CN108595041B - 触控显示面板 - Google Patents

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Abstract

一种触控显示面板，具有显示区、周边区和感测区。周边区围绕显示区，且感测区位于显示区和周边区之间。触控显示面板包括像素阵列、触控电极、主动元件、至少一第一感测元件、至少一第二感测元件以及遮光层。像素阵列位于显示区中。触控电极位于显示区中，且触控电极与像素阵列相互分离。主动元件位于感测区中，且主动元件耦接于触控电极。至少一第一感测元件和至少一第二感测元件位于感测区中，且至少一第一感测元件与至少一第二感测元件相互分离。遮光层覆盖至少一第一感测元件。

Description

触控显示面板
技术领域
本发明是有关于一种显示面板，且特别是有关于一种触控显示面板。
背景技术
近年来，为了节省显示器消耗功率或是呈现较佳的影像质量，环境光传感器(ambient light sensor,ALS)广泛地应用在移动电话、手持式装置以及影像显示器等电子装置中。举例来说，可借由只让可见光线到达环境光传感器的设计，使得显示器的色调能与人的视感度相适应。
然而，目前环境光传感器是由集成电路芯片所构成，为了将其整合至显示设备中，势必会占用到显示设备的设计空间，使得显示设备不易达到窄边框甚至无边框，或是造成显示设备的显示区的面积缩小。因此，如何将环境光传感器整合至显示设备中，并使得显示设备具达到窄边框甚至无边框，实为目前研发人员亟欲解决的问题之一。
发明内容
本发明提供一种具微型化设计的触控显示面板，其可将具高准确性的环境光传感器整合至触控显示面板中。
本发明的触控显示面板，具有显示区、周边区和感测区。周边区围绕显示区，且感测区位于显示区和周边区之间。触控显示面板包括像素阵列、触控电极、主动元件、至少一第一感测元件、至少一第二感测元件和遮光层。像素阵列位于显示区中。触控电极位于显示区中，且触控电极与像素阵列相互分离。主动元件位于感测区中，且主动元件耦接于触控电极。至少一第一感测元件和至少一第二感测元件位于感测区中，且至少一第一感测元件与至少一第二感测元件相互分离。遮光层覆盖至少一第一感测元件。
基于上述，由于本发明实施例的触控显示面板包括位于感测区中的第一感测元件和第二感测元件，且遮光层覆盖第一感测元件，使得环境光不会照射至第一感测元件。如此一来，第一感测元件和第二感测元件可分别收集暗电流值(即在环境光未照射至第一感测元件的情况下所获得的电流)和亮电流值(即在环境光照射至第二感测元件的情况下所获得的电流)，并且借由运算所获得的暗电流值和亮电流值来消除暗电流效应和温度效应所造成的影响，以提升环境光传感器的准确性。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。
附图说明
图1为依据本发明一实施例的触控显示面板的上视示意图。
图2为图1中沿A-A’线的剖面示意图。
图3为图1中沿B-B’线的剖面示意图。
图4为依据本发明另一实施例的触控显示面板的剖面示意图。
其中，附图标记：
100、200：触控显示面板
102：基板
104：像素阵列
106：第一感测元件
108：第二感测元件
110：触控电极
114：介电层
116、122、124、126：接触窗
118：平坦层
120、130：钝化层
128、136：信号线
132：遮光层
134：保护层
DR：显示区
SR：感测区
PR：周边区
BL1：第一缓冲层
BL2：第二缓冲层
SM：遮蔽层
TFT：主动元件
CH：通道层
G：栅极
SD：源极/漏极
UE1：第一上电极
UE2：第二上电极
LE1：第一下电极
LE2：第二下电极
PS1：第一感光层
PS2：第二感光层
具体实施方式
以下将参照本实施例的图式以更全面地阐述本发明。然而，本发明亦可以各种不同的形式体现，而不应限于本文中所述的实施例。图式中的层与区域的厚度会为了清楚起见而放大。相同或相似的参考号码表示相同或相似的元件，以下段落将不再一一赘述。另外，实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。
图1为依据本发明一实施例的触控显示面板的上视示意图。为了清楚表示第一感测元件106和第二感测元件108于触控显示面板100中的位置，图1中省略了感测区SR中的其他构件。图2为图1中沿A-A’线的剖面示意图。图3为图1中沿B-B’线的剖面示意图。
