專利名稱：一種觸摸液晶光柵結構及3d觸摸顯示裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及觸摸顯示技術領域，尤其涉及一種觸摸液晶光柵結構及3D觸摸顯示裝置。
背景技術：
3D立體顯示技術已經成為顯示領域的一個重要領域。其中，3D顯示技術中的裸眼3D顯示為不需要任何助視設備觀看到3D效果的顯示。在裸眼3D顯示技術中，基于光柵結構的3D顯示器由于其結構簡單、性能良好等優點備受關注，3D顯示器是基于雙目視差和光柵結構分光原理實現3D立體顯示效果。觸摸屏作為一種新的輸入裝置已經在觸控顯示屏技術領域應用越來越廣泛。觸摸屏和3D顯示器一起可以實現具有觸摸功能和3D效果的顯示裝置(即3D觸摸顯示裝置)。一般地，3D觸摸顯示裝置中的觸摸屏為獨立于顯示面板和光柵結構的外掛式觸摸屏。參見圖1為現有3D觸摸顯示裝置的結構示意圖。包括:液晶顯示面板10、位于液晶顯示面板10上方的液晶光柵結構20，以及位于液晶光柵結構20上方的觸摸屏30。液晶顯示面板10、液晶光柵結構20和觸摸屏30是三個相互獨立的裝置，通過膠帶40粘接，形成具有觸摸和3D效果的3D觸摸顯不裝置。具體地，液晶顯不面板10包括下基板100和下基板101 ;液晶光棚結構20包括下基板200和下基板201 ;觸摸屏30包括下基板300和下基板301。各基板用于承載實現圖像顯示、3D效果、或觸摸功能的電極。由圖1可知，現有3D觸摸顯示裝置厚度較厚且結構較復雜，成本較高。
實用新型內容本實用新型實施例提供的一種觸摸液晶光柵結構及3D觸摸顯示裝置，用以實現一種結構簡單緊湊且具有觸摸功能的3D觸摸顯示裝置。本實用新型實施例提供的一種觸摸液晶光棚結構，包括:下基板和上基板，以及填充于所述下基板和上基板之間的液晶；還包括:多條位于所述下基板上與所述液晶相接觸的一側，用于實現液晶光柵的第一電極，以及多條位于所述上基板上與所述液晶相接觸的一側，用于實現液晶光柵的第二電極；各第一電極沿第一方向分布，各第二電極沿與所述第一方向垂直的第二方向分布；在圖像顯示階段，所述第一電極和第二電極用作實現液晶光柵，在在觸摸階段，所述第一電極和第二電極用作實現觸摸顯示。較佳地，所述第一電極和/或第二電極包括:沿所述第一方向分布的第一部分和沿所述第二方向分布的第二部分，第一部分和第二部分電性連接。較佳地，所述第一部分和第二部分位于其下方設置的顯示裝置的遮光區對應的區域。較佳地，還包括:位于所述上基板上不與液晶相接觸的一側的偏光片。較佳地，還包括:位于所述下基板的邊框區域與各第一電極相連的多條第一引線，以及位于所述上基板的邊框區域與各第二電極相連的多條第二引線；所述第一引線和第二引線用于將第一電極和第二電極引接到觸摸液晶光柵結構之外的柔性電路板上。較佳地，還包括:位于所述下基板上邊框區域內的焊接區域的金手指，各第一引線和第二引線通過所述金手指與所述柔性電路板相連。較佳地，所述下基板和上基板通過位于邊框區域的封框膠連接，位于所述焊接區域的封框膠中混合有多個導電金屬球，各導電金屬球與所述第一引線和所述金手指相接觸。本實用新型實施例提供的一種3D觸摸顯示裝置，包括所述觸摸液晶光柵結構，以及顯示裝置，所述液晶光柵結構位于所述顯示裝置的上方與所述顯示裝置固定連接。較佳地，所述液晶光柵結構和所述顯示裝置通過光學膠固定連接。本實用新型實施例提供的一種觸摸液晶光柵結構，通過在下基板和上基板分別設置用于實現液晶光柵的第一電極和第二電極，所述第一電極和第二電極分時驅動，在顯示階段，為所述第一電極和第二電極施加實現3D光柵的電壓信號，在觸摸階段，為所述第一電極和第二電極施加用于實現觸摸功能的電壓信號。實現了觸摸液晶光柵結構同時具有光柵和觸摸功能，結構簡單，而且緊湊，實現容易，成本較低。
