CN106293240A - 一种具有压力感测功能的触碰显示屏及其实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有压力感测功能的触碰显示屏及其实现方法，该触碰显示屏包括一X‑Y二维平面坐标触碰感测单元、一偏光板单元、一Z轴压力感应电极单元以及一显示器单元；所述Z轴压力感应电极单元设置于所述显示器单元的上方，所述偏光板单元设置于所述Z轴压力感应电极单元的上方，所述X‑Y二维平面坐标触碰感测单元设置于所述偏光板单元的上方；所述X‑Y二维电容式触控感应单元用以检测X/Y平面触碰位置，所述偏光组件用以提高所述显示单元的显示特性；所述Z轴压力感应电极单元设置于所述偏光组件与所述下显示单元之间，用以进行手指按压的压力感测。本发明结构简单、低成本，更具备高灵敏性的压力感测特性及低厚度优点。
Description
技术领域
本发明涉及触摸显示屏领域，特别是涉一种具有压力感测功能的触碰显示屏及其实现方法。
背景技术
伴随着科技日益的进步，对于触碰显示屏的应用要求也越来越多元，而传统X-Y二维平面坐标触碰感测，已经不能够满足各种新兴人机界面的互动应用要求，直到AppleIphone 6S等智能型手机上市，除了平面坐标的侦测外，因具备压力感测功能，故能藉由手指或触控笔所施予的触碰压力深浅，实现Z轴维度的感知，让触控显示设备可以有机会提供更多的触控变化信息给开发者运用与开发，并带给使用者更多直觉性与多样性的触控便利应用及使用经验，传统二维触控显示屏及新三维压力触控触控显示屏操作差异如图1与图2所示。
以Apple Iphone6的压力触碰感测技术结构说明为例，如图3所示，为了有效地减少整个触控显示面板的模块厚度，使用是图4所示的「内嵌电容式X-Y二维触控传感器」的技术面板，将X-Y二维平面触控传感器整合至TFT-LCD显示面板的内部结构之中，用来感测X/Y触碰位置；而负责Z轴(Force力度) 感测电极，则是外置于背光模块之下，利用间隙与中框之接地电极，隔空形成压力感测电容Cz，一旦手指施予足够力量使间隙产生受压形变，就能依照压力感测电容Cz变化的程度知道手指施力的大小，达成压力感侧目的。
现有Apple iPhone 6S产品的压力触碰感测技术优势，主要在于整合性高，但是最大的缺点及限制，即在于于触碰灵敏性低、成本高、产品厚度限制等问题。而造成触碰灵敏性低的原因，主要为手指位置至压力形变区过远，导致力传导路径过长；力传导路径还会经过液晶区，使得有效施力将减损折扣。生产成本高的原因是因为需要多余额外两层电极的制造物料成本(Z轴感测电极及接地电极)，方能实现Z轴压力触碰感测功能；而为实现多点触控功能，该技术Z轴压力感应电极也一定需要图形化设计及额外制程制作，也会再额外增加生产负担。产品厚度限制的原因是因为产品需要额外制造中框的空气间隙结构，形成压力形变区，故会限制产品结构选择，且膨胀产品厚度体积。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种具有压力感测功能的触碰显示屏及其实现方法，将触控及显示结构进行优化整合，实现三维触碰功能，并有效改善现有三维触碰技术方式存在的触碰灵敏性、成本、结构限制等缺点，除了结构简单及低成本优势之外，更具备高灵敏性的压力感测特性及低厚度优点。
本发明采用以下方案实现：一种具有压力感测功能的触碰显示屏，包括一X-Y二维平面坐标触碰感测单元、一偏光板单元、一Z轴压力感应电极单元以及一显示器单元；所述Z轴压力感应电极单元设置于所述显示器单元的上方，所述偏光板单元设置于所述Z轴压力感应电极单元的上方，所述X-Y二维平面坐标触碰感测单元设置于所述偏光板单元的上方；所述X-Y二维电容式触控感应单元用以检测X/Y平面触碰位置，所述偏光组件用以提高所述显示单元的显示特性；所述Z轴压力感应电极单元设置于所述偏光组件与所述下显示单元之间，用以进行手指按压的压力感测。
