CN108196723A - 显示面板 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种显示面板，其包括第一基板、第二基板以及显示介质层。第二基板与第一基板相对，且显示介质层位于第一基板与第二基板之间。第一基板包括多个数据线、多个栅极线、多个子像素单元以及多个压力感测电极。各像素单元包括一主动元件及与主动元件电性连接的像素电极，其中此些主动元件分别电性连接对应的数据线及栅极线。此些压力感测电极实质上与此些数据线共平面。第二基板包括多个触控感测电极以及多个驱动电极，此些驱动电极实质上相交于此些触控感测电极。
Description
技术领域
本发明关于一种显示面板，特别是一种整合有触控感测功能与压力感测功能的显示面板。
背景技术
随着触控技术发展渐趋成熟，将触控感测功能应用于显示面板而产生的消费性电子产品也越来越多，例如是智慧型手机、平板(tablet)以及平板电脑(tablet PC)等。现今的具有触控感测功能的显示面板藉由触控感测器来检测手指或是触控笔所触控的位置。不过，通过触控操作(例如是滑移、单击、双击或长按等)所能执行的指令有限。因此，目前显示面板除了具有触控感测功能之外，更发展出压力感测功能，以于检测触控位置时同时检测手指或是触控笔所施加的压力大小，并依据压力大小执行对应的指令。
一般来说，压力感测器(force sensor)通过额外外挂的方式配置于显示面板上。然，于此，将造成显示面板的贴合工序增多，且显示面板体积与重量亦随之增加。
发明内容
本发明一实施例提出一种显示面板，其包括第一基板、第二基板以及显示介质层。第二基板与第一基板相对，且显示介质层位于第一基板与第二基板之间。第一基板包括多个数据线、多个栅极线、多个子像素单元以及多个压力感测电极。各像素单元包括一主动元件及与主动元件电性连接的像素电极，其中此些主动元件分别电性连接对应的数据线及栅极线。此些压力感测电极实质上与此些数据线共平面。第二基板包括多个触控感测电极以及多个驱动电极，此些驱动电极实质上相交于此些触控感测电极。
综上所述，本发明的一实施例的显示面板，其第一基板包括与数据线共平面的压力感测电极。于此，压力感测电极与数据线可通过同一个制程工序中的导体层同步形成，故不需通过额外增加光罩制程来形成压力感测电极，同时可以减少显示面板内整体叠层的厚度，有助于显示面板的薄型化。本发明的一实施例的显示面板藉由同一驱动芯片来提供触控驱动信号及接收触控感测信号，故可大幅度降低芯片数量，并节省制程步骤。
附图说明
图1为本发明一实施例的显示面板的侧视概略示意图。
图2为本发明一实施例的显示面板的第一基板的俯视概略示意图。
图3为本发明一实施例的显示面板的第二基板的俯视概略示意图。
图4为本发明另一实施例的显示面板的第二基板的俯视概略示意图。
图5为本发明一实施例的显示面板的概略示意图。
图6为本发明一实施例的显示面板的驱动芯片的概略示意图
图7为本发明一实施例的显示面板的触控驱动信号的时序图。
图8为本发明一实施例的显示面板的第一触控感测信号及第二触控感测信号的时序图。
其中，附图标记：
100 显示面板 110 第一基板
111 数据线 112 栅极线
113 子像素单元 114 压力感测电极
120 第二基板 121 触控感测电极
121a 第一电极 121b 第一桥接电极
122 驱动电极 122a 第二电极
122b 第二桥接电极 123 绝缘层
124 遮光层 125 彩色滤光片
127 载板 130 显示介质层
140 驱动芯片 A1、A2 振幅
D1 第一方向 D2 第二方向
LC 液晶分子
PE 像素电极 STX 触控驱动信号
SRX1 第一触控感测信号 SRX2 第二触控感测信号
D 厚度 TFT 主动元件
T1、T2、T3、T4 时间间距
TX01～TX28 触控驱动接点 RX01～RX36 触控感测接点
RX37～RX46 压力感测接点
