TWI816144B

TWI816144B - 顯示裝置

Info

Publication number: TWI816144B
Application number: TW110122714A
Authority: TW
Inventors: 朱育進
Original assignee: 友達光電股份有限公司
Priority date: 2021-06-22
Filing date: 2021-06-22
Publication date: 2023-09-21
Also published as: TW202301087A; CN114296573A; US20220404911A1

Abstract

一種顯示裝置，包括顯示面板、密封膠、觸覺基板、振動源及緩衝層。密封膠設置於顯示面板上。觸覺基板設置於密封膠上，其中密封膠與觸覺基板定義容置空間。振動源與觸覺基板連接，其中振動源適於振動，以使觸覺基板上形成超音波。緩衝層設置於觸覺基板與顯示面板之間，其中緩衝層包括液體，且液體設置於容置空間內。

Description

顯示裝置

本發明是有關於一種光電裝置，且特別是有關於一種顯示裝置。

目前販售的汽車產品中，儀表板和控制系統多整合於觸控顯示面板。在行進過程中，若駕駛持續盯著螢幕，以確認按鍵位置，容易造成安全疑慮。若有觸控顯示面板具有觸覺回饋的功能，讓駕駛手指碰觸到螢幕時能夠感受到「反饋力道」，提供點擊位置確認。如此一來，駕駛於行進過程中便不用移動視線，得以保障行車安全。

為實現觸覺回饋的功能，一種超音波振動（ultrasonic vibrations）技術被開發出來，這項技術可讓使用者在原本冷硬的觸控顯示面板上感受到「平滑」與「粗糙」的觸感。利用超音波來振動觸控顯示面板，會因為擠壓薄膜效應（squeeze film effect）而在手指尖與觸控顯示面板的表面之間形成高壓空氣膜，結果就是手指感受到的摩擦力下降了。藉此，便能營造出比振動前的觸控顯示面板更為滑順的觸感。如果超音波振動源是在開啟與關閉之間快速地來回切換，則在手指滑過觸控顯示面板的同時，會感受到低摩擦力與高摩擦力交替出現，如此便可營造出粗糙的觸感。

本發明提供一種顯示裝置，性能佳。

本發明的顯示裝置，包括顯示面板、密封膠、觸覺基板、振動源、緩衝層以及多個支撐物。密封膠設置於顯示面板上。觸覺基板設置於密封膠上，其中密封膠與觸覺基板定義容置空間。振動源與觸覺基板連接，其中振動源適於振動，以使觸覺基板上形成超音波。緩衝層設置於觸覺基板與顯示面板之間，其中緩衝層包括液體，且液體設置於容置空間內。多個支撐物設置於觸覺基板與顯示面板之間，其中超音波於觸覺基板上具有節點分佈，且多個支撐物對應於節點分佈設置。

在本發明的一實施例中，上述的多個支撐物與節點分佈至少部分地重疊。

在本發明的一實施例中，上述的顯示面板具有遮光圖案層，遮光圖案層與節點分佈具有交集區，且多個支撐物與交集區至少部分地重疊。

在本發明的一實施例中，上述的液體的黏滯係數落在0.65mPa∙s至100mPa∙s的範圍。

在本發明的一實施例中，上述的液體的折射率落在1.4至1.8的範圍。

在本發明的一實施例中，上述的顯示裝置更包括殻體及彈性件。顯示面板設置於殻體中。彈性件連接觸覺基板與殻體。

在本發明的一實施例中，上述的觸覺基板具有朝向顯示面板的內表面、背向顯示面板的外表面和連接內表面與外表面的側壁，且彈性件連接於觸覺基板的側壁與殻體。

在本發明的一實施例中，上述的觸覺基板具有朝向顯示面板的內表面、背向顯示面板的外表面和連接內表面與外表面的側壁，且彈性件連接於觸覺基板的內表面與殻體。

在本發明的一實施例中，上述的觸覺基板具有朝向顯示面板的內表面、背向顯示面板的外表面和連接內表面與外表面的側壁，彈性件設置於觸覺基板的外表面上，且彈性件連接於殻體與觸覺基板的外表面。

