CN116249959A - 电容式传感器和触摸屏显示器 - Google Patents

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Abstract

提供了一种能够抑制摩尔纹的电容式传感器。电容式传感器在具有以阵列形状布置在基板上的发光元件的显示器上实现，包括由多条细金属线组成的发射电极和接收电极。所述细金属线的间距比所述发光元件的间距窄，并满足250ppi或更高的分辨率。

Description

电容式传感器和触摸屏显示器
技术领域
本发明涉及一种电容式传感器，以及实现该电容式传感器的触摸屏显示器。
背景技术
触摸屏显示器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显示面板的显示表面上的接触位置。作为代表性的触摸屏传感器，已知能够检测多个点的电容式传感器。电容式传感器的触摸屏显示器在显示面板的显示表面上形成与X轴方向平行布置的多个发射电极和与Y轴方向平行布置的多个接收电极。在将脉冲状电压信号施加到发射电极并顺序扫描时，由于与手指、手写笔等接触而产生的电极之间的电容变化被检测为接收电极的电压变化。手指等的接触位置的坐标根据电压信号的扫描和电极的布置指定。
在发射电极和接收电极中，大量的银、铜或铝细金属线从一侧通过相对侧平行布置在显示面板的显示表面上。因此，随着显示器尺寸增加，电极的电阻值增加，使得时间常数增加，检测速度减慢。另一方面，如果细金属线的宽度增加，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)，并在保持透明度的同时抑制电阻值的增加。
但是，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。因此，细金属线以曲折的方式布置，以便不存在周期性(例如，参见专利文献1)。
另一方面，已知一种指纹认证设备，可以通过检测来自手指接触到专用面板或显示面板的显示表面上的指纹来执行指纹认证。众所周知，在具有专用面板的指纹认证设备中，上述电容式传感器用作指纹传感器，在触摸屏显示器中实现的指纹认证设备中，实现使用图像传感器的光学传感器，或实现超声波传感器。此外，即使在触摸屏显示器中实现指纹传感器，电容式传感器也可以用于它们两者。在这种情况下，触摸屏传感器和指纹传感器的区域被划分，每个电极叠加布置，并且共用一组电极。
例如，当将电容式指纹传感器应用于使用有机发光二极管(organic lightemitting diode，OLED)作为发光元件的触摸屏显示器时，存在以下问题：在电容式指纹传感器中，由于以网状形式布置的细金属线和发光元件之间的间距差值较小，很可能会出现摩尔纹。如专利文献2所示，即使呈曲折形式的细金属线以倾斜的方式布置，也不能完全消除周期性结构，并且很难完全去除摩尔纹。
发明内容
本发明的目的是提供一种电容式传感器和一种能够抑制摩尔纹的触摸屏显示器。
为了在本发明中实现这种目的，提供了一种电容式传感器，在具有以阵列形状布置在基板上的发光元件的显示器上实现，所述电容式传感器包括由多条细金属线组成的发射电极和接收电极，其中，所述细金属线的间距比所述发光元件的间距窄，并满足250ppi或更高的分辨率。
根据该配置，细金属线的间距比像素间距小，使得摩尔纹间距变小，摩尔纹的可见度降低，从而可以抑制摩尔纹。
细金属线的间距优选为2/3或小于发光元件的间距，更优选为1/2或小于发光元件的间距。
根据该配置，可以通过进一步减小摩尔纹间距来降低摩尔纹的可见度。
细金属线的宽度优选为细金属线间距的1/50或更小，并且可以为1μm或更小。
根据该配置，它可以抑制透射率的降低和电极电阻值的增加。
优选将发射电极的细金属线和接收电极的细金属线以网状形式布置，并且细金属线可以以狗腿形状的图案布置。
根据该配置，可以通过减少平行部分来进一步抑制摩尔纹。
优选将虚拟电极的细金属线布置在发射电极的细金属线之间和接收电极的细金属线之间，并且虚拟电极可以随机布置。
根据该配置，可以通过进一步减小摩尔纹间距来抑制摩尔纹。
附图说明
[图1]图1是触摸屏显示器的结构的截面视图；
[图2]图2是触摸屏传感器的电极的第一示例的透视图；
[图3A]图3A是示出电极网间距与摩尔纹间距之间关系的图；
[图3B]图3B是示出摩尔纹间距与对比度之间关系的图；
[图4A]图4A是示出触摸屏传感器的电极的图案图；
[图4B]图4B是图4A的放大视图；
[图5A]图5A是本实施例的指纹传感器的电极的图案图；
