TWI575415B - 觸控顯示模組與顯示器 - Google Patents

Description

觸控顯示模組與顯示器

本發明是有關於一種觸控顯示模組與顯示器，特別是一種消除莫瑞現象的觸控顯示模組與顯示器。

隨著平面顯示器與觸控輸入裝置的技術快速發展，為了在有限的體積下，讓使用者有較大的可視畫面以及提供更方便的操作模式，某些電子產品將觸控面板與顯示面板結合，而構成觸控顯示面板。

觸控面板的操作原理為，當一導體物件(例如手指)接觸到觸控面板的觸控感測陣列時，觸控感測陣列的電氣特性(例如電阻值或電容值)會隨著改變，並導致觸控感測陣列的偏壓改變。此電氣特性上的改變會轉換為控制訊號傳送至外部之控制電路板上，並經由處理器進行資料處理並運算得出結果。接著，再藉由外部控制電路板輸出一顯示訊號至顯示面板中，並經由顯示面板將影像顯示在使用者眼前。

由於觸控面板為疊置於顯示面板之上，因此，當採用金屬網格的設計時，金屬網格的細線會因線條重疊而產生影像模糊的莫瑞效應(moiré phenomenon)。雖然當金屬網格 的線寬尺寸越小時，莫瑞效應越不明顯。然而，金屬網格的線寬尺寸受限於其製造方式，線寬尺寸越小的金屬網格需要更高的成本，且其線寬尺寸無法無限制的縮小。因此，如何能有效解决上述問題，實屬當前重要研發課題之一，亦成為當前相關領域亟需改進的目標。

本發明之一實施方式提供一種觸控顯示模組，其第一基板與第二基板之間設置有金屬網格觸控層以及液晶層，且第二基板上設置有微結構，使得金屬網格觸控層的細線被霧化，進而降低細線產生的莫瑞效應。

本發明之一實施方式提供一種觸控顯示模組，包含第一基板、第二基板、液晶層、金屬網格觸控層以及微結構。第二基板相對於第一基板設置。液晶層設置於第一基板與第二基板之間。金屬網格觸控層設置於第二基板與液晶層之間。微結構設置於第二基板上，且對應位於金屬網格觸控層之另側。微結構互相平行且凸出於第二基板之表面，其中微結構的延伸方向與第二基板表面的側邊之夾角可為銳角或鈍角。

根據本發明一或多個實施例，液晶層為藍相液晶(blue phase liquid crystal)層或光學補償彎曲液晶(optically compensated bend liquid crystal)層。

根據本發明一或多個實施例，凸出於第二基板表面之微結構高度為80微米(μm)至150微米(μm)之間。

根據本發明一或多個實施例，平行排列的微結構 為等間距排列，且間距為40微米(μm)至60微米(μm)之間。

根據本發明一或多個實施例，微結構的延伸方向與第二基板表面的側邊所夾之銳角介於20度至45度之間。

根據本發明一或多個實施例，觸控顯示模組更包含介質層，設置於微結構上，其中介質層相對第二基板之表面為平坦表面。

根據本發明一或多個實施例，第一基板及第二基板之間無設置彩色濾光層。

根據本發明一或多個實施例，微結構之截面為三角形、半圓形、橢圓形或梯形。

本發明之一實施方式提供一種顯示器包含第一基板、第二基板、液晶層、觸控層、微結構、第一偏光片以及光源。第二基板相對於第一基板設置。液晶層設置於第一基板與第二基板之間。觸控層設置於第二基板與液晶層之間。微結構設置於第二基板上，且對應位於觸控層之另側。微結構互相平行且凸出於第二基板之表面，其中微結構的延伸方向與第二基板表面的側邊之夾角可為銳角或鈍角。第一偏光片設置於第一基板相對於液晶層之一側。光源設置於第一偏光片相對第一基板之一側，且光源為三色發光二極體(RGB light-emitting diode)。其中，第一基板及第二基板之間無設置彩色濾光層。

根據本發明一或多個實施例，觸控層為金屬網格觸控層。

根據本發明一或多個實施例，顯示器更包含介質層以及第二偏光片。介質層設置於微結構上，其中介質層相對 第二基板之表面為平坦表面。第二偏光片設置於介質層之平坦表面上。

本發明之一實施方式提供一種觸控顯示模組以及顯示器，且其皆具有微結構。微結構可以霧化觸控層的電極圖案，使得莫瑞效應受到改善。對於使用金屬網格的觸控層而言，其低成本的優勢更能被突顯出來。此外，微結構可以作為透鏡陣列，以提升觸控顯示模組以及顯示器的出光量。