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
图1为本发明一实施例的显示面板的侧视概略示意图，为方便说明，部分元件未绘示于图1中且部份膜层未标号于图1中。请参阅图1，显示面板100包括第一基板110、第二基板120以及显示介质层130。第一基板110和第二基板120对向设置。显示介质层130位于第一基板110与第二基板120之间。于一实施态样中，显示介质层130包含多个液晶分子LC。于其他实施态样中，显示介质层130亦可视显示面板100的类型不同而为其它种类的显示介质材料，例如是电泳材料或者是电润湿材料等。
图2为本发明一实施例的显示面板的第一基板的俯视概略示意图。图2的视角自图1的第二基板120朝向第一基板110。请参阅图1及图2。第一基板110为主动元件阵列基板，其包括多个数据线111、多个栅极线112、多个子像素单元113、以及多个压力感测电极114。
此些数据线111的延伸方向实质上平行第一方向D1且彼此间隔配置。此些栅极线112的延伸方向实质上平行第二方向D2且彼此间隔配置。其中，第一方向D1与第二方向D2实质上互相垂直且彼此交错设置，但不以此为限。此些子像素单元113呈现阵列配置。各子像素单元113包括主动元件TFT及像素电极PE，并且主动元件TFT的漏极电极电性连接像素电极PE。各子像素单元113对应此些数据线111之一以及对应此些栅极线112之一。各主动元件TFT的源极电极电性连接对应的数据线111，及各主动元件TFT的栅极电极电性连接对应的栅极线112。
各压力感测电极114与各数据线111实质上共平面。此些压力感测电极114与此些数据线111间隔排列，各压力感测电极114的延伸方向实质上平行第一方向D1。各压力感测电极114与其相邻的数据线111不重叠。在一实施态样中，如图2所绘示，至少一条压力感测电极114位于任两相邻的数据线111之间。在一实施态样中，此些压力感测电极114与此些数据线111为同一材料层所形成。
在一实施态样中，如图2所绘示，显示面板100可以为半源极驱动(Half sourcedriving，HSD)架构的显示面板，即同一行(row)中两相邻的子像素单元113共用同一条数据线111，本发明不以此为限，于另一实施态样中，显示面板100可以为非半源极驱动架构的显示面板。
于一实施态样中，如图2所绘示，于半源极驱动架构的显示面板100中，此些压力感测电极114其中之一条位于此些数据线111中的二相邻数据线111之间且位于同一行(row)中的两相邻子像素单元113之间。于其他实施态样中(图未绘示)，压力感测电极114可以视应用的显示面板100的电性设计不同而具有不同的配置设计。
于又一实施态样中，压力感测电极114与数据线111两者的材料可相同且于同一制程工序中制作。不过，于其他实施态样中，为了制程方面的考量，压力感测电极114与数据线111也可以于不同制程工序中制作。压力感测电极114与数据线111的材料可以是但不限于透明导电材料、金属材料、合金材料或其组合。
图3为本发明一实施例的显示面板的第二基板的俯视概略示意图，为方便说明，部分元件未绘示于图3中且部份膜层未标号于图3中。且图3的视角自图1的第一基板110朝向第二基板120。请参阅图1及图3。第二基板120为彩色滤光片基板，其包括多个触控感测电极121、多个驱动电极122以及载板127。此些触控感测电极121及此些驱动电极122都位于载板127的相对于第一基板110的表面上。载板127为透明绝缘基板。
触控感测电极121与驱动电极122实质上相交。于一实施态样中，如图1所绘示，在第二基板120的垂直投影方向上，此些触控感测电极121的投影范围与此些压力感测电极114的投影范围及/或此些数据线111的投影范围至少部分重叠。于又一实施态样中，此些驱动电极122的投影范围分别与此些压力感测电极114的投影范围及/或此些数据线111的投影范围至少部分重叠。