请参照图1、图2和图3，触控显示面板100具有显示区DR、周边区PR和感测区SR。周边区PR围绕显示区DR，且感测区SR位于显示区DR和周边区PR之间。上述显示区DR表示影像显示的区域。上述周边区PR表示未显示影像的区域或是周边线路所配置的区域。上述感测区SR表示感测元件(例如可侦测环境光强度的光侦测器)所配置的区域。
触控显示面板100包括基板102、主动元件TFT、像素阵列104、至少一第一感测元件106、至少一第二感测元件108、触控电极110和遮光层132。
基板102可包括第一缓冲层BL1、第二缓冲层BL2和遮蔽层SM，其中第二缓冲层BL2位于第一缓冲层BL1上，且遮蔽层SM位于第一缓冲层BL1中。第一缓冲层BL1的材料可以是氮化硅(SiNx)。第二缓冲层BL2的材料可以是氧化硅(SiOx)。遮蔽层SM的材料可以是非透光材料，例如黑色树脂或是遮光金属(例如：铬)等反射性较低的材料。如此一来，在触控显示面板100包括背光源的情况下，遮蔽层SM可避免背光源的光线照射至主动元件TFT而产生漏电流的问题。在一些实施例中，基板102还可包括玻璃基材、石英基材或有机聚合物基材，以承载第一缓冲层BL1、第二缓冲层BL2和遮蔽层SM。
主动元件TFT位于感测区SR中的基板102上。主动元件TFT可以是底部栅极型(bottom gate)薄膜晶体管或是顶部栅极型(top gate)薄膜晶体管，其包括通道层CH、栅绝缘层GI、栅极G和源极/漏极SD。在本实施例中，主动元件TFT为顶部栅极型薄膜晶体管，但本发明不以此为限。
通道层CH位于第二缓冲层BL2上。通道层CH的材料例如是非晶硅、微晶硅、单晶硅、有机半导体材料、氧化物半导体材料或其他适合的材料。在一些实施例中，通道层CH的相对两端可含有掺杂物(dopant)以形成用来连接源极的源极接触区(未绘示)和用来连接漏极的漏极接触区(未绘示)。除此之外，为了减少通道层CH与源极/漏极SD之间的接触电阻，在一些实施例中，还可于通道层CH上形成具有N型掺杂或P型掺杂的殴姆接触层(未绘示)。
栅绝缘层GI位于第二缓冲层BL2上且覆盖通道层CH。栅绝缘层GI的材料可以是无机介电材料、有机介电材料或其组合。举例来说，无机材料可以是氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或其组合；有机材料可以是聚酰亚胺系树脂、环氧系树脂或压克力系树脂等高分子材料。栅极G位于栅绝缘层GI上。栅极G的材料可以是导电材料，例如金属、金属氧化物、金属氮化物、金属氮氧化物或其组合。介电层114位于栅绝缘层GI上且覆盖栅极G。介电层114的材料可以是无机介电材料、有机介电材料或其组合。举例来说，无机材料可以是氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或其组合；有机材料可以是聚酰亚胺系树脂、环氧系树脂或压克力系树脂等高分子材料。在一些实施例中，介电层114为内层介电层(interlayer dielectric,ILD)，但本发明不以此为限。
源极/漏极SD位于介电层114上。源极/漏极SD的材料可以是导电材料，例如金属、金属氧化物、金属氮化物、金属氮氧化物或其组合。源极/漏极SD可借由接触窗116接连至通道层CH。举例来说，源极/漏极SD可借由穿过介电层114和部分栅绝缘层GI的接触窗116连接至通道层CH的源极接触区或是漏极接触区。接触窗116的材料可以是导电材料，例如金属、金属氧化物、金属氮化物、金属氮氧化物或其组合。
像素阵列104位于显示区DR中的基板102上。像素阵列104可包括多个像素单元以及多条设置于显示区DR中的栅极线和资料线，其中每一个像素单元可各自包括栅极线、数据线和子像素，并且各子像素可分别与像素阵列104中的其中一条栅极线以及其中一条数据线电性连接，但本发明不以此为限。像素电极的材料可以是透明导电材料，例如铟锡氧化物、铟锌氧化物、铝锡氧化物、铝锌氧化物或铟锗锌氧化物等金属氧化物。
