同的图像。如果我们将光栅结构垂直于两眼放置，由于两眼对光栅结构的观察角度不同，因而两眼会看到两个不同的图像，从而产生立体感。

所述光栅结构包括视差挡板光栅结构和液晶光栅结构。

视差挡板光栅结构是通过在基板或者胶片上印刷或者光刻遮光材料形成明暗相间的条状图案实现的，该图案一旦确定无法变动，因此只能使显示器工作于3D显示模式。液晶光栅结构可以实现2D和3D两种显示模式，并且可以进行2D和3D两种显示模式之间的切换。液晶光栅结构相当于一个液晶屏，该液晶可以为扭转向列型（Twisted Nematic，TN）液晶，液晶填充在上基板和下基板之间，与液晶接触的上基板的一侧和与液晶接触的下基板的一侧分别设置有用于定位液晶的电极，使得液晶在电场的作用下顺着电极排列。用于定位液晶的电极为何种形状，液晶就排列成何种形状。光线通过电极之间的缝隙衍射出去，形成明暗相间的条纹。

其中至少一个基板与液晶相接触的一侧设置有条状电极，另一个基板与液晶相接触的一侧设置的电极可以是一整块导电膜层式电极。该一整块导电膜层式电极与所述条状电极形成电场。给所述两个基板上的电极通电时，条状电极对应的区域不透光，其余区域透光，形成透光和不透光相间隔的效果。本发明实施例在所述光栅结构本体上形成触摸感应电路，实现3D显示器的触摸功能。

以下将结合附图对本发明实施例提供的技术方案进行说明。

参见图1，本发明实施例提供的3D触摸显示器，包括：

显示装置1、位于显示装置1上方的光栅结构2，以及形成在光栅结构2本体上的触摸感应电路3。

其中，显示装置1可以是液晶显示装置或者其他2D显示装置；光栅结构2可以为视差挡板光栅结构或者液晶光栅结构。

参见图2，视差挡板光栅结构包括：光栅基板21、形成在光栅基板21与显示装置相接触的一侧上的遮光条状图案22。触摸感应电路3形成在视差挡板光栅结构的光栅基板21的另一侧（无遮光条状图案的一侧）。

较佳地，参见图3，为了防止手指直接接触触摸感应电路会将电路划伤，所示的触摸感应电路3上面包括一层保护层7，用于保护触摸感应电路3。该保护层7可以是柔性塑料或者透明玻璃等绝缘材料。由于本实施例提供的触摸屏是通过手指和触摸感应电路之间的耦合电容的变化实现触摸点定位的，所以即使触摸感应电路上有一层保护层也不会影响手指和触摸感应电路之间形成耦合电容，实现触摸定位。

参见图4，液晶光栅结构包括：上基板61、下基板62、填充于上基板61和下基板62之间的液晶63，以及位于上基板61上与液晶63相接触的一侧的电极64和下基板62上与液晶63相接触的一侧的电极65。

施加有一定电压的电极64和电极65形成电场，能够使得液晶63按照电极的图案定位。

较佳地，如图4所示在上基板61上不与液晶63相接触的一侧形成有触摸感应电路3。或者

较佳地，在上基板61上与液晶63相接触的一侧形成有触摸感应电路3，用于实现3D显示器的触摸功能（图4中未示出）。和触摸感应电路上设置保护层能够实现触摸定位的原理类似，触摸感应电路设置在上基板61上与液晶63相接触的一侧也会准确实现触摸定位。这种情况下无需再设置保护层，因为触摸感应电路与人手通过上基板61隔开，不会划坏触摸感应电路，上基板61实际上已经作为保护层保护触摸感应电路。

下面通过具体的实施例说明本发明提供的技术方案。

实施例一：

针对光栅结构为视差挡板光栅结构，实现具有触摸功能的3D显示器。

参见图5，本发明实施例提供的3D触摸显示器，包括：显示装置1、位于显示装置1上的光栅结构2、位于光栅结构2本体上的触摸感应电路3，以及位于触摸感应电路3上的保护层7。该触摸感应电路3位于不与显示装置1相接触的光栅结构2的一侧。

显示装置1可以是液晶显示装置或者其他2D显示装置；图5中所示的显示装置1为液晶显示装置，包括阵列基板11、彩膜基板12以及位于阵列基板11和彩膜基板12之间的液晶（图5中未显示）。由于液晶分子具有光的选择性，所以液晶显示装置的阵列基板11和彩膜基板12的外侧分别设置有偏振片5。

如图5所示，液晶显示装置的上面设置有光栅结构2，用于实现3D显示。

该光栅结构为视差挡板光栅结构。视差挡板光栅结构只能使显示器工作于3D显示模式，因为光栅结构上的遮光条状图案是固定的。具体地，可以通过在透明基板，如玻璃基板，或者胶片上印刷或者光刻刻蚀遮光材料形成明暗相间的条状图案来实现。液晶光栅结构可以实现2D和3D两种显示模式。

