TWI472983B - 具有可變色邊框觸控裝置與具有其之觸控顯示裝置 - Google Patents

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TWI472983B
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Shihpo Chou
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具有可變色邊框觸控裝置與具有其之觸控顯示裝置
本發明係關於一種具有可變色邊框之觸控裝置，特別是關於一種包含雙穩態顯示介質(Bi-stable display element)的可變色邊框，以及具有其之觸控顯示裝置。
在眾多的消費性電子產品中，平面顯示器是目前最熱門的裝置之一。隨著平面顯示科技的日益進步，藉著顯示器輔助的光電產品使得生活愈加便利。其中，由於觸控式顯示器具備高度使用便利性的特徵，具有觸控功能的顯示器業已廣泛地應用在各消費性電子產品領域中。
目前顯示器產品中，顯示器最外層的保護玻璃(Cover Glass,CG)，其四周周緣的邊框均為不透光。這是因為，不論在外掛式觸控面板(Out-cell touch panel)中的觸控感應層或是顯示面板的有效顯示區周邊，均設置了控制顯示元件之不具顯示功能的導電線路；為了遮掩這些導電線路。上述之邊框均採用不透明之樹脂材質(例如黑色之樹脂邊框)。然而，除遮掩導線線路之外，這樣的邊框本身並不具如美觀或任何其它功能。
本發明提供一種具有可變色邊框之觸控裝置，透過導入雙穩態顯示介質製作，使上述之邊框可變色或產生圖案，進而增加整體顯示器之美感。
本發明另提供一種觸控顯示裝置，其包含前述之具有可變色邊框之觸控裝置，可延伸上述觸控顯示裝置之顯示功能以及增加使用上的趣味性。
本發明提供一種具有可變色邊框之觸控裝置，包括一第一基板、一填充層、一遮光層、以及一觸控元件層，其中，第一基板具有一框膠以定義出一第一區以及一第二區，而第二區環繞第一區；填充層係位於第一基板之第一區上；遮光層係位於第一基板之第二區上，遮光層包含一透明導電層、一雙穩態顯示介質層、以及一導電層，其中透明導電層係位於第一基板上，雙穩態顯示介質層係位於透明導電層上，而導電層係位於該雙穩態顯示介質層上；觸控元件層係位於填充層與遮光層上方。本案另提供一種觸控顯示裝置，其包含前述之具有可變色邊框之觸控裝置。
本發明另提出一種觸控顯示裝置，觸控顯示裝置包括上述具有可變色邊框之觸控裝置、一顯示面板、以及一黏著層，其中，顯示面板包含一顯示區與一周邊區，而周邊區圍繞顯示區且設置於觸控元件層上；黏著層設置於觸控元件層與顯示面板之間，其中具有可變色邊框之觸控裝置之填充層對應於顯示面板之顯示區，且具有可變色邊框之觸控裝置之遮光層則對應於顯示面板之周邊區。
為讓本發明之上述特徵和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉比較例與實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
本發明之目的及優點，藉由下列實施例中伴隨圖式與元件符號之詳細敘述後，將更為顯著。
為了使本揭示內容之敘述更加詳盡與完備，可參照所附之圖式及以下所述各種實施例，圖式中相同之號碼代表相同或相似之元件，並且為求清楚說明，元件之大小或厚度可能誇大顯示，並未依照原尺寸作圖。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。然而，應瞭解到所提供之實施例並非用以限制本發明所涵蓋的範圍。這些實務上的細節不應用以限制本發明。
本發明中之「上」、「下」、「前」、「後」等用語，均為便於說明根據本發明之實施例中元件的相對位置或時間順序所採的描述，而非用限制之目的。而結構運作之描述非用以限制其執行之順序，任何由元件重新組合之結構，所產生具有均等功效的裝置，皆為本發明所涵蓋的範圍。
