CN105573569A - 光学膜片及使用此光学膜片的触控式显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种光学膜片及使用此光学膜片的触控式显示装置，此光学膜片包括一基材、第一电极以及多条平行导线。基材具有一透光区，且此透光区具有第一区域和第二区域。第一电极位于第一区域中，且第一电极的宽度实质介于1微米(μm)至30微米之间。平行导线位于第二区域中。其中，至少二条相邻的平行导线定义出一个间隔(space)，且至少二个相邻间隔的二中心点之间的周期宽度(pitch)，实质介于50纳米(nm)至300纳米之间。

Description

光学膜片及使用此光学膜片的触控式显示装置

技术领域

本发明是有关于一种光学膜片以及使用此光学膜片的触控显示装置(touchcontrolleddisplayapparatus)，且特别是有关于一种具有纳米级线栅(wiregrid)结构的光学膜片以及使用此光学膜片的触控显示装置。

背景技术

近年来，搭载着触控面板的平面显示装置是科技史上的一大突破。典型的触控面板一般是借由粘合的方式与显示器进行组装。然而，触控面板具有一定的厚度，直接与显示器组装在一起，会增加显示装置的厚度，影响显示装置的显示品质。因此，如何将搭载触控面板的显示器薄型化同时兼顾显示器的显示品质，对该技术领域而言乃是一大挑战。

因此，有需要提供一种先进的光学膜片以及使用此光学膜片的触控显示装置，以改善已知技术所面临的问题。

发明内容

本发明的一个方面是有关于一种光学膜片，包括一基材、第一电极以及多条平行导线。基材具有一透光区，且此透光区具有第一区域和第二区域。第一电极位于第一区域中，且第一电极的宽度实质介于1微米(μm)至30微米之间。平行导线位于第二区域中。其中至少二条相邻的平行导线定义出一个间隔(space)，且至少二个相邻间隔的二中心点之间的周期宽度(pitch)，实质介于50纳米(nm)至300纳米之间。

本发明的另一个方面是有关于一种触控显示装置(touchcontrolleddisplayapparatus)，包括光学膜片以及显示基质。光学膜片，包括一基材、第一感测电极以及多条平行导线。基材具有一表面，且此表面具有一触控区，此触控区包括第一区域和第二区域。第一电极位于第一区域中，且第一电极的宽度实质介于1微米(μm)至30微米之间。平行导线位于第二区域中。其中至少二条相邻的平行导线定义出一个间隔，且至少二个相邻间隔的二中心点之间的周期宽度，实质介于50纳米至300纳米之间。显示基质具有一出光面，其中出光面与基材的表面表面平行设置。

根据上述，本发明的实施例是提供一种具有纳米线栅结构的光学膜片以及使用此种光学膜片的触控显示装置。借由将触控面板的感测电极整合在具有纳米线栅结构的光学膜片中，使此光学膜片同时具有触控感应及反射偏振光的功能，可同时作为触控面板的元件和显示介质的偏光板使用。

当使用光学膜片的触控面板与显示介质结合形成触控显示装置时。利用此光学膜片的触控显示装置可以省略位于显示介质出光面外侧的偏光板。不仅可以减少触控显示装置的元件配置与制造成本，更可达到薄型化的目的。再加上，具有纳米线栅结构的光学膜片是一种反射型偏光板，相较于吸收型偏光板，具有高偏光反射率，较不会因吸收光线而产生热劣化的现象，确保触控显示装置的显示品质。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1A是根据本发明的一实施例所绘示的一种应用于触控显示装置中的光学膜片的结构俯视图；

