CN105426008B - 压力感应触控显示屏及便携式电子产品 - Google Patents
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Abstract
为解决现有触控显示屏的压力感应方式都是基于Z轴尺寸变化达到压力感测，限制了材料的选择和搭配，影响便携式电子产品整机设计的自由性，其灵敏度和体验感待优化的问题，本发明提供了一种压力感应触控显示屏及便携式电子产品。包括触控屏和显示屏；所述显示屏胶粘于所述触控屏下方；其中，所述压力感应触控显示屏还包括XY平面压力感应层；所述XY平面压力感应层上设有呈阵列分布的电极块。本发明主要是将目前业界的Z轴压力高度变化算法转换为XY同层平面算法。采用本发明提供的方案，可有效提升便携式电子产品整机和模组设计的灵活性和自由度，可有效简化工艺，提升良率。
Description
技术领域
本发明涉及触控显示屏领域，尤其指具备压力感应的触控显示屏领域。
背景技术
随着触控显示屏的不断发展，在触控显示屏中集成压力感应器可以使便携式电子产品(如智能手机、智能播放器、电子书、PDA、平板手机等)存在更多潜在应用，此外，还可应用于打开应用或移动屏幕光标等，实现更多的控制功能。所有的动作都可以仅通过手势微小的压力变化来控制。
目前市场上面比较主流的压力感应主要是压电式、压阻式，这两种方式同样都能实现压力有效的传递与识别。压电式与压阻式的压力传感的原理是通过压电和压阻的材料通过FPC将我们的压力信号有效搜索到传递给便携式电子产品的主板(即后视端)。
如图1所示，现有具备压电式或压阻式压力感应的触控显示屏一般包括触控屏1和显示屏2，该显示屏2胶粘在触控屏1的下方，触控显示屏安装在便携式电子产品的中框3中。具体的，该中框3周沿形成台阶部，该台阶部上设有粘合胶4，通过该粘合胶4将触控屏1的下表面粘贴在所述台阶部上。同时，在该显示屏2下方粘贴压力感应传感层S1。其中，压电式压力感应的压力感应传感层S1为一层压电材料线路，当屏幕受到外力作用时，压电材料产生电位差，便携式电子产品内部的主板(或触控屏上FPC上自带的IC内部)通过收集电压的变化量，计算定位出受压的坐标和压力大小。压阻式压力感应的压力感应传感层S1为一层压阻材料线路，当屏幕受到外力作用时，压阻材料产生能量移动，从而使电阻率发生变化，便携式电子产品内部的主板(或触控屏上FPC上自带的IC内部)通过收集电压的变化量，计算定位出受压的坐标和压力大小。上述压电式或压阻式压力感应的触控显示屏都是采用计算Z轴方向上的施加的压力导致的材料电阻或电压的变化，最终通过电压变化量计算出受压的坐标和Z轴压力大小。
上述感应方式存在如下问题：压电式和压阻式压力感应技术均需让感应线路受力，该类型压力感应结构需上下将感应线路夹紧，这就要求整机装机时有较高精度，大大提高了整机装机的难度。
为此，申请人对此进行了改进，提供了一种新的触控显示屏，如图2所示，其包括触控屏1和显示屏2；所述显示屏2胶粘于所述触控屏1下方；在手机的中框3周沿形成台阶部，所述台阶部上设有粘合胶4；所述触控屏1包括位于中心部分的可视区和可视区以外周沿部分的非可视区，所述触控屏1非可视区下表面粘贴在所述台阶部上；其中，所述粘合胶4上方的触控屏1周沿非可视区内集成有压力感应线路S2。采用该种方式，将压力感应线路整合在触控屏中，本发明使触控显示屏减少一层单独的压力感应线路S2，使结构更简单，更薄，使得应用该触控显示屏的便携式电子产品更轻更薄，同时，制备时减少了一次贴合的工艺和一次压合的工艺，因此，简化了工序，降低了成本；使便携式电子产品有更多的设计空间，更容易优化便携式电子产品的整机设计。该种方式收集Z轴方向上电容的变化量，根据电容的变化量体现受压的坐标和压力大小。
