專利名稱：使用光電導(dǎo)體的具有觸摸屏功能的液晶顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用光電導(dǎo)體的具有觸摸屏功能的液晶顯示器(LCD)，并具體地涉及 一種使用光電導(dǎo)體的具有觸摸屏功能的LCD，其中的光電導(dǎo)材料沉積在設(shè)于液晶板的濾色 基板中的絕緣基板與光屏蔽層之間，從而可通過響應(yīng)于外來光由光電導(dǎo)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(shù)：
通常，LCD是緊湊且薄的低功耗平板顯示器。LCD可用于諸如筆記本電腦的便攜式 電腦、辦公自動(dòng)化系統(tǒng)以及音頻/視頻系統(tǒng)中。 近來LCD技術(shù)的迅速發(fā)展導(dǎo)致了可顯示高分辨率圖像的高分辨率LCD的產(chǎn)生。并 且數(shù)字化儀(digitizer)正被用作筆記本電腦的輸入裝置。 安裝于筆記本電腦中的數(shù)字化儀可執(zhí)行與臺(tái)式電腦中所用的陰極射線管(CRT) 類型的觸摸屏相同的功能。 安裝于LCD中的數(shù)字化儀稱為觸摸屏或觸摸板，且電阻型觸摸屏與電容型觸摸屏 是最常見的類型，可根據(jù)檢測(cè)用戶指示位置的類型而選擇其中之一。 電阻型觸摸屏通過使用間隔點(diǎn)(dot spacer)分隔兩個(gè)平行的透明電極，并通過檢 測(cè)當(dāng)從外部施加的壓力使上下透明電極彼此接觸時(shí)發(fā)生的電壓變化而工作。電容型觸摸屏 使用從外部提供的交變電壓通過檢測(cè)電容耦合而識(shí)別位置。 此外，IR型觸摸屏檢測(cè)從板外發(fā)出的紅外輻射的變化，而表面聲波(SAW)型觸摸 屏檢測(cè)由觸摸顯示器表面所引起的聲波的變化。 上述傳統(tǒng)技術(shù)的觸摸屏板以模塊附于顯示器外部。因此，其結(jié)構(gòu)會(huì)降低透光率并 使所顯示的圖像惡化，且易于受到諸如刮擦等外部剌激。 為解決這些問題，一種新方法正被采用，即將諸如光敏二極管或光敏薄膜晶體管 (TFT)的光學(xué)傳感裝置置于板的像素中，并通過從外部提供的光或?qū)ふ野鍍?nèi)的電容的細(xì)微 變化來識(shí)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(xué)傳感器和檢測(cè)電容變化的方法降低了像素的開口率，從而降 低了透光率和亮度并使所顯示的圖像惡化。而且，由于所檢測(cè)到的信號(hào)非常微弱，所以需要 許多外圍設(shè)備，這增加了制造成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明用于提供使用光電導(dǎo)體的具有觸摸屏功能的液晶顯示器(LCD)，其中光電導(dǎo)材料沉積在設(shè)于液晶板的濾色基板中的絕緣基板和光屏蔽層之間，并可通過響應(yīng)于外來
光由光電導(dǎo)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(fā)明的一個(gè)方面提供了使用光電導(dǎo)體的具有觸摸屏功能的LCD，該LCD包括第
一基板和第二基板以及填充于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，其形成于所述絕緣基板下方并通過響應(yīng)于外來光由光電導(dǎo)體的特性
的改變所引起的電流或電壓的變化來檢測(cè)觸摸位置；光屏蔽層，其形成于觸摸傳感層的下
方并防止漏光；以及濾色層，其包括紅(R)、綠(G)和藍(lán)(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(yù)定厚度的絕緣膜以及彼此垂直交叉的第一光電導(dǎo)帶 和第二光電導(dǎo)帶形成，絕緣膜夾于第一光電導(dǎo)帶和第二光電導(dǎo)帶之間。 第一和第二光電導(dǎo)帶可以以與光屏蔽層的圖案相同的圖案形成于絕緣基板與光 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(gè)接觸孔以暴露第一和第二光電 導(dǎo)帶，以便在電源、集成電路以及第一光電導(dǎo)帶和第二光電導(dǎo)帶之間形成電接觸，所述電源 用于給觸摸傳感層提供電流或電壓，所述集成電路用于處理來自觸摸傳感層的傳感信號(hào)。
