CN107506085B - 显示基板、显示面板、显示装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种显示基板、显示面板、显示装置及其控制方法，属于显示技术领域。其中，显示基板，包括位于衬底基板上的第一导电图形，还包括位于衬底基板上的压力感应结构，所述压力感应结构包括第一压力感应电极、第二压力感应电极以及位于所述第一压力感应电极和所述第二压力感应电极之间的压电层；其中，所述第一导电图形复用为所述第一压力感应电极；或所述第一导电图形与所述第一压力感应电极为同层同材料设置。本发明的显示基板能够集成压力传感功能。

Description

显示基板、显示面板、显示装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及显示技术领域，特别是指一种集成压力传感功能的显示基板、显示面板、显示装置及其控制方法。

背景技术

压力传感是显示传感领域的一个重要功能，在显示装置中集成压力传感器是实现传感显示集成的重要方向。现有技术中一般是分别制作压力传感器和显示装置，之后将二者结合起来，将压力传感器制作在显示装置的背板上，并且为了增加压力传感器的灵敏性，在显示装置的背板和压力传感器之间还设置有隔垫物，导致集成压力传感器的显示装置的厚度较厚，且结构比较复杂。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种集成压力传感功能的显示基板、显示装置及其控制方法。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供技术方案如下：

一方面，提供一种显示基板，包括位于衬底基板上的第一导电图形，还包括位于衬底基板上的压力感应结构，所述压力感应结构包括第一压力感应电极、第二压力感应电极以及位于所述第一压力感应电极和所述第二压力感应电极之间的压电层；

其中，所述第一导电图形复用为所述第一压力感应电极；或

所述第一导电图形与所述第一压力感应电极为同层同材料设置。

进一步地，所述显示基板的驱动薄膜晶体管为低温多晶硅薄膜晶体管，所述第一导电图形为用于为所述驱动薄膜晶体管遮挡背光的遮光金属层图形。

进一步地，还包括与所述第一导电图形不同层的第二导电图形，所述第二导电图形复用为所述第二压力感应电极；或

所述第二导电图形与所述第二压力感应电极为同层同材料设置。

进一步地，所述第二导电图形为所述显示基板的栅线或数据线。

进一步地，所述第一压力感应电极包括：

阵列排布的矩形子电极；或

阵列排布的三角形子电极。

进一步地，所述第一压力感应电极包括：

成行排布的横向子电极和成列排布的纵向子电极，相邻横向子电极之间通过与所述第一压力感应电极同层的导电线连接，相邻纵向子电极之间通过与所述第一压力感应电极不同层的架桥连接。

进一步地，所述架桥采用栅金属层制作，或采用源漏金属层制作。

进一步地，所述架桥采用单独的金属层制作。

进一步地，所述压电层采用聚偏氟乙烯。

进一步地，所述显示基板还包括显示用电极，所述显示用电极复用为触控电极。

本发明实施例还提供了一种显示面板，包括如上所述的显示基板。

本发明实施例还提供了一种显示装置，包括如上所述的显示面板。

本发明实施例还提供了一种如上所述的显示装置的控制方法，所述控制方法包括：

向所述第一压力感应电极输入第一参考电信号，向所述第二压力感应电极输入第二参考电信号，所述第一参考电信号和所述第二参考电信号之间具有预设电压差；

检测所述第一压力感应电极上的压力感应信号，和/或检测所述第二压力感应电极上的压力感应信号。

进一步地，在所述第一压力感应电极复用所述遮光金属层图形，所述第二压力感应电极复用所述显示基板的栅线或数据线时，所述控制方法具体包括：

在一帧画面显示时间的显示时间段，不向所述第一压力感应电极输入电信号，向所述第二压力感应电极输入显示用电信号；

在一帧画面显示时间的压力检测时间段，向所述第一压力感应电极输入所述第一参考电信号，向所述第二压力感应电极输入所述第二参考电信号。

进一步地，在所述第一压力感应电极复用为所述显示基板的驱动薄膜晶体管遮挡背光的遮光金属层图形，所述第二压力感应电极复用所述显示基板的栅线或数据线，所述显示基板的显示用电极复用为触控电极时，所述控制方法具体包括：

