CN108873436B - 一种显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种显示装置，通过将像素电极分割为有效像素电极和触控电极，避免额外的制备触控电极，降低工艺制备难度。通过使同一子像素中的有效像素电极所在区域在导光板的正投影覆盖遮光区域在导光板的正投影，在有效像素电极不加载电信号时，使各出光口的出射光会聚到显示面板的遮光区域中，使显示装置呈现暗态；在有效像素电极加载电信号时，液晶层中的液晶分子在电场作用下翻转使得液晶层等效为衍射光栅结构，使原本会聚到遮光区域的光线向透光区域出射，使显示装置呈现亮态。并且通过使透光区域在导光板的正投影覆盖触控电极所在区域在导光板的正投影，可以在显示装置实现显示的情况下，通过触控电极实现触控功能。

Description

一种显示装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其一种显示装置。

背景技术

新型液晶显示(Liquid Crystal Display，LCD)装置中，有一种基于液晶透镜(LCLENS)的灰阶显示装置，基本结构如图1所示，背光模组中的导光板100的出光面一侧设置液晶盒200，液晶盒200具有多个像素单元，每个像素单元包括多个子像素subpx；其中，每个子像素subpx包括遮光区域BB和位于遮光区域BB两侧的透光区域AA。在导光板100的出光面上设置多个出光口110，出光口110与遮光区域BB一一对应设置。导光板100中的光线在导光板100中全反射，只有在入射到出光口110时向上方准直出射。当液晶盒不加载电信号时，从出光口110中出射的光线会被遮光区域中的遮光层210中的遮光材料完全吸收，此时呈现暗态；通过对液晶盒加载电信号，可以驱动液晶层的折射率呈周期性变化构成液晶光栅，从而使出光口110出射的光线经过液晶光栅的衍射作用后从透光区域出射，此时呈现亮态。对液晶层加载不同的电信号可实现液晶光栅对入射光的不同衍射效率，由此实现多灰阶显示。

随着显示技术的飞速发展，内嵌式触摸屏(In Cell Touch Panel)可以将触摸屏的触控电极内嵌在LCD内部，可以减薄模组整体的厚度，又可以大大降低触摸屏的制作成本，受到各大面板厂家青睐。

因此，如何设置触控电极以使LC LENS显示装置实现内嵌式触控屏功能，是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种显示装置，用以实现显示和内嵌式触控屏功能。

本发明实施例提供了一种显示装置，包括：相对设置的导光板和对向基板，以及位于所述导光板与所述对向基板之间的液晶层；所述显示装置具有多个像素单元；各所述像素单元包括多个子像素；各所述子像素包括像素电极；各所述子像素具有遮光区域和位于所述遮光区域两侧的透光区域；各所述遮光区域与所述导光板的各个出光口一一对应；各所述像素电极分割为相互绝缘的有效像素电极和触控电极；

同一所述子像素中，所述有效像素电极所在区域在所述导光板的正投影覆盖所述遮光区域在所述导光板的正投影，且所述透光区域在所述导光板的正投影覆盖所述触控电极所在区域在所述导光板的正投影。

可选地，在本发明实施例中，所述触控电极包括：两个子触控电极；

同一所述子像素中，所述两个子触控电极分别位于所述有效像素电极的两侧。

可选地，在本发明实施例中，同一所述像素单元中，位于所述有效像素电极的同一侧的子触控电极为一体式结构。

可选地，在本发明实施例中，同一列像素单元中，位于每相邻两个所述像素单元中的有效像素电极之间的子触控电极为一体式结构。

可选地，在本发明实施例中，同一列像素单元中，位于每相邻两个所述像素单元中的有效像素电极之间的子触控电极间隔设置。

可选地，在本发明实施例中，在垂直于所述有效像素电极的延伸方向上，所述有效像素电极所在区域的宽度d满足如下公式：d＝a+2htanθ；其中，a代表所述出光口在垂直于所述有效像素电极的延伸方向上的宽度，h代表所述出光口与所述有效像素电极之间的垂直距离，θ代表从所述出光口边缘出射的光的发散角度。

