CN112987982A - 触摸显示装置 - Google Patents

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Abstract

本公开内容提供了一种用于使色坐标的视角相关的变化最小化的触摸显示装置。触摸显示装置包括：发光元件，其设置在包括具有不同尺寸的发射区域的多个子像素的每一个子像素中；多个触摸电极，其设置在发光元件上；以及至少一个开口，其形成在多个触摸电极中的每一个触摸电极中。开口的宽度在包括具有不同尺寸的发射区域的多个子像素中的每个子像素中被不同地形成，从而使色坐标的视角相关的变化最小化。

Description

触摸显示装置
本申请要求于2019年12月18日提交的韩国专利申请第P2019-0169943号的优先权，该韩国专利申请通过引用并入本文中就如同在本文中充分阐述了一样。
技术领域
本发明涉及触摸显示装置，并且更具体地，涉及用于使色坐标的视角相关的变化最小化的触摸显示装置。
背景技术
触摸传感器是下述这种输入装置：通过该输入装置，用户可以通过使用手或物体选择在显示装置的屏幕上显示的指令来输入命令。也就是说，触摸传感器将与人手或物体直接接触的接触位置转换为电信号，并且基于该接触位置接收所选择的指令作为输入信号。这样的触摸传感器可以替代连接至显示装置并且被操作的单独输入装置(例如，键盘或鼠标)，并且因此触摸传感器的应用的范围不断增加。
近来，已经对下述触摸显示装置进行了积极的研究和开发：在该触摸显示装置中，构成触摸传感器的触摸电极50被设置在包括诸如发光元件10或液晶元件的显示元件的显示面板上，如图1所示。
然而，当用户从侧视角方向而不是从前视角方向使用触摸显示装置时，在发光元件10中生成的光的一部分由于触摸电极50的存在而可能无法辐射至外部。因此，当用户从前视角方向使用触摸显示装置时，通常实现白色，但是当用户从侧视角方向使用触摸显示装置时，色坐标会变化，并且因此通常无法实现白色。特别地，虽然子像素的发射区域的尺寸不同，但是在侧视角下，其中光被触摸电极阻挡的区域是相同的，并且因此在侧视角下色坐标的变化大。
发明内容
因此，本发明涉及基本上消除了由于现有技术的限制和缺点而引起的一个或更多个问题的触摸显示装置。
本发明的目的是提供用于使色坐标的视角相关的变化最小化的触摸显示装置。
本发明的附加优点、目的和特征将在随后的描述中部分地阐述，并且在阅读以下内容之后对于本领域普通技术人员而言将部分地变得明显，或者可以通过实践本发明来获知本发明的附加优点、目的和特征。本发明的目的和其他优点可以通过在书面说明书和关于此的权利要求书以及附图中具体指出的结构来实现和获得。
为了实现这些目的和其他优点并且根据本发明的目的，如本文体现的和广泛描述的，触摸显示装置包括：发光元件，其被设置在包括具有不同尺寸的发射区域的多个子像素中的每一个中；多个触摸电极，其被设置在发光元件上；以及至少一个开口，其形成在多个触摸电极的每一个中。开口的宽度在包括具有不同尺寸的发射区域的多个子像素的每个子像素中被不同地形成。
应当理解的是，本发明的前述一般描述和以下详细描述两者都是示例性和说明性的，并且旨在提供对所要求保护的本发明的进一步说明。
附图说明
附图被包括以提供对本发明的进一步理解，并且附图被并入本申请并且构成本申请的一部分，附图示出了本发明的实施方式并且与描述一起用于解释本发明的原理。在附图中：
图1是示出常规触摸显示装置的剖视图；
图2是示出根据本发明的触摸显示装置的平面图；
图3是示出图2所示的触摸显示装置的透视图；
图4是沿图3的线I-I'截取的触摸显示装置的剖视图；
图5是示出图2和图3所示的触摸电极与子像素之间的关系的视图；
图6A至图6D是示出图5所示的触摸电极的实施方式的平面图；
图7是示出根据本发明的触摸显示装置中在前视角下的发射区域和在侧视角下的发射区域的视图；
图8A是详细示出图2所示的第一区域A1的平面图；
