子像素单元、触控单元、触控显示面板及触控显示装置的制作方法

本公开涉及显示领域，特别涉及一种子像素单元，包含子像素单元的触控单元、包含触控单元的触控显示面板及包含触控显示面板的触控显示装置。

背景技术：

近些年来，电子产品迅速更新换代，从以前的按键输入到现在的触摸输入，越来越多的电子产品中搭载具有触控功能的显示面板，因此电子产品对于轻薄短小的要求也同样加诸于触控显示面板上。

现有技术中触控显示面板分为外嵌式触控显示面板、表嵌式触控显示面板、内嵌式触控显示面板和单玻璃触控等。通常使用的触控显示面板都是外挂在驱动电路上的，使得显示装置的厚度增大、透光率降低，虽然内嵌式触控显示面板在一定程度上减小了显示装置的厚度，但是上述的触控显示面板均不能同步实施触控和显示，只能分步实施触控和显示；另外现有技术中集成触控的显示装置都会存在显示效果差、制造工艺复杂、成本较高等问题，使得用户体验大幅下降。

因此如何提供一种低厚度、高透光率、低成本，并能提高用户体验的触控显示面板成为本技术领域亟待解决的问题。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现要素：

本公开的目的在于提供一种子像素单元、触控单元、触控显示面板及触控显示装置，以减小触控显示装置的厚度、提高触控显示面板的透光度，并且分步实施或同步实施触控和显示，提高了用户体验。

本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开的实践而习得。

根据本公开的第一方面，提供一种子像素单元，其特征在于，包括：

驱动单元，用于在扫描信号的控制下，根据数据信号生成驱动电流；

第一发光单元，与所述驱动单元连接，用于在所述驱动单元输出的驱动电流的驱动下发光；

第一开关单元，与所述驱动单元连接，用于在第一控制信号的控制下导通以传输所述驱动电流；

第二发光单元，与所述第一开关单元连接，用于在所述第一开关单元输出的驱动电流的驱动下发光；

第二开关单元，与所述第二发光单元连接，用于在第二控制信号的控制下导通以传输所述第二发光单元的电极的触控信号。

在本公开的示例性实施例中，第一开关单元的第一端与所述第二发光单元的阳极连接，第二端与所述驱动单元连接，控制端与第一信号线连接；

第二开关单元的第一端与触控走线连接，第二端与所述第二发光单元的阳极连接，控制端与第二信号线连接；

驱动电路的第一端与所述第一开关单元的第二端和所述第一发光单元的阳极连接，第二端与扫描线连接，第三端与数据线连接，第四端与一电压源连接。

在本公开的示例性实施例中，所述第一信号线与所述第二信号线为同一信号线或不同信号线。

在本公开的示例性实施例中，所述第一开关单元和所述第二开关单元为掺杂类型不同的薄膜晶体管。

在本公开的示例性实施例中，所述第一发光单元和所述第二发光单元的排布方式为上下排布、左右排布、插指状排布或同心圆状排布中的任意一种。

根据本公开的第二方面，提供一种触控单元，其特征在于，包括：

触控感应电极；

触控驱动电极；

触控感应电极，包括至少一个上述的子像素单元的电极；和/或

触控驱动电极，包括至少一个上述的子像素单元的电极。

在本公开的示例性实施例中，所述触控感应电极和/或所述触控驱动电极包括多个串联的所述子像素单元的电极。

根据本公开的第三方面，提供一种驱动方法，应用于上述的触控单元，其特征在于，包括：

触控时段，所述第二发光单元的电极提供一触控信号至所述触控驱动电极，通过检测所述触控感应电极上的电容变化量，对触控坐标点进行确认。

在本公开的示例性实施例中，所述驱动方法还包括：

显示时段，所述驱动单元输出一驱动电流以驱动所述第一发光单元或驱动所述第一发光单元和所述第二发光单元发光。

在本公开的示例性实施例中，当所述触控时段和所述显示时段重叠时，所述驱动单元根据所述数据信号输出驱动电流至所述第一发光单元，使所述第一发光单元发光；所述第二发光单元的电极将触控信号传输至所述触控驱动电极，通过检测所述触控感应电极的电容变化量，对触控坐标点进行确认。

