具有集成的触摸和改进的图像像素孔的显示器的制造方法
【专利说明】具有集成的触摸和改进的图像像素孔的显示器
[0001]本申请要求2014年3月26日提交的美国专利申请14/226，710和2013年5月I日提交的美国临时专利申请号61/818，342的优先权，二者由此以引用方式全文并入本文。
【背景技术】
[0002]本发明整体涉及显示器，并且更具体地涉及诸如液晶显示器这样的显示器。
[0003]显示器在电子设备中被广泛地用于显示图像。显示器诸如液晶显示器通过控制与图像像素阵列相关联的液晶材料来显示图像。典型的液晶显示器具有形成在偏振层之间的滤色器层和薄膜晶体管层。滤色器层具有像素阵列，其中的每个像素包括不同颜色的滤色器元件。薄膜晶体管层包含薄膜晶体管电路的阵列。薄膜晶体管电路可被调节以控制每个像素生成的光的量和颜色。典型的像素阵列中的薄膜晶体管电路包括用于分发数据和控制信号的数据线和栅极线。
[0004]液晶材料层插置在滤色器层和薄膜晶体管层之间。在操作期间，薄膜晶体管层的电路响应于数据和栅极线信号将信号施加到薄膜晶体管层中的电极的阵列。这就生成了从每个电极通过液晶层延伸到接地平面的相关联部分的电场。该电场控制液晶层中液晶材料的取向，并改变液晶材料如何影响偏振光。
[0005]每个图像像素通过限定多少光能穿过该图像像素的相应孔来表征。在显示器的图像像素上保持均匀性可能是有挑战性的。例如，金属结构诸如信号路径有时被用于在显示器上传送信号。这些金属结构可阻碍某些光穿过图像像素中的一些图像像素，这就减小了受影响的图像像素的孔。未被金属结构阻碍的其他图像像素可能具有比受影响的图像像素的孔大的孔，这导致显示器上不均匀的亮度。
[0006]为了保持显示器亮度均匀性，可使用不透明栅格诸如黑色矩阵来减小所有图像像素的孔(例如，甚至未被金属结构遮挡的像素)。然而，由于减小的像素孔，显示器的总体亮度被降低，并且为了确保足够的亮度水平，显示器往往消耗额外的功率。因此期望能够提供具有亮度均匀性的改善的显示器。
【发明内容】
[0007]显示器可具有集成的触摸功能性。显示器可包括透明的公共电极层，该公共电极层具有布置成行的行电极和插置在每行中的行电极之间的列电极。行电极可通过导电路径(例如，不电耦接到列电极的导电路径)电耦接。行电极和列电极可耦接到触摸传感器电路，该触摸传感器电路使用行电极和列电极来检测触摸事件。显示器可包括布置成像素行和像素列的像素阵列。公共电极层的每个电极可覆盖像素阵列的相应部分。
[0008]显示器的每个像素可具有相应的孔。孔可部分地由不透明栅格(诸如形成在滤色器层中的黑色矩阵结构或形成在金属层中的金属栅格)中的开口来限定。电耦接公共电极层的行电极的导电路径可能覆盖或以其他方式阻碍某些光穿过像素(例如，导致减小的孔)。可为其他像素提供哑结构，该哑结构部分地限定(例如修改)所述其他像素的孔以匹配与导电路径相关联的减小的孔。例如，导电路径可覆盖第一像素行的第一部分，而哑结构可覆盖第二像素行的第二部分。在该情形中，哑结构的尺寸可设定成使得所述第二部分的面积基本上等于所述第一部分的面积。哑结构可以是为每个像素提供的浮置金属路径，或者可以是在公共电极层的相应电极上延伸并电耦接到公共电极层的相应电极的哑交叉线。
[0009]如果需要，哑结构可利用导电通孔结构电耦接到公共电极层的相应电极。导电通孔结构可潜在地覆盖图像像素的部分。导电路径可具有面积与导电通孔结构基本上相同的哑通孔结构，以帮助确保显示均匀性。
[0010]根据附图以及以下对优选实施例的详细描述，本发明的其他特征、本发明的实质以及各种优点将变得更加显而易见。
【附图说明】
[0011]图1为根据本发明的实施例的可具有哑结构以确保显示均匀性的类型的一种示例性显示器诸如液晶显示器的透视图。
[0012]图2为根据本发明的实施例的一种示例性显示器的横截面侧视图。
[0013]图3是根据本发明的实施例的示出可如何为显示器提供图像像素结构和触摸传感器元件的示意图。
[0014]图4为根据本发明的实施例的一种具有图像像素行和列的示例性显示器的电路图。
[0015]图5为根据本发明的实施例的一种显示器的一部分的俯视图，其示出了在实现触摸功能性时可如何使用交叉线。
[0016]图6为根据本发明的实施例的一种显示器的一部分的俯视图，其示出了可如何使用哑结构来帮助确保显示均匀性。
[0017]图7为根据本发明的实施例的一种显示器的一部分的横截面侧视图，其示出了可如何使用哑结构来帮助确保显示均匀性。