100‧‧‧觸控顯示模組

102‧‧‧顯示器

110‧‧‧第一基板

120‧‧‧液晶層

130‧‧‧金屬網格觸控層

131‧‧‧觸控層

132‧‧‧金屬網格

140‧‧‧第二基板

142‧‧‧微結構

150‧‧‧第一偏光片

152‧‧‧第二偏光片

154‧‧‧光源

160‧‧‧介質層

H‧‧‧高度

P‧‧‧間距

θ₁,θ₂‧‧‧夾角

第1圖為依照本發明之觸控顯示模組一實施例的側視示意圖。

第2圖為依照本發明之第二基板一實施例的立體示意圖。

第3圖為依照本發明之顯示器一實施例的側視示意圖。

第4圖為依照本發明之觸控顯示模組/顯示器一實施例的上視示意圖。

第5圖為本發明觸控顯示模組/顯示器之微結構於多個實施例的側視示意圖。

以下將以圖式及詳細說明清楚說明本發明之精神，任何所屬技術領域中具有通常知識者在了解本發明之較佳實施例後，當可由本發明所教示之技術，加以改變及修飾，其 並不脫離本發明之精神與範圍。

當觸控面板採用金屬網格設計時，金屬網格的細線會因線條重疊而產生影像模糊的莫瑞效應(moiré phenomenon)，其中金屬網格的線寬與莫瑞效應具有相關性。當金屬網格的線寬尺寸越大時，則莫瑞效應越明顯。反之，當金屬網格的線寬尺寸越小時，則莫瑞效應相對不明顯。然而，金屬網格的線寬尺寸受限於其製造方式，其線寬無法無限制的縮小，且小尺寸的線寬又會提高成本。因此，當金屬網格的觸控面板應用在高解析度面板上時，莫瑞效應的產生將會大幅破壞影像品質。

鑒於觸控面板因金屬網格產生影像模糊的莫瑞效應，本發明之觸控顯示模組於第二基板表面設置微結構，且微結構的延伸方向與第二基板的側邊夾一非垂直角，使得微結構霧化金屬網格的細線。因此，本發明之觸控顯示模組因莫瑞效應導致的影像模糊現象將大幅被改善。此外，微結構同時也使得本發明之觸控顯示模組的出光具有較高的準直性，使得其出光亮度提昇，並藉此改善金屬材料因透光不足而產生的低亮度。

請同時參照第1圖以及第2圖。第1圖為依照本發明之觸控顯示模組一實施例的側視示意圖，第2圖為依照本發明之第二基板一實施例的立體示意圖。觸控顯示模組100包含第一基板110、第二基板140、液晶層120、金屬網格觸控層130以及微結構142。第二基板140相對於第一基板110設置。液晶層120設置於第一基板110與第二基板140之間。金屬網格觸控 層130設置於第二基板140與液晶層120之間。微結構142設置於第二基板140上，且對應位於金屬網格觸控層130之另側。微結構142互相平行且凸出於第二基板140之表面，其中微結構142的延伸方向與第二基板140表面的側邊之夾角可為銳角或鈍角。

本實施例中，金屬網格觸控層130與液晶層120的共同設置使得觸控功能以及顯示功能整合於一體，根據本發明一實施例，觸控顯示模組100更包含薄膜電晶體(thin-film transistor；TFT，未繪示)，並設置於第一基板110與液晶層120之間。也就是說，金屬網格觸控層130除了提供觸控功能之外，其更與薄膜電晶體共同產生控制液晶層120的電場，以提供顯示功能。

觸控顯示模組100於使用時，第二基板140的微結構142朝向使用者。此外，由於微結構142的延伸方向與第二基板140表面的側邊不平行也不為垂直相交，如第2圖所示，因此，微結構142對金屬網格觸控層130具有霧化效果，而使得金屬網格觸控層130產生的莫瑞效應有效被改善。

此外，由於金屬網格觸控層130相較於透明導電材料具有低阻抗的特性，使得觸控顯示模組100於觸控操作時具有更快的反應速度。也因此，觸控顯示模組100能更準確地感測使用者操作時的觸控位置。

根據本發明一或多個實施例，液晶層120為藍相液晶(blue phase liquid crystal)層或光學補償彎曲液晶(optically compensated bend liquid crystal)層。

當液晶層120採用藍相液晶層時，液晶層120具有亞毫秒的響應時間，使得觸控顯示模組100具有極快速的反應時間，並可降低動態偽像。此外，採用藍相液晶層的液晶層120不需要設置定向層，因此可以簡化製程。

