TW201405208A - 偏光片 - Google Patents

Abstract

一種具有觸控功能的偏光片，其包括：一偏光層、一透明導電層以及複數個第一驅動感測電極，該透明導電層與該偏光層相互層疊設置，該透明導電層為阻抗異向層，具有一較高阻抗方向及一較低阻抗方向，該複數個第一驅動感測電極沿該較高阻抗方向相互間隔的排列成一行，且與該透明導電層電連接。該偏光片適用於觸摸式液晶顯示屏，特別適於作為觸摸式液晶顯示屏的上偏光片。

Description

偏光片

本發明涉及一種偏光片，尤其涉及一種用於觸摸式液晶顯示屏中的偏光片。

液晶顯示因為低功耗、小型化及高品質的顯示效果，成為最佳的顯示方式之一。以TN（扭曲向列相）模式的液晶顯示屏為例，液晶顯示屏從下至上包括依次層疊的第一偏光片、薄膜電晶體面板、第一配向層、液晶層、第二配向層、公共電極層（如氧化銦錫層, ITO層）、上基板以及第二偏光片。該薄膜電晶體面板包括複數個對應圖元單元的圖元電極，該公共電極層包括一個或複數個對應圖元電極的公共電極。該第一偏光片與第二偏光片的偏光方向相互垂直。當圖元電極與公共電極上未施加電壓時，經第一偏光片起偏的偏振光的偏振角度被液晶分子旋轉90度，從而能透過第二偏光片，使液晶顯示屏呈通光狀態；當在圖元電極與公共電極上施加較高電壓時，液晶分子長軸方向沿電場方向排列，經第一偏光片起偏的偏振光方向經過液晶分子也不會改變，因此不能透過第二偏光片，使液晶顯示屏呈遮光狀態。當在圖元電極與公共電極上施加圖像驅動電壓時，液晶分子長軸方向根據驅動電壓呈一定角度傾斜於電場方向排列，經第一偏光片起偏的偏振光方向經過液晶分子有部分改變，因此有部分光線能夠透過第二偏光片，使液晶顯示屏顯示對應的圖像。

液晶顯示屏工作時有選擇地對不同圖元單元的對應的圖元電極與公共電極施加電壓，就可以顯示出不同的圖案。

先前的偏光層係通過透光性良好的高分子薄膜（如聚乙烯醇, PVA）吸附上二色性物質，使二色性物質擴散滲入高分子薄膜中，並通過拉伸該高分子薄膜得到。先前的偏光片除包括該偏光層外，還可進一步包括覆蓋在該偏光層兩側的保護層、黏結劑層及分離膜等可選擇結構。在液晶顯示屏的製造過程中，該第二偏光片被直接貼合在所述上基板的上表面。

近年來，伴隨著移動電話、觸摸導航系統、集成式電腦顯示器及互動電視等各種電子設備的高性能化和多樣化的發展，在液晶顯示屏的顯示面安裝透光性的觸摸屏的電子設備逐漸增加。然而，先前技術通常係將一完整的觸摸屏直接安裝在液晶顯示屏上，例如將觸摸屏直接貼合在液晶顯示屏的第二偏光片的上表面。然而，這種設置方式必然會增加電子設備的厚度，不利於電子設備的小型化和薄型化。並且在安裝過程中，該第二偏光片和觸摸屏分兩次進行組裝，增加了生產流程，不利於簡化生產工藝及降低生產成本。

有鑒於此，提供一種偏光片，該偏光片在偏光的同時兼具感測觸摸的功能，使採用該偏光片的液晶顯示屏無需再單獨設置觸摸屏即可實現感測觸摸實為必要。

一種具有觸控功能的偏光片，其包括：一偏光層、一透明導電層以及複數個第一驅動感測電極，該透明導電層與該偏光層相互層疊設置，該透明導電層為阻抗異向層，具有一較高阻抗方向及一較低阻抗方向，該複數個第一驅動感測電極沿該較高阻抗方向相互間隔的排列成一行，且與該透明導電層電連接。