在本發明的一實施例中，上述的顯示裝置更包括觸控感測結構，設置於觸覺基板上。

現將詳細地參考本發明的示範性實施例，示範性實施例的實例說明於附圖中。只要有可能，相同或相似的元件符號在圖式和描述中用來表示相同或相似的部分。

應當理解，當諸如層、膜、區域或基板的元件被稱為在另一元件“上”或“連接到”另一元件時，其可以直接在另一元件上或與另一元件連接，或者中間元件可以也存在。相反，當元件被稱為“直接在另一元件上”或“直接連接到”另一元件時，不存在中間元件。如本文所使用的，“連接”可以指物理及/或電性連接。再者，“電性連接”或“耦合”可以是二元件間存在其它元件。

本文使用的“約”、“近似”、或“實質上”包括所述值和在本領域普通技術人員確定的特定值的可接受的偏差範圍內的平均值，考慮到所討論的測量和與測量相關的誤差的特定數量（即，測量系統的限制）。例如，“約”可以表示在所述值的一個或多個標準偏差內，或±30％、±20％、±10％、±5％內。再者，本文使用的“約”、“近似”或“實質上”可依光學性質、蝕刻性質或其它性質，來選擇較可接受的偏差範圍或標準偏差，而可不用一個標準偏差適用全部性質。

除非另有定義，本文使用的所有術語（包括技術和科學術語）具有與本發明所屬領域的普通技術人員通常理解的相同的含義。將進一步理解的是，諸如在通常使用的字典中定義的那些術語應當被解釋為具有與它們在相關技術和本發明的上下文中的含義一致的含義，並且將不被解釋為理想化的或過度正式的意義，除非本文中明確地這樣定義。

圖1A至圖1E為本發明一實施例之顯示裝置10的製造流程的剖面示意圖。

請參照圖1A，首先，提供顯示模組LCM’。顯示模組LCM’包括顯示面板100’。顯示面板100’包括第一基板110、設置於第一基板110上的畫素陣列層120、設置於第一基板110之對向的第二基板130和設置於第一基板110與第二基板130之間的顯示介質140。

舉例而言，在本實施例中，顯示介質140可為非自發光材料（例如但不限於：液晶），而顯示模組LCM’更包括設置於顯示面板100’下方的背光模組200’。但本發明不限於此，在其它實施例中，顯示介質140也可為自發光材料（例如但不限於：有機電致發光層、多個微型發光二極體等），而顯示模組LCM’也可不包括背光模組200’。

在本實施例中，顯示面板100’更包括遮光圖案層150，遮光圖案層150包括多個直向遮光部（未繪示）及多個橫向遮光部152；多個直向遮光部（未繪示）及多個橫向遮光部152相交錯，以定義多個開口150a，其中多個開口150a分別重疊於畫素陣列層120的多個畫素電極（未繪示）。

舉例而言，在本實施例中，畫素陣列層120及遮光圖案層150可選擇性地分別設置於相對兩基板（即，第一基板110和第二基板130）上。但本發明不限於此，在其它實施例中，畫素陣列層120及遮光圖案層150也可設置於同一基板（例如：第一基板110）上。

在本實施例中，顯示面板100’可選擇性地更包括彩色濾光層160及覆蓋彩色濾光層160的保護層170，其中彩色濾光層160包括多個彩色濾光圖案162，分別重疊於遮光圖案層150的多個開口150a。舉例而言，在本實施例中，畫素陣列層120及彩色濾光層160可選擇性地分別設置於相對兩基板（即，第一基板110和第二基板130）上。但本發明不限於此，在其它實施例中，畫素陣列層120及彩色濾光層160也可設置於同一基板（例如：第一基板110）上。

