具有触摸功能的显示装置及其制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种具有触摸功能的显示装置，以解决现有技术中触控层与固态电光材料结合不够紧密，外界的水汽、灰尘等杂质容易进入显示装置内引起固态电光材料失效的问题。本发明所述的显示装置包括层叠设置的固态电光材料层和触控层，所述触控层为柔性触控层。本发明将柔性触控层应用于电泳显示器领域，从而能够将柔性触控层紧密贴合于固态电光材料上，从而有效防止外界的水汽、杂质侵入电泳显示器内，提高了显示装置的合格率。
【专利说明】具有触摸功能的显示装置及其制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种显示装置以及制作方法，尤其是一种具有触摸功能的显示装置和制作方法。
【背景技术】
[0002]在美国专利US7012600中详细描述了关于电光显示器的背景术语和技术状况，以下仅对相关术语和技术状态作简要概述。
[0003]作为用于材料或者显示器的术语“电光”在此处使用其在成像【技术领域】中的常规含义，指的是具有第一和第二显示状态的材料，该第一和第二显示状态的至少一种光学性质不同，通过向该材料施加电场使该材料从第一显示状态转变到第二显示状态。尽管该光学性质一般为人眼可察觉的颜色，但其可以为其他光学性质，例如光的传输、反射、荧光或者在为机器读取而设置的显示器的情况下地伪色，该伪色为在可见范围外地电磁波长的反射系数上的变化的意义下的伪色。
[0004]此处使用术语“双温的”和“双稳定性”取其在本领域中的常规含义，指的是包括具有第一和第二显示状态的显示元件的显示器。所述第一和第二显示状态至少有一种光学性质不同，从而在利用具有有限持续时间的寻址脉冲驱动任何给定元件以呈现其第一或者第二显示状态之后，在该寻址脉冲终止后，该状态将持续至少几倍于(例如至少4倍)改变该显示元件的状态所需的寻址脉冲的最小持续时间的时间。
[0005]此处使用术语“透明高分子材料”主要包括聚苯乙烯、聚乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、对本二甲酸乙二醇酯(PET)、苯丙环丁烯(BCB)、聚环烯烃等。此处使用术语“功能保护层”是具有防水汽或者同时具有防水汽和防紫外线功能的材料制作，其水汽透过率小于0.05g/天/平方米，包括但不限于SiO2 (二氧化硅)、特氟龙。
[0006]一些电光材料为固态的意义是这些材料具有固态外表面，尽管所述材料可能(通常具有)具有内部液体或者是气体填充的空间，因此，采用固态电光材料一般具有较高的硬度。这种采用固态电光材料的显示器在下文中为了方便，称作“固态电光显示器”或者“固态电光材料层”。这样，术语“固态电光显示器”包括旋转双色部件显示器、封装的电泳显示器、微单元电泳显示器和封装的液晶显示器。
[0007]已知有几种类型的电光显示器，例如:
[0008](a)旋转双色部件显示器(参见例如美国专利N0.5，808, 783; 5, 777，782; 5, 760，761 ;6，054，0716，055，091 ;6，097，531 ;6，128，124;6，137，467 和 6，147，791)；
[0009](b)电致变色显示器(参见例如 O’ Regan, B.等人，Nature 1991, 353, 737 ；Wood, D., Information Display, 18(3), 24(2002 年 3 月)；Bach，U.等人，Adv.Mater, 2002，14(11), 845;和美国专利 N0.6，301，038;6, 870.657 和 6，950，220)；
