CN103294283B - 一种光学传感式内嵌触摸屏及显示装置 - Google Patents

一种光学传感式内嵌触摸屏及显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种光学传感式内嵌触摸屏及显示装置，在阵列基板位于相邻行的像素单元之间设置触控扫描线，在阵列基板位于相邻列的像素单元之间设置触控读取线，并在阵列基板位于触控扫描线和触控读取线所限定区域内设置感光晶体管和触控切换单元；感光晶体管的漏极与触控切换单元相连，触控切换单元分别与触控扫描线和触控读取线相连；在触控扫描线控制触控切换单元处于开启状态时，激光笔照射到感光晶体管所产生的触控信号通过导通的触控切换单元输出到触控读取线，实现光学传感式触控功能，相对于电容传感式内嵌触摸屏，在大尺寸时不会产生信号干扰和信号延迟的问题。

Description

一种光学传感式内嵌触摸屏及显示装置
技术领域
本发明涉及触摸屏技术领域，尤其涉及一种光学传感式内嵌触摸屏及显示装置。
背景技术
随着显示技术的飞速发展，触摸屏（Touch Screen Panel）已经逐渐遍及人们的生活中。目前，按照原理分类，触摸屏大致包括：电阻传感式触摸屏、电容传感式触摸屏、光学传感式触摸屏等。按照组成结构分类，触摸屏大致包括：触摸屏外挂在显示面板上的触摸屏(Out-cell touch panel)、触摸屏在显示面板上面的触摸屏(On-cell touch panel)、触摸屏内嵌在面板中的触摸屏(In-cell touch panel)。其中，触摸屏内嵌在面板中的结构既可以减薄触摸屏整体的厚度，又可以大大降低触摸屏的制作成本，受到各大面板厂家青睐。
目前，主要通过电阻传感式、电容传感式或光学传感式的方式，实现触摸屏内嵌在面板内部的设计。其中，电阻传感式属于低端传感技术，制作出的产品一般寿命较短；电容传感式发展较快也备受欢迎，但是电容传感式触摸屏主要适用于中小尺寸的显示装置，例如10寸或10寸以下的产品，对于较大尺寸的显示装置，电容传感式触摸屏会产生信号干扰和信号延迟的问题；而光学传感式触摸屏作为下一代触摸传感技术，在屏幕的尺寸上不受限制，制作出的产品寿命较长，且相对稳定，能够解决信号干扰、信号延迟的问题。
发明内容
本发明实施例提供了一种光学传感式内嵌触摸屏及显示装置，用以解决大尺寸触摸屏的信号干扰和信号延迟的问题。
本发明实施例提供的一种光学传感式内嵌触摸屏，包括具有呈矩阵排列的多个像素单元的阵列基板；
阵列基板具有位于相邻行的像素单元之间的触控扫描线；
阵列基板具有位于相邻列的像素单元之间的触控读取线；
阵列基板具有位于触控扫描线和触控读取线所限定区域内的感光晶体管和触控切换单元；感光晶体管的漏极与触控切换单元相连，触控切换单元分别与触控扫描线和触控读取线相连；在触控扫描线控制触控切换单元处于开启状态时，激光笔照射到感光晶体管所产生的触控信号通过导通的触控切换单元输出到触控读取线。
本发明实施例提供的一种显示装置，包括本发明实施例提供的光学传感式内嵌触摸屏。
本发明实施例的有益效果包括：
本发明实施例提供的一种光学传感式内嵌触摸屏及显示装置，在阵列基板位于相邻行的像素单元之间设置触控扫描线，在阵列基板位于相邻列的像素单元之间设置触控读取线，并在阵列基板位于触控扫描线和触控读取线所限定区域内设置感光晶体管和触控切换单元；感光晶体管的漏极与触控切换单元相连，触控切换单元分别与触控扫描线和触控读取线相连；在触控扫描线控制触控切换单元处于开启状态时，激光笔照射到感光晶体管所产生的触控信号通过导通的触控切换单元输出到触控读取线，实现光学传感式触控功能，相对于电容传感式内嵌触摸屏，在大尺寸时不会产生信号干扰和信号延迟的问题。
附图说明
图1为本发明实施例提供的光学传感式内嵌触摸屏中阵列基板的结构示意图之一；
图2为发明实施例提供的光学传感式内嵌触摸屏的剖面图；
图3为本发明实施例提供的光学传感式内嵌触摸屏中阵列基板的结构示意图之二；
图4a为本发明实施例提供的光学传感式内嵌触摸屏应用于ADS模式时的一个亚像素单元的具体结构示意图之一；
