CN105549791A - 一种具有压力感应和触控功能的显示面板 - Google Patents

一种具有压力感应和触控功能的显示面板 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种具有压力感应和触控功能的显示面板。所述显示面板包括一公共电极层、用于检测触摸位置的多组触控电极和用于检测触压力度的压力感应电极，其中，所述公共电极设置于所述触控电极和所述压力感应电极之间，所述触控电极更靠近使用者触摸或者观察的一侧。通过将公共电极层设置于多组触控电极和压力感应电极之间，由于公共电极层无电流流动使其整层等效为接地状态，采用其作为保护层可以防止多组触控电极和压力感应电极之间相互干扰。

Description

一种具有压力感应和触控功能的显示面板
【技术领域】
本发明涉及触控技术领域，特别涉及一种具有压力感应和触控功能的显示面板。
【背景技术】
触控显示面板已成为当前最简便的人机交互的电子设备。其具有触控功能和显示功能的结合特性，可以广泛适用于目前随身携带的电子装置，如智能手机，平板电脑或笔记本电脑。为了进一步提高人机交互的使用体验，更为新颖的是在触控显示面板的基础功能之上增加压力感应的功能。
目前的具有压力感应的触控显示面板包括一触控模组、一压力感应层及一显示模组，三者之间逐层叠加。在制作过程中，例如是先将压力感应层贴合于触控模组之后，再将这二者的组合体贴合于显示模组之上形成具有压力感应的触控显示面板。这样的组装一来会使组装后的模组叠层厚度较大，不符合轻薄化概念的产品设计理念，二来会使组装工序过于繁琐，降低生产效率。
此外，由于压力感应层的检测信号与触控模组检测触摸位置的检测信号为两路独立的信号，彼此之间较易互相干扰降低检测IC的处理精度。一般的处理方式是在两个功能的叠层之间附加一屏蔽层隔绝两种信号以避免干扰。但是，如果再额外增加一屏蔽层的话，不仅又多一道组装工序，更加降低生产效率和产品良率，而且更会增加最终制作出的具有压力感应的触控显示面板的叠层厚度，使这种组装方式的弊端更加凸显。
所以，一种可以在不增加具有压力感应功能之触控显示面板厚度的基础之上，来解决触摸位置的检测信号和压力感应层的检测信号互相干扰的一种更优方案，乃为所冀。
【发明内容】
为了克服现有具有压力感应的触控显示面板所存在的技术问题，本发明提供了一种新型的具有压力感应和触控功能的显示面板。
本发明解决技术问题的方案是提供一种具有压力感应和触控功能的显示面板，所述显示面板包括一公共电极层、用于检测触摸位置的多组触控电极和用于检测触压力度的压力感应电极，其中，所述公共电极设置于所述触控电极和所述压力感应电极之间，所述触控电极更靠近使用者触摸或者观察的一侧。
在一实施方式中，显示面板进一步包括一上基板，所述上基板位于所述触控电极与所述公共电极之间。
在一实施方式中，显示面板进一步包括一偏光片，所述触控电极是位于所述偏光片和所述上基板之间。
在一实施方式中，显示面板进一步包括一上基板，所述触控电极位于所述上基板与所述公共电极之间。
在一实施方式中，显示面板还包括一彩色滤光层，位于所述上基板与所述公共电极之间，其中所述触控电极是位于所述上基板与所述彩色滤光层之间。
在一实施方式中，显示面板还包括一液晶层、一像素电极层，和一下基板，所述公共电极和所述像素电极层分别位于所述液晶层的上下两个表面上，且所述公共电极更靠近使用者触摸或者观察的一侧，所述像素电极位于所述液晶层与所述下基板之间。
在一实施方式中，所述压力感应电极位于所述像素电极层与所述下基板之间。
在一实施方式中，所述压力感应电极与所述像素电极层之间以一第一绝缘层电性绝缘。
在一实施方式中，所述压力感应电极是与所述像素电极层同层地设置于所述液晶层与所述下基板之间。
在一实施方式中，所述像素电极层包括多个像素电极，所述压力感应电极设置于各所述像素电极之间的间隙中。
在一实施方式中，所述下基板是位于所述压力感应电极与所述像素电极层之间。
在一实施方式中，所述显示面板还包括一液晶层和一像素电极层和一下基板，所述像素电极位于所述液晶层与所述下基板之间，所述公共电极层位于所述像素电极层与所述下基板之间，所述公共电极层与所述像素电极层之间以一第二绝缘层电性绝缘，所述液晶层更靠近使用者触摸或者观察的一侧。
在一实施方式中，所述压力感应电极位于所述公共电极层与所述下基板之间，所述压力感应电极与所述公共电极层之间以一第三绝缘层电性绝缘。
在一实施方式中，所述下基板位于所述公共电极与所述压力感应电极之间。
