具体实施方式
请参见图3及图4,本发明第一实施例提供一种触摸屏20。该触摸屏20包括一基板22、一透明导电层24、一色偏改善层26及多个电极28a、28b、28c及28d。
所述基板22具有一第一表面221以及与该第一表面221相对的第二表面222。所述第一表面221为面向用户的一侧,所述第二表面222为背向用户的一侧。所述基板22为一曲面型或平面型的绝缘透明基板。该基板22由玻璃、石英、金刚石或塑料等硬性材料或柔性材料形成。本实施例中,该基板22为一玻璃基板,该基板22主要起支撑作用。
具体地,所述透明导电层24设置于所述基板22的第一表面221,用于感测外界触摸。所述透明导电层24包括一透明碳纳米管层,该透明碳纳米管层包括多个碳纳米管。进一步地,所述透明碳纳米管层可以是单个碳纳米管膜或是多个平行无间隙铺设的碳纳米管膜。可以理解,由于所述透明碳纳米管层中的多个碳纳米管膜可以平行且无间隙的铺设,故,所述透明碳纳米管层的长度和宽度不限,可根据实际需要制成具有任意长度和宽度的透明碳纳米管层。另外,所述透明碳纳米管层中可进一步包括多个层叠设置的碳纳米管膜,故,所述透明碳纳米管层的厚度也不限,只要能够具有理想的透明度,可根据实际需要制成具有任意厚度的透明碳纳米管层。由于所述透明碳纳米管层对不同频率的可见光的透光率不同,故,当光线穿透该透明碳纳米管层时,会产生一定的色偏。所述透明碳纳米管层的色偏与其厚度有关。定义所述透明碳纳米管层的厚度为A1微米。
所述透明碳纳米管层中的碳纳米管膜由有序的或无序的碳纳米管组成,并且该碳纳米管膜具有均匀的厚度。具体地,该透明碳纳米管层包括无序的碳纳米管膜或者有序的碳纳米管膜。无序的碳纳米管膜中,碳纳米管为无序或各向同性排列。该无序排列的碳纳米管相互缠绕,该各向同性排列的碳纳米管平行于碳纳米管膜的表面。有序的碳纳米管膜中,碳纳米管为沿同一方向择优取向排列或沿不同方向择优取向排列。当透明碳纳米管层包括多层有序的碳纳米管膜时,该多层碳纳米管膜可以沿任意方向层叠设置,故,在该透明碳纳米管层中,碳纳米管为沿相同或不同方向择优取向排列。
本实施例中,所述透明碳纳米管层包括一层碳纳米管拉膜,该碳纳米管拉膜中的碳纳米管有序排列。具体的,所述碳纳米管拉膜包括多个碳纳米管束片段,每个碳纳米管束片段具有大致相等的长度且每个碳纳米管束片段由多个相互平行的碳纳米管束构成,碳纳米管束片段两端通过范德华力相互连接。所述碳纳米管拉膜的厚度优选为0.5纳米~100微米,宽度为0.01厘米~10厘米。本实施例中,该碳纳米管拉膜的厚度为0.3微米。所述碳纳米管包括单壁碳纳米管、双壁碳纳米管和多壁碳纳米管。所述单壁碳纳米管的直径为0.5纳米~50纳米,双壁碳纳米管的直径为1纳米~50纳米,多壁碳纳米管的直径为1.5纳米~50纳米。
本实施例中的碳纳米管拉膜的制备方法,主要包括以下步骤:
步骤一:提供一碳纳米管阵列,优选地,该碳纳米管阵列为超顺排碳纳米管阵列。
本实施例提供的碳纳米管阵列为单壁碳纳米管阵列、双壁碳纳米管阵列或多壁碳纳米管阵列。所述超顺排碳纳米管阵列的制备方法采用化学气相沉积法,其具体步骤包括:(a)提供一平整基底,该基底可选用P型或N型硅基底,或选用形成有氧化层的硅基底,本实施例优选为采用4英寸的硅基底;(b)在基底表面均匀形成一催化剂层,该催化剂层材料可选用铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)或其任意组合的合金之一;(c)将所述形成有催化剂层的基底在700°C~900°C的空气中退火约30分钟~90分钟;(d)将处理过的基底置于反应炉中,在保护气体环境下加热到500°C~740°C,然后通入碳源气体反应约5~30分钟,生长得到超顺排碳纳米管阵列,其高度为200~400微米。该超顺排碳纳米管阵列为多个彼此平行且垂直于基底生长的碳纳米管形成的纯碳纳米管阵列。通过控制生长条件,该超顺排碳纳米管阵列中基本不含有杂质,如无定型碳或残留的催化剂金属颗粒等。该碳纳米管阵列中的碳纳米管彼此通过范德华力紧密接触形成阵列。