图8B是详细示出图2所示的第二区域A2的平面图；以及
图9是示出图2所示的布线的另一实施方式的平面图。
具体实施方式
现在将详细参照本发明的示例性实施方式，其示例在附图中示出。
图2是示出根据本发明的触摸显示装置的平面图。
图2所示的触摸显示装置包括：多个触摸电极150(T11至T76)；和触摸线160，其连接至各个触摸电极150。
触摸电极150中的每个触摸电极包括形成在其中的电容，并且因此触摸电极150中的每个触摸电极被用作感测由于用户触摸而引起的电容的变化的自电容式触摸传感器。在使用这种触摸电极150的自电容感测方法中，当通过触摸线160提供的驱动信号被施加至触摸电极150时，电荷Q累积在触摸传感器中。此时，当用户的手指或导电物体触摸该触摸电极150时，寄生电容另外连接至自电容传感器，并且因此电容值变化。因此，可以基于被手指触摸的触摸传感器与未被手指触摸的触摸传感器之间的电容值的差来确定触摸的存在或不存在。
如图3所示，触摸电极150沿彼此交叉的第一方向和第二方向彼此分开并且独立地形成在封装单元140上。考虑到被用户触摸的区域的尺寸，触摸电极150中的每个触摸电极形成在与多个子像素对应的区域中。例如，一个触摸电极150形成在比一个子像素的尺寸大从几倍至几百倍的区域中。
触摸电极150被形成为彼此尺寸相同。因此，触摸电极150之间的触摸灵敏度的变化被最小化，因此减小了噪声。
触摸电极150连接至触摸线160，并且因此触摸电极150连接至触摸驱动电路(未示出)。
本发明的触摸电极150和触摸线160直接形成在生成图像的显示面板上。具体地，如图3和图4所示，根据本发明的触摸显示装置包括：发光元件120，其以矩阵形式布置在基板111上；封装单元140，其设置在发光元件120上；以及触摸电极150，设置在封装单元140上。
基板111由诸如塑料或玻璃的柔性材料形成，以便可折叠或可弯曲。例如，基板111由聚酰亚胺(PI)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚碳酸酯(PC)、聚醚砜(PES)、聚丙烯酸酯(PAR)、聚砜(PSF)或环烯烃共聚物(COC)形成。
在基板111上设置包括在像素驱动电路中的多个薄膜晶体管130。薄膜晶体管130中的每一个包括：半导体层134，其设置在多缓冲膜112上；栅电极132，其与半导体层134交叠，其中，它们之间插入栅极绝缘膜102；以及源电极136和漏电极138，其形成在层间绝缘膜114上，以与半导体层134接触。此处，半导体层134由非晶半导体材料、多晶半导体材料或氧化物半导体材料中的至少一种形成。
发光元件120包括：阳极122；至少一个发光堆叠体124，其形成在阳极122上；以及阴极126，其形成在发光堆叠体124上。
阳极122电连接至薄膜晶体管130中通过像素接触孔116暴露的漏电极138，像素接触孔116穿透保护膜108和像素平坦化层118。
至少一个发光堆叠体124形成在由堤部128限定的发射区域中的阳极122上。至少一个发光堆叠体124是通过在阳极122上以空穴相关层、有机发射层和电子相关层的顺序或相反的顺序进行堆叠来形成的。另外，发光堆叠体124可以包括彼此面对的第一发光堆叠体和第二发光堆叠体，其中，在第一发光堆叠体与第二发光堆叠体之间插入电荷生成层。在这种情况下，第一发光堆叠体和第二发光堆叠体中的任意一个发光堆叠体的有机发射层生成蓝光，并且第一发光堆叠体和第二发光堆叠体中的另一个发光堆叠体的有机发射层生成黄绿光，从而通过第一发光堆叠体和第二发光堆叠体生成白光。由于在发光堆叠体124中生成的白光入射在位于发光堆叠体124上方或下方的滤色器上，因此可以实现彩色图像。可替选地，在没有单独的滤色器的情况下，可以在每个发光堆叠体124中生成与每个子像素对应的彩色光，以实现彩色图像。也就是说，红色子像素的发光堆叠体124可以生成红光，绿色子像素的发光堆叠体124可以生成绿光，并且蓝色子像素的发光堆叠体124可以生成蓝光。
