CN106125980A - 触控显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种触控显示装置，包括保护盖板、触摸感应单元、显示单元，第一固态光学胶、第一屏蔽层、第一基材、压力感应层、第二固态光学胶、压力驱动层、第二基材、第二屏蔽层、第三固态光学胶和保护金属片，各层从上至下依次层叠设置。本发明中通过将第一屏蔽层和压力感应层设置在第一基材相对的第一表面和第二表面，将压力驱动层和第二屏蔽层设置在第二基材相对的第一表面和第二表面以实现触摸与压力感应时降低电磁干扰，提高灵敏度；同时在相应的层叠结构中设置通孔或者锡箔条电极来电连接压力功能层与屏蔽层，避免多个柔性电路板的双面绑定，从而简化制作工艺，提高良率，降低成本。又能简化制作工艺，提高良率，降低成本。
Description
技术领域
本发明涉及触控显示领域，特别是涉及一种具有压力感应单元的触控显示装置。
背景技术
触摸屏因具有易操作性、灵活性等优点，已成为个人移动通信设备和综合信息终端(如手机、平板电脑和超级笔记版电脑等)的主要人机交互手段。相对于电阻式触摸屏和其他方式的触摸屏，电容式触摸屏以成本低、结构简单和耐用等优势，逐渐被智能终端广泛使用。为了增加用户使用体验，业者在触摸屏内集成压力传感器，以便可感知施加入屏体表面的压力变化带来的触摸参数的，然而目前具有压力感应的触控设备中，因为电磁干扰导致压力感应信号受到干扰，灵敏度受到不同程度的影响。图1所示现有技术的触控显示装置1中，其结构由上至下依序包括保护盖板11，触摸感应单元12，显示模组13，第一固态光学胶14，压力感应层15，基材16，压力驱动层17，第二固态光学胶18和保护金属片8，由于没有设置屏蔽层，因电磁干扰导致压力感应信号受到干扰，灵敏度不高。
为了能减少电磁干扰，提高灵敏度，业者在压力感应功能层上表面设置屏蔽层。例如图2所示，在触控显示装置2中，其结构由上至下依序包括保护盖板21，触摸感应单元22，显示单元23，第一固态光学胶241，第一基材251，第一屏蔽层261，第二固态光学胶242，压力感应层271，第二基材252，压力驱动层272，第三固态光学胶243，第二屏蔽层262，第三基材253，第四固态光学胶244和保护金属片28。该结构虽然通过设置第一和第二屏蔽层，使得电磁干扰减弱，灵敏度提高了，但是在制备过程中共需要贴合8次(不包括保护盖板与触摸感应单元之间以及触摸感应单元与显示单元之间的贴合)和双面绑定多个柔性电路板，制程复杂，良率降低，生产成本增加。
图3为图2中A部分的柔性电路板绑定结构示意图。该结构包括依次设置的第一基材311，第一屏蔽层321，第一固态光学胶331、压力感应层341、第二基材312、压力驱动层342，第二固态光学胶332、第二屏蔽层322以及第三基材313。该结构还包括第一引线351，第二引线352、第三引线371、第四引线372、第一柔性电路板36以及第二柔性电路板38，其中第一引线351与第一屏蔽层321电连接，第二引线352与压力感应层341电连接,第三引线371与压力驱动层342电连接，第四引线372和第二屏蔽层322电连接。在此结构中，第一柔性电路板36需要将第一表面与第一引线351绑定连接，然后将第一柔性电路板36翻转至相对第二表面再与第二引线352绑定连接，第二柔性电路板38的绑定过程和第一柔性电路板的绑定过程相同。该绑定过程中需要将两个柔性电路板翻转和双面绑定，工序复杂，且需要手工操作，良率不高，增加成本。
发明内容
基于此，本发明旨在提供一种既能降低电磁干扰，提高灵敏度又能简化制作工艺，提高良率，降低成本的压力感应触控显示装置。
