CN112905053B - 触控显示面板 - Google Patents

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Abstract

公开一种触控显示面板，包括显示驱动器、光控传感器、触控传感器，触控显示面板的一帧显示周期包括第一时间段和第二时间段，在第一时间段内，显示驱动器与光控传感器同时工作，在所述第二时间段内，触控传感器工作。采用显示功能和光控功能同步工作，且显示功能和光控功能与触控帧分时的驱动方案，可有效分隔触控与显示、光控，可有效解决公共电极对触控信号的串扰，触控发射电极对读出线的串扰，以及触控电场对液晶的串扰问题。

Description

触控显示面板
技术领域
本发明涉及触控显示技术领域，尤其涉及一种触控显示面板。
背景技术
随着显示技术的发展，越来越多的功能集成于显示器件之中，也同步赋予了显示器件新的作用。显示器件作为人机交互的一个重要界面，势必需要感知人所发出的指令，而将传感器集成于显示器件之中，是人机交互的一个重要桥梁。由于在有些特殊使用环境中，大尺寸显示液晶屏需要满足既能实现远程操控的功能又能实现短程操控的功能，因此单一功能的触控或者光控显示技术均存在不足。
为了更低的制造成本和更薄的厚度，一般采用将光控传感器和触控传感器同步集成液晶显示盒子内(in cell)，但光控传感器的电极与触控传感器的接收电极之间存在寄生电容，以及光控传感器与像素电极及液晶之间的电场相互串扰，均制约着集成光控和触控功能的大尺寸液晶显示屏的应用。
因此，现有的同步实现光控和触控功能的大尺寸液晶显示屏有待于改进。
发明内容
本发明实施例提供一种触控显示面板，以解决现有的触控显示面板，光控传感器和触控传感器均为in cell结构，导致光控传感器的电极与触控传感器的接收电极之间存在寄生电容，以及光控传感器与像素电极、液晶之间的电场相互串扰，进而影响显示的技术问题。
为解决上述问题，本发明提供的技术方案如下：
本发明实施例提供一种触控显示面板，包括显示驱动器、光控传感器以及触控传感器，所述显示驱动器用于实现显示，所述光控传感器用于实现光学触控，所述触控传感器用于实现电容触控；其中，所述触控显示面板的一帧显示周期包括第一时间段和第二时间段，在所述第一时间段内，所述显示驱动器与所述光控传感器同时工作，在所述第二时间段内，所述触控传感器工作。
在本发明的一种实施例中，所述触控显示面板还包括多条扫描线，所述光控触感器与所述显示驱动器电性连接至同一条所述扫描线。
在本发明的一种实施例中，所述光控传感器包括电性连接的输出晶体管和光感晶体管，其中，所述输出晶体管的栅极电性连接至所述扫描线。
在本发明的一种实施例中，所述显示驱动器包括开关晶体管，所述开关晶体管的栅极电性连接至所述扫描线。
在本发明的一种实施例中，所述触控显示面板还包括：
第一基板；
第二基板，与所述第一基板相对设置；
像素电极，设置于所述第一基板面向所述第二基板的一侧；以及
复用电极，设置于所述第二基板面向所述第一基板的一侧，包括多个第一电极块。
在本发明的一种实施例中，所述显示驱动器与所述光控传感器同层设置于所述第一基板上。
在本发明的一种实施例中，所述触控传感器包括：
第一触控电极，设置于所述第二基板面向所述第一基板的一侧；
第二触控电极，所述第一触控电极设置于所述第二基板背离所述第一基板的一侧；其中，在所述第一时间段，每一所述第一电极块均复用为公共电极，在所述第二时间段，至少部分所述第一电极块复用为所述第一触控电极。
在本发明的一种实施例中，奇数行或偶数行的所述第一电极块复用为所述第一触控电极。
在本发明的一种实施例中，所述第一触控电极包括阵列设置的多个第二电极块和第二桥接线，所述第二桥接线连接同一列中相邻的两所述第二电极块。
在本发明的一种实施例中，所述第二电极块与复用为所述第一触控电极的所述第一电极块之间不具有交叠面。
本发明的有益效果为：本发明实施例采用显示功能和光控功能同步工作，且显示功能和光控功能与触控帧分时的驱动方案，可有效分隔触控与显示、光控，可有效解决公共电极对触控信号的串扰，触控发射电极对读出线的串扰，以及触控电场对液晶的串扰问题；另外通过将公共电极复用为触控发射电极，以及将光控传感器集成在显示驱动器的膜层，可降低触控显示面板的厚度，节省工艺成本。
附图说明