一種具有觸控功能的偏光片，其包括一偏光片本體、一透明導電層以及複數個驅動感測電極，該透明導電層設置在所述偏光片本體的一表面，該透明導電層為阻抗異向層，具有一平行於所述本體表面的較低阻抗方向，該複數個驅動感測電極設置於該透明導電層至少一側邊，且該側邊垂直於所述較低阻抗方向，所述透明導電層與所述複數個驅動感測電極構成一觸控模組，該觸控模組的驅動方法包括：逐步地掃描至少部份該些驅動感測電極；接收被掃描的該些驅動感測電極的訊號；比較相鄰三個驅動感測電極的訊號以計算一觸碰點在垂直該較低阻抗方向上的位置；由該些驅動感測電極的訊號判斷一觸碰點在平行該較低阻抗方向上的位置。

相較於先前技術，所述偏光片集成設置有用於感測觸摸的透明導電層，使該偏光片在偏光的同時可以實現感測觸摸的功能，從而使觸摸式液晶屏在製造過程中集成度更高，具有較薄的厚度和簡單的結構，簡化了製造工藝，降低了製造成本，提高背光源的利用率，改善顯示品質。

以下將結合附圖詳細說明本技術方案的偏光片。

請參閱圖1及圖2，本技術方案第一實施例提供一種偏光片100，該偏光片100適用於觸摸式液晶顯示屏，特別適於作為觸摸式液晶顯示屏的上偏光片（即所述第二偏光片）。該偏光片100具有偏光和感測觸摸的功能，包括一偏光層110、一透明導電層120以及複數個第一驅動感測電極122。該透明導電層120與該偏光層110相互層疊設置。該複數個第一驅動感測電極122相互間隔，且與該透明導電層120電連接。

該偏光層110為先前技術中的偏光片中起偏光作用的絕緣材料層，具體可以包括一高分子薄膜（如PVA）以及吸附並滲透於該高分子材料薄膜中的二色性物質。該二色性物質可以為碘系材料或染料材料。該二色性物質沿單一方向排列，使該偏光層110具有偏光性。

該透明導電層120可以與該偏光層110的表面直接貼合。該透明導電層120為阻抗異向層，在本申請中，阻抗異向係指該導電層為連續結構，且平行於該偏光層110表面具有一較高阻抗方向H及一較低阻抗方向D。該阻抗異向層在該較高阻抗方向H的電導率小於其他方向的電導率，在該較低阻抗方向D的電導率大於其他方向的電導率。該較高阻抗方向H與該較低阻抗方向D為不同方向，優選為基本垂直。該阻抗異向層可以通過分別沿該較高阻抗方向H及較低阻抗方向D設置多條相互導通但導電性不同的導電條帶實現，也可以直接通過一定向的奈米碳管膜實現。該透明導電層120可為矩形層狀結構，具有分別垂直於該高阻抗方向H及較低阻抗方向D的側邊。

該複數個第一驅動感測電極122沿較高阻抗方向H排列成一行並相互間隔。具體的，該複數個第一驅動感測電極122設置於該透明導電層120的垂直於較低阻抗方向D的側邊。各第一驅動感測電極122沿著較高阻抗方向H上的長度可為1 mm至8 mm之間，而相鄰第一驅動感測電極122的間距可為3 mm至5 mm之間。各第一驅動感測電極122輸入至透明導電層120的訊號或接收自透明導電層120的訊號將主要地沿著較低阻抗方向D傳輸。該偏光片100便可利用訊號在該透明導電層120中傳輸具有方向性的特性作為觸碰位置的判斷依據，從而使該偏光片可以實現感測觸摸位置的功能。該第一驅動感測電極122可通過絲網印刷、濺射、蒸鍍或塗覆等方式分別形成在該透明導電層120臨近側邊的表面。該透明導電層120與所述該複數個第一驅動感測電極122構成一觸控模組。

