彩膜基板、显示面板和触摸显示装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及触控显示【技术领域】，公开了一种彩膜基板、显示面板和触摸显示装置。所述彩膜基板上设置有能够工作于发电状态和触控状态的发电触摸检测模组，所述发电触摸检测模组包括光电转换层，以及设置于所述光电转换层的相对表面，呈交叉设置的第一电极和第二电极。所述第一电极和第二电极具有两种状态，一种状态下，作为光电转换模组的输出电能的电极，而另一种状态下，作为触摸控制的驱动电极和感应电极，因此，整个触摸显示装置中，光电转换模组和触摸检测模组在物理结构上是同一个模组，但分时工作，因此降低了触摸显示装置的体积和重量，方便用户携带。
【专利说明】彩膜基板、显示面板和触摸显示装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及触控显示【技术领域】，特别是一种彩膜基板、显示面板和触摸显示装置。【背景技术】
[0002]随着技术的不断发展，触摸屏已经逐渐成为各种便携式电子设备的标准配置。同时随着便携式电子设备的处理器越来越强大，目前在便携式电子设备上运行的应用越来越多。
[0003]随着在便携式电子设备运行的应用越来越多，触摸屏的尺寸越来越大，便携式电子设备的耗电量相应呈急剧上升的趋势。
[0004]从现有充电电池技术水平来看，现有的充电电池的续航时间并不能满足用户的需求，如现有的智能手机，当用户使用手机(打电话或者运行某些应用)较多时，充电电池通常无法维持手机一天的使用。
[0005]为了提高便携式电子设备的续航时间，现在已经有相关的技术将发电触摸检测模组和便携式电子设备结合起来，通过发电触摸检测模组为便携式电子设备提供部分电力供应。
[0006]现有的将发电触摸检测模组和便携式电子设备结合起来的技术中，整个触摸显示装置包括3个部分:显示部分、触摸部分和太阳能发电部分，这3个部分相互重叠，造成整个触摸显示装置体积和重量过大，不方便用户携带。
【发明内容】
[0007]本发明实施例的目的在于提供一种彩膜基板、显示面板和触摸显示装置，降低触摸显示装置的体积和重量，方便用户携带。
[0008]为了实现上述目的，本发明实施例提供了 一种彩膜基板，包括衬底基板和形成在所述衬底基板上的具有多个滤光单元的彩膜层，所述衬底基板上设置有能够工作于发电状态和触控状态的发电触摸检测模组，所述发电触摸检测模组包括:
[0009]光电转换层；
[0010]多个平行排列的第一电极，设置于所述光电转换层的第一表面；和
[0011]多个平行排列的第二电极，设置于所述光电转换层的与第一表面相对的第二表面，所述第一电极和第二电极交叉设置；
[0012]在所述发电状态下，所述第一电极和第二电极用于通过电能输出电路输出所述光电转换层转换得到的电能；
[0013]在所述触控状态下,所述光电转换层在第一表面到第二表面的方向上截止,第一电极用于从触控芯片接收触摸检测信号，所述第二电极用于输出触摸感应信号到所述触控
-H-* I I
心/T O
[0014]上述的彩膜基板，其中，所述发电触摸检测模组和所述彩膜层设置于所述衬底基板的相对面。[0015]上述的彩膜基板，其中，所述发电触摸检测模组位于所述滤光单元之间。
[0016]上述的彩膜基板，其中，所述光电转换层不透光。
[0017]上述的彩膜基板，其中，所述第一电极和第二电极通过设置有第一开关单元的第一通路连接到所述电能输出电路，所述第一电极和第二电极通过设置有第二开关单元的第二通路连接到触控芯片。
[0018]为了实现上述目的，本发明实施例还提供了一种显示面板，包括上述的彩膜基板。
[0019]为了实现上述目的，本发明实施例还提供了 一种触摸显示装置，包括彩膜基板和阵列基板，所述触摸显示装置还包括能够工作于发电状态和触控状态的发电触摸检测模组，所述发电触摸检测模组包括:
[0020]光电转换层；
[0021]多个平行排列的第一电极，设置于所述光电转换层的第一表面；和
[0022]多个平行排列的第二电极，设置于所述光电转换层的与第一表面相对的第二表面，所述第一电极和第二电极交叉设置；
