CN106708305A - 触摸显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种触摸显示装置，包括保护盖板、触摸感应单元和显示单元，触摸感应单元用于感应施加于保护盖板上的触摸信号，显示单元包括背光模组，背光模组包括光学膜片和用于保护光学膜片的保护外壳，所述触摸显示装置还包括设置在光学膜片和保护外壳之间的压力感应单元，压力感应单元包括上层结构和下层结构，上层结构和下层结构均包括基材、设置在基材上的电极以及力敏电阻层，上层结构和下层结构中的电极在基材上的正投影具有交叉区域，且上层结构和下层结构中的力敏电阻层相邻并间隔设置。本发明中将压力感应单元集成到显示单元中，同时该压力感应单元通过设置力敏电阻层，可以检测多点触摸的压力信号，并具有检测精度高的优势。

Description

触摸显示装置

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。然而现有的做法难以获得高位置精度的触摸压力检测效果，同时大部分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具有高精度压力检测效果且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，所述显示单元包括背光模组，所述背光模组包括光学膜片和用于保护光学膜片的保护外壳，所述触摸显示装置还包括设置在光学膜片和保护外壳之间的压力感应单元，所述压力感应单元包括上层结构和下层结构，所述上层结构和下层结构均包括基材、设置在基材上的电极以及力敏电阻层，所述上层结构和下层结构中的电极在基材上的正投影具有交叉区域，且上层结构和下层结构中的力敏电阻层相邻并间隔设置。

在其中一个实施例中，所述上层结构和下层结构之间设有绝缘间隔物。

在其中一个实施例中，所述力敏电阻层为整面结构，所述绝缘间隔物设置在两个力敏电阻层之间。

在其中一个实施例中，所述电极为互相独立的条状结构或块状结构。

在其中一个实施例中，所述上层结构和下层结构的电极对应设置，所述力敏电阻层的形状与所述电极对应且覆盖相应的电极。

在其中一个实施例中，所述绝缘间隔物设置在两个基材之间。

在其中一个实施例中，所述绝缘间隔物为点状、线状或不规则形状。

在其中一个实施例中，所述力敏电阻层包括绝缘基体和分散在绝缘基体中的导电颗粒。

在其中一个实施例中，所述绝缘基体为聚酯纤维、环氧树脂、聚酯、有机硅、橡胶中的一种或多种，所述导电颗粒为金属、碳黑、石墨、导电氧化物、碳纳米管中的一种或多种。

在其中一个实施例中，所述触摸感应单元集成在显示单元中。

在其中一个实施例中，所述压力感应单元与背光模组的光学膜片之间存在空隙。

在其中一个实施例中，所述空隙内填充一弹性可压缩层。

在其中一个实施例中，所述压力感应单元的信号的检测通过检测上层结构和下层结构的电极间的电阻信号或者通过检测上层结构和下层结构的电极间的电容信号来实现。

上述触摸显示装置将压力感应单元集成到显示单元中，同时该压力感应单元通过设置力敏电阻层，可以检测多点触摸的压力信号，并具有检测精度高的优势。

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为本发明一实施例所提供的触摸显示装置中的显示单元与压力感应单元的结构示意图。

图3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结构示意图。

图4和图5为图3所示压力感应单元中不同层电极结构示意图。

图6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结构示意图。

图7为图6所示压力感应单元中的层结构示意图。

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。

如图1和图2中所示，本发明一实施方式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30和压力感应单元70。保护盖板10、触摸感应单元20和显示单元30依次设置，压力感应单元70设置在显示单元30内。

触摸感应单元20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。另外的一些实施方式中，触摸驱动电极和触摸感应电极也可以形成在保护盖板10的下表面而使得保护盖板10兼具电容传感器的功能，该种结构被业界称为OGS结构。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。另外的一些实施方式中，该两种触控电极中的一种也可以形成在贴合于保护盖板10的基板的表面，例如业界所称的G1F结构。

所述显示单元30包括液晶功能层50和背光模组60，所述液晶功能层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，所述背光模组60包括光学膜片和用于保护光学膜片的保护外壳64。光学膜片可包括依次设置的扩散片61、导光板62和反射片63等结构。

另外的一些实施方式中，触摸感应单元20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53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51和滤光片52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10上的触摸信号。所述触摸信号包括平行于保护盖板10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10方向上的隔空输入信号(即悬浮触控信号)或保护盖板10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70设置在显示单元30中，用于感应施加于保护盖板10上的压力信号。具体地，压力感应单元70位于光学膜片和保护外壳64之间。如压力感应单元70粘贴于保护外壳64的表面，保护外壳64与背光模组60的光学膜片存在空隙65。在一些实施方式中为精确控制背光模组60中的光学膜片与压力感应单元70的距离，即空隙65的厚度，通过在保护外壳64的边缘设计台阶结构，如图2所示。

在一些实施方式中，为了减轻压力感应单元对显示单元的功能的影响，所述压力感应单元70与光学膜片(具体为反射片63)之间的空隙65内可设有弹性可压缩层(图未示)。所述的弹性可压缩层可以由泡绵、海绵、多孔硅胶以及其它多孔薄膜材料构成。所述压力感应单元70可通过水胶或固体胶粘接在保护外壳64上，并位于弹性可压缩层和保护外壳64之间。

