CN115066669A

CN115066669A - 触摸屏及显示设备

Info

Publication number: CN115066669A
Application number: CN202080096143.0A
Authority: CN
Inventors: 石崎剛司
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2020-02-10
Filing date: 2020-02-10
Publication date: 2022-09-16
Also published as: WO2021159240A1

Abstract

提供了一种避免显示器受到噪声影响并减少摩尔纹的触摸屏。所述触摸屏的一个实施例包括：在衬底上形成的发射层；密封所述发射层的阻挡层；具有给定厚度的粘结层；以及通过所述粘结层设置在所述阻挡层上的钝化层，所述钝化层具有触摸屏传感器的发射电极和接收电极；其中，所述发射层的端部与所述发射电极或所述接收电极的端部之间在平行于显示表面的水平面上的距离X、所述发射电极和所述接收电极的宽度L以及所述发射层与所述接收电极之间在垂直于显示表面的方向上的距离Y满足5L≤Y≤X。

Description

触摸屏及显示设备

技术领域

本发明涉及一种包括触摸屏传感器的触摸屏。

背景技术

触摸屏集成了触摸屏传感器，该触摸屏传感器检测手指或手写笔在触摸屏的显示表面上的接触位置。已知有电阻膜型触摸屏传感器、电磁感应型触摸屏传感器、静电电容型触摸屏传感器等。静电电容类型进一步分为自电容类型和投影式静电电容类型，后一种类型能够多点检测，经常用于便携式终端。

投影式静电电容型触摸屏具有多个平行于X轴方向布置的发射电极和多个平行于Y轴方向布置的接收电极，发射电极和接收电极都形成在触摸屏的显示表面上。脉冲电压信号被施加到发射电极，依序对发射电极进行扫描，以借助接收电极的电压变化检测由于与手指或手写笔接触而引起的各电极之间电容的变化。手指等接触位置的坐标根据电压信号的扫描和电极的布置指定。

发射电极和接收电极具有大量的银、铜或铝细金属线，从一侧到另一侧平行布置在触摸屏的显示表面上。因此，随着显示器尺寸增加，电极的电阻值会增加，使得时间常数增加，从而降低检测速度。另一方面，当细金属线的宽度增加时，显示器的透明度会降低。因此，大量的细金属线以网格形式布置，以便包围显示器的发光元件(像素)，从而在保持透明度的同时抑制电阻值的增加。

但是，由于以网格形式布置在显示器的发光元件上的细金属线具有与发光元件的布置相关的周期性，因此产生摩尔纹。有鉴于此，电极尽可能直接布置在发光元件上方，以尽可能地抑制干扰的影响(例如，参考专利文献1)，或者细金属线随机布置，从而不具有周期性(例如，参见专利文献2和3)。

但是，电极直接布置在发光元件上方会缩短显示器的电极与触摸屏传感器的电极之间的距离，发生由于寄生电容引起的噪声，从而使信噪(signal-noise，S/N)比降低。此外，如专利文献2和3中所公开的，即使细金属线是随机布置的，也不能完全消除周期结构，从而难以完全去除摩尔纹。此外，由于来自发光元件的光被细金属线漫反射，因此显示在显示器上的屏幕图像成为纹理屏幕图像。

引文列表

专利文献

PTL 1：美国专利号9,671,914

PTL 2：美国专利号9,024,197

PTL 3：美国专利公开号2017/0309364

发明内容

本发明的目的是提供一种避免显示器受到噪声影响并减少摩尔纹的触摸屏。

为了实现这一目的，本发明的触摸屏的一个实施例包括：在衬底上形成的发射层；密封所述发射层的阻挡层；具有给定厚度的粘结层；以及通过所述粘结层设置在所述阻挡层上的钝化层，所述钝化层具有触摸屏传感器的发射电极和接收电极；其中，所述发射层的端部与所述发射电极或所述接收电极的端部之间在平行于显示表面的水平面上的距离X、所述发射电极和所述接收电极的宽度L以及所述发射层与所述接收电极之间在垂直于显示表面的方向上的距离Y满足5L≤Y≤X。