触控电极110位于显示区DR中的基板102上，且触控电极110与像素阵列104相互分离。触控电极110的材料可以是导体材料，例如金属、金属氧化物、导电高分子或其组合。举例来说，触控电极110的材料可以是氧化铟锡(ITO)。在一些实施例中，触控电极110位于像素阵列104上，两者之间存在单层或多层的绝缘层，使得触控电极110与像素阵列104在垂直方向上相互分离。举例来说，像素阵列104与触控电极110之间可存在平坦层118和位于平坦层118上的钝化层120、130。在一些实施例中，位于显示区DR的触控电极110可耦接于位于感测区SR中的主动元件TFT，例如可借由穿过平坦层118和钝化层120、130的接触窗122，使得触控电极110耦接至主动元件TFT的源极/漏极SD。接触窗122的材料可以是导电材料，例如金属、金属氧化物、金属氮化物、金属氮氧化物或其组合。
在一些实施例中，触控显示面板100还可包括栅极驱动电路，并且为了使触控显示面板100具窄边框设计，栅极驱动电路(Gate on Array,GOA)可设置在周边区PR中，并且经感测区SR延伸至显示区DR中。如此一来，栅极驱动电路的主动元件或是信号线(bus line)可位于显示区DR、感测区SR或是周边区PR中，以实现窄边框设计。也就是说，如图3所示，栅极驱动电路的信号线128、136可与主动元件TFT的源极/漏极SD位于同一层(例如信号线128)，或是与主动元件TFT的栅极G位于同一层(例如信号线136)。除此之外，为了简化触控显示面板100的制程步骤，在一些实施例中，可在相同制程中形成用于像素阵列104、触控电极110和栅极驱动电路的主动元件。
平坦层118位于介电层114上且覆盖主动元件TFT。平坦层118的材料可以是有机绝缘材料、无机绝缘材料或其组合。有机绝缘材料可以是聚酰亚胺(polyimide,PI)、聚酰胺酸(polyamic acid,PAA)、聚酰胺(polyamide,PA)、聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)、聚乙烯醇肉桂酸酯(polyvinyl cinnamate,PVCi)、其他适合的光刻胶材料或其组合。无机绝缘材料可以是氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或其组合。在一些实施例中，平坦层118。在一些实施例中，平坦层118还覆盖于栅极驱动电路上。
钝化层120覆盖平坦层118。钝化层120的材料可以是有机绝缘材料、无机绝缘材料或其组合。有机绝缘材料可以是PI、PAA、PA、PVA、PVCi、其他适合的光刻胶材料或其组合。无机绝缘材料可以是氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或其组合。
第一感测元件106和第二感测元件108位于感测区SR中，且第一感测元件106与第二感测元件108相互分离。第一感测元件106包括第一上电极UE1、第一下电极LE1和位于第一上电极UE1和第一下电极LE1之间的第一感光层PS1。第二感测元件108包括第二上电极UE2、第二下电极LE2和位于第二上电极UE2和第二下电极LE2之间的第二感光层PS2。如此一来，可借由量测第一感光层PS1或第二感光层PS2经照光所产生的光电流来感测环境光(ambient light)。在一些实施例中，第一感测元件106和第二感测元件108连接至相同的主动元件。举例来说，第一上电极UE1借由接触窗124电性连接至第二下电极LE2(如图3所示)，并且两者连接至相同主动元件的一端。接触窗124的材料可以是导电材料，例如金属、金属氧化物、金属氮化物、金属氮氧化物或其组合。在一些实施例中，第一感测元件106或第二感测元件108可重迭于主动元件TFT上。
第一上电极UE1和第二上电极UE2的材料可以是透明导电材料，例如铟锡氧化物、铟锌氧化物、铝锡氧化物、铝锌氧化物或铟锗锌氧化物等金属氧化物。第一下电极LE1和第二下电极LE2的材料可以是导体材料，例如金属、金属氧化物、导电高分子或其组合。在一些实施例中，第一下电极LE1和第二下电极LE2可与像素阵列104中的像素电极位于同一层。也就是说，可于相同制程中同时形成第一下电极LE1、第二下电极LE2和像素阵列104中的像素电极。换句话说，第一下电极LE1和第二下电极LE2的材料也可以是透明导电材料，例如铟锡氧化物、铟锌氧化物、铝锡氧化物、铝锌氧化物或铟锗锌氧化物等金属氧化物。
