CN104407726B - 一种集成触摸功能显示屏及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种集成触摸功能显示屏及其制造方法，其特征在于，所述集成触摸功能显示屏包括：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；若干隔离柱；彩色滤光片层；以及一第二基板；所述显示屏可以采用传统工艺制作，也可以采用3D制作；所述集成触摸功能显示屏再配备驱动及处理组件，就可以实现触摸及显示功能。本发明隔离柱既实现了实现隔离与支撑作用，同时又实现将第二基板上的引线连接到第一基板上；将触摸单元做在显示之下，有效的增大显示开口率。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。

Description

一种集成触摸功能显示屏及其制造方法

技术领域

本发明涉及触摸屏的制造方法，尤其涉及一种集成触摸功能显示屏及其制造方法，应用于显示及触控设备。

背景技术

触摸屏操作是一种新型操作方式，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。

集成触摸功能显示屏，又被称为IN-CELL触摸屏，是将触摸功能设置于显示面板的内部，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。

集成触摸屏中，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；⑥利用退胶液去除光刻胶，形成ITO电极图案等工艺流程。

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

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，提供一种集成触摸功能显示屏及其制造方法。

本发明的技术方案在于：

一种集成触摸功能显示屏，其特征在于，所述集成触摸功能显示屏包括：

一第一基板；

一薄膜晶体管层；包含TFT元件，第一像素扫描线，第一像素数据线，第一像素电极，第一触摸驱动线，第一触摸驱动电极，第二触摸感应电极；介质层以及若干互连柱；其中，所述第一像素扫描线一端连接所述TFT元件的栅极，另一端连接于外部作为接口；所述第一像素数据线一端连接所述TFT元件漏极，另一端连接于外部作为接口；所述第一像素电极连接TFT元件源极；所述第一触摸电极一端与所述第一触摸驱动线相连，所述第一触摸驱动线另一端连接于外部作为接口；所述第二触摸感应电极与所述互连柱相连；

一第一配向层；

一液晶分子层；

一第二配向层；

若干隔离柱，所述隔离柱为导电材料制成；所述隔离柱作用在于，实现隔离与支撑作用，同时实现将第二基板上的引线连接到第一基板上；

彩色滤光片层，包括彩色滤光膜，第二像素电极，第二触摸检测线，介质层；其中，所述第二触摸检测线通过所述隔离柱以及互连柱连接于所述第一基板上的第二触摸感应电极上；

以及一第二基板、液晶贴合边框、上下基板连接点。

其中，所述隔离柱包含两个或两个以上叠加而成，包括普通导电柱和粘合柱；

所述第一触摸驱动电极及所述第二触摸感应电极位于所述第一像素电极下方。

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根据液晶屏种类选择相垂直或者相平行；所述第一或第二配向层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。

所述隔离柱采用3D打印制作；用于3D打印隔离柱的材料均为导电材料，包含两种或两种以上材料垒起来，其中最上层材料为可固化材料，用于连接所述第二触摸检测线。

所述第一像素数据线、第一像素电极、第二像素电极、第二触摸检测线中的一个或多个元素采用3D打印制作；所用3D打印材料为透明导电材料。

所述滤光膜采用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滤光膜的打印；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。