上述图1和图2中的实现压力感应的方式都是基于Z轴尺寸变化实现压力感测变化，最终实现压力触控。上述方式都是基于Z轴尺寸变化达到压力感测，限制了材料的选择和搭配，影响便携式电子产品整机设计的自由性，其灵敏度和体验感待优化。
发明内容
为解决现有触控显示屏的压力感应方式都是基于Z轴尺寸变化达到压力感测，限制了材料的选择和搭配，影响便携式电子产品整机设计的自由性，其灵敏度和体验感待优化的问题，本发明提供了一种压力感应触控显示屏及便携式电子产品。
本发明一方面提供了一种压力感应触控显示屏，包括触控屏和显示屏；所述显示屏胶粘于所述触控屏下方；
其中，所述压力感应触控显示屏还包括XY平面压力感应层；所述XY平面压力感应层上设有呈阵列分布的电极块，两两电极块之间形成电容，随着压力的大小变化，XY平面压力感应层上电极块之间形成的电容正对面积和距离发生改变，从而将平面上的形变转化为电容变化量。
优选地，所述XY平面压力感应层置于所述触控屏内或所述显示屏内，或者置于所述触控屏和所述显示屏之间，或者置于所述显示屏下方。
优选地，还包括一间隙层；
当所述压力感应触控显示屏为全贴合触控显示屏时，所述间隙层为胶层；
当所述压力感应触控显示屏为框贴触控显示屏时，所述间隙层为空气层。
优选地，所述触控屏从上至下包括面板和触控传感层；
所述XY平面压力感应层贴合在所述触控传感层的下表面；所述间隙层介于XY平面压力感应层与显示屏之间；所述显示屏贴合在所述间隙层下表面。
优选地，所述触控屏从上至下包括面板和触控传感层；
所述间隙层位于所述触控传感层的下表面；所述XY平面压力感应层位于所述间隙层的下表面；所述显示屏贴合在所述XY平面压力感应层下表面。
优选地，所述触控屏从上至下包括面板和触控传感层；
所述间隙层置于所述触控传感层下表面；所述显示屏贴合在所述间隙层下表面；所述XY平面压力感应层贴合在所述显示屏下表面或整合在显示屏背光模组里面。
优选地，所述XY平面压力感应层的厚度为0.025-0.4mm。
所述XY平面压力感应层上的电极块通过传导线连接至一FPC。
优选地，所述XY平面压力感应层包括基层及在基层上采用ITO材料、或者纳米银线或金属网格或石墨烯制作形成的电极块。
本发明第二方面提供了一种便携式电子产品，包括上述的压力感应触控显示屏。
本发明提供给的压力感应触控显示屏及便携式电子产品，其XY平面压力感应层可将Z轴方向施加的压力导致的电极块正对面积和距离变化转换为容值大小变化即XY平面上的电容变化量，XY平面相应区域受力产生形变，相邻电极块及周边区域电极块通道间相互间形成电容，当压力越大，变形量越大，相邻及周边区域产生的容值变化就越明显，从而实现压力触控感测目的。采用本发明提供的方案，可有效提升便携式电子产品整机和模组设计的灵活性和自由度，可有效简化工艺，提升良率。
附图说明
图1是现有技术中提供的一种具有压力感应传感层的触控显示屏剖面示意图；
图2是现有技术中提供的另一种改进后的在触控屏内集成压力感应图案的触控显示屏剖面示意图；
图3是本发明具体实施方式中提供的一种压力感应触控显示屏剖面示意图；
图4是本发明具体实施方式中提供的第二种压力感应触控显示屏剖面示意图；
图5是本发明具体实施方式中提供的第三种压力感应触控显示屏剖面示意图；
图6是本发明具体实施方式中提供的XY平面压力感应层俯视示意图；
图7是本发明具体实施方式中提供的压力感应触控显示屏工作原理图。
其中，1、触控屏；2、显示屏；3、中框；4、粘合胶；S1、压力感应传感层；S2、压力感应线路；10、触控传感层；11、面板；S3、XY平面压力感应层；S4、间隙层；C、电容；S30、基膜；S31、电极块；S32、传导线；f、手指。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本例提供了一种压力感应触控显示屏，其整体结构与图1、图2中相似，都包括、触控屏1和显示屏2；所述显示屏2胶粘于所述触控屏1下方；在便携式电子产品的中框3周沿形成台阶部，所述台阶部上设有粘合胶4；所述触控屏1包括位于中心部分的可视区和可视区以外周沿部分的非可视区，所述触控屏1非可视区下表面粘贴在所述台阶部上；如此，即可将压力感应触控显示屏安装于便携式电子设备上。