當(dāng)光屏蔽層由導(dǎo)電材料形成時(shí)，還可在觸摸傳感層與光屏蔽層之間或在第二光電 導(dǎo)帶與光屏蔽層之間形成具有預(yù)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(gè)接觸孔以暴露第一和第二
光電導(dǎo)帶，以便在電源、集成電路以及第一光電導(dǎo)帶和第二光電導(dǎo)帶之間形成電接觸，所述電
源用于給觸摸傳感層提供電流或電壓，所述集成電路用于處理來自觸摸傳感層的傳感信號(hào)。
電源和集成電路可形成于第一基板上，以通過接觸孔與第一光電導(dǎo)帶和第二光電
導(dǎo)帶直接接觸，或形成于第二基板上，以使用另外的導(dǎo)電材料通過接觸孔與第一光電導(dǎo)帶
和第二光電導(dǎo)帶接觸?？商鎿Q地，它們可以利用外部電源和集成電路而接觸。光電導(dǎo)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(xì)描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)
更加清楚本發(fā)明的上述的與其它的目的、特征與優(yōu)點(diǎn)，在附圖中 圖1是表示隨著光照射的光電導(dǎo)體的電流_電壓(I-V)特性的曲線圖； 圖2是表示根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的使用光電導(dǎo)體的具有觸摸屏功能的液晶
顯示器的原理的示意性原理圖； 圖3是根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的使用光電導(dǎo)體的具有觸摸屏功能的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(shí)施例方式以下將詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。然而，本發(fā)明不局限于以下所公開的實(shí)施例，而可以以各種形式實(shí)施。描述下述實(shí)施例是為了使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠?qū)嵤?并實(shí)踐本發(fā)明。 根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示器(LCD)包括用于識(shí)別外來光以感測(cè)觸摸的光電導(dǎo)帶，所
述光電導(dǎo)帶在水平和豎直方向上被介于其間的絕緣膜隔開并以矩陣形式交叉排列。 圖1是表示隨著光照射的光電導(dǎo)體的電流-電壓(I-V)特性的曲線圖，應(yīng)當(dāng)指出
常見的光電導(dǎo)體(例如CdS、 CdSe、 Zn0、 Se、 PbS、 InSb或Pb0)根據(jù)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(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的使用光電導(dǎo)體的具有觸摸屏功能的LCD的
原理的示意性原理圖。 參照?qǐng)D2，在預(yù)定大小的電壓或電流從電源提供至光電導(dǎo)體的情況下，當(dāng)外部光入 射到液晶板上時(shí)會(huì)產(chǎn)生電流或電壓。 這里，當(dāng)板被觸摸時(shí)，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(dǎo)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(cè)到，從而可以容易地找到觸摸位置(X 位置與Y位置)。 優(yōu)選地，可以在液晶板外部安裝放大器以放大并檢測(cè)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(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的使用光電導(dǎo)體的具有觸摸屏功能的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?qǐng)D3至圖6，根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的使用光電導(dǎo)體的具有觸摸屏功能 的LCD包括彼此面對(duì)的第一基板100和第二基板(未示出)以及填充于兩個(gè)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形成于絕緣基板110下方，并用以通過電流或電壓的變化來感測(cè) 觸摸位置，所述電流和電壓的變化是通過響應(yīng)于外來光由光電導(dǎo)體的特性的改變而引起 的。 