CN110321026A - 用于具有改进的视角均匀性的显示器的触摸传感器 - Google Patents

用于具有改进的视角均匀性的显示器的触摸传感器 Download PDF

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Abstract

一种显示装置，包括：包括多个子像素的显示面板；触摸传感器的不透明材料层，其直接位于显示面板上，并且在多个子像素中的一些子像素之间与显示面板的一部分重叠；其中，不透明材料环绕多个子像素中的一些子像素中的至少一个子像素，并且包括围绕多个子像素中的一些子像素中的至少一个子像素的至少五个边缘。

Description

用于具有改进的视角均匀性的显示器的触摸传感器
技术领域
本发明涉及一种用于电子显示系统的触摸传感器。更具体地，本发明涉及一种具有改进的视角的直接设置在电子显示面板上的自电容式触摸传感器，以及制造该自电容式触摸传感器的方法。
背景技术
电子显示器为可视地呈现以电子方式传输的图像、文本或视频的装置、面板或屏幕。电子显示器的示例用作电视机、计算机监视器、数字标牌、智能电话和平板计算机中的部件。显示装置可以是发光的，即发射型的，或是调制光的，即非发射型的。
有机发光二极管(OLED)显示装置为发射型电子显示器，其包括有机发光显示面板和控制有机发光显示面板的驱动电子器件。有机发光显示面板包括子像素矩阵，每个子像素包括有机发光二极管和驱动薄膜晶体管(TFT)。OLED显示器为多色的，具有宽视角、高对比度和快速响应速度。
OLED显示面板包括具有彩色子像素的像素层，通常为红色、绿色和蓝色(R、G、B)的组合。像素层通常由两个电极和两个电极之间的有机发光层构成。两个电极包括阳极和阴极，它们施加有不同的电压。像素层通常由可包括多个薄层或密封基板的封装或密封层保护。
液晶显示器(LCD)为非发射型显示器，其包括液晶面板和控制液晶面板的驱动电子器件。LCD面板包括一系列单元(cell)，每个单元可以被独立地驱动以调制输入光。有源矩阵液晶显示器(AMLCD)包括单元矩阵或子像素，每个子像素包括开关TFT。TFT在显示器上存储每个子像素的电状态，同时更新所有其他子像素。子像素通常包括被组合驱动的相应的红色、绿色或蓝色滤色器以形成色域。
典型的LCD包括：包括TFT和连接信号线的阵列基板；包括滤色器的相对基板；以及位于两个基板之间的液晶层。驱动电子器件用于在每个像素处的像素电极和公共电极之间产生电压电位，以调制液晶层中的相邻液晶。
OLED显示器和LCD越来越受欢迎，但其他像素化发射和非发射型电子显示器技术也是众所周知的。
触摸屏广泛用于电子显示器，尤其是用于智能电话和移动电子装置。触摸屏为可以与电子显示装置连接以便于用户交互和控制的输入装置。这样的装置通常包括安装在电子显示器的表面上的触摸传感器，其显示交互式信息和控制电子器件以解释触摸传感器上的触摸。
触摸屏装置检测在触摸传感器的表面处或附近发生的手指、触笔或类似对象的外部触摸或手势的位置。这样的触摸屏包括透明导电元件或电极的矩阵，其形成覆盖显示装置和单独的控制电子器件的触摸传感器，以确定触摸对象在触摸传感器附近或与触摸传感器接触的位置。触摸传感器通常为透明的，因此用户可以通过触摸传感器在显示装置上查看显示的信息。通过在与显示的信息相关联的位置中物理地触摸或接近触摸传感器，用户可以选择与所显示的信息相关联的操作。触摸传感器检测触摸然后与控制电子器件或控制器电子地交互以确定并输出触摸位置。触摸位置的输出信号被输入到处理器，该处理器将触摸位置或手势与所显示的信息相关联，以执行与所显示的信息相关联的编程任务作为图形用户界面。
触摸屏可以使用各种技术，包括电阻式、电感式、电容式、声学式、压电式和光学式，以在传感器上定位触摸或手势。
电容式触摸屏至少有两种不同的类型：自电容式和互电容式。自电容式触摸屏使用传感器上的透明电极阵列与触摸对象组合以形成临时电容器，其电容被检测到。互电容式触摸屏使用形成电容器的透明电极对阵列，其电容受触摸对象的影响。在两种类型中，阵列中的每个电容器被感测以检测触摸，并且触摸屏中的触摸检测电极的物理位置对应于触摸的位置。
如上所述，触摸传感器通常为透明的或形成为对用户不可见并且最小化光学干扰和伪像。在与显示面板交互时，触摸传感器应最小化环境反射、最大化显示透射、不会在宽视角范围内降低图像质量并且不会引起任何莫尔图案或其他光学干涉效应。在电气方面，触摸传感器应具有高导电性和均匀性，以最大限度地提高灵敏度并最小化电压电位梯度。触摸传感器为透明导电材料或导电元件，它们间隔开并且太小而不能被用户看到。
