CN106339117B - 一种包含三维输入模组的显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种包含三维输入模组的显示装置，包括：一压力传感器，用以侦测Z轴方向的多点按压力值；一具有位置输入功能的显示模块，设置于所述压力传感器的一侧，用以侦测X及Y方向的多点按压位置及输出显示；以及一公共控制器，所述公共控制器对所述具有位置输入功能的显示模块产生像素扫描脉冲及触控扫描脉冲，且对所述压力传感器产生压力扫描脉冲，藉以侦测多个位置输入及相应的多个点按压力值。所述包含三维输入模组的显示装置具有硬件设计简单，抗噪性能好等优点。

Description

一种包含三维输入模组的显示装置

【技术领域】

本发明涉及触控领域，尤其涉及一种包含三维输入模组的显示装置。

【背景技术】

随着触控技术的发展，无论是现有的工业电子装置还是消费电子装置大多数都采用了具有触控功能的显示装置，具有触控功能的显示装置表面受到来自手指以及触控笔等的操作时，电子装置通过检测触控点的位置来执行特定的操作。对于触控点的侦测，无论是电容屏还是电阻屏，其均通过不同的原理来确定触控点在显示装置上的二维坐标，以显示装置所在表面建立二维坐标系(X，Y)，触控点的检测就相当于确定触控点在X轴方向的位置以及Y轴方向上的位置，即确定触控点的二维位置。

为了进一步丰富具有触控功能的显示装置，目前已有部分显示装置会加装压力传感器，所述压力传感器包括多个压感单元，位于触控点处的压感单元感应来自垂直于显示装置(相当于Z轴方向)的按压力会产生一定的形变从而引起压感单元处的电信号发生变化，对该电性号的侦测可以确定压感单元所受到的压力。不同位置触控点匹配不同按压力值时可设置对应的装置功能，即我们可以从触控点(X,Y)和压力(Z)所界定的3D(3-dimension三维)角度去丰富设计从而形成包含三维输入模组的显示装置。

然而，在电子设备日趋轻薄化低价化的今天，压力传感器的加载使得显示装置厚度增加，成本大幅提升，硬件设计非常复杂，且由于触控显示装置集成度的增加，各元器件以及导电线的排布越来越紧密，电讯号之间的干扰非常严重，以至于触控点位置以及按压力值的侦测精准度降低，如何克服包括三维输入模组的显示装置所遇到硬件复杂，讯号之间干扰严重的问题是业界急于解决的一大难题。

【发明内容】

为克服目前包含三维输入模组的显示装置所存在的硬件复杂的问题，本发明提供一种硬件设计简单的包含三维输入模组的显示装置。

本发明提供了一种解决上述技术问题的技术方案：一种包含三维输入模组的显示装置，包括：一压力传感器，用以侦测Z轴方向的多点按压力值；一具有位置输入功能的显示模块，设置于所述压力传感器的一侧，用以侦测X及Y方向的多点按压位置及输出显示；以及一公共控制器，所述公共控制器对所述具有位置输入功能的显示模块产生像素扫描脉冲及触控扫描脉冲，且对所述压力传感器产生压力扫描脉冲，藉以侦测多个位置输入及相应的多个点按压力值。

优选地，所述压力传感器包括设置有至少一压感单元的第一压力层和设置有至少一压感单元的第二压力层，所述第一压力层与所述第二压力层设置于至少一柔性基材层上。

优选地，设置于所述第一压力层上的压感单元数量介于10至100个之间，设置于所述第二压力层上的压感单元数量介于10至100个之间。

优选地，设置于所述第一压力层上的压感单元排布与设置于所述第二压力层上的压感单元排布偏移错位。

优选地，另包括一片金属层，设置于所述压力传感器与所述具有位置输入功能的显示模块之间。

优选地，所述具有位置输入功能的显示模块系为嵌入式触控面板。

优选地，所述具有位置输入功能的显示模块设置有阵列排布的多个像素单元与多个触控单元，所述多个像素单元排布密度大于或等于触控单元排布密度，所述触控单元排布密度大于或等于所述压力传感器内压感单元排布密度。

优选地，所述公共控制器包括一驱动脉冲处理电路及一共享驱动器，所述驱动脉冲处理电路包括一选择电路和/或一脉冲重整电路，所述共享驱动器，所述选择电路以及所述脉冲重整电路依次电连接。

优选地，所述公共控制器包含一驱动脉冲处理电路及一共享驱动器，所述驱动脉冲处理电路以对所述共享驱动器输出的信号进行位移，脉宽缩窄以及分频中的一种或多种处理。

优选地，所述像素扫描脉冲，所述触控扫描脉冲与所述压力扫描脉冲分时序彼此无时间间隙交替进行，或设有时间间隙交替进行。

优选地，所述公共控制器包括多条提供像素扫描脉冲，触控扫描脉冲，压力扫描脉冲的驱动线，所述压力传感器包括设置有至少一压感单元，所述具有位置输入功能的显示模块包括阵列排布的多个像素单元与多个触控单元，所述压感单元、所述像素单元以及所述触控单元中至少有二者共用驱动线。

优选地，所述公共控制器包括多条提供像素扫描脉冲的驱动线，所述驱动线在提供像素扫描脉冲后再依次提供触控扫描脉冲和/压力扫描脉冲。

优选地，所述单个压力扫描脉冲和/或触控扫描脉冲包括一个或多个窄脉冲。

本发明还提供一种包含三维输入模组的显示装置，包括：一三维输入模块，用以侦测X及Y方向的多点按压位置及侦测Z轴方向的多点按压力值；一显示模块，设置于所述三维输入模块的一侧用以显示；以及一公共控制器，所述公共控制器对所述显示模块产生像素扫描脉冲，且对所述三维输入模块压力传感器产生触控扫描脉冲以及压力扫描脉冲，藉以侦测多个位置输入及相应的多个点按压力值。

