具有触摸传感器的显示屏

技术领域

本发明涉及一种显示屏，尤其涉及一种与触摸传感器整合的显示屏。

背景技术

近年来，触摸感应技术迅速地发展，许多消费性电子产品例如移动电话(mobilephone)、卫星导航系统(GPS navigator system)、平板计算机(tablet)、个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)及笔记本电脑(laptop)等均内建有触摸功能。在上述各种电子产品中，原先显示屏的区域加入了触摸感应的功能，也就是说，将原先单纯的显示屏转换成具有显示及触摸识别功能的触摸显示屏。依据触摸屏的结构设计上的不同，一般可区分为外挂式(out-cell)与内嵌式(on-cell/in-cell)触摸屏。其中，外挂式触摸屏是将独立的触摸屏与一般显示屏组合而成，而内嵌式触摸屏则是将触摸感应装置直接设置于显示屏中基板内侧或外侧上。

由于触摸屏具有轻薄短小和可挠曲的趋势，使得触摸感测层与显示屏之间的距离愈来愈小。举例来说，有机发光二极管显示屏的封装层厚度可能到达10μm或更低，且/或新式内嵌式液晶显示屏(Liquid Crystal Display，LCD)的玻璃基板可由玻璃薄化工艺(glass thinning process)来实现。在新开发的触摸屏中，显示电极与触摸传感器之间的寄生电容往往远大于传统触摸屏上的寄生电容，这是因为寄生电容值与触摸层及显示电极之间的距离成反比。寄生电容的增加导致较高的电阻电容负载(RC loading)。在此情况下，驱动装置需提供更高的驱动能力来驱动显示像素，造成电路成本的提高(例如驱动装置需要较多耗电以及较大的电路面积)。

因此，实有必要提出一种新式的显示屏，用来改善电阻电容负载过大的问题。

发明内容

因此，本发明的主要目的即在于提供一种显示屏，以解决上述问题。

本发明的一实施例公开了一种显示屏，其包括一共电极层及一触摸传感器。该共电极层具有一导电材料。该触摸传感器可设置于该共电极层上，其包括多个触摸感测电极及多条导线，该多条导线中的每一条导线耦接于该多个触摸感测电极中的至少一者。其中，位于该共电极层上与该多条导线的一部分重叠的区域的该导电材料被移除。

本发明的另一实施例公开了一种显示屏，其包括一共电极层及一触摸传感器。该触摸传感器可设置于该共电极层上，其包括多个触摸感测电极及多条导线。该多个触摸感测电极是由一导电材料所组成，该多条导线中的每一条导线耦接于该多个触摸感测电极中的至少一者。其中，位于该多个触摸感测电极上与该多条导线的一部分重叠的区域的该导电材料被移除。

附图说明

图1为一有机发光二极管显示屏的示意图。

图2为触摸感测层的详细实施方式的示意图。

图3为一液晶显示屏的示意图。

图4为本发明实施例一显示屏的示意图。

图5为一显示屏上导电材料被移除而形成另一种图案的示意图。

图6为一显示屏上导电材料被移除而形成又一种图案的示意图。

图7为本发明实施例另一显示屏的示意图。

图8为本发明实施例一共电极层的示意图。

其中，附图标记说明如下：

10 有机发光二极管显示屏

100、300 基板

102、302、410、510、610、710、80 共电极层

104 封装层

106、306、420、520、620、720 触摸感测层

110、310 驱动电路

30 液晶显示屏

304 彩色滤光片层

40、50、60、70 显示屏

具体实施方式

请参考图1，图1为一有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)显示屏10的示意图。如图1所示，有机发光二极管显示屏10可以是具有触摸感测功能的一触摸屏，其简略地由一基板100、一共电极层102、一封装层104及一触摸感测层106组成。基板100通常是一玻璃基板，但若有机发光二极管显示屏10为可挠曲、可弯曲或可凹折的面板时，基板100也可由具有弹性的材料所组成，例如聚酰亚胺薄膜(polyimide film)。共电极层102可由导电材料(如金属)组成。在有机发光二极管显示屏10中，共电极层102可包括有机发光二极管中的每一显示像素的阴极或阳极，其它相关于有机发光二极管的电路则包括在封装层104中。封装层104可采用薄膜封装(Thin Film Encapsulation，TFE)技术，其可使用有机材料、硅氧材料、及/或任何其它非导电材料来对电路导线和有机发光二极管组件进行封装，封装层104的目的在于隔离电路导线及组件以避免其受到氧化。触摸感测层106可包括多个触摸感测电极及多条导线，其中，每一条导线连接于多个触摸感测电极中的至少一者，用来传送触摸驱动信号及/或感测信号。一驱动电路110耦接于共电极层102、封装层104及触摸感测层106，可用来控制有机发光二极管显示屏10的显示及触摸操作。驱动电路110可包括在有机发光二极管显示屏10中，或是独立于有机发光二极管显示屏10。在一实施例中，驱动电路110可由包括在芯片中的集成电路(Integrated Circuit，IC)来实现。

