CN107340929A - 压力触控显示面板和压力触控显示装置 - Google Patents

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CN107340929A CN201710711182.7A CN201710711182A CN107340929A CN 107340929 A CN107340929 A CN 107340929A CN 201710711182 A CN201710711182 A CN 201710711182A CN 107340929 A CN107340929 A CN 107340929A
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卢峰
袁永
陈红明
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Wuhan Tianma Microelectronics Co Ltd
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Abstract

本申请实施例公开了压力触控显示面板和显示装置。压力触控显示面板包括基板和压力感应单元；所述压力感应单元包括压感电极和与所述压感电极电连接的压感信号线；其中，所述压感信号线位于第一金属层，所述压感电极位于第一半导体层，且所述第一金属层位于所述基板与所述第一半导体层之间。该压力触控显示面板通过将压感信号线所在的第一金属层设置在压感电极所在的第一半导体层与基板之间，可以使压力感应单元形成在相邻像素的间隔区，从而降低对开口率的影响。并且该压力感应单元可以设置于显示区，提升了压力感应单元的设计灵活性，有利于提升压力触控检测的精确度。

Description

压力触控显示面板和压力触控显示装置
技术领域
本申请涉及显示技术领域，具体涉及压力触控显示面板和压力触控显示装置。
背景技术
随着显示技术的发展，具有压力感应功能的显示装置的应用越来越广泛。目前，显示屏中压力感应功能的设计主要采用电容式或电阻式的压力传感器。在电阻式压力传感器的设计中，为了向位于显示区的压感电阻输入电压信号，并接收其输出的检测信号，通常需要设置与压感电阻连接的信号线。
现有技术中，通常利用触控信号线所在的金属层来形成该信号线。这样不仅会占用触控信号线所需的走线空间，而且触控信号线所在的金属层与压感电极所在的膜层之间间隔多个膜层，如平坦化层、栅极绝缘层等。此时，在形成连接两者的连接孔时，容易使材料在孔内堆积造成盲孔，增加生产不良率，也加大了生产工艺难度。另外，数据线所在膜层往往位于触控信号线所在金属层与压感电阻所在膜层之间。此时，连接孔需要设置在没有数据线的位置，这样会影响显示屏的开口率。
发明内容
为了解决上述背景技术部分的至少一个技术问题，本申请实施例提供了一种改进的压力触控显示面板和压力触控显示装置。
第一方面，本申请实施例提供了一种压力触控显示面板。该压力触控显示面板包括基板和压力感应单元；压力感应单元包括压感电极和与压感电极电连接的压感信号线；其中，压感信号线位于第一金属层，压感电极位于第一半导体层，且第一金属层位于基板与第一半导体层之间。
在一些实施例中，压力触控显示面板还包括像素阵列，以及向像素阵列中的各像素提供数据信号的薄膜晶体管；薄膜晶体管包括栅极、源极、漏极和沟道；其中，栅极形成在栅极金属层，源极和漏极形成在源漏金属层，沟道形成在第一半导体层。
在一些实施例中，第一金属层上还形成有多个遮光金属块，各沟道向第一金属层的正投影位于其中一个遮光金属块之内。
在一些实施例中，压感信号线形成于相邻像素之间的间隔区，且压感电极向第一金属层的正投影位于其中一个遮光金属块之内。
在一些实施例中，压力触控显示面板还包括触控电极阵列，以及向触控电极阵列中的各触控电极提供触控信号的多条触控信号线；多条触控信号线沿第一方向延伸且沿第二方向排列，且各触控电极与至少一条触控信号线电连接；多条触控信号线形成于第二金属层，其中，第二金属层位于触控电极阵列所在膜层与源漏金属层之间。
在一些实施例中，基板为透明基板；压力触控显示面板还包括背光源，背光源位于基板背离压力感应单元的一侧。
在一些实施例中，压力触控显示面板还包括形成在第一金属层和第一半导体层之间的绝缘层；压感电极和压感信号线通过形成于绝缘层的过孔电连接。
在一些实施例中，压力触控显示面板包括多个连接导体，压感电极与压感信号线通过连接导体电连接。
在一些实施例中，连接导体形成于栅极金属层。
