使用光電導體的具有觸控螢幕功能的液晶顯示器的製作方法
2023-10-11 14:54:49
專利名稱：使用光電導體的具有觸控螢幕功能的液晶顯示器的製作方法
技術領域：
本發明涉及使用光電導體的具有觸控螢幕功能的液晶顯示器(LCD)，並具體地涉及 一種使用光電導體的具有觸控螢幕功能的LCD，其中的光電導材料沉積在設於液晶板的濾色 基板中的絕緣基板與光屏蔽層之間，從而可通過響應於外來光由光電導體的特性改變所引 起的電流或電壓的變化而有效地找到觸摸位置。
背景技術：
通常，LCD是緊湊且薄的低功耗平板顯示器。LCD可用於諸如筆記本電腦的可攜式 電腦、辦公自動化系統以及音頻/視頻系統中。 近來LCD技術的迅速發展導致了可顯示高解析度圖像的高解析度LCD的產生。並 且數位化儀(digitizer)正被用作筆記本電腦的輸入裝置。 安裝於筆記本電腦中的數位化儀可執行與桌上型電腦中所用的陰極射線管(CRT) 類型的觸控螢幕相同的功能。 安裝於LCD中的數位化儀稱為觸控螢幕或觸摸板，且電阻型觸控螢幕與電容型觸控螢幕 是最常見的類型，可根據檢測用戶指示位置的類型而選擇其中之一。 電阻型觸控螢幕通過使用間隔點(dot spacer)分隔兩個平行的透明電極，並通過檢 測當從外部施加的壓力使上下透明電極彼此接觸時發生的電壓變化而工作。電容型觸控螢幕 使用從外部提供的交變電壓通過檢測電容耦合而識別位置。 此外，IR型觸控螢幕檢測從板外發出的紅外輻射的變化，而表面聲波(SAW)型觸摸 屏檢測由觸摸顯示器表面所引起的聲波的變化。 上述傳統技術的觸控螢幕板以模塊附於顯示器外部。因此，其結構會降低透光率並 使所顯示的圖像惡化，且易於受到諸如刮擦等外部剌激。 為解決這些問題，一種新方法正被採用，即將諸如光敏二極體或光敏薄膜電晶體 (TFT)的光學傳感裝置置於板的像素中，並通過從外部提供的光或尋找板內的電容的細微 變化來識別觸摸{參見W.D.Boer et al. ， SID， 03DIGEST 1494(2003)， Joohyung Lee et al. ， SID' 07DIGEST1101(2006)}。 然而，這些使用光學傳感器和檢測電容變化的方法降低了像素的開口率，從而降 低了透光率和亮度並使所顯示的圖像惡化。而且，由於所檢測到的信號非常微弱，所以需要 許多外圍設備，這增加了製造成本。
發明內容
本發明用於提供使用光電導體的具有觸控螢幕功能的液晶顯示器(LCD)，其中光電導材料沉積在設於液晶板的濾色基板中的絕緣基板和光屏蔽層之間，並可通過響應於外來
光由光電導體的特性的改變所引起的電流或電壓的變化而有效地找到觸摸位置。 本發明的一個方面提供了使用光電導體的具有觸控螢幕功能的LCD，該LCD包括第
一基板和第二基板以及填充於第一基板和第二基板之間的液晶層。在此，第一基板包括絕
緣基板；觸摸傳感層，其形成於所述絕緣基板下方並通過響應於外來光由光電導體的特性
的改變所引起的電流或電壓的變化來檢測觸摸位置；光屏蔽層，其形成於觸摸傳感層的下
方並防止漏光；以及濾色層，其包括紅(R)、綠(G)和藍(B)濾色圖案以在光屏蔽層的圖案
之間顯示顏色。 在此，觸摸傳感層可由具有預定厚度的絕緣膜以及彼此垂直交叉的第一光電導帶 和第二光電導帶形成，絕緣膜夾於第一光電導帶和第二光電導帶之間。 第一和第二光電導帶可以以與光屏蔽層的圖案相同的圖案形成於絕緣基板與光 屏蔽層之間。 還可在光屏蔽層和絕緣膜的接觸部包括至少一個接觸孔以暴露第一和第二光電 導帶，以便在電源、集成電路以及第一光電導帶和第二光電導帶之間形成電接觸，所述電源 用於給觸摸傳感層提供電流或電壓，所述集成電路用於處理來自觸摸傳感層的傳感信號。
