一种内嵌式触摸显示屏及其制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种内嵌式触摸显示屏及其制造方法，所述触摸显示屏包括：一第一滤光器；一第一基板；一薄膜晶体管层；一第一配向层；一液晶分子层；一第二配向层；彩色滤光片层；触摸功能层；一第二基板；以及液晶贴合边框；上下基板连接点；FPC连接线。本发明利用彩色滤光膜的黑矩阵作为屏蔽层，可以削减显示电路的串扰；同时，部分工艺采用了3D打印技术，较传统方法大大简化，省去传统工艺曝光、显影、刻蚀等多道复杂工艺，节约生产原料和制造成本。
【专利说明】一种内嵌式触摸显示屏及其制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种内嵌式触摸显示屏及其制造方法，应用于显示及触控设备。
【背景技术】
[0002]触摸屏操作作为一种新型操作方式，目前有取代传统按键、鼠标和键盘的趋势，为了操作上的方便，人们采用触摸屏来替代其它输入设备作为电子产品新的操作方式。首先用手指或其它物体触摸安装在显示屏前端的触摸屏上，然后控制中心通过触摸屏的信号分析接触点坐标，并进行控制。
[0003]内嵌式触摸显示屏，又被称为ON-CELL触摸屏，是将触摸功能设置于偏振片与玻璃基板之间，它可以使触摸屏做得更薄，具有广阔的市场前景。苹果、三星等公司已经在该领域进行研究并申请了多个专利。
[0004]内嵌式触摸显示屏，主要的工艺包括TFT工艺、光刻工艺、镀膜工艺等，而这些工艺往往需要很多道黄光工序，通过减少工艺流程对产品的成品率、复杂度等都有很重要意义。由于TFT工艺需要更精细的制作，以及材料的研究。而在电极及引线制作中，则可以采用印刷方式或3D打印取代，以获得更简单的工艺。如传统工艺制作图案，需要经过①清洗ITO玻璃；②旋涂或辊涂光刻胶并预烘；③通过掩膜版曝光光刻胶；④利用显影液产生光刻胶图案并坚膜；⑤利用刻蚀液将没有光刻胶保护的区域刻蚀掉利用退胶液去除光刻胶，形成ITO电极图案等工艺流程。
[0005]综上，针对现有触摸屏制造工艺的复杂、成品率、原料浪费等问题，结合3D打印的优势，提出一种简单、节约原材料的工艺就显得很有意义。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于克服现有技术的不足，结合了 3D打印的优势，提供一种内嵌式触摸显示屏及其制造方法。
[0007]本发明的技术方案在于:
一种内嵌式触摸显示屏，其特征在于，所述触摸显示屏自下而上包括:
一第一滤光器;
一第一基板;
一薄膜晶体管层；包括显示选址线，显示数据线，若干有源TFT阵列，以及第一像素电极；
一第一配向层；
一液晶分子层；包括液晶分子以及若干隔离子；
一第二配向层；
彩色滤光片层；包括第二公共电极，黑矩阵以及彩色滤光膜阵列；
触摸功能层；包括多个触摸驱动电极，触摸介质层以及多个触摸感应电极；所述触摸驱动电极与所述触摸感应电极相垂直； 一第二基板；
一第二滤光器；
以及液晶贴合边框；上下基板连接点；FPC连接线；其中，
所述黑矩阵为不透明的导电金属，所述黑矩阵作用包括用于隔离相邻显示像素防止显示串扰；以及作为触摸功能屏蔽层，减小显示部分的电路造成的串扰。
[0008]一种内嵌式触摸显示屏的制造方法，其特征在于，所述触摸显示屏的制作包括如下步骤:
511:采用计算机三维立体图像处理软件建模；
512:利用软件对所建立的三维模型进行分层，获得Z轴方向厚度为0.05微米的二维子层；
513:将所述二维子层导入3D打印机程序中，根据所建模型得出每层二维平面上的材料和形状，设计出打印路径以及打印参数；
521:在第一基板上，利用镀膜及光刻工艺，完成薄膜晶体管层的制作；
522:将第一基板放置与3D打印成型腔内，在第一基板上,3D打印第一配向层；
531:将第二基板放置与3D打印成型腔内；在第二基板上，3D打印触摸功能层，所述触摸功能层包括多个触摸驱动电极，触摸介质层以及多个触摸感应电极；所述触摸驱动电极与所述触摸感应电极相垂直；
