TWI498782B - 具有透明電性屏蔽層之觸控式顯示器 - Google Patents

具有透明電性屏蔽層之觸控式顯示器 Download PDF

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TWI498782B TW102124066A TW102124066A TWI498782B TW I498782 B TWI498782 B TW I498782B TW 102124066 A TW102124066 A TW 102124066A TW 102124066 A TW102124066 A TW 102124066A TW I498782 B TWI498782 B TW I498782B
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Enkhamgalan Dorjgotov
Masato Kuwabara
Wonjae Choi
Martin P Grunthaner
Albert Lin
John Z Zhong
Wei Chen
Steven P Hotelling
Lynn R Youngs
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Description

具有透明電性屏蔽層之觸控式顯示器
本發明大體上係關於包括共平面切換型(IPS)液晶顯示器(LCD)及觸控面板之觸控式顯示器。更具體而言，本發明係關於具有用以減少自IPS LCD耦合至觸控面板之雜訊的透明屏蔽層的觸控式顯示器。
共平面切換型(IPS)LCD使用薄膜電晶體(TFT)技術以改良影像品質。IPS LCD以廣視角提供具有極好色彩一致性之明亮圖片。IPS LCD用於電視機、電腦監視器、行動電話、手持系統、個人數位助理、導航系統、投影儀及許多其他裝置中。
IPS LCD包括用於顯示影像之像素陣列。像素以列及行定址，從而將每一獨立像素之連接計數自數百萬減少至數千。行線(column wire)及列線(row wire)附接至電晶體開關，每一像素附接一個電晶體。電晶體之單向電流傳遞特徵防止施加至像素之電荷在對顯示影像之再新之間漏泄。
在IPS LCD中，液晶跨面板水平延伸且實質上提供廣視角、快速回應速度及簡單像素結構。IPS LCD在每一單元之側採用成對電極，從而水平地穿過材料施加電場。該方法使液晶保持平行於面板之正面，從而增大視角。
圖1A說明電子裝置(諸如IPAD)之透視圖。該電子裝置包括由殼 體138封閉之觸控式顯示器100。觸控式顯示器100包括在正面的觸控面板102及在觸控面板102之後的LCD顯示器，但替代性實施例可採用OLED層而非LCD。沿圖1A中之線條2-2截取橫截面。圖1B說明圖1A之觸控式顯示器之簡化橫截面圖。觸控式顯示器100包括在IPS LCD 104上方之觸控面板102。觸控式顯示器100可具有在觸控面板102與IPS LCD 104之間的氣隙106。或者，在完全層壓設計中，光學透明黏著劑(OCA)可連接觸控面板與LCD，使得在觸控面板與顯示器之間不存在氣隙。
圖1C說明圖1B之IPS LCD之實施例之橫截面。IPS LCD 104包括前偏光片118、後偏光片108及在前偏光片與後偏光片之間的液晶層112。IPS LCD 104亦包括配置在液晶層112與後偏光片108之間的TFT層。IPS LCD 104進一步包括配置在前偏光片118與液晶層112之間的彩色濾光片(CF)層或玻璃114。IPS LCD 104進一步包括經組態以提供白光至後偏光片108之背光130。
IPS LCD在彩色濾光片(CF)玻璃上通常不具有共同電極，且因此易受靜電放電(ESD)影響。傳導塗層(例如，銦錫氧化物(ITO)塗層)通常係置放在CF玻璃之頂表面上以幫助減少對ESD之易感性。
IPS LCD 104亦可包括在CF玻璃114之頂表面上之ITO塗層116，以使得前偏光片118安置在ITO塗層116上方。ITO塗層116亦屏蔽TFT層110以保護觸控面板102。前偏光片118可包括黏著層136、一或多個光學薄膜及/或補償薄膜134、具有碘摻雜之聚乙烯醇(PVA)層126及塑膠薄膜128，諸如，三乙醯基纖維素(TAC)、環烯烴聚合物(COP)、聚(對苯二甲酸伸乙酯)(PET)或聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)薄膜。PVA吸收光而形成特定偏光片。
大體而言，雜訊可自IPS LCD 104耦合至觸控面板102。當觸控面板與IPS LCD之堆積變薄時，觸控面板中之雜訊可增加。為了提供較 好屏蔽，ITO塗層可能需要較厚。然而，光學透射率可由於ITO塗層之厚度增加而降低。獲得較低雜訊(或較高屏蔽)及較高光透射率(或較低反射)成為對於較薄觸控式顯示器之挑戰。
在產品設計與觸控效能之態樣之間可能存在取捨。基本上，可能不僅需要減小產品厚度，而且需要減少自顯示器之正面的光反射，產品厚度減小可導致觸控面板與LCD更靠近彼此。然而，觸控螢幕效能及操作可能受到電雜訊之影響。
