发明内容
根据本发明,提供了一种集成了具有图像传感器的触摸屏的显示面板,和结合了显示面板的显示器,其克服了现有技术显示面板的上述和其它问题。
根据其一种示范性实施例,可以是纯透射型或反射-透射型的该新颖的显示面板,包括下基板、相应的上基板和插入在下和上基板之间的液晶层。上基板面对下基板并包括相应于下基板外围区的黑色矩阵。
下基板分为用于显示图像的显示区和邻近于显示区设置的外围区。下基板包括多个像素部分、多个图像传感部分和反射防止层。像素部分设置在显示区中用于显示图像。图像传感部分设置在显示区中用于探测设置在显示面板上表面上或紧邻于显示面板上表面的物体的位置。反射防止层设置在外围区中。
像素部分可以包括栅极线、数据线、第一开关元件和透明电极。栅极线与数据线交叉但与其电绝缘。第一开关元件电连接到栅极线和数据线。透明电极电连接到第一开关元件。在示范性反射-透射实施例中,下基板还可以包括电连接到透明电极的反射电极。反射电极包括通过其透射光的透射窗口。为了制造简单,反射防止层可以包括与反射电极基本相同的材料,并形成在与反射电极基本相同的层中。
在另一个示范性实施例中,外围区还可以包括第一、第二和第三外围部分,数据线的输入端设置在第一外围部分上,栅极线的输入端设置在第二外围部分上,且第三外围部分邻近于第一和第二外围部分设置。
在第一外围部分中的反射防止层可以包括与栅极线基本相同的材料,并在与栅极线基本相同的层中形成。在第二外围部分中的反射防止层可以包括与数据线基本相同的材料,并在与数据线基本相同的层中形成。又为了制造简单的原因,在第三外围部分中的反射防止层可以包括与栅极线或数据线之一基本相同的材料,并在与栅极线或数据线之一基本相同的层中形成。
图像传感部分可以包括第一和第二传感线,及第二和第三开关元件。第二传感线与第一传感线交叉但与其电绝缘。第二开关元件电耦合到第一传感线以产生相应于入射其上的光的传感信号。第三开关元件把传感信号从第二开关元件施加到第二传感线。
根据本发明的显示器的第二示范性实施例包括背光组件和显示面板。背光组件产生均匀光场。显示面板设置在背光组件上面以显示图像,该图像通过选择性地过滤由背光组件产生的光产生。
显示面板包括下基板、面向下基板的相应的上基板和插入在下和上基板之间的液晶层。下基板分为用于显示图像的显示区和邻近于显示区设置的外围区。下基板包括多个像素部分、多个图像传感部分和反射防止层。像素部分设置在显示区中用于显示图像。图像传感部分设置在显示区中用于探测显示面板上的物体的位置。上基板包括相应于下基板外围区的黑色矩阵。反射防止层防止黑色矩阵把光从背光反射回到图像传感部分上。
因此,根据本发明,从上基板的黑色矩阵反射的光不会入射到下基板的图像传感部分上,使图像传感部分精确地和可靠地传感物体位置和产生相应的物体位置数据的能力得到显著改善。
具体实施方式
本发明参照附图在下面详细描述,其中相似的参考标号用于识别在其一个或多个图中示出的相似元件,且其中示出了本发明的示范性实施例。然而,本发明可以以多种不同的形式实施并不应该被解释为限于这里所阐述的特定实施例。而是提供这些实施例使得本公开将是完整和完全的,并将充分地传达本发明的范围给本领域的技术人员。在附图中,为了清楚,层和区域的尺寸和相关尺寸可以被夸大。
应该理解的是,当元件或层在这里被称为“设置其上”、“连接到”或“耦合到”另一个元件或层时,它可以是直接设置其上、连接或耦合到另一个元件或层,或者可选地,可以出现中间元件或层。相反,当元件被称为“直接设置其上”、“直接连接到”或“直接耦合到”另一个元件或层时,不存在中间元件或层。在图中,相似的标号始终指相似的元件。如这里所用,术语“和/或”包括一个或多个关联列出的名词的任何和所有组合。
还应该理解的是,虽然术语第一、第二、第三等等在这里可以用于描述不同的元件、组件、区域、层和/或部件,这些元件、组件、区域、层和/或部件不应限于这些术语。这些术语仅用于区别一个元件、组件、区域、层或部件和另一个区域、层或部件。因此,下面讨论的第一元件、组件、区域、层或部件可以称为(termed)第二元件、组件、区域、层或部件,而不会脱离本发明的示教。
空间相对的术语,诸如“在其下”、“在其下面”、“下”、“在其上面”、“上”等等,在这里为了描述简易,可以用来描述图中所示的一个元件或部件与另一个元件或部件的关系。将会理解的是,除了图中描述的方位之外,空间相对术语旨在包括在使用或操作中器件的不同方位。例如,如果图中的器件翻过来,原来描述为在另一个元件或部件“下”或“下面”的元件那时将定向为在另一个元件或部件的“上面”。因此,示范性术语“在其下面”可以包括在上面和在下面两个方向。器件可以被另外定向(翻转90度或其它方向)并且这里所用的空间相对描述符据此解释。
