CN104880842A - 一种触摸显示面板及显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种触摸显示面板及显示装置。该触摸显示面板，包括彩膜基板、阵列基板和设置于彩膜基板和阵列基板之间的液晶层，所述彩膜基板上设置有黑矩阵，其中所述触摸显示面板还包括：光传感器，设置于彩膜基板侧或阵列基板侧，用于检测由背光源发出的经过所述液晶层后投射到所述光传感器的光线检测面的光线，得到用于确定触控位置的检测数据。本发明利用光传感器来检测由背光源发出的经过液晶层的光线，并根据该检测结果来进行触控位置确定，且实施例利用的光线是可控的背光源发出的光线，能够避免现有技术的利用不可控的环境光进行位置检测时所存在的检测出错的问题，提高了触摸检测的准确率。

Description

一种触摸显示面板及显示装置
技术领域
本发明涉及触摸显示技术领域，特别是一种能够降低触摸检测错误率的触摸显示面板及显示装置。
背景技术
近来，液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)技术有了飞速的发展，从屏幕的尺寸到显示的质量都取得了极大的进步，LCD具有体积小、功耗低、无辐射等特点，现已占据了平面显示领域的主导地位。而触摸屏是将输入、输出一体化的重要载体之一，触控屏已经成为各种便携式电子设备的标准配置。
从技术原理来区别触摸屏，可分为如下几个基本种类：压力传感技术触摸屏、电阻技术触摸屏、电容技术触摸屏、表面声波技术触摸屏以及光检测触摸屏。
基于光检测的触摸屏中都包括一个光传感器，其能够检测环境光。当用户手指对某一个触控区域进行触控操作时，由于手指的遮挡，会导致该触控区域对应的光传感器针对光线量的检测结果发生变化。而处理器即可根据上述光传感器对光线量的检测结果的变化来确定被触控区域，输出定位结果。
发明人通过研究发现，现有的光检测触摸屏存在着检测结果不准确的问题，分为两个方面解释如下。
当外界环境光比较弱时，在手指触摸之前，光传感器能够检测到的光线就非常少，而当手指触摸时，即使手指能够遮挡所有的环境光线，但由于外界环境光本身比较弱，因此手指触摸之前和手指触摸时，光传感器对光线量的检测结果之间的变化并不明显，会导致误检测，即：用户进行了触控操作，但设备无法检测到。
当外界环境光的亮度变化的频率非常高时，即使用户没有进行触摸操作，光传感器相邻的两次检测结果也有可能出现较大的变化，此时设备就会错误的判断出用户进行了触控操作。
因此，有必要对现有的基于光检测的触摸屏进行改进，降低触摸检测的错误率。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种触摸显示面板及显示装置，降低触摸检测的错误率。
为实现上述目的，本发明实施例提供了一种触摸显示面板，包括彩膜基板、阵列基板和设置于所述彩膜基板和阵列基板之间的液晶层，所述彩膜基板上设置有黑矩阵，所述触摸显示面板还包括：
光传感器，设置于彩膜基板侧或阵列基板侧，用于检测由背光源发出的经过所述液晶层后投射到所述光传感器的光线检测面的光线，得到用于确定触控位置的检测数据。
上述的触摸显示面板，其中，所述传感器设置于所述彩膜基板侧，所述光线检测面朝向所述液晶层。
上述的触摸显示面板，其中，所述彩膜基板包括一第一玻璃基板，所述光线检测面在所述第一玻璃基板上的正投影位于所述黑矩阵在所述第一玻璃基板上的正投影所在的区域内。
上述的触摸显示面板，其中，所述传感器上覆盖有平坦层。
上述的触摸显示面板，其中，所述传感器设置于所述阵列基板侧，所述光线检测面朝向所述液晶层，所述触摸显示面板还包括：
设置于彩膜基板的距离所述液晶层更近的一侧的反射层，用于反射由背光源发出的经过所述液晶层后投射到所述反射层的反射面的光线，使得至少部分反射光能够穿过所述液晶层后投射到所述光线检测面。
上述的触摸显示面板，其中，所述光传感器和所述阵列基板上的TFT同时制作。
上述的触摸显示面板，其中，所述阵列基板包括第二玻璃基板，所述光线检测面在所述第二玻璃基板上的正投影位于所述黑矩阵在所述第二玻璃基板上的正投影所在的区域内，所述反射层在所述第二玻璃基板上的正投影位于所述黑矩阵在所述第二玻璃基板上的正投影所在的区域内。