本实施例中的碳源气可选用乙炔、乙烯、甲烷等化学性质较活泼的碳氢化合物,本实施例优选的碳源气为乙炔;保护气体为氮气或惰性气体,本实施例优选的保护气体为氩气。
可以理解,所述碳纳米管阵列的制备方法不限于本实施例中所述的制备方法。也可为石墨电极恒流电弧放电沉积法、激光蒸发沉积法等。
步骤二:采用一拉伸工具从碳纳米管阵列中拉取获得一碳纳米管拉膜。其具体包括以下步骤:(a)从所述碳纳米管阵列中选定一定宽度的多个碳纳米管片断,本实施例优选为采用具有一定宽度的胶带接触碳纳米管阵列以选定一定宽度的多个碳纳米管片断;(b)以一定速度沿基本垂直于碳纳米管阵列生长方向拉伸该多个碳纳米管片断,以形成一连续的碳纳米管拉膜。
请参阅图5,在所述拉伸过程中,该多个碳纳米管片段在拉力作用下沿拉伸方向逐渐脱离基底的同时,由于范德华力作用,该选定的多个碳纳米管片断分别与其它碳纳米管片断首尾相连地连续地被拉出,从而形成一碳纳米管拉膜。
请参阅图6,该碳纳米管拉膜为择优取向排列的多个碳纳米管束首尾相连形成的具有一定宽度的碳纳米管拉膜。该碳纳米管拉膜中碳纳米管的排列方向基本平行于碳纳米管拉膜的拉伸方向。该直接拉伸获得的碳纳米管拉膜比无序的碳纳米管膜具有更好的均匀性,即具有更均匀的厚度以及更均匀的导电性能。同时该直接拉伸获得碳纳米管拉膜的方法简单快速,适宜进行工业化应用。该碳纳米管拉膜的宽度与碳纳米管阵列所生长的基底的尺寸有关,该碳纳米管拉膜的长度不限,可根据实际需求制得。
所述多个电极设置在透明导电层24的表面。该多个电极分别间隔设置,并与所述透明导电层24形成电连接,用以在透明导电层24上形成等电位面。该多个电极的材料为金属。所述多个电极可以采用溅射、电镀、化学镀等沉积方法直接沉积在所述透明导电层24的表面。也可用银胶等导电粘结剂将该多个电极粘结在所述透明导电层24的表面。本实施例中,所述触摸屏20包括四个电极28a、28b、28c以及28d。该四个电极28a、28b、28c以及28d分别设置于所述透明导电层24的四个角上,并与所述透明导电层24电连接,用以在透明导电层24上形成等电位面。
所述色偏改善层26设置于所述透明导电层24面向用户的一侧,并使所述透明导电层24夹持于所述基板22以及所述色偏改善层26之间。所述色偏改善层26的材料可以是TiO2、ZrO2、Nb2O5、Ta2O5、Al2O3、SiO2、CeO2、HfO2、ZnS及MgF2等介电材料。所述色偏改善层26的制备工艺包括:通过真空蒸镀、溅镀、夹缝式涂布(SlotDie)、旋涂(Spin-coating)或浸渍(Dipping)。所述色偏改善层26用以降低所述触摸屏20的色偏。
由于所述触摸屏10的色偏主要是由所述透明导电层14中的透明碳纳米管层对不同波长的可见光的透光率不同引起的。即,该透明碳纳米管层对短波长的可见光的透光率低于长波长的可见光的透光率,从而使该触摸屏10产生色偏。所述触摸屏10的色偏可以按照国际标准照明委员会(CIE)颜色空间标准测试得到的该触摸屏10的Lab测试值来表示,其中,a*表示该触摸屏的绿红值,b*表示该触摸屏的蓝黄值。在显示器领域中,希望该a*与b*的绝对值均小于2,即,该显示器产生的色偏较低。优选的,该显示器的a*值及b*值均等于零,即,该显示器不产生色偏。