顯示裝置10’更包括密封膠600’，設置於顯示面板100’上，位於顯示面板100’外，且定義容置空間R’。顯示裝置10’更包括緩衝層700’，其中緩衝層700’包括液體，且所述液體設置於密封膠600’所定義的容置空間R’內。顯示裝置10’更包括觸覺基板300’，設置於密封膠600’上，其中緩衝層700’設置於觸覺基板300’與顯示面板100’之間。

在本實施例中，緩衝層700’的液體具有低黏滯係數。舉例而言，緩衝層700’的液體的黏滯係數可落在0.65mPa∙s至100mPa∙s的範圍，但本發明不以此為限。在本實施例中，緩衝層700’的液體的折射率與觸覺基板300’的折射率及/或顯示面板100’之第二基板130的折射率相同或相近。舉例而言，在本實施例中，觸覺基板300’的材質及顯示面板100’之第二基板130的材質可為玻璃，玻璃的折射率約為1.55，而緩衝層700’的液體的折射率可落在1.4至1.8的範圍，但本發明不以此為限。在本實施例中，緩衝層700’的液體例如是油，但本發明不以此為限。

顯示裝置10’更包括振動源400’，與觸覺基板300’連接，其中振動源400’適於振動，以使觸覺基板300’上形成超音波S’。舉例而言，在本實施例中，振動源400’可包括多個振動元件410’，振動元件410’例如是壓電陶瓷，但本發明不以此為限。

在本實施例中，顯示裝置10’更可選擇性包括觸控感測結構TS，其中觸控感測結構TS可選擇性地設置於觸覺基板300’上。舉例而言，在本實施例中，觸控感測結構TS可選擇性地設置於觸覺基板300’的內表面300a。然而，本發明不限於此，在另一實施例中，觸控感測結構TS也可設置於觸覺基板300’的外表面300b上。此外，本發明也不限制觸控感測結構TS一定要設置在觸覺基板300’上；在又一實施例中觸控感測結構TS也可設置於顯示面板100’內及/或顯示面板100’外。再者，本發明也不限制顯示裝置一定要包括觸控感測結構TS；於再一實施例中，顯示裝置也可不包括觸控感測結構TS。

請參照圖1A，接著，在顯示裝置10’的觸覺基板300’上灑上粉狀物P（例如但不限於：糖粉），並使振動源400’開始振動。

圖2示出在本發明一實施例的振動源400’、部分觸覺基板300’及部分觸覺基板300’上的粉狀物P分佈。請參照圖1A及圖2，在振動源400’開始振動一段時間後，粉狀物P會分佈在特定位置。詳言之，由振動源400’引起的超音波S’在觸覺基板300’上可形成駐波（stationary wave），所述駐波具有多個節點（nodes），多個節點於觸覺基板300’上形成一節點分佈ND。由於超音波S’在節點分佈ND上的振幅實質上為零，因此粉狀物P會傾向停留與超音波S’之節點分佈ND重合的位置上，而形成與超音波S’之節點分佈ND相符的粉狀物P圖案。

圖3為本發明一實施例之多個支撐物500及觸覺基板300的上視示意圖。

請參照圖1A、圖1B、圖2及圖3，接著，根據與超音波S’之節點分佈ND相符的粉狀物P圖案製作用以形成多個支撐物500的遮罩（未繪示）。然後，利用所述遮罩於觸覺基板300上形成多個支撐物500。

請參照圖1B，接著，令振動源400與觸覺基板300連接，其中觸覺基板300、振動源400及支撐物500可視為一觸覺回饋板HP。

請參照圖1C，接著，提供顯示模組LCM，並於顯示模組LCM上形成密封膠600，其中密封膠600定義一容置空間R。

請參照圖1D，接著，於容置空間R內形成緩衝層700。

請參照圖1E，接著，將觸覺回饋板HP與顯示模組LCM對組。在觸覺回饋板HP與顯示模組LCM對組後，多個支撐物500設置於觸覺基板300與顯示面板100之間。於此，便完成了本實施例的顯示裝置10。