进一步地，所述X-Y二维平面坐标触碰感测单元的上方设置有一保护盖单元，所述保护盖单元采用玻璃材料、蓝宝石、硬化处理保护膜、装饰膜、功能膜或塑料盖板材料；所述玻璃包括无碱玻璃、钠钙玻璃、强化玻璃、铝硅酸盐玻璃；所述功能膜包括抗刮膜(HardCoating, HC) 、防眩光膜(Anti-Glare, AG)、防污膜(Anti-Smudge, AS)、防反射膜(Anti-Reflection, AR)、低反射膜(Low-Reflection, LR) 、防雾膜(Anti-Fog, AF)；所述塑料盖板材料包括聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、PMMA/PC共混材料、PMMA/PC/PMMA共混材料。
进一步地，所述X-Y二维平面坐标触碰感测单元包括F1、F2、FF薄膜结构以及OGS/TOL、GG、 PG、 GF1、GF2 以及GFF玻璃结构。
进一步地，所述F1、F2、FF薄膜结构分别是一片膜材上或上下面或两片膜材上有触碰传感器结构；所述OGS(One Glass Solution)/TOL(Touch on Lens)玻璃结构为单片玻璃上有触碰传感器的结构；所述GG玻璃结构指的是两片玻璃基板上有触碰传感器的结构；所述PG玻璃结构为一片塑料一片玻璃上有触碰传感器的结构；所述GF1玻璃结构为一片玻璃加一片膜材上有触碰传感器结构；所述GF2玻璃结构为一片玻璃加一片膜材上有上下两面构成的触碰传感器结构；所述GFF玻璃结构为一片玻璃加两片膜材上有触碰传感器结构。
进一步地，所述偏光板单元包括圆偏、椭圆偏、线偏、1/4波板以及1/2波板。
进一步地，所述Z轴压力感应电极单元采用电极材料，所述电极材料包括透明导电金属氧化物(Transparent Conductive Oxide, TCO)、奈米银线、奈米银粒子、导电金属网格、奈米碳管、石墨烯、导电高分子及金属。
进一步地，所述显示器单元包括电子纸显示屏(E-paper)、超扭曲向列型液晶显示屏(STN LCD)、薄膜晶体管型液晶显示屏(TFT LCD)、有机发光二极管显示屏(OLED显示器)；若显示器单元为薄膜晶体管型液晶显示屏(TFT LCD)的IPS/FFS广视角技术液晶显示屏，在所述IPS/FFS广视角技术液晶显示屏的一静电导电层直接作为Z轴压力感应电极单元。
进一步地，所述触碰显示屏的各层之间采用弹性框贴或者弹性面贴方式进行接合，所述弹性面贴采用光学胶，所述光学胶为OCA(Optical Clear Adhesive)固态光学胶或LOCA (Liquid Optical Clear Adhesive)液态光学胶；所述弹性框贴采用的材料包括VHB泡棉胶、压克力发泡胶、AB胶(两液混合硬化胶)。
进一步地，所述的触控显示屏还包括一抗反射层或低反射层，该抗反射层或低反射层设置于该偏光板单元的上方，该X-Y二维平面坐标触碰感测单元设置于抗反射层或低反射层的上方。
进一步地，所述的触控显示屏还包括一抗反射层或低反射层，该抗反射层或低反射层设置于该Z轴压力感应电极单元的上方，该偏光板单元设置于抗反射层或低反射层的上方。
本发明还采用以下方法实现：一种具有压力感测功能的触碰显示屏的实现方法，包括以下方法：
步骤S1：所述X-Y二维平面坐标触控单元及Z轴感测电极及之间采用弹性框贴或弹性面贴方式形成接合结构，构成一个压力变形区及一个对应Z轴压力感测电容Cz其中压力感测电容Cz的上电极为X-Y二维平面坐标触控单元中的Tx电极或者Rx电极，又或者是Tx及Rx电极共同为上电极，压力感测电容Cz的下电极为Z轴压力感应电极单元的Z轴感测电极；所述压力感测电容CZ =εA / d，其中d为上下电极之间距、A为电极相对重迭面积、ε为电极之间的介质材料的等效介电系数，介质材料可为贴合胶材及空气、偏光板单元等材料或其集合，其中A及ε为固定常数；