第二方面，本申请实施例提供了一种压力触控显示装置。该压力触控显示装置包括上述任一实施例所描述的压力触控显示面板。
本申请提供的压力触控显示面板和压力触控显示装置，通过将压感信号线所在的第一金属层设置在第一半导体层与基板之间，其中，压感电极形成于第一半导体层，可以使压力感应单元形成在相邻像素间的间隔区，从而降低对开口率的影响。并且该压力感应单元可以设置于显示区，提升了压力感应单元的设计灵活性，有利于提升压力触控检测的精确度。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是本申请提供的压力触控显示面板的一种实施例的结构示意图；
图2是本申请中的薄膜晶体管的一种实施例的结构示意图；
图3是图1所示压力触控显示面板的一种实施例的结构俯视图；
图4是本申请中的压力感应单元的一个等效电路的结构示意图；
图5是本申请提供的压力触控显示面板的又一种实施例的结构示意图；
图6是本申请提供的压力触控显示面板的再一种实施例的结构示意图；
图7是本申请提供的压力触控显示面板的又一种实施例的结构示意图；
图8是本申请提供的压力触控显示装置的一种实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请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相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
请参考图1，其示出了本申请提供的压力触控显示面板的一种实施例的结构示意图。如图1所示，压力触控显示面板设有基板10和压力感应单元21。压力感应单元21可以包括压感电极211和与压感电极211电连接的压感信号线212。这里的压力感应单元21可以为电阻式压力传感器，此时的压感电极211可以为压感电阻。压感电阻的阻值在受压时会发生变化，从而可以检测压力大小。此外，通过检测到电阻值变化的压感电阻的所在位置，可以确定出受压位置。
从图1中可以看出，压感信号线212可以位于第一金属层11。压感电极211可以位于第一半导体层12。其中，第一金属层11位于基板10与第一半导体层12之间。这样，利用第一金属层11来形成压感信号线，可以减少对其他金属层走线(如用于检测触摸位置的触控信号线)的占用。这样，可以将压力感应单元形成在相邻像素间的间隔区，从而降低对开口率的影响。同时，与现有技术中将压感信号线设置于触控信号线所在的金属层相比，本实施例的压力触控显示面板，通过将压感信号线212设置于第一金属层11，此时，第一金属层与第一半导体层之间可以仅间隔一层绝缘层，从而减小第一金属层11与第一半导体层12之间的距离(厚度)，即减小压感信号线212与压感电极211之间的距离。这样，在进行压感信号线212与压感电极211电连接时，有利于降低生产工艺难度，从而提升本实施例的压力触控显示面板的制作良率。
需要说明的是，图1中括号外的标号(如212)代表压力触控显示面板中的各元器件的标号。图1中括号内的标号(如11)代表各元器件所在膜层的标号。此外，在下面各实施例的附图中，同样采用这种标号方式。
在本实施例的一些可选地实现方式中，压力触控显示面板可以为液晶显示面板。此时，压力触控显示面板还可以包括像素阵列和向像素阵列中的各像素提供数据信号以使像素阵列进行画面显示的薄膜晶体管。像素阵列位于压力触控显示面板的显示区。相应地，薄膜晶体管也可以位于显示区。薄膜晶体管可以包括栅极、源极、漏极和沟道。栅极可以形成在栅极金属层。源极和漏极可以形成在源漏金属层。而沟道则可以形成在第一半导体层。
如图1所示，沟道221形成在第一半导体层12。源极222和漏极223形成在源漏金属层14。栅极224形成在栅极金属层13。沟道221位于源极222与漏极223之间，且与源极222和漏极223相接触。源极222与数据线(图中未示出)电连接，漏极223通过通孔与位于像素电极层15的其中一个像素电极23电连接。这里的数据线用于传输数据信号。同时为了简化生产工艺，数据线可以位于源漏金属层14，与源极222和漏极223在同一工序中形成。另外，在栅极金属层13可以形成与栅极224电连接的扫描线(图中未示出)，用于传输栅极驱动信号。其中，扫描线可以沿第二方向延伸且沿第一方向排列。这样，当栅极224接收到栅极驱动信号后，可以驱动沟道221中的载流子运动，从而将源极222与漏极223导通，进而使像素电极23接收数据信号。