与现有技术相比，本发明的具有压力感应和触控功能的显示面板通过设置多组触控电极和至少一压力感应电极层，实现了同时检测触摸位置和触摸力度的效果。这样的设计满足了人们的多方面需求，比如在玩手游的时候，系统不仅感测触摸位置，且同时会增加手指按压力的检测信号输入，使得操作者的一次触压动作可以得到更多方面的信号输入，从而提高游戏的娱乐感、加强触摸屏的用户体验度。
压力感应电极感测信号的方式为电阻式的检测原理，该电阻式的压力感应电极是通过电阻值的变化来检测压力的变化，且由于每个压力感应电极之间彼此独立，当触摸点的阻值发生变化时，应变仅在受触压点比较明显，其旁边的点受到影响不大，从而使识别精度提高。
通过将公共电极层设置在多组触控电极和压力感应电极之间，由于公共电极层无电流流动使其整层等效为接地状态，采用其作为保护层可以防止多组触控电极和压力感应电极之间相互干扰。
【附图说明】
图1A是本发明第一实施例具有压力感应和触控功能的显示面板的叠层结构示意图。
图1B是本发明第一实施例具有压力感应和触控功能的显示面板中多组触控电极的平面结构示意图。
图1C是本发明第一实施例具有压力感应和触控功能的显示面板中至少一压力感应电极的平面结构示意图。
图1D是本发明第一实施例具有压力感应和触控功能的显示面板中触摸位置检测原理示意图。
图2是本发明第二实施例具有压力感应和触控功能的显示面板的叠层结构示意图。
图3是本发明第三实施例具有压力感应和触控功能的显示面板的叠层结构示意图。
图4A是本发明第四实施例具有压力感应和触控功能的显示面板的叠层结构示意图。
图4B是本发明第四实施例具有压力感应和触控功能的显示面板中像素电极与压力感应电极同层设置的电极图案示意图。
图5是本发明第五实施例具有压力感应和触控功能的显示面板的叠层结构示意图。
图6是本发明第六实施例具有压力感应和触控功能的显示面板的叠层结构示意图。
【具体实施方式】
为了使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施实例，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。
请参阅图1A，本发明的第一实施例具有压力感应和触控功能的显示面板10从上至下依次包括偏光片101、上基板102、彩色滤光层103、公共电极层104、液晶层105、像素电极层106和下基板107。此处及后续实施例所述的“上”即为使用者触摸或者观察的一侧。公共电极层104和像素电极层106分别位于液晶层105的上下两个表面，且公共电极层104是更靠近使用者触摸或者观察的一侧，且公共电极层104位于彩色滤光层103和液晶层105之间。
该具有压力感应和触控功能的显示面板10进一步包括多组触控电极108和至少一压力感应电极109，公共电极层104设置于多组触控电极108和至少一压力感应电极109之间。最佳地，所述的多组触控电极108为一基于电容式感测原理的电极层，用于侦测一触压信号的平面位置；所述的压力感应电极109为一基于压阻式感测原理的电极，用于侦测一触压信号的力度大小。多组触控电极108相对于压力感应电极109更靠近使用者触摸或者观察的一侧而设置，如此一来可以在保持具有压力感应功能的基础之上，又不会降低多组触控电极108对位置的感测灵敏度，因为如果多组触控电极108愈远离触摸表面，其对位置检测的灵敏度就会愈低，反而压力感应电极109受其与触控操作表面的远近的影响较小。
具体地，多组触控电极108成形于上基板102之上表面，即位于偏光片101与上基板102之间，这时上基板102为多组触控电极108的承载基板。压力感应电极109成形于下基板107之上表面，位于像素电极层106与下基板107之间。像素电极层106与压力感应电极109之间进一步设置一第一绝缘层110进行绝缘。上基板102和下基板107为硬质基板，如采用强化玻璃，蓝宝石等诸如此类材料制作而成。
在本实施例中，公共电极层104设置于多组触控电极108和压力感应电极109之间，使公共电极层104充当了该二者之间本该存在的屏蔽层，从而在不增加叠层厚度的基础之上避免多组触控电极108和压力感应电极109之间信号互相干扰。
请参阅图1B，多组触控电极108包括在第一方向上(以下简称X方向)阵列设置的多个第一电极串1081，和在第二方向上(以下简称Y方向)阵列设置的多个第二电极串1083，该第一电极串1081与第二电极串1083位于同一层，多个第一电极串1081与多个第二电极串1083共同用于检测触压信号的平面位置。
