CN107450767A - 触摸传感器及包括该触摸传感器的有机发光显示装置 - Google Patents

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Abstract

提供了一种触摸力感测装置。所述触摸力感测装置包括：第一基板；位于第一基板的一个表面上的电阻器；面对第一基板的第二基板；驱动电极，驱动电极设置在面对第一基板的第二基板的表面上并与电阻器分隔开；以及感测电极，感测电极设置在与驱动电极相同的表面上并且由于外部触摸输入而通过电阻器电连接至驱动电极。

Description

触摸传感器及包括该触摸传感器的有机发光显示装置
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年5月31日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2016-0067787的优先权，在此援引该申请的公开内容作为参考。
技术领域
本发明涉及一种触摸传感器及包括该触摸传感器的有机发光显示装置。
背景技术
在屏幕上输出信息的图像显示装置正在发展为薄型化、轻量化、便携化和高性能化。近来，配置成通过控制从有机发光二极管(OLED)发射的光量来显示图像的有机发光显示装置吸引了更多注意。
有机发光二极管是使用位于电极之间的薄发光层的自发光器件并且能够被制造成薄膜。一般的有机发光显示装置具有其中像素驱动电路和有机发光二极管形成在基板上的结构。此外，当从有机发光二极管发射的光穿过基板或阻挡层(barrier layer)时，一般的有机发光显示装置显示图像。
有机发光显示装置实现为不具有单独的光源，因而能够易于实现为能够以所希望的方式弯曲、折叠、拉伸或以其他方式变形的柔性显示装置。在该情形中，诸如塑料、金属薄片等之类的柔性材料用于有机发光显示装置的基板。一般来说，在各种柔性材料之中，采用聚酰亚胺(PI)用于有机发光显示装置的基板。
此外，正在广泛使用具有触摸输入功能的显示装置。所谓的触摸屏面板(TSP)是配置成感测用户针对显示装置的输入，诸如触摸或手势的装置。触摸屏面板实现在诸如智能电话和平板PC之类的便携式装置以及诸如公共设施中的标识系统或显示器、智能TV等之类的大尺寸显示装置中。根据其基本操作原理，这种触摸屏面板可分为电阻、电容、光学和电磁(EM)触摸屏面板。近来，对于能够感测不同类型的触摸输入的触摸屏面板的需求增加。因此，正在积极进行对能够更加精确地测量触摸输入的位置及其力量的增强型触摸面板的研究。
发明内容
本发明的实施方式要实现的一个目的是提供一种能够三维地感测触摸输入的触摸面板和/或包括该触摸面板的有机发光显示装置。本发明的目的不限于上述目的，因为通过下面的描述，其他目的对于本领域普通技术人员来说将是显而易见的。
根据本发明的实施方式，提供了一种特定的触摸力感测装置。该触摸力感测装置包括：第一基板；位于所述第一基板的一个表面上的电阻器；面对所述第一基板的第二基板；驱动电极，所述驱动电极位于面对所述第一基板的所述第二基板的表面上并与所述电阻器分隔开；以及感测电极，所述感测电极位于与所述驱动电极相同的表面上并且由于外部触摸输入而通过所述电阻器电连接至所述驱动电极。
根据本发明的另一个实施方式，提供了一种有机发光显示装置。该有机发光显示装置包括：柔性基板；设置在所述柔性基板的第一表面上的有机发光二极管；和力传感器，所述力传感器位于所述柔性基板的与所述第一表面相对的第二表面上。所述力传感器配置成使用彼此分隔开预定距离的电阻器和电极来检测根据触摸输入的强度而变化的电阻。
在一个实施方式中，一种显示装置，包括：显示面板；和与所述显示面板交叠的触摸力感测装置。所述触摸力感测装置包括：力驱动电极；和与所述力驱动电极分隔开的第一力感测电极。一电阻器与所述力驱动电极和所述第一力感测电极分开一间隙。所述力驱动电极与所述电阻器之间的接触面积根据触摸的力而变化，并且所述第一力感测电极与所述电阻器之间的接触面积根据触摸的力而变化。
本发明的详细描述和附图中将包括其他示例性实施方式的细节。
根据本发明的实施方式，电子装置能够被进一步提供感测触摸输入的力的功能，因而能够给用户提供各种UI/UX。此外，根据本发明的实施方式，显示装置包括能够感测触摸输入的力的触摸屏面板，但其仍具有较小厚度。因此，根据本发明实施方式的电子装置能够有利于实现为柔性的。
同时，根据本发明的实施方式，触摸力感测装置执行缓冲功能和/或散热功能，因而能够有助于与之组合的电子装置的可靠性的改善。本发明的效果不限于前述的效果，本申请中包括各种其他效果。
附图说明
将从下面结合附图的详细描述更清楚地理解本发明上述和其他的方面、特征和其他优点，其中：
图1是图解根据本发明示例性实施方式的电子装置的平面图；
图2是图解根据本发明示例性实施方式的有机发光显示面板的平面图；
图3是图解根据本发明第一示例性实施方式的有机发光显示面板中的有效区域的一部分的剖面图；
图4和图5图解了根据本发明示例性实施方式的触摸力感测装置的剖面图的一部分；
图6是图解根据本发明示例性实施方式的触摸力感测装置的电极的布局的平面图；
图7是图解图6中所示的触摸力感测装置的操作时序的示图；