在目前外掛式觸控面板的觸控感應層或是顯示面板的有效顯示區周緣，均設置控制顯示元件而不具顯示功能的導電線路，為了不將這些線路外露，必須利用邊框來遮掩該導電線路。而上述之邊框則採用不透明之樹脂材質，例如黑色之樹脂邊框。然而，除遮掩線路外，本身不具其它如美觀等之功能。
對此，本發明提供一種具有可變色邊框之觸控裝置以及一種具有上述具有可變色邊框之觸控裝置之觸控顯示裝置，透過導入雙穩態顯示介質製作，使上述之邊框不只具有遮掩線路之功能，本身亦能變色或產生圖案，增加整體 顯示器之美感、延伸顯示的功能及使用上的趣味性。
根據本發明之一實施例，其目的在於提供一種具有可變色邊框之觸控裝置，其包含第一基板110、觸控元件層120、填充層130以及遮光層140，如第1A圖和該圖之中各層分離示意的第1B圖所示，第一基板110上包含第一區111以及第二區112，而第二區112環繞第一區111；觸控元件層120位於第一基板110之對向；填充層130位於第一基板110之第一區111上且設置於第一基板110與觸控元件層120之間。而遮光層140，如第1B圖所示，位於第一基板110之第二區112上且設置於第一基板110與觸控元件層120之間，而遮光層140之內部結構，可同時參照第1B圖以及該圖中沿AA’線之剖面圖之第2圖，係由框膠141在第一基板110上圍設出第二區112，其中，位於第二區112上之遮光層140包含透明導電層142、雙穩態顯示介質層143、以及導電層144係依序形成於第一基板110上。透明導電層142位於第一基板110上，雙穩態顯示介質層143位於透明導電層142上，且導電層144係位於雙穩態顯示介質層143上。
所謂雙穩態顯示介質，是指顯示介質只在更換畫面時才需要提供電源，若不必更換螢幕資訊而僅是保持畫面時則可關閉電源，故其在不需消耗任何電能的情況下，即可保持穩定的影像顯示，具有省電的特性。
在本發明之實施例中，雙穩態顯示介質層係由電泳顯示介質層、電致變色層或膽固醇液晶層其中至少之一所組成。
在本發明之實施例中，雙穩態顯示介質層係由電泳顯示介質層所組成。其中，電泳顯示介質層之電泳顯示技術(Electro-Phoretic Display，EPD)，是利用泳動原理的反射式顯示；其顯示的工作原理為透明或彩色液體之中的帶電粒子移動，帶電粒子在電場中往其本身電荷相反的電極移動，移動過程中經過帶有色彩之微粒子時，造成微粒子翻轉或移動，達到色彩轉換的效果，其可被製作在玻璃、金屬或塑料基板上。
在本發明之另一實施例中，雙穩態顯示介質層係由電致變色層所組成。其中，電致變色層的變色顯示原理及結構如第3圖所示，過渡金屬氧化物層301以及電解質層302設置於兩層導電層303、304之間，將外接電壓施加於此電致變色層結構，其中導電層304接上正電極，導電層303接上負電極，形成電場使導電層303游離出電子(以e- 表示)，而電解質層302亦游離出陽離子(以M+ 表示)，該電子和陽離子於過渡金屬氧化物層內與其中的過渡金屬氧化物發生氧化還原反應，進而產生和原過渡金屬氧化物不同顏色的生成物。其過渡金屬氧化物以三氧化鎢(WO3 )為例，其氧化還原反應方程式如下： 藍色之生成物Mx WO3 將原來透明無色的過渡金屬氧化物層301轉變為藍色，而該藍色生成物Mx WO3 亦能穩定存在於過渡金屬氧化物層301中，無需持續施加電壓維持其藍 色顯示。同時，此反應為可逆的氧化還原反應，意即將上述電壓反接後，形成之相反電場亦會將藍色生成物Mx WO3 中的電子和陽離子釋放出來，使Mx WO3 回到原反應物WO3 之透明無色狀態，此即為利用過渡金屬氧化物之可逆氧化還原反應之雙穩態顯示介質之變色原理。此外，提供該過渡金屬氧化物層進行變色反應之陽離子的電解質層302，可利用有機電解質或是無機電解質，其中，有機高分子電解質因為化學結構特殊性質而具有彈性、可撓曲性且製作方便成本較低，因此在應用上較為廣泛，而無機材料雖存在無撓曲性易因應力而產生脆裂、價格較高等缺點，但具有無光劣解(Photolytic degradation)疑慮、封裝問題較少、具長效大面積化平整度高等優點，故亦可依產品需求而採用。