相同地，當液晶層120採用光學補償彎曲液晶層時，觸控顯示模組100同樣具有極快速的反應時間。因此，本發明之觸控顯示模組100除了將觸控以及顯示整合於一體外，其也呈現高品質的動畫品質。

除此之外，根據本發明一或多個實施例，凸出於第二基板140表面之微結構142的高度H為80微米(μm)至150微米(μm)之間，因此，第二基板140表面為具有起伏的表面。更進一步而言，微結構142可視為稜鏡陣列，當光線自液晶層120射向微結構142時，微結構142提升觸控顯示模組100平行於第二基板140法向量的出光量。因此，作為稜鏡陣列的微結構142同時也改善金屬網格觸控層130透光較低(相較於透明導電材料)而導致亮度較低的問題。

根據本發明一或多個實施例，觸控顯示模組100更包含介質層160。介質層160設置於微結構142上，其中介質層160相對第二基板140之表面為平坦表面。介質層160材料為具有透光性的高分子材料，例如樹脂或聚酸甲酯(Polymethylmethacrylate；PMMA)。介質層160可作為保護微結構142的保護層，使得微結構142的結構不會因為使用者的觸控操作而遭受破壞。除此之外，平坦的介質層160表面也利於觸控顯示模組100再與其他元件連接。

綜上所述，本發明之觸控顯示模組100佈有微結構142於第二基板140上，使得當使用者操作使用時，微結構142對金屬網格觸控層130具有霧化效果，降低莫瑞效應。同時，微結構142可作為透鏡陣列，以提供使用者更佳的亮度，並藉此改善金屬網格觸控層130中金屬材質造成的低亮度問題。此外，根據本發明一實施例，觸控顯示模組100於第一基板110以及第二基板140間無設置彩色濾光層，因此觸控顯示模組100可與三色發光二極體(RGB light-emitting diode)結合作應用。

本發明之觸控顯示模組100透過第二基板140上的微結構142霧化金屬網格觸控層130以降低莫瑞效應的方式已詳述於以上實施例，在接下來的的實施例中，將對應用第二基板140上的微結構142於本發明之顯示器作霧化進行說明，與之前實施例相同之處將不再贅述。

請同時參照第2圖以及第3圖，第3圖為依照本發明之顯示器一實施例的側視示意圖。顯示器102包含第一基板110、第二基板140、液晶層120、觸控層131、微結構142、第一偏光片150以及光源154。第二基板140相對於第一基板110設置。液晶層120設置於第一基板110與第二基板140之間。觸控層131設置於第二基板140與液晶層120之間。微結構142設置於第二基板140上，且對應位於觸控層131之另側。顯示器102的微結構142設置方式同於觸控顯示模組(請見第1圖)，微結構142互相平行且凸出於第二基板140之表面，微結構142的延伸方向與第二基板140表面的側邊之夾角可為銳角 或鈍角，如第2圖所示。第一偏光片150設置於第一基板110相對於液晶層120之一側。光源154設置於第一偏光片150相對第一基板110之一側，且光源154為三色發光二極體。此外，第一基板110及第二基板140之間無設置彩色濾光層。

由於顯示器102採用的光源154為三色發光二極體，因此即使第一基板110以及第二基板140間沒有設置彩色濾光層，顯示器102仍可提供彩色輸出。除此之外，由於觸控層131與液晶層120皆位於第一基板110以及第二基板140之間，且第二基板140上設置有微結構142，因此，觸控層131所具有作為感測觸控的電極圖案會被霧化。也就是說，透過微結構142霧化觸控層131的電極圖案，觸控層131所產生的莫瑞效應將受到改善。

根據本發明一或多個實施例，觸控層131為金屬網格觸控層。由於金屬網格觸控層具有低阻抗的特性，其使得顯示器102具有更快的觸控反應速度，也因此顯示器102能更準確感測使用者的觸控位置。此外，金屬網格觸控層雖然因線寬限制而存在有莫瑞效應的問題，透過微結構142霧化其具有的金屬細線，莫瑞效應的問題能有效被改善。

同樣地，本實施例中，觸控層131與液晶層120的共同設置使得觸控功能以及顯示功能整合於一體，根據本發明一實施例，顯示器102更包含薄膜電晶體(未繪示)，並設置於第一基板110與液晶層120之間。因此，觸控層131除了提供觸控功能之外，其更與與薄膜電晶體共同產生控制液晶層120的電場，以提供顯示功能。

相同地，根據本發明一或多個實施例，液晶層120為藍相液晶層或光學補償彎曲液晶層，其特性已詳述於前，在此不再贅述。並且，根據本發明一或多個實施例，凸出於第二基板140表面之微結構142的高度H為80微米(μm)至150微米(μm)之間。相同地，第二基板140表面為具有起伏的表面，且微結構142可視為稜鏡陣列，以提升顯示器102平行於第二基板140法向量的出光量。

此外，根據本發明一或多個實施例，顯示器102更包含介質層160以及第二偏光片152。介質層160設置於微結構142上。介質層160相對第二基板140之表面為平坦表面。第二偏光片152設置於介質層160之平坦表面上。

介質層160材料為具有透光性的高分子材料，例如樹脂或聚酸甲酯。介質層160可作為保護微結構142的保護層，使得微結構142不會因為使用者的觸控操作而遭受破壞。

第一偏光片150以及第二偏光片152為對應液晶層120，於此共同配置下，顯示器102的顯示輸出為透過控制液晶層120完成。

綜上所述，本發明之顯示器102佈有微結構142於第二基板140上，使得當使用者操作使用時，微結構142對觸控層131具有霧化效果，降低莫瑞效應。同時，微結構142可作為透鏡陣列，並在搭配光源154後，提供使用者更佳的亮度。此外，本發明之顯示器102中並無彩色濾光層的設置，因此在結構設置上有更多的彈性。

本發明之觸控顯示模組/顯示器如何透過微結構 降低莫瑞效應已詳述於以上實施例，在接下來的的實施例中，將對觸控顯示模組/顯示器的微結構作更進一步的說明，與之前實施例相同之處將不再贅述。除此之外，由於觸控顯示模組以及顯示器皆具有微結構，因此，以下圖式以及敘述為將觸控顯示模組以及顯示器合併作說明，合先敘明。

請參照第4圖，第4圖為依照本發明之觸控顯示模組/顯示器一實施例的上視示意圖。觸控顯示模組100/顯示器102的第二基板140上佈滿有微結構142，其中微結構142互相平行且為週期性排列。更具體而言，平行排列的微結構142為等間距排列，且間距P為40微米(μm)至60微米(μm)之間。

根據本發明一或多個實施例，微結構142具有延伸方向D，其中微結構142的延伸方向D與第二基板140表面的側邊所夾之銳角介於20度至45度之間。具體而言，微結構142的延伸方向D與第二基板的側邊具有夾角θ₁以及夾角θ₂，其中夾角θ₁與夾角θ₂的和為90度。

在微結構142的設置中，可以以夾角θ₁為主，即夾角θ₁為介於20度至45度之間，而夾角θ₂為對應夾角θ₁。例如，夾角θ₁為30度，而夾角θ2為60度。

反之，也可以以夾角θ₂為主，即夾角θ₂為介於20度至45度之間，而夾角θ₁為對應夾角θ₂。例如，夾角θ₂為40度，而夾角θ₁為50度。

除此之外，金屬網格觸控層(請見第1圖)具有金屬網格132，其中金屬網格132包含由金屬細線所框出的外圍，以及位於金屬框線內的格子狀金屬細線，由於實務上金屬網格 132的線寬有一定限制，透過上述微結構142配置，作為稜鏡陣列的微結構142均勻霧化金屬網格132的金屬細線，使得觸控顯示模組100的莫瑞效應有效被改善。

更進一步而言，由於金屬網格132的金屬框線和框線內的格子狀金屬細線為對稱形的網狀圖案，當微結構142的延伸方向D與金屬框線和框線內的格子狀金屬細線夾非垂直角(例如銳角或鈍角)時，微結構142對金屬網格132具有霧化效果。

同樣地，當觸控層(請見第3圖)為金屬網格觸控層時，其所具有金屬網格132的也可同上述微結構142的設置方式而被霧化。

然而，應了解到，第4圖所繪之金屬網格132形狀僅為例示，而非用以限制本發明，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，可依實際需要，彈性選擇金屬網格132的圖案形狀。

請同時參照第5圖，第5圖為本發明觸控顯示模組/顯示器之微結構於多個實施例的側視示意圖。於第1圖的觸控顯示模組以及第3圖的顯示器中，微結構142之截面為三角形。根據本發明一或多個實施例，微結構142之截面為三角形、半圓形、橢圓形或梯形，如第5圖所示，其中第5圖最右側之截面為以梯形作基底，而其上底為弧形。具體而言，微結構142形狀具有改變光線路徑的效果，使得金屬網格觸控層(請見第1圖)中的金屬細線被霧化，以降低莫瑞效應。同樣地，觸控層(請見第3圖)中的電極圖案也會因被霧化而降低莫瑞效應。

