CN113342212A - 触控显示模组及其驱动方法、电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种触控显示模组及其驱动方法、电子设备，触控显示模组包括电路基板以及多个发光二极管，电路基板具有驱动电路和检测电路；发光二极管设于电路基板上，多个发光二极管均与驱动电路和检测电路电连接；其中，触控显示模组工作时在显示时段和触控时段之间交替切换，在显示时段，驱动电路用于驱动发光二极管发光，在触控时段，检测电路用于根据发光二极管的电容变化来判断其是否被触控。本申请实施例的触控显示模组在不增加额外结构的基础上，能够同时实现显示功能和触控功能，制作工艺简单，加工效率高、制作成本低，同时也减小了触控显示模组的空间占用，有利于实现整体结构的轻薄化。

Description

触控显示模组及其驱动方法、电子设备

技术领域

本申请涉及触控显示技术领域，特别是涉及一种触控显示模组及其驱动方 法、电子设备。

背景技术

随着技术的发展，由于能够提供更为直观且多样化的人机互动方式，同时 具备显示和触控功能的触控显示屏逐渐成为现今电子设备中主流的输入设备。 传统技术中通常是将相互独立的显示模组与触控模组贴合在一起组装形成触控 显示屏，需要采用额外的贴合工艺，不仅加工效率低、制作成本高，而且触控 显示屏的尺寸较厚，不利于整体结构的轻薄化。

发明内容

基于此，有必要针对触控显示模组的加工效率低、制作成本高，而且尺寸 较厚，不利于整体结构的轻薄化问题，提供一种触控显示模组及其驱动方法、 电子设备。

本申请实施例提供了一种触控显示模组，包括：电路基板，具有驱动电路 和检测电路；以及多个发光二极管，设于电路基板上，多个发光二极管均与驱 动电路和检测电路电连接；其中，触控显示模组工作时在显示时段和触控时段 之间交替切换，在显示时段，驱动电路用于驱动发光二极管发光，在触控时段， 检测电路用于根据发光二极管的电容变化来判断其是否被触控。

在其中一个实施例中，发光二极管包括依次层叠设置的衬底层、N型接触层、 多量子阱层、P型接触层和透明导电层，且透明导电层上设有P型电极,N型接 触层上设有N型电极。

在其中一个实施例中，驱动电路包括驱动正极和驱动负极，在显示时段， 驱动正极与P型电极电连接，驱动负极与N型电极电连接。

在其中一个实施例中，检测电路包括传送电极和接收电极，触控时段包括 第一触控时段，在第一触控时段，传送电极和接收电极均与发光二极管中背离 电路基板一侧的电极电连接。

在其中一个实施例中，触控时段还包括第二触控时段，在第二触控时段， 传送电极与发光二极管中靠近电路基板一侧的电极电连接，接收电极与发光二 极管中背离电路基板一侧的电极电连接。

在其中一个实施例中，发光二极管还包括设于衬底层和N型接触层之间的 缓冲层，以及设于P型接触层和透明导电层之间的超晶格层。

在其中一个实施例中，发光二极管包括次毫米发光二极管或微发光二极管 或次毫米发光二极管与微发光二极管的组合。

本申请实施例还提供了一种触控显示模组驱动方法，包括以下步骤：在显 示时段，驱动触控显示模组的发光二极管发光；在触控时段，根据发光二极管 的电容变化来判断其是否被触控。

在其中一个实施例中，在触控时段，根据发光二极管的电容变化来判断其 是否被触控的步骤具体为：在第一触控时段，获取发光二极管的第一电容值， 在第二触控时段，获取发光二极管的第二电容值，若第一电容值大于第一预设 值，且第二电容值大于第二预设值，则发光二极管被触控；其中，在第一触控 时段，触控显示模组的传送电极和接收电极均与发光二极管中背离电路基板一 侧的电极电连接，在第二触控时段，传送电极与发光二极管中靠近电路基板一 侧的电极电连接，接收电极与发光二极管中背离所述电路基板一侧的电极电连 接。

本申请实施例还提供了一种电子设备，包括：如上述的触控显示模组。

基于本申请实施例的触控显示模组及其驱动方法、电子设备，通过设置具 有驱动电路和检测电路的电路基板，将电路基板上的多个发光二极管均与驱动 电路和检测电路电连接，如此，触控显示模组在工作时就能够在显示时段和触 控时段之间交替切换，在显示时段，驱动电路用于驱动所述发光二极管发光以 实现显示功能，在触控时段，检测电路用于根据所述发光二极管的电容变化来 判断其是否被触控以实现触控功能。即本申请实施例的触控显示模组在不增加 额外结构的基础上，能够同时实现显示功能和触控功能，制作工艺简单，加工 效率高、制作成本低，同时也减小了触控显示模组的空间占用，有利于实现整 体结构的轻薄化。

