CN107608549A - 一种感应面板、显示装置及其驱动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种感应面板、显示装置及其驱动方法，将光感单元和压感单元同时集成于同一感应面板上，并层叠设置光感单元和压感单元，使其可以公用一固定电位电极。这样，可以在对固定电位电极加载固定电位后，在同一感应面板上同时实现压力感应和触控感应的功能。且该感应面板有利于集成在显示装置中，可以在显示装置改动较小的情况下，实现高精度的压力感应和触控检测功能。

Description

一种感应面板、显示装置及其驱动方法
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种感应面板、显示装置及其驱动方法。
背景技术
压力感应技术是指对外部受力能够实施探测的技术，这项技术很久前就运用在工控，医疗等领域。目前，在显示领域尤其是手机或平板领域实现压力感应的方式是在显示面板的背光部分或者手机的中框部分增加额外的机构来实现，这种设计需要对显示面板或者手机的结构设计做出改动，而且由于装配公差较大，这种设计的探测准确性也受到了限制。
因此，如何在显示面板硬件改动较小的情况下实现探测精度较高的压力感应，是本领技术人员域亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种感应面板、显示装置及其驱动方法，用以解决现有的压力感应对于显示面板改动较大的问题。
因此，本发明实施例提供了一种感应面板，包括：衬底基板，位于所述衬底基板上的呈阵列排布的光感单元，以及位于所述衬底基板上的呈阵列排布的多个压感单元；其中，
各所述光感单元和各所述压感单元层叠设置，且层叠设置的所述光感单元和所述压感单元公用一固定电位电极。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述感应面板中，各所述压感单元位于所述光感单元背离所述衬底基板的一侧；
各所述压感单元至少与各所述光感单元的感光区域在衬底基板上的正投影重叠的部分为透光区域。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述感应面板中，各所述压感单元包括：与所述固定电位电极连接的压电材料层，与所述压电材料层连接的压力感测电极；
各所述压感单元的压电材料层之间相互独立；
各所述压感单元的压力感测电极之间相互独立。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述感应面板中，各所述光感单元包括：光敏二极管和开关晶体管；其中，
所述光敏二极管的一端与所述固定电位电极连接，另一端与所述开关晶体管的第一极连接；
所述开关晶体管的第二极与读取信号线连接，控制极与扫描信号线连接。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述感应面板中，所述开关晶体管为底栅型晶体管；
各所述光感单元还包括：设置于所述底栅型晶体管与所述压感单元之间的金属遮光层；所述金属遮光层在所述衬底基板上的正投影至少覆盖所述底栅型晶体管的沟道区域的正投影。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述感应面板中，所述金属遮光层在所述衬底基板上的正投影还覆盖所述读取信号线的正投影，且所述金属遮光层接地。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述感应面板中，各所述光感单元为纹路识别单元；
一个所述压感单元在所述衬底基板上的正投影覆盖多个所述纹路识别单元的正投影。
另一方面，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感应面板。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述显示装置中，还包括：设置于所述感应面板上的显示面板。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述显示装置中，还包括：设置于所述感应面板与所述显示面板之间的光准直器件。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述显示装置中，还包括：设置于所述感应面板的衬底基板上的呈阵列排布的显示单元。
另一方面，本发明实施例还提供了一种上述显示装置的驱动方法，包括：
对所述固定电位电极加载固定电位；
检测各所述光感单元输出的电信号以判断触控位置；