上述的触摸显示面板，其中，所述反射层上覆盖有平坦层。
上述的触摸显示面板，其中，所述触摸显示面板显示一帧的时间分为显示时间段和触控时间段，在触控时间段内，所述触摸显示面板维持画面不变，在触控时间段内，所述背光源维持发光亮度不变。
为了更好地实现上述目的，本发明实施例还提供了一种显示装置，包括上述的触摸显示面板。
本发明实施例的触摸显示面板及显示装置中，利用光传感器来检测由背光源发出的经过液晶层的光线，并根据该检测结果来进行触控位置确定。本发明实施例利用的光线是可控的背光源发出的光线，因此能够避免现有技术的利用不可控的环境光进行位置检测时所存在的检测出错的问题，提高了触摸检测的准确率。
附图说明
图1表示本发明实施例的一种触摸显示面板的结构示意图；
图2表示本发明实施例的另一种触摸显示面板的结构示意图；
图3表示本发明实施例的再一种触摸显示面板的结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例的触摸显示面板及显示装置中，利用光传感器来检测由背光源发出的经过液晶层的光线，并根据该检测结果来进行触控位置确定。本发明实施例利用的光线是可控的背光源发出的光线，因此能够避免现有技术的利用不可控的环境光进行位置检测时所存在的检测出错的问题，提高了触摸检测的准确率。
如图1和图2所示，本发明实施例的触摸显示面板，包括彩膜基板101、阵列基板102和设置于所述彩膜基板101和阵列基板102之间的液晶层103，所述彩膜基板101上设置有黑矩阵104，所述触摸显示面板还包括：
光传感器105，设置于所述彩膜基板101侧或阵列基板102侧，用于检测由背光源106发出的经过所述液晶层103后投射到所述光传感器105的光线检测面的光线，得到用于确定触控位置的检测数据。
本发明实施例中，如图1和图2所示，当用户通过指点物按压触控区域时，会有压力作用于彩膜基板101，而在上述的压力作用下，彩膜基板101的位于触控区域的第一部分与阵列基板102的位于触控区域的第二部分之间的距离会变小。
而当上述的距离变小时，则会改变第一部分与第二部分之间的液晶层103的透过率，进而使得与第一部分和第二部分对应设置的光传感器105能够检测到的由背光源发出的光线会变少。
当检测结果发生变化时，处理器即可依据检测结果发生变化的光传感器所处的位置确定对应的触控区域，实现触控位置的检测。
依据上述的说明可以发现，本发明实施例的触摸显示面板是能够基于背光源所发出的光线实现触控位置检测的。而同时，上述的基于背光源所发出的光线实现触控位置检测的触摸显示面板还具有如下的有效效果。
在本发明的具体实施例中，光传感器是依据背光源发出的光线来进行检测，相对于环境光线的不可控而言，在触控检测阶段，可以控制背光源的发光，以满足定位需求。
对背光源的控制包括两个部分：
1、亮度的控制，即在触控检测阶段控制背光源的发光亮度，满足光传感器的最低检测要求，使得光传感器在某一时刻能够检测到足够的光线以进行定位，避免了现有技术中由于环境光较弱而导致的无法检测的错误。
2、稳定性的控制，即在触控检测阶段维持背光源的相对稳定的发光亮。这种情况下，光传感器所检测到的光线的变化是由于液晶透过率变化而导致的，而不是由于光源自身的变化而导致的，因此避免了现有技术中由于环境光自身亮度高频率变化而导致的误检测。
综上所述，可以发现，本发明实施例的触摸显示面板避免了现有技术的利用不可控的环境光进行位置检测时所存在的检测出错以及无法检测的问题，提高了触摸检测的准确率。
在本发明的具体实施例中的光传感器105和现有技术的光传感器相比，其检测到的光线是由背光源发出的，而不是现有技术的环境光线。同时，本发明的具体实施例中的光传感器105检测到的光线是通过背光源发出的通过液晶层的光线，因此检测结果能够反映由于触控操作导致的液晶层的厚度变化，进而确定触控位置。
基于以上的需求，本发明实施例的光传感器可以设置于多个位置，分别说明如下。
<设置位置一>
在本发明具体实施例中，上述的光传感器设置于彩膜基板。