表一左栏为按照国际标准照明委员会(CIE)颜色空间标准测试得到的一组(五个)没有设置色偏改善层26的触摸屏的Lab测试值。从中可以看出,所述触摸屏的a*值的绝对值均小于2,故,该触摸屏的a*值基本满足要求,因此不需要对其a*值进行改善;而,所述触摸屏10的b*值的绝对值大于2,故会使该触摸屏产生较大的色偏,进而影响该触摸屏的画质及观赏效果,该触摸屏的b*值与所述触摸屏中的透明碳纳米管层的厚度A1有关。故,需要通过设置所述色偏改善层26来降低其b*值的绝对值,使其b*值的绝对值小于2,优选地,使该触摸屏的b*值趋近于零。
可以理解,由于所述透明碳纳米管层对短波长的可见光的透光率低于长波长的可见光的透光率,因此,可以通过设置一个对短波长的可见光的透光率高于长波长的可见光的透光率的色偏改善层26,使该触摸屏20对不同波长的可见光具有大致相等的透光率。即,该色偏改善层26也具有一定的色偏。该色偏改善层26的色偏也可以按照国际标准照明委员会(CIE)颜色空间标准测试得到的Lab测试值来表示。该色偏改善层26的b*值可以根据该透明导电层24中的透明碳纳米管层的厚度A1确定。该色偏改善层26的b*值的范围在-16.7×A1到-1.67×A1。优选的,该色偏改善层26的b*值的范围在-10×A1到-1.67×A1。本实施例中,该色偏改善层26的b*值为-4×A1,且所述透明碳纳米管层的厚度A1约为0.3微米,故,该色偏改善层26的b*值约为-1.2。
表一
请参见表一中栏,表一中栏为按照国际标准照明委员会(CIE)颜色空间标准测试得到的一组触摸屏20在通过所述色偏改善层26改善后的Lab测试值。在改善后,所述触摸屏20中a*的平均值由0.07降低到-0.30,a*值的变化值约为-0.37,即,该触摸屏20的a*值基本保持不变。而,所述触摸屏20中b*的平均值由2.44降低到1.01,b*值的变化值约为-1.43。即,该b*值的变化值与本实施例中的色偏改善层26的b*值-1.2相当。因此,可以理解,可以通过所述色偏改善层26的b*值对所述透明导电层24中的透明碳纳米管层的b*值进行纠正,从而使所述触摸屏20的b*值得到显著的降低,从而使该触摸屏20的色偏得到显著的降低。
该色偏改善层26可以设置于所述透明导电层24面向用户的一侧。也可以设置在所述基板22的表面;或在保护玻璃的表面设置色偏改善层26,再将该设置有色偏改善层26的保护玻璃设置于所述透明导电层24的表面。可以理解,所述色偏改善层26的位置不限,只要设置于光线通过的路径,使该触摸屏20对不同波长的光线具有大致相等的透光率即可。本实施例中,所述色偏改善层26为一双层SiO2层,该双层SiO2层是通过浸渍法制备而成。
此外,为了减小显示屏对触摸屏20产生电磁干扰,还可以在基板22的第二表面222上设置一屏蔽层25,从而使所述基板22夹持于所述透明导电层24及屏蔽层25之间。该屏蔽层25可由导电聚合物或碳纳米管等透明导电材料形成。本实施例中,该屏蔽层25由一透明的透明碳纳米管层组成。该透明的透明碳纳米管层可以是定向排列的或其它结构的碳纳米管膜。本实施例中,该碳纳米管膜为一碳纳米管拉膜,该碳纳米管拉膜包括多个碳纳米管,所述多个碳纳米管在所述碳纳米管拉膜中定向排列,其具体结构可与透明导电层24相同。该碳纳米管膜作为电接地点,起到屏蔽的作用,从而使得触摸屏20能在无干扰的环境中工作。定义该屏蔽层25的厚度为A2。