第一感光层PS1和第二感光层PS2的材料可以是感光材料，例如富含硅氧化物(silicon rich oxide,SRO)、非晶硅(amorphous silicon,a-Si)或其组合，但本发明不以此为限，只要是照光后可产生光电流的材料皆可作为第一感光层PS1或第二感光层PS2的材料。
如图3所示，第一上电极UE1和第二上电极UE2可分别连接第一感光层PS1和第二感光层PS2，且第一上电极UE1或第二上电极UE2可位于钝化层120的表面上和钝化层120中。在一些实施例中，第一感光层PS1和第二感光层PS2位于平坦层118上，且第一下电极LE1或第二下电极LE2也位于平坦层118上。也就是说，第一感测元件106与第二感测元件108位于平坦层118上，且覆盖栅极驱动电路。如此一来，感测区SR重迭于部分周边区PR上，故不需增加额外的空间来设置第一感测元件106与第二感测元件108，使得触控显示面板100可达到窄边框的设计。在一些实施例中，第一上电极UE1或第二上电极UE2连接至栅极驱动电路。举例来说，第一上电极UE1可借由接触窗126连接至栅极驱动电路的信号线128。在一些实施例中，信号线128可与源极/漏极SD位于同一层。应注意的是，上述实施例中所提到的第一上电极UE1或第二上电极UE2位于钝化层120中表示第一上电极UE1和第二上电极UE2与钝化层120之间的相对位置，其并未限定第一上电极UE1或第二上电极UE2被钝化层120所围绕或包覆。
钝化层130位于钝化层120上，且钝化层130覆盖第一上电极UE1和第二上电极UE2。钝化层130的材料可以是氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或是透明的有机材料(例如聚碳酸酯、聚酯、聚甲基丙烯酸甲酯或环烯烃共聚合物)。在一些实施例中，位于显示区DR中的钝化层130可用来当作触控电容。举例来说，钝化层130位于触控电极110中的感应电极(Rx)和驱动电极(Tx)之间，亦即，感应电极和驱动电极中的一者位于钝化层120上(例如与第一上电极UE1或第二上电极UE2位于同一层)；而感应电极和驱动电极中的另外一者位于钝化层130的表面上。
遮光层132覆盖第一感测元件106，而未覆盖第二感测元件108，亦即，环境光只会照射至第二感测元件108，而不会照射至第一感测元件106。如此一来，第一感测元件106和第二感测元件108可分别收集暗电流值Idark(即在环境光未照射至第一感测元件106的情况下所获得的光电流)和亮电流值Iphoto(即在环境光照射至第二感测元件108的情况下所获得的光电流)，并且借由运算所获得的暗电流值和亮电流值(例如Iphoto-Idark)来消除暗电流效应和温度效应所造成的影响(即降低背景电流值的干扰)，以提升环境光传感器的准确性。遮光层132的材料可以是非透光材料，例如黑色树脂或是遮光金属等反射性较低的材料。在一些实施例中，遮光层132与第一感光层PS1重迭。
除此之外，为了准确侦测所有亮度范围的环境光(0Lux～55000Lux)，在一些实施例中，可借由提升第一感测元件106和第二感测元件108的数量来提升总光电流值，使其能适用于低亮度环境(例如亮度为1Lux)和高亮度环境(例如强烈阳光照射下的亮度为50000Lux)。应注意的是，环境光照射至第二感测元件108的面积总和要大于或等于1mm2，才能达到准确侦测环境光的所有亮度范围。在一些实施例中，如图1所示，多个第一感测元件106和多个第二感测元件108以交替排列的方式平均分布在显示区DR的外围。如此一来，由于每个第一感测元件106和每个第二感测元件108的尺寸具微小化设计(面积约为0.0004mm2)，因此，即便第二感测元件108上具有透光区或透光孔(使环境光能照射至第二感测元件108)，用户仍不易察觉其存在，进而使触控显示面板100具有良好的外观。
在一些实施例中，触控显示面板100还包括保护层134。保护层134覆盖遮光层132和钝化层130。保护层134可以是透光材料，例如玻璃。
图4为依据本发明另一实施例的触控显示面板的剖面示意图，其中触控显示面板200大致相同于触控显示面板100，其不同之处仅在于第一感光层PS1和第二感光层PS2位于平坦层118中，且第一上电极UE1和第二上电极UE2也位于平坦层中118。应注意的是，上述实施例中所提到的第一感光层PS1和第二感光层PS2位于平坦层118中是表示第一感光层PS1和第二感光层PS2与钝化层120之间的相对位置，其未限定第一感光层PS1和第二感光层PS2被平坦层118所围绕或包覆。同理，上述实施例中所提到的第一上电极UE1和第二上电极UE2也位于平坦层中118是表示第一上电极UE1和第二上电极UE2与平坦层中118之间的相对位置，其并未限定第一上电极UE1和第二上电极UE2被平坦层118所围绕或包覆。
