TWI492131B - Input display device - Google Patents

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TWI492131B
TWI492131B TW101142701A TW101142701A TWI492131B TW I492131 B TWI492131 B TW I492131B TW 101142701 A TW101142701 A TW 101142701A TW 101142701 A TW101142701 A TW 101142701A TW I492131 B TWI492131 B TW I492131B
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Kuniaki Ishibashi
Akiko Sugino
Tsuyoshi Chiba
Masakuni Fujita
Takashi Yamaoka
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Nitto Denko Corp
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Description

輸入顯示裝置
本發明係關於一種可藉由手指或觸控筆等之接觸而輸入資訊之輸入顯示裝置。
先前，包括液晶面板作為顯示器之行動機器等之輸入顯示裝置係由於小型化或薄型化之要求，故而實際應用有於顯示器之顯示面上搭載觸控面板者。於觸控面板中，存在靜電電容式、電阻膜式、光學方式、超音波方式或電磁感應式等各種方式。
例如，提出一種於構成液晶顯示裝置之偏光板與液晶層之間組入有電阻膜式觸控感測器之內觸控面板型輸入顯示裝置(專利文獻1)。於此種構成之輸入顯示裝置中，液晶層與觸控感測器之距離較近，故而可對使用者賦予自然之輸入操作感。又，於行動機器中，觸控感測器動作之頻度非常高，故而就耐久性更優異之優點而言，近年來，大多採用靜電電容式之觸控面板。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2003-036143號公報
然而，於使用包含在不存在電場之狀態下水平配向之液晶分子的液晶層作為靜電電容方式中之液晶層、使用靜電 電容感測器作為觸控感測器之情形時，存在經常產生顯示不良或誤動作之問題。
本發明之目的在於提供一種可不損害自然之操作感而降低顯示不良之產生並且亦降低誤動作之產生的輸入顯示裝置。
為達成上述目的，本發明之輸入顯示裝置之特徵在於包括：液晶層，其包含在不存在電場之狀態下水平配向之液晶分子；第1偏光板，其配置於上述液晶層之視認側；靜電電容感測器，其配置於上述第1偏光板與上述液晶層之間；及抗靜電層，其配置於上述第1偏光板與上述靜電電容感測器之間，且與上述第1偏光板接合；且上述靜電電容感測器具有透明基板、形成於上述透明基板上之透明電極圖案、及以埋設上述透明電極圖案之方式形成於上述透明基板上之第1接著層，上述抗靜電層之表面電阻值係1.0×109 ~1.0×1011 Ω/□。
較佳為，本發明之輸入顯示裝置更包括配置於上述抗靜電層與上述第1接著層之間、且擴大自視認側之視角之相位差膜。
又，關於液晶層於與視認側相反之側，亦可介隔第2接著層配置有第2偏光板。
又，較佳為，上述抗靜電層包含界面活性劑、鹼金屬鹽、多元醇、導電性微粒子及導電性聚合物中之任一種，進而較佳為，上述鹼金屬鹽為雙(三氟烷磺醯基)醯亞胺鹼 金屬鹽。
根據本發明，於包含在不存在電場之狀態下水平配向之液晶分子之液晶層與第1偏光板之間，配置有表面電阻值為1.0×109 ~1.0×1011 Ω/□之抗靜電層。藉此，可抑制因靜電等所引起之第1偏光板之帶電，且抑制液晶層中之液晶分子之配向不良。又，藉由將表面電阻值設為上述範圍，靜電電容感測器可正確檢測產生於透明電極圖案與使用者之手指之間的電容之變化。因此，可不損害自然之操作感而降低顯示不良之產生並且亦降低誤動作之產生。
