一種內(nèi)嵌式觸摸顯示屏及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種內(nèi)嵌式觸摸顯示屏及其制造方法，所述觸摸顯示屏包括：一第一濾光器；一第一基板；一薄膜晶體管層；一第一配向?qū)?；一液晶分子層；一第二配向?qū)?；彩色濾光片層；觸摸功能層；一第二基板；以及液晶貼合邊框；上下基板連接點(diǎn)；FPC連接線。本發(fā)明利用彩色濾光膜的黑矩陣作為屏蔽層，可以削減顯示電路的串?dāng)_；同時(shí)，部分工藝采用了3D打印技術(shù)，較傳統(tǒng)方法大大簡(jiǎn)化，省去傳統(tǒng)工藝曝光、顯影、刻蝕等多道復(fù)雜工藝，節(jié)約生產(chǎn)原料和制造成本。
【專利說(shuō)明】一種內(nèi)嵌式觸摸顯示屏及其制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種內(nèi)嵌式觸摸顯示屏及其制造方法，應(yīng)用于顯示及觸控設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002]觸摸屏操作作為一種新型操作方式，目前有取代傳統(tǒng)按鍵、鼠標(biāo)和鍵盤的趨勢(shì)，為了操作上的方便，人們采用觸摸屏來(lái)替代其它輸入設(shè)備作為電子產(chǎn)品新的操作方式。首先用手指或其它物體觸摸安裝在顯示屏前端的觸摸屏上，然后控制中心通過(guò)觸摸屏的信號(hào)分析接觸點(diǎn)坐標(biāo)，并進(jìn)行控制。
[0003]內(nèi)嵌式觸摸顯示屏，又被稱為ON-CELL觸摸屏，是將觸摸功能設(shè)置于偏振片與玻璃基板之間，它可以使觸摸屏做得更薄，具有廣闊的市場(chǎng)前景。蘋果、三星等公司已經(jīng)在該領(lǐng)域進(jìn)行研究并申請(qǐng)了多個(gè)專利。
[0004]內(nèi)嵌式觸摸顯示屏，主要的工藝包括TFT工藝、光刻工藝、鍍膜工藝等，而這些工藝往往需要很多道黃光工序，通過(guò)減少工藝流程對(duì)產(chǎn)品的成品率、復(fù)雜度等都有很重要意義。由于TFT工藝需要更精細(xì)的制作，以及材料的研究。而在電極及引線制作中，則可以采用印刷方式或3D打印取代，以獲得更簡(jiǎn)單的工藝。如傳統(tǒng)工藝制作圖案，需要經(jīng)過(guò)①清洗ITO玻璃；②旋涂或輥涂光刻膠并預(yù)烘；③通過(guò)掩膜版曝光光刻膠；④利用顯影液產(chǎn)生光刻膠圖案并堅(jiān)膜；⑤利用刻蝕液將沒(méi)有光刻膠保護(hù)的區(qū)域刻蝕掉利用退膠液去除光刻膠，形成ITO電極圖案等工藝流程。
[0005]綜上，針對(duì)現(xiàn)有觸摸屏制造工藝的復(fù)雜、成品率、原料浪費(fèi)等問(wèn)題，結(jié)合3D打印的優(yōu)勢(shì)，提出一種簡(jiǎn)單、節(jié)約原材料的工藝就顯得很有意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，結(jié)合了 3D打印的優(yōu)勢(shì)，提供一種內(nèi)嵌式觸摸顯示屏及其制造方法。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案在于:
一種內(nèi)嵌式觸摸顯示屏，其特征在于，所述觸摸顯示屏自下而上包括:
一第一濾光器;
一第一基板;
一薄膜晶體管層；包括顯示選址線，顯示數(shù)據(jù)線，若干有源TFT陣列，以及第一像素電極；
一第一配向?qū)樱?br> 一液晶分子層；包括液晶分子以及若干隔離子；
一第二配向?qū)樱?br> 彩色濾光片層；包括第二公共電極，黑矩陣以及彩色濾光膜陣列；
觸摸功能層；包括多個(gè)觸摸驅(qū)動(dòng)電極，觸摸介質(zhì)層以及多個(gè)觸摸感應(yīng)電極；所述觸摸驅(qū)動(dòng)電極與所述觸摸感應(yīng)電極相垂直； 一第二基板；
一第二濾光器；
以及液晶貼合邊框；上下基板連接點(diǎn)；FPC連接線；其中，