在本實施例中，該透明導電層120包括定向的奈米碳管膜。該定向的奈米碳管膜中的大多數奈米碳管基本沿該較低阻抗方向D延伸。該定向的奈米碳管膜包括複數個奈米碳管或由該複數個奈米碳管組成，該複數個奈米碳管基本沿相同方向定向延伸，從而使奈米碳管膜在該複數個奈米碳管的延伸方向上具有遠大於其他方向的電導率。該定向的奈米碳管膜可通過從一奈米碳管陣列中拉取形成。所述從奈米碳管陣列中拉取形成的奈米碳管膜中大多數奈米碳管的整體延伸方向基本朝同一方向且平行於該奈米碳管膜的表面。並且，所述奈米碳管膜中基本朝同一方向延伸的大多數奈米碳管中每一奈米碳管與在延伸方向上相鄰的奈米碳管通過凡得瓦力 (van der waal’s force)首尾相連，從而使該奈米碳管膜能夠實現自支撐。該從奈米碳管陣列中拉取獲得的奈米碳管膜具有較好的透明度。優選地，該奈米碳管膜為由奈米碳管組成的純奈米碳管膜，從而能夠提高透光度。

請參閱圖3，所述奈米碳管膜係由若干奈米碳管形成的自支撐結構。所述若干奈米碳管為沿同一方向擇優取向延伸。所述擇優取向係指在奈米碳管膜中大多數奈米碳管的整體延伸方向基本朝同一方向。而且，所述大多數奈米碳管的整體延伸方向基本平行於奈米碳管膜的表面。進一步地，所述奈米碳管膜中多數奈米碳管係通過凡得瓦力首尾相連。具體地，所述奈米碳管膜中基本朝同一方向延伸的大多數奈米碳管中每一奈米碳管與在延伸方向上相鄰的奈米碳管通過凡得瓦力首尾相連。當然，所述奈米碳管膜中存在少數隨機排列的奈米碳管，這些奈米碳管不會對奈米碳管膜中大多數奈米碳管的整體取向排列構成明顯影響。所述自支撐為奈米碳管膜不需要大面積的載體支撐，而只要相對兩邊提供支撐力即能整體上懸空而保持自身膜狀狀態，即將該奈米碳管膜置於（或固定於）間隔一定距離設置的兩個支撐體上時，位於兩個支撐體之間的奈米碳管膜能夠懸空保持自身膜狀狀態。所述自支撐主要通過奈米碳管膜中存在連續的通過凡得瓦力首尾相連延伸排列的奈米碳管而實現。

具體地，所述奈米碳管膜中基本朝同一方向延伸的多數奈米碳管，並非絕對的直線狀，可以適當的彎曲；或者並非完全按照延伸方向上排列，可以適當的偏離延伸方向。因此，不能排除奈米碳管膜的基本朝同一方向延伸的多數奈米碳管中並列的奈米碳管之間可能存在部分接觸。

請參閱圖4，具體地，所述奈米碳管膜包括複數個連續且定向排列的奈米碳管片段143。該複數個奈米碳管片段143通過凡得瓦力首尾相連。每一奈米碳管片段143包括複數個相互平行的奈米碳管145，該複數個相互平行的奈米碳管145通過凡得瓦力緊密結合。該奈米碳管片段143具有任意的長度、厚度、均勻性及形狀。該奈米碳管膜中的奈米碳管145沿同一方向擇優取向排列。該奈米碳管膜中奈米碳管間可以具有間隙，從而使該奈米碳管膜最厚處的厚度約為0.5奈米至100微米，優選為0.5奈米至10微米。

從奈米碳管陣列中拉取獲得所述奈米碳管膜的具體方法包括：（a）從一奈米碳管陣列中選定一奈米碳管片段143，本實施例優選為採用具有一定寬度的膠帶或黏性基條接觸該奈米碳管陣列以選定具有一定寬度的一奈米碳管片段143；（b）通過移動該拉伸工具，以一定速度拉取該選定的奈米碳管片段143，從而首尾相連的拉出複數個奈米碳管片段143，進而形成一連續的奈米碳管膜。該複數個奈米碳管相互並排使該奈米碳管片段143具有一定寬度。當該被選定的奈米碳管片段143在拉力作用下沿拉取方向逐漸脫離奈米碳管陣列的生長基底的同時，由於凡得瓦力作用，與該選定的奈米碳管片段143相鄰的其他奈米碳管片段143首尾相連地相繼地被拉出，從而形成一連續、均勻且具有一定寬度和擇優取向的奈米碳管膜。所述奈米碳管膜在拉伸方向具有最小的電阻抗，而在垂直於拉伸方向具有最大電阻抗，因而具備電阻抗異向性，即奈米碳管膜具有阻抗異向性，即，奈米碳管膜在兩個不同方向上具有不同的阻抗性，以定義出一較低阻抗方向D（基本平行於奈米碳管延伸方向），以及一較高阻抗方向H（基本垂直於奈米碳管延伸方向），其中較低阻抗方向D和較高阻抗方向H可為垂直。奈米碳管膜可以為矩形，並具有四側邊。其中兩個相對的側邊與側邊平行於較高阻抗方向H，而另外兩個相對的側邊平行於較低阻抗方向D。由於具有阻抗異向性，該偏光片100可以實現對多點觸摸進行感測。該奈米碳管膜的阻抗異向性範圍，優選為該較高阻抗方向H與該較低阻抗方向D的比值大於等於50，優選為70～500。