在本公开的示例性实施例中，当所述触控时段和所述显示时段不重叠时，在显示时段，所述第一发光单元和所述第二发光单元在所述驱动单元输出的驱动电流的驱动下发光；在触控时段，所述第二发光单元的电极将触控信号传输至所述触控驱动电极，通过检测所述触控感应电极的电容变化量，对触控坐标点进行确认。

在本公开的示例性实施例中，所述第一开关单元和所述第二开关单元为不同掺杂类型的薄膜晶体管，且接收来自同一信号线的信号。

根据本公开的第四方面，提供一种子像素单元的制作方法，应用于上述的子像素单元，其特征在于，包括：

在一衬底基板上形成第一信号线层，所述第一信号线层包括扫描信号线及控制信号线；

在所述第一信号线层上形成第二信号线层，所述第二信号线层包括数据线、触控感应电极线、所述第一开关单元和所述第二开关单元的源漏极；

在所述第二信号线层上形成第三信号线层，所述第三信号线层包括所述第一发光单元和所述第二发光单元的阳极；

在所述第三信号线层上形成第四信号线层，所述第四信号线层包括触控驱动电极线。

根据本公开的第五方面，提供一种触控显示面板，其特征在于，包括上述的触控单元。

根据本公开的第六方面，提供一种触控显示装置，其特征在于，包括上述的触控显示面板。

由上述技术方案可知，本公开示例性实施例中的子像素单元、触控单元、触控显示面板及触控显示装置至少具备以下优点和积极效果：

本公开中子像素单元包括驱动单元、第一发光单元、第二发光单元、第一开关单元和第二发光单元，当在触控时段时，第二发光单元的电极提供触控信号至触控驱动电极，通过检测触控感应电极上的电容变化量，对触控坐标点进行确认；当在显示时段时，驱动单元输出驱动电流以驱动第一发光单元或驱动第一发光单元和第二发光单元发光。采用本公开中的子像素单元形成触控单元、触控显示面板和触控显示装置，一方面减小了触控显示装置的厚度，提高了触控显示面板的透光率；另一方面，触控显示装置既能分步实施触控和显示，又能同步实施触控和显示，并且提高了显示效果和用户体验；另外子像素单元的制造工艺简单，减少了制造成本。

本公开应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出本公开示例性实施例中子像素单元的结构示意图；

图2示出本公开示例性实施例中子像素单元的电路结构示意图；

图3示出本公开示例性实施例中子像素单元的电路结构示意图；

图4示出本公开示例性实施例中发光单元的排布示意图；

图5示出本公开示例性实施例中触控单元的结构示意图；

图6示出本公开示例性实施例中触控电极的结构示意图；

图7示出本公开示例性实施例中驱动方法的示意图；

图8示出本公开示例性实施例中不同信号线分步实施触控和显示的信号波形图；

图9示出本公开示例性实施例中不同信号线同步实施触控和显示的信号波形图；

图10示出本公开示例性实施例中同一信号线分步实施触控和显示的信号波形图；

图11示出本公开示例性实施例中同一信号线同步实施触控和显示的信号波形图；

图12示出本公开示例性实施例中子像素单元的加工工艺流程图；

图13示出本公开示例性实施例中触控显示面板的结构示意图；

图14示出本公开示例性实施例中触控显示装置的结构示意图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知技术方案以避免喧宾夺主而使得本公开的各方面变得模糊。

本说明书中使用用语“一个”、“一”、“该”和“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等；用语“第一”和“第二”等仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。

