TW201421312A - 彩色濾光片基板、包含彩色濾光片基板之內嵌光學式觸控顯示面板及紅外線濾光層之材料 - Google Patents
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Abstract
提供一種用於內嵌光學式觸控顯示面板之彩色濾光片基板，其包含基材、可見光遮蔽結構、彩色濾光層與紅外光濾光層。可見光遮蔽結構設置於基材上，以定義基材之次畫素區及觸控感應區。彩色濾光層覆蓋次畫素區。紅外光濾光層覆蓋觸控感應區。紅外光濾光層係由單一紅外光可穿透材料製成，且紅外光可穿透材料在紅外光波長範圍內之透光度大於在可見光波長範圍內之透光度。在此亦提供包含上述彩色濾光片基板之內嵌光學式觸控顯示面板與紅外光濾光層的材料。
Description
本發明是有關於一種彩色濾光片基板，特別是一種用於內嵌光學式觸控顯示面板之彩色濾光片基板。
觸控介面由於可讓使用者輕鬆輸入資料及點選功能，因此相關的觸控顯示面板也越來越多元化。觸控顯示面板依照觸控面板的位置可分為外掛式(out-cell)觸控顯示面板與內嵌式觸控顯示面板。外掛式觸控顯示面板是在顯示面板的外部加上一層觸控面板。至於內嵌式觸控顯示面板，以液晶顯示面板來說，依照觸控感應元件的位置，可分為將觸控感應元件設置於驅動基板上(屬於in-cell)與設置於彩色濾光片基板上(屬於on-cell)等兩種類型。此外，根據感應原理，內嵌式觸控顯示面板又可細分為電阻式(resistive)、電容式(capacitive)及光學式(optical)觸控顯示面板。
其中，光學式觸控顯示面板是透過偵測遮光時所產生的陰影來判斷使用者觸碰的位置。但由於一般的彩色濾光片基板中的黑色矩陣樹脂(Resin Black Matrix，RBM)會遮蔽紅外光和可見光，故不能作為對應設置於驅動基板上的觸控感應元件的材料。因此，需要一種在紅外光波長範圍下透光率高的材料，以克服前述問題。
本發明提供一種彩色濾光片基板，其具有在紅外光波長範圍內之透光度大於在可見光波長範圍內之透光度的紅外光濾光層，而可應用於內嵌光學式觸控顯示面板。
本發明之一態樣係提供一種用於內嵌光學式觸控顯示面板之彩色濾光片基板，其包含基材、可見光遮蔽結構、彩色濾光層與紅外光濾光層。可見光遮蔽結構設置於基材上，以定義基材之次畫素區及觸控感應區。彩色濾光層覆蓋每個次畫素區。紅外光濾光層覆蓋至少部分觸控感應區。紅外光濾光層係由單一紅外光可穿透材料製成，且材料在紅外光波長範圍內之透光度大於在可見光波長範圍內之透光度。
本發明之另一態樣是在提供一種內嵌光學式觸控顯示面板，包含上述之彩色濾光片基板、驅動基板以及顯示介質。驅動基板平行於彩色濾光片基板，且包含數個觸控感應元件分別成對對應彩色濾光片基板之觸控感應區。顯示介質夾設於彩色濾光片基板及驅動基板之間。
本發明之又一態樣是在提供一種用於製造內嵌光學式觸控顯示面板之彩色濾光片基板的紅外光濾光層之紅外光可穿透材料，其包含光可固化材料、光起始劑、顏料。顏料佔總重40至80 wt%。此材料在紅外光波長範圍內之透光度大於在可見光波長範圍內之透光度。
以下將以圖式揭露本發明之複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。
然而，任何所屬技術領域中具有通常知識者應當可以理解，這些實務上的細節不應用以限制本發明。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。
第1A圖係顯示依照本發明一實施方式的彩色濾光片基板100a的上視圖。第1B圖為沿著第1A圖之1B-1B’之線段的剖面示意圖。請同時參閱第1A圖及第1B圖，彩色濾光片基板100a包含基材110、可見光遮蔽結構120、彩色濾光層130與紅外光濾光層140。本發明之實施方式是藉由構成紅外光濾光層140的紅外光可穿透材料，其在紅外光波長範圍內之透光度大於在可見光波長範圍內之透光度的特性，使之可應用於內嵌光學式觸控顯示面板中的彩色濾光片基板。