优选地，包括一片金属层，设置于所述三维输入模块与所述显示模块之间。

与现有技术相比，本发明所提供的包含三维输入模组的显示装置具有如下优点：

1.该包含三维输入模组的显示装置在进行显示的同时，其不仅能够侦测触控点位置，而且能够侦测到触控点的压力值。触控传感器与压力传感器的通过同一共享驱动器来驱动，其节约了硬件成本，简化了硬件电路设计，提升了包含三维输入模组的显示装置的集成度，且从一定程度上降低了包含三维输入模组的显示装置的厚度与重量。触控传感器与压力传感器以及显示模组的导电线结构上靠近，现有技术中采用不同的驱动器分别对像素单元，触控单元与压感单元进行驱动，其设计空间相比较小，元器件的排布密切不利于散热，本发明则很好地解决了这个问题。

2.由于电容式触控面板采用的是人体感应电流的原理进行触控点侦测的，其非常容易受到讯号之间的相互干扰而导致触控点位置侦测不精准。本发明中巧妙的通过选择电路和/或脉冲重整电路将为像素单元提供栅极驱动扫描脉冲的共享驱动器加以利用，通过选择电路和/或脉冲重整电路进行选择，位移，脉宽缩窄以及分频等处理后提供压力扫描脉冲与触控扫描脉冲。栅极扫描脉冲，压力扫描脉冲与触控扫描脉冲之间可以分时序进行。在分时序时，栅极扫描脉冲，压力扫描脉冲与触控扫描脉冲分时段进行，故，电讯号之间的干扰大幅降低，包含三维输入模组的显示装置的触控稳定性得到大幅的提升。

3.本发明中采用惠斯通电桥对按压力值进行侦测，其电路结构简单，控制精度高。最重要的所述压力信号处理器中采用电桥与多路复用器结合，通过多路复用器选择不同的压感单元，但不同压感单元在侦测压力信号时所构成的惠斯通电桥中，电阻Ra与Rb为共享电阻，这样设计可以大大地降低惠斯通电桥中的电阻数量，且不同压感单元在进行压力侦测时，由于其部分硬件共享，故相互之间的误差率降低。更进一步，所述压感单元所对应的内阻RF0，RF1，RF2······RFn一一对应设置有RC0，RC1，RC2······RCn互为参考电阻，该参考电阻设置在RF0，RF1，RF2······RFn附近，这样，它们之间的受到温度影响一致，受到的其他噪声也近似，这样有利于惠斯通电桥的稳定，降低了硬件电路因自身温度漂移，环境因素所带来的信号误判。RF0，RF1，RF2······RFn与RC0，RC1，RC2······RCn互为参考电阻，这样降低噪声的同时优化了资源的配置。惠斯通电桥的输出信号端接有运算放大电路，所述运算放大电路不仅可以将输出信号U0进行放大，且其可以利用运算放大电路抑制噪声的特性来降低噪声。以RF0与RC0为例来进行说明，在上基板11受到按压力时，RF0电阻值变化为△r，但实际上RF0受到如温度以及其他干扰而会产生△s的噪声，对于参考电阻RC0来说，其受到如温度以及其他干扰与其附近的RF0一致，大小也为△s的噪声，该噪声△s在运算放大电路的反向输入端经过反向后即与同向输入端的压敏电阻RF0的噪声相抵消，这样，大大的降低的其他噪声所带来的干扰，进一步提升了压力信号的侦测精度。