其中，如图3-图6所示，所述压力感应触控显示屏还包括XY平面压力感应层S3；所述XY平面压力感应层S3上设有呈阵列分布的电极块S31，两两电极块S31之间形成电容C，随着压力的大小变化，XY平面压力感应层S3上电极块S31之间形成的电容C正对面积和距离发生改变，从而将平面上的形变转化为电容变化量。
具体地，所述XY平面压力感应层S3置于所述触控屏1内或所述显示屏2内，或者置于所述触控屏1和所述显示屏2之间，或者置于所述显示屏2下方。
同时，如图3-图5所示，还包括一间隙层S4；一般来说，触控显示屏需要两次贴合，首先在面板与触控传感层之间进行一次贴合，形成触控屏1；而另一次的贴合则是在显示屏1与触控屏2之间。按贴合的方式可以分为全贴合和框贴两种，根据全贴合方式制作的触控显示屏称为全贴合触控显示屏，根据框贴方式制作的触控显示屏称为框贴触控显示屏。
框贴又称为口字胶贴合，即简单的以口字型双面胶将触控屏1与显示屏2的四边固定，这也是目前许多显示屏所采用的贴合方式，其优点在于工艺简单且成本低廉，但因为显示屏2与触控屏1间存在着空气层，在光线折射后导致显示效果大打折扣成为框贴最大的缺憾。
而全贴合即是以水胶或光学胶将显示屏2与触控屏1以无缝隙的方式完全粘贴在一起。相较于框贴来说，可以提供更好的显示效果。
其中，当所述压力感应触控显示屏为全贴合触控显示屏时，所述间隙层S4为胶层；当所述压力感应触控显示屏为框贴触控显示屏时，所述间隙层S4为空气层。
众所周知，所述触控屏1从上至下包括面板11和触控传感层10；如图3所示，作为一种具体实施的方式，所述XY平面压力感应层S3贴合在所述触控传感层10的下表面；所述间隙层S4位于所述XY平面压力感应层S3的下表面；所述显示屏2贴合在所述间隙层S4下表面。一般该触控传感层10下表面需贴OCA(中文全称：透明光学胶，英文全称：optical clearadhesive)层，该XY平面压力感应层S3即贴在该触控传感层10下表面上的OCA层上。当该压力感应触控显示屏为全贴合式时，该间隙层S4为胶层，比如OCA层，当其为框贴式时，该间隙层S4为空气层，该空气层周围为口字型双面胶将触控屏1与显示屏2的四边固定。
作为第二种具体实施的方式，如图4所示，所述间隙层S4贴合在所述触控传感层10的下表面；所述XY平面压力感应层S3贴合在所述间隙层S4的下表面；所述显示屏2贴合在所述XY平面压力感应层S3下表面。当该压力感应触控显示屏为全贴合式时，该间隙层S4为胶层(OCA层)。当其为框贴式时，该间隙层S4为空气层，该空气层周围为口字型双面胶将触控屏1与显示屏2的四边固定。
作为第三种具体实施的方式，如图5所示，所述间隙层S4置于所述触控传感层S3下表面；所述显示屏2贴合在所述间隙层S4下表面；所述XY平面压力感应层S3贴合在所述显示屏2下表面或整合在显示屏背光模组里面，具体的，该XY平面压力感应层S3通过胶粘压合在显示屏2下表面。当该压力感应触控显示屏为全贴合式时，该间隙层为胶层，比如OCA层，当其为框贴式时，该间隙层为空气层，该空气层周围为口字型双面胶将触控屏与显示屏的四边固定。
具体地，所述XY平面压力感应层S3的厚度为0.025-0.4mm。
具体地，所述XY平面压力感应层S3包括基层及在基层上采用ITO材料、或者纳米银线或金属网格或石墨烯形成的电极块S31。基层包括基膜或基板，所述XY平面压力感应层S3上的电极块S31通过传导线S32连接至一FPC(柔性印刷线路板)。该基膜一般为PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)，基板一般为透明玻璃。