所述黑矩陣為不透明的導(dǎo)電金屬，所述黑矩陣作用包括用于隔離相鄰顯示像素防止顯示串?dāng)_；以及作為觸摸功能屏蔽層，減小顯示部分的電路造成的串?dāng)_。
[0008]一種內(nèi)嵌式觸摸顯示屏的制造方法，其特征在于，所述觸摸顯示屏的制作包括如下步驟:
511:采用計(jì)算機(jī)三維立體圖像處理軟件建模；
512:利用軟件對(duì)所建立的三維模型進(jìn)行分層，獲得Z軸方向厚度為0.05微米的二維子層；
513:將所述二維子層導(dǎo)入3D打印機(jī)程序中，根據(jù)所建模型得出每層二維平面上的材料和形狀，設(shè)計(jì)出打印路徑以及打印參數(shù)；
521:在第一基板上，利用鍍膜及光刻工藝，完成薄膜晶體管層的制作；
522:將第一基板放置與3D打印成型腔內(nèi)，在第一基板上,3D打印第一配向?qū)樱?br> 531:將第二基板放置與3D打印成型腔內(nèi)；在第二基板上，3D打印觸摸功能層，所述觸摸功能層包括多個(gè)觸摸驅(qū)動(dòng)電極，觸摸介質(zhì)層以及多個(gè)觸摸感應(yīng)電極；所述觸摸驅(qū)動(dòng)電極與所述觸摸感應(yīng)電極相垂直；
532:在第二基板上，3D打印彩色濾光片層，所述彩色濾光片層包括第二公共電極、黑矩陣以及包括彩色濾光膜陣列；
533:在第二基板上，3D打印所述第二配向?qū)樱?br> 541:噴隔離子；
542:在第二基板上3D打印印點(diǎn)點(diǎn)膠，連接上下基板引線；
543:在第二基板的四條邊線涂布邊框膠，含灌注液晶分子口 ；
544:上下基板對(duì)位、貼合，利用熱固化邊框膠；
545:利用液晶灌注機(jī)，進(jìn)行液晶分子的灌注，利用UV膠進(jìn)行封口 ；
546:裂片，利用FPC引線引出電極，貼偏振片形成集成觸摸功能顯示屏。
[0009]其中，所述第一配向?qū)雍偷诙湎驅(qū)硬捎?D打印制作；其中，所述第一配向?qū)优c第二配向?qū)尤∠驗(yàn)橄啻怪被蛘呦嗥叫?；所述第一配向?qū)踊虻诙湎驅(qū)佑上嗷テ叫械陌疾蹣?gòu)成，其凹槽形狀為V字型、梯形體、正方體。
[0010]所述彩色濾光膜陣列采用3D打印制作；分別用三個(gè)裝配有三基色著色材料噴頭進(jìn)行所述彩色濾光膜陣列的打印；所述濾光膜還需利用透明介質(zhì)打印保護(hù)層，用于保護(hù)濾光膜，避免其脫落影響顯示效果。
[0011 ] 所述第二公共電極，所述觸摸驅(qū)動(dòng)電極，所述觸摸感應(yīng)電極采用3D打印，所用的材料為透明材料。
[0012]所述觸摸介質(zhì)層、所述第一配向?qū)印⑺龅诙湎驅(qū)訛?D打印，采用絕緣介質(zhì)材料打印。
[0013]所述黑矩陣為不透明的導(dǎo)電金屬，所述不透明導(dǎo)電金屬采用3D打印生成，采用金屬包括招、銅、銀、金、鶴、鎳、錫、鈷、鐵粉末或顆粒或衆(zhòng)料。
[0014]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于: 本發(fā)明利用彩色濾光膜的黑矩陣作為屏蔽層，可以削減顯示電路的串?dāng)_；同時(shí)，部分工藝采用了 3D打印技術(shù)，較傳統(tǒng)方法大大簡(jiǎn)化，省去傳統(tǒng)工藝曝光、顯影、刻蝕等多道復(fù)雜工藝，節(jié)約生產(chǎn)原料和制造成本。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例提供的一種集成觸摸功能顯示屏結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2是本發(fā)明第一實(shí)施例提供的一種集成觸摸功能顯示屏制造流程圖。
[0017]圖3是本發(fā)明第二實(shí)施例提供的一種集成觸摸功能顯示屏制造流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0018]為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，結(jié)合附圖作詳細(xì)說(shuō)明如下。