图4b为本发明实施例提供的光学传感式内嵌触摸屏应用于ADS模式时的一个亚像素单元的具体结构示意图之二；
图5为本发明实施例提供的光学传感式内嵌触摸屏中阵列基板的结构示意图之三。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明实施例提供的光学传感式内嵌触摸屏及显示装置的具体实施方式进行详细地说明。
本发明实施例提供的一种光学传感式内嵌触摸屏，如图1所示，具体包括具有呈矩阵排列的多个像素单元01的阵列基板1；
阵列基板1具有位于相邻行的像素单元01之间的触控扫描线Scan N(N=1,2,3......)；
阵列基板1具有位于相邻列的像素单元01之间的触控读取线Read out N(N=1,2,3......)；
阵列基板1具有位于触控扫描线Scan1和Scan2和触控读取线Read out1和Readout2所限定区域内的感光晶体管02和触控切换单元03（图1中未示出感光晶体管02和触控切换单元03的具体结构）；感光晶体管02的漏极与触控切换单元03相连，触控切换单元03分别与触控扫描线Scan N和触控读取线Read out N相连；在触控扫描线Scan N控制触控切换单元03处于开启状态时，激光笔照射感光晶体管02所产生的触控信号通过导通的触控切换单元03输出到触控读取线Read out N。
在具体实施时，本发明实施例提供的上述触摸屏，如图2所示，可以应用于彩色滤光片04设置在与阵列基板1相对的对向基板2即彩膜基板的结构，各彩色滤光片04通过黑矩阵05相互隔开；当然，也可以应用于彩色滤光片设置在阵列基板中的结构，在此不做限定。下面以对向基板2为彩膜基板的结构为例对本发明实施例提供的上述触摸屏进行说明。如图2所示，在具体实施时，黑矩阵05在与感光晶体管02对应的区域需要设置开口区域，开口区域为图2中虚线框所示，这样外部光线即激光笔发射的激光就可以从该开口区域照射到感光晶体管02，实现触控功能。
具体地，如图1所示，在阵列基板1中设置位于相邻列的像素单元01之间的触控读取线Read out N时，可以将各触控读取线Read out N与阵列基板中的数据信号线Data N同层设置且相互绝缘，即在制备各数据信号线Data N的同时制备出与其相互绝缘的触控读取线Read out N，这样，在制备阵列基板时不需要增加额外的制备工序，只需要通过一次构图工艺即可形成数据信号线Data N和触控读取线Read out N的图形，能够节省制备成本，提升产品附加值。当然也可以分别制备触控读取线Read out N和数据信号线Data N，在此不做限定。
同理，如图1所示，在阵列基板中设置位于相邻行的像素单元01之间的触控扫描线Scan N时，同样可以将各触控扫描线Scan N与阵列基板中的栅极信号线Gate N同层设置且相互绝缘，在此不作赘述。
较佳地，在本发明实施例提供的触摸屏中，如图3所示，用于连接感光晶体管02和触控读取线Read out N的触控切换单元03具体可以是一个薄膜晶体管（TFT）器件，该TFT器件的栅极与触控扫描线Scan N相连，漏极与触控读取线Read out N相连，源极与感光晶体管02相连。在触控扫描线Scan N加载扫描信号即高电位信号时，作为触控切换单元03的TFT器件开启，若此时有激光笔照射感光晶体管02，感光晶体管02的活性层中载流子浓度会增大，感光晶体管02会通过开启的TFT器件输出触控信号到对应的触控读取线Read out N。
在具体实施时，作为触控切换单元03的TFT器件的各个部件可以和阵列基板中现有的控制像素单元开关的TFT器件中各个部件同层制备，这样不用增加新的制备工艺，仅需变更对应的各个膜层的构图即可实现，节省了生产成本，提高了生产效率。当然在具体实施时，触控切换单元03也可以是其他结构，在此不作详述。
