CN110221465B - 触摸屏液晶显示装置 - Google Patents
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Abstract
公开了一种触摸屏液晶显示装置(LCD),包括:第一基板,所述第一基板包括通过栅极线和数据线的交叉限定的多个像素,每个像素包括薄膜晶体管;第二基板,所述第二基板包括滤色器和黑矩阵;位于所述第一基板与所述第二基板之间的液晶层;多个间隙柱状衬垫料,所述多个间隙柱状衬垫料位于所述第二基板上并接触所述第一基板;按压柱状衬垫料,所述按压柱状衬垫料位于所述第二基板上并与所述第一基板间隔开;和贴合到所述第二基板的第三基板,其中所述多个间隙柱状衬垫料相对于所述第一基板的显示区域具有0.05%到0.11%的密度。
Description
本申请是申请日为2015年7月28日、申请号为201510452307.X、发明名称为“触摸屏液晶显示装置”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种液晶显示装置(LCD),尤其涉及一种触摸屏LCD。
背景技术
近来,根据用户方便使用电子装置的需求,触摸屏的使用已得到普及。在外部触摸屏面板的情形中,根据将触摸传感器基板贴合到液晶面板上的方法,存在胶带接合型(tapebonding type)、前表面接合型(即玻璃接合型)、模块型等。玻璃接合型是指在液晶面板的整个表面上形成光学粘结剂,以将触摸传感器基板结合到液晶面板。
在玻璃接合型的情形中,使用在其中薄膜晶体管(TFT)基板和滤色器基板彼此结合的液晶面板上形成光学粘结剂,然后施加压力以将触摸传感器基板贴合到液晶面板的层压工艺来制造触摸屏LCD。
首先,对于制造液晶面板的工艺来说,在滤色器基板的黑矩阵层上形成柱状衬垫料,然后对TFT基板以及具有柱状衬垫料的滤色器基板涂布各自的取向层,然后摩擦取向层。
然后,分别清洗TFT基板和滤色器基板,之后在TFT基板的外围部分上形成密封图案,然后在TFT基板上的预定区域上分配液晶。
将上面不具有液晶的滤色器基板翻转,以面对TFT基板,然后向滤色器基板和TFT基板施加压力而将其结合,然后硬化密封图案。
柱状衬垫料形成为将柱状衬垫料固定至滤色器基板并接触TFT基板。在此情形中,当在LCD的表面上滑动时,产生了被滑过的部分的亮度不均匀且出现斑点的触摸缺陷,且当用恒力按压LCD的表面时,产生了滤色器基板或TFT基板变形且在按压的部分处出现斑点的按压缺陷。
为了解决上述问题,近来提出了一种LCD,其包括形成在滤色器基板与TFT基板之间的接触TFT基板的间隙柱状衬垫料(gap column spacer)以及与TFT基板间隔开的按压柱状衬垫料(press column spacer),以防止触摸缺陷和按压缺陷。
根据液晶面板中的柱状衬垫料的密度,产生了冷泡现象或重力缺陷现象。
冷泡现象是由于随着温度下降,液晶的体积收缩率与用于基板的玻璃的体积收缩率之间的差异所导致的。因为液晶的体积收缩率高于玻璃的体积收缩率,所以产生了在两个基板之间出现空洞的现象。当间隙柱状衬垫料的密度较高时产生这种现象。
重力缺陷现象是由于随着温度升高,液晶面板中的液晶层的体积变大所产生的。液晶面板的单元间隙变得大于间隙柱状衬垫料,产生了液晶由于重力而向下移动的现象。当间隙柱状衬垫料的密度较低时产生这种现象。
图1是图解根据现有技术的具有彼此结合的第一基板和第二基板的液晶面板的间隙柱状衬垫料的密度的示意图,图2是图解根据现有技术的具有通过层压工艺而彼此结合的第三基板和液晶面板的触摸屏LCD的示图。
参照图1,液晶面板10包括:第一基板11,第一基板11包括由彼此交叉的栅极线和数据线限定的多个像素,每个像素包括TFT;第二基板20,第二基板20包括滤色器和黑矩阵,且在第二基板20上形成有间隙柱状衬垫料30和按压柱状衬垫料35;以及位于第一基板11和第二基板20之间的液晶层40。