[0010](c)电湿润显不器(参见 Hayes, R.A.等人的” Video-Speed Electronic PaperBased onElectrowetting，，，Ntaure, 425，383-385 (2003 年 9 月 25 日)和美国专利公开N0.2005/0151709)；[0011](d)基于粒子的电泳显示器，其中多个带电粒子在电场的影响下移动经过流体(参见美国专利 N0.5，930，026 ;5，961，804 ;6，017，584 ;6，067，185 ;6，118，426 ;6，120，588 ；6，120，839 ;6，124，851 ;6，130，773 和 6，130，774 ;美国专利申请公开 N0.2002/0060321 ；2002/0090980 ；2003/00 11560 ；2003/0102858 ；2003/0151702 ；2003/0222315 ；2004/0014265 ；2004/0075634 ；2004/0094422 ；2004/0105036 ；2005/0062714 和2005/0270261 ;以及国际专利申请公开 N0.WO 00/38000 ；W0 00/36560 ；W0 00/67110和W001/07961 ；以及欧洲专利N0.1, 099, 207B1和I, 145, 072B1 ；以及在前述美国专利N0.7，012，600中论述的其它MIT和E Ink的专利和申请)。
[0012]上述基于粒子的电泳显示器的电泳介质存在几种不同的形式。电泳介质可以使用液态或者气态流体；对于气态流体例如参见Kitamura，T.等人于2001年在IDWJapan, Paper HCSl-1 中发表的题为 “Electrical toner movement for electronicpaper-like display” 以及 Yamaguchi 等人于 2001 年在 IDW Japan, Paper AMD4-4)中发表的题为 “Toner display using in sulative particlescharged triboelectrically，，；美国专利公开 N0.2005/0001810 ；欧洲专利申请 I, 462，847 ;1，482，354 ;1，484，635 ；
I,500，971 ;1，505，194 ;1，536，271 ;1，542，067 ;1，577，702 ;1，577，703 和 I, 598，694 ；以及国际申请WO 2004/090626 ;W0 2004/079442和W02004/001498。媒质可以为封装的，包含大量的小囊，每一个小囊本身包含内相以及环绕内相的囊壁，该内相包含悬浮在流体悬浮媒质中的电泳移动粒子。典型的形式是，这些囊本身被保持在聚合物粘合剂内以形成位于两个电极之间的粘附层(coherent layer)。另一种形式是,在封装的电泳媒质中围绕离散的微囊的壁可以由连续相代替，因而产生所谓的聚合物分散的电泳显示器，其中电泳媒质包含电泳流体的多个离散的微滴以及聚合物材料的连续相；参见例如美国专利N0.6，866，760。为了本申请的目的，将这样的聚合物分散的电泳媒质看作是封装的电泳媒质的子类。还有另一种形式是，所谓的“微单元电泳显示器”，其中带电粒子和流体被保留在形成在载体媒质内的多个腔内，该载体媒质通常是聚合物膜；参见例如美国专利N0.6，672，921 和 6，788，449。
[0013]图1中显示了一种典型的基于粒子的显示器，由下至上依序包括:玻璃基板101、薄膜晶体管(TFT)层102、电子墨水层103 (即电光材料层)、氧化铟锡(ITO)层104和保护层105，其中，氧化铟锡(ITO)层104是电子墨水显示面板的公共电极层。电子墨水层(104)包括多个透明的微胶囊103a，各透明微胶囊103a包覆悬浮液电解质103b和分散在悬浮液电解质103b中的多个带电颜料颗粒103c。在外加电场的作用下(如像素电极与公共电极之间的电场发生变化)，带电颜料粒子电泳，通过反射使像素显示不同颗粒的颜色。