典型的透明触摸传感器包括常规透明导电材料(TCM)的图案化涂层，诸如透明导电氧化物(TCO)或氧化铟锡(ITO)。这种设计的缺点包括有限的透明度和导电性以及对机械或环境应力的敏感性增加。传统TCM的较厚层增加了导电性和抗应力性，但降低了电极的透明度。
为了增加导电性并克服由传统TCM制成的触摸传感器的问题，触摸传感器可以由细金属线、网格或导电迹线的网格图案制成。这些微导线是不透明的，但意味着足够精细并且间隔开，使得它们通常不被使用者检测到。尽管比传统TCM设计更均匀导电，但是微导线电极的图案可以与显示器中的像素明显地交互并且引起莫尔图案和其他光学干涉伪像。
为了尽可能地减小器件厚度，可以在显示器上直接形成触摸传感器，并且可以在相同的工序中制造显示器和触摸传感器。与将显示器和触摸传感器作为单独的部件生产并随后将它们组合在一起相比，这可以使生产成本降低。然而，因为触摸传感器中的制造缺陷导致显示器的浪费生产，所以增加触摸传感器的制造产量的特征是有利的。
OLED显示面板可以在沿着垂直于显示器表面的方向观察的图像和沿其他方向观察的图像之间呈现颜色平衡的偏移。该色移可以由针对不同发射方向的显示器的子像素的发射光谱的变化和/或来自针对不同发射方向发射不同颜色的子像素的发射的相对发光强度的变化引起。与改变视角相关联的色移降低了显示面板的感知质量。
发明内容
为了克服上述问题，本发明的优选实施例提供了一种显示装置，包括：包括多个子像素的显示面板；触摸传感器的不透明材料层，其直接位于显示面板上，并且在多个子像素中的一些子像素之间与显示面板的一部分重叠；其中，不透明材料环绕多个子像素中的一些子像素中的至少一个子像素，并且包括围绕多个子像素中的一些子像素中的至少一个子像素的至少五个边缘。
本发明的另一个优选实施例提供了一种显示装置，包括：显示面板，其包括发射不同颜色光的多个子像素；以及触摸传感器的不透明材料层，其直接位于显示面板上并与显示面板的在多个子像素中的一些子像素之间的一部分重叠，其中不透明材料环绕多个子像素中的一些子像素并且在相同的输出角度下比多个子像素中的一些子像素的第二子像素更多地减少多个子像素中的一些子像素的第一子像素的光输出，并且第一子像素发出与第二子像素不同颜色的光。
参考附图，通过下面对本发明优选实施例的详细描述，本发明的上述和其他特征、元件、特性、步骤和优点将变得更加显而易见。
附图说明
图1为显示面板在极角范围内的相对发光强度的示例。
图2示出了相对于显示面板的前表面的平面图的方位角视角。
图3A为根据本发明优选实施例的OLED显示面板和触摸传感器的侧视图。
图3B为根据本发明优选实施例的OLED显示面板的一部分的平面图。
图3C为根据本发明优选实施例的OLED显示面板和触摸传感器的侧视图。
图4A和4B示出了根据本发明优选实施例的显示装置的平面图的代表性部分。
图5示出了根据本发明优选实施例的OLED面板的代表性部分的侧视图。
图6示出了根据本发明优选实施例的在不同极角下在透射百分比方面红色、绿色和蓝色子像素R、G、B的光输出的示例。
图7示出了根据本发明优选实施例的针对红色、绿色和蓝色的每种发射颜色在极角处的发光强度(以百分比计)的示例。
图8示出了根据本发明优选实施例的第一像素分布布局的配置。
图9示出了根据本发明优选实施例的第二像素分布布局的配置。
图10示出了具有第二子像素分布布局的OLED显示面板的代表性部分中的本发明优选实施例的不透明材料的图案。
图11为对于图10中所示的两个方位角视角，在极角范围内绿色子像素的相对透射百分比的曲线图。
图12示出了具有第二像素分布布局的OLED显示面板的代表性部分中的本发明另一优选实施例的不透明材料的图案。
图13示出了具有第二像素分布布局的OLED显示面板的代表性部分中的本发明另一优选实施例的不透明材料的图案。
图14示出了具有第二像素分布布局的OLED显示面板的代表性部分中的本发明另一优选实施例的不透明材料的图案。
图15为根据本发明优选实施例的触摸传感器的触摸电极和馈线的代表性分布。
具体实施方式
本发明的优选实施例提供了用于电子显示器的自电容式触摸传感器。在本发明的优选实施例中，触摸传感器图案层可以在OLED像素层的封装层或最靠近子像素的LCD的基板上直接形成，并且连接到触摸传感器控制器以检测外部触摸输入。为方便起见，下面将关于OLED显示器描述本发明的各种优选实施例的触摸传感器，但是本领域普通技术人员应理解，本发明的触摸传感器可以与LCD或任何合适的电子显示器技术一起使用。
显示面板包括TFT基板上的子像素集合，并且由连续透明的封装材料或基板覆盖。触摸传感器包括触摸电极和相关馈线的集合，相关馈线将触摸电极连接到触摸传感器控制器。这形成了一种触摸系统，该触摸系统检测触摸对象相对于显示器的最多3维位置。显示面板和触摸传感器的组件被称为显示装置。