觸摸傳感層120包括預(yù)定厚度的絕緣膜121以及第一和第二光電導(dǎo)帶122和123， 第一和第二光電導(dǎo)帶122和123在水平和豎直方向上被介于它們之間的絕緣膜121隔開并 以矩陣形式交叉排列。 第一和第二光電導(dǎo)帶122和123以與后述的光屏蔽層130或130'相同的圖案形 成于絕緣基板110與光屏蔽層130或130'之間，并可屏蔽從設(shè)于LCD中的背光單元(未示 出)產(chǎn)生的內(nèi)部光，從而有效地防止在由觸摸傳感層120進(jìn)行位置檢測(cè)期間由內(nèi)部光引起 的故障。 同時(shí)，盡管傳統(tǒng)光電導(dǎo)材料難以形成薄膜或圖案，然而由于諸如原子層沉 積(ALD)和微接觸印刷等加工技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在可以對(duì)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(dǎo)材料包括諸如CdS、CdSe、ZnO和Se等工作于可見光區(qū)域的材料、諸如PbS、 InSb和Ge:Au等工作于紅外區(qū)域的材料以及諸如PbO等工作于紫外區(qū)域的材料，并因此可 以以各種方式應(yīng)用。CdS、 CdSe、 ZnO和Se是最常用的光電導(dǎo)材料。 此外，光屏蔽層130或130'是用于防止漏光的光屏蔽區(qū)，并以預(yù)定間隔形成于觸
摸傳感層120的下方。由光屏蔽層將紅(R)、綠(G)和藍(lán)(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(jī)材料制成。于是，如圖
4 (a)所示，光屏蔽層130不必與第二光電導(dǎo)帶123絕緣，但是如圖4 (b)所示，由導(dǎo)電材料形
成的光屏蔽層130'與第二光電導(dǎo)帶123可由介于它們之間的具有預(yù)定厚度的絕緣層124
予以絕緣。 同時(shí)，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(gè)接觸部設(shè)有至少一個(gè)接觸孔(CH)，以將第一和第二光電導(dǎo)帶122和123暴露出來。這 是為了在第一和第二光電導(dǎo)帶122和123、電源以及集成電路(IC)之間形成電接觸，所述電 源用于給觸摸傳感層120提供電壓或電流，所述集成電路用于處理從觸摸傳感層120所感 測(cè)到的信號(hào)。 電源和IC可形成于第一基板IOO上以通過接觸孔(CH)與第一和第二光電導(dǎo)帶 122和123直接接觸，或可形成于第二基板上以使用另外的導(dǎo)電材料通過接觸孔(CH)與第 一和第二光電導(dǎo)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(shí)，當(dāng)電源連接于第一和第二光電導(dǎo)帶122和123中的每個(gè)的一端以提供預(yù)定 電壓或電流、且IC連接于第一和第二光電導(dǎo)帶122和123中的每個(gè)的另一端以檢測(cè)第一和 第二光電導(dǎo)帶122和123中的電流或電壓的差異、并比較在觸摸之前和觸摸期間所檢測(cè)到 的信號(hào)時(shí)，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(lán)(R、 G及B)濾色 圖案而形成，并用于給從背光單元(未示出)發(fā)出并穿過液晶層的光提供顏色。這種濾色 層通常由光敏有機(jī)材料形成。 可在濾色層下方另外地形成保護(hù)層(未示出)以去除由濾色層引起的階差并提高 平坦性。 并且，第二基板是薄膜晶體管(TFT)陣列基板，其在圖中未示出，但通常包括由門 線和數(shù)據(jù)線交叉限定而成的單位像素、在門線和數(shù)據(jù)線的交叉點(diǎn)處形成的TFT、以及公共電 極和像素電極。 優(yōu)選地，第二基板還可包括給第一和第二光電導(dǎo)帶122和123提供電壓或電流的 電源，以及檢測(cè)由非顯示區(qū)中的不顯示圖像的第一和第二光電導(dǎo)帶122和123所提供的信 號(hào)的變化的集成電路。 