CN101183185B - 显示设备 - Google Patents

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Abstract

一种显示设备，包括：触摸面板，其输出与外部压力对应的预定选通信号；显示面板，其包括光检测器，所述光检测器响应于外部光，并生成预定电信号，所述预定电信号表示所述光的位置；和面板驱动器，如果输入所述选通信号，则所述面板驱动器形成与所述电信号对应的图像。

Description

显示设备
技术领域
与本发明一致的装置和方法涉及一种显示设备，更具体地说，涉及一种包括触摸面板的显示设备。
背景技术
通常，触摸面板被提供在显示设备的最上部，以使得用户能够选择显示在屏幕上的内容。包括触摸面板的显示设备具有以下优点：无需使用附加输入设备，例如键盘或鼠标。
由触摸面板的灵敏度来确定检测已经被触摸的位置的精度。如果触摸面板被触摸太轻而不能被检测到，则降低了对已经被触摸的显示屏幕的位置进行定位的精度。如果太用力地触摸了触摸面板，则可能刮擦屏幕的表面。
已经使用了通过使用外部光(例如来自光笔)来形成图像的静电面板。然而，当用户触摸这种静电触摸面板时，它不响应，从而减少了其可应用性。
发明内容
本发明的前述和/或其它方面可以通过提供一种显示设备来实现，包括：触摸面板，其输出对外部压力的响应，以输出选通信号；显示面板，其包括光检测器，所述光检测器响应于由光笔发出的光，并生成预定电信号，所述预定电信号与所检测到的光的位置对应；面板驱动器，如果提供了所述选通信号，则所述面板驱动器形成与所述电信号对应的图像，其中，所述光检测器包括：开关元件，其由光来驱动；第一信号线，其与所述开关元件连接，并沿着栅极线而形成；第二信号线，其被提供为沿着数据线而形成并且通过接触孔与所述第一信号线连接。
根据本发明实施例，所述显示面板包括多个像素，每个像素具有薄膜晶体管、像素电极和存储电极，所述像素电极与所述薄膜晶体管连接，所述存储电极形成维持电容。
根据本发明实施例，所述电信号包括电流，所述面板驱动器包括电流电 压转换器，所述电流电压转换器将所述电流转换为电压，如果转换后的电压超过预定电平，则输出预定控制值。
根据本发明实施例，所述电流电压转换器包括：第一电流电压转换器，其与第一信号线连接；第二电流电压转换器，其与第二信号线连接。
根据本发明实施例，所述显示面板包括：计算器，如果所述第一电流电压转换器和所述第二电流电压转换器输出所述控制值，则其输出与位置信息对应的控制信号。
根据本发明实施例，所述控制值包括高值，所述计算器包括与非门电路。
根据本发明实施例，所述控制值包括低值，所述计算器包括或非门电路。
根据本发明实施例，所述开关元件包括PN结二极管。
根据本发明实施例，所述PN结二极管包括第一电极、第二电极、半导体层，所述半导体层具有P+区域、N+区域和本征硅区域，所述本征硅区域形成在所述P+区域和所述N+区域之间。
根据本发明实施例，所述存储电极接收正电压，所述N+区域与所述存储电极电连接。
根据本发明实施例，所述开关元件包括金属氧化物半导体(MOS)。
根据本发明实施例，所述触摸面板包括第一面板和第二面板，以不同的功率电平对所述第一面板和所述第二面板供电，所述不同的功率电平中的一个是地电平。
根据本发明实施例，所述光包括红外线。
根据本发明实施例，其中，所述光笔发射所述红外线。
根据本发明实施例，所述显示面板包括：第一基底，其具有像素；第二基底；液晶层，其形成在所述第一基底和所述第二基底之间。
根据本发明实施例，所述显示面板进一步包括：光发射层，其形成在所述像素上。
附图说明
通过结合附图从示例性实施例的以下描述中，本发明的上述和/或其它方面将变得清楚和更容易理解，其中：
图1是根据本发明第一示例性实施例的显示设备示意图；
图2是根据本发明第一示例性实施例的显示设备的显示面板的平面图；
图3是根据本发明第一示例性实施例沿着图2的线III-III的显示设备的显示面板的剖面图；
图4是根据本发明第一示例性实施例的显示设备的控制框图；
图5是根据本发明第一示例性实施例解释显示设备的计算器的表；
图6是根据本发明第二示例性实施例的显示设备的显示面板的剖面图。
具体实施方式
下文中，将参照附图描述本发明的实施例，其中，相似的标号指的是相似的元件，将根据需要而避免重复的描述。
图1是根据本发明第一示例性实施例的显示设备示意图。