該透明導電層120可包括複數個奈米碳管膜，沿相同方向相互層疊或並排設置，即層疊或並排設置的複數個奈米碳管膜中的奈米碳管的整體延伸方向相同，故，上述透明導電層120的長度和寬度不限，可根據實際需要設置。另外，該奈米碳管膜具有一理想的透光度，可見光透過率大於85%。

由於透明導電層120中的奈米碳管為沿單一方向定向延伸，對入射光線具有偏光性能，因此該偏光層110的偏光方向優選為該低阻抗方向D。

由於該透明導電層120為阻抗異向層，且在低阻抗方向D上具有很好的導電性，該透明導電層120的感測觸摸驅動方式可以係：逐步地掃描至少部份該些第一驅動感測電極122；接收被掃描的該些第一驅動感測電極122的感測訊號；比較相鄰三個第一驅動感測電極122的感測訊號以計算一觸碰點在垂直該較低阻抗方向D上的位置；由該些第一驅動感測電極122的感測訊號強度判斷該觸碰點在該較低阻抗方向D上的位置。具體地，該複數個第一驅動感測電極122依次與外部電路的掃描單元導通。當其中一個第一驅動感測電極122與掃描單元導通時，其他的第一驅動感測電極122都會與外部電路的接地單元導通而接地。該外部電路的掃描單元包括充電電路（例如包括一電壓源）、讀取電路和存儲電路（例如包括一外部電容Cout），具有給電容充放電、讀取電容值以及存儲讀取資料的功能，其中充電電路與儲存電路並聯，而讀取電路連接至儲存電路。當偏光片100被使用者以手指或係導電介質觸碰時，該透明導電層120與手指(或係導電介質)之間會產生一接觸電容。此時，被掃描的第一驅動感測電極122交替地連接至充電電路以及儲存電路，該充電電路及儲存電路通過該複數個第一驅動感測電極122交替地對接觸電容進行充放電，從而逐步掃描該複數個第一驅動感測電極122，並通過讀取電路讀取第一驅動感測電極122的感測訊號，即該接觸電容的充電量，例如電壓值，以作為觸碰位置的判斷依據，該電壓值被儲存於存儲單元。當依次掃描全部第一驅動感測電極122後，從讀取到一個或幾個最大的電壓值對應的第一驅動感測電極122的位置即可判斷觸摸點在高阻抗方向H的座標。另外，該電壓值的數值可以用於判斷該觸摸點在低阻抗方向D的座標。

由於奈米碳管膜具有阻抗異向性，使各第一驅動感測電極122所接收到的訊號能直接地反應出觸碰位置的遠近。因此，該偏光片100具有較佳的感測精確性。另外，該偏光片100可藉由直接讀取電極接收訊號的數值以及比較相鄰電極所接收訊號的數值來定出觸碰位置，不需複雜的驅動方法與演算程式。整體來說，該偏光片100在感測觸摸方面兼具有結構簡單、感測精確性高且驅動方法簡易的特點。

該偏光片100可進一步包括導電線路（圖未示），該導電線路用於將各第一驅動感測電極122分別與外部電路電連接。該導電線路可以與該複數個第一驅動感測電極122一併設置於該透明導電層120的周邊。