同時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的使用光電導(dǎo)體的具有觸摸屏功能的LCD優(yōu)選 地是根據(jù)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 背光源是附于液晶板的底面的光源。然而，本發(fā)明不限于在此所述的示例，而是可以應(yīng)用于 各種利用液晶的光學(xué)各向異性和偏振性的LCD。例如，本發(fā)明可應(yīng)用于根據(jù)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(yīng)用于透反型LCD。此 外，本發(fā)明可應(yīng)用于諸如等離子顯示板(PDP)、電致發(fā)光顯示器(ELD)以及真空熒光顯示器 (VFD)等各種平板顯示器。
如上所述，本發(fā)明的使用光電導(dǎo)體的具有觸摸屏功能的液晶顯示器(LCD)包括設(shè) 于液晶板的上基板與光屏蔽層之間的光電導(dǎo)體，所述上基板是設(shè)于濾色基板中的絕緣基 板。于是，LCD可通過響應(yīng)于外來光由光電導(dǎo)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，由于根據(jù)本發(fā)明的LCD沒有會(huì)降低透光率的外部觸摸屏或由于開口率降低 而引起亮度降低的內(nèi)部觸摸屏等傳統(tǒng)的光學(xué)裝置，故該LCD可更簡(jiǎn)便地制造且可有效地降 低生產(chǎn)成本。而且，由于在驅(qū)動(dòng)方法中對(duì)上基板施加均衡的電壓，故根據(jù)本發(fā)明的LCD可容 易地檢測(cè)用于識(shí)別位置的信號(hào)。 而且，根據(jù)本發(fā)明，由于存在多種光電導(dǎo)材料，故可恰當(dāng)?shù)剡x擇一種并可取得有效 的效果。具體說來，這些材料具有不同的反應(yīng)時(shí)間(范圍從lO—3秒到lO—9秒)，從而響應(yīng)時(shí) 間可隨場(chǎng)合需要而予以規(guī)定。 盡管參照本發(fā)明的一些示例性實(shí)施例圖示并描述了根據(jù)本發(fā)明的使用光電導(dǎo)體 的具有觸摸屏功能的LCD，然而本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明的由所附權(quán)利 要求書所限定的精神和范圍的情況下，可對(duì)其做出各種形式上和細(xì)節(jié)上的改變。
權(quán)利要求
一種使用光電導(dǎo)體的具有觸摸屏功能的LCD，該LCD包括第一基板、第二基板以及填充于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，其形成于所述絕緣基板下方并通過響應(yīng)于外來光由光電導(dǎo)體的特性的改變所引起的電流或電壓的變化來感測(cè)觸摸位置；光屏蔽層，其形成于所述觸摸傳感層下方并用于防止漏光；以及濾色層，其包括紅、綠及藍(lán)濾色圖案以在所述光屏蔽層的圖案之間顯示顏色。
2. 如權(quán)利要求1所述的LCD，其中，所述觸摸傳感層由具有預(yù)定厚度的絕緣膜以及彼此 垂直交叉的第一光電導(dǎo)帶和第二光電導(dǎo)帶形成，所述絕緣膜介于所述第一光電導(dǎo)帶和第二 光電導(dǎo)帶之間。
3. 如權(quán)利要求2所述的LCD，其中，所述第一光電導(dǎo)帶和第二光電導(dǎo)帶以與所述光屏蔽 層的圖案相同的圖案形成于所述絕緣基板與所述光屏蔽層之間。
4. 如權(quán)利要求3所述的LCD，還包括至少一個(gè)接觸孔，其形成于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(dǎo)帶和第二光電導(dǎo)帶暴露，以便在電源、集成電路以及所述第一光電導(dǎo)帶和第二光電導(dǎo)帶 之間形成電接觸，所述電源用于給所述觸摸傳感層提供電流或電壓，所述集成電路用于處 理來自所述觸摸傳感層的傳感信號(hào)。
5. 如權(quán)利要求2所述的LCD，當(dāng)所述光屏蔽層由導(dǎo)電材料形成時(shí)，該LCD還包括 形成于所述觸摸傳感層與所述光屏蔽層之間或形成于所述第二光電導(dǎo)帶與所述光屏蔽層之間的具有預(yù)定厚度的絕緣層。
6. 如權(quán)利要求3所述的LCD，當(dāng)所述光屏蔽層由導(dǎo)電材料形成時(shí)，該LCD還包括 形成于所述觸摸傳感層與所述光屏蔽層之間或形成于所述第二光電導(dǎo)帶與所述光屏蔽層之間的具有預(yù)定厚度的絕緣層。