如图5所示，视差挡板光栅结构具体包括：光栅基板21、形成于光栅基板21上与显示装置1相接触的一侧的遮光条状图案22，触摸感应电路3形成于光栅基板21的另一侧（无遮光条状图案22的一侧）。触摸感应电路3上还设置有一层保护层7，位于触摸感应电路3上用于保护触摸感应电路3。该保护层7可以是透明绝缘基板，如玻璃基板，也可以是柔性塑料绝缘膜层。

实现具有触摸功能的3D显示器，在具体实现过程中，可以通过如下方式：

通过镀膜工艺在光栅基板上没有遮光条状图案的一侧形成一层导电膜层（如铟锡氧化物ITO），通过对所述导电膜层进行光刻刻蚀工艺，形成具有一定图案的触摸感应电路。在所述触摸感应电路上设置保护层，例如在所述触摸感应电路上放置一透明玻璃基板作为保护层或者在所述触摸感应电路上粘贴一层透明塑料薄膜作为保护层。

在现有的显示装置上放置形成有触摸感应电路和保护层的视差挡板光栅结构，通过光学胶（Optical Clear Adhesive，OCA）将光栅结构和显示装置粘合起来，具有遮光条状图案的一侧与显示装置接触。所述光学胶为具有光学透明的一层特种双面胶。

所述镀膜工艺可以是通过蒸镀或者溅射等方法实现。所述形成的触摸感应电路可以是电容式触摸感应电路或者为电阻式触摸感应电路，可以是单层式触摸感应电路，也可以是多层式触摸感应电路。可以是没有图案触摸感应电路也可以是具有一定图案的触摸感应电路。

需要说明的是，本实施例提供的触摸感应电路可以施加交流电流或者具有部分交流的直流电流实现耦合电容，从而实现触摸定位。

本发明实施例在光栅结构无遮光条状图案的一侧形成触摸感应电路，既实现了3D显示效果，又实现了触摸功能，3D触摸显示器的结构紧凑，实现了较轻、较薄的3D触摸显示器。另外，该种结构的3D触摸显示器的工艺流程简单，实现成本较低。

并且，所述触摸感应电路和显示器的位置坐标点判定系统相连，实现触摸点的准确定位，这均属于现有技术，这里不再赘述。

实施例二：

本发明实施例提供的光栅结构为液晶光栅结构，通过液晶光栅结构实现具有触摸功能的3D显示器。

液晶光栅结构可以为通过TN液晶实现透光和不透光的光栅结构。

参见图6，具有触摸功能的3D显示器包括：显示装置1、位于显示装置1上的液晶光栅结构2，以及形成在液晶光栅结构2上的触摸感应电路3；具体地，触摸感应电路3形成在液晶光栅结构2的上基板上与液晶不相接触的一侧或与液晶相接触的一侧（图6所示的触摸感应电路3形成在液晶光栅结构2与液晶不相接触的一侧）。

下面具体介绍一下液晶光栅结构2的结构。

图6所示的3D触摸显示器，触摸感应电路3形成在液晶光栅结构的上基板上与液晶不相接触的一侧，且位于偏振片5和上基板之间。

液晶光栅结构2包括：上基板61、下基板62、填充于上基板61和下基板62之间的液晶63，以及位于上基板61上与液晶63相接触的电极64和下基板62上与液晶63相接触的电极65。电极64和电极65能够使得液晶63定位。

较佳地，所述电极可以由ITO导电膜层形成。

较佳地，在上基板61与液晶63不相接触的一侧上通过镀膜工艺形成触摸感应电路3。用于实现3D显示器的触摸功能。

所述电极64有如下设置方式：在上基板61与液晶63相接触的一侧设置一整块ITO导电膜层，不经过光刻和刻蚀工艺（该侧电极没有图案）。在下基板62上与液晶63相接触的一侧设置具有条状结构的电极。该条状结构的电极是经过对一整层导电膜层经光刻刻蚀工艺形成。电极的制作方法和现有技术相同，这里不再赘述。

位于上基板61和下基板62之间的液晶63在电极64和电极65的作用下（即在电场的作用下）按照下基板62上的电极65的图案，有序排成一列一列的液晶，分布在具有条状结构的电极上的液晶分子阻止光线的通过，无电极的区域光线可以通过。经过偏振片对光线的选择性作用，人眼（左眼）在某一时刻接收到一幅图像（左眼像素），人眼（右眼）在某一时刻接收到另一幅图像（右眼像素）。两幅图像实现3D效果。

在所述上基板与液晶相接触的一侧设置一整层电极，以及在所述下基板与液晶相接触的一侧设置具有条状结构的电极。这样的电极设置结构可以为位于光栅结构上面的触摸感应电路屏蔽其它电磁信号。既可以实现液晶光栅结构的作用，还可以使得触摸感应电路不受显示装置的电磁信号的影响，较准确地实现触摸功能。