532:在第二基板上，3D打印彩色滤光片层，所述彩色滤光片层包括第二公共电极、黑矩阵以及包括彩色滤光膜阵列；
533:在第二基板上，3D打印所述第二配向层；
541:喷隔离子；
542:在第二基板上3D打印印点点胶，连接上下基板引线；
543:在第二基板的四条边线涂布边框胶，含灌注液晶分子口 ；
544:上下基板对位、贴合，利用热固化边框胶；
545:利用液晶灌注机，进行液晶分子的灌注，利用UV胶进行封口 ；
546:裂片，利用FPC引线引出电极，贴偏振片形成集成触摸功能显示屏。
[0009]其中，所述第一配向层和第二配向层采用3D打印制作；其中，所述第一配向层与第二配向层取向为相垂直或者相平行；所述第一配向层或第二配向层由相互平行的凹槽构成，其凹槽形状为V字型、梯形体、正方体。
[0010]所述彩色滤光膜阵列采用3D打印制作；分别用三个装配有三基色着色材料喷头进行所述彩色滤光膜阵列的打印；所述滤光膜还需利用透明介质打印保护层，用于保护滤光膜，避免其脱落影响显示效果。
[0011 ] 所述第二公共电极，所述触摸驱动电极，所述触摸感应电极采用3D打印，所用的材料为透明材料。
[0012]所述触摸介质层、所述第一配向层、所述第二配向层为3D打印，采用绝缘介质材料打印。
[0013]所述黑矩阵为不透明的导电金属，所述不透明导电金属采用3D打印生成，采用金属包括招、铜、银、金、鹤、镍、锡、钴、铁粉末或颗粒或衆料。
[0014]本发明的优点在于: 本发明利用彩色滤光膜的黑矩阵作为屏蔽层，可以削减显示电路的串扰；同时，部分工艺采用了 3D打印技术，较传统方法大大简化，省去传统工艺曝光、显影、刻蚀等多道复杂工艺，节约生产原料和制造成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本发明第一实施例提供的一种集成触摸功能显示屏结构示意图。
[0016]图2是本发明第一实施例提供的一种集成触摸功能显示屏制造流程图。
[0017]图3是本发明第二实施例提供的一种集成触摸功能显示屏制造流程图。
【具体实施方式】
[0018]为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，结合附图作详细说明如下。
[0019]以下将通过具体实施例对本发明做进一步的详细描述。
[0020]如图1，本发明第一实施例提供的一种内嵌式触摸显示屏及其制造方法，所述触摸显示屏自下而上包括:
一第一滤光器(101)；
一第一基板(102)；
一薄膜晶体管层(103);包括显示选址线，显示数据线，若干有源TFT阵列(1031 )，以及第一像素电极；
一第一配向层(104)；
一液晶分子层(105);包括液晶分子(1051)以及若干隔离子(1052)；
一第二配向层(106)；
彩色滤光片层(107-108);包括第二公共电极(107)，黑矩阵(1082)以及彩色滤光膜阵列(1081)；
触摸功能层(109);包括多个触摸驱动电极(1091)，触摸介质层(1092)以及多个触摸感应电极(1093);所述触摸驱动电极(1091)与所述触摸感应电极(1093)相垂直；
一第二基板(110)；
一第二滤光器(111)；
以及液晶贴合边框(112);上下基板连接点(113) ；FPC连接线(114);其中，
所述黑矩阵(1082)为不透明的导电金属，所述黑矩阵(1082)作用包括用于隔离相邻显示像素防止显示串扰；以及作为触摸功能屏蔽层，减小显示部分的电路造成的串扰；在本实施例中，部分工艺采用传统半导体制造工艺，部分工艺采用3D打印；所述触摸功能层(109)、彩色滤光片层(107-108)、第二配向层(106)以及第一配向层(104)在内的工艺，采用3D打印制造完成；
在本实施例中，如图2，所述触摸显示屏的制作包括如下步骤:
511:采用计算机三维立体图像处理软件建模,如Solidworks、Soliddedge、Pro/e、UG
等;
512:利用RP-Tools软件对所建立的三维模型进行分层，获得Z轴方向厚度为0.05微米的二维子层； S13:将所述二维子层导入3D打印机程序中，根据所建模型得出每层二维平面上的材料和形状，设计出打印路径以及打印参数；