在本文中，「紅外光波長範圍」是指波長為780至1000奈米之範圍。「可見光波長範圍」是指波長為390至780奈米之範圍。一般而言，可利用紅外光-可見光光譜儀來測試材料在可見光及紅外光範圍下之透光率。
上述基材110例如可為玻璃、石英或具可撓性的透明塑膠基板。
可見光遮蔽結構120設置於基材110上，以定義出基材110上的次畫素區120a及觸控感應區120b的位置，如第1A圖所示。例如可先在基材110上形成一層可見光遮蔽材料，再使用光學微影製程形成可見光遮蔽結構120，以定義出次畫素區120a及觸控感應區120b。但在此不限次畫素區120a及觸控感應區120b的位置及面積。詳細而言，
次畫素區120a及觸控感應區120b的位置及面積可依照對應的驅動基板之觸控感應元件的位置來決定，也可參考次畫素的數目、組合及各個次畫素的開口率來設計。因此，第1A圖僅為其中一實施例之例示圖式，非用以限定本發明。
彩色濾光層130覆蓋每個次畫素區120a。一般而言，可將彩色光阻利用光學微影製程或印刷製程，製作出彩色濾光層130。彩色光阻的材料例如為包含顏料的樹脂。舉例來說，如第1A圖所示，子彩色濾光層130a、130b、130c可分別以三種不同顏色的彩色光阻製作而成。
為使對應之觸控感應元件可偵測到紅外光的變化，故於觸控感應區120b上設置紅外光濾光層140，如第1A圖所示。對於紅外光濾光層140而言，在紅外光波長範圍內的透光度要夠高，且在可見光波長範圍內之透光度要夠低，才能實際應用於內嵌光學式觸控顯示面板中的彩色濾光片基板。據此，提供一種新穎的紅外光可穿透材料，其具備有上述之透光特性。此材料包含有光可固化材料、光起始劑以及顏料。顏料佔總重40至80 wt%。
光可固化材料是藉由照光發生光聚合反應固化而形成。光可固化材料可例如為丙烯酸系單體、丙烯酸系寡聚物或其混合物。在一實施方式中，光可固化材料佔總重10至30wt%。
丙烯酸系單體可例如為具有一或多個丙烯酸基之單體。舉例來說，丙烯酸系單體可為二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)
丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇(甲基)丙烯酸酯、鄰苯二甲酸二烯丙酯、三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯環氧丙烷加成物、乙二醇(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二(甲基)丙烯酸己酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、二(甲基)丙烯酸甘油酯、三(甲基)丙烯酸甘油酯、四(甲基)丙烯酸甘油酯、丁三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯或其混合物。在一實施方式中，丙烯酸系單體佔總重的4至15 wt%。
丙烯酸系寡聚物可例如為聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、環氧丙烯酸酯、矽酮丙烯酸酯、聚氨酯甲基丙烯酸酯、聚酯甲基丙烯酸酯、聚醚甲基丙烯酸酯、環氧甲基丙烯酸酯或其混合物。在一實施方式中，丙烯酸系寡聚物佔總重的5至15wt%。
光起始劑可例如為1-羥基-環己基-苯基-酮、2-甲基-1(4-(硫代甲基)苯)-2-嗎啉代丙烷-1-酮、芐基二甲酮、1-(4-十二碳基苯)-2-羥基-2-甲基丙烷-1-酮、2-羥基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮、1-(4-異丙基苯)-2-羥基-2-甲基丙烷-1-酮、二苯基酮等。在一實施方式中，光起始劑佔總重的2至10 wt%。