在液晶面板10没有通过层压工艺与包括触摸传感器的第三基板(图2的80)结合的状态中,为了防止液晶面板10自身的冷泡现象和重力缺陷现象,间隙柱状衬垫料30形成为相对于液晶面板10的显示区域具有0.03%的密度是足够的。
为了解释的目的,在图1中,没有精确地显示出间隙柱状衬垫料30的密度或数量,而是显示出一个间隙柱状衬垫料30来表示现有技术的间隙柱状衬垫料30的密度小于本发明实施方式的间隙柱状衬垫料(图4的130)的密度。
参照图2,通过使用其间的光学粘结剂60将具有触摸传感器的第三基板80与液晶面板10结合来制造现有技术的触摸屏LCD 110。在液晶面板10的第一基板11和第二基板20的边缘部分之间形成有密封图案50。
包括第一基板11和第二基板20的液晶面板10的单元间隙由于在层压工艺中为了将第三基板80与液晶面板10结合而施加的压力而减小,而后在一时间段之后,第二基板20通过与第二基板20结合的第三基板80接收到向着第三基板80的方向上的第一张力F1,并且第二基板20通过形成在第二基板20上的间隙柱状衬垫料30接收到向着第一基板11方向上的第二张力F2。
第一张力F1是由于第三基板80通过光学粘结剂60与第二基板20的结合,第三基板80吸引第二基板20的力,第二张力F2是第二基板20和第一基板11通过间隙柱状衬垫料30而保持贴合的力。
第一张力F1在中央部分小于外围部分,第二张力F2与间隙柱状衬垫料30的密度或数量成比例地增加。
因此,当以现有技术的密度形成间隙柱状衬垫料并进行将液晶面板10与第三基板80结合的层压工艺时,第二基板20的外围部分接收到大于第二张力F2的第一张力F1,因而第二基板20的外围部分向上移动。因此,外围部分处液晶面板10的单元间隙大于中央部分处的单元间隙。
当液晶面板10的单元间隙变大时,液晶移动到具有较大单元间隙的液晶面板10的外围部分,因而在外围部分处液晶的透射率发生变化,因而出现了泛黄现象。
发明内容
因此,本发明旨在提供一种能够防止泛黄现象的触摸屏LCD。
在下面的描述中将列出本发明其他的特征和优点,这些特征和优点的一部分通过下面的描述将是显而易见的,或者可从本发明的实施领会到。通过说明书、权利要求书以及附图中具体指出的结构可实现和获得本发明的这些优点。
为了获得这些和其他优点并根据本发明的目的,如在此具体化和概括描述的,一种触摸屏液晶显示装置(LCD),包括:第一基板,所述第一基板包括通过栅极线和数据线的交叉限定的多个像素,每个像素包括薄膜晶体管;第二基板,所述第二基板包括滤色器和黑矩阵;位于所述第一基板与所述第二基板之间的液晶层;多个间隙柱状衬垫料,所述多个间隙柱状衬垫料位于所述第二基板上并接触所述第一基板;按压柱状衬垫料,所述按压柱状衬垫料位于所述第二基板上并与所述第一基板间隔开;和贴合到所述第二基板的第三基板,其中所述多个间隙柱状衬垫料相对于所述第一基板的显示区域具有0.05%到0.11%的密度。
优选地,所述多个间隙柱状衬垫料位于所述黑矩阵的区域处,且所述多个间隙柱状衬垫料的每一个对应于所述薄膜晶体管、所述数据线或所述栅极线的至少之一。
优选地,所述按压柱状衬垫料位于所述黑矩阵的区域处,且所述按压柱状衬垫料对应于所述薄膜晶体管、所述数据线或所述栅极线的至少之一。
优选地,所述多个间隙柱状衬垫料和所述按压柱状衬垫料的每一个由有机绝缘材料形成。
优选地,所述第二基板和所述第三基板通过光学粘结剂彼此贴合。
优选地,所述多个间隙柱状衬垫料相对于所述触摸屏LCD的显示区域具有0.0575%到0.1025%的密度。
优选地,所述多个间隙柱状衬垫料相对于所述触摸屏LCD的显示区域具有0.08%到0.11%的密度。
优选地,所述多个间隙柱状衬垫料相对于所述触摸屏LCD的显示区域具有0.095%到0.11%的密度。
优选地,述多个间隙柱状衬垫料相对于所述触摸屏LCD的显示区域具有0.1025%到0.11%的密度。
