TWI515628B - 觸控顯示器 - Google Patents

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Description

觸控顯示器
本發明係有關一種觸控顯示器，特別是一種具高光穿透度的觸控顯示器。
觸控顯示器係結合感測技術及顯示技術所形成的一種輸入/輸出裝置，普遍使用於電子裝置中，例如可攜式及手持式電子裝置。
電容式觸控面板為一種常用的觸控面板，其利用電容耦合效應以偵測觸碰位置。當手指觸碰電容式觸控面板的表面時，相應位置的電容量會受到改變，因而得以偵測到觸碰位置。
傳統觸控面板當中的電極層係蝕刻金屬層以形成多個圖樣化（patterned）電極，例如菱形電極。然而，該些圖樣化電極通常會造成光學可視性（或視覺痕跡）現象，亦即，使用者會從觸控顯示器看到電極的圖樣。此外，圖樣化的電極也會影響光穿透度。
因此，亟需提出一種新穎的觸控顯示器，用以改善光學可視性現象，並提高光穿透度。
鑑於上述，本發明實施例的目的之一在於提出一種觸控顯示器，其使用網格狀電極層，並配合折射率匹配層，可以有效降低光學可視性現象且能增進光穿透度。
根據本發明實施例，觸控顯示器包含顯示模組，其頂部包含有一偏光片；及觸控模組，設於顯示模組的上方。觸控模組包含第一電極三層結構與透明覆蓋基板，其中第一電極三層結構設於偏光片的頂面，且透明覆蓋基板設於第一電極三層結構的頂面。第一電極三層結構包含下折射率匹配層、網格狀電極層與上折射率匹配層，其中網格狀電極層夾於下折射率匹配層與上折射率匹配層之間。
第一圖顯示本發明第一實施例之觸控顯示器100的剖面圖。為便於瞭解本發明的技術特徵，僅顯示與本實施例相關的層級。本實施例之觸控顯示器100包含顯示模組101與觸控模組102，其中觸控模組102設於顯示模組101的上方。在本說明書中，方向“上”係指向顯示表面或觸控表面。說明書中的“上”與“下”僅用以說明元件的相對關係，其與製程的順序無關。
在本實施例中，顯示模組101由下而上依次包含薄膜電晶體（TFT）11、液晶層（LC）12、彩色濾光片（CF）13及偏光片（POL）14。上述顯示模組101的各個組成元件可使用傳統的技術來實施，因此，其細節予以省略。
根據本實施例的特徵之一，於顯示模組101的偏光片14的頂面設有第一電極三層結構21，其包含一網格狀（mesh）電極層211，夾於下折射率匹配（refractive index matching, IM）層212與上折射率匹配層213之間。換句話說，第一電極三層結構21由下而上依次包含下折射率匹配層212、網格狀電極層211與上折射率匹配層213。在本實施例中，第一電極三層結構21的各個組成層級之間不存在有其他中介層級或元件。此外，本實施例之觸控模組102除了第一電極三層結構21外，還包含透明覆蓋基板22，設於第一電極三層結構21的頂面。
在本實施例中，第一電極三層結構21與偏光片14之間，除了光學膠層（OCA）（未顯示），不存在有其他中介層級或元件。第一電極三層結構21與透明覆蓋基板22之間，除了光學膠層（未顯示），不存在有其他中介層級或元件。舉例而言，如果上折射率匹配層213係直接鍍於透明覆蓋基板22的下表面，則會使用光學膠層，用以將下折射率匹配層212與偏光片14予以接合。在另一例子中，如果下折射率匹配層212係直接鍍於偏光片14的上表面，則會使用光學膠層用以將上折射率匹配層213與透明覆蓋基板22予以接合。換句話說，第一電極三層結構21的上表面與下表面其中之一會接合有光學膠層。
第二圖顯示網格狀電極層211的局部上視圖，其包含有多個圖樣化（patterned）電極2111。第二圖雖以菱形電極2111作為例示，然而也可以是其他形狀的電極。第二圖還例示電極2111的局部放大圖2112，可以看到網格狀結構，其係由線狀金屬2113交織而成，而線狀金屬2113所圍出的網格中心為透空，因此相較於整片金屬所形成的電極層，本實施例的網格狀電極層211具有較高的光穿透度。本實施例之線狀金屬2113的材質較佳為銀合金，然而也可以使用其他金屬合金，例如銅合金。在另一實施例中，線狀金屬2113的材質也可使用金屬銀，或其他金屬，例如金屬銅。第二圖還例示網格的局部放大圖2114。在本實施例中，線狀金屬2113的寬度w大約為1.5~10微米，而線狀金屬2113所圍出的透空網格的內徑d大約為100~500微米。
