觸摸顯示屏和顯示裝置的制作方法

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本實用新型的實施例涉及一種觸摸顯示屏和顯示裝置。

背景技術：

液晶顯示器(liquid crystal display，LCD)廣泛地應用于櫥窗、車輛等應用場景。但是，目前大多數的液晶顯示器內設置有雙層偏光片，偏光片的存在會給液晶顯示器帶來光線透過率不高等技術問題。

觸摸屏是最新的信息輸入設備，其具有觸摸反應靈敏、支持多點觸摸等優點。它能簡單、方便、自然地實現人機交互，為人們提供了一種全新的多媒體人機交互方法。按照組成結構的不同，觸控屏可以分為：外掛式觸控屏(Add on Mode Touch Panel)、覆蓋表面式觸控屏(On Cell Touch Panel)以及內嵌式觸控屏(In Cell Touch Panel)。根據觸控屏結構的不同，觸控屏設計的方案也有多種，比較常見的是將液晶顯示裝置的顯示屏和觸控屏分開制作，也可以在液晶顯示裝置的顯示屏的內部、表面或外部制作感應電極、驅動電極，并連接相應的感應信號線和驅動信號線。如果在目前的液晶顯示器上增加觸摸屏會導致光線的透過率更低。

因此，設計一種具有高透過率、同時具有觸控功能和顯示功能的觸摸顯示屏，越來越成為現階段人們對液晶顯示屏的需求。

技術實現要素：

本實用新型至少一實施例提供一種觸摸顯示屏和顯示裝置。相比于目前的液晶觸摸顯示屏，其具有更高的光線透過率，在具有高透過率的顯示屏上設置觸摸感應電極，能實現顯示功能和觸控功能。

本實用新型至少一實施例提供一種觸摸顯示屏，包括：第一基板和第二基板，彼此平行對置；第一電極和第二電極，設置在所述第一基板和所述第二基板之間，且在加電狀態下可產生水平電場；填充在所述第一基板和所述第二基板之間的液晶，所述液晶包括向列相液晶和分散在所述向列相液晶中的用于使所述液晶形成散射態的長鏈化合物；設置在所述第二基板外側或內側的觸摸感應電極。

例如，在本實用新型一實施例提供的觸摸顯示屏中，所述長鏈化合物的長鏈垂直于所述第一基板。

例如，在本實用新型一實施例提供的觸摸顯示屏中，所述第一電極為狹縫狀，所述第二電極為狹縫狀或板狀。

例如，在本實用新型一實施例提供的觸摸顯示屏中，所述第一電極與所述第二電極設置在同一基板上時，所述第一電極與所述第二電極之間設置有絕緣層。

例如，在本實用新型一實施例提供的觸摸顯示屏中，所述第一電極和所述第二電極均設置于所述第一基板的上表面上。

例如，在本實用新型一實施例提供的觸摸顯示屏中，所述第一電極設置在所述第一基板的上表面上，所述第二電極設置在所述第二基板的下表面上。

例如，本實用新型一實施例提供的觸摸顯示屏還包括顯示驅動電路和觸控驅動電路，第一電極在第一時間段電連接顯示驅動電路以實現顯示的功能、在第二時間段電連接觸控驅動電路以實現觸控功能。

例如，在本實用新型一實施例提供的觸摸顯示屏中，所述第一電極與所述觸摸感應電極在所述第二基板上的正投影至少部分重疊。

例如，在本實用新型一實施例提供的觸摸顯示屏中，所述第一電極和所述觸摸感應電極相互垂直設置。

例如，本實用新型一實施例提供的觸摸顯示屏，還包括第三電極，其特征在于，所述第三電極為觸控用的驅動電極，所述第三電極與所述觸摸感應電極在所述第一基板上的正投影至少部分重疊。

