WO2017202180A1 - 一种触控显示装置 - Google Patents

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    • G02F2201/121—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00 electrode common or background

Definitions

  • each of the signal read lines extends in the same direction as each of the data lines.
  • the touch display device further includes: one or more optical lenses disposed in a light emitting direction of the infrared emitting array, for guiding infrared light emitted by the infrared emitting array to the The display area.
  • FIG. 2B is a schematic view showing a modification of a partial structure of the touch display device of FIG. 1;
  • FIG. 1 is a schematic structural diagram of a touch display device 10 according to an embodiment of the present disclosure.
  • the touch display device 10 includes a display panel 100, an infrared emission array 200, and a plurality of infrared sensing units.
  • the infrared emission array 200 can emit an infrared array toward the display area DA of the display panel 100.
  • the touch object contacts or approaches the display area DA at a certain position, infrared rays illuminating the position in the infrared array are blocked and reflected by the touch object, and then received by the corresponding infrared sensor 300 in the display area DA.
  • the touch position of the touch object can be determined based on the response signals of the respective infrared sensors 300.
  • the term touch location is not intended to require the touch object to contact the display panel 100. For example, a touch object can hover over the display panel 100.

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Abstract

公开了一种触控显示装置，其包括显示面板、红外发射阵列和多个红外传感单元。显示面板包括显示区域和边框区域，所述显示区域包括多个子像素，每个子像素都包括开口区。红外发射阵列设置在边框区域中并且包括多个红外光发射器，所述多个红外光发射器被配置成发射覆盖所述显示区域的红外光。多个红外传感单元每个都包括设置在所述多个子像素中相应一个子像素的开口区中的红外传感器。

Description

一种触控显示装置 技术领域
本公开涉及触控技术领域，尤其涉及一种触控显示装置。
背景技术
目前，在现有触摸显示装置中，一般需要使用CCD/CMOS照相机来获取和识别使用者的动作(例如，手势)。并且，在夜间或黑暗场景下，可能还需要运动传感器来分析使用者的动作。然而，CCD/CMOS照相机和运动传感器可能较为昂贵，并且将它们整合在显示装置中并不容易。