一种集成触摸功能显示屏的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

S11：在第一基板上，利用镀膜及光刻工艺，制作ITO图案，包括TFT栅极，所述第一像素扫描线，第一触摸驱动线，第一触摸驱动电极，第二触摸感应电极；

S12：在第一基板上，利用镀膜及光刻工艺制作绝缘介质层，包含通孔；

S13：在第一基板上，利用掺杂工艺制作半导体沟道层；

S14：在第一基板上，利用镀膜工艺制作所述TFT元件的漏极与源极；

S21：采用计算机三维立体图像处理软件建模；

S22：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；

S23：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；

S31：将第一基板放置与3D打印成型腔内，抽真空并通入惰性气体，形成保护气氛；

S32：在第一基板上，利用镀膜工艺制作所述第一像素扫描线，以及所述第一像素电极；

S33：在第一基板上，3D打印所述第一配向层；

S34：在第一基板上，3D打印所述隔离柱；

S41：将第二基板放置与3D打印成型腔内，抽真空并通入惰性气体，形成保护气氛；与第一基板上所述第一像素电极一一对应，在第二基板上制造彩色滤光膜图形；

S42：在第二基板上，利用镀膜、光刻工艺制作所述第二触摸检测线；

S43：在第二基板上，利用镀膜工艺，制作介质层，包含通孔；

S44：在第二基板上，利用镀膜、光刻工艺制作第二像素电极；

S45：在第二基板上的通孔填充导电粘合剂；

S46：在第二基板上，3D打印第二配向层；

S51：在第二基板上3D打印印点点胶，连接上下基板引线；

S52：在第二基板的四条边线涂布边框胶，含灌注液晶分子口；

S61：上下基板对位、贴合，利用热固化边框胶；

S62：利用液晶灌注机，进行液晶分子的灌注，利用UV胶进行封口；

S63：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。

本发明的优点在于：

本发明将触摸单元做在显示之下，有效的增大显示开口率。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。

附图说明

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。

图2是本发明第一实施例第一基板上结构示意图。

图3~4是本发明第一实施例中工艺流程图。

图5 是本发明第二实施例提供的一种集成触摸功能显示屏结构示意图。

图6是本发明第二实施例第一基板上结构示意图。

图7~8是本发明第二实施例中工艺流程图。

具体实施方式

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。

以下将通过具体实施例对本发明做进一步的详细描述。

如图1~2，在本实施例中提供的一种集成触摸功能显示屏及其制造方法，所述集成触摸屏包括：

一第一基板（11）；

一薄膜晶体管层；包含TFT元件（121），第一像素扫描线（122），第一像素数据线（123），第一像素电极（124），第一触摸驱动线（125），第一触摸驱动电极（126），第二触摸感应电极（127）；介质层（128）以及若干互连柱（129）；其中，所述第一像素扫描线（122）一端连接所述TFT元件的栅极（1211），另一端连接于外部作为接口；所述第一像素数据线（123）一端连接所述TFT元件漏极（1212），另一端连接于外部作为接口；所述第一像素电极（124）连接TFT元件源极（1213）；所述第一触摸电极（126）一端与所述第一触摸驱动线（125）相连，所述第一触摸驱动线（125）另一端连接于外部作为接口； 所述第二触摸感应电极（127）与所述互连柱相连（129）；

一第一配向层（13）；

一液晶分子层（14）；

一第二配向层（15）；

若干隔离柱（16），所述隔离柱（16）为导电材料制成；所述隔离柱（16）作用在于，实现隔离与支撑作用，同时实现将第二基板上的引线连接到第一基板上；所述第一触摸驱动电极（126）及所述第二触摸感应电极（127）位于所述第一像素电极（124）下方；

彩色滤光片层（17），包括彩色滤光膜（171），第二像素电极（172），第二触摸检测线（173），介质层（128）；其中，所述第二触摸检测线（173）通过所述隔离柱（16）以及互连柱（129）连接于所述第一基板（11）上的第二触摸感应电极（127）上；

以及一第二基板（18）、液晶贴合边框（191）、上下基板连接点（192）；

在本发明中，所述隔离柱（16）包含支撑和导电两种作用，而由于上下基板是贴合成型，若从第一基板（11）制作所述隔离柱（16），则隔离柱与第二基板（18）粘附性会差一点，故而在本实施例中，所述隔离柱（16）包含普通导电柱（161）和导电粘合柱（162）两部分，提高其与第二基板（18）粘附性；

本发明提供的一种集成触摸功能显示屏及其制造方法，其制造方法可以只采用传统半导体工艺、光刻、镀膜技术，也可以艺包含一步或多步3D打印技术制造；在本实施例中，以传统半导体、光刻、镀膜技术来说明；

如图3~4，在本实施例提供一种集成触摸功能显示屏的制造流程，如下为本实施例中提供的一种集成触摸功能显示屏的制作流程：

S111：在第一基板上，利用镀膜及光刻工艺，制作ITO图案，包括TFT栅极（1211），第一像素扫描线（122），第一触摸驱动线（125），第一触摸驱动电极（126），第二触摸感应电极（127）；

