CN105867687A - 触控面板及显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种触控面板及显示装置，属于显示技术领域。本发明的触控面板，包括相对设置的第一基板和第二基板，设置在所述第一基板与所述第二基板相对的侧面上的多个触控单元，以及多条读取线和多条控制线；每个所述触控单元包括并排设置的第一极片和第二极片，以及设置在所述第一极片与所述第二基板之间的压力传导柱；所述压力传导柱用于在其所对应的所述触控单元发生按压时，将压力传导至所述第一极片上；每个所述触控单元中的第一极片和第二极片分别与一条所述控制线和一条所述读取线电性连接；所述触控单元用于在所述控制线上所输入的控制号的控制下被选通，并通过读取线读取第一极片和第二极片的压力信号大小关系，以确定触控点发生的位置。

Description

触控面板及显示装置

技术领域

本发明属于显示技术领域，具体涉及一种触控面板及显示装置。

背景技术

触摸屏因具有易操作性、直观性和灵活性等优点，已成为个人移动通讯设备和综合信息终端，如平板电脑、智能手机，以及超级笔记本电脑等主要人机交互手段。触摸屏根据不同的触控原理可分为电阻触摸屏、电容触摸屏、红外触摸屏和表面波(SAW)触摸屏等四种主要类型。其中，电容触摸屏具有多点触控的功能，反应时间快，使用寿命长和透过率较高，用户使用体验优越，同时随着工艺的逐步成熟，良品率得到显著提高，电容屏价格日益降低，目前已成为中小尺寸信息终端触控交互的主要技术。

但是，发明人发现通过压力传感器以实现触控显示，是触控领域的一块短板，因此发明人对此进行了研究，提出一种采用电阻应变片作为压力传感器，应用至触控屏中的技术方案。

发明内容

本发明所要解决的技术问题包括，针对现有的触控面板存在的上述问题，提供一种通过压力传感器实现触控功能的触控面板及显示装置。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种触控面板，包括相对设置的第一基板和第二基板，所述触控面板还包括：设置在所述第一基板与所述第二基板相对的侧面上的多个触控单元，以及多条读取线和多条控制线；其中，

每个所述触控单元包括并排设置的第一极片和第二极片，以及设置在所述第一极片与所述第二基板之间的压力传导柱；所述压力传导柱，用于在其所对应的所述触控单元发生按压时，将压力传导至所述第一极片上；

每个所述触控单元用于在所述控制线上所输入的控制号的控制下被选通，并通过读取线读取第一极片和第二极片的压力信号大小关系，以确定触控点发生的位置。

优选的是，所述压力传导柱设置在所述第一极片上；或者，

所述压力传导柱设置所述第二基板靠近所述第一基板的侧面，且与所述第一极片对应的位置处。

优选的是，多条所述控制线和多条所述读取线交叉且绝缘设置，并在交叉位置处限定出一个所述触控单元；其中，每个所述触控单元还包括开关晶体管；每个所述开关晶体管的第一极与其对应的所述第一极片和所述第二极片电性连接，位于同一列的所述开关晶体管的第二极与同一条读取线连接，位于同一行的所述开关晶体管的控制极与同一条控制线连接。

优选的是，每个所述触控单元还包括差分放大单元；其中，所述差分放大单元用于将该触控单元中的第一极片和第二极片所输出电阻信号转化为压力信号，并对压力信号进行放大，并通过所述读取线进行输出。

进一步优选的是，所述差分放大单元为惠斯通电桥检测电路；其中，所述第一极片和所述第二极片分别用作所述惠斯通电桥检测电路的电桥中的两个电阻。

优选的是，所述触控面板还包括采集单元和处理单元；其中，

所述采集单元，用于采集各个所述读取线上压力信号；

所述处理单元，用于对所述压力信号进行分析处理，以确定触控点发生的位置。

优选的是，所述第一极片和所述第二极片均具有走线；所述走线包括至少两个部分，分别用于感应不同方向的压力。

进一步优选的是，所述至少两个部分中每一个部分走线的形状为弓字形。

优选的是，所述第一极片和所述第二极片均具有走线；所述走线的形状包括螺旋状。

优选的是，所述第一极片和所述第二极片均为电阻应变片。

优选的是，所述第一极片和所述第二极片的材料均包括康铜、镍铝合金、卡玛、铁铬铝合金中的任意一种。

优选的是，所述第一基板和所述第二基板中的一者为阵列基板，另一者为彩膜基板；或者，所述第一基板和所述第二基板中的一者为COA基板，另一一者为对盒基板；亦或者，所述第一基板与所述第二基板中的一者为有机电致发光二极管背板，另一者为对盒基板。