如图所示，根据本发明第一示例性实施例的显示设备包括触摸面板100、显示面板200和面板驱动器600，显示面板200被提供在触摸面板100之后，面板驱动器600被提供在显示面板200中。
触摸面板100包括第一面板110和第二面板120，第二面板120面对第一面板110。可以使用光笔130。如果将预定压力施加到触摸面板100的表面，则选通信号被输出到面板驱动器600。传统触摸面板响应于表面所施加的压力，并将位置信息输出到面板驱动器600。根据本发明第一示例性实施例，光检测器(稍后描述)发送与输入信号对应的电信号。
第一面板110和第二面板120接收不同电平的电功率，所述不同电平中的一个可以是地电平。示意性地，第一面板110与具有第一电平的预定功率端子连接，而第二面板120与具有第二电平0V的接地端子连接。第一面板110与面板驱动器600连接，如果没有按压触摸面板100，则将与第一电平的功率对应的预定模拟信号输出到面板驱动器600。
如果将预定压力施加到第一面板110，第二面板120连接到地，则所述模拟信号被调整为从第一面板110输出到面板驱动器600。调整后的模拟信号变成选通信号，以激活显示面板200的光检测器的电信号。光笔130有利地发射红外线，所述红外线可由显示面板200的光检测器来检测。
光笔130可以将预定压力施加到触摸面板100，并且因此用户可以使用光笔130来选择显示在显示面板200上的图像或输入文本和符号，并感测触摸灵敏度。也就是说，根据本发明的显示设备通过由光笔130所发射的光来 精确地控制图像，并允许光笔130在触摸面板100上运动，从而使得用户能够感觉到触摸灵敏度。由光笔130所发射的光的波长从大致800nm至1000nm变化，在该波长范围中，红外线激励出本征硅区域(稍后描述)，以生成电流。由光笔130所发射的光的波长不限于前述范围，并且可以考虑响应于光的光检测器的最大效率而被确定。可选地，可以接受紫外线、红外线或可见光。光笔130的使用不是强制的。
显示面板200显示具有多个像素的图像，并且包括响应于外部光的光检测器。所述光检测器响应于外部光，并生成预定电信号，所述预定电信号具有所述光的位置信息。
下文中，将参照图2和图3详细描述显示面板200和光检测器。图2是根据本发明第一示例性实施例的显示设备的显示面板200的平面图。图3是显示面板200的剖面图，沿着图2的线III-III。
根据本发明第一示例性实施例的显示面板200是液晶显示面板，其包括：第一基底310，其以多个像素而形成；第二基底510，面对第一基底310；液晶层410，其被放入第一基底310和第二基底510之间。
栅导线320、321、330、340、341和342形成在绝缘基底310上。栅导线320、321、330、340、341和342可以包括单金属层或双金属层。栅导线320、321、330、340、341和342包括：栅极线320，其在横向方向上伸长；栅电极321，其从栅极线320延伸；存储电极线330，其覆盖像素电极391，并形成维持电容；第一信号线340，其沿着栅极线320而形成；第一电极341和第二电极342，其从第一信号线340延伸。栅电极321与薄膜晶体管的控制端子对应。第一电极341和第二电极342与开关元件的相对电极对应作为根据本发明第一示例性实施例的光检测器，包括PN结光电二极管，其具有与P+区域364连接的第一电极341和与N+区域365连接的第二电极342。
根据本发明第一示例性实施例的存储电极线330沿着栅极线320被布置。存储电极线330可以接收不同电平的公共电压，所述公共电压供给公共电极550。根据本发明第一示例性实施例，存储电极线330接收0V至5V的正电压。
包括氮化硅(SiNx)的栅绝缘层350覆盖第一绝缘基底310上的栅导线320、321、330、340、341和342。
包括半导体(例如非晶硅)的半导体层362形成在栅电极321的栅绝缘 层350上，而包括高度掺杂有硅化物或n型掺杂物的n+氢化非晶硅的电阻接触层363形成在半导体层362上。
高度掺杂有p型掺杂物的P+区域364形成在第一电极341上。高度掺杂有n型掺杂物的N+区域365形成在第二电极342上。包括非晶硅的本征硅区域360形成在栅绝缘层350上，栅绝缘层350被沉积在P+区域364和N+区域365之间。
