CN105677111A - 一种阵列基板及显示面板 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种阵列基板及显示面板。该阵列基板，包括：衬底基板；形成在所述衬底基板上的多条沿第一方向延伸的扫描线和多条沿第二方向延伸的数据线；所述数据线和所述扫描线限定出多个像素单元，每个所述像素单元内设置有对应的薄膜晶体管；以及形成在所述衬底基板上的至少四个半导体压力传感单元，所述半导体压力传感单元与所述薄膜晶体管的有源层同层，且至少部分位于所述阵列基板的显示区域；所述衬底基板上还形成有多条用于将所述半导体压力传感单元连接成至少一个惠斯通电桥结构的连接导线。利用本发明提供的阵列基板可以克服现有技术中集成触控压力传感器时结构复杂的缺陷。

Description

一种阵列基板及显示面板
技术领域
本发明实施例涉及触控显示技术，尤其涉及一种阵列基板及显示面板。
背景技术
目前，带有触控功能的显示面板作为一种信息输入工具被广泛应用于手机、平板电脑、公共场所大厅的信息查询机等各种显示产品中。这样，用户只需用手指触摸触控显示面板上的标识就能够实现对该电子设备的操作，消除了用户对其他输入设备(如键盘和鼠标等)的依赖，使人机交互更为简易。为了更好地满足用户需求，通常在触控显示面板中设置有用于检测用户触摸触控显示面板时触控压力大小的压力传感器，使其不仅能够采集触控位置信息，而且能够采集触控压力大小，以丰富触控显示技术的应用范围。
现有技术中在集成触控压力传感器时，压力传感器只能贴合在背光模组的后面，为了补偿温度漂移，需要在触控基板的两侧均设置电极，同时在触控面板上设置穿孔，结构复杂。
发明内容
本发明提供一种阵列基板及显示面板，用于克服现有技术中集成触控压力传感器时结构复杂的缺陷。
第一方面，本发明实施例提供了一种阵列基板，该阵列基板包括：
衬底基板；
形成在所述衬底基板上的多条沿第一方向延伸的扫描线和多条沿第二方向延伸的数据线；
所述数据线和所述扫描线限定出多个像素单元，每个所述像素单元内设置有对应的薄膜晶体管，所述薄膜晶体管包括栅极层、有源层和源漏极层；
以及形成在所述衬底基板上的至少四个半导体压力传感单元，所述半导体压力传感单元与所述有源层同层，且至少部分位于所述阵列基板的显示区域；
所述衬底基板上还形成有多条连接导线，所述多条连接导线用于将所述半导体压力传感单元连接成至少一个惠斯通电桥结构。
第二方面，本发明实施例还提供了一种显示面板，该显示面板包括本发明实施例所提供的任意一种阵列基板，以及相对设置的对置基板。
本发明实施例通过在衬底基板上设置多个半导体压力传感单元，其可以与薄膜晶体管的有源层同层设置，且该半导体压力传感单元至少部分位于所述基板的显示区域，并利用衬底基板上的多条连接导线将所述多个半导体压力传感单元连接成至少一个惠斯通电桥结构，实现在衬底基板集成半导体压力传感单元及连接导线，能够解决现有技术中集成触控压力传感器时结构复杂的缺陷，使其更适合批量生产。
附图说明
图1a为本发明实施例提供的一种阵列基板的结构示意图；
图1b为图1a中的阵列基板的局部放大图；
图2为现有的一种惠斯通电桥的原理图；
图3a为利用连接导线将四个半导体压力传感单元连接成惠斯通电桥的电路连接示意图；
图3b为图3a中电路的等效电路图；
图3c为将图3a中电路布设于阵列基板后的结构示意图；
图4为图1b中阵列基板沿A1-A2的一种剖面图；
图5a为本发明实施例提供的另一种阵列基板的结构示意图；
图5b为图5a中的阵列基板的局部放大图；
图6为本发明实施例提供的又一种阵列基板的局部结构示意图；
图7为图5b中阵列基板沿B1-B2的一种剖面图；
图8为利用连接导线将图5a中的四个半导体压力传感单元连接成惠斯通电桥的电路结构并将该电路布设于阵列基板后的结构示意图；