图1B是沿着图1A的切线S1所绘示的光学膜片的结构剖面示意图；

图1C是绘示图1A的部分结构的局部放大图；

图2是根据本发明的一实施例所绘示的一种触控面板的结构剖面示意图；

图2’是根据本发明的另一实施例所绘示的一种触控面板的结构剖面示意图；

图3是根据本发明的一实施例所绘示的一种触控式液晶显示装置的结构剖面示意图；

图4是根据本发明的另一实施例所绘示的一种触控式有机发光二极管显示装置的结构剖面示意图；

图5A是根据本发明的又一实施例所绘示的一种应用于触控显示装置中的光学膜片的结构俯视图；

图5B是沿着图5A的切线S5所绘示的光学膜片的结构剖面示意图；

图6是根据本发明的另一实施例所绘示的一种触控面板的结构剖面示意图；

图6’是根据本发明的再另一实施例所绘示的一种触控式液晶显示装置的结构剖面示意图；

图7是根据本发明的再一实施例所绘示的一种触控式液晶显示装置的结构剖面示意图；

图8是根据本发明的又另一实施例所绘示的一种触控式有机发光二极管显示装置的结构剖面示意图；

图9是根据本发明的再另一实施例所绘示的一种触控式液晶显示装置的结构剖面示意图。

图中元件标号说明：

1：触控式液晶显示装置

2：触控式有机发光二极管显示装置

3：触控液晶显示装置

4：触控式有机发光二极管显示装置

5：触控式液晶显示装置

10：液晶面板10a：入光面

10b：出光面11：触控面板

11’：触控面板11a：触控区

12：偏光板13：面光源

20：有机发光二极管面板21：相位差板

22：吸收式偏光板30：液晶面板

30a：出光面30b：驱动电路元件

30c：玻璃基板51：触控面板

51’：触控面板100：光学膜片

101：基材101a：基材表面

101a1：第一区域101a2：第二区域

101a3：第三区域101a：基材的另一表面

102：第一电极103：第二电极

104：平行导线105：保护层

105’：保护层106：空间

201：下基板202：阳极电极层

203：有机发光层204：阴极电极层

500：光学膜片501：基材

501a：基材表面501a1：第一区域

501a2：第二区域502：第一电极

503：第二电极504：平行导线

504’：平行导线505：保护层

506：基板WG：线栅结构

WG’：线栅结构b：间隔

a：线宽P：周期宽度

k：相邻间隔的中心点h：厚度

S1：切线S5：切线

X1：光反射轴

具体实施方式

本发明是提供一种光学膜片以及使用此种光学膜片的触控显示装置，可以减少触控显示装置的元件配置与制造成本，达到薄形化的目的，并进一步增进触控显示装置的显示品质。为了对本发明的上述实施例及其目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举数个较佳实施例，并配合所附图式作详细说明。

但必须注意的是，这些特定的实施案例与方法，并非用以限定本发明。本发明仍可采用其他特征、元件、方法及参数来加以实施。较佳实施例的提出，仅是用以例示本发明的技术特征，并非用以限定本发明的申请专利范围。该技术领域中具有通常知识者，将可根据以下说明书的描述，在不脱离本发明的精神范围内，作均等的修饰与变化。在不同实施例与附图之中，相同的元件，将以相同的元件符号加以表示。

请参照图1A至图1C，图1A是根据本发明的一实施例所绘示的一种应用于触控显示装置1中的光学膜片100的结构俯视图。图1B是沿着图1A的切线S1所绘示的光学膜片100的结构剖面示意图。图1C是绘示图1A的部分结构的局部放大图。其中，光学膜片100包括一透光基材101、一第一电极102、一第二电极103以及多条平行导线104。

在本发明的一些实施例之中，透光基材101可以是由，例如玻璃、树脂、聚酰亚胺(Polyimide,PI)薄膜等透明材料所制成的膜状或板状基材。其中，透光基材101具有一基材表面101a，且基材表面101a具有一个透光区，此透光区可以区隔为彼此邻近(adjacentto)的第一区域101a1、第二区域101a2和一第三区域101a3。第一电极102位于第一区域101a1中；第二电极103位于第三区域101a3中；多条平行导线104位于第二区域中101a2之中。