步骤S2：当手指或触控笔进行一般平面坐标触碰操作时，若所施加压力并未对压力变形区产生足够按压形变位移，故系统并不会侦测到所述压力感测电容Cz变化，仅会对所述X-Y触控传感器判断X-Y触碰位置；
步骤S3：当手指或触控笔施予足够触碰压力时，所述压力感测电容电容Cz的电极间距d，将随着压力的增加而距离变小(d→d’)，所以系统能够藉由操作者手指及施予的触碰压力大小，侦测到不同程度的压力感测电容变化(∆C =CZ’- CZ)，从而达成判断操作者施加压力程度的力道触控感应目的。
与现有技术相比，本发明的有效效果在于将触控及显示结构进行优化，实现三维触碰功能，并有效改善现有三维触碰技术方式存在的触碰灵敏性、成本、结构限制的缺点；除了结构简单及低成本优势之外，本发明更具备高灵敏性的压力感测特性及低厚度优点。除此之外，结构组合的弹性极高，不论是弹性框贴方式或弹性面贴方式皆可适用，也不会限制显示器种类。同时，藉由结构的优化整合，在框贴合应用中，还可利用上偏光片特性之帮助，改善触碰电极的图案可视性问题，突破环境光反射干扰视效问题，实现低反射高对比度帮助。范围包含Touch-display Screen 触碰显示屏 或者是独立Touchpad触摸板。
附图说明
图1是传统二维触控显示屏示意图。
图2是新三维压力触控触控显示屏示意图。
图3 为Apple iphone 6S的压力触碰感测技术结构示意图。
图4为内嵌式电容式X-Y二维触控传感器结构示意图。
图5为本发明一实施例的结构示意图。
图6为本发明结构的压力变形区及Z轴压力感测电容Cz构成实施例示意图。
图7 为本发明一实施例工作原理示意图。
图8为本发明一实施例工作时序示意图。
图9为本发明一实施例压力感应电极非图形设计示意图。
图10为本发明一实施例压力感应电极图形设计示意图。
图11为本发明一实施例结构及环境光的反射示意图。
图12为本发明一实施例结构及环境光的反射示意图。
图13为本发明一实施例结构及环境光的反射示意图。
图14为本发明一实施例结构及环境光的反射示意图。
图15为本发明一实施例结构及环境光的反射示意图。
图16为本发明一实施例结构及环境光的反射示意图。
具体实施方式
为让本发明的目的、特征和优点能使本领域普通技术人员更易理解，下文举一较佳实施例，并配合附图做进一步说明，请特别注意的是，图中的各组件仅为示意而并非按照实物的外形与比例绘制。
本实施例提供一种具有压力感测功能的触碰显示，如图5所示，包括一X-Y二维平面坐标触碰感测单元、一偏光板单元、一Z轴压力感应电极单元以及一显示器单元；所述Z轴压力感应电极单元设置于所述显示器单元的上方，所述偏光板单元设置于所述Z轴压力感应电极单元的上方，所述X-Y二维平面坐标触碰感测单元设置于所述偏光板单元的上方；所述X-Y二维电容式触控感应单元用以检测X/Y平面触碰位置，所述偏光组件用以提高所述显示单元的显示特性；所述Z轴压力感应电极单元设置于所述偏光组件与所述下显示单元之间，用以进行手指按压的压力感测。
于一实施例中，所述X-Y二维平面坐标触碰感测单元的上方设置有一保护盖单元，所述保护盖单元为使实施例具备基本透明显示特性及触碰保护、美观之功能，采用玻璃材料、蓝宝石、硬化处理保护膜、装饰膜、功能膜或塑料盖板材料；所述玻璃包括无碱玻璃、钠钙玻璃、强化玻璃、铝硅酸盐玻璃；所述功能膜包括抗刮膜(Hard Coating, HC) 、防眩光膜(Anti-Glare, AG)、防污膜(Anti-Smudge, AS)、防反射膜(Anti-Reflection, AR)、低反射膜(Low-Reflection, LR) 、防雾膜(Anti-Fog, AF)；所述塑料盖板材料包括聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、PMMA/PC共混材料、PMMA/PC/PMMA共混材料。