图9为本发明实施例提供的一种显示面板的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
图1a为本发明实施例提供的一种阵列基板的结构示意图，图1b为图1a中的阵列基板中加粗的虚线区域的放大图。该阵列基板1，包括：衬底基板10；形成在衬底基板10上的多条沿第一方向100延伸的扫描线11和多条沿第二方向200延伸的数据线12；数据线12和扫描线11限定出多个像素单元13，每个像素单元13内设置有对应的薄膜晶体管14，薄膜晶体管14包括栅极层141、有源层142和源漏极层143；以及形成在衬底基板10上的至少四个半导体压力传感单元15(图1a中所提供的阵列基板1示例性地包括四个半导体压力传感单元15)，半导体压力传感单元15与有源层142同层，且至少部分位于阵列基板1的显示区域2；衬底基板10上还形成有多条连接导线16，多条连接导线16用于将半导体压力传感单元15连接成至少一个惠斯通电桥结构。上述技术方案相比于现有的阵列基板，结构简单，更适于批量生产。
具体地，半导体压力传感单元15为沿第二方向200延伸的条状结构(如图1a和1b)，半导体压力传感单元15沿第二方向200的长度大于一个像素单元13沿第二方向200的长度。本发明实施例所提供的阵列基板1可用于制作液晶显示面板或有机发光二极管显示面板等。若利用本发明实施例所提供的阵列基板1制作液晶显示面板时，考虑到现有的液晶显示面板中，通常在与阵列基板1对置的彩膜基板侧设置有黑色矩阵，可选的，如图1a所示，半导体压力传感单元15在衬底基板10上的投影可以位于像素单元13间的黑矩阵遮光区内；或者是，当阵列基板1的像素单元13内存在畴线区域时，还可以将半导体压力传感单元15在衬底基板10上的投影位于像素单元13的畴线区域内。这样设置可以有效降低半导体压力传感单元15对液晶显示面板的显示效果的影响。
图2是现有的一种惠斯通电桥的原理图。四个电阻R1、R2、R3、R4连成四边形ABCD，称为电桥的四个臂。四边形ABCD的一个对角线BD连有检流计G，称为“桥”；四边形ABCD的另一对角线AC连接电源E。电源E接通时，电桥线路中各支路均有电流通过。当四个电阻R1、R2、R3、R4的阻值满足时，B、D两点之间的电位相等，桥路中流过检流计G的电流为零，检流计G指针指示零刻度，这时称电桥处于平衡状态，并且称为电桥平衡条件。当四个电阻R1、R2、R3、R4的阻值不满足上述电桥平衡条件时，B、D两点之间的电位不相等，此时桥路中流过检流计G的电流不为0，检流计G的指针发生偏转(检流计G的指针不再指示零刻度)，可以利用检流计G的输出值计算得到四个电阻R1、R2、R3、R4的阻值关系。
结合上述原理，利用多条连接导线16将半导体压力传感单元15电连接成至少一个惠斯通电桥结构时，可以将每一个半导体压力传感单元15作为惠斯通电桥的一个臂，利用连接导线16将四个臂连接成一个惠斯通电桥结构；也可以将串联在一起的两个或者多个半导体压力传感单元15作为惠斯通电桥的一个臂，利用连接导线16将四个臂连接成一个惠斯通电桥结构，此处不做限制。在具体设计时，可选的，每个惠斯通电桥在初始状态(未施加触控压力的状态)满足电桥平衡条件。另外，可以将阵列基板1上的所有半导体压力传感单元15均利用连接导线16连接成一个或多个惠斯通电桥结构。
图3a中示例性给出了一种利用连接导线将四个半导体压力传感单元连接成惠斯通电桥的电路连接示意图；图3b为图3a中电路的等效电路图；图3c为将图3a中电路布设于阵列基板后的结构示意图。每个惠斯通电桥结构包括第一半导体压力传感单元151、第二半导体压力传感单元152、第三半导体压力传感单元153和第四半导体压力传感单元154，多条连接导线16包括多条第一连接导线161、多条第二连接导线162、多条第三连接导线163和多条第四连接导线164。