优选地,所述多个间隙柱状衬垫料相对于所述触摸屏LCD的显示区域具有0.095%到0.1025%的密度。
优选地,所述多个间隙柱状衬垫料相对于所述触摸屏LCD的显示区域具有0.0875%到0.095%的密度。
优选地,所述多个间隙柱状衬垫料相对于所述触摸屏LCD的显示区域具有0.08%到0.0875%的密度。
优选地,所述多个间隙柱状衬垫料相对于所述触摸屏LCD的显示区域具有0.0875%到0.1025%的密度。
优选地,所述多个间隙柱状衬垫料相对于所述触摸屏LCD的显示区域具有0.05%到0.08%的密度。
优选地,所述多个间隙柱状衬垫料相对于所述触摸屏LCD的显示区域具有0.0575%到0.0725%的密度。
优选地,所述多个间隙柱状衬垫料相对于所述触摸屏LCD的显示区域具有0.065%到0.08%的密度。
优选地,所述多个间隙柱状衬垫料相对于所述触摸屏LCD的显示区域具有0.0725%到0.08%的密度。
优选地,与所述触摸屏LCD的中央部分处相比,所述多个间隙柱状衬垫料更多地集中在所述触摸屏液晶显示装置的外围部分处。
优选地,所述密度为面积密度,所述面积密度是指和所述第一基板接触的所述多个间隙柱状衬垫料的总面积与所述第一基板的显示区域的总面积的比率。
优选地,所述第三基板包括触摸屏。
附图说明
给本发明提供进一步理解并且并入本申请中组成本申请一部分的附图图解了本发明的实施方式,并与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中:
图1是图解根据现有技术的具有彼此结合的第一基板和第二基板的液晶面板的间隙柱状衬垫料的密度的示意图;
图2是图解根据现有技术的具有通过层压工艺而彼此结合的第三基板和液晶面板的触摸屏LCD的示图;
图3是图解根据本发明实施方式的具有彼此结合的第一基板和第二基板的液晶面板的间隙柱状衬垫料的密度的示意图;
图4是图解根据本发明实施方式的具有通过层压工艺而彼此结合的第三基板和液晶面板的触摸屏LCD的示图;以及
图5是图解间隙柱状衬垫料的密度(Gap C/S)、液晶裕度(LC Margin)和真空时间之间的关系的曲线图。
具体实施方式
现在将详细描述实施方式,附图中图解了这些实施方式的一些例子。整个附图中可使用相同或相似的参考标记表示相同或相似的部分。
图3是图解根据本发明实施方式的具有彼此结合的第一基板和第二基板的液晶面板的间隙柱状衬垫料的密度的示意图,图4是图解根据本发明实施方式的具有通过层压工艺而彼此结合的第三基板和液晶面板的触摸屏LCD的示图。
参照图3和4,液晶面板100包括:第一基板101,第一基板101包括位于显示区域中且由彼此交叉的栅极线和数据线限定的多个像素,每个像素包括TFT;第二基板120,第二基板120包括滤色器和黑矩阵,且在第二基板120上形成有接触第一基板101的间隙柱状衬垫料130以及与第一基板101间隔开的按压柱状衬垫料135;以及位于第一基板101和第二基板120之间的液晶层140。
尽管图中未示出,但间隙柱状衬垫料130和按压柱状衬垫料135可形成在第二基板120的黑矩阵上并对应于栅极线、数据线和TFT的至少之一。
当间隙柱状衬垫料130和按压柱状衬垫料135形成为对应于栅极线、数据线和TFT的至少之一时,能够提高LCD 200的开口率。
此外,间隙柱状衬垫料130和按压柱状衬垫料135可由具有不损坏第一基板101且对液晶层140没有化学影响的特性的材料制成,例如由诸如BCB(苯并环丁烯)、丙烯酸基材料等之类的有机绝缘材料制成。
在实施方式的LCD 200中,间隙柱状衬垫料130和按压柱状衬垫料135以确定比例形成,以防止按压缺陷和触摸缺陷。