在本发明的一些实施例之中，第一电极102、第二电极103和多条平行导线104三者彼此邻近，且第一电极102和第二电极103相互绝缘。第一电极102和第二电极103可分别由金属网格(metalmesh)结构所构成。其中，所谓的金属网格结构，是以包含金属元素的导电材料所形成的细导线组成的交错网格状构。在本实施例之中，形成第一电极102和第二电极103的金属网格结构分别具有实质介于1微米(μm)至30微米的线径，较佳为介于3微米至10微米的线径。其中，构成金属网格结构的材料可以是氧化铟锡(Indiumtinoxide,ITO)或金属材质，例如金、银、铜、铝、锌或上述材料的任意组合，亦或是其他导电材料。金属网格的图案可以由规则或不规则的三角形、四边形、多边形、圆形、椭圆形或其他可能的形状。

多条平行导线104则是填充于基材表面101a上金属网格结构所未覆盖的部分。在本实施例中，基材表面101a的第一区域101a1，即为被构成第一电极102的金属网格结构所覆盖的区域；第三区域101a3即为被构成第二电极103的金属网格结构所覆盖的区域；而第二区域101a2则是基材表面101a扣除第一区域101a1和第三区域101a3之后的其他空间(如图1A所绘示)。换言之，第二区域101a2可以包括用来隔离第一电极102和第二电极103的金属网格结构的空白区域，以及包括位于第一电极102和第二电极103的金属网格结构内部的空间。因此，有一部分的平行导线104会位于第一电极102和第二电极103周边；一部分的平行导线104是位于第一电极102和第二电极103之间；而另一部分的平行导线104则位于第一电极102和第二电极103的金属网格结构的内部。

在本发明的实施例中，这些平行导线104会在基材表面101a上构成一线栅结构WG。构成多条平行导线104的材料，同样可以是氧化铟锡或金属材质，例如金、银、铜、铝、锌或上述材料的任意组合，亦或是其他导电材料。在本实施例之中，构成平行导线104的材料，较佳为铝。另外，构成线栅结构WG的多条平行导线104可以与第一电极102和第二电极103的金属网格同时或先后形成。

构成线栅结构WG的多个平行导线104中，任两相邻平行导线104之间的间隔b可以相同或不同。且每一条平行导线104的线宽a也可以相同或不同。在本发明的一些实施例中，任两相邻间隔b的二中心点k之间的周期宽度P，实质介于50纳米至300纳米之间。且每一条平行导线104所对应的线宽a和其所邻近之间隔b的占空比(dutycycle)，即a/(a+b)，实质介于0.3至0.7之间。在本实施例中，每一条平行导线104都具有实质相同的线宽a，且相邻的二平行导线104彼此之间，具有实质相同的间隔b。其中，平行导线104的线宽a较佳为介于50纳米至100纳米的线径。相邻平行导线104间的间隔较佳为介于50纳米至100纳米的线径。平行导线104的厚度h，较佳与第一电极102和第二电极103的厚度相同(但不以此为限)，实质介于50纳米至250纳米之间。

由于，线栅结构WG的周期宽度P实质等于或小于可见光的波长(例如，实质介于400纳米至800纳米)的二分之一。因此，可将大部分平行线栅结构WG的光反射轴X1(即平行导线104排列方向)振动的电场向量的光线加以反射，只容许垂直线栅结构WG的光反射轴X1的电场向量的光线通过。故光学膜片100可用来作为一反射型偏光板。

由于光学膜片100同时又具有彼此邻近且相互绝缘的第一电极102和第二电极103，经过适当的图案设计，可作为触控面板的感测电极，在基材表面101a上定义出包含第一区域101a1、第二区域101a2和第三区域101a3的触控区11a。在覆盖介电材质的保护层105，并与驱动电路及读取电路(未绘示)加以整合之后，即可构成一触控面板11(请参照图2)。当手指触碰到触控面板11的触控区11a的表面时，会影响第一电极102和第二电极103间的电场，因而改变由第一电极102和第二电极103所构成的电容结构的电容值，并借由探测电容值的改变定位出触碰点。