附图说明

图1为现有技术中的触控显示模组的整体结构剖视图；

图2为本申请一个实施例提供的触控显示模组的整体结构剖视图；

图3为本申请一个实施例提供的发光二极管的结构示意图；

图4为本申请一个实施例提供的触控显示模组驱动方法的步骤流程示意图。

主要元件符号说明

10：触控显示模组 240：P型接触层

100：电路基板 250：透明导电层

200：发光二极管 260：缓冲层

210：衬底层 270：超晶格层

220：N型接触层 280：P型电极

230：多量子阱层 290：N型电极

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对 本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以 便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实 施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申 请不受下面公开的具体实施例的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一 个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元 件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的 技术人员通常理解的含义相同。本文在本申请的说明书中所使用的术语只是为 了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/ 或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

图1为现有技术中的触控显示模组1的整体结构剖视图。

如图1所示，现有技术中的触控显示模组1主要包括电路基板11，在电路 基板11上设置多个发光二极管12以形成具有显示功能的显示模组，另外，将 具有触控功能的触控模组14借助光学胶13贴合在电路基板11上组装形成触控 显示模组1。这种结构存在的问题是需要采用额外的贴合工艺将触控模组14借 助光学胶13贴合在电路基板11上，不仅加工效率低、制作成本高，而且触控 显示模组1的尺寸较厚，不利于整体结构的轻薄化。

图2为本申请一个实施例提供的触控显示模组10的整体结构剖视图，图3 为本申请一个实施例提供的发光二极管200的结构示意图。

为了至少部分解决上述问题，请参阅图2至图3，本申请实施例提供了一种 触控显示模组10，该触控显示模组10包括电路基板100以及多个发光二极管 200，触控显示模组10具有用于显示图像信息的显示区和围绕该显示区的非显 示区，电路基板100的一部分位于显示区，而电路基板100的另一部分位于非 显示区。

其中，多个发光二极管200设于电路基板100上，具体的，多个发光二极 管200在电路基板100位于显示区的区域位置处阵列排布，可以理解的是，发 光二极管200构成子像素单元，多个子像素单元构成一个像素，并且，构成一 个像素的多个子像素单元中的发光二极管200可以发出不同颜色的光，例如， 三个子像素单元中的发光二极管200分别发出红光、绿光和蓝光，这三个子像 素单元构成一个像素，如此，多个发光二极管200就可以在显示区显示各色的 图像信息，以实现完整的图像显示。

电路基板100具有驱动电路和检测电路，驱动电路和检测电路设置于电路 基板100位于非显示区的区域位置处，每个发光二极管200均分别与驱动电路 和检测电路电连接，发光二极管200可以通过自身的引脚来与驱动电路和检测 电路电连接，也可以通过金线来与驱动电路和检测电路电连接，此处不作限定。 其中，触控显示模组10工作时在显示时段和触控时段之间交替切换，在显示时 段，驱动电路驱动发光二极管200发光以进行图像显示，在触控时段，检测电 路根据每个发光二极管200的电容变化来判断其是否被触控，根据各个发光二 极管200被触控与否即可识别出用户的触控位置，进一步根据该触控位置识别 用户的触控操作以执行相应的指令。

本申请实施例的触控显示模组10通过设置具有驱动电路和检测电路的电路 基板100，将电路基板100上的多个发光二极管200均与驱动电路和检测电路电 连接，如此，触控显示模组10在工作时就能够在显示时段和触控时段之间交替 切换，在显示时段，驱动电路用于驱动所述发光二极管200发光以实现显示功 能，在触控时段，检测电路用于根据所述发光二极管200的电容变化来判断其 是否被触控以实现触控功能。即本申请实施例的触控显示模组10在不增加额外 结构的基础上，能够同时实现显示功能和触控功能，制作工艺简单，加工效率 高、制作成本低，同时也减小了触控显示模组10的空间占用，有利于实现整体结构的轻薄化。

在一些实施例中，发光二极管200的具体结构如图3所示，即发光二极管 200包括依次层叠设置的衬底层210、N型接触层220、多量子阱层230、P型接 触层240和透明导电层250，且透明导电层250上设有P型电极280,N型接触层 220上设有N型电极290。衬底层210为发光二极管200的基底，具体的，在单 晶衬底层210上生长不同厚度和不同要求的多层单晶来形成发光二极管200，衬 底层210可以采用蓝宝石衬底(Sapphire Substrate)，其具有以下优点：首先， 蓝宝石衬底的生产技术成熟、器件质量较好；其次，蓝宝石的稳定性很好，能够运用在高温生长过程中；最后，蓝宝石的机械强度高，易于处理和清洗。