具体地说,确保液晶裕度,以防止冷泡现象和重力缺陷现象,且为了防止由于将液晶面板100结合到具有触摸传感器的第三基板180的层压工艺而出现的液晶面板100的泛黄现象,间隙柱状衬垫料130相对于液晶面板100的显示区域具有大约0.05%到大约0.11%的密度(即大约500ppm到大约1100ppm)。在一个实施方式中,间隙柱状衬垫料130相对于液晶面板的显示区域的密度为面积密度。面积密度描述了和第一基板101接触的间隙柱状衬垫料130的总面积与第一基板101的显示区域的总面积的比率(即百分比)。
为了解释的目的,在图3中,没有精确显示出间隙柱状衬垫料130的密度(例如面积密度)或数量,而是显示出两个间隙柱状衬垫料130来表示间隙柱状衬垫料130的密度大于现有技术的间隙柱状衬垫料(图1的30)的密度。
参照图4,通过在液晶面板100的顶表面(即第二基板120的顶表面)上或在包括触摸传感器的第三基板180的底表面上形成光学粘结剂160并通过层压工艺进行按压将第三基板180与液晶面板100结合,制造实施方式的触摸屏LCD 200。在液晶面板100的第一基板101和第二基板120的边缘部分之间形成有密封图案150。
光学粘结剂160可由具有高光学透射率的粘结材料,例如OCR(光学透明树脂)或OCA(光学透明粘结剂)膜形成。
在使用OCR或OCA膜的情形中,这种膜填充液晶面板100与第三基板180之间的空气层,因而能够提高LCD 200的可见度,且在热变形方面效果出色。
包括第一基板101和第二基板120的液晶面板100的单元间隙由于在层压工艺中为了将第三基板180与液晶面板100结合而施加的压力而减小,而后在一时间段之后,第二基板120通过与第二基板120结合的第三基板180接收到向着第三基板180方向上的第一张力F1,并且第二基板120通过形成在第二基板120上的间隙柱状衬垫料130接收到向着第一基板101方向上的第二张力F2。
第一张力F1是由于第三基板180通过光学粘结剂160与第二基板120的结合,第三基板180吸引第二基板120的力;第二张力F2是第二基板120和第一基板101通过间隙柱状衬垫料130而保持贴合的力。
第一张力F1在中央部分小于外围部分,第二张力F2与间隙柱状衬垫料130的密度或数量成比例地增加。
因此,在实施方式中,液晶面板100中的间隙柱状衬垫料130相对于液晶面板100的显示区域以大约0.05%到大约0.11%的密度(例如面积密度)(即大约500ppm到大约1100ppm)形成,以使在第二基板120的外围部分处第二张力F2大于等于第一张力F1。换句话说,第二基板120与第一基板101之间的粘结力增加。
此外,因为与第二基板120的中央部分处相比,第一张力F1在外围部分处较大,所以与液晶面板100的中央部分处相比,在外围部分处形成较多数量的间隙柱状衬垫料130。就是说,与液晶面板100的中央部分处相比,间隙柱状衬垫料130较多地集中在液晶面板100的外围部分处。因而对应于第一张力F1的第二张力F2较大,因此能够改善由于泛黄现象导致的显示质量缺陷。
因此,在液晶面板100和第三基板180的层压工艺之后,防止了第二基板120的外围部分向第三基板180移动,因而液晶面板100的单元间隙能够在整个液晶面板100上保持恒定。
因而,能够防止由于液晶面板的外围部分处的单元间隙增加导致的液晶透射率变化所出现的泛黄现象。
下面的表1显示了使用真空设备对液晶面板100的间隙柱状衬垫料130的密度的真空测试结果。
[表1]
该真空测试是在与层压工艺中通过施加压力将液晶面板100贴合到第三基板180相似的环境中通过实验来进行的。在该测试中,通过间隙柱状衬垫料130的密度来测量使用真空设备对处于没有与第三基板180结合的状态中的液晶面板100施加恒定压力(低压力)之后,一直到液晶面板100的单元间隙恢复到初始状态为止的时间。
随着恢复时间变短,进行层压工艺时单元间隙的保持更好。
在表1中,液晶程度表示与液晶以100%的填充率填充液晶面板100的情形相比的液晶填充率。
例如,0.00%表示液晶以100%填充,-1.00%表示液晶以99%填充,1.00%表示液晶以101%填充。