检测各所述压感单元输出的电信号以判断压力位置。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述驱动方法中，各所述光感单元为纹路识别单元时，还包括：
在所述显示装置黑屏状态时，对所述固定电位电极加载固定电位；
检测各所述压感单元输出的电信号，确定纹路按压位置；
对确定出的所述纹路按压位置处进行点亮，检测所述纹路按压位置处的各所述纹路识别单元输出的电信号，获取按压纹路；
在确定所述按压纹路与预先设定的纹路匹配时，开启所述显示装置的显示状态。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述驱动方法中，在确定纹路按压位置之后，还包括：
根据纹路按压位置处的压感单元输出的电信号，确定所述电信号对应的按压力度是否大于阈值；
在确定所述电信号对应的按压力度大于阈值时，对确定出的所述纹路按压位置处进行点亮。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述驱动方法中，以一个所述压感单元在所述衬底基板上的正投影覆盖的多个所述纹路识别单元构成一个触控识别单元；
所述检测各所述光感单元输出的电信号以判断触控位置，具体包括：
对各所述触控识别单元进行复位；
检测各所述触控识别单元输出的电信号以判断触控位置。
本发明实施例的有益效果包括：
本发明实施例提供的一种感应面板、显示装置及其驱动方法，将光感单元和压感单元同时集成于同一感应面板上，并层叠设置光感单元和压感单元，使其可以公用一固定电位电极。这样，可以在对固定电位电极加载固定电位后，在同一感应面板上同时实现压力感应和触控感应的功能。且该感应面板有利于集成在显示装置中，可以在显示装置改动较小的情况下，实现高精度的压力感应和触控检测功能。
附图说明
图1至图3分别为本发明实施例提供的感应面板的结构示意图；
图4至图6分别为本发明实施例提供的显示装置的结构示意图；
图7至图9分别为本发明实施例提供的驱动方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明实施例提供的感应面板、显示装置及其驱动方法的具体实施方式进行详细地说明。
附图中各部件的形状和大小不反映感应面板和显示装置的真实比例，目的只是示意说明本发明内容。
本发明实施例提供了一种感应面板，如图1所示，包括：衬底基板100，位于衬底基板100上的呈阵列排布的光感单元200，以及位于衬底基板100上的呈阵列排布的多个压感单元300；其中，
各光感单元200和各压感单元300层叠设置，且层叠设置的光感单元200和压感单元300公用一固定电位电极400。
具体地，在本发明实施例提供的上述感应面板中，将光感单元200和压感单元300同时集成于同一感应面板上，并层叠设置光感单元200和压感单元300，使其可以公用一固定电位电极400。由于压感单元300和光感单元200的工作原理不同，压感单元300是将压力转换为电信号输出，光感单元200是将光信号转换为光电流输出，这样，在对固定电位电极400加载固定电位后，使压感单元300和光感单元200具有相同的固定电位，之后分别通过检测压感单元300输出的电信号和光感单元200输出的电信号，即可在同一感应面板上同时实现压力感应和触控感应的功能。且该感应面板有利于集成在显示装置中，可以在显示装置改动较小的情况下，实现高精度的压力感应和触控检测功能。
可选地，在本发明实施例提供的上述感应面板中，如图2所示，各光感单元200可以为纹路识别单元；对应地，一个压感单元300在衬底基板100上的正投影应覆盖多个纹路识别单元的正投影。
具体地，除了可以实现压力感应和触控检测功能之外，还可以实现纹路识别功能。增加纹路识别功能后，可以在进行纹路识别之前利用压感单元300检测得到纹路扫描区域，可以提升纹路的有效检测区域，以可防止误操作。由于纹路识别所需要的精度远高于压力感应和触控检测所需要的精度，因此，为了实现纹路识别功能，各纹路识别单元即光感单元200的尺寸需要在微米量级，而压感单元300的尺寸一般在毫米量级，这样，在需要实现纹路识别功能时，每个压感单元300会覆盖多个纹路识别单元，即一个压感单元300会与覆盖的多个纹路识别单元公用固定电位电极400，即连接相同的固定电位电极400。
可选地，在本发明实施例提供的上述感应面板中，如图1和图2所示，各压感单元300可以位于光感单元200背离衬底基板100的一侧；各压感单元300至少与各光感单元200的感光区域的正投影重叠的部分为透光区域。当然，各压感单元300也可以位于光感单元200面向衬底基板100的一侧，即压感单元300设置于光感单元200与衬底基板100之间，在此不做限定。
