专利名称：一种触摸液晶光栅结构及3d触摸显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及触摸显示技术领域，尤其涉及一种触摸液晶光栅结构及3D触摸显示装置。
背景技术：
3D立体显示技术已经成为显示领域的一个重要领域。其中，3D显示技术中的裸眼3D显示为不需要任何助视设备观看到3D效果的显示。在裸眼3D显示技术中，基于光栅结构的3D显示器由于其结构简单、性能良好等优点备受关注，3D显示器是基于双目视差和光栅结构分光原理实现3D立体显示效果。触摸屏作为一种新的输入装置已经在触控显示屏技术领域应用越来越广泛。触摸屏和3D显示器一起可以实现具有触摸功能和3D效果的显示装置(即3D触摸显示装置)。一般地，3D触摸显示装置中的触摸屏为独立于显示面板和光栅结构的外挂式触摸屏。参见图1为现有3D触摸显示装置的结构示意图。包括:液晶显示面板10、位于液晶显示面板10上方的液晶光栅结构20，以及位于液晶光栅结构20上方的触摸屏30。液晶显示面板10、液晶光栅结构20和触摸屏30是三个相互独立的装置，通过胶带40粘接，形成具有触摸和3D效果的3D触摸显不装置。具体地，液晶显不面板10包括下基板100和下基板101 ;液晶光棚结构20包括下基板200和下基板201 ;触摸屏30包括下基板300和下基板301。各基板用于承载实现图像显示、3D效果、或触摸功能的电极。由图1可知，现有3D触摸显示装置厚度较厚且结构较复杂，成本较高。
发明内容
本发明实施例提供的一种触摸液晶光栅结构及3D触摸显示装置，用以实现一种结构简单紧凑且具有触摸功能的3D触摸显示装置。本发明实施例提供的一种触摸液晶光栅结构，包括:下基板和上基板，以及填充于所述下基板和上基板之间的液晶；还包括:多条位于所述下基板上与所述液晶相接触的一侦牝用于实现液晶光栅的第一电极，以及多条位于所述上基板上与所述液晶相接触的一侧，用于实现液晶光栅的第二电极；各第一电极沿第一方向分布，各第二电极沿与所述第一方向垂直的第二方向分布；在图像显示阶段，所述第一电极和第二电极用作实现液晶光栅，在在触摸阶段，所述第一电极和第二电极用作实现触摸显示。较佳地，所述第一电极和/或第二电极包括: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电性连接。较佳地，所述第一部分和第二部分位于其下方设置的显示装置的遮光区对应的区域。较佳地，还包括:位于所述上基板上不与液晶相接触的一侧的偏光片。较佳地，还包括:位于所述下基板的边框区域与各第一电极相连的多条第一引线，以及位于所述上基板的边框区域与各第二电极相连的多条第二引线；所述第一引线和第二引线用于将第一电极和第二电极引接到触摸液晶光栅结构之外的柔性电路板上。较佳地，还包括:位于所述下基板上边框区域内的焊接区域的金手指，各第一引线和第二引线通过所述金手指与所述柔性电路板相连。较佳地，所述下基板和上基板通过位于边框区域的封框胶连接，位于所述焊接区域的封框胶中混合有多个导电金属球，各导电金属球与所述第一引线和所述金手指相接触。本发明实施例提供的一种3D触摸显示装置，包括所述触摸液晶光栅结构，以及显示装置，所述液晶光栅结构位于所述显示装置的上方与所述显示装置固定连接。较佳地，所述液晶光栅结构和所述显示装置通过光学胶固定连接。本发明实施例提供的一种触摸液晶光栅结构，通过在下基板和上基板分别设置用于实现液晶光栅的第一电极和第二电极，所述第一电极和第二电极分时驱动，在显示阶段，为所述第一电极和第二电极施加实现3D光栅的电压信号，在触摸阶段，为所述第一电极和第二电极施加用于实现触摸功能的电压信号。实现了触摸液晶光栅结构同时具有光栅和触摸功能，结构简单，而且紧凑，实现容易，成本较低。
