CN107229375B - 一种触控屏及显示装置 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种触控屏及显示装置，用以解决由于现有压感触控技术需要对显示装置的结构设计改动较大，而受到装配公差的限制，不利于实现更好的探测精度的问题。通过在下基板内侧设置多个压感单元电极，且在触控面板基板之上设置多个触控电极单元，使压感单元电极与触控电极单元形成电容结构，或压感单元电极与公共电极形成电容结构；当某个压感单元电极受到压力时，该压感单元电极与触控电极单元，或压感单元电极与公共电极之间的距离产生变化，随之使得两者之间的电容产生变化；因此，增加压感检测单元，通过检测电容的变化检测出压力的大小和位置，从而可以实现压感触控功能。

Description

一种触控屏及显示装置
技术领域
本申请涉及显示技术领域，尤其涉及一种触控屏及显示装置。
背景技术
压力感应技术是指对外部受力能够实施探测的技术，这项技术很久前就运用在工控，医疗等领域。目前，在显示领域尤其是手机或平板领域实现压力感应的方式是在液晶显示面板的背光部分或者手机的中框部分增加额外的结构来实现，这种设计需要对液晶显示面板或者手机的结构设计做出改动，而且由于装配公差较大，这种设计的探测准确性也受到了限制。
因此，如何在对终端结构设计改动较小的情况下实现探测精度较高的压力感应，是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
本申请实施例提供一种触控屏及显示装置，用以通过将压感单元电极整合于触控屏内部，提高了压感触控的探测准确性，降低了装配公差与工艺流程的复杂程度。
本申请实施例提供的一种触控屏，包括：上基板、下基板，以及位于所述上基板和下基板之间的压感单元电极。
本申请实施例提供的上述触控屏，通过将压感单元电极设计在上基板与下基板之间，对终端的结构设计改动较小，因此不用在终端的外部增加额外的结构，从而降低了装配公差的限制，实现了更好的探测精度的压感触控功能。
可选地，在本申请实施例提供的上述触控屏中，所述上基板包括：触控面板(Touchpanel，TP)基板以及位于所述TP基板之下的阵列基板。
可选地，在本申请实施例提供的上述触控屏中，所述下基板包括：基板薄膜。
可选地，在本申请实施例提供的上述触控屏中，还包括与每一个压感单元电极连接的压感检测单元。
本申请实施例提供的上述触控屏，当某个压感单元电极受到压力时，该压感单元电极与触控电极单元，或压感单元电极与公共电极之间的距离产生变化，随之使得两者之间的电容产生变化，因此，增加压感检测单元，通过检测电容的变化检测出压力的大小和位置，从而可以实现压感触控功能。
可选地，在本申请实施例提供的上述触控屏中，所述压感检测单元包括：通道选择模块，模数转换器(Analog to Digital Converter，ADC)和微控制单元(MicrocontrollerUnit，MCU)；其中，
所述通道选择模块用于选通一个压感单元电极输出的信号，并输入给所述模数转换器；
所述模数转换器用于将通道选择模块传入的信号进行模数转换；
所述微控制单元用于根据所述模数转换器传入的数字信号，检测出用户对所述触控屏施加的压力的大小和位置。
可选地，在本申请实施例提供的上述触控屏中，还包括位于所述上基板和所述下基板之间的隔垫物。
本申请实施例提供的上述触控屏，上基板和下基板之间为真空层，无需填充任何压电转换材料，其中触控屏的受压形变由隔垫物承担，有利于降低生产成本。
可选地，在本申请实施例提供的上述触控屏中，所述上基板还包括位于所述TP基板之上的触控电极单元；其中，
所述压感单元电极与所述触控电极单元形成电容结构。
可选地，在本申请实施例提供的上述触控屏中，所述触控电极单元包括：驱动触控电极Tx单元和/或感应触控电极Rx单元。
可选地，在本申请实施例提供的上述触控屏中，所述阵列基板中包括：公共电极；其中，
所述压感单元电极与公共电极形成电容结构。
相应地，本申请实施例还提供一种显示装置，包括本申请实施例提供的上述任一种触控屏。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的触控屏的结构示意图；
图2a为本申请实施例提供的触控屏的信号检测示意图之一；
图2b为本申请实施例提供的触控屏的信号检测示意图之二；
图3为本申请实施例提供的触控屏的信号检测流程图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
附图中各部件的形状和大小不反映真实比例，目的只是示意说明本申请内容。
本申请实施例提供一种触控屏，如图1至图2b所示，包括：上基板200、下基板23、位于上基板200和下基板23之间的压感单元电极13，其中，
所述上基板200包括：TP基板20、位于TP基板20之下的封装薄膜21、位于封装薄膜21之下的阵列基板22；
所述下基板23，可以为基板薄膜，当然还可以为其他基板，或者还包括其他层结构；其中，所述基板薄膜例如可以为集成电路板，用于驱动像素单元。