具体地，将压感单元300设置于光感单元200的上方，使压感单元300相较于光感单元200更接近感应面板的感测面(与操作者的手指接触的表面)，可以使压力感应的检测更加敏感。而光感单元200实现纹路检测的工作原理为接收手指纹路反射回来的光线而产生光电流，由于谷和脊反射的光线强度不同，产生的光电流也会不同，从而实现识别纹路的谷和脊的功能，同理，光感单元200实现触控检测的原理也是根据触控位置反射的光线不同而产生不同的光电流以实现触控的甄别。为了使位于光感单元200上方的压感单元300不会对光感单元200的感光特性造成影响，就需要将各压感单元300至少与各光感单元200的感光区域重叠的部分设置为透光区域。
一般地，为了方便制作，可以将各压感单元300全部采用透光材料制作。但是，在感应面板集成于显示装置中时，纹路与光感单元200的感光区域之间存在较远的距离例如1mm左右，导致纹路中的谷和脊的反射光同时入射至同一光感单元200而出现混光问题，为辨别纹路带来了干扰，难于获得高清晰度的纹路。基于此，可以使各压感单元300仅在与各光感单元200的感光区域重叠的部分为透光区域，其他区域为遮光区域，这样可以在压感单元300中实现纹路光线角度的过滤作用，保证纹路中谷和脊的反射光线在光感单元200中不会混光，从而可以高清晰度的识别出纹路，以有利于感光面板与显示面板的集成。
可选地，在本发明实施例提供的上述感应面板中，如图1和图2所示，各压感单元300可以具体包括：与固定电位电极400连接的压电材料层310，与压电材料层310连接的压力感测电极320；
各压感单元300的压电材料层310之间相互独立；
各压感单元300的压力感测电极320之间相互独立。
具体地，为了便于各压感单元300对于压力感应的检测，各压感单元300的压力感测电极320之间应该相互绝缘。而各压感单元300的压电材料层310可以相互绝缘，也可以相互连接即压电材料层310整层设置，压电材料层310可以选择聚偏氟乙烯(PVDF)材料制作。各压感单元300的压电材料层310相互独立时，可以提高压力感应的灵敏性，且各压感单元300的压电材料层310可以与压力感测电极320的图案一致，因此可以采用相同的掩模板制作，不会增加生产成本。并且，压感单元300的尺寸一般与手指的尺寸相匹配，例如一般可以将每个压感单元300设置为5*5mm。
具体地，在压感单元300设置于光感单元200的上方时，为了便于压感单元300与下方的光感单元200公用一固定电位电极400，固定电位电极400一般设置于压感单元300与光感单元200之间。且各光感单元200连接的固定电位电极400之间可以相互独立，也可以相互连接。如图1所示，固定电位电极400可以与压电材料层310直接接触，也可以如图2所示通过贯穿两者之间的第一绝缘层530的过孔连接。压电材料层310可以如图1所示与压力感测电极320直接接触，也可以如图2所示通过贯穿两者之间的第二绝缘层540的过孔连接，在此不做限定。
可选地，在本发明实施例提供的上述感应面板中，如图1和图2所示，各光感单元200可以具体包括：光敏二极管210和开关晶体管220；其中，
光敏二极管210的一端与固定电位电极400连接，另一端与开关晶体管220的第一极(源极或漏极)连接；
开关晶体管220的第二极(漏极或源极)与读取信号线Read line连接，控制极(栅极)与扫描信号线Scan line连接。
具体地，光敏二极管210作为光感单元200的感光区域，其上的区域应为透光区域，因此，固定电位电极400应采用透明导电材料制作，且光敏二极管210一般应位于开关晶体管220的上方，以避免开关晶体管220对光敏二极管210遮挡。
具体地，读取信号线Read line一般与开关晶体管220的源漏极同层制作，读取信号线Read line的作用为在开关晶体管220导通时将光敏二极管210产生的光电流导出，扫描信号线Scan line一般与开关晶体管220的栅极同层制作。并且，为了对固定电位电极400加载固定电位，一般需要设置固定电位信号线Vd，该固定电位信号线Vd如图2所示可以与扫描信号线Scan line同层制作，也可以如图1所示与读取信号线Read line同层制作，在此不做限定。
可选地，在本发明实施例提供的上述感应面板中，如图1和图2所示，开关晶体管220可以为底栅型晶体管，即开关晶体管220的有源层位于栅极上方的膜层；此时，为了避免上方的光线照射至开关晶体管220的沟道区域而产生光生载流子产生漏电流，各光感单元200还可以包括：设置于底栅型晶体管与压感单元300之间的金属遮光层230；金属遮光层230在衬底基板100上的正投影至少覆盖底栅型晶体管的沟道区域的正投影。