于一实施态样中，如图3所绘示，此些触控感测电极121包括多个第一电极121a以及多个与第一电极121a电性连接的第一桥接电极121b。第一电极121a与此些驱动电极122实质上共平面。此些第一电极121a与此些驱动电极122间隔排列。各第一桥接电极121b电性连接两相邻第一电极121a。举例来说，各第一桥接电极121b跨越此些驱动电极122中的至少一个且电性连接此些第一电极121a其中之二。换言之，在第二基板120的垂直投影方向上，各第一电极121a与驱动电极122不重叠并且第一桥接电极121b的投影范围与第一电极121a的投影范围部分重叠，且第一桥接电极121b与驱动电极122的投影范围至少部分重叠。于一实施态样中，第一电极121a与驱动电极122为同一材料层所形成。此外，须说明的是，图3所绘示的位于两相邻第一电极121a之间的驱动电极122的数量仅作为示例，而非对本发明实施例的限定。位于两相邻第一电极121a之间的驱动电极122的数量视应用的显示面板100的电性设计而定。
于另一变化实施态样中，如图4所绘示，此些驱动电极122包括多个第二电极122a以及多个与第二电极122a电性连接的第二桥接电极122b。第二电极122a与此些触控感测电极121实质上共平面。此些第二电极122a与此些触控感测电极121间隔排列。各第二桥接电极122b电性连接两相邻第二电极122a。举例来说，各第二桥接电极122b跨越此些触控感测电极121中之一且耦接此些第二电极122a其中之二。换言之，在第二基板120的垂直投影方向上，第二桥接电极122b的投影范围与第二电极122a的投影范围及触控感测电极121的投影范围部分重叠。于一实施态样中，第二电极122a与触控感测电极121为同一材料层所形成。此外，须说明的是，图4所绘示的位于两相邻第二电极122a之间的触控感测电极121的数量仅作为示例，而非对本发明实施例的限定。位于两相邻第二电极122a之间的触控感测电极121的数量视应用的显示面板100的电性设计而定。
于一实施态样中，第二基板120可以更包括绝缘层123，如图1所绘示，第一桥接电极121b与此些驱动电极122通过绝缘层123相隔，举例来说，绝缘层123覆盖此些第一电极121a与此些驱动电极122，第一桥接电极121b位于绝缘层123上并且贯穿绝缘层123以电性连接两相邻第一电极121a。
又一实施态样中，驱动电极122与触控感测电极121两者的材料可以是但不限于透明导电材料、金属材料、合金材料或其组合。
于另一实施态样中，第二基板120更包括遮光层124，遮光层124位于载板127相对于第一基板110的表面上。此些触控感测电极121位于遮光层124以及显示介质层130之间，于一实施态样中，此些驱动电极122亦位于遮光层124以及显示介质层130之间。换言之，于第二基板120的垂直投影方向上，此些触控感测电极121的投影范围与此些驱动电极122的投影范围都位于遮光层124的投影范围内。
于又一实施态样中，于第二基板120的垂直投影方向上，此些压力感测电极114的投影范围与此些数据线111的投影范围都位于遮光层124的投影范围内。于一实施态样中，遮光层124实质上可以为网格状，由遮光层124划分的对应多个子像素单元113并呈现阵列配置的多个网格。于一实施态样中，遮光层124的材料可以是但不限于黑色感光性树脂、各色的光阻材料及/或金属氧化物材料等。
于一实施态样中，第二基板120可以更包括多个彩色滤光片125，其中此些彩色滤光片125分别设置于由遮光层124所划分出的网格内。此些彩色滤光片125可以为光阻材料，可分别具有不同颜色，例如为绿色、蓝色、红色及/或透明色等。
图5为本发明一实施例的显示面板的概略示意图，为方便说明，部分元件未绘示于图5中且部份膜层未标号于图5中。请参阅图5，显示面板100更包括单一颗驱动芯片140，驱动芯片140电性连接此些压力感测电极114、此些触控感测电极121以及此些驱动电极122。其中，驱动电极122可以作为发射电极，触控感测电极121可以作为接收电极，而压力感测电极114可以作为另一接收电极。驱动芯片140传送触控驱动信号STX至此些驱动电极122且电位耦合来自触控感测电极121的第一触控感测信号SRX1及电位耦合来自压力感测电极114的第二触控感测信号SRX2。