N型接触层220为发光二极管200提供电子，N型接触层220采用自由电子 浓度远大于空穴浓度的N型半导体制成，半导体中有两种载流子，即价带中的 空穴和导带中的电子，以电子导电为主的半导体称之为N型半导体，凡掺有施 主杂质或施主数量多于受主的半导体都是N型半导体，掺入的杂质越多，自由 电子的浓度就越高，导电性能就越强。由于N型半导体中正电荷量与负电荷量 相等，故N型半导体呈电中性。本实施例中的发光二极管200可以为氮化镓(GaN) 二极管，此时，该N型接触层220可以为N型氮化镓(GaN)层，即该N型接触层 220的材质包括N型掺杂的氮化镓。

多量子阱(MQW，Multiple Quantum Well)层是指多个量子阱组合在一起的 系统，其用于使电子及空穴更易局限在一起进而增加发光二极管200的发光强 度。多量子阱层230的材质包括铟(In)、镓(Ga)、氮(N)、磷(P)、铝(Al)和砷 (As)中的一种或多种，本实施例中的发光二极管200可以为氮化镓(GaN)二极管， 此时，多量子阱层230可以采用氮化铟镓或氮化镓层。

P型接触层240为发光二极管200提供空穴，P型接触层240以带正电的空 穴导电为主的P型半导体制成。在P型半导体中，空穴为多子，自由电子为少 子，主要靠空穴导电。空穴主要由杂质原子提供，自由电子由热激发形成。在 纯净的硅晶体中掺入三价元素，使之取代晶格中硅原子的位置，就形成P型半 导体，掺入的杂质越多，空穴的浓度就越高。由于P型半导体中正电荷量与负 电荷量相等，故P型半导体呈电中性。本实施例中的发光二极管200可以为氮 化镓(GaN)二极管，此时，该P型接触层240可以为P型氮化镓(GaN)层，P型接触层240也可以为P型氮化镓(GaN)层及P型氮化铝镓(AlGaN)层的叠加，P型接 触层240还可以为两P型氮化镓(GaN)及一P型氮化铝镓(AlGaN)层的叠加。

透明导电层250采用透明的导电材料制成，其能够使发光二极管200中的 电流均匀散布在其表面上，并且，透明导电层250的透光性能好，也使得发光 二极管200发出的光线更容易地透射出来，使本申请实施例中的触控显示模组 10同时具有较好的触控性能和较好的显示性能。透明导电层250可以采用氧化 铟锡(ITO)膜，氧化铟锡(ITO)是一种具有良好透明导电性能的金属化合物， 具有禁带宽、可见光谱区光透射率高和电阻率低等特性。

透明导电层250上设有P型电极280,N型接触层220上设有N型电极290， 则P型电极280、N型电极290可以分别作为发光二极管200的正负极以便与驱 动电路电连接形成一个完整的回路实现图像显示功能，或与检测电路电连接形 成一个完整的回路实现触控功能。

在上述实施例的基础上，驱动电路包括驱动正极和驱动负极，在显示时段， 驱动正极与P型电极280电连接，驱动负极与N型电极290电连接。即在显示 时段，P型电极280、N型电极290分别作为发光二极管200的正负极与驱动电 路电连接形成一个完整的回路，驱动电路通过P型电极280和N型电极290分 別给予发光驱动的正、负极控制亮度。

与此同时，检测电路包括传送电极和接收电极，触控时段包括第一触控时 段，在第一触控时段，传送电极和接收电极均与发光二极管200中背离电路基 板100一侧的电极电连接。由于发光二极管200可以采用电极与出光面同向设 置的正装结构，也可以采用电极与出光面对向设置的倒装结构，因此，发光二 极管200中背离电路基板100一侧的电极可能是P型电极280，也可能是N型电 极290，根据发光二极管200结构的不同而不同。图3所示的为采用正装结构的 发光二极管200，此时，发光二极管200中背离电路基板100一侧的电极即为P 型电极280。而在其它实施例中，当发光二极管200采用倒装结构时，发光二极 管200中背离电路基板一侧的电极为N型电极。即在第一触控时段，发光二极 管200中背离电路基板100一侧的电极同时与检测电路中的传送电极和接收电 极电连接给予电容式触控驱动，而发光二极管200中另一侧的电极线路呈断开 状态，此时，发光二极管200中的电容值变化为第一电容值。