上述顏料是指具有發色能力的色料。在一實施方式中，顏料係選自由有機顏料、無機顏料及其混合物所構成之群組。
在一實施方式中，有機顏料選自由紅色顏料、黃色顏料、綠色顏料、藍色顏料、紫色顏料及其混合物所構成之群組。上述彩色顏料可例如為色彩索引(C.I.；The Society of Dyers and Colourists公司發行)中被歸類為顏料的化合物。
紅色顏料例如為C.I.顏料紅1、C.I.顏料紅2、C.I.顏料紅3、C.I.顏料紅177或C.I.顏料紅254。
黃色顏料例如為C.I.顏料黃1、C.I.顏料黃3、C.I.顏料黃12、C.I.顏料黃13、C.I.顏料黃83、C.I.顏料黃138、C.I.顏料黃139、C.I.顏料黃150、C.I.顏料黃180或C.I.顏料黃185。
綠色顏料例如為顏料綠7或C.I.顏料綠36。
藍色顏料例如為C.I.顏料藍15、C.I.顏料藍15-3、C.I.顏料藍15-4或C.I.顏料藍15-6。
紫色顏料例如為C.I.紫23或C.I.顏料紫23-19。
在一實施方式中，上述無機顏料選自由氧化鈦、硫酸鋇、碳酸鈣、鋅白、硫酸鉛，鉛黃、鋅黃、鐵丹(紅色氧化鐵(III))、鎘紅、群青藍、普魯士藍、氧化鉻綠、鈷綠、赭土、鈦黑、合成鐵黑、碳黑及其混合物所構成之群組。
在一實施方式中，紅外光可穿透材料中的顏料包含有紅色顏料、綠色顏料及藍色顏料，使材料在可見光波長範圍下，具有極低的的透光率。紅色顏料佔總重的25至40 wt%，綠色顏料佔總重的5至15 wt%，藍色顏料佔總重的10至25 wt%。
紅外光濾光層140的材料更可包含安定助劑、彩色染料以及溶劑。安定助劑可為界面活性劑，例如為聚矽氧烷、
改質聚矽氧烷、聚醚改質聚矽氧烷、聚酯改質聚矽氧烷或其組合。彩色染料例如可為亞硝基染料(nitroso dye)、偶氮染料(azodye)、硝基染料(nitro dye)或其組合。溶劑例如可為丙二醇單甲基醚或其他合適的溶劑。在一實施方式中，安定助劑佔總重的0.2至1 wt%。在一實施方式中，彩色染料佔總重的10至15 wt%。在一實施方式中，溶劑佔總重的20至35 wt%。
紅外光可穿透材料可藉由光學微影製程製作出紅外光濾光層140。在一實施方式中，製作出的紅外光濾光層140對應波長大於或等於850奈米的紅外光，其透光度大於70%。
特別的是，製成的紅外光濾光層140在可見光波長範圍內之透光度極低。在一實施方式中，紅外光濾光層140對應波長為400至780奈米的可見光，其透光度小於5%，較佳係小於3%，更佳係小於2%。在一實施方式中，紅外光濾光層140對應波長為400至700奈米的可見光，其透光度小於1%，較佳係小於0.5%，更佳係小於0.2%。在一實施方式中，紅外光濾光層140的光學密度(optical density,OD)值係大於4.2。
在一實施例中，如表一所示，首先將製作紅外光濾光層的各種材料混合與溶解。經過塗佈、烘烤、曝光、顯影以及蝕刻製程後，形成厚度約為4.5微米之紅外光濾光層。此紅外光濾光層之OD值為約4.9。
並且，將此紅外光濾光層進行透光度測試。如第5A圖及第5B圖所示，紅外光濾光層對應波長大於或等於850
奈米的紅外光，其透光度大於78%。對應波長為400至780奈米的可見光，其透光度小於2%。對應波長為400至700奈米的可見光，其透光度小於0.2%。藉此，得知此紅外光濾光層的確能夠有效地阻絕可見光並允許紅外光穿透，而能夠應用於內嵌光學式觸控顯示面板中的彩色濾光片基板。
在一實施方式中，可見光遮蔽結構120為傳統樹脂黑色矩陣(Resin Black Matrix,RBM)材料，其能夠有效地遮蔽紅外光及可見光，避免面板漏光。
