CN113672124B - 触控显示装置 - Google Patents
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Abstract
Description
技术领域
本发明涉及一种显示装置,尤其涉及一种触控显示装置。
背景技术
近年来,人们对电子产品的依赖性与日俱增。为了达到更便利、体积更轻巧化以及更人性化的目的,许多信息产品的输入装置已由传统的键盘或鼠标转变为触控面板,其中具有触控功能的显示面板更成为现今移动装置的标准配备。因具有反应快、可靠度佳以及耐用度高等优点,电容式触控技术已成为目前触控技术的主流,并广泛地运用在相关的电子产品(例如手机、平板电脑或智能型手表)中。依据触控技术与显示面板的整合方式,电容式触控显示装置大致上可区分为外贴式(out-cell)、外嵌式(on-cell)与内嵌式(in-cell)三种。
一般而言,外贴式或外嵌式的触控显示装置会将触控电极层设置在显示面板靠近使用者的一侧上,使触控电极能较佳地感测到使用者的触控。为了增加感测信号的传递速度(或感测频率),触控电极层大都采用金属材料。然而,触控电极层的电极图案(例如金属网格状电极)与显示面板的遮光结构在视线方向上容易产生摩尔纹(Moiré),造成触控显示装置的显示品质下降。
发明内容
本发明的目的在于提供一种显示品质较佳的触控显示装置。
本发明的触控显示装置,包括显示面板与多个触控电极。这些触控电极重叠设置于显示面板,且具有彼此相交的多个导线段。这些导线段中沿着第一方向排列的任两相邻者的第一间距SP1满足以下关系式:其中PPI为显示面板的每英寸像素数量,B为1.8或2.1,且N为1或正偶数。
在本发明的一实施例中,上述的触控显示装置的第一间距SP1等于第二间距SP2。
在本发明的一实施例中,上述的触控显示装置的多个触控电极包括多个第一触控电极与多个第二触控电极。这些第一触控电极具有彼此相交的多个第一导线段与多个第二导线段。这些第二触控电极具有彼此相交的多个第三导线段与多个第四导线段。这些第一导线段与这些第三导线段沿着第一方向以第一间距SP1交替排列。这些第二导线段与这些第四导线段沿着第二方向以第二间距SP2交替排列。第一方向相交于第二方向。第二间距SP2满足以下关系式:
在本发明的一实施例中,上述的触控显示装置的显示面板包括遮光结构层。此遮光结构层具有彼此相交的多个第一延伸段与多个第二延伸段。多个触控电极的多个导线段各自的延伸方向与这些第一延伸段的延伸方向或这些第二延伸段的延伸方向之间的夹角介于25度至65度的范围。
在本发明的一实施例中,上述的触控显示装置的多个导线段各自的线宽大于4微米。
在本发明的一实施例中,上述的触控显示装置的B/N为2.10、1.80、1.05、0.90、0.525或0.45。
在本发明的一实施例中,上述的触控显示装置还包括重叠设置于显示面板的多个虚设电极。这些虚设电极电性绝缘于多个触控电极,且具有彼此相交的多个虚设导线段。部分虚设导线段沿着第一方向以第一间距SP1排列。
本发明的触控显示装置,包括显示面板、多个触控电极与保护层。显示面板适于让使用者以视角θ1与视距D观看。显示面板包括基板与遮光结构层。基板具有相对的第一侧与第二侧。遮光结构层设置在基板的第一侧。这些触控电极设置在基板的第二侧,且重叠于遮光结构层。这些触控电极具有彼此相交的多个导线段。保护层设置在基板的第二侧,且覆盖这些触控电极与基板。这些导线段中沿着第一方向排列的任两相邻者的第一间距SP1满足以下关系式:
其中t为基板的厚度,n1为保护层的折射率,n2为基板的折射率,PPI为显示面板的每英寸像素数量,B为1.8或2.1,且N为1或正偶数。
在本发明的一实施例中,上述的触控显示装置的第一间距SP1等于第二间距SP2。