图1为现有3D触摸显示装置的整体结构示意图；图2为本发明实施例提供的3D触摸显示装置的整体结构示意图；图3为图2中所述的触摸液晶光栅结构的结构示意图；图4为图3中所示的第一电极或第二电极的结构示意图之一；图5为图3中所示的第一电极或第二电极的结构示意图之二 ；图6为在图3所不的触摸液晶光棚结构基础上增加有偏光片的触摸液晶光棚结构示意图；图7为图2所示的3D触摸显示装置的具体结构示意图；图8为本发明实施例提供的3D触摸显示装置时序图；图9为本发明实施例提供的下基板上形成有对位区域和焊接区域的触摸液晶光栅结构俯视示意图；图10为本发明实施例提供的下基板上形成第一电极图形的触摸液晶光栅结构俯视不意图；图11为本发明实施例提供的上基板上形成第二电极图形的触摸液晶光栅结构俯视不意图；图12为本发明实施例提供的触摸液晶光栅结构在PAD区域的截面示意图。
具体实施例方式本发明实施例提供了一种液晶光栅结构及3D触摸显示装置，用以实现一种结构简单且紧凑的3D触摸显示装置。本发明实施例提供的3D触摸显示装置，触摸屏集成在液晶光栅结构中，液晶光栅结构既具有辅助显示3D图像的功能，又具有触摸功能。使得触摸3D显示器结构更加简单，且更轻、更薄。另外，还可以大大节约成本。
下面简单介绍一下裸眼3D显示器的显示原理。3D显示器包括2D显示装置(具有像素阵列结构的显示装置，例如液晶显示面板)和位于所述2D显示装置上且能够实现3D功能的光栅结构。液晶光栅结构为通过按一定规律排列的液晶形成的可透光和不透光的光学部件，能在特制的平面上显现立体画面。3D显示效果为:人的两眼水平分开在两个不同的位置上，所观察到的物体图像存在着一个视差，具有视差的图像通过人类的大脑可以感受到一个三维的深度立体变化，这就是所谓的3D显示原理或立体视觉原理。不同的观察角度将可以看到不同的图像。如果我们将光栅结构垂直于两眼放置，由于两眼对光栅结构的观察角度不同，因而两眼会看到两个不同的图像，从而产生立体感。液晶光栅结构中的液晶可以为扭转向列型(Twisted Nematic，TN)液晶。液晶填充在下基板和上基板之间，与液晶相接触的下基板的一侧和与液晶相接触的下基板的一侧分别设置有用于定位液晶的电极，使得液晶在电场的作用下顺着电极排列。光线通过电极之间的缝隙衍射出去，形成明暗相间的条纹。本发明实施例提供的3D触摸显示装置，利用液晶光栅结构中下基板和上基板上用于实现液晶光栅的电极，实现触摸功能。具体地，分时驱动液晶光栅结构中的电极，液晶光栅结构在不同时间段实现不同功能。在图像显示阶段，驱动其实现3D图像显示，在触摸阶段，驱动其实现触摸功能。本发明实施例提供的3D触摸显示装置，不仅结构简单，还可以避免触控过程和图像显示之间信号的干扰。具体地，实现图像显示和触摸功能的过程在两个时间段进行，因此，3D图像显示和触控过程互不影响，避免了现有图像显示和触控过程同时进行，引起的信号干扰的问题。以下将结合附图对本发明实施例提供的技术方案进行详细说明。参见图2，本发明实施例提供的3D触摸显示装置，包括:显示装置I和位于显示装置I上方具有触摸功能的液晶光栅结构2 (也即触摸液晶光栅结构)。显示装置I可以是液晶显示装置或者其他2D显示装置；显示装置I和触摸液晶光栅结构2通过胶水或胶带3粘接。分时实现3D图像显示和触摸功能。 下面介绍本发明实施例提供的触摸液晶光栅结构。参见图3，触摸液晶光栅结构包括:下基板21和上基板22，以及填充于下基板21和上基板22之间的液晶23 ;下基板21和上基板22通过封框胶27固定连接。还包括:位于下基板21上与液晶23相接触的一侧，用于实现液晶光栅的多条第一电极24,和位于上基板22上与液晶23相接触的一侧,用于实现液晶光栅的多条第二电极25。