本征硅区域360沿着第一信号线340而形成，并且处于与栅电极321上的半导体层362相同的层。本征硅区域360可以包括非晶硅或聚合硅。本征硅区域360响应于由光笔130所发射的红外线，并在P+区域364和N+区域365之间生成电流，以将所述电流供给第一信号线340和第二信号线375(稍后描述)。当接收红外线、具有从大致800nm至1000nm范围的波长的光时，本征硅提供最大输出电流量。也就是说，当接收红外线时，本征硅提供最大响应，即输出电流对输入光的量的比例。硅区域的材料可以取决于发射到显示面板200的光的波长范围而变化。
通过沉积本征硅区域360并且然后将掺杂物掺杂在具有掩膜的预定区域上来形成P+区域364和N+区域365。
数据导线370、371、372和375形成在本征硅区域360、电阻接触层363、P+区域364、N+区域365以及栅绝缘层350上。数据导线370、371、372和375还可以包括单金属层或双金属层。数据导线370、371、372和375包括：数据线370，其被提供在垂直方向上，并且穿过栅极线320，以形成像素；源电极371；漏电极372，其与源电极371分离，并形成在与源电极371相对的电阻接触层363上；第二信号线375，其沿着数据线370而形成。
漏电极372从数据线370分支，并具有类似字母U的形状。源电极371通过接触孔374与像素电极391连接。
第二信号线375穿过第一信号线340，并通过形成在穿过区域上的接触孔376与第一信号线340电连接。电流从本征硅区域364流到第一信号线340和第二信号线375。关于所输出的电流的位置信息参考关于所述光检测器的位置信息。
钝化层380形成在数据导线370、371、372和375以及数据导线370、371、372和375没有覆盖的半导体层362上。接触孔374、394和395形成在钝化层380中，以通过其暴露源电极362、存储电极线330和PN结二极管 的第二电极342。
像素电极391和桥电极393形成在钝化层380上，桥电极393连接存储电极线330和第二电极342。像素电极391典型地包括透明导电材料，例如铟锡氧化物(ITO)，铟锌氧化物(IZO)，以及本领域其它已知导电材料。
由于由桥电极393将第二电极342与存储电极线330连接，因此第二电极342接收正电压，所述正电压被供给存储电极线330。也就是说，N+区域365接收正电压，从而将反向偏置施加到PN结二极管。典型地施加反向偏置到光电二极管，以仅当接收光时生成电流。施加到N+区域365的反向偏置增强了P+区域364和N+区域365之间的电磁场，并且如果本征硅区域360响应于红外线，则移动多个载流子。
根据本发明第一示例性实施例的光检测器包括具有P+区域364和N+区域365的PN结二极管、本征硅区域360、第一电极341、第二电极342、第一信号线340和第二信号线375。本征硅区域360响应于红外线，并生成电流作为电信号。所生成的电流被发送到第一信号线340和第二信号线375，以将所述光检测器的位置信息提供给面板驱动器600。
根据本发明另一示例性实施例，所述光检测器可以包括除了PN结二极管之外的其它元件。所述光检测器可以包括金属氧化物半导体(MOS)，例如薄膜晶体管，或检测光并输出预定电信号的其它元件。
下文中，将描述第二基底500。
黑点矩阵520形成在第二绝缘基底510上。黑点矩阵520通常定义红色滤波器、绿色滤波器和蓝色滤波器，并防止光发射到第一基底300中的薄膜晶体管。黑点矩阵520典型地包括添加了黑色素的光敏有机金属。所述黑色素包括碳黑、钛氧化物和本领域其它已知材料。
彩色滤波器层530包括红色滤波器、绿色滤波器和蓝色滤波器，它们分别形成在黑点矩阵520之间。彩色滤波器层530将色彩分配给从背光单元(未示出)发射并穿过液晶层400的光。彩色滤波器层530典型地包括光敏有机材料。彩色滤波器层530可以形成在第一基底300上，而不是第二基底500上，并且可以取决于背光单元的驱动类型而被移除。
外护层540形成在彩色滤波器层530和黑点矩阵520上，彩色滤波器层530不覆盖黑点矩阵520。外护层540使得彩色滤波器层530平坦，并且保护彩色滤波器层530。外护层540可以包括环氧丙烯酸。
公共电极550形成在外护层540上。公共电极550包括透明导电材料。例如铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)以及本领域其它已知材料。公共电极550将电压供给液晶层400，连同薄膜晶体管基底的像素电极391。