在本發明之實施例中，過渡金屬氧化物層301為WO3 、TiO2 、Nb2 O5 、以及V2 O5 或該等之組合所組成。
在本發明之實施例中，電解質層302係採用有機高分子電解質。
在本發明之又一實施例中，雙穩態顯示介質層係由膽固醇液晶層所組成。其中膽固醇液晶擁有兩種介穩狀態，分別為平面結構(Planar Texture)及焦錐結構(Focal Conic Texture)，膽固醇液晶在驅動之後無需電壓即可維持高反射率與高對比值，只有在兩個介穩狀態之間轉換時才需要驅動電壓。
在本發明之實施例中，雙穩態顯示介質層(143、443、643以及843)之兩種穩態顯示均為不透明。
在本發明之實施例中，第一基板(110、410、610以及810)係採用透明玻璃、塑膠、以及其他適用之材料。
在本發明之實施例中，導電層(144、444、644以及844)係採用鉬(Mo)、鈦(Ti)、銦錫氧化物(ITO)、以及其他適用之合金。
在本發明之實施例中，導電層(144、444、644以及844)係不透明金屬導電層。
以下各實施例之具有可變色邊框之觸控裝置的側視圖皆如第1A圖，其中第1B圖之AA’線剖面於各實施例的不同結構，如以下之第4-9圖所示。
第一實施例
如第4圖所示，具有可變色邊框之觸控裝置包括第一基板410、透明導電層442、雙穩態顯示介質層443、導電層444、框膠441、填充層430、平坦層450以及觸控元件層420。
本實施例之具有可變色邊框之觸控裝置之上述各元件的連接關係及其製作方法如下：提供第一基板410，以框膠441在第一基板410上圍設定義第一區111以及第二區112，其中第二區112環繞該第一區111(此處第一區111、第二區112係沿用前述之定義，即如同第1B圖之第一區111、第二區112所示)。在第二區112上依序形成透明導電層442、雙穩態顯示介質層443、導電層444，即在第二區112上形成該遮光層440，接著在第一區111形成填充層430，然後在第一區111之填充層430以及第二區112之遮 光層440上形成平坦層450，其中填充層430和平坦層450係採用平坦化用途之有機材料，例如正型光阻材料或負型光阻材料，以旋轉塗佈(spin coating)製作，且填充層430和平坦層450之材料相同故可於同一道製程中製作完成，其目的在補足上述形成該第二區112之遮光層時，於第一基板410上產生之高度差，使第一區111與第二區112具有相同高度且將第一基板410上整體第二區112形成時，在第一基板410的不同位置上之第二區112可能產生的高度不均之段差平坦化，以利於後續觸控元件層420之製作；最後，具有相同高度之第一區111以及第二區112與觸控元件層420之接觸面為平坦面，再形成觸控元件層420於此平坦面上，而完成本發明第一實施例之可變色邊框。其中，導電層444之厚度為500-2000Å，成膜的方法例如可以是係以濺鍍(sputter)方式，但不以此為限；雙穩態顯示介質層443例如可以是厚度小於50μm之電泳顯示介質層，以電子墨水電泳製程(E-ink EPD process)方式，在框膠441所定義之第二區112的雙穩態顯示介質層443中填入微膠囊溶液後硬化(curing)成型或以SiPix電子紙電泳製程(SiPix EPD process)，在框膠441所定義之第二區112的雙穩態顯示介質層443中製作微杯結構，注入電泳液後封裝的方式製作。
在本發明之另一實施例中，上述雙穩態顯示介質層443為厚度3-5μm之膽固醇液晶層。