本實用新型至少一實施例還提供一種顯示裝置，包括上述中的觸摸顯示屏。

本實用新型實施例中的觸摸顯示屏基于光波導的結構來提高光線的透過率同時利用長鏈化合物來使部分液晶分子在加電狀態下呈散射態排布，由此改變了光波導中傳播的光線的入射角的大小來破壞液晶和基板之間的全反射條件，使得光從相應位置處出射，從而實現顯示功能，該顯示功能不再需要偏光片，從而允許觸摸顯示屏省去偏光片這一結構，由此提高光的透射率和光的利用效率。并在第二基板的外側或內側設置觸摸感應電極，可同時具有顯示功能和觸控功能。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術方案，下面將對實施例的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅涉及本實用新型的一些實施例，而非對本實用新型的限制。

圖1為本實用新型一實施例提供的一種觸摸顯示屏的截面結構示意圖；

圖2為本實用新型再一實施例提供的一種觸摸顯示屏的截面結構示意圖；

圖3為本實用新型一實施例提供的公共電極和觸摸感應電極的平面示意圖；

圖4為本實用新型又一實施例提供的一種觸摸顯示屏的截面結構示意圖；

圖5為本實用新型又一實施例提供的一種觸摸顯示屏的截面結構示意圖。

附圖標記：

100-觸摸顯示屏；101-第一基板；102-第二基板；103-第一電極；104-第二電極；105-長鏈化合物；106-液晶；107-觸摸感應電極；108-絕緣層；109-第三電極；110-光源。

具體實施方式

為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本實用新型實施例的附圖，對本實用新型實施例的技術方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例是本實用新型的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于所描述的本實用新型的實施例，本領域普通技術人員在無需創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

除非另外定義，本公開使用的技術術語或者科學術語應當為本實用新型所屬領域內具有一般技能的人士所理解的通常意義。本公開中使用的“第一”、“第二”以及類似的詞語并不表示任何順序、數量或者重要性，而只是用來區分不同的組成部分。“包括”或者“包含”等類似的詞語意指出現該詞前面的元件或者物件涵蓋出現在該詞后面列舉的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“連接”或者“相連”等類似的詞語并非限定于物理的或者機械的連接，而是可以包括電性的連接，不管是直接的還是間接的。“上”、“下”、“左”、“右”等僅用于表示相對位置關系，當被描述對象的絕對位置改變后，則該相對位置關系也可能相應地改變。

通常，在顯示面板中設置有偏光片，背光源發出的光通過偏光片射入顯示面板，再通過偏光片射出顯示面板，偏光片將自然光變成線偏振光，但是，偏振片的存在會使光線的透過率大大降低，從而影響顯示效果。如果在設置有偏振片的顯示面板上再設置觸摸感應電極，也會因為光線的透過率的進一步降低，而滿足不了目前對觸摸顯示的需求。

本實用新型至少一實施例提供一種觸摸顯示屏，該觸摸顯示屏包括：彼此平行對置的第一基板和第二基板；設置在第一基板和第二基板之間且在加電狀態下可產生水平電場的第一電極和第二電極；填充在第一基板和第二基板之間的液晶；設置在第二基板外側或內側的觸摸感應電極。該液晶包括向列相液晶和分散在向列相液晶中的用于使液晶形成散射態的長鏈化合物。

本公開的實施例利用了光波導的結構特性，將光波導結構應用于顯示技術中。采用從液晶盒的側面入射的光源照射液晶盒，讓光線沿著平行于第一基板和第二基板的方向入射和出射。光波導是由透明介質構成的傳輸光波的結構，在不同折射率的介質界面上，全反射現象使光波局限在光波導內的有限區域內傳播。

本公開中的光波導結構由折射率不相同的液晶層和透明基板(例如，玻璃基板、塑料基板)組成，其特征在于，液晶層的折射率大于透明基板的折射率。該光波導結構能夠使光線沿著預定的方向傳播。

下面通過幾個實施例進行說明。

實施例一

本實施例提供一種觸摸顯示屏，圖1為一種觸摸顯示屏的截面結構示意圖。如圖1所示，該觸摸顯示屏100包括：彼此平行對置的第一基板101和第二基板102，設置在第一基板101和第二基板102之間的第一電極103和第二電極104，填充在第一基板101和第二基板102之間的液晶106，設置在第二基板101外側或內側的觸摸感應電極107。在加電狀態下第一電極103和第二電極104之間可產生水平電場，從而可用于驅動液晶106。液晶106包括向列相液晶和分散在向列相液晶中的用于使所述液晶形成散射態的長鏈化合物105。