以下，一面參照圖式一面詳細說明本發明之實施形態。
圖1係概略地表示本實施形態之輸入顯示裝置之構成之剖面圖。再者，於圖1中，為說明之方便起見，與實際之尺寸不同地記載構成輸入顯示裝置之各層之厚度，但各層之厚度並不限定於圖1者。
如圖1所示，本發明之輸入顯示裝置1包括：液晶層2，其包含在不存在電場之狀態下水平配向之液晶分子；偏光板(第1偏光板)3，其配置於該液晶層之視認側；靜電電容感測器4，其配置於該偏光板與液晶層2之間；及抗靜電層5，其配置於該靜電電容感測器與偏光板3之間，且與偏光板3接合。
靜電電容感測器4具有透明基板6、形成於該透明基板上之透明電極圖案7、及以埋設該透明電極圖案之方式形成 於透明基板上之接著層(第1接著層)8。
於以上述方式構成之輸入顯示裝置1中，可同時降低偏光板3因靜電帶電時產生之液晶層2之顯示不良與靜電電容感測器4之誤動作。
此處，包含在不存在電場之狀態下水平配向之液晶分子的液晶層(例如IPS(In-plane Switching，共平面切換)方式之液晶層)通常係藉由於水平方向上施加電場，使液晶分子於水平方向上旋轉而進行顯示。此時，若偏光板因靜電帶電，則於其帶電部對液晶層施加垂直方向之電場，故而有液晶分子局部配向於垂直方向上而導致顯示不良之情形。
另一方面，靜電電容感測器係於使用者之手指接近其表面時檢測透明電極圖案與手指形成之微弱之靜電電容者。此處，若於使用者之手指與上述透明電極圖案之間存在如抗靜電層般之導電層，則無法獲得所需之電容(capacitance)，而導致誤動作。
因此，偏光板因靜電帶電時產生之液晶層之顯示不良與靜電電容感測器之誤動作係處於彼此自相矛盾(trade-off)之關係之課題，從而同時解決該等係非常困難。
本發明者等人為解決上述課題而反覆進行了潛心研究，結果著眼於液晶層之顯示不良與抗靜電層之表面電阻值之關係、及靜電電容感測器之誤動作與抗靜電層之表面電阻值之關係。於是獲得如下劃時代之見解：若將配置於特定之位置上之抗靜電層之表面電阻值設為下述特定之值，則 同時解決處於上述自相矛盾之關係之兩個課題。
繼而，以下說明輸入顯示裝置1之各構成要素之詳細情況。
(液晶層)
本發明所使用之液晶層係包含在不存在電場之狀態下水平配向之液晶分子的被稱為所謂IPS(In-Plane Switching)方式之液晶層。上述液晶層之厚度例如為1.5 μm~4.0 μm。
通常於上述液晶層之上側配置有上部基板(未圖示)，於下側配置有下部基板(未圖示)。於上部基板或下部基板之一側，通常於液晶層上形成有用以形成水平方向之電場之梳狀電極(未圖示)。
(偏光板)
本發明所使用之偏光板係配置於液晶層之視認側。上述偏光板具有如下功能：將輸入至該偏光板之光分離為彼此正交之2種偏光成分，使一偏光成分穿透並吸收另一偏光成分。上述偏光板係於面內具有吸收軸與穿透軸。上述吸收軸係最大地吸收入射之光之方向，上述穿透軸係最大地穿透光之方向。通常，上述吸收軸與上述穿透軸彼此正交。
上述偏光板只要為具有上述功能者則並無特別限制，較佳為包含含有二色性元素之聚乙烯醇系樹脂之延伸膜、與配置於該延伸膜之一側之保護膜的積層體。上述延伸膜之厚度通常為1.0 μm~30 μm。上述保護膜之厚度通常為20 μm~150 μm。此種偏光板例如可自日東電工股份有限公司 (商品名：NPF(註冊商標)1224DU)獲取。
(抗靜電層)
本發明所使用之抗靜電層配置於偏光板與靜電電容感測器之間，且與偏光板接合。該抗靜電層之厚度例如為0.1 μm~80 μm。上述抗靜電層之平均單位面積之表面電阻值係1.0×109 ~1.0×1011 Ω/□(ohms per square)。若抗靜電層之表面電阻值未達1.0×109 Ω/□則產生靜電電容感測器之誤動作，另一方面，若表面電阻值超過1.0×1011 Ω/□則產生液晶層之顯示不良。