如图3、图4和图5所示，所述压力感应单元70包括上层结构、下层结构和位于上下层结构之间的空气层，上层结构与下层结构均包括基材以及设置在基材上的电极。其中，上层结构和下层结构中的电极分布在两个基材的相邻的两个表面上。具体地，所述上层结构包括基材71以及形成在基材71下表面的电极710。由于压力感应单元70设置在显示单元60的保护外壳64与反射片63之间，无需透光设计，因此基材71可由透明或非透明的材料制成。电极710可以采用丝印、沉积/蚀刻等方式制作在基材71上。下层结构包括基材72以及形成在基材72上表面的电极720。电极720的制作方式可以与电极710的制作方式相同。电极710与电极720具有不同延伸方向，当两个基材71、72对接时，电极710、720在基材上的正投影具有交叉区域。

所述上层结构还包括设置在电极710上的力敏电阻层73。所述下层结构还包括设置在电极720上的力敏电阻层74。在图3所示的实施方式中，在基材71和电极710上形成整面的力敏电阻层73，在基材72和电极720上形成整面的力敏电阻层74。压力感应单元70的上层结构与下层结构在组合时，中间存在空气层。为使力敏电阻层73、74能够保持一定的距离，在该实施方式中使空气层中分布绝缘间隔物75。所述绝缘间隔物75可以为点状、线状或其它无规则形状。所述绝缘间隔物75由绝缘树脂、水胶、橡胶或硅胶等构成，具体形成方式可以为丝印、点胶、喷涂等方式。绝缘间隔物75具体的实现方式为，在力敏电阻层上丝印UV硬化型绝缘隔离点胶网点胶，然后经UV照射固化，网点胶的主要成分为丙烯酸聚氨酯材料。

可以理解上述实施方式中，力敏电阻层73、74也可以为非整面设计，即力敏电阻层73、74只覆盖基材71、72和电极710、720的部分区域，如只覆盖在电极710和720的重叠交叉区域。当力敏电阻层73、74为非整面设计时，前述的绝缘间隔物75除可以分布在力敏电阻层73、74的上方，也可直接分布于基材71或基材72上。

可以理解，电极710、720的形状不限于图4和图5中所示的条状电极，还可以是相互独立的块状电极等形状。

图6为另一实施方式提供的触摸显示装置中的压力感应单元的结构示意图。图7为图6所示压力感应单元中的不同层的结构示意图，与图3-图5中所示实施方式一样，该实施方式中的压力感应单元的上层结构与下层结构仍具有相同的结构。如图6、图7所示，该压力感应单元中，上层结构包括基材71，以及设置在基材71上的电极710和力敏电阻层73，下层结构包括基材72，以及设置在基材72上的电极720和力敏电阻层74。电极710和电极720均为相互独立的块状，同时力敏电阻层73、74具有与电极710、720相应的形状，并覆盖电极710、720。由于上层结构与下层结构组合时，力敏电阻层73、74采用面对面组装，因此部分裸露的电极线路采用绝缘油墨覆盖以避免上下层之间通过电极线路直接导通。在图6所示的实施方式中，为使力敏电阻层73、74能够保持一定的距离，在上层结构与下层结构之间的空气层中分布由绝缘树脂、水胶、橡胶或硅胶等构成的绝缘间隔物75，所述绝缘间隔物75可以为点状、线状或其它无规则形状。图6中绝缘间隔物75直接分布在基材71、72上。

上述实施方式中，力敏电阻层由量子隧道复合材料组成，可以为掺导电颗粒的压敏复合材料。力敏电阻层中的细微导电颗粒均匀分散在绝缘基体中。绝缘基体可以为聚酯纤维、环氧树脂、聚酯、有机硅、橡胶等材料制成。导电颗粒可以为金属颗粒，如镍、银、铜粉或金属合金颗粒，也可以为碳黑、石墨，还可以是碳纳米管，也可以为导电氧化物如氧化铟锡、氧化铟、氧化锡、氧化锌、氧化钛等。导电颗粒尺寸为10nm-100μm。所述力敏电阻层可以通过丝印、喷墨打印、涂覆等方式将力敏油墨制作在所述的基材和电极上。其中力敏油墨由前面所述的绝缘基体、导电颗粒、溶剂、固化剂等调制而成，并可通过加热固化或UV照射的方式实现固化。