521:在第一基板(102)上，利用镀膜及光刻工艺，完成薄膜晶体管层(103)的制作；
522:将第一基板(102)放置与3D打印成型腔内，在第一基板(102)上，3D打印所述第一配向层(104)；
根据不同的液晶技术，所述第一配向层(104)与第二配向层(106)取向根据液晶屏种类可以选择相垂直或者相平行；在本实施例中，液晶盒为STN液晶盒，第一配向层(104)与第二配向层(106)取向相平行；所述第一配向层(104)或第二配向层(106)由相互平行的凹槽构成，其凹槽形状可以为V字型、梯形体、正方体等；在本实施例中，优选V字型凹槽；在本实施例中，配向层的打印材料为绝缘介质材料PMMA颗粒；
S31:将第二基板(110)放置与3D打印成型腔内；在第二基板(110)上，3D打印触摸功能层(109);包括多个触摸驱动电极(1091)，触摸介质层(1092)以及多个触摸感应电极(1093);所述触摸驱动电极(1091)与所述触摸感应电极(1093)相垂直；在本实施例中，触摸驱动电极(1091)以及触摸感应电极(1093)，采用摻杂氧化物浆料(ITO浆料)进行3D打印，控制激光头温度1501°C，根据二维子层图案进行激光烧结；而触摸介质层(1092)采用PMMA颗粒，在激光温度245 °C进行烧结成型。
[0021]S32:在第二基板(110)上，3D打印彩色滤光片层(107-108);包括:黑矩阵(1082)以及包括彩色滤光膜阵列(1081 )，第二公共电极(107);
分别用三个装配有三基色着色材料喷头进行所述滤光膜(1081)的打印；
利用透明介质进行3D打印保护层，用于保护滤光膜，避免其脱落影响显示效果；所述透明导电材料为PMMA颗粒，控制烧结温度为245°C ；
利用铝粉末作为黑矩阵(1082)打印材料，将铝粉末涂布在第二基板(110)上，根据黑矩阵(1082) 二维子层图案与路径，激光头温度控制在661°C，激光头沿着图案路径进行烧结，获得黑矩阵(1082)图案；该黑矩阵一方面作用在于消除相邻像素串扰，另一方面作用在于作为触摸屏屏蔽层。
[0022]继续3D打印第二公共电极(107)，所用的材料为透明导电材料，所用材料为摻杂氧化物浆料(ITO浆料)，控制激光头温度1501°C ；。
[0023]S33:在第二基板(110)上，3D打印所述第二配向层(106);如步骤S22 ；
541:喷隔离子(152);本实施例采用传统工艺进行在第一基板(102)上喷洒隔离子；
542:在第二基板(110)上3D打印印点点胶，连接上下基板引线；
543:在第二基板(110)的四条边线涂布边框胶，含灌注液晶分子口 ；
544:上下基板对位、贴合，利用热固化边框胶；
545:利用液晶灌注机，进行液晶分子的灌注，利用UV胶进行封口 ；
546:裂片，利用FPC引线引出电极，贴第一偏振片(101)、第二偏振片(111)形成集成触摸功能显示屏。
[0024]显然在本实施例中，多步工艺流程采用3D打印制造而成，包括3D打印透明导电电极，3D打印透明导电层，3D打印绝缘介质层，3D打印黑矩阵；透明导电电极包括:第二公共电极(107)，触摸驱动电极(1091 )，触摸感应电极(1093)，所用的材料为透明材料摻杂氧化物浆料(ITO浆料)；透明绝缘介质包括:触摸介质层(1092)、第一配向层(104)、第二配向层(106)，所用材料为PMMA颗粒；
至此，本发明第一实施例的一种集成触摸功能显示屏3D制造完成。
[0025]如图3为本发明第二实施例提供的一种内嵌式触摸显示屏制造方法。
[0026]在本发明第二实施例中提供的一种内嵌式触摸显示屏及其制造方法，其特征在于，所述隔离柱(152)采用3D打印完成；在本本实施例中隔离柱制造方法为:在第一基板(102)上涂布PMMA颗粒；根据3D建模的2D子层图案，激光头移动并溶化其扫描路径上的PMMA粉末，控制烧结温度为245°C，控制3D打印隔离子厚度为4?10微米；
与第一实施例另一个不同在于，第一实施例中S43步骤采用3D打印，利用3D打印黏性环氧树脂，两基板贴合，并利用UV固化；