在本發明之另一實施例中，如第5圖所示，具有如同第4圖所示之可變色邊框之觸控裝置的元件符號、元件之 連接關係以及製作方法，在此不再贅述，值得注意的是，上述雙穩態顯示介質層443係由電解質層443a以及電致變色層443b所組成，其中，電極質層443a係厚度2-3μm之有機高分子電解質Poly(2acrylamido-2-methyl propane sulfonic acid,PAMPSA)；電致變色層443b係厚度500-2000 Å之三氧化鎢。
第二實施例
如第6圖所示，具有可變色邊框之觸控裝置包括第二基板660、觸控元件層620、框膠641、透明導電層642、雙穩態顯示介質層643、導電層644、填充層630以及第一基板610。
本實施例之具有可變色邊框之觸控裝置之上述各元件的連接關係及其製作方法如下：首先，提供第二基板660，於第二基板660上形成觸控元件層620。之後，以框膠641在觸控元件層620上圍設定義第一區111以及第二區112，其中第二區112環繞第一區111(此處第一區111、第二區112係沿用前述之定義，即如同第1B圖之第一區111、第二區112所示)。在第二區112上依序形成透明導電層642、雙穩態顯示介質層643、導電層644，上述三者即在第二區上形成遮光層640；接著，在第一區形成填充層630，而填充層630係採用有機材料，例如光學膠。最後，將第一區之填充層630與第二區之遮光層640與第一基板610黏合，以形成本發明第二實施例之具有可變色邊框之觸控裝置。其中，導電層644之厚度為500-2000Å，以濺鍍(sputter) 方式成膜、雙穩態顯示介質層643係厚度小於50μm之電泳顯示介質層，例如，可以電子墨水電泳製程(E-ink EPD process)方式，在框膠641所定義之第二區的雙穩態顯示介質層643中填入微膠囊溶液後硬化(curing)成型，或以SiPix電子紙電泳製程(SiPix EPD process)，在框膠641所定義之第二區的雙穩態顯示介質層643中製作微杯結構，注入電泳液後封裝的方式製作。
在本發明之另一實施例中，上述雙穩態顯示介質層643為厚度3-5μm之膽固醇液晶層。
在本發明之另一實施例中，如第7圖所示，具有如同第6圖所示之可變色邊框之觸控裝置的元件符號、元件之連接關係以及製作方法，在此不再贅述，值得注意的是，上述雙穩態顯示介質層643係電解質層634a以及電致變色層634b，其中，電解質層634a係厚度2-3μm之有機高分子電解質Poly(2acrylamido-2-methyl propane sulfonic acid,PAMPSA)；電致變色層634b係厚度500-2000 Å之三氧化鎢。
此外，本實施例之具有可變色邊框之觸控裝置，除以上述製作順序依序形成各層之外，亦可分為兩個部分製作，先分別製作完成後再黏合為本實施例之可變色邊框，如第6圖所示，將遮光層640及填充層630先製作完成於第一基板610上、而觸控元件層620先製作於第二基板660上，再將第一基板610上之遮光層640及填充層630和第二基板上之觸控元件層620黏合。本實施例之可變色邊框的製作方法如下：提供第一基板610，以框膠641在第一 基板610上圍設定義第一區111以及第二區112，其中第二區112環繞第一區111(此處第一區111、第二區112係沿用前述之定義，即如同第1B圖之第一區111、第二區112所示)。在第二區112上依序形成導電層644、雙穩態顯示介質層643、透明導電層642，上述三者即為在第二區112上形成之遮光層640；接著，在第一區111形成填充層630，而填充層係採用有機材料，例如光學膠；另外提供第二基板660，在第二基板660上形成觸控元件層620。最後，將第一區111之填充層630連同第二區112之遮光層640與觸控元件層620接合，藉以形成本發明實施例之可變色邊框。
第三實施例
如第8圖所示，具有可變色邊框之觸控裝置包括第二基板860、觸控元件層820、粘著層870、第三基板880、框膠841、透明導電層842、雙穩態顯示介質層843、導電層844、填充層830以及第一基板810。