进一步优选的是，所述第一基板阵列基板、COA基板、有机电致发光二极管背板中的任意一种，且每个所述第一基板上均包括显示晶体管，在每个所述触控单元中均包括开关晶体管；其中，所述开关晶体管第一极与其对应的所述第一极片和所述第二极片电性连接，所述开关晶体管的第二极与所述读取线连接，所述开关晶体管的控制极与所述控制线连接；所述显示晶体管与所述开关晶体管均有不同的开关特性，位于同一行的所述开关晶体管和所述显示晶体管的控制极连接同一条所述控制线。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种显示装置，其包括上述的触控面板。

本发明具有如下有益效果：

本发明的触控面板，当手指按压触控面板时，该位置处的触控单元按压变形后通过压力传导柱使得第一基板和第二基板接触，且该触控单元中的第一极片的位置与压力传导柱对应，因此在受到压力后第一极片上的电阻值将会变化，而第二极片由于未受到按压，因此电阻值不会变化，此时可以通过读取线读取第一极片和第二极片上的电阻值的大小关系(也就是压力信号的大小关系)，以确定触控点发生的位置。

附图说明

图1-4为本发明的实施例1的触控面板的结构示意图；

图5为本发明的实施例1的触控面板中的惠斯通电桥检测电路图；

图6为本发明的实施例1的触控面板的一种优选结构示意图；

图7-8为本发明的实施例1的触控面板中触控单元的结构示意图；

其中附图标记为：10、第一基板；20、第二基板；30、触控单元；31、第一极片；32、第二极片；33、压力传导柱；40、控制线；50、读取线。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

实施例1：

结合图1-4所示，本实施例提供一种触控面板，包括相对设置的第一基板10和第二基板20，设置在第一基板10与第二基板20相对的侧面上的多个触控单元30，以及多条读取线50和多条控制线40；其中，每个触控单元30包括并排设置的第一极片31和第二极片32，以及设置在第一极片31与第二基板20之间的压力传导柱33；压力传导柱33，用于在其所对应的触控单元30发生按压时，将压力传导至第一极片31上；每个触控单元30中的第一极片31和第二极片32分别与一条控制线40和一条读取线50电性连接；触控单元30用于在控制线40上所输入的控制号的控制下被选通，并通过读取线50读取第一极片31和第二极片32的压力信号大小关系，以确定触控点发生的位置。

其中，第一极片31和第二极片32为电阻应变片，当手指按压触控面板时，该位置处的触控单元30按压变形后通过压力传导柱33使得第一基板10和第二基板20接触，且该触控单元30中的第一极片31的位置与压力传导柱33对应，因此在受到压力后第一极片31上的电阻值将会变化，而第二极片32由于未受到按压，因此电阻值不会变化，此时可以通过读取线50读取第一极片31和第二极片32上的电阻值的大小关系(也就是压力信号的大小关系)，以确定触控点发生的位置。

作为本实施例的一种优选方式，如图1所示，触控面板的第一基板10为彩膜基板，第二基板20为阵列基板。各个触控单元30中的第一极片31和第二极片32均设置在彩膜基板靠近阵列基板的侧面上，每个触控单元30的压力传导柱33则设置在该触控单元30的第一极片31上。此时，分别给控制线40输入控制信号，当手指按压彩膜基板，在触摸位置由于受到压力产生形变后通过该位置处的压力传导柱33使得彩膜基板与阵列基板接触，因此设置在该压力传导柱33上的第一极片31由于受到按压，其电阻值将会产生变化，也即本申请的压力信号发生变化，而与该第一极片31相对应的第二极片32(同属一个触控单元30)由于为受到按压，因此其电阻值不会发生变化；故通过读取线50读取各个触控单元30中的第一极片和第二极片32的压力信号的大小，从而可以确定触控点的坐标。