发明内容
本公开实施例提供了一种可替换的触控显示装置，用以识别使用者的触控动作。
根据本公开的一个方面，提供了一种触控显示装置，其包括显示面板，包括显示区域和不同于显示区域的边框区域，所述显示区域包括：在第一方向上延伸的多条栅线；与所述栅线交叉的多条数据线；与所述栅线交叉的多条信号读取线；和多个子像素，设置在所述栅线和所述数据线的交叉处，所述子像素每个都包括开口区。触控显示装置还包括：红外发射阵列，设置在所述边框区域中并且包括多个红外光发射器，所述多个红外光发射器被配置成发射覆盖所述显示区域的红外光；以及多个红外传感单元，每个都包括设置在所述多个子像素中相应一个子像素的开口区中的红外传感器，所述红外传感器被配置成在被所述红外光照射时生成响应信号，并且将所述响应信号传送到所述信号读取线之一以供检测。
在一些实施例中，所述红外传感器为具有量子点的量子点红外传感器。
在一些实施例中，所述量子点红外传感器被配置成使得所述量子点在被所述红外光照射时发射具有与所述相应子像素相同颜色的光。
在一些实施例中，所述红外传感器具有第一电极和第二电极，并且每个红外传感单元还包括可操作用于将参考电压耦合到所述红外传 感器的第一电极的第一开关单元和可操作用于将所述红外传感器的第二电极耦合到所述信号读取线之一的第二开关单元。
在一些实施例中，所述第一开关单元具有控制端，其连接到所述多条栅线中所述红外传感器所处的子像素所连接的第一栅线，并且所述第二开关单元具有控制端，其连接到所述多条栅线中的第二栅线。所述第二栅线靠近所述第一栅线。
在一些实施例中，所述第一开关单元和第二开关单元每个都具有控制端，其连接到所述多条栅线中所述红外传感器所处的子像素所连接的一条栅线。
在一些实施例中，所述子像素每个都包括具有阳极和阴极的电致发光元件，所述红外传感器为量子点红外传感器，并且所述量子点红外传感器的第一电极和第二电极之一形成在与所述阳极相同的层，而所述量子点红外传感器的第一电极和第二电极中的另一个形成在与所述阴极相同的层。
在一些实施例中，所述的触控显示装置还包括多个聚光透镜，每个相对各所述红外传感器中相应一个红外传感器的感光面设置，用于将由执行触摸操作的物体反射至该聚光透镜的红外光汇聚至所述相应红外传感器的感光面。
在一些实施例中，各所述信号读取线在与各所述数据线相同的方向上延伸。
在一些实施例中，所述多个红外光发射器为量子点红外发射器。
在一些实施例中，所述多个红外光发射器至少分布在所述边框区域中在所述显示区域的相对的两侧处。
在一些实施例中，所述的触控显示装置还包括：设置在所述红外发射阵列的出光方向上的一个或多个光学透镜，用于将所述红外发射阵列发射的红外光引向所述显示区域。
根据在下文中所描述的实施例，本公开的这些和其它方面将是清楚明白的，并且将参考在下文中所描述的实施例而被阐明。
附图说明
图1为根据本公开实施例的触控显示装置的结构示意图；
图2A为图1的触控显示装置的局部结构的示意图；
图2B为图1的触控显示装置的局部结构的变型的示意图；并且
图3为沿图2A和2B的线CC所取的截面示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本公开实施例进行详细地说明。
将理解的是，尽管术语第一、第二、第三等等在本文中可以用来描述各种元件、部件、区、层和/或部分，但是这些元件、部件、区、层和/或部分不应当由这些术语限制。这些术语仅用来将一个元件、部件、区、层或部分与另一个区、层或部分相区分。因此，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可以被称为第二元件、部件、区、层或部分而不偏离本公开的教导。
诸如“在...下面”、“在...之下”、“较下”、“在...下方”、“在...之上”、“较上”等等之类的空间相对术语在本文中可以为了便于描述而用来描述如图中所图示的一个元件或特征与另一个(些)元件或特征的关系。将理解的是，这些空间相对术语意图涵盖除了图中描绘的取向之外在使用或操作中的器件的不同取向。例如，如果翻转图中的器件，那么被描述为“在其他元件或特征之下”或“在其他元件或特征下面”或“在其他元件或特征下方”的元件将取向为“在其他元件或特征之上”。因此，示例性术语“在...之下”和“在...下方”可以涵盖在...之上和在...之下的取向两者。诸如“在...之前”或“在...前”和“在...之后”或“接着是”之类的术语可以类似地例如用来指示光穿过元件所依的次序。器件可以取向为其他方式(旋转90度或以其他取向)并且相应地解释本文中使用的空间相对描述符。另外，还将理解的是，当层被称为“在两个层之间”时，其可以是在该两个层之间的唯一的层，或者也可以存在一个或多个中间层。