进一步的，触控时段还包括第二触控时段，在第二触控时段，传送电极与 发光二极管200中靠近电路基板100一侧的电极电连接，接收电极与发光二极 管200中背离电路基板100一侧的电极电连接。即在第二触控时段，P型电极280、N型电极290分别作为发光二极管200的正负极与检测电路中的传送电极、 接收电极电连接，此时，背离电路基板100一侧的电极为电容式触控驱动接收， 而靠近电路基板100一侧的电极给予电容式触控驱动传送，发光二极管200中 的电容值变化为第二电容值。第一触控时段和第二触控时段组合形成整个触控 时段，通过判断第一电容值、第二电容值即可判断发光二极管200是否被触控。例如，在一个实施例中，当第一电容值大于第一预设值，同时第二电容值大于 第二预设值时，则判断发光二极管200被触控。反之，当第一电容值大不于第 一预设值或第二电容值不大于第二预设值时，则判断发光二极管200没有被触 控。

在一些实施例中，发光二极管200还包括设于衬底层210和N型接触层220 之间的缓冲层260，以及设于P型接触层240和透明导电层250之间的超晶格层 270。缓冲层260用于降低衬底层210和N型接触层220之间因晶格差异所产生 的应力，本实施例中的发光二极管200可以为氮化镓(GaN)二极管，此时，缓冲 层260可以为氮化镓(GaN)缓冲层260，如缓冲层260包括低温氮化镓(GaN)缓冲 层260，即缓冲层260的材质包括低温工艺生长的氮化镓(GaN)。缓冲层260还 可以为低温氮化镓(GaN)缓冲层260和高温氮化镓(GaN)缓冲层260的叠加，即 缓冲层260的材质包括低温工艺生长的氮化镓(GaN)和高温工艺生长的氮化镓(GaN)。而超晶格层270用于使P型接触层240和透明导电层250之间具有良好 的导电接触。在由两种不同半导体材料薄层交替生长形成的多层结构中，如果 势垒层很薄，相邻阱之间的耦合很强，原来在各量子阱中分立的能级将扩展成 能带(微带)，能带的宽度和位置与势阱的深度、宽度及势垒的厚度有关，这样 的多层结构称为超晶格。超晶格层270可以采用以下几种：组分超晶格、掺杂 超晶格、多维超晶格、应变超晶格等，此处不作限制。

为了实现更精细的显示效果和更精确的触控效果，在一些实施例中，发光 二极管200包括次毫米发光二极管200(Mini LED)或微发光二极管200(Micro LED)或次毫米发光二极管200(Mini LED)与微发光二极管200(Micro LED)的组 合。其中，微发光二极管200(Micro LED)是指尺寸小于100微米的发光二极管 200，次毫米发光二极管200(Mini LED)是指晶粒尺寸约在100微米以上，且介 于传统发光二极管200的尺寸与微发光二极管200(Micro LED)尺寸之间的发光 二极管200。每个发光二极管200的尺寸越小，触控显示模组10中采用的发光 二极管200的数量越多，则触控显示模组10的显示效果也就越精细，触控显示 模组10的触控效果也就越精确。

综上所述，申请实施例的触控显示模组10在不增加额外结构的基础上，能 够同时实现显示功能和触控功能，制作工艺简单，加工效率高、制作成本低， 同时也减小了触控显示模组10的空间占用，有利于实现整体结构的轻薄化。

图4为本申请一个实施例提供的触控显示模组驱动方法的步骤流程示意图。

请参阅图4，本申请实施例还提供了一种触控显示模组驱动方法，该驱动方 法包括以下步骤：

S102、在显示时段，驱动触控显示模组的发光二极管发光。

S104、在触控时段，根据发光二极管的电容变化来判断其是否被触控。

并且，在其中一个实施例中，步骤S104具体为：在第一触控时段，获取发 光二极管的第一电容值，在第二触控时段，获取发光二极管的第二电容值，若 第一电容值大于第一预设值，且第二电容值大于第二预设值，则发光二极管被 触控；其中，在第一触控时段，触控显示模组的传送电极和接收电极均与发光 二极管中背离电路基板一侧的电极电连接，在第二触控时段，传送电极与发光 二极管中靠近电路基板一侧的电极电连接，接收电极与发光二极管中背离所述 电路基板一侧的电极电连接。第一触控时段和第二触控时段组合形成整个触控 时段，通过判断第一电容值、第二电容值即可判断发光二极管是否被触控。例 如，在一个实施例中，当第一电容值大于第一预设值，同时第二电容值大于第 二预设值时，则判断发光二极管被触控。反之，当第一电容值大不于第一预设 值或第二电容值不大于第二预设值时，则判断发光二极管没有被触控。