[0014]在电光显示器中提供触控层以提供触摸功能是已知的(参见前述的专利和专利申请)。显示器的很多应用受益于触摸的灵敏度。大多数情况下，数量有限的固定区域内的触摸灵敏度可用于用户界面的元件。可替代地，诸如绘图、划线突出的应用或者复杂可变的用户界面受益于触控层。触摸传感能力还提供了形成电子纸类显示器的可能性，这类显示器不仅模仿常见纸件的阅读功能，还模仿书写功能。能在短暂时间间隔下检测出显示屏上手指或触针位置的能力使显示器能利用这些位置信息实现对菜单项目的选择或捕获诸如“数字墨水”的手写字迹。
[0015]尽管触摸传感严格上说不属于显示器的功能，但由于其必需和显示器置于一起(设置在显示器表面上或下)，触摸传感器一般被看作是显示器的一部分。
[0016]按照触控层的工作原理和传输介质的不用，已知有几种类型的触摸传感器:
[0017](a)电阻式触控层，包括在玻璃或者丙烯酸基板上覆盖有两层透平，均匀导电的铟锡氧化物层(下称ITO层)，分别作为X电极和Y电极，二者之间有均匀排列的透明格点分开绝缘。一般的，将下层的ITO附着于玻璃基板上，上层的ITO附着在对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜上。当有物体接触该触控层表面并施加一定压力时，上层的ITO导电层发生形变于下层ITO发生接触从而得到触摸的相对位置。该电阻式触控层具体可以参见文件“Production ofTransparent Conductive Films with Inserted SiO2 Anchor Layer, andApplication to a ResistiveTouch Panel，，Kazuhiro Noda，Kohtaro Tanimura.Electronics and Communications in Japan，Part2，Vol.84，P39-45(2001)。
[0018](b)电容触控层，其在玻璃表面贴一层透明的特殊金属导电物质(如ITO层)，当触及在金属层上时，触点的电容就会发生变化，使得与之连接的振荡器频率发生变化。通过测量频率变化可以确定触摸位置而获得信息。
[0019]然而令人失望的是，大多数触控层技术不适用于使用电泳显示器的便携式产品。虽然这些触控层价格便宜、结构紧凑且用电量足够低以满足这种显示器的要求，但是这些触控层需要使用硬质基板(如玻璃)因而不能够弯曲或者变形。本文中所述的“硬质”或者“硬质材料”是指不容易弯曲或者变形的性质或材料。作为本领域技术人员的常识，在生产过程中硬质材料难以与另外一种硬质材料紧密贴合。即使这两种硬质材料的硬度不同，只要这两种硬质材料均难以变形或弯曲，就不可避免的在层与层之间具有或多或少得缝隙。因此，当使用硬质的触摸屏贴合至硬质的显示屏上时，使带触摸功能的显示屏各层之间不可避免的具有一些缝隙，造成外界的水汽和/或灰尘等杂质容易侵入电泳显示器之中而降低电泳显示器的使用寿命，另外在触摸传感器和电子纸显示模组贴合过程中，容易产品气泡，造成不良，损耗掉其其它成本高的物料。
【发明内容】
[0020]针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种具有触摸功能的显示装置以解决现有的具有触摸屏的电泳显示装置的触控层不能与电泳显示屏紧密贴合且外界水汽等杂质容易侵入显示屏的问题。本发明的研究人员发现采用柔性的触控层可以紧密贴合在硬性的电泳显示屏上，可以有效防止外界的水汽或者灰尘等杂质侵入电泳显示屏内。