各第一电极24沿第一方向排列,各第二电极25沿第二方向排列。第一方向和第二方向相垂直。如图3，第一电极24沿纵向排列，第二电极25沿横向排列(图3中只能看到一条第二电极25)。在具体实施过程中，第一电极和第二电极分时驱动。具体地，在图像显示阶段，为图3所示的第一电极24和第二电极25施加实现光栅结构的电压信号。此时，第一电极24和第二电极25用作定位液晶的电极,第一电极24和第二电极24之间形成的电场，使得液晶23在电场的作用下顺着第一电极24和第二电极25排列。光线通过上基板22上的第二电极25之间的缝隙衍射出去，形成明暗相间的条纹，也即形成光栅。在触控阶段，为图3所示的第一电极24和第二电极25施加实现触摸功能的电压信号。具体地，为下基板21上的第一电极24施加高频电压,第一电极24作为触摸驱动电极；为上基板22上的第二电极25施加恒定电压，该第二电极25作为触摸感应电极。手指在触碰触摸屏时，与触摸感应电极相连接的触摸检测装置(如触摸感应芯片)检测触碰点电信号的变化，确定触碰点的位置。图3所示的液晶光栅结构，也可以为第一电极24施加恒定电压，第一电极24用作触摸感应电极；为第二电极25施加高频电压，第二电极25用作触摸驱动电极。触摸驱动电极和触摸感应电极均为条状电极，且垂直交叉排列。本发明实施例提供的第一电极和第二电极的结构可以均为图4所示的条状结构。为了提高显示装置的光线透过率。本发明实施例提供的第一电极和/或第二电极的结构还可以是如图5所示的电极结构。图5所示的第一电极或第二电极可以位于下基板或上基板上，且位于与显示装置中的黑色矩阵对应的区域；即，第一电极和第二电极在显示装置上的投影，位于显示装置(例如显示面板)上的显示面板遮光区。图5所示的第一电极24包括纵向分布的第一部分和横向分布的第二部分。纵向分布的第一部分位于与相邻的两列像素单元之间的遮光区对应的区域，横向分布的第二部分位于与相邻的两行像素单元之间的遮光区对应的区域。第一电极24的纵向分布的第一部分和横向分布的第二部分相互电连接，样可以提高触控效果。较佳地，所述第一电极和第二电极采用透明导电材料制作而成，例如可以但不限于为铟锡氧化物ΙΤ0，或铟锌氧化物ΙΖ0。较佳地，本发明实施例提供的固定显示装置和液晶光栅结构的胶带可以是光学胶(Optical Clear Adhesive, OCA),所述光学胶为具有光学透明的一层特种双面胶。本发明要想实现3D显示，人的左眼在某一时刻接收到一幅图像(左眼像素)，人的右眼在另一时刻接收到另一幅图像(右眼像素)，两幅图像实现3D效果。由于液晶对光具有选择性，因此，要想通过液晶光栅结构实现3D显示，还需要在光栅结构的上面设置偏光片(Pol)。如图6所示，本实施例提供的3D触摸显示装置还包括位于上基板22上远离液晶23 一侧的第一偏光片26。第一偏光片26可以直接贴合在上基板22上,还可以起到保护液晶光栅结构的作用。下面结合液晶显示面板和触摸液晶光栅结构整体说明本发明是实施例提供的3D触摸显示装置。参见图7，本发明提供的3D触摸显示装置包括:显示装置I和液晶光栅结构2 ;显示装置I和液晶光栅结构2通过光学胶3 (例如0CA)连接。显示装置I包括阵列基板11和彩膜基板12，以及填充于阵列基板11和彩膜基板12之间的液晶13 ;阵列基板11和彩膜基板12通过封框胶14贴合。显示装置I还包括位于彩膜基板12上远离液晶13的一侧的第二偏光片15，和位于阵列基板11上远离液晶13的一侧的第三偏光片16。液晶光栅结构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之间的液晶23 ;上基板22和下基板21通过封框胶27贴合。