第一电极串1081和第二电极串1083可以采用桥接结构实现同层设计，控制该具有压力感应和触控功能的显示面板10的叠层厚度；也可以采用Non-cross(不重叠互补设计)结构实现同层设计，控制该具有压力感应和触控功能的显示面板10的叠层厚度。
请参阅图1C，至少一压力感应电极层109呈阵列排布，该每一压力感应电极109用于侦测所处位置触压信号的力度大小，其通过感测由于手指的触摸按压而产生的阻值变化来感测压力大小。压力感应电极109采用压印、丝印、蚀刻、涂布等工艺成型在下基板107上，当使用者施加一触压动作给下部的叠层时，如下基板107会受到按压力发生形变，致使当下触摸位置处的至少一个压力感应电极109会将应变量的大小反馈至处理芯片12进行处理。
每一压力感应电极109均包括一输入导线1092和输出导线1093，每一压力感应电极109与一输入导线1092、一输出导线1093构成回路，实现信号的传输，输入导线1092与输出导线1093导通连接到处理芯片12。
请进一步参阅图1D，本实施例中压力感应电极109在借助电阻式感测原理侦测信号变化时，侦测的是电阻信号，其中Δm为电阻值变化量。而触摸点的位置往往不会刚好在压力感应电极109的上方。所以，如何计算出较为精确的按压力道大小，需要结合检测到的触摸信号并利用系统预设的计算公式来进行确定。侦测到触摸点的位置坐标(Xo，Yo)后，测量与(Xo，Yo)距离最近的四个压力感应电极109的电阻值变化情况，触摸点(Xo，Yo)大致位于四个压力感应电极109之间，各压力感应电极109的坐标值如图1D中所示，Δm1、Δm2、Δm3、Δm4为对应的1号、2号、3号、4号压力感应电极109的信号变化值，当触摸点位于相邻的四个压力感应电极109之间，造成4个压力感应电极109的信号改变时，系统预设的公式为Δm0＝(Δm1+Δm2+Δm3+Δm4)来，定义触摸点(Xo，Yo)的电阻值变化情况，并根据按压力大小与Δm的对应关系判断按压力道的大小。
与现有技术相比，本发明的第一实施例具有压力感应和触控功能的显示面板10通过设置多组触控电极108和压力感应电极109，实现了同时检测触摸位置和触摸力度的效果。压力感应电极109感测信号的方式为电阻式的检测原理，该电阻式的压力感应电极109是通过电阻值的变化来检测压力的变化，且由于每个压力感应电极109之间彼此独立，当触摸点的阻值发生变化时，应变仅在受触压点比较明显，其旁边的点受到影响不大，从而使识别精度提高。
通过将公共电极层104设置在多组触控电极108和压力感应电极109之间，由于公共电极层104无电流流动使其整层等效为接地状态，采用其作为保护层可以防止多组触控电极108和压力感应电极109之间相互干扰。
请参阅图2，本发明的第二实施例具有压力感应和触控功能的显示面板20从上至下依次包括偏光片201、上基板202、彩色滤光层203、公共电极层204、液晶层205、像素电极层206、第一绝缘层210和下基板207，公共电极层204和像素电极层206分别位于液晶层205的上下两个表面上，且公共电极层204位于彩色滤光层203和液晶层205之间。
该具有压力感应和触控功能的显示面板20进一步包括多组触控电极208和至少一压力感应电极209，公共电极层204设置于多组触控电极208和压力感应电极209之间。与第一实施例不同的是，所述多组触控电极208成形于上基板202之下表面，即彩色滤光层203位于上基板202与公共电极204之间，而多组触控电极208位于上基板202与彩色滤光层203之间。除了多组触控电极208的位置不同，本发明的第二实施例具有压力感应和触控功能的显示面板20的其他结构和功能与第一实施例具有压力感应和触控功能的显示面板10相同。
请参阅图3，本发明的第三实施例具有压力感应和触控功能的显示面板30从上至下依次包括偏光片301、上基板302、彩色滤光层303、公共电极层304、液晶层305、像素电极层306和下基板307，公共电极层304和像素电极层306分别位于液晶层305的上下两个表面上，且公共电极层304位于彩色滤光层303和液晶层305之间。
