CN106932947B - 阵列基板、显示面板和人机交互终端 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种阵列基板，包括衬底和设置在所述衬底上方的显示元件，所述阵列基板还包括用于发射和接收电磁波的天线结构，所述天线结构包括设置在所述衬底上的信号屏蔽层和天线贴片层，所述天线贴片层与所述信号屏蔽层通过介质层间隔开，所述天线贴片层设置在所述信号屏蔽层的下方，以使得所述天线结构朝向所述衬底下方发射电磁波和接收所述衬底下方的电磁波。相应地，本发明还提供一种显示面板和人机交互终端。本发明能够提高人机交互终端的集成度，简化产品结构。

Description

阵列基板、显示面板和人机交互终端
技术领域
本发明涉及人机交互领域，具体涉及一种阵列基板、显示面板和人机交互终端。
背景技术
手势识别技术由来已久，个性化的手势操作为生活提供了许多便利，在使用终端产品时，除了正面常规触控和手势识别已经不能满足人们的使用需求，尤其在游戏、体感、虚拟现实等深度交互领域中，全方位的极致操作体验才是人们的最终目标。
雷达测控技术通过发射电磁波以及接收被反射回来的电磁波，从而判断手势动作，实现手势识别、体感识别等人机交互功能。相对于现有光学或双摄像头或超声的人机交互技术，雷达测控技术具有不受环境光和温度干扰、精度高、易小型化等突出的优点。现有技术中采用雷达测控技术的人机交互终端中，显示屏和用于发射和接收电磁波的天线结构分开制作，先在介质板的两侧分别制作天线贴片层和参考层，形成天线结构；然后将天线结构焊接在交互终端的驱动主板上，之后再与显示屏进行组装；这种方式导致交互终端的集成度较低，结构较复杂。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种阵列基板、显示面板和人机交互终端，以提高产品集成度。
为了解决上述技术问题之一，本发明提供一种阵列基板，包括衬底和设置在所述衬底上方的显示元件，所述阵列基板还包括用于发射和接收电磁波的天线结构，所述天线结构包括设置在所述衬底上的信号屏蔽层和天线贴片层，所述天线贴片层与所述信号屏蔽层通过介质层间隔开，所述天线贴片层设置在所述信号屏蔽层的下方，以使得所述天线结构朝向所述衬底下方发射电磁波和接收来自所述衬底下方的电磁波。
优选地，所述衬底包括显示区和环绕所述显示区的非显示区，所述显示区包括多个像素单元，所述显示元件包括设置在每个像素单元中的薄膜晶体管和像素电极，所述薄膜晶体管和所述像素电极均设置在所述信号屏蔽层的上方。
优选地，所述信号屏蔽层设置在所述衬底的上表面上，所述天线贴片层设置所述衬底的下表面上，所述衬底作为所述介质层。
优选地，所述信号屏蔽层设置在所述衬底下方。
优选地，所述显示元件还包括公共电极，
所述信号屏蔽层和所述天线贴片层均设置在所述衬底上方，所述薄膜晶体管、所述像素电极和所述公共电极均设置在所述信号屏蔽层上方。
优选地，所述显示元件还包括公共电极，
所述衬底的一侧还设置有绝缘层，所述衬底和所述绝缘层均设置在所述天线贴片层与所述信号屏蔽层之间，以共同作为所述介质层；所述薄膜晶体管、所述像素电极和所述公共电极均设置在所述信号屏蔽层上方。
优选地，所述信号屏蔽层用于在识别阶段接收参考电压信号，并在显示阶段接收公共电压信号，以复用为公共电极。
优选地，所述天线贴片层包括在多个彼此间隔的天线贴片，多个天线贴片排列为多行多列，所述衬底的显示区和非显示区均设置有多个天线贴片。
优选地，所述天线贴片层包括多个彼此间隔的天线贴片，多个所述天线贴片分为两组，两组天线贴片分别位于所述衬底的沿其长度方向或宽度方向的两侧。
相应地，本发明还提供一种显示面板，包括本发明提供的上述阵列基板和与所述阵列基板对盒设置的对盒基板。
相应地，本发明还提供一种人机交互终端，包括本发明提供的上述显示面板和与所述天线结构电连接的驱动芯片。
优选地，所述阵列基板的一侧边缘超出所述对盒基板的相应边缘，所述阵列基板超出所述对盒基板的部分上设置有导电部，
所述天线贴片层包括在多个彼此间隔的天线贴片，每个天线贴片均与所述导电部电连接；
所述人机交互终端还包括线路板，所述线路板上设置有连接线，所述驱动芯片设置在所述线路板上，并通过所述线路板上的连接线与所述导电部电连接。
优选地，所述天线贴片层包括在多个彼此间隔的天线贴片，