请参照图4，第一下电极LE1或第二下电极LE2位于介电层114的表面上，亦即，第一下电极LE1或第二下电极LE2与栅极驱动电路的信号线128或是主动元件TFT的源极/漏极位于同一层。如此一来，第一感测元件106和第二感测元件108的第一下电极LE1和第二下电极LE2可与栅极驱动电路的信号线128于相同制程中同时形成，以简化制程。应注意的是，由于第一下电极LE1或第二下电极LE2与栅极驱动电路的信号线128位于同一层，因此，在本实施例中，需要增加额外的空间(约100μm)来设置第一感测元件106和第二感测元件108，使得触控显示面板200的尺寸会大于触控显示面板100的尺寸。
综上所述，由于上述实施例的触控显示面板包括位于感测区中的第一感测元件和第二感测元件，且遮光层覆盖第一感测元件，使得环境光不会照射至第一感测元件。如此一来，第一感测元件和第二感测元件可分别收集暗电流值和亮电流值，并且借由运算所获得的暗电流值和亮电流值来消除暗电流效应和温度效应所造成的影响(即降低背景电流值的干扰)，以提升环境光传感器的准确性。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (12)

1.一种触控显示面板，具有一显示区、一周边区和一感测区，该周边区围绕该显示区，且该感测区位于该显示区和该周边区之间，其特征在于，该触控显示面板包括：
一像素阵列，位于该显示区中；
一触控电极，位于该显示区中，且该触控电极与该像素阵列相互分离；
一主动元件，位于该感测区中，且该主动元件耦接于该触控电极；
至少一第一感测元件和至少一第二感测元件，位于该感测区中，且该至少一第一感测元件与该至少一第二感测元件相互分离；
一遮光层，覆盖该至少一第一感测元件；
一栅极驱动电路，位于该周边区中，且该栅极驱动电路经该感测区延伸至该显示区中；
一平坦层，覆盖该栅极驱动电路；以及
一钝化层，覆盖该平坦层；
其中，该至少一第一感测元件包括一第一上电极、一第一下电极和位于该第一上电极和该第一下电极之间的一第一感光层，且该至少一第二感测元件包括一第二上电极、一第二下电极和位于该第二上电极和该第二下电极之间的一第二感光层，其中该遮光层与该第一感光层重迭；
该第一感测元件与该第二感测元件位于该平坦层上且覆盖该栅极驱动电路，或者该第一感测元件与该第二感测元件与该栅极驱动电路的信号线位于同一层。
2.根据权利要求1所述的触控显示面板，其特征在于，该至少一第一感测元件或该至少一第二感测元件重迭于该主动元件上。
3.根据权利要求1所述的触控显示面板，其特征在于，该至少一第一感测元件包括多个第一感测元件，该至少一第二感测元件包括多个第二感测元件，该些第一感测元件和该些第二感测元件交替排列于该感测区中。
4.根据权利要求3所述的触控显示面板，其特征在于，每一第二感测元件未被该遮光层覆盖。
5.根据权利要求1所述的触控显示面板，其特征在于，该第一上电极电性连接该第二下电极。
6.根据权利要求5所述的触控显示面板，其特征在于，该第一上电极和该第二上电极分别连接该第一感光层和该第二感光层，且该第一上电极或该第二上电极位于该钝化层的表面上和该钝化层中。
7.根据权利要求6所述的触控显示面板，其特征在于，该第一感光层和该第二感光层位于该平坦层中，且该第一上电极和该第二上电极还位于该平坦层中。
8.根据权利要求7所述的触控显示面板，其特征在于，该主动元件包括一源极和一漏极，该第一下电极或该第二下电极与该主动元件的该源极或该漏极为同一层。
9.根据权利要求6所述的触控显示面板，其特征在于，该第一感光层和该第二感光层位于该平坦层上。
10.根据权利要求9所述的触控显示面板，其特征在于，该第一下电极或该第二下电极位于该平坦层上。
11.根据权利要求10所述的触控显示面板，其特征在于，该第一上电极或该第二上电极连接至该栅极驱动电路。
12.根据权利要求1所述的触控显示面板，其特征在于，该第一下电极或该第二下电极的材料包括铟锡氧化物。
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