例如，第一基板101和第二基板102是透明的玻璃基板、塑料基板等，在其上可以分別形成控制或驅動第一電極103和第二電極104的電路等。例如，玻璃基板和塑料基板的折射率為1.0-1.2。

例如，在本實施例中，第一電極103為狹縫狀，第二電極104為狹縫狀或板狀，其特征在于，狹縫狀電極包括多個彼此間隔且平行排列的子電極。第一電極103和第二電極104連接至控制電路，控制電路可以在第一電極103上施加一正電壓，在第二電極104上施加一負電壓或者將其接地，由此在第一電極103和第二電極104對應的區域內形成電場，例如，形成水平電場，以驅動這些區域中的液晶分子在水平方向上旋轉。根據不同的設計，狹縫狀電極中的多個子電極可以被統一地施加電壓，也可以被單獨地施加電壓，例如逐漸升高或降低，由此形成逐漸變化的電場。

例如，在第一基板101和第二基板102上還可以形成取向層，該取向層與液晶106接觸，因此可通過取向層對液晶分子進行取向，取向層的材料例如可以是聚酰亞胺(PI)。例如，設置在第一基板101和第二基板102上的取向層的取向方向相反，從而形成反平行取向的構造。

例如，取向層的形成過程包括：在第一基板101和第二基板102上分別涂覆取向液，待取向液固化后進行摩擦取向工藝，或者進行光固化與取向工藝。取向層有助于液晶分子在電場作用下偏轉。

液晶顯示面板按照顯示模式可以分為：扭曲向列(Twisted Nematic，簡稱TN)型、平面轉換(In Plane Switching，簡稱IPS)型和高級超維場開關(Advanced Super Dimension Switch，簡稱ADS)型等。ADS型和IPS型模式的液晶顯示器中提供電壓驅動液晶偏轉的公共電極和像素電極都設置于第一基板上，通常被稱為水平電場型。在TN模式的液晶顯示器中，像素電極設置在第一基板上，公共電極設置在第二基板上，通常被稱為垂直電場型。如圖1所示，第一電極103為公共電極，第二電極104為像素電極，通過公共電極和像素電極之間產生的電場來控制液晶分子的偏轉。

本實施例以高級超維場轉換(ADS)模式的液晶顯示裝置為例進行詳細說明。高級超維場轉換模式的液晶觸摸顯示屏中，通過同一平面內狹縫電極邊緣所產生的電場以及狹縫電極層與板狀電極層間產生的電場形成多維電場，使液晶盒內狹縫電極間、電極正上方所有取向液晶分子都能夠產生旋轉，從而提高了液晶工作效率并增大了透光效率。高級超維場開關技術可以提高液晶顯示裝置的畫面品質，具有高分辨率、高透過率、低功耗、寬視角、高開口率、低色差等優點。

例如，如圖1所示，在本實施例提供的觸摸顯示屏100中，長鏈化合物105的長鏈垂直于第一基板101，即長鏈化合物105中長鏈的方向與不加電條件下液晶106的排布方向一致。

需要說明的是，如圖1所示，液晶分子本身不發光，在該觸摸顯示屏靠近液晶分子且平行于第一基板的方向上設置有從側面入射的光源110，該光源例如為包括多個發光二極管(LED)的燈條或者為冷陰極熒光燈(CCFL)。在不對第一電極103、第二電極104加電而形成電場的條件下，液晶層本身為透明態，在液晶層中傳播的光線的透過率能達到90％以上，但是由于全反射，這些光線并不會從第一基板和第二基板的表面出射。在加電的條件下，由于長鏈化合物的存在，液晶分子呈現出散射態，改變了光線從液晶層入射至第一基板或第二基板的入射角，破壞了光線全反射的條件，在施加電場的相應區域部分光線會與第一基板或第二基板成一定的角度射出，從而可用于實現具有高透明度的顯示功能。并且，該顯示功能的實現沒有借助傳統的液晶顯示裝置中使用的兩個偏光片，由此避免了使用偏光片導致的光透光率的下降，由此提升了顯示亮度，而且減少能量消耗。