此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。

本领域相关技术中，将触控集成在显示装置中的技术主要有两种：(1)在封装玻璃的一侧做触控电极；(2)直接分割阴极形成触控电极，通过分时驱动实现显示和触控。

对于技术(1)，需要额外增加至少一层电极层，这样使得制造工艺更复杂，制造成本更高。

对于技术(2)，分割阴极带的工艺难度大，通常采用刻蚀或制作倒梯形的PS wall来实现分割，但是刻蚀会破坏现有的有机电致发光层，影响发光效率；倒梯形的PS wall分割阴极带会导致无法完好分区等问题。并且分割阴极带的显示效果不好，肉眼能够看到分割区块，并且也无法实现不分时驱动。

鉴于相关技术中存在的问题，本示例实施方式中首先提供了一种子像素单元，图1示出了子像素单元的结构示意图，如图1所示，子像素单元100包括驱动单元101、第一发光单元102、第一开关单元103、第二发光单元104和第二开关单元105，其中，驱动单元101用于在扫描信号GS的控制下，根据数据信号DS生成驱动电流；第一发光单元102与驱动单元101连接，用于在驱动单元101输出的驱动电流的驱动下发光；第一开关单元103与驱动单元101连接，用于在第一控制信号SW1的控制下导通以传输驱动电流；第二发光单元104与第一开关单元103连接，用于在第一开关单元103输出的驱动电流的驱动下发光；第二开关单元105与第二发光单元104连接，用于在第二控制信号SW2的控制下导通以传输第二发光单元104的电极的触控信号。

本公开中的子像素单元100在显示时段通过驱动单元101和第一开关单元103驱动第一发光单元102和第二发光单元104发光，在触控时段通过控制第二开关单元105控制第二发光单元104的电极的触控信号，若显示时段与触控时段不重叠，则可分步实现显示和触控；若显示时段与触控时段重叠，则可同步实现显示和触控。另外子像素单元100中的第二发光单元104的电极还作为触控传感器的触控电极，将触控传感器内嵌在触控显示面板中，减小了触控显示装置的厚度，提高了触控显示面板的透光率和显示效果。

在本示例实施方式中，第一开关单元103和第二开关单元105可以是三极管、金属氧化物场效应晶体管或薄膜晶体管，也可以是本领域常用的开关元件，本公开对此不做具体限定，在本示例实施方式中将以采用薄膜晶体管作为开关单元为例进行说明。

图2示出了子像素单元100的电路结构图，如图2所示，第一开关单元103的第一端与第二发光单元104的阳极连接，第二端与驱动单元101连接，控制端与第一信号线SW1连接；第二开关单元105的第一端与触控走线连接，第二端与第二发光单元104的阳极连接，控制端与第二信号线SW2连接；驱动电路101的第一端与第一开关单元103的第二端及第一发光单元102的阳极连接，第二端与扫描线连接，第三端与数据线连接，第四端与一电压源VDD连接。

在本示例实施方式中，第一开关单元103的第一端可以是薄膜晶体管的漏极，第一开关单元103的第二端可以是薄膜晶体管的源极；第二开关单元105的第一端可以是薄膜晶体管的漏极，第二开关单元105的第二端可以是薄膜晶体管的源极，本公开对此不做具体限定。

在本示例实施方式中，第一信号线SW1和第二信号线SW2可以是同一信号线SW(如图3所示)，也可以是不同信号线(如图2所示)；当为同一信号线SW时，第一开关单元103和第二开关单元105是掺杂类型不同的薄膜晶体管，如本示例实施方式中第一开关单元103为N型薄膜晶体管，第二开关单元105为P型薄膜晶体管；当为不同信号线时，第一开关单元103和第二开关单元105可以是掺杂类型相同的薄膜晶体管，如本示例实施方式中的N型薄膜晶体管。第一发光单元102和第二发光单元104可以是OLED发光单元、LED发光单元或LCD发光单元，也可以是本领域常用的发光单元，第一发光单元102和第二发光单元104可以相同也可以不同。

