專利名稱：集成3d光柵和電容觸摸屏的裝置及包括其的顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于立體(3D)圖像顯示技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種集成3D光柵和電容觸摸屏的裝置、以及包括該觸摸屏的顯示裝置。
背景技術(shù)：
立體(3D)圖像顯示裝置基本可以分為兩大類:眼鏡型立體圖像顯示裝置和無(wú)眼鏡型(裸眼)立體圖像顯示裝置(自動(dòng)立體圖像顯示裝置)。其中眼鏡型立體圖像顯示裝置中使用了偏振眼鏡、快門(mén)眼鏡和紅藍(lán)眼鏡等，眼鏡的存在會(huì)導(dǎo)致觀看者感覺(jué)不方便并可能會(huì)引起眼科疾病。而無(wú)眼鏡型立體圖像顯示裝置僅僅通過(guò)直接觀看屏幕就能夠欣賞立體圖像，因此，當(dāng)前正對(duì)無(wú)眼鏡型立體圖像顯示裝置進(jìn)行深入研究。無(wú)眼鏡型立體圖像顯示裝置的立體圖像顯示方法包括有透鏡方法、全息方法以及視差柵欄方法等。其中透鏡法和視差柵欄法是通過(guò)3D光柵來(lái)實(shí)現(xiàn)3D顯示的，其中透鏡法中可以使用柱狀透鏡光柵，視差柵欄法中可以使用視差柵欄(也稱為視差屏障柵欄)，柱狀透鏡光柵和視差柵欄這兩種3D光柵在3D顯示中的應(yīng)用，各具有相應(yīng)的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，因此，分別在其相適用的領(lǐng)域中應(yīng)用。同時(shí)注意到，柱狀透鏡光柵和視差柵欄頭可以通過(guò)液晶盒形成，即分別形成液晶柱狀透鏡光柵和液晶視差柵欄。圖1所示為常規(guī)的使用3D光柵的立體圖像顯示裝置的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)示意圖。立體圖像顯示裝置包括二維圖像顯示模塊10和3D光柵20，背光從二維圖像顯示模塊10進(jìn)入，經(jīng)過(guò)3D光柵20后進(jìn)入觀察者的眼睛。3D光柵20中，其可以為液晶柱狀透鏡光柵和液晶視差柵欄。其中，液晶視差柵欄是通過(guò)液晶的扭轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)來(lái)自二維圖像顯示模塊10的光的遮擋的；液晶柱狀透鏡光柵利用液晶的雙折射特性，一種方法是在需要形成一個(gè)液晶透鏡的相應(yīng)位置設(shè)置多個(gè)電極，當(dāng)對(duì)這些電極加不同的控制電壓時(shí)，該位置的液晶在光學(xué)特性上形成類似于實(shí)體柱狀透鏡的匯聚效果(參見(jiàn)美國(guó)專利號(hào)為US5493427的專利技術(shù))。在圖1所示實(shí)例中，3D光柵20包括由下向上依次設(shè)置的下偏光片210、下透明電極層220、液晶(LC)層230、上透明電極層240以及上偏光片250。通常地，下透明電極層220、上透明電極層240是由ITO (Indium Tin Oxide,銦錫金屬氧化物)導(dǎo)電玻璃層,下透明電極層220和上透明電極層240上在相向于液晶層230的表面分別形成有一定圖案的ITO電極(例如，如圖1所示的用于形成視差柵欄的ITO電極圖案)，通過(guò)對(duì)ITO電極的控制可以控制液晶形成視差柵欄或液晶柱狀透鏡光柵。同時(shí)注意到，觸摸屏在各種個(gè)人移動(dòng)顯示裝置中廣泛應(yīng)用。觸摸屏中，按照工作原理，主要可以分為電阻式觸摸屏和電容觸摸屏。進(jìn)一步電容觸摸屏主要包括自電容觸摸屏(self-capacitive touch panel)和互電容角蟲(chóng)摸屏(mutual capacitive touch panel)。自電容觸摸屏中，在其透明電極基板(玻璃基板或聚酯材料(例如，PET(ethyleneterephthalate,聚對(duì)苯二甲酸乙二酯))基板)的表面,采用ITO(Indium Tin Oxide,銦錫金屬氧化物)等透明導(dǎo)電材料制作成橫向與縱向電極陣列，這些橫向和縱向的電極可以用來(lái)形成電容，該電容即通常所說(shuō)的自電容，也就是電極對(duì)地的電容。當(dāng)手指觸摸到電容屏?xí)r，手指的電容將會(huì)疊加到自電容上，使觸摸屏電容量增加。自電容觸摸屏的控制電路通過(guò)測(cè)量容性負(fù)載的變化來(lái)檢測(cè)觸摸位置?；ル娙萜林?，在其透明電極基板的表面,采用IT0(Indium Tin Oxide,銦錫金屬氧化物)等透明導(dǎo)電材料制作成橫向與縱向電極陣列；它與自電容屏的區(qū)別在于，縱向電極與橫向電極相交叉的地方將會(huì)形成互電容，也即縱向電極與相應(yīng)的橫向電極分別構(gòu)成了電容的兩極。當(dāng)手指觸摸到電容屏?xí)r，影響了觸摸點(diǎn)附近兩個(gè)電極之間的耦合，從而改變了這兩個(gè)電極之間的電容量。檢測(cè)互電容大小時(shí)，在一實(shí)例中，橫向的電極依次發(fā)出激勵(lì)信號(hào)，縱向的所有電極同時(shí)接收信號(hào)，這樣可以得到所有橫向和縱向電極交匯點(diǎn)的電容值大小，即得到整個(gè)觸摸屏的二維平面的電容大小。根據(jù)觸摸屏范圍內(nèi)二維平面的電容量數(shù)據(jù)的變化，可以計(jì)算出每一個(gè)觸摸點(diǎn)的坐標(biāo)。然而，當(dāng)3D光柵20應(yīng)用于帶有電容式觸摸屏的個(gè)人移動(dòng)顯示裝置時(shí)，例如，觸摸屏手機(jī)等，如果直接在觸摸屏上覆蓋3D光柵20以達(dá)到立體圖像顯示效果，那么由于3D光柵20的存在將導(dǎo)致觸摸屏的觸摸輸入信息的功能失效。有鑒于此，針對(duì)同時(shí)要求具有觸摸輸入功能和立體圖像顯示功能的要求，尤其對(duì)電容觸摸屏，有必要對(duì)對(duì)電容觸摸屏和3D光柵集成整合。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的目的在于，低成本地將3D光柵和電容觸摸屏集成整合在一起。為實(shí)現(xiàn)以上目的或者其他目的，本實(shí)用新型提供以下技術(shù)方案。按照本實(shí)用新型的一方面，提供一種集成3D光柵和電容觸摸屏的裝置，至少包括由下至上依次設(shè)置的:第一透明電極基板，液晶層，第二透明電極基板，以及第一偏光片層；其中，所述第一透明電極基板在相向于所述液晶層的一面設(shè)置第一電極以形成所述3D光柵的液晶盒的下電極，所述第二透明電極基板在相向于所述液晶層的一面設(shè)置第二電極以形成所述3D光柵的液晶盒的上電極；所述第二透明電極基板在相向于所述第一偏光片層的一面還設(shè)置用于形成電容觸摸屏電極的第三電極。按照本實(shí)用新型一實(shí)施例的集成3D光柵和電容觸摸屏的裝置，其中，所述電容觸摸屏為自電容觸摸屏，所述第三電極用于形成自電容觸摸屏電極。按照本實(shí)用新型還一實(shí)施例的集成3D光柵和電容觸摸屏的裝置，其中，所述電容觸摸屏為互電容觸摸屏，所述第三電極用于形成互電容觸摸屏電極。在之前所述任一實(shí)施例的集成3D光柵和電容觸摸屏的裝置中，所述第三電極可以為非橋接式的一維電極。在之前所述任一實(shí)施例的集成3D光柵和電容觸摸屏的裝置中，所述第一偏光片層的厚度范圍可以為0.1毫米至3毫米。在之前所述任一實(shí)施例的集成3D光柵和電容觸摸屏的裝置中，所述3D光柵為液晶視差柵欄或液晶柱狀透鏡光柵。按照本實(shí)用新型的又一方面，提供一種顯示裝置，其至少包括二維圖像顯示模塊以及以上所述及的任一種集成3D光柵和電容觸摸屏的裝置，所述集成3D光柵和電容觸摸屏的裝置置于所述二維圖像顯示模塊之上。按照本實(shí)用新型一實(shí)施例的顯示裝置，其中，所述二維圖像顯示模塊為薄膜晶體管液晶顯示器，所述薄膜晶體管液晶顯示器中偏光片層同時(shí)用作所述集成3D光柵和電容觸摸屏的裝置的3D光柵的下偏光片層。按照本實(shí)用新型又一實(shí)施例的顯示裝置，其中，所述二維圖像顯示模塊為等離子顯示器或有機(jī)發(fā)光二極管顯示器，所述集成3D光柵和電容觸摸屏的裝置還包括置于所述第一透明電極基板之下的第二偏光片層，所述第一偏光片層用于形成所述3D光柵的上偏光片層，所述第二偏光片層用于形成所述3D光柵的下偏光片層。本實(shí)用新型的技術(shù)效果是，通過(guò)在用于形成3D光柵的液晶盒的上電極的第二透明電極基板上，形成用于形成電容觸摸屏電極的第三電極，這樣，可以實(shí)現(xiàn)3D光柵(諸如液晶視差柵欄或液晶柱狀透鏡光柵)和電容觸摸屏的電容的良好整合，使該集成裝置既具有裸眼3D顯示功能、也具有觸控輸入的功能，并且，可以僅通過(guò)兩層透明電極基板來(lái)實(shí)現(xiàn)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、厚度小、透光率高、制備成本低，易于與二維圖像顯示模塊組裝整合。

從結(jié)合附圖的以下詳細(xì)說(shuō)明中，將會(huì)使本實(shí)用新型的上述和其他目的及優(yōu)點(diǎn)更加完全清楚，其中，相同或相似的要素采用相同的標(biāo)號(hào)表示。圖1是常規(guī)的使用3D光柵的立體圖像顯示裝置的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是按照本實(shí)用新型一實(shí)施例的集成裝置30應(yīng)用于二維圖像顯示模塊時(shí)的截面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面介紹的是本實(shí)用新型的多個(gè)可能實(shí)施例中的一些，旨在提供對(duì)本實(shí)用新型的基本了解，并不旨在確認(rèn)本實(shí)用新型的關(guān)鍵或決定性的要素或限定所要保護(hù)的范圍。容易理解，根據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案，在不變更本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)精神下，本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員可以提出可相互替換的其他實(shí)現(xiàn)方式。因此，以下具體實(shí)施方式
以及附圖僅是對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案的示例性說(shuō)明，而不應(yīng)當(dāng)視為本實(shí)用新型的全部或者視為對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案的限定或限制。在圖中，為了清楚放大了層和區(qū)域的厚度，但作為示意圖不應(yīng)該被認(rèn)為嚴(yán)格反映了幾何尺寸的比例關(guān)系。在圖中，為了突出本實(shí)用新型的主要層，沒(méi)有包含一些次要的層，比如層與層之間用于粘貼的OCA (Optically Clear Adhesive,光學(xué)透明膠)層。在本實(shí)用新型中，以二維圖像顯示模塊的顯示平面定義為Xy平面，Z坐標(biāo)垂直于xy平面，從二維圖像顯示模塊至觀察者的方向(一般為二維圖像顯示模塊射出光線至觀察者的雙眼的方向)定義為z坐標(biāo)正方向，其中，本實(shí)用新型中所提到的上、下等方位用語(yǔ)是相對(duì)于附圖中所示意的z坐標(biāo)來(lái)定義的。但是，它們是相對(duì)的概念，其可以根據(jù)顯示裝置的使用放置方位不同、觀察者的方位變化而相應(yīng)地變化。圖2所示為按照本實(shí)用新型一實(shí)施例的集成裝置30應(yīng)用于二維圖像顯示模塊時(shí)的截面結(jié)構(gòu)示意圖。在該實(shí)施例中，該集成裝置為集成3D光柵和自電容觸摸屏的裝置30，將該裝置30貼合于二維圖像顯示模塊100時(shí)，整體可以形成具有觸摸屏功能的立體圖像顯示裝置。繼續(xù)參閱圖2，集成3D光柵和自電容觸摸屏的裝置包括由下至上(即圖中的z軸的正方向)依次堆疊的第一 ITO導(dǎo)電玻璃層310、液晶層320、第二 ITO導(dǎo)電玻璃層330以及偏光片層390。其中，第一 ITO導(dǎo)電玻璃層310和/或第二 ITO導(dǎo)電玻璃層330具有絕緣特性，第一 ITO導(dǎo)電玻璃層310、液晶層320、第二 ITO導(dǎo)電玻璃層330可以形成3D光柵的主要部分(也即液晶盒)，同時(shí)，在該實(shí)施例中，第二 ITO導(dǎo)電玻璃層330還可以用于形成電容觸摸屏的主要部分。需要說(shuō)明的是，以上各層之間可能還設(shè)置有其它特殊功能層，例如，各層之間的用于粘接的透明的膠層或結(jié)構(gòu)固件，但是這不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的限制。具體地,在第一 ITO導(dǎo)電玻璃層310相向于液晶層320的一面上,構(gòu)圖形成ITO電極311，ITO電極311用作液晶層320的下電極。同樣，在第二 ITO導(dǎo)電玻璃層330相向于液晶層320的一面上，構(gòu)圖形成ITO電極331，ITO電極331用作液晶層320的上電極。ITO電極311、液晶層320、IT0電極331之間的具體設(shè)置等為本領(lǐng)域技術(shù)人員所了解，在此不再具體描述。應(yīng)當(dāng)理解的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以相應(yīng)設(shè)置ITO電極311和/或ITO電極331的形狀，來(lái)使該液晶盒可以用來(lái)形成液晶視差柵欄或液晶柱狀透鏡光柵，例如，美國(guó)專利號(hào)為US5493427、名稱為“Three-Dimensional Display Unit With a Variable Lens”的專利中公開(kāi)了設(shè)置ITO電極以及相應(yīng)部件來(lái)形成或控制液晶柱狀透鏡光柵的方式。以形成3D光柵中的液晶視差柵欄為例，直線偏振光(偏光片層390所產(chǎn)生)垂直射入液晶層后，其偏光方向會(huì)被液晶扭轉(zhuǎn)90度，因此，第一 ITO導(dǎo)電玻璃層310、液晶層320和第二 ITO導(dǎo)電玻璃層336所組成的液晶盒在平行偏振片方向可以遮光，從而可以顯示柵欄。進(jìn)一步，具體地，在同一層導(dǎo)電玻璃層上，即在第二 ITO導(dǎo)電玻璃層330上、背向于液晶層320的一面上(即相向于偏光片層390的一面上)，構(gòu)圖形成有ITO電極341。ITO電極341用于形成電容觸摸屏的電極層，ITO電極341的具體結(jié)構(gòu)和圖案設(shè)置，根據(jù)具體實(shí)現(xiàn)原理和具體需要，進(jìn)行相應(yīng)具體設(shè)計(jì)，例如，ITO電極341可以用來(lái)形成自電容觸摸屏，也可以用來(lái)形成互電容觸摸屏。在ITO電極341的又一可替換的一實(shí)施例中，申請(qǐng)人為敦泰科技有限公司在2010年4月20日所提交的、名稱為“設(shè)置一維電極的自電容觸摸屏及其坐標(biāo)數(shù)據(jù)處理方法”的、中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?01010170919.7的專利中描述了電極341的具體結(jié)構(gòu)，該申請(qǐng)(201010170919.7)的整個(gè)內(nèi)容以引用方式包含在此。當(dāng)ITO電極341采用上述申請(qǐng)所描述的結(jié)構(gòu)時(shí)，ITO電極341中不需要絕緣介質(zhì)層，而圖3所示的結(jié)構(gòu)中，可能需要在橋式結(jié)構(gòu)341c中形成絕緣介質(zhì)層并且在不使用屏蔽層的情況下，電容的抗干擾特性好。因此，該實(shí)施例的ITO電極可以定義為非橋接式一維電極，ITO電極341可以用來(lái)形成自電容或互電容。繼續(xù)參閱圖2，偏光片層390置于該裝置30的最上端，其可以用于形成視差柵欄的上偏光片層。優(yōu)選地，為了保證觸摸的靈敏度，例如，手指的電容容易疊加到自電容上，偏光片層390的厚度可以設(shè)置在0.1mm至3mm的范圍內(nèi)。因此，將集成3D光柵和電容觸摸屏的裝置30置于二維圖像顯示模塊100上時(shí)，形成了本實(shí)用新型一實(shí)施例的立體圖像顯示裝置，該立體圖像顯示裝置同時(shí)還具有觸摸輸入功能。該集成裝置30中，將用于形成液晶盒的第二 ITO導(dǎo)電玻璃層330同時(shí)用來(lái)制備形成電容，分析電容的電極特點(diǎn)和液晶盒的電極特點(diǎn)后，巧妙地將ITO電極331和341形成在同一 ITO導(dǎo)電玻璃層330的兩面上，相對(duì)于3D光柵和電容觸摸屏的簡(jiǎn)單組合，至少可以減少兩層導(dǎo)電玻璃層，并且，一體化程度高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、厚度小、制備成本低。繼續(xù)如圖2所示，在該顯示裝置中，二維圖像顯示模塊100可以為T(mén)FT-1XD顯示器，這些顯示器自身帶有偏光片層，因此，該二維顯示模塊100中的偏光片層在圖2所示的立體圖像顯示裝置中同時(shí)用作視差柵欄的下偏光片層，集成裝置30不需要下偏光片層。在其它實(shí)施例中，當(dāng)二維圖像顯示模塊100為不帶偏光片層的顯示器時(shí)，例如，等離子顯示器、OLED (Organic Light-Emitting Diode,有機(jī)發(fā)光二極管)顯示器,還可以在二維圖像顯不模塊100和第一 ITO導(dǎo)電玻璃層310之間設(shè)置一偏光片層，該偏光片層用作3D光柵的下偏光片層。