所述驱动芯片设置在所述衬底上，所述驱动芯片的数量为多个，并与所述天线贴片一一电连接。
本发明将天线结构集成在阵列基板上，提高了产品集成度，简化了整体结构；并且，天线结构可以在阵列基板的制成工艺中一并制作，不再需要单独的工艺，提高了生产效率。天线结构的信号屏蔽层能够将天线结构收发的电磁波与显示时的电场屏蔽开，从而保证画面显示和电磁波的收发互不干扰。另外，阵列基板的衬底可以作为天线结构中的介质层，从而进一步减小了阵列基板的厚度。
由于显示面板采用上述阵列基板，因此可以提高显示面板的集成度，进而提高人机交互终端的集成度，减小人机交互终端的整体厚度；并且，在人机交互终端中，驱动芯片可以与天线贴片一一对应，并设置在衬底上与天线贴片相邻的位置，从而可以减小信号线的长度，提高信噪比和动作检测的精确度。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明实施例中显示面板的第一种结构示意图；
图2是本发明实施例中显示面板的第二种结构示意图；
图3是本发明实施例中显示面板的第三种结构示意图；
图4是本发明实施例中显示面板的第四种结构示意图；
图5是本发明实施例中显示面板的第五种结构示意图；
图6是本发明实施例中显示面板的第六种结构示意图；
图7是第一种排布方式的天线贴片与导电部的连接示意图；
图8是人机交互终端的应用场景示意图；
图9是第二种排布方式的天线贴片与导电部的连接示意图；
图10是第二种排布方式的天线贴片与驱动芯片的连接示意图。
其中，附图标记为：
1、人机交互终端；2、人手；10、阵列基板；11、衬底；12、薄膜晶体管；13、像素电极；14、信号屏蔽层；15、天线贴片层；15a、天线贴片；16、绝缘层；17、自发光单元；18、公共电极；19、导电部；191、信号线；20、液晶层；30、彩膜基板；31、彩膜层；40、封装盖板；50、驱动芯片。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
作为本发明的一方面，提供一种阵列基板，图1至图6分别为采用不同结构的阵列基板的显示面板的示意图，如图1至图6所示，阵列基板10包括衬底11和设置在衬底11上方的显示元件，所述显示元件是指，当所述阵列基板用于显示面板中时，用于显示的结构，所述显示元件至少包括薄膜晶体管12和像素电极13。阵列基板10还包括用于发射和接收电磁波的天线结构，该天线结构包括设置在衬底11上的信号屏蔽层14和天线贴片层15，天线贴片层15与信号屏蔽层14通过介质层间隔开，天线贴片层15设置在信号屏蔽层14的下方，以使得所述天线结构朝向衬底11下方发射电磁波和接收来自衬底11下方的电磁波。其中，本发明中的上方是指，所述阵列基板在用于显示面板中时的显示侧，下方是指，背离显示的一侧。
信号屏蔽层14可以用于接收参考信号(例如，将信号屏蔽层14接地)，以作为天线结构的参考层，天线贴片层15包括多个采用金属、金属网格或透明导电材料(如氧化铟锡等)制成的天线贴片15a，天线贴片15a的形状不作限定，可以为环形、圆形、微带线型等。信号屏蔽层14与天线贴片层15和介质层共同作为天线结构来发射和接收电磁波。
在本发明中，由于信号屏蔽层14和天线贴片层15均设置在衬底11上，即，将天线结构集成在阵列基板10中，因此，使用所述阵列基板10的人机交互终端的集成度更高，结构得到了简化；并且，天线结构可以在阵列基板10的制成工艺中一并制作，不再需要单独的工艺，提高了生产效率。天线结构所发射的电磁波方向向下、接收的电磁波方向也是来自衬底11下方的，从而尽量减少电磁波对显示的干扰。
其中，衬底11包括显示区和环绕所述显示区的非显示区，所述显示区包括多个像素单元，所述显示元件包括设置在每个像素单元中的薄膜晶体管12和像素电极13，薄膜晶体管12和像素电极13均设置在信号屏蔽层14的上方。
所述显示元件还可以包括公共电极18，阵列基板10可以用于液晶显示面板中(如图1至图3、图5和图6所示)，也可以用于自发光显示面板中(如图4所示)。当阵列基板10用于液晶显示面板中时，公共电极18可以为设置在像素电极13所在层下方的整层电极层，如图1至图3所示；也可以为与像素电极13同层且交替设置的电极条，如图5所示。当阵列基板10用于自发光发光显示面板中时，如图4所示，所述显示元件还可以包括设置在衬底上方的自发光单元17，例如，有机电致发光单元OLED。像素电极13即为设置在自发光单元的阳极，公共电极18即为设置在自发光单元17上方的阴极层，这时，自发光单元17也设置在信号屏蔽层的上方。