进一步的，子像素单元100中的第一发光单元102和第二发光单元104可以采用多种排布方式，如图4所示，第一发光单元102和第二发光单元104可以上下排布(图4(a))、左右排布(图4(b))、插指状排布(图4(c))或同心圆状排布(图4(d))，当然上述排布方式仅是示意性说明，本示例实施方式中的第一发光单元102和第二发光单元104也可以按其它排布方式设置。

本示例实施方式中提供了一种触控单元，图5示出了触控单元的结构示意图，如图5所示，触控单元500包括触控感应电极501和触控驱动电极502，触控感应电极501和触控驱动电极502可包括至少一个本公开中子像素单元100的电极。

图6示出了触控单元的结构示意图，其中触控感应电极501包括四个串联的子像素单元100的电极，通过触控走线(R1、R2)引出；触控驱动电极502包括四个串联的子像素单元100的电极，通过金属线M引出。其中子像素单元100的电极可以是第二发光单元104的阳极，通过复用阳极减少了面板内布线，降低了器件的厚度，进而减少了工艺流程，降低了制造成本。

本领域技术人员应当理解，图6仅是对本公开中触控单元的示意性说明，触控感应电极501和触控驱动电极502还可以包括其它数量的子像素单元100的电极，并且子像素单元100的电极还可以是第二发光单元104的阴极，本领域技术人员可以根据实际需要进行设置。

本示例实施方式中还提供了一种驱动方法，该方法应用于本公开的触控单元500，具体方法如图7所示：

P1：当在触控时段时，第二发光单元104的电极提供触控信号至触控驱动电极502，通过检测触控感应电极501上的电容变化量，对触控坐标点进行确认；

P2：当在显示时段时，驱动单元101输出驱动电流以驱动第一发光单元102或驱动第一发光单元102和第二发光单元104发光。

当触控时段和显示时段重叠，即显示和触控同步实施时，驱动单元101根据数据信号输出驱动电流至第一发光单元102，使第一发光单元102发光；第二发光单元104的电极将触控信号传输至触控驱动电极402，通过检测触控感应电极401的电容变化量，对触控坐标点进行确认。

当触控时段和显示时段不重叠，即显示和触控分步实施时，在显示时段，第一发光单元102和第二发光单元104在驱动单元101输出的驱动电流的驱动下发光；在触控时段，第二发光单元104的电极将触控信号传输至触控驱动电极402，通过检测触控感应电极401的电容变化量，对触控坐标点进行确认。

第一信号线SW1和第二信号线SW2可以是同一信号线SW，也可以是不同信号线。图8示出了采用不同信号线(SW1、SW2)分步实施显示和触控的信号波形图；图9示出了采用不同信号线(SW1、SW2)同步实施显示和触控的信号波形图；图10示出了采用同一信号线SW分步实施显示和触控的信号波形图；图11示出了采用同一信号线SW同步实施显示和触控的信号波形图。

图8中，在无触控时，数据线上提供显示信号，第一信号线SW1为高电平，第一开关单元103打开；第二信号线SW2为低电平，第二开关单元105关闭，驱动电路101给第一发光单元102和第二发光单元104的阳极提供显示驱动电流，以使第一发光单元102和第二发光单元104同时发光；在有触控时，数据线上不提供显示信号，第一信号线SW1为低电平，第一开关单元103关闭；第二信号线SW2为高电平，第二开关单元105打开，第二发光单元104的阳极作为触控电极进行触控检测，通过给触控驱动电极502提供驱动信号，检测触控感应电极501上的电容变化量，进行触控坐标点的确认。

图9中，在无触控时，数据线上提供显示信号，第一信号线SW1为高电平，第一开关单元103打开；第二信号线SW2为低电平，第二开关单元105关闭，驱动电路101给第一发光单元102和第二发光单元104的阳极提供显示驱动电流，以使第一发光单元102和第二发光单元104同时发光；在有触控时，数据线上依然提供显示信号，第一信号线SW1为低电平，第一开关单元103关闭；第二信号线SW2为高电平，第二开关单元105打开，驱动电路101仅给第一发光单元102的阳极提供驱动电流，以使第一发光单元102发光，为了保证显示效果，可以通过提高驱动电流实现Gamma曲线匹配；第二发光单元104的阳极作为触控电极进行触控检测，通过给触控驱动电极502提供驱动信号，检测触控感应电极501上的电容变化量，进行触控坐标点的确认。