[0023]所述触摸显示装置还包括:
[0024]电能输出电路；
[0025]触控芯片；
[0026]状态控制单元，用于控制所述发电触摸检测模组的工作状态；
[0027]在所述发电状态下，所述第一电极和第二电极用于通过电能输出电路输出所述光电转换层转换得到的电能；
[0028]在所述触控状态下，所述光电转换层在第一表面到第二表面的方向上截止，第一电极用于从触控芯片接收触摸检测信号，所述第二电极用于输出触摸感应信号到所述触控
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心/T O
[0029]上述的触摸显示装置，其中，所述发电触摸检测模组设置在所述彩膜基板上。
[0030]上述的触摸显示装置，其中，还包括保护玻璃板，所述发电触摸检测模组设置在所述保护玻璃板靠近彩膜基板的一侧。
[0031]上述的触摸显示装置，其中，所述彩膜基板还包括:
[0032]衬底基板；
[0033]形成在所述衬底基板上的具有多个滤光单元的彩膜层；
[0034]所述发电触摸检测模组和所述彩膜层设置于所述衬底基板的相对面。
[0035]上述的触摸显示装置，其中，所述发电触摸检测模组位于所述滤光单元之间。
[0036]上述的触摸显示装置，其中，所述光电转换层不透光。
[0037]上述的触摸显示装置，其中，所述第一电极和第二电极通过设置有第一开关单元的第一通路连接到所述电能输出电路，所述第一电极和第二电极通过设置有第二开关单元的第二通路连接到触控芯片，所述状态控制单元用于通过控制所述第一开关单元和第二开关单元来控制所述第一电极和第二电极的工作状态。
[0038]上述的触摸显示装置，其中，所述状态控制单元集成于所述触控芯片中。
[0039]上述的触摸显示装置，其中，所述光电转换层包括P型半导体层和N型半导体层，所述第一电极设置于所述N型半导体层表面，所述第二电极设置于所述P型半导体层表面。
[0040]上述的触摸显示装置，其中，所述状态控制单元用于控制所述第一电极和第二电极周期性更换工作状态。
[0041]上述的触摸显示装置，其中，所述状态控制单元用于在显示状态下控制所述第一电极和第二电极处于触控工作状态，在非显示状态下控制所述第一电极和第二电极处于发电工作状态。
[0042]本发明实施例至少具有如下有益效果:
[0043]本发明实施例中，发电触摸检测模组具有两种工作状态，一种工作状态下，能够输出电能，而另一种工作状态下，能够和触控芯片配合进行触摸检测，因此，整个触摸显示装置中，光电转换模组和触摸检测模组在物理结构上是同一个模组，但分时工作，因此降低了触摸显示装置的体积和重量，方便用户携带。
【专利附图】
【附图说明】
[0044]图1表示本发明实施例中彩膜基板的结构示意图；
[0045]图2表示本发明实施例中发电触摸检测模组的工作原理示意图。
【具体实施方式】
[0046]本发明通过一个物理结构模组的分时工作，来同时实现光电转换功能和触控功能，因此降低了具有太阳能发电功能的触摸显示装置的体积和重量，方便用户携带。
[0047]下面将结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0048]实施例一
[0049]为了实现上述目的，本发明实施例中提供了一种彩膜基板，如图1所示，所述彩膜基板包括衬底基板100和形成在衬底基板100上的具有多个滤光单元(如:红色滤光单元110、绿色滤光单元111、蓝色滤光单元112)的彩膜层。衬底基板100上还设置有发电触摸检测模组，所述发电触摸检测模组包括:
[0050]光电转换层101，利用光电效应将光能转换成电能；
[0051]多个平行排列的第一电极102，设置于光电转换层101的第一表面；和
[0052]多个平行排列的第二电极103，设置于光电转换层101的与第一表面相对的第二表面，即，第一电极102和第二电极103设置于光电转换层101的相对表面,且第一电极102和第二电极103交叉设置。