在本发明的一实施例中,上述的触控显示装置的多个触控电极包括多个第一触控电极与多个第二触控电极。这些第一触控电极具有彼此相交的多个第一导线段与多个第二导线段。这些第二触控电极具有彼此相交的多个第三导线段与多个第四导线段。这些第一导线段与这些第三导线段沿着第一方向以第一间距SP1交替排列。这些第二导线段与这些第四导线段沿着第二方向以第二间距SP2交替排列。第一方向相交于第二方向。第二间距SP2满足以下关系式:
在本发明的一实施例中,上述的触控显示装置的遮光结构层具有彼此相交的多个第一延伸段与多个第二延伸段。多个触控电极的多个导线段各自的延伸方向与这些第一延伸段的延伸方向或这些第二延伸段的延伸方向之间的夹角介于25度至65度的范围。
在本发明的一实施例中,上述的触控显示装置的多个导线段各自的线宽大于4微米。
在本发明的一实施例中,上述的触控显示装置的B/N为2.10、1.80、1.05、0.90、0.525或0.45。
在本发明的一实施例中,上述的触控显示装置还包括重叠设置于显示面板的多个虚设电极。这些虚设电极电性绝缘于多个触控电极,且具有彼此相交的多个虚设导线段。部分虚设导线段沿着第一方向以第一间距SP1排列。
附图说明
图1是本发明的一实施例的触控显示装置的俯视示意图。
图2是图1的触控显示装置的局部区域的放大图。
图3是图2的触控显示装置的剖视示意图。
图4是图1的触控显示装置的摩尔纹可视程度对任两相邻的导线段的间距的分布图。
图5是本发明的另一实施例的触控显示装置的摩尔纹可视程度对任两相邻的导线段的间距的分布图。
图6是图1的触控显示装置的摩尔纹可视程度对不同视角和不同视距的分布图。
附图标记如下:
10:触控显示装置
100:显示面板
111、112:基板
120:像素电路层
150:显示介质层
200:触控感测层
210:绝缘层
220:保护层
BM:黑色矩阵
BMa:第一延伸段
BMb:第二延伸段
D:视距
d1、d2:光路径偏移量
DE1、DE2:虚设电极
DE1a、DE1b、DE2a、DE2b:虚设导线段
DS:显示面
LB1、LB2:光线
OP:开口
R:区域
SL:信号线
SP1a、SP2a、SP1a’、SP2a’、SP1b、SP2b、SP1c、SP2c、SP1d、SP2d、SP1e、SP2e、SP1f、SP2f:间距
t:厚度
TE1、TE2:触控电极
TE1a、TE1b、TE2a、TE2b:导线段
USR:使用者
W1、W2:线宽
X、Y、X’、Y’、Z:方向
α1、α2、β1、β2:夹角
θ1:视角
具体实施方式
本文使用的“约”、“近似”、“本质上”、或“实质上”包括所述值和在本领域普通技术人员确定的特定值的可接受的偏差范围内的平均值,考虑到所讨论的测量和与测量相关的误差的特定数量(即,测量系统的限制)。例如,“约”可以表示在所述值的一个或多个标准偏差内,或例如±30%、±20%、±15%、±10%、±5%内。再者,本文使用的“约”、“近似”、“本质上”、或“实质上”可依测量性质、切割性质或其它性质,来选择较可接受的偏差范围或标准偏差,而可不用一个标准偏差适用全部性质。
在附图中,为了清楚起见,放大了层、膜、面板、区域等的厚度。应当理解,当诸如层、膜、区域或基板的元件被称为在另一元件“上”或“连接到”另一元件时,其可以直接在另一元件上或与另一元件连接,或者中间元件可以也存在。相反,当元件被称为“直接在另一元件上”或“直接连接到”另一元件时,不存在中间元件。如本文所使用的,“连接”可以指物理及/或电性连接。再者,“电性连接”可为二元件间存在其它元件。
现将详细地参考本发明的示范性实施方式,示范性实施方式的实例说明于所附附图中。只要有可能,相同元件符号在附图和描述中用来表示相同或相似部分。