[0019]以下將通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0020]如圖1，本發(fā)明第一實(shí)施例提供的一種內(nèi)嵌式觸摸顯示屏及其制造方法，所述觸摸顯示屏自下而上包括:
一第一濾光器(101)；
一第一基板(102)；
一薄膜晶體管層(103);包括顯示選址線，顯示數(shù)據(jù)線，若干有源TFT陣列(1031 )，以及第一像素電極；
一第一配向?qū)?104)；
一液晶分子層(105);包括液晶分子(1051)以及若干隔離子(1052)；
一第二配向?qū)?106)；
彩色濾光片層(107-108);包括第二公共電極(107)，黑矩陣(1082)以及彩色濾光膜陣列(1081)；
觸摸功能層(109);包括多個(gè)觸摸驅(qū)動(dòng)電極(1091)，觸摸介質(zhì)層(1092)以及多個(gè)觸摸感應(yīng)電極(1093);所述觸摸驅(qū)動(dòng)電極(1091)與所述觸摸感應(yīng)電極(1093)相垂直；
一第二基板(110)；
一第二濾光器(111)；
以及液晶貼合邊框(112);上下基板連接點(diǎn)(113) ；FPC連接線(114);其中，
所述黑矩陣(1082)為不透明的導(dǎo)電金屬，所述黑矩陣(1082)作用包括用于隔離相鄰顯示像素防止顯示串?dāng)_；以及作為觸摸功能屏蔽層，減小顯示部分的電路造成的串?dāng)_；在本實(shí)施例中，部分工藝采用傳統(tǒng)半導(dǎo)體制造工藝，部分工藝采用3D打??；所述觸摸功能層(109)、彩色濾光片層(107-108)、第二配向?qū)?106)以及第一配向?qū)?104)在內(nèi)的工藝，采用3D打印制造完成；
在本實(shí)施例中，如圖2，所述觸摸顯示屏的制作包括如下步驟:
511:采用計(jì)算機(jī)三維立體圖像處理軟件建模,如Solidworks、Soliddedge、Pro/e、UG
等;
512:利用RP-Tools軟件對(duì)所建立的三維模型進(jìn)行分層，獲得Z軸方向厚度為0.05微米的二維子層； S13:將所述二維子層導(dǎo)入3D打印機(jī)程序中，根據(jù)所建模型得出每層二維平面上的材料和形狀，設(shè)計(jì)出打印路徑以及打印參數(shù)；
521:在第一基板(102)上，利用鍍膜及光刻工藝，完成薄膜晶體管層(103)的制作；
522:將第一基板(102)放置與3D打印成型腔內(nèi)，在第一基板(102)上，3D打印所述第一配向?qū)?104)；
根據(jù)不同的液晶技術(shù)，所述第一配向?qū)?104)與第二配向?qū)?106)取向根據(jù)液晶屏種類可以選擇相垂直或者相平行；在本實(shí)施例中，液晶盒為STN液晶盒，第一配向?qū)?104)與第二配向?qū)?106)取向相平行；所述第一配向?qū)?104)或第二配向?qū)?106)由相互平行的凹槽構(gòu)成，其凹槽形狀可以為V字型、梯形體、正方體等；在本實(shí)施例中，優(yōu)選V字型凹槽；在本實(shí)施例中，配向?qū)拥拇蛴〔牧蠟榻^緣介質(zhì)材料PMMA顆粒；
S31:將第二基板(110)放置與3D打印成型腔內(nèi)；在第二基板(110)上，3D打印觸摸功能層(109);包括多個(gè)觸摸驅(qū)動(dòng)電極(1091)，觸摸介質(zhì)層(1092)以及多個(gè)觸摸感應(yīng)電極(1093);所述觸摸驅(qū)動(dòng)電極(1091)與所述觸摸感應(yīng)電極(1093)相垂直；在本實(shí)施例中，觸摸驅(qū)動(dòng)電極(1091)以及觸摸感應(yīng)電極(1093)，采用摻雜氧化物漿料(ITO漿料)進(jìn)行3D打印，控制激光頭溫度1501°C，根據(jù)二維子層圖案進(jìn)行激光燒結(jié)；而觸摸介質(zhì)層(1092)采用PMMA顆粒，在激光溫度245 °C進(jìn)行燒結(jié)成型。
[0021]S32:在第二基板(110)上，3D打印彩色濾光片層(107-108);包括:黑矩陣(1082)以及包括彩色濾光膜陣列(1081 )，第二公共電極(107);