图1为本发明实施例提供的触控显示面板的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的光控传感器和显示驱动器的集成电路示意图；
图3为本发明实施例提供的光控传感器和触控传感器集成显示的时序图；
图4为本发明实施例提供的第二触控电极的平面示意图；
图5为本发明实施例提供的复用电极的平面示意图；
图6为本发明实施例提供的第一触控电极和第二触控电极的平面示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
本发明针对以解决现有的触控显示面板，光控传感器和触控传感器均为in cell结构，导致光控传感器的电极与触控传感器的接收电极之间存在寄生电容，以及光控传感器与像素电极、液晶之间的电场相互串扰，进而影响显示的技术问题，提出本实施例以克服该缺陷。
请参阅图1，本发明实施例提供一种触控显示面板100，包括显示驱动器、光控传感器、触控传感器，其中，所述显示驱动器用于实现显示，所述光控传感器用于实现光学触控，所述触控传感器用于实现电容触控。
所述光控传感器可用于远程触控，所述触控传感器可用于近程触控，从而实现多功能触控的显示。
具体地，所述光控传感器包括电性连接的输出晶体管T2和光感晶体管T3，其中，所述光感晶体管T3用于感测光通量的变化，根据感测到的光通量，产生光电流，并且该光电流经由沟道从感应晶体管T3的源极流到漏极，该光电流产生的电荷通过输出晶体管T2输出到检测IC。基于该光电流的值来判断是否进行触摸。所述光控传感器包括但不限于2T1C(两个薄膜晶体管和1个存储电容)架构、4T1C架构、以及5T1C架构中的任意一种。在本实施例中以2T1C结构为例进行说明。
所述触控传感器可为互电容触控模式，包括发射电极和触控电极。
所述触控显示面板100还包括第一基板10和设置于所述第一基板10上的发光层，所述显示驱动器用于驱动发光层发光以实现显示，所述发光层包括但不限于液晶材料、OLED(有机发光二极管)、QLED(量子点发光二极管)、Mini-led、以及Micro-led中的任意一种。
在本实施例中，所述光控传感器可为in cell结构，即集成于所述发光层内部。相较于外挂式的结构，可降低触控显示面板100的整体厚度。
具体地，所述光控传感器设置于所述第一基板10上，且设置于所述第一基板10和所述发光层之间。
进一步地，所述光控传感器可与所述显示驱动器同层设置于所述第一基板10上，即所述光控传感器的薄膜晶体管的各个金属器件可与所述显示驱动器的薄膜晶体管的各个金属器件通过相应的同一金属层形成。
由于现有技术将光控传感器和触控传感器均同步集成在显示层内部，导致光控传感器的电极与触控传感器的电极之间存在寄生电容，且各个传感器之间的电场相互串扰，因此本发明实施例将触控传感器的发射电极和接收电极中的一者设置为外挂式结构(设置在发光层外)，另一者设置为in cell结构(设置在发光层内)，从而降低触控传感器的电极对其他传感器造成的串扰影响，且相比于纯外挂式结构(发射电极和接收电极均设置于发光层外)，具有更低的成本和更薄的厚度。
所述触控显示面板的一帧显示周期可包括第一时间段和第二时间段，在所述第一时间段内，所述显示驱动器与所述光控传感器工作；在所述第二时间段内，所述触控传感器工作。通过将所述触控传感器与所述显示驱动器、光控传感器帧分时工作，可以解决显示驱动器的公共电极对触控信号的串扰，以及光控传感器的电极与触控电极产生寄生电容的问题。
所述触控显示面板还包括多条扫描线，所述光控触感器与所述显示驱动器电性连接至同一条所述扫描线，以实现显示和光控的同步工作，提高显示及光控的刷新率和报点率。
其中，所述光控传感器包括电性连接的输出晶体管和光感晶体管，所述输出晶体管的栅极电性连接至所述扫描线；所述显示驱动器包括开关晶体管，所述开关晶体管的栅极电性连接至所述扫描线。
请参阅图1和图2，本发明实施例以液晶显示面板为例，进行说明，但不以此为限。所述触控显示面板100包括相对设置的第一基板10和第二基板60，所述显示驱动器101和所述光控传感器102设置于所述第一基板10上，所述触控传感器设置于所述第二基板60上。
所述触控显示面板100还包括夹设于所述第一基板10和所述第二基板60之间的液晶层50、设置于所述第一基板10面向所述第二基板60一侧的像素电极30，以及设置于所述第二基板60面向所述第一基板10一侧的复用电极。
其中，所述像素电极30设置于所述显示驱动器101和所述光控传感器102上，所述像素电极30电性连接至所述显示驱动器101的开关晶体管T1。