當光屏蔽層由導電材料形成時，還可在觸摸傳感層與光屏蔽層之間或在第二光電 導帶與光屏蔽層之間形成具有預定厚度的絕緣層。 還可在光屏蔽層、絕緣層和絕緣膜的接觸部包括至少一個接觸孔以暴露第一和第二
光電導帶，以便在電源、集成電路以及第一光電導帶和第二光電導帶之間形成電接觸，所述電
源用於給觸摸傳感層提供電流或電壓，所述集成電路用於處理來自觸摸傳感層的傳感信號。
電源和集成電路可形成於第一基板上，以通過接觸孔與第一光電導帶和第二光電
導帶直接接觸，或形成於第二基板上，以使用另外的導電材料通過接觸孔與第一光電導帶
和第二光電導帶接觸。可替換地，它們可以利用外部電源和集成電路而接觸。光電導體可由選自CdS、CdSe、ZnO、Se、PbS、InSb和PbO中的一種材料形成。
以下通過參照附圖詳細描述本發明的示例性實施例，本領域的普通技術人員將會
更加清楚本發明的上述的與其它的目的、特徵與優點，在附圖中 圖1是表示隨著光照射的光電導體的電流_電壓(I-V)特性的曲線圖； 圖2是表示根據本發明示例性實施例的使用光電導體的具有觸控螢幕功能的液晶
顯示器的原理的示意性原理圖； 圖3是根據本發明示例性實施例的使用光電導體的具有觸控螢幕功能的LCD的濾色 基板的平面示意圖； 圖4是沿圖3的A-A'線的剖面圖；
圖5是沿圖3的B-B'線的剖面圖；以及
圖6是沿圖3的C-C'線的剖面圖。
具體實施例方式以下將詳細描述本發明的示例性實施例。然而，本發明不局限於以下所公開的實施例，而可以以各種形式實施。描述下述實施例是為了使本領域的普通技術人員能夠實施 並實踐本發明。 根據本發明的液晶顯示器(LCD)包括用於識別外來光以感測觸摸的光電導帶，所
述光電導帶在水平和豎直方向上被介於其間的絕緣膜隔開並以矩陣形式交叉排列。 圖1是表示隨著光照射的光電導體的電流-電壓(I-V)特性的曲線圖，應當指出
常見的光電導體(例如CdS、 CdSe、 Zn0、 Se、 PbS、 InSb或Pb0)根據其曝光程度而改變電阻
{參見Complete Guide to SemiconductorDevice 2nd Ed. Kowk K. NG pp. 423}。 圖2是表示根據本發明示例性實施例的使用光電導體的具有觸控螢幕功能的LCD的
原理的示意性原理圖。 參照圖2，在預定大小的電壓或電流從電源提供至光電導體的情況下，當外部光入 射到液晶板上時會產生電流或電壓。 這裡，當板被觸摸時，外部光被遮蔽，這樣被遮蔽部分與未遮蔽部分具有不同的電 阻，這導致電流或電壓的差異。 該電流或電壓的差異在液晶板外部可被檢測到，從而可以容易地找到觸摸位置(X 位置與Y位置)。 優選地，可以在液晶板外部安裝放大器以放大並檢測電流或電壓的差異，從而容 易找到觸摸位置(X位置與Y位置)。 圖3是根據本發明的示例性實施例的使用光電導體的具有觸控螢幕功能的LCD的濾 色基板的示意性平面圖，圖4至圖6分別是沿圖3的A-A'線、B-B'線以及C-C'線的剖面 圖。 參照圖3至圖6，根據本發明的示例性實施例的使用光電導體的具有觸控螢幕功能 的LCD包括彼此面對的第一基板100和第二基板(未示出)以及填充於兩個基板之間的液 晶層(未示出)。 在此，第一基板100是濾色(C/F)基板，其包括絕緣基板110、觸摸傳感層120、光 屏蔽層(例如黑矩陣)130或130'以及濾色層(未示出)。 