S112：在第一基板上，利用镀膜及光刻工艺制作绝缘介质层（128），包含通孔（1281）；

S113：在第一基板上，利用掺杂工艺制作半导体沟道层（1214）；

S114：在第一基板上，利用镀膜工艺制作TFT漏极（1212）与源极（1213）；

S115：在第一基板上，利用镀膜工艺制作第一像素扫描线（122），以及第一像素电极（124）；

S116：在第一基板上，辊涂PI，并进行摩擦取向获得第一配向层（13）。在图中的高低起伏只是示意，并不影响摩擦取向效果。

S117：在第一基板上，利用网版印制隔离柱（16）。

S121：与第一基板上像素电极（124）一一对应，在第二基板上制造彩色滤光膜（171）图形；

S122：在第二基板上，利用镀膜、光刻工艺制作第二触摸检测线（173）；

S123：在第二基板上，利用镀膜工艺，制作介质层（128），包含通孔（1282）；

S124：在第二基板上，利用镀膜、光刻工艺制作第二像素电极（172）；

S125：在第二基板上的通孔（1282）填充导电粘合剂（162）；

S126：在第二基板上，辊印PI，制作第二配向层（15）；

S131：在第二基板进行印点点胶（192），连接上下基板引线；

S132：在第二基板的四条边线涂布边框胶（191），含灌注液晶分子口；

S133：上下基板对位、贴合，利用烘箱热固化边框胶（191）；

S134：利用液晶灌注机，进行液晶分子的灌注，利用UV胶进行封口；

S135：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。

下面简要叙述本实施例工作原理，在本实施例中，第二触摸检测线（173）通过隔离柱（16）及互连柱（129）连通第二触摸感应电极（127），并与第一触摸驱动电极（126）形成电容。当无手指触摸时，第一触摸驱动线（125）驱动有交电流，由于第一触摸驱动电极（126）与第二触摸感应电极（127）的感应电容，第二触摸检测线（173）会检测到交电流，触摸检测芯片获得无触摸信息。当有手指触摸时，第二触摸检测线（173）上的交电会被手指所吸收而变成直流，即触摸检测芯片判定有触摸发生，再根据第一触摸驱动线（125）以及第二触摸检测线（173）的行列位置，判断手指触摸点。

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。

如图5~6所示，在本发明第二实施例中提供的一种集成触摸功能显示屏及其制造方法，所述集成触摸屏包括：

一第一基板（21）；

一薄膜晶体管层；包含TFT元件（221），第一像素扫描线（222），第一像素数据线（223），第一像素电极（224），第一触摸驱动线（225），第一触摸驱动电极（226），第二触摸感应电极（227）；介质层（228）以及若干互连柱（229）；其中，所述第一像素扫描线（222）一端连接所述TFT元件的栅极（2211），另一端连接于外部作为接口；所述第一像素数据线（223）一端连接所述TFT元件漏极（2212），另一端连接于外部作为接口；所述第一像素电极（224）连接TFT元件源极（2213）；所述第一触摸电极（226）一端与所述第一触摸驱动线（225）相连，所述第一触摸驱动线（225）另一端连接于外部作为接口； 所述第二触摸感应电极（227）与所述互连柱相连（229）；

一第一配向层（23）；

一液晶分子层（24）；

一第二配向层（25）；

若干隔离柱（26），所述隔离柱（26）为导电材料制成；所述隔离柱（26）作用在于，实现隔离与支撑作用，同时实现将第二基板上的引线连接到第一基板上；所述第一触摸驱动电极（226）及所述第二触摸感应电极（227）位于所述第一像素电极（224）下方；

彩色滤光片层（27），包括彩色滤光膜（271），第二像素电极（272），第二触摸检测线（273），介质层（228）；其中，所述第二触摸检测线（273）通过所述隔离柱（26）以及互连柱（229）连接于所述第一基板（21）上的第二触摸感应电极（227）上；

以及一第二基板（28）、液晶贴合边框（291）、上下基板连接点（292）；

在本发明中，所述隔离柱（26）包含支撑和导电两种作用，而由于上下基板是贴合成型，若从第一基板（21）制作所述隔离柱（26），则隔离柱与第二基板（28）粘附性会差一点，故而在本实施例中，所述隔离柱（26）包含普通导电柱（261）和导电粘合柱（262）两部分，提高其与第二基板（28）粘附性；