图6为本发明一实施例的显示面板的驱动芯片的概略示意图，为方便说明，图6仅绘示电极接点。于一实施态样中，驱动芯片140可以是集成电路(IC)，举例来说，驱动芯片140可以包括耦接驱动电极122的触控驱动接点TX01～TX28、耦接触控感测电极121的触控感测接点RX01～RX36及耦接压力感测电极114的压力感测接点RX37～RX46。触控驱动接点数，触控感测接点数及压力感测接点数，可依实施状况调整，不限于此。于另一实施态样中，触控驱动接点耦接驱动电路(图未绘示)、触控感测接点耦接触控感测电路且压力感测接点耦接压力感测电路(图未绘示)，于此，驱动电路可经由触控驱动接点输出触控驱动信号STX，触控感测电路可经由触控感测接点接收第一触控感测信号SRX1，且压力感测电路可经由压力感测接点接收第二触控感测信号SRX2。
第一触控感测信号SRX1的电压电平与触控感测电极121与驱动电极122之间的电容值的变化量相关，因此可藉由检测触控感测电极121与驱动电极122之间的电容值的变化量，以判断触控显示面板100的触控位置。第二触控感测信号SRX2的电压电平与驱动电极122与压力感测电极114之间的电容值的变化量相关，因此可藉由检测触控感测电极121与压力感测电极114之间的电容值的变化量、及/或驱动电极122与压力感测电极114之间的电容值的变化量，以判断对应触控位置的触控压力。
于一实施态样中，当使用者以手指或触控笔接触显示面板100的第二基板120(感测状态)时，触控感测电极121与驱动电极122之间的电容值因触控感测电极121与驱动电极122之间的电场发生变化而改变，依此，可藉由依据此电容值的变化量而判断手指或触控笔的触控位置。于又一实施态样中，当使用者以手指或触控笔下压显示面板100以使得显示介质层130的厚度D改变(压力感测状态)时，驱动电极122与压力感测电极114之间的电容值便对应改变，依此，触控显示面板100可藉由此些电容值的改变量而判断对应此压力触控位置的坐标。
当显示面板100受压时，第一基板110与第二基板120之间的间隙改变，使得显示介质层130的厚度D亦改变。在一非感测状态(亦即，显示面板100未受压)下，显示介质层130的厚度D约为1微米(μm)至10微米(μm)。在一压力感测状态(亦即，显示面板100受压)下，第一基板110与第二基板120之间的间隙变小，而显示介质层130的厚度D亦变小，其厚度变化量约为0.01微米(μm)至1微米(μm)。
图7为本发明一实施例的显示面板的触控驱动信号的时序图。图8为本发明一实施例的显示面板的第一触控感测信号及第二触控感测信号的时序图。于每个画面更新周期内的某一时段下，驱动芯片140提供触控驱动信号STX至驱动电极122，触控感测电极121基于触控驱动信号STX而相应地输出第一触控感测信号SRX1，且压力感测电极114基于触控驱动信号STX而相应地输出第二触控感测信号SRX2。依此，驱动芯片140可以检测触控位置以及检测压力触控的对应坐标。
基此，在感测状态下，亦即在驱动下且有触控事件发生时，第一触控感测信号SRX1与第二触控感测信号SRX2的波形具有实质上相同的周期(时间间距T3+时间间距T4)与振幅A2；且，在非感测状态下，亦即在驱动下且无触控事件发生时，第一触控感测信号SRX1与第二触控感测信号SRX2的波形具有实质上相同的周期(时间间距T3+时间间距T4)与振幅A2。于一实施态样中，如图7，触控驱动信号STX的波形包含周期(时间间距T1+时间间距T2)为0.0666毫秒至0.2毫秒且振幅A1为3.3至30伏特的方波。