請參照圖1A及圖1E，本實施例的顯示裝置10與前述用以設計形成支撐物500之遮罩的顯示裝置10’類似。具體而言，本實施例的顯示裝置10的顯示模組LCM及其顯示面板100和背光模組200與前述顯示裝置10’的顯示模組LCM’及其顯示面板100’和背光模組200’實質上相同，本實施例的顯示裝置10的密封膠600及其定義的容置空間R與前述顯示裝置10’的密封膠600’及其定義的容置空間R’實質上相同，本實施例的顯示裝置10的緩衝層700與前述顯示裝置10’的緩衝層700’實質上相同，本實施例的顯示裝置10的觸覺基板300與前述顯示裝置10’的觸覺基板300’實質上相同，本實施例的顯示裝置10的振動源400及其振動元件410與前述顯示裝置10’的振動源400’及其振動元件410’實質上相同，且本實施例的顯示裝置10的振動源400於觸覺基板300上引起之超音波S的節點分佈ND實質上與前述顯示裝置10’的振動源400’於觸覺基板300’上引起的超音波S’的節點分佈ND實質上相同。本實施例之顯示裝置10與前述之顯示裝置10相同或相似處，請參照前述說明，於此便不再重述。

本實施例的顯示裝置10與前述顯示裝置10’的差異在於：本實施例的顯示裝置10更包括用以維持觸覺基板300與顯示面板100之間距的多個支撐物500。請參照圖1E，由振動源400引起的超音波S於觸覺基板300上形成一節點分佈ND，且多個支撐物500與超音波S的節點分佈ND至少部分地重疊。在本實施例中，遮光圖案層150與超音波S的節點分佈ND具有交集區IT，遮光圖案層150與節點分佈ND在交集區IT上相交錯，而支撐物500和遮光圖案層150與節點分佈ND的交集區IT至少部分地重疊。

值得一提的是，由於緩衝層700設置於觸覺基板300與顯示面板100之間且緩衝層700包括液體，因此觸覺基板300隨振動源400振動而於其表面上形成超音波S時，超音波S不易被吸收，進而使顯示裝置10具有良好的觸覺回饋效果。同時間，由於緩衝層700與觸覺基板300及/或顯示面板100的界面反射少，而使顯示裝置10在具有良好觸覺回饋效果的同時更具備良好的顯示效果。

此外，在本實施例中，當使用者的手指（未繪示）按壓觸覺基板300時，支撐物500可避免觸覺基板300時過度地向下彎曲而過度地擠壓緩衝層700，使緩衝層700的形狀不會過度改變而影響顯示裝置10的顯示效果。

另外，在本實施例中，由於支撐物500與節點分佈ND的位置重疊，因此，支撐物500的設置並不會過度影響觸覺基板300的振動，進而使顯示裝置10的顯示及觸覺回饋效果俱佳。

在此必須說明的是，下述實施例沿用前述實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，下述實施例不再重述。

圖4為本發明一實施例之顯示裝置10A的剖面示意圖。圖4的顯示裝置10A與圖1E的顯示裝置10類似，兩者的差異之一在於：圖4的顯示裝置10A更包括殻體800及彈性件900A，其中顯示面板100設置於殻體800中，而彈性件900A連接觸覺基板300與殻體800。彈性件900A可將觸覺基板300上的振動與週邊機構（例如：框體）隔開，以避免振動被週邊機構吸收。

請參照圖4，觸覺基板300具有朝向顯示面板100的內表面300a、背向顯示面板100的外表面300b和連接內表面300a與外表面300b的側壁300c。在本實施例中，彈性件900A可選擇性地連接於觸覺基板300的側壁300c及殻體800，但本發明不以此為限。在本實施例中，彈性件900A例如是橡膠墊片或泡棉，但本發明不以此為限。

此外，圖4之顯示裝置10A與圖1E之顯示裝置10的另一差異在於：圖4之顯示裝置10A的觸控感測結構TS可設置於顯示面板100上。舉例而言，在本實施例中，觸控感測結構TS可設置於顯示面板100之第二基板130之朝向觸覺基板300的外表面130b上。然而，本發明不限於此，在其它實施例中，觸控感測結構TS也可設置於顯示面板100內（即，顯示面板100的第一基板110與第二基板130之間）。