本實施例之具有可變色邊框之觸控裝置之上述各元件的連接關係及其製作方法如下：首先，提供第二基板860，於第二基板860上形成觸控元件層820，接著提供第三基板880，以框膠841在第三基板880上圍設定義第一區111以及第二區112，其中第二區112環繞第一區111(此處第一區111、第二區112係沿用前述之定義，即如同第1B圖之第一區111、第二區112所示)。在第二區112上依序形成導電層844、雙穩態顯示介質層843、透明導電層842， 上述三者即在第二區112上形成遮光層840；接著，在第一區111形成填充層830，而填充層係採用有機材料，例如光學膠；最後，將第一區111之填充層830連同第二區112之遮光層與第一基板810黏合，並利用粘著層870將第三基板880與觸控元件層820貼合，形成本發明第三實施例之具有可變色邊框之觸控裝置。其中，導電層844之厚度為500-2000Å，雙穩態顯示介質層843係厚度小於50μm之電泳顯示介質層。
在本發明之另一實施例中，上述雙穩態顯示介質層843為厚度3-5μm之膽固醇液晶層。
在本發明之另一實施例中，如第9圖所示，具有如同第8圖所示之可變色邊框之觸控裝置的元件符號、元件之連接關係以及製作方法，在此不再贅述，值得注意的是，上述雙穩態顯示介質層843係由電解質層843a以及電致變色層843b所組成，其中，電解質層843a係厚度2-3μm之有機高分子電解質Poly(2acrylamido-2-methyl propane sulfonic acid,PAMPSA)；電致變色層843b係厚度500-2000 Å之三氧化鎢。
此外，本實施例之具有可變色邊框之觸控裝置，除以上述製作順序依序形成各層之外，亦可分為三個部分製作，先分別製作完成後再黏合為本實施例之具有可變色邊框之觸控裝置，如第8圖所示，將框膠841、透明導電層844、雙穩態顯示介質層843及填充層830製作於第一基板810上，而觸控元件層820則製作於第二基板860上，再將第三基板880與第一基板810上之層別黏合，且在第二 基板860上之觸控元件層820上塗佈粘著層870以和第三基板880黏合，形成本發明實施例之可變色邊框。
第四實施例
如第10圖所示之觸控顯示裝置1000，其包含上述各實施例之具有可變色邊框之觸控裝置1100、黏著層1200以及顯示面板1300。其中，具有可變色邊框之觸控裝置1100包含第一基板1110、填充層1130、遮光層1140以及觸控元件層1120。
本實施例之觸控顯示裝置上述各元件的連接關係及其製作方法如下：首先，提供一顯示面板1300，顯示面板1300包含顯示區1310與周邊區1320，且周邊區1320圍繞顯示區1310；接著，形成黏著層1200於顯示面板1300上；最後，以黏著層1200將顯示面板1300與具有可變色邊框之觸控裝置1100之觸控元件層1120黏合，其中黏合之對準位置係為可變色邊框裝置之填充層1130(即第一基板1110之第一區1111)對應於顯示面板之顯示區1310，且遮光層1140則對應於顯示面板之周邊區1320(即第一基板1110之第二區1112)。
在本發明之另一實施例中，可設置一第二基板(未繪示)於觸控元件層1120與黏著層1200之間，再以黏著層1200將顯示面板1300與具有可變色邊框之觸控裝置1100之第二基板(未繪示)黏合。
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。
110、410、610、810、1110‧‧‧第一基板
111、1111‧‧‧第一區
112、1112‧‧‧第二區
120、420、620、820、1120‧‧‧觸控元件層
130、430、630、830、1130‧‧‧填充層
140、440、640、840、1140‧‧‧遮光層
141、441、641、841‧‧‧框膠
142、442、642、842‧‧‧透明導電層