本发明提供的一种集成触摸功能显示屏及其制造方法，其制造方法可以只采用传统半导体工艺、光刻、镀膜技术，也可以艺包含一步或多步3D打印技术制造；在本实施例中，部分工艺采用传统半导体、光刻、镀膜技术，部分工艺采用3D打印制作；

如图7~8，本实施例提供一种集成触摸功能显示屏的制造流程，其中步骤S211~S214为传统半导体工艺，步骤S221~S263采用3D打印工艺；如下为本实施例中提供的一种集成触摸功能显示屏的制作流程：

S211：在第一基板上，利用镀膜及光刻工艺，制作ITO图案，包括TFT栅极（2211），第一像素扫描线（222），第一触摸驱动线（225），第一触摸驱动电极（226），第二触摸感应电极（227）；

S212：在第一基板上，利用镀膜及光刻工艺制作绝缘介质层（228），包含通孔（2281）；

S213：在第一基板上，利用掺杂工艺制作半导体沟道层（2214）；

S214：在第一基板上，利用镀膜工艺制作TFT漏极（2212）与源极（2213）；

S221：采用计算机三维立体图像处理软件建模，如Solidworks、Soliddedge、Pro/e、UG等；

S222：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；

S223：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；

S231：将第一基板放置与3D打印成型腔内，抽真空并通入惰性气体，如氩气，形成保护气氛；

S232：在第一基板上，利用3D打印技术，制作第一像素扫描线（222），以及第一像素电极（224）；其中，第一像素扫描线（222）以及第一像素电极（224）采用透明导电材料；

S233：在第一基板上，3D打印第一配向层（23）。所述第一配向层采用3D打印制作；所述第一或第二配向层（25）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，凹槽形状为V字型。

S234：在第一基板上，3D打印隔离柱；所述隔离柱采用3D打印制作；用于3D打印隔离柱的材料均为导电材料，包含两种或两种以上材料垒起来，其中最上层材料为可固化材料，用于连接所述第二触摸检测线。

S241：将第二基板放置与3D打印成型腔内，抽真空并通入惰性气体，如氩气，形成保护气氛；与第一基板上像素电极（224）一一对应，在第二基板上制造彩色滤光膜（271）图形；利用3个喷头打印RGB三色着色剂；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；

S242：在第二基板上，利用3D打印制作第二触摸检测线（273）；

S243：在第二基板上，3D打印制作介质层（228）；介质层材料为绝缘材料。

S244：在第二基板上，3D打印制作第二像素电极（272）；

S245：在第二基板上的通孔（2282）3D打印导电粘合剂（262）；其中所述导电贴合剂为OC胶；

S246：在第二基板上，如本实施例步骤S234，进行3D打印第二配向层（25）；其中，根据不同的液晶技术，所述第一配向层（23）与第二配向层（25）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TN液晶盒，第一配向层（23）与第二配向层（25）取向相垂直；

S251：在第二基板上3D打印印点点胶（292），连接上下基板引线；

S252：在第二基板的四条边线涂布边框胶（291），含灌注液晶分子口；

S261：上下基板对位、贴合，利用热固化边框胶（291）；

S262：利用液晶灌注机，进行液晶分子的灌注，利用UV胶进行封口；

S263：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。

其中，

所述第一像素数据线（223）、第一像素电极（224）、第二像素电极（272）、第二触摸检测线（273）采用3D打印制作；所用3D打印材料为透明导电材料；同时，在本实施例中，还需要打印介质材料。其中，3D打印透明导电材料方法如下：根据所需导电层或引线的图案，3D打印喷头在对应位置挤压出配有ITO颗粒的光敏浆料，UV光头沿导电层图案进行运动，固化ITO导电层。3D打印透明绝缘介质层如下，根据所需介质层图案，3D打印喷头在对应位置挤压配好的玻璃胶光敏浆料，UV光头沿导介质层图案进行欲动，固化所需的绝缘介质层。