所述触控传感器为互电容触控结构，所述触控传感器包括第一触控电极92和第二触控电极110，所述第一触控电极92为发射电极Tx和接收电极Rx中的一者，所述第二触控电极110为发射电极Tx和接收电极Rx中的另一者。在本实施例中，所述第一触控电极92为发射电极Tx，所述第二触控电极110为接收电极Rx，但不以此为限。
其中，所述第一触控电极92可设置于所述第二基板60面向所述第一基板10的一侧，所述第二触控电极110可设置于所述第二基板60背离所述第一基板10的一侧。
所述复用电极在不同时间段分时作为不同功能的电极使用，可减少工艺成本和减薄触摸显示面板100的厚度。所述复用电极在显示阶段作为公共电极使用时，所述公共电极与所述像素电极30形成液晶电容，在触控阶段，所述复用电极的至少一部分作为触控驱动器的发射电极或接收电极使用，可以有效解决公共电极对触控信号的干扰，尤其对于VA型显示面板的改善更为明显。
在本实施例中，所述光控传感器102可为2T1C结构，所述光控传感器102包括输出晶体管T2、光感晶体管T3以及存储电容Cst。在其他实施例中，所述光控传感器102可为3T1C、4T1C或5T1C等其他驱动架构。
请参阅图2，所述触控显示面板100还包括多条扫描线Gate和多条数据线Data，所述多条扫描线Gate和多条数据线Data相互交错，限定出多个像素区域。所述显示驱动器101设置于所述扫描线Gate和所述数据线Date的交叉处。
其中，所述光控传感器102与所述显示驱动器101电性连接至同一条所述扫描线Gate，实现光控传感器102和所述显示驱动器101的同步扫描。
具体地，所述输出晶体管的栅极电性连接至所述扫描线，所述显示驱动器包括开关晶体管，所述开关晶体管的栅极电性连接至所述扫描线。
所述开关晶体管T1的栅极电性连接至相应的扫描线Gate，所述开关晶体管T1的源极或漏极连接至所述数据线Data，所述开关晶体管T2的漏极或源极连接至所述像素电极30。
所述触控显示面板100还包括第一电源线SVDD、第二电源线SVGG以及读出线Readout。
其中，所述输出晶体管T2的栅极连接至扫描线Gate，所述输出晶体管T2的源极或漏极连接至节点a，所述输出晶体管T2的漏极或源极连接至所述读出线Readout，所述光感晶体管T3的栅极连接至第二电源线SVGG，所述光感晶体管T3的源极连接至所述第一电源线SVDD，所述光感晶体管T3的漏极连接至所述节点a，所述存储电容Cst的一端连接至所述节点a，所述存储电容Cst的另一端连接至所述第二电源线SVGG。其中，所述读出线Readout可外接至触控显示面板100的用于检测光控位置的检测单元IC，第一电源线SVDD、第二电源线SVGG的电压为固定电压。
所述光控传感器102的驱动原理为：通过第一电源线SVDD将驱动电压施加到光感晶体管T3的源极，并且通过第二电源线SVGG将固定电压施加到光感晶体管T3的栅极，当光感晶体管T3的有源层中感应到特定光量时，根据该感应到的光量，产生光电流并且该光电流经由沟道从感应晶体管T3的源极流到漏极。该光电流通过光感晶体管T3的漏极流到存储电容Cst。因此，该光电流产生的电荷通过第一源极线SVDD和第二电源线SVGG被积累在存储电容Cst中。存储电容Cst中积累的电荷通过输出晶体管T2的源极或漏极流到读出线Readout，以被连接到读出线Readout的检测单元IC检测，基于该光电流的值确定是否进行光控。
请参阅图3，Gate(n)代表第n行扫描线，Tx n代表第n行的发射电极。本发明实施例的光控与显示同步进行，将光控和显示一起与触控分时进行，能够避免液晶受到触控电场的串扰影响，光控传感器102的读出线Readout受到发射电极Tx(本实施例中的第一触控电极)的串扰影响，以及避免发射电极Tx受到第二基板60侧的公共电极、光控传感器102的电极的串扰影响。
具体地，一帧内完成显示、光控和触控的时间T＝t1+t2，对应的频率为f＝1/(t1+t2)，在所述第一时间段t1内，所述触控显示面板100上的多条扫描线Gate1～Gate(n)逐行扫描，光控和显示完成一帧的扫描，所述显示驱动器101和所述光控传感器102在一帧周期的工作时间为t1；在所述第二时间段t2内，所述触控传感器工作，所述发射电极Tx1～Txn逐行发射触控驱动信号，所述光控传感器102和所述显示驱动器101停止工作，所述触控传感器在一帧周期的工作时间为t2。