圖1為現有3D觸摸顯示裝置的整體結構示意圖；圖2為本實用新型實施例提供的3D觸摸顯示裝置的整體結構示意圖；圖3為圖2中所述的觸摸液晶光柵結構的結構示意圖；圖4為圖3中所示的第一電極或第二電極的結構示意圖之一；圖5為圖3中所示的第一電極或第二電極的結構示意圖之二 ；圖6為在圖3所不的觸摸液晶光棚結構基礎上增加有偏光片的觸摸液晶光棚結構示意圖；圖7為圖2所示的3D觸摸顯示裝置的具體結構示意圖；圖8為本實用新型實施例提供的3D觸摸顯示裝置時序圖；圖9為本實用新型實施例提供的下基板上形成有對位區域和焊接區域的觸摸液晶光棚結構俯視不意圖；圖10為本實用新型實施例提供的下基板上形成第一電極圖形的觸摸液晶光柵結構俯視意圖；圖11為本實用新型實施例提供的上基板上形成第二電極圖形的觸摸液晶光柵結構俯視意圖；圖12為本實用新型實施例提供的觸摸液晶光柵結構在PAD區域的截面示意圖。
具體實施方式
本實用新型實施例提供了一種液晶光柵結構及3D觸摸顯示裝置，用以實現一種結構簡單且緊湊的3D觸摸顯示裝置。本實用新型實施例提供的3D觸摸顯示裝置，觸摸屏集成在液晶光柵結構中，液晶光柵結構既具有輔助顯示3D圖像的功能，又具有觸摸功能。使得觸摸3D顯示器結構更加簡單，且更輕、更薄。另外，還可以大大節約成本。[0031]下面簡單介紹一下裸眼3D顯示器的顯示原理。3D顯示器包括2D顯示裝置(具有像素陣列結構的顯示裝置，例如液晶顯示面板)和位于所述2D顯示裝置上且能夠實現3D功能的光柵結構。液晶光柵結構為通過按一定規律排列的液晶形成的可透光和不透光的光學部件，能在特制的平面上顯現立體畫面。3D顯示效果為:人的兩眼水平分開在兩個不同的位置上，所觀察到的物體圖像存在著一個視差，具有視差的圖像通過人類的大腦可以感受到一個三維的深度立體變化，這就是所謂的3D顯示原理或立體視覺原理。不同的觀察角度將可以看到不同的圖像。如果我們將光柵結構垂直于兩眼放置，由于兩眼對光柵結構的觀察角度不同，因而兩眼會看到兩個不同的圖像，從而產生立體感。液晶光柵結構中的液晶可以為扭轉向列型(Twisted Nematic，TN)液晶。液晶填充在下基板和上基板之間，與液晶相接觸的下基板的一側和與液晶相接觸的下基板的一側分別設置有用于定位液晶的電極，使得液晶在電場的作用下順著電極排列。光線通過電極之間的縫隙衍射出去，形成明暗相間的條紋。本實用新型實施例提供的3D觸摸顯示裝置，利用液晶光柵結構中下基板和上基板上用于實現液晶光柵的電極，實現觸摸功能。具體地，分時驅動液晶光柵結構中的電極，液晶光柵結構在不同時間段實現不同功能。在圖像顯示階段，驅動其實現3D圖像顯示，在觸摸階段，驅動其實現觸摸功能。本實用新型實施例提供的3D觸摸顯示裝置，不僅結構簡單，還可以避免觸控過程和圖像顯示之間信號的干擾。具體地，實現圖像顯示和觸摸功能的過程在兩個時間段進行，因此，3D圖像顯示和觸控過程互不影響，避免了現有圖像顯示和觸控過程同時進行，引起的信號干擾的問題。以下將結合附圖對本實用新型實施例提供的技術方案進行詳細說明。參見圖2，本實用新型實施例提供的3D觸摸顯示裝置，包括:顯示裝置I和位于顯示裝置I上方具有觸摸功能的液晶光柵結構2 (也即觸摸液晶光柵結構)。顯示裝置I可以是液晶顯示裝置或者其他2D顯示裝置；顯示裝置I和觸摸液晶光柵結構2通過膠水或膠帶3粘接。分時實現3D圖像顯示和觸摸功能。下面介紹本實用新型實施例提供的觸摸液晶光柵結構。參見圖3，觸摸液晶光柵結構包括:下基板21和上基板22，以及填充于下基板21和上基板22之間的液晶23 ;下基板21和上基板22通過封框膠27固定連接。