[0053]其中，第一电极102和第二电极103具有第一工作状态和第二工作状态，本实施例中定义第一工作状态为发电状态，第二工作状态为触控状态。
[0054]结合图2所示，在所述第一工作状态下，第一电极102和第二电极103与一电能输出电路104连通，作为光电转换层101输出电能的电极，用于通过电能输出电路104输出光电转换层101转换得到的电能，实现光电转换功能；
[0055]在所述第二工作状态下，光电转换层101在第一表面到第二表面的方向上截止，不再进行光电转换，起到绝缘隔离的作用。第一电极102和第二电极103与一触控芯片105连通，第一电极102用于从触控芯片105接收触摸检测信号，作为触控的驱动电极，第二电极103用于输出触摸感应信号到触控芯片105,作为触控的感应电极。第一电极102和第二电极103在交叉处形成触控点。具体的，可以对第一电极102和第二电极103进行编号，如:第一电极102编号为X1, X2, X3……，第二电极103编号为Y1, y2、y3……，编号为Xn的第一电极102和编号为yn的第二电极103在交叉处形成的触控点用xnyn表示，并定义触控点xnyn对应的位置坐标，将触控点xnyn和与其对应的位置坐标存储到触控芯片105中。则当编号为Xn的第一电极102从触控芯片105接收到触摸检测信号后，触控芯片105接收编号为yn的第二电极103输出的触摸感应信号，判断触控点xnyn是否被触摸，如果被触摸，根据存储的上述对应关系，确定触控点xnyn的位置坐标，触控芯片105根据所述位置坐标进行相应的操作，实现触控功能。
[0056]其中，光电转换层101具体包括P型半导体层和N型半导体层，在所述P型半导体层和N型半导体层的交界面附近形成p-n结。当太阳光照在半导体p-n结上，形成新的空穴-电子对，在p-n结电场的作用下，光生空穴流向P型半导体层，光生电子流向N型半导体层，接通电路后就形成电流，这就是光电效应太阳能电池的工作原理。
[0057]第一电极102可以设置于所述N型半导体层表面,相应地,第二电极103设置于所述P型半导体层表面，如图2所示。在发电工作状态下，第一电极102和第二电极103与电能输出电路104连通，光电转换层101转换得到的电能通过电能输出电路104输出；在触控工作状态下，利用PN结反向截止的特性，通过控制施加到第一电极102的电压大于施加到第二电极103的电压，保证PN结保持截止状态，光电转换层101不再进行光电转换，起到绝缘隔离的作用。并设置施加到第一电极102和第二电极103的电压差在5V以下，保证PN结不会反向击穿。
[0058]本发明的技术方案中，设置于所述光电转换层的相对表面、呈交叉设置的第一电极和第二电极具有两种工作状态，一种工作状态下，作为光电转换模组的输出电能的电极，而另一种工作状态下，作为触摸控制的驱动电极和感应电极，因此，整个触摸显示装置中，光电转换模组和触摸检 测模组在物理结构上是同一个模组，但分时工作，因此降低了具有太阳能发电功能的触摸显示装置的体积和重量，方便用户携带。
[0059]通过图1可以发现，本发明实施例中，所述发电触摸检测模组和所述彩膜层设置于衬底基板100的相对面，即所述发电触摸检测模组设置在彩膜基板远离阵列基板的一侧，位于显示面板的外侧，能够提高触摸检测的灵敏度。
[0060]其中，所述发电触摸检测模组的光电转换层101可以位于所述彩膜层的滤光单元之间，具体的，如图1所示，光电转换层101可以位于红色滤光单元110和绿色滤光单元111之间、绿色滤光单元111和蓝色滤光单元112之间，以及红色滤光单元110和蓝色滤光单元112之间。
[0061]进一步地，光电转换层101可以为不透光材料，例如a-Si/uc-Si/CIGS/GaAs/CdTe等光电转换效率较高的不透光材料，通过将光电转换层101精确对位彩膜基板上的黑矩阵区域，可以将光电转换层101作为黑矩阵，缺省了黑矩阵的制作工艺。由于光电转换层101与滤光单元位于衬底基板100的相对表面，为保证斜向观看时显示正常，可适当扩大光电转换层101覆盖的区域。