请参阅图1，所述显示驱动器101的各个器件和所述光控传感器102的各个器件可同层设置，以节省工艺成本和减薄触控显示面板100的厚度。
具体地，所述显示驱动器101的开关晶体管T1包括第一栅极111、第一有源层121、第一源极131、第一漏极132。在其他实施例中，所述显示驱动器101可为3T1C、5T1C或者为7T1C的驱动架构，例如OLED触控显示面板等其他主动发光型的显示面板中，所述显示驱动器101可包括开关晶体管T1、驱动晶体管、复位晶体管等。
所述光控驱动器102的输出晶体管T2包括第二栅极112、第二有源层122、第二源极133、第二漏极134；所述光感晶体管T3包括第三栅极113、第三有源层123、第三源极135、以及第三漏极136。
其中，所述第一栅极111、所述第二栅极112以及所述第三栅极113同层设置，可通过在所述第一基板10上沉积第一金属层，并经过同一刻蚀工艺形成图案化的各个栅极的图形。
所述第一有源层121、所述第二有源层122以及所述第三有源层123同层设置，各个有源层的材料包括但不限于a-Si：H，Ge、Si-Ge中的任意一种半导体材料，可通过涂布半导体材料、刻蚀等工艺形成图案化的各个有源层的图形。
所述第一源极131、所述第一漏极132、所述第二源极133、所述第二漏极134、所述第三源极135，以及所述第三漏极136同层设置，通过在各个有源层上方沉积第二金属层，并对第二金属层进行同一道刻蚀工艺，形成图案化的各个源、漏极图形。
所述第一栅极111、所述第二栅极112以及所述第三栅极113上覆盖有栅极绝缘层21，所述第一有源层121、所述第二有源层122以及所述第三有源层123设置于所述第栅极绝缘层21上，所述第一源极131、所述第一漏极132搭接在所述第一有源层121两端，所述第二源极133、所述第二漏极134搭接在所述第二有源层122两端，所述第三源极135、所述第三漏极136搭接在所述第三有源层123两端，其中，所述第二漏极134与所述第三源极135连接。
所述第一源极131、所述第一漏极132、所述第二源极133、所述第二漏极134、所述第三源极135，以及所述第三漏极136上设置有钝化层22，所述像素电极30设置于所述钝化层22上，所述钝化层22上设置有过孔，所述像素电极30通过过孔与所述第一漏极132连接。
所述触控显示面板100可为COA(Color filter on array，彩色滤光片集成于阵列基板上)架构，也可为Non-COA架构。所述触控显示面板100为COA型结构时，彩色滤光层可设置于所述第一基板10上，具体设置于所述显示驱动器101和所述像素电极30之间。所述触控显示面板100为Non-COA架构时，所述彩色滤光层可设置于所述第二基板60上，具体可设置于所述第二基板60面向所述第一基板10的一侧。
本实施例以Non-COA型结构为例，所述彩色滤光层70设置于所述第二基板60面向所述第一基板10的一侧，所述彩色滤光层70包括多个阵列分布且颜色各异的第一色阻71、第二色阻72、第三色阻73，相邻的色阻之间设置有黑矩阵80，所述复用电极设置于所述黑矩阵80上。其中，所述黑矩阵80、所述彩色滤光层70应避开所述光感晶体管T3的沟道(第三有源层123的位于所述第三源极135和所述第三漏极136之间的部分)，避免黑矩阵80和色阻的滤光作用对光感晶体管T3的接收的光通量造成影响。即所述黑矩阵80和所述彩色滤光层70与所述光感晶体管T3的沟道不具有交叠面。
所述光感传感器的光感波段为可见光波段(380～780纳米)或者红外光(780～1000纳米)。
请参阅图1和图5，所述复用电极90设置于所述黑矩阵80面向所述第一基板10的一侧，所述复用电极包括多个阵列分布的第一电极块91和多条第一桥接线93，其中，所述第一桥接线93连接同一行X中相邻的两所述第一电极块91。
一种实施例中，所述复用电极90的每一所述第一电极块91均复用为公共电极。
一种实施例中，所述复用电极90的部分所述第一电极块91复用为第一触控电极92。具体地，奇数行或偶数行的所述第一电极块91复用为第一触控电极92。在本实施例中，所述第一触控电极92所在行的电极块的面积大于相邻行的电极块的面积。
所述电极块91的形状包括菱形、方形、圆形等形状中的任意一种，在本实施例中所述电极块91为菱形。
相邻的所述电极块91之间的间距可为2～10微米，间距太小易造成短路。
