TWI522879B - 觸控顯示裝置 - Google Patents

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TWI522879B
TWI522879B TW103126453A TW103126453A TWI522879B TW I522879 B TWI522879 B TW I522879B TW 103126453 A TW103126453 A TW 103126453A TW 103126453 A TW103126453 A TW 103126453A TW I522879 B TWI522879 B TW I522879B
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陳建誠
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群創光電股份有限公司
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Description

觸控顯示裝置
本發明係關於一種觸控顯示裝置，特別關於一種外嵌式觸控顯示裝置。
隨著科技不斷的進步，各種資訊設備不斷地推陳出新，例如手機、平板電腦、超輕薄筆電、及衛星導航等。除了一般以鍵盤或滑鼠輸入或操控之外，利用觸控式技術來操控資訊設備是一種相當直覺且受歡迎的操控方式。其中，觸控顯示裝置具有人性化及直覺化的輸入操作介面，使得任何年齡層的使用者都可直接以手指或觸控筆選取或操控資訊設備。
習知一種觸控顯示裝置的結構中，包含一彩色濾光基板、一液晶層、一薄膜電晶體基板、一觸控感測結構以及上、下兩偏光板。其中，液晶層夾置於彩色濾光基板與薄膜電晶體基板之間，而觸控感測結構則設置於彩色濾光基板上；下偏光板設置於薄膜電晶體基板遠離彩色濾光基板之一側，而上偏光板則設置於觸控感測結構上，之後，再於上偏光板上設置一層保護玻璃(cover glass)，以形成一外嵌式(on cell)觸控顯示裝置。
另外，習知另一種觸控顯示裝置的結構中，包含一有機發光二極體基板、一觸控感測結構以及一上偏光板。其中，觸控感測結構設置於有機發光二極體基板上，而上偏光板則設置於觸控感測結構上，之後，再於上偏光板上設置一層保護玻璃，以形成另一種外嵌式觸控顯示裝置。
其中，觸控感測結構一般為具有複數走線區與複數觸控感測區交替出現的電極結構。觸控感測區包含驅動電極及感測電極(俗稱的Tx與Rx)，而走線區則包含複數走線分別連接至觸控控制電路。然而，由於觸控感測區與走線區的電極圖案(patterns)與其狹縫(slit)的反射率的差異，造成於特定視角(或強光)下，容易看到反射光方向不同所造成亮暗紋路，使得其可視性不佳(可視性不佳表示容易看見電極圖案)。
因此，如何提供一種觸控顯示裝置，可改善反射光方向不同所造成亮暗紋路，以提高其可視性，已成為重要課題之一。
有鑑於上述課題，本發明之目的為提供一種可改善反射光方向不同所造成亮暗紋路，進而提高其可視性的觸控顯示裝置。
為達上述目的，依據本發明之一種觸控顯示裝置包括一第一基板、一第二基板、複數觸控電極圖案以及一第一偏光元件。第二基板與第一基板相對而設。該些觸控電極圖案具有複數條走線與複數觸控電極，該些走線與該些觸控電極電性連接，並設置於該第一基板上，且沿一第一方向配置。第一偏光元件設置於第一基板上，並具有一第一吸收軸。其中，該些走線的其中之一係由複數走線區段連接而成，該些走線區段的其中之一為多條線段連接而成，每一條該些線段往同一側的方向分別形成一向量，該些向量具有一和向量，該和向量與第一吸收軸之間的夾角大於0度，且小於等於20度。
在一實施例中，該和向量與第一吸收軸之間的夾角更大於0度，且小於等於10度。
在一實施例中，該些走線分別形成一折線。
在一實施例中，第一基板、第二基板及夾置於第一基板與第二基板之間的一液晶層形成一液晶顯示面板，液晶顯示面板具有至少一次畫素，且一個該些走線區段的長度係介於3倍的次畫素沿一第二方向的寬度與一特定值之間。