具体的，驱动触控显示模组的发光二极管发光和根据发光二极管的电容变 化来判断其是否被触控的方式可参阅上述实施例中的相关描述，此处不再赘述。 本实施例提供的触控显示模组驱动方法在不增加额外结构的基础上，使触控显 示模组能够同时实现显示功能和触控功能，使得触控显示模组的制作工艺简单， 加工效率高、制作成本低，同时也减小了触控显示模组的空间占用，有利于实 现整体结构的轻薄化。

本申请实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括如上述的触控显示 模组。该电子设备可以是任何具备显示功能的电子产品，包括但不限于手机、 平板电脑、笔记本电脑、电子阅读器、可穿戴设备、遥控器、电视机、台式计 算机、车载设备等。本申请实施例提供的电子设备，通过在触控显示模组中设 置具有驱动电路和检测电路的电路基板，将电路基板上的多个发光二极管均与 驱动电路和检测电路电连接，如此，触控显示模组在工作时就能够在显示时段 和触控时段之间交替切换，在显示时段，驱动电路用于驱动所述发光二极管发 光以实现显示功能，在触控时段，检测电路用于根据所述发光二极管的电容变化来判断其是否被触控以实现触控功能。即本申请实施例的触控显示模组在不 增加额外结构的基础上，能够同时实现显示功能和触控功能，制作工艺简单， 加工效率高、制作成本低，同时也减小了触控显示模组的空间占用，有利于实 现整体结构的轻薄化。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对 上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技 术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细， 但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的 普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改 进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权 利要求为准。

Claims (10)

1.一种触控显示模组，其特征在于，包括：

电路基板，具有驱动电路和检测电路；以及

多个发光二极管，设于所述电路基板上，多个所述发光二极管均与所述驱动电路和所述检测电路电连接；

其中，所述触控显示模组工作时在显示时段和触控时段之间交替切换，在所述显示时段，所述驱动电路用于驱动所述发光二极管发光，在所述触控时段，所述检测电路用于根据所述发光二极管的电容变化来判断其是否被触控。

2.根据权利要求1所述的触控显示模组，其特征在于，所述发光二极管包括依次层叠设置的衬底层、N型接触层、多量子阱层、P型接触层和透明导电层，且所述透明导电层上设有P型电极,所述N型接触层上设有N型电极。

3.根据权利要求2所述的触控显示模组，其特征在于，所述驱动电路包括驱动正极和驱动负极，在所述显示时段，所述驱动正极与所述P型电极电连接，所述驱动负极与所述N型电极电连接。

4.根据权利要求2所述的触控显示模组，其特征在于，所述检测电路包括传送电极和接收电极，所述触控时段包括第一触控时段，在所述第一触控时段，所述传送电极和所述接收电极均与所述发光二极管中背离所述电路基板一侧的电极电连接。

5.根据权利要求4所述的触控显示模组，其特征在于，所述触控时段还包括第二触控时段，在所述第二触控时段，所述传送电极与所述发光二极管中靠近所述电路基板一侧的电极电连接，所述接收电极与所述发光二极管中背离所述电路基板一侧的电极电连接。

6.根据权利要求2所述的触控显示模组，其特征在于，所述发光二极管还包括设于所述衬底层和所述N型接触层之间的缓冲层，以及设于所述P型接触层和所述透明导电层之间的超晶格层。

7.根据权利要求1所述的触控显示模组，其特征在于，所述发光二极管包括次毫米发光二极管或微发光二极管或次毫米发光二极管与微发光二极管的组合。

8.一种触控显示模组驱动方法，其特征在于，包括以下步骤：

在显示时段，驱动所述触控显示模组的发光二极管发光；

在触控时段，根据所述发光二极管的电容变化来判断其是否被触控。

9.根据权利要求8所述的触控显示模组驱动方法，其特征在于，所述在触控时段，根据所述发光二极管的电容变化来判断其是否被触控的步骤具体为：

在第一触控时段，获取所述发光二极管的第一电容值，在第二触控时段，获取所述发光二极管的第二电容值，若所述第一电容值大于第一预设值，且所述第二电容值大于第二预设值，则所述发光二极管被触控；其中，在所述第一触控时段，所述触控显示模组的传送电极和接收电极均与所述发光二极管中背离所述电路基板一侧的电极电连接，在所述第二触控时段，所述传送电极与所述发光二极管中靠近所述电路基板一侧的电极电连接，所述接收电极与所述发光二极管中背离所述电路基板一侧的电极电连接。

10.一种电子设备，其特征在于，包括：

如权利要求1至7任一项所述的触控显示模组。

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