该具有压力感应和触控功能的显示面板30进一步包括多组触控电极308和至少一压力感应电极309，公共电极层304设置于多组触控电极308和压力感应电极309之间。与第一实施例不同的是，所述压力感应电极309成形于下基板302之下表面，即下基板302位于压力感应电极309与像素电极层306之间；所述多组触控电极308可以如第一实施例中所述成形于上基板302之上表面，也可以如第二实施例中所述形于上基板302之下表面。除此之外，本发明的第三实施例具有压力感应和触控功能的显示面板30的其他结构和功能与第一实施例具有压力感应和触控功能的显示面板10相同。
在本实施例中，由于将压力感应电极309成形于下基板302之下表面，使得压力感应电极309与像素电极层306之间存在一下基板302作为绝缘层，相对于第一实施例来说，可以省去第一绝缘层110，进而降低叠层的厚度。
请参阅图4A和图4B，本发明的第四实施例具有压力感应和触控功能的显示面板40从上至下依次包括偏光片401、上基板402、彩色滤光层403、公共电极层404、液晶层405、像素电极层406和下基板407，公共电极层404和像素电极层406分别位于液晶层405的上下两个表面上，且公共电极层404位于彩色滤光层403和液晶层405之间。
该具有压力感应和触控功能的显示面板40进一步包括多组触控电极408和至少一压力感应电极409，公共电极层404设置于多组触控电极408和压力感应电极409之间。与第一实施例不同的是，像素电极层406包括多个阵列设置的像素电极4061，该至少一压力感应电极409穿插设置于像素电极层406之多个像素电极4061的间隙中形成同层设计结构使所述像素电极层406具有压力感测的功能。该同层设计的像素电极层406成形于下基板407之上表面，且位于液晶层405的下部。所述多组触控电极408可以如第一实施例中所述成形于上基板402之上表面，也可以如第二实施例中所述成形于上基板402之下表面。除此之外，本发明的第四实施例具有压力感应和触控功能的显示面板40的其他结构和功能与第一实施例具有压力感应和触控功能的显示面板10相同。
在本实施例中，具有压力感应和触控功能的显示面板40通过将像素电极4061和至少一压力感应电极409交错设置于同一层上，使整个具有压力感应和触控功能的显示面板40的厚度进一步降低，使用起来更加轻薄。
请参阅图5，本发明的第五实施例具有压力感应和触控功能的显示面板50从上至下依次包括偏光片501、上基板502、彩色滤光层503、液晶层505、像素电极层506、公共电极层504和下基板507。
该具有压力感应和触控功能的显示面板50进一步包括多组触控电极508和至少一压力感应电极509，公共电极层504设置于多组触控电极508和压力感应电极509之间。与第一实施例不同的是，像素电极层506和公共电极层504均位于液晶层505的下侧，该公共电极层504位于像素电极层506之下侧且该两者之间通过第二绝缘层520将该两层之间绝缘隔离，即像素电极层506是位于液晶层505与下基板507之间，公共电极层504位于像素电极506与下基板507之间，其中液晶层505是更靠近使用者触摸或者观察的一侧。压力感应电极509成形于下基板507之上表面，即位于下基板507与公共电极层504之间，在公共电极层504与感应电极层509之间还设置一第三绝缘层510将两层之间绝缘隔离。所述多组触控电极508可以如第一实施例中所述成形于上基板502之上表面，也可以如第二实施例中所述形于上基板502之下表面。除此之外，本发明的第五实施例具有压力感应和触控功能的显示面板50的其他结构和功能与第一实施例具有压力感应和触控功能的显示面板10相同。
请参阅图6，本发明的第六实施例具有压力感应和触控功能的显示面板60从上至下依次包括偏光片601、上基板602、彩色滤光层603、液晶层605、像素电极层606、公共电极层604和下基板607。
该具有压力感应和触控功能的显示面板60进一步包括多组触控电极608和至少一压力感应电极609，公共电极层604设置于多组触控电极608和压力感应电极609之间。与第一实施例不同的是，像素电极层606和公共电极层604均位于液晶层605的下部，该公共电极层604位于像素电极层606之下部且该两者之间通过第二绝缘层620将该两层之间绝缘隔离。压力感应电极609成形于下基板607之下表面，即下基板位于公共电极与压力感应电极609之间。所述多组触控电极608可以如第一实施例中所述成形于上基板602之上表面，也可以如第二实施例中所述形于上基板602之下表面。除此之外，本发明的第六实施例具有压力感应和触控功能的显示面板60的其他结构和功能与第一实施例具有压力感应和触控功能的显示面板10相同。