其中，第一半导体压力传感单元151的信号输入端和第三半导体压力传感单元153的信号输入端均与第一连接导线161电连接，并均通过第一连接导线161与第一检测输入端211电连接；第二半导体压力传感单元152的信号输入端和第四半导体压力传感单元154的信号输入端均与第二连接导线162电连接，并均通过第二连接导线162与第二检测输入端212电连接；第一半导体压力传感单元151的信号输出端和第二半导体压力传感单元152的信号输出端均与第三连接导线163电连接，并均通过第三连接导线163与第一检测输出端221电连接；第三半导体压力传感单元153的信号输出端和第四半导体压力传感单元154的信号输出端均与第四连接导线164电连接，并均通过第四连接导线164与第二检测输出端222电连接。
如图3c，上述阵列基板1的工作原理为，通过第一检测输入端211和第二检测输入端212对四个半导体压力传感单元15施加电信号后，若手指未触摸由上述阵列基板1构成的显示面板时，由于该惠斯通电桥满足电桥平衡条件，其处于平衡状态，第一检测输出端221与第二检测输出端222之间的输出的信号值为零；当手指触摸由上述阵列基板1构成的显示面板时，整个阵列基板1发生形变，构成各半导体压力传感单元15的应变电阻片的阻抗相应发生变化，此时惠斯通电桥不满足电桥平衡条件，其失去平衡，第一检测输出端221与第二检测输出端222之间的输出的信号值不为零，通过读取该信号值后，可以根据该信号值，计算得到用户触摸由上述阵列基板1构成的显示面板时触控压力的大小。对触控压力的大小的测量可以具体用于触摸、释放或拖放等操作。
需要说明的是，如图3c，可选的，阵列基板1上还可以设置有驱动芯片4，所述驱动芯片4分别与第一连接导线161、第二连接导线162、第三连接导线163和第四连接导线164电连接，该驱动芯片4通过第一检测输入端211和第二检测输入端212对各半导体压力传感单元15施加电信号，并且读取第一检测输出端221与第二检测输出端222之间输出的信号值。在图3c中将驱动芯片4设置于阵列基板1非显示区域的右侧，这仅是本发明的一个具体示例，而非多本发明的限制，在具体设计时，可以将驱动芯片4设置于阵列基板1非显示区域的其他位置。
在上述连接方法中，连接导线16主要包括引线部和跨接部，且引线部与半导体压力传感单元15电连接，跨接部用于形成惠斯通电桥结构。示例性地，如图3a和图3c所示，四条连接导线16(第一连接导线161、第二连接导线162、第三连接导线163和第四连接导线164)位于虚线圆角矩形区域内的部分为引线部，引线部均沿第一方向100延伸。四条连接导线16位于虚线椭圆形区域内的部分为跨接部。连接导线16的跨接部用于将四个导体压力传感单元15连接形成一个惠斯通电桥结构。引线部和跨接部可以采用相同材料也可以采用不同材料制作；可以设置于同一膜层中，也可以设置于不同膜层中。进一步地，阵列基板1还包括围绕显示区域2的非显示区域3，半导体压力传感单元15和连接导线16的引线部可以设置在显示区域2，连接导线16的跨接部可以设置在显示区域2或非显示区域3。
为了降低阵列基板的厚度，以达到显示面板薄型化的目的，可以设置连接导线的引线部与扫描线位于同一膜层且沿相同方向延伸，连接导线的跨接部与扫描线位于同一膜层或不同膜层。若将连接导线16的跨接部与扫描线设置于同一膜层时，可选的，如图3c，将连接导线16的跨接部设置于阵列基板1的非显示区域3。这样设置可以有效降低该阵列基板1的制作难度，同时减小连接导线16跨接部对由该阵列基板1制作的显示面板的显示效果的影响。若将连接导线16的跨接部与扫描线设置于不同膜层时，例如在阵列基板上存在触控电极和用于连接该触控电极的触控走线时，可以将连接导线16的跨接部设置为与触控走线同层，此时可以将连接导线16的跨接部设置于该阵列基板1的显示区域2，也可以将连接导线16的跨接部设置于该阵列基板1的非显示区域3。