具体地，如图2所示，金属遮光层230与底栅型晶体管的沟道区域之间一般会设置有第三绝缘层510，以防止两者相互导通。金属遮光层230与固定电位电极400之间还可以设置平坦化层520，以防止两者相互导通。
可选地，在本发明实施例提供的上述感应面板中，如图3所示，金属遮光层230在衬底基板100上的正投影还可以覆盖读取信号线Read line的正投影，且金属遮光层230接地。
具体地，接地的金属遮光层230起到屏蔽电极的作用，可以隔离读取信号线Readline和压力感测电极320之间的信号，使触控检测和压力检测并行进行时，使其互不影响，有利于提高触控检测和压力感应的精度。
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感应面板，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感应面板的实施例，重复之处不再赘述。
可选地，在本发明实施例提供的上述显示装置中，如图4所示，还可以包括：设置于感应面板1上的显示面板2。
具体地，将显示面板2设置于感应面板1上方，可以独立制作显示面板和感应面板1，之后组装形成显示装置。显示面板发出的光线照射到指纹后，指纹的谷和脊反射光线通过显示面板的缝隙后进入到感应面板1的光感单元200进行纹路识别。
可选地，在本发明实施例提供的上述显示装置中，如图5所示，还可以包括：设置于感应面板1与显示面板2之间的光准直器件3。
具体地，光准直器件3可以对通过显示面板的缝隙的指纹的谷和脊反射光线进行光路筛选，保证纹路中谷和脊的反射光线在光感单元200中不会混光，从而可以高清晰度的识别出纹路，以有利于感光面板与显示面板的集成。
可选地，在本发明实施例提供的上述显示装置中，如图6所示，还可以包括：设置于感应面板1的衬底基板上的呈阵列排布的显示单元R、G和B。
具体地，将感应面板1和显示面板相互集成，使显示单元R、G和B设置于光感单元之间，可实现显示装置的超薄化设计。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种上述显示装置的驱动方法，如图7所示，可以包括以下步骤：
S701、对固定电位电极加载固定电位；
S702、检测各光感单元输出的电信号以判断触控位置；
S703、检测各压感单元输出的电信号以判断压力位置。
具体地，在本发明实施例提供的上述驱动方法中，在显示的过程中，压力检测和触控检测可以同时进行，也可以分时进行，即步骤S702和步骤S703可以同时执行，也可以分时执行，在此不做限定。
可选地，在本发明实施例提供的上述驱动方法中，在各光感单元为纹路识别单元时，如图8所示，还可以包括以下步骤：
S801、在显示装置黑屏状态时，对固定电位电极加载固定电位；具体地，可以通过固定电位信号线Vd对各固定电位电极加载固定电位；
S802、检测各压感单元输出的电信号，确定纹路按压位置；
S803、对确定出的纹路按压位置处进行点亮；具体地，可以通知在纹路按压位置处的显示单元发光显示的方式，实现纹路按压位置点亮的效果；
S804、检测纹路按压位置处的各纹路识别单元输出的电信号，获取按压纹路；具体地，可以对纹路按压位置处的各纹路识别单元连接的扫描信号线逐个加载扫描信号，且与纹路按压位置处的各纹路识别单元连接的各读取信号线通过与光敏二极管连接的开关晶体管读取光敏二极管的输出电流信号，进行纹路信息的判断；
S805、确定按压纹路与预先设定的纹路是否匹配；在确定按压纹路与预先设定的纹路匹配时，执行步骤S806；反之，退出流程；
S806、开启显示装置的显示状态。
具体地，通过上述步骤S801至S806可以实现显示装置的纹路开锁功能。通过步骤S802先采用压感单元进行纹路按压位置的判断，之后执行步骤S803和S804对局部区域的纹路进行扫描，可节省纹路扫描时间，节省开锁时间。
可选地，在本发明实施例提供的上述驱动方法中，在步骤S802确定纹路按压位置之后，如图9所示，还可以包括以下步骤：
S807、根据纹路按压位置处的压感单元输出的电信号，确定电信号对应的按压力度是否大于阈值；
在确定电信号对应的按压力度大于阈值时，执行步骤S803对确定出的纹路按压位置处进行点亮；反之，退出流程。
具体地，在确定按压力度达到阈值时，则确定纹路与感应面的接触良好，之后进行纹路扫描；而确定按压力度未达到阈值时，则确定纹路与感应面的接触不好，即使进行纹路检测获取到的按压纹路也不能和预先设定的纹路匹配，可以避免无效操作。
可选地，在本发明实施例提供的上述驱动方法中，在以一个压感单元在衬底基板上的正投影覆盖的多个纹路识别单元构成一个触控识别单元时，在进行触控检测时，可以以触控识别单元为一个整体；即步骤S702检测各光感单元输出的电信号以判断触控位置，具体可以通过如下方式实现：
