CN106557193A - 触摸显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种触摸显示装置，包括保护盖板、触摸感应单元，显示单元和压力感应单元，所述触摸感应单元用于感应施加于保护盖板上的触摸信号，所述显示单元包括液晶功能层和背光模组，所述压力感应单元包括构成电容感应器的上导电电极层和下导电电极层以用于感应施加于保护盖板上的压力信号，所述上导电电极层位于液晶功能层和背光模组之间，所述下导电电极层位于背光模组的反射片的下方。本发明中通过监测电容的方式获取触摸操作的压力信号，构成用于压力信号感应的电容传感器可以同时检测多点触摸压力信号。
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功能的触摸显示装置。
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本电脑等)的主要人机交互手段。相对于电阻式触摸屏和其它方式的触摸屏，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。然而，现有的电容触摸屏仅感知屏体所在平面的触摸位置及操作，难以感知施加于屏体表面的压力变化带来的触摸参数。
为了能感测屏体表面的压力变化，业者在触摸屏内集成压力传感器。然而现有的做法大都只能检测单点的触摸压力信息。
发明内容
基于此，本发明旨在提供一种能检测多点触摸压力信号的触摸显示装置。
一种触摸显示装置，包括保护盖板、触摸感应单元和显示单元，所述触摸感应单元用于感应施加于保护盖板上的触摸信号，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，所述触摸显示装置还包括压力感应单元，所述压力感应单元包括构成电容感应器的上导电电极层和下导电电极层以用于感应施加于保护盖板上的压力信号，所述上导电电极层位于液晶功能层和背光模组之间，所述下导电电极层位于反射片的下方。
在其中一个实施例中，所述上导电电极层直接制作在所述液晶功能层的基板的下表面或下偏光片的表面上。
在其中一个实施例中，所述上导电电极层制作在透明基材上，所述透明基材与上导电电极层再贴合于液晶功能层与背光模组之间。
在其中一个实施例中，所述透明基材与上导电电极层贴合于所述液晶功能层的基板的下表面。
在其中一个实施例中，还包括位于反射片下方的保护金属片。
在其中一个实施例中，所述保护金属片作为所述下导电电极层。
在其中一个实施例中，所述下导电电极层位于保护金属片的上表面，且下导电电极层与反射片之间具有间隙。
在其中一个实施例中，所述间隙内填充弹性材料。
在其中一个实施例中，还包括位于背光模组下方用于支撑保护盖板和触摸感应单元的导电中框，所述导电中框作为下导电电极层。
在其中一个实施例中，所述下导电电极层制作在柔性基材上。
上述触摸显示装置通过监测电容的方式获取触摸操作的压力信号，构成用于压力信号感应的电容传感器可以同时检测多点触摸压力信号。
附图说明
图1为本发明一实施例所提供的触摸显示装置的结构示意图。
图2为本发明另一实施例所提供的触摸显示装置中的液晶功能层的结构示意图。
图3为本发明又一实施例所提供的触摸显示装置中的液晶功能层的结构示意图。
图4为本发明一实施例所提供的触摸显示装置中的背光模组的结构示意图。
图5为本发明另一实施例所提供的触摸显示装置的结构示意图。
图6为本发明又一实施例所提供的触摸显示装置的结构示意图。
图7和图8为本发明一实施例所提供的触摸显示装置中的压力感应单元的部分结构示意图。
图9为本发明另一实施例所提供的触摸显示装置中的压力感应单元的部分结构示意图。
具体实施方式
本发明提供的触摸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。
所述压力感应单元用于感应施加于保护盖板上的压力信号，并包括构成电容感应器的上导电电极层和下导电电极层。所述上导电电极层位于液晶功能层和背光模组之间，例如可以是基板的下方或下偏光片的下方，所述下导电电极层位于反射片的下方。
上导电电极层与下导电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。