因此，藉由使用表面電阻值處於上述範圍之抗靜電層，可同時降低偏光板因靜電帶電時產生之液晶層之顯示不良、與靜電電容感測器之誤動作。
上述抗靜電層係以例如丙烯酸作為主成分之材料，較佳為包含抗靜電劑。該抗靜電層既可藉由對偏光板貼合使抗靜電劑分散之感壓接著劑(PSA，Pressure Sensitive Adhesive)而形成，或者亦可混合於任意之塗佈劑或溶劑中或保持原液之狀態直接塗佈於偏光板上而形成。
上述抗靜電層之厚度係於使用使抗靜電劑分散之感熱接著劑之情形時，例如為10 μm~80 μm，於藉由將抗靜電劑混合於塗佈劑或溶劑中或保持原液之狀態直接塗佈而形成之情形時，例如為0.1 μm~10 μm。
抗靜電層較佳為包含界面活性劑、鹼金屬鹽、多元醇、導電性微粒子及導電性聚合物中之任一種，進而較佳為包含作為鹼金屬鹽之雙(三氟烷磺醯基)醯亞胺鹼金屬鹽 (Bis(trifluoroalkanesulfonyl)imide alkaline metal salt)。上述抗靜電層例如可自東京化成工業股份有限公司獲取。
作為上述界面活性劑，可使用磺酸系化合物等陰離子性或兩性之界面活性劑、環氧乙烷等非離子性界面活性劑等。作為上述多元醇，可使用聚乙二醇之酯化反應物等。作為上述導電性微粒子，可使用導電性之碳黑(CB，carbon black)、或奈米碳管(CNT，carbon nanotube)等。作為上述導電性聚合物，可使用聚苯胺、聚二氧乙基噻吩、聚吡咯等。
上述抗靜電層之表面電阻值可藉由使上述抗靜電劑之種類或含量產生變化而適當增加或減少。
(靜電電容感測器)
本發明所使用之靜電電容感測器係配置於偏光板與液晶層之間。上述靜電電容感測器具有透明基板、形成於該透明基板上之透明電極圖案、及以埋設該透明電極圖案之方式形成於透明基板上之接著層。上述透明電極圖案通常與形成於透明基板之端部之引導線(未圖示)電性連接，上述引導線係與控制器IC(Integrated Circuit，積體電路)(未圖示)連接。
再者，上述靜電電容感測器係如圖2所示，關於透明基板6於與透明電極圖案7相反之側，亦可具有透明電極圖案7'及以埋設該透明電極圖案之方式形成之接著層8'。於該情形時，透明基板6、透明電極圖案7、7'及接著層8、8'構成靜電電容感測器4'。即，上述抗靜電層不僅可採用表面 型靜電電容方式亦可採用投影型靜電電容方式。
形成上述透明基板之材料通常為玻璃或聚合物膜。上述聚合物膜較佳為聚對苯二甲酸乙二酯、聚環烯烴或聚碳酸酯。於藉由玻璃形成上述透明基板之情形時，其厚度例如為0.3 mm~1.0 mm。於藉由聚合物膜形成上述透明基板之情形時，其厚度例如為10 μm~200 μm。上述透明基板亦可於其表面包括易接著層或硬塗層。又，上述透明基板亦可兼作用以保持上述液晶層之上部基板。
就代表性而言，上述透明電極圖案係藉由透明導電體而形成。透明導電體係指於可見光區域(380 nm~780 nm)內穿透率為80%以上且表面電阻值為500 Ω/□以下之材料。上述透明導電體較佳為銦錫氧化物、銦鋅氧化物、氧化銦-氧化鋅複合氧化物。
透明電極圖案之形狀係除梳形狀以外，視用途可採用條紋形狀或菱形形狀等任意之形狀。透明電極圖案之高度例如為10 nm~100 nm，寬度為0.1 mm~5.0 mm。
又，接著層係以埋設上述透明電極圖案之方式形成於透明基板上。作為形成該接著層之材料，就透明性優異之方面而言，較佳為丙烯酸系黏著劑。上述丙烯酸系黏著劑之厚度較佳為10 μm~200 μm。接著層亦可使用市售之光學透明黏著劑(OCA：Optical Clear Adhesive)。該丙烯酸系黏著劑例如可自日東電工股份有限公司(製品名：LUCIACS(註冊商標)CS9621T)獲取。