仍然需要發展技術以解決上述問題來滿足對新觸控式顯示器產品之客戶需求。
本文所描述之實施例可提供一種IPS LCD，其具有在LCD之前偏光片之頂表面上的透明傳導層。該傳導層可包括微觀金屬網格，諸如銀奈米線(AGNW)。與習知顯示器相比，具有金屬網格塗覆之前偏光片之IPS LCD可改良顯示器透射率且減少光反射，同時仍提供用於電容式觸控面板之適宜電性屏蔽。經改良之光透射率可致能LCD之較好功率效率，此係因為LCD之背光歸因於較高透射率而將需要較少功率。由於用透明AGNW網格替代習知厚ITO，IPS LCD亦可比習知顯示器薄。IPS LCD亦可藉由移除一個後單元製程來降低IPS類顯示器的製造複雜度以及減小顯示器之總反射率。
在一個實施例中，偏光片包括具有頂表面及對置底表面的偏光片組件。該底表面經組態以耦合至液晶顯示器之彩色濾光片層。該偏光片亦包括安置在頂表面上方之透明傳導層。該透明傳導層經組態以電性屏蔽觸控面板以保護LCD。該偏光片進一步包括安置在透明傳導層上的塗層。
在另一實施例中，提供一種LCD裝置。該LCD裝置包括前偏光片及在該前偏光片之頂表面上之透明導電層。該LCD裝置亦包括耦合至 前偏光片之底表面之彩色濾光片層及在LCD之堆疊之底部處的後偏光片。該LCD裝置進一步包括在後偏光片與彩色濾光片層之間的液晶層。
在又一實施例中，提供一種攜帶型電子裝置。該電子裝置包括觸控面板及LCD(液晶顯示器)。該LCD包括耦合至觸控面板之底表面之前偏光片、在前偏光片之頂表面上之透明導電層及耦合至前偏光片之底表面的彩色濾光片層。該LCD亦包括在LCD之堆疊之底部處的後偏光片及在後偏光片與彩色濾光片層之間的液晶層。
在再一實施例中，提供一種攜帶型電子裝置。裝該置包括觸控面板及LCD(液晶顯示器)。該LCD包括耦合至觸控面板之底表面之前偏光片及耦合至前偏光片之底表面之彩色濾光片層。該LCD亦包括透明導電層，該透明導電層在彩色濾光片之頂表面上且耦合於前偏光片與彩色濾光片之間。該LCD進一步包括在LCD之堆疊之底部處的後偏光片及在後偏光片與彩色濾光片層之間的液晶層。
額外實施例及特徵部分地在以下描述中闡述且在檢查說明書後將部分地對熟習此項技術者顯而易見或可藉由實踐本發明而瞭解。可參閱本說明書之剩餘部分及圖式來實現對本發明之性質及優點的進一步瞭解，該等剩餘部分及圖式形成本發明之一部分。
100‧‧‧觸控式顯示器
102‧‧‧觸控面板
104‧‧‧液晶顯示器
106‧‧‧氣隙或光學透明黏著劑(OCA)
108‧‧‧後偏光片
110‧‧‧蓋玻璃
112‧‧‧液晶層
114‧‧‧彩色濾光片(CF)層或玻璃
116‧‧‧銦錫氧化物(ITO)塗層
118‧‧‧前偏光片
126‧‧‧聚乙烯醇層
128‧‧‧塑膠薄膜
130‧‧‧背光
134‧‧‧光學薄膜
136‧‧‧黏著層
138‧‧‧殼體
200A‧‧‧共平面切換型液晶顯示器
200B‧‧‧共平面切換型液晶顯示器
204‧‧‧液晶顯示器
208‧‧‧後偏光片
210‧‧‧薄膜電晶體(TFT)層
212‧‧‧液晶層
214‧‧‧CF層或玻璃
216‧‧‧薄ITO塗層
218‧‧‧前偏光片
220‧‧‧透明傳導層
226‧‧‧具有碘摻雜之聚乙烯醇(PVA)層
228‧‧‧塑膠薄膜
230‧‧‧背光
232‧‧‧防反射(AR)塗層
234‧‧‧光學薄膜
236‧‧‧黏著層
300A‧‧‧觸控式顯示器
300B‧‧‧觸控式顯示器
302‧‧‧蓋玻璃
304‧‧‧第一黏著劑
306‧‧‧觸控面板
308‧‧‧第二黏著劑
310‧‧‧塑膠薄膜
312A‧‧‧防反射(AR)塗層
312B‧‧‧AR塗層
316‧‧‧氣隙
402‧‧‧射線
404‧‧‧射線
406‧‧‧射線
408‧‧‧射線
416‧‧‧ITO塗層
420A‧‧‧黑基質
420B‧‧‧彩色濾光片
422‧‧‧防反射層
500A‧‧‧全反射
500B‧‧‧全反射
502‧‧‧反射
504‧‧‧反射
700‧‧‧系統
702‧‧‧感測電極
704‧‧‧驅動電極
706‧‧‧液晶顯示器
708‧‧‧感測放大器
710‧‧‧運算放大器
802‧‧‧跡線
804‧‧‧跡線
900A‧‧‧接地組態
900B‧‧‧接地組態
900C‧‧‧接地組態
902‧‧‧曲線
904‧‧‧曲線
906‧‧‧曲線
908‧‧‧ITO層
910‧‧‧導電帶
912‧‧‧偏光片
914‧‧‧玻璃
916‧‧‧銀奈米線(AGNW)偏光片
918A‧‧‧導電條
918B‧‧‧導電條
920A‧‧‧導電帶
920B‧‧‧導電帶
920C‧‧‧導電帶
920D‧‧‧導電帶
1000‧‧‧接地組態
1002‧‧‧曲線
1004‧‧‧曲線
1006‧‧‧曲線
1008‧‧‧觸控面板
1010‧‧‧銅帶
1012A‧‧‧導電條
1012B‧‧‧導電條
1014‧‧‧玻璃層
CFB ‧‧‧反饋電容
Csig ‧‧‧電容
CtoLCM ‧‧‧電容
Rin ‧‧‧輸入電阻
RFB ‧‧‧反饋電阻
圖1A說明IPAD之透視圖。
圖1B說明觸控式顯示器(先前技術)之簡化橫截面圖。
圖1C說明習知IPS LCD(先前技術)之橫截面圖。
圖2A說明具有第一實施例中之透明傳導層之IPS LCD的堆疊。
圖2B說明具有第二實施例中之透明傳導層之IPS LCD的堆疊。