根据这种配置，通过根据OLED和触摸屏传感器的电极的布置确定OLED与接收电极之间的厚度，在视角之外输出摩尔纹，从而防止摩尔纹。此外，由于可以固定OLED与接收电极之间的距离，因此可以抑制寄生电容产生的噪声。

发射电极和接收电极可以由网状细金属线组成。细金属线以网状形式布置可以抑制电极电阻值的增加。

优选地，网状细金属线包括构成网格的段，所述段随机移位到原始边的位置的左侧或右侧。由于构成网格的各个边的倾斜度在边移位时不会改变，因此可以抑制纹理图像的形成。

优选地，由接收电极占用的面积应小于由发射电极占用的面积。将接收电极的面积设置为小于发射电极的面积，使接收电极受到寄生电容引起的噪声的影响较小。

附图说明

[图1]图1是示出触摸屏的第一示例的横截面视图；

[图2]图2是示出触摸屏传感器的电极的第一示例的透视图；

[图3]图3是示出触摸屏的第二示例的横截面视图；

[图4]图4是示出触摸屏传感器的电极的第二示例的图案图；

[图5]图5是示出本发明的一个实施例提供的触摸屏的横截面视图；

[图6]图6是示出视角与OLED显示器的亮度之间的关系的图；

[图7A]图7A是示出触摸屏传感器的电极的第三示例的图案图；

[图7B]图7B是示出电极的第三示例中交叉点附近的图案图；

[图8A]图8A是示出本实施例的触摸屏的电极的图案图；

[图8B]图8B是示出本实施例的电极的交叉点的相邻点的图案图；

[图9A]图9A是示出触摸屏传感器的电极的第四示例的图案图；

[图9B]图9B是示出本实施例的触摸屏传感器的电极的图案图；

[图9C]图9C是示出本实施例的触摸屏传感器的电极的示意图；

[图10]图10是示出触摸屏传感器的发射电极和接收电极的图案图；

[图11A]图11A是示出本实施例的触摸屏传感器的电极和发射层的布置的第一示例的图；

[图11B]图11B是示出本实施例的触摸屏传感器的电极和发射层的布置的第二示例的图；

[图12]图12是示出包括图像传感器的触摸屏的电极的图案图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的实施例进行描述。首先描述触摸屏的示意性配置和摩尔纹的生成。

图1是示出触摸屏的第一示例的横截面视图。在触摸屏10中，在衬底11上形成发射层12，发射层12中埋藏有以阵列布置的有机发光二极管(organic light emitting diode，OLED)R、G和B，以及包括薄膜晶体管(thin film transistor，TFT)和阳极电极的驱动电路。在发射层12上形成用作阴极电极的电极层13。为了密封上述各项，形成薄膜封装(thinfilm encapsulation，TFE)层14作为阻挡层。此外，通过粘结层15提供透明衬底16，并且在透明衬底16上形成触摸屏传感器的发射电极21。钝化层17覆盖透明衬底16和发射电极21，而触摸屏传感器的接收电极22在钝化层17上形成。最后，提供外覆(over coating，OC)层18作为保护层。

如移动终端、个人计算机的显示器和电视等显示设备由以阵列布置的多个OLED和用于驱动每个OLED的驱动电路组成。

根据这种配置，触摸屏传感器通过透明衬底16提供，使得OLED(R：红色，G：绿色，B：蓝色)的电极层13与触摸屏传感器的电极之间可以设置足够的距离，从而可以抑制寄生电容引起的噪声。