【附图说明】

图1是本发明第一实施例包含三维输入模组的显示装置的层状结构爆炸示意图。

图2A是本发明第一实施例包含三维输入模组的显示装置的电路结构模块示意图。

图2B是本发明第一实施例包含三维输入模组的显示装置的电路结构模块的变形结构示意图。

图3是本发明第一实施例包含三维输入模组的显示装置的立体结构示意图。

图4是本发明第一实施例包含三维输入模组的显示装置之触控扫描脉冲与压力扫描脉冲以及栅极扫描脉冲的时序图。

图5是图2A中压力信号处理器的电路结构示意图。

图6A是图5中压力信号侦测原理图。

图6B是图5中另一压力信号侦测原理图。

图7是本发明第二实施例包含三维输入模组的显示装置之触控扫描脉冲与压力扫描脉冲以及栅极扫描脉冲的时序图。

图8是本发明第三实施例包含三维输入模组的显示装置之触控扫描脉冲与压力扫描脉冲以及栅极扫描脉冲的时序图。

图9a以及图9b是本发明第四实施例包含三维输入模组的显示装置之触控扫描脉冲与压力扫描脉冲以及栅极扫描脉冲的时序图。

图10是本发明第五实施例包含三维输入模组的显示装置之触控扫描脉冲与压力扫描脉冲以及栅极扫描脉冲的时序图。

图11是本发明第六实施例包含三维输入模组的显示装置的电路结构模块示意图。

图12是本发明第六实施例包含三维输入模组的显示装置之触控扫描脉冲与压力扫描脉冲以及栅极扫描脉冲的时序图。

图13是本发明第七实施例包含三维输入模组的显示装置之触控扫描脉冲与压力扫描脉冲以及栅极扫描脉冲的时序图。

图14是本发明第八实施例包含三维输入模组的显示装置之触控扫描脉冲与压力扫描脉冲以及栅极扫描脉冲的时序图。

图15是本发明第九实施例包含三维输入模组的显示装置之触控扫描脉冲与压力扫描脉冲以及栅极扫描脉冲的时序图。

图16A是本发明第十实施例包含三维输入模组的显示装置的层状结构爆炸示意图。

图16B是本发明第十实施例包含三维输入模组的显示装置的立体结构示意图。

图17是本发明第十一实施例包含三维输入模组的显示装置的层状结构示意图。

图18A是本发明第十二实施例包含三维输入模组的显示装置的层状结构示意图。

图18B是本发明第十三实施例包含三维输入模组的显示装置的层状结构示意图。

图19A是本发明第十四实施例包含三维输入模组的显示装置的层状结构的示意图。

图19B是本发明第十四实施例包含三维输入模组的显示装置的层状结构变形一的示意图。

图20是本发明第十四实施例包含三维输入模组的显示装置中第一压力层与第二压力层的局部叠加效果示意图。

图21是本发明第十四实施例包含三维输入模组的显示装置之触控扫描脉冲与压力扫描脉冲以及栅极扫描脉冲的时序图。

图22是本发明第十五实施例包含三维输入模组的显示装置之触控扫描脉冲与压力扫描脉冲以及栅极扫描脉冲的时序图。

图23是本发明第十六实施例包含三维输入模组的显示装置之触控扫描脉冲与压力扫描脉冲以及栅极扫描脉冲的时序图。

【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1，本发明第一实施例包含三维输入模组的显示装置10从上至下(本发明中所涉及的上、下左右等位置词仅限于指定视图中的相对位置，而非绝对位置)包括一上基板11，一贴合层12，一压力层13，一具有位置输入功能的显示模块1,以及一信号处理电路2，所述压力层13通过贴合层12与上基板11贴合，所述压力层13与具有位置输入功能的显示模块1通过导电线与信号处理电路2电连接。所述信号处理电路2设置在具有位置输入功能的显示模块1的下方,其位置不作限定，其也可以设置于具有位置输入功能的显示模块1上方或其一侧，或任何适合的地方。

具有位置输入功能的显示模块1上至下包括一上偏光片14，一触控传感器15，一上基板16，一液晶层17，一下基板18和一下偏光片19，上基板16和下基板18夹持液晶层17，触控传感器15设置在上偏光片14的下表面，当然，触控传感器15位置不作限定，其可以设置在上基板16上表面/下表面，或下基板18上表面/下表面、或下偏光片19上表面上。具有位置输入功能的显示模块1可以是嵌入式触控面板：in-cell LCD，或on-cell LCD，或on-cellAMOLED。

上基板11可以认定为我们传统触控面板上的触摸盖板，所谓的盖板包括一触控操作面与一组件安装面(图未示)，其触控操作面用于手指或触控笔等进行触控操作，组件安装面则用于安装触控电极组件或显示面板等。

贴合层12可以选用OCA(光学透明胶，Optical Clear Adhesive)或LOCA(液态光学透明胶，Liquid Optical Clear Adhesive)。

请参阅图2A和图3(图3中未画出触控单元的驱动线，其可以与像素单元171共用驱动线也可以是独立设置驱动线)，触控传感器15包括多个阵列设置在上偏光片14之下表面的多个触控单元(图未示)，所述多个触控单元受触控扫描脉冲之时序控制以侦测上基板11上的触控点位置。

所述具有位置输入功能的显示模块1包括一像素阵列170，所述像素阵列170包括多个阵列的像素单元171，所述像素单元171依源极扫描脉冲与栅极扫描脉冲之时序来控制显示效果。

压力层13上设置有压力传感器130，该压力传感器130包括阵列的多个压感单元131，所述多个压感单元131受压力扫描脉冲控制以侦测上基板11上的触控点处的按压力值。所述一压感层13上设置的压感单元131的数量在10至100个之间，优选为17-45个。

所述具有位置输入功能的显示模块1内的像素单元171排布密度大于或等于触控单元(图未视)排布密度，所述触控单元171排布密度大于或等于所述压力传感器130内压感单元131排布密度。

信号处理电路2包括一公共控制器(Controller IC)180与一压力信号处理器190，压力传感器130电性连接于公共控制器180与压力信号处理器190。触控传感器电性连接于公共控制器180。

压力信号处理器190将压力传感器130侦测到的压力信号进行处理，其包括一电桥191与一多路复用器192，该多路复用器192电性连接于电桥191。

公共控制器180包括一共享驱动器(兼具像素单元171之栅极驱动器功能)181a，一源极驱动器181b，一驱动脉冲处理电路187，一触控信号接收模组182，一压力信号接收模组183以及一集成处理器186，共享驱动器181a根据待显示讯号产生栅极扫描脉冲Vg_1-Vg_n以指示像素单元171的显示色彩更新时序，源极处理器181b根据待显示讯号产生源极扫描脉冲Vs_1-Vs_m以指示像素单元171的色彩显示强度。所述驱动脉冲处理电路187包括一选择电路184，一脉冲重整电路185，选择电路184与脉冲重整电路185用于对共享驱动器181a所输出的栅极扫描脉冲Vg_1-Vg_n进行处理。栅极扫描脉冲Vg_1-Vg_n经过选择电路184以及脉冲重整电路185为压力传感器130提供压力扫描脉冲Vf_1-Vf_k以控制侦测压感单元161的时序，并且还为触控传感器15提供触控扫描脉冲Vt_1-Vt_p以控制侦测触控点的时序。

于实务操作上，配合触控传感器15与压力传感器130的传感器特性及需要，选择电路184与脉冲重整电路185用于对共享驱动器181a所输出的栅极扫描脉冲Vg_1-Vg_n进行处理后，可以产生不同于栅极扫描脉冲的脉宽宽度与方波振幅，藉以达到提供因各别传感器需求而适合的脉冲讯号；于本发明中，方波为常见的触控显示模块处理讯号形式，但并不以此为限而可以是任何适合的波型讯号。

压力传感器130侦测到压力信号后将该电信号传输至压力信号处理器190，所述压力信号处理器190对该压力信号进行处理后再将其传输给公共控制器180中的压力信号接收模组183。触控传感器15侦测到触控信号后将该信号传递给触控信号接收模组182。集成处理器186对触控信号接收模组182与压力信号接收模组183的电信号进行运算等处理。

选择电路184可以从栅极扫描脉冲Vg_1-Vg_n中选择部分信号进行输出，譬如选择单数列栅极扫描脉冲，而脉冲重整电路185对选择电路184中输出的脉冲信号进行位移，脉宽变窄，分频等处理，实际上驱动脉冲处理电路187也可以仅设置脉冲重整电路185/或选择电路184，通过选择电路184或脉冲重整电路185完成栅极扫描脉冲Vg_1-Vg_n的选择或处理，如图2B中所示，共享驱动器181a输出信号经过选择电路184提供栅极扫描脉冲，共享驱动器181a输出信号经过选择电路184以及脉冲重整电路185提供压力扫描脉冲与触控扫描脉冲。压力信号处理器190可以与公共控制器180分开设置，也可以将压力信号处理器190集成入公共控制器180中并设置在同一芯片上。

