CN201607591U - 一种内嵌触感式显示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种内嵌触感式显示装置，公共电极层和电容式触感层设置在上透明基板的上；像素电极层和薄膜晶体管阵列层设置在下透明基板的上侧，其特征是：所述滤光层设置下透明基板上。本实用新型的内嵌触感式显示装置将滤光层与薄膜晶体管阵列层整合，避开了常规薄膜晶体管阵列层与滤光层分别处于两片透明基板所导致的对位问题，提高了开口率；将现有技术中设置在上透明基板上的虑光层改设在下透明基板上，上透明基板和下透明基板都只需进行单面的复杂图形制作工艺，从而避免了在一片基板上进行双面图形制作的困难局面，还将这些复杂的图形工艺与难度较大的镀膜工艺独立开来，降低了整个显示装置制作的复杂程度，提升产品良率。

Description

一种内嵌触感式显示装置

技术领域

本实用新型涉及一种显示装置，尤其涉及一种内嵌触感式显示装置。

背景技术

目前存在着多种类型的手持电子设备，其中每一种设备都利用了某种用户界面。用户界面可以包括采用了诸如液晶显示器之类的显示器形式的输出设备，以及一个或多个输入设备，其中该输入设备及可以采用机械方式的驱动(例如开关、按钮、按键、拨号盘、操纵杆、手柄等)，也可以采用电子方式激活(例如触摸板或触摸屏等)。触摸屏作为一种方便的输入设备使用越来越广泛，且经常与作为输出设备的显示器结合在一起形成触摸显示屏。

近年来，将各种设备整合在单个的手持设备中已成为一种趋势，并得到快速的发展。在进一步尝试将众多用户界面模型和设备整合在单个单元中，出于实际应用和审美方面的考虑，在此类系统中可以使用触摸屏，具有多点触摸能力的触感显示屏还可以为此类设备提供多种优点。

目前，一类触感显示屏是在传统的LCD屏幕的基础上，在屏幕前布置的透明触摸感测设备，但是这样做会使得产品存在本身厚度以及体积大，透光率低，显示效果失真等问题。另一类触感显示屏采用内嵌式结构，即将触摸感测设备内置在LCD屏幕上，内嵌式分为电阻式、感压式触感式、光敏式和电容式几种，但是常规的电阻和感压触感式的按压会造成LCD内液晶盒厚度的变化而产生水波纹缺陷；光敏式难以处理对环境杂乱光线的干扰，存在较高的技术门槛。而现有的内嵌式电容式触感显示屏则采用将触摸部分和滤光层整合在上基板，而薄膜晶体管阵列设置在下基板的设计，即薄膜晶体管阵列与滤光层分别处于两面基板上。由于上基板和下基板之间存在很大的贴合对位误差，如果将滤光层与薄膜晶体管阵列层分别设置上基板和下基板上，则在每个像素必须留出足够的区域来防止上述对位误差导致的错位，从而使得像素开口率大大降低；在两面基板对位精度不高的情况下，为了保证不出现对位问题，只能采用留出部分像素内面积的设计，因而开口率较低。因为滤光层和薄膜晶体管阵列层均需要采用多次的图形工艺来制作，如果将滤光层和电容式触感层制作在上基板上，按照现有的生产工艺，则不可避免地需要对上基板进行两面图形制作，每面基板都需要采用多种工艺交替，良率较低。而且，薄膜晶体管阵列层本身存在表面平整度较差的问题，不能使液晶盒的平整度和光学特性达到最佳效果。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种内嵌触感式显示装置，这种内嵌触感式显示装置，开口率高，并且可以降低整个显示装置的制作的复杂程度，产品良率较高。采用的技术方案如下：

一种内嵌触感式显示装置，包括上偏光板、下偏光板、上透明基板、下透明基板、电容式触感层、公共电极层、上定向层、液晶层、下定向层、像素电极层、滤光层和薄膜晶体管阵列层；公共电极层和电容式触感层设置在上透明基板的上；像素电极层和薄膜晶体管阵列层设置在下透明基板的上侧，其特征是：所述滤光层设置下透明基板上。

通常情况下，下偏光板、下透明基板、下定向层、液晶层、上定向层、上透明基板和上偏光板自下而上依序叠合设置。

上偏光板、上透明基板和上定向层指靠近使用者一侧的偏光板、透明基板和上定向层；上偏光板、上透明基板和下定向层指远离使用者一侧的偏光板、透明基板和下定向层。

上透明基板和下透明基板可采用玻璃、透明塑料、PET膜或高分子薄膜等透明材料。

在液晶层中，通常还设置有球状颗粒，用于支撑上透明基板和下透明基板。

电容式触感层、公共电极层和像素电极层通常采用透明导电材料(例如铟锡氧化物、铟锌氧化物或铝锌氧化物等)并通过镀膜工艺进行制作。优选为采用铟锡氧化物进行镀膜工艺制作，铟锡氧化物具有很好的导电性和透明性，可以切断对人体有害的电磁辐射、紫外线及远红外线，喷涂在玻璃、塑料及电子显示屏上后，在增强导电性和透明性的同时切断对人体有害的电磁辐射、紫外辐射和红外辐射。一般来说，电容式触感层需要采用多次图形工艺，以形成其桥接结构，而公共电极层不需要制作图形。

滤光层可以包含两种、三种或多种颜色，一般需要采用多次图形工艺形成。

理论上，上偏光板和下偏光板可以分别设置在液晶层两侧的任意位置。但通常情况下，上偏光板和下偏光板分别设置在整个液晶显示装置的最上层和最底层，可以起到保护内部各层的作用，同时也起到绝缘作用。

通过将公共电极层和电容式触感层设置在上透明基板上，而薄膜晶体管阵列层、滤光层和像素电极层设置在下透明基板的上表面，这样将现有技术中设置在上透明基板上的滤光层改设在下透明基板上，就不需在上透明基板两个面上都进行复杂的图形制作工艺，而仅在下透明基板上进行复杂的图形制作工艺，从而避免了在一片基板上进行两面图形制作的难度极大的工艺。由于图形工艺过程复杂，制造成本较高，而双面镀膜工艺难度很大，良率较低，如果将两种工艺结合在一面基板上，则会出现在成本高的情况下良率太低的困难局面，而上述结构将这两种制作过程分开在两片基板上制作，不仅降低了整个显示装置制作的复杂程度，而且可以避免上述的困难局面，降低了器件的整体成本，也有利于工艺的整合。将滤光层和薄膜晶体管阵列层均设置在下透明基板上，则在同一面基板上制作图形可以改善滤光层和薄膜晶体管阵列层的对位，从而提高了开口率。

作为本实用新型的优选方案，所述电容式触感层设置在上透明基板的上侧，公共电极层设置在上透明基板与上定向层之间。如果电容式触感层设置在上透明基板的下侧，会受到较大的干扰，而且作为屏蔽电极层的公共电极层一般需要与电容式触感层的导电面保持一定距离(0.3mm)以上，这通过镀膜工艺无法实现。将电容式触感层覆盖在上透明基板上，可缩短电容式触感层的感应电极与外界感测体的距离，增加触感感应的灵敏度。在设置电容式触感层时，优选电容式触感层、上偏光板依序叠合在上透明基板上，上偏光板可作为电容式触感层与外界导体的绝缘介质，无需另设介质层；也可以将电容式触感层设置在上偏光板的上表面，不过这种设置方式，需要在电容式触感层的上表面增设一透明绝缘层。

作为本实用新型进一步的优选方案，所述薄膜晶体管阵列层、滤光层和像素电极层依序叠合设置在下透明基板的上表面。将同样需要多次图形工艺来制作的滤光层和薄膜晶体管阵列层都设置在下透明基板上，滤光层覆盖了薄膜晶体管阵列层，具有很好的工艺整合性，并且可以针对滤光层进行一定的设计和工艺，改善其表层的平整度，提高了液晶显示装置的光学特性。将像素电极覆盖在滤光层上，这样可以很好保护滤光层，提高可靠性，同时减小公共电极与像素电极之间的距离，可以降低驱动电压，从而进一步降低薄膜晶体管对电容式触感层的干扰信号。

作为本实用新型更进一步的优选方案，所述电容式触感层包括导电层，导电层包括在横向上由多条横向走线串接的多个感应电极和在纵向上由多条纵向走线串接的多个感应电极，在横向走线和纵向走线的交叉处设置有导电桥。通过导电桥避开横向走线和纵向走线的交叉，这些走线在电学上互不导通，而直接通过引线引出连接到必须的处理电路上。感应电极可按照任何形状设计，但优选为按照一定大小的菱形串接而成。交叉处的走线采用导电桥方式连接，导电桥可以在上端，也可以在下端，导电桥使横向和纵向的交叉处的走线相互隔开。

电容式触感层也可以是包括导电层，导电层包括多个感应电极，每个感应电极连接至少一条引线。这些引线在电学上互不导通，而直接连接到必须的处理电路上。感应电极可按照任何形状设计，但优选为菱形或方形，这种方式不需要采用搭桥方式连接。

作为本实用新型再更进一步的优选方案，所述内嵌触控式显示装置还包括保护层，保护层设置在像素电极层与下定向层之间。保护层一般采用钛化硅制作，是一透明薄膜。由于像素电极层通常采用透明导电材料(如铟锡氧化物、铟锌氧化物和铝锌氧化物等)并通过镀膜工艺进行制作，易被腐蚀，而通过设置保护层使像素电极层不被腐蚀，并保证夹合在上透明基板和下透明基板两层间的液晶层的厚度的一致性。

电容感应原理：在手指未与触感面接触前，系统会在电容式触感层产生一个寄生电容，当手指接触上偏光板上的任意一点时，由于手指是导体，可作为一电容极板，电容式触感层上的电极也可作为一电容极板，而电容式触感层上的绝缘层作为一介电层，则手指、绝缘层和电容式触感层上的电极形成一耦合电容，会出现电容充电效应，进而产生电容变化，通过显示器件自带或者外接的电路，可以检测出这种电容的变化，从而根据电容触感层的位置，计算确定接触的位置。

本实用新型的内嵌触感式显示装置将滤光层与薄膜晶体管阵列层整合，避开了常规薄膜晶体管阵列层与滤光层分别处于两片透明基板所导致的对位问题，提高了开口率；将现有技术中设置在上透明基板上的虑光层改设在下透明基板上，上透明基板和下透明基板都只需进行单面的复杂图形制作工艺，从而避免了在一片基板上进行双面图形制作的困难局面，还将这些复杂的图形工艺与难度较大的镀膜工艺独立开来，降低了整个显示装置制作的复杂程度，提升产品良率。

附图说明

图1是内嵌触感式显示装置的剖面图。

图2是搭导电桥方式的电容式触感层的电极平面示意图。

图3是非搭导电桥方式的电容式触感层的电极平面示意图。

图4是图2一种方式的剖视图，该图表示导电桥设置在电极的上方的方式。

图5是图2另一种方式的剖视图，该图表示导电桥设置在电极的下方的方式。

图6是电容式触感层感应前的电路原理示意图。

图7是电容式触感层感应后的电路原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和本实用新型的优选实施方式做进一步的说明。

如图1所示，这种内嵌触感式显示装置包括上偏光板1、下偏光板2、上玻璃基板3、下玻璃基板4、电容式触感层5、公共电极层6、液晶层7、上定向层801、下定向层802、像素电极层9、滤光层10和薄膜晶体管阵列层11；下偏光板2、下玻璃基板4、薄膜晶体管阵列层11、滤光层10、像素电极层9、下定向层802、液晶层7、上定向层801、公共电极层6、上玻璃基板3、电容式触感层5和偏光板1自下而上依序叠合设置；在液晶层7中，设置有球状颗粒12，用于支撑上玻璃基板3和下玻璃基板4。

如图2、图4和图5所示，电容式触感层包括导电层，导电层包括在横向上有多横向走线512串接的多个感应电极511和在纵向上有多条纵向走线513串接的多个感应电极511，在条横向走线512和纵向走线103的交叉处设置有导电桥514。

这种内嵌触感式显示装置还包括保护层13，保护层13设置在物像素电极层9与下定向层802之间。

通过将电容式触感层5设置在上玻璃基板3上的上表面，铟公共电极层6设置在上玻璃基板3上的下表面，而薄膜晶体管阵列层11、滤光层10和像素电极层9依序堆叠设置在下玻璃基板4的上表面，这样将现有技术中设置在上玻璃基板3上的滤光层9改设在下玻璃基板4上，上玻璃基板3就不用进行复杂的图形制作工艺，仅在下玻璃基板4上进行复杂的图形制作工艺，从而避免在一面基板上进行两面图形制作的难度极大的工艺。上述结构中，还将这些复杂的图形工艺与难度较大的双面镀膜工艺独立开来，降低了整个显示装置制作的复杂程度，提升产品良率、降低了制作成本。另外，由于上玻璃基板3和下玻璃基板4之间存在很大的贴合对位误差，如果将滤光层10与薄膜晶体管阵列层11分别设置上玻璃基板3和下玻璃基板4上，则在每个像素必须留出足够的区域来防止上述对位误差导致的错位，从而使得像素开口率大大降低，而将滤光层10和薄膜晶体管阵列11层均设置在下玻璃基板4上，则可以防止这种情况的发生，从而提高了开口率。将同样需要多次图形工艺来制作的滤光层10和薄膜晶体管阵列层11都设置在下玻璃基板4的上表面，滤光层10覆盖了薄膜晶体管阵列层11，具有很好的工艺整合性，并且可以针对滤光层10进行一定的设计和工艺，改善其表层的平整度，提高了液晶显示装置的光学特性。将像素电极层9覆盖在滤光层10上，这样可以很好保护滤光层10，提高可靠性，同时减小来上下驱动电极之间的距离，从而降低降低驱动电压，从而进一步降低薄膜晶体管阵列层11对电容式触感层5的干扰信号。

电容感应原理：如图6和图7所示，在手指14未接触上偏光板1前，系统会在电容式触感层5产生一个寄生电容15，当手指接触上偏光板1上的任意一点时，由于手指14是导体，可作为一电容极板，电容式触感层5上的感应电极511也作为一电容极板，而上偏光板1作为一介电层，则手指14、上偏光板1和电容式触感层5上的感应电极511形成一耦合电容16，会出现电容充电效应，进而产生电容变化，通过显示器件自带或者外接的电路，可以检测出这种电容的变化，从而根据电容触感层的位置，计算确定接触的位置。

在其它实施方式中，如图3所示，电容式触感层包括导电层，导电层包括多个感应电极515，每个感应电极515连接至少一条引线516。

在其它实施方式中，上玻璃基板3和下玻璃基板4的材料可替换为其它透明材料，如透明塑料、PET膜和高分子薄膜等。

在上述实施方式中，优选电容式触感层5、公共电极层6和像素电极层9采用铟锡氧化物制作，在其它实施方式中，电容式触感层5、公共电极层6和像素电极层9的材料可选用其它透明导电材料(如铟锌氧化物和铝锌氧化物等)。

Claims (5)

1.一种内嵌触感式显示装置，包括上偏光板、下偏光板、上透明基板、下透明基板、电容式触感层、公共电极层、上定向层、液晶层、下定向层、像素电极层、滤光层和薄膜晶体管阵列层；公共电极层和电容式触感层设置在上透明基板的上；像素电极层和薄膜晶体管阵列层设置在下透明基板的上侧，其特征是：所述滤光层设置下透明基板上。

2.如权利要求1所述的内嵌触控式显示装置，其特征是：所述电容式触感层设置在上透明基板的上侧，公共电极层设置在上透明基板与上定向层之间。

3.如权利要求1或2所述的内嵌触控式显示装置，其特征是：所述所述薄膜晶体管阵列层、滤光层和像素电极层依序叠合设置在下透明基板的上表面。

4.如权利要求3所述的内嵌触控式显示装置，其特征是：所述电容式触感层包括导电层，导电层包括在横向上由多条横向走线串接的多个感应电极和在纵向上由多条纵向走线串接的多个感应电极，在横向走线和纵向走线的交叉处设置有导电桥。

5.如权利要求4所述的内嵌触控式显示装置，其特征是：所述内嵌触控式显示装置还包括保护层，保护层设置在像素电极层与下定向层之间。

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