本文中使用的术语仅出于描述特定实施例的目的并且不意图限制本公开。如本文中使用的，单数形式“一个”、“一”和“该”意图也包括复数形式，除非上下文清楚地另有指示。将进一步理解的是，术语“包括”和/或“包含”当在本说明书中使用时指定所述及特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其群组的存在或添加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其群组。如本 文中使用的，术语“和/或”包括相关联的列出项目中的一个或多个的任意和全部组合。
将理解的是，当元件或层被称为“在另一个元件或层上”、“连接到另一个元件或层”、“耦合到另一个元件或层”或“邻近另一个元件或层”时，其可以直接在另一个元件或层上、直接连接到另一个元件或层、直接耦合到另一个元件或层或者直接邻近另一个元件或层，或者可以存在中间元件或层。相反，当元件被称为“直接在另一个元件或层上”、“直接连接到另一个元件或层”、“直接耦合到另一个元件或层”、“直接邻近另一个元件或层”时，没有中间元件或层存在。然而，在任何情况下“在...上”或“直接在...上”都不应当被解释为要求一个层完全覆盖下面的层。
本文中参考本公开的理想化实施例的示意性图示(以及中间结构)描述本公开的实施例。正因为如此，应预期例如作为制造技术和/或公差的结果而对于图示形状的变化。因此，本公开的实施例不应当被解释为限于本文中图示的区的特定形状，而应包括例如由于制造导致的形状偏差。因此，图中图示的区本质上是示意性的，并且其形状不意图图示器件的区的实际形状并且不意图限制本公开的范围。
除非另有定义，本文中使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本公开所属领域的普通技术人员所通常理解的相同含义。将进一步理解的是，诸如那些在通常使用的字典中定义的之类的术语应当被解释为具有与其在相关领域和/或本说明书上下文中的含义相一致的含义，并且将不在理想化或过于正式的意义上进行解释，除非本文中明确地如此定义。
图1为根据本公开实施例的触控显示装置10的结构示意图。如图1所示，触控显示装置10包括显示面板100、红外发射阵列200和多个红外传感单元。
显示面板100包括显示区域DA和不同于显示区域DA的边框区域BZ。显示区域DA包括在第一方向上延伸的多条栅线GL、与栅线GL交叉的多条数据线(图1中未示出)、与栅线GL交叉的多条信号读取线600、以及设置在栅线GL和数据线的交叉处的多个子像素(图1中未示出)。所述子像素每个都包括开口区(aperture region)。如已知的，术语开口区意图是指子像素的透光部分，其可以认为是该子像素 的有效显示区域。
红外发射阵列200设置在边框区域BZ中并且包括多个红外光发射器210。所述多个红外光发射器210可以发射覆盖显示区域DA的红外光。例如，所述多个红外光发射器210可以发射朝向显示区域DA上方取向的红外光束的阵列。红外光发射器210的示例包括但不限于量子点红外发射器。图1中所示的红外光发射器210的数目和分布是示例性的。
多个红外传感单元每个都包括设置在所述多个子像素中相应一个子像素的开口区中的红外传感器300。将红外传感器300设置在子像素的开口区中使得其能够响应外界的红外光(例如，来自红外发射阵列200)。红外传感器300可以在被红外光照射时生成响应信号，并且将所述响应信号传送到信号读取线600之一以供检测。红外传感器300的示例包括但不限于量子点红外传感器，诸如量子点红外光检测器(quantum dot infrared photodetector，QDIP)。将理解的是，在触控显示装置10中，红外传感器300的数目可以取决于所需的触控检测精度。在一些实施例中，显示面板100的各子像素中的每个都设置有相应的红外传感器300。在一些实施例中，显示面板100的各子像素中的仅仅部分子像素设置有红外传感器300。
每个红外传感单元还包括可操作用于将参考电压(未示出)耦合到红外传感器300的第一电极的第一开关单元400和可操作用于将红外传感器300的第二电极耦合到所述信号读取线600之一的第二开关单元500。第一开关单元400和第二开关单元500的示例包括但不限于晶体管。
在操作中，红外发射阵列200可以朝向显示面板100的显示区域DA上方发射红外线阵列。当触摸物体在某一位置处接触或接近显示区域DA时，红外线阵列中照射该位置的红外线被该触摸物体阻挡并反射，并且然后被显示区域DA中的对应红外传感器300接收。基于各红外传感器300的响应信号可以确定触摸物体的触摸位置。术语触摸位置并不意图要求触摸物体接触显示面板100。例如，触摸物体可以悬停在显示面板100上方。