可选地，在本发明实施例中，所有子像素分为多个子像素组，每个所述子像素组包括至少一个子像素；

每个所述子像素组的子像素中的触控电极电连接复用为一个自电容电极。

可选地，在本发明实施例中，各所述子像素还包括：公共电极；所述公共电极在所述导光板的正投影覆盖所述有效像素电极在所述导光板的正投影。

可选地，在本发明实施例中，所有子像素分为多个列组和多个行组，各所述列组包括至少一列子像素，各所述行组包括至少一行子像素；

每一所述列组中的触控电极电连接复用为一个互电容驱动电极，每一所述行组中的公共电极电连接复用为一个互电容感应电极。

可选地，在本发明实施例中，所述公共电极在所述导光板的正投影与所述触控电极在所述导光板的正投影不交叠。

本发明有益效果如下：

本发明实施例提供的显示装置，通过将像素电极分割为有效像素电极和触控电极，可以避免额外的制备触控电极，降低工艺制备难度。通过使同一子像素中的有效像素电极所在区域在导光板的正投影覆盖遮光区域在导光板的正投影，从而可以在有效像素电极不加载电信号时，使各出光口的出射光会聚到显示面板的遮光区域中，以使显示装置呈现暗态；在有效像素电极加载电信号时，液晶层中的液晶分子在电场作用下翻转使得液晶层等效为衍射光栅结构，从而使原本会聚到遮光区域的光线向透光区域出射，以使显示装置呈现亮态，进而实现正常的显示功能。并且通过使透光区域在导光板的正投影覆盖触控电极所在区域在导光板的正投影，可以在显示装置实现显示的情况下，通过触控电极实现触控功能。

附图说明

图1为现有技术中显示装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的显示装置的俯视结构示意图之一；

图3为图2所示的显示装置沿AA’方向的剖视结构示意图；

图4为本发明实施例中的显示装置的局部剖视结构示意图；

图5为本发明实施例提供的显示装置的俯视结构示意图之二；

图6为本发明实施例提供的显示装置的俯视结构示意图之三；

图7为本发明实施例提供的触控电极复用为自电容电极的俯视结构示意图；

图8为本发明实施例提供的触控电极复用为互电容电极的俯视结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图详细介绍本发明具体实施例提供的显示装置。

如图2与图3所示，本发明实施例提供的显示装置可以包括：相对设置的导光板100和对向基板300，以及位于导光板100和对向基板300之间的液晶层400。该显示装置具有多个像素单元PX；各像素单元PX包括多个子像素subpx；各子像素subpx可以包括像素电极310；各子像素subpx具有遮光区域BB和位于遮光区域BB两侧的透光区域AA；各遮光区域BB与导光板100的各个出光口110一一对应。其中，各像素电极310分割为相互绝缘的有效像素电极311和触控电极312。并且，同一子像素subpx中，有效像素电极311所在区域在导光板100的正投影覆盖遮光区域BB在导光板100的正投影，且透光区域AA在导光板100的正投影覆盖触控电极312所在区域在导光板100的正投影。

本发明实施例提供的显示装置，是基于LC LENS的灰阶显示装置。通过将像素电极分割为有效像素电极和触控电极，可以避免额外的制备触控电极，降低工艺制备难度。通过使同一子像素中的有效像素电极所在区域在导光板的正投影覆盖遮光区域在导光板的正投影，从而可以在有效像素电极不加载电信号时，使各出光口的出射光会聚到显示面板的遮光区域中，以使显示装置呈现暗态；在有效像素电极加载电信号时，液晶层中的液晶分子在电场作用下翻转使得液晶层等效为衍射光栅结构，从而使原本会聚到遮光区域的光线向透光区域出射，以使显示装置呈现亮态，进而实现正常的显示功能。并且通过使透光区域在导光板的正投影覆盖触控电极所在区域在导光板的正投影，可以在显示装置实现显示的情况下，通过触控电极实现触控功能。

在具体实施时，如图2所示，显示装置还包括第一遮光层210。第一遮光层210在导光板100的正投影与遮光区域BB在导光板100的正投影重叠。进一步地，显示装置还可以包括第二遮光层。第二遮光层在导光板的正投影覆盖相邻的两个子像素之间的间隙在导光板100的正投影。并且，第一遮光层和第二遮光层的材料可以包括遮光材料。