于一实施例中，所述X-Y二维平面坐标触碰感测单元包括F1、F2、FF薄膜结构以及OGS/TOL、GG、 PG、 GF1、GF2 以及GFF玻璃结构，目的在于使实施例具备基本X-Y二维平面坐标触碰操作之功能，同时结构能构成压力感测上电极，实现压力感测目的。
于一实施例中，所述F1、F2、FF薄膜结构分别是一片膜材上或上下面或两片膜材上有触碰传感器结构；所述OGS(One Glass Solution)/TOL(Touch on Lens)玻璃结构为单片玻璃上有触碰传感器的结构；所述GG玻璃结构指的是两片玻璃基板上有触碰传感器的结构；所述PG玻璃结构为一片塑料一片玻璃上有触碰传感器的结构；所述GF1玻璃结构为一片玻璃加一片膜材上有触碰传感器结构；所述GF2玻璃结构为一片玻璃加一片膜材上有上下两面构成的触碰传感器结构；所述GFF玻璃结构为一片玻璃加两片膜材上有触碰传感器结构。
于一实施例中，所述偏光板单元包括圆偏、椭圆偏、线偏、1/4波板以及1/2波板，目的在于使实施例具备或提高基本显示特性之功能。例如:TN液晶显示器搭配Plain TAC 或EWV；IPS液晶显示器搭配Plain TAC、Zero TAC或补偿膜；VA液晶显示器配合补偿膜；OLED显示器搭配圆偏光片(线偏光片+ 1/4波板或+1/2+1/4波板)等，实际应用种类及组合需视应用需求决定；另因特性需求偏光板表面，亦可加上抗刮(HC)、抗反射(AR)、低反射(LR)、抗炫(AG)、抗指纹(AF)、防污(AS)、防雾(AF)等表面功能处理。
于一实施例中，所述Z轴压力感应电极单元采用具备导电性质之电极材料，目的在于使实施例结构能构成压力感测下电极，实现压力感测目的，所述电极材料包括透明导电金属氧化物(Transparent Conductive Oxide, TCO)、奈米银线、奈米银粒子、导电金属网格、奈米碳管、石墨烯、导电高分子及金属。另外，感应电极的对应讯号走线，可以使用与感应电极相同导电材料，或者基于降低偶合干扰或者减少阻抗，而使用其他金属材料。
于一实施例中，所述显示器单元包括电子纸显示屏(E-paper)、超扭曲向列型液晶显示屏(STN LCD)、薄膜晶体管型液晶显示屏(TFT LCD)、有机发光二极管显示屏(OLED显示器)，目的在于使实施例具备基本显示特性之功能；若显示器单元为薄膜晶体管型液晶显示屏(TFT LCD)的IPS/FFS广视角技术液晶显示屏，在所述IPS/FFS广视角技术液晶显示屏的一静电导电层直接作为Z轴压力感应电极单元。
于一实施例中，所述触碰显示屏的各层之间采用面贴或者框贴方式进行接合，所述面贴采用透明光学胶，所述光学胶为OCA(Optical Clear Adhesive)固态光学胶或LOCA(Liquid Optical Clear Adhesive)液态光学胶；所述框贴采用的材料包括VHB泡棉胶、压克力发泡胶、AB胶(两液混合硬化胶)，两者目的在于帮助实施例各组件接合。
于一实施例中，如图6所示，压力变形区及对应Z轴压力感测电容Cz的构成方式，可使用X-Y触碰单元及偏光片之间的结合结构或者是偏光片与Z轴感应电极之间的结合结构皆可实现达成，其中(A) 弹性面贴Ⅰ，(C) 弹性面贴Ⅱ结构方式是采用具备弹性功能的透明贴合胶材，以面贴方式来构成实施例的压力变形区，而(B) 弹性框贴Ⅰ，(D) 弹性框贴Ⅱ结构方式是采用具备弹性功能的贴合胶材，以框贴方式来构成实施例的压力变形区。
于一实施例中，如图7(a)及(b)所示，其中压力感测电容Cz使用的上电极，可为X-Y电容式触控单元中的Tx电极或者Rx电极，又或者是Tx及Rx电极共同为上电极，另下电极则使用为Z轴感测电极，一种具有压力感测功能的触碰显示屏幕的实现方法，包括以下方法：
步骤S1：所述X-Y二维平面坐标触控单元及Z轴感测电极及之间采用弹性框贴或弹性面贴方式形成接合结构，构成一个压力变形区及一个对应Z轴压力感测电容Cz，其中压力感测电容Cz的上电极为X-Y二维平面坐标触控单元中的Tx电极或者Rx电极，又或者是Tx及Rx电极共同为上电极，而压力感测电容Cz的下电极为Z轴压力感应电极单元的Z轴感测电极；所述压力感测电容CZ =εA / d，其中d为上下电极之间距、A为电极相对重迭面积、ε为电极之间的介质材料的等效介电系数，介质材料可为贴合胶材及空气、偏光板单元等材料或其集合，其中A及ε为固定常数；
步骤S2：当手指或触控笔进行一般平面坐标触碰操作时，如图7(a)所示，若所施加压力并未对压力变形区，产生足够按压形变位移，故系统并不会侦测到所述压力感测电容Cz变化，仅会对所述X-Y触控传感器判断X-Y触碰位置；
步骤S3：当手指或触控笔施予足够触碰压力时，如图7 (b)所示，所述压力感测电容Cz的电极间距d，将随着压力的增加而距离变小(d→d’)，所以系统能够藉由操作者手指及施予的触碰压力大小，侦测到不同程度的压力感测电容变化(∆C =CZ’- CZ)，从而达成判断操作者施加压力程度的力道触控感应目的。
在本实施例中，而由于压力感测电容Cz使用到X-Y电容式触控单元电极，为不使平面触碰感侦测与压力感测功能产生冲突，请参考如图8所示，两种触碰功能的驱动方式需采分时驱动方式,也就是说X-Y平面触碰感测及Z轴压力触碰感测是分开时间分别进行触碰感应的。
于一实施例中，实现多点压力触碰功能，Z轴感测电极设计可以选择不电极图形化设计方式，或者是选择电极图形化设计方式，但皆可达成多点压力触碰感侧目的。前者设计优点是制程简单及制作成本低，后者优势是当Z轴感测电极图性化设计时，可与X-Y电容式触控单元中的电极做设计搭配，增加多点位置侦测感应的分辨率及精准度。
Z轴感测电极可以不电极图形化设计原理说明，如图8所示，因压力感测CZ电容Cz使用的上电极，使用可为X-Y电容式触控单元中的Tx电极或者Rx电极，又或者是Tx及Rx电极共同作为上电极，而不论是哪一种搭配感应方式，在原先X-Y电容式触控单元中，为实现二维平面坐标多点触碰感测目的，所述上电极即已图形化原因，所以即使下电极的Z轴感测电极没有做电极图形化设计，但搭配上电极图形设计，仍然可以藉此结构特征，会在不同位置构成不同对应压力感应电容效应 CZ1~CZ5，使系统一共可以感应到5个理论分辨率位置。
Z轴感测电极使用电极图形化设计的原理说明，请参考图9之所示，当Z轴感测电极与X-Y电容式触控单元中的电极做设计搭配时，同样的，不论是使用X-Y电容式触控单元中的Tx电极或者Rx电极，又或者是Tx及Rx电极共同作为压力感测电容Cz上电极，因为对应下电极的Z轴感测电极电极图形化设计原因，所以可以藉此结构特征，在不同位置提供更多压力感应电容感应效应CZ1~CZ10，使系统一共可感应到10个理论分辨率位置。