可选地，这里的薄膜晶体管可以为顶栅结构，即栅极位于沟道的上方。如图1所示，栅极金属层13位于第一半导体层12与源漏金属层14之间。此时，为了避免位于基板10下侧(即基板10远离第一金属层11的一侧)光源对沟道221中的载流子产生影响，如图1所示，第一金属层11上还可以形成有多个遮光金属块24。并且各沟道向第一金属层11的正投影位于其中一个遮光金属块24之内。这样一来，当光线自基板下侧方向照射时，即光源按图1中所示的箭头方向照射压力触控显示面板时，遮光金属块24可以对光源起到遮挡作用，从而避免光源照射到沟道221，造成薄膜晶体管的误动作。
作为示例，薄膜晶体管也可以为底栅结构。如图2所示，第一半导体层12位于栅极金属层13与源漏金属层14之间。也就是说，栅极224位于沟道221的下方(也即，栅极224位于沟道221与基板之间)。由于栅极224通常为金属材质，为了简化生产工艺，栅极金属层13可以与图1实施例中的第一金属层同层设置。也就是说，栅极224可以复用为图1实施例中的遮光金属块。这样，可以在一个工序中同时形成压感信号线和栅极。此时，可以在其他金属膜层形成扫描线。
可以理解的是，本实施例中的压力感应单元21可以设置于压力触控显示面板的显示区。如图3所示，其示出了图1所示的压力触控显示面板的一种俯视结构图。像素阵列中各相邻像素23之间形成有间隔区。各数据线27沿第一方向延伸，且沿第二方向排列。扫描线28沿第二方向延伸，且沿第一方向排列。为了避免对像素所在区域产生遮挡，而影响像素的开口率，各数据线27和扫描线28均设置于上述间隔区。同时，位于显示区的压力感应单元也均设置于上述间隔区。也就是说，如图3所示，压感电极211和压感信号线212均设置在间隔区。且压感信号线212也沿第一方向延伸并沿第二方向排列。这样可以减少对压力触控显示面板的非显示区的占用，从而有利于窄边框设计。同时提升了压力感应单元的设计灵活性，有利于提升压力触控检测的精确度。
需要指出的是，由于压感电极211同样形成于第一半导体层，所以为了避免光源会对压感电极211产生影响，而导致压力感应单元的性能下降，压感电极211向第一金属层的正投影也位于其中一个遮光金属块24内。也就是说，也可以在第一金属层中对应压感电极211的正投影处设置遮光金属块24。此遮光金属块可以与上述用于遮挡沟道的遮光金属块在同一工序中形成。
在一些应用场景中，数据线和压感信号线均设置于相邻像素间的间隔区，且均沿第一方向延伸。这样一来，各压感信号线中可以存在至少一条压感信号线，该压感信号线向源漏金属层的正投影与其中一条数据线至少部分重叠。如图7所示，压感信号线212向源漏金属层14的正投影与数据线27重合，这样不会影响压力触控显示面板的开口率，还可以减少对光源的遮挡，提升面板的亮度。同时，可以使面板中的布线更加规律和美观，从而进一步提升显示效果。
在本申请的一些实施例中，压力感应单元可以包括压感电极和与压感电极连接的第一输入端、第二输入端、第一检测端、第二检测端。该压感电极可以用于接收第一输入端和第二输入端输入的电压输入信号，并向第一检测端和第二检测端输出电压检测信号，之后可以根据电压检测信号来计算感应到的压力大小。下面结合图4来具体说明压力触控检测的工作原理。
如图4所示，压力感应单元可以包括第一输入端IN1、第二输入端IN2、第一检测端Fout1、第二检测端Fout2以及四个压感电阻(压感电极，如R1、R2、R3和R4)。其中，压感电阻R1的第一端、压感电阻R4的第一端与第一输入端IN1电连接；压感电阻R2的第二端和压感电阻R3的第二端与第二输入端IN2电连接；压感电阻R1的第二端和压感电阻R2的第一端与第一检测端Fout1连接；压感电阻R3的第一端和压感电阻R4的第二端与第二检测端Fout2电连接。
在本实施例中，压感电阻R1、R2、R3和R4均形成于上述第一半导体层，且四个压感电阻的阻值在受压时发生变化。其中，压感电阻R1和压感电阻R3同时拉伸，压感电阻R2和压感电阻R4同时收缩。或者压感电阻R1和感电阻R3同时收缩，压感电阻R2和压感电阻R4同时拉伸。也就是说，在感应压力触控时，压感电阻R1和压感电阻R3的阻值变化方向与压感电阻R2和压感电阻R4的阻值变化方向相反。
此时，若向第一输入端IN1和第二输入端IN2输入的第一电平信号和第二电平信号的电压差为Uin，且压感电阻R1、R2、R3和R4的阻值分别为r1、r2、r3和r4，在第一检测端Fout1检测到的第一检测信号的电压值U1可以采用下式(1)计算：
在第二检测端Fout2检测到的第二检测信号的电压值U2可以采用下式(2)计算：