图2通过上视角示出了触摸感测层106的详细实施方式。详细来说，触摸感测层106包括两层，触摸感测电极可设置于其中一层，而导线可设置于另一层。每一触摸感测电极可以是一导电区块，其可实现为网格(mesh)或焊盘(pad)。为了避免触摸感测组件影响图像显示，触摸感测电极及导线可由透明材料(如氧化铟锡(Indium Tin Oxide，ITO))所构成。如图2所示，触摸传感器可以是一自容式触摸传感器(self-capacitance touch sensor)，其中，每一条导线都可通过导孔(via)连接至一触摸感测电极。或者，每一触摸感测电极可同时连接于一驱动线及一感测线，以实现互电容式触摸传感器(mutual-capacitance touchsensor)，其中，一驱动线或感测线可连接于一或多个触摸感测电极。需注意的是，图2为俯视图，且导线设置于触摸感测电极上方。在另一实施例中，也可将部分或所有导线设置于触摸感测电极下方。

在有机发光二极管显示屏10中，各有机发光二极管都可通过电流，以在每一显示像素上产生欲显示的亮度。详细来说，共电极层102可包括每一像素中的有机发光二极管的阴极，或连接至每一像素中的有机发光二极管的阴极。对应于显示数据的电压信号可施加至像素，以产生相应的电流通过有机发光二极管，使得有机发光二极管可依据电流大小来进行发光。共电极层102可包括由导电材料(如金属)组成的大面积平面电极，可用来传送有机发光二极管的电流。

如上所述，有机发光二极管显示屏10的封装层104的厚度极薄，使得共电极层102十分接近触摸感测层106，造成共电极层102与触摸感测层106之间庞大的寄生电容及电阻电容负载，特别是在共电极层102与触摸感测层106的导线之间，这是因为导线须是能够穿过整片面板的长度。庞大的电阻电容负载对于触摸驱动及显示驱动而言都形成负担，使得驱动电路110须提供更高的驱动能力，其伴随的是较高电路成本，否则将造成触摸及显示效率的下降。

请参考图3，图3为一液晶显示屏(Liquid Crystal Display，LCD)30的示意图。如图3所示，液晶显示屏30可以是具有触摸感测功能的一触摸屏，其简略地由一基板300、一共电极层302、一彩色滤光片(color filter)层304及一触摸感测层306组成。一般来说，基板300可以是一玻璃基板，其包括一薄膜晶体管(Thin-Film Transistor，TFT)层，用以设置薄膜晶体管及其相关电路。共电极层302可包括液晶显示屏30中的每一显示像素的共同电压电极，共同电压电极可用来发送一共同电压VCOM至每一显示像素。彩色滤光片层304可包括黑色矩阵(black matrix)及彩色光阻(color resist)，其可通过特定方式进行设置，使液晶显示屏30上的每一子像素输出欲显示的颜色。触摸感测层306可包括多个触摸感测电极及多条导线，其相关的详细实施方式类似于图1及图2所示的触摸感测层106，在此不赘述。一驱动电路310耦接于薄膜晶体管层、共电极层302及触摸感测层306，可用来控制液晶显示屏30的显示及触摸操作。驱动电路310可包括在液晶显示屏30中，或是独立于液晶显示屏30。在一实施例中，驱动电路310可由包括在芯片中的集成电路来实现。

在液晶显示屏30中，共电极层302可将共同电压VCOM传送至每一显示像素或子像素中液晶电容的一端，对应于显示数据的电压信号则施加至液晶电容的另一端，用以决定通过电容的电场，以进一步控制液晶分子旋转来控制光线穿透率，从而产生欲显示的亮度。共电极层302可包括由导电材料(如氧化铟锡)组成的大面积平面电极，可用来传送共同电压VCOM。

如上所述，在内嵌式(on-cell/in-cell)液晶显示屏中，共电极层302十分接近触摸感测层306，造成共电极层302与触摸感测层306之间庞大的寄生电容及电阻电容负载，特别是在共电极层302与触摸感测层306的导线之间，这是因为导线须是能够穿过整片面板的长度。庞大的电阻电容负载对于触摸驱动及显示驱动而言都形成负担，使得驱动电路310须提供更高的驱动能力，其伴随的是较高电路成本，否则将造成触摸及显示效率的下降。

在一实施例中，为了降低寄生电容，可对共电极层中的导电材料进行修改。详细来说，可移除位于共电极层上与触摸传感器的导线重叠的区域的导电材料。在此情况下，可减少导电材料中与导线重叠的区域，从而降低导电材料与导线之间的寄生电容。

请参考图4，图4为本发明实施例一显示屏40的示意图。如图4所示，显示屏40包括一共电极层410及一触摸感测层420。共电极层410可以是有机发光二极管显示屏10所包括的共电极层102或液晶显示屏30所包括的共电极层302。触摸感测层420可以是有机发光二极管显示屏10所包括的触摸感测层106或液晶显示屏30所包括的触摸感测层306。共电极层410可由导电材料组成。触摸感测层420包括设置触摸感测电极的一层以及设置导线的另一层。其它可能的分层或组件，如基板、封装层、薄膜晶体管层及彩色滤光片等，可根据显示屏的类型进行设置，在不影响本实施例的说明下，这些组件省略于图4。

如图4所示，在共电极层410的导电材料中，与导线重叠的区域被移除。需注意的是，寄生电容主要来自于最接近导线的导电材料，也就是与导线重叠区域的导电材料，因此，将重叠部分移除可大幅降低寄生电容。此重叠区域仅占据整片平面电极的一小部分比例，因而移除此区域不致明显影响显示效率。

值得注意的是，移除的部分可具有任何可行的图案。举例来说，可将共电极层上所有与导线重叠的区域的导电材料移除，即，导电材料移除的部分与所有导线重叠。导电材料的移除可在导线对应的区域上产生多个细长的间隙。在另一实施例中，可移除位于共电极层上与导线重叠的区域的一部分导电材料；即，导电材料移除的部分与部分导线重叠。图5是一种示例性设置方式，其示出了具有一共电极层510及一触摸感测层520的一显示屏50。共电极层510与共电极层410之间的差异在于，在共电极层510中，每一间隙都被一或多条导线分割以形成多个较小的间隙。这些导线可在不额外增加寄生电容的情况下改善共电极层510的传导能力的完整性，同时，间隙两侧的导电材料彼此相连，可减少共电极层510所需的输入节点数量。

如上所述，由于间隙上的导线可借由在移除过程中保留间隙上特定位置的导电材料来实现，使得导电材料移除的部分可能少于重叠的部分。在另一实施例中，导电材料移除的部分也可多于重叠部分，图6是一种示例性设置方式，其示出了具有一共电极层610及一触摸感测层620的一显示屏60。共电极层610与共电极层410之间的差异在于，在共电极层610中，每一间隙都被延伸而具有相同长度，此实施方式也可改善整体显示屏上的电场均匀性及对称性。

由此可知，导电材料可被移除而具有任何可行的图案，其可完全相同或不同于与导线重叠的区域。只要是因耦合电容的缘故而移除位于与触摸传感器的导线重叠的区域的导电材料，被移除的图案非用以限制本发明的范畴。

另外需注意的是，在共电极层中，导电材料被移除的部分可在显示屏制作过程中以非导电材料自动填充。举例来说，在有机发光二极管显示屏10中，共电极层102是一平面电极，且封装层104的封装材料是镀在共电极层102的导电材料上，并通过蚀刻来产生导电材料的图案。当导电材料中的重叠区域被移除之后，可执行封装层104的电镀流程。封装材料可包括非导电材料，例如有机材料或硅氧材料等，而这些材料一层一层地在封装层104上结合。由于共电极层102的厚度极薄，使得封装材料可在电镀过程中轻易填入共电极层102中的导电材料的间隙。在此情况下，在制作过程中无须增加额外的材料及多余的步骤，即可实现共电极层102中导电材料的移除。

当导电材料包括在液晶显示屏30的共电极层302时，也可通过类似方式来实现导电材料的移除。一般液晶显示屏具有共同氧化铟锡层(如位于共电极层)以及一像素氧化铟锡层(如位于薄膜晶体管层)，其中，这两个氧化铟锡层之间可形成电场以旋转液晶分子的角度。共同氧化铟锡、像素氧化铟锡、及其相关电路组件和电路线(如源极线和栅极线)都通过非导电材料(如有机材料或硅氧材料)彼此隔离，其电路可通过蚀刻产生，且非导电材料可填入氧化铟锡构成的电路及其相关组件和导线之间的间隙。此外，共电极层302中导电材料的图案也可通过蚀刻产生，若这些导电材料之间存在间隙时，即可在制作过程中将非导电材料填入间隙。在此情况下，在制作过程中无须增加额外的材料及多余的步骤，即可实现共电极层302中导电材料的移除。

请参考图7，图7为本发明实施例另一显示屏70的示意图。如图7所示，显示屏70包括一共电极层710及一触摸感测层720，其中，触摸感测层720包括设置触摸感测电极的一层以及设置导线的另一层。同样地，共电极层710也可以是有机发光二极管显示屏10所包括的共电极层102或液晶显示屏30所包括的共电极层302，触摸感测层720也可以是有机发光二极管显示屏10所包括的触摸感测层106或液晶显示屏30所包括的触摸感测层306。触摸感测层720中的触摸感测电极可由导电材料(如氧化铟锡)所构成。其它可能的分层或组件，如基板、封装层、薄膜晶体管层及彩色滤光片等，可根据显示屏的类型进行设置，在不影响本实施例的说明下，这些组件省略于图7。

如图7所示，在触摸感测电极的导电材料中，与触摸感测层720的导线重叠的区域可被移除。需注意的是，由于触摸传感器中的触摸感测电极与导线之间的距离十分接近，使得这两层之间也产生寄生电容，因此，将重叠部分移除可大幅降低寄生电容。此重叠区域仅占据整片触摸感测电极的一小部分比例，因而移除此区域不致明显影响触摸感测效率。需注意的是，图7示出了触摸感测层720中的导线设置于触摸感测电极下方的一种实施方式。在一可替换的实施例中，也可将导线设置于触摸感测电极上方。

同样地，触摸感测电极中移除的部分也可具有任何可行的图案。更明确来说，图4～6所示的共电极层中导电材料的图案都同样适用于触摸感测电极，其详细实施方式可参见上述段落的说明，在此不赘述。

值得注意的是，本发明实施例的目的在于提供一种触摸屏，其可通过移除导电材料中的重叠部分来降低寄生电容。本领域技术人员当可据此进行修饰或变化，而不限于此。举例来说，在上述实施例中，移除共电极层或触摸感测电极中导电材料的重叠部分的方法都可应用于有机发光二极管显示屏或液晶显示屏。在另一实施例中，所提出的方法可应用于任何类型的显示屏，其不应受限于本说明书描述的实施方式。除此之外，通过移除共电极层上与导线重叠部分的导电材料或触摸感测电极中与导线重叠部分的导电材料可降低寄生电容。在一实施例中，可设计共电极层及触摸感测电极同时具有对应于导线的间隙，也就是说，图4及图7的移除方式可相结合以进一步降低寄生电容。再者，重叠部分的移除可在共电极层或触摸感测层上产生任何可行的图案，此图案可以是任何形状。举例来说，共电极层或触摸感测层可包括一虚设材料，虚设材料可位于重叠区域且由移除导电材料的位置包围。

请参考图8，图8为本发明实施例一共电极层80的示意图。如图8所示，共电极层80可以是有机发光二极管显示屏10所包括的共电极层102或液晶显示屏30所包括的共电极层302。共电极层80中的导电材料包括4个间隙，分别与触摸传感器的4条导线重叠。考虑导电材料的一致性，此4个间隙各自还包括数个虚设材料，虚设材料不与共电极层80上施加电压的任一导电材料相连，即，虚设材料为浮空(floating)状态而未接收阴极电压或共同电压。

更明确来说，在图4～6所示的实施例中，每一条与导线重叠的间隙都是空的，其在电镀流程之后将以非导电材料进行填充。相较之下，如图8所示，移除部分包围着虚设材料，即，在蚀刻流程中，虚设区域的导电材料未被移除，而是留在共电极层80中作为虚设材料。由于虚设材料为浮空状态，而浮空的导电材料不会产生额外的寄生电容。虚设材料的设置使得共电极层80可填入更多导电材料，可提升光线穿透率的一致性，从而实现更佳的视效。

虚设区域可具有任何可行的图案。如图8所示，每一间隙都包括多个浮空的虚设材料，其未彼此相连也未连接于施加共同电压的共电极。在另一实施例中，每一间隙也可包括与触摸传感器的导线重叠的一长条虚设电极。在一实施例中，也可通过一桥接线连接于两虚设电极之间，且/或可通过一桥接线将一虚设电极连接至大面积的共电极，使得此虚设电极不为浮空状态，此实施方式可提升共电极上的信号完整性，但可能产生较大的寄生电容问题。

值得注意的是，虚设区域的设置也可用于触摸感测电极的导电材料在导线重叠区域被移除的实施例。在此例中，关于触摸传感器上虚设电极的详细实施方式及变化方式都相似于共电极层上的虚设电极，因此，本领域技术人员可根据上述段落及其图示的说明而易于理解。

综上所述，本发明的实施例提供了一种触摸屏，其可通过移除导电材料中的重叠部分来降低寄生电容。导电材料可以是位于有机发光二极管显示屏或液晶显示屏的共电极层中的大面积平面电极，或位于触摸屏上的触摸传感器。重叠部分可以是导电材料中与触摸传感器的导线部分重叠或完全重叠的区域。寄生电容大小与导体之间的距离成反比，因此，移除位于重叠区域的导电材料可大幅降低寄生电容，从而改善显示及触摸效率。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。