請參閱圖5，該偏光片100可進一步包括保護層140、黏結劑層150及分離膜160中的至少一層。該保護層140用於保護該偏光層110，並可進一步用於保護該透明導電層120。該黏結劑層150用於將該偏光片100與液晶顯示屏的上基板相貼合。該分離膜160用於保護該黏結劑層150，在貼合時，該分離膜160能夠從該黏結劑層150表面揭下，從而暴露出該黏結劑層150。該保護層140的材料可以為三醋酸纖維素（TAC）、聚苯乙烯、聚乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚碳酸酯（PC）、對苯二甲酸乙二醇酯（PET）、苯丙環丁烯(BCB)、聚環烯烴等。該黏結劑層150的材料可以為壓敏膠、熱敏膠或光敏膠。

該偏光層110可以單獨或與該保護層140、黏結劑層150及分離膜160中的至少一層共同形成一偏光片本體，該透明導電層120可以設置於該偏光片本體的表面，或插於該偏光片本體內部。

一個實施例中，該偏光片100包括兩個保護層140分別貼合設置在該透明導電層120及該偏光層110的表面，使該透明導電層120及該偏光層110設置於該兩個保護層140之間。該黏結劑層150設置於臨近該透明導電層120的保護層140的表面，該分離膜160覆蓋於該黏結劑層150的表面。

請參閱圖6，在另一實施例中，該偏光片100包括兩個保護層140分別貼合設置在該偏光層110的兩個表面，使該偏光層110設置於該兩個保護層140之間。該透明導電層120設置於其中一保護層140的表面。該黏結劑層150設置於該透明導電層120的表面，使該透明導電層120設置於該黏結劑層150與該保護層140之間。該分離膜160覆蓋於該黏結劑層150的表面。

請參閱圖7，在又一實施例中，該偏光片100包括兩個保護層140分別設置在該偏光層110的表面，使該偏光層110設置於該兩個保護層140之間。該黏結劑層150設置於其中一保護層140的表面，該透明導電層120設置於黏結劑層150的表面，使該黏結劑層150設置於該透明導電層120及該保護層140之間。

在上述各實施例中，該透明導電層120均優選為自支撐的奈米碳管膜，該奈米碳管膜本身具有導電異向性，僅用一層該奈米碳管膜即可滿足感測多點觸摸的要求，並且該奈米碳管膜具有自支撐性，可以單獨形成再通過後續貼附的方式貼附於偏光片100中需要的表面。與此相比較，由於傳統的ITO層需要通過蒸鍍和濺射工藝直接形成在需要的表面，導致對形成表面具有較高的要求，而先前的偏光片內部各層的表面則難以滿足要求，使ITO層難以整合在偏光片中。另外，由於ITO不具導電異向性，單層的ITO結構一般無法實現感測多點觸摸的要求。

請參閱圖8，本技術方案第二實施例提供一種偏光片，該偏光片包括一偏光層、一透明導電層220、複數個第一驅動感測電極222以及複數個第二驅動感測電極224。該第二實施例的偏光片與第一實施例的偏光片100基本相同，其區別在於，該複數個第二驅動感測電極224沿高阻抗方向H排列成一行並相互間隔，設置於該透明導電層220的垂直於低阻抗方向D的側邊。也就係說，該透明導電層220具有兩個垂直於低阻抗方向D的相對的側邊，且在其中一側邊間隔設置有複數個第一驅動感測電極222，並在另一側邊間隔設置有複數個第二驅動感測電極224，且該第一驅動感測電極222與該第二驅動感測電極224沿該低阻抗方向D一一對應。

本技術方案實施例將用於感測觸摸的透明導電層集成設置在偏光片中，使該偏光片在偏光的同時可以實現感測觸摸的功能，從而使觸摸式液晶屏在製造過程中集成度更高，具有較薄的厚度和簡單的結構，簡化了製造工藝，降低了製造成本，提高背光源的利用率，改善顯示品質。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡習知本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

100．．．偏光片

110，210．．．偏光層

120，220．．．透明導電層

122，222．．．第一驅動感測電極

140．．．保護層

150．．．黏結劑層

160．．．分離膜

224．．．第二驅動感測電極

圖1係本技術方案第一實施例偏光片的側視示意圖。

圖2係本技術方案第一實施例偏光片的透明導電層的俯視示意圖。

圖3係本技術方案第一實施例偏光片中奈米碳管膜的掃描電鏡照片。

圖4係圖3的奈米碳管膜中奈米碳管片段的結構示意圖。

圖5係本技術方案一個實施例偏光片的側視示意圖。

圖6係本技術方案另一個實施例偏光片的側視示意圖。

圖7係本技術方案又一個實施例偏光片的側視示意圖。

圖8係本技術方案第二實施例偏光片的透明導電層的俯視示意圖。

100．．．偏光片

110．．．偏光層

120．．．透明導電層

Claims (15)