阴极126被形成为面对阳极122，其中，它们之间插入发光堆叠体124，并且阴极126连接至低电压电源线。
封装单元140防止外部水分或氧气渗透易受外部水分或氧气影响的发光元件120中。为此，封装单元140包括至少一个无机封装层142和至少一个有机封装层144。在本发明中，将通过示例的方式描述其中以第一无机封装层142、有机封装层144和第二无机封装层146的顺序来堆叠的封装单元140的结构。
第一无机封装层142形成在其上形成有阴极126的基板111上。第二无机封装层146形成在其上形成有有机封装层144的基板111上，以与第一无机封装层142一起覆盖有机封装层144的顶表面、底表面和侧表面。
第一无机封装层142和第二无机封装层146使外部水分或氧气到发光堆叠体124中的渗透最小化或者防止外部水分或氧气渗透到发光堆叠体124中。第一无机封装层142和第二无机封装层146由诸如硅氮化物(SiNx)、硅氧化物(SiOx)、硅氮氧化物(SiON)或铝氧化物(Al2O3)的能够在低温下沉积的无机绝缘材料形成。因此，由于第一无机封装层142和第二无机封装层146在低温环境中沉积，因此可以防止在沉积第一无机封装层142和第二无机封装层146的过程期间对易受高温环境影响的发光堆叠体124的损坏。
有机封装层144用于抑制由于有机发光显示装置的弯曲而引起的各个层之间的应力并且用于提高平坦化性能。使用下述材料在其上形成有第一无机封装层142的基板111上形成有机封装层144：非光敏有机绝缘材料(例如，PCL、丙烯酸树脂、环氧树脂、聚酰亚胺、聚乙烯或碳氧化硅(SiOC))或者光敏有机绝缘材料(例如，光丙烯酸)。有机封装层144设置在有源区域中，而不是非有源区域中。
网型的触摸电极150和触摸线160被设置在封装单元140上。为了防止触摸电极150与阴极126之间的寄生电容器的电容的增加，可以在封装单元140与触摸电极150之间设置被实现为无机绝缘膜或有机绝缘膜的触摸缓冲膜148。在这种情况下，触摸线160沿触摸缓冲膜148的侧表面设置。在不包括触摸缓冲膜148的触摸显示装置中，触摸线160沿第二无机封装层146的侧表面设置。
触摸电极150和触摸线160被设置在同一平面中，并且由相同的材料形成。也就是说，触摸电极150和触摸线160以不具有绝缘膜的单层结构设置。因此，触摸电极150和触摸线160可以通过单个掩模过程来形成。此外，可以减小包括触摸电极150和触摸线160的触摸显示装置的厚度。
使用由具有高的耐腐蚀性和耐酸性以及良好导电性的材料(例如，Ta、Ti、Cu或Mo)形成的触摸金属层以单层结构或多层结构形成触摸电极150和触摸线160。例如，触摸电极150和触摸线160以诸如Ti/Al/Ti、MoTi/Cu/MoTi或Ti/Al/Mo的堆叠的三层结构来形成。
可以在触摸电极150和触摸线160上设置黑矩阵(未示出)，并且可以在黑矩阵之间设置滤色器(未示出)。
黑矩阵防止触摸电极150和触摸线160由于外部光的反射而可见。滤色器防止阴极126由于外部光的反射而可见。此外，黑矩阵和滤色器可以设置在触摸电极150与封装单元140之间，以防止触摸电极150与阴极126之间的寄生电容器的电容的增加。
连接至触摸线160的触摸板170连接至其上安装有触摸驱动电路(未示出)的信号传输膜。
触摸板170包括下触摸板电极172和与下触摸板电极172接触的上触摸板电极174。下触摸板电极172设置在与栅电极132或漏电极138中的至少一个相同的平面中并且由相同的材料形成。例如，下触摸板电极172由与漏电极138相同的材料形成，并且下触摸板电极172设置在与漏电极138相同的平面中，即，设置在层间绝缘膜114上。上触摸板电极174设置在与触摸电极150相同的平面中并且由相同的材料形成。上触摸板电极174电连接至下触摸板电极172，下触摸板电极172通过穿透保护膜108和触摸缓冲膜148的触摸电极接触孔176暴露。