在一帧画面显示时间的显示时间段，向所述显示用电极输入显示用电压信号，不向所述第一压力感应电极输入电信号，向所述第二压力感应电极输入显示用电信号；

在一帧画面显示时间的触控时间段，向所述显示用电极输入触控信号，不向所述第一压力感应电极和所述第二压力感应电极输入电信号；

在一帧画面显示时间的压力检测时间段，不向所述显示用电极输入电信号，向所述第一压力感应电极输入所述第一参考电信号，向所述第二压力感应电极输入所述第二参考电信号。

本发明的实施例具有以下有益效果：

上述方案中，显示基板包括位于衬底基板上的第一导电图形，该第一导电图形复用为第一压力感应电极或与第一压力感应电极为同层同材料设置，这样能够将压力传感单元内嵌到显示基板中，无需在显示装置上外挂压力传感单元，能够使显示基板集成压力感应功能，能简化显示基板的结构，使显示装置轻薄化。

附图说明

图1为本发明实施例显示基板的膜层结构示意图；

图2-图4为本发明实施例第一压力感应电极的形状示意图；

图5为本发明实施例架桥采用单独的金属层制作的示意图；

图6为本发明实施例架桥采用栅金属层制作的示意图；

图7为本发明具体实施例显示基板的结构示意图；

图8为本发明实施例显示装置的工作时序示意图。

附图标记

1 衬底基板

2 遮光金属层

3 压电层

41、42、43、44 绝缘层

5 有源层

6 栅绝缘层

7 栅金属层

8 源漏金属层

9 公共电极层

10 像素电极层

11 子电极

12 压力感应信号线

13 架桥

具体实施方式

为使本发明的实施例要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明的实施例针对现有技术中集成压力传感器的显示装置的厚度较厚，且结构比较复杂的问题，提供一种集成压力传感功能的显示基板、显示装置及其控制方法。

本发明实施例提供一种显示基板，包括位于衬底基板上的第一导电图形，还包括位于衬底基板上的压力感应结构，所述压力感应结构包括第一压力感应电极、第二压力感应电极以及位于所述第一压力感应电极和所述第二压力感应电极之间的压电层；

其中，所述第一导电图形复用为所述第一压力感应电极；或

所述第一导电图形与所述第一压力感应电极为同层同材料设置。

本实施例中，显示基板包括位于衬底基板上的第一导电图形，该第一导电图形复用为第一压力感应电极或与第一压力感应电极为同层同材料设置，这样能够将压力传感单元内嵌到显示基板中，无需在显示装置上外挂压力传感单元，能够使显示基板集成压力感应功能，能简化显示基板的结构，使显示装置轻薄化。

一具体实施例中，所述显示基板的驱动薄膜晶体管为低温多晶硅薄膜晶体管，对于低温多晶硅薄膜晶体管显示基板，在衬底基板上设置有为驱动薄膜晶体管遮挡背光的遮光金属层图形，可以避免驱动薄膜晶体管的低温多晶硅有源层受到背光的影响，进而影响驱动薄膜晶体管的性能，本实施例中，可以将为所述驱动薄膜晶体管遮挡背光的遮光金属层图形复用为所述第一压力感应电极，或将所述第一压力感应电极与遮光金属层图形同层同材料设置，即所述第一导电图形为用于为所述驱动薄膜晶体管遮挡背光的遮光金属层图形。

进一步地，显示基板还包括与所述第一导电图形不同层的第二导电图形，所述第二导电图形复用为所述第二压力感应电极；或所述第二导电图形与所述第二压力感应电极为同层同材料设置，这样能够将压力传感单元完全内嵌到显示基板中，进一步简化显示基板的结构，使显示装置进一步轻薄化。

具体实施例中，所述第二导电图形可以为所述显示基板的栅线或数据线，或者与显示基板的栅线或数据线同层同材料设置。

图1为本发明实施例显示基板的膜层结构示意图，如图1所示，本实施例显示基板包括依次设置在衬底基板1上的遮光金属层2、压电层3、绝缘层41、有源层5、栅绝缘层6、栅金属层7、绝缘层42、源漏金属层8、绝缘层43、公共电极层9、绝缘层44和像素电极层10。可以看出，与现有显示基板相比，本实施例的显示基板仅增加了压电层3，通过第一压力感应电极和第二压力感应电极利用显示基板原有的导电膜层制作就可实现显示基板集成压力感应功能。