具体将连接导线16的引线部与扫描线设置于同一膜层且沿相同方向延伸的方法可以为，如图4所示，扫描线所在膜层(即图中栅极层141)与半导体压力传感单元15所在膜层之间设置有第一绝缘层21，第一绝缘层21中设置多个第一过孔151，半导体压力传感单元15通过第一过孔151与对应的连接导线16的引线部电连接。
图5a为本发明实施例提供的另一种阵列基板的结构示意图，图5b为图5a中的阵列基板中加粗虚线区域的放大图。与图1a和图1b中所示的阵列基板相比，图5a和图5b中所提供的阵列基板还包括触控电极和触控走线，连接导线的引线部与触控走线同层设置。
具体地，该阵列基板1，包括：衬底基板10；形成在衬底基板10上的多条沿第一方向100延伸的扫描线11和多条沿第二方向200延伸的数据线12；数据线12和扫描线11限定出多个像素单元13，每个像素单元13内设置有对应的薄膜晶体管14，薄膜晶体管14包括栅极层141、有源层142和源漏极层143；以及形成在衬底基板10上的至少四个半导体压力传感单元15(图5a中示例性地包括4个半导体压力传感单元15)，半导体压力传感单元15与有源层142同层，且至少部分位于阵列基板1的显示区域2；衬底基板10上还形成有多条连接导线16，多条连接导线16用于将半导体压力传感单元15连接成至少一个惠斯通电桥结构。除此之外，该阵列基板1还包括形成在衬底基板10上的多个触控电极块17(图5a中示例性地包括6个触控电极块17)，多个触控电极块17分别与对应的触控走线18电连接。
具体地，半导体压力传感单元15为沿第一方向100延伸的条状结构(如图5a和5b)，半导体压力传感单元15沿第一方向100的长度大于一个像素单元13沿第一方向100的长度。本发明实施例所提供的阵列基板1可用于制作液晶显示面板或有机发光二极管显示面板等。若利用本发明实施例所提供的阵列基板1制作液晶显示面板时，考虑到现有的液晶显示面板中，通常在彩膜基板侧设置有用于阻止每个像素单元处漏光的黑色矩阵，可选的，如图5a和图5b所示，半导体压力传感单元15可以设置在衬底基板10上的投影位于像素单元间13的黑矩阵遮光区内。这样设置可以有效降低半导体压力传感单元15对液晶显示面板的显示效果的影响。除此之外，如图6所示，还可以将半导体压力传感单元15设置于在衬底基板10上的投影位于像素单元13的畴线区域内。因为在液晶显示面板的畴线区域液晶分子配向紊乱，其亮度较其他区域暗，将半导体压力传感单元15设置于畴线区域内同样可以降低半导体压力传感单元15对液晶显示面板的显示效果的影响。
为了缩减阵列基板的厚度，进而实现显示面板减薄的目的，可以设置触控走线沿第二方向延伸，连接导线引线部与触控走线位于同一膜层且沿相同方向延伸，跨接部与触控走线位于同一膜层或不同膜层。若设置触控走线18沿第二方向200延伸，连接导线16引线部与触控走线18位于同一膜层且沿相同方向延伸，具体可以设置为如图7所示结构。触控走线18所在膜层与半导体压力传感单元15所在膜层之间设置有第二绝缘层22，第二绝缘层22中设置多个第二过孔152，半导体压力传感单元15通过第二过孔152与对应的连接导线16的引线部电连接。