圖3A說明具有如圖2A或圖2B中所示之透明傳導層之第一實例觸控式顯示器。
圖3B說明具有如圖2A或圖2B中所示之透明傳導層之第二實例觸控式顯示器。
圖4說明來自IPS LCD的各種層之樣本光反射，該IPS LCD具有在CF玻璃之頂部上的ITO塗層。
圖5說明由來自圖4之區域1之不同塗層的各種反射貢獻之樣本全反射。
圖6說明由來自圖4之區域2之不同塗層的各種反射貢獻之樣本全反射。
圖7為一實施例中之觸控式顯示器之簡化系統圖。
圖8A說明LCM雜訊及耦合至圖7之觸控式顯示器之感測放大器中的LCM雜訊。
圖8B展示圖8A之LCM雜訊之頻譜。
圖9A說明具有如圖4所示之ITO之前偏光片之第一接地組態的頂視圖。
圖9B說明不具有任何傳導層及/或接地之前偏光片之第二接地組態的頂視圖。
圖9C說明具有如圖2A或圖2B中所示之AGNW之前偏光片之第三接地組態的頂視圖。
圖9D說明圖9A至圖9C之接地組態之樣本雜訊的比較。
圖10A說明具有如圖2A或圖2B中所示之AGNW之觸控式顯示器之接地組態的頂視圖。
圖10B說明圖10A及圖9B之接地組態之樣本雜訊曲線。
可參閱以下詳細描述結合下文所描述之圖式理解本發明。應注意，出於清晰說明之目的，各圖式中之某些元件可能未按比例繪製。
本發明提供薄傳導層(諸如銀奈米線(AGNW)網格)，以屏蔽自 LCD之TFT層耦合至觸控面板中之顯示雜訊。薄傳導層可置放在不同於典型IPS LCD中之習知ITO層之位置處。舉例而言，AGNW可置放在LCD之前偏光片之頂表面上。相比之下，習知ITO層通常置放在彩色濾光片(CF)玻璃或層之頂部上。本發明潛在地使較薄產品設計能夠滿足屏蔽要求與光透射要求兩者。
圖2A說明具有第一實施例中之透明傳導層之IPS LCD的堆疊。IPS LCD 200A包括由在偏光片118之頂部上之透明傳導層220形成之金屬網格塗覆之前偏光片218，該透明傳導層220可為銀奈米線(AGNW)。諸如硬塗層、防光眩(AG)塗層、防指紋(AF)塗層及/或防反射(AR)塗層232之薄層可置放在AGNW之頂部上，以滿足光學效能目標及可靠性效能目標。AGNW 220可為網格。網格可嵌入介電基質或聚合物基質中，以提供比固體薄膜更多的穿過偏光片218的光透射。奈米線可具有幾奈米之直徑及數十微米之長度。奈米線形成可實質上不降級光透射率之網格。網格之尺寸隨著聚合物基質中之奈米線之密度而變化。當奈米線之密度增加時，AGNW塗層之薄層電阻可減小，且網格尺寸亦可減小。
偏光片118可包括黏著層236、一或多個光學薄膜234、具有碘之PVA層226及塑膠薄膜228，諸如TAC、COP、PET或PMMA薄膜等。塑膠薄膜228為保護偏光片118之基膜。
IPS LCD 200A亦包括LCD 204。類似於習知IPS LCD 104，LCD可具有背光230、後偏光片208、TFT層210、液晶層212及CF層或玻璃214。然而，在此實施例中，IPS LCD 200A不包括ITO塗層。背光230經組態以提供白光至後偏光片208。舉例而言，背光230可包括發射藍光之藍光LED及在由來自藍光LED之藍光激勵時發射紅光及綠光之紅色磷光體及綠色磷光體。當混合所有發射之色彩時，可產生白背光。或者，背光LED 230可包括發射藍光之藍光LED及在由來自藍光LED 之藍光激勵時發射黃光之黃色磷光體，再次在混合後產生白背光。在另一實例中，背光230亦可包括藍光LED與紅色量子點及綠色量子點以產生白背光。
LCD 204亦包括電極(未展示)。該等電極可與TFT層組合。LCD 204之每一像素具有對應電晶體或用於控制施加至液晶之電壓的開關。液晶層212可包括棒狀聚合物，其以自然對準自然地形成在薄層中。電極可由透明導體(諸如，銦錫氧化物材料(通常被稱為「ITO」))製成。兩個偏光片218及208以直角設置。通常，LCD 204可為不透明的。當跨液晶層212施加電壓時，棒狀聚合物與電場對準並鬆開。電壓控制來自前偏光片218之光輸出。舉例而言，當施加電壓至液晶層212時，液晶層212旋轉以使得存在來自前偏光片218之光輸出。
TFT層210中之電晶體可僅佔據每一像素面積之小分率；可蝕刻掉或基本上移除剩下的矽薄膜以允許光穿過。多晶矽有時可用於要求較高TFT效能之顯示器中。然而，基於非晶矽之TFT歸因於其較低生產成本而為最常見之技術。通常藉由使用PECVD製程將TFT-LCD之矽層沈積於玻璃基板上。
圖2B展示在第二實施例中之IPS LCD 200B中，薄ITO塗層216可包括在CF玻璃214與前偏光片218之間。在此實施例中，薄ITO塗層216可置放在CF玻璃214的頂部上。ITO塗層216可有助於在處理期間減少ESD。在堆疊前偏光片與CF玻璃214時可能產生ESD。ITO塗層216之厚度可在10nm至30nm之範圍內，以使得光透射維持相對較高。或者，在整合前偏光片與CF玻璃214期間，防靜電塗層可添加於CF玻璃214之頂部上以幫助減少ESD。可在將前偏光片堆疊於CF玻璃214之頂部上之前移除防靜電塗層。
在此特定實施例中，AGNW塗層220可置放在前偏光片218之前表面或頂表面上，而非置放在前偏光片與後偏光片之間。歸因於AGNW 之去偏光性質，AGNW可使LCD之對比率降級。顯示器之對比率係指顯示器可產生之最亮白色與最暗黑色的比率。通常，較高對比率與較好影像品質(諸如，經改良之清晰度及/或亮度)相關聯。如本文中所使用，「光去偏光(light depolarization)」係指偏光光至非偏光光之轉換。AGNW具有負折射率，其可去偏光穿過該AGNW之光且因此負面地影響顯示器之對比率。藉由將AGNW塗層220置放在前偏光片218之頂表面上，可最小化此去偏光。
AGNW 220可預塗佈至透明塑膠薄膜228上，諸如三乙醯基纖維素(TAC)、環烯烴聚合物(COP)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)或聚(對苯二甲酸伸乙酯)(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚醚碸(PES)、玻璃、強化玻璃、聚碳酸酯(PC)或上述各者之混合物。AGNW塗覆之塑膠薄膜可與可經碘摻雜之聚乙烯醇(PVA)及/或偏光片218的其他光學薄膜或補償薄膜層壓在一起。光學薄膜或補償薄膜可補償相位差。經摻雜之PVA主要吸收具有特定方向之光。前偏光片218之外表面上之AGNW 220亦不去偏光LCD之交叉偏光片之間的光。
AGNW 220可具有範圍為5ohm/sq至600ohm/sq之薄層電阻。傳導層(例如，AGNW 220)可具有小於300ohm/sq或小於150ohm/sq之薄層電阻。AGNW 220可具有高光透射率(例如，在堆疊中大於97%)、低光反射率(例如，小於0.5%)及低霧度(例如，小於0.3%)。在特定實施例中，AGNW塗層220可在約150ohm/sq之薄層電阻下具有99%的光透射率。相比之下，ITO塗層通常對於相同透射率具有範圍為500ohm/sq至1000ohm/sq之薄層電阻。
儘管上述實例使用AGNW，但熟習此項技術者將瞭解，透明導電層亦可為包括其他金屬之奈米線，該等其他金屬諸如金(Au)、鈀(Pd)、鉑(Pt)、鎳(Ni)、銅(copper)、鋁(Al)、錫(Sn)及鈦(Ti)或此等金屬之組合。
圖3A說明具有如圖2A中所示之透明傳導層之第一實例觸控式顯示器。觸控式顯示器300A包括前偏光片218，前偏光片218具有在習知前偏光片118之頂部處的透明傳導層或AGNW 220。觸控式顯示器300A亦可包括在AGNW 220之頂部上之防反射(AR)塗層312。觸控式顯示器300A可進一步包括使用第一黏著劑304接合至觸控面板306之頂表面之蓋玻璃302。觸控式顯示器300A亦可包括使用第二黏著劑308接合至觸控面板306之底表面之塑膠薄膜(例如，TAC)310。第一黏著劑304及第二黏著劑308可為丙烯酸、聚胺甲酸酯、環氧樹脂及其類似者。黏著劑亦可為雙側黏著帶。觸控式顯示器300A可進一步包括在塑膠薄膜(例如，TAC)310之底表面處之防反射(AR)塗層312A。圖3A及圖3B展示耦合至蓋玻璃302之殼體138。注意，在殼體138與觸控面板306及LCD 204之邊緣之間存在間隙。或者，殼體138可接觸觸控面板及LCD 204之邊緣。
觸控式顯示器300A亦可包括在兩個對置AR塗層(亦即，在塑膠薄膜310之底表面上之AR塗層312A與在透明傳導層或AGNW 220之頂部上之AR塗層312B)之間的氣隙316。AR塗層312A及312B可幫助減少歸因於氣隙316之反射。反射可大體上發生在具有不同折射率之兩種材料或兩層之間的界面處。反射通常隨著兩種材料之間的折射率差異而增加。空氣與塑膠薄膜(例如，TAC)310具有大折射率差異。AR塗層具有介於空氣與塑膠薄膜之間的折射率，且因此可減少原本在空氣薄膜接合點處引起之反射。LCD類似於200A或200B，如圖2A或圖2B中所示且如上所述。
熟習此項技術者將瞭解，可用另一透明材料取代TAC 310，諸如，環烯烴聚合物(COP)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)或聚(對苯二甲酸伸乙酯)(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚醚碸(PES)、玻璃、強化玻璃、聚碳酸酯(PC)或其混合物。
圖3B說明具有如圖2A中所示之透明傳導層之第二實例觸控式顯示器。類似於觸控式顯示器300A，觸控式顯示器300B包括蓋玻璃302、第一黏著層304、觸控面板306及第二黏著層308。不同於觸控式顯示器300A，在此實施例中不存在氣隙，使得第二黏著層308可置放在透明傳導層(例如，AGNW)220之頂部上，該透明傳導層又置放在前偏光片218之頂表面上。注意，在黏著層308之底部或AGNW 220之頂部上不存在防反射塗層312A及312B。在圖3B中亦不存在TAC 310，使得第二黏著層308可直接接合至AGNW 220。
在此項技術中已知，ITO塗層具有極高折射率。因此，歸因於ITO及偏光片及/或顯示器之折射率之間的大差異，ITO可向來自前偏光片或顯示器之全反射貢獻大部分。