[图5B]图5B是图5A的放大视图；
[图6]图6是指纹传感器的发射电极和接收电极的图案图；
[图7]图7是指纹传感器的电极的第一修改的图案图；
[图8A]图8A是指纹传感器的电极的第二修改的图案图；
[图8B]图8B是用于解释制造图8A的图案的方法的图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。首先，描述触摸屏显示器的示意性配置和摩尔纹的出现。
图1是触摸屏显示器的结构的截面视图。在触摸屏显示器10中，形成发光层12，其中嵌入有机发光二极管(organic light emitting diode，OLED)R、G和B(它们是以阵列形状布置在基板11上的发光元件)，以及包括薄膜晶体管(thin film transistor，TFT)和阳极电极的驱动电路，并且在发光层12上形成电极层13作为阴极电极。为了封装上述各项，形成薄膜封装(thin film encapsulation，TFE)层14作为阻挡层。此外，通过粘合剂层15提供透明基板16，在其上的钝化层17上形成触摸屏传感器的发射电极21和接收电极22。最后，提供外覆(over coating，OC)层18作为保护层。以阵列形状布置在基板上的OLED和驱动每个OLED的驱动电路用作移动终端等的显示器。
在本实施例中，OLED被描述为发光元件的示例，但是，可以应用另一种类型的发光元件，并且具有周期性结构的显示器可以应用于它们两者。
图2是传统触摸屏传感器的电极的透视图。发射电极21是与触摸屏显示器的X轴方向平行布置的细金属线，接收电极22是与Y轴方向平行布置的细金属线。在电容式传感器中，发射电极21的细金属线和接收电极22的细金属线以网状形式布置。如图2所示，例如，从显示表面上的上发射电极21顺序施加电压脉冲VCOT，并检测接收电极22的电压变化，从而可以定位手指接触位置的坐标。
因为可以确定手指等的接触位置，触摸屏传感器的电极的间隔通常为3000μm至6000μm。但是，如上所述，为了在保持透明度的同时抑制电阻值的增加，多个细金属线以网状形式布置以形成电极束，并且多个电极束平行布置。
当周期性布置的细金属线和周期性布置的OLED的像素重叠时，根据布置的相对关系，出现具有新周期性的结构。因相对关系出现的干涉条纹是摩尔纹，并且具有一个周期，该周期是网状细金属线的周期和OLED的周期的组合。当像素间距为p1(像素间距)，细金属线的网格间距为p2(网格间距)时，摩尔纹间距λ(摩尔纹间距)满足以下关系。
[等式1]
Figure BDA0004113684340000031
图3A示出了像素间距p1＝100μm时的摩尔纹间距λ，并且细金属线的间距p2变化。众所周知，间距p1与间距p2之间的差值越小，摩尔纹间距λ就越大。
图3B示出了摩尔纹间距与对比度之间的关系。对比度由灰度阴影表示，图中的曲线表示肉眼可见度的极限。众所周知，摩尔纹间距越大，对比度和可见度越高。
在图2所示的发射电极21和接收电极22的图案的情况下，每个电极由多条细金属线的网格组成，细金属线要布置在OLED(R，G，B)的间隙中。细金属线的像素间距p1和间距p2被均衡以抑制摩尔纹。但是，如图1所示，当细金属线和OLED在基板的垂直方向上彼此分开时，由于视角的轻微变化，相对位置关系发生变化，并出现摩尔纹。因此，采取了专利文献1和2所示的措施。
一般OLED显示设备的像素间距为40μm至100μm。另一方面，指纹传感器的电极间隔需要为60μm至100μm。据称，男子指纹不均匀之间的间隔约为300μm至500μm，妇女或儿童指纹不均匀之间的间隔小于约250μm。据称，指纹校对所需的分辨率为250ppi到400ppi(每英寸像素)。因此，如下表所示，当待检测指纹的不均匀之间的间隔为200μm时，指纹传感器所需的电极间隔为100μm，以确保250ppi或更高的分辨率。
[表1]
指纹不均匀的间隔 电极间隔 分辨率
150μm 75μm 339ppi
200μm 100μm 254ppi
250μm 125μm 203ppi
300μm 150μm 169ppi
350μm 175μm 145ppi
400μm 200μm 127ppi
因此，指纹传感器的像素间距和电极间隔，即细金属线的间距彼此接近，并且与触摸屏传感器相比更容易出现摩尔纹。如专利文献1所公开的，即使细金属线以曲折的方式布置，周期结构也不能完全消除，因此摩尔纹也不能完全去除。此外，如专利文献2所公开的，当曲折细金属线倾斜布置时，发射电极与接收电极之间的间隔不是恒定的，当它用作指纹传感器时，会产生意外的检测信号。