分別用三個(gè)裝配有三基色著色材料噴頭進(jìn)行所述濾光膜(1081)的打??；
利用透明介質(zhì)進(jìn)行3D打印保護(hù)層，用于保護(hù)濾光膜，避免其脫落影響顯示效果；所述透明導(dǎo)電材料為PMMA顆粒，控制燒結(jié)溫度為245°C ；
利用鋁粉末作為黑矩陣(1082)打印材料，將鋁粉末涂布在第二基板(110)上，根據(jù)黑矩陣(1082) 二維子層圖案與路徑，激光頭溫度控制在661°C，激光頭沿著圖案路徑進(jìn)行燒結(jié)，獲得黑矩陣(1082)圖案；該黑矩陣一方面作用在于消除相鄰像素串?dāng)_，另一方面作用在于作為觸摸屏屏蔽層。
[0022]繼續(xù)3D打印第二公共電極(107)，所用的材料為透明導(dǎo)電材料，所用材料為摻雜氧化物漿料(ITO漿料)，控制激光頭溫度1501°C ；。
[0023]S33:在第二基板(110)上，3D打印所述第二配向?qū)?106);如步驟S22 ；
541:噴隔離子(152);本實(shí)施例采用傳統(tǒng)工藝進(jìn)行在第一基板(102)上噴灑隔離子；
542:在第二基板(110)上3D打印印點(diǎn)點(diǎn)膠，連接上下基板引線；
543:在第二基板(110)的四條邊線涂布邊框膠，含灌注液晶分子口 ；
544:上下基板對(duì)位、貼合，利用熱固化邊框膠；
545:利用液晶灌注機(jī)，進(jìn)行液晶分子的灌注，利用UV膠進(jìn)行封口 ；
546:裂片，利用FPC引線引出電極，貼第一偏振片(101)、第二偏振片(111)形成集成觸摸功能顯示屏。
[0024]顯然在本實(shí)施例中，多步工藝流程采用3D打印制造而成，包括3D打印透明導(dǎo)電電極，3D打印透明導(dǎo)電層，3D打印絕緣介質(zhì)層，3D打印黑矩陣；透明導(dǎo)電電極包括:第二公共電極(107)，觸摸驅(qū)動(dòng)電極(1091 )，觸摸感應(yīng)電極(1093)，所用的材料為透明材料摻雜氧化物漿料(ITO漿料)；透明絕緣介質(zhì)包括:觸摸介質(zhì)層(1092)、第一配向?qū)?104)、第二配向?qū)?106)，所用材料為PMMA顆粒；
至此，本發(fā)明第一實(shí)施例的一種集成觸摸功能顯示屏3D制造完成。
[0025]如圖3為本發(fā)明第二實(shí)施例提供的一種內(nèi)嵌式觸摸顯示屏制造方法。
[0026]在本發(fā)明第二實(shí)施例中提供的一種內(nèi)嵌式觸摸顯示屏及其制造方法，其特征在于，所述隔離柱(152)采用3D打印完成；在本本實(shí)施例中隔離柱制造方法為:在第一基板(102)上涂布PMMA顆粒；根據(jù)3D建模的2D子層圖案，激光頭移動(dòng)并溶化其掃描路徑上的PMMA粉末，控制燒結(jié)溫度為245°C，控制3D打印隔離子厚度為4?10微米；
與第一實(shí)施例另一個(gè)不同在于，第一實(shí)施例中S43步驟采用3D打印，利用3D打印黏性環(huán)氧樹(shù)脂，兩基板貼合，并利用UV固化；
其它部分均與本發(fā)明第一實(shí)施例中所描述的相同，這里著重描述3D打印隔離子(152)；
至此，本發(fā)明第二實(shí)施例的一種集成觸摸功能顯示屏3D制造完成。
[0027]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種內(nèi)嵌式觸摸顯示屏，其特征在于，所述觸摸顯示屏自下而上包括: 一第一濾光器; 一第一基板; 一薄膜晶體管層；包括顯示選址線，顯示數(shù)據(jù)線，若干有源TFT陣列，以及第一像素電極； 一第一配向?qū)樱? 一液晶分子層；包括液晶分子以及若干隔離子； 一第二配向?qū)樱? 彩色濾光片層；包括第二公共電極，黑矩陣以及彩色濾光膜陣列； 觸摸功能層；包括多個(gè)觸摸驅(qū)動(dòng)電極，觸摸介質(zhì)層以及多個(gè)觸摸感應(yīng)電極；所述觸摸驅(qū)動(dòng)電極與所述觸摸感應(yīng)電極相垂直； 一第二基板； 一第二濾光器； 以及液晶貼合邊框；上下基板連接點(diǎn)；FPC連接線；其中， 所述黑矩陣為不透明的導(dǎo)電金屬，所述黑矩陣作用包括用于隔離相鄰顯示像素防止顯示串?dāng)_；以及作為觸摸功能屏蔽層，減小顯示部分的電路造成的串?dāng)_。