还包括位于上基板22上远离液晶23—侧的第一偏光片26 ;以及位于下基板21上与液晶23相接触的一侧的第一电极24，和上基板22上与液晶23相接触的一侧的第二电极25。在具体实施过程中，还包括与第一电极和第二电极电相连的柔性电路板(FPC)，FPC上集成有至少一颗1C，该IC控制第一电极和第二电极分时驱动，在一个图像帧周期内，实现3D图像显示和触摸功能。下面简单介绍本发明实施例实现3D图像显示和触摸功能的过程。液晶光栅结构中的第一电极和第二电极分时驱动。在图像显示阶段为第一电极和第二电极施加实现光栅结构的电压信号，在触摸阶段为第一电极和第二电极施加实现触摸功能的电压。例如，在60HZ的产品中，一帧时间为1/60 (s) =16.6ms，如图8，将其中前12ms用来实现3D显示，后4.6ms用来实现触摸功能。在3D显示阶段，下基板上的第一电极输入OV电压，上基板上的第二电极输入约5V的交流信号，进行3D光栅液晶驱动。在此过程中，下基板上的第一电极作为屏蔽层，屏蔽外界信号对显示装置上图像显示的影响。尤其实现屏蔽液晶光栅的信号对图像显示信号的影响。在触控阶段，下基板上的第一电极输入0-5V驱动电压，上基板上的第二电极施加感应电压，触摸感应芯片(触摸IC)感知到触摸位置，实现寻址。显示装置以液晶显示面板为例，当一帧图像显示完后，在下一帧图像显示之前，
4.6ms内为栅线、数据线施加低电平信号，使得与栅线相连的TFT关断。此时，依次为液晶光栅结构中的第一电极(触摸驱动电极)施加一定触摸驱动电压V1，以及同时为第二电极(触摸感应电极)施加恒定电压％。施加有电压Vtl的触摸感应电极和施加有电压V1的触摸驱动电极之间形成电场，实现触摸功能。上述图像显示阶段的12ms以及触摸显示阶段的4.6ms只是为了说明本发明所示的一个个例，在具体实现过程中，一帧时间不限于为16.6ms，且显示阶段和触控阶段所占一帧时间的比例不限于上述比例。需要说明的是，本发明实施例提供的3D触摸显示装置，液晶光栅结构中的下基板和上基板上的电极结构可以是任何适合做触摸驱动电极或触摸感应电极的结构，以及适合做液晶光栅的结构，不限于本发明附图中涉及到的电极结构。下面介绍本发明实施例实现触摸液晶光栅结构的简单步骤，以实现图6所示的液晶光栅结构为例，包括以下步骤:步骤一:如图9所示，在下基板21上制作连接第一电极和第二电极的焊接区域(PAD区域)28，PAD区域包括连接各第一电极和第二电极的金手指9，以及制作下基板21和上基板22的对位区域29。所述金手指为焊接区域的导电线，因其由排列如手指状的金黄色的导电线组成，俗称金手指。每个金手指和每一引线相对应，金手指将引线和芯片或柔性电路板连接，金手指有很好的导电性和较强的抗氧化性，保证芯片或柔性电路板与所述引线良好接触。步骤二:如图10所示，在下基板21上制作第一电极24的图形以及与PAD区域28的金手指9连接的引线30。步骤三:在下基板21上滴注液晶。步骤四:参见图11，在上基板22上制作第二电极25的图形以及与各第二电极25相连的引线30。步骤五:参见图12，在上基板22和下基板21上涂覆封框胶27，使得上基板22和下基板21对盒，形成3D液晶光栅结构。上基板22上的引线30与下基板21上的PAD区域的金手指9电性相连。图12为对盒后的液晶光栅结构在PAD区域的截面图。上基板22上的引线30与下基板21上的PAD区域的金手指9通过位于上基板22和下基板21之间的导电金属球Auball31电性相连。导电金属球31同时与上基板22上的引线30和下基板21上的金手指9相连。