触控偏光片及触控显示装置

摘要

本发明提供一种触控偏光片及触控显示装置。触控偏光片包含第一基板、透光电极层、光栅电极层及触控电路。透光电极层设置于第一基板上。光栅电极层设置于透光电极层的一侧，且光栅电极层包含多条金属导线彼此平行间隔排列以形成光栅。触控电路分别连接透光电极层及金属导线，并根据透光电极层及光栅电极层的反馈产生触控信号。

权利要求

1.一种触控偏光片，包含：

一第一基板；

一光栅电极层，设置于该第一基板上，该光栅电极层包含多条金属导线彼此平行间隔排列以形成一光栅；

一透光电极层，设置于该第一基板上及该光栅电极层之间，以及一触控电路，连接该些金属导线，并根据该透光电极层及该光栅电极层的反馈产生一触控信号，其中每一该金属导线包括一第一隔离层与一金属层，该第一隔离层设置于该金属层及该透光电极层之间，该第一隔离层具有相较该金属层更低的反射率。

2.如权利要求1所述的触控偏光片，其中该触控电路分别连接该透光电极层及该光栅电极层。

3.如权利要求1所述的触控偏光片，其中该些金属导线包括一第二隔离层，且该金属层夹设于该第二隔离层与该第一隔离层之间。

4.如权利要求3所述的触控偏光片，其中该第一隔离层及该第二隔离层中至少其一具有抗反射性。

5.如权利要求3所述的触控偏光片，其中该第二隔离层对于一预设蚀刻材料的蚀刻速度与该第一隔离层对于该预设蚀刻材料的蚀刻速度的比例小于0.8:1。

6.如权利要求1所述的触控偏光片，其中该金属导线的反射率低于10％。

7.如权利要求1所述的触控偏光片，其中该金属层的厚度不小于50nm。

8.如权利要求1所述的触控偏光片，其中相邻两个该金属导线的中心间距不大于

200nm。

9.如权利要求8所述的触控偏光片，其中该金属导线的宽度不大于100nm。

10.如权利要求1所述的触控偏光片，其中该透光电极层包含多条透光电极条，该些透光电极条与该些金属导线的排列方向垂直。

11.如权利要求1所述的触控偏光片，其中该些金属导线的厚度介于100～300奈米之间。

12.如权利要求1所述的触控偏光片，其中透光电极层包含多条透光电极条沿横切于该些金属导线的方向彼此平行间隔排列。

13.一种触控显示装置，包含:

一液晶面板；

一金属偏光模块，设置于液晶面板的一侧，该金属偏光模块具有一光栅电极层，该光栅电极层包含多条金属导线彼此平行间隔排列以形成一光栅；

一透光电极层设置于该光栅电极层上；以及

一触控电路，分别连接该透光电极层及该些金属导线，并根据该透光电极层及该光栅电极层的反馈产生一触控信号，其中每一该金属导线包括一第一隔离层与一金属层，该第一隔离层设置于该金属层及该透光电极层之间，该第一隔离层具有相较该金属层更低的反射率。

14.如权利要求13所述的触控显示装置，其中该液晶面板的相对两面分别设置有该金属偏光模块。

15.如权利要求13所述的触控显示装置，还包含一第一基板，该透光电极层形成于该第一基板面向该液晶面板的一面，该光栅电极层的该些金属导线形成于该液晶面板的一外表面上且朝向该透光电极层。

16.如权利要求13所述的触控显示装置，还包含：一第一基板；及

一第二基板，直接设置于该液晶面板的一外表面，并位于该第一基板与该液晶面板之间，其中该透光电极层形成于该第一基板面向该液晶面板的一面，该光栅电极层的该些金属导线形成于该第二基板上且朝向该透光电极层。