一具体实施例中，可以由遮光金属层2制作第一压力感应电极，栅金属层7制作第二压力感应电极，由第一压力感应电极、第二压力感应电极和压电层3组成压力感应结构。或者可以由遮光金属层2制作第一压力感应电极，源漏金属层8制作第二压力感应电极。

本实施例中对压力感应电极的形状不做限制。一具体实施方式中，如图2所示，所述第一压力感应电极可以包括：阵列排布的矩形的子电极11，矩形的子电极11与压力感应信号线12连接；或如图3所示，所述第一压力感应电极可以包括：阵列排布的三角形的子电极11，三角形的子电极11与压力感应信号线12连接。通过压力感应信号线12可以传递压力感应信号至压力检测电路，实现压力感应识别。

如图2和图3所示，子电极11为规则形状，阵列排布，可以使得子电极11的数量设置的比较多，进而提高压力检测的精度。

进一步地，为了减少压力信号感应线12的数量，如图4所示，所述第一压力感应电极还可以包括：成行排布的横向的子电极11和成列排布的纵向的子电极11，相邻横向的子电极11之间通过与所述第一压力感应电极同层的导电线连接，相邻纵向的子电极11之间通过与所述第一压力感应电极不同层的架桥13连接。本实施例中，行方向可以是与显示基板的栅线延伸方向相同的方向，列方向可以是与显示基板的数据线延伸方向相同的方向。

其中，在相邻纵向的子电极11之间通过与所述第一压力感应电极不同层的架桥13连接时，所述架桥13可以采用栅金属层7制作，或采用源漏金属层8制作，还可以采用单独的金属层制作。如图5所示，可以在衬底基板1背向遮光金属层2的一侧设置专门的一层金属层来制作架桥13。或者如图6所示，可以利用栅金属层7来制作架桥13。

进一步地，所述压电层3采用聚偏氟乙烯，聚偏氟乙烯为透明材料。当第一压力感应电极和第二压力感应电极中的至少一个不施加电信号，第一压力感应电极和第二压力感应电极之间不存在电场时，压电层3相当于一层透明绝缘材料，对显示没有影响；当第一压力感应电极和第二压力感应电极均施加电信号，在第一压力感应电极和第二压力感应电极之间产生电场时，聚偏氟乙烯呈现压电特性，比如向第一压力感应电极施加一个基准电压0V，向第二压力感应电极施加一个参考电位比如3V，因为有压差存在，聚偏氟乙烯呈现压电特性，当有压力施加在聚偏氟乙烯上时，第一压力感应电极和/或第二压力感应电极上的电位就会发生变化，从而通过检测第一压力感应电极和/或第二压力感应电极上的电位就能够检测出施加的压力，通过压力检测电路就能够检测出受到的压力。

当然，压电层3并不局限于采用聚偏氟乙烯，还可以采用其他具有压电特性的透明材料。

进一步地，还可以将显示基板的显示用电极复用为触控电极，这样可以使得显示基板还集成触控功能。具体地，可以将显示基板的公共电极复用为触控电极，通过分时驱动的方式实现触控功能。

当然，本发明的显示基板并不局限于低温多晶硅薄膜晶体管阵列基板，还可以其他类型的显示基板，只要压力感应结构中的至少一个压力感应电极复用显示基板的原有膜层图形或与显示基板的原有膜层图形同层同材料设置即可。

本发明实施例还提供了一种显示面板，包括如上所述的显示基板。

本发明实施例还提供了一种显示装置，包括如上所述的显示面板。所述显示装置可以为：电视、显示器、数码相框、手机、平板电脑等任何具有显示功能的产品或部件，其中，所述显示装置还包括柔性电路板、印刷电路板和背板，本实施例的显示装置可以集成压力检测功能。

本发明实施例还提供了一种如上所述的显示装置的控制方法，所述控制方法包括：

向所述第一压力感应电极输入第一参考电信号，向所述第二压力感应电极输入第二参考电信号，所述第一参考电信号和所述第二参考电信号之间具有预设电压差；

检测所述第一压力感应电极上的压力感应信号，和/或检测所述第二压力感应电极上的压力感应信号，即可检测出显示装置受到的压力。

进一步地，在所述第一压力感应电极复用所述遮光金属层图形，所述第二压力感应电极复用所述显示基板的栅线或数据线时，由于栅线和数据线需要传递显示用信号，因此需要采用分时复用的方式实现显示和压力检测。所述控制方法具体包括：