图1是本发明的一实施例的触控显示装置的俯视示意图。图2是图1的触控显示装置的局部区域R的放大图。图3是图2的触控显示装置的剖视示意图。图4是图1的触控显示装置的摩尔纹可视程度对任两相邻的导线段的间距的分布图。图5是本发明的另一实施例的触控显示装置的摩尔纹可视程度对任两相邻的导线段的间距的分布图。图6是图1的触控显示装置的摩尔纹可视程度对不同视角和不同视距的分布图。
为清楚呈现起见,图1仅示出图3的触控感测层200与第二基板112。图2仅示出图3的触控感测层200、第二基板112与黑色矩阵BM。另一方面,为了清楚地层别不同的金属导电层,图2的第一触控电极TE1和第一虚设电极DE1的导线段以及第二触控电极TE2和第二虚设电极DE2的导线段分别是以不同粗细的线条来绘制,并不表示这些电极的实际宽度以附图公开内容为限制。举例来说,在本实施例中,这些电极各自的导线段的线宽都大致上相同,但不以此为限。
请参照图1至图3,触控显示装置10包括彼此重叠设置的显示面板100与触控感测层200。在本实施例中,触控感测层200是设置在显示面板100的显示面DS的一侧。也就是说,触控显示装置10例如是外嵌式(on-cell)触控显示装置,但不以此为限。在其他实施例中,触控显示装置也可以是外贴式触控显示装置。
在本实施例中,显示面板100包括第一基板111、第二基板112、像素电路层120、显示介质层150以及黑色矩阵BM。显示介质层150设置在第一基板111与第二基板112之间。像素电路层120设置在第一基板111与显示介质层150之间。黑色矩阵BM设置在显示介质层150与第二基板112之间。第一基板111和第二基板112的材质可包括玻璃、石英、高分子聚合物、或其他合适的透光基材。显示介质层150例如是液晶层或发光元件层。
举例来说,像素电路层120可包括多条信号线SL与多个有源元件(未示出)。一部分的信号线SL沿着方向X排列且在方向Y上延伸,另一部分的信号线SL沿着方向Y排列且在方向X上延伸。这些彼此相交的信号线SL可定义出多个像素区,且这些像素区分别设有显示面板100的多个显示像素(未示出)。这些有源元件的设置可让这些显示像素分别经由对应的信号线接收显示信号,以个别地控制这些显示像素的显示灰阶。在本实施例中,这些信号线SL可包括扫描线(scan line)与数据线(data line),但不以此为限。在其他实施例中,这些信号线SL还可包括电源线(power line)、复位信号线(reset line)、或其他适用于自发光型显示面板的信号线。基于导电性的考虑,信号线SL一般是使用金属材料(例如:钼、铝、铜、钛、上述的合金、或上述的组合)。
在本实施例中,设置在第二基板112上的黑色矩阵BM沿着显示面DS的法线方向(例如方向Z)重叠于前述多条信号线SL。黑色矩阵BM具有多个第一延伸段BMa与多个第二延伸段BMb,这些第一延伸段BMa相交于这些第二延伸段BMb,并且定义出对应于前述多个像素区的多个开口OP。举例来说,黑色矩阵BM的这些开口OP内可设有多个彩色滤光图案(未示出)。这些彩色滤光图案适于让不同的色光通过,以取得彩色显示的效果。
为了避免相邻两像素的光线彼此干扰,黑色矩阵BM一般是使用遮光材料进行制作,例如:黑色树脂材料、金属、或其他合适的遮光材料。由于本实施例的多条信号线SL在视线方向(例如方向Z的反向)上完全地被黑色矩阵BM所遮蔽,因此显示面板100的遮光结构层仅由黑色矩阵BM来界定。然而,本发明不限于此,根据其他实施例,显示面板的黑色矩阵仅遮蔽部分的信号线SL,因此,其遮光结构层的一部分是由未被黑色矩阵遮蔽的部分信号线SL来定义。也就是说,显示面板的遮光结构层可以是信号线SL、黑色矩阵、或上述的组合来界定。