图2是示出相关技术的触摸屏传感器的电极的透视图。发射电极21是平行于触摸屏的X轴方向布置的线圈细金属线，接收电极22是平行于Y轴方向布置的线圈细金属线。如图2所示，例如，手指接触位置的坐标通过如下方式指定：从显示表面上的上发射电极21开始依次向发射电极21施加电压脉冲V_COT，并检测接收电极22的电压变化。

当周期性布置的细金属线和周期性布置的OLED重叠时，根据布置之间的相对关系，出现具有新周期性的结构。由这种相对关系产生的干涉条纹是摩尔纹，它具有通过细金属线和OLED的周期组合获得的周期。当细金属线的布置周期与OLED的布置周期之间存在差异时，也会产生与该差异对应的干涉条纹。如果图2所示的发射电极21和接收电极22的图案布置在各OLED(R、G、B)之间的间隙中，则细金属线和OLED的周期可以彼此相同。如果细金属线与OLED分开，则相对位置关系会随着视角的轻微变化而变化，从而产生摩尔纹。

图3是示出触摸屏的第二示例的横截面视图。在触摸屏30中，在衬底31上形成发射层32，发射层32中埋藏有OLED(R、G和B)以及包括TFT和阳极电极的驱动电路，并且在发射层上形成用作阴极电极的电极层33。形成TFE层34以密封上述各项，并在TEF层34上形成钝化层37。触摸屏传感器的发射电极41和接收电极42分别在钝化层37的下侧和上侧形成。最后，提供OC层38作为保护层。

如图3所示，发射电极41和接收电极42直接布置在OLED(R、G、B)上方，即使视角改变时，各布置之间的相对关系也仅轻微变化，以便抑制摩尔纹的产生。但是，OLED(R、G、B)的电极层13与触摸屏传感器的电极之间的距离缩短，这会产生寄生电容引起的噪声。

图4是示出触摸屏传感器的电极的第二示例的图案图。随着显示器尺寸的增加，电极的电阻值增加，因此细金属线以网格形式布置，从而抑制电阻值的增加。

此外，如专利文献2或3所公开的，如图4所示随机布置的细金属线导致细金属线的布置与OLED的布置之间的相对关系为随机的，使得细金属线和OLED的周期之间的差异不会变得恒定，从而减少摩尔纹。但是，如上所述，即使细金属线随机布置也不能完全消除周期结构，因此摩尔纹不能完全去除。

在本实施例中，为了避免寄生电容引起的噪声的影响并进一步减少摩尔纹，配置采用OLED(R、G、B)和细金属线的有限布置。

图5是示出本发明的一个实施例提供的触摸屏的横截面视图。在触摸屏50中，在衬底51上形成发射层52，发射层52中埋藏有OLED(R、G、B)以及包括TFT和阳极电极的驱动电路，并且在发射层上形成用作阴极电极的电极层53。为了密封上述各项，形成TFE层54作为阻挡层。此外，钝化层57通过具有给定厚度的粘结层55设置在TFE层54上。触摸屏传感器的发射电极61和接收电极62分别在钝化层57的下侧和上侧形成。最后，提供OC层58作为保护层。

此处，OLED(R、G、B)之间的间隔用S表示，发射电极61或接收电极62的宽度用L表示，OLED(R、G、B)的端部与发射电极61或接收电极62的端部之间在平行于显示表面的水平方向上的距离用X表示，OLED(R、G、B)与接收电极62之间在垂直于显示表面的方向上的距离(厚度)用Y表示。

图6是示出视角与OLED显示器的亮度之间的关系的图。图6示出了视角与普通OLED显示器的亮度之间的关系，其中，从法线上看到的亮度设置为“1”。考虑到约60％的亮度可以确保显示器的实际使用的范围，视角约为45度。

因此，在本实施例中，如图5所示，当发射电极61和接收电极62布置在各OLED(R、G、B)之间的间隙中时，接收电极62与OLED之间的厚度Y根据发射电极61与OLED之间在水平面上的间隔X确定。考虑到由OC层58上的折射限定的输出角度，从法线上看接收电极62到每个OLED的方向角度为21度，在本实施例中应满足以下关系。