在一些实施例中，如图1所示，红外发射阵列200的多个红外发射器210分布在边框区域BZ中在显示区域DA的相对的两侧处。这有 利于红外发射阵列200发射的红外光在显示区域DA上方的均匀分布。在其他实施例中，多个红外发射器210还可以分布在显示区域DA的更多或更少侧处。
在一些实施例中，触控显示装置10还包括设置在红外发射阵列200的出光方向上的一个或多个光学透镜700。一个或多个光学透镜700可以将红外发射阵列200发射的红外光引向显示区域DA。这可以提高红外光的利用效率。在图1的示例中，在每个红外发射器210的出光方向上设置有相应的光学透镜700，但是这不是必须的。
有利地，触控显示装置10可以在夜间和白天执行触控动作的识别，而不受照明条件的影响。另外，与CCD/CMOS传感器和运动传感器相比，红外传感器300可以具有较低的成本。触控显示装置10的示例包括手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。
图2A为图1的触控显示装置10的局部结构的示意图。如图2A所示，三个子像素800(分别图示为用于红色、绿色和蓝色的R，G，B)设置在栅线GLn和数据线Dm，Dm+1，Dm+2的交叉处，并且三个子像素R，G，B中的每个设置有包括红外传感器300、第一开关单元400和第二开关单元500的相应红外传感单元。
第一开关单元400具有控制端，其连接到子像素R，G，B所连接的第一栅线GLn。第二开关单元500具有控制端，其连接到第二栅线GLn+1。如图2A所示，第二栅线GLn+1靠近(next to)第一栅线GL。各信号读取线600可以在与各数据线Dm，Dm+1，Dm+2相同的方向上延伸。例如，各信号读取线600和各数据线Dm，Dm+1，Dm+2与栅线GLn，GLn+1基本上垂直。
在量子点红外传感器300的情况下，当栅极开启信号被施加到栅线GLn时，第一开关单元400被导通并且将参考电压耦合到量子点红外传感器300的第一电极，使得量子点红外传感器300被复位。然后，栅极开启信号被施加到栅线GLn+1，第一开关单元400断开，并且第二开关单元500被导通。此时，若量子点红外传感器300接收到红外线，则其生成并向信号读取线600输出响应信号(光电流)。该响应信号由信号读取线600传送到外部电路以供检测。随着栅极开启信号被顺序地施加到显示面板100的各条栅线GL，上述过程重复。可以基 于对各信号读取线600传送的响应信号的检测确定触摸物体在显示面板100的显示区域DA上的触摸位置。另外，还可以根据响应信号的量值推断触摸物体在垂直于显示面板100的方向上的位置(深度)。触摸位置和深度可以用于识别触摸物体的在三维空间中的动作。
在一些实施例中，量子点红外传感器300可以被配置成使得其量子点在被红外光照射时发射具有与该量子点红外传感器300所在的子像素相同颜色的光。在图2A的示例中，最左边的量子点红外传感器300当被红外光照射时可以发射红色光，中间的量子点红外传感器300当被红外光照射时可以发射绿色光，并且最右边的量子点红外传感器300当被红外光照射时可以发射蓝色光。这可以弥补由于量子点红外传感器300设置在子像素的开口区而导致的子像素的开口率的损失。
图2B为图1的触控显示装置10的局部结构的变型的示意图。在该示例中，第一开关单元400和第二开关单元500每个都具有控制端，其连接到子像素R，G，B所连接的栅线GLn。
在量子点红外传感器300的情况下，当栅极开启信号被施加到栅线GLn时，第一开关单元400被导通并且将参考电压耦合到量子点红外传感器300的第一电极。在栅极开启信号的控制下，第二开关单元500也被导通。此时，若量子点红外传感器300接收到红外线，则其生成并向信号读取线600输出响应信号(光电流)。该响应信号由信号读取线600传送到外部电路以供检测。随着栅极开启信号被顺序地施加到显示面板100的各条栅线GL，上述过程重复。与上面关于图2A描述的实施例相比，在图2B的实施例中每个检测过程在一个水平扫描周期内被执行。
图3为沿图2A和2B的线CC所取的截面示意图，其中示意性地示出了作为晶体管的第一开关单元400、作为量子点红外传感器的红外传感器300、作为晶体管的第二开关单元500、以及子像素800的一部分的分层结构。
量子点红外传感器300包括通过第一开关单元400耦合到参考电压(未示出)的第一电极330、通过第二开关单元500耦合到信号读取线(未示出)的第二电极310、以及夹在第一电极330与第二电极310之间的量子点红外感应层320。当被红外光照射时，量子点红外感应层320可以在跨第一电极330与第二电极310施加的电压驱动下产生光电 流作为响应信号。