类似地，所述阵列基板还包括围绕所述显示区域的非显示区域，所述半导体压力传感单元、所述连接导线的引线部设置在所述显示区域，以及所述连接导线的跨接部设置在所述显示区域或非显示区域。示例性地，如图8，将四条连接导线16(第一连接导线161、第二连接导线162、第三连接导线163和第四连接导线164)位于虚线圆角矩形区域内的引线部设置于该阵列基板1的显示区域2，将四条连接导线16位于虚线椭圆形区域内跨接部设置于该阵列基板1的非显示区域3。若将连接导线16的跨接部与触控走线18设置于同一膜层时，可选的，将连接导线16的跨接部设置于阵列基板1的非显示区域3。这样设置可以有效降低该阵列基板1的制作难度，以及减小连接导线16跨接部对由该阵列基板1制作的显示面板的显示效果的影响。若将连接导线16的跨接部与触控走线18设置于不同膜层时，例如可以将跨接部设置在于扫描线同层，此时可以将连接导线16的跨接部设置于该阵列基板1的显示区域2，也可以将连接导线16的跨接部设置于该阵列基板1的非显示区域3。
本实施例中，利用连接导线将半导体压力传感单元连接成至少一个惠斯通电桥结构与前文中所述方法一致，此处不在赘述。进一步，如图8所示，该阵列基板还包括驱动芯片4，该驱动芯片4与各条连接导线16(第一连接导线161、第二连接导线162、第三连接导线163和第四连接导线164)电连接，用于通过惠斯通电桥的两个检测输入端为各半导体压力传感单元15施加电信号，并且读取两个检测输出端输出的信号值，然后依据该信号值以及触控电极块17输出的触控检测信号，计算得到触控压力的大小。在图8中将驱动芯片4设置于阵列基板1非显示区域的下方，这仅是本发明的一个具体示例，而非对本发明的限制，在具体设计时，可以将驱动芯片4设置于阵列基板1非显示区域的其他位置。
本实施例通过在将触控电极块设置于阵列基板上，驱动芯片可以根据触控电极块输出的触控检测信号判断触控位置，在此基础上结合惠斯通电桥两个检查输出端输出的信号值，确定触控压力的大小，这样可以进一步提高该阵列基板触控压力大小的识别能力。
进一步地，考虑到对于液晶显示面板，背光模组中背光源发出的光照射到半导体压力传感单元或薄膜晶体管的有源层后，可能使得半导体压力传感单元或薄膜晶体管的有源层内部形成电流。若半导体压力传感单元内部形成电流，该电流会对其灵敏度造成影响。若薄膜晶体管的有源层内部形成电流，该电流会影响薄膜晶体管的开关性能，进而影响其显示效果。因此，可选的，如图4和图7所示，半导体压力传感单元15与衬底基板10之间设置有第一遮光层191，以及有源层142与衬底基板10之间设置有第二遮192光层，第一遮光层191与第二遮光层192设置在同一膜层。
本发明实施例还提供一种显示面板。图9为本发明实施例提供的一种显示面板，该显示面板包括本发明上述技术方案中提供的任一的阵列基板1，以及相对设置的对置基板5。
本实施例通过在衬底基板上设置多个半导体压力传感单元，其可以与薄膜晶体管的有源层同层设置，且该半导体压力传感单元至少部分位于所述基板的显示区域，并利用衬底基板上的多条连接导线将所述多个半导体压力传感单元连接成至少一个惠斯通电桥结构，实现在衬底基板集成半导体压力传感单元及连接导线，能够解决现有技术中集成触控压力传感器时结构复杂的缺陷，使其更适合批量生产。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (15)

1.一种阵列基板，其特征在于，包括：
衬底基板；
形成在所述衬底基板上的多条沿第一方向延伸的扫描线和多条沿第二方向延伸的数据线；
所述数据线和所述扫描线限定出多个像素单元，每个所述像素单元内设置有对应的薄膜晶体管，所述薄膜晶体管包括栅极层、有源层和源漏极层；
以及形成在所述衬底基板上的至少四个半导体压力传感单元，所述半导体压力传感单元与所述有源层同层，且至少部分位于所述阵列基板的显示区域；
所述衬底基板上还形成有多条连接导线，所述多条连接导线用于将所述半导体压力传感单元连接成至少一个惠斯通电桥结构。