如上所述，自电容操作意味着在触摸电极和地、触摸传感器控制器的参考电压或显示器的另一部分之间测量电极的电容。在互电容操作中，在不同触摸电极之间测量电容。自电容设计具有比互电容设计更灵敏的优点。
本发明的优选实施例的触摸传感器可以直接形成或设置在显示面板上，以明显减小或最小化厚度，而不是组合两个单独的显示面板和触摸传感器部件。
当开发用于电子显示器操作的触摸传感器时存在许多挑战和设计要求。触摸传感器布线和显示面板的相邻电极可能产生寄生电容。
有利的是明显减小或最小化在触摸传感器电极和OLED子像素的最近电极之间产生的寄生电容。首先，触摸电极和将触摸电极连接到触摸传感器控制器的馈线形成串联电阻器-电容器(RC)电路，其中电容器两端的电压具有指数响应，该指数响应具有与RC相关的时间常数。因此，减小寄生电容减少了在触摸电极和馈线与OLED子像素电极之间形成的电容器的充电时间，从而允许更快的操作。其次，许多可用的触摸传感器控制器对寄生电容的大小施加了限制，本发明的优选实施例通过减小绝对寄生电容提供与可用触摸传感器控制器的最广泛兼容性。
为了减小触摸电极之间的电容值或动态范围的差异，需保持触摸传感器的灵敏度并最小化触摸传感器控制器的复杂性和成本，可取的是，电容、RC常数、触摸电极的大小并且它们之间的间距受到控制并且在整个触摸传感器中是均匀的。因此，增加材料导电性以降低馈线和触摸电极的电阻是有益的。除了使设计更能耐受高电容之外，更高导电率/更低电阻的材料允许更长的馈线、更大的触摸传感器设计和更低的功耗。
OLED显示器的色彩平衡对于所有观察方向可能不是恒定的。这可能由发射不同颜色(例如，红色、绿色、蓝色)的子像素引起，其中每种颜色表现出相对发光强度对观察方向的不同依赖性。子像素的发光强度对观察方向的依赖性可受到子像素内的光学干涉的影响，尤其是对于包括反射或局部反射电极之间的光学微腔的子像素。发射不同颜色的子像素可能具有不同配置的光学微腔，因此，发光强度对视角的依赖性可以在它们之间不同。相对发光强度随观察方向的变化的差异也可能由子像素的形状引起。因此，当从不同的观察方向观察OLED显示器时-例如，从不同极角φ观察时，其中φ＝0°，正交于前显示器表面-单个子像素的发光强度(例如，红色、绿色或蓝色)通常会发生变化。对于不同颜色的子像素，随极角变化的发光强度的变化是不同的。因此，有问题的是，每种颜色的发光强度相对于其他颜色的比率随极角的变化而变化。
图1示出了对于每种发射颜色红色、绿色和蓝色的极角φ最多80°的相对发光强度的示例，该相对发光强度为φ＝0°处的每种颜色的归一化发光强度的百分比。如图1所示，在低极角下每种颜色之间的发光强度的比率几乎没有差别。然而，在高极角处，发光强度的比率与0°处的发光强度的比率不同。与从正常角度(法线角度)观察的图像相比，这有助于所显示的图像呈现色移。
另外，如图2中所定义的，子像素的发光强度和红色、绿色和蓝色子像素的发光强度之间的比率可以针对不同的方位角视角θ而变化。图2示出了相对于显示面板的前表面的平面图(俯视图)200的方位角视角θ。方位角视角θ从12:00点位置(θ＝0°)到观察显示面板的方向220按顺时针测量。
随观察方向的OLED显示器的颜色平衡变化的另一个原因是对从观察方向上的子像素颜色中的至少一个发射的光的光谱的依赖性。这也可能由包括光学微腔的子像素中的光学干涉引起。
关于与触摸传感器结合的显示面板对于具有φ＝0°的极视角的观察方向的光学性能，由显示面板发射或通过显示面板发射但被触摸传感器阻挡的任何光将需要更多的功率来匹配没有触摸功能的显示面板的光输出。
如下面详细描述，本发明的优选实施例解决了上述问题。
诸如OLED显示器或量子点LED(QLED)显示器的发光显示器优选地包括多个子像素组，其中每个子像素组发射具有不同颜色的光(例如，红色、绿色和蓝色子像素组)。触摸传感器包括直接设置在显示面板上的由导电材料(例如，金属)制成的馈线和触摸电极。除非另有说明，否则本文对传导性的所有引用均指导电的。导电材料为不透明的(即，阻挡光)并且不与子像素重叠，使得垂直于显示面板离开显示面板的光不会被导电不透明材料遮挡。
非导电不透明材料也可以直接设置在显示面板上。如下所述的导电不透明材料的图案和分布应理解为同样适用于非导电不透明材料(如果存在的话)。对“不透明材料”或“多个不透明材料”的引用可以为导电材料、非导电材料或它们的一些组合。