请参阅图4，共享驱动器181a提供栅极扫描脉冲Vg_1-Vg_n，所述信号经过选择电路184与脉冲重整电路185对其进行处理以形成如图4中所示的触控扫描脉冲与压力扫描脉冲时序图(本发明所有时序图中仅以特定的几组时序图来表示电信号的变化趋势，其实际的时序图数量匹配于触控单元以及压感单元数量)，Vg_1、Vg_2代表二不同像素单元171的栅极扫描脉冲之更新时序；Vt_1、Vt_2代表二不同触控单元151的触控扫描脉冲更新时序，公共控制器180根据触控扫描脉冲之时序来侦测手指或触控笔等在上基板11上的触控点位置；Vf_1、Vf_2代表二不同的压感单元131的压力扫描脉冲更新时序，公共控制器180根据压力扫描脉冲之时序来侦测触控点处所受到的按压力值。

所述栅极扫描脉冲Vg_1和Vg_2、栅极扫描脉冲Vt_1和Vt_2以及压力扫描脉冲Vf_1与Vf_2之间相互错开，相互无时间间隙地彼此交替，即该三者分时序进行而可以避免相互之间的电性干扰。优选地在相邻栅极扫描脉冲与触控扫描脉冲之间，触控扫描脉冲以及压力扫描脉冲之间，栅极扫描脉冲以及压力扫描脉冲之间设置有时间间隙以避开彼此之间的电位切换点，因为在电位切换点处理讯号之间容易相互干扰，故，避开讯号之间的电位切换点可提升包含三维输入模组的显示装置10的抗噪性能。

请参阅图5，压力信号处理器190包括一电桥191与一多路复用器192，多路复用器192包括第一多路复用器MUX1，第二多路复用器MUX2，电桥191包括至少一电阻Ra，至少一电阻Rb与一运算放大电路(未标号)，第一多路复用器MUX1与第二多路复用器MUX2的输出端作为运算放大电路的输入信号U0分别电性连接于运算放大电路的同相输入端以及反向输入端，运算放大电路的输出端连接有滤波电路193以及ADC电路194，这样运算放大电路所输出的电信号可以通过滤波电路193进行去噪处理后再传递至ADC电路194进行模数转换。第一多路复用器MUX1的输出端连接在电阻Ra的一端，电阻Ra的另一端电性连接于激励源的正极端VEX+；第二多路复用器MUX2的输出端连接在电阻Rb的一端，电阻Rb的另一端电性连接于激励源的正极端VEX+。于相关实施例中，激励源的建置采用单电源或双电源供电方式但并非限定，而激励讯号可以采用方波、正弦波或定电压讯号等合适的给定讯号，讯号型态亦并不加以限定；优选地，激励源较佳可以采用本文每一实施例所揭示具方波型态扫描脉冲式的压力扫描脉冲作为激励源提供的信号，对压力传感器进行激励并侦测变化。

第一多路复用器MUX1的输入端连接的是压力传感器的第一组多个压感单元131，所述第一组多个压感单元131对应的内阻为RF0，RF1，RF2······RFn，在用户触摸上基板11产生一定的压力时，位于上基板11之下的压感单元131所对应的内阻RF0，RF1，RF2······RFn阻值发生变化从而引起压力传感器的压力信号的变化，第一多路复用器MUX1可以选择RF0，RF1，RF2······RFn的其中一个电阻作为其输入。

第二多路复用器MUX2的输入端连接的是压力传感器的第二组多个压感单元131，所述第二组多个压感单元131内阻为RC0，RC1，RC2······RCn，其与RF0，RF1，RF2······RFn一一匹配相邻设置，举例来说RC0设置在RF0的附近，RC1设置在RF1的附近，如此类推。RC0，R1，RC2······RCn与RF0，RF1，RF2······RFn互为参考电阻而设置，第二多路复用器MUX2可以选择RC0，RC1，RC2······RCn的其中一个电阻作为其输入。在RF0，RF1，RF2······RFn所对应的压感单元131受到按压力时，RC0，RC1，RC2······RCn作为RF0，RF1，RF2······RFn的参考电阻；反之RC0，RC1，RC2······RCn所对应的压感单元131受到按压力时，RF0，RF1，RF2······RFn为RC0，RC1，RC2······RCn的参考电阻且它们一端连激励源的正极端VEX-。

请参阅图6A，以第一多路复用器MUX1选择RF0与第二多路复用器MUX2选择RC0为例来对压力传感器的工作原理进行说明。所述电阻RF0、电阻RC0以及电阻Ra与Rb构成了惠斯通电桥，在无按压力作用时，惠斯通电桥处于平衡状态。激励源为电桥191提供稳压电源，所述稳压电源在接入时不考虑其正负极极性，本实施例中优选直流稳压电源。当用户在上基板11操作时，其对上基板11有一个按压力，所述压力传感器中对应内阻RF0，RF1，RF2······RFn一个或多个阻值改变，这样，惠斯通电桥平衡被打破而导致输出电信号U0必定发生变化，不同阻值的改变对应着不同的压力值，故，通过对惠斯通电桥的输出信号U0进行计算及处理即可以得出相应的压力值。实际上，我们也可以根据需要设置一个共享电阻来代替RC0，RC1，RC2······RCn。

于一选择性实施例中，如图6B所示，Ra及RC0也可以互换成为另一种形式的电桥。

值得留意，于较佳实施例中，电阻(即如电阻Ra与Rb)可选用可变电阻，经由电路可程序动态调整，已达成动态调整与使相对应之多组RFn、RCn，Ra与Rb所构成的电桥平衡。

与现有技术相比，本发明所提供的包含三维输入模组的显示装置10具有如下优点：

1.该包含三维输入模组的显示装置10在进行显示的同时，其不仅能够侦测触控点位置，而且能够侦测到触控点的压力值。触控传感器与压力传感器的通过同一共享驱动器181a来驱动，其节约了硬件成本，简化了硬件电路设计，提升了包含三维输入模组的显示装置10的集成度，且从一定程度上降低了包含三维输入模组的显示装置10的厚度与重量。触控传感器与压力传感器以及具有位置输入功能的显示模块1的导电线结构上靠近，现有技术中采用不同的驱动器分别对像素单元171，触控单元与压感单元131进行驱动，其设计空间相比较小，元器件的排布密切不利于散热，本发明则很好地解决了这个问题。

2.由于电容式触控面板采用的是人体感应电流的原理进行触控点侦测的，其非常容易受到讯号之间的相互干扰而导致触控点位置侦测不精准。本发明中巧妙的通过选择电路184和/或脉冲重整电路185将为像素单元171提供栅极驱动扫描脉冲的共享驱动器181a加以利用，通过选择电路184和/或脉冲重整电路185进行选择，位移，脉宽缩窄以及分频等处理后提供压力扫描脉冲与触控扫描脉冲。栅极扫描脉冲，压力扫描脉冲与触控扫描脉冲之间可以分时序进行。在分时序时，栅极扫描脉冲，压力扫描脉冲与触控扫描脉冲分时段进行，故，电讯号之间的干扰大幅降低，包含三维输入模组的显示装置10的触控稳定性得到大幅的提升。

3.本发明中采用惠斯通电桥对按压力值进行侦测，其电路结构简单，控制精度高。最重要的所述压力信号处理器190中采用电桥191与多路复用器192结合，通过多路复用器192选择不同的压感单元131，但不同压感单元131在侦测压力信号时所构成的惠斯通电桥中，电阻Ra与Rb为共享电阻，这样设计可以大大地降低惠斯通电桥中的电阻数量，且不同压感单元131在进行压力侦测时，由于其部分硬件共享，故相互之间的误差率降低。更进一步，所述压感单元131所对应的内阻RF0，RF1，RF2······RFn一一对应设置有RC0，RC1，RC2······RCn互为参考电阻，该参考电阻设置在RF0，RF1，RF2······RFn附近，这样，它们之间的受到温度影响一致，受到的其他噪声也近似，这样有利于惠斯通电桥的稳定，降低了硬件电路因自身温度漂移，环境因素所带来的信号误判。RF0，RF1，RF2······RFn与RC0，RC1，RC2······RCn互为参考电阻，这样降低噪声的同时优化了资源的配置。惠斯通电桥的输出信号端接有运算放大电路，所述运算放大电路不仅可以将输出信号U0进行放大，且其可以利用运算放大电路抑制噪声的特性来降低噪声。以RF0与RC0为例来进行说明，在上基板11受到按压力时，RF0电阻值变化为△r，但实际上RF0受到如温度以及其他干扰而会产生△s的噪声，对于参考电阻RC0来说，其受到如温度以及其他干扰与其附近的RF0一致，大小也为△s的噪声，该噪声△s在运算放大电路的反向输入端经过反向后即与同向输入端的压敏电阻RF0的噪声相抵消，这样，大大的降低的其他噪声所带来的干扰，进一步提升了压力信号的侦测精度；实际上，于运算放大电路可能的噪声相抵消手法均可使用，例如，U＝A((V+)-(V-))＝A((V_△r+V_△s)-(-V_△r+V_△s))＝2A V_△r，△s系不受反向电压影响而存在的外部引发噪声效应，其中使用差动放大器或放大器组合皆为本发明可以采用的手法，并不以此为限，只要能消弭外部引发噪声效应的电路守法皆为本发明保护范围。

请参阅图7，本发明第二实施例提供一种包含三维输入模组的显示装置(均未标号)，所述包含三维输入模组的显示装置与第一实施例的包含三维输入模组的显示装置的不同之处仅在于：所述的触控扫描脉冲与压力扫描脉冲以及栅极扫描脉冲的时序变化不一致，在本实施例中触控扫描脉冲与压力扫描脉冲均与栅极扫描脉冲同时序进行，但触控扫描脉冲与压力扫描脉冲之间分时序进行。压力扫描脉冲以及触控扫描脉冲的经驱动脉冲处理电路后脉宽变窄，这样，栅极扫描脉冲与压力扫描脉冲以及触控扫描脉冲之间存在时间间隙，举例来说，Vg_1中栅极扫描脉冲在t1和t2时刻切换电位，Vt_1中触控扫描脉冲脉宽小于栅极扫描脉冲脉宽，其在t3和t4时刻切换电位点，Vf_1中压力扫描脉冲脉宽小于栅极扫描脉冲脉宽，其在t5和t6时刻切换电位点，t1＜t3＜t4＜t2＜t5＜t6，像素单元、触控单元以及压感单元之间的运作的电位切换点彼此错开。在电位切换点，触控传感器、压力传感器以及像素单元之间容易相互讯号干扰而导致触控点位置以及按压力值侦测不精准，本实施例则通过在栅极扫描脉冲、压力扫描脉冲与触控扫描脉冲设置一定的时间间隙使该两者的电位切换点错位来避免相互之间的讯号干扰。实际操作中所述触控扫描脉冲以及所述压力扫描脉冲之脉宽不宽于所述栅极驱动脉冲之脉宽即可。

在本发明所有实施例中，所谓同时序即指在栅极扫描脉冲的一个工作周期(电位为“1”)内，压力扫描脉冲/触控扫描脉冲之工作周期与其存在重叠(不包括时序图的端点重叠)。反之，则为分时序。

请参阅图8，本发明第三实施例提供一种包含三维输入模组的显示装置(均未标号)，所述包含三维输入模组的显示装置与第一或二实施例的包含三维输入模组的显示装置的不同之处仅在于：所述的触控扫描脉冲与压力扫描脉冲的时序发生了变化，在本实施例中，触控扫描脉冲与压力扫描脉冲分时序进行，1个压力扫描脉冲及触控扫描脉冲包括多个短脉冲以降低噪声，图8中仅以3个短脉冲为例来进行说明，所述短脉冲也可以是2个或多个。