一种触控显示装置，包括压力感应单元，所述压力感应单元包括第一基材，压力感应层，第二固态光学胶，压力驱动层及第二基材，各层依次层叠设置，且所述触控显示装置还包括：
第一屏蔽层，所述第一屏蔽层与压力感应层分别位于第一基材相对的第一表面与第二表面；
第二屏蔽层，所述压力驱动层与第二屏蔽层分别设置于第二基材相对的第一表面与第二表面。
在其中一个实施例中，所述触控显示装置还包括一柔性电路板、第一引线以及第二引线，所述第一引线与所述压力感应层电连接，所述第二引线与所述压力驱动层电连接，所述柔性电路板相对的上下两表面分别与所述第一引线和第二引线绑定。
在其中一个实施例中，所述第一屏蔽层、第一基材、压力感应层构成层叠结构且在垂直方向的一侧设置有第一通孔，所述通孔将所述第一屏蔽层与压力感应层电连接在一起；所述压力驱动层、第二基材、第二屏蔽层所构成层叠结构且在垂直方向的一侧设置有第二通孔，所述通孔将所述压力驱动层与第二屏蔽层电连接在一起。
在其中一个实施例中，所述第一屏蔽层与压力感应层用第一锡箔条电连接，所述压力驱动层与第二屏蔽层用第二锡箔条电连接。
在其中一个实施例中，所述触控显示装置还包括保护盖板，触摸感应单元，显示单元，且各层依次层叠设置。
在其中一个实施例中，所述保护盖板为玻璃、保护膜、胶膜或塑料板。
在其中一个实施例中，所述触控显示装置还包括位于显示单元下方用于支撑保护盖板和触摸感应单元的保护金属片。
在其中一个实施例中，所述第一屏蔽层和第二屏蔽层为金属、合金、ITO、IZO、纳米银、金属网格、石墨烯或者纳米管。
在其中一个实施例中，所述第一基材与第二基材为透明导电玻璃，环状聚烯烃薄膜、玻璃、环烯烃聚合物、环烯烃共聚物、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、透明聚亚酰胺、聚酯薄膜、聚对苯二甲酸乙二酯或三乙酰基纤维素。
在其中一个实施例中，所述压力感应层和所述压力驱动层为ITO、IZO、纳米银、金属网格或者纳米管。
上述触控显示装置通过将第一屏蔽层和压力感应层设置在第一基材相对的第一表面和第二表面，将压力驱动层和第二屏蔽层设置在第二基材相对的第一表面和第二表面，在实现触摸与压力感应时既能降低电磁干扰，提高灵敏度，同时在相应的层叠结构中设置通孔或者锡箔条电极来电连接压力功能层与屏蔽层，可以避免需要多个柔性电路板的双面绑定，从而简化制作工艺，提高良率，降低成本。
附图说明
图1为现有技术中的具有压力感应的触控显示装置的结构示意图。
图2为现有技术中另一种具有压力感应的触控显示装置的结构示意图。
图3为图2中A部分的柔性电路板绑定结构示意图。
图4为本发明一实施例所提供的具有压力感应的触控显示装置的结构示意图。
图5为图4中B部分的柔性电路板绑定的一种结构示意图。
图6为图4中B部分的柔性电路板绑定的另一种结构示意图。
具体实施方式
本发明提供的触控显示装置可以作为手机、平板电脑等类型的具有触摸交互形式的显示终端。
所述触摸显示装置包括保护盖板、触摸感应单元、显示单元和由压力感应层和压力驱动层组成的压力感应单元。
触摸感应单元包括触摸驱动电极和触摸感应电极。触摸驱动电极和触摸感应电极可以分布于同一基材上，例如业界所称的GF结构、GF2结构等，或分别分布于两个不同的基材，例如业界所称的GFF结构。另外的一些实施例中，触摸驱动电极和触摸感应电极也可以形成在保护盖板的下表面而使得保护盖板兼具电容传感器的功能，该种结构被业界称为OGS结构。另外的一些实施例中，该两种触控电极中的一种也可以形成在贴合于保护盖板的基板的表面，例如业界所称的G1F结构。