因此，在本实施例中，由于电容式指纹传感器，细金属线的配置受到限制以抑制摩尔纹。
为了进行比较，图4A和图4B示出了触摸屏传感器的电极图案。多条细金属线以网状形式布置以形成电极束，并且如专利文献2中公开的，布置具有菱形图案的细金属线。随着显示器尺寸增加，电极的电阻值增加，使得每个电极的细金属线数量增加，以抑制电阻值的增加。但是，如上所述，电极束的间隔不能用作指纹传感器的电极。
图4B是图4A的放大视图，示出了OLED显示设备的1个像素，并且布置了8个具有3种颜色的OLED(2R，4G，2B)。电极的宽度W1为2μm。OLED(R，G，B)的像素间距和配置触摸屏传感器的电极的细金属线的间距彼此接近，因此结构中很可能出现摩尔纹。
图5A和图5B示出了本实施例的指纹传感器的电极图案。指纹传感器的电极间隔为40μm。图5B是图5A的放大视图，并示出了OLED显示设备的1个像素和8个OLED。电极的宽度W2为1μm。在本实施例的指纹传感器中，使细金属线的间距比像素的间距小得多，从而减小摩尔纹间距。如图3B所示，通过减小摩尔纹间距，摩尔纹的可见度降低，从而可以抑制摩尔纹。
以这种方式，当电极间隔变窄时，显示面板的显示表面上的细金属线的数量增加，因此显示器的透射率降低。因此，在本实施例中，细金属线的宽度W2为1μm，以防止透射率降低。
接下来，描述细金属线的结构。当待检测指纹的不均匀之间的间隔为200μm时，电极之间的间隔为100μm或更小，以确保校对指纹所需的分辨率为250ppi或更高。此外，如图3A所示，当细金属线的间距(网格间距)大于像素间距(100μm)时，使将出现的摩尔纹间距小于出现的摩尔纹间距(图3A的mp)。此时，细金属线的间距约为60μm。然后，当细金属线的间距为1时，像素间距为1.5倍或更多，即，将细金属线的间距设置为像素间距的2/3或更小(图3A中的MP1)。
此外，如图3B所示，摩尔纹间距越小，对比度越低，使得当细金属线的间距p2为1时，像素间距p1是两倍或更多，即，将细金属线的间距设置为像素间距的1/2或更小(图3A的MP2)，可以获得较好的抑制摩尔纹的效果。
当细金属线的间距变窄时，显示器的透明度就会变差。然后，在细金属线的宽度W2中，当细金属线的间距p2为1时，设置W2＝1/50p2以将透射率降低抑制2％至3％。
当细金属线的宽度W2为1μm时，细金属线的膜厚度的纵横比要设置为0.5μm或更大。这是因为通过减小细金属线的宽度来抑制电阻值的增加。
图6示出了指纹传感器的发射电极和接收电极。发射电极和接收电极彼此正交地布置，钝化层插入其间，如图2所示。因此，优选地，布置在平行部分中的网状电极的每个发射侧和每个接收侧尽可能小。因此，它是狗腿形状的图案，而不是图4A至图4B和图5A至图5B中所示的菱形图案。此外，发射电极TX1-4和接收电极RX1-4在每侧的中点相交，使得平行部分减少，并且可以进一步抑制摩尔纹。
图7是指纹传感器的电极的第一修改的图案图。如上所述，在指纹传感器中，为了获得指纹校对所需的分辨率，使电极间隔小于触摸屏传感器的电极间隔。此外，为了抑制摩尔纹，使电极间隔比像素间距窄。为了抑制相对于电极间隔的摩尔纹以获得预定分辨率，当需要进一步减小电极间隔时，可以插入虚拟电极。
如图7所示，虚拟电极DTX分别插入发射电极TX1-4之间，虚拟电极DRX分别插入接收电极RX1-4之间。如上所述，发射电极TX1与虚拟电极DTX之间的间隔以及接收电极RX1-4与虚拟电极DRX之间的间隔被设置为像素间距的一半或更小。此外，虚拟电极DTX和DRX被布置成周期性地提供断开的位置，并且狗腿形状的图案被布置成网格形式。此外，图案可以没有断开的位置，或者断开的位置可以随机布置。
图8A是指纹传感器的电极的第二修改的图案图。与第一修改类似，为了抑制摩尔纹，插入具有较小电极间隔的另一虚拟电极。此时，插入的虚拟电极图案被随机布置，使得与周期性布置的OLED像素的相对关系是随机的。具体而言，如图8B所示，以网格形式布置的虚拟电极与2个相邻指纹传感器的电极之间的间隔P11和P12是随机设置的。它可以单独和随机地设置，例如，具有狗腿形状的虚拟电极可以以交替移动的方式布置，其中，P21≠P22，P23≠P24，P21＝P24，P22＝P23。此外，通过将P21-P24设置为1组，可以为每个不同的组改变间隔，其中，P21≠P25且P22≠P26。
根据本实施例，使指纹传感器的细金属线的间距小于像素间距，从而减小摩尔纹间距，并降低摩尔纹的可见度，从而可以抑制摩尔纹。