17.如权利要求13所述的触控显示装置，其中该金属层较该第一隔离层接近该液晶面板。

18.如权利要求13所述的触控显示装置，其中该些金属导线包括一第二隔离层，且该金属层夹设于该第二隔离层与该第一隔离层之间。

19.如权利要求18所述的触控显示装置，其中该第一隔离层及该第二隔离层中至少其一具有抗反射性。

20.如权利要求18所述的触控显示装置，其中该第二隔离层对于一预设蚀刻材料的蚀刻速度与该第一隔离层对于该预设蚀刻材料的蚀刻速度的比例小于0.8:1。

21.如权利要求13所述的触控显示装置，其中该金属导线的反射率低于10％。

22.如权利要求13所述的触控显示装置，其中该金属层的厚度不小于50nm。

23.如权利要求13所述的触控显示装置，其中相邻两个该金属导线的中心间距不大于

200nm。

24.如权利要求23所述的触控显示装置，其中该金属导线的宽度不大于100nm。

25.如权利要求13所述的触控显示装置，其中该些金属导线与透光电极的排列方向垂直。

26.如权利要求13所述的触控显示装置，其中该些金属导线的厚度介于100～300奈米之间。

27.如权利要求13所述的触控显示装置，其中透光电极层包含多条透光电极条沿横切于该些金属导线的方向彼此平行间隔排列。

说明书

触控偏光片及触控显示装置

技术领域

[0001] 本发明关于一种触控偏光片及触控显示装置；具体而言，本发明关于一种具有整合触控与偏光结构设计的触控偏光片及触控显示装置。

背景技术

[0002] 偏光板是显示装置的重要元件之一，其可允许来自背光模块的光线中具有特定极化方向的光线透过，对显示装置的明暗及对比度有直接影响。举例而言，公知的偏光板允许光线中的垂直极化波通过，并将水平极化波吸收，然而，这将造成至少一半的背光光源被偏光板挡下，而形成光能利用率不佳的问题。

[0003] 取而代之的方式于公知的偏光板与背光模块间加设反射式增亮膜。举例而言，利用反射式增亮膜的结构特性允许垂直极化波通过而抵达偏光板，并将水平极化波反射。反射回去的光线在传递过程中非极化后，于射向反射式增亮膜时又有部分光线通过，依此可反复地被反射式增亮膜利用，以增加通过偏光片的光线。然而，采用反射式增亮膜将增加生产成本，另外，此一方式将造成显示装置会产生额外厚度。

[0004] 特别是使用于触控显示装置时，不论是单一的偏光板或是偏光板搭配反射式增亮膜的方式，结构上与触控面板彼此独立的。换言之，现有的偏光结构除了有前述光能利用的问题外，结合于触控显示装置时，触控显示装置整体厚度尺寸仍不尽理想，因此现有的显示装置结构仍有待改进。

发明内容

[0005] 本发明的另一目的在于提供一种触控显示装置，触控显示装置具结构整合的设计，以减少显示装置的厚度尺寸。

[0006] 本发明的目的之一在于提供一种触控偏光片，可提高显示的穿透度。

[0007] 触控偏光片包含第一基板、透光电极层、光栅电极层及触控电路。透光电极层设置于第一基板上。光栅电极层设置于透光电极层的一侧，且光栅电极层包含多条金属导线彼此平行间隔排列以形成光栅。触控电路分别连接透光电极层及金属导线，并根据透光电极层及光栅电极层的反馈产生触控信号。

[0008] 触控显示装置包含液晶面板、金属偏光模块、透光电极层及触控电路。金属偏光模块设置于液晶面板上。金属偏光模块具有光栅电极层，其中光栅电极层包含多条金属导线彼此平行间隔排列以形成光栅。透光电极层设置于光栅电极层的一侧。触控电路分别连接透光电极层及金属导线，并根据透光电极层及光栅电极层的反馈产生触控信号。通过金属偏光模块与透光电极层整合的结构设计，可减少触控显示装置的整体厚度尺寸。