以下结合图3所示的结构说明上述压力感应单元的压力检测原理。所述压力感应单元的信号的检测可以通过检测上层结构和下层结构的电极阵列间的电阻信号来实现。上下层结构的力敏电阻层的接触电阻会随着触摸显示装置受力的增大而减小，以及各自的力敏电阻层由于量子隧道效应的影响其阻值随着受力的增大而减小。当触摸显示装置未受触摸时，由于力敏电阻层73、74之间存在空气层或空气层中存在绝缘间隔物75，上层结构的电极710与下层结构的电极720之间所测得的电阻值为无穷大。当触摸显示装置受到用户触摸按压时，首先为背光模组60中光学膜片逐渐与压力感应单元70接近，然后力敏电阻层73、74之间的距离减小，且当触摸按压达到某个值时，力敏电阻层73、74相互接触，随着用户触摸压力的力度逐渐增大，力敏电阻层73、74相互接触的面积也逐渐增大，对应的上层结构的电极710与下层结构的电极720之间的阻值发生相应减小。当用户触摸压力增大到一定程度后，力敏电阻层73、74中的导电颗粒的距离也会随着施加的力的增加出现减小，由于量子隧道效应，导电颗粒之间的电子迁移能力增强，从而在宏观上体现为力敏电阻层73、74的电阻值降低。随着力敏电阻层73、74受压力的增大，与其相连的电极之间的电阻值逐渐减小。因此，可以建立触摸显示装置中前述的压力感应单元中的电极电阻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相邻电极的电阻变化信息，处理器用于对比触摸显示装置检测获得的相邻电极的电阻变化信息与所预存储的电阻变化信息，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。

此外，所述压力感应单元的信号的检测也可以通过检测上层结构和下层结构的电极阵列间的电容信号来实现。当检测信号为电容信号时，所述上层结构和下层结构之间的绝缘间隔物可以为整面或局部覆盖力敏电阻层。绝缘间隔物可以为胶黏剂、胶黏膜、绝缘油墨等。由于力敏电阻层包括绝缘基体和分散在绝缘基体中的导电颗粒。当触摸显示装置的表面受力时，力敏电阻层由于量子隧道效应的影响其阻值随着受力的增大而减小，此时压力感应单元中的力敏电阻层的介电常数会发生变化，压力感应单元的上层结构和下层结构的电极阵列间的电容信号会发生改变。因此，可以根据不同的电容变化信号判断压力感应单元的受力情况，最终判断装置的触摸压力信息。

在一实施方式中，所述触摸感应单元和压力感应单元同时处于工作状态时，若触摸感应单元和压力感应单元检测到触摸操作事件，所述触摸显示装置利用所述触摸感应单元识别触摸操作位置，所述触摸显示装置利用所述压力感应单元识别触摸操作压力；若所述触摸感应单元未检测到触摸操作事件而所述压力感应单元检测到触摸操作事件时，所述触摸显示装置利用所述压力感应单元识别触摸操作位置和触摸操作压力。

本发明将压力感应单元集成到显示单元中，同时该压力感应单元通过设置力敏电阻层，可以检测多点触摸的压力信号，并具有检测精度高的优势。

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 (13)

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，所述显示单元包括背光模组，所述背光模组包括光学膜片和用于保护光学膜片的保护外壳，其特征在于，所述触摸显示装置还包括设置在光学膜片和保护外壳之间的压力感应单元，所述压力感应单元包括上层结构和下层结构，所述上层结构和下层结构均包括基材、设置在基材上的电极以及力敏电阻层，所述上层结构和下层结构中的电极在基材上的正投影具有交叉区域，且上层结构和下层结构中的力敏电阻层相邻并间隔设置。

2.根据权利要求1所述的触摸显示装置，其特征在于，所述上层结构和下层结构之间设有绝缘间隔物。

3.根据权利要求2所述的触摸显示装置，其特征在于，所述力敏电阻层为整面结构，所述绝缘间隔物设置在两个力敏电阻层之间。

4.根据权利要求3所述的触摸显示装置，其特征在于，所述电极为互相独立的条状结构或块状结构。

5.根据权利要求2所述的触摸显示装置，其特征在于，所述上层结构和下层结构的电极对应设置，所述力敏电阻层的形状与所述电极对应且覆盖相应的电极。

6.根据权利要求5所述的触摸显示装置，其特征在于，所述绝缘间隔物设置在两个基材之间。

7.根据权利要求2所述的触摸显示装置，其特征在于，所述绝缘间隔物为点状、线状或不规则形状。

8.根据权利要求1所述的触摸显示装置，其特征在于，所述力敏电阻层包括绝缘基体和分散在绝缘基体中的导电颗粒。

9.根据权利要求8所述的触摸显示装置，其特征在于，所述绝缘基体为聚酯纤维、环氧树脂、聚酯、有机硅、橡胶中的一种或多种，所述导电颗粒为金属、碳黑、石墨、导电氧化物、碳纳米管中的一种或多种。

10.根据权利要求1所述的触摸显示装置，其特征在于，所述触摸感应单元集成在显示单元中。

11.根据权利要求1所述的触摸显示装置，其特征在于，所述压力感应单元与背光模组的光学膜片之间存在空隙。

12.根据权利要求11所述的触摸显示装置，其特征在于，所述空隙内填充一弹性可压缩层。

13.根据权利要求1-12项中任意一项所述的触摸显示装置，其特征在于，所述压力感应单元的信号的检测通过检测上层结构和下层结构的电极间的电阻信号或者通过检测上层结构和下层结构的电极间的电容信号来实现。