Claims (13)

1.一种电容式传感器，其特征在于，在具有以阵列形状布置在基板上的发光元件的显示器上实现，所述电容式传感器包括：
由多条细金属线组成的发射电极和接收电极，
其中，所述细金属线的间距比所述发光元件的间距窄，并满足250ppi或更高的分辨率。
2.根据权利要求1所述的电容式传感器，其特征在于，所述细金属线的所述间距是所述发光元件的所述间距的2/3或更小。
3.根据权利要求2所述的电容式传感器，其特征在于，所述细金属线的所述间距是所述发光元件的所述间距的1/2或更小。
4.根据权利要求1、2或3所述的电容式传感器，其特征在于，所述细金属线的宽度是所述细金属线的所述间距的1/50或更小。
5.根据权利要求4所述的电容式传感器，其特征在于，所述细金属线的所述宽度为1μm或更小。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的电容式传感器，其特征在于，所述发射电极的所述细金属线和所述接收电极的所述细金属线以网状形式布置。
7.根据权利要求6所述的电容式传感器，其特征在于，所述网状细金属线具有弯曲狗腿形状的图案。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的电容式传感器，其特征在于，虚拟电极的细金属线布置在所述发射电极的所述细金属线之间和所述接收电极的所述细金属线之间。
9.根据权利要求8所述的电容式传感器，其特征在于，所述虚拟电极的所述细金属线和所述发射电极的所述细金属线的所述间距或所述接收电极的所述细金属线的所述间距随机布置。
10.一种触摸屏显示器，其特征在于，连续形成具有以阵列布置在基板上的发光元件的发光层、封装所述发光层的阻挡层、具有预定厚度的粘合剂层和在其上形成电容式传感器的发射电极和接收电极的钝化层，其特征在于，
所述发射电极和所述接收电极由多条细金属线组成，
所述细金属线的间距比所述发光元件的间距窄，并满足250ppi或更高的分辨率。
11.根据权利要求10所述的触摸屏显示器，其特征在于，所述发射电极和所述接收电极包括触摸屏传感器的电极和指纹传感器的电极，
所述指纹传感器的细金属线的间距是所述发光元件的所述间距的2/3或更小。
12.根据权利要求11或12所述的触摸屏显示器，其特征在于，所述发光元件是有机发光二极管(organic light emitting diode，OLED)。
13.一种移动终端，其特征在于，包括：
根据权利要求10至12中任一项所述的触摸屏；
用于驱动所述发光元件中的每个发光元件的驱动电路。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102360259B (zh) * 2011-10-27 2014-02-26 福建华映显示科技有限公司 电容式触控面板及其触控侦测方法
JP5812895B2 (ja) * 2012-02-28 2015-11-17 株式会社ジャパンディスプレイ 近接検出装置、近接検出方法、電子機器
TWI505167B (zh) * 2014-02-10 2015-10-21 Quanta Comp Inc 電容式觸控面板
JP6494287B2 (ja) * 2015-01-08 2019-04-03 三菱電機株式会社 タッチスクリーン、タッチパネル、表示装置、および電子機器
KR20190015876A (ko) * 2017-08-07 2019-02-15 삼성전자주식회사 모아레 저감용 디스플레이 장치 및 그 구동방법

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