還包括:位于下基板21上與液晶23相接觸的一側，用于實現液晶光柵的多條第一電極24,和位于上基板22上與液晶23相接觸的一側,用于實現液晶光柵的多條第二電極25。各第一電極24沿第一方向排列,各第二電極25沿第二方向排列。第一方向和第二方向相垂直。如圖3，第一電極24沿縱向排列，第二電極25沿橫向排列(圖3中只能看到一條第二電極25)。在具體實施過程中，第一電極和第二電極分時驅動。具體地，在圖像顯示階段，為圖3所示的第一電極24和第二電極25施加實現光柵結構的電壓信號。此時，第一電極24和第二電極25用作定位液晶的電極,第一電極24和第二電極24之間形成的電場，使得液晶23在電場的作用下順著第一電極24和第二電極25排列。光線通過上基板22上的第二電極25之間的縫隙衍射出去，形成明暗相間的條紋，也即形成光柵。在觸控階段，為圖3所示的第一電極24和第二電極25施加實現觸摸功能的電壓信號。具體地，為下基板21上的第一電極24施加高頻電壓,第一電極24作為觸摸驅動電極；為上基板22上的第二電極25施加恒定電壓，該第二電極25作為觸摸感應電極。手指在觸碰觸摸屏時，與觸摸感應電極相連接的觸摸檢測裝置(如觸摸感應芯片)檢測觸碰點電信號的變化，確定觸碰點的位置。圖3所示的液晶光柵結構，也可以為第一電極24施加恒定電壓，第一電極24用作觸摸感應電極；為第二電極25施加高頻電壓，第二電極25用作觸摸驅動電極。觸摸驅動電極和觸摸感應電極均為條狀電極，且垂直交叉排列。本實用新型實施例提供的第一電極和第二電極的結構可以均為圖4所示的條狀結構。為了提高顯示裝置的光線透過率。本實用新型實施例提供的第一電極和/或第二電極的結構還可以是如圖5所示的電極結構。圖5所示的第一電極或第二電極可以位于下基板或上基板上，且位于與顯示裝置中的黑色矩陣對應的區域；即，第一電極和第二電極在顯示裝置上的投影，位于顯示裝置(例如顯示面板)上的顯示面板遮光區。圖5所示的第一電極24包括縱向分布的第一部分和橫向分布的第二部分。縱向分布的第一部分位于與相鄰的兩列像素單元之間的遮光區對應的區域，橫向分布的第二部分位于與相鄰的兩行像素單元之間的遮光區對應的區域。第一電極24的縱向分布的第一部分和橫向分布的第二部分相互電連接，樣可以提高觸控效果。較佳地，所述第一電極和第二電極采用透明導電材料制作而成，例如可以但不限于為銦錫氧化物IT0，或銦鋅氧化物IZ0。較佳地，本實用新型實施例提供的固定顯示裝置和液晶光柵結構的膠帶可以是光學膠(Optical Clear Adhesive, OCA),所述光學膠為具有光學透明的一層特種雙面膠。本實用新型要想實現3D顯示，人的左眼在某一時刻接收到一幅圖像(左眼像素)，人的右眼在另一時刻接收到另一幅圖像(右眼像素)，兩幅圖像實現3D效果。由于液晶對光具有選擇性，因此，要想通過液晶光柵結構實現3D顯示，還需要在光柵結構的上面設置偏光片(Pol)。如圖6所示，本實施例提供的3D觸摸顯示裝置還包括位于上基板22上遠離液晶23 一側的第一偏光片26。第一偏光片26可以直接貼合在上基板22上,還可以起到保護液晶光柵結構的作用。下面結合液晶顯示面板和觸摸液晶光柵結構整體說明本實用新型是實施例提供的3D觸摸顯示裝置。參見圖7，本實用新型提供的3D觸摸顯示裝置包括:顯示裝置I和液晶光柵結構2 ;顯示裝置I和液晶光柵結構2通過光學膠3 (例如0CA)連接。顯示裝置I包括陣列基板11和彩膜基板12，以及填充于陣列基板11和彩膜基板12之間的液晶13 ;陣列基板11和彩膜基板12通過封框膠14貼合。[0062]顯示裝置I還包括位于彩膜基板12上遠離液晶13的一側的第二偏光片15，和位于陣列基板11上遠離液晶13的一側的第三偏光片16。液晶光柵結構2包括上基板22和下基板21，以及填充于上基板22和下基板21之間的液晶23 ;上基板22和下基板21通過封框膠27貼合。還包括位于上基板22上遠離液晶23 —側的第一偏光片26 ；以及位于下基板21上與液晶23相接觸的一側的第一電極24，和上基板22上與液晶23相接觸的一側的第二電極25。在具體實施過程中，還包括與第一電極和第二電極電相連的柔性電路板(FPC)，FPC上集成有至少一顆1C，該IC控制第一電極和第二電極分時驅動，在一個圖像幀周期內，實現3D圖像顯示和觸摸功能。下面簡單介紹本實用新型實施例實現3D圖像顯示和觸摸功能的過程。液晶光柵結構中的第一電極和第二電極分時驅動。在圖像顯示階段為第一電極和第二電極施加實現光柵結構的電壓信號，在觸摸階段為第一電極和第二電極施加實現觸摸功能的電壓。例如，在60HZ的產品中，一幀時間為1/60 (s) =16.6ms，如圖8，將其中前12ms用來實現3D顯示，后4.6ms用來實現觸摸功能。在3D顯示階段，下基板上的第一電極輸入OV電壓，上基板上的第二電極輸入約5V的交流信號，進行3D光柵液晶驅動。在此過程中，下基板上的第一電極作為屏蔽層，屏蔽外界信號對顯示裝置上圖像顯示的影響。尤其實現屏蔽液晶光柵的信號對圖像顯示信號的影響。在觸控階段，下基板上的第一電極輸入0-5V驅動電壓，上基板上的第二電極施加感應電壓，觸摸感應芯片(觸摸IC)感知到觸摸位置，實現尋址。顯示裝置以液晶顯示面板為例，當一幀圖像顯示完后，在下一幀圖像顯示之前，
4.6ms內為柵線、數據線施加低電平信號，使得與柵線相連的TFT關斷。此時，依次為液晶光柵結構中的第一電極(觸摸驅動電極)施加一定觸摸驅動電壓V1，以及同時為第二電極(觸摸感應電極)施加恒定電壓％。施加有電壓Vtl的觸摸感應電極和施加有電壓V1的觸摸驅動電極之間形成電場，實現觸摸功能。上述圖像顯示階段的12ms以及觸摸顯示階段的4.6ms只是為了說明本實用新型所示的一個個例，在具體實現過程中，一幀時間不限于為16.6ms，且顯示階段和觸控階段所占一幀時間的比例不限于上述比例。需要說明的是，本實用新型實施例提供的3D觸摸顯示裝置，液晶光柵結構中的下基板和上基板上的電極結構可以是任何適合做觸摸驅動電極或觸摸感應電極的結構，以及適合做液晶光柵的結構，不限于本實用新型附圖中涉及到的電極結構。下面介紹本實用新型實施例實現觸摸液晶光柵結構的簡單步驟，以實現圖6所示的液晶光柵結構為例，包括以下步驟:步驟一:如圖9所示，在下基板21上制作連接第一電極和第二電極的焊接區域(PAD區域)28，PAD區域包括連接各第一電極和第二電極的金手指9，以及制作下基板21和上基板22的對位區域29。所述金手指為焊接區域的導電線，因其由排列如手指狀的金黃色的導電線組成，俗稱金手指。每個金手指和每一引線相對應，金手指將引線和芯片或柔性電路板連接，金手指有很好的導電性和較強的抗氧化性，保證芯片或柔性電路板與所述引線良好接觸。步驟二:如圖10所示，在下基板21上制作第一電極24的圖形以及與PAD區域28的金手指9連接的引線30。步驟三:在下基板21上滴注液晶。步驟四:參見圖11，在上基板22上制作第二電極25的圖形以及與各第二電極25相連的引線30。步驟五:參見圖12，在上基板22和下基板21上涂覆封框膠27，使得上基板22和下基板21對盒，形成3D液晶光柵結構。上基板22上的引線30與下基板21上的PAD區域的金手指9電性相連。圖12為對盒后的液晶光柵結構在PAD區域的截面圖。上基板22上的引線30與下基板21上的PAD區域的金手指9通過位于上基板22和下基板21之間的導電金屬球Auball31電性相連。導電金屬球31同時與上基板22上的引線30和下基板21上的金手指9相連。這樣，上基板22上的第二電極和下基板21上的第一電極可以與一個柔性電路板相連，即與一顆IC相連。