在一實施例中，特定值的範圍介於350微米與700微米之間。
在一實施例中，該些走線分別由週期性出現的複數走線區段連接而成。
在一實施例中，觸控顯示裝置更包括一光學元件，其設置於第一偏光元件上。
在一實施例中，光學元件為1/4波片。
在一實施例中，該些走線區段分別至少包含3條不同延伸方向的線段。
在一實施例中，觸控顯示裝置更包括一第二偏光元件，其設置於第二基板遠離第一基板的一側，第二偏光元件具有一第二吸收軸，且第二吸收軸垂直於第一吸收軸。
為達上述目的，依據本發明之一種觸控顯示裝置一液晶顯示面板以及複數觸控電極圖案。液晶顯示面板係由一第一基板、一第二基板及夾置於第一基板與第二基板之間的一液晶層所形成，液晶顯示面板具有至少一次畫素。該些觸控電極圖案具有複數條走線與複數觸控電極，該些走線與該些觸控電極電性連接，並設置於第一基板上，且沿一第一方向配置，該些走線的其中之一係由複數走線區段連接而成。其中，一個該些走線區段的長度係介於3倍的次畫素沿一第二方向的寬度與一特定值之間。
在一實施例中，觸控顯示裝置更包括一第一偏光元件，其設置於該第一基板上，並具有一第一吸收軸，其中該些走線區段的其中之一為多條線段連接而成，每一條該些線段往同一側的方向分別形成一向量，該些向量具有一和向量，該和向量與該第一吸收軸之間的夾角大於0度，且小於等於20度。
承上所述，因本發明之觸控顯示裝置中，係透過將觸控電極圖案的走線之走線區段所形成的和向量與第一偏光元件的第一吸收軸之間的偏貼角度大於等於0度，且小於等於10度，可使反射光經過第一偏光元件時更容易被吸收，或者透過一個該些走線區段的長度係介於3倍的次畫素沿第二方向的寬度與特定值之間，藉此，可使反射光方向不僅僅只侷限於特定方向，進而使走線區段可落入人眼視覺較不敏感的空間頻率(即較高的空間頻率)，因此，可使電極圖案與其狹縫的反射光線亮度皆低於人眼可判別之亮度，以改善觸控顯示裝置的反射光方向不同所造成的亮暗紋路，進而提高觸控顯示裝置的可視性。
1、1a‧‧‧觸控顯示裝置
11‧‧‧第一基板
12‧‧‧第二基板
13‧‧‧觸控感測結構
131‧‧‧走線區
132‧‧‧驅動感測區
1311‧‧‧走線
14‧‧‧第一偏光元件
15‧‧‧第二偏光元件
16‧‧‧保護基板
17‧‧‧控制電路板
18‧‧‧背光模組
19‧‧‧光學元件
A‧‧‧區域
LC‧‧‧液晶層
P、Pa、Pb、Pc‧‧‧走線區段
P1~P6‧‧‧線段
、‧‧‧向量
‧‧‧和向量
Rx‧‧‧感測電極
s‧‧‧狹縫
Tx‧‧‧驅動電極
X‧‧‧第一方向
Y‧‧‧第二方向
Z‧‧‧第三方向
圖1為本發明較佳實施例之一種觸控顯示裝置的示意圖。
圖2A為圖1之觸控顯示裝置中，觸控感測結構的俯視示意圖。
圖2B為圖2A之區域A的放大示意圖。
圖3A為為觸控感測結構中，一條走線的複數走線區段的連接示意圖。
圖3B為一個走線區段所形成的向量示意圖。
圖3C為一實施例的觸控感測結構中，部分的走線區與驅動感測區的示意圖。
圖4為人眼對空間頻率的敏感度與走線區段的關係示意圖。
圖5A至圖5C分別為不同實施態樣的走線區段的示意圖。
圖6為本發明不同實施態樣之觸控顯示裝置的示意圖。
以下將參照相關圖式，說明依本發明較佳實施例之觸控顯示裝置，其中相同的元件將以相同的參照符號加以說明。
請參照圖1及圖2A所示，其中，圖1為本發明較佳實施例之一種觸控顯示裝置1的示意圖，而圖2A為圖1之觸控顯示裝置1中，觸控感測結構13的俯視示意圖。為了之後的說明容易了解，以下圖示中顯示第一方向X、第二方向Y及第三方向Z，第一方向X、第二方向Y及第三方向Z實質上可兩兩相互垂直。其中，第一方向X例如可與觸控顯示裝置1之掃描線的延伸方向實質上平行，第二方向Y例如可與觸控顯示裝置1之資料線的延伸方向實質上平行，而第三方向Z可分別為垂直第一方向X與第二方向Y之另一方向。不過，在一些實施例中，第一方向X與第二方向Y不一定要垂直，且第一方向X與第二方向Y之間的夾角例如可為銳角，並不限定。