于一实施例中，如图11所示，于一非必要之保护盖单元下，设置一X-Y二维电容式触控感应单元，用来感测X/Y平面触碰位置及构成压力感测上电极，形式可为F1、F2、FF、OGS/TOL、GG、 PG、 GF1、GF2、GFF等触控感测层结构，并在X-Y电容示触控面板之下设置一偏光组件，用以帮助实现或提高下端之显示单元之显示特性，偏光组件可为圆偏、椭圆偏、线偏、1/4波板、1/2波板等材料，也可具有抗刮(HC)、抗反射(AR)、低反射(LR)、抗炫(AG)、抗指纹(AF)、防污(AS)、防雾(AF)等表面功能处理，特别的是在X-Y电容式触控单元及偏光板单元之间的接合结构，使用的是一透明弹性面贴结构方式，用以构成压力形变区，实现压力感测目的，可为OCA(Optical Clear Adhesive)固态光学胶或LOCA (Liquid Optical ClearAdhesive)液态光学胶方式，主材料可以为压克力系、PU系或Silicone系等材料，而Z轴(Force力度)感测电极单元设置在偏光组件及最下方显示单元之间，用以做为手指按压的压力感测下电极，使用电极材料，可为透明导电金属氧化物(Transparent ConductiveOxide, TCO)、奈米银线(silver nanowire)、奈米银粒子、导电金属网格、奈米碳管、石墨烯、导电高分子及金属等材料所构成，另Z轴感测电极可以使用无电极图形化设计方式，或者是使用电极图形化设计方式，但皆可达成多点压力触碰感侧目的。显示器单元部分，可为电子纸显示屏(E-paper)、超扭曲向列型液晶显示屏(STN LCD)、薄膜晶体管型液晶显示屏(TFT LCD)、有机发光二极管显示屏(OLED显示器) ，用以实现基本显示特性之功能；若显示器单元为薄膜晶体管型液晶显示屏(TFT LCD)的IPS/FFS广视角技术液晶显示屏，在所述IPS/FFS广视角技术液晶显示屏的一静电导电层直接作为Z轴压力感应电极单元，不需额外再制作。
本实施例最大优点在于手指位置最接近压力弹性形变区，压力传导路径短及直接，所以拥有非常灵敏的触碰压力感测特性，同时藉由全面贴结构的帮助，除了环境光的表面反射之外(若Cover保护盖单元为玻璃材质，表面反射率约为4%)，因为结构内部，各单元之间的材料折射系数差异并不大，所以不会存在内反射视效干扰，具有很好的环境光低反射特性，另一方面，因为按压变形区是直接整合于接合结构之中，无需另外制作，所以整体机构厚度较为轻薄，适合各种电子产品应用。
于一实施例中，如图12所示，本实施例结构特色及组件关系同前实施例，但X-Y电容式触控单元及偏光板单元之间的接合结构，使用的是一弹性框贴结构方式，材料可为VHB泡棉胶、压克力发泡胶、AB胶等材料，其余结构特性均相同。
本实施例优点，除了同前实施例所述，拥有高灵敏触碰压力感测特性及整体机构厚度轻薄等优点之外，又因为使用了框贴方式，所以还拥有很好的低贴合生产成本及高贴合良率等优势，唯一缺点就是因为空气间隙的存在，会导致组件之间材料折射系数差异过大，所以在框贴空气层的两个上下接口都会有明显的环境光内反射率问题(若与空气间隙接口的材料为玻璃材质，内反射率约为4%)，较不适用于全户外用途的电子产品操作应用，例如GPS等产品。
于一实施例中，如图13示所示，本实施例结构特色及组件关系同前实施例，但在Z轴感测电极单元之上，还增加了一层抗反射层或低反射层，可以透过涂膜、镀膜或贴膜的方式与Z轴感测电极单元结合，有效改善反射视效干扰(抗反射层或低反射层接口的内反射率约可降低至0.5%)，其余结构特性均相同。
本实施例优点，除了同前实施例所述，拥有高灵敏触碰压力感测特性及整体机构厚度轻薄等优点之外，还拥有框贴方式的很好的低贴合生产成本及高贴合良率优势，对于空气层间隙所造成的环境光接口内反射问题，也能够有效改善降低，使本发明应用性更高。