[0021]本发明第一方面提供了一种具有触摸功能的显示装置，包括层叠设置的基板层和固态电光材料层，所述固态电光材料层顺序地包括设置于所述基板层上的若干像素电极、电泳材料层和导电薄膜，所述导电薄膜采用透明高分子材料制作，其靠近所述电泳材料层所在侧附有透明的导电材料；该电泳材料层包括置于流体中的且能在电场作用下移动穿越该流体的多个带电颗粒，优选的，所述带电颗粒和所述流体被限制在多个微胶囊或者微单元或者微杯结构之中，所述导电薄膜之上还层叠设有柔性的触控层和功能保护层。上述的柔性触控层是一种柔性、可弯曲、更加轻薄的触控层，其可以包括但不限于电容式或者电阻式柔性触控层。其中，柔性触控层是现有的技术，本发明在此不对柔性触控层进行限制，具体可以参考中国专利CN 101976164、CN 101620492B、201220069281.2，以及日本专利JP2010015577A，上述文献的全部内容通过引用并入本文。[0022]本发明第二方面还提供了一种显示装置制造方法，包括以下步骤:
[0023]提供一侧具有透明的导电材料的导电薄膜；
[0024]将电泳材料涂布于透明的导电薄膜的导电材料所在侧；
[0025]所述导电薄膜的电泳材料所在侧通过热贴合的方式贴合至具有像素电极的基板层上；
[0026]将功能保护层通过层压的方式贴合至所述导电薄膜的外侧；
[0027]将触控层通过贴合至所述功能保护层的外侧。
[0028]本发明第三方面还提供了另外一种显示装置制造方法，包括以下步骤:
[0029]提供一侧具有透明的导电材料的导电薄膜；将电泳材料涂布到导电薄膜的附有导电材料所在侧；将该导电薄膜的具有固态电光材料所在侧通过热贴合的方式贴合至具有像素电极的基板层上；
[0030]并行的，提供一触控层，将功能保护层贴合至触控层上；
[0031]将触控层的功能保护层所在侧通过层压的方式贴合至所述导电薄膜上。
[0032]下面对本发明作进一步的描述。
[0033]本发明所引述的所有文献，他们的全部内容通过引用并入本文，并且，如果这些文献所表述的含义与本发明不一致时，以本发明的表述为准。此外，本发明使用的各种术语和短语具有本领域技术人员公知的一般含义，即便如此，本发明仍然希望在此对这些术语和短语作更详尽的说明和解释，提及的术语和短语如有与公知含义不一致的，以本发明所表述的含义为准。
[0034]具体的，本发明第一方面提供的一种具有触摸功能的显示装置，包括层叠设置的基板层和固态电光材料层，所述固态电光材料层顺序地包括设置于所述基板层上的若干像素电极、电泳材料层和导电薄膜，所述导电薄膜采用透明高分子材料制作，其靠近所述电泳材料层所在侧附有透明的导电材料；该电泳材料层包括置于流体中的且能在电场作用下移动穿越该流体的多个带电颗粒，优选的，所述带电颗粒和所述流体被限制在多个微胶囊或者微单元或者微杯结构之中，所述导电薄膜之上还顺序地层叠设有功能保护层和柔性的触控层。
[0035]从上述显示装置的结构可以看出，由于基板层不可避免的采用一些硬质材料制作，使现有的采用硬质的触摸屏难以与具有硬质的基板层上的固态电光材料层紧密结合，导致外界的水汽、灰尘等杂质容易侵入固态电光材料层之中，使显示装置损坏，降低了产品的合格率。
[0036]根据本发明第一方面的显示装置，所述触控层包括采用透明高分子材料制作的触控薄膜和若干附着于所述触控薄膜内侧的透明的触控电极，优选的，所述触控电极采用ITO材料制作，所述基板层TFT玻璃基板。
[0037]作为本发明第一方面的显示装置，所述功能保护层通过光学透明胶贴合或者直接贴附于所述固态电光材料层的外侧。本文中引用的术语“内侧”和“外侧”定义如下:基板上的各层，靠近基板层所在的一侧为“内侧”，远离基板层的一侧为“外侧”。然而，这种“内侧”和“外侧”的定 义仅仅是用于方便对本发明的结构进行描述，并不意味着对本发明的结构进行限定。
[0038]根据本发明第一方面的显示装置，所述触控层的外侧经过硬化和/或防眩晕处理或者所述触控层的外侧还设有一外侧经硬化和/或防眩晕处理过的保护膜。