[0062]为了增加发电效率，在显示面板的外边框非显示区域，也设置所述光电转换层，并由外边框处设计的排线焊接区域引出至电能输出电路104，输出转换的电能。
[0063]由于整个发电触摸检测模组具有发电和触控两种工作状态，需要实现这两种工作状态之间的切换。而且在发电工作状态下，第一电极102和第二电极103与电能输出电路104连通，用于输出光电转换层101转换得到的电能；在触控工作状态下，第一电极102和第二电极103与触控芯片105连通，光电转换层101不再进行光电转换，第一电极102用于从触控芯片105接收触摸检测信号，第二电极103用于输出触摸感应信号到触控芯片105。
[0064]为了达到上述目的，如图2所示，本实施例中在第一电极102与电能输出电路104连通的线路上，以及第二电极103与电能输出电路104连通的线路上设置第一开关106。在第一电极102与触控芯片105连通的线路上，以及第二电极103与触控芯片105连通的线路上设置第二开关107。具体的，在发电工作状态下，闭合第一开关106，断开第二开关107，而在触控工作状态下，闭合第二开关107，断开第一开关106。
[0065]其中，切换第一电极102和第二电极103工作状态(与电能输出电路104连通，处于发电工作状态，或与触控芯片105连通，处于触控工作状态)的功能可以由触控芯片105实现，切换的模式也有很多种，例如:
[0066]模式一:在显示装置为显示状态时，第一开关106保持断开状态，闭合第二开关107，维持触控工作状态；在显示装置不处于显示状态时，闭合第一开关106，第二开关107保持断开状态，维持发电工作状态。
[0067]模式二:第一开关106和第二开关107分时闭合或断开，交替处于闭合或断开状态。
[0068]上述只是举例说明，并不是限定切换第一电极102和第二电极103工作状态的模式只有上述两种。
[0069]实施例二
[0070]本发明实施例中还提供一种显示面板，其包括对盒设置的彩膜基板和阵列基板。其中，彩膜基板采用实施例一中的彩膜基板。
[0071]由于光电转换模组和触摸检测模组形成在彩膜基板上，并在物理结构上是同一个模组，但分时工作，因此降低了具有太阳能发电功能的触摸显示面板的体积和重量，方便用户携带。
[0072]实施例三
[0073]本发明实施例中还提供一种触摸显示装置，包括:彩膜基板和阵列基板，在所述彩膜基板上设置有能够工作于发电状态和触控状态的发电触摸检测模组，所述发电触摸检测模组的具体结构详见实施例一。
[0074]结合图2所示，所述触摸显示装置还包括:电能输出电路104、触控芯片105和状态控制单元108。其中，状态控制单元108用于控制所述发电触摸检测模组的工作状态:发电状态或触控状态。
[0075]在所述发电状态下，所述发电触摸检测模组作为光电转换模组，第一电极102和第二电极103作为光电转换层101输出电能的电极,通过电能输出电路104输出光电转换层101转换得到的电能；
[0076]在所述触控状态下，所述发电触摸检测模组作为触控模组，光电转换层101在第一表面到第二表面的方向上截止，不再进行光电转换，起到绝缘隔离的作用。第一电极102用于从触控芯片105接收触摸检测信号，作为触控的驱动电极，第二电极103用于输出触摸感应信号到触控芯片105，作为触控的感应电极。
[0077]其中，光电转换层101具体包括P型半导体层和N型半导体层，在所述P型半导体层和N型半导体层的交界面附近形成p-n结。第一电极102可以设置于所述N型半导体层表面，相应地，第二电极103设置于所述P型半导体层表面，如图2所示。在发电工作状态下，第一电极102和第二电极103与电能输出电路104连通，光电转换层101转换得到的电能通过电能输出电路104输出；在触控工作状态下，利用PN结反向截止的特性，通过控制施加到第一电极102的电压大于施加到第二电极103的电压，保证PN结保持截止状态，光电转换层101不再进行光电转换。并设置施加到第一电极102和第二电极103的电压差在5V以下，保证PN结不会反向击穿。