请参阅图9a，本发明第四实施例提供一种包含三维输入模组的显示装置(均未标号)，所述包含三维输入模组的显示装置与第一至三实施例的包含三维输入模组的显示装置的不同之处仅在于：在本实施例中，栅极扫描脉冲、触控扫描脉冲与压力扫描脉冲均同时序进行，在图9a中，栅极扫描脉冲、触控扫描脉冲与压力扫描脉冲脉宽依次变窄以错开彼此电位切换点。举例来说，Vg_1中栅极扫描脉冲在t11和t21时刻切换电位，Vt_1中触控扫描脉冲脉宽小于Vg_1中栅极扫描脉冲脉宽，其在t31和t41时刻切换电位点，t11＜t31，t21＞t41，Vf_1中压力扫描脉冲脉宽小于Vt_1中触控扫描脉冲脉宽，且t51>t31，t61<t41，这样电位切换点进行了错位，即使产在生了干扰信号，它们之间也降低相互干扰的可能，如，压力扫描脉冲在电位切换点处产生了干扰讯号，但此时的栅极扫描脉冲与触控扫描脉冲正值稳定期，故，该干扰讯号对它们影响不大。栅极扫描脉冲、触控扫描脉冲与压力扫描脉冲在一工作周期内完全重叠，实际上，触控扫描脉冲与压力扫描脉冲脉宽不作限定，它们可以选择部分重叠而避开彼此的电位切换点，如图9b中所示，触控扫描脉冲与压力扫描脉冲均匀栅极扫描脉冲同时序进行，触控扫描脉冲与压力扫描脉冲相互之间也同时序但两者仅部分工作周期重叠。

请参阅图10，本发明第五实施例提供一种包含三维输入模组的显示装置(均未标号)，所述包含三维输入模组的显示装置与第一至四实施例的包含三维输入模组的显示装置的不同之处仅在于：触控扫描脉冲的脉宽变窄，其错开了栅极扫描脉冲的电位切换点，压力扫描脉冲的脉宽比触控扫描脉冲脉宽更窄且电位切换点也错开了，设定栅极扫描脉冲频率为Fg，触控扫描脉冲频率为Ft，压力扫描脉冲频率为Ff，Fg>Ft>Ff。由于包含三维输入模组的显示装置依次对像素单元，触控单元以及压感单元的扫描频率要求要依次降低，故，相对于栅极扫描脉冲的扫描频率来依次降低触控扫描脉冲以及压力扫描脉冲的扫描频率同样可以达到触控点与按压力侦测的目的，且这样降低了包含三维输入模组的显示装置的能耗。优选地，Fg＝(1-20)Ft，Fg＝(1-50)Ff。

请参阅图11，本发明第六实施例提供一种包含三维输入模组的显示装置(未标号)，所述包含三维输入模组的显示装置与第一至五实施例的包含三维输入模组的显示装置的不同之处仅在于：该包含三维输入模组的显示装置之驱动脉冲处理电路687包括多路选择电路与脉冲重整电路：第一选择电路684a，第一脉冲重整电路685a，第二选择电路684b，第二脉冲重整电路685b······第n选择电路684n以及第n脉冲重整电路685n，不同组选择电路及脉冲重整电路为不同的触控单元与压感单元分别提供触控扫描脉冲与压力扫描脉冲。

请参阅图12，以2组触控单元及压感单元与像素单元(均未标号)为例来对驱动脉冲处理电路687所输出的栅极触控扫描脉冲和触控扫描脉冲与压力扫描脉冲来进行说明，设定：Vg_1与Vg_2分别是像素阵列670中像素单元1与像素单元2所接收到的栅极扫描脉冲，Vt_1与Vt_2分别是触控传感器65上的触控单元1与触控单元2(1,2系指触控单元顺序的编号，非图示上的编号)所接收到的触控扫描脉冲信号，Vf_1与Vf_2分别是压力传感器630上的压感单元1和压感单元2(1,2系指压感单顺序的编号，非图示上的编号)所接收到的压力扫描脉冲信号与触控扫描脉冲以及压力扫描脉冲分时序进行。触控扫描脉冲的一个脉冲周期为tz，其由多个短脉冲td组成，触控单元1与触控单元2之间的触控极扫描脉冲起始电位切换点之间存在ts(ts<tz，ts≠ntd，n为正整数)的延迟，故，触控素单元1与触控单元2之间的触控扫描脉冲的电位切换点进行了错位。同样的，压感单元1与压感单元2之间的压力扫描脉冲也进行了电位切换点的错位。触控单元以及压感单元之间的电讯号干扰降低，且由于多组选择电路与脉冲重整电路对栅极扫描脉冲进行处理来为压感单元以及触控单元同时提供压力扫描脉冲及触控扫描脉冲，故，其工作周期缩短，电讯号之间的相互干扰也降低。本实施例中的电位切换点错位技术同样适用于其他实施例。

请参阅图13，本发明第七实施例提供一种包含三维输入模组的显示装置(均未标号)，所述包含三维输入模组的显示装置与第一至六实施例的包含三维输入模组的显示装置的不同之处仅在于：所述像素单元与触控单元共用驱动线，共用驱动线在ta-tb时间内，为多个像素单元提供栅极驱动脉冲，其在tb-tc时间内，共用驱动线为触控单元提供触控扫描脉冲。本实施例讯号处理逻辑较佳系配合嵌入式触控显示面板(例如in-cell LCD，或on-cell LCD，或on-cell AMOLED)来实施，至于压力传感器设置有独立的驱动线接收压力扫描脉冲，其也在tb-tc时间内运作，但所述压力扫描脉冲与触控扫描脉冲分时序进行。本实施例采用共用驱动线的方式可以有效地减少三维输入模组的显示装置的导电线的数量，有利于电路设计以及制作工艺的简化。

请参阅图14，本发明第八实施例提供一种包含三维输入模组的显示装置(未标号)，所述包含三维输入模组的显示装置与第一至七实施例中包含三维输入模组的显示装置的不同之处仅在于：所述像素单元与触控单元以及压感单元共用驱动线，共用驱动线依次在ta1-tb1时间内为提供像素单元提供像素扫描脉冲，tb1-tc1时间内为触控单元提供触控扫描脉冲，tc1-td1时间内提供压力扫描脉冲。本实施例采用共用驱动线的方式可以有效地减少三维输入模组的显示装置的导电线的数量，有利于电路设计以及制作工艺的简化；本实施例讯号处理逻辑较佳系配合嵌入式触控及压感显示面板(例如in-cell type touchand force LCD，或on-cell type touch and force LCD，或on-cell type touch andforce AMOLED)来实施。