[0039]根据本发明第一方面的显示装置，还包括围绕所述基板层上的各层的周围且配置于该基板上的封装胶体，优选的，所述封装胶体为环氧树脂。
[0040]本发明第二方面还提供了一种显示装置制造方法，包括以下步骤:
[0041]提供一侧具有透明的导电材料的导电薄膜；
[0042]将电泳材料涂布于透明的导电薄膜的导电材料所在侧；
[0043]所述导电薄膜的电泳材料所在侧通过热贴合的方式贴合至具有像素电极的基板层上；
[0044]将功能保护层设置于所述导电薄膜的外侧，设置的方法可以是功能保护层的材料通过溅射、电镀等方式设置于所述导电薄膜的外侧，也可以是将一层具有功能保护层材料(例如Si02 (二氧化硅)、特氟龙)的膜结构直接层压至所述导电薄膜的外侧，或者通过光学透明胶贴合至所述导电薄膜的外侧。
[0045]将触控层通过贴合至所述功能保护层的外侧。
[0046]根据本发明第二方面的方法，将功能保护层设置于所述导电薄膜的外侧后，还包括将一外侧经硬化和/或防眩晕处理过的保护膜的内侧通过光学透明胶贴合至所述防水汽侧的外侧，以及将触控层通过光学透明胶贴合至所述保护膜的外侧。其中，将功能保护层设置于导电薄膜的外侧的方法可以是将功能保护层的材料(例如SiO2 (二氧化硅)、特氟龙)通过溅射、电镀等方式设置于所述导电薄膜的外侧，也可以是将一层具有功能保护层材料的膜结构直接层压至所述导电薄膜的外侧，或者通过光学透明胶贴合至所述导电薄膜的外侧。
[0047]根据本发明第二方面的方法，将功能保护层贴合至所述触控层上后，还包括在所述基板层上的各层的周围涂布封装胶体，将所述基板层上的各层密封。
[0048]本发明第三方面还提供了另外一种显示装置制造方法，包括以下步骤:
[0049]提供一侧具有透明的导电材料的导电薄膜；将电泳材料涂布到导电薄膜的附有导电材料所在侧；将该导电薄膜的具有固态电光材料所在侧通过热贴合的方式贴合至具有像素电极的基板层上；
[0050]并行的，提供一触控层，将功能保护层贴合至触控层上；
[0051]将触控层的功能保护层所在侧通过层压的方式贴合至所述导电薄膜上。
[0052]根据本发明第三方面的方法，将功能保护层贴合至所述触控层上后，还包括在所述基板层上的各层的周围涂布封装胶体，将所述基板层上的除最外层外的各层密封。
[0053]根据本发明第三方面的方法，还包括在触控层的外侧进行硬化和/或防眩晕处理，或者在所述触控层的外侧通过光学透明胶贴合或者直接贴附一外侧经硬化和/或防眩晕处理的保护膜。
[0054]本发明取得了如下有益效果:将柔性的触控层应用于电泳显示器领域，使柔性的触控层紧密贴合于固态电光材料上，有效防止外界的水汽、杂质侵入电泳显示器内，提高了显示装置的合格率。
[0055]然而，仅仅依靠柔性触控层对固态电光材料的密封作用，其效果有限，产品合格率不高。研究人员发现在固态电光材料层上增加一层功能保护层能够大幅提高产品的合格率。另外，在触控层的外侧进行硬化和/或防眩晕处理或者另外增加一层经硬化和/或防眩晕处理的保护膜也能够进一步提高电泳显示器的防水汽性能，以免对水汽敏感的固态电光材料层在水汽侵蚀下迅速失效，而且，经过硬化和防眩晕处理也可以进一步提高了显示器的显示效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0056]下面结合附图对发明的【具体实施方式】作进一步详细的说明，其中:
[0057]图1是现有的一种基于粒子的显示器的结构示意图；
[0058]图2a是本发明的实施例中的触控层的结构示意图；
[0059]图2b是本发明的实施例中的固态电光材料层的结构示意图；
[0060]图3是本发明实施例1的结构示意图；
[0061]图4是本发明实施例2的结构示意图；
[0062]图5是本发明实施例1的制作方法流程图；