所述显示单元包括液晶功能层和背光模组，所述液晶功能层包括依次设置的上偏光片、滤光片、液晶层、基板及下偏光片，所述背光模组包括依次设置的上扩散片、上棱镜片、下棱镜片、下扩散片、导光板和反射片。所述液晶功能层还包括用于驱动液晶层的像素电极和公共电极。本发明所称“上”、“下”是相对于触摸显示装置在应用过程中与使用者靠近的程度而言，相对靠近使用者的一侧为“上”，相对远离使用者的一侧为“下”。例如保护盖板的下表面是指保护盖板远离使用者的一侧。
另外的一些实施例中，触摸感应单元中的触摸驱动电极和触摸感应电极也可整合设置在液晶层内(上述触摸感应单元的结构被业界称为in-cell结构)，或者所述触摸驱动电极和触摸感应电极设置在上偏光片和滤光片之间(上述触摸感应单元的结构被业界称为on-cell结构)。
所述触摸驱动电极和触摸感应电极用于感应施加于保护盖板上的触摸信号。所述触摸信号包括平行于保护盖板的二维方向上的接触、滑动、拖拽等触摸输入信号，甚至包括垂直于保护盖板方向上的隔空输入信号(即悬浮触控信号)或保护盖板边缘的侧边(例如弯曲屏的弧形侧边)的触摸输入信号。
压力感应电极层与压力驱动电极层相互之间会形成若干可以用于压力检测的电容传感器。当触摸显示装置受触摸按压时，导电电极层会随着触摸显示装置的保护盖板和液晶功能层等一起发生形变。
因此受力后，压力感应电极层和压力驱动电极层之间的距离会随着压力不同产生不同程度地变化。根据电容的计算公式C＝εS/4πkd，所形成的电容传感器的电容值变大。由于触摸显示装置上不同的触摸力使触摸显示装置的各个位置会产生相应的应变，进而产生相应的d值的变化。因此，可以建立触摸显示装置中前述的压力感应单元中所形成的若干电容传感器的电容变化信息与触摸显示装置的受力信息的相互关系数据库。在实际应用中，所述触摸显示装置中还包括存储器和处理器，存储器中存储有在触摸显示装置中的不同位置进行不同的力值触摸下，触摸显示装置中检测力的各个电容传感器的电容变化信息，处理器用于对比触摸显示装置检测获得的若干电容传感器的电容变化信息与所预存储的电容变化信息，从而判断触摸显示装置的触摸信息。其中触摸信息包括触摸的力的大小，也可以包括触摸力的位置。
如图4所示，本发明一实施例提供的触控显示装置4包括保护盖板41、触摸感应单元42、显示单元43、第一屏蔽层451、压力感应单元和第二屏蔽层452，各层从上至下依次层叠设置。该压力感应单元包括第一基材461、压力感应层471、第二固态光学胶442、压力驱动层472、第二基材462，各层从上至下依次层叠设置。显示单元43通过第一固态光学胶441与第一屏蔽层451粘接。另外，触控显示装置还可包括保护金属片48。该保护金属片48位于压力感应单元下方，与第三固态光学胶443粘接。保护金属片48用于支撑保护盖板41和触摸感应单元42，尤其便于压力感应的实施。此处省略了保护盖板41与触摸感应单元42之间以及触摸感应单元42与显示单元43之间的固态光学胶。
在触控显示装置4中的第一屏蔽层451和第二屏蔽层452用于屏蔽触摸感应单元42和显示单元43中电磁信号对所述压力检测电容的电磁干扰，保证压力检测的准确性，提高灵敏度。
另外，将第一屏蔽层451和压力感应层471设置在第一基材461相对的上下两表面和将压力驱动层472和第二屏蔽层452分别设置在第二基材462相对的上下两表面，这样只需两层基材和六次贴合次数。具体为第一基材461和第二基材462两层基材，第一固态光学胶441分别与显示单元43和第一屏蔽层451的两次贴合，第二固态光学胶442分别与压力感应层471和压力驱动层472的两次贴合以及第三固态光学胶443分别与第二屏蔽层452和保护金属片48的两次贴合。与现有技术中触控显示装置需要三层基材和八次贴合相比，本发明触控显示装置4简化了制作工艺，提高了良率，降低了成本。