这里所用的术语只是为了描述特定实施例而不是想要成为本发明的限制。如这里所用,除非上下文清楚地指出,否则单数形式“一”和“该”也要包括复数形式。还将理解的是,当术语“包括”和/或“包含”用在这个说明书中时,说明所述的部件、整体(integer)、步骤、操作、元件和/或组件的存在,但不排除一个或多个其它部件、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其组的存在或增加。
这里参照作为本发明的理想实施例(和中间结构)的示意图的剖面示意图描述了本发明的实施例。同样地,将可预料作为例如制造技术和/或误差的结果从示意图形状的变化。因此,本发明的实施例不应被解释为限于这里所示的区域的特定形状,而是将包括由例如制造产生的形状偏差。例如,示为矩形的注入区将在其边缘典型地具有圆形的或曲线的部件和/或注入浓度梯度,而不是从注入到非注入区的二元变化。同样地,由注入形成的掩埋区可以在掩埋区和通过其发生注入的表面之间的区中导致一些注入。因此,在图中所示的区实际上是示意性的,它们的形状不是要示出器件的区的实际形状,且不是要限制本发明的范围。
除非另有限定,这里所用的所有术语(包括技术的和科学的术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员一般所理解的相同的意思。还将被理解的是,诸如那些在一般所用的词典中限定的术语应被解释为具有与它们在相关技术背景中的意思一致的意思,并将不会以理想化的或过度正式的意义解释,除非这里清楚地如此限定。
图1是示出根据本发明第一示范性实施例的显示器的剖面图。如图示,示范性显示器100包括背光组件110和显示面板200。背光组件110产生均匀光场并设置在显示面板200下面以通过显示面板200发射光。显示面板200选择性地过滤来自背光组件110的光以在面板上表面402上形成并显示图像。在这里示出的示范性实施例中,背光组件110和显示面板200示为水平地设置,但本领域的技术人员将领会,这些组件也可以垂直排列以限定适用于设置在例如墙、桌面或显示面板上的前向显示器。
如图1中所示,显示面板200包括下基板300、在尺寸上相应于下基板300并在下基板300上面的上基板400和插入在下和上基板300和400之间的液晶层500。
下基板300分为显示区DA和邻近于显示区DA设置的外围区PA。通过显示器形成的图像在显示区DA中显示但不在外围区PA中显示。下基板300包括分别设置在显示区DA中的多个像素部分310和多个图像传感部分320。像素部分310显示图像,传感部分320传感在显示面板200的上表面402上或紧邻于显示面板200的上表面402设置的物体的位置。
像素部分310和图像传感部分320在显示区中形成,并排列成两维矩阵。为了提高面板200的响应时间,每个图像传感部分320做得比像素部分310小。当然,图像传感部分320的数目和位置配置可以与所示配置不同。例如,每个像素部分310可以具有三个子像素,且每个图像传感部分320可以相应于三个子像素之一。可选地,每个图像传感部分320可以相应到每四个或九个像素部分310之一。
下基板300还可以包括设置在外围区PA中的反射防止层330。反射防止层330阻挡从设置在上基板400上的黑色矩阵420反射的光,使得反射的光不入射到图像传感部分320上。例如,反射防止层330可以包括阻挡反射的光的不透明金属。
上基板400还包括相应于显示区DA的彩色滤光层410,和相应于外围区PA的黑色矩阵420。彩色滤光层410包括由背光组件110产生的光形成彩色图像的多个彩色滤光片。例如,彩色滤光层410包括相应于像素部分310的红色滤光片、绿色滤光片和蓝色滤光片。黑色矩阵420设置在上基板400上以阻挡入射在外围区PA上的来自背光组件110的光。可选地,黑色矩阵420可以形成在彩色滤光层410中。
黑色矩阵420可以包括任何阻挡光的不透明材料。可用于黑色矩阵420的不透明材料的例子包括氧化铬、铬等等。例如,黑色矩阵420可以具有包括氧化铬层、设置在氧化铬层上的铬层和设置在铬层上的氧化铬层的三层结构。