[0063]图6是本发明实施例2的制作方法流程图；
[0064]图中:
[0065]
【权利要求】
1.一种具有触摸功能的显示装置，包括层叠设置的基板层和固态电光材料层，其特征在于，所述固态电光材料层顺序地包括设置于所述基板层上的若干像素电极、电泳材料层和导电薄膜，所述导电薄膜采用透明高分子材料制作，其靠近所述电泳材料层所在侧附有透明的导电材料；该电泳材料层包括置于流体中的且能在电场作用下移动穿越该流体的多个带电颗粒，优选的，所述带电颗粒和所述流体被限制在多个微胶囊或者微单元或者微杯结构之中，所述导电薄膜之上还顺序地层叠设有功能保护层和柔性的触控层。
2.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述触控层包括采用透明高分子材料制作的触控薄膜和若干附着于所述触控薄膜内侧的透明的触控电极，优选的，所述触控电极采用ITO材料制作。
3.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述基板层TFT玻璃基板。
4.如权利要求1至3任一项所述的显示装置，其特征在于，所述功能保护层通过光学透明胶贴合或者直接贴附于所述固态电光材料层的外侧。
5.如权利要求4所述的显示装置，其特征在于，还包括一经硬化和/或防眩晕处理过的保护膜，所述保护膜通过光学透明胶粘贴于所述功能保护层的外侧，所述触控层通过光学透明胶粘贴于保护膜的外侧。
6.如权利要求4所述的显示装置，其特征在于，所述触控层的外侧经过硬化和/或防眩晕处理或者所述触控层的外侧还设有一外侧经硬化和/或防眩晕处理过的保护膜。
7.如权利要求1至6任一项所述的显示装置，其特征在于，还包括围绕所述基板层上的各层的周围且配置于该基板上的封装胶体，优选的，所述封装胶体为环氧树脂。
8.—种显示装置制造方法，其特征在于，包括以下步骤: 提供一侧具有透明的导电 材料的导电薄膜； 将电泳材料涂布于透明的导电薄膜的导电材料所在侧； 所述导电薄膜的电泳材料所在侧通过热贴合的方式贴合至具有像素电极的基板层上; 将功能保护层设置于所述导电薄膜的外侧； 将触控层通过贴合至所述功能保护层的外侧。
9.如权利要求8所述的制作方法，其特征在于，将功能保护层设置于所述导电薄膜的外侧后，还包括将一外侧经硬化和/或防眩晕处理过的保护膜，该保护膜的内侧通过光学透明胶贴合至所述功能保护层的外侧，以及将触控层通过光学透明胶贴合至所述保护膜的外侧。
10.如权利要求8或9所述的制作方法，其特征在于，还包括在所述基板层上的各层的周围涂布封装胶体，将所述基板层上的各层密封的步骤。
11.一种显示装置制造方法，其特征在于，包括以下步骤: 提供一侧具有透明的导电材料的导电薄膜；将电泳材料涂布到导电薄膜的附有导电材料所在侧；将该导电薄膜的具有固态电光材料所在侧通过热贴合的方式贴合至具有像素电极的基板层上； 并行的，提供一触控层，将功能保护层设置于所述触控层上； 将触控层的功能保护层所在侧通过层压的方式贴合至所述导电薄膜上。
12.如权利要求11所述的制作方法，其特征在于，将功能保护层设置于所述触控层上后，还包括在所述基板层上的各层的周围涂布封装胶体，将所述基板层上的除最外层外的各层密封。
13.如权利要求12所述的制作方法，其特征在于，所述触控层的外侧经硬化和/或防眩晕处理，或者还包括在所述触控层的外侧通过光学透明胶贴合或者直接贴附一外侧经硬化和 /或防眩晕处理的保护膜的步骤。
【文档编号】G09G3/34GK103809342SQ201210458825
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2012年11月15日 优先权日:2012年11月15日
【发明者】王喜杜, 苏升 申请人:广州奥翼电子科技有限公司