[等式1]

Y≤2.6X (等式1-2)

形成根据确定的厚度Y具有给定厚度的粘结层55。根据上述布置，从OLED R发射的光在发射电极61与发射电极62之间输出，并在45度视角内通过OC层58输出。摩尔纹是由于与电极和OLED的布置相关的周期性而产生的干涉带。因此，在视角之外输出摩尔纹。

以这种方式满足等式1除了防止摩尔纹外，还可以固定OLED的电极与触摸屏传感器的接收电极之间的距离，从而可以抑制寄生电容引起的噪声的影响。厚度Y等于或小于间隔X，这可以根据显示器所需的规格而变化，可以实际应用。

同时，考虑到抑制寄生电容引起的噪声，厚度Y的下限优选满足以下关系。

Y≥5.0L (等式2)

发射电极61或接收电极62的宽度L优选为2μm或更小，并且考虑到降低寄生电容，更优选为1μm或更小。

在一种实现方式中，如果OLED(R、G、B)之间的间隔S为20μm，电极的宽度L为2μm，OLED的端部与电极的端部之间的距离X为10μm，则所需的厚度Y为19μm，从法线看接收电极62到每个OLED的的方向角为28度，从而在45度视角之外输出摩尔纹。

图7A是示出触摸屏传感器的电极的第三示例的图案图。为了随机布置图4所示的触摸屏传感器的电极，稍微改变具有菱形矩形的网格结构。具体而言，如图7B所示，原始菱形的各个交叉点布置为在10μm或更小的范围内移位到图中上方、下方、左侧和右侧的一个交叉点。移位后的交叉点的连接方式是，形成菱形的各个边变得彼此不平行，因此细金属线不具有周期性。

但是，由于对于电极的整体图案而言平行线部分并没有完全消除，因此周期结构不能完全消除，使得摩尔纹不能完全去除。此外，改变后的一个边相对于改变前的一个边的倾斜度可能具有不同的角度，使得显示屏图像变为更有纹理的图像。

图8A是示出本实施例的触摸屏的电极的图案图。因此，在本实施例中，如图8B所示，不对菱形的交叉点进行移位，而是在10μm或更小的范围内平行移位各个边。具体而言，直线上的连续两个边共同随机移位到原始边位置的左侧或右侧。虽然不能完全消除周期结构，也不能完全去除摩尔纹，但如上所述，各个边的倾斜度相对改变前的各个边的倾斜度不发生改变，因此可以抑制转换为纹理图像。

检测微小电位差的接收电极主要受到OLED的电极层与触摸屏传感器的电极之间的寄生电容引起的噪声影响。因此，在本实施例中，使接收电极的面积小于发射电极的面积，使得接收电极受到噪声的影响较小。

图9A是示出触摸屏传感器的电极的第四示例的图案图。该图示出了当电极改变为图4、图7A或图8A所示的网状发射电极和接收电极时，图2所示的线圈发射电极和接收电极的一部分。实线表示在钝化层的显示表面侧上形成的接收电极72，虚线表示在发射层侧上形成的发射电极71。

图9B是示出本实施例提供的触摸屏传感器的电极的图案图。如上所述，通过将网状接收电极72所占的面积设置为小于发射电极71所占的面积，使接收电极受到寄生电容引起的噪声的影响较小。

图9C是示出本实施例的触摸屏传感器的电极的示意图。此外，可以使网状接收电极72所占的面积更小，以提供其中电极如岛一样单独布置的网格，使得电极以晶格形式布置到指定手指接触位置的坐标的程度。