较佳地，也可以在上基板61与液晶63相接触的一侧设置具有条状结构的电极，在下基板62与液晶63相接触的一侧设置一整层电极或者设置具有条状结构的电极。

当上下基板与液晶相接触的一侧设置有具有条状结构的电极时，如图7所示，上基板61上的电极64和下基板62上的电极65位置相对。有利于形成规则且稳定的透光和不透光的光栅结构效果。

由于液晶对光具有选择性，因此，要想通过液晶光栅结构实现3D显示，还需要在光栅结构的上面设置偏振片；如图6所示，本实施例提供的3D触摸显示器还包括位于触摸感应电路上3的偏振片5，该偏振片可以直接贴合在所述触摸感应电路上，还可以起到保护所述触摸感应电路的作用。

本发明提供的3D触摸显示器，还可以为如图8所示的结构，和图6所示的3D触摸显示器的不同之处在于，触摸感应电路3设置在液晶光栅结构的上基板61上与液晶63相接触的一侧。上基板61与液晶63相接触的一侧的电极64由触摸感应电路3代替。该触摸感应电路3既可以实现触摸的功能，还可以实现定位液晶的功能。但是该触摸感应电路只能施加包括有部分交流电流的直流电流实现触摸定位和形成稳定电场的作用。因为在直流电流中加一部分交流电流，不会影响触摸感应电路对液晶的偏转。但是其中的部分交流电流已经能够实现手指和触摸感应电路之间形成耦合电容，进而实现触摸定位的功能。

较佳地，图8所示的3D触摸显示器，触摸感应电路3的图案为一整层电极（如一整层ITO电极）。这是因为，一整层电极既可以实现触摸的功能，还能够和相对的基板上的电极一起定位液晶。并且，下基板与液晶相接触的一侧设置的电极为具有条状结构的电极。

这样，上基板61和下基板62之间的液晶分子的排列图案由下基板62上的电极65决定。上基板61内侧的电极和下基板62上的电极实现使液晶分子规则排列的电场，并且实现触摸感应的功能。

3D触摸显示器的实现方式和实施例一中3D触摸显示器实现方式类似。此外，偏振片5直接粘贴在光栅结构的外侧，即光栅结构的上基板的外侧。

所述触摸感应电路和显示器的位置坐标点判定系统相连，实现触摸点的准确定位。

同样，本实施例的触摸感应电路设置在光栅结构本体上，使用光栅结构的上基板作为触摸屏的基板，或使用光栅结构的电极同时作为触摸感应电路。实现了一种结构简单且紧凑的3D触摸显示器。

本发明提供的3D触摸显示器，包括：显示装置、位于显示装置上的光栅结构，以及形成在光栅结构本体上的触摸感应电路；具体地，触摸感应电路形成在光栅结构本体上，相比较现有技术，节约了触摸屏的基板。也就是说，本发明的光栅结构基板同时可以起到承载触摸感应电路的基板的作用。通过直接在光栅结构本体上设置触摸感应电路，实现了一种结构简单且紧凑的3D触摸显示器，该3D触摸显示器的实现过程简单，成本较低。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种3D触摸显示器，包括：显示装置、位于所述显示装置上方的光栅结构和触摸感应电路，其特征在于，所述触摸感应电路形成在所述光栅结构本体上。

2.根据权利要求1所述的3D触摸显示器，其特征在于，所述光栅结构为视差挡板光栅结构，所述触摸感应电路形成在所述视差挡板光栅结构上无遮光条状图案的一侧。

3.根据权利要求2所述的3D触摸显示器，其特征在于，所述3D触摸显示器还包括：位于所述触摸感应电路上的保护层。

4.根据权利要求1所述的3D触摸显示器，其特征在于，所述光栅结构为液晶光栅结构，其中，所述触摸感应电路形成于所述液晶光栅结构的上基板上与液晶不相接触的一侧。

5.根据权利要求4所述的3D触摸显示器，其特征在于，形成在所述液晶光栅结构的上基板上与液晶相接触的一侧的电极为没有图案的导电膜层，形成在所述液晶光栅结构的下基板上与液晶相接触的一侧的电极为具有条状图案结构的导电膜层。

6.根据权利要求5所述的3D触摸显示器，其特征在于，所述3D触摸显示器还包括：形成于所述触摸感应电路上的偏振片。

7.根据权利要求1所述的3D触摸显示器，其特征在于，所述光栅结构为液晶光栅结构，其中，所述触摸感应电路形成在所述液晶光栅结构的上基板上与液晶相接触的一侧。

8.根据权利要求7所述的3D触摸显示器，其特征在于，所述3D触摸显示器还包括：位于所述液晶光栅结构的上基板与液晶不相接触的一侧的偏振片。

9.根据权利要求1-8任一权项所述的3D触摸显示器，其特征在于，所述触摸感应电路由铟锡氧化物ITO导电膜层制作而成。

10.根据权利要求9所述的3D触摸显示器，其特征在于，所述触摸感应电路为电容式触摸感应电路或电阻式触摸感应电路。

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