本实施例中提供的一种集成触摸功能显示屏，其原理与第一实施例相同，这里不再赘述。

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。

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。

Claims (3)

1.一种集成触摸功能显示屏，其特征在于，所述集成触摸功能显示屏包括：

一第一基板；

一薄膜晶体管层；包含TFT元件，第一像素扫描线，第一像素数据线，第一像素电极，第一触摸驱动线，第一触摸驱动电极，第二触摸感应电极；介质层以及若干互连柱；其中，所述第一像素扫描线一端连接所述TFT元件的栅极，另一端连接于外部作为接口；所述第一像素数据线一端连接所述TFT元件漏极，另一端连接于外部作为接口；所述第一像素电极连接TFT元件源极；所述第一触摸驱动电极一端与所述第一触摸驱动线的一端相连，所述第一触摸驱动线另一端连接于外部作为接口； 所述第二触摸感应电极与所述互连柱相连；

一第一配向层；

一液晶分子层；

一第二配向层；

若干隔离柱，所述隔离柱为导电材料制成；所述隔离柱作用在于，实现隔离与支撑作用，同时实现将第二基板上的引线连接到第一基板上；

彩色滤光片层，包括彩色滤光膜，第二像素电极，第二触摸检测线，介质层；其中，所述第二触摸检测线通过所述隔离柱以及互连柱连接于所述第一基板上的第二触摸感应电极上；

以及一第二基板、液晶贴合边框、上下基板连接点；

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根据液晶屏种类选择相垂直或者相平行；所述第一或第二配向层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；

其中，用于3D打印隔离柱的材料均为导电材料，包含两种或两种以上材料垒起来，其中最上层材料为可固化材料，用于连接所述第二触摸检测线；

其中，所述第一像素数据线、第一像素电极、第二像素电极、第二触摸检测线中的一个或多个元素采用3D打印制作；所用3D打印材料为透明导电材料；

所述滤光膜采用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滤光膜的打印；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。

2.根据权利要求1所述的一种集成触摸功能显示屏，其特征在于，所述隔离柱包含两个或两个以上叠加而成，包括普通导电柱和粘合柱；所述第一触摸驱动电极及所述第二触摸感应电极位于所述第一像素电极下方。

3.一种集成触摸功能显示屏的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

S11：在第一基板上，利用镀膜及光刻工艺，制作ITO图案，包括TFT栅极，第一像素扫描线，第一触摸驱动线，第一触摸驱动电极，第二触摸感应电极；

S12：在第一基板上，利用镀膜及光刻工艺制作绝缘介质层，包含通孔；

S13：在第一基板上，利用掺杂工艺制作半导体沟道层；

S14：在第一基板上，利用镀膜工艺制作TFT元件的漏极与源极；

S21：采用计算机三维立体图像处理软件建模；

S22：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；

S23：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；

S31：将第一基板放置与3D打印成型腔内，抽真空并通入惰性气体，形成保护气氛；

S32：在第一基板上，利用镀膜工艺制作所述第一像素扫描线，以及第一像素电极；

S33：在第一基板上，3D打印第一配向层；

S34：在第一基板上，3D打印隔离柱；所述隔离柱作用在于，实现隔离与支撑作用，同时实现将第二基板上的引线连接到第一基板上；

S41：将第二基板放置与3D打印成型腔内，抽真空并通入惰性气体，形成保护气氛；与第一基板上所述第一像素电极一一对应，在第二基板上制造彩色滤光膜图形；

S42：在第二基板上，利用镀膜、光刻工艺制作第二触摸检测线；

S43：在第二基板上，利用镀膜工艺，制作介质层，包含通孔；

S44：在第二基板上，利用镀膜、光刻工艺制作第二像素电极；

S45：在第二基板上的通孔填充导电粘合剂；

S46：在第二基板上，3D打印第二配向层；

S51：在第二基板上3D打印印点点胶，连接上下基板引线；

S52：在第二基板的四条边线涂布边框胶，含灌注液晶分子口；

S61：上下基板对位、贴合，利用热固化边框胶；

S62：利用液晶灌注机，进行液晶分子的灌注，利用UV胶进行封口；

S63：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。