由於本發明之紅外光可穿透材料對可見光亦具有良好的遮蔽性質，因此在一實施方式中，可見光遮蔽結構120亦可由構成紅外光濾光層140相同之材料所製成。換言之，可見光遮蔽結構120與紅外光濾光層140係一體成型，如第2B圖所示。相較於製作如第1A圖所示的結構，製作如第2A圖所示的結構所需的製程步驟較少，而可節省製程成本。
在一實施方式中，彩色濾光片基板100a、100b更包含一透明導電層150覆蓋在可見光遮蔽結構120、彩色濾光層130與紅外光濾光層140上，如第1B圖及第2B圖所示。透明導電層150的材料可為氧化銦錫。可利用物理氣相沈積法或化學氣相沈積法來製作透明導電層150。
第3圖係顯示依照本發明一實施方式的內嵌光學式觸控顯示面板的剖面示意圖。內嵌光學式觸控顯示面板30包含彩色濾光片基板100a、驅動基板300以及顯示介質400。第4圖係顯示依照本發明另一實施方式的內嵌光學式觸控
顯示面板的剖面示意圖。內嵌光學式觸控顯示面板40包含彩色濾光片基板200a、驅動基板300以及顯示介質400。
如第3圖所示，驅動基板300平行於彩色濾光片基板100a，且驅動基板300包含數個觸控感應元件310，分別成對對應彩色濾光片基板100a之觸控感應區120b。驅動基板300可例如為薄膜電晶體陣列基板，且設置有數個觸控感應元件310。在此不限觸控感應元件310的特定位置及面積，只要每個觸控感應元件310皆有對應的觸控感應區120b即可。換言之，紅外光濾光層140可視為數個紅外光濾光片，而每個觸控感應元件310會對應到其中一個紅外光濾光片。顯示介質400可例如為液晶層。第4圖之驅動基板300、顯示介質400的具體實施方式可與第3圖之驅動基板300、顯示介質400的具體實施方式相同，故不再贅述。
此外，當手指或觸控筆觸碰基材110的外表面時，會遮蔽由背光模組(未繪示)射出且依序穿透驅動基板300、顯示介質400及紅外光濾光層140之紅外光，使紅外光被基材110反射而被觸控感應元件310偵測，進而確認觸碰位置。但非屬觸控感應元件310接收的波長範圍的光線會擾亂觸控感應元件310接收訊號，而導致雜訊增加，訊雜比(signal-to-noise ratio,SNR or S/N)降低。因此，較佳的是降低紅外光濾光層140於可見光波長範圍下的透光度，以提昇觸控感應元件310在接收訊號時的訊雜比。
而本發明之實施方式的紅外光濾光層140在紅外光波長範圍內之透光度高，在可見光波長範圍內之透光度極
低，使驅動基板300在接收訊號時具有極高的訊雜比，而能夠解決上述問題。
綜上所述，本發明之紅外光可穿透材料具有紅外光可穿透與可見光阻卻特性，除可有效取代傳統RBM光阻之外，還可運用於製作需具備紅外光穿透特性的元件。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
30、40‧‧‧內嵌光學式觸控顯示面板
100a、200a‧‧‧彩色濾光片基板
110‧‧‧基材
120‧‧‧可見光遮蔽結構
120a‧‧‧次畫素區
120b‧‧‧觸控感應區
130‧‧‧彩色濾光層
130a、130b、130c‧‧‧子彩色濾光層
140‧‧‧紅外光濾光層
150‧‧‧透明導電層
300‧‧‧驅動基板
310‧‧‧觸控感應元件
400‧‧‧顯示介質
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：
第1A圖係顯示依照本發明一實施方式的彩色濾光片基板的上視圖。
第1B圖係顯示依照本發明一實施方式的彩色濾光片基板的剖面示意圖。
第2A圖係顯示依照本發明另一實施方式的彩色濾光片基板的上視圖。
第2B圖係顯示依照本發明另一實施方式的彩色濾光片基板的剖面示意圖。
第3圖係顯示依照本發明一實施方式的內嵌光學式觸控顯示面板的剖面示意圖。
第4圖係顯示依照本發明另一實施方式的內嵌光學式觸控顯示面板的剖面示意圖。
第5A圖係顯示依照本發明一實施方式的光阻的紅外光光譜圖。
第5B圖係第5A圖的放大圖。