然而，應了解到，以上所舉之微結構142截面形狀非用以限制本發明，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，可依實際需要，彈性選擇改變光線路徑以達到霧化金屬網格觸控層/觸控層效果的微結構142截面形狀。

綜合以上實施例，本發明之觸控顯示模組以及顯示器具有微結構，且微結構可以霧化觸控層的電極圖案，使得莫瑞效應受到改善。特別是對於使用金屬網格的觸控層，由於小尺寸線寬會造成成本提升，搭配微結構霧化後，金屬網格的線寬要求可以具有彈性，使得金屬網格能更佳突顯其低成本的優勢。此外，微結構可以作為透鏡陣列，以提升觸控顯示模組以及顯示器的出光量，使得使用者能有更佳的影像品質，並也同時改善採用金屬材質作為觸控層產生的低亮度問題。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧觸控顯示模組

110‧‧‧第一基板

120‧‧‧液晶層

130‧‧‧金屬網格觸控層

140‧‧‧第二基板

142‧‧‧微結構

160‧‧‧介質層

H‧‧‧高度

Claims (16)

1. 一種觸控顯示模組，包含：一第一基板；一第二基板，相對於該第一基板設置；一液晶層，設置於該第一基板與該第二基板之間；一金屬網格觸控層，設置於該第二基板與該液晶層之間；以及複數個微結構，設置於該第二基板上，且對應位於該金屬網格觸控層之另側，該些微結構互相平行且凸出於該第二基板之表面，其中該些微結構的延伸方向與該第二基板表面的側邊之夾角為銳角或鈍角。
2. 如請求項1所述之觸控顯示模組，其中該液晶層為藍相液晶(blue phase liquid crystal)層或光學補償彎曲液晶(optically compensated bend liquid crystal)層。
3. 如請求項1所述之觸控顯示模組，其中凸出於該第二基板表面之該些微結構高度為80微米(μm)至150微米(μm)之間。
4. 如請求項1所述之觸控顯示模組，其中平行排列的該些微結構為等間距排列，且間距為40微米(μm)至60微米(μm)之間。
5. 如請求項1所述之觸控顯示模組，其中該些微結構的延伸方向與該第二基板表面的側邊所夾之銳角介於20度至45度之間。
6. 如請求項1所述之觸控顯示模組，更包含一介質層，設置於該些微結構上，其中該介質層相對該第二基板之表面為一平坦表面。
7. 如請求項1所述之觸控顯示模組，其中該第一基板及該第二基板之間無設置彩色濾光層。
8. 如請求項1所述之觸控顯示模組，其中該些微結構之截面為三角形、半圓形、橢圓形或梯形。
9. 一種顯示器，包含：一第一基板；一第二基板，相對於該第一基板設置；一液晶層，設置於該第一基板與該第二基板之間；一觸控層，設置於該第二基板與該液晶層之間；以及複數個微結構，設置於該第二基板上，且對應位於該觸控層之另側，該些微結構互相平行且凸出於該第二基板之表面，其中該些微結構的延伸方向與該第二基板表面的側邊之夾角為銳角或鈍角；一第一偏光片，設置於該第一基板相對於該液晶層之一側，且該第一基板及該第二基板之間無設置彩色濾光層； 以及一光源，設置於該第一偏光片相對該第一基板之一側，且該光源為三色發光二極體(RGB light-emitting diode)。
10. 如請求項9所述之顯示器，其中該觸控層為金屬網格觸控層。
11. 如請求項9所述之顯示器，其中該液晶層為藍相液晶(blue phase liquid crystal)層或光學補償彎曲液晶(optically compensated bend liquid crystal)層。
12. 如請求項9所述之顯示器，其中凸出於該第二基板表面之該些微結構高度為80微米(μm)至150微米(μm)之間。
13. 如請求項9所述之顯示器，其中平行排列的該些微結構為等間距排列，且間距為40微米(μm)至60微米(μm)之間。
14. 如請求項9所述之顯示器，其中該些微結構的延伸方向與該第二基板表面的側邊所夾之銳角介於20度至45度之間。
15. 如請求項9所述之顯示器，更包含：一介質層，設置於該些微結構上，其中該介質層相對該第二基板之表面為一平坦表面；以及一第二偏光片，設置於該介質層之該平坦表面上。
16. 如請求項9所述之顯示器，其中該些微結構之截面為三角形、半圓形、橢圓形或梯形。