于一实施例中，如图14所示，于一非必要之保护盖单元下，设置一X-Y二维电容式触控感应单元，用来感测X/Y平面触碰位置及构成压力感测上电极，形式可为F1、F2、FF、OGS/TOL、GG、 PG、 GF1、GF2、GFF等触控感测层结构，并在X-Y电容示触控面板之下设置一偏光组件，用以帮助实现或提高下端之显示单元之显示特性，偏光组件可为圆偏、椭圆偏、线偏、1/4波板、1/2波板等材料，也可具有抗刮(HC)、抗反射(AR)、低反射(LR)、抗炫(AG)、抗指纹(AF)、防污(AS)、防雾(AF)等表面功能处理，特别的是在偏光板单元及Z轴感测电极之间的接合结构，使用的是一透明弹性面贴结构方式，用以构成压力形变区，实现压力感测目的，可为OCA(Optical Clear Adhesive)固态光学胶或LOCA (Liquid Optical ClearAdhesive)液态光学胶方式，主材料可以为压克力系、PU系或Silicone系等材料，而Z轴(Force力度)感测电极单元设置在偏光组件及最下方显示单元之间，用以做为手指按压的压力感测下电极，使用电极材料，可为透明导电金属氧化物(Transparent ConductiveOxide, TCO)、奈米银线(silver nanowire)、奈米银粒子、导电金属网格、奈米碳管、石墨烯、导电高分子及金属等材料所构成，另Z轴感测电极可以使用无电极图形化设计方式，或者是使用电极图形化设计方式，但皆可达成多点压力触碰感侧目的。显示器单元部分，可为电子纸显示屏(E-paper)、超扭曲向列型液晶显示屏(STN LCD)、薄膜晶体管型液晶显示屏(TFT LCD)、有机发光二极管显示屏(OLED显示器) ，用以实现基本显示特性之功能；若显示器单元为薄膜晶体管型液晶显示屏(TFT LCD)的IPS/FFS广视角技术液晶显示屏，在所述IPS/FFS广视角技术液晶显示屏的一静电导电层直接作为Z轴压力感应电极单元，不需额外再制作。
本实施例优点，虽然压力弹性形变区位置稍下移，但压力传导路径仍短及直接，所以同样拥有非常灵敏的触碰压力感测特性，同时藉由全面贴结构的帮助，各单元之间的材料折射系数差异并不大，所以不会存在内反射视效干扰，具有很好的环境光低反射特性，另一方面，因为按压变形区是直接整合于接合结构之中，无需另外制作，所以整体机构厚度同样较为轻薄，同样适合各种电子产品应用。
于一实施例中，如图15所示，本实施例结构特色及组件关系同前实施例，但偏光板单元及Z轴感测电极及单元之间的接合结构，使用的是一弹性框贴结构方式，材料可为VHB泡棉胶、压克力发泡胶、AB胶等材料，其余结构特性均相同。
本实施例优点，除了同前实施例所述，拥有高灵敏触碰压力感测特性及整体机构厚度轻薄等优点之外，又因为使用了框贴方式，所以还拥有很好的低贴合生产成本及高贴合良率等优势，虽然因为空气间隙的存在，会导致组件之间材料折射系数差异过大，所以在框贴空气层的两个上下接口都会有明显的环境光内反射率问题，但是本实施例的结构特色,可以藉由偏光组件低穿透率特性帮助，有效降低环境光内反射率(框贴空气层的两个上下接口内反射e通过偏光板单元之后，反射率会约由为4%降至1.6%)，使该实施例应用之用途更为广泛。
于一实施例中，如图16所示，本实施例结构特色及组件关系同前实施例，但在Z轴感测电极单元之上，还增加了一层抗反射层或低反射层，可以透过涂膜、镀膜或贴膜的方式与Z轴感测电极单元结合，进一步在有效改善反射视效干扰，其余结构特性均相同。
本实施例优点，除了同前实施例所述，拥有高灵敏触碰压力感测特性及整体机构厚度轻薄等优点之外，还有框贴方式的很好的低贴合材料成本及高贴合良率优势，对于空气层所造成的环境光接口内反射问题，也能够进一步藉由偏光板单元及反射层或低反射层有效改善降低(框贴空气层的上接口内反射率约为由1.6%，下接口内反射率约可降低至为0.2%)，使本发明应用性更高。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (10)