如上所述，根據本實施形態，於包含在不存在電場之狀 態下水平配向之液晶分子的液晶層2與偏光板3之間，配置有表面電阻值為1.0×109 ~1.0×1011 Ω/□之抗靜電層5。藉此，可抑制因靜電等所引起之偏光板3之帶電，且抑制液晶層2中之液晶分子之局部配向不良。又，藉由將表面電阻值設為上述範圍，靜電電容感測器4可正確檢測產生於透明電極圖案7與使用者之手指之間的靜電電容之變化。因此，可不損害靜電電容式特有之自然之操作感而降低顯示不良之產生並且亦降低誤動作之產生。
以上，對本實施形態之輸入顯示裝置進行了敍述，但本發明並不限定於記述之實施形態，可基於本發明之技術思想進行各種變形及變更。
圖3係表示圖1之輸入顯示裝置之變化例之圖。
於圖3中，輸入顯示裝置10包括：液晶層12；第1偏光板13，其配置於該液晶層之視認側；靜電電容感測器14，其配置於該第1偏光板與液晶層12之間；及抗靜電層15，其配置於該靜電電容感測器與第1偏光板13之間，且與第1偏光板13接合。靜電電容感測器14具有上部透明基板16、透明電極圖案17及第1接著層18。
與圖1之構成不同之方面係於靜電電容感測器14與抗靜電層15之間配置有相位差膜19，其補償自傾斜方向觀測之情形時產生之偏光板之幾何性質之軸偏移。又，關於液晶層12於與視認側相反之側，配置有下部透明基板20、及介隔第2接著層21積層於該下部基板上之第2偏光板22。
根據本變化例，可取得上述相同之效果，並且於不存在 電場之狀態下可實現完全之黑色化，進而可實現廣視角。
[實施例]
以下，說明本發明之實施例。
(實施例1)
首先，於玻璃基板之一側，塗佈使顏料分散之著色用樹脂溶液形成著色用樹脂層，於另一側藉由濺鍍法而成膜銦錫氧化物形成透明電極層。其後，分別對著色用樹脂層與透明電極層進行蝕刻處理，製作具有彩色濾光片與透明電極圖案之上部基板。
又，於另一玻璃基板上形成薄膜電晶體、掃描線、信號線及像素電極，形成下部基板。
繼而，於上部基板之彩色濾光片側及下部基板之像素電極側形成聚醯亞胺配向膜，以磨擦布於一方向上摩擦。於下部基板上散佈球狀微粒子之後，使下部基板與上部基板重合並藉由環氧樹脂接著劑而接著，製作空單元。向該空單元注入介電各向異性為正之向列型液晶，製作具有於不存在電場之狀態下水平配向之液晶分子的IPS模式之液晶單元。
以埋設形成於上部基板之透明電極圖案之方式，積層丙烯酸系黏著劑層(第1接著層)，製作靜電電容感測器。該上部基板兼作靜電電容感測器之透明基板。而且，將上述透明電極圖案與形成於上部基板之有效顯示區域之周邊部之引導配線(未圖示)連接，將該引導配線與設置於外部之控制器IC連接。
繼而，於上述液晶單元之視認側、即靜電電容感測器上依次積層相位差膜、表面電阻值為2.0×109 Ω/□之抗靜電層及第1偏光板，於上述液晶單元之相反側依次積層丙烯酸系黏著劑層(第2接著層)及第2偏光板。於上述抗靜電層中，於上述第1偏光板之單側貼合分散有相對於該抗靜電層之總重量為7重量%之雙(三氟甲磺醯基)醯亞胺鋰而成之丙烯酸系感壓接著劑(厚度25 μm)而形成。
(實施例2)
使用表面電阻值為8.0×1010 Ω/□之抗靜電層，除此以外，製作與實施例1相同之構成之輸入顯示裝置。於上述抗靜電層中，使用分散有相對於該抗靜電層之總重量為2重量%之雙(三氟甲磺醯基)醯亞胺鋰而成之丙烯酸系感壓接著劑(厚度25 μm)。
(比較例1)
使用表面電阻值為5.0×108 Ω/□之抗靜電層，除此以外，製作與實施例1相同之構成之輸入顯示裝置。於上述抗靜電層中，使用分散有相對於該抗靜電層之總重量為10重量%之雙(三氟甲磺醯基)醯亞胺鋰而成之丙烯酸系感壓接著劑(厚度25 μm)。
(比較例2)