较佳地，本发明实施例提供的触摸屏在具体实施时，可以将阵列基板中的至少一条栅极信号线作为触控扫描线，避免在阵列基板中增加新的布线，这样可以保证触摸屏具有较大的开口率，并且，使用栅极信号线作为触控扫描线，还可以避免增加单独控制触控扫描线的驱动芯片IC，能节省制作成本。
下面都是以阵列基板中的至少一条栅极信号线Gate N作为触控扫描线Scan N为例进行说明。
一般地，组成触摸屏的阵列基板中的各像素单元都是由多个亚像素单元组成，而这些亚像素单元中一般包含蓝色亚像素单元。这样，本发明实施例提供的上述触摸屏在具体实施时，可以将感光晶体管设置在触控扫描线和触控读取线所限定区域内的蓝色亚像素单元处。由于蓝色亚像素单元的透光率比较高，将感光晶体管设置在蓝色亚像素单元区域内，可以提高触控灵敏度。当然还可以根据需要将感光晶体管设置在其他的亚像素单元区域内，在此不做限定。
具体地，在本发明实施例提供的上述触摸屏中，为了避免感光晶体管由于非激光笔照射而产生触控信号造成误判的问题，如图3所示，可以将感光晶体管02的栅级和源极分别与恒压信号线Vss N相连，该恒压信号线Vss N向感光晶体管02施加反向偏置电压使感光晶体管02在无激光照射的情况下无信号输出，并且恒压信号线Vss N位于相邻像素单元之间的间隙处。在具体实施时，可以在恒压信号线Vss N上加载恒定的电压例如加载-8V的电压。这样，感光晶体管02的工作原理为：在没有激光笔照射感光晶体管02时，感光晶体管02由于恒压信号线Vss N加载的反向电压一直处于反向偏置状态，即感光晶体管02上没有触控信号输出；当有激光笔照射感光晶体管02时，感光晶体管02所受光强增大，感光晶体管02的活性层中载流子浓度增大，感光晶体管02输出触控信号到触控切换单元03，并在触控切换单元03处于开启状态时，触控切换单元03将触控信号输出到触控读取线Read out N。并且，感光晶体管02输出的触控信号与激光笔照射的光强有关，激光笔照射光强越大，感光晶体管02输出到触控切换单元03的触控信号就越大。
具体地，恒压信号线可以设置在相邻列的像素单元之间的间隙处，较佳地，可以将各恒压信号线与阵列基板中的数据信号线同层设置且相互绝缘。恒压信号也可以设置在相邻行的像素单元之间的间隙处，较佳地，可以将各恒压信号线与阵列基板中的栅极信号线同层设置且相互绝缘，在此不作赘述。
本发明实施例提供的上述触摸屏可以应用于扭转向列（TN，Twisted Nematic）型液晶屏、平面内开关（IPS，In-Plane Switch）液晶屏和高级超维场开关（ADS，AdvancedSuper Dimension Switch）液晶屏，在此不做限定。
具体地，本发明实例提供的触摸屏在应用于ADS型液晶屏时，为了进一步保证触摸屏具有较大的开口率，如图4a所示可以将阵列基板中的至少一条公共电极信号线Vcom设置为恒压信号线Vss N，相比于图4b所示的在阵列基板中单独布置恒压信号线Vss N，可以进一步增大开口率。值得注意的是，与感光晶体管02的栅极和源极分别相连的公共电极信号线Vcom在具体实施时，可以指与像素电极相对的透明公共电极，也可以指采用金属材料制备的公共电极信号线，在此不做限定。
最佳地，为了能够最大限度的保证大尺寸的触摸屏的开口率，本发明实施例提供的触摸屏的阵列基板中的像素结构在具体实施时可以采用双栅结构，如图5所示，其中DataN(N=1,2,3......)表示阵列基板的数据信号线，Gate N(N=1,2,3......)表示阵列基板的栅极信号线，图5中未示出感光晶体管02和触控切换单元03，在双栅结构中，阵列基板上的相邻行的像素单元之间具有两个栅极信号线，例如Gate1和Gate2、Gate3和Gate4、Gate5和Gate6，且每相邻的两列像素单元为一列，共用一个位于该两列像素单元之间的数据信号线Date1、Date2、Date3。将双栅结构通过增加一倍数量的栅极信号线，减少了数据信号线及源极驱动IC的数量，从而降低显示器整体成本。