取决于显示面板的类型，子像素800可以是液晶显示子像素或电致发光显示子像素。在液晶显示子像素的情况下，如已知的，子像素800可以包括像素电极和公共电极。在一些实施例中，量子点红外传感器300的第一电极330通过第一开关单元400耦合到公共电极(未示出)，并且施加在公共电极上的公共电压充当用于量子点红外传感器300的参考电压。在电致发光显示子像素的情况下，如图3所示，子像素800包括阳极830、阴极810和夹在阳极830与阴极810之间的发光层820。在一些实施例中，量子点红外传感器300的第二电极310与子像素800的阴极810同层设置，并且量子点红外传感器300的第一电极330与子像素800的阳极830同层设置。其他实施例是可能的。例如，量子点红外传感器300的第一电极330与子像素800的阴极810同层设置，并且量子点红外传感器300的第二电极310与子像素800的阳极830同层设置。这有利于量子点红外传感器与子像素的集成。
在一些实施例中，触控显示装置10还包括多个聚光透镜900。如图3所示，每个聚光透镜900相对各红外传感器300中相应一个红外传感器的感光面设置，用于将由触摸物体反射至该聚光透镜900的红外光汇聚至该相应红外传感器300的感光面。这可以增强照射至红外传感器300的红外线的强度，从而提高触控检测灵敏度。
显然，本领域的技术人员可以对本公开进行各种改动和变型而不脱离本公开的精神和范围。这样，倘若这些修改和变型属于所附权利要求及其等同技术的范围之内，则本公开也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (12)

  1. 一种触控显示装置，包括：
    显示面板，包括显示区域和不同于显示区域的边框区域，所述显示区域包括：
    在第一方向上延伸的多条栅线；
    与所述栅线交叉的多条数据线；
    与所述栅线交叉的多条信号读取线；和
    多个子像素，设置在所述栅线和所述数据线的交叉处，所述子像素每个都包括开口区；
    红外发射阵列，设置在所述边框区域中并且包括多个红外光发射器，所述多个红外光发射器被配置成发射覆盖所述显示区域的红外光；以及
    多个红外传感单元，每个都包括设置在所述多个子像素中相应一个子像素的开口区中的红外传感器，所述红外传感器被配置成在被所述红外光照射时生成响应信号，并且将所述响应信号传送到所述信号读取线之一以供检测。
  2. 如权利要求1所述的触控显示装置，其中所述红外传感器为具有量子点的量子点红外传感器。
  3. 如权利要求2所述的触控显示装置，其中所述量子点红外传感器被配置成使得所述量子点在被所述红外光照射时发射具有与所述相应子像素相同颜色的光。
  4. 如权利要求1所述的触控显示装置，其中所述红外传感器具有第一电极和第二电极，并且其中每个红外传感单元还包括可操作用于将参考电压耦合到所述红外传感器的第一电极的第一开关单元和可操作用于将所述红外传感器的第二电极耦合到所述信号读取线之一的第二开关单元。
  5. 如权利要求4所述的触控显示装置，其中所述第一开关单元具有控制端，其连接到所述多条栅线中所述红外传感器所处的子像素所连接的第一栅线，并且其中所述第二开关单元具有控制端，其连接到所述多条栅线中的第二栅线，所述第二栅线靠近所述第一栅线。
  6. 如权利要求4所述的触控显示装置，其中所述第一开关单元和 第二开关单元每个都具有控制端，其连接到所述多条栅线中所述红外传感器所处的子像素所连接的一条栅线。
  7. 如权利要求4所述的触控显示装置，其中所述子像素每个都包括具有阳极和阴极的电致发光元件，其中所述红外传感器为量子点红外传感器，并且其中所述量子点红外传感器的第一电极和第二电极之一形成在与所述阳极相同的层，并且所述量子点红外传感器的第一电极和第二电极中的另一个形成在与所述阴极相同的层。
  8. 如权利要求1所述的触控显示装置，还包括多个聚光透镜，每个相对各所述红外传感器中相应一个红外传感器的感光面设置，用于将由执行触摸操作的物体反射至该聚光透镜的红外光汇聚至所述相应红外传感器的感光面。
  9. 如权利要求1-8任一项所述的触控显示装置，其中各所述信号读取线在与各所述数据线相同的方向上延伸。
  10. 如权利要求1-8任一项所述的触控显示装置，其中所述多个红外光发射器为量子点红外发射器。
  11. 如权利要求1-8任一项所述的触控显示装置，其中所述多个红外光发射器至少分布在所述边框区域中在所述显示区域的相对的两侧处。
  12. 如权利要求1-8任一项所述的触控显示装置，还包括：设置在所述红外发射阵列的出光方向上的一个或多个光学透镜，用于将所述红外发射阵列发射的红外光引向所述显示区域。
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