请参阅图15，本发明第九实施例提供一种包含三维输入模组的显示装置(未标号)，所述包含三维输入模组的显示装置与第一至八实施例的包含三维输入模组的显示装置的不同之处仅在于：单个触控扫描脉冲与压力扫描脉冲包括多个窄脉冲以提高讯号之间的抗噪性能。本实施中仅以3个脉冲为例来进行说明，窄脉冲数量不作限制。

请参阅图16A和16B，本发明第十实施例提供一种具有压力侦测的触控显示模组30，所述包含三维输入模组的显示装置30与第一至九实施例的包含三维输入模组的显示装置的不同之处仅在于：该包含三维输入模组的显示装置30之触控传感器的位置不一样，所述包含三维输入模组的显示装置30从上至下依次包括一上基板31，一贴合层32，一压力层33，一基材层34，一触控传感器35，一显示模组36以及一信号处理电路37，所述上基板31，贴合层32，压力层33与基材层34，以及触控传感器35形成一三维输入模块39，该三维输入模块39用以侦测多点按压位置及按压力值。

基材层34作为压力层33的承载层，压力层33通过贴合层32与上基板31贴合。本实施例中可方便的直接将压力层33，触控传感器35与显示模组36相贴合从而形成压力侦测的触控显示模组30。

请参阅图17，本发明第十一实施例提供一种具有压力侦测的触控显示模组40，所述包含三维输入模组的显示装置40与第一至十实施例的包含三维输入模组的显示装置的不同之处仅在于：该包含三维输入模组的显示装置40之触控传感器的位置不一样，所述包含三维输入模组的显示装置40之压力传感器及触控传感器(均未标号)形成一电极层43，电极层43设置在基材层44上；此外，其它组件为上基板41，贴合层42，显示器45。压力传感器与触控传感器设置在同一基材层44上，这样大大的降低了包含三维输入模组的显示装置40的厚度，最佳地，触控单元与压感单元之间互补设置，可以使包含三维输入模组的显示装置的显示效果更佳。

请参阅图18A，本发明第十二实施例提供一种具有压力侦测的触控显示模组50，所述包含三维输入模组的显示装置50与第一至十一实施例的包含三维输入模组的显示装置的不同之处仅在于：包含三维输入模组的显示装置50进一步设置有一屏蔽层5a，该包含三维输入模组的显示装置50从上至下依次包括一上基板51，一贴合层52，一压力层53，一基材层54，一屏蔽层5a，一具有位置输入功能的显示模组5以及一信号处理电路55，所述屏蔽层5a为一金属层，其可以有效降低具有位置输入功能的显示模组5与压力层53之间的讯号互扰；于较佳实施例中，屏蔽层5a为一金属层外，另可选择性地配合显示模块的像素单元设计进行镂空设计，以提高具有压力侦测的触控显示模组50的整体透光率。于较佳实施例中，屏蔽层5a为一金属层外，另可选择性地配合显示模块的像素单元设计进行镂空设计，以提高具有压力侦测的触控显示模组50的整体透光率。

请参阅图18B，本发明第十三实施例提供一种具有压力侦测的触控显示模组，所述包含三维输入模组的显示装置与第一至十二实施例的包含三维输入模组的显示装置60的不同之处仅在于：所述压力传感器63与触控传感器65分别设置在第一基材层64与第二基材层上66上。在所述压力传感器63与触控传感器65之间设置有一第一屏蔽层6a，在所述触控传感器65与显示模组67之间设置有第二屏蔽层6a’，这样，第一屏蔽层6a与第二屏蔽层6a’可以有效地把压力传感器63与触控传感器65以及显示模组67之间的讯号互扰降低。实际上，我们可以选择仅设置第一屏蔽层6a或第二屏蔽层6a’。压力传感器63与触控传感器65位置可以进行互换。

请参阅图19A，本发明第十四实施例提供一种包含三维输入模组的显示装置70，所述包含三维输入模组的显示装置70与第一至八实施例的包含三维输入模组的显示装置的不同之处仅在于：本实施例中包含三维输入模组的显示装置70设置有第一压力层以及第二压力层，包含三维输入模组的显示装置70从上至下包括一上基板71，一贴合层72，一第一压力层73，一第一基材层74，一第二压力层75，一第二基材层76，一触控传感器77，一显示模组78以及一信号处理电路79，本实施例增设了第二压力层75，我们可以通过两层压力层侦测结果的叠加以更加精准地侦测按压力值。第一压力层73和/或第二压力层75上设置的至少一压感单元(图未视)的数量在10至100个之间，优选为17-45个。

第一基材层74和第二基材层76分别可以为不同应力系数的柔性基材，也因此各自设置于差异化应力系数的柔性基材的压感单元于按压时能有不同的信号感应量以提升压感灵敏度。

请参阅图19B，作为包含三维输入模组的显示装置80的变形：第一压力层83与一第二压力层85设置于同一基材层84的上下表面上。

请参阅图19A及图20，位于第一压力层73与一第二压力层75上的压感单元731之间优选为不完全对应的偏移错位排布。第一压力层73之上压感单元731在对应的第二压力层75之压感单元731上的垂直投影面积为单个压感单元731面积的10％-90％，较佳地系50％-80％。

请参阅图21，以1组像素单元，1组触控单元及2组压感单元为例来对驱动脉冲处理电路(图未视)所输出的触控扫描脉冲与压力扫描脉冲来进行说明，设定Vt_1与Vt_2分别是触控单元1与触控单元2所接收到的触控扫描脉冲信号，Vg_1与Vg_2分别是像素单元1与像素单元2所接收到的栅极扫描脉冲，Vf_1与Vf_2分别是第一压力层73上压感单元1和压感单元2所接收到的压力扫描脉冲信号，Vf_a与Vf_b分别是第二压力层75上的压感单元a与压感单b所接收到的压力扫描脉冲信号。触控扫描脉冲，第一压力层73上压感单元731所接收到的压力扫描脉冲以及第二压力层75上压感单元731所接收到的压力扫描脉冲分别分时序进行，但它们与栅极扫描脉冲为同时序进行。触控扫描脉冲，第一压力层73上压感单元731所接收到的压力扫描脉冲以及第二压力层75上压感单元731所接收到的压力扫描脉冲的脉宽缩窄以避开彼此的电位切换点以提升讯号之间的抗干扰性能，当然此处也可以不进行脉宽缩窄。压力扫描脉冲或触控扫描脉冲也可以包括多个短脉冲以降低讯号之间的相互干扰。