同理，作为上述优选方式的等效变形，如图2所示，其中每个触控单元30中的压力传导柱33也可以设置在阵列基板上与第一极片31相对应的位置处，此时在手指按压彩膜基板，在触摸位置由于受到压力产生形变后通过该位置处的压力传导柱33同样可以使得彩膜基板与阵列基板接触。工作原理与上述原理相同，在此不再详细描述。

相应的，上述的优选方式中的触控面板中的第一基板10可以为对盒基板，第二基板20可以为COA(color filter On Array)基板(即彩膜设置在阵列基板上)或者有机电致发光二极管(OLED)背板。

作为本实施例的另一种优选方式，如图3所示，触控面板的第一基板10为阵列基板，第二基板20为彩膜基板。各个触控单元30中的第一极片31和第二极片32均设置在阵列基板靠近阵列基板的侧面上，每个触控单元30的压力传导柱33则设置在该触控单元30的第一极片31上。此时，分别给控制线40输入控制信号，当手指按压彩膜基板，在触摸位置由于受到压力产生形变后通过该位置处的压力传导柱33使得阵列基板与彩膜基板接触，因此设置在该压力传导柱33上的第一极片31由于受到按压，其电阻值将会产生变化，也即本申请的压力信号发生变化，而与该第一极片31相对应的第二极片32(同属一个触控单元30)由于为受到按压，因此其电阻值不会发生变化；故通过读取线50读取各个触控单元30中的第一极片和第二极片32的压力信号的大小，从而可以确定触控点的坐标。

同理，作为上述优选方式的等效变形，如图4所示，其中每个触控单元30中的压力传导柱33也可以设置在彩膜基板上与第一极片31相对应的位置处，此时在手指按压彩膜基板，在触摸位置由于受到压力产生形变后通过该位置处的压力传导柱33同样可以使得彩膜基板与阵列基板接触。工作原理与上述原理相同，在此不再详细描述。

相应的，上述的优选方式中的触控面板中的第一基板10可以为COA基板(彩膜设置在阵列基板上)或者有机电致发光二极管(OLED)背板，第二基板20可以为对盒基板。

无论本实施例中采取上述哪一种触控面板结构，其中，优选的，每个触控单元30中还设置有差分放大单元，该差分放大单元用于将与其对应的触控单元30中的第一极片31和第二极片32所输出电阻信号转化为压力信号，并对压力信号进行放大，并通过所述读取线50进行输出。之所以设置差分放大单元的原因是，每个触控单元30中的第一极片31在受到按压时，其电阻值的发生变化，而第二极片32上的电阻值不变，此时采用差分放大单元则可以将第一极片31和第二极片32中一者的电阻值进行反相，之后再叠加放大，此时可以更为精准的检测到哪个位置的触控单元30上的压力信号发生改变，以更好的确定触控点的位置。

其中，如图5所示，每个触控单元30中还包括一个开关单元，该开关单元可以为开关晶体管；上述的所述差分放大单元为惠斯通电桥检测电路；其中，所述第一极片31和所述第二极片32分别用作所述惠斯通电桥检测电路的电桥中的两个电阻。具体的，如图2所示，触控单元3020中的第一极片3121作为第三电阻R3、第二极片3222作为第四电阻R4，这两者与第一电阻R1和第二电阻R2构成惠斯通电桥检测电路中的电桥，其中，该电桥的第一端连接电源电压端，第二端连接开关晶体管的第一极，第三端连接低电压端(或者接地)，第四端则通过第六电阻R6与比较放大器的正向输入端连接；开关晶体管的通过第五电阻R5与比较放大器的反向输入端连接，开关晶体管的控制极则连接控制线4030；第七电阻R7一端连接在第五电阻R5与比较放大器的反向输入端之间，另一端连接在比较放大器的输出端；第八电阻R8的一端接在第六电阻R6与比较放大器的正向输入端之间，另一端则连接参考电压；比较放大器的正向输出的信号给读取线50。由于每个触控单元30中的第一极片31和第二极片32的距离很近，可以认为两个极片的温度相同，这样在静态时，惠斯通电桥检测电路的输出为0，即使外界温度变化，由于两个极片电阻的变化相同，因而输出仍然为0，从而一定程度上消除了温度的影响。当控制线40打开时，可以通过后续的惠斯通电桥检测电路的中的比较放大器得到压力信号，后续再经过调理，采集单元对各个读取线50上的压力信号采集后并进行模数转换，进入处理单元做进一步的处理，以确定触控点的位置。