可以对第一检测端Fout1检测到的第一检测信号和第二检测端Fout2检测到的第二检测信号进行减法运算，得到第一检测端Fout1和第二检测端Fout2的信号的电压差ΔU为：
为了简化压力触控检测的计算过程，可以设置压感电阻R1、R2、R3和R4在未受压时的电阻值相等，例如均为r。且压感电阻R1和压感电阻R3的应变系数相等，即其受到大小相同的压力时电阻阻值的变化量相等。压感电阻R2和压感电阻R4的应变系数相等，即其受到大小相同的压力时电阻阻值的变化量相等。压感电阻R1和压感电阻R2的应变系数符号相反，即压感电阻R1和压感电阻R2在受到同一压力时电阻值的变化方向相反。
在进行压力检测时，受压后压感电阻R1和压感电阻R3的电阻变化量为Δr，压感电阻R2和压感电阻R4的电阻变化量为-Δr，这时第一检测端Fout1和第二检测端Fout2之间的压差ΔU1可以为：
其中，U’1和U’2分别为受压后第一检测端Fout1和第二检测端Fout2检测到的信号的电压值。
采用上述式(4)，可以根据第一输入端IN1输入的第一电平信号和第二输入端IN2输入的第二电平信号的电压差Uin以及受压后第一输出端Fout1检测到的第一检测信号和第二输出端Fout2检测到的第二检测信号之间的压差ΔU’，计算得出压感电阻R1和压感电阻R3的电阻的变化量Δr，以及压感电阻R2和压感电阻R4的电阻的变化量-Δr，进一步根据压感电阻R1和压感电阻R3电阻阻值的变化量Δr以及应变系数计算得出该压力感应单元感应到的压力的大小。
在利用多个压力感应单元执行上述的检测方法之后，可以根据各压力感应单元感应到的压力大小确定出压力触控的位置和压力值，从而实现了整个压力触控显示面板的压力触控检测。
进一步参见图5，其示出了本申请提供的压力触控显示面板的又一种实施例的结构示意图。与图1相同的是，本实施例中的压力触控显示面板包括基板10、压力感应单元(压感电极211和压感信号线212)、薄膜晶体管(包括沟道221、源极222、漏极223和栅极224)、像素电极23和遮光金属块24。其中，压感信号线212和遮光金属块24形成于第一金属层11；压感电极211和沟道221形成于第一半导体层12；栅极224形成于栅极金属层13；源极222和漏极223形成于源漏金属层14；像素电极23形成于像素电极层15。
与图1不同的是，本实施例中的压力触控显示面板还可以包括触控电极阵列以及向触控电极阵列中的各触控电极提供触控信号的多条触控信号线。其中，触控信号线可以沿第一方向延伸且沿第二方向排列。且各触控电极与至少一条触控信号线电连接。如图5所示，触控信号线可以形成于第二金属层16。且第二金属层16位于触控电极阵列所在膜层17与源漏金属层14之间。
另外，为了实现画面显示，压力触控显示面板还可以包括背光源25。而基板10可以为透明基板，如玻璃基板。这样可以将背光源25设置于基板10背离压力感应单元的一侧。也就是说，背光源25与压力感应单元位于基板10的不同侧。可以理解的是，为了进一步减少对光源的遮挡，触控信号线向源漏金属层的正投影可以与其中一条数据线相重合。
需要说明的是，在上述各实施例的压力触控显示面板中，第一金属层11与第一半导体层12之间均设置有绝缘层18。且绝缘层18可以设置有过孔。这样压感电极211与压感信号线212可以通过该过孔实现电连接。在这里，在制作该过孔的过程中，仅需要穿透绝缘层18即可，而且绝缘层18的厚度较薄，不易产生材料堆积所造成的盲孔，可以降低制造工艺难度，提高压力触控显示面板的制作良率。同时不会影响压力触控显示面板的开口率。
作为示例，压力触控显示面板可以包括多个连接导体。压感电极与压感信号线通过连接导体电连接。具体可以参见图6，其示出了本申请提供的压力触控显示面板的再一种实施例的结构示意图。
如图6所示，本实施例中的压力触控显示面板同样可以包含基板10。并且在基板10上可以形成图1实施例中的各电子元件。即形成于第一金属层11的压感信号线和遮光金属块；形成于第一半导体层12的压感电极和沟道。形成于源漏金属层14的源极和漏极。形成于栅极金属层13的栅极。
在本实施例中，栅极金属层13可以位于第一金属层11与第一半导体层12之间。此时，栅极金属层13与第一金属层11之间、栅极金属层13与第一半导体层12之间分别可以设置有绝缘层18、19。另外，压力触控显示面板还可以包括位于栅极金属层13的连接导体26。连接导体26向第一金属层11的正投影与压感信号线至少部分重叠。同时，连接导体26向第一半导体层12的正投影与压感电极至少部分重叠。这样，在绝缘层18和绝缘层19对应于上述至少部分重叠的位置可以分别形成有通孔，从而可以使连接导体26分别与压感信号线、压感电极电连接，进而实现压感信号线和压感电极的电连接。