包括液晶分子410的液晶层400被沉积在第一基底300和第二基底500之间。
根据本发明另一示例性实施例，薄膜晶体管的半导体层362可包括多晶硅。
根据本发明另一示例性实施例，半导体层362可以形成在形成了存储电极线的区域上，以连同存储电极线330一起形成维持电容。
像素可以进一步包括除了像素电极391之外的反射电极，像素电极39 1包括例如本发明第一示例性实施例的透明导电材料。预定切割模式可以被形成在像素电极391和公共电极550上。
图4是根据本发明第一示例性实施例的显示设备的控制框图。下文中，将参照图4描述与光检测器连接的面板驱动器600。
如图所示，面板驱动器600包括电流电压转换器610和620；计算器630，其与电流电压转换器610和620连接；数据驱动器650，其根据由计算器630输出的控制信号将图像显示在显示面板200上。
电流电压转换器610和620包括：第一电流电压转换器610，其与第一信号线340连接；第二电流电压转换器620，其与第二信号线375连接，以将由第一信号线340和第二信号线375输入的电流转换为电压。
光检测器没有被形成在每一像素上。反之，单个光检测器以预定间隔被形成穿过三个像素。光检测器的间隔取决于光笔130的直径而被调整。例如，如果光笔130的半径近似0.8mm，则可以以每隔2mm2的间隔来形成光检测器，所述间隔可以根据显示面板200的检测精度和大小来设置。提供多个第一电流电压转换器610，第一电流电压转换器610与以光检测器形成的第一信号线340连接。多个第二电流电压转换器620也与第二信号线375连接。
电流电压转换器610和620将输入的电流转换为电压，如果转换后的电压超过预定电平，则将预定控制值输出到计算器630。考虑到由邻近光检测器生成的小电流，而不是根据红外线的电流或泄漏电流的可能性，电流电压转换器610和620仅当电压大于所述预定电平时才输出所述控制值。
单个第一电流电压转换器610与单个第二电流电压转换器620连接。连 接为一对的第一电流电压转换器610和第二电流电压转换器620与单个计算器630连接。如图所示，第“a”个第一电流电压转换器610a以及第“a”个第二电流电压转换器620a与第一计算器“aa”631连接，而第“a”个第一电流电压转换器610a以及第“m”个第二电流电压转换器620m与第二计算器“am”632连接。也就是说，“n”个第一电流电压转换器610和“m”个第二电流电压转换器620总共提供“n×m”个计算器630。
仅当第一电流电压转换器610和第二电流电压转换器620输出控制值时，各个计算器630才将与位置信息对应的控制信号输出到数据驱动器650。也就是说，如果从第一电流电压转换器610和第二电流电压转换器620中的一个接收到控制值，则计算器630不输出控制信号。
图5是根据本发明第一示例性实施例的解释显示设备的计算器630的表。计算器630可包括图(a)中所示的与非门或图(b)中所示的或非门。所述与非门与第一电流电压转换器610和第二电流电压转换器620连接，如果转换后的电压超过预定电平，则第一电流电压转换器610和第二电流电压转换器620输出高信号。也就是说，仅当两个输入的控制值是高信号1时，计算器630将低控制信号0输出到数据驱动器650。如果所输入的控制信号是0，则数据驱动器650确定光检测器输出控制信号，并控制图像。
反之，或非门与第一电流电压转换器610和第二电流电压转换器620连接，如果转换后的电压超过预定电平，则第一电流电压转换器610和第二电流电压转换器620输出低信号作为控制值。也就是说，仅当两个输入的控制值是低信号0时，计算器630才将高信号1输出到数据驱动器650。如果输入的控制信号是1，则数据驱动器650确定光检测器输出控制信号。数据驱动器650可以通过输出所述控制信号的计算器630来确定光检测器的位置。
如果从触摸面板接收到激活控制信号的选通信号连同从计算器630输出的控制信号，则数据驱动器650形成与显示面板200上的控制信号对应的图像。
图6是根据本发明第二示例性实施例的显示设备的显示面板的剖面图。
根据本发明第二示例性实施例的显示设备包括有机发光电二极管(OLED)，其具有有机层720，有机层720被形成在像素电极391上。
壁710被形成在像素电极391之间。壁710划分像素电极391，并定义像素区域。壁710包括光敏材料，例如丙烯酸树脂、或耐热并耐溶的聚酰亚 胺树脂，或无机材料，例如SiO2和TiO2。壁710可以包括具有有机层和无机层的双层结构。
有机层720被形成在像素电极391上，像素电极391未被壁710所覆盖。有机层720包括空穴注入层721和有机发光层722。空穴注入层721可以采用高荧光的胺衍生物，例如三苯基二胺衍生物、苯乙烯基胺衍生物以及具有稠和芳烃环的按衍生物。
有机层720可以进一步包括空穴注入层721和有机发光层722之间的空穴透明层(未示出)，以及有机发光层722上的电子透明层(未示出)和/或电子注入层(未示出)。
有机发光层722包括发射白光的低分子材料，其通过使用开放掩膜而被沉积。由有机发光层722所发射的光被分配红色、绿色或蓝色，同时穿过形成在第一基底300中的彩色滤波器层。
公共电极730被沉积在壁710和有机发光层722上。公共电极730被称为阴极，其将电子供给有机发光层722。可以通过堆叠钙层和铝层来形成公共电极730。从像素电极391发送的空穴和从公共电极730发送的电子被组合为有机发光层722上的电子空穴对，从而在电子空穴对的去活化处理期间发射光。
如上所述，本发明提供一种显示设备，其具有增强的精度和触摸灵敏度。
虽然已经示出和描述的本发明的一些示例性实施例，但本领域技术人员应理解，在不脱离本发明的原理和精神的情况下，可以在这些示例性实施例中进行改变，本发明的范围由所附权利要求及其等同物定义。

Claims (17)

1.一种显示设备，包括：
触摸面板，其输出与外部压力对应的预定选通信号；
显示面板，其包括光检测器，所述光检测器响应于由光笔发出的光，并生成预定电信号，所述预定电信号表示所述光的位置；
面板驱动器，如果输入所述选通信号，则所述面板驱动器形成与所述电信号对应的图像，
其中，所述光检测器包括：开关元件，其由光来驱动；第一信号线，其与所述开关元件连接，并沿着栅极线而形成；第二信号线，其被提供为沿着数据线而形成并且通过接触孔与所述第一信号线连接。
2.如权利要求1所述的显示设备，其中，所述显示面板包括每一个连接到栅极线和数据线的多个像素，并且每个像素具有薄膜晶体管、像素电极和存储电极，所述薄膜晶体管与所述栅极线和数据线连接，所述像素电极与所述薄膜晶体管连接，所述存储电极形成维持电容。
3.如权利要求1所述的显示设备，其中，所述电信号包括电流，所述面板驱动器包括电流电压转换器，所述电流电压转换器将所述电流转换为电压，如果转换后的电压超过预定电平，则输出预定控制值。
4.如权利要求3所述的显示设备，其中，所述电流电压转换器包括：第一电流电压转换器，其与第一信号线连接；第二电流电压转换器，其与第二信号线连接。
5.如权利要求4所述的显示设备，其中，所述显示面板包括：计算器，如果所述第一电流电压转换器和所述第二电流电压转换器输出所述控制值，则其输出与位置信息对应的控制信号。
6.如权利要求5所述的显示设备，其中，所述控制值包括高值，所述计算器包括与非门电路。
7.如权利要求5所述的显示设备，其中，所述控制值包括低值，所述计算器包括或非门电路。
8.如权利要求2所述的显示设备，其中，所述开关元件包括PN结二极管。
9.如权利要求8所述的显示设备，其中，所述PN结二极管包括第一电极、第二电极、半导体层，所述半导体层具有P+区域、N+区域和本征硅区域，所述本征硅区域形成在所述P+区域和所述N+区域之间。
10.如权利要求9所述的显示设备，其中，所述存储电极接收正电压，所述N+区域与所述存储电极电连接。
11.如权利要求1所述的显示设备，其中，所述开关元件包括金属氧化物半导体(MOS)。
12.如权利要求1所述的显示设备，其中，所述触摸面板包括第一面板和第二面板，以不同的功率电平对所述第一面板和所述第二面板供电。
13.如权利要求12所述的显示设备，其中，所述不同的功率电平中的一个是地电平。
14.如权利要求1所述的显示设备，其中，所述光包括红外线。
15.如权利要求14所述的显示设备，其中，由所述光笔发射所述红外线。
16.如权利要求2所述的显示设备，其中，所述显示面板包括：第一基底，其具有像素；第二基底；和液晶层，其形成在所述第一基底和所述第二基底之间。
17.如权利要求2所述的显示设备，其中，所述显示面板进一步包括：光发射层，其形成在所述像素上。
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