图3A为包括OLED显示面板OLED和本发明优选实施例的触摸传感器的显示装置300的侧视图。如图3A所示，显示装置300包括基板SUB、基板SUB上的TFT层TFT、TFT层TFT上的下显示电极LDE和堤坝(bank；界定层)BNK、下层显示电极LDE上的OLED子像素SUB-PIX、OLED子像素SUB-PIX上的上显示电极UDE以及覆盖OLED子像素SUB-PIX以限定OLED显示面板OLED的封装层ENCAP。图3A示出了一个红色、一个蓝色和两个绿色OLED子像素SUB-PIX。图3B为OLED显示面板OLED的一部分的平面图，其示出了一个红色、一个蓝色和一个绿色OLED子像素SUB-PIX。光从OLED子像素SUB-PIX发射，并且OLED子像素SUB-PIX之间的区域为非发射区域NER。在图3A中，下显示电极LDE和上显示电极UDE可包括单个阴极或阳极或多个阴极或阳极。如图3A所示，OLED子像素SUB-PIX包括电荷输运层CTL1、CTL2和发光层EML。在封装层ENCAP上设有导电不透明材料COM，并将其图案化以限定图3A中的触摸传感器的触摸电极和馈线。如图3C所示，图案化的非导电不透明材料NCOM也可以包括在与触摸传感器相同的水平面上。可选地，偏振器POL和/或覆盖材料CVR可以用光学透明的粘合剂OCA层压在触摸传感器的不透明材料上。
如图3A所示，触摸传感器的导电不透明材料COM优选地在OLED子像素SUB-PIX之间被图案化，使得它不与它们重叠。如图3C所示，非导电不透明材料NCOM也优选地在OLED子像素SUB-PIX之间被图案化，使得它也不与它们重叠。
图4A和图4B示出了根据本发明优选实施例的显示装置的平面图的代表性部分。如图4A所示，触摸传感器的导电不透明材料410的部分以及非导电不透明材料420在子像素400之间被图案化。优选地，如图4B所示，触摸传感器的导电不透明材料410完全被图案化并且优选地完全环绕并包围大部分子像素400。然而，优选地，并非所有子像素400都完全被导电不透明材料410包围，因为这提供了由导电不透明材料410限定的不同触摸传感器电极和馈线之间的电隔离。非导电不透明材料420还可以优选地在导电不透明材料410的空间中在导电不透明材料410不完全围绕子像素并且彼此不重叠的区域中被图案化。
图4A中的配置可适用于触摸传感器的馈线，其中图4A示出了从附图的顶部路由到底部的导电不透明材料410的两条馈线。图4B中的配置可适用于触摸传感器的触摸电极内。触摸传感器的触摸电极和馈线的代表性分布如图15所示。图15中所示的触摸电极1500和馈线1510的边界表示导电不透明材料的外部范围(outer extent)，并且未示出围绕子像素的导电不透明材料的分布。导电不透明材料或非导电不透明材料可另外在显示面板的既没有触摸电极也没有馈线的区域中在显示器的子子像素之间被图案化。优选地，在这些区域中使用导电不透明材料以确保显示装置在触摸电极区域中对环境光的类似反射。如果在显示器的这些区域中图案化导电和不透明材料，则其可以为电浮置的或者可以连接到触摸传感器控制器1520的电压源。
导电不透明材料以及非导电不透明材料可以分两步形成。例如，导电不透明材料可以沉积为层，使用光刻工序图案化，然后蚀刻以提供所需的分布。接下来，可以将非导电不透明材料沉积为单独的层，使用光刻工序图案化，然后蚀刻以提供所需的分布。优选地，导电不透明材料以及非导电不透明材料将具有相同或基本上相同的厚度。优选地，两个材料将在两者之间没有间隙地相遇，但是在两种类型的材料之间可以存在小的间隙(例如，小于2μm)，并且仍然获得本发明的各种优选实施例的优点。优选地，两个材料彼此不重叠，因为材料的重叠增加了不透明材料的总厚度，并且这可能导致从至少一组子像素发射的光的不希望的阻挡，否则其将在高极视角的方向上传播。
导电不透明材料可以为例如钛、铝、铜、银、金、钼、锌、钨、镍、锡、铂、石墨烯或其任何合金中的一种，但不限于此。可选地，触摸传感器的导电不透明材料可以为多层的叠层，例如，一系列钛/铝/钛层或上述其他材料的组合，但不限于此。优选地，沉积和图案化相同的导电不透明材料以在共享工序中限定所有触摸电极和馈线，但是不同的材料、沉积工序和图案化工序可以用于触摸电极和馈线。可以通过在真空中的蒸发涂覆来沉积导电不透明材料，并使用标准光致抗蚀剂和蚀刻工序图案化，例如使用湿化学蚀刻或反应气体蚀刻。
非导电不透明材料可以为例如黑色树脂、黑矩阵树脂、聚合物(例如聚酰亚胺，聚苯乙烯，PTFE或PET)或浸渍有强光学吸收剂(诸如炭黑、石墨、氮化硼、钛黑颜料和氮化硼)的光致抗蚀剂中的一种。可以通过旋涂或等效工序沉积非导电不透明材料，并通过光刻和蚀刻工序图案化。
由于触摸传感器和非导电不透明材料位于子像素之间，因此它们不会导致垂直于显示器表面(φ＝0°)发射的光的发光强度的任何降低。该配置优于使用与子像素重叠的传统TCM的配置，因为这些材料仅部分透明，从而引起从垂直于显示器表面传播的OLED子像素发射的光的一些吸收或反射。此外，因为触摸传感器和非导电不透明材料优选地限定在单层中，所以所有不透明材料都位于靠近OLED的光发射平面的位置。这使得可以减少来自OLED子像素的光的阻挡范围或消除阻挡，否则对于至少一组子像素，OLED子像素的光将以高极视角φ传播。阻挡光BL的方向的示例在图5中示出。
优选地，导电不透明材料的导电率明显高于常规TCM提供的导电率。因此，与传统的连续TCM层相比，触摸电极和馈线的寄生电容降低而不增加电阻，并且优选地具有降低的电阻。因此，本发明优选实施例的触摸传感器的导电不透明材料可以非常薄和窄且具有低电阻。
不透明材料被配置成使得当从由极角φ限定的方向观察显示器时，从第一子像素组中的子像素发射的一些光被不透明材料阻挡(即，被反射、吸收或以某种其他方式防止向观察者传播)，否则这些光将沿着极角φ向观察者传播。优选地，不透明材料还被配置为使得从被不透明材料阻挡的第二子像素组中的子像素发射的光的部分不同于被阻挡的来自第一子像素组中的子像素的光的部分。同样，第三个子像素组等也是如此。优选地，在至少一个子像素组中没有光被子像素阻挡。
这在图5中示出，图5为OLED显示装置590的代表性部分的侧视图。图5分别示出了基板SUB上的红色OLED子像素500、绿色OLED子像素501和蓝色OLED子像素502以及覆盖子像素500-502和子像素500-502之间的非发射区域530的封装层ENCAP。在图5中，触摸传感器层(即不透明材料510)位于封装层ENCAP上，并且可选地，光学透明粘合剂(optically clearadhesive)OCA和覆盖层CRVS被示为在触摸传感器层上。图5示出了对于特定的极视角φ，来自绿色子像素501的光的一部分(在子像素的右手侧)被不透明的材料510阻挡，否则该光的一部分将以极视角φ传播。被阻挡的光被标记为BL，并且光若没有被阻挡则将传播的方向被示为虚线并被标记为被阻挡的光方向BLD。子像素501为子像素组中的子像素、由不透明材料环绕的一组多个子像素的示例，并且特别地，它为第一子像素组中的子像素的示例，其中从子像素发射的一些光被不透明材料阻挡，否则这些光将沿着极角φ向观察者传播。子像素组可以形成有不同发射颜色的子像素。
在图5中，来自蓝色子像素502的以极视角φ传播的光都不被不透明材料510阻挡，因此来自子像素的右手部分的光为发射光ELB。此外，不透明材料510被配置成使得在以最高达透射CVRS/空气界面传输的临界角(φTIR)的所有入射角直接入射在覆盖层CVRS和空气之间的界面上的方向上从蓝色子像素501发射的光不会被不透明材料510阻挡。以高于临界角φTIR的入射角入射在CVRS/空气界面上的任何光将经历全内反射(TIR)并且将不会有助于来自显示装置的发射。因此，如果直到临界角φTIR没有光被阻挡，那么就没有将从显示装置直接发射的光被不透明材料510阻挡。这里示出的蓝色子像素502为没有光被不透明材料510阻挡的子像素组中的子像素的示例。
图5中的不透明材料510被图案化，使得对于一些观察方向(以方位角视角θ和极角φ表征)，来自子像素505的第一区域的阻挡光BL入射到不透明材料510上并被不透明材料510阻挡，否则光BL将沿观察方向传播。来自子像素515的剩余第二区域的光不入射在不透明材料510上并且为发射光ELG，其最终在相同的观察方向上传播。在光被称为最终在观察方向上传播的情况下，应当理解，该观察方向的光通常将产生于在OLED、封装和其他覆盖层内沿不同方向传播的光，因为当发射的光离开覆盖层CVRS时，光在与空气的界面处发生折射。从子像素501发射的最终在观察方向上传播的光为在不存在不透明材料510的情况下将在该方向上传播的光的一部分，这部分在本文中称为透射比例(transmitted fraction)。优选地，对于0°和第一视角之间的视角，透射比例为或接近100％，然后对于大于第一视角的视角，该比例减小。
当本发明的优选实施例的显示器包括不同子像素组中的子像素时，结果可以为每个子像素组中的子像素的不同光输出分布(lightoutput profile)。图6示出了根据优选实施例的红色、绿色和蓝色子像素R、G、B的光输出分布的示例，其中光输出分布被定义为在不同极角φ处的透射比例(以％表示)。如图6所示，在高极角处观察到的绿色子像素G的透射比例低于红色R和蓝色B子像素的透射比例，对于范围中的所有极角，红色R和蓝色B子像素的每个子像素都具有100％或接近100％的透射比例。
参考图5，绿色子像素501的面积的比例，例如，最终将在特定观察方向上传播的光被不透明材料510阻挡的绿色子像素501的面积的比例，取决于子像素501的边缘和不透明材料510之间的水平接近度HP、子像素501的发射区域和不透明材料510之间的垂直接近度VP、不透明材料510的厚度't'、子像素取向和子像素的形状。
在本发明的优选实施例中，对于给定的方位角θ，相比于没有不透明材料的情况，至少一个子像素组的光输出分布为显示装置提供了在高极角φ和低极角φ之间的两个不同子像素组之间的发光强度比率的较小变化。图7示出了根据本发明优选实施例的对于红色、绿色和蓝色的每种发射颜色，在最高达约80°的极角范围(φ)的发光强度(以百分比计)的示例。如图7所示，在低极角下每种颜色之间的发光强度几乎没有差别。然而，随着极角φ增加，发光强度差异也增加，但是比图1所示的传统技术的发光强度差异小。因此，与使用其他技术从较高极角φ观察到的显示图像相比，本发明的优选实施例有助于较少的色移。
如图6所示，优选地，对于在0°和50°之间的极角的所有子像素组，光输出分布具有100％的透射比例，并且随着极角在50°和80°之间增加，至少一个子像素组的透射比例对于80°的极角减小到约80％的值。如本领域中已知的，可以使用一对坐标(u'，v')在1976CIE颜色空间中定义光的颜色。然后可以通过√[(u'(φ＝0°)-u'(φ＝α))2+(v'(φ＝0°)-v(φ＝α))2]来量化色移Δu'v'，其中α为基本上远离0°的角度。不透明材料被配置成使得对于极角φ＝30°、φ＝60°和φ＝80°中的至少一者的视角，显示装置的色移Δu'v'小于没有不透明材料的情况下在相同极角处的值。在本发明优选实施例的示例性显示装置中，φ＝80°和所有方位角的Δu'v'小于0.08，更优选地小于0.04。
在本发明的另一个优选实施例中，对于给定的极角φ，相比于没有不透明材料的情况，至少一个子像素组的光输出分布为显示装置提供不同方位角θ之间的两个不同子像素组之间的发光强度比率的较小变化。
因此，通过本发明的优选实施例，可以减少OLED显示器的沿着观察方向范围发生色移的常见问题。不透明材料提供这种光学校正，同时还在整个显示面板上提供具有低RC常数和高光学均匀性(例如环境反射率、显示亮度)的触摸传感器电极或馈线。
OLED显示器的另一个特性在于，由于来自不同观察方向上的各个子像素组的发射光谱的变化，在观察方向上(特别是对于不同的极视角)可能存在颜色变化。当OLED包括光学微腔，以及在OLED器件内具有形成光波的驻波腔谐振器的内部反射的层的布置时尤其如此。在传统的显示装置中，OLED子像素的微腔被配置为既通过在给定子像素组的发射光谱中具有微小变化又通过不同子像素组的发光强度之间的近似一致的比率，为高极角的显示器提供相对低的色移(Δu'v')。如下所述，满足这些对相对低色移的要求会对微腔设计造成限制，这可能损害OLED的其他特性。
OLED可以包括第一电极和第二电极，在第一和第二电极之间的发射层(其在电子和空穴复合时发光)，在第一电极和发射层之间的一个或多个层，以及在第二电极和发射层之间的一个或多个层。第一电极和发射层之间的一个或多个层可以包括用于第一电荷类型(例如电子)的注入和/或输运层以及用于第二电荷类型(例如，空穴)的阻挡层。第二电极和发射层之间的一个或多个层可以包括用于第二电荷类型的注入和/或输运层以及用于第一电荷类型的阻挡层。电极层和发射层之间的任何层可以更一般地称为电荷输运层。电荷输运层和发射层的厚度以及两个电极对于由发射层发射的光的反射率影响微腔的特性。因此，厚度和反射率考虑到微腔发射的要求来选择。这可能导致这些厚度和反射率的非理想折衷。例如，一个或多个电荷输运层的非理想厚度会降低OLED的内部量子效率、增加向OLED传递特定电流所需的偏置和/或降低OLED的提取效率。因此，一个或多个电荷输运层的非理想厚度(即，选择用于实现特定光学微腔性能以使色移最小化，诸如使发射光谱相对于角度的变化最小化的厚度)可降低OLED的总能量效率。有利地，根据本发明优选实施例的不透明材料的分布提供了另外的路径来控制显示装置的观察方向的色移。因此，在OLED中选择最佳层厚度和电极反射率并且使用不透明材料的分布来调整色移有更多的自由度。不透明材料可以分布成使得与不存在不透明材料的结构相比，来自至少一个子像素组的光的阻挡减少了不同视角之间的感知颜色的变化。在这种情况下，不透明材料不影响各个子像素组的发射光谱随视角的变化，但是通过调节不同子像素组的光输出分布，减小了视角上的色移。
如图8和9所示，本发明优选实施例的不透明材料的图案可以应用于但不限于不同的子像素布局，并且被称为第一和第二子像素分布。
图8示出了具有第一子像素分布布局的OLED显示面板的代表性部分，其中子像素(R、G、B)800的边缘与矩形显示面板边缘DPE平行或基本平行地对准。
图9示出了具有第二子像素分布布局的OLED显示面板的代表性部分，其中子像素(R、G、B)900的边缘与矩形显示面板边缘DPE在45°处对准。
在所有子像素分布中，子像素可以具有不同的大小和形状或者具有相同的大小(例如，与绿色子像素相比，红色子像素可以为不同的大小和形状)。子像素可以被分组为一个或多个相同大小和/或相同颜色的组。例如，子像素形状可以为正方形、矩形、圆形、具有圆角、弯曲边缘或5个或更多个直边。例如，一个子像素可以包括不止一个单独的发射区域，每个发射区域发射基本上相同颜色的光。
图10示出了具有第二子像素分布布局的OLED显示面板的代表性部分中的本发明优选实施例的不透明材料1010的图案。如图10所示，不透明材料1010围绕子像素，使得对于不透明材料1010的部分或全部边缘周围的每个子像素组的子像素，不透明材料1010的边缘和子像素1000的边缘之间的最小间隔为恒定的或基本上恒定的(即，子像素1000的边缘与不透明材料1010之间存在均匀的距离)。对于所有方位角视角θ和对于大于第一极视角的极视角，这种布置可以提供对来自子像素组的光的一些阻挡。可以在不同的子像素组之间改变恒定或基本上恒定的最小间隔的距离，以修改子像素组的光输出分布。这在图10中表示，其中各个红色R、绿色G和蓝色B子像素的边缘与不透明材料1010之间的距离dR、dG、dB在各个子像素组之间是不同的。优选地，子像素组中的一个子像素组没有光阻挡，使得显示装置对于高极视角的总发光强度可为高。
这种配置是有效的，因为沿着观察方向的方位角测量的子像素1000的边缘和不透明材料1010之间的最小间隔确定了一些光将被阻挡的观察方向的最小极角。
该优选实施例的一个缺点在于，对于子像素的任何非圆形几何形状，对于不同的方位角视角，阻挡光的比例随着观察极角的增加而增加的速率将是不同的。这可能是有问题的，因为由不透明材料图案提供的色移校正可能仅对于窄范围的方位角视角是令人满意的。例如如图11所示，两个方位角视角(θ1和θ2)的光输出分布，一个平行于图10的显示面板边缘的底边缘并且另一个与所述显示面板边缘的底边缘成45°角，其中子像素1000在相对于显示面板的边缘的45°处形成矩形，并且子像素1000的边缘与不透明材料1010之间的垂直距离在整个子像素周围恒定或基本上恒定。
图11为对于图10中所示的两个方位角视角θ1、θ2，在极角φ范围内绿色子像素的透射比例的曲线图。图11示出了超过第一极视角φc的情况下，在两个方位角视角处的透射比例减小。然而，对于平行方位角θ1，透射比例的减小率最初较小，因为仅子像素1000的发射区域的角落受影响，而沿子像素1000的发射区域的完整边缘的光输出受45°方位角θ2的影响。为了影响在平行方位角θ1处足够的阻挡，在45°方位角θ2处透射比例的减小可能会变得太严重。图12的不透明材料的配置减少或消除了这个问题。
图12示出了具有第二像素分布布局的OLED显示面板的代表性部分中的本发明另一优选实施例的不透明材料1210的图案。如图12所示，不透明材料1210围绕绿色子像素G分布，使得不透明材料1210具有至少五个边缘，并且优选地具有八个边缘。具体地，这种布置对于为正方形、基本上正方形或矩形(包括具有切角或圆角的正方形和矩形)的子像素1200是有利的。在这些情况下，最好是以下一种或两种适用：(i)不透明材料的四个边缘与子像素的最接近它们的边缘平行或基本上平行；(ii)不透明材料与相应子像素边缘之间的距离(沿垂直于不透明材料边缘的方向测量)在子像素的角落附近比子像素边缘中心处更小。有利地，不透明材料使用不止四个边缘提供了光的阻挡，使得对于不同的方位角，特定极角的透射比例不会明显变化。此外，对于具有第二子像素分布布局的OLED显示面板，可以优化对应于水平和垂直方向的方位角方向上的光学性能，这对于通常观察显示器的方式而言可能是头等大事。
图13示出了具有第二像素分布布局的OLED显示面板的代表性部分中的本发明另一优选实施例的不透明材料1310的图案。如图13所示，不透明材料1310优选地围绕绿色子像素G图案化，使得不透明材料1310包括沿着与子像素1300的边缘相邻的边缘的角度或曲线的特征。这种布置对于基本上为正方形或矩形(包括具有切角或圆角的正方形和矩形)的具有发射区域1300的子像素也是有利的，并且可以用于任何非圆形的子像素。有利地，用于不透明材料1310的这种布置提供了光阻挡，使得对于不同的方位角，特定极角的透射比例不会明显变化。
图14示出了具有第二像素分布布局的OLED显示面板的代表性部分中的本发明另一优选实施例的不透明材料1410的图案。如图14所示，不透明材料1410优选地围绕绿色子像素G图案化，使得不透明材料1410的边缘不对称或规则。例如，图14示出了围绕绿色子像素G的不透明材料1410的一个或多个边缘具有不同的长度以限定不规则图案。这种配置可用于定制OLED显示面板的光输出分布。例如，对于不同的方位角视角，该配置可以在高极角处提供定制的色移。另外，该配置可用于针对一个或多个方位角视角范围降低针对高极视角的最多所有子像素组的发光强度，从而为显示装置提供隐私功能，使得装置上显示的信息不能从高极视角的一些或所有方位角方向清晰地看到。在另一个示例中，该配置可以提供不对称的观察性能，其中光学特性沿着分开180°或90°的方位角不同。
在图12-14的所有配置中，已经基于绿色子像素组引入了构思。这些构思中的任何一个构思都可以应用于任何子像素组。
应该理解，前面的描述仅说明了本发明的优选实施例。在不脱离本发明的情况下，本领域技术人员可以设计出各种替代和修改。因此，本发明旨在涵盖落入所附权利要求范围内的所有这些替代、修改和变化。

Claims (19)

1.一种显示装置，包括：
包括多个子像素的显示面板；以及
触摸传感器的不透明材料层，其直接位于所述显示面板上，并且在所述多个子像素中的一些子像素之间与所述显示面板的一部分重叠；
其中，所述不透明材料环绕所述多个子像素中的所述一些子像素中的至少一个子像素，并且包括围绕所述多个子像素中的所述一些子像素中的所述至少一个子像素的至少五个边缘。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其中，环绕所述多个子像素中的所述一些子像素中的一个子像素的所述不透明材料的形状为八边形。
3.根据权利要求2所述的显示装置，其中，所述八边形包括相等长度的平行边。
4.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述显示面板为发射型显示面板。
5.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述不透明材料为导电的。
6.根据权利要求1所述的显示装置，其中，仅所述不透明材料的一部分是导电的，并且所述不透明材料的剩余部分不导电。
7.根据权利要求1所述的显示装置，其中，由0°和约80°极角之间的1976 CIE颜色空间以及至少一个方位角限定的色移小于约0.08。
8.根据权利要求7所述的显示装置，其中，所述色移小于约0.04。
9.一种显示装置，包括：
显示面板，其包括发出不同颜色光的多个子像素；以及
触摸传感器的不透明材料，其直接位于所述显示面板上，并且在所述多个子像素中的一些子像素之间与所述显示面板的一部分重叠；其中，
所述不透明材料环绕所述多个子像素中的所述一些子像素，并且在相同的输出角处，比所述多个子像素中的所述一些子像素中的第二子像素的光输出更多地减少所述多个子像素中的所述一些子像素中的第一子像素的光输出；并且
所述第一子像素发出与所述第二子像素不同颜色的光。
10.根据权利要求9所述的显示装置，其中，在俯视所述显示面板时测得的所述多个子像素中的所述一些子像素中的子像素的边缘与所述不透明材料之间的最大距离对于所述多个子像素的每种不同发射颜色是不同的。
11.根据权利要求9所述的显示装置，其中，在俯视所述显示面板时测得的所述多个子像素中的所述一些子像素中的子像素的边缘与所述不透明材料之间的平均距离对于所述多个子像素的每种不同颜色是不同的。
12.根据权利要求9所述的显示装置，其中，
在俯视所述显示面板时测得的所述多个子像素中的所述一些子像素的发射区域与所述不透明层之间的距离在所述多个子像素中的所述一些子像素周围变化；并且
对于所述多个子像素中的每种不同颜色，所述不透明材料在所述多个子像素中的所述一些子像素周围的图案是不同的。
13.根据权利要求9所述的显示装置，其中，环绕所述多个子像素中的所述一些子像素中的一个子像素的所述不透明材料的形状为八边形。
14.根据权利要求13所述的显示装置，其中，所述八边形包括相等长度的平行边。
15.根据权利要求9所述的显示装置，其中，所述显示面板为发射型显示面板。
16.根据权利要求9所述的显示装置，其中，所述不透明材料为导电的。
17.根据权利要求9所述的显示装置，其中，仅所述不透明材料的一部分是导电的，并且所述不透明材料的剩余部分不导电。
18.根据权利要求9所述的显示装置，其中，由0°和约80°极角之间的1976 CIE颜色空间以及至少一个方位角限定的色移小于约0.08。
19.根据权利要求18所述的显示装置，其中，所述色移小于约0.04。
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