143、443、643、843‧‧‧雙穩態顯示介質層
144、444、644、844‧‧‧導電層
301‧‧‧過渡金屬氧化物層
302‧‧‧電解質層
303‧‧‧導電層
304‧‧‧導電層
443a、643a、843a‧‧‧電解質層
443b、643b、843b‧‧‧電致變色層
450‧‧‧平坦層
660、860‧‧‧第二基板
870‧‧‧粘著層
880‧‧‧第三基板
1000‧‧‧觸控顯示裝置
1100‧‧‧可變色邊框之觸控裝置
1200‧‧‧黏著層
1300‧‧‧顯示面板
1310‧‧‧顯示區
1320‧‧‧周邊區
本案之上述和其他態樣、特徵及其他優點參照說明書內容並配合附加圖式得到更清楚的了解，其中：
第1A圖係本發明可變色邊框裝置之側視圖。
第1B圖係本發明可變色邊框裝置之分解圖。
第2圖係本發明可變色邊框裝置之遮光層的剖面圖。
第3圖係過渡金屬氧化物電致變色原理之示意圖。
第4圖係本發明可變色邊框裝置之實施例的剖面圖。
第5圖係本發明可變色邊框裝置之實施例的剖面圖。
第6圖係本發明可變色邊框裝置之實施例的剖面圖。
第7圖係本發明可變色邊框裝置之實施例的剖面圖。
第8圖係本發明可變色邊框裝置之實施例的剖面圖。
第9圖係本發明可變色邊框裝置之實施例的剖面圖。
第10圖係本發明觸控顯示裝置之實施例的剖面圖。
1000‧‧‧觸控顯示裝置
1100‧‧‧具有可變色邊框之觸控裝置
1110‧‧‧第一基板
1112‧‧‧第二區
1111‧‧‧第一區
1130‧‧‧填充層
1120‧‧‧觸控元件層
1200‧‧‧黏著層
1140‧‧‧遮光層
1310‧‧‧顯示區
1300‧‧‧顯示面板
1320‧‧‧周邊區

Claims (12)

  1. 一種具有可變色邊框之觸控裝置，其包含：一第一基板，具有一框膠以定義出一第一區以及一第二區，其中該第二區環繞該第一區；一填充層，位於該第一基板之第一區上；一遮光層，位於該第一基板之第二區上，該遮光層包含：一透明導電層，位於該第一基板上；一電致變色層位於該透明導電層上，該電致變色層包含一過渡金屬氧化物層以及一電解質層；以及一導電層，位於該電致變色層上；以及一觸控元件層，位於該填充層與該遮光層上方。
  2. 如請求項1所述之具有可變色邊框之觸控裝置，其中該過渡金屬氧化物層包含WO3 、TiO2 、Nb2 O5 、V2 O5 、或其組合，而該電解質層包含有機高分子電解質。
  3. 如請求項1所述之具有可變色邊框之觸控裝置，其中該導電層包含一不透明金屬導電層。
  4. 如請求項1所述之具有可變色邊框之觸控裝置，其中該填充層材料包含一有機材料。
  5. 如請求項4所述之具有可變色邊框之觸控裝置，更包括一平坦層，位於該觸控元件層、該遮光層與該填充層之間。
  6. 如請求項5所述之具有可變色邊框之觸控裝置，其中該填充層與該平坦層使用的材料相同。
  7. 如請求項1所述之具有可變色邊框之觸控裝置，更包括一第二基板，設置於該觸控元件層上。
  8. 如請求項7所述之具有可變色邊框之觸控裝置，其中該填充層材料包含一光學膠。
  9. 如請求項8所述之具有可變色邊框之觸控裝置，更包括：一第三基板，位於該遮光層與該填充層上；以及一粘著層，位於該第三基板與該觸控元件層之間。
  10. 如請求項9所述之具有可變色邊框之觸控裝置，其中該粘著層材料包含一光學膠。
  11. 一種觸控顯示裝置，其包含：如請求項1-8中任一項之具有可變色邊框之觸控裝置；一顯示面板，包含一顯示區與一周邊區，其中該周邊區圍繞該顯示區，且設置於該觸控元件層上；以及一黏著層，設置於該觸控元件層與該顯示面板之間其中該具有可變色邊框之觸控裝置之該填充層對應於該顯示面板之顯示區，且該具有可變色邊框之觸控裝置之 該遮光層則對應於該顯示面板之周邊區。
  12. 如請求項11所述之觸控顯示裝置，其中該黏著層的材料包含一光學膠。
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