例如，第一基板101和第二基板102通過封框膠彼此連接，構成液晶盒。封框膠由透明材料形成，光線能夠透過封框膠入射至液晶層。

例如，在液晶中可以混入形成長鏈化合物所需的單體和光引發劑，長鏈化合物由多個相應的單體在紫外線的照射下并在光引發劑的作用下聚合形成。

例如，形成長鏈化合物所需的單體包括下述中的任意一種或組合:4,4’-二[6-(丙烯酰氧基)己氧基]聯苯、2-甲基-1,4-二[4-(3-丙烯酰氧基己氧基)苯甲酸基]對苯二酚、2-甲基-1,4-二[4-(3-丙烯酰氧基丙氧基)苯甲酸基]對苯二酚，對應的化學式依次為：

例如，由上述單體形成的相應的長鏈化合物包括下述中的任意一種或組合：聚4,4’-二[6-(丙烯酰氧基)己氧基]聯苯、聚2-甲基-1,4-二[4-(3-丙烯酰氧基己氧基)苯甲酸基]對苯二酚、聚2-甲基-1,4-二[4-(3-丙烯酰氧基丙氧基)苯甲酸基]對苯二酚，對應的化學式依次為：

例如，上述長鏈化合物中的聚合度n值為10-18。

例如，在本實施例中，向列相液晶指處在向列相的液晶。向列相液晶分子為棒形，可在三維范圍內移動，并且在電學上具有明顯的各向異性，可以利用外電場改變其分子的排列取向，由此可改變液晶的光學性能。例如，扭曲向列相(TN)液晶在自然狀態下是扭曲的，當給這種液晶加上電流后，它們將依所加電壓的大小反向扭曲相應的角度。在本實施例中，所使用的向列液晶例如為正性液晶(△ε>0)且折射率為1.6-1.8(例如1.7)。例如，向列相液晶包括下述液晶分子中的任意一種或組合：

例如，在由液晶分子、單體和光引發劑組成的混合物中，單體的質量百分比含量為1％-5％，光引發劑的質量百分比含量為0.5％-3％。

例如，在本實施例提供的觸摸顯示屏中，第一電極103、第二電極104和觸摸感應電極107可以通過光刻法形成，上述電極的材料均為透明導電材料，例如為銦錫氧化物(ITO)、銦鋅氧化物(IZO)等。

例如，如圖1所示，第一電極103與第二電極104均設置于第一基板101的上表面，第一電極103與第二電極104之間設置有絕緣層108，使第一電極103與第二電極104電性隔離。

例如，絕緣層108的材料為透明絕緣材料，例如硅氧化物、硅氮化物、鉿氧化物、硅氮氧化物或鋁氧化物等，絕緣層的結構與形成工藝可參考常規設計和工藝，在此不再贅述。

第一電極和第二電極還可以分設于不同的基板上，例如，圖2為本實用新型再一實施例提供的一種觸摸顯示屏的截面結構示意圖。如圖2所示，第一電極103和第二電極104分設在第一基板101和第二基板102上，第一電極103設置于第一基板101的上表面上，第二電極104設置于第二基板102的下表面上，同樣地，第一電極103為狹縫狀，第二電極104為狹縫狀或板狀，其特征在于，狹縫狀電極包括多個彼此間隔且平行排列的子電極。