[0078]本发明的技术方案，整个触摸显示装置中，光电转换模组和触摸检测模组形成在彩膜基板上，在物理结构上是同一个模组，但分时工作，因此降低了具有太阳能发电功能的触摸显示装置的体积和重量，方便用户携带。
[0079]对于彩膜基板，其包括:衬底基板100和形成在衬底基板100上的具有多个滤光单元(如:红色滤光单元110、绿色滤光单元111、蓝色滤光单元112)的彩膜层。
[0080]如图1所示，本实施例中，所述发电触摸检测模组和所述彩膜层设置于衬底基板100的相对面，即所述发电触摸检测模组位于显示装置的外侧，能够提高触摸检测的灵敏度。
[0081]进一步地，还可以在所述发电触摸检测模组的外侧设置保护玻璃板，即保护玻璃板位于彩膜基板远离阵列基板的一侧，起到保护发电触摸检测模组的作用。本领域技术人员很容易推出，也可以将所述发电触摸检测模组设置在保护玻璃板靠近彩膜基板的一侧。
[0082]其中，所述发电触摸检测模组的光电转换层101可以位于所述彩膜层的滤光单元之间，具体的，如图1所示，光电转换层101可以位于红色滤光单元110和绿色滤光单元111之间、绿色滤光单元111和蓝色滤光单元112之间，以及红色滤光单元110和蓝色滤光单元112之间。
[0083]进一步地，光电转换层101可以为不透光材料，例如a-Si/uc-Si/CIGS/GaAs/CdTe等光电转换效率较高的不透光材料，通过将光电转换层101精确对位彩膜基板上的黑矩阵区域，可以将光电转换层101作为黑矩阵，缺省了黑矩阵的制作工艺。
[0084]由于整个发电触摸检测模组具有发电和触控两种工作状态，需要实现这两种工作状态之间的切换。而且在发电工作状态下，第一电极102和第二电极103与电能输出电路104连通，用于输出光电转换层101转换得到的电能；在触控工作状态下，第一电极102和第二电极103与触控芯片105连通，光电转换层101不再进行光电转换，第一电极102用于从触控芯片105接收触摸检测信号，第二电极103用于输出触摸感应信号到触控芯片105。
[0085]为了达到上述目的，如图2中所示，本实施例中在第一电极102与电能输出电路104连通的线路上，以及第二电极103与电能输出电路104连通的线路上设置第一开关106。在第一电极102与触控芯片105连通的线路上，以及第二电极103与触控芯片105连通的线路上设置第二开关107。具体的，在发电工作状态下，闭合第一开关106，断开第二开关107，而在触控工作状态下，闭合第二开关107，断开第一开关106。
[0086]其中，切换第一电极102和第二电极103工作状态(与电能输出电路104连通，处于发电工作状态，或与触控芯片105连通，处于触控工作状态)的模式有很多种，本实施例中，用于控制所述发电触摸检测模组的工作状态的状态控制单元108，具体可以用于控制第一电极102和第二电极103周期性更换工作状态；也可以在显示状态下控制第一电极102和第二电极103处于触控工作状态，否则控制第一电极102和第二电极103处于发电工作状态。
[0087]具体的，状态控制单元108可以集成于触控芯片105中。
[0088]本发明实施例中，设置于所述光电转换层的相对表面，呈交叉设置的第一电极和第二电极具有两种状态，一种状态下，作为光电转换模组的输出电能的电极，而另一种状态下，作为触摸控制的驱动电极和感应电极，因此，整个触摸显示装置中，光电转换模组和触摸检测模组在物理结构上是同一个模组，但分时工作，因此降低了触摸显示装置的体积和重量，方便用户携带。
[0089]需要说明的是，本发明实施例中均以第一电极和第二电极为条状电极为例进行说明，但是不以此为限，还可以为菱形电极等，只要可以实现触控和电能输出的电极设置均可。
[0090]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种彩膜基板，包括衬底基板和形成在所述衬底基板上的具有多个滤光单元的彩膜层，其特征在于，所述衬底基板上设置有能够工作于发电状态和触控状态的发电触摸检测模组，所述发电触摸检测模组包括: 光电转换层； 多个平行排列的第一电极，设置于所述光电转换层的第一表面；和多个平行排列的第二电极，设置于所述光电转换层的与第一表面相对的第二表面，所述第一电极和第二电极交叉设置； 在所述发电状态下，所述第一电极和第二电极用于通过电能输出电路输出所述光电转换层转换得到的电能； 在所述触控状态下，所述光电转换层在第一表面到第二表面的方向上截止，第一电极用于从触控芯片接收触摸检测信号，所述第二电极用于输出触摸感应信号到所述触控芯片。