2.一種內(nèi)嵌式觸摸顯示屏的制造方法，其特征在于，所述觸摸顯示屏的制作包括如下步驟: 511:采用計(jì)算機(jī)三維立體圖像處理軟件建模； 512:利用軟件對(duì)所建立的三維模型進(jìn)行分層，獲得Z軸方向厚度為0.05微米的二維子層； 513:將所述二維子層導(dǎo)入3D打印機(jī)程序中，根據(jù)所建模型得出每層二維平面上的材料和形狀，設(shè)計(jì)出打印路徑以及打印參數(shù)； 521:在第一基板上，利用鍍膜及光刻工藝，完成薄膜晶體管層的制作； 522:將第一基板放置與3D打印成型腔內(nèi)，在第一基板上,3D打印第一配向?qū)樱? S31:將第二基板放置與3D打印成型腔內(nèi)；在第二基板上，3D打印觸摸功能層，所述觸摸功能層包括多個(gè)觸摸驅(qū)動(dòng)電極，觸摸介質(zhì)層以及多個(gè)觸摸感應(yīng)電極；所述觸摸驅(qū)動(dòng)電極與所述觸摸感應(yīng)電極相垂直； S32:在第二基板上，3D打印彩色濾光片層，所述彩色濾光片層包括第二公共電極、黑矩陣以及包括彩色濾光膜陣列； S33:在第二基板上，3D打印所述第二配向?qū)樱? 541:噴隔離子； 542:在第二基板上3D打印印點(diǎn)點(diǎn)膠，連接上下基板引線； 543:在第二基板的四條邊線涂布邊框膠，含灌注液晶分子口 ； 544:上下基板對(duì)位、貼合，利用熱固化邊框膠； 545:利用液晶灌注機(jī)，進(jìn)行液晶分子的灌注，利用UV膠進(jìn)行封口 ； 546:裂片，利用FPC引線引出電極，貼偏振片形成集成觸摸功能顯示屏。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種內(nèi)嵌式觸摸顯示屏的制造方法，其特征在于，所述第一配向?qū)雍偷诙湎驅(qū)硬捎?D打印制作；其中，所述第一配向?qū)优c第二配向?qū)尤∠驗(yàn)橄啻怪被蛘呦嗥叫校凰龅谝慌湎驅(qū)踊虻诙湎驅(qū)佑上嗷テ叫械陌疾蹣?gòu)成，其凹槽形狀為V字型、梯形體、正方體。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種內(nèi)嵌式觸摸顯示屏的制造方法，其特征在于，所述彩色濾光膜陣列采用3D打印制作；分別用三個(gè)裝配有三基色著色材料噴頭進(jìn)行所述彩色濾光膜陣列的打??；所述濾光膜還需利用透明介質(zhì)打印保護(hù)層，用于保護(hù)濾光膜，避免其脫落影響顯示效果。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種內(nèi)嵌式觸摸顯示屏的制造方法，其特征在于，所述第二公共電極，所述觸摸驅(qū)動(dòng)電極，所述觸摸感應(yīng)電極采用3D打印，所用的材料為透明材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種內(nèi)嵌式觸摸顯示屏的制造方法，其特征在于，所述觸摸介質(zhì)層、所述第一配向?qū)?、所述第二配向?qū)訛?D打印，采用絕緣介質(zhì)材料打印。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種內(nèi)嵌式觸摸顯示屏的制造方法，其特征在于，所述黑矩陣為不透明的導(dǎo)電金屬，所述不透明導(dǎo)電金屬采用3D打印生成，采用金屬包括鋁、銅、銀、金、鎢、鎳、錫、鈷、鐵粉末或顆?；驖{料。
【文檔編號(hào)】G06F3/041GK104407459SQ201410237583
【公開(kāi)日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年5月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月31日
【發(fā)明者】郭太良, 張永愛(ài), 周雄圖, 葉蕓, 林金堂, 林志賢, 林銻杭, 林婷 申請(qǐng)人:福州大學(xué)