在此需要说明的是，当第一基板10为OLED背板时，触控单元30中的开关晶体管可与OLED驱动电路中的开关晶体管采用同步形成，此时并不会增加工艺步骤，且可以节约成本，利于量产化。其中，每个触控单元30中的第一极片31和第二极片32则可以通过贯穿开关晶体管上方的绝缘层与开关晶体管的漏极连接。而且，开关晶体管可与OLED驱动电路中的开关晶体管最好具有不同的开关特性，即一者为N型管，另一者为P型管，此时可以将这两种晶体管采用同一控制线40控制，以使在两者在显示和触控过程中分时复用，互不影响。同理，第一基板10还可以为阵列基板或者COA基板，原理与OLED背板相似，在此不再详细描述。

其中，每个触控单元30中的第一极片31和第二极片32为金属应变片，材料均包括康铜、镍铝合金、卡玛、铁铬铝合金中的任意一种，或者其他的贵金属。以下，我们将金属应变片(第一极片3121和第二极片3222)的灵敏度系数K定义如下公式：

$K=\frac{\mathrm{\Δ}R/R}{\mathrm{\Δ}l/l}=\frac{\mathrm{\Δ}R/R}{\mathrm{\ϵ}};$

其中，△R为金属应变片的电阻变化量，R为金属应变片的电阻值；△l为电阻形变伸长量，l为电阻的长度；ε为电阻的纵向应变。当金属应变片受到应力F，金属应变片将伸长△l，横截面积响应减少△S，电阻率因晶格发生形变等而改变△ρ，所以引起电阻变化△R；由如下公式：

$R=\mathrm{\ρ}\frac{l}{S}$

对上式进行全微分得到：

$\frac{\mathrm{\Δ}R}{R}=\frac{\mathrm{\Δ}l}{l}-\frac{\mathrm{\Δ}S}{S}+\frac{\mathrm{\Δ}\mathrm{\ρ}}{\mathrm{\ρ}};$

而S＝πr²＝πd²/4；

经过化简整理后，我们最终可以得到下式：

$\frac{\mathrm{\Δ}R}{R}=(1+2\mathrm{\μ})\mathrm{\ϵ}+\frac{\mathrm{\Δ}\mathrm{\ρ}}{\mathrm{\ρ}}$

上式中μ为应变材料的泊松比，我们选用的应变片材料，当施加压力时电阻率变化很小，可以忽略；由式上式可以看到，当含ρ项忽略后，此时压力灵敏度只与形变量有关

其中，8所示，触控单元30中的第一极片31和第二极片32上均具有走线，且走线包括至少两部分，用于分别用于感应不同方向的压力。优选的，第一极片31和第二极片32上的至少两部分的走线可以为弓形走线，如图8所示。当然，还可以如图7，第一极片31和第二极片32上的至少两部分的走线为螺旋状走线。，所述螺旋状走线为圆形螺旋状走线或者方形螺旋状走线。之所以采用这种走线方式是因为，当手指压在触控基板上时，触控基板产生形变后会受到来自不同方向的拉力，但是总可以将这些力分解为两个互相垂直的分量x、y；基于此，将应第一极片31和第二极片32上的走线设计成可以感受互相垂直的走线的图案，这样第一极片31和第二极片32上的y方向的走线用来感知来自y方向的力，而x方向走线则用来感知来自x方向的力，这样可以最大程度的收集到压力信息。当然第一极片31和第二极片32也可以设计成其他的形式，比如设计成辐射状图案，只要能最大限度的采集到压力信息即可。

如图6所示，作为本实施例中的一种较为优选的实现方式，该触控基板中的多条所述控制线40和多条所述读取线50交叉且绝缘设置，并在交叉位置处限定出一个所述触控单元30；其中，每个所述触控单元30还包括开关晶体管；每个所述开关晶体管的第一极与其对应的所述第一极片31和所述第二极片32电性连接，位于同一列的所述开关晶体管的第二极与同一条读取线50连接，位于同一行的所述开关晶体管的控制极与同一条控制线40连接。采用这种方式，布线简单，且容易检测到触控点的位置。具体的，假若给第一行控制线40通入工作信号，此时位于第一行的触控单元30中的开关晶体管打开，此时当其中一条读取现读取到第X个触控单元30的第一极片31和第二极片32的压力信号发生变化，则可以判断出是第一行的第X个触控单元30的位置发生触控。不难看出这种方式简单、易于实现。其中，触控单元30的结构与上述的结构相同，在此不再详细描述。