于一实施态样中，如图8，第一触控感测信号SRX1与第二触控感测信号SRX2的波形包含周期(时间间距T3+时间间距T4)为1毫秒至16毫秒且振幅A2为0.5至5.5伏特的方波，其中，第一触控感测信号SRX1与第二触控感测信号SRX2的波形的时间间距可以是相等，亦即，第一触控感测信号SRX1的波形的高电位的时间间距T3及/或低电位的时间间距T4与第二触控感测信号SRX2相等。在周期(时间间距T3+时间间距T4)为1毫秒时，第一触控感测信号SRX1与第二触控感测信号SRX2的波形包括有1至10000个等时间间距的周期波。在周期(时间间距T3+时间间距T4)为16毫秒时，第一触控感测信号SRX1与第二触控感测信号SRX2的波形包括有16至160000个等时间间距的周期波。
综上所述，本发明的一实施例的显示面板，其第一基板包括与数据线共平面的压力感测电极。于此，压力感测电极与数据线可通过同一个制程工序之中的导体层同步形成，故不需通过额外增加光罩制程来形成压力感测电极且可节省制程步骤，同时可以减少显示面板内整体叠层的厚度，有助于显示面板的薄型化。本发明的一实施例的显示面板的压力感测电极、触控感测电极以及驱动电极藉由同一驱动芯片来提供触控驱动信号及接收触控感测信号，故可大幅度降低芯片数量，并节省制程步骤。
虽然本发明的技术内容已经以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神所作些许的更动与润饰，皆应涵盖于本发明的范畴内，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。
Claims (10)
1.一种显示面板，其特征在于，包括：
一第一基板，包括：
多个数据线；
多个栅极线；
多个子像素单元，各该子像素单元包括一主动元件及与该主动元件电性连接的一像素电极，该些主动元件分别电性连接对应的该数据线及该栅极线；以及
多个压力感测电极，实质上与该些数据线共平面；
一第二基板，与该第一基板相对，该第二基板包括：
多个触控感测电极；以及
多个驱动电极，实质上相交于该些触控感测电极；以及
一显示介质层，位于该第一基板与该第二基板之间。
2.如权利要求1所述的显示面板，其特征在于，各该驱动电极用以传送一触控驱动信号，各该触控感测电极用以传送一第一触控感测信号，各该压力感测电极用以传送一第二触控感测信号，且在感测及/或非感测状态下，该第一触控感测信号与该第二触控感测信号的波形有实质上相同的周期与振幅。
3.如权利要求2所述的显示面板，其特征在于，该波形包含周期为1毫秒至16毫秒且振幅为0.5伏特至5.5伏特的方波。
4.如权利要求1所述的显示面板，其特征在于，该些触控感测电极包括：
多个第一电极，与该些驱动电极实质上共平面；以及
多个第一桥接电极，各该第一桥接电极用以电性连接两相邻的该第一电极。
5.如权利要求1所述的显示面板，其特征在于，各该驱动电极包括：
多个第二电极，与该些触控感测电极实质上共平面；以及
多个第二桥接电极，各该第二桥接电极用以电性连接两相邻的该第二电极。
6.如权利要求1所述的显示面板，其特征在于，中在一非感测状态下，该显示介质层的厚度为1微米至10微米；且在一压力感测状态下，该显示介质层的厚度变化为0.01微米至1微米。
7.如权利要求1所述的显示面板，其特征在于，该第二基板更包含一遮光层，该些触控感测电极位于该遮光层以及该显示介质层之间，其中该显示介质层包含多个液晶分子。
8.如权利要求7所述的显示面板，其特征在于，该些驱动电极位于该遮光层以及该显示介质层之间。
9.如权利要求1所述的显示面板，其特征在于，该些压力感测电极中的至少一者位于两相邻该数据线之间，且该些压力感测电极与该些数据线具有相同的材料。
10.如权利要求1所述的显示面板，其特征在于，更包含单一颗驱动芯片，该驱动芯片包含多个压力感测接点、多个触控感测接点、多个触控驱动接点，分别电性连接该些压力感测电极、该些触控感测电极以及该些驱动电极。
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