可以理解的是，栅极金属层的位置在本实施例中并不限制。栅极金属层也可以如图1中所示位于第一半导体层与源漏金属层之间。此时，压力触控显示面板还可以如图7所示的结构。与图6实施例相同的是，图7中的压力触控显示面板同样包含基板10、第一金属层11、第一半导体层12、栅极金属层13、源漏金属层14以及位于栅极金属层13的连接导体26。
与图6实施例不同的是，图7中的薄膜晶体管为顶栅结构，即沟道位于栅极与遮光金属块之间。其中，第一金属层11与第一半导体层12之间形成有绝缘层18，且第一半导体层12与栅极金属层13之间形成有绝缘层19。此时，连接导体26通过穿透绝缘层19的通孔与压感电极连接，且通过穿透绝缘层18和绝缘层19的通孔与压感信号线212连接。可以理解的是，压感电极的厚度往往较薄，且压感信号线212较细，通过连接导体26实现两者之间的电连接，可以减少对压力感应单元的性能产生影响。
另外，从图7中可以看出，压感信号线212向源漏金属层14的正投影可以与数据线27重合，这样不会对压力触控显示面板的开口率产生影响，有助于提高显示的清晰度。为了进一步提升显示效果，在一些应用场景中，如图7所示，连接导体26向源漏金属层14的正投影同样可以与数据线27至少部分重合。
本申请实施例还提供了一种压力触控显示装置。该压力触控显示装置包括上述各实施例的压力触控显示面板。该压力触控显示装置可以为手机、平板电脑、可穿戴设备等具有显示屏幕的电子设备。
参见图8所示，其示出了本申请提供的压力触控显示装置的一个实施例的结构示意图。从图8中可以看出，用户可以通过按压装置中的显示区801来实现压力触控。可以理解的是，本实施例中的压力触控显示装置还可以包括光学胶、保护玻璃等公知的结构，此处不再赘述。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种压力触控显示面板，其特征在于，所述压力触控显示面板包括基板和压力感应单元；
所述压力感应单元包括压感电极和与所述压感电极电连接的压感信号线；
其中，所述压感信号线位于第一金属层，所述压感电极位于第一半导体层，且所述第一金属层位于所述基板与所述第一半导体层之间。
2.根据权利要求1所述压力触控显示面板，其特征在于，所述压力触控显示面板还包括像素阵列，以及向所述像素阵列中的各像素提供数据信号的薄膜晶体管；
所述薄膜晶体管包括栅极、源极、漏极和沟道；
其中，所述栅极形成在栅极金属层，所述源极和所述漏极形成在源漏金属层，所述沟道形成在所述第一半导体层。
3.根据权利要求2所述的压力触控显示面板，其特征在于，所述第一金属层上还形成有多个遮光金属块，各所述沟道向所述第一金属层的正投影位于其中一个遮光金属块之内。
4.根据权利要求3所述的压力触控显示面板，其特征在于，所述压感信号线形成于相邻像素之间的间隔区，且所述压感电极向所述第一金属层的正投影位于其中一个遮光金属块之内。
5.根据权利要求2所述压力触控显示面板，其特征在于，所述压力触控显示面板还包括触控电极阵列，以及向所述触控电极阵列中的各触控电极提供触控信号的多条触控信号线；
所述多条触控信号线沿第一方向延伸且沿第二方向排列，且各所述触控电极与至少一条触控信号线电连接；
所述多条触控信号线形成于第二金属层，其中，所述第二金属层位于所述触控电极阵列所在膜层与所述源漏金属层之间。
6.根据权利要求1所述的压力触控显示面板，其特征在于，所述基板为透明基板；
所述压力触控显示面板还包括背光源，所述背光源位于所述基板背离所述压力感应单元的一侧。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的压力触控显示面板，其特征在于：所述压力触控显示面板还包括形成在所述第一金属层和所述第一半导体层之间的绝缘层；
所述压感电极和所述压感信号线通过形成于所述绝缘层的过孔电连接。
8.根据权利要求2-5任意一项所述的压力触控显示面板，其特征在于，所述压力触控显示面板包括多个连接导体，所述压感电极与所述压感信号线通过所述连接导体电连接。
9.根据权利要求8所述的压力触控显示面板，其特征在于，所述连接导体形成于所述栅极金属层。
10.一种压力触控显示装置，其特征在于，所述压力触控显示装置包括如权利要求1-9之一所述的压力触控显示面板。
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