1.一种具有压力感测功能的触碰显示屏，其特征在于：包括一X-Y二维平面坐标触碰感测单元、一偏光板单元、一Z轴压力感应电极单元以及一显示器单元；所述Z轴压力感应电极单元设置于所述显示器单元的上方，所述偏光板单元设置于所述Z轴压力感应电极单元的上方，所述X-Y二维平面坐标触碰感测单元设置于所述偏光板单元的上方；所述X-Y二维电容式触控感应单元用以检测X/Y平面触碰位置，所述偏光组件用以提高所述显示单元的显示特性；所述Z轴压力感应电极单元设置于所述偏光组件与所述下显示单元之间，用以进行手指按压的压力感测。
2.根据权利要求1所述的一种具有压力感测功能的触碰显示屏，其特征在于：所述X-Y二维平面坐标触碰感测单元的上方设置有一保护盖单元，所述保护盖单元采用玻璃材料、蓝宝石、硬化处理保护膜 、装饰膜、功能膜或塑料盖板材料；所述玻璃包括无碱玻璃、钠钙玻璃、强化玻璃、铝硅酸盐玻璃；所述功能膜包括抗刮膜、防眩光膜、防污膜、防反射膜、低反射膜、防雾膜；所述塑料盖板材料包括聚碳酸酯PC、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、PMMA/PC共混材料、PMMA/PC/PMMA共混材料。
3.根据权利要求1所述的一种具有压力感测功能的触碰显示屏，其特征在于：所述X-Y二维平面坐标触碰感测单元包括F1、F2、FF薄膜结构以及OGS/TOL、GG、 PG、 GF1、GF2 以及GFF玻璃结构。
4.根据权利要求3所述的一种具有压力感测功能的触碰显示屏，其特征在于：所述F1、F2、FF薄膜结构分别是一片膜材上或上下面或两片膜材上有触碰传感器结构；所述OGS/TOL玻璃结构为单片玻璃上有触碰传感器的结构；所述GG玻璃结构指的是两片玻璃基板上有触碰传感器的结构；所述PG玻璃结构为一片塑料一片玻璃上有触碰传感器的结构；所述GF1玻璃结构为一片玻璃加一片膜材上有触碰传感器结构；所述GF2玻璃结构为一片玻璃加一片膜材上有上下两面构成的触碰传感器结构；所述GFF玻璃结构为一片玻璃加两片膜材上有触碰传感器结构。
5.根据权利要求1所述的一种具有压力感测功能的触碰显示屏，其特征在于：所述偏光板单元包括圆偏、椭圆偏、线偏、1/4波板以及1/2波板。
6.根据权利要求1所述的一种具有压力感测功能的触碰显示屏，其特征在于：所述Z轴压力感应电极单元采用电极材料，所述电极材料包括金属氧化物、奈米银线、奈米银粒子、导电金属网格、奈米碳管、石墨烯、导电高分子及金属。
7.根据权利要求1所述的一种具有压力感测功能的触碰显示屏，其特征在于：所述显示器单元包括电子纸显示屏、超扭曲向列型液晶显示屏、薄膜晶体管型液晶显示屏TFT LCD、有机发光二极管显示屏；若显示器单元为薄膜晶体管型液晶显示屏的IPS/FFS广视角技术液晶显示屏，在所述IPS/FFS广视角技术液晶显示屏的一静电导电层直接作为Z轴压力感应电极单元。
8.根据权利要求1所述的一种具有压力感测功能的触碰显示屏，其特征在于：所述触碰显示屏的各层之间采用弹性框贴或者弹性面贴方式进行接合，所述弹性面贴采用光学胶，所述光学胶为OCA固态光学胶或LOCA液态光学胶；所述弹性框贴采用的材料包括VHB泡棉胶、压克力发泡胶、AB胶。
9.根据权利要求1所述的一种具有压力感测功能的触碰显示屏，其特征在于：还包括一抗反射层或低反射层，该抗反射层或低反射层设置于该偏光板单元的上方，该X-Y二维平面坐标触碰感测单元设置于抗反射层或低反射层的上方。
10.根据权利要求1所述的一种具有压力感测功能的触碰显示屏，其特征在于：还包括一抗反射层或低反射层，该抗反射层或低反射层设置于该Z轴压力感应电极单元的上方，该偏光板单元设置于抗反射层或低反射层的上方。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170104 |