圖4說明來自具有相對厚的ITO塗層之IPS LCD之各種層的樣本光反射。圖4說明類似於圖1C之堆疊。ITO塗層416類似於習知ITO塗層116，但具有大於習知ITO塗層116之厚度。可存在來自不同表面或界面之三個主要反射。射線402說明來自防反射(AR)層422之頂表面之反射。射線404說明來自CF玻璃214與ITO塗層416之間的界面之反射。
CF玻璃214包括大量以子像素配置之彩色濾光片420B，諸如，紅色濾光片、綠色濾光片及藍色濾光片。紅色濾光片、藍色濾光片及藍色濾光片透射具有自背光源230入射之白光之特定波長的光。濾光片420B透射對應於每一濾光片之顏色的光的波長，且吸收其他波長。因此，藉由彩色濾光片在液晶顯示器中產生光損失。每一彩色濾光片與另一彩色濾光片由黑基質420A分隔，該黑基質420A包括吸收所有色彩之油墨，像黑體一樣作用。
黑基質420A之大部分靠近CF玻璃214之外端，而CF濾光片420B及在CF濾光片420B之間的黑基質420A之小部分係在CF玻璃214之中間部分中。
轉至圖4之左側，射線406說明來自CF玻璃214之黑基質420A與液晶層212之間的界面之反射。現轉至圖4之右側，射線408說明來自CF玻璃214之彩色濾光片420B與液晶層212之間的界面處之反射。
ITO貢獻偏光片之全反射之大部分。當ITO變厚時，ITO之反射變大。基於模型化估計反射，且在下文呈現例示性結果。
在替代實施例中，可由透明導電層取代ITO，諸如AGNW層，亦即，在CF玻璃214之頂部上之AGNW層。相較於ITO，AGNW層可提供較好光透射率、低反射率，同時具有低薄層電阻，以幫助屏蔽自TFT至觸控面板之雜訊。不同於如圖2A至圖2B、圖3A至圖3B中所示之實施例，影像品質(諸如，清晰度及/或亮度)可視AGNW去偏光特性而定。
圖5說明由來自圖4之區域1之不同塗層的各種反射所貢獻的樣本全反射。如較早時所論述，ITO 416之反射隨著ITO之厚度或薄層電阻而變化。藉由使用ITO之約500ohm/sq至600ohm/sq之薄層電阻，估計其反射。此薄層電阻可適用於相對厚的產品，但對於較薄顯示器產品而言卻不夠低。在特定實施例中，全反射500A包括來自ITO塗層416之約65%之反射502、來自AR塗層422之約10%之反射504、來自黑基質420A之約18%之反射及來自CF濾光片420B之約7%之反射。因此，ITO反射構成全反射500A之主要部分。
如上文所論述，彩色濾光片420B及黑基質420A在顯示器之中間部分中，以使得來自黑基質及彩色濾光片之組合反射可表示圖4之區域2之產品的反射。圖6說明由來自圖4之區域2之不同塗層之各種反射所貢獻的樣本全反射。基於模型化，使用ITO 416之約500ohm/sq至600ohm/sq之薄層電阻獲得反射。全反射包括來自ITO塗層416之約46%之反射、來自頂部AR塗層422之約33%之反射及來自黑基質420A與CF濾光片420B之組合的約33%的反射。注意，來自ITO塗層416之 反射仍為全反射之最大貢獻者。
大體而言，透射率隨著ITO之薄層電阻而增加。薄層電阻隨著ITO 416之厚度減小而增加，同時歸因於ITO塗層中之光吸收，透射率隨著厚度增加而減小。在一個實施例中，ITO塗層可為約50nm厚，且具有約150ohm/sq之薄層電阻及約90%之光透射率。在另一實施例中，ITO塗層可為約20nm厚，且具有約300ohm/sq之薄層電阻及約92%之光透射率。在進一步實施例中，ITO塗層可為約15nm厚，且具有約600ohm/sq之薄層電阻及約97%之光透射率。此等值可隨著沈積製程而變化。
相比之下，AGNW之透射率可能實質上不隨著薄層電阻而變化，且針對所有薄層電阻，透射率可在97%以上。與ITO相比，AGNW可較薄，例如，約10nm或10nm以下，其使得能夠實現較薄觸控式顯示器。AGNW可嵌入於聚合物基質中，該聚合物基質可預塗佈在塑膠薄膜(諸如TAC薄膜)上。具有聚合物基質之AGNW可具有小於1μm之厚度。
AGNW可具有小於0.5%之反射率，其遠低於ITO。AGNW之反射率可較少依賴於薄層電阻。相比之下，ITO之反射率可隨著薄層電阻減小或厚度增加而增加，同時歸因於吸收，透射率隨著厚度增加而減小。在偏光片下方之ITO之反射率，亦即，對於如在圖4中由射線404所示之反射的反射率，可能低於ITO，此係因為可藉由在ITO或AGNW之頂部上之偏光片218減少反射。
在特定實施例中，霧度可低於0.5%或甚至低於0.3%。AGNW之反射率可低於0.5%或甚至低於0.3%。透射率可高於97%。可藉由添加AGNW 220於前偏光片之頂部上及移除ITO塗層416或將ITO塗層416降低至最小厚度而達成在對顯示器電容雜訊之屏蔽方面之額外裕度。
基於以上結果，應注意，在滿足屏蔽要求時，ITO之光學特性係 不適宜的。大體而言，較低薄層電阻提供更有效屏蔽。對於較薄顯示器產品，可能需要小於150ohm/sq之薄層電阻以用於對雜訊之充分屏蔽。此情況要求ITO層相對較厚，諸如約50nm厚或更厚，尤其係對於在較低溫度(諸如，低於150℃)下沈積之ITO。因此，厚ITO層為高度反射性的。厚ITO層416亦可吸收藍光且以更黃的顏色傳輸光。光透射率之損失亦可高達8%以達成150ohm/sq之薄層電阻。實務上，作為觸控效能、顯示器功率及顯示器光學效能之間的取捨，ITO薄層電阻可保持在較高位準下。