请参阅图22，本发明第十五实施例提供一种包含三维输入模组的显示装置(均未标号)，所述包含三维输入模组的显示装置与十四实施例的包含三维输入模组的显示装置70的不同之处仅在于：触控扫描脉冲脉宽缩窄与栅极扫描脉冲同时序进行，第一压力层与第二压力层的压力扫描脉冲与栅极扫描脉冲同时序进行但与触控扫描脉冲分时序进行。第一压力层的压力扫描脉冲脉宽窄于与第二压力层的压力扫描脉冲之脉宽。栅极扫描脉冲，触控扫描脉冲，压力扫描脉冲之间的电位切换点均错开，这样讯号之间的干扰降低。实际上，触控单元与第一压力层以及第二压力层的扫描脉宽不作限定，只要保证触控单元与第一压力层以及第二压力层之间的扫描脉冲之电位切换点错开即可。触控扫描脉冲，第一压力层的压力扫描脉冲与第二压力层的压力扫描脉冲中的一项或多项可以同时序进行。

请参阅图23，本发明第十六实施例提供一种包含三维输入模组的显示装置(均未标号)，所述包含三维输入模组的显示装置与十五实施例的包含三维输入模组的显示装置的不同之处仅在于：栅极扫描脉冲，触控扫描脉冲以及第一压力层与第二压力层的压力扫描脉冲脉宽依次缩窄后同时序进行，且它们之间的工作周期完全重叠但电位切换点错位以避免讯号之间的相互干扰。

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 (10)

1.一种包含三维输入模组的显示装置，其特征在于，包括：

一压力传感器，用以侦测Z轴方向的多点按压力值；

一具有位置输入功能的显示模块，设置于所述压力传感器的一侧，用以侦测X及Y方向的多点按压位置及输出显示；以及

一公共控制器，所述公共控制器对所述具有位置输入功能的显示模块产生像素扫描脉冲及触控扫描脉冲，且对所述压力传感器产生压力扫描脉冲，藉以侦测多个位置输入及相应的多个点按压力值；

其中，所述压力传感器包括设置有至少一压感单元的第一压力层和设置有至少一压感单元的第二压力层，所述第一压力层与所述第二压力层设置于至少一柔性基材层上；

其中，所述具有位置输入功能的显示模块设置有阵列排布的多个像素单元与多个触控单元，所述多个像素单元排布密度大于或等于所述触控单元排布密度，所述触控单元排布密度大于或等于所述压力传感器内压感单元排布密度；

其中，所述公共控制器包括一共享驱动器，一源极驱动器，一驱动脉冲处理电路，一触控信号接收模组，一压力信号接收模组以及一集成处理器，所述共享驱动器根据待显示讯号产生像素扫描脉冲以指示所述像素单元的显示色彩更新时序，所述源极驱动器根据待显示讯号产生源极扫描脉冲以指示所述像素单元色彩显示强度，所述驱动脉冲处理电路包括一选择电路，一脉冲重整电路，所述选择电路与所述脉冲重整电路用于对所述共享驱动器所输出的像素扫描脉冲进行处理，所述像素扫描脉冲经过所述选择电路以及所述脉冲重整电路为所述压力传感器提供压力扫描脉冲，以及为所述触控单元提供触控扫描脉冲，所述集成处理器对所述触控信号接收模组与所述压力信号接收模组的电信号进行运算处理；

设置于所述第一压力层上的压感单元排布与设置于所述第二压力层上的压感单元排布偏移错位。

2.如权利要求1所述的包含三维输入模组的显示装置，其特征在于，设置于所述第一压力层上的压感单元数量介于10至100个之间，设置于所述第二压力层上的压感单元数量介于10至100个之间。

3.如权利要求1所述的包含三维输入模组的显示装置，其特征在于，另包括一片金属层，设置于所述压力传感器与所述具有位置输入功能的显示模块之间。

4.如权利要求1所述的包含三维输入模组的显示装置，其特征在于，所述具有位置输入功能的显示模块系为嵌入式触控面板。

5.如权利要求1所述的包含三维输入模组的显示装置，其特征在于：所述选择电路以及所述脉冲重整电路依次电连接。

6.如权利要求1所述的包含三维输入模组的显示装置，其特征在于：所述驱动脉冲处理电路以对所述共享驱动器输出的信号进行位移，脉宽缩窄以及分频中的一种或多种处理。

7.如权利要求1所述的包含三维输入模组的显示装置，其特征在于，所述像素扫描脉冲，所述触控扫描脉冲与所述压力扫描脉冲分时序彼此无时间间隙交替进行，或设有时间间隙交替进行。

8.如权利要求1所述的包含三维输入模组的显示装置，其特征在于，所述公共控制器包括多条提供像素扫描脉冲，触控扫描脉冲，压力扫描脉冲的驱动线，所述压力传感器包括设置有至少一压感单元，所述具有位置输入功能的显示模块包括阵列排布的多个像素单元与多个触控单元，所述压感单元、所述像素单元以及所述触控单元中至少有二者共用驱动线。

9.如权利要求1所述的包含三维输入模组的显示装置，其特征在于，所述公共控制器包括多条提供像素扫描脉冲的驱动线，所述驱动线在提供像素扫描脉冲后再依次提供触控扫描脉冲和压力扫描脉冲。

10.如权利要求1-9任一项所述的包含三维输入模组的显示装置，其特征在于，单个所述压力扫描脉冲和/或触控扫描脉冲包括一个或多个窄脉冲。