首先，对各触控识别单元进行复位；即以触控识别单元为一整体，对与各触控识别单元连接的扫描信号线加载扫描信号，且各读取信号线同时加载一固定电位的复位信号；
之后，检测各触控识别单元输出的电信号以判断触控位置；即与各触控识别单元连接的扫描信号线逐个加载扫描信号，且各读取信号线通过与光敏二极管连接的开关晶体管读取光敏二极管的输出电流信号，进行触控位置的判断。
本发明实施例提供的上述感应面板、显示装置及其驱动方法，将光感单元和压感单元同时集成于同一感应面板上，并层叠设置光感单元和压感单元，使其可以公用一固定电位电极。这样，可以在对固定电位电极加载固定电位后，在同一感应面板上同时实现压力感应和触控感应的功能。且该感应面板有利于集成在显示装置中，可以在显示装置改动较小的情况下，实现高精度的压力感应和触控检测功能。
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 (15)

1.一种感应面板，其特征在于，包括：衬底基板，位于所述衬底基板上的呈阵列排布的光感单元，以及位于所述衬底基板上的呈阵列排布的多个压感单元；其中，
各所述光感单元和各所述压感单元层叠设置，且层叠设置的所述光感单元和所述压感单元公用一固定电位电极。
2.如权利要求1所述的感应面板，其特征在于，各所述压感单元位于所述光感单元背离所述衬底基板的一侧；
各所述压感单元至少与各所述光感单元的感光区域在衬底基板上的正投影重叠的部分为透光区域。
3.如权利要求2所述的感应面板，其特征在于，各所述压感单元包括：与所述固定电位电极连接的压电材料层，与所述压电材料层连接的压力感测电极；
各所述压感单元的压电材料层之间相互独立；
各所述压感单元的压力感测电极之间相互独立。
4.如权利要求2所述的感应面板，其特征在于，各所述光感单元包括：光敏二极管和开关晶体管；其中，
所述光敏二极管的一端与所述固定电位电极连接，另一端与所述开关晶体管的第一极连接；
所述开关晶体管的第二极与读取信号线连接，控制极与扫描信号线连接。
5.如权利要求4所述的感应面板，其特征在于，所述开关晶体管为底栅型晶体管；
各所述光感单元还包括：设置于所述底栅型晶体管与所述压感单元之间的金属遮光层；所述金属遮光层在所述衬底基板上的正投影至少覆盖所述底栅型晶体管的沟道区域的正投影。
6.如权利要求5所述的感应面板，其特征在于，所述金属遮光层在所述衬底基板上的正投影还覆盖所述读取信号线的正投影，且所述金属遮光层接地。
7.如权利要求1-6任一项所述的感应面板，其特征在于，各所述光感单元为纹路识别单元；
一个所述压感单元在所述衬底基板上的正投影覆盖多个所述纹路识别单元的正投影。
8.一种显示装置，其特征在于，包括：如权利要求1-7任一项所述的感应面板。
9.如权利要求8所述的显示装置，其特征在于，还包括：设置于所述感应面板上的显示面板。
10.如权利要求9所述的显示装置，其特征在于，还包括：设置于所述感应面板与所述显示面板之间的光准直器件。
11.如权利要求8所述的显示装置，其特征在于，还包括：设置于所述感应面板的衬底基板上的呈阵列排布的显示单元。
12.一种如权利要求8-11任一项所述的显示装置的驱动方法，其特征在于，包括：
对所述固定电位电极加载固定电位；
检测各所述光感单元输出的电信号以判断触控位置；
检测各所述压感单元输出的电信号以判断压力位置。
13.如权利要求12所述的驱动方法，其特征在于，各所述光感单元为纹路识别单元时，还包括：
在所述显示装置黑屏状态时，对所述固定电位电极加载固定电位；
检测各所述压感单元输出的电信号，确定纹路按压位置；
对确定出的所述纹路按压位置处进行点亮，检测所述纹路按压位置处的各所述纹路识别单元输出的电信号，获取按压纹路；
在确定所述按压纹路与预先设定的纹路匹配时，开启所述显示装置的显示状态。
14.如权利要求13所述的驱动方法，其特征在于，在确定纹路按压位置之后，还包括：
根据纹路按压位置处的压感单元输出的电信号，确定所述电信号对应的按压力度是否大于阈值；
在确定所述电信号对应的按压力度大于阈值时，对确定出的所述纹路按压位置处进行点亮。
15.如权利要求13所述的驱动方法，其特征在于，以一个所述压感单元在所述衬底基板上的正投影覆盖的多个所述纹路识别单元构成一个触控识别单元；
所述检测各所述光感单元输出的电信号以判断触控位置，具体包括：
对各所述触控识别单元进行复位；
检测各所述触控识别单元输出的电信号以判断触控位置。
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