2.根据权利要求1所述的彩膜基板，其特征在于，所述发电触摸检测模组和所述彩膜层设置于所述衬底基板的相对面。
3.根据权利要求1所述的彩膜基板，其特征在于，所述发电触摸检测模组位于所述滤光单元之间。
4.根据权利要求3所述的彩膜基板，其特征在于，所述光电转换层不透光。
5.根据权利要求1所述的彩膜基板，其特征在于，所述第一电极和第二电极通过设置有第一开关单元的第一通路连接到所述电能输出电路，所述第一电极和第二电极通过设置有第二开关单元的第二通路连接到触控芯片。
6.一种显示面板，包括权利要求1-5中任意一项所述的彩膜基板。
7.一种触摸显示装置，包括:彩膜基板和阵列基板，其特征在于，所述触摸显示装置还包括能够工作于发电状态和触控状态的发电触摸检测模组，所述发电触摸检测模组包括: 光电转换层； 多个平行排列的第一电极，设置于所述光电转换层的第一表面；和多个平行排列的第二电极，设置于所述光电转换层的与第一表面相对的第二表面，所述第一电极和第二电极交叉设置； 所述触摸显示装置还包括: 电能输出电路； 触控芯片； 状态控制单元，用于控制所述发电触摸检测模组的工作状态； 在所述发电状态下，所述第一电极和第二电极用于通过电能输出电路输出所述光电转换层转换得到的电能； 在所述触控状态下，所述光电转换层在第一表面到第二表面的方向上截止，第一电极用于从触控芯片接收触摸检测信号，所述第二电极用于输出触摸感应信号到所述触控芯片。
8.根据权利要求7所述的触摸显示装置，其特征在于，所述发电触摸检测模组设置在所述彩膜基板上。
9.根据权利要求7所述的触摸显示装置，其特征在于，还包括保护玻璃板，所述保护玻璃板位于彩膜基板远离阵列基板的一侧，所述发电触摸检测模组设置在所述保护玻璃板靠近彩膜基板的一侧。
10.根据权利要求8所述的触摸显示装置，其特征在于，所述彩膜基板包括: 衬底基板； 形成在所述衬底基板上的具有多个滤光单元的彩膜层； 所述发电触摸检测模组和所述彩膜层设置于所述衬底基板的相对面。
11.根据权利要求8所述的触摸显示装置，其特征在于，所述发电触摸检测模组位于所述滤光单元之间。
12.根据权利要求11所述的触摸显示装置，其特征在于，所述光电转换层不透光。
13.根据权利要求7所述的触摸显示装置，其特征在于，所述第一电极和第二电极通过设置有第一开关单元的第一通路连接到所述电能输出电路，所述第一电极和第二电极通过设置有第二开关单元的第二通路连接到触控芯片，所述状态控制单元用于通过控制所述第一开关单元和第二开关单元来控制所述第一电极和第二电极的工作状态。
14.根据权利要求13所述的触摸显示装置，其特征在于，所述状态控制单元集成于所述触控芯片中。
15.根据权利要 求13所述的触摸显示装置，其特征在于，所述光电转换层包括P型半导体层和N型半导体层，所述第一电极设置于所述N型半导体层表面，所述第二电极设置于所述P型半导体层表面。
16.根据权利要求7所述的触摸显示装置，其特征在于，所述状态控制单元用于控制所述第一电极和第二电极周期性更换工作状态。
17.根据权利要求7所述的触摸显示装置，其特征在于，所述状态控制单元用于在显示状态下控制所述第一电极和第二电极处于触控工作状态，在非显示状态下控制所述第一电极和第二电极处于发电工作状态。
【文档编号】G09F9/33GK103970351SQ201410168145
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年4月24日 优先权日:2014年4月24日
【发明者】柳皓笛, 李凡, 周全国, 邱云, 祁小敬 申请人:京东方科技集团股份有限公司, 成都京东方光电科技有限公司