可以理解,当所述触摸屏20进一步包括一透明碳纳米管层作为屏蔽层时,该色偏改善层26的b*值可以根据该透明导电层24中的透明碳纳米管层的厚度A1以及该屏蔽层25中透明碳纳米管层的厚度A2确定。该色偏改善层26的b*值的范围在-16.7×(A1+A2)到-1.67×(A1+A2)。优选的,该色偏改善层26的b*值的范围在-10×(A1+A2)到-1.67×(A1+A2)。
请参阅图7,本发明第二实施例提供一种触摸屏30。该触摸屏30包括一第一电极板32,一第二电极板34,多个透明点状隔离物36以及一色偏改善层38。
所述第一电极板32与所述第二电极板34相对设置。所述多个透明点状隔离物36设置于所述第一电极板32与所述第二电极板34之间。所述色偏改善层38设置于所述第二电极板34远离所述多个透明点状隔离物36的表面。
所述第一电极板32包括一第一基板324,一第一透明导电层322以及多个第一电极(图中未标示)。所述第一透明导电层322与所述第一基板324层叠设置。该第一透明导电层322设置于所述第一基板324靠近所述多个透明点状隔离物36的表面。所述多个第一电极与所述第一透明导电层322电连接,并用于向所述第一透明导电层322提供一电信号。所述第二电极板34包括一第二基板344,一第二透明导电层342以及多个第二电极(图中未标识)。所述第二透明导电层342与所述第二基板344层叠设置。该第二透明导电层342设置于所述第二基板344靠近所述多个透明点状隔离物36的表面。所述多个第二电极与所述第二透明导电层342电连接,用于向所述第二透明导电层342提供一电信号。
所述第一基板324及第二基板344主要起支撑的作用。该第一基板324及第二基板344均为透明的且具有一定柔软度的薄膜或薄板,其材料可选择为玻璃、石英、金刚石及塑料等硬性材料或柔性材料。所述第一电极及第二电极的材料为金属或其它导电材料。本实施例中,该第一基板324为一聚酯膜,该第二基板344为一玻璃基板,该第一电极及第二电极为导电的银浆层。
进一步地,该第二电极板34上表面外围设置有一绝缘层35。所述第一电极板32设置在该绝缘层35上,且该第一电极板32的第一透明导电层322正对第二电极板34的第二透明导电层342设置。所述多个透明点状隔离物36设置在所述第二透明导电层342上,且该多个透明点状隔离物36彼此间隔设置。所述第一电极板32与第二电极板34之间的距离为2~10微米。该绝缘层35与点状隔离物36均可采用绝缘透明树脂或其它绝缘透明材料制成。设置绝缘层35与点状隔离物36可使得第一电极板32与第二电极板34电绝缘。
所述第一透明导电层322及第二透明导电层342中的至少一个导电层是由碳纳米管等透明导电材料制备而成。本实施例中,该第一透明导电层322及第二透明导电层342均由一透明的透明碳纳米管层组成。该透明的透明碳纳米管层可以是定向排列的或其它结构的碳纳米管膜。本实施例中,该碳纳米管膜为一碳纳米管拉膜,该碳纳米管拉膜包括多个碳纳米管,所述多个碳纳米管在所述碳纳米管拉膜中定向排列,其具体结构可与第一实施中的透明导电层24相同。定义该第一透明导电层322及第二透明导电层342的厚度分别为A3及A4。
所述色偏改善层38的材料选自本发明第一实施例中的色偏改善层26的材料,该色偏改善层38也可以通过真空蒸镀、溅镀、夹缝式涂布、旋涂或浸渍等方法直接沉积在所述第二基板344远离第二透明导电层342的一侧。