上导电电极层位于液晶功能层中的基板或偏光片的下方，由于靠近/紧贴刚性的基板或偏光片，因此受压时压力由保护盖板直接传递至液晶功能层中的基板或偏光片，使得上导电电极层跟随着一起产生较大的变形。
而下导电电极层位于背光模组的反射片下方，由于反射片相对较软，从保护盖板传递下来的变形经柔软的上、下扩散片、导光板、反射片后，弯曲变形程度变小，可以忽略不计。因此受力后，上导电电极层和下导电电极层之间的距离会随着压力不同产生不同程度地变小。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1所示，本发明一实施例提供的触摸显示装置包括保护盖板10、触摸感应单元20、显示单元和压力感应单元。其中显示单元包括液晶功能层50和背光模组60。压力感应单元包括构成若干电容传感器的上导电电极层71和下导电电极层72。上导电电极层71位于液晶功能层50和背光模组60之间。下导电电极层72位于背光模组60的下方。
如图2所示，本发明一实施例提供的触摸显示装置中，所述显示单元中的液晶功能层50包括依次设置的上偏光片51、滤光片52、液晶层53、基板54及下偏光片55。所述液晶层53还具有用于驱动的像素电极531和公共电极532，其中像素电极531和公共电极532位于液晶层53的同一侧，此结构为业界所称IPS(In-Plane Switch)结构。
如图3中所示，本发明另一实施例提供的触摸显示装置中，所述显示单元中的液晶功能层50的结构与图1中的类似，不同之处在于液晶层53的像素电极531和公共电极532分别位于液晶层53的两侧，此结构也即业界所称TN(Twisted Nematic)结构。
如图4所示为一实施例提供的触摸显示装置中，背光模组60的结构示意图。背光模组包括依次设置的上扩散片61、上棱镜片62、下棱镜片63、下扩散片64、导光板65和反射片66。其中邻近导光板65设置有光源67。光源67可以是LED等形式的光源。
所述压力感应单元中的上导电电极层71可位于液晶功能层50与背光模组60之间。具体地，可以直接位于液晶功能层50的基板54的下表面，也可以直接位于下偏光片55的上表面或下表面。所述压力感应单元中的下导电电极层72位于背光模组60的反射片66的下方。
如图5所示，本发明另一实施例提供的触摸显示装置包括保护盖板10、触摸感应单元20、显示单元和压力感应单元。其中显示单元包括上述的液晶功能层50和背光模组60。压力感应单元包括上导电电极层71和下导电电极层72。上导电电极层71位于液晶功能层50和背光模组60之间。所述触摸显示装置还包括位于反射片66下方的保护金属片68。保护金属片68的四周支撑所述保护盖板10。一实施例中，触摸感应单元20直接位于保护盖板10的下表面，因此保护金属片68的四周也可支撑所述触摸感应单元20。
下导电电极层72位于保护金属片68的上表面。在反射片66与保护金属片68之间存在空气间隙69。在一些实施例中，该间隙69也可以由柔软的弹性材料填充，如泡绵、多孔材料等。
在另外一些实施例中，所述保护金属片68也可以直接作为下导电电极层72，也即保护金属片68与上导电电极层71构成若干电容传感器，用于感应触摸压力的大小和位置。
图6为本发明又一实施例提供的触摸显示装置，包括保护盖板10、触摸感应单元20、显示单元和压力感应单元。其中显示单元包括上述的液晶功能层50和背光模组60。压力感应单元包括上导电电极层71。上导电电极层71位于液晶功能层50和背光模组60之间。所述触摸显示装置还包括导电中框90。所述导电中框90位于背光模组60下方用于支撑保护盖板10和触摸感应单元20。导电中框90与背光模组60之间存在空隙99。导电中框90为导电材料制成，或者导电中框90中的部分结构由导电材料构成。该导电中框90作为压力感应单元的下导电电极层72，与上导电电极层71构成若干电容传感器。此实施例中导电中框90作为下导电电极层，为整块电极。导电中框90可以与触摸显示装置采用同一接地处理。
在上述各实施例中，压力感应单元中构成检测压力的若干电容传感器的上导电电极层71可以制作在透明的基材上，如玻璃、PET、PC等，再贴合于显示模组的液晶功能层50与背光模组60之间。更进一步，上导电电极层71可以直接制作在液晶功能层50的基板54的下表面或下偏光片的表面上。