本實施例之觸控顯示裝置1為一外嵌式觸控顯示裝置，並包括一第一基板11、一液晶層LC、一第二基板12、一觸控感測結構13、一第一偏光元件14、一第二偏光元件15。另外，觸控顯示裝置1更可包括一保護基板16，保護基板16例如但不限於為一保護玻璃(cover lens)，藉由保護基板16可保護觸控顯示裝置1免於撞擊，或者異物、水氣的入侵。
第一基板11與第二基板12相對而設。其中，第一基板11或第二基板12可為可透光材質所製成，其材料例如是玻璃、石英或類似物、塑膠、橡膠、玻璃纖維或其他高分子材料；或者，第一基板11或第二基板12也可為不透光材質所製成，並例如是金屬-玻璃纖維複合板、金屬-陶瓷 複合板，或印刷電路板，或其它材料，並不限定。在本實施例中，第一基板11與第二基板12的材質皆以可透光的玻璃為例。另外，觸控顯示裝置1更可包括一薄膜電晶體陣列、一彩色濾光陣列及一黑色矩陣層(圖未顯示)，薄膜電晶體陣列設置於第二基板12上，而彩色濾光陣列或黑色矩陣層可設置於第一基板11或第二基板12上。在一實施例中，黑色矩陣層與彩色濾光陣列可分別設置於第一基板11上，不過，在另一實施例中，黑色矩陣層或彩色濾光陣列也可分別設置於第二基板12上，使其成為一BOA(BM on array)基板，或成為一COA(color filter on array)基板，並不加以限制。液晶層LC夾置於第一基板11與第二基板12之間，且第一基板11、第二基板12、液晶層LC、薄膜電晶體陣列、彩色濾光陣列可形成一液晶顯示面板，液晶顯示面板具有一畫素陣列，而畫素陣列具有至少一次畫素(subpixel，圖未顯示)。於此，係以複數次畫素為例。此外，觸控顯示裝置1更可包括複數掃描線與複數資料線(圖未顯示)，該等掃描線與該等資料線交錯設置，並例如相互垂直而定義出該畫素陣列的區域。
第一偏光元件14設置於第一基板11上，第二偏光元件15設置於第二基板12遠離第一基板11的一側。其中，第一偏光元件14具有一第一吸收軸，而第二偏光元件15具有一第二吸收軸，且第二吸收軸垂直於第一吸收軸。於此，第一偏光元件14及第二偏光元件15分別為一偏光板，且光線偏振態與吸收軸同向的光線會被偏光板吸收。藉由兩吸收軸實質上相差90度的偏光元件14、15，即可達到將背光源遮蔽之功能，再利用控制電場之強弱可對液晶產生偏轉以調變光線之偏光特性，達到顯示影像的目的。
觸控感測結構13設置於第一基板11上，並具有複數觸控電極圖案，且該些觸控電極圖案分別具有一走線區131及與走線區131相鄰之一驅動感測區132。換言之，如圖2A所示，觸控感測結構13包含沿第一方向X重覆配置的複數觸控電極圖案，而每一個觸控電極圖案可包含一個走線區131及一個驅動感測區132。顧名思義，驅動感測區132即為複數觸控電極(包含複數驅動電極Tx及複數感測電極Rx)設置的區域，而走線區131則為將驅動感測區132的觸控電極連接到一控制電路板17的走線 (導線)設置區域。其中，當觸控感測結構13的觸控電極被碰觸時可產生觸控訊號，觸控訊號可傳送至控制電路板17，藉此產生對應的控制動作。
請參照圖2B所示，其為圖2A之區域A的放大示意圖。其中，圖2B顯示一個走線區131及一個驅動感測區132。圖2B的放大只是示意，並沒有按照真正的放大比例。另外，本實施例的區域A為靠近控制電路板17的區域(具有較多條的走線1311)，例如是觸控感測結構13中，其邊緣至離控制電路板17約3公分內的區域，此區域走線數量較多。
驅動感測區132具有驅動電極Tx及感測電極Rx所形成的複數觸控電極，而走線區131則具有往同一側(例如往區域A的下側，即往控制電路板17)延伸的複數條走線1311，且該些走線1311與該些驅動電極Tx及該些感測電極Rx電性連接，並設置於第一基板11上，且沿第一方向X配置。
請分別參照圖3A及圖3B所示，其中，圖3A為觸控感測結構13中，一條走線1311的複數走線區段P的連接示意圖，而圖3B為一個走線區段P所形成的向量示意圖。於此，圖3A係顯示3個走線區段P的連接。