若将触控面板11与一显示介质，例如液晶面板，整合，即可构成一触控式液晶显示装置1。请参照图3，图3是根据本发明的一实施例所绘示的一种触控式液晶显示装置1的结构剖面示意图。其中，触控式液晶显示装置1包含一液晶面板10、一偏光板12、一面光源13以及触控面板11。其中，液晶面板10具有一入光面10a和一出光面10b。液晶面板10的出光面10b与触控面板11的基材101平行设置。例如，在本实施例中，触控面板11是以相对于基材101表面101a的另一表面101b平行贴合于液晶面板10的出光面10b上。面光源13，例如背光模块，面对液晶面板10的入光面10a，偏光板12位于面光源13与液晶面板10的入光面10a之间。

在本发明的一实施例之中，偏光板12可以是反射型偏光板或吸收型偏光板，且当偏光板12偏光板12是吸收型偏光板时，偏光板12的光吸收轴(未绘示)与触控面板11中的线栅结构WG的光反射轴X1垂直；当偏光板12是反射型偏光板时，偏光板12的光反射轴(未绘示)与触控面板11中的线栅结构WG的光反射轴X1垂直。由面光源13所提供的入射光，只有垂直偏光板12的光吸收轴(或光反射轴)的特定线性偏振光可穿过偏光板12，从入光面10a进入液晶面板10；再借由液晶面板10的启闭，控制由出光面10b出射的光线的偏振方向，穿过光学膜片100达到显示效果。

由于，触控面板11中的光学膜片100同时具有触控感应及反射偏振光的功能，可作为液晶显示器所必须的偏光板使用。因此，当触控面板11与液晶面板10整合之后，即不需要在液晶面板10的出光面10b外侧再额外配置一偏光板，亦可以达到已知技术使用吸收型偏光板的触控显示装置相同的显示效果，具有节省元件使触控式液晶显示装置1薄形化的功效。再加上，反射型偏光板相较于吸收型偏光板，具有高偏光反射率，较不会因吸收光线而产生热劣化的现象，确保触控式液晶显示装置1的显示品质。

为了让触控式液晶显示装置1更加薄形化，在本发明的一些实施例中，可以将触控面板11中的保护层105以透光胶来加以取代，借以将光学膜片100直接贴附于液晶面板10入光面10a的玻璃基板(未绘示)上。亦或是，以液晶面板10入光面10a的玻璃基板(未绘示)作为光学膜片100的基板101，将第一电极102、一第二电极103以及线栅结构WG直接形成于其上。

虽然在本实施例图2所绘示的保护层105是完全地填充于二相邻平行导线104之间的间隔中以及填充于平行导线104与第一电极102或第二电极103之间的空间之内。但在本发明的另一实施例中，触控面板11’的保护层105’仅是部分地填充于二相邻平行导线104之间的间隔，以及平行导线104与第一电极102或第二电极103之间。也就是说，二相邻平行导线104之间以及平行导线104与第一电极102或第二电极103之间仍保留部分空间106未被保护层105’所填充(如第2’图所绘示)。

另外，触控面板11也可与其他显示介质，例如有机发光二极管面板20，整合形成一触控式有机发光二极管显示装置2。请参照图4，图4是根据本发明的另一实施例所绘示的一种触控式有机发光二极管显示装置2的结构剖面示意图。有机发光二极管显示装置2包括有机发光显示面板20、相位差板21、触控面板11以及吸收式偏光板22。

在本实施例中，有机发光显示面板20包括下基板201、阳极电极层202、有机发光层203、阴极电极层204以及上基板205。其中，有机发光显示面板20具有至少一出光面20a。触控面板11面对有机发光显示面板20的出光面20a。相位差板21位于触控面板11与出光面20a之间。触控面板11又位于相位差板21与吸收式偏光板22之间。借由吸收式偏光板22、相位差板21以及触控面板11中光学膜片100的光学作用，可以降低外部光源(未绘示)的反射，以维持触控式有机发光二极管显示装置2最佳或良好的对比度。亦可不需要吸收式偏光板22而成为一镜面显示器。