可以理解,由于所述第一透明导电层322及第二透明导电层342均由一透明碳纳米管层制备而成,因此,当光线穿过所述第一透明导电层322及第二透明导电层342时,会产生一定的色偏,此时可以通过所述色偏改善层38来改善所述触摸屏30的色偏。该色偏改善层38的b*值可以根据该第一透明导电层322的厚度A3及第二透明导电层342的厚度A4确定。该色偏改善层38的b*值的范围在-16.7×(A3+A4)到-1.67×(A3+A4)。优选的,该色偏改善层38的b*值的范围在-10×(A3+A4)到-1.67×(A3+A4)。
请参阅图8,并结合图3,本发明提供一显示装置100,该显示装置100包括一触摸屏20、一显示屏40、触摸屏控制器50、一中央处理器60及一显示屏控制器70。
该显示屏40正对且靠近触摸屏20层叠设置,形成一层状结构。该触摸屏20用于控制所述显示屏40的显示。进一步地,所述的显示屏40正对且靠近触摸屏20的基板22第二表面222设置。所述的显示屏40与触摸屏20可间隔一预定距离设置或集成设置。
显示屏40可以为液晶显示器、场发射显示器、等离子显示器、电致发光显示器、真空荧光显示器及阴极射线管等传统显示屏中的一种,另外,该显示屏40也可为一柔性液晶显示器、柔性电泳显示器、柔性有机电致发光显示器等柔性显示器中的一种。
请参阅图9,本实施例中,所述显示屏40为一液晶显示器,其包括第一基体42、第二基体44及夹在第一基体42和第二基体44之间的液晶层45。
所述第一基体42与第二基体44相对设置。所述液晶层45包括多个长棒状的液晶分子452。所述第一基体42靠近液晶层45的表面依次设置一第一配向层426、一第一透明电极层424和一第一基板422,且第一基体42的远离液晶层45的表面设置一第一偏光片46。所述第二基体44靠近液晶层45的表面依次设置一第二配向层446、一第二透明电极层444和一第二基板442,且第二基体44的远离液晶层45的表面设置一第二偏光片48。
所述第一配向层426靠近液晶层45的表面形成有多个相互平行的第一沟槽4262。所述第二配向层446靠近液晶层45的表面形成有多个相互平行的第二沟槽4462。所述第一沟槽4262和第二沟槽4462的排列方向相互垂直,从而可对液晶层45中的液晶分子452进行定向,也就是使靠近第一沟槽4262和第二沟槽4462的液晶分子452分别沿着第一沟槽4262和第二沟槽4462的方向定向排列。从而使得液晶分子452的排列由上而下自动旋转90度。
所述第一偏光片46和第二偏光片48可对光线进行偏振;第一透明电极层424和第二透明电极层444在液晶显示器中可起到导电的作用。
所述液晶显示器可包括至少一透明碳纳米管层。所述透明碳纳米管层可选自本发明第一实施例触摸屏20中的透明碳纳米管层。该透明碳纳米管层可用作所述液晶显示器的第一透明电极层424、第一配向层426、第二透明电极层444、第二配向层446、第一偏光片46或第二偏光片48。可以理解,当所述包括至少一透明碳纳米管层的液晶显示器在单独使用时,即,所述显示屏40不包含所述触摸屏20及所述触摸屏控制器50,由于透明碳纳米管层的存在,该液晶显示器会产生一定的色偏。此时可以通过设置一色偏改善层来改善所述液晶显示器的色偏。该色偏改善层的b*值可以根据该液晶显示器中透明碳纳米管层的厚度确定。所述色偏改善层的位置不限,只要设置于光线通过的路径,使该液晶显示器对不同波长的光线具有大致相等的透光率即可。当所述包括至少一透明碳纳米管层的液晶显示器配合所述触摸屏20使用时,由于该液晶显示器及触摸屏20均包括透明碳纳米管层,只需要设置一层色偏改善层,并通过调整该色偏改善层的b*值,来降低所述显示装置100的色偏。所述色偏改善层的位置不限,可以设置在所述触摸屏20或所述液晶显示器当中,即,设置于所述显示装置100光线通过的路径,从而使所述显示装置100对不同波长的光线具有大致相等的透光率即可。本实施例中,所述液晶显示器不包含透明碳纳米管层,因此,不需要调整所述色偏改善层26的b*值。