下面结合图1至图6对本发明中天线结构的几种具体设置方式进行介绍。
天线结构的第一种设置方式参见图1中所示，信号屏蔽层14设置在衬底11的上表面上，天线贴片层15设置衬底11的下表面上，衬底11作为所述介质层，即，信号屏蔽层14、天线贴片层15和衬底11形成了所述天线结构。衬底11可以为玻璃衬底，通过选择合适介电常数的玻璃，即可调节天线结构的性能参数。这种结构下，不需要在信号屏蔽层14和天线贴片层15之间单独设置介质层，从而减小了阵列基板的整体厚度，同时，由于信号屏蔽层14是直接形成在衬底11上表面的，即，阵列基板10上的薄膜晶体管12和像素电极13等结构均设置在信号屏蔽层14上方，因此，信号屏蔽层14一方面作为天线结构的参考层，使得天线结构向下方发送、或接收下方的电磁波，而不会受到其他导电结构的干扰；另一方面可以起到信号屏蔽的作用，防止天线结构收发的电磁波进入公共电极18和像素电极13产生的电场中，从而保证画面显示和电磁波的收发互不干扰。应当理解的是，在自发光显示面板中，天线结构也可以采用图1的设置方式。
天线结构的第二种设置方式参见图2中所示，信号屏蔽层14设置在衬底11下方。具体地，信号屏蔽层14可以直接设置在衬底11下表面上；天线贴片层15设置在信号屏蔽层14下方；天线贴片层15和信号屏蔽层14之间设置有一层绝缘层16，以作为天线结构的介质层。和图1的设置方式相类似地，采用图2的设置方式可以保证画面显示和电磁波的收发互不干扰。另外，在有机电致发光显示面板中，天线结构也可以采用图2的设置方式。
天线结构的第三种设置方式参见图3和图4中所示，信号屏蔽层14和天线贴片层15均设置在衬底11上方，薄膜晶体管12、像素电极13和公共电极18均设置在信号屏蔽层14上方。当阵列基板10用于自发光显示面板中时，如图4所示，自发光单元17也设置在信号屏蔽层14上方。和第二种设置方式相类似地，当天线贴片层15和信号屏蔽层14均设置在衬底11上方时，天线贴片层15和信号屏蔽层14之间的介质层为衬底11以外的绝缘层16。和第一种设置方式相类似地，采用第三种设置方式时，信号屏蔽层14的信号屏蔽作用使得电磁波的收发同样不会与画面显示产生相互干扰。
天线结构的第四种设置方式如图5所示，信号屏蔽层14设置在衬底11上方，薄膜晶体管12、像素电极13和公共电极均设置在信号屏蔽层14上方。衬底11的一侧还设置有绝缘层16，衬底11和绝缘层16均设置在天线贴片层15与信号屏蔽层14之间，以共同作为所述介质层。绝缘层16可以如图5中所示，设置在衬底11的上表面上，也可以设置在衬底11的下表面上。采用图5的设置方式同样可以保证画面显示和电磁波的收发互不干扰；并且，衬底11的介电常数以及绝缘层的介电常数均会影响天线结构的性能，因此，衬底11和绝缘层16的组合作为天线结构的介质层时，使得天线结构的性能多样化。
天线结构的第五种设置方式参见图6中所示，薄膜晶体管12和像素电极13均设置在信号屏蔽层14上方，信号屏蔽层14用于在识别阶段接收参考电压信号(例如，接地)，从而作为天线结构的参考层；并在显示阶段接收公共电压信号，以复用为公共电极。如上文所述，阵列基板10可以用于显示面板中，其中，所述显示面板每个显示周期可以划分为显示阶段和识别阶段，在显示阶段，信号屏蔽层14作为公共电极与像素电极13之间产生电场，从而使液晶发生偏转以进行画面显示；在识别阶段，信号屏蔽层14接收到参考电压信号，以使得天线结构向下发射电磁波，从而进行动作识别。这种结构不需要再单独制作公共电极来进行显示，从而简化了阵列基板10的整体结构，减少了工艺步骤，减小了阵列基板10的整体厚度。由于显示阶段和识别阶段分开进行，因此，电磁波的收发与画面的显示互不影响。
在天线结构的第五种设置方式中，即，信号屏蔽层14复用为公共电极时，信号屏蔽层14与天线贴片层15可以如图6中所示，均设置在衬底11上方，且二者之间设置有绝缘层16；也可以与图1中的设置方式类似，将信号屏蔽层14和天线贴片层15分别设置在衬底11的上、下表面上；也可以与图5中的设置方式类似，将信号屏蔽层14和天线贴片层15分别设置在衬底11两侧、且信号屏蔽层14与天线贴片层15之间除了设置有衬底11外，还设置有绝缘层16。
另外需要说明的是，所述天线结构可以如图1至图5中所示，覆盖阵列基板10的显示区(即上述多个像素单元所在的区域)，以防止对边框宽度产生影响，这种情况下，当阵列基板10应用于液晶显示面板中时，信号屏蔽层14为氧化铟锡(ITO)等材料制成的透明层，当阵列基板10应用于自发光显示面板中时，信号屏蔽层14可以为采用金属材料制成的非透明层，也可以为氧化铟锡等材料制成的透明层。当然，所述天线结构也可以设置在阵列基板10的非显示区，这时，信号屏蔽层14可以为透明层，也可以为非透明层。
应当理解的是，薄膜晶体管12、公共电极18设置在信号屏蔽层14上方时，与信号屏蔽层14之间是绝缘间隔的。图1至图6仅为示意性的附图，阵列基板10上还设置有其他结构，图中未一一表示出。
本发明中的天线贴片层15包括多个彼此间隔的天线贴片15a，多个天线贴片15a可以采用不同的方式在衬底上进行分布。如图7所示，多个天线贴片15a排列为多行多列，衬底11的显示区和非显示区均设置有多个天线贴片15a，从而使得天线贴片层15a覆盖阵列基板10的整个表面，天线结构能够在更广的范围内收发电磁波。
图8是阵列基板应用于人机交互终端1中的一种具体应用场景示意图，在图8中，用户手持人机交互终端1时，人手2通常位于长度方向的两侧，因此，当阵列基板10用于这种人机交互终端1时，天线贴片的分布方式可以如图9所示，多个天线贴片15a分为两组，两组天线贴片15a分别位于衬底11的沿其长度方向或宽度方向的两侧。
作为本发明的另一方面，提供一种显示面板，包括上述阵列基板10以及与该阵列基板10相对设置的对盒基板。所述显示面板可以为液晶显示面板，此时，如图1至图3、图5和图6所示，所述对盒基板可以为包括彩膜层31的彩膜基板30，阵列基板10和彩膜基板30之间有液晶层20；所述显示面板也可以为自发光显示面板，此时，如图4所示，阵列基板10上的显示元件包括自发光单元17，对盒基板为封装盖板40。
作为本发明的再一方面，提供一种人机交互终端，包括上述显示面板和与所述天线结构电连接的驱动芯片。所述驱动芯片能够向天线结构提供驱动信号，以使天线结构向后方发射电磁波，并接收被使用者反射的电磁波，驱动芯片能够天线结构发射和接收的电磁波所对应的电信号发送给人机交互终端的处理模块，以判断判断用户的手势动作。所述人机交互终端可以为手机、平板电脑、游戏机、电视等。应当理解的是，为了不影响天线结构收发电磁波，应保证天线结构后方不能有金属遮挡。
如上文所述，天线贴片层15包括多个彼此间隔的天线贴片15a，在实际应用中，可根据应用产品(电视、平板、手机等)以及所需场景(体感识别、手势识别、测距等)选取合适的雷达频段，频段的不同，所对应的识别精度和天线尺寸也相应地不同，例如，在进行手势识别的产品中，天线贴片15a的尺寸约1mm，在5cm～5m的距离范围内识别精度可达到5mm。采用更高的频段时，可以进一步提高精度，减小天线贴片15a的尺寸。
对于驱动芯片的设置位置和与天线贴片15a的连接方式，本发明提供以下具体实施方式。
作为第一种实施方式，阵列基板10的一侧边缘超出所述对盒基板的相应边缘，阵列基板10超出所述对盒基板的部分上设置有导电部19，每个天线贴片15a均通过信号线191(如图7和图9中所示)与导电部19电连接；所述人机交互终端还包括线路板(未示出)，所述线路板上设置有连接线，所述驱动芯片设置在所述线路板上，并通过所述线路板上的连接线与导电部19电连接。
作为第二种实施方式，如图10所示，驱动芯片50设置在衬底11上，驱动芯片50的数量为多个，并与天线贴片15a一一对应，每个天线贴片15a通过信号线191与相应的驱动芯片50电连接，这样可以使得每个天线贴片15a就近与驱动芯片50相连，从而减小信号线191的长度，进而提高信噪比和动作检测精度。其中，驱动芯片50可以采用芯片绑定(Chip OnGlass,COG)或微转印(micronTransfer Print，μTP)的方式制作在衬底11上。当采用这种驱动芯片60为多个，并设置在衬底11上的实施方式时，天线贴片15a优选地采用图中的分布方式，以便于驱动芯片的设置。