位于TP基板20之上设置有多个触控电极单元100，位于下基板23之上设置有多个压感单元电极13，紧贴阵列基板22下设置有公共电极(阴极)12；其中，
触控电极单元100包括：驱动触控电极Tx单元10和感应触控电极Rx单元11。
本申请实施例提供的上述触控屏，压感单元电极13可与上基板200上的多种电极单元形成电容结构。
下面举例说明。
实施例一：
驱动触控电极Tx单元10和压感单元电极13形成电容结构。当触控屏被按压时，Tx单元10和压感单元电极13之间的电容产生变化，从而压感检测单元可以通过检测两者之间电容的变化检测出压力的大小和位置。
实施例二：
感应触控电极Rx单元11和压感单元电极13形成电容结构。当触控屏被按压时，Rx单元11和压感单元电极13之间的电容产生变化，从而压感检测单元可以通过检测两者之间电容的变化检测出压力的大小和位置。
实施例三：
公共电极12和压感单元电极13形成电容结构。当触控屏被按压时，公共电极12和压感单元电极13之间的电容产生变化，从而压感检测单元可以通过检测两者之间电容的变化检测出压力的大小和位置。
本申请实施例提供的上述触控屏，在所述下基板23和上基板200之间，还设置有：压感检测单元(图1未示出，图2a、图2b中示出)、像素单元15、隔垫物16；其中，
压感检测单元用于在压感触控阶段接收压感单元电极13的压感信号，并通过检测压感检测触控电极单元100(驱动触控电极Tx单元10和/或感应触控电极Rx单元11)和压感单元电极13，或公共电极12和压感单元电极13之间电容值的变化来判断触控位置的压力大小；其中，
压感检测单元包括：通道选择模块30、与通道选择模块相连的模数转换器31、以及微控制单元32。
本申请实施例提供的上述触控屏，通过在下基板内侧设置多个压感单元电极，使压感单元电极与触控电极单元形成电容结构，或压感单元电极与公共电极形成电容结构；当某个压感单元电极受到压力时，该压感单元电极与触控电极单元，或该压感单元电极与公共电极之间的距离产生变化，随之使得该压感单元电极与触控电极单元之间，或该压感单元电极与公共电极之间的电容产生变化；因此，增加压感检测单元，通过检测压感单元电极(可以称为下电极)与触控电极单元(可以称为上电极)之间，或压感单元电极与公共电极(也可以称为上电极)之间电容的变化检测出压力的大小和位置，从而可以实现压感触控功能。由于将压感单元电极设计在触控屏内部，对显示装置的结构设计改动较小，降低了装配公差的限制，有利于实现更好的探测精度，提高了结构的稳定性。
具体地，在本申请实施例提供的上述触控屏中，如图2a和图2b所示，形成电容结构的各压感单元电极13与触控电极单元100之间的间距为d1，各压感单元电极13与阵列基板22之下的公共电极12之间的间距为d2，根据电容公式：C＝εS/4πkd，其中，C为压感单元电极13和触控电极单元100之间，或压感单元电极13和公共电极12之间形成的电容结构的电容；ε为处于间距d处的绝缘电解质的介电常数；S为压感单元电极13与触控电极单元100或公共电极12之间的重合面积，该面积是触控电极单元100或公共电极12垂直于压感单元电极13所在平面的投影与压感单元电极13的重合面积；k为静电力常数；d包括d1和d2，d1为压感单元电极13与触控电极单元100之间的间距，d2为压感单元电极13与公共电极12之间的间距。
在本申请实施例提供的上述触控屏中，有多个信号检测方案。
下面举例说明。
实施例一：
如图2a所示，当压感单元电极13所在位置被按压时，间距d1就会减小，随之根据公式，压感单元电极13和触控电极单元100之间电容就会增大，因此通过检测此电容值的变化就可以确定出压力的大小；
实施例二：
如图2b所示，当压感单元电极13所在位置被按压时，间距d2就会减小，随之根据公式，压感单元电极13和公共电极12之间的电容就会增大，因此通过检测此电容值的变化就可以确定出压力的大小。
进一步地，在具体实施时，在本申请实施例提供的上述触控屏中，触控电极单元100包括驱动触控电极Tx单元10和感应触控电极Rx单元11，其中任一皆可与压感触控电极13形成电容结构。
进一步地，在具体实施时，在本申请实施例提供的上述触控屏中，压感单元电极13可以设置在阵列基板22与下基板23之间的多个位置，例如下基板之上。
进一步地，在具体实施时，在本申请实施例提供的上述触控屏中，压感单元电极13和公共电极12之间为真空层，无需填充任何压电转换材料，且受压形变恢复由隔垫物16承担。
进一步地，在具体实施时，在本申请实施例提供的上述触控屏中，对隔垫物16所使用的材料和形状不设限制，可以为多种材料或形状。
进一步地，在具体实施时，在本申请实施例提供的上述触控屏中，所使用的压感单元电极13的形状例如可以为菱形或正方形，其对角线长度例如可以为4毫米，当然也可以为其他形状或尺寸，本申请不进行限制。