进一步地,当显示屏40与触摸屏20间隔一定距离设置时,可在触摸屏20的屏蔽层25远离基板22的一个表面上设置一钝化层104,该钝化层104可由苯并环丁烯(BCB)、聚酯或丙烯酸树脂等柔性材料形成。该显示屏40与所述钝化层104间隔一间隙106设置。具体地,在所述的钝化层104与显示屏40之间设置两个支撑体108。该钝化层104可作为介电层使用,所述钝化层104与间隙106可保护显示屏40不致于由于外力过大而损坏。
当显示屏40与触摸屏20集成设置时,触摸屏20和显示屏40之间接触设置。所述钝化层104无间隙地设置在显示屏40的表面。
所述触摸屏控制器50、中央处理器60及显示屏控制器70三者通过电路相互连接,触摸屏控制器50连接触摸屏20的多个电极,显示屏控制器70连接显示屏40。
本实施例的显示装置100在使用时,从显示屏40发射出来的光线分别经过所述屏蔽层25以及所述透明导电层24时,该光线会由于透明碳纳米管层的存在而产生一定的色偏;当该光线到达所述色偏改善层26时,该色偏改善层26可以对其进行纠正,从而显著降低该显示装置100色偏,进而提高所述显示装置100的画质及观赏效果,并降低失真度。与此同时,在所述透明导电层24上施加一预定电压,该电压通过电极28a、28b、28c以及28d施加到透明导电层24上,从而在该透明导电层24上形成等电位面。使用者一边视觉确认设置于触摸屏20后面的显示屏40的画面,一边通过手指或导电体等触摸物80按压或接近触摸屏20进行操作时,触摸物80与透明导电层24之间形成一耦合电容。对于高频电流来说,电容是直接导体,于是触摸物80从接触点吸走了一部分电流。由于流经这四个电极的电流与手指到四角的距离成正比,触摸屏控制器50通过对这四个电流比例及强度的精确计算,即可得出触摸点的位置。之后,触摸屏控制器50将数字化的触摸位置数据传送给中央处理器60。然后,中央处理器60接受所述的触摸位置数据并执行。最后,中央处理器60将该触摸位置数据传输给显示屏控制器70,从而在显示屏40上显示触摸物80发出的触摸信息。
所述显示装置100也可以使用第二实施例的触摸屏30或其它使用透明碳纳米管层作为透明导电层和/或屏蔽层的触摸屏。
可以理解,由于所述透明碳纳米管层对不同波长的可见光具有不同的透光率。故,该透明碳纳米管层也可以用作一色偏改善层。例如,当所述触摸屏或显示装置中的某一光学膜片对短波长的可见光的透光率高于对长波长的可见光的透光率,从而使该触摸屏或显示装置产生一定的色偏。此时,可以通过设置所述透明碳纳米管层来改善所述触摸屏或显示装置的色偏,从而使整个触摸屏或显示装置对不同波长的可见光具有大致相等的透光率,进而提高所述触摸屏或显示装置的观赏效果。
本发明实施例中的触摸屏及显示装置通过在所述触摸屏及显示装置设置一色偏改善层,可以显著降低该触摸屏及显示装置的色偏,获得良好的画质及观赏效果;此外,该色偏改善层具有制作工艺简单成本较低等特点,适用于工业化。
另外,本领域技术人员还可在本发明精神内做其他变化,当然而,这些依据本发明精神所做的变化,都应包含在本发明所要求保护的范围之内。