該些走線1311的其中之一係由複數走線區段P連接而成，且一個走線區段P的長度係介於3倍的次畫素沿第二方向Y的寬度與一特定值之間。其中，上述「特定值」的範圍可介於350微米與700微米之間。較佳的特定值例如為617微米。在本實施例中，該些走線1311分別由週期性出現的複數個走線區段P連接而成，而且每一個該些走線區段P為多條線段連接而成。於此，週期性是表示，每一個走線區段P內的走線都相同。
每一條走線1311可為一條折線(具有轉折)，使得走線1311為鋸齒狀。具體而言，每一個走線區段P為多條線段連接而成。在本實施例中，一個走線區段P係由二條線段P1、P2連接組成，且如圖3B所示，線段P1、P2往同一側的方向分別形成一向量、(例如往觸控感測結構13的上側，即圖2A的上側；或者也可往控制電路板17的方向，即圖2A的下側)。由於向量包含大小(值)與方向，大小可為線段P1、P2的長度，而線段P1、P2往一側延伸的方向可視為該些線段P1、P2的方向。因 此，如圖3B所示，可將線段P1、P2具有的長度及其延伸方向分別視為一向量及一向量。該些向量、的向量和可視為一和向量，且本實施例之和向量與第一偏光元件14的第一吸收軸之間的夾角可大於0度，且小於等於20度。較佳者，和向量與第一吸收軸之間的夾角更可大於0度，且小於等於10度。更佳者，和向量與第一吸收軸之間的夾角更可為0度(和向量與第一吸收軸的方向平行)。一提的是，本實施例係以一個走線區段P由線段P1、P2所組成，在一些實施例中，走線區段P可由三條、或四條…等線段組成，並不限制。
此外，請再參照圖1所示，觸控顯示裝置1更可包括一背光模組18，背光模組18與第二基板12相對而設。背光模組18可發出光線入射至液晶顯示面板，使液晶顯示面板可顯示影像。其中，背光模組18可具有導光板、反射片及複數光學膜片。背光模組18為習知技術，熟知本技藝之技術人員，當可了解背光模組18所有元件的功能及對應的設置關係，本發明不再贅述。
另外，如3C所示，其為一實施例的觸控感測結構13中，部分的走線區131與驅動感測區132的示意圖。於此，圖3C係顯示兩個走線區131及一個驅動感測區132，但是驅動感測區132未顯示驅動電極與感測電極的圖案。
經過實際的實驗證明，透過將觸控感測結構13的走線1311之走線區段P所形成的和向量與第一偏光元件14的第一吸收軸之間的偏貼角度大於0度，且小於等於20度，可使反射光經過第一偏光元件14時更容易被吸收，或者一個該些走線區段P的長度介於3倍的次畫素沿第二方向Y的寬度與特定值之間，藉此，可使反射光方向不僅僅只侷限於特定方向，使走線區段P可落入人眼視覺較不敏感的空間頻率(即較高的空間頻率)，因此，可使電極圖案(patterns)與其狹縫s(slit，指的是兩電極之間或兩走線1311之間的區域，例如圖3C的s所示)的反射光線亮度皆低於人眼可判別之亮度，以改善觸控顯示裝置1的反射光方向不同所造成的亮暗紋路，進而提高觸控感測結構13(觸控顯示裝置1)的可視性。
另外，請參照圖4所示，其為人眼對空間頻率的敏感度與走 線區段P的關係示意圖。其中，縱軸為視覺靈敏度函數增益(CSF gain)，而橫軸為走線區段P的長度。覺靈敏度函數增益越高，表示人眼越容易辨識，更表示其可視性不佳。因此，透過走線區段P長度的最佳化設計也可有效改善在強光下看到明顯的觸控感測結構13的圖案情況。其中，若增益值小於1.5時，可定義為可視性佳，人眼可接受。考量目前設計以及moire的狀況，本發明之走線區段P的較佳化設計可為：走線區段P的長度介於3倍的次畫素沿第二方向Y的寬度與617微米之間(即3pixel的長度<P<617um)，藉此，可改善其可視性。
另外，請參照圖5A至圖5C所示，其分別為不同實施態樣的走線區段Pa、Pb、Pc的示意圖。其中，圖5A至圖5C中的虛線分別為上一實施例的走線區段P(包含線段P1、P2)的示意走勢，而實線分別為走線區段Pa、Pb、Pc的示意走勢。
在一些實施例中，走線區段至少可包含3條不同延伸方向的線段。例如圖5A所示，走線區段Pa包含6條不同延伸方向的線段P1~P6。另外，如圖5B所示，走線區段Pb亦包含6條不同延伸方向的線段P1~P6，只是走線區段Pb的線段P1~P3的延伸方向與走線區段Pa的線段P1~P3的延伸方向不同。此外，如圖5C所示，走線區段Pc具有3條不同延伸方向的線段P1~P3。
另外，請參照圖6所示，其為本發明不同實施態樣之觸控顯示裝置1a的示意圖。
與觸控顯示裝置1主要的不同在於，觸控顯示裝置1a更可包括一光學元件19，光學元件19設置於第一偏光元件14上。於此，光學元件19例如為一1/4波片(quarter wave plate,QWP)，並設置於第一偏光元件14與保護基板16之間。其中，光學元件19的設置目的是：若第一偏光元件14的偏貼角度，使得配戴太陽眼鏡時無法看到顯示的圖像時，可以加上光學元件19(使線偏振光變成圓偏振光)來改善此情況。
綜上所述，因本發明之觸控顯示裝置中，係透過將觸控電極圖案的走線之走線區段所形成的和向量與第一偏光元件的第一吸收軸之間的偏貼角度大於等於0度，且小於等於10度，可使反射光經過第一偏光元 件時更容易被吸收，或者透過一個該些走線區段的長度係介於3倍的次畫素沿第二方向的寬度與特定值之間，藉此，可使反射光方向不僅僅只侷限於特定方向，進而使走線區段可落入人眼視覺較不敏感的空間頻率(即較高的空間頻率)，因此，可使電極圖案與其狹縫的反射光線亮度皆低於人眼可判別之亮度，以改善觸控顯示裝置的反射光方向不同所造成的亮暗紋路，進而提高觸控顯示裝置的可視性。
以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。
1311‧‧‧走線
P‧‧‧走線區段
P1、P2‧‧‧線段
、‧‧‧向量
X‧‧‧第一方向
Y‧‧‧第二方向
Z‧‧‧第三方向

Claims (8)

  1. 一種觸控顯示裝置，包括：一第一基板；一第二基板，與該第一基板相對而設；複數觸控電極圖案，具有複數條走線與複數觸控電極，該些走線與該些觸控電極電性連接，並設置於該第一基板上，且沿一第一方向配置；以及一第一偏光元件，設置於該第一基板上，並具有一第一吸收軸，其中，該些走線的其中之一係由複數走線區段連接而成，該些走線區段的其中之一為多條線段連接而成，每一條該些線段往同一側的方向分別形成一向量，該些向量具有一和向量，該和向量與該第一吸收軸之間的夾角大於0度，且小於等於20度。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之觸控顯示裝置，其中該和向量與該第一吸收軸之間的夾角更大於0度，且小於等於10度。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之觸控顯示裝置，其中該些走線分別形成一折線。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之觸控顯示裝置，其中該第一基板、該第二基板及夾置於該第一基板與該第二基板之間的一液晶層形成一液晶顯示面板，該液晶顯示面板具有至少一次畫素，且一個該些走線區段的長度係介於3倍的該次畫素沿一第二方向的寬度與一特定值之間，其中該特定值的範圍介於350微米與700微米之間。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之觸控顯示裝置，其中該些走線分別由週期性出現的複數走線區段連接而成。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之觸控顯示裝置，更包括：一光學元件，設置於該第一偏光元件上。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之觸控顯示裝置，其中該光學元件為1/4波片。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之觸控顯示裝置，其中該些走線區段分別至 少包含3條不同延伸方向的線段。
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