所述像素电极30、所述复用电极90的材料可为透明导电材料，如ITO材料。
请参阅图1和图4，所述第二触控电极110设置于所述第二基板60背离所述第一基板10的一侧，所述第二触控电极110包括阵列设置的多个第二电极块111和多条第二桥接线112，所述第二桥接线112连接同一列Y中相邻的两所述第二电极块111。
其中，请参阅图6，所述第二触控电极110与复用为所述第一触控电极92的第一电极块91之间不具有交叠面，即在厚度方向上，所述第二电极110在所述复用电极90上的正投影与复用为第一触控电极92的第一电极块91不重叠。
第二触控电极110的材料包括但不限于ITO、透明导电聚合物PEDOT、金属纳米线、石墨烯、碳纳米管，以及Cu、Al、Au、Pt、Ag、Mo等金属中的一种或多种。
请参阅图1，所述触控显示面板100还包括第一取向层41、第二取向层42，所述第一取向层41设置于所述第一像素电极30面向所述第二基板60的一侧，所述第二取向层42设置于所述复用电极90面向所述第二基板的一侧，液晶填充于所述第一取向层41和所述第二取向层42之间。
所述触控显示面板100还包括上偏光片130和下偏光片(未示出)，所述上偏光片130设置于所述第二触控电极110背离所述第一基板10的一侧，所述下偏光片设置于所述第一基板10背离所述第二基板60的一侧。其中，所述上偏光片130与所述第二触控电极110之间通过透明光学胶层120粘合。
本发明实施例采用显示功能和光控功能同步工作，且显示功能和光控功能与触控帧分时的驱动方案，可有效分隔触控与显示、光控，可有效解决公共电极对触控信号的串扰，触控发射电极对读出线的串扰，以及触控电场对液晶的串扰问题；另外通过将公共电极复用为触控发射电极，以及将光控传感器集成在显示驱动器的膜层，可降低触控显示面板的厚度，节省工艺成本。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
以上对本发明实施例所提供的一种触控显示面板进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例的技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种触控显示面板，其特征在于，包括：
显示驱动器，用于实现显示；
光控传感器，用于实现光学触控；
触控传感器，用于实现电容触控；所述触控传感器包括发射电极及接收电极；以及
复用电极，在显示阶段用作公共电极，在触控阶段，其至少一部分用作所述发射电极；
多条扫描线，所述光控传感器和所述显示驱动器电性连接至同一条所述扫描线；
所述触控显示面板还包括相对的第一基板和第二基板、以及位于所述第一基板和所述第二基板之间的发光层，所述显示驱动器和所述光控传感器设置于所述第一基板靠近所述发光层的一侧，所述复用电极设置于所述第二基板靠近所述发光层的一侧，所述接收电极设置于所述第二基板远离所述发光层的一侧；
其中，所述触控显示面板的一帧显示周期包括第一时间段和第二时间段，在所述第一时间段内，所述多条扫描线逐行打开以同步驱动所述显示驱动器与所述光控传感器，在所述第二时间段内，所述触控传感器工作。
2.根据权利要求1所述的触控显示面板，其特征在于，所述光控传感器包括电性连接的输出晶体管和光感晶体管，其中，所述输出晶体管的栅极电性连接至所述扫描线。
3.根据权利要求1所述的触控显示面板，其特征在于，所述显示驱动器包括开关晶体管，所述开关晶体管的栅极电性连接至所述扫描线。
4.根据权利要求1所述的触控显示面板，其特征在于，所述触控显示面板还包括：
像素电极，设置于所述第一基板面向所述第二基板的一侧；以及
所述复用电极，包括多个第一电极块。
5.根据权利要求4所述的触控显示面板，其特征在于，所述显示驱动器与所述光控传感器同层设置于所述第一基板上。
6.根据权利要求5所述的触控显示面板，其特征在于，奇数行或偶数行的所述第一电极块复用为所述发射电极。
7.根据权利要求5所述的触控显示面板，其特征在于，所述接收电极包括阵列设置的多个第二电极块和第二桥接线，所述第二桥接线连接同一列中相邻的两所述第二电极块。
8.根据权利要求7所述的触控显示面板，其特征在于，所述第二电极块与复用为所述发射电极的所述第一电极块之间不具有交叠面。
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