100a‧‧‧彩色濾光片基板
120‧‧‧可見光遮蔽結構
120a‧‧‧次畫素區
120b‧‧‧觸控感應區
130‧‧‧彩色濾光層
130a、130b、130c‧‧‧子彩色濾光層
140‧‧‧紅外光濾光層
Claims (18)
- 一種用於內嵌光學式觸控顯示面板之彩色濾光片基板，包含：一基材；一可見光遮蔽結構，設置於該基材上，以定義該基材之複數個次畫素區及複數個觸控感應區；一彩色濾光層，覆蓋每一該些次畫素區；以及一紅外光濾光層，覆蓋至少部分該些觸控感應區，其中該紅外光濾光層係由單一紅外光可穿透材料製成，且該紅外光可穿透材料在紅外光波長範圍內之透光度大於在可見光波長範圍內之透光度。
- 如請求項1所述之彩色濾光片基板，其中該可見光遮蔽結構及該紅外光濾光層係由相同的材料製成。
- 如請求項1所述之彩色濾光片基板，其中該紅外光濾光層對應波長為400至780奈米之可見光的透光度小於5%。
- 如請求項1所述之彩色濾光片基板，其中該紅外光濾光層對應波長為400至700奈米之可見光的透光度小於1%。
- 如請求項1所述之彩色濾光片基板，其中該紅外光濾光層對應波長大於或等於850奈米之紅外光的透光度大於70%。
- 如請求項1所述之彩色濾光片基板，其中該紅外光濾光層之光學密度(optical density,OD)值係大於4.2。
- 如請求項1所述之彩色濾光片基板，其中該紅外光濾光層之材料包含：光可固化材料；光起始劑；以及複數個顏料，佔總重40至80 wt%。
- 如請求項7所述之彩色濾光片基板，其中該些顏料係選自由有機顏料、無機顏料及其混合物所構成之群組。
- 如請求項8所述之彩色濾光片基板，其中該有機顏料係選自由紅色顏料、黃色顏料、綠色顏料、藍色顏料、紫色顏料及其混合物所構成之群組。
- 如請求項8所述之彩色濾光片基板，其中該有機顏料包含紅色顏料、綠色顏料及藍色顏料，該紅色顏料佔總重的25至40 wt%，該綠色顏料佔總重的5至15 wt%，該藍色顏料佔總重的10至25 wt%。
- 如請求項8所述之彩色濾光片基板，其中該無機顏料選自由氧化鈦、硫酸鋇、碳酸鈣、鋅白、硫酸鉛，鉛黃、鋅黃、鐵丹(紅色氧化鐵(III))、鎘紅、群青藍、普魯士 藍、氧化鉻綠、鈷綠、赭土、鈦黑、合成鐵黑、碳黑及其混合物所構成之群組。
- 一種內嵌光學式觸控顯示面板，包含：請求項1至11中任一項所述之該彩色濾光片基板；一驅動基板，平行於該彩色濾光片基板，其中該驅動基板包含複數個觸控感應元件分別成對對應該彩色濾光片基板之該些觸控感應區；以及一顯示介質，夾設於該彩色濾光片基板及該驅動基板之間。
- 一種用於內嵌光學式觸控顯示面板之彩色濾光片基板的紅外光濾光層之紅外光可穿透材料，包含：光可固化材料；光起始劑；以及複數個顏料，佔總重40至80 wt%，其中該紅外光可穿透材料在紅外光波長範圍內之透光度大於在可見光波長範圍內之透光度。
- 如請求項13所述之紅外光可穿透材料，其中該光可固化材料佔總重10至30wt%。
- 如請求項13所述之紅外光可穿透材料，其中該些顏料係選自由有機顏料、無機顏料及其混合物所構成之群組。
- 如請求項15所述之紅外光可穿透材料，其中該有機顏料選自由紅色顏料、黃色顏料、綠色顏料、藍色顏料、紫色顏料及其混合物所構成之群組。
- 如請求項15所述之紅外光可穿透材料，其中該有機顏料包含紅色顏料、綠色顏料及藍色顏料，該紅色顏料佔總重的25至40 wt%，該綠色顏料佔總重的5至15 wt%，該藍色顏料佔總重的10至25 wt%。
- 如請求項15所述之紅外光可穿透材料，其中該無機顏料選自由氧化鈦、硫酸鋇、碳酸鈣、鋅白、硫酸鉛，鉛黃、鋅黃、鐵丹(紅色氧化鐵(III))、鎘紅、群青藍、普魯士藍、氧化鉻綠、鈷綠、赭土、鈦黑、合成鐵黑、碳黑及其混合物所構成之群組。
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