第二圖雖以四邊形（例如矩形）網格作為例示，然而網格狀電極層211的網格也可以是其他形狀，例如第三A圖所例示的三角形，第三B圖所例示的圓形，或者第三C圖所例示的不規則形。
根據本實施例的另一特徵，下折射率匹配層212與上折射率匹配層213使用透明材質，其折射率異於外部相鄰層級（例如透明覆蓋基板22或偏光片14）的折射率，使得受到外部相鄰層級偏射（亦即，偏離法線一個角度）的光線得以藉由下折射率匹配層212或上折射率匹配層213而讓光線逆偏回法線方向，藉以增進光穿透度。因此，下折射率匹配層212與上折射率匹配層213在本實施例中也可稱為補償層，或稱為光穿透增進層。第四圖例示光線a進入偏光片14後的光線b偏離法線41一個角度。然而，光線b進入下折射率匹配層212後的光線c因為受到折射率的匹配作用，因而讓光線c逆偏回法線41方向，藉以增進光穿透度。
本實施例的第一電極三層結構21的總厚度為數十至數百埃（angstrom）。其中，上折射率匹配層213的厚度不一定要相同於下折射率匹配層212的厚度。上折射率匹配層213與下折射率匹配層212的材質較佳為氧化銦錫與金屬（例如鋅）的混和物。上折射率匹配層213與下折射率匹配層212也可以使用其他材質，例如二氧化矽（SiO 2）、氧化銦錫（ITO）、二氧化鈦（TiO 2）、氧化鈮（Nb 2O 5）、氮氧化矽（SiN xO y）或氧化鋅（ZnO）。
本實施例的透明覆蓋基板22的材質較佳為玻璃，然而也可以使用其他材質，例如聚碳酸酯（Polycarbonate, PC）、聚對苯二甲酸乙二酯（Polyethylene terephthalate, PET）、聚乙烯（Polyethylen, PE）、聚氯乙烯（Poly vinyl Chloride, PVC）、聚丙烯（Poly propylene, PP）、聚苯乙烯（Poly styrene, PS）、聚甲基丙烯酸甲酯（Polymethyl methacrylate, PMMA）或環烯烴共聚合物（Cyclic olefin copolymer, COC）。
第五圖顯示本發明第二實施例之觸控顯示器500的剖面圖。與第一實施例（第一圖）相同的元件使用相同的元件符號，且省略其細節內容。根據本實施例的特徵之一，於第一電極三層結構21與透明覆蓋基板22之間更包含第二電極三層結構23，其與第一電極三層結構21之間藉由光學膠層24進行接合。本實施例之第二電極三層結構23包含一網格狀電極層231，夾於下折射率匹配層232與上折射率匹配層233之間。換句話說，第二電極三層結構23由下而上依次包含下折射率匹配層232、網格狀電極層231與上折射率匹配層233。在本實施例中，第二電極三層結構23的各個組成層級之間不存在有其他中介層級或元件。第二電極三層結構23之組成元件的結構、材質與功效類似於第一電極三層結構21，因此省略其細節。
在本實施例中，第一電極三層結構21與偏光片14之間，除了光學膠層（未顯示），不存在有其他中介層級或元件。第二電極三層結構23與透明覆蓋基板22之間，除了光學膠層（未顯示），不存在有其他中介層級或元件。舉例而言，如果（第二電極三層結構23的）上折射率匹配層233係直接鍍於透明覆蓋基板22的下表面，則會使用光學膠層，用以將（第一電極三層結構21的）下折射率匹配層212與偏光片14予以接合。在另一例子中，如果（第一電極三層結構21的）下折射率匹配層212係直接鍍於偏光片14的上表面，則會使用光學膠層用以將（第二電極三層結構23的）上折射率匹配層233與透明覆蓋基板22予以接合。換句話說，第二電極三層結構23的上表面與第一電極三層結構21的下表面其中之一會接合有光學膠層。
第六圖顯示本發明第三實施例之觸控顯示器600的剖面圖。與第一實施例（第一圖）相同的元件使用相同的元件符號，且省略其細節內容。根據本實施例的特徵之一，於偏光片14與彩色濾光片13之間更包含第三電極三層結構25。本實施例之第三電極三層結構25包含一網格狀電極層251，夾於下折射率匹配層252與上折射率匹配層253之間。換句話說，第三電極三層結構25由下而上依次包含下折射率匹配層252、網格狀電極層251與上折射率匹配層253。在本實施例中，第三電極三層結構25的各個組成層級之間不存在有其他中介層級或元件。第三電極三層結構25之組成元件的結構、材質與功效類似於第一電極三層結構21，因此省略其細節。
在本實施例中，第三電極三層結構25與彩色濾光片13之間，除了光學膠層（未顯示），不存在有其他中介層級或元件。第一電極三層結構21與透明覆蓋基板22之間，除了光學膠層（未顯示），不存在有其他中介層級或元件。舉例而言，如果（第一電極三層結構21的）上折射率匹配層213係直接鍍於透明覆蓋基板22的下表面，則會使用光學膠層，用以將（第三電極三層結構25的）下折射率匹配層252與彩色濾光片13予以接合。在另一例子中，如果（第三電極三層結構25的）下折射率匹配層252係直接鍍於彩色濾光片13的上表面，則會使用光學膠層用以將（第一電極三層結構21的）上折射率匹配層213與透明覆蓋基板22予以接合。換句話說，第一電極三層結構21的上表面與第三電極三層結構25的下表面其中之一會接合有光學膠層。
以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限定本發明之申請專利範圍；凡其它未脫離發明所揭示之精神下所完成之等效改變或修飾，均應包含在下述之申請專利範圍內。
100             觸控顯示器 500             觸控顯示器 600             觸控顯示器 101             顯示模組 11               薄膜電晶體（TFT） 12               液晶層（LC） 13               彩色濾光片（CF） 14               偏光片（POL） 102             觸控模組 21               第一電極三層結構 211             網格狀電極層 2111           電極 2112           電極的局部放大圖 2113           線狀金屬 2114           網格的局部放大圖 212             下折射率匹配層（IM） 213             上折射率匹配層（IM） 22               透明覆蓋基板 23               第二電極三層結構 231             網格狀電極層 232             下折射率匹配層 233             上折射率匹配層 24               光學膠層（OCA） 25               第三電極三層結構 251             網格狀電極層 252             下折射率匹配層 253             上折射率匹配層 a                 光線 b                 光線 c                  光線 w                寬度 d                 內徑
第一圖顯示本發明第一實施例之觸控顯示器的剖面圖。 第二圖顯示網格狀電極層的局部上視圖。 第三A圖、第三B圖與第三C圖顯示網格狀電極層的網格結構。 第四圖顯示光線通過下折射率匹配層的路徑。 第五圖顯示本發明第二實施例之觸控顯示器的剖面圖。 第六圖顯示本發明第三實施例之觸控顯示器的剖面圖。
100             觸控顯示器 101             顯示模組 11               薄膜電晶體（TFT） 12               液晶層（LC） 13               彩色濾光片（CF） 14               偏光片（POL） 102             觸控模組 21               第一電極三層結構 211             網格狀電極層 212             下折射率匹配層（IM） 213             上折射率匹配層（IM） 22               透明覆蓋基板

Claims (19)

  1. 一種觸控顯示器，包含：一顯示模組，其頂部包含有一偏光片；及一觸控模組，設於該顯示模組的上方，該觸控模組包含第一電極三層結構與一透明覆蓋基板，其中該第一電極三層結構設於該偏光片的頂面，且該透明覆蓋基板設於該第一電極三層結構的頂面；其中該第一電極三層結構包含下折射率匹配層、網格狀電極層與上折射率匹配層，其中該網格狀電極層夾於該下折射率匹配層與該上折射率匹配層之間。
  2. 根據申請專利範圍第1項所述之觸控顯示器，其中該第一電極三層結構的網格狀電極層直接形成於該第一電極三層結構的下折射率匹配層的上表面，該第一電極三層結構的上折射率匹配層直接形成於該第一電極三層結構的網格狀電極層的上表面。
  3. 根據申請專利範圍第1項所述之觸控顯示器，更包含一光學膠層，其直接形成於該偏光片的上表面，且該第一電極三層結構直接形成於該光學膠層的上表面。
  4. 根據申請專利範圍第1項所述之觸控顯示器，更包含一光學膠層，其直接形成於該第一電極三層結構的上表面，且該透明覆蓋基板直接形成於該光學膠層的上表面。
  5. 根據申請專利範圍第1項所述之觸控顯示器，其中該網格狀電極層包含網格狀結構，其係由線狀金屬交織而成，而該線狀金屬所圍出的網格中心為透空。
  6. 根據申請專利範圍第5項所述之觸控顯示器，其中該線狀金屬的材質包含銀合金。
  7. 根據申請專利範圍第5項所述之觸控顯示器，其中該線狀金屬的寬度為1.5~10微米。
  8. 根據申請專利範圍第5項所述之觸控顯示器，其中該線狀金屬所圍出的透空網格的內徑為100~500微米。
  9. 根據申請專利範圍第1項所述之觸控顯示器，其中該下折射率匹配層與該上折射率匹配層的折射率異於外部相鄰層級的折射率，使得受到外部相鄰層級偏射的光線得以藉由該下折射率匹配層或該上折射率匹配層而讓光線逆偏回法線方向，藉以增進光穿透度。
  10. 根據申請專利範圍第1項所述之觸控顯示器，其中該上折射率匹配層與該下折射率匹配層包含氧化銦錫與金屬的混和物。
  11. 根據申請專利範圍第1項所述之觸控顯示器，其中該上折射率匹配層與該下折射率匹配層包含氧化銦錫與金屬鋅的混和物。
  12. 根據申請專利範圍第1項所述之觸控顯示器，其中該上折射率匹配層與該下折射率匹配層包含二氧化矽(SiO2)、氧化銦錫(ITO)、二氧化鈦(TiO2)、氧化鈮(Nb2O5)、氮氧化矽(SiNxOy)或氧化鋅(ZnO)。
  13. 根據申請專利範圍第1項所述之觸控顯示器，其中該觸控模組更包含：第二電極三層結構，設於該第一電極三層結構與該透明覆蓋基板之間；其中該第二電極三層結構包含下折射率匹配層、網格狀電極層與上折射率匹配層，其中該網格狀電極層夾於該下折射率匹配層與上折射率匹配層之間。
  14. 根據申請專利範圍第13項所述之觸控顯示器，其中該第二電極三層結構的網格狀電極層直接形成於該第二電極三層結構的下折射率匹配層的上表面，該第二電極三層結構的上折射率匹配層直接形成於該第二電極三層結構的網格狀電極層的上表面。
  15. 根據申請專利範圍第13項所述之觸控顯示器，其中該觸控模組更包含：一光學膠層，用以將該第二電極三層結構與該第一電極三層結構予以接合。
  16. 根據申請專利範圍第13項所述之觸控顯示器，更包含一光學膠層，其直接形成於該第二電極三層結構的上表面，且該透明覆蓋基板直接形成於該光學膠層的上表面。
  17. 根據申請專利範圍第1項所述之觸控顯示器，其中該觸控模組更包含：第三電極三層結構，設於該偏光片與一彩色濾光片之間，其中該彩色濾光片設於該顯示模組內；其中該第三電極三層結構包含下折射率匹配層、網格狀電極層與上折射率匹配層，其中該網格狀電極層夾於該下折射率匹配層與上折射率匹配層之間。
  18. 根據申請專利範圍第17項所述之觸控顯示器，其中該第三電極三層結構的網格狀電極層直接形成於該第三電極三層結構的下折射率匹配層的上表面，該第三電極三層結構的上折射率匹配層直接形成於該第三電極三層結構的網格狀電極層的上表面。
  19. 根據申請專利範圍第17項所述之觸控顯示器，更包含一光學膠層，其直接形成於該彩色濾光片的上表面，且該第三電極三層結構直接形成於該光學膠層的上表面。
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