如图1所示，上述的光传感器105设置于彩膜基板101上，则背光源106所发出的光线能够在穿过阵列基板102以及液晶层103之后到达光传感器105。
如图1所示，当用户手指按压彩膜基板时，则彩膜基板和阵列基板在X区域的距离会发生较大的改变。这种改变会影响X区域的液晶层103的透过率，使得由背光源发出的穿过X区域的液晶层的光线发生改变，而这种改变被光传感器105检测到之后，即可根据检测到这种变化的光传感器所在的位置定位触控位置。
而在其他区域，由于彩膜基板和阵列基板之间的距离并没有改变，因此其他区域的光传感器105不会检测到上述的变化。
在本发明具体实施例中，上述的光传感器的光检测面朝向液晶层，因此，外界环境光穿过彩膜层之后无法投射到光检测面，因此不会由于环境光的变化导致误检测。
本发明具体实施例中，上述的光传感器可以设置于彩膜基板的显示区的任意位置，但为了保证显示面板的开口率，其最好设置于黑矩阵下方，以避免对显示的影响。
即：所述彩膜基板包括一第一玻璃基板，所述光线检测面在所述第一玻璃基板上的正投影位于所述黑矩阵在所述第一玻璃基板上的正投影所在的区域内。
光传感器设置于黑矩阵的下方，不但可以利用黑矩阵来遮挡环境光，避免环境光对光传感器的影响。同时，由于光传感器设置于黑矩阵的下方，其不会降低显示面板的开口率。
在本发明具体实施例中，如图1所示，如果上述的传感器直接与液晶层接触，可能会造成液晶层的盒厚不一致以及液晶影响传感器工作的情形，因此，为了解决上述问题，本发明实施例的触摸显示面板中，所述传感器上覆盖有平坦层。
设置平坦层之后，首先，液晶不会对光传感器造成侵蚀，有效的保护了光传感器。同时，利用平坦层有效的保证了液晶盒厚的一致性。
<设置位置二>
在设置位置一中，光传感器设置于彩膜基板，但本发明具体实施例中，光传感器也可以设置于阵列基板。
如图2所示，上述的光传感器105设置于阵列基板102上，则背光源106所发出的光线能够在穿过阵列基板102以及液晶层103之后到达彩膜基板101，在彩膜基板101的黑矩阵104的反射作用下，会重新进入液晶层103，并在再一次穿过液晶层103之后到达传感器105。
当用户手指按压彩膜基板时，则彩膜基板和阵列基板在按压区域的距离会发生较大的改变。这种改变会影响按压区域的液晶层103的透过率，使得由背光源发出的两次穿过按压区域的液晶层的光线发生改变，而这种改变被光传感器105检测到之后，即可根据检测到这种变化的光传感器所在的位置定位触控位置。
而在其他区域，由于彩膜基板和阵列基板之间的距离并没有改变，因此其他区域的光传感器105不会检测到上述的变化。
在上述方式中，直接利用了黑矩阵具有一定的反射率的特性，但当黑矩阵的反射率较小时，可以通过各种方式来解决，如提高背光源在触控检测阶段的发光亮度，但这种方式很明显会带来功耗的增加。
因此，在另一种方式中，如图3所示，所述触摸显示面板还包括：
设置于彩膜基板的距离所述液晶层更近的一侧的反射层107，用于反射由背光源106发出的经过所述液晶层103后投射到所述反射层107的反射面的光线，使得至少部分反射光能够穿过所述液晶层103后投射到所述光线检测面。
这种方式下，在不增加功耗的情况下保证了光传感器105能够接收到足够的用于检测的光。
为了降低环境光对光传感器的检测结果的影响，同时为了提高显示面板的开口率，在本发明的具体实施例中，所述阵列基板包括第二玻璃基板，所述光线检测面在所述第二玻璃基板上的正投影位于所述黑矩阵在所述第二玻璃基板上的正投影所在的区域内，所述反射层在所述第二玻璃基板上的正投影位于所述黑矩阵在所述第二玻璃基板上的正投影所在的区域内。
光传感器设置于黑矩阵的下方，不但可以利用黑矩阵来遮挡环境光，避免环境光对光传感器的影响。同时，由于光传感器设置于黑矩阵的下方，其不会降低显示面板的开口率。
在本发明的具体实施例中，当光传感器设置阵列基板侧时，为了减少工艺流程，所述光传感器和所述阵列基板上的TFT同时制作。
在本发明具体实施例中，如图3所示，如果上述的反射层直接与液晶层接触，可能会造成液晶层的盒厚不一致的情形，因此，为了解决上述问题，本发明实施例的触摸显示面板中，所述反射层上覆盖有平坦层。