7. 如權(quán)利要求4所述的LCD，當(dāng)所述光屏蔽層由導(dǎo)電材料形成時(shí)，該LCD還包括 形成于所述觸摸傳感層與所述光屏蔽層之間或形成于所述第二光電導(dǎo)帶與所述光屏蔽層之間的具有預(yù)定厚度的絕緣層。
8. 如權(quán)利要求5所述的LCD，還包括至少一個(gè)接觸孔，其形成于所述光屏蔽層、所述絕緣層及所述絕緣膜的接觸部，以使所 述第一光電導(dǎo)帶和第二光電導(dǎo)帶暴露，以便在電源、集成電路以及所述第一光電導(dǎo)帶和第 二光電導(dǎo)帶之間形成電接觸，所述電源用于給所述觸摸傳感層提供電流或電壓，所述集成 電路用于處理來自所述觸摸傳感層的傳感信號(hào)。
9. 如權(quán)利要求6所述的LCD，還包括至少一個(gè)接觸孔，其形成于所述光屏蔽層、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(dǎo)帶和第二光電導(dǎo)帶，以便在電源、集成電路以及所述第一光電導(dǎo)帶和第二 光電導(dǎo)帶之間形成電接觸，所述電源用于給所述觸摸傳感層提供電流或電壓，所述集成電 路用于處理來自所述觸摸傳感層的傳感信號(hào)。
10. 如權(quán)利要求7所述的LCD，還包括至少一個(gè)接觸孔，其形成于所述光屏蔽層、所述絕緣層及所述絕緣膜的接觸部，以使所 述第一光電導(dǎo)帶和第二光電導(dǎo)帶暴露，以便在電源、集成電路以及所述第一光電導(dǎo)帶和第二光電導(dǎo)帶之間形成電接觸，所述電源用于給所述觸摸傳感層提供電流或電壓，所述集成 電路用于處理來自所述觸摸傳感層的傳感信號(hào)。
11. 如權(quán)利要求4所述的LCD，其中，所述電源與所述集成電路形成于所述第一基板上， 以通過所述接觸孔與所述第一光電導(dǎo)帶和第二光電導(dǎo)帶直接接觸，或形成于所述第二基板 上，以使用另外的導(dǎo)電材料通過所述接觸孔與所述第一光電導(dǎo)帶和第二光電導(dǎo)帶接觸。
12. 如權(quán)利要求8所述的LCD，其中，所述電源與所述集成電路形成于所述第一基板上， 以通過所述接觸孔與所述第一光電導(dǎo)帶和第二光電導(dǎo)帶直接接觸，或形成于所述第二基板 上，以使用另外的導(dǎo)電材料通過所述接觸孔與所述第一光電導(dǎo)帶和第二光電導(dǎo)帶接觸。
13. 如權(quán)利要求9所述的LCD，其中，所述電源與所述集成電路形成于所述第一基板上， 以通過所述接觸孔與所述第一光電導(dǎo)帶和第二光電導(dǎo)帶直接接觸，或形成于所述第二基板 上，以使用另外的導(dǎo)電材料通過所述接觸孔與所述第一光電導(dǎo)帶和第二光電導(dǎo)帶接觸。
14. 如權(quán)利要求IO所述的LCD，其中，所述電源與所述集成電路形成于所述第一基板 上，以通過所述接觸孔與所述第一光電導(dǎo)帶和第二光電導(dǎo)帶直接接觸，或形成于所述第二 基板上，以使用另外的導(dǎo)電材料通過所述接觸孔與所述第一光電導(dǎo)帶和第二光電導(dǎo)帶接 觸。
15. 如權(quán)利要求1所述的LCD，其中，所述光電導(dǎo)體由選自CdS、CdSe、ZnO、Se、PbS、InSb 和PbO中的一種形成。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種使用光電導(dǎo)體的具有觸摸屏功能的液晶顯示器(LCD)，該LCD包括第一和第二基板以及填充于其間的液晶層。第一基板包括絕緣基板；觸摸傳感層，其形成于絕緣基板下方并通過響應(yīng)于外來光由光電導(dǎo)體的特性的改變所引起的電流或電壓的變化來感測(cè)觸摸位置；光屏蔽層，其形成于觸摸傳感層下方并防止漏光；以及濾色層，其包括紅(R)、綠(G)及藍(lán)(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(jù)隨外來光引起的光電導(dǎo)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(hào)G06F3/041GK101726891SQ200810186410
公開日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2008年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月14日
發(fā)明者羅世煥 申請(qǐng)人:海帝士科技公司