以图6为例，本方案的电极块S31以在基膜S30上制作ITO图形为例，下面介绍其工艺，在基膜S30上镀ITO层，当基膜S30上的ITO层经过曝光显影蚀刻后，会形成一系列小区块(小区块可导电)作为电极块S31，每个电极块S31经传导线S32连接，该传导线S32一般为银浆线。如此，如图6、图7所示，两两电极块S31之间就会形成相应的电容，各电极块S31处于均处于基层上的XY平面内，当施加压力时，电极块S31间发生旋转弯曲变形，彼此间正对面面积就会增加，距离就会减小，导致两两电极块S31之间的电容发生变化。
本方案因为采用XY平面压力感应算法，改变了目前的Z轴变化模拟算法，使其可以不受整机结构Z轴尺寸限制(如常规Z轴压力感应需预留0.25mm的间隙)，提升整机设计自由度。同时XY平面压力感应层为单层结构，与现有的触控感应层可实现无缝结合，利用现有的成熟制备工艺条件即可完成，基本不改变设计要求，对整机结构无特别变化，提升了通用性。理论上现有触控屏1触摸后上下层容值变化感测位置坐标，而XY平面压力感应层S3则实现压力感应的功能。如图7所示，其工作过程描述如下：当人体手指f在触控显示屏上按压前，XY平面压力感应层S3上各电极块S31相对位置不变，不产生容值变化。当人体手指f在触控显示屏上按压后，XY平面压力感应层S3上电极块S31正对面积和距离发生变化，引起相应按压区域容值变化，压力越大，变形越明显，正对面积越大，距离越近，容值变化越明显。
上述触控传感层10一般是单层或多层ITO(英文全称：Indium Tin Oxide，中文全称：氧化铟锡)膜层结构复合在玻璃或薄膜(一般为PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)材料制备获得)上；中间通过胶层将面板11和触控传感层10贴合，一般为OCA(英文全称：OpticalClearAdhesive，中文全称：光学透明胶)或者UV胶(紫外光固化胶)进行贴合，目前常见的贴合层采用OCA双面贴合胶层。ITO是一种N型氧化物半导体。是一种在均匀载体(或称基体、基板等)上通过特殊工艺生成的透明导电薄膜。
本例中触控屏1和显示屏2采用分离的方式，触控屏1一般包括GFF(英文全称：Glass-Film-Film，中文：玻璃-薄膜-薄膜)电容屏、GF(英文全称：Glass-Film，中文：玻璃-薄膜)电容屏、GG(Glass-Glass)电容屏等类型。比如，一般常见的为双层ITO膜层复合在玻璃面板上，即GFF电容屏。
当然，触控屏1还包括在其中丝印与电极连接的银浆线，该银浆线上引出引脚，将该引脚与FPC(英文全称：Flexible Printed Circuit，中文全称：柔性印刷线路板)电连接，同时还包括将该触控屏1进行FPC绑定，即可通过该FPC与便携式电子产品上的主板电连接。其均为本领域技术人员所公知，不再赘述。
面板11的材质一般为玻璃或者PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)/PC(聚碳酸酯)等材料，具有较高的表面硬度以及一定的机械强度，用于提高触控屏1的可靠性；本例中面板为玻璃面板。PMMA的中文名为聚甲基丙烯酸统甲酯，以丙烯酸及其酯类聚合所得到的聚合物统称丙烯酸类树酯，相应的塑料称聚丙烯酸类塑料，其中以聚甲基丙烯酯甲酯应用最广泛。聚甲基丙烯酸甲酯缩写代号为PMMA，俗称亚克力或有机玻璃，是迄今为止合成透明材料中质地最优异，价格又比较适宜的品种。
以GFF电容屏为例，其上的上线ITO薄膜和下线ITO薄膜一般以PET膜为基体，目前最常用到的PET膜材质为聚对苯二甲酸乙二醇酯，其具有较宽的温度适用范围和良好的机械物理性能，可以在120℃左右的高温下长期使用，且具有良好的电绝缘性。