使用表面電阻值為2.0×1011 Ω/□之抗靜電層，除此以外，製作與實施例1相同之構成之輸入顯示裝置。於上述抗靜電層中，使用分散有相對於該抗靜電層之總重量為1重量%之雙(三氟甲磺醯基)醯亞胺鋰而成之丙烯酸系感壓 接著劑(厚度25 μm)。
表面電阻值之測定方法
依據JIS K 7194，利用4端子法測定實施例1、2及比較例1、2之表面電阻值。
顯示不良之評價方法
使用靜電放電槍(Electrostatic discharge Gun)，對配置於輸入顯示裝置之視認側之表面之偏光板施加靜電，藉由目視觀察而確認顯示不良之有無。
誤動作之評價方法
於使用實施例1、2及比較例1、2之輸入顯示裝置之狀態下進行目視觀察，確認誤動作之有無。
將以該等評價方法進行評價之結果示於表1。
根據表1之結果，如實施例1、2所示，於使用平均單位面積之表面電阻值為2.0×109 ~8.0×1010 Ω/□之抗靜電層之輸入顯示裝置中，即便偏光板因靜電而帶電，亦不會於液晶層中產生顯示不良。又，亦不會產生靜電電容感測器之誤動作。
另一方面，如比較例1、2所示，於上述表面電阻值未達 1.0×109 Ω/□之情形時，產生靜電電容感測器之誤動作。又，若上述抗靜電層之表面電阻值超過1.0×1011 Ω/□，則產生液晶層之顯示不良。根據該等實施例及比較例之結果推定，表面電阻值與誤動作及顯示不良處於如圖4般之關係。
因此，可知藉由於本發明之輸入顯示裝置之構成中將平均單位面積之表面電阻值設為1.0×109 ~1.0×1011 Ω/□、尤其是2.0×109~8.0×1010 Ω/□，可防止顯示不良之產生並且亦防止誤動作之產生。
[產業上之可利用性]
本發明之輸入顯示裝置係關於其用途並無特別限制，較佳為可採用於智慧型手機或平板終端(亦稱為Slate PC)等移動終端中。
1、1'、10‧‧‧輸入顯示裝置
2、12‧‧‧液晶層
3‧‧‧偏光板
4、4'、14‧‧‧靜電電容感測器
5、15‧‧‧抗靜電層
6‧‧‧透明基板
7、7'‧‧‧透明電極圖案
8、8'‧‧‧接著層
13‧‧‧第1偏光板
16‧‧‧上部基板
17‧‧‧透明電極圖案
18‧‧‧第1接著層
19‧‧‧相位差膜
20‧‧‧下部基板
21‧‧‧第2接著層
22‧‧‧第2偏光板
圖1係概略地表示本發明之實施形態之輸入顯示裝置的構成之剖面圖。
圖2係表示圖1之輸入顯示裝置之變化例之剖面圖。
圖3係表示圖1之輸入顯示裝置之另一變化例之剖面圖。
圖4係表示圖1中之抗靜電層之表面電阻值、與輸入顯示裝置中產生之誤動作及顯示不良的關係圖。
1‧‧‧輸入顯示裝置
2‧‧‧液晶層
3‧‧‧偏光板
4‧‧‧靜電電容感測器
5‧‧‧抗靜電層
6‧‧‧透明基板
7‧‧‧透明電極圖案
8‧‧‧接著層

Claims (5)

  1. 一種輸入顯示裝置，其特徵在於包括：液晶層，其包含在不存在電場之狀態下水平配向之液晶分子；第1偏光板，其配置於上述液晶層之視認側；靜電電容感測器，其配置於上述第1偏光板與上述液晶層之間；及抗靜電層，其配置於上述第1偏光板與上述靜電電容感測器之間，且與上述第1偏光板接合；且上述靜電電容感測器具有透明基板、形成於上述透明基板上之透明電極圖案、及以埋設上述透明電極圖案之方式形成於上述透明基板上之第1接著層；上述抗靜電層之表面電阻值係1.0×109 ~1.0×1011 Ω/□。
  2. 如請求項1之輸入顯示裝置，其更包括配置於上述抗靜電層與上述第1接著層之間，且擴大自視認側之視角之相位差膜。
  3. 如請求項1或2之輸入顯示裝置，其中關於液晶層於與視認側相反之側，介隔第2接著層配置有第2偏光板。
  4. 如請求項1之輸入顯示裝置，其中上述抗靜電層包含界面活性劑、鹼金屬鹽、多元醇、導電性微粒子及導電性聚合物中之任一種。
  5. 如請求項4之輸入顯示裝置，其中上述鹼金屬鹽為雙(三氟烷磺醯基)醯亞胺鹼金屬鹽。
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