图10是示出触摸屏传感器的发射电极和接收电极的图案图。发射电极和接收电极如图2和图9A至图9C所示在彼此垂直的方向上在钝化层上形成。因此，优选地，减少网状发射电极的每个边平行于网状接收电极的每个边的部分。因此，在本实施例中，如图10所示，网格结构不具有如图4、图9A和图9B所示的菱形矩形，但网格结构具有狗腿形(dog-leg)线。此外，发射电极81的每个边和接收电极82的每个边在每个边的中点彼此相交，从而减少摩尔纹。

图11A和图11B示出了本实施例的触摸屏传感器的电极和发射层的布置。根据发射亮度的关系，R、G和B的各个颜色的OLED具有不同的占用面积和不同的形状。图11A示出了发射电极和接收电极的图案布置在各OLED(R1-R2、G1-G4、B1-B2)之间的间隙中的配置。此时，确定如图5所示的OLED之间的间隔S、电极的宽度L以及OLED的端部与电极的端部之间的距离X，使得OLED与接收电极之间的厚度Y应根据等式1-2基于距离X确定。

图11B示出了如下情况：不管OLED(R1-R2、G1-G4、B1-B2)的布置如何，布置发射电极和接收电极的图案，使得OLED和电极彼此重叠。在这种情况下，OLED与接收电极之间的厚度Y可以根据等式1-1基于间隔S和宽度L确定。

图12是示出包括图像传感器的触摸屏的电极的图案图。集成指纹传感器等图像传感器的触摸屏是已知的。这种显示器将光电二极管与包括OLED的每个像素电路集成。优选地，将图10所示的触摸屏传感器的发射电极81和接收电极82的配置应用于这种显示器。如图12所示，发射电极81和接收电极82布置在R、G和B的各个颜色的每个OLED之间。连接R子像素和G子像素的线、连接G子像素和B子像素的线以及连接R子像素和B子像素的线彼此不平行。发射电极81的每个边和接收电极82的每个边彼此相交。此外，图像传感器的电极的间隔是子像素间隔的整数倍。根据该触摸屏，图像传感器的信噪比(S/N比)可以增加。

根据本实施例，根据OLED和触摸屏传感器的电极的布置确定OLED与接收电极之间的厚度可以在视角之外输出摩尔纹，从而可以防止摩尔纹。此外，由于可以固定OLED与接收电极之间的距离，因此可以抑制寄生电容引起的噪声。

Claims

1.一种触摸屏，其特征在于，包括：

在衬底上形成的发射层；

密封所述发射层的阻挡层；

设置在所述阻挡层上的具有给定厚度的粘结层；

通过所述粘结层设置在所述阻挡层上的钝化层，所述钝化层具有触摸屏传感器的发射电极和接收电极；

其中，所述发射层的端部与所述发射电极或所述接收电极的端部之间在平行于显示表面的水平面上的距离X、所述发射电极和所述接收电极的宽度L以及所述发射层与所述接收电极之间在垂直于显示表面的方向上的距离Y满足5L≤Y≤X。

2.根据权利要求2所述的触摸屏，其特征在于，所述距离X、所述宽度L和所述距离Y满足5L≤Y≤2.6X。

3.根据权利要求1或2所述的触摸屏，其特征在于，所述发射电极和所述接收电极由网状细金属线组成。

4.根据权利要求3所述的触摸屏，其特征在于，所述网状细金属线包括构成网格的段，所述段随机移位到原始边的位置的左侧或右侧。

5.根据权利要求3或4所述的触摸屏，其特征在于，所述接收电极占用的面积小于所述发射电极占用的面积。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的触摸屏，其特征在于，所述距离Y为2μm或更小。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的触摸屏，其特征在于，所述发射层包括以阵列方式布置在所述衬底上的有机发光二极管(organic light emitting diode，OLED)。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的触摸屏，其特征在于，所述发射层将光电二极管与设置在所述衬底上的所述OLED以阵列方式集成。

9.一种显示设备，其特征在于，包括：

根据权利要求1至8中任一项所述的触摸屏；

用于驱动所述OLED中的每个OLED的驱动电路。