在具体实施时，如图4所示，有效像素电极311可以包括条状电极。进一步地，在具体实施时，每个子像素中还可以包括公共电极320；公共电极320在导光板的正投影覆盖有效像素电极311所在区域在导光板100的正投影。并且，公共电极320和像素电极之间还设置有绝缘层。这样在对有效像素电极311和公共电极320分别加载电信号时，液晶层中的液晶分子在电场作用下翻转使得液晶层等效为衍射光栅结构，从而可以使原本会聚到遮光区域的光线向透光区域出射，这样使得每个子像素中从出光口出射的光具有一定的发散角度。因此，为了避免触控电极影响显示效果，在具体实施时，在本发明实施例中，在垂直于条状的有效像素电极的延伸方向上，有效像素电极所在区域的宽度d满足如下公式：d＝a+2htanθ；其中，a代表出光口110在垂直于有效像素电极的延伸方向上的宽度，h代表出光口110与有效像素电极311之间的垂直距离，θ代表从出光口110边缘出射的光S1的发散角度。这样可以使从出光口110出射的光均向透光区域出射。

在工艺制备过程中，可能会出现工艺偏差，在具体实施时，在本发明实施例中，如图4所示，需要使有效像素电极所在区域的宽度d大于遮光区域的宽度b。并且，在实际应用中，宽度d和宽度b的具体数值可以根据实际应用环境来设计确定，在此不作限定。

在具体实施时，在本发明实施例中，触控电极的形状可以包括矩形、圆形等规则图形；或者与可以包括钻石形结构等不规则图形，这需要根据实际应用环境来设计确定，在此不作限定。

在具体实施时，在本发明实施例中，如图2与图3所示，触控电极310可以包括：两个子触控电极312a、312b。并且同一子像素subpx中，两个子触控电极分别位于有效像素电极311的两侧。即在沿列方向上，子触控电极312a位于有效像素电极311的一侧，子触控电极312b位于有效像素电极311的另一侧。这样可以在避免影响显示的情况下，使触控电极的面积增大。

进一步地，为了提高触控电极的面积，如图5所示，同一像素单元PX中，位于有效像素电极311的同一侧的子触控电极可以设置为一体式结构。例如，可以使位于有效像素电极311的同一侧的子触控电极312a设置为一体式结构，这样可以使一个像素单元PX中的子触控电极312a设置为一个整体。以及可以使位于有效像素电极311的同一侧的子触控电极312b设置为一体式结构，这样可以使一个像素单元PX中的子触控电极312b设置为一个整体。当然，在具体实施时，如图2所示，也可以使各个子触控电极312a、312b间隔设置。

在具体实施时，在本发明实施例中，如图5所示，可以使同一列像素单元中，位于每相邻两个像素单元PX中的有效像素电极311之间的子触控电极间隔设置。或者，也可以使同一行像素单元中，位于每相邻两个像素单元PX中且位于有效像素电极311同一侧的子触控电极间隔设置。

为了提高触控电极的面积，在具体实施时，在本发明实施例中，如图6所示，可以使同一列像素单元PX中，位于每相邻两个像素单元PX中的有效像素电极311之间的子触控电极设置为一体式结构。例如将同一列像素单元PX中，位于每相邻两个像素单元PX中的有效像素电极311之间的子触控电极312b和312a设置为一体式结构，从而可以提高子触控电极312b的面积。

在具体实施时，在本发明实施例中，还可以使同一行像素单元中，至少相邻的两个像素单元中的且位于有效像素电极同一侧的子触控电极设置为一体式结构。例如，同一行像素单元中，可以使相邻的两个像素单元中的且位于有效像素电极同一侧的子触控电极设置为一体式结构。