本實用新型實施例提供的3D觸摸顯示裝置，包括:顯示裝置和觸摸液晶光柵結構，液晶光柵結構中集成有觸摸屏。具體地，實現觸摸功能的電極集成在液晶光柵結構中，液晶光柵結構中的控制液晶旋轉的電極和實現觸摸功能的電極為同一電極，該電機分時驅動，在不同的時間段實現不同的功能。液晶光柵結構具有實現光柵和觸摸兩個功能。3D觸摸顯示裝置的結構更加緊湊。顯然，本領域的技術人員可以對本實用新型進行各種改動和變型而不脫離本實用新型的精神和范圍。這樣，倘若本實用新型的這些修改和變型屬于本實用新型權利要求及其等同技術的范圍之內，則本實用新型也意圖包含這些改動和變型在內。
權利要求1.一種觸摸液晶光柵結構，其特征在于，包括:下基板和上基板，以及填充于所述下基板和上基板之間的液晶；還包括:多條位于所述下基板上與所述液晶相接觸的一側，用于實現液晶光柵的第一電極，以及多條位于所述上基板上與所述液晶相接觸的一側，用于實現液晶光柵的第二電極；各第一電極沿第一方向分布，各第二電極沿與所述第一方向垂直的第二方向分布；在圖像顯示階段，所述第一電極和第二電極用作實現液晶光柵，在在觸摸階段，所述第一電極和第二電極用作實現觸摸顯示。
2.根據權利要求1所述的觸摸液晶光柵結構，其特征在于，所述第一電極和/或第二電極包括:沿所述第一方向分布的第一部分和沿所述第二方向分布的第二部分，第一部分和第二部分電性連接。
3.根據權利要求2所述的觸摸液晶光柵結構，其特征在于，所述第一部分和第二部分位于其下方設置的顯示裝置的遮光區對應的區域。
4.根據權利要求1所述的觸摸液晶光柵結構，其特征在于，還包括:位于所述上基板上不與液晶相接觸的一側的偏光片。
5.根據權利要求1所述的觸摸液晶光柵結構，其特征在于，還包括:位于所述下基板的邊框區域與各第一電極相連的多條第一引線，以及位于所述上基板的邊框區域與各第二電極相連的多條第二引線；所述第一引線和第二引線用于將第一電極和第二電極引接到觸摸液晶光柵結構之外的柔性電路板上。
6.根據權利要求5所述的觸摸液晶光柵結構，其特征在于，還包括:位于所述下基板上邊框區域內的焊接區域的金手指，各第一引線和第二引線通過所述金手指與所述柔性電路板相連。
7.根據權利要求6所述的觸摸液晶光柵結構，其特征在于，所述下基板和上基板通過位于邊框區域的封框膠連接，位于所述焊接區域的封框膠中混合有多個導電金屬球，各導電金屬球與所述第一引線和所述金手指相接觸。
8.—種3D觸摸顯示裝置，其特征在于，包括權利要求1-7任一權項所述的觸摸液晶光柵結構，以及顯示裝置，所述液晶光柵結構位于所述顯示裝置的上方與所述顯示裝置固定連接。
9.根據權利要求8所述的3D觸摸顯示裝置，其特征在于，所述液晶光柵結構和所述顯示裝置通過光學膠固定連接。
專利摘要本實用新型公開了一種觸摸液晶光柵結構及3D觸摸顯示裝置，用以實現一種結構簡單且緊湊的觸摸液晶光柵結構及3D觸摸顯示裝置。本實用新型提供的觸摸液晶光柵結構，包括下基板和上基板，以及填充于所述下基板和上基板之間的液晶；還包括多條位于所述下基板上與所述液晶相接觸的一側，用于實現液晶光柵的第一電極，以及多條位于所述上基板上與所述液晶相接觸的一側，用于實現液晶光柵的第二電極；各第一電極沿第一方向分布，各第二電極沿與所述第一方向垂直的第二方向分布；在圖像顯示階段，所述第一電極和第二電極用作實現液晶光柵，在在觸摸階段，所述第一電極和第二電極用作實現觸摸顯示。
文檔編號G02F1/1335GK203037967SQ20132003451
公開日2013年7月3日 申請日期2013年1月23日 優先權日2013年1月23日
發明者陳小川, 薛海林, 王磊, 薛艷娜, 車春城 申請人:北京京東方光電科技有限公司