这样，上基板22上的第二电极和下基板21上的第一电极可以与一个柔性电路板相连，即与一颗IC相连。本发明实施例提供的3D触摸显示装置，包括:显示装置和触摸液晶光栅结构，液晶光栅结构中集成有触摸屏。具体地，实现触摸功能的电极集成在液晶光栅结构中，液晶光栅结构中的控制液晶旋转的电极和实现触摸功能的电极为同一电极，该电机分时驱动，在不同的时间段实现不同的功能。液晶光栅结构具有实现光栅和触摸两个功能。3D触摸显示装置的结构更加紧凑。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求
1.一种触摸液晶光栅结构，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间的液晶；还包括:多条位于所述下基板上与所述液晶相接触的一侧，用于实现液晶光栅的第一电极，以及多条位于所述上基板上与所述液晶相接触的一侧，用于实现液晶光栅的第二电极；各第一电极沿第一方向分布，各第二电极沿与所述第一方向垂直的第二方向分布；在图像显示阶段，所述第一电极和第二电极用作实现液晶光栅，在在触摸阶段，所述第一电极和第二电极用作实现触摸显示。
2.根据权利要求1所述的触摸液晶光栅结构，其特征在于，所述第一电极和/或第二电极包括: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电性连接。
3.根据权利要求2所述的触摸液晶光栅结构，其特征在于，所述第一部分和第二部分位于其下方设置的显示装置的遮光区对应的区域。
4.根据权利要求1所述的触摸液晶光栅结构，其特征在于，还包括:位于所述上基板上不与液晶相接触的一侧的偏光片。
5.根据权利要求1所述的触摸液晶光栅结构，其特征在于，还包括:位于所述下基板的边框区域与各第一电极相连的多条第一引线，以及位于所述上基板的边框区域与各第二电极相连的多条第二引线；所述第一引线和第二引线用于将第一电极和第二电极引接到触摸液晶光栅结构之外的柔性电路板上。
6.根据权利要求5所述的触摸液晶光栅结构，其特征在于，还包括:位于所述下基板上边框区域内的焊接区域的金手指，各第一引线和第二引线通过所述金手指与所述柔性电路板相连。
7.根据权利要求6所述的触摸液晶光栅结构，其特征在于，所述下基板和上基板通过位于边框区域的封框胶连接，位于所述焊接区域的封框胶中混合有多个导电金属球，各导电金属球与所述第一引线和所述金手指相接触。
8.—种3D触摸显示装置，其特征在于，包括权利要求1-7任一权项所述的触摸液晶光栅结构，以及显示装置，所述液晶光栅结构位于所述显示装置的上方与所述显示装置固定连接。
9.根据权利要求8所述的3D触摸显示装置，其特征在于，所述液晶光栅结构和所述显示装置通过光学胶固定连接。
全文摘要
本发明公开了一种触摸液晶光栅结构及3D触摸显示装置，用以实现一种结构简单且紧凑的触摸液晶光栅结构及3D触摸显示装置。本发明提供的触摸液晶光栅结构，包括下基板和上基板，以及填充于所述下基板和上基板之间的液晶；还包括多条位于所述下基板上与所述液晶相接触的一侧，用于实现液晶光栅的第一电极，以及多条位于所述上基板上与所述液晶相接触的一侧，用于实现液晶光栅的第二电极；各第一电极沿第一方向分布，各第二电极沿与所述第一方向垂直的第二方向分布；在图像显示阶段，所述第一电极和第二电极用作实现液晶光栅，在在触摸阶段，所述第一电极和第二电极用作实现触摸显示。
文档编号G02F1/1333GK103116233SQ201310024429
公开日2013年5月22日 申请日期2013年1月23日 优先权日2013年1月23日
发明者陈小川, 薛海林, 王磊, 薛艳娜, 车春城 申请人:北京京东方光电科技有限公司