圖5為本發明一實施例之顯示裝置10B的剖面示意圖。圖5的顯示裝置10B與圖4的顯示裝置10A類似，兩者的差異在於：彈性件900A、900B的位置不同。請參照圖5，具體而言，在本實施例中，彈性件900B可選擇性地連接於觸覺基板300的內表面300a及殻體800。此外，圖5之顯示裝置10B與圖4之顯示裝置10A的另一差異在於：圖5之顯示裝置10B可不包括觸控感測結構TS。

圖6為本發明一實施例之顯示裝置10C的剖面示意圖。圖6的顯示裝置10C與圖4的顯示裝置10A類似，兩者的差異在於：彈性件900A、900C的位置不同。請參照圖6，具體而言，在本實施例中，彈性件900C設置於觸覺基板300的外表面300b上，且連接於殻體800及觸覺基板300的外表面300b。此外，在本實施例中，彈性件900C可以是延伸至觸覺基板300外的一彈性塑膠膜片。此外，圖6之顯示裝置10C與圖4之顯示裝置10A的另一差異在於：圖6之顯示裝置10C可不包括觸控感測結構TS。

圖7為本發明一實施例之顯示裝置10D的剖面示意圖。圖7的顯示裝置10D與圖1E的顯示裝置10類似，兩者的差異在於：圖7的顯示裝置10D可不包括圖1E的顯示裝置10的支撐物500。此外，圖7之顯示裝置10D與圖1E之顯示裝置10的另一差異在於：圖7之顯示裝置10D可不包括觸控感測結構TS。

圖8示出在本發明一實施例顯示裝置10E的振動源400E、部分觸覺基板300及部分觸覺基板300上的粉狀物P的分佈。圖9為本發明一實施例之顯示裝置10E的多個支撐物500E及觸覺基板300的上視示意圖。

請參照圖2及圖8，圖8的振動源400E與圖2的振動源400’的差異在於：圖8之振動源400E的多個振動元件410的排列較圖2之振動源400’的多個振動元件410’的排列來得緊密，而圖8之觸覺基板300上的粉狀物P分佈較圖2的觸覺基板300上的粉狀物P分佈來得規則。

請參照圖3及圖9，圖9的支撐物500E與圖3的支撐物500類似，圖3的支撐物500是根據圖2的粉狀物P分佈（即節點分佈ND）來製作於觸覺基板300上，圖9的支撐物500E是根據與圖8之粉狀物P分佈實質上相同的粉狀物P分佈來製作於觸覺基板300上，圖9的支撐物500E與圖3的支撐物500的差異在於：圖3的支撐物500呈不規則分佈，而圖9的支撐物500E實質上呈規則分佈。

10、10A、10B、10C、10D、10E:顯示裝置 100、100’:顯示面板 110:第一基板 120:畫素陣列層 130:第二基板 140:顯示介質 150:遮光圖案層 150a:開口 152:橫向遮光部 160:彩色濾光層 162:彩色濾光圖案 170:保護層 200、200’:背光模組 300、300’:觸覺基板 300a:內表面 300b、130b:外表面 300c:側壁 400、400’、400E:振動源 410、410’:振動元件 500、500E:支撐物 600、600’:密封膠 700、700’:緩衝層 800:殻體 900A、900B、900C:彈性件 HP:觸覺回饋板 IT:交集區 LCM、LCM’:顯示模組 ND:節點分佈 P:粉狀物 R、R’:容置空間 S、S’:超音波 TS:觸控感測結構