例如，該觸摸顯示屏包括顯示驅動電路和觸控驅動電路，通常外掛觸摸屏會在顯示面板的上基板的上表面另外增加觸摸驅動電極和觸摸感應電極來實現觸控功能。例如，在薄膜晶體管陣列基板的表面上制作位于不同層上且彼此相交的條狀氧化銦錫(Indium Tin Oxide，ITO)電極，這兩層條狀ITO電極分別作為實現觸摸功能的觸摸驅動電極和觸摸感應電極。例如，如圖1和圖2所示，第一電極103可以被用作觸摸驅動電極，在第一時間段第一電極103電連接顯示驅動電路被用作公共電極實現顯示功能、在第二時間段第一電極103電連接觸控驅動電路被用作觸摸驅動電極實現觸控功能。這樣可以減少工藝步驟，節約電極材料，降低生產成本。圖1和圖2為沿著觸摸感應電極107的電極條的延伸方向的剖面圖，因此其特征在于觸摸感應電極107顯示為長條形狀。

例如，如圖3所示，第一電極103與觸摸感應電極107在第一基板101上的正投影至少部分重疊，由此在第一電極103的電極條的延伸方向與觸摸感應電極107的電極條的延伸方向不同，彼此之間形成交叉區域，并在交叉區域形成電容。

進一步地，如圖3所示，第一電極(觸摸驅動電極)和觸摸感應電極橫縱交叉分布，第一電極103和觸摸感應電極107相互垂直設置，這樣每個交叉區域的大小接近一致，在交叉區域形成的電容的大小也大致相同，這樣在交叉處形成了電容矩陣。然后分別向各行第一電極(觸摸驅動電極)施加觸控掃描信號，并依次檢測與每行觸摸驅動電極對應的觸摸感應電極的輸出信號，從而檢測出電容矩陣中電容的變化，來判斷觸摸位置。

例如，在第一基板或第二基板上還設置有驅動信號線和感應信號線，觸摸感應電極與感應信號線連接，第一電極作為觸摸驅動電極與驅動信號線連接。感應信號線與觸摸感應電極處于不同層或者同一層，當感應信號線與觸摸感應電極處于不同層時，觸摸感應電極與感應信號線通過位于兩者之間的絕緣層上的過孔相連接；當感應信號線與觸摸感應電極處于同一層時，兩者直接相連。

例如，如圖1和圖2所示，觸摸感應電極107設置于第二基板102的上表面。如圖4所示，觸摸感應電極107也可以設置于第二基板102的下表面，由此形成內嵌式觸摸顯示屏。內嵌電容式觸摸顯示屏通過將觸控電極內嵌在顯示屏的內部，可以減薄模組的厚度，又可以大大降低觸摸屏的制造成本，其在觸摸顯示技術中的應用越來越廣泛。

實施例二

本實施例提供一種觸摸顯示屏，如圖5所示，該觸摸顯示屏還包括第三電極109，該第三電極109為觸控用的驅動電極。第三電極109包括多個電極條，第三電極109的電極條的延伸方向與觸摸感應電極107的電極條的延伸方向不同(例如，彼此垂直)，二者在第一基板101上的正投影至少部分重疊。

本實施例通過增設一個透明電極來充當觸摸驅動電極，這樣第二電極104不用分時復用為觸控時間段用的觸摸驅動電極和顯示時間段用的公共電極。

實施例三

本實施例提供一種顯示裝置，該顯示裝置包括實施例一和實施例二中的觸摸顯示屏。該顯示裝置可以為手機、平板電腦、筆記本電腦、數碼相框、導航儀等任何具有顯示功能和觸控功能的產品或部件。

本實用新型的實施例提供一種觸摸顯示屏和顯示裝置，具有以下至少一項有益效果：

(1)以光波導結構為基礎，減少了偏振片的使用，提高了光線的透過率。

(2)通過長鏈化合物破壞光線全反射的條件，使液晶分子成散射態實現顯示功能。

(3)第一電極分時復用為顯示用的公共電極和觸控用的驅動電極可以節省電極材料。

(4)在具有高透過率的顯示屏上設置觸摸感應電極，使觸摸顯示屏實現顯示功能和觸控功能。

有以下幾點需要說明：

(1)本實用新型實施例附圖只涉及到與本實用新型實施例涉及到的結構，其他結構可參考通常設計。