显示屏为公众所知，一般采用LCD(中文全称：液晶显示屏，英文全称：LiquidCrystal Display)显示屏、OLED显示屏(Organic Light Emitting Display，即有机发光显示器)，本例中并不对该显示屏进行改进，因此，不再赘述。
实施例2
本例提供了一种便携式电子产品，包括上述实施例1中提供的压力感应触控显示屏。
本例提供的便携式电子产品，该压力感应触控显示屏安装在便携式电子产品的中框3上。本例仅对压力感应触控显示屏进行改进，而不对其他结构进行改进，而上述压力感应触控显示屏已在权利要求1中进行具体解释说明，因此，不再赘述。
本发明提供给的压力感应触控显示屏及便携式电子产品，其XY平面压力感应层可将Z轴方向施加的压力导致的电极块正对面积和距离变化转换为容值大小变化即XY平面上的电容变化量，XY平面相应区域受力产生形变，相邻电极块及周边区域电极块通道间相互间形成电容，当压力越大，变形量越大，相邻及周边区域产生的容值变化就越明显，从而实现压力触控感测目的。采用本发明提供的方案，可有效提升便携式电子产品整机和模组设计的灵活性和自由度，可有效简化工艺，提升良率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种压力感应触控显示屏，包括触控屏和显示屏；所述触控屏从上至下包括面板和触控传感层，所述显示屏胶粘于所述触控屏下方；
其特征在于，还包括XY平面压力感应层；所述XY平面压力感应层上设有呈阵列分布的电极块，两两电极块之间形成电容，随着压力的大小变化，XY平面压力感应层上电极块之间形成的电容正对面积和距离发生改变，从而将平面上的形变转化为电容变化量；
所述XY平面压力感应层上的电极块各自通过一传导线连接至一FPC；
成列分布的各组所述电极块对应的所述传导线在相应的一组所述电极块的外侧走线，所述XY平面压力感应层的厚度为0.025-0.4mm。
2.根据权利要求1所述的压力感应触控显示屏，其特征在于，所述XY平面压力感应层置于所述触控屏内或所述显示屏内，或者置于所述触控屏和所述显示屏之间，或者置于所述显示屏下方。
3.根据权利要求2所述的压力感应触控显示屏，其特征在于，还包括一间隙层；
当所述压力感应触控显示屏为全贴合触控显示屏时，所述间隙层为胶层；
当所述压力感应触控显示屏为框贴触控显示屏时，所述间隙层为空气层。
4.根据权利要求3所 述的压力感应触控显示屏，其特征在于，当所述XY平面压力感应层置于所述触控屏和所述显示屏之间时：
所述XY平面压力感应层贴合在所述触控传感层的下表面；所述间隙层贴合在所述XY平面压力感应层的下表面；所述显示屏贴合在所述间隙层下表面。
5.根据权利要求3所述的压力感应触控显示屏，其特征在于，当所述XY平面压力感应层置于所述触控屏和所述显示屏之间时：
所述间隙层贴合在所述触控传感层的下表面；所述XY平面压力感应层贴合在所述间隙层的下表面；所述显示屏贴合在所述XY平面压力感应层下表面。
6.根据权利要求3所述的压力感应触控显示屏，其特征在于，当所述XY平面压力感应层置于所述显示屏下方或置于所述显示屏内时：
所述间隙层置于所述触控传感层下表面；所述显示屏贴合在所述间隙层下表面；所述XY平面压力感应层相应的贴合在所述显示屏下表面或整合在显示屏背光模组里面。
7.根据权利要求1所述的压力感应触控显示屏，其特征在于，所述XY平面压力感应层包括基层及在所述基层上采用ITO图形、或者纳米银线或金属网格或石墨烯制作形成的电极块。
8.一种便携式电子产品，其特征在于，包括权利要求1-7中任意一项所述的压力感应触控显示屏。
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