其它部分均与本发明第一实施例中所描述的相同，这里着重描述3D打印隔离子(152)；
至此，本发明第二实施例的一种集成触摸功能显示屏3D制造完成。
[0027]以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
【权利要求】
1.一种内嵌式触摸显示屏，其特征在于，所述触摸显示屏自下而上包括: 一第一滤光器; 一第一基板; 一薄膜晶体管层；包括显示选址线，显示数据线，若干有源TFT阵列，以及第一像素电极； 一第一配向层； 一液晶分子层；包括液晶分子以及若干隔离子； 一第二配向层； 彩色滤光片层；包括第二公共电极，黑矩阵以及彩色滤光膜阵列； 触摸功能层；包括多个触摸驱动电极，触摸介质层以及多个触摸感应电极；所述触摸驱动电极与所述触摸感应电极相垂直； 一第二基板； 一第二滤光器； 以及液晶贴合边框；上下基板连接点；FPC连接线；其中， 所述黑矩阵为不透明的导电金属，所述黑矩阵作用包括用于隔离相邻显示像素防止显示串扰；以及作为触摸功能屏蔽层，减小显示部分的电路造成的串扰。
2.一种内嵌式触摸显示屏的制造方法，其特征在于，所述触摸显示屏的制作包括如下步骤: 511:采用计算机三维立体图像处理软件建模； 512:利用软件对所建立的三维模型进行分层，获得Z轴方向厚度为0.05微米的二维子层； 513:将所述二维子层导入3D打印机程序中，根据所建模型得出每层二维平面上的材料和形状，设计出打印路径以及打印参数； 521:在第一基板上，利用镀膜及光刻工艺，完成薄膜晶体管层的制作； 522:将第一基板放置与3D打印成型腔内，在第一基板上,3D打印第一配向层； S31:将第二基板放置与3D打印成型腔内；在第二基板上，3D打印触摸功能层，所述触摸功能层包括多个触摸驱动电极，触摸介质层以及多个触摸感应电极；所述触摸驱动电极与所述触摸感应电极相垂直； S32:在第二基板上，3D打印彩色滤光片层，所述彩色滤光片层包括第二公共电极、黑矩阵以及包括彩色滤光膜阵列； S33:在第二基板上，3D打印所述第二配向层； 541:喷隔离子； 542:在第二基板上3D打印印点点胶，连接上下基板引线； 543:在第二基板的四条边线涂布边框胶，含灌注液晶分子口 ； 544:上下基板对位、贴合，利用热固化边框胶； 545:利用液晶灌注机，进行液晶分子的灌注，利用UV胶进行封口 ； 546:裂片，利用FPC引线引出电极，贴偏振片形成集成触摸功能显示屏。
3.根据权利要求2所述的一种内嵌式触摸显示屏的制造方法，其特征在于，所述第一配向层和第二配向层采用3D打印制作；其中，所述第一配向层与第二配向层取向为相垂直或者相平行；所述第一配向层或第二配向层由相互平行的凹槽构成，其凹槽形状为V字型、梯形体、正方体。
4.根据权利要求2所述的一种内嵌式触摸显示屏的制造方法，其特征在于，所述彩色滤光膜阵列采用3D打印制作；分别用三个装配有三基色着色材料喷头进行所述彩色滤光膜阵列的打印；所述滤光膜还需利用透明介质打印保护层，用于保护滤光膜，避免其脱落影响显示效果。
5.根据权利要求2所述的一种内嵌式触摸显示屏的制造方法，其特征在于，所述第二公共电极，所述触摸驱动电极，所述触摸感应电极采用3D打印，所用的材料为透明材料。
6.根据权利要求2所述一种内嵌式触摸显示屏的制造方法，其特征在于，所述触摸介质层、所述第一配向层、所述第二配向层为3D打印，采用绝缘介质材料打印。
7.根据权利要求2所述一种内嵌式触摸显示屏的制造方法，其特征在于，所述黑矩阵为不透明的导电金属，所述不透明导电金属采用3D打印生成，采用金属包括铝、铜、银、金、钨、镍、锡、钴、铁粉末或颗粒或浆料。
【文档编号】G06F3/041GK104407459SQ201410237583
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年5月31日 优先权日:2014年5月31日
【发明者】郭太良, 张永爱, 周雄图, 叶芸, 林金堂, 林志贤, 林锑杭, 林婷 申请人:福州大学