进一步地，如图5所示的双栅结构通过变更相邻两行像素单元的栅极信号线和TFT开关的位置，可以节省出相邻像素单元列之间数据信号线的位置。这样，如图5所示，就可以在相邻像素单元列之间的间隙处设置各触控读取线Read out N，即各触控读取线Read outN具体位于相邻的像素单元列之间的间隙处，这样可以进一步减少像素单元的占用率，保证触摸屏具有较大的开口率。
进一步地，在阵列基板1具有向感光晶体管02施加反向偏置电压的恒压信号线VssN，还可以将各恒压信号线Vss N具体设置于除设置有触控读取线Read out N以外的相邻像素单元列之间的间隙处，以便进一步保证触摸屏开口率。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种显示装置，包括本发明实施例提供的上述光学传感式内嵌触摸屏，该显示装置可以为：手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。该显示装置的实施可以参见上述光学传感式内嵌触摸屏的实施例，重复之处不再赘述。
本发明实施例提供的一种光学传感式内嵌触摸屏及显示装置，在阵列基板位于相邻行的像素单元之间设置触控扫描线，在阵列基板位于相邻列的像素单元之间设置触控读取线，并在阵列基板位于触控扫描线和触控读取线所限定区域内设置感光晶体管和触控切换单元；感光晶体管的漏极与触控切换单元相连，触控切换单元分别与触控扫描线和触控读取线相连；在触控扫描线控制触控切换单元处于开启状态时，激光笔照射感光晶体管所产生的触控信号通过导通的触控切换单元输出到触控读取线，实现光学传感式触控功能，相对于电容传感式内嵌触摸屏，在大尺寸时不会产生信号干扰和信号延迟的问题。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种光学传感式内嵌触摸屏，包括具有呈矩阵排列的多个像素单元的阵列基板，黑矩阵；
所述阵列基板具有位于相邻行的像素单元之间的触控扫描线；
所述阵列基板具有位于相邻列的像素单元之间的触控读取线；
所述阵列基板具有位于所述触控扫描线和所述触控读取线所限定区域内的感光晶体管和触控切换单元；所述感光晶体管的漏极与所述触控切换单元相连，所述触控切换单元分别与所述触控扫描线和所述触控读取线相连；在所述触控扫描线控制所述触控切换单元处于开启状态时，激光笔照射到所述感光晶体管所产生的触控信号通过导通的触控切换单元输出到所述触控读取线；其特征在于，
在所述阵列基板相邻行的像素单元之间具有两条栅极信号线，且以相邻的两列像素单元为一组像素单元列，每组像素单元列共用一条位于该两列像素单元之间的数据信号线；黑矩阵在与感光晶体管对应的区域需要设置开口区域；所述阵列基板具有向所述感光晶体管施加反向偏置电压的恒压信号线；所述感光晶体管的栅极和源极分别与所述恒压信号线相连，所述恒压信号线位于相邻像素单元之间的间隙处；阵列基板中的至少一条公共电极信号线为所述恒压信号线。
2.如权利要求1所述的光学传感式内嵌触摸屏，其特征在于，所述触控切换单元为薄膜晶体管TFT器件；所述TFT器件的栅极与所述触控扫描线相连，漏极与所述触控读取线相连，源极与所述感光晶体管的漏极相连。
3.如权利要求1或2所述的光学传感式内嵌触摸屏，其特征在于，阵列基板中的至少一条栅极信号线为所述触控扫描线。
4.如权利要求1所述的光学传感式内嵌触摸屏，其特征在于，各所述像素单元由包含蓝色亚像素单元的多个亚像素单元组成；所述感光晶体管位于所述触控扫描线和所述触控读取线所限定区域内的蓝色亚像素单元处。
5.如权利要求1所述的光学传感式内嵌触摸屏，其特征在于，各所述触控读取线具体位于相邻列的像素单元列之间的间隙处。
6.如权利要求5所述的光学传感式内嵌触摸屏，其特征在于，还包括：所述阵列基板具有向所述感光晶体管施加反向偏置电压的恒压信号线，各所述恒压信号线位于除设置有所述触控读取线以外的相邻列的像素单元列之间的间隙处。
7.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述的光学传感式内嵌触摸屏。
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