应当理解,当液晶过度充满(overfill)液晶面板100时,对于单元间隙的保持是不利的;当液晶未充满液晶面板100时,对于单元间隙的保持是有利的。
此外,在表1中,真空时间表示在向液晶面板100施加恒定压力之后,一直到液晶面板100的单元间隙恢复到其初始状态为止的时间。当真空时间处于大约10秒到大约15秒的范围内时,能够防止由于层压工艺导致的泛黄缺陷。
此外,在表1中,在“304ppm”一列处的真空时间是在当间隙柱状衬垫料130以304ppm的密度形成时的实验中测量的,当液晶程度分别为3.00%、2.50%、2.00%、1.50%、1.00%、0.50%、0.00%、-0.50%、-1.00%、-1.50%、-2.00%、-2.50%和-3.00%时,真空时间分别为95秒、64秒、42秒、42秒、42秒、26秒、24秒、27秒、20秒、19秒、21秒、12秒和15秒。
在“790ppm”一列处的真空时间是在当间隙柱状衬垫料130以790ppm的密度形成时的实验中测量的,当液晶程度分别为3.00%、2.50%、2.00%、1.50%、1.00%、0.50%、0.00%、-0.50%、-1.00%、-1.50%、-2.00%、-2.50%和-3.00%时,真空时间分别为76秒、55秒、46秒、23秒、34秒、24秒、12秒、11秒、10秒、7秒、8秒、4秒和2秒。
在“1139ppm”一列处的真空时间是在当间隙柱状衬垫料130以1139ppm的密度形成时的实验中测量的,当液晶程度分别为3.00%、2.50%、2.00%、1.50%、1.00%、0.50%、0.00%、-0.50%、-1.00%、-1.50%、-2.00%、-2.50%和-3.00%时,真空时间分别为13秒、10秒、7秒、8秒、3秒、2秒、3秒、2秒、0秒、0秒、0秒、0秒和0秒。
因此,当液晶以100%的填充率填充液晶面板100时,在间隙柱状衬垫料130的密度为304ppm的情形中,真空时间为24秒,因而进行层压工艺时出现了泛黄缺陷。
考虑到上述测试结果,随着间隙柱状衬垫料130的密度变高,保持单元间隙的力变大,因而能够防止由于层压工艺导致的泛黄缺陷。
图5是图解间隙柱状衬垫料的密度(Gap C/S)、液晶裕度(LC Margin)和真空时间之间的关系的曲线图。
参照图5,曲线图的X轴表示间隙柱状衬垫料相对于液晶面板的显示区域的密度,该密度在向左方向上增加且在向右方向上减小至0。
此外,Y轴表示由于冷泡缺陷或重力缺陷导致的缺陷率,该缺陷率在向上方向上增加。
重力缺陷出现于大约500ppm的密度处,随着密度从大约500ppm减小,由于重力缺陷导致的缺陷率以指数方式增加。
此外,冷泡现象出现于大约1100ppm的密度处,随着密度从大约1100ppm增加,由于冷泡现象导致的缺陷率以指数方式增加。
换句话说,为了确保液晶裕度以防止重力缺陷和冷泡现象,间隙柱状衬垫料相对于液晶面板的显示区域的密度优选处于大约500ppm到大约1100ppm的范围内。
此外,当间隙柱状衬垫料的密度为大约1100ppm或更大时,真空时间大约为0,且随着密度从大约1100ppm减小,真空时间以指数方式增加。
因此,在密度为大约1100ppm或更大的情形中,真空时间大约为0,因而当进行层压工艺时,能够防止泛黄缺陷。然而,在此情形中,出现了由于冷泡现象导致的缺陷。因此,很难形成具有大约1100ppm或更大密度的间隙柱状衬垫料。
结果,参照表1和图5,当应用液晶面板和第三基板的层压工艺时,为了防止由于重力缺陷或冷泡现象导致的缺陷、以及由于泛黄现象导致的缺陷,间隙柱状衬垫料的密度优选为大约500ppm到大约1100ppm。