觸摸傳感層120形成於絕緣基板110下方，並用以通過電流或電壓的變化來感測 觸摸位置，所述電流和電壓的變化是通過響應於外來光由光電導體的特性的改變而引起 的。 觸摸傳感層120包括預定厚度的絕緣膜121以及第一和第二光電導帶122和123， 第一和第二光電導帶122和123在水平和豎直方向上被介於它們之間的絕緣膜121隔開並 以矩陣形式交叉排列。 第一和第二光電導帶122和123以與後述的光屏蔽層130或130'相同的圖案形 成於絕緣基板110與光屏蔽層130或130'之間，並可屏蔽從設於LCD中的背光單元(未示 出)產生的內部光，從而有效地防止在由觸摸傳感層120進行位置檢測期間由內部光引起 的故障。 同時，儘管傳統光電導材料難以形成薄膜或圖案，然而由於諸如原子層沉 積(ALD)和微接觸印刷等加工技術的發展，現在可以對其圖形化(參見Machines and Materials Vol. 15，No. 1 pp. 118，Theories and Applicationof Chem. Eng. ，2006，Vol. 12， No. 1pp. 1005}。
光電導材料包括諸如CdS、CdSe、ZnO和Se等工作於可見光區域的材料、諸如PbS、 InSb和Ge:Au等工作於紅外區域的材料以及諸如PbO等工作於紫外區域的材料，並因此可 以以各種方式應用。CdS、 CdSe、 ZnO和Se是最常用的光電導材料。 此外，光屏蔽層130或130'是用於防止漏光的光屏蔽區，並以預定間隔形成於觸
摸傳感層120的下方。由光屏蔽層將紅(R)、綠(G)和藍(B)濾色器彼此分開。 光屏蔽層130或130'由通常添加了黑色染料的光敏有機材料製成。於是，如圖
4 (a)所示，光屏蔽層130不必與第二光電導帶123絕緣，但是如圖4 (b)所示，由導電材料形
成的光屏蔽層130'與第二光電導帶123可由介於它們之間的具有預定厚度的絕緣層124
予以絕緣。 同時，如圖5和圖6所示，絕緣膜121、光屏蔽層130和130'以及絕緣層124可在 每個接觸部設有至少一個接觸孔(CH)，以將第一和第二光電導帶122和123暴露出來。這 是為了在第一和第二光電導帶122和123、電源以及集成電路(IC)之間形成電接觸，所述電 源用於給觸摸傳感層120提供電壓或電流，所述集成電路用於處理從觸摸傳感層120所感 測到的信號。 電源和IC可形成於第一基板IOO上以通過接觸孔(CH)與第一和第二光電導帶 122和123直接接觸，或可形成於第二基板上以使用另外的導電材料通過接觸孔(CH)與第 一和第二光電導帶122和123接觸。可替代地，它們可使用外部電源和IC而接觸。
同時，當電源連接於第一和第二光電導帶122和123中的每個的一端以提供預定 電壓或電流、且IC連接於第一和第二光電導帶122和123中的每個的另一端以檢測第一和 第二光電導帶122和123中的電流或電壓的差異、並比較在觸摸之前和觸摸期間所檢測到 的信號時，可找到觸摸位置。 濾色層通常通過在光屏蔽層130的圖案之間逐一排列紅、綠及藍(R、 G及B)濾色 圖案而形成，並用於給從背光單元(未示出)發出並穿過液晶層的光提供顏色。這種濾色 層通常由光敏有機材料形成。 可在濾色層下方另外地形成保護層(未示出)以去除由濾色層引起的階差並提高 平坦性。 並且，第二基板是薄膜電晶體(TFT)陣列基板，其在圖中未示出，但通常包括由門 線和數據線交叉限定而成的單位像素、在門線和數據線的交叉點處形成的TFT、以及公共電 極和像素電極。 