在一帧画面显示时间的显示时间段，不向所述第一压力感应电极输入电信号，向所述第二压力感应电极输入显示用电信号；

在一帧画面显示时间的压力检测时间段，向所述第一压力感应电极输入所述第一参考电信号，向所述第二压力感应电极输入所述第二参考电信号。

即在显示装置工作时，将一帧画面的显示时间划分为两个时间段，包括显示时间段和压力检测时间段，在显示时间段，不向所述第一压力感应电极输入电信号，向所述第二压力感应电极输入显示用电信号，第一压力感应电极与第二压力感应电极之间没有电压差，此时压电层3相当于一层透明绝缘层，对显示不造成影响；在压力检测时间段，向所述第一压力感应电极输入所述第一参考电信号，向所述第二压力感应电极输入所述第二参考电信号，第一压力感应电极与第二压力感应电极之间存在电压差，压电层3发挥压电特性，从而可以检测压力的大小。

进一步地，在所述第一压力感应电极复用为所述显示基板的驱动薄膜晶体管遮挡背光的遮光金属层图形，所述第二压力感应电极复用所述显示基板的栅线或数据线，所述显示基板的显示用电极复用为触控电极时，需要采用分时复用的方式实现显示、触控和压力检测，所述控制方法具体包括：

在一帧画面显示时间的显示时间段，向所述显示用电极输入显示用电压信号，不向所述第一压力感应电极输入电信号，向所述第二压力感应电极输入显示用电信号；

在一帧画面显示时间的触控时间段，向所述显示用电极输入触控信号，不向所述第一压力感应电极和所述第二压力感应电极输入电信号；

在一帧画面显示时间的压力检测时间段，不向所述显示用电极输入电信号，向所述第一压力感应电极输入所述第一参考电信号，向所述第二压力感应电极输入所述第二参考电信号。

即显示装置在工作时，将一帧画面的显示时间划分为三个时间段，包括显示时间段、触控时间段和压力检测时间段，在显示时间段，向所述显示用电极输入显示用电压信号，不向所述第一压力感应电极输入电信号，向所述第二压力感应电极输入显示用电信号，第一压力感应电极与第二压力感应电极之间没有电压差，此时压电层3相当于一层透明绝缘层，对显示不造成影响；在触控时间段，向所述显示用电极输入触控信号，不向所述第一压力感应电极和所述第二压力感应电极输入电信号，显示用电极能够进行触控检测，第一压力感应电极与第二压力感应电极之间没有电压差，此时压电层3相当于一层透明绝缘层，对显示不造成影响；在压力检测时间段，不向所述显示用电极输入电信号，向所述第一压力感应电极输入所述第一参考电信号，向所述第二压力感应电极输入所述第二参考电信号，第一压力感应电极与第二压力感应电极之间存在电压差，压电层3发挥压电特性，从而可以检测压力的大小。

本实施例中，通过进行分时驱动，能够实现将压力传感结构内嵌到显示基板中，无需在显示装置上外挂压力传感单元，能够使显示基板集成压力感应功能，能简化显示基板的结构，使显示装置轻薄化。

一具体实施例中，如图7所示，将显示基板的栅线复用为第二压力感应电极，其中，栅线Gate1-4为第二压力感应电极，利用遮光金属层2制作第一压力感应电极Sense1和Sense2，Sense1与Gate1-2组成压力感应单元，Sense2与Gate3-4组成压力感应单元，由于显示基板栅线上的电信号大部分时间为低电平，因此只要避开栅线上的电信号为高电平的时段进行压力检测即可，图8为图7所示显示基板的工作时序示意图，可以看出，在Gate1-2上传递高电平电信号时，Sense1上不输入电信号，此时，Sense1与Gate1-2组成的压力感应单元不进行压力检测；在Gate1-2上传递低电平电信号时，Sense1上输入电信号，此时，Sense1与Gate1-2组成的压力感应单元进行压力检测；在Gate3-4上传递高电平电信号时，Sense2上不输入电信号，此时，Sense2与Gate3-4组成的压力感应单元不进行压力检测；在Gate3-4上传递低电平电信号时，Sense2上输入电信号，此时，Sense2与Gate3-4组成的压力感应单元进行压力检测。