实施例2：

本实施例提供一种本实施例提供一种显示装置，其包括实施例1中触控面板。故本实施例的显示装置可以实现触控功能。

其中，本实施例的显示装置可以为液晶面板、OLED面板、电子纸、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。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种触控面板，包括相对设置的第一基板和第二基板，其特征在于，所述触控面板还包括：设置在所述第一基板与所述第二基板相对的侧面上的多个触控单元，以及多条读取线和多条控制线；其中，

每个所述触控单元包括并排设置的第一极片和第二极片，以及设置在所述第一极片与所述第二基板之间的压力传导柱；所述压力传导柱，用于在其所对应的所述触控单元发生按压时，将压力传导至所述第一极片上；

每个所述触控单元用于在所述控制线上所输入的控制号的控制下被选通，并通过读取线读取第一极片和第二极片的压力信号大小关系，以确定触控点发生的位置。

2.根据权利要求1所述的触控面板，其特征在于，所述压力传导柱设置在所述第一极片上；或者，

所述压力传导柱设置所述第二基板靠近所述第一基板的侧面，且与所述第一极片对应的位置处。

3.根据权利要求1所述的触控面板，其特征在于，多条所述控制线和多条所述读取线交叉且绝缘设置，并在交叉位置处限定出一个所述触控单元；其中，每个所述触控单元还包括开关晶体管；每个所述开关晶体管的第一极与其对应的所述第一极片和所述第二极片电性连接，位于同一列的所述开关晶体管的第二极与同一条读取线连接，位于同一行的所述开关晶体管的控制极与同一条控制线连接。

4.根据权利要求1所述的触控面板，其特征在于，每个所述触控单元还包括差分放大单元；其中，所述差分放大单元用于将该触控单元中的第一极片和第二极片所输出电阻信号转化为压力信号，并对压力信号进行放大，并通过所述读取线进行输出。

5.根据权利要求4所述的触控面板，其特征在于，所述差分放大单元为惠斯通电桥检测电路；其中，所述第一极片和所述第二极片分别用作所述惠斯通电桥检测电路的电桥中的两个电阻。

6.根据权利要求1所述的触控面板，其特征在于，所述触控面板还包括采集单元和处理单元；其中，

所述采集单元，用于采集各个所述读取线上压力信号；

所述处理单元，用于对所述压力信号进行分析处理，以确定触控点发生的位置。

7.根据权利要求1所述的触控面板，其特征在于，所述第一极片和所述第二极片均具有走线；所述走线包括至少两个部分，分别用于感应不同方向的压力。

8.根据权利要求7所述的触控面板，其特征在于，所述至少两个部分中每一个部分走线的形状为弓字形。

9.根据权利要求1所述的触控面板，其特征在于，所述第一极片和所述第二极片均具有走线；所述走线的形状包括螺旋状。

10.根据权利要求1所述的触控面板，其特征在于，所述第一极片和所述第二极片均为电阻应变片。

11.根据权利要求1所述的触控面板，其特征在于，所述第一极片和所述第二极片的材料均包括康铜、镍铝合金、卡玛、铁铬铝合金中的任意一种。

12.根据权利要求1所述的触控面板，其特征在于，所述第一基板和所述第二基板中的一者为阵列基板，另一者为彩膜基板；或者，所述第一基板和所述第二基板中的一者为COA基板，另一一者为对盒基板；亦或者，所述第一基板与所述第二基板中的一者为有机电致发光二极管背板，另一者为对盒基板。

13.根据权利要求12所述的触控面板，其特征在于，所述第一基板阵列基板、COA基板、有机电致发光二极管背板中的任意一种，且每个所述第一基板上均包括显示晶体管，在每个所述触控单元中均包括开关晶体管；其中，所述开关晶体管第一极与其对应的所述第一极片和所述第二极片电性连接，所述开关晶体管的第二极与所述读取线连接，所述开关晶体管的控制极与所述控制线连接；所述显示晶体管与所述开关晶体管均有不同的开关特性，位于同一行的所述开关晶体管和所述显示晶体管的控制极连接同一条所述控制线。

14.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求1-13中任一项所述的触控面板。