图7所示为压力感应单元中的上导电电极层71的一种结构示意图。其中，上导电电极层71包括若干条状的导电电极，形成在一透明基材710上。透明基材710可以为PET、PC等透明有机薄膜材料构成。上导电电极层71的电极图案可以通过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。所述透明基材710与上导电电极层710成型后再贴合于液晶功能层50与背光模组60之间。可以理解，上导电电极层71也可以直接制作在由玻璃等透明材料构成的液晶功能层50的基板54的下表面，即可以先在基板54上制作导电层，再形成特定的电容传感器的电极图案。
图8所示为压力感应单元中的下导电电极层72的一种结构示意图。下导电电极层72包括若干条状的导电电极，形成在一柔性基材720上。柔性基材720可以为PET、PC等透明有机薄膜材料构成，也可以为柔性印刷电路板等非透明的柔性材料构成。下导电电极层71的电极图案可以通过ITO薄膜蚀刻、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。
上导电电极层71的电极与下导电电极层72的电极相互垂直排列，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。上述上、下导电电极层中的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。
图9所示为上、下导电电极层71、72中的另一种电极结构示意图，该导电电极层中的导电电极呈块状阵列式分布。该导电电极层可以为上述各实施例中的压力感应单元中的任意一个导电电极层。当图9所示的导电电极层为上导电电极层时，下导电电极层可以为导电中框等整面式的电极，可以理解地下导电电极层也可以与上导电电极层具有相同电极图案。
此外，前述的构成压力感应单元的导电电极层也可以由金属网格(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。
本发明通过监测电容的方式获取触摸操作的压力信号，构成用于压力信号感应的电容传感器可以同时检测多点触摸压力信号。
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)
1.一种触摸显示装置，包括保护盖板、触摸感应单元和显示单元，所述触摸感应单元用于感应施加于保护盖板上的触摸信号，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，其特征在于，所述触摸显示装置还包括压力感应单元，所述压力感应单元包括构成电容感应器的上导电电极层和下导电电极层以用于感应施加于保护盖板上的压力信号，所述上导电电极层位于液晶功能层和背光模组之间，所述下导电电极层位于反射片的下方。
2.根据权利要求1所述的触摸显示装置，其特征在于，所述上导电电极层直接制作在所述液晶功能层的基板的下表面或下偏光片的表面上。
3.根据权利要求1所述的触摸显示装置，其特征在于，所述上导电电极层制作在透明基材上，所述透明基材与上导电电极层再贴合于液晶功能层与背光模组之间。
4.根据权利要求3所述的触摸显示装置，其特征在于，所述透明基材与上导电电极层贴合于所述液晶功能层的基板的下表面。
5.根据权利要求1-4项中任意一项所述的触摸显示装置，其特征在于，还包括位于反射片下方的保护金属片。
6.根据权利要求5所述的触摸显示装置，其特征在于，所述保护金属片作为所述下导电电极层。
7.根据权利要求5所述的触摸显示装置，其特征在于，所述下导电电极层位于保护金属片的上表面，且下导电电极层与反射片之间具有间隙。
8.根据权利要求7所述的触摸显示装置，其特征在于，所述间隙内填充弹性材料。
9.根据权利要求1-4项中任意一项所述的触摸显示装置，其特征在于，还包括位于背光模组下方用于支撑保护盖板和触摸感应单元的导电中框，所述导电中框作为下导电电极层。
10.根据权利要求1-4项中任意一项所述的触摸显示装置，其特征在于，所述下导电电极层制作在柔性基材上。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20170405 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |