CN104317134A - 触摸光栅盒和触摸立体显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种触摸光栅盒，包括相对设置的第一基板、第二基板以及设置在第一基板和第二基板之间的液晶层，还包括：第一基板和第二基板靠近液晶层的内表面上分别设置有第一透明电极结构和第二透明电极结构，第一透明电极结构和第二透明电极结构均包括多个复用电极；在触摸阶段，第一透明电极结构中的复用电极和第二透明电极结构中的复用电极分别被用作触摸驱动电极和触摸感应电极，且延伸方向彼此垂直；在显示阶段，第一透明电极结构中的复用电极和第二透明电极结构中的复用电极分别被用作光栅电极和公共电极。由于将触摸功能集成在光栅盒中，光栅电极和公共电极与触摸驱动电极和触摸感应电极共用，减少制作工艺，降低成本，并达到减薄的目的。

Description

触摸光栅盒和触摸立体显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，特别涉及一种触摸光栅盒和触摸立体显示装置。
背景技术
目前，一般利用可切换式的液晶光栅盒被用作可以裸眼观看的立体显示屏，将液晶光栅盒设置在显示屏表面，通过视差屏障法实现立体显示功能。利用液晶光栅盒实现的立体显示装置结构示意图如图1所示，液晶光栅盒01的下方设置有背光源02，通过粘附胶03将显示屏04粘附在液晶光栅盒01的上方。对于图1所示的立体显示装置，需要在显示屏04外面在额外增加一层触摸屏(图1未示出)才能实现触摸的功能。
由于传统的触摸屏和立体显示装置为两个独立的显示器件，并将触摸屏贴合在立体显示装置(也就是显示屏)的外面，组成触摸屏立体显示装置。其中的立体显示装置就以液晶光栅盒为例，如果该液晶光栅盒采用TN(Twisted Nematic，扭曲向列)型液晶，则其包括上下两个基板011和012，两基板之间填充有液晶，并在下基板011上制作条状电极被用作光栅013，一般是采用透明导电材料制成，如氧化银锡(Indium Tin Oxide，简称ITO)，如图2所示，图2中在光栅013的周围还设置有公共电极线014；在上基板012上制作板状电极被用作公共电极015，公共电极015的材料也是ITO，如图3所示。上下基板之间通过导电金球将上基板012上公共电极015的电导入到下基板011上公共电极线014的电极引线上，从而通过在公共电极线014输入信号，驱动上下两基板之间的TN型液晶偏转，从而形成透光或遮光的光栅条，通过光栅屏障法进行立体显示。
由于显示屏04外表的触摸屏和上述的液晶光栅盒01是两个独立的器件，制作时需要分别在衬底基板上进行相应的加工工艺(如MASK工艺)才能得到，因此，制作工艺复杂，加工成本较高，而且在显示屏外还要增加一层触摸屏才能实现触摸功能，这样会增加整个显示装置的厚度。
发明内容
为解决现有触摸屏和立体显示独立设置工艺繁杂，加工成本高的技术问题，一方面，
本发明提供了一种触摸光栅盒，包括相对设置的第一基板、第二基板以及设置在所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层，还包括：
所述第一基板上设置有第一透明电极结构，所述第二基板上设置有第二透明电极结构，所述第一透明电极结构和所述第二透明电极结构均包括多个复用电极；
在触摸阶段，所述第一透明电极结构中的复用电极和所述第二透明电极结构中的复用电极分别被用作触摸驱动电极和触摸感应电极，且延伸方向彼此垂直；
在显示阶段，所述第一透明电极结构中的复用电极和所述第二透明电极结构中的复用电极分别被用作光栅电极和公共电极。
可选的，所述第一透明电极结构包括复用电极和第一电极；所述第一电极在显示阶段被用作公共电极，在触摸阶段被用作触摸信号空白区域。
可选的，在所述第一透明电极结构中，所述第一电极的宽度大于所述复用电极的宽度。
可选的，在所述第一透明电极结构中，所述第一电极和所述复用电极间隔分布。
可选的，所述第二透明电极结构中，包括多个条状电极，每个复用电极包括至少两条相邻的、且两端分别连接到一条信号线而彼此电导通的条状电极。
可选的，所述第二透明电极结构中，所述复用电极之间还间隔有第二电极，所述第二电极为在触摸阶段被用作触摸信号空白区域的条状电极。
可选的，所述第二透明电极结构中，每个所述第二电极中包括至少两个条状电极。
可选的，所述第二透明电极结构中，每个所述第二电极中的至少两个条状电极的两端分别连接到一条信号线而彼此电导通。
另一方面，
本发明还提供了一种触摸立体显示装置，包括显示屏和以上所述的触摸光栅盒，所述触摸光栅盒设置在所述显示屏的上表面，所述显示屏的下表面还设置有背光源。
可选的，所述触摸光栅盒和所述显示屏在邻接处共用一个偏光片。
基于本发明提供的触摸光栅盒，触摸屏采用In-cell结构设计，将触摸功能集成在光栅盒中，光栅盒中的光栅电极和公共电极与触摸驱动电极和触摸感应电极共用，在同一对衬底基板制作相应的图形，可以通过分时驱动的方式在不同时间段分别实现光栅盒的视差屏障式立体显示以及触摸功能，减少制作工艺，降低加工成本，同时还可以达到装置减薄的目的。
附图说明
图1是现有技术中提供的立体显示装置的结构示意图；
图2是现有技术中液晶光栅盒的下基板上制作条状光栅的示意图；
图3是现有技术中液晶光栅盒的上基板上制作公共电极的示意图；
图4是实施例一提供的一种触摸光栅盒的截面图；
图5是实施例一中第一基板上第一透明电极结构的平面示意图；
图6是实施例一中第二基板上第二透明电极结构的平面示意图；
图7是实施例二提供的额一种触摸立体显示装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例一
本实施例提供了一种触摸光栅盒，截面图如图4所示，包括相对设置的第一基板10、第二基板20以及设置在第一基板10和第二基板20之间的液晶层30，还包括：
第一基板10上设置有第一透明电极结构40，第二基板20上设置有第二透明电极结构50，第一透明电极结构40和第二透明电极结构50均包括多个复用电极，而且第一透明电极结构40和第二透明电极结构50分别设置在第一基板10和第二基板上靠近液晶层30一侧的表面。
在触摸阶段，第一透明电极结构40中的复用电极和第二透明电极结构50中的复用电极分别被用作触摸驱动电极和触摸感应电极，且延伸方向彼此垂直；
在显示阶段，第一透明电极结构40中的复用电极和第二透明电极结构50中的复用电极分别被用作光栅电极和公共电极。
在传统光栅盒的基础上，将触摸屏内嵌到该光栅盒中，与传统的加工工艺相比，可以在一对衬底基板上分别制作相应的图形，在触摸阶段和显示阶段光栅盒实现不同的功能，即将触摸显示功能的图形与立体显示功能的图形结合为同一组图形，可以减少分别制作图形的复杂工艺，还可以减少一对衬底基板，从而节省材料和加工成本。同时，内嵌式结构可以在减薄整体厚度的前提下，具备触摸和立体显示的功能。
可选的，本实施例中第一透明电极结构40包括复用电极41和第一电极42；第一电极42在显示阶段被用作公共电极，在触摸阶段被用作触摸信号空白区域。优选的，在第一透明电极结构40中，第一电极42的宽度大于复用电极41的宽度，且在第一透明电极结构40中，第一电极42和复用电极41间隔分布。第一基板10上的第一透明电极结构40的平面示意图如图5所示，复用电极41在显示阶段被用作公共电极，在触摸阶段被用作触摸驱动电极；而在复用电极41之间还存在宽度大于复用电极41的第一电极42，第一电极42在显示阶段也被用作公共电极，但是在触摸阶段被用作触摸信号空白区域，可以防止由于触摸驱动电极分布过于紧密而对彼此的触摸信号造成干扰。第一基板10上的复用电极41和第一电极42均沿着第一基板10的长边方向平行分布。复用电极41和第一电极42按行或列分布，如图5中所示按行分布，其中的奇数行信号线对应复用电极，偶数行信号线对应第一电极，第一电极的宽度大于复用电极。
需要说明的是，第一透明电极结构40中相邻的复用电极41之间的距离与预先设计的触摸分辨率相关，如果想要实现较高的触摸分辨率，需要减小复用电极41之间的距离；反之，如果想要实现较低的触摸分辨率，需要增大复用电极41之间的距离。
可选的，本实施例中第二透明电极结构50中，包括多个条状电极，第二透明电极结构50中每个复用电极51包括至少两条相邻的、且两端分别连接到一条信号线而彼此电导通的条状电极。构成每个复用电极51或第二电极52的条状电极两端均连接到一条信号线，以实现这四个条状电极之间的彼此电导通。
优选的，第二透明电极结构50中，复用电极51之间还间隔有第二电极52，第二电极52为在触摸阶段被用作触摸信号空白区域的条状电极。第二基板20上的第二透明电极结构50的平面示意图如图6所示，复用电极51和第二电极52的分布方向为沿着第二基板20的短边方向平行分布，因此第二透明电极结构50中的复用电极51、第二电极52与第一透明电极结构40中的复用电极41、第一电极42的延伸方向是相互垂直的，以便在触摸阶段能够对光栅盒上所有有效区域的触摸信号进行检测，精确定位触摸位置。
可选的，第二透明电极结构50中，每个第二电极52中包括至少两个条状电极，而且第二透明电极结构50中，每个第二电极52中的至少两个条状电极的两端分别连接到一条信号线而彼此电导通。实际上，第二透明电极结构50中的复用电极51和第二电极52的结构相同，均是由多个条状电极以及条状电极之间的间隙构成，参见图6，包括四个条状电极以及四个条状电极中间的三个间隙，其中间隙大约为2个像素宽度。构成每个复用电极或第二电极的条状电极两端均连接到一条信号线，以实现这四个条状电极之间的彼此电导通。这些信号线按行或列分布，其中的奇数行(或列)信号线对应复用电极，偶数行(或列)信号线对应第二电极(也就是触摸信号的空白区域)。例如，对图6所示的信号箱从上到下依次编号为R1、R2、R3……，奇数行R1，R3…为复用电极，用于探测触摸信号，偶数行R2，R4…为触摸信号空白区域，将相邻的触摸感应电极分隔开，防止彼此之间的信号干扰。
虽然复用电极51和第二电极52的结构相同，但是功能并不完全相同，在显示阶段，复用电极51和第二电极52同时被用作光栅电极；而在触摸阶段，仅复用电极51用作触摸感应电极，探测触摸信号，第二电极52分布在复用电极51之间，被用作触摸信号空白区域，用于防止由于触摸信号电极分布过于紧密对彼此的触摸信号造成干扰。
对第一透明电极结构40和第二透明电极结构50采用分时驱动的方式实现3D立体功能和触摸功能，分时驱动3D显示信号和触摸信号，达到光栅盒集成触摸功能的目的，具体的：
显示阶段，3D立体功能打开，对第二基板上的光栅电极Rx(R1，R2，R3，R4……)输入相同光栅盒驱动信号，同时对第一基板上的公共电极(即Com ITO)输入光栅盒驱动信号。
触摸阶段，触摸功能打开，对第一基板上的触摸驱动信号线Tx发送触摸驱动信号。对第二基板上奇数行R1，R3……变成触摸信号线进行触摸信号采集，偶数列R2，R4……不输入信号，被用作触摸功能的无效区域，避免奇数行触摸信号线之间相互干扰。
需要说明的是，上述复用电极、第一电极以及第二电极均是采用透明导电材料制作，一般是氧化银锡(Indium Tin Oxide，简称ITO)。
还需要说明的是，本实施例中是以触摸驱动电极与公共电极公用，同时设置在第一基板上，触摸感应电极与光栅电极公用，同时设置在第二基板上为例进行说明的，但是实际上对触摸驱动电极/触摸感应电极与公共电极/光栅电极之间的对应关系是不作具体限定的，只要实现触摸功能与光栅盒立体显示功能的集成即可。
基于本发明提供的触摸光栅盒，触摸屏采用In-cell结构设计，将触摸功能集成在光栅盒中，光栅盒中的光栅电极和公共电极与触摸驱动电极和触摸感应电极共用，在同一对衬底基板制作相应的图形，可以通过分时驱动的方式在不同时间段分别实现光栅盒的视差屏障式立体显示以及触摸功能，减少制作工艺，降低加工成本，同时还可以达到装置减薄的目的。
实施例二
本实施例还提供了一种触摸立体显示装置，包括显示屏100和实施例一所述的触摸光栅盒110，触摸光栅盒110设置在显示屏100的上表面，显示屏100的下表面还设置有背光源120，结构示意图如图7所示。
可选的，触摸光栅盒和显示屏在邻接处共用一个偏光片。由于显示屏的上下表面分别设置有一个偏光片，触摸光栅盒的上下表面也应该分别设置有一个偏光片，但是在触摸光栅盒和显示屏在邻接处可以共用一个偏光片，共需要三个偏光片即可，即第一个偏光片P1设置在显示屏100的下表面，第二个偏光片P2设置在显示屏100的上表面，第三个偏光片P3设置在触摸光栅盒110的上表面，如图7所示。
还需要说明的是，在触摸光栅盒的第一基板上第一透明电极结构远离第一基板的表面以及第二基板上第二透明电极结构远离第二基板的表面均设置有配向层，配向层与液晶层直接接触，用于为液晶分子的偏转提供预倾角，最后形成的触摸光栅盒与液晶盒结构相似，此处不再赘述。
其中本实施例中的显示装置可以为：电子纸、手机、平板电脑、电视机、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (10)

1.一种触摸光栅盒，包括相对设置的第一基板、第二基板以及设置在所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层，其特征在于，还包括：
所述第一基板上设置有第一透明电极结构，所述第二基板上设置有第二透明电极结构，所述第一透明电极结构和所述第二透明电极结构均包括多个复用电极；
在触摸阶段，所述第一透明电极结构中的复用电极和所述第二透明电极结构中的复用电极分别被用作触摸驱动电极和触摸感应电极，且延伸方向彼此垂直；
在显示阶段，所述第一透明电极结构中的复用电极和所述第二透明电极结构中的复用电极分别被用作光栅电极和公共电极。
2.根据权利要求1所述的触摸光栅盒，其特征在于，所述第一透明电极结构包括复用电极和第一电极；所述第一电极在显示阶段被用作公共电极，在触摸阶段被用作触摸信号空白区域。
3.根据权利要求2所述的触摸光栅盒，其特征在于，在所述第一透明电极结构中，所述第一电极的宽度大于所述复用电极的宽度。
4.根据权利要求2所述的触摸光栅盒，其特征在于，在所述第一透明电极结构中，所述第一电极和所述复用电极间隔分布。
5.根据权利要求1-4其中任一项所述的触摸光栅盒，其特征在于，所述第二透明电极结构中，包括多个条状电极，每个复用电极包括至少两条相邻的、且两端分别连接到一条信号线而彼此电导通的条状电极。
6.根据权利要求5所述的触摸光栅盒，其特征在于，所述第二透明电极结构中，所述复用电极之间还间隔有第二电极，所述第二电极为在触摸阶段被用作触摸信号空白区域的条状电极。
7.根据权利要求6所述的触摸光栅盒，其特征在于，所述第二透明电极结构中，每个所述第二电极中包括至少两个条状电极。
8.根据权利要求7所述的触摸光栅盒，其特征在于，所述第二透明电极结构中，每个所述第二电极中的至少两个条状电极的两端分别连接到一条信号线而彼此电导通。
9.一种触摸立体显示装置，其特征在于，包括显示屏和权利要求1-8中任一项所述的触摸光栅盒，所述触摸光栅盒设置在所述显示屏的上表面，所述显示屏的下表面还设置有背光源。
10.根据权利要求9所述的触摸立体显示装置，其特征在于，所述触摸光栅盒和所述显示屏在邻接处共用一个偏光片。
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