如图1所示,上基板400还可以包括设置在彩色滤光层410下面的共用电极430。共用电极430包括透明导电材料。可用于共用电极430的透明导电材料的例子包括氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)。
液晶层500包括具有电学和光学各向异性的液晶模块。液晶模块以预定方向排列。液晶层500的液晶模块的排列相应于施加到其上的电场可选地变化。电场形成在下基板300和上基板400之间。
图2是图1的显示器200的另一个剖面图,图3是其下基板300的顶部平面图。如图2和3中所示,下基板300包括用于显示图像的像素部分310和用于传感物体位置的图像传感部分320。在所示的特定示范性实施例中,虚线轮廓内部所示的每个像素部分310包括三个子像素,第二虚线轮廓内部所示的每个像素传感部分320邻近于该三个子像素之一设置。
如图3中所示,像素部分310包括栅极线GL、数据线DL、第一开关元件T1和透明电极TE。栅极线GL在第一方向D1上延伸。数据线DL在基本垂直于第一方向D1的第二方向D2上延伸。数据线DL与栅极线GL交叉但电绝缘。第一开关元件T1电耦合到栅极线GL和数据线DL,且透明电极TE电耦合到第一开关元件T1。
每个第一开关元件T1包括栅电极、源电极和漏电极。第一开关元件T1的栅电极电耦合到栅极线GL之一。第一开关元件T1的源电极电耦合到数据线DL之一。第一开关元件T1的漏电极电耦合到透明电极TE之一。作为例子,每个第一开关元件T1可以包括非晶硅薄膜晶体管(TFT)。可选地,每个第一开关元件T1可以包括多晶硅TFT。
参照图3,图像传感部分320包括第一传感线SL1、第二传感线SL2、第二开关元件T2和第三开光元件T3。第一传感线SL1在第一方向D1上延伸。与第一传感线SL1电绝缘的第二传感线SL2在第二方向D2上延伸,并因此在第一传感线SL1上面或下面交叉。第二开关元件T2电连接到第一传感线SL1以探测入射光。第三开关元件T3电连接到第二开关元件T2。
第一传感线SL1在与栅极线GL基本相同的层,即,在基本相同的垂直水平上形成,但与栅极线GL分隔开一选定的距离,使得第一传感线SL1与栅极线GL电绝缘。第二传感线SL2在与数据线DL基本相同的层中形成,但同样地与数据线DL分隔开一选定的距离,使得第二传感线SL2与数据线DL电绝缘。
每个第二开关元件T2是工作的,以产生基于从诸如手指、铁笔、钢笔之类的物体反射的光的物体位置传感信号,所述物体放置在显示器上表面402上或者直接邻近于显示器上表面402并上覆邻近的传感元件。即,由背光组件110产生的光通过显示面板200并被物体反射回邻近于物体的传感元件。邻近于物体设置的每个第二开关元件T2因此传感入射在它自己上的反射光并输出相应于显示面板上表面402上的物体的位置的信号。
每个第二开关元件T2包括栅电极、源电极和漏电极。第二开关元件T2的栅电极电耦合到第一传感线SL1之一。第二开关元件T2的源电极电耦合到数据线DL之一。第二开关元件T2的漏电极电耦合到第三开关元件T3之一。
每个第三开关元件T3施加由第二开关元件T2产生的位置传感信号到第二传感线SL2。每个第三开关元件T3包括栅电极、源电极和漏电极。第三开关元件T3的栅电极电耦合到栅极线GL之一。第三开关元件T3的源电极电耦合到第二开关元件T2的源电极。第三开关元件T3的漏电极电耦合到第二传感线SL2之一。
第二和第三开关元件T2和T3优选由用于形成第一开关元件T1的相同薄膜工艺形成。例如,第一、第二和第三开关元件T1、T2和T3可以包括非晶硅TFT。可选地,第一开关元件T1可以包括多晶硅TFT。
如图2所示,绝缘层340覆盖第一、第二和第三开关元件T1、T2和T3,并具有接触孔CON,通过其暴露了第一开关元件T1的漏电极。透明电极TE设置在绝缘层340上并电耦合到第一开关元件T1的漏电极。透明电极TE包括透明的导电材料。可用于透明电极TE的透明导电材料的例子包括氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)。
在图2和3的特定示范性实施例中,下基板300包括结合多个透明电极TE和多个反射电极RE的反射-透射基板。面板200外部产生的光被反射电极RE反射回穿过面板。反射电极RE设置在像素部分310和图像传感部分320上。每个反射电极RE包括用来部分地暴露每个透明电极TE的透射窗口W1,和用来暴露每个第二开关元件T2的开放(opening)窗口W2。反射电极RE可以包括单层结构或双层结构。例如,单层结构可以包括铝钕层,双层结构可以包括铝钕层和钼钨层。