图5为图4中B部分的柔性电路板绑定的一种结构示意图。该结构包括依次设置的第一固态光学胶521，第一屏蔽层541，第一基材561，压力感应层571，第二固态光学胶522，压力驱动层572，第二基材562，第二屏蔽层542，第三固态光学胶523。该结构还包括第一引线531，第二引线532，第一通孔551，第二通孔552，柔性电路板51，其中第一引线531与压力感应层571电连接，第二引线532和压力驱动层572电连接。由第一屏蔽层541、第一基材561、压力感应层571所构成层叠结构在垂直方向的一侧设置有第一通孔551，第一通孔551中填充导电材料，使第一屏蔽层541和压力感应层571电连接在一起；由压力驱动层572、第二基材562、第二屏蔽层542所构成层叠结构且在垂直方向的一侧设置有第二通孔552，同样在第一通孔551中填充导电材料，使压力驱动层572和第二屏蔽层542电连接在一起。此结构中，只需将一个柔性电路板51一表面与第一引线531绑定连接，然后将柔性电路板51翻转至相对表面再与第二引线532绑定。在此过程中，只需要一个柔性电路板翻转双面绑定；相对于现有技术，减少了一个柔性电路板。如此可以避免绑定过程中多个柔性电路板都需要双面绑定的过程，减少材料，简化工艺，提高良率，降低成本。
如图6所示，本发明另一实施例提供的图4中B部分的柔性电路板绑定的结构示意图。该结构包括依次设置的第一固态光学胶621，第一屏蔽层641，第一基材651，压力感应层671，第二固态光学胶622，压力驱动层672，第二基材652，第二屏蔽层642，第三固态光学胶623。该结构还包括第一引线631，第二引线632，第一锡箔条661，第二锡箔条662，柔性电路板61，其中第一引线631与压力感应层671电连接，第二引线632和压力驱动层672电连接。该结构中的第一锡箔条661将第一屏蔽层641与压力感应层671电连接在一起，第二锡箔条将压力驱动层672与第二屏蔽层642电连接在一起。此结构中，只需将柔性电路板61一表面与第一引线631绑定连接，然后将柔性电路板61翻转至相对表面再与第二引线632绑定。在此过程中，只需要一个柔性电路板翻转即可完成双面绑定；相对于现有技术，减少了一个柔性电路板。如此可以避免绑定过程中多个柔性电路板都需要双面绑定的过程，减少材料，简化工艺，提高良率，降低成本。
第一锡箔条661和第二锡箔条662的长宽及厚度可以根据实际需要而设置。当然锡箔条也可以用可以达到相同效果的其他导电材料代替。
在一些实施例中第一屏蔽层451，541，641和第二屏蔽层452，542，642材料可以为不透明材料，包括金属和合金等等，例如可以是铜、镍或者其合金等等；该屏蔽层也可以透明的导电材料，例如ITO、IZO、纳米银、金属网格、石墨烯或者纳米管等等。
在一些实施例中，该第一基材461,561,651和第二基材462,562,652的材料可以为透明导电玻璃，环状聚烯烃薄膜、玻璃、环烯烃聚合物、环烯烃共聚物、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、透明聚亚酰胺、聚酯薄膜、聚对苯二甲酸乙二酯或三乙酰基纤维素。