[0018]图8为根据本发明的实施例的一种显示器的一部分的俯视图，其示出了可如何使用哑交叉线来帮助确保显示均匀性。
[0019]图9为根据本发明的实施例的一种显示器的一部分的横截面侧视图，其示出了可如何为交叉线提供哑通孔结构来帮助确保显示均匀性。
[0020]图10为根据本发明的实施例的一种显示器的一部分的横截面侧视图，其示出了哑交叉线可如何被电气短接到公共电极以帮助降低串扰。
【具体实施方式】
[0021]显示器广泛用于电子设备中。例如，显示器可在计算机监视器、膝上型计算机、媒体播放器、蜂窝电话和其它手持设备、平板电脑、电视机、和其他设备中使用。显示器可基于等离子技术、有机发光二极管技术、液晶结构等等。
[0022]液晶显示器因为能表现出低功耗和良好图像质量而受到欢迎。液晶显示器结构在本文中有时作为示例来进行描述。
[0023]图1示出了具有显示器的一种示例性电子设备的透视图。如图1中所示，电子设备6可具有外壳诸如外壳8。外壳8可由材料诸如塑料、玻璃、陶瓷、金属、纤维复合材料、及这些材料的组合制成。外壳8可具有一个或多个区部。例如，设备6可具有通过铰链耦接的显示器外壳部分和基座外壳部分。在图1所示的构造中，设备6具有正面和背面。图1所示的显示器10安装在外壳8的正面上。如果需要，可以使用其他构型。
[0024]显示器10可为液晶显示器。触摸传感器阵列可被结合到显示器10中(例如，形成触摸屏显示器)O触摸传感器可基于声学触摸技术、力传感器技术、电阻传感器技术、或其他合适类型的触摸传感器。通过一种合适的布置，显示器10的触摸传感器部分可利用电容性触摸传感器布置来形成。通过这种类型的构型，显示器10可包括由电容性触摸传感器电极行和列形成的触摸传感器阵列。
[0025]图2中示出了可在形成图1所示的显示器10时使用的类型的一种显示器的一部分的横截面侧视图。如图2所示，显示器10可包括滤色器(CF)层12和薄膜晶体管(TFT)层14。滤色器层12可包括滤色器元件的阵列。在典型的布置中，层12的像素各自包括三种类型的有色像素(例如，红子像素、绿子像素和蓝子像素)。液晶(LC)层16包括液晶材料，并且被插置在滤色器层12和薄膜晶体管层14之间。薄膜晶体管层14可包括电子部件，诸如薄膜晶体管、电容器、和电极，用于控制被施加于液晶层16的电场。光学膜层18和20可形成在滤色器层12、液晶层16、和薄膜晶体管层14的上方和下方。光学膜18和20可包括结构，诸如四分之一波片、半波片、扩散膜、光学粘合剂、和双折射补偿层。
[0026]显示器10可具有上偏振层22和下偏振层24。背光源26可为显示器10提供背面照明。背光源26可包括光源，诸如发光二极管条带。背光源26也可包括光导板和后反射器。后反射器可位于光导板的下表面上，以防止漏光。来自光源的光可被注入到光导板的边缘，并且可在方向28上向上散射穿过显示器10。任选的覆盖层诸如盖玻璃层可被用于覆盖和保护图2中所示的显示器10的层。
[0027]触摸传感器结构可被结合到显示器10的这些层中的一个或多个中。在典型的触摸传感器构型中，可利用透明导电材料诸如氧化铟锡的垫和/或条带来实现电容性触摸传感器电极的阵列。如果需要，可使用其他触摸技术(例如电阻性触摸、声学触摸、光学触摸等等)。在形成显示器10中的信号线(例如，用于传送数据、电力、控制信号等的结构)时也可使用氧化铟锡或其它透明导电材料或不透明导体。
[0028]在黑白显示器中，可略去滤色器层12。在彩色显示器中，滤色器层12可被用于为图像像素阵列赋予颜色。每个图像像素例如可具有三个相应的液晶二极管子像素。每个子像素可以与滤色器阵列中单独的滤色器元件相关联。滤色器元件例如可包括红(R)滤色器元件、蓝(B)滤色器元件、和绿(G)滤色器元件。这些元件可被布置成行和列。例如，滤色器元件可被布置成跨显示器10的宽度的条带(例如，被布置为重复图案，诸如RBG图案或BRG图案)，使得每列中的滤色器元件是相同的(即，使得每列包含所有红元件、所有蓝元件、或所有绿元件)。通过控制通过每个子像素的透光量，可显示期望的有色图像。
[0029]通过每个子像素透射的光的量可利用显示器控制电路和电极来控制。每个子像素例如可具有透明的氧化铟锡电极。控制通过液晶层的相关联部分的电场并由此控制子像素的透光率的子像素电极上的信号可利用薄膜晶体管来施加。薄膜晶体管可从数据线接收数据信号，并且在被相关联的栅极线接通时可将数据线信号施加于与该薄膜晶体管相关联的电极。
[0030]图3示出了一种示例性显示器的俯视图。如图3所示，显示器10可包括图像像素
52的阵列。每个图像