请参照图5A和图5B，图5A是根据本发明的另一实施例所绘示的一种应用于触控显示装置中的光学膜片500的结构俯视图。图5B是沿着图5A的切线S5所绘示的光学膜片500的结构剖面示意图。其中，光学膜片500的结构大至与图1A所绘示的光学膜片100相似，差别仅在于光学膜片500仅包括一透光基材501、位于基材501表面501a的第一区域501a1中的第一电极502以及位于基材表面501a的第二区域501a2中的多条平行导线504，其并未包含第二电极。在本实施例中，第一电极502也是一种金属网格结构，而基材表面501a的第一区域501a1，即是基材表面501a上被构成第一电极502的金属网格结构所覆盖的区域。而第二区域501a2，则是基材表面501a1上扣除第一区域501a的其他部分。其中，多条平行导线504与第一电极502彼此隔离，且在基材表面501a上共同构成线栅结构WG。由于构成金属网格结构和线栅结构WG的材料、尺寸与形成方式已详述如前，故不在此赘述。

将光学膜片500的图案适当设计，并与驱动电路(TX)及感测电路(RX)(未绘示)加以整合即可构成一触控面板51。请参照图6，图6是根据本发明的另一实施例所绘示的一种触控面板51的结构剖面示意图。其中，触控面板51包括基板506、第二电极503、光学膜片500以及保护层505。第二电极503位于基板506上。光学膜片500位于第二电极503上，并借由光学膜片500的基材501，使光学膜片500的第一电极502和线栅结构WG与第二电极503相互绝缘。保护层505覆盖于第一电极502和线栅结构WG之上。当手指触碰到触控面板51表面时，会影响第一电极502和第二电极503之间的电场，因而改变由第一电极502和第二电极503所构成的电容结构的电容值，并借由探测电容值的改变定位出触碰点。

在本发明的另一些实施例中，亦可在触控面板51’的基板506上额外配置与光学膜片500的平行导线504类似的多条平行导线504’，借以在基板506上形成线栅结构WG’(如第6’图所绘示)。其中，平行导线504’可与平行导线504’平行对准或平行交错，而具有反射偏振光的功能。

将触控面板51与前述的液晶面板10整合，即可构成一触控式液晶显示装置3。请参照图7，图7是根据本发明的再一实施例所绘示的一种触控式液晶显示装置3的结构剖面示意图。其中触控式液晶显示装置3的结构大至与图3所绘示的触控式液晶显示装置1类似，差别仅在于所采用的触控面板有所不同。在本实施例中，触控面板51的基板506直接贴附于液晶面板10的入光面10a的玻璃基板(未绘示)上。由于，构成触控式液晶显示装置3的元件、材料及制作方式已详述如上，故不在此赘述。

另外，触控面板51也可与前述的有机发光二极管面板20整合而形成一触控式有机发光二极管显示装置4。请参照图8，图8是根据本发明的又另一实施例所绘示的一种触控式有机发光二极管显示装置4的结构剖面示意图。其中触控式有机发光二极管显示装置4的结构大至与图4所绘示的触控式有机发光二极管显示装置2类似，差别仅在于二者所采用的触控面板有所不同。在本实施例中，相位差板21面对出光面20a。触控面板11同样位于相位差板21与吸收式偏光板22之间。由于，构成触控式有机发光二极管显示装置4的元件、材料及制作方式已详述如上，故不在此赘述。

由于，触控面板51中的光学膜片500具有反射偏振光的功能，可作为反射型偏光板。光学膜片500中的第一电极又可作为触控面板51的感测电极之一。因此，将触控面板51与液晶面板10或有机发光二极管面板20加以整合后，即不需要额外在液晶面板10或有机发光二极管面板20的出光面10b或20a外侧配置偏光板，亦可以达到已知技术使用吸收型偏光板的触控显示装置相同的显示效果，具有节省元件和薄形化的功效。再加上，反射型偏光板相较于吸收型偏光板，具有高偏光反射率，并且较不会因吸收光线而产生热劣化的现象，可以提高触控式液晶显示装置1的亮度与对比。

除此之外，图5A和图5B所绘示的光学膜片500也可以单独与液晶面板整合，形成具有触控功能的液晶面板30，将液晶面板30与前述的偏光板12和面光源13结合，即可构成另一触控液晶显示装置5。请参照图9，图9是根据本发明的再另一实施例所绘示的一种触控式液晶显示装置5的结构剖面示意图。