一般可以通过自电容触控技术使显示装置实现触控功能。在具体实施时，在本发明实施例中，如图7(以每个子像素组包括两个子像素为例)所示，所有子像素分为多个子像素组，每个子像素组包括至少一个子像素。并且每个子像素组的子像素中的触控电极相互电连接以复用为一个自电容电极，以使显示装置可以包括多个自电容电极，从而可以使显示装置实现自电容触控功能。其中，每个子像素组可以包括一个子像素；或者，每个子像素组也可以包括两个子像素。当然每个子像素组也可以包括三、四、五、十、十二…个子像素，在此不作限定。一般地，触摸屏的触控密度通常在毫米级，而像素单元的密度通常在微米级，为了保证所需的触控精度，在具体实施时，可以根据所需的触控密度选择子像素组中包括的子像素的数量，以使自电容电极的密度和所占面积满足所需的触控精度。

进一步地，在具体实施时，在本发明实施例中，如图7所示，显示装置还可以包括：第一触控芯片400以及与各自电容电极一一对应的第一走线410；其中，各自电容电极通过对应的第一走线410与第一触控芯片400电连接。第一触控芯片400可以用于对各自电容电极加载自电容检测信号，并通过检测各自电容电极的电容值的变化来确定触控位置。这样可以使本发明实施例提供的显示装置实现自电容触控功能。进一步地，在具体实施时，可以在一帧时间内使显示和触控同时进行，即在显示画面时，对各自电容电极加载自电容检测信号，并通过检测自电容电极的电容值的变化来确定触控位置。或者，为了避免触控信号影响显示效果，也可以在一帧时间内使显示和触控分时进行，即一帧时间包括显示阶段和自电容触控阶段，其中，在显示阶段，对有效像素电极和公共电极分别加载相应的电信号，以显示画面。在自电容触控阶段，对各自电容电极加载自电容检测信号，并通过检测各自电容电极的电容值的变化来确定触控位置。

一般可以通过互电容触控技术使显示装置实现触控功能。在具体实施时，在本发明实施例中，如图8所示，所有子像素分为多个列组和多个行组，各列组包括至少一列子像素，各行组包括至少一行子像素；每一列组中的触控电极310相互电连接以复用为一个互电容驱动电极，每一行组中的公共电极320相互电连接以复用为一个互电容感应电极，从而可以使显示装置实现互电容触控功能。在具体实施时，可以使一个列组包括一列子像素。或者，也可以使一个列组包括两列子像素、三列子像素等。为了保证所需的触控精度，在实际应用中，每个列组中所包括的子像素的列数可以根据实际应用环境来设计确定，在此不作限定。在具体实施时，可以使一个行组包括一行子像素。或者，也可以使一个行组包括两行子像素、三行子像素等。为了保证所需的触控精度，在实际应用中，每个行组中所包括的子像素的列数可以根据实际应用环境来设计确定，在此不作限定。

为了提高互电容触控功能的触控精度，在具体实施时，在本发明实施例中，如图4与图8所示，公共电极320在导光板100的正投影与触控电极310在导光板100的正投影不交叠。这样可以避免公共电极320与触控电极310产生正对面积，从而避免产生正对电场，进而可以提高互电容触控精度。

进一步地，在具体实施时，在本发明实施例中，如图8所示，显示装置还可以包括：第二触控芯片500、与各互电容驱动电极一一对应的第二走线510、以及与各互电容感应电极一一对应的第三走线520；其中，各互电容驱动电极通过对应的第二走线510与第二触控芯片500电连接。各互电容感应电极通过对应的第三走线520与第二触控芯片500电连接。第二触控芯片500可以用于依次对各互电容驱动电极加载互电容检测信号，并通过检测各互电容感应电极与互电容驱动电极之间的电容值的变化来确定触控位置。这样可以使本发明实施例提供的显示装置实现互电容触控功能。进一步地，为了避免触控信号影响显示效果，可以在一帧时间内使显示和触控分时进行，即一帧时间包括显示阶段和互电容触控阶段；其中，在显示阶段，对有效像素电极和公共电极分别加载相应的电信号，以显示画面。在互电容触控阶段，依次对各互电容驱动电极加载互电容检测信号，并通过检测各互电容感应电极与互电容驱动电极之间的电容值的变化来确定触控位置。