另一方面,本实施例的触控感测层200可包括两个金属导电层以及设置在这两个金属导电层之间的绝缘层210。这两个金属导电层分别设有触控感测层200的多个触控电极。举例来说,这两个金属导电层的其中一者具有多个第一触控电极TE1,而另一者具有多个第二触控电极TE2。这些第一触控电极TE1沿着方向Y排列并且在方向X上延伸。这些第二触控电极TE2沿着方向X排列并且在方向Y上延伸(如图1所示)。基于导电性的考虑,本实施例的触控电极是使用金属材料。为了降低显示面板100发出的光线被不透光的触控电极遮挡所造成的光能损耗,金属材质制作的触控电极于视线方向上大都具有网格状的构型(如图2所示)。
更具体地说,本实施例的触控感测层200为双层金属网格(double metal mesh)结构,但不此以为限。在其他实施例中,触控感测层也可以是单层金属网格(single metalmesh)结构。也就是说,上述的第一触控电极TE1与第二触控电极TE2也可选择性地制作在同一金属导电层,并且在两触控电极TE1、TE2的相交处以桥接(bridging)的方式将这两触控电极TE1、TE2的其中一者进行跨线。为了增加触控感测层200对触控操作的耐受性,触控感测层200还可包括覆盖在这些触控电极上方的保护层220。
请参照图2及图3,在本实施例中,第一触控电极TE1具有彼此相交的多个导线段TE1a和多个导电段TE1b。这些导线段TE1a沿着方向Y’排列并且在方向X’上延伸。这些导线段TE1b沿着方向X’排列并且在方向Y’上延伸。相似地,第二触控电极TE2具有彼此相交的多个导线段TE2a和多个导线段TE2b。这些导线段TE2a沿着方向Y’排列并且在方向X’上延伸。这些导线段TE2b沿着方向X’排列并且在方向Y’上延伸。
由于本实施例的触控电极是由金属材料制作而成,因此会产生相似于显示面板100的遮光结构层(例如黑色矩阵BM)的遮光效果。也因此,在视线方向(例如方向Z的反向)上,显示面板100的遮光结构层与触控感测层200的这些触控电极会因为彼此都具有周期性排列的结构而容易产生摩尔纹(moiré)。举例来说,在本实施例中,触控电极的导线段(例如:导线段TE1a、导线段TE1b、导线段TE2a与导线段TE2b)的线宽(例如:线宽W1和线宽W2)大于4微米。
为了初步避开较为严重的摩尔纹现象,本实施例的触控电极的导线段不平行也不垂直于显示面板100的黑色矩阵BM的第一延伸段BMa和第二延伸段BMb。举例来说,在本实施例中,第一触控电极TE1的导线段TE1a与黑色矩阵BM的第一延伸段BMa间的夹角α1以及第二触控电极TE2的导线段TE2a与黑色矩阵BM的第一延伸段BMa间的夹角α2都介于25度至65度的范围内。相似地,第一触控电极TE1的导线段TE1b与黑色矩阵BM的第二延伸段BMb间的夹角β1以及第二触控电极TE2的导线段TE2b与黑色矩阵BM的第二延伸段BMb间的夹角β2都介于25度至65度的范围内。
特别注意的是,在第一触控电极TE1与第二触控电极TE2的相交处(或重叠处),第一触控电极TE1的多个导线段TE1a和第二触控电极TE2的多个导线段TE2a沿着方向Y’以间距SP1a交替排列,而第一触控电极TE1的多个导线段TE1b和第二触控电极TE2的多个导线段TE2b沿着方向X’以间距SP2a交替排列。此处任两相邻的导线段的间距是指这两导线段间的最短距离。
通过将沿着方向Y’排列且相邻的导线段TE1a和导线段TE2a的间距SP1a以及沿着方向X’排列且相邻的导线段TE1b和导线段TE2b的间距SP2a设定在至的范围内,可有效抑制这些触控电极与显示面板重叠时产生的摩尔纹现象,从而提升触控显示装置10的显示品质。此处的PPI为显示面板100的每英寸像素数量,B为1.80或2.10,且N为1或正偶数。举例来说,B/N可以是2.10、1.80、1.05、0.90、0.525或0.45,但不以此为限。在一较佳的实施例中,N可以是小于等于10的正偶数。在一最佳的实施例中,N可以是小于等于6的正偶数。
在本实施例中,显示面板100的PPI例如是52.1。因此,当触控电极的任两相邻的导线段的间距(例如:间距SP1a和间距SP2a)设定在227.5微米至236.8微米之间、265.4微米至276.3微米之间、455微米至473.6微米之间、530.8微米至552.5微米之间、901.4微米至938.2微米之间、或1061.7微米至1105微米之间时,可明显降低摩尔纹的可视程度(如图4所示)。特别一提的是,当显示面板的PPI以偶数倍增加为104.2时,触控电极的任两相邻的导线段的间距也可设定在227.5微米至236.8微米之间、265.4微米至276.3微米之间、或455微米至473.6微米之间,以降低摩尔纹的可视程度(如图5所示)。
请同时参照图1,为了降低摩尔纹的可视程度,任两相邻的触控电极之间还可选择性地设有多个虚设电极。举例来说,多个第一触控电极TE1和多个第一虚设电极DE1沿着方向Y交替排列,且彼此电性绝缘。多个第二触控电极TE2和多个第二虚设电极DE2沿着方向X交替排列,且彼此电性绝缘。在本实施例中,第一虚设电极DE1与第一触控电极TE1属于同一金属导电层,第二虚设电极DE2与第二触控电极TE2属于同一金属导电层,但不以此为限。
为了增加透光性,这些虚设电极也可具有网格状的构型。特别说明的是,触控电极和虚设电极的网格状结构可在同一道光刻工艺中制作完成,并且经由多个断开处(如图2所示)的设置来确保触控电极与虚设电极间的电性独立。
在本实施例中,第一虚设电极DE1具有彼此相交的多个虚设导线段DE1a与多个虚设导线段DE1b,这些虚设导线段DE1a沿着方向Y’排列并且在方向X’上延伸,而这些虚设导线段DE1b沿着方向X’排列并且在方向Y’上延伸。第二虚设电极DE2具有彼此相交的多个虚设导线段DE2a与多个虚设导线段DE2b,这些虚设导线段DE2a沿着方向Y’排列并且在方向X’上延伸,而这些虚设导线段DE2b沿着方向X’排列并且在方向Y’上延伸。
特别注意的是,在第一虚设电极DE1与第二触控电极TE2的相交处(或重叠处),第一虚设电极DE1的多个虚设导线段DE1a和第二触控电极TE2的多个导线段TE2a沿着方向Y’以间距SP1b交替排列,而第一虚设电极DE1的多个虚设导线段DE1b和第二触控电极TE2的多个导线段TE2b沿着方向X’以间距SP2b交替排列。相似地,在第二虚设电极DE2与第一触控电极TE1的相交处(或重叠处),第二虚设电极DE2的多个虚设导线段DE2a和第一触控电极TE1的多个导线段TE1a沿着方向Y’以间距SP1c交替排列,而第二虚设电极DE2的多个虚设导线段DE2b和第一触控电极TE1的多个导线段TE1b沿着方向X’以间距SP2c交替排列。
另一方面,在第一虚设电极DE1与第二虚设电极DE2的重叠处,第一虚设电极DE1的多个虚设导线段DE1a和第二虚设电极DE2的多个虚设导线段DE2a沿着方向Y’以间距SP1d交替排列,而第一虚设电极DE1的多个虚设导线段DE1b和第二虚设电极DE2的多个虚设导电段DE2b沿着方向X’以间距SP2d交替排列。
在本实施例中,上述的间距SP1a、间距SP2a、间距SP1b、间距SP2b、间距SP1c、间距SP2c、间距SP1d以及间距SP2d可选择性地相同。因此,当这些间距都设定在227.5微米至236.8微米之间、265.4微米至276.3微米之间、455微米至473.6微米之间、530.8微米至552.5微米之间、901.4微米至938.2微米之间、或1061.7微米至1105微米之间时,可明显降低触控电极、虚设电极与显示面板的遮光结构层在视线方向上产生的摩尔纹的可视程度。
请参照图3,在本实施例中,黑色矩阵BM(即遮光结构层)与触控感测层200分别位于第二基板112的相对两侧(即第一侧与第二侧)。由于第二基板112沿着显示面DS的法线方向(例如方向Z)具有一定厚度t(例如0.5毫米),当使用者USR以较大的侧视角和较短的视距观看触控显示装置10时,其摩尔纹的可视程度会增加。这是因为第二基板112的厚度t会造成触控电极的多个导线段的排列间距在较大的侧视角和较短的视距下因第二基板112的折射效果而不同于主视下的排列间距。
举例来说,当使用者USR以较大的视角θ1和较短的视距D观看触控显示装置10时,第二基板112对于光线的折射效果会让触控电极的任两相邻导线段的实际间距(例如:间距SP1a和间距SP2a)在第二基板112设有黑色矩阵BM的一侧形成视觉上较大的间距(例如:间距SP1a’和间距SP2a’)。此视觉上的间距与实际间距的差异来自于光线以不同角度入射且通过第二基板112后所产生的光路径偏移量的不同,例如:光线LB1的光路径偏移量d1小于光线LB2的光路径偏移量d2。因此,造成触控显示装置10在较大的视角和较短的视距下产生摩尔纹劣化的问题。
请同时参照图6,当使用者的视距小于50公分时,前述的光路径偏移量的差值(即d2-d1)会随着视角的增加而变大。对应地,摩尔纹的可视程度也会逐渐增加,造成大视角和短视距的显示品质恶化。
因此,为了抑制触控显示装置在不同视角θ1和不同视距D下的摩尔纹可视程度的变化,触控显示装置的触控感测层的任两相邻的导线段的间距、任两相邻的虚设导线段的间距以及任相邻的导线段和虚设导线段的间距可设定在至的范围内,其中
n1为保护层220的折射率,n2为第二基板112的折射率。
Claims (16)
3.如权利要求2所述的触控显示装置,其中该第一间距SP1等于该第二间距SP2。
5.如权利要求1所述的触控显示装置,其中该显示面板包括一遮光结构层,该遮光结构层具有彼此相交的多个第一延伸段与多个第二延伸段,多个所述触控电极的多个所述导线段各自的延伸方向与多个所述第一延伸段的延伸方向或多个所述第二延伸段的延伸方向之间的夹角介于25度至65度的范围。
6.如权利要求1所述的触控显示装置,其中各多个所述导线段的线宽大于4微米。
7.如权利要求1所述的触控显示装置,其中B/N为2.10、1.80、1.05、0.90、0.525或0.45。
8.如权利要求1所述的触控显示装置,还包括:
多个虚设电极,重叠设置于该显示面板,且电性绝缘于多个所述触控电极,多个所述虚设电极具有彼此相交的多个虚设导线段,部分多个所述虚设导线段沿着该第一方向以该第一间距SP1排列。
11.如权利要求10所述的触控显示装置,其中该第一间距SP1等于该第二间距SP2。
13.如权利要求9所述的触控显示装置,其中该遮光结构层具有彼此相交的多个第一延伸段与多个第二延伸段,多个所述触控电极的多个所述导线段各自的延伸方向与多个所述第一延伸段的延伸方向或多个所述第二延伸段的延伸方向之间的夹角介于25度至65度的范围。
14.如权利要求9所述的触控显示装置,其中各多个所述导线段的线宽大于4微米。
15.如权利要求9所述的触控显示装置,其中B/N为2.10、1.80、1.05、0.90、0.525或0.45。
16.如权利要求9所述的触控显示装置,还包括:
多个虚设电极,重叠设置于该显示面板,且电性绝缘于多个所述触控电极,多个所述虚设电极具有彼此相交的多个虚设导线段,部分多个所述虚设导线段沿着该第一方向以该第一间距SP1排列。
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