在本实施例中，由于将压力感应电极609成形于下基板602之下表面，使得压力感应电极609与公共电极604之间存在一下基板602作为绝缘层，相对于第五实施例来说，可以省去第一绝缘层510，进而降低叠层的厚度。
与现有技术相比，本发明的具有压力感应和触控功能的显示面板10通过设置多组触控电极108和至少一压力感应电极层109，实现了同时检测触摸位置和触摸力度的效果。这样的设计满足了人们的多方面需求，比如在玩手游的时候，系统不仅感测触摸位置，且同时会增加手指按压力的检测信号输入，使得操作者的一次触压动作可以得到更多方面的信号输入，从而提高游戏的娱乐感、加强触摸屏的用户体验度。
压力感应电极109感测信号的方式为电阻式的检测原理，该电阻式的压力感应电极109是通过电阻值的变化来检测压力的变化，且由于每个压力感应电极109之间彼此独立，当触摸点的阻值发生变化时，应变仅在受触压点比较明显，其旁边的点受到影响不大，从而使识别精度提高。
通过将公共电极层104设置在多组触控电极108和压力感应电极109之间，由于公共电极层104所在层无电流流动使其整层等效为接地状态，采用其作为保护层可以防止多组触控电极108和压力感应电极109之间相互干扰。
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，凡在本发明的原则之内所作的任何修改，等同替换和改进等均应包含本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种具有压力感应和触控功能的显示面板，其特征在于：所述显示面板包括一公共电极层、用于检测触摸位置的多组触控电极和用于检测触压力度的压力感应电极，其中，所述公共电极设置于所述触控电极和所述压力感应电极之间，所述触控电极更靠近使用者触摸或者观察的一侧。
2.如权利要求1所述的具有压力感应和触控功能的显示面板，其特征在于：进一步包括一上基板，所述上基板位于所述触控电极与所述公共电极之间。
3.如权利要求2所述的具有压力感应和触控功能的显示面板，其特征在于：进一步包括一偏光片，所述触控电极是位于所述偏光片和所述上基板之间。
4.如权利要求1所述的具有压力感应和触控功能的显示面板，其特征在于：进一步包括一上基板，所述触控电极位于所述上基板与所述公共电极之间。
5.如权利要求4所述的具有压力感应和触控功能的显示面板，其特征在于：还包括一彩色滤光层，位于所述上基板与所述公共电极之间，其中所述触控电极是位于所述上基板与所述彩色滤光层之间。
6.如权利要求1所述的具有压力感应和触控功能的显示面板，其特征在于：还包括一液晶层、一像素电极层，和一下基板，所述公共电极和所述像素电极层分别位于所述液晶层的上下两个表面上，且所述公共电极更靠近使用者触摸或者观察的一侧，所述像素电极位于所述液晶层与所述下基板之间。
7.如权利要求6所述的具有压力感应和触控功能的显示面板，其特征在于：所述压力感应电极位于所述像素电极层与所述下基板之间。
8.如权利要求7所述的具有压力感应和触控功能的显示面板，其特征在于：所述压力感应电极与所述像素电极层之间以一第一绝缘层电性绝缘。
9.如权利要求6所述的具有压力感应和触控功能的显示面板，其特征在于：所述压力感应电极是与所述像素电极层同层地设置于所述液晶层与所述下基板之间。
10.如权利要求9所述的具有压力感应和触控功能的显示面板，其特征在于：所述像素电极层包括多个像素电极，所述压力感应电极设置于各所述像素电极之间的间隙中。
11.如权利要求6所述的具有压力感应和触控功能的显示面板，其特征在于：所述下基板是位于所述压力感应电极与所述像素电极层之间。
12.如权利要求1所述的具有压力感应和触控功能的显示面板，其特征在于：所述显示面板还包括一液晶层和一像素电极层和一下基板，所述像素电极位于所述液晶层与所述下基板之间，所述公共电极层位于所述像素电极层与所述下基板之间，所述公共电极层与所述像素电极层之间以一第二绝缘层电性绝缘，所述液晶层更靠近使用者触摸或者观察的一侧。
13.如权利要求12所述的具有压力感应和触控功能的显示面板，其特征在于：所述压力感应电极位于所述公共电极层与所述下基板之间，所述压力感应电极与所述公共电极层之间以一第三绝缘层电性绝缘。
14.如权利要求12所述的具有压力感应和触控功能的显示面板，其特征在于：所述下基板位于所述公共电极与所述压力感应电极之间。
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