在一个实施方式中,间隙柱状衬垫料相对于液晶面板的显示区域的密度能够是位于裕度中心左右与和形成冷泡缺陷相关的密度之间的任意数值范围。例如,在一个实施方式中,间隙柱状衬垫料相对于液晶面板的显示区域的密度为575ppm到1025ppm。在另一个实施方式中,间隙柱状衬垫料相对于液晶面板的显示区域的密度为800ppm到1100ppm。在另一个实施方式中,间隙柱状衬垫料相对于液晶面板的显示区域的密度为950ppm到1100ppm。在另一个实施方式中,间隙柱状衬垫料相对于液晶面板的显示区域的密度为1025ppm到1100ppm。在另一个实施方式中,间隙柱状衬垫料相对于液晶面板的显示区域的密度为950ppm到1025ppm。在另一个实施方式中,间隙柱状衬垫料相对于液晶面板的显示区域的密度为875ppm到950ppm。在另一个实施方式中,间隙柱状衬垫料相对于液晶面板的显示区域的密度为800ppm到875ppm。在另一个实施方式中,间隙柱状衬垫料相对于液晶面板的显示区域的密度为875ppm到1025ppm。
在一个实施方式中,间隙柱状衬垫料相对于液晶面板的显示区域的密度能够是位于裕度中心与和形成重力缺陷相关的密度之间的任意数值范围。例如,间隙柱状衬垫料相对于液晶面板的显示区域的密度为500ppm到800ppm。在另一个实施方式中,间隙柱状衬垫料相对于液晶面板的显示区域的密度为575ppm到725ppm。在另一个实施方式中,间隙柱状衬垫料相对于液晶面板的显示区域的密度为650ppm到800ppm。在另一个实施方式中,间隙柱状衬垫料相对于液晶面板的显示区域的密度为725ppm到800ppm。
在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在本发明的显示装置中可进行各种修改和变化,这对于本领域技术人员来说是显而易见的。因而,本发明意在覆盖落入所附权利要求书范围及其等同范围内的对本发明的所有修改和变化。
Claims (9)
1.一种触摸屏液晶显示装置,包括:
第一基板,所述第一基板包括通过栅极线和数据线的交叉限定的多个像素,每个像素包括薄膜晶体管;
第二基板,所述第二基板包括滤色器和黑矩阵;
位于所述第一基板与所述第二基板之间的液晶层;
多个间隙柱状衬垫料,所述多个间隙柱状衬垫料位于所述第二基板上并接触所述第一基板;
按压柱状衬垫料,所述按压柱状衬垫料位于所述第二基板上并与所述第一基板间隔开;和
贴合到所述第二基板的第三基板,
其中所述多个间隙柱状衬垫料相对于所述第一基板的显示区域具有0.065%到0.08%的密度。
2.根据权利要求1所述的触摸屏液晶显示装置,其中所述多个间隙柱状衬垫料相对于所述触摸屏液晶显示装置的显示区域具有0.0725%到0.08%的密度。
3.根据权利要求1和2的任一项所述的触摸屏液晶显示装置,其中所述第二基板和所述第三基板通过光学粘结剂彼此贴合。
4.根据权利要求1和2的任一项所述的触摸屏液晶显示装置,其中所述多个间隙柱状衬垫料位于所述黑矩阵的区域处,且所述多个间隙柱状衬垫料的每一个对应于所述薄膜晶体管、所述数据线或所述栅极线的至少之一。
5.根据权利要求1和2的任一项所述的触摸屏液晶显示装置,其中所述按压柱状衬垫料位于所述黑矩阵的区域处,且所述按压柱状衬垫料对应于所述薄膜晶体管、所述数据线或所述栅极线的至少之一。
6.根据权利要求1和2的任一项所述的触摸屏液晶显示装置,其中所述多个间隙柱状衬垫料和所述按压柱状衬垫料的每一个由有机绝缘材料形成。
7.根据权利要求1和2的任一项所述的触摸屏液晶显示装置,其中与所述触摸屏液晶显示装置的中央部分处相比,所述多个间隙柱状衬垫料更多地集中在所述触摸屏液晶显示装置的外围部分处。
8.根据权利要求1和2的任一项所述的触摸屏液晶显示装置,其中所述密度为面积密度,所述面积密度是指和所述第一基板接触的所述多个间隙柱状衬垫料的总面积与所述第一基板的显示区域的总面积的比率。
9.根据权利要求1和2的任一项所述的触摸屏液晶显示装置,其中所述第三基板包括触摸屏。
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