图10中，在无触控时，数据线上提供显示信号，信号线SW为高电平，第一开关单元103打开，第二开关单元105关闭，驱动电路101给第一发光单元102和第二发光单元104的阳极提供显示驱动电流，使第一发光单元102和第二发光单元104发光；在有触控时，数据线上不提供显示信号，信号线SW为低电平，第一开关单元103关闭，第二开关单元105打开，第二发光单元104的阳极作为触控电极进行触控检测，通过给触控驱动电极502提供驱动信号，检测触控感应电极501上的电容变化量，进行触控坐标点的确认。

图11中，在无触控时，数据线上提供显示信号，信号线SW为高电平，第一开关单元103打开，第二开关单元105关闭，驱动电路101给第一发光单元102和第二发光单元104的阳极提供显示驱动电流，使第一发光单元102和第二发光单元104发光；在有触控时，数据线上依然提供显示信号，信号线SW为低电平，第一开关单元103关闭，第二开关单元105打开，驱动电路101仅给第一发光单元102的阳极提供驱动电流，使第一发光单元102发光，同样的，为了保证显示效果，可以通过提高驱动电流实现Gamma曲线匹配；第二发光单元104的阳极作为触控电极进行触控检测，通过给触控驱动电极502提供驱动信号，检测触控感应电极501上的电容变化量，进行触控坐标点的确认。

在本示例实施方式中，图12示出了一种子像素单元的制造方法，应用于本公开中的子像素单元，如图12所示：

S1：在一衬底基板上形成第一信号线层，所述第一信号线层包括扫描信号线及控制信号线(SW、SW1、SW2)；

第一信号线层可以通过物理气相沉积或化学气相沉积工艺形成第一金属层，然后对第一金属层实施构图工艺形成包括扫描线、信号线的图案。金属层的材料可以选用本领域常用的电极材料，本公开对此不做具体限定。

S2：在第一信号线层上形成第二信号线层，第二信号线层包括数据线、触控感应电极、第一开关单元103和第二开关单元105的源漏极；

本示例实施方式中第一开关单元103和第二开关单元105为薄膜晶体管，通过在扫描线金属层上形成第二金属层，并对其实施构图工艺形成包括数据线、触控走线、第一开关单元103和第二开关单元105的源漏极的图案。第二金属层和第一金属层的形成方法及材料可以相同也可以不同。

S3：在第二信号线层上形成第三信号线层，第三信号线层所述第一发光单元102和第二发光单元104的阳极；

在源漏极层上形成第三金属层，并对第三金属层进行构图工艺形成包括第一发光单元102阳极和第二发光单元104阳极的图案，并且第二发光单元104的阳极与第一开关单元103和第二开关单元105的漏极/源极连接。第三金属层与第二金属层及第一金属层的形成方法及材料可以相同也可以不同。

S4：在第三信号线层上形成第四信号线层，第四信号线层包括触控驱动电极。

通过一金属线M连接同一触控传感器下的第二发光单元104的阳极并引出形成触控驱动电极402。金属线M可以采用高导电率的金属或金属合金材料，如铜、铝、金、银等，本公开对此不做具体限定。

本示例实施方式还提供了一种触控显示面板，如图13所示，触控显示面板1300包括触控单元1301，该触控单元为本公开中的触控单元，触控显示面板1300可以是OLED触控显示面板、LED触控显示面板或LCD触控显示面板等。

本示例性实施例中还提供了一种触控显示装置，如图14所示，触控显示装置1400包括触控显示面板1401。所述触控显示面板1401为本公开中的触控显示面板，触控显示装置1400可以是显示器、手机、平板电脑、电视机、笔记本电脑、数码相框、导航仪等具有显示功能的产品或部件。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限。