在本实施例之中，学膜片500的第一电极502以及位于液晶面板30的玻璃基板30c上的一部分驱动电路元件30b(例如共用电极)，可分别作为驱动电路(TX)及感测电路(RX)(未绘示)，使液晶面板30具有触控功能。液晶面板30的出光面30a位于第一电极502和驱动电路元件30b之间，且第一电极502借由光学膜片500的基材501以及液晶面板30的玻璃基板30c与驱动电路元件30b相互绝缘。

根据上述，本发明的实施例是提供一种具有纳米线栅结构的光学膜片以及使用此种光学膜片的触控显示装置。借由将触控面板的感测电极整合在具有纳米线栅结构的光学膜片中，使此光学膜片同时具有触控感应及反射偏振光的功能，可同时作为触控面板的元件和显示介质的偏光板使用。

当使用光学膜片的触控面板与显示介质结合形成触控显示装置时。利用此光学膜片的触控显示装置可以省略位于显示介质出光面外侧的偏光板。不仅可以减少触控显示装置的元件配置与制造成本，更可达到薄形化的目的。再加上，具有纳米线栅结构的光学膜片是一种反射型偏光板，相较于吸收型偏光板，具有高偏光反射率，较不会因吸收光线而产生热劣化的现象，可以提高触控显示装置的亮度与对比，及确保触控显示装置的显示品质。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (10)

1.一种光学膜片，包括：

一基材，具有一透光区，且该透光区具有一第一区域和一第二区域；

一第一电极，位于该第一区域中，且该第一电极具有实质介于1微米(μm)至30微米之间的一宽度；以及

多条平行导线，位于该第二区域中；其中至少二相邻的平行导线定义出一间隔(space)，且至少二相邻的间隔的二中心点之间，具有实质介于50纳米(nm)至300纳米之间的一周期宽度(pitch)。

2.如权利要求1所述的光学膜片，还包括一第二电极，位于该透光区的一第三区域，其中该第三区域邻近(adjacentto)该第一区域和该第二区域，且该第二电极与该第一电极相互绝缘。

3.如权利要求1所述的光学膜片，其特征在于，该多条平行导线的该周期宽度实质等于或小于可见光波长的二分之一。

4.如权利要求1所述的光学膜片，其特征在于，每一平行导线具有一线宽，其中每一平行导线所对应的该线宽和该间隔具有一占空比(dutycycle)实质介于0.3至0.7之间。

5.一种触控显示装置(touchcontrolleddisplayapparatus)，包括：

一光学膜片，包括：

一基材，具有一表面，且该表面具有一触控区，该触控区包括一第一区域和一第二区域；

一第一感测电极，位于该第一区域中，且该第一感测电极具有实质介于1微米至30微米之间的一宽度；以及

多条平行导线，位于该第二区域中，其中至少二相邻的平行导线定义出一间隔，且至少二相邻的间隔的二中心点之间，具有实质介于50纳米至300纳米之间的一周期宽度；以及

一显示基质，具有一出光面，该出光面与该表面平行设置。

6.如权利要求5所述的触控显示装置，还包括一偏光板，面对该显示基质的一入光面，该偏光板具有一第一光反射轴，且该多条平行导线形成一线栅结构，该线栅结构具有一第二光反射轴，其中该第一光反射轴垂直该第二光反射轴。

7.如权利要求5所述的触控显示装置，还包括一第二感测电极，位于该表面的一第三区域，其中该第三区域邻近该第一区域和该第二区域，且该第二感测电极与该第一感测电极相互绝缘。

8.如权利要求5所述的触控显示装置，其特征在于，该多条平行导线的该周期宽度实质等于或小于可见光波长的二分之一。

9.如权利要求5所述的触控显示装置，其特征在于，每一平行导线具有一线宽，其中每一平行导线所对应的该线宽和该间隔具有一占空比实质介于0.3至0.7之间。

10.如权利要求7所述的触控显示装置，其特征在于，该出光面位于该第一感测电极和该第二感测电极之间，且该第一感测电极和该第二感测电极相互绝缘。