2.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，每个所述惠斯通电桥结构包括第一半导体压力传感单元、第二半导体压力传感单元、第三半导体压力传感单元和第四半导体压力传感单元，所述多条连接导线包括多条第一连接导线、多条第二连接导线、多条第三连接导线和多条第四连接导线；
所述第一半导体压力传感单元的信号输入端和所述第三半导体压力传感单元的信号输入端均与所述第一连接导线电连接，并均通过所述第一连接导线与第一检测输入端电连接；
所述第二半导体压力传感单元的信号输入端和所述第四半导体压力传感单元的信号输入端均与所述第二连接导线电连接，并均通过所述第二连接导线与第二检测输入端电连接；
所述第一半导体压力传感单元的信号输出端和所述第二半导体压力传感单元的信号输出端均与所述第三连接导线电连接，并均通过所述第三连接导线与第一检测输出端电连接；
所述第三半导体压力传感单元的信号输出端和所述第四半导体压力传感单元的信号输出端均与所述第四连接导线电连接，并均通过所述第四连接导线与第二检测输出端电连接。
3.根据权利要求2所述的阵列基板，其特征在于，所述半导体压力传感单元为沿第一方向延伸的条状结构，所述半导体压力传感单元沿第一方向的长度大于一个像素单元沿第一方向的长度；或者，所述半导体压力传感单元为沿第二方向延伸的条状结构，所述半导体压力传感单元沿第二方向的长度大于一个像素单元沿第二方向的长度。
4.根据权利要求3所述的阵列基板，其特征在于，所述半导体压力传感单元在所述衬底基板上的投影位于所述像素单元间的黑矩阵遮光区内。
5.根据权利要求3所述的阵列基板，其特征在于，所述半导体压力传感单元在所述衬底基板上的投影位于所述像素单元的畴线区域内。
6.根据权利要求2所述的阵列基板，其特征在于，所述连接导线包括引线部和跨接部，且所述引线部与所述半导体压力传感单元电连接，所述跨接部用于形成所述惠斯通电桥结构。
7.根据权利要求6所述的阵列基板，其特征在于，所述引线部与所述扫描线位于同一膜层且沿相同方向延伸，所述跨接部与所述扫描线位于同一膜层或不同膜层。
8.根据权利要求7所述的阵列基板，其特征在于，所述扫描线所在膜层与所述半导体压力传感单元所在膜层之间设置有第一绝缘层，所述第一绝缘层中设置多个第一过孔，所述半导体压力传感单元通过所述第一过孔与对应的所述引线部电连接。
9.根据权利要求6所述的阵列基板，其特征在于，还包括：
形成在所述衬底基板上的多个触控电极块，所述多个触控电极块分别与对应的触控走线电连接。
10.根据权利要求9所述的阵列基板，其特征在于，所述触控走线沿第二方向延伸，所述引线部与所述触控走线位于同一膜层且沿相同方向延伸，所述跨接部与所述触控走线位于同一膜层或不同膜层。
11.根据权利要求10所述的阵列基板，其特征在于，所述触控走线所在膜层与所述半导体压力传感单元所在膜层之间设置有第二绝缘层，所述第二绝缘层中设置多个第二过孔，所述半导体压力传感单元通过所述第二过孔与对应的所述引线部电连接。
12.根据权利要求6所述的阵列基板，其特征在于，所述阵列基板还包括围绕所述显示区域的非显示区域，所述半导体压力传感单元、所述连接导线的引线部设置在所述显示区域，以及所述连接导线的跨接部设置在所述显示区域或非显示区域。
13.根据权利要求2所述的阵列基板，其特征在于，所述半导体压力传感单元与所述衬底基板之间设置有第一遮光层，以及所述有源层与所述衬底基板之间设置有第二遮光层，所述第一遮光层与所述第二遮光层设置在同一膜层。
14.根据权利要求2所述的阵列基板，其特征在于，所述阵列基板还设置有驱动芯片，所述驱动芯片分别与所述第一连接导线、所述第二连接导线、所述第三连接导线和所述第四连接导线电连接。
15.一种显示面板，其特征在于，包括权利要求1-14任一所述的阵列基板，以及相对设置的对置基板。
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