優選地，第二基板還可包括給第一和第二光電導帶122和123提供電壓或電流的 電源，以及檢測由非顯示區中的不顯示圖像的第一和第二光電導帶122和123所提供的信 號的變化的集成電路。 同時，根據本發明的示例性實施例的使用光電導體的具有觸控螢幕功能的LCD優選 地是根據液晶的排列通過控制從背光源入射到液晶上的光而顯示顏色的透射型LCD，所述 背光源是附於液晶板的底面的光源。然而，本發明不限於在此所述的示例，而是可以應用於 各種利用液晶的光學各向異性和偏振性的LCD。例如，本發明可應用於根據液晶的排列通 過反射外來的自然光或人造光來控制光的透光率的反射型LCD，還可應用於透反型LCD。此 外，本發明可應用於諸如等離子顯示板(PDP)、電致發光顯示器(ELD)以及真空螢光顯示器 (VFD)等各種平板顯示器。
如上所述，本發明的使用光電導體的具有觸控螢幕功能的液晶顯示器(LCD)包括設 於液晶板的上基板與光屏蔽層之間的光電導體，所述上基板是設於濾色基板中的絕緣基 板。於是，LCD可通過響應於外來光由光電導體的特性的改變所引起的電流或電壓的變化 而有效地找到觸摸位置。 此外，由於根據本發明的LCD沒有會降低透光率的外部觸控螢幕或由於開口率降低 而引起亮度降低的內部觸控螢幕等傳統的光學裝置，故該LCD可更簡便地製造且可有效地降 低生產成本。而且，由於在驅動方法中對上基板施加均衡的電壓，故根據本發明的LCD可容 易地檢測用於識別位置的信號。 而且，根據本發明，由於存在多種光電導材料，故可恰當地選擇一種並可取得有效 的效果。具體說來，這些材料具有不同的反應時間(範圍從lO—3秒到lO—9秒)，從而響應時 間可隨場合需要而予以規定。 儘管參照本發明的一些示例性實施例圖示並描述了根據本發明的使用光電導體 的具有觸控螢幕功能的LCD，然而本領域的技術人員應當理解，在不脫離本發明的由所附權利 要求書所限定的精神和範圍的情況下，可對其做出各種形式上和細節上的改變。
權利要求
一種使用光電導體的具有觸控螢幕功能的LCD，該LCD包括第一基板、第二基板以及填充於所述第一基板和第二基板之間的液晶層，其中，所述第一基板包括絕緣基板；觸摸傳感層，其形成於所述絕緣基板下方並通過響應於外來光由光電導體的特性的改變所引起的電流或電壓的變化來感測觸摸位置；光屏蔽層，其形成於所述觸摸傳感層下方並用於防止漏光；以及濾色層，其包括紅、綠及藍濾色圖案以在所述光屏蔽層的圖案之間顯示顏色。
2. 如權利要求1所述的LCD，其中，所述觸摸傳感層由具有預定厚度的絕緣膜以及彼此 垂直交叉的第一光電導帶和第二光電導帶形成，所述絕緣膜介於所述第一光電導帶和第二 光電導帶之間。
3. 如權利要求2所述的LCD，其中，所述第一光電導帶和第二光電導帶以與所述光屏蔽 層的圖案相同的圖案形成於所述絕緣基板與所述光屏蔽層之間。
4. 如權利要求3所述的LCD，還包括至少一個接觸孔，其形成於所述光屏蔽層和所述絕緣膜的接觸部，以使所述第一光電 導帶和第二光電導帶暴露，以便在電源、集成電路以及所述第一光電導帶和第二光電導帶 之間形成電接觸，所述電源用於給所述觸摸傳感層提供電流或電壓，所述集成電路用於處 理來自所述觸摸傳感層的傳感信號。
5. 如權利要求2所述的LCD，當所述光屏蔽層由導電材料形成時，該LCD還包括 形成於所述觸摸傳感層與所述光屏蔽層之間或形成於所述第二光電導帶與所述光屏蔽層之間的具有預定厚度的絕緣層。
6. 如權利要求3所述的LCD，當所述光屏蔽層由導電材料形成時，該LCD還包括 形成於所述觸摸傳感層與所述光屏蔽層之間或形成於所述第二光電導帶與所述光屏蔽層之間的具有預定厚度的絕緣層。