设置的平坦层有效的保证了液晶盒厚的一致性，提高了触摸显示面板的性能。
本发明具体实施例的触摸显示面板中，是依据液晶层透过率的变化来实现位置检测。而对于本发明实施例的触摸显示面板而言，液晶层的透过率变化分为两个部分，其中一部分为显示过程中由于显示画面的变化而导致像素灰度需要改变时，此时对应的液晶层的透过率也会发生变化，以满足灰度的变化需求。
而另一部分是由于触控操作导致的液晶层厚度的变化也会改变液晶层透过率发生改变。
由于液晶层透过率变化包括如上的两部分，即由显示画面变化带来的透过率变化以及由于触控操作带来的透过率变化，因此，本发明实施例中，需要将触摸显示面板显示每一帧(V-sync)的时间分成显示时间段(Display)和触控时间段(Touch)。
在触控时间段维持显示画面不变，使得触控时间段内的液晶层透过率变化唯一来自于触控操作，保证触控检测的准确度。
例如可以将触摸屏的显示一帧的时间(如16.7ms)，选取其中5ms作为触控时间段，其他的11.7ms作为显示时间段，当然也可以根据IC芯片的处理能力适当的调整两者的时长，在此不做具体限定。
同时，应当理解的是，在本发明具体实施例中，在触控时间段，需要控制背光源以恒定亮度的方式发光。
即：上述的触摸显示面板显示一帧的时间分为显示时间段和触控时间段，在触控时间段内，所述触摸显示面板维持画面不变，在触控时间段内，所述背光源维持发光亮度不变。
本发明同时还公开了一种显示装置，包括上述的触摸显示面板。
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触摸显示面板的实施例，重复之处不再赘述。
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 (10)

1.一种触摸显示面板，包括彩膜基板、阵列基板和设置于所述彩膜基板和阵列基板之间的液晶层，所述彩膜基板上设置有黑矩阵，其特征在于，所述触摸显示面板还包括：
光传感器，设置于彩膜基板侧或阵列基板侧，用于检测由背光源发出的经过所述液晶层后投射到所述光传感器的光线检测面的光线，得到用于确定触控位置的检测数据。
2.根据权利要求1所述的一种触摸显示面板，其特征在于，所述光传感器设置于所述彩膜基板侧，所述光线检测面朝向所述液晶层。
3.根据权利要求2所述的一种触摸显示面板，其特征在于，所述彩膜基板包括一第一玻璃基板，所述光线检测面在所述第一玻璃基板上的正投影位于所述黑矩阵在所述第一玻璃基板上的正投影所在的区域内。
4.根据权利要求2所述的一种触摸显示面板，其特征在于，所述传感器上覆盖有平坦层。
5.根据权利要求1所述的一种触摸显示面板，其特征在于，所述传感器设置于所述阵列基板侧，所述光线检测面朝向所述液晶层，所述触摸显示面板还包括：
设置于彩膜基板的距离所述液晶层更近的一侧的反射层，用于反射由背光源发出的经过所述液晶层后投射到所述反射层的反射面的光线，使得至少部分反射光能够穿过所述液晶层后投射到所述光线检测面。
6.根据权利要求5所述的一种触摸显示面板，其特征在于，所述光传感器和所述阵列基板上的TFT同时制作。
7.根据权利要求5所述的一种触摸显示面板，其特征在于，所述阵列基板包括第二玻璃基板，所述光线检测面在所述第二玻璃基板上的正投影位于所述黑矩阵在所述第二玻璃基板上的正投影所在的区域内，所述反射层在所述第二玻璃基板上的正投影位于所述黑矩阵在所述第二玻璃基板上的正投影所在的区域内。
8.根据权利要求7所述的一种触摸显示面板，其特征在于，所述反射层上覆盖有平坦层。
9.根据权利要求1所述的一种触摸显示面板，其特征在于，所述触摸显示面板显示一帧的时间分为显示时间段和触控时间段，在触控时间段内，所述触摸显示面板维持画面不变，在触控时间段内，所述背光源维持发光亮度不变。
10.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求1-9中任意一项所述的触摸显示面板。
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