进一步地，在具体实施时，在本申请实施例提供的上述触控屏中，TP基板20需要和基板薄膜21贴合在一起，贴合所导致的对位公差在200微米左右，由于压感单元电极13的对角线大小例如可以为4毫米，对于4毫米的数量级来说，可以忽略这种对位公差。
一般地，触控屏的触控密度通常在毫米级，因此，在具体实施时，可以根据所需的压感触控密度和屏幕大小选择各压感单元电极分布的密度和所占面积以保证所需的触控精度。在本申请实施例提供的上述触控屏中，压感单元电极的分布可以是多种形式。
下面举例说明。
实施例一：
将压感单元电极设置在每一个Tx单元10或Rx单元11正下方，与每一个Tx单元一一对应，使得每一个Tx单元10或Rx单元11可以和一个压感单元电极13形成电容结构。
实施例二：
将压感单元电极设置在每一个相邻的Tx单元10或Rx单元11的中间的正下方，使得每两个相邻的Tx单元10或Rx单元11可以和一个压感单元电极13形成电容结构。
也就是说，本申请实施例中对于压感单元电极的个数以及具体位置的设置也不进行限定，只要能与上电极形成电容结构即可。
在具体实施时，本申请实施例提供的上述触控屏可以是柔性显示屏，也可以是刚性显示屏，在此不作限定。
进一步地，在本申请实施例提供的上述触控屏中，压感检测单元用于当触控屏受到压力时，检测触控屏所受压力的大小和位置，其中，
压感检测单元包括：通道选择模块30、模数转换器31、以及微控制单元32。
在具体实施时，每一个压感检测电极13需要通过与其对应的导线与通道选择模块30实现电性连接，如图3所示，压力信号需要经过3个模块的处理；其中，
S301、当触控屏受到压力时，通道选择模块选通与之相连的受压的那个压感单元电极的信号输出，并输入给模数转换器ADC；
S302、模数转换器接收通道选择模块输入的信号，对其进行模数转换，并将转换后的数字信号输入给微控制单元MCU；
S303、微控制单元MCU接收模数转换器ADC输入的数字信号，对信号进行处理，检测出触控屏受压的压力大小和位置。
以上仅是举例说明压感检测单元的具体结构和工作流程，在具体实施时，压感检测单元的具体结构和工作流程不限于本申请实施例提供的上述结构和流程，还可以是本领域技术人员可知的其他结构，在此不做限定。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种显示装置，包括本申请实施例提供的上述触控屏。该显示装置可以为：手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。对于该显示装置的其它必不可少的组成部分均为本领域的普通技术人员应该理解具有的，在此不做赘述，也不应作为对本申请的限制。该显示装置的实施可以参见上述封装结构的实施例，重复之处不再赘述。
本申请实施例提供的上述触控屏，通过在下基板内侧设置多个压感单元电极，使压感单元电极与触控电极单元形成电容结构，或压感单元电极与公共电极形成电容结构；当某个压感单元电极受到压力时，该压感单元电极与触控电极单元，或该压感单元电极与公共电极之间的距离产生变化，随之使得该压感单元电极与触控电极单元之间，或该压感单元电极与公共电极之间的电容产生变化；因此，增加压感检测单元，通过检测压感单元电极与触控电极单元之间，或压感单元电极与公共电极之间电容的变化检测出压力的大小和位置，从而可以实现压感触控功能。由于将压感单元电极设计在触控屏内部，对显示装置的结构设计改动较小，降低了装配公差的限制，有利于实现更好的探测精度，提高了结构的稳定性。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (4)

1.一种触控屏，其特征在于，包括：上基板、下基板，以及位于所述上基板和下基板之间的压感单元电极；
触控面板基板以及位于所述触控面板基板之下的阵列基板；
所述上基板还包括位于所述触控面板基板之上的触控电极单元；其中，位于下基板之上设置有多个压感单元电极；所述压感单元电极与所述触控电极单元形成电容结构；
所述触控电极单元包括：驱动触控电极Tx单元和/或感应触控电极Rx单元；
还包括位于所述上基板和所述下基板之间的隔垫物；
压感单元电极和公共电极之间为真空层；
还包括与每一个压感单元电极连接的压感检测单元；
所述压感检测单元包括：通道选择模块，模数转换器和微控制单元；其中，
所述通道选择模块用于选通一个压感单元电极输出的信号，并输入给所述模数转换器；
所述模数转换器用于将通道选择模块传入的信号进行模数转换；
所述微控制单元用于根据所述模数转换器传入的数字信号，检测出用户对所述触控屏施加的压力的大小和位置。
2.如权利要求1所述的触控屏，其特征在于，所述下基板包括：基板薄膜。
3.如权利要求1所述的触控屏，其特征在于，所述阵列基板包括位于所述阵列基板之下的公共电极；其中，
所述压感单元电极与所述公共电极形成电容结构。
4.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求1-3任一项所述的触控屏。
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