以上例子主要說(shuō)明了本實(shí)用新型的集成3D光柵和電容觸摸屏的裝置，盡管只對(duì)其中一些本實(shí)用新型的實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)了解，本實(shí)用新型可以在不偏離其主旨與范圍內(nèi)以許多其他的形式實(shí)施。因此，所展示的例子與實(shí)施方式被視為示意性的而非限制性的，在不脫離如所附各權(quán)利要求所定義的本實(shí)用新型精神及范圍的情況下，本實(shí)用新型可能涵蓋各種的修改與替換。
權(quán)利要求1.一種集成3D光柵和電容觸摸屏的裝置，至少包括由下至上依次設(shè)置的: 第一透明電極基板， 液晶層， 第二透明電極基板，以及 第一偏光片層； 其中，所述第一透明電極基板在相向于所述液晶層的一面設(shè)置第一電極以形成所述3D光柵的液晶盒的下電極，在所述第二透明電極基板的相向于所述液晶層的一面上設(shè)置第二電極以形成所述3D光柵的液晶盒的上電極；在所述第二透明電極基板的相向于所述第一偏光片層的一面上還設(shè)置用于形成電容觸摸屏電極的第三電極。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述電容觸摸屏為自電容觸摸屏，所述第三電極用于形成自電容觸摸屏電極。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述電容觸摸屏為互電容觸摸屏，所述第三電極用于形成互電容觸摸屏電極。
4.如權(quán)利要求2或3所述的裝置，其特征在于，所述第三電極為非橋接式的一維電極。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第一偏光片層的厚度范圍為0.1毫米至3毫米。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述3D光柵為液晶視差柵欄或液晶柱狀透鏡光柵。
7.—種顯示裝置，其特征在于，包括二維圖像顯示模塊以及如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的集成3D光柵和電容觸摸屏的裝置，所述集成3D光柵和電容觸摸屏的裝置置于所述二維圖像顯示模塊之上。
8.如權(quán)利要求7所述的顯示裝置，其特征在于，所述二維圖像顯示模塊為薄膜晶體管液晶顯示器，所述薄膜晶體管液晶顯示器中偏光片層同時(shí)用作所述集成3D光柵和電容觸摸屏的裝置的3D光柵的下偏光片層。
9.如權(quán)利要求7所述的顯示裝置，其特征在于，所述二維圖像顯示模塊為等離子顯示器或有機(jī)發(fā)光二極管顯示器，所述集成3D光柵和電容觸摸屏的裝置還包括置于所述第一透明電極基板之下的第二偏光片層，所述第一偏光片層用于形成所述3D光柵的上偏光片層，所述第二偏光片層用于形成所述3D光柵的下偏光片層。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種集成3D光柵和電容觸摸屏的裝置及包括其的顯示裝置，屬于立體(3D)圖像顯示技術(shù)領(lǐng)域。該集成裝置，至少包括由下至上依次設(shè)置的第一透明電極基板、液晶層、第二透明電極基板以及第一偏光片層；其中，第一透明電極基板在相向于液晶層的一面設(shè)置第一電極以形成3D光柵的液晶盒的下電極，第二透明電極基板在相向于液晶層的一面設(shè)置第二電極以形成3D光柵的液晶盒的上電極；第二透明電極基板在相向于第一偏光片層的一面還設(shè)置用于形成電容觸摸屏電極的第三電極。該集成裝置既具有裸眼3D圖像顯示功能、也具有觸控輸入的功能，并且其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、厚度小、透光率高、制備成本低，易于與二維圖像顯示模塊組裝整合。
文檔編號(hào)G02F1/1333GK203070262SQ201220582388
公開(kāi)日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2012年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月7日
發(fā)明者何光彩, 鐘雄光 申請(qǐng)人:上海立體數(shù)碼科技發(fā)展有限公司