1. 一種偏光片，該偏光片具有觸控功能，該偏光片包括：
   一偏光層；
   一透明導電層，該透明導電層與該偏光層相互層疊設置，該透明導電層為阻抗異向層，具有一較高阻抗方向及一較低阻抗方向；以及
   複數個第一驅動感測電極，該複數個第一驅動感測電極沿該較高阻抗方向相互間隔的排列成一行，且與該透明導電層電連接。
2. 如申請專利範圍第1項所述的偏光片，其中，該較高阻抗方向與該較低阻抗方向基本垂直。
3. 如申請專利範圍第2項所述的偏光片，其中，該複數個第一驅動感測電極設置於該透明導電層的垂直於該較低阻抗方向的側邊。
4. 如申請專利範圍第1項所述的偏光片，其中，該透明導電層為一奈米碳管膜，該奈米碳管膜中的大多數奈米碳管基本沿該較低阻抗方向延伸。
5. 如申請專利範圍第4項所述的偏光片，其中，所述奈米碳管膜中每一奈米碳管與在延伸方向上相鄰的奈米碳管通過凡得瓦力首尾相連。
6. 如申請專利範圍第4項所述的偏光片，其中，所述奈米碳管膜中的該大多數奈米碳管基本平行於該偏光層的表面。
7. 如申請專利範圍第4項所述的偏光片，其中，所述奈米碳管膜為自支撐結構，直接貼附於該偏光層的表面。
8. 如申請專利範圍第4項所述的偏光片，其中，該偏光層的偏光方向為該較低阻抗方向。
9. 如申請專利範圍第1項所述的偏光片，其中，該偏光片進一步包括兩個保護層，該透明導電層以及該偏光層設置於該兩個保護層之間。
10. 如申請專利範圍第1項所述的偏光片，其中，該偏光片進一步包括兩個保護層，該偏光層設置於該兩個保護層之間，該透明導電層設置於一保護層表面使得一保護層設置於透明導電層與偏光層之間。
11. 如申請專利範圍第1項所述的偏光片，其中，該偏光片進一步包括兩個保護層及一黏結劑層，該偏光層設置於該兩個保護層之間，該黏結劑層設置於一保護層的表面，該透明導電層設置於該黏結劑層表面，該黏結劑層設置於該透明導電層及該保護層之間。
12. 如申請專利範圍第1項所述的偏光片，其中，該偏光片進一步包括複數個第二驅動感測電極，該複數個第二驅動感測電極相互間隔並與該透明導電層電連接，沿該較高阻抗方向排列成一行。
13. 如申請專利範圍第12項所述的偏光片，其中，該複數個第二驅動感測電極設置於該透明導電層的垂直於較低阻抗方向的另一側邊，且該第一驅動感測電極與該第二驅動感測電極沿該較低阻抗方向一一對應設置。
14. 如申請專利範圍第1項所述的偏光片，其中，進一步包括導電線路，用於連接該第一驅動電極與外部電路。
15. 一種偏光片，該偏光片具有觸控功能，該偏光片包括：
    一偏光片本體；
    一透明導電層設置在所述偏光片本體的一表面，該透明導電層為阻抗異向層，具有一平行於所述本體表面的較低阻抗方向；以及
    複數個驅動感測電極設置於該透明導電層至少一側邊，且該側邊基本垂直於所述較低阻抗方向，所述透明導電層與所述複數個驅動感測電極構成一觸控模組，該觸控模組的驅動方法包括：逐步地掃描至少部份該些驅動感測電極；接收被掃描的該些驅動感測電極的感測訊號；比較相鄰三個驅動感測電極的感測訊號以計算該偏光片被觸摸的一觸碰點在垂直該較低阻抗方向上的位置；由該些驅動感測電極的感測訊號強度判斷該觸碰點在該較低阻抗方向上的位置。