进一步地，在具体实施时，如图3所示，导光板的出光面包括多个出光口110，各出光口110内可以设置有取光元件；该取光元件可以用于将入射到出光口110的光向背离导光板100的方向准直出射。在实际应用中，取光元件可以与现有技术中的结构基本相同，为本领域的普通技术人员应该理解具有的，在此不作赘述。

在具体实施时，如图3所示，显示装置还可以包括光源120。其中，光源可采用发光二极管(LED)、有机发光二极管(OLED)或微型发光二极管(Micro-LED)等。

在具体实施时，在导光板与公共电极之间还设置有填充层。该填充层可以提高平坦性，从而可以使公共电极制备在平坦的表面上。并且，填充层与取光元件的折射率不同。其可以使填充层的折射率大于取光元件的折射率；或者，也可以使填充层的折射率小于取光元件的折射率，在此不作限定。

在具体实施时，像素电极和公共电极可以为透明电极。。并且第一透明电极35和第二透明电极36的位置可以灵活设置。例如，如图4所示，可将有效像素电极311和公共电极320设置于液晶层背离对向基板一侧。这样可以在加载电信号后可产生的液晶光栅折射率变化更佳。

进一步地，在具体实施时，在液晶层的两侧还可设置用于对液晶层中的液晶分子进行初始配向的取向膜。液晶层中的液晶可采用向列相液晶，也可采用其它液晶，厚度可设置在0.1-10微米，有利于在电场驱动下形成液晶光栅。

本发明实施例提供的上述显示装置，是基于LC LENS的灰阶显示装置。其可以不需要设置偏光片即可实现灰阶显示，从而可以大大提高显示亮度。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

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 (9)

1.一种显示装置，包括：相对设置的导光板和对向基板，以及位于所述导光板与所述对向基板之间的液晶层；所述显示装置具有多个像素单元；各所述像素单元包括多个子像素；各所述子像素包括像素电极；各所述子像素具有遮光区域和位于所述遮光区域两侧的透光区域；各所述遮光区域与所述导光板的各个出光口一一对应；其特征在于，各所述像素电极分割为相互绝缘的有效像素电极和触控电极；

同一所述子像素中，所述有效像素电极所在区域在所述导光板的正投影覆盖所述遮光区域在所述导光板的正投影，且所述透光区域在所述导光板的正投影覆盖所述触控电极所在区域在所述导光板的正投影；

各所述子像素还包括：公共电极；所述公共电极在所述导光板的正投影覆盖所述有效像素电极在所述导光板的正投影，且所述公共电极位于所述有效像素电极面向所述导光板一侧。

2.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述触控电极包括：两个子触控电极；

同一所述子像素中，所述两个子触控电极分别位于所述有效像素电极的两侧。

3.如权利要求2所述的显示装置，其特征在于，同一所述像素单元中，位于所述有效像素电极的同一侧的子触控电极为一体式结构。

4.如权利要求3所述的显示装置，其特征在于，同一列像素单元中，位于每相邻两个所述像素单元中的有效像素电极之间的子触控电极为一体式结构。

5.如权利要求3所述的显示装置，其特征在于，同一列像素单元中，位于每相邻两个所述像素单元中的有效像素电极之间的子触控电极间隔设置。

6.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，在垂直于所述有效像素电极的延伸方向上，所述有效像素电极所在区域的宽度d满足如下公式：d＝a+2htanθ；其中，a代表所述出光口在垂直于所述有效像素电极的延伸方向上的宽度，h代表所述出光口与所述有效像素电极之间的垂直距离，θ代表从所述出光口边缘出射的光的发散角度。

7.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所有子像素分为多个子像素组，每个所述子像素组包括至少一个子像素；

每个所述子像素组的子像素中的触控电极电连接复用为一个自电容电极。

8.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所有子像素分为多个列组和多个行组，各所述列组包括至少一列子像素，各所述行组包括至少一行子像素；

每一所述列组中的触控电极电连接复用为一个互电容驱动电极，每一所述行组中的公共电极电连接复用为一个互电容感应电极。

9.如权利要求8所述的显示装置，其特征在于，所述公共电极在所述导光板的正投影与所述触控电极在所述导光板的正投影不交叠。

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