如果第二压力感应电极仅是与栅线同层同材料设置，则不需要进行分时复用，可以在显示的同时进行压力检测。

同理，在显示基板的数据线复用为第二压力感应电极时，压力检测时段需要避开数据线上的电信号为高电平的时段。如果第二压力感应电极仅是与数据线同层同材料设置，则不需要进行分时复用，可以在显示的同时进行压力检测。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

可以理解，当诸如层、膜、区域或基板之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时，该元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”，或者可以存在中间元件。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种显示基板，包括位于衬底基板上的第一导电图形，其特征在于，还包括位于衬底基板上的压力感应结构，所述压力感应结构包括第一压力感应电极、第二压力感应电极以及位于所述第一压力感应电极和所述第二压力感应电极之间的压电层；

其中，所述第一导电图形复用为所述第一压力感应电极；或

所述第一导电图形与所述第一压力感应电极为同层同材料设置；

所述第一压力感应电极包括：

成行排布的横向子电极和成列排布的纵向子电极，相邻横向子电极之间通过与所述第一压力感应电极同层的导电线连接，相邻纵向子电极之间通过与所述第一压力感应电极不同层的架桥连接。

2.根据权利要求1所述的显示基板，其特征在于，所述显示基板的驱动薄膜晶体管为低温多晶硅薄膜晶体管，所述第一导电图形为用于为所述驱动薄膜晶体管遮挡背光的遮光金属层图形。

3.根据权利要求2所述的显示基板，其特征在于，还包括与所述第一导电图形不同层的第二导电图形，所述第二导电图形复用为所述第二压力感应电极；或

所述第二导电图形与所述第二压力感应电极为同层同材料设置。

4.根据权利要求3所述的显示基板，其特征在于，

所述第二导电图形为所述显示基板的栅线或数据线。

5.根据权利要求2所述的显示基板，其特征在于，所述第一压力感应电极包括：

阵列排布的矩形子电极；或

阵列排布的三角形子电极。

6.根据权利要求1所述的显示基板，其特征在于，所述架桥采用栅金属层制作，或采用源漏金属层制作。

7.根据权利要求1所述的显示基板，其特征在于，所述架桥采用单独的金属层制作。

8.根据权利要求1所述的显示基板，其特征在于，所述压电层采用聚偏氟乙烯。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的显示基板，其特征在于，所述显示基板还包括显示用电极，所述显示用电极复用为触控电极。

10.一种显示面板，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的显示基板。

11.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求10所述的显示面板。

12.一种如权利要求11所述的显示装置的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：

向所述第一压力感应电极输入第一参考电信号，向所述第二压力感应电极输入第二参考电信号，所述第一参考电信号和所述第二参考电信号之间具有预设电压差；

检测所述第一压力感应电极上的压力感应信号，和/或检测所述第二压力感应电极上的压力感应信号。

13.根据权利要求12所述的显示装置的控制方法，其特征在于，在所述第一压力感应电极复用所述显示基板的遮光金属层图形，所述第二压力感应电极复用所述显示基板的栅线或数据线时，所述控制方法具体包括：

在一帧画面显示时间的显示时间段，不向所述第一压力感应电极输入电信号，向所述第二压力感应电极输入显示用电信号；

在一帧画面显示时间的压力检测时间段，向所述第一压力感应电极输入所述第一参考电信号，向所述第二压力感应电极输入所述第二参考电信号。

14.根据权利要求12所述的显示装置的控制方法，其特征在于，在所述第一压力感应电极复用为所述显示基板的驱动薄膜晶体管遮挡背光的遮光金属层图形，所述第二压力感应电极复用所述显示基板的栅线或数据线，所述显示基板的显示用电极复用为触控电极时，所述控制方法具体包括：

在一帧画面显示时间的显示时间段，向所述显示用电极输入显示用电压信号，不向所述第一压力感应电极输入电信号，向所述第二压力感应电极输入显示用电信号；

在一帧画面显示时间的触控时间段，向所述显示用电极输入触控信号，不向所述第一压力感应电极和所述第二压力感应电极输入电信号；

在一帧画面显示时间的压力检测时间段，不向所述显示用电极输入电信号，向所述第一压力感应电极输入所述第一参考电信号，向所述第二压力感应电极输入所述第二参考电信号。

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