在一些实施例中，保护盖板41可以为玻璃(例如蓝宝石等)、保护膜、胶膜或塑料板。压力感应层471,571,671和压力驱动层472,572,672为ITO、IZO、纳米银、金属网格或者纳米管，可以通过ITO薄膜镭射或蚀刻、PET上丝印导电浆料、碳纳米管薄膜或石墨烯薄膜进行镭射等方式获得，也可以由金属网格(Metal-mesh)组成，即可以通过在基材上形成导电金属网格的方式获得所需要的电极图案。压力感应层471,571,671的电极与压力驱动层472,572,672的导电电极相互垂直排列，在水平二维平面内存在一定面积的交叉区域，从而形成若干可用于检测力的电容传感器。所形成的电容传感器的电容值的检测与目前现有的电容式触摸屏的测试方式相同。压力感应层471，571,671和压力驱动层472,572,672中的导电电极可以为若干条状电极也可以为其它形状，如由多条连接有多个电极块的链条状等。
本发明通过将第一屏蔽层和压力感应层设置在第一基材相对的第一表面和第二表面，将压力驱动层和第二屏蔽层设置在第二基材相对的第一表面和第二表面，在实现触摸与压力感应时既能降低电磁干扰、提高灵敏度，同时在相应的层叠结构中设置通孔或者锡箔条电极来电连接压力感应层(或者压力驱动层)与屏蔽层，可以避免需要多个柔性电路板的双面绑定，从而简化制作工艺，提高良率，降低成本。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种触控显示装置，包括压力感应单元，其特征在于，所述压力感应单元包括第一基材，压力感应层，第二固态光学胶，压力驱动层及第二基材，各层从上至下依次层叠设置，且所述触控显示装置还包括：
第一屏蔽层，所述第一屏蔽层与压力感应层分别位于第一基材相对的第一表面与第二表面；
第二屏蔽层，所述压力驱动层与第二屏蔽层分别设置于第二基材相对的第一表面与第二表面。
2.根据权利要求1所述的触控显示装置，其特征在于，所述触控显示装置还包括一柔性电路板、第一引线以及第二引线，所述第一引线与所述压力感应层电连接，所述第二引线与所述压力驱动层电连接，所述柔性电路板相对的上下两表面分别与所述第一引线和第二引线绑定。
3.根据权利要求2所述的触控显示装置，其特征在于，所述第一屏蔽层、第一基材、压力感应层构成层叠结构且在垂直方向的一侧设置有第一通孔，所述通孔将所述第一屏蔽层与压力感应层电连接在一起；所述压力驱动层、第二基材、第二屏蔽层所构成层叠结构且在垂直方向的一侧设置有第二通孔，所述通孔将所述压力驱动层与第二屏蔽层电连接在一起。
4.根据权利要求2所述的触控显示装置，其特征在于，所述第一屏蔽层与压力感应层用第一锡箔条电连接，所述压力驱动层与第二屏蔽层用第二锡箔条电连接。
5.根据权利要求1所述的触控显示装置，其特征在于，还包括保护盖板，触摸感应单元，显示单元，且各层依次层叠设置。
6.根据权利要求5所述的触控显示装置，其特征在于，所述保护盖板为玻璃、保护膜、胶膜或塑料板。
7.根据权利要求5所述的触控显示装置，其特征在于，所述触控显示装置还包括位于压力感应单元下方用于支撑保护盖板和触摸感应单元的保护金属片。
8.根据权利要求1所述的触控显示装置，其特征在于，所述第一屏蔽层和第二屏蔽层为金属、合金、ITO、IZO、纳米银、金属网格、石墨烯或者纳米管。
9.根据权利要求1所述的触控显示装置，其特征在于，所述第一基材与第二基材为透明导电玻璃，环状聚烯烃薄膜、玻璃、环烯烃聚合物、环烯烃共聚物、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、透明聚亚酰胺、聚酯薄膜、聚对苯二甲酸乙二酯或三乙酰基纤维素。
10.根据权利要求1所述的触控显示装置，其特征在于，所述压力感应层和所述压力驱动层为ITO、IZO、纳米银、金属网格或者纳米管。
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