附图说明

[0009] 图1为本发明触控显示装置的爆炸图；

[0010] 图2A及图2B为本发明触控显示装置的一实施例剖视图；

[0011] 图3A至图3E为制作用于图2触控显示装置的触控偏光片的实施例示意图；

[0012] 图4为本发明触控显示装置的第二实施例剖视图；

[0013] 图5为本发明触控显示装置的第三实施例剖视图；

[0014] 图6A及图6B为本发明触控显示装置的第四实施例示意图；

[0015] 图7为本发明触控显示装置的第五实施例剖视图；

[0016] 图8A至图8D为制作用于图7触控显示装置的触控偏光片的实施例示意图；

[0017] 图9为本发明触控显示装置的第六实施例剖视图。

[0018] 其中，附图标记说明如下：

[0019] 100 触控显示装置

[0020] 200 触控偏光片

[0021] 210 第一基板

[0022] 212 黑色矩阵

[0023] 220 透光电极层

[0024] 222 透光电极条

[0025] 230 金属偏光模块

[0026] 232 光栅电极层

[0027] 234 金属导线

[0028] 234a 第一隔离层

[0029] 234b 金属层

[0030] 234c 第二隔离层

[0031] 235 接触孔

[0032] 240,240a,240b 触控电路

[0033] 250 金属偏光模块

[0034] 254 金属导线

[0035] 260 下偏光片

[0036] 270 第二基板

[0037] 300 液晶面板

[0038] 400 背光模块

[0039] 500a,500b 光线

[0040] 500c 环境光

[0041] a 第一方向

[0042] b 第二方向

[0043] d 间距

[0044] w 宽度

[0045] t 厚度

具体实施方式

[0046] 本发明在触控显示装置中提供一种具多层结构的光栅式偏光板，其包含有形成光栅的金属导线，可具偏光功能。此外，利用触控电路分别与金属导线和透光电极层连接，可提供触控功能。通过本发明的光栅式偏光板与触控功能结合的结构，可降低触控显示装置的厚度。触控显示装置的显示面板较佳包含液晶显示面板，但亦可为其他需与偏光膜片配合使用的不同种类面板。

[0047] 图1为本发明触控显示装置100的爆炸图。如图1所示，触控显示装置100包含液晶面板300、金属偏光模块230、透光电极层220及触控电路240。金属偏光模块230设置于液晶面板300的一侧，在液晶面板300相对金属偏光模块230的一侧设有背光模块400。一般来说，液晶面板300由彩色滤光片(Color Filter，CF)及薄膜晶体管(Thin-Film Transistor，TFT)组成，且分别在彩色滤光片及薄膜晶体管之上设置上偏光片及下偏光片，于本发明的本实施例中，金属偏光模块230取代上偏光片设置于彩色滤光片之上，于本发明的其他实施例中，亦可同时以金属偏光模块230取代下偏光片260。金属偏光模块230具有光栅电极层232，其中光栅电极层232包含多条金属导线234彼此平行间隔排列以形成光栅。透光电极层
220设置于光栅电极层232上，透光电极层220包含多条透光电极条222。第一基板210位于透光电极层220相对金属偏光模块230的一面。需注意的是，前述的透光电极层220设置于第一基板210与光栅电极层232之间，但不以此为限。在其它实施例中，亦可将透光电极层220与光栅电极层232的对调，即光栅电极层232设置于第一基板210与透光电极层220之间。第一基板210作为设置透光电极层220与金属偏光模块230的基底，同时作为触控显示装置100的保护玻璃。如图1所示，透光电极层220包含多条透光电极条222，其分别沿第一方向a延伸，而光栅电极层232包含金属导线234则沿第二方向b形成于上。换言之，透光电极条222沿横切于金属导线234的方向彼此平行间隔排列，且两者的排列方向垂直。在透光电极层222及金属导线234各具有触控电路240分别连接透光电极层220及金属导线234。触控电路240可根据透光电极层220及光栅电极层232的反馈产生触控信号。于一实施例，当使用者手指接触触控显示装置100的第一基板210时，会改变透光电极层220与光栅电极层232于邻近区域的电力线分布且电容值会相应产生变化，触控电路240则根据前述变化产生触控信号，以判断手指触碰的位置。

[0048] 图2A为本发明触控显示装置100的一实施例剖视图。如图2A所示，透光电极层220设置于第一基板210内表面，而金属导线234位于透光电极层220相对第一基板210的一面。金属导线234较佳具有双层结构，每一金属导线234包括第一隔离层234a与金属层234b，其中金属层234b较第一隔离层234a接近液晶面板300，第一隔离层234a则设置于金属层234b及透光电极层220之间。另外，在透光电极层220的一端连接触控电路240，在第一基板210内侧与触控电路240间则设置有黑色矩阵212。如图2B所示的光路，多条金属导线234作为偏光光栅，以允许特定极化方向的光线通过并且防止环境光反射。例如，光线500a与光线500b表示具有不同极化方向的光线，光线500c表示环境光。来自背光模块400的光线中，光线500a通过下偏光片260后经液晶面板300而通过光栅电极层232，光线500b未通过而自下偏光片
260反射，同时，金属导线234的第一隔离层234a具有相较金属层234b更低的反射率，可降低金属导线234的反射率，以防止环境光500c反射。

[0049] 请进一步参考图3A至图3E。其中图3E为用于图2A及图2B所示触控显示装置100的中的触控偏光片200的实施例示意图。如图3E所示，触控偏光片200包含第一基板210、设置于第一基板210上的透光电极层220、设置于透光电极层220上的光栅电极层232，以及触控电路240。具体而言，如图3A所示触控偏光片200先利用溅镀方式在第一基板210上制作透光电极层220，并于第一基板210内侧制作黑色矩阵212，以防止光线自非显示区漏光。如图3B所示，接着在黑色矩阵212上(即对应非显示区的位置)制作触控电路240。然后如图3C所示，在透光电极层220上制作第一隔离层234a，以作为绝缘层。第一隔离层234a在对应黑色矩阵212的位置形成有可导通触控电路240的接触孔235。接触孔235可供金属层234b(参考图3D)由第一隔离层234a的另一侧连接触控电路240。如图3D所示，第一隔离层234a制作完成后，在其表面镀上金属层234b，其材质例如为铝等导电金属。第一隔离层234a则形成透光电极层220与金属层234b之间的绝缘层。金属层234b经接触孔235与触控电路240导通。需注意的是，透光电极层220与金属层234b的信号通过触控电路240经由不同回路引出。最后对第一隔离层234a与金属层234b进行蚀刻，以完成多条金属导线234，如图3E所示。

[0050] 可选地，透光电极层220与金属导线234的金属层234b可视实际线路设计分别作为触控功能的驱动电极与感应电极。例如，将透光电极层220作为感应电极，而金属层234b作为驱动电极，再利用触控电路240分别连接透光电极层220及金属层234b，使触控电路240可根据透光电极层220及光栅电极层232的反馈产生触控信号。此外，光栅电极层232可提供如偏光板的功能，其通过平行排列的多条金属导线234作为光栅，允许特定极化方向的光线通过(参见图2B，光栅电极层232滤掉经过液晶面板导引的光线500b，而允许光线500a通过金属导线234)。借此设计，可将金属层234b本身提供的偏光功能和透光电极层220与金属层234b所提供的触控功能结合，同时减少装置的厚度。需补充的是，前述的金属导线234的厚度t较佳介于100nm～300nm之间，以避免信号干扰，除此之外，由于金属层234b由金属制成，具有低阻值特性，因此利用金属层234b作为偏光光栅，可降低驱动电压并节省电力消耗。

[0051] 就显示效果而言，相邻两金属导线的中心间距d较佳不大于200nm，而金属导线的宽度w较佳不大于100nm。借此设计，可控制特定极化方向的光在金属导线间的光学特性，除了可提供偏光效果外，还可改善用于触控显示装置时的光学表现(例如对比度)。另一方面，金属层234b与透光电极层220之间的第一隔离层234a较佳具有抗反射性，例如可采用具有染色的光阻层或是抗反射绝缘层作为第一隔离层234a，以降低自第一基板210外进入的环境光所产生的反射，请参考图2B，第一隔离层234a阻挡自第一基板210外的环境光500c。如此一来，可通过第一隔离层234a防止环境光在第一基板210反射导致影像色彩变淡而降低显示对比度。换言之，借此第一隔离层的设计，可改善整体的显示效果。换言之，第一隔离层234a除了可提供金属层234b与透光电极层220之间的绝缘效果，还可进一步提供抗反射的效果，以降低环境光对触控显示装置呈现画质的影响。综上所述，触控偏光片对于光学表现的改善可通过金属导线的分布周期、金属导线的宽度以及具抗反射性的第一隔离层来达成。

[0052] 图4为本发明触控显示装置100的另一实施例剖视图。如图4所示，触控显示装置100还具有第二基板270位于第一基板210与液晶面板300之间。第二基板270可直接设置于液晶面板300的外表面，即朝向第一基板210的一面。在此实施例，触控偏光片200的光栅电极层232与透光电极层220于不同基板上分别制成。如图4所示，透光电极层220形成于第一基板210面向液晶面板300的一面，而光栅电极层232的多条金属导线234则形成于第二基板
270上且朝向透光电极层220。换言之，在图4所示的实施例中，金属偏光模块除前述的光栅电极层232之外，还包含第二基板270。如此一来，触控偏光片200的一部分(即光栅电极层
232与第二基板270)先与液晶面板300结合，而另一部份(即透光电极层220与第一基板210)则待第一基板210与液晶面板300结合后以完成触控偏光片200的制作。整体而言，触控偏光片200的部分元件可独立于第一基板210另外制作，借此设计，可进一步增进制程的效率。

[0053] 光栅电极层与透光电极层于不同基板上分别制成的方式除了前述透过第二基板将多条金属导线形成于第二基板上之外，还可以直接将光栅电极层的多条金属导线直接形成于液晶面板的基板上。如图5的剖视图所示，光栅电极层232的多条金属导线234直接设置于液晶面板300的外表面且朝向第一基板210。接着再结合第一基板210与液晶面板300以完成触控显示装置100的制作。借此金属偏光模块与液晶面板一体成型的设计，可增进制程的效率。

[0054] 图6A及图6B为本发明触控显示装置的第四实施例示意图。如图6A所示，相较于前述实施例由透光电极层220与光栅电极层232组成的双层触控结构，图6A所示的触控显示装置100则是由光栅电极层232形成的单层触控结构。如图6A所示，金属偏光模块230具有光栅电极层232。触控电路240则根据金属偏光模块230的不同反馈信号由不同线路输出以产生触控信号。例如，来自部分光栅电极层232中作为感应电极的反馈信号经触控电路240a输出，而来自光栅电极层232中作为驱动电极的反馈信号则经由触控电路240b输出。请参考图6B所示，由于触控显示装置100形成的单层触控结构，触控偏光片200包含第一基板210、光栅电极层232及触控电路240，但不包含前述的透光电极层。光栅电极层232的金属导线234具有双层结构，其中金属层234b较第一隔离层234a接近液晶面板300，第一隔离层234a则设置于金属层234b及透光电极层220之间。借此设计，可将触控功能合并于光栅电极层的制程中，以简化制程步骤。

[0055] 图7为本发明触控显示装置100的另一实施例剖视图。如图7所示，透光电极层220设置于第一基板210内表面，而金属导线234位于透光电极层220相对第一基板210的一面。与前述实施例的差异在于，图7的金属导线234具有三层结构，每一金属导线234除了包括前述第一隔离层234a与金属层234b外，金属导线234还包括第二隔离层234c。如图7所示，第一隔离层234a设置于金属层234b及透光电极层220之间，而第二隔离层234c设置于金属层
234b及液晶面板300之间。换言之，金属层234b夹设于第二隔离层234c与第一隔离层234a之间。

[0056] 请进一步参考图8A至图8D。其中图8D为用于图7触控显示装置100的触控偏光片200的实施例示意图。如图8D所示，触控偏光片200包含第一基板210、设置于第一基板210上的透光电极层220、设置于透光电极层220上的光栅电极层232，以及触控电路240。如图8A所示，根据前述的制造过程，依序完成透光电极层220、黑色矩阵212、触控电路240、第一隔离层234a及金属层234b的制作后，如图8B所示，在金属层234b上均匀旋转涂布第二隔离层
234c。接着如图8C所示，对第二隔离层234c进行蚀刻。最后如图8D所示，对第一隔离层234a以及金属层234b进行蚀刻，以完成多条金属导线234。

[0057] 为满足前述结构的需求，第一隔离层234a与第二隔离层234c较佳选用可提供高深宽比的材料，例如：树脂类光阻或硅氧烷基类光阻。具体而言，第二隔离层234c对于预设蚀刻材料的蚀刻速度与第一隔离层234a对于预设蚀刻材料的蚀刻速度的比例小于0.8:1，其中第一隔离层234a例如为树脂类光阻，第二隔离层234c例如为硅氧烷基类光阻，预设蚀刻材料例如为氧气电浆。换言之，以氧气电浆作为预设蚀刻材料的情形下，金属导线选用较耐蚀刻的材料作为第二隔离层234c，选用蚀刻时表现较弱的材料作为第一隔离层234a。如此一来，第一隔离层234a在蚀刻后具有相较于第二隔离层234c更大的厚度，适合作为透光电极层220与金属层234b之间的绝缘层。如前所述，金属导线的厚度t较佳介于100nm～300nm之间，以避免信号干扰，并兼有降低驱动电压以节省电力消耗的优点。此外，金属层234b的厚度较佳不小于50nm，以确保蚀刻后的金属导线可避免信号干扰。

[0058] 就显示效果而言，第一隔离层234a及第二隔离层234c中至少其一具有抗反射性，或者第一隔离层234a及第二隔离层234c同时具有抗反射性，而形成抗反射性的技术手段。例如可采用具有染色的光阻层或是抗反射绝缘层。如前所述，采用具有抗反射性的第一隔离层234a，可降低自第一基板210外进入的环境光所产生的反射，防止环境光影响整体的显示效果(例如对比度)。另一方面，采用具有抗反射性的第二隔离层234c，可减少内部光线(例如来自背光模块的光线)中未偏光通过金属导线的部分朝液晶面板300的反射光强度。
具体而言，第二隔离层234c为低反射材质，使金属导线234的反射率较佳低于10％。借此可避免内部光线中未偏光通过的部分被金属导线234反射而影响整体的显示效果(例如对比度)。换言之，除了利用具有抗反射性的第一隔离层234a降低外部环境光对显示效果的影响，还可利用具有抗反射性的第二隔离层234c减少内部光线对显示效果的影响，借此改善触控显示装置所呈现的画质。此外，金属导线的中心间距d与金属导线的宽度w大小对于改善触控显示装置的光学表现(例如对比度)已如前述，于此不再赘述。

[0059] 图9为本发明触控显示装置100的另一实施例剖视图。如图9所示，透光电极层220设置于第一基板210内表面，而金属导线234位于透光电极层220相对第一基板210的一面。与前述实施例的差异在于，图9的液晶面板300的相对两面分别设置有金属偏光模块230与金属偏光模块250，其中金属偏光模块230取代上偏光片，而金属偏光模块250取代下偏光片。金属偏光模块250包含彼此平行间隔排列以形成光栅的多条金属层254。利用金属偏光模块250除了可提供如公知触控显示装置内的下偏光板的功能外，还可藉金属层254进一步将内部反射光的反射回液晶面板300，以提高光回收率。

[0060] 通过本发明的触控偏光片及触控显示装置，可将偏光功能和触控功能结合，同时减少装置的厚度。另外，触控显示装置的光学表现可通过金属导线的分布周期及金属导线的宽度来改善。除此之外，在作为上偏光片的金属偏光模块中采用具抗反射性的第一隔离层与第二隔离层，可分别降低环境光与触控显示装置内部光线的反射，以改善触控显示装置的光学表现。

[0061] 本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已公开的实施例并未限制本发明的范围。相反地，包含于权利要求的精神及范围的修改及均等设置均包含于本发明的范围内。