以上为对本发明提供的阵列基板、显示面板和人机交互装置的描述，可以看出，本发明将天线结构集成在阵列基板上，提高了产品集成度，简化了整体结构；并且，天线结构可以在阵列基板的制成工艺中一并制作，不再需要单独的工艺，提高了生产效率。天线结构的信号屏蔽层能够将天线结构收发的电磁波与显示时的电场屏蔽开，从而保证画面显示和电磁波的收发互不干扰。另外，阵列基板的衬底可以作为天线结构中的介质层，从而进一步减小了阵列基板的厚度。
由于显示面板采用上述阵列基板，因此可以提高显示面板的集成度，进而提高人机交互终端的集成度，减小人机交互终端的整体厚度；并且，在人机交互终端中，驱动芯片可以与天线贴片一一对应，并设置在衬底上与天线贴片相邻的位置，从而可以减小信号线的长度，提高信噪比和动作检测的精确度。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种阵列基板，包括衬底和设置在所述衬底上方的显示元件，其特征在于，所述阵列基板还包括用于发射和接收电磁波的天线结构，所述天线结构包括设置在所述衬底上的信号屏蔽层和天线贴片层，所述天线贴片层与所述信号屏蔽层通过介质层间隔开，所述天线贴片层设置在所述信号屏蔽层的下方，以使得所述天线结构朝向所述衬底下方发射电磁波和接收来自所述衬底下方的电磁波，
所述衬底包括显示区和环绕所述显示区的非显示区，所述显示区包括多个像素单元，所述显示元件包括设置在每个像素单元中的薄膜晶体管和像素电极，所述薄膜晶体管和所述像素电极均设置在所述信号屏蔽层的上方。
2.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，所述信号屏蔽层设置在所述衬底的上表面上，所述天线贴片层设置所述衬底的下表面上，所述衬底作为所述介质层。
3.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，所述信号屏蔽层设置在所述衬底下方。
4.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，所述显示元件还包括公共电极，
所述信号屏蔽层和所述天线贴片层均设置在所述衬底上方，所述薄膜晶体管、所述像素电极和所述公共电极均设置在所述信号屏蔽层上方。
5.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，所述显示元件还包括公共电极，
所述衬底的一侧还设置有绝缘层，所述衬底和所述绝缘层均设置在所述天线贴片层与所述信号屏蔽层之间，以共同作为所述介质层；所述薄膜晶体管、所述像素电极和所述公共电极均设置在所述信号屏蔽层上方。
6.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，所述信号屏蔽层用于在识别阶段接收参考电压信号，并在显示阶段接收公共电压信号，以复用为公共电极。
7.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，所述天线贴片层包括在多个彼此间隔的天线贴片，多个天线贴片排列为多行多列，所述衬底的显示区和非显示区均设置有多个天线贴片。
8.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，所述天线贴片层包括多个彼此间隔的天线贴片，多个所述天线贴片分为两组，两组天线贴片分别位于所述衬底的沿其长度方向或宽度方向的两侧。
9.一种显示面板，其特征在于，包括权利要求1至8中任意一项所述的阵列基板和与所述阵列基板对盒设置的对盒基板。
10.一种人机交互终端，其特征在于，包括权利要求9所述的显示面板和与所述天线结构电连接的驱动芯片。
11.根据权利要求10所述的人机交互终端，其特征在于，所述阵列基板的一侧边缘超出所述对盒基板的相应边缘，所述阵列基板超出所述对盒基板的部分上设置有导电部，
所述天线贴片层包括在多个彼此间隔的天线贴片，每个天线贴片均与所述导电部电连接；
所述人机交互终端还包括线路板，所述线路板上设置有连接线，所述驱动芯片设置在所述线路板上，并通过所述线路板上的连接线与所述导电部电连接。
12.根据权利要求10所述的人机交互终端，其特征在于，所述天线贴片层包括在多个彼此间隔的天线贴片，
所述驱动芯片设置在所述衬底上，所述驱动芯片的数量为多个，并与所述天线贴片一一对应电连接。
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