7. 如權利要求4所述的LCD，當所述光屏蔽層由導電材料形成時，該LCD還包括 形成於所述觸摸傳感層與所述光屏蔽層之間或形成於所述第二光電導帶與所述光屏蔽層之間的具有預定厚度的絕緣層。
8. 如權利要求5所述的LCD，還包括至少一個接觸孔，其形成於所述光屏蔽層、所述絕緣層及所述絕緣膜的接觸部，以使所 述第一光電導帶和第二光電導帶暴露，以便在電源、集成電路以及所述第一光電導帶和第 二光電導帶之間形成電接觸，所述電源用於給所述觸摸傳感層提供電流或電壓，所述集成 電路用於處理來自所述觸摸傳感層的傳感信號。
9. 如權利要求6所述的LCD，還包括至少一個接觸孔，其形成於所述光屏蔽層、所述絕緣層及所述絕緣膜的接觸部，以暴露 所述第一光電導帶和第二光電導帶，以便在電源、集成電路以及所述第一光電導帶和第二 光電導帶之間形成電接觸，所述電源用於給所述觸摸傳感層提供電流或電壓，所述集成電 路用於處理來自所述觸摸傳感層的傳感信號。
10. 如權利要求7所述的LCD，還包括至少一個接觸孔，其形成於所述光屏蔽層、所述絕緣層及所述絕緣膜的接觸部，以使所 述第一光電導帶和第二光電導帶暴露，以便在電源、集成電路以及所述第一光電導帶和第二光電導帶之間形成電接觸，所述電源用於給所述觸摸傳感層提供電流或電壓，所述集成 電路用於處理來自所述觸摸傳感層的傳感信號。
11. 如權利要求4所述的LCD，其中，所述電源與所述集成電路形成於所述第一基板上， 以通過所述接觸孔與所述第一光電導帶和第二光電導帶直接接觸，或形成於所述第二基板 上，以使用另外的導電材料通過所述接觸孔與所述第一光電導帶和第二光電導帶接觸。
12. 如權利要求8所述的LCD，其中，所述電源與所述集成電路形成於所述第一基板上， 以通過所述接觸孔與所述第一光電導帶和第二光電導帶直接接觸，或形成於所述第二基板 上，以使用另外的導電材料通過所述接觸孔與所述第一光電導帶和第二光電導帶接觸。
13. 如權利要求9所述的LCD，其中，所述電源與所述集成電路形成於所述第一基板上， 以通過所述接觸孔與所述第一光電導帶和第二光電導帶直接接觸，或形成於所述第二基板 上，以使用另外的導電材料通過所述接觸孔與所述第一光電導帶和第二光電導帶接觸。
14. 如權利要求IO所述的LCD，其中，所述電源與所述集成電路形成於所述第一基板 上，以通過所述接觸孔與所述第一光電導帶和第二光電導帶直接接觸，或形成於所述第二 基板上，以使用另外的導電材料通過所述接觸孔與所述第一光電導帶和第二光電導帶接 觸。
15. 如權利要求1所述的LCD，其中，所述光電導體由選自CdS、CdSe、ZnO、Se、PbS、InSb 和PbO中的一種形成。
全文摘要
本發明提供了一種使用光電導體的具有觸控螢幕功能的液晶顯示器(LCD)，該LCD包括第一和第二基板以及填充於其間的液晶層。第一基板包括絕緣基板；觸摸傳感層，其形成於絕緣基板下方並通過響應於外來光由光電導體的特性的改變所引起的電流或電壓的變化來感測觸摸位置；光屏蔽層，其形成於觸摸傳感層下方並防止漏光；以及濾色層，其包括紅(R)、綠(G)及藍(B)濾色圖案以在光屏蔽層的圖案之間顯示顏色，從而可根據隨外來光引起的光電導體特性的改變而變化的電流有效地找到觸摸位置。
文檔編號G06F3/041GK101726891SQ200810186410
公開日2010年6月9日 申請日期2008年12月16日 優先權日2008年10月14日
發明者羅世煥 申請人:海帝士科技公司