如图5所示，根据本发明的触摸显示装置的触摸电极150形成为在其中具有至少一个开口152r、152g和152b。例如，被设置成围绕红色(R)子像素SP的触摸电极150在其中具有红色开口152r，该红色开口152r具有第一宽度w1，被设置成围绕绿色(G)子像素SP的触摸电极150在其中具有绿色开口152g，该绿色开口152g具有第二宽度w2，并且被设置成围绕蓝色(B)子像素SP的触摸电极150在其中具有蓝色开口152b，该蓝色开口152b具有第三宽度w3。
在这种情况下，红色开口152r、绿色开口152g和蓝色开口152b的线宽取决于通过堤部128暴露的发光层124的发射区域的尺寸来确定。红色开口152r、绿色开口152g和蓝色开口152b的线宽与每个子像素SP的发射区域的尺寸成反比。此处，通过在每个子像素SP中将通过堤部128露出的发光层124的宽度WR、WG或WB乘以通过堤部128露出的发光层124的高度HR、HG或HB来确定发射区域的尺寸。
具体地，红色开口152r的线宽w1、绿色开口152g的线宽w2和蓝色开口152b的线宽w3被确定成使得相应的子像素中的取决于光是否被触摸电极150遮挡的发射区域的比例是恒定的，如使用以下等式1所表示的。在等式1中，“a”表示触摸电极150的宽度。
等式1
Figure BDA0002818671770000071
例如，在单位像素中包括的多个子像素SP中，具有最大发射区域的子像素SP中的开口的线宽被形成为最窄，并且具有最小发射区域的子像素SP中的开口的线宽被形成为最宽。例如，当红色(R)子像素SP的发射区域的尺寸小于绿色(G)子像素SP的发射区域的尺寸时，根据红色(R)子像素SP的发射区域与绿色(G)子像素SP的发射区域之间的尺寸比，红色开口152r的线宽w1形成为大于绿色开口152g的线宽w2。当绿色(G)子像素SP的发射区域的尺寸小于蓝色(B)子像素SP的发射区域的尺寸时，根据绿色(G)子像素SP的发射区域与蓝色(B)子像素SP的发射区域之间的尺寸比，绿色开口152g的线宽w2形成为大于蓝色开口152b的线宽w3。
具体地，由包括具有比红色(R)子像素SP大的发射区域并且具有比蓝色(B)子像素SP小的发射区域的绿色(G)子像素SP的单位像素组成的触摸显示装置包括以图6A至图6D所示的结构中的任意一种结构形成的触摸电极150。
图6A和图6B中所示的触摸电极150在其中具有红色开口152r和绿色开口152g。绿色开口152g是通过去除触摸电极150的位于绿色(G)子像素SP的下端处的部分形成的。红色开口152r被形成为具有比绿色开口152g大的线宽。具体地，如图6A所示，红色开口152r是通过去除触摸电极150的位于红色(R)子像素SP的下端处的部分形成的。可替选地，如图6B所示，红色开口152r是通过去除触摸电极150的位于红色(R)子像素SP的下端处的全部形成的。
图6C所示的触摸电极150在其中具有红色开口152r、绿色开口152g和蓝色开口152b。蓝色开口152b是通过去除触摸电极150的位于蓝色(B)子像素SP的下端处的部分形成的。绿色开口152g是通过去除触摸电极150的位于绿色(G)子像素SP的下端处的部分以具有比蓝色开口152b大的线宽形成的。红色开口152r是通过去除触摸电极150的位于红色(R)子像素SP的下端处的部分或全部形成的，使得具有比绿色开口152g大的线宽。
图6D所示的触摸电极150在其中具有红色开口152r和绿色开口152g。绿色开口152g是通过去除触摸电极150的位于绿色(G)子像素SP的上端处的部分形成的。红色开口152r是通过去除触摸电极150的位于红色(R)子像素SP的上端处的部分或全部形成的，使得便具有比绿色开口152g大的线宽。
通常，使用触摸显示装置的用户的视线从触摸显示装置的下端朝向触摸显示装置的上端。因此，如图6A至图6C所示，优选地通过去除位于每个子像素SP的下端处的触摸电极150来在每个子像素SP中形成开口152r、152g或152b。然而，如图6D所示，可以通过去除设置在每个子像素SP的上端处的触摸电极150来在每个子像素SP中形成开口152r、152g和152b。
当用户从前视角方向使用具有触摸电极150的触摸显示装置时，如图7所示，来自红色(R)子像素SP、绿色(G)子像素SP和蓝色(B)子像素SP的发射区域AR1、AG1和AB1的光均未被触摸电极150阻挡。此处，前视角方向是指其中触摸电极150与用户的视线之间的角度为90度的情况。
当用户从侧视角方向使用触摸显示装置时，红色(R)子像素SP、绿色(G)子像素SP和蓝色(B)子像素SP中的光阻挡区域与发射区域之比是恒定的。此处，侧视角方向是指其中触摸电极150与用户的视线之间的角度等于或大于45度并且小于90度的情况。
因此，当从前视角方向观看时子像素中的发射区域AR1、AG1和AB1的比例与当从侧视角方向观看时子像素中的发射区域AR2、AG2和AB2的比例相同。因此，由于在前视角下的色坐标特性和在侧视角下的色坐标特性彼此相似，因此可以使在侧视角下的色坐标特性的变化最小化。
表1示出了根据比较示例1和比较示例2以及实施方式的子像素中的取决于光是否被遮挡的发射区域的比例。
表1
红色子像素 绿色子像素 蓝色子像素
比较示例1 72％ 93％ 94％
比较示例2 77％ 93％ 94％
实施方式 94％ 94％ 94％
在表1中，比较示例1表示不包括红色开口152r、绿色开口152g和蓝色开口152b的触摸显示装置，比较示例2表示仅包括红色开口152r的触摸显示装置，并且实施方式表示包括下述的触摸显示装置：通过完全去除设置在红色(R)子像素SP的下端处的触摸电极150而形成的红色开口152r；以及具有比红色开口152r小的线宽的绿色开口152g，但是不包括蓝色开口152b，如图6A所示。如在表1中可以看到的，在比较示例1和比较示例2中，红色(R)子像素SP中的取决于光是否被触摸电极150遮挡的发射区域的比例低于绿色(G)子像素SP中的发射区域的比例和蓝色(B)子像素SP中的发射区域的比例，由此，色坐标变化。另一方面，根据实施方式，红色(R)子像素SP中的发射区域的比例、绿色(G)子像素SP中的发射区域的比例和蓝色(B)子像素SP中的发射区域的比例是恒定的，由此，可以防止色坐标的变化。
另外，根据本发明，触摸电极150在其中具有开口152r、152g和152b，从而减小了触摸电极150与发光元件120的阴极126之间的寄生电容器的电容。
通过示例的方式将本发明描述为具有其中在触摸电极150中形成开口152r、152g和152b的结构。然而，开口152r、152g和152b也可以形成在沿竖直方向设置在图8A中所示的触摸电极150之间的触摸线160中以及形成在沿水平方向设置在图8B中所示的触摸电极150之间的触摸线160中。开口152r、152g和152b设置在位于由触摸线160围绕的子像素SP的下端处的触摸线160中。因此，与触摸线160对应的红色(R)子像素SP、绿色(G)子像素SP和蓝色(B)子像素SP中的取决于光是否被触摸线160遮挡的发射区域的比例是恒定的，从而防止了色坐标的变化。
已经通过示例的方式将根据本发明的触摸线160描述为通过边框区域延伸至触摸板170，如图3所示。然而，如图9所示，触摸线160可以通过触摸电极150之间的非发射区域延伸至触摸板170。
通过示例的方式将本发明描述为具有其中绿色子像素具有比红色子像素大的发射区域并且具有比蓝色子像素小的发射区域的结构。然而，本发明不限于此。例如，红色子像素可以具有比绿色(蓝色)子像素大的发射区域，并且红色子像素可以具有比蓝色(绿色)子像素小的发射区域。可替选地，蓝色子像素可以具有比绿色(红色)子像素大的发射区域，并且蓝色子像素可以具有比红色(绿色)子像素小的发射区域。
另外，虽然通过示例的方式描述了自电容式触摸传感器结构，但是本发明也可以应用于互电容式触摸传感器结构。
如根据以上描述明显的是，在根据本发明的触摸显示装置中，围绕相应的子像素的触摸电极在其中具有开口，并且所述开口被形成为与相应的子像素的发射区域的尺寸成反比。因此，子像素中的取决于光是否被触摸电极遮挡的发射区域的比例彼此相似(相同)，从而使色坐标的视角相关的变化最小化。
另外，由于在触摸电极中形成的开口，可以减小触摸电极与阴极之间的寄生电容器的电容。
对于本领域技术人员将明显的是，在不脱离本发明的主旨或范围的情况下，可以在本发明中进行各种修改和变化。因此，本发明旨在覆盖本发明的修改和变化，只要这些修改和变化在所附权利要求书及其等效方案的范围内即可。

Claims (15)

1.一种触摸显示装置，包括：
基板；
发光元件，其设置在包括具有不同尺寸的发射区域的多个子像素中的每个子像素中，并且设置在所述基板上；
封装单元，其设置在所述发光元件上；
多个触摸电极，其设置在所述封装单元上；以及
至少一个开口，其形成在所述多个触摸电极的每一个触摸电极中，
其中，开口的宽度在包括具有不同尺寸的发射区域的所述多个子像素的每个子像素中被不同地形成。
2.根据权利要求1所述的触摸显示装置，其中，所述开口的宽度与所述多个子像素中的相应子像素的发射区域的尺寸成反比。
3.根据权利要求2所述的触摸显示装置，其中，所述多个子像素包括实现彼此不同的颜色的第一子像素、第二子像素和第三子像素，并且
其中，所述第二子像素具有比所述第一子像素大的发射区域，并且所述第二子像素具有比所述第三子像素小的发射区域。
4.根据权利要求3所述的触摸显示装置，其中，在所述多个触摸电极中，围绕所述第一子像素的触摸电极在其中具有第一开口，并且围绕所述第二子像素的触摸电极在其中具有第二开口，并且
其中，所述第二开口具有比所述第一开口小的线宽。
5.根据权利要求4所述的触摸显示装置，其中，所述第一开口是通过去除触摸电极的设置在所述第一子像素的下端处的一部分或全部来形成的，并且
其中，所述第二开口是通过去除触摸电极的设置在所述第二子像素的下端处的一部分来形成的。
6.根据权利要求5所述的触摸显示装置，其中，在所述多个触摸电极中，围绕所述第三子像素的触摸电极在其中具有第三开口，并且
其中，所述第三开口具有比所述第二开口小的线宽。
7.根据权利要求4所述的触摸显示装置，还包括：
触摸线，其连接至所述多个触摸电极，
其中，所述开口被形成在位于由所述触摸线围绕的多个子像素中的每个子像素的下端处的触摸线中。
8.根据权利要求3所述的触摸显示装置，其中，所述第一子像素是红色子像素，
其中，所述第二子像素是绿色子像素，并且
其中，所述第三子像素是蓝色子像素。
9.根据权利要求1所述的触摸显示装置，其中，所述封装单元包括多个无机封装层和至少一个有机封装层。
10.根据权利要求9所述的触摸显示装置，其中，所述多个无机封装层中的至少一个无机封装层的第一侧表面比所述至少一个有机封装层的第二侧表面突出更多。
11.根据权利要求9所述的触摸显示装置，还包括：
触摸板，其电连接至所述多个触摸电极。
12.根据权利要求11所述的触摸显示装置，其中，所述多个无机封装层中的至少一个无机封装层比所述至少一个有机封装层朝向所述触摸板延伸更多。
13.根据权利要求1所述的触摸显示装置，还包括：
堤部，其设置在所述封装单元下方，
其中，所述多个触摸电极与所述堤部交叠。
14.根据权利要求11所述的触摸显示装置，还包括：触摸缓冲膜，其设置在所述封装单元与所述多个触摸电极之间。
15.根据权利要求14所述的触摸显示装置，其中，所述触摸板包括：
在所述基板上的下触摸板电极；以及
上触摸板电极，其连接至所述下触摸板电极，并且设置在所述触摸缓冲膜上。
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