圖1A至圖1E為本發明一實施例之顯示裝置10的製造流程的剖面示意圖。圖2示出在本發明一實施例的振動源400’、部分觸覺基板300’及部分觸覺基板300’上的粉狀物P分佈。圖3為本發明一實施例之多個支撐物500及觸覺基板300的上視示意圖。圖4為本發明一實施例之顯示裝置10A的剖面示意圖。圖5為本發明一實施例之顯示裝置10B的剖面示意圖。圖6為本發明一實施例之顯示裝置10C的剖面示意圖。圖7為本發明一實施例之顯示裝置10D的剖面示意圖。圖8示出在本發明一實施例顯示裝置10E的振動源400E、部分觸覺基板300及部分觸覺基板300上的粉狀物P的分佈。圖9為本發明一實施例之顯示裝置10E的多個支撐物500E及觸覺基板300的上視示意圖。

10:顯示裝置

100:顯示面板

110:第一基板

120:畫素陣列層

130:第二基板

140:顯示介質

150:遮光圖案層

152:橫向遮光部

160:彩色濾光層

162:彩色濾光圖案

170:保護層

200:背光模組

300:觸覺基板

300a:內表面

300b:外表面

400:振動源

410:振動元件

500:支撐物

600:密封膠

700:緩衝層

HP:觸覺回饋板

IT:交集區

LCM:顯示模組

ND:節點分佈

P:粉狀物

R:容置空間

S:超音波

TS:觸控感測結構

Claims

一種顯示裝置，包括：一顯示面板；一密封膠，設置於該顯示面板上；一觸覺基板，設置於該密封膠上，其中該密封膠與該觸覺基板定義一容置空間；一振動源，與該觸覺基板連接，其中該振動源適於振動，以使該觸覺基板上形成一超音波；一緩衝層，設置於該觸覺基板與該顯示面板之間，其中該緩衝層包括一液體，該液體設置於該容置空間內，且該液體的黏滯係數落在0.65mPa．s至100mPa．s的範圍；以及多個支撐物，設置於該觸覺基板與該顯示面板之間，其中該超音波於該觸覺基板上具有一節點分佈，且該些支撐物對應於該節點分佈設置。
如請求項1所述的顯示裝置，其中該些支撐物與該節點分佈至少部分地重疊。
如請求項2所述的顯示裝置，其中該顯示面板具有一遮光圖案層，該遮光圖案層與該節點分佈具有一交集區，且該些支撐物與該交集區至少部分地重疊。
如請求項1所述的顯示裝置，其中該液體的折射率落在1.4至1.8的範圍。
如請求項1所述的顯示裝置，更包括：一殼體，其中該顯示面板設置於該殼體中；以及一彈性件，連接該觸覺基板與該殼體。
如請求項5所述的顯示裝置，其中該觸覺基板具有朝向該顯示面板的一內表面、背向該顯示面板的一外表面和連接該內表面與該外表面的一側壁，且該彈性件連接於該觸覺基板的該側壁與該殼體。
如請求項5所述的顯示裝置，其中該觸覺基板具有朝向該顯示面板的一內表面、背向該顯示面板的一外表面和連接該內表面與該外表面的一側壁，且該彈性件連接於該觸覺基板的該內表面與該殼體。
如請求項5所述的顯示裝置，其中該觸覺基板具有朝向該顯示面板的一內表面、背向該顯示面板的一外表面和連接該內表面與該外表面的一側壁，該彈性件設置於該觸覺基板的該外表面上，且該彈性件連接於該殼體與該觸覺基板的該外表面。
如請求項1所述的顯示裝置，更包括：一觸控感測結構，設置於該觸覺基板上。
一種顯示裝置，包括：一顯示面板；一密封膠，設置於該顯示面板上；一觸覺基板，設置於該密封膠上，其中該密封膠與該觸覺基板定義一容置空間；一振動源，與該觸覺基板連接，其中該振動源適於振動，以使該觸覺基板上形成一超音波；一緩衝層，設置於該觸覺基板與該顯示面板之間，其中該緩衝層包括一液體，該液體設置於該容置空間內，且該液體的折射率落在1.4至1.8的範圍；以及多個支撐物，設置於該觸覺基板與該顯示面板之間，其中該超音波於該觸覺基板上具有一節點分佈，且該些支撐物對應於該節點分佈設置。