如上,反射防止层330阻挡从上基板400的黑色矩阵420反射回的光,使得反射的光不会入射在邻近于外围区PA设置的图像传感部分320上,从而防止由这类反射引起的他们性能上的任何退化。
图4是根据本发明显示面板的第二示范性实施例的顶部平面图。图5是沿图4的线I-I’所取的剖面图,图6是沿其中线II-II’所取的剖面图。如参照这些图可以看到的,图4到6的显示设备基本近似于上述图1到3的第一示范性实施例,除了关于其下基板。所以,相同的参考标号用以指图1到3中那些相同或相似的部分,并为了简洁省略了这些元件的进一步描述。
参照图4和5,显示面板600包括下基板610、在尺寸上相应并设置在下基板610上的上基板400和插入在上和下基板400和610之间的液晶层500。
下基板610分为图像在其内部显示的显示区DA,和邻近于显示区的其中没有图像显示的外围区PA。外围区PA包括第一外围部分PP1、第二外围部分PP2和第三外围部分PP3。数据线DL的输入端设置在第一外围部分PP1中。栅极线GL的输入端设置在第二外围部分PP2中。第三外围部分PP3邻近于第一和第二外围部分PP1和PP2设置。
下基板610还包括设置在显示区DA中的多个像素部分611和多个图像传感部分612。与第一示范性实施例200一样,像素部分611显示图像,传感部分612传感显示面板的上表面402上的物体的位置。像素部分611和图像传感部分612形成在显示区DA中,并排列成二维矩阵。
通过各个第一和第二示范性实施例200和600的比较可以看到,在图4和5的第二示范性实施例中,下基板610是不包括任何反射电极RE的纯反射型基板。除了绝缘层和没有反射电极之外,图4和5中的像素部分和图像传感部分是与图1到3的那些基本相同的。所以,为了简洁省略了这些元件的进一步描述。
下基板610还可以包括设置在第一外围区PP1中的第一反射防止层613。第一反射防止层613包括与栅极线GL基本相同的材料,并优选在与栅极线GL基本相同的层中形成。
当数据线DL形成在部分第一外围部分PP1上时,第一反射防止层613形成在第一外围部分PP1的剩余部分上,使得第一反射防止层613与数据线DL分隔开。所以,设置了第一反射防止层613以阻挡从上基板400的黑色矩阵420反射的光,使得反射的光不会入射到邻近于第一外围部分PP1设置的图像传感部分612上,且所以不能不利地影响它们的功能。
参照图4和6,下基板610还可以包括设置在第二外围区PP2中的第二反射防止层614。第二反射防止层614可以包括与数据线DL基本相同的材料,并可以形成在与数据线DL基本相同的层上。
当栅极线GL形成在部分第二外围部分PP2上时,第二反射防止层614设置在第二外围部分PP2的剩余部分上,使得第二反射防止层614与栅极线GL分隔开。因此设置了第二反射防止层614以阻挡从上基板400的黑色矩阵420反射的光,使得反射的光不会入射到邻近于第二外围部分PP2的图像传感部分612上。
下基板610还可以包括设置在第三外围区PP3中的第三反射防止层(未示出)。第三反射防止层可以包括与数据线DL或栅极线GL之一基本相同的材料,并可以形成在与数据线DL或栅极线GL之一的基本相同的层上。在这样的实施例中,栅极线GL和数据线DL从第三外围部分PP3省略使得第三反射防止层可以与栅极线或数据线GL或DL同时形成。第三反射防止层阻挡从上基板400的黑色矩阵420反射的光,使得反射的光不会入射到邻近于第三外围部分PP3设置的图像传感部分612上。
根据本发明,防止了从上基板的黑色矩阵反射的光被反射到图像传感部分上,使得因此引起的图像传感部分错误或假的读出的可能性显著减少了,且从而提高了物体位置数据的可靠性和精确性。
当下基板是具有反射电极RE的反射-透射型基板时,如上述的第一示范性实施例200,反射防止层可以与反射电极RE同时形成在下基板的外围区中,使得由黑色矩阵反射的光不会反射到图像传感部分上,且也可以简化下基板的制造工艺。
此外,当下基板是透射型基板,即不具有任何反射电极RE的一种基板时,如上述的第二示范性实施例600,反射防止层可以与栅极线GL或数据线DL同时形成,使得从黑色矩阵反射的光不会反射到图像传感部分上,且可以简化下基板的制造工艺。
至此,本领域的技术人员将领会,可以对本发明的显示面板的材料、设备、配置和方法进行很多改进、替换和变化,而不离开本发明的精神和范围。据此,本发明的范围不应被限于这里所示和所述的特定实施例,因为它们实际上仅是示范性的,而是应该与后面所附权利要求和它们功能的等同物完全相当。