如上文所顯示，較薄傳導層(諸如AGNW)可同時具有低薄層電阻(諸如約150ohm/sq或更低)及極高透射率(諸如約97%或更高)、低反射率(諸如約0.5%或更低)及低霧度(諸如約0.3%或更低)。AGNW 220可為約10nm厚或甚至更薄。AGNW 220遠優於習知ITO層416，此係因為AGNW較薄、反射較少且具有高於ITO之透射，同時具有低薄層電阻。此低薄層電阻提供額外裕度，該額外裕度幫助容許來自顯示器之較高位準之電容雜訊，使得可達成更多功率節省。
圖7為一實施例中之觸控式顯示器之簡化系統圖。系統700包括LCD 706、用於觸控面板(未圖示)之感測電極702及驅動電極704以及感測放大器708。觸控面板可電容性地感測觸摸，且可具有在感測電極702與驅動電極704之間的電容Csig 。Csig 可表示來自使用者之觸摸信號。圖7描繪例示性觸摸節點，諸如由感測電極702與驅動電極704之相交點界定之節點。觸控面板可包括大量此類節點。在替代實施例中，節點可藉由除了相交點以外之其他幾何結構界定。感測放大器708為用於觸控面板之例示性接收通道電路，其經由Csig 感測傳輸至驅動電極704上之總信號。
典型主動式矩陣LCD係以範圍為kHz至MHz之行頻率逐行切換。此切換電場及其諧波可電容性地耦合至感測電極702及驅動電極704 中，此引起不精確之觸摸感測或完全功能障礙。來自TFT之液晶模組(LCM)雜訊及耦合至感測放大器708中之LCM雜訊可藉由示波器量測或監控。LCM雜訊可藉由存在於IPS LCD 104與觸控面板102之間的電容CtoLCM 耦合。感測電極702可耦合至感測放大器708，在一些實施例中，該感測放大器708可包括具有輸入電阻Rin 之輸入電阻器、具有反饋電阻RFB 之至少一個反饋電阻器、具有反饋電容CFB 之反饋電容器及運算放大器710。圖7展示在使用電阻式反饋元件與電容式反饋元件兩者時的一般情況。信號耦合至運算放大器710中作為反相輸入。至運算放大器710之非反相輸入可耦合至接地或參考電壓。
圖8A說明來自LCD之樣本LCM雜訊及耦合至圖7之感測放大器708中之LCM雜訊。ITO塗層連接至測試設備接地。ITO塗層之薄層電阻隨著觸控面板變化，且通常在400ohm/sq至700ohm/sq之範圍中。如圖所示，耦合至感測放大器708中之LCM雜訊之跡線802具有與自TFT源產生之LCM雜訊之跡線804類似之雜訊圖案。圖8B展示圖8A之LCM雜訊之頻譜。如圖所示，LCM雜訊在100kHz至500kHz之頻率範圍中可為0.3mVrms 。此值處於與行頻率範圍相同之範圍中。雜訊可視量測條件、觸控面板及顯示器而遠大於例示性的0.3mVrms 。雜訊可能過高以干擾驅動，且因此可能需要降低。
適當接地可有助於減少雜訊。在特定實施例中，偏光片可用作有效雜訊屏蔽層，且可提供ESD保護。可藉由使用附接至導電層(諸如ITO或AGNW)之導電帶來減少雜訊。導電帶可包括銅。可藉由改變銅帶至AGNW或ITO之附接位置而進一步減少雜訊。
圖9A說明具有如圖4中所示之ITO之前偏光片之第一樣本接地組態的頂視圖。接地組態900A包括在用於接地之偏光片912下方之ITO層908。在特定實施例中，ITO層908可在LCD之CF玻璃之外表面上， 如圖4中所示。偏光片912及ITO層908為實質上矩形的形狀。ITO層908自偏光片912自矩形之每一側向外延伸。在此組態中，導電帶910可沿著ITO層908之四個邊緣接觸ITO層908。
圖9B說明前偏光片之第二樣本接地組態之頂視圖。接地組態900B移除ITO層910，且因此不需要銅帶。玻璃914覆蓋偏光片912。此為無需任何接地之組態。
圖9C說明具有如圖2A或圖2B中所示之AGNW網格或AGNW偏光片之前偏光片之第三樣本接地組態的頂視圖。組態900C包括為實質上矩形形狀的AGNW偏光片916。AGNW可置放在前偏光片之外表面上，以使得AGNW可容易地接地。導電帶920A至920D(諸如銅帶)可置放在四個拐角處及AGNW偏光片916之頂部上以接觸在偏光片之外表面上之AGNW。儘管在本文中大體上參考銅帶，但應瞭解，可使用任何適合之導電帶。
兩個導電條918A及918B可接觸AGNW偏光片916之兩個對置邊緣。舉例而言，導電條918A可接觸AGNW偏光片916之邊緣，且可連接在兩個相鄰拐角處的兩個導電帶920A及920D。另一導電條918B可接觸AGNW偏光片916之對置邊緣，且可連接在另外兩個相鄰拐角處的兩個導電帶920B及920C。導電條918A及918B可包括導電膏(諸如銀膏)或可由導電膏形成。AGNW塗佈在偏光片上，且因此具有與偏光片相同之大小。
接地組態900A、900B及900C具有不同接地效應。為比較接地效應，可用頻譜分析儀(例如，Tektronix 3308A頻譜分析儀)量測雜訊。圖9D說明在一實施例中來自具有ITO之偏光片(接地組態900A)之雜訊、來自AGNW偏光片(接地組態900C)之雜訊及來自不具有接地之偏光片(接地組態900B)之雜訊的比較。注意，無ITO或AGNW之偏光片之曲線902展示最高雜訊位準，其大體上係歸因於未向偏光片提供接 地之事實。具有在CF玻璃之外表面上之ITO之偏光片的曲線904顯示比AGNW偏光片高之雜訊，但其雜訊比無ITO之偏光片低。如圖所示，CF玻璃之外表面上之ITO塗層提供對顯示器電容雜訊之某一位準的屏蔽，在適當接地時尤其如此。AGNW偏光片之曲線906說明最低雜訊位準，此大體上係因為AGNW在相對薄的塗層(諸如，10nm厚)處具有比ITO低之薄層電阻。
圖10A說明具有如圖2A及圖2B中之AGNW之IPS LCD 200的接地組態的頂視圖。如圖所示，玻璃層1014在AGNW塗層220之底部處，該AGNW塗層220在觸控面板1008之作用區域下。玻璃層1014具有大於觸控面板1008之作用區域的面積。AGNW塗層220及觸控面板1008之作用區域為實質上矩形之形狀。存在將銅帶置放在矩形之拐角處及置放在AGNW塗層220之頂部上的四個位置1、2、3及4。AGNW塗層220之頂部上之一個導電條1012A可接觸AGNW塗層220之一個邊緣，且可連接在位置1與位置2處之銅帶1010。另一導電條1012B可接觸AGNW塗層220之對置邊緣，且可連接在位置3與位置4處之銅帶。導電條1012A及1012B可包括導電膏，諸如銀膏。
導電條及導電帶位於觸控面板之作用區域外，此舉提供較好接地而不影響觸控面板之光學透射率。
圖10B展示圖10A及圖9B之若干接地組態之樣本雜訊曲線，其說明銅帶及銅帶之位置對接地之影響。通常，較低雜訊指示較好接地。如圖所示，接地組態900B之曲線1002展示最高雜訊，此係因為在無ITO或AGNW以及銅帶之情況下不存在接地。
與曲線1002相比，具有在拐角位置1及2處的銅帶之接地組態1000之曲線1004展示較低雜訊。類似地，若銅帶置放在位置3及4處，接地結果將基本上與置放在位置1及2之結果相同。
具有在拐角位置1、2、3及4處之銅帶之接地組態1000之曲線 1006展示較低雜訊。曲線1008表示具有定位在三個拐角處(諸如在位置1、2、3及4中之任三個位置處)的銅帶之接地組態。此表明，具有置放在觸控面板之三或四個拐角處的銅帶之接地組態1000提供接地，且可減少雜訊。
大體而言，ITO係在真空中沈積於CF玻璃上，諸如藉由濺鍍。可藉由使用卷軸式製程將AGNW塗佈在塑膠薄膜(諸如TAC薄膜)上。卷軸式製程通常比濺鍍簡單且低廉。另外，AGNW在製造期間可比ITO更易提供一致厚度。舉例而言，可藉由濺鍍將ITO塗層沈積於CF玻璃上方，濺鍍可引起較厚ITO塗層之較大變化。厚度之此大變化可能需要後處理以最小化厚度變化，且因此可能增加製造複雜性。
本發明之一個益處為致能較薄顯示器產品。透明傳導層可遠薄於習知傳導層(諸如，ITO)，但提供相同薄層電阻及/或電性屏蔽。透明傳導層(諸如銀奈米線)可改良光透射率且減少反射，且因此致能更好功率效率及/或更長電池壽命。使用習知傳導ITO層不能同時達成高光透射率及低薄層電阻。AGNW層亦可減少來自TFT層之耦合至大量驅動電路的LCM雜訊。AGNW層因此可顯示比習知傳導ITO層更好的屏蔽。
藉由描述若干實施例，熟習此項技術者將認識到，可在不背離本發明之精神之情況下使用各種修改、替代性構造及等效物。另外，並未描述大量熟知製程及元件以避免不必要地混淆本發明。因此，以上描述應不被視為限制本發明之範疇。
熟習此項技術者將瞭解，當前揭示之實施例以實例而非限制之方式教示。因此，以上描述中所含或隨附圖式中所示之內容應解釋為為說明性的而不具限制意義。以下申請專利範圍意欲涵蓋本文中所描述之所有一般及特定特徵，以及本發明方法及系統之範疇之所有陳述，在語言上，可稱該等特徵及陳述落入申請專利範圍中。
118‧‧‧前偏光片
200A‧‧‧共平面切換型液晶顯示器(IPS LCD)
204‧‧‧液晶顯示器
208‧‧‧後偏光片
210‧‧‧薄膜電晶體(TFT)層
212‧‧‧液晶層
214‧‧‧彩色濾光片(CF)層或玻璃
218‧‧‧前偏光片
220‧‧‧銀奈米線(AGNW)塗層
226‧‧‧具有碘摻雜之聚乙烯醇(PVA)層
228‧‧‧塑膠薄膜
230‧‧‧背光
232‧‧‧防反射(AR)塗層
234‧‧‧光學薄膜
236‧‧‧黏著層

Claims (38)

  1. 一種偏光片，其包含：具有一頂表面及一對置底表面的一偏光片組件，該底表面經組態以耦合至一液晶顯示器(LCD)之一彩色濾光片層；安置在該頂表面上的一透明傳導層，該透明傳導層經組態以電性屏蔽一觸控面板以保護該液晶顯示器；及安置在該透明傳導層上的一塗層。
  2. 如請求項1之偏光片，其中該透明傳導層包含銀奈米線(AGNW)網格。
  3. 如請求項1之偏光片，其中該透明傳導層具有範圍為5ohm/sq至600ohm/sq之一薄層電阻。
  4. 如請求項3之偏光片，其中該透明傳導層具有範圍為5ohm/sq至150ohm/sq之一薄層電阻。
  5. 如請求項1之偏光片，其中該透明傳導層具有等於或大於97%之一透射率。
  6. 如請求項1之偏光片，其中該透明傳導層具有等於或小於0.5%之一反射率。
  7. 如請求項1之偏光片，其中該透明傳導層具有等於或小於0.3%之一霧度。
  8. 如請求項1之偏光片，其中該偏光片組件包含：一第一黏著層；安置在該黏著層上的一光學薄膜層，該光學薄膜經組態以使一光偏光；安置在該光學薄膜層上的一第二黏著層；及安置在該第二黏著層上的一透明玻璃層。
  9. 如請求項8之偏光片，其中該透明玻璃層包含選自由以下各者組成之一群組的一材料：三乙醯基纖維素(TAC)、環烯烴聚合物(COP)、聚對苯二甲酸伸乙酯(PET)及聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。
  10. 如請求項1之偏光片，其中該塗層係選自由以下各者組成之一群組：防反射(AR)塗層、防光眩(AG)塗層、防指紋(AF)硬塗層及防污染塗層。
  11. 一種液晶顯示器(LCD)裝置，該裝置包含：一前偏光片；在該前偏光片之一頂表面上的一透明導電層；耦合至該前偏光片之一底表面的一彩色濾光片層；在該LCD之一堆疊之一底部處的一後偏光片；及在該後偏光片與該彩色濾光片層之間的一液晶層。
  12. 如請求項11之LCD裝置，其中該透明導電層具有一實質上矩形之形狀。
  13. 如請求項12之LCD裝置，該裝置包含：在該透明導電層之一第一拐角處的一第一導電帶；在該透明導電層之一第二拐角處的一第二導電帶，該第二拐角係最接近該第一拐角之拐角；及經組態以連接該第一導電帶與該第二導電帶的一導電條。
  14. 如請求項13之LCD裝置，其進一步包含在該透明層之一第三拐角處的一第三導電帶。
  15. 如請求項14之LCD裝置，其進一步包含在該透明層之一第四拐角處的一第四導電帶。
  16. 如請求項15之LCD裝置，其進一步包含經組態以連接該第三導電帶與該第四導電帶的一導電條。
  17. 如請求項13之LCD裝置，其中每一導電帶包含銅。
  18. 如請求項13之LCD裝置，其中該導電條包含銀。
  19. 如請求項11之LCD裝置，其中該透明傳導層包含銀奈米線(AGNW)網格。
  20. 如請求項11之LCD裝置，其進一步包含安置在該透明導電層上之一塗層，該塗層係選自由以下各者組成之一群組：防反射(AR)塗層、AG塗層、硬塗層及防污染塗層。
  21. 如請求項11之LCD裝置，其進一步包含在該彩色濾光片層與該前偏光片之該底表面之間的一銦錫氧化物層。
  22. 一種攜帶型電子裝置，該裝置包含：一觸控面板；一LCD(液晶顯示器)，其中該LCD包含：耦合至該觸控面板之一底表面之一前偏光片；在該前偏光片之一頂表面上之一透明導電層；耦合至該前偏光片之一底表面之一彩色濾光片層；在該LCD之一堆疊之一底部處之一後偏光片；及在該後偏光片與該彩色濾光片層之間的一液晶層。
  23. 如請求項22之攜帶型電子裝置，其進一步包含在該觸控面板之一頂表面上之一蓋玻璃層。
  24. 如請求項22之攜帶型電子裝置，其進一步包含：在該透明導電層之一頂表面上之一第一塗層；在該觸控面板之該底表面上之一第二塗層；及在該觸控面板與該LCD之間的一氣隙。
  25. 如請求項22之攜帶型電子裝置，其中該透明導電層具有一實質上矩形之形狀。
  26. 如請求項25之攜帶型電子裝置，該裝置包含：在該透明導電層之一第一拐角處的一第一導電帶； 在該透明導電層之一第二拐角處的一第二導電帶，該第二拐角係最接近該第一拐角之拐角；及經組態以連接該第一導電帶與該第二導電帶的一導電條。
  27. 如請求項26之攜帶型電子裝置，其進一步包含在該透明層之一第三拐角處的一第三導電帶。
  28. 如請求項27之攜帶型電子裝置，其進一步包含在該透明層之一第四拐角處的一第四導電帶。
  29. 如請求項28之攜帶型電子裝置，其進一步包含經組態以連接該第三導電帶與該第四導電帶的一導電條。
  30. 如請求項22之攜帶型電子裝置，其中該透明傳導層包含銀奈米線(AGNW)網格。
  31. 如請求項22之攜帶型裝置，其進一步包含在該彩色濾光片層與該前偏光片之該底表面之間的一銦錫氧化物(ITO)層。
  32. 一種攜帶型電子裝置，該裝置包含：一觸控面板；一LCD(液晶顯示器)，其中該LCD包含：耦合至該觸控面板之一底表面之一前偏光片；耦合至該前偏光片之一底表面之一彩色濾光片層；一透明導電層，其在該彩色濾光片之一頂表面上且耦合於該前偏光片與該彩色濾光片之間；在該LCD之一堆疊之一底部處之一後偏光片；及在該後偏光片與該彩色濾光片層之間的一液晶層。
  33. 如請求項32之攜帶型電子裝置，其中該透明導電層具有一實質上矩形之形狀。
  34. 如請求項33之攜帶型電子裝置，該裝置包含：在該透明導電層之一第一拐角處的一第一導電帶； 在該透明導電層之一第二拐角處的一第二導電帶，該第二拐角係最接近該第一拐角之拐角；及經組態以連接該第一導電帶與該第二導電帶的一導電條。
  35. 如請求項34之攜帶型電子裝置，其進一步包含在該透明層之一第三拐角處的一第三導電帶。
  36. 如請求項35之攜帶型電子裝置，其進一步包含在該透明層之一第四拐角處的一第四導電帶。
  37. 如請求項36之攜帶型電子裝置，其進一步包含經組態以連接該第三導電帶與該第四導電帶的一導電條。
  38. 如請求項32之攜帶型電子裝置，其中該透明傳導層包含銀奈米線(AGNW)網格。
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