图8是图解控制触摸位置感测装置和触摸力感测装置的电路的示图。
具体实施方式
从下面参照附图描述的示例性实施方式将更清楚地理解本发明的优点和特征及其实现方法。然而，本发明不限于下面的示例性实施方式，而是可以以各种不同的形式实现。描述这些示例性实施方式是为了使所属领域的普通技术人员能够实施本发明，本发明应由所附权利要求限定。
为了描述示例性实施方式而在附图中显示出的形状、尺寸、比例、角度、数量等仅仅是示例，本发明并不限于此。相同的参考标记一般在整个本申请中表示相同的要素。此外，在下面的描述中，仅为了避免不必要地使本发明的主题模糊不清，可能省略特定技术的详细解释。在此使用的诸如“包括”、“具有”、和“包含”之类的术语一般旨在允许添加其他部件，除非这些术语具体被术语“仅”限定。任何单数项的表达方式也包括多个该项，除非有其他的明确说明。即使没有明确说明，部件和方法仍被解释为包含通常的误差裕度或范围。
当使用诸如“在……上”、“在……上方”、“在……下方”和“在……之后”之类的术语描述两个部分之间的位置关系时，可在这两个部分之间存在一个或多个其他部分，除非这些术语具体被术语“紧接”或“直接”限定。当称一元件或层位于另一元件或层“上”时，其可直接位于该另一元件或层上，或者可存在中间元件或层。注意，当称一元件“连接至”或“耦接至”另一元件时，其可直接连接至或耦接至另一元件，或者可经由一个或多个其他元件间接连接至或耦接至另一元件。
尽管使用了术语“第一”、“第二”等描述各种部件，但这些部件不受这些术语限制。这些术语仅仅是用于区分一个部件与其他部件。因此，根据本发明的技术构思，下面提到的第一部件可解释为第二部件。
因为为了便于解释而描绘了附图中示出的每个部件的尺寸和厚度，所以在此的技术构思不必限于每个部件的所示出的尺寸和厚度。下文中，将参照附图详细描述本发明的各示例性实施方式。
图1是图解根据本发明示例性实施方式的电子装置的平面图。
电子装置可包括包含显示装置10的各种装置，例如TV、监视器、笔记本PC、智能电话、可穿戴电子装置等。此外，电子装置可包括触摸输入感测装置，触摸输入感测装置能够感测通过手指、触摸笔等施加至显示装置的特定部分(例如，施加在显示屏幕上的一些部分处)的(来自触摸接触的)的压力。触摸输入感测装置可设置成感测被施加触摸输入的点的位置(例如，坐标)和/或触摸输入的力(例如，强度、压力)。触摸输入感测装置可配置为单个面板或集成元件。亦或，如图1中所示，触摸输入感测装置可配置为感测触摸输入的位置的触摸位置感测装置(第一触摸面板400)和感测触摸输入的力的触摸力感测装置(第二触摸面板300)。触摸位置感测装置400也可简称为触摸传感器，触摸力感测装置300也可简称为力传感器。
在示例性实施方式中，显示装置10可包括彼此交叠的有机发光显示面板100、支撑层200、触摸力感测装置300、触摸位置感测装置400、偏振膜500、上盖600、壳体700等。
有机发光显示面板100包括共同来显示图像的像素、驱动像素的有机发光二极管、各种电路以及功能单元。例如，有机发光显示面板100可包括基板、像素驱动电路和有机发光二极管(TFT/OLED)、以及钝化层。像素驱动电路和有机发光二极管(TFT/OLED)设置在基板的一个表面上。用于驱动有机发光二极管的像素驱动电路(例如，具有一个或多个晶体管、电容器等)和线可与有机发光二极管相关地设置在基板的一个表面或另一个表面上。将参照图2和图3描述有机发光显示面板100的详细构造。
当有机发光显示面板100的基板由具有柔性的塑料材料形成时，可在有机发光显示面板100下方进一步设置支撑层200。支撑层200支撑柔性基板，使得柔性基板不会变得过度弯曲或被撕裂。支撑层200或背板支撑薄膜层形式的基板，因而增强有机发光显示面板100的刚度。支撑层200可由选自下述材料中的一种或多种材料形成：聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯醚邻苯二甲酸酯、聚碳酸酯、聚芳酯、聚醚酰亚胺、聚醚磺酸酯、聚酰亚胺或聚丙烯酸酯。同时，在与图1中所示的示例性实施方式不同的另一示例性实施方式中，可省略支撑层200，触摸力感测装置300可以是支撑层的替代物。
触摸位置感测装置400可位于有机发光显示面板100的顶侧。触摸位置感测装置400设置成检测被施加用户触摸输入的二维位置。触摸位置感测装置400可实现为电阻、电容、光学、电磁(EM)感测装置等。例如，基于互电容的触摸位置感测装置400可以以下面的方式操作。触摸驱动信号可施加至触摸位置感测装置400的第一触摸电极，第二触摸电极接地。在该情形中，在第一触摸电极与第二触摸电极之间形成互电容。当施加用户的触摸输入时，第一触摸电极与第二触摸电极之间的互电容可由于用户的手指(导体)而变化。在该情形中，可通过计算其中互电容发生变化的触摸单元的二维坐标来检测触摸输入的位置。
触摸力感测装置300可位于有机发光显示面板100下方且位于与显示面板100的顶侧相反的显示面板100的底侧。触摸力感测装置300设置成检测用户的触摸输入的力(即，压力)。与触摸位置感测装置400类似，触摸力感测装置300可实现为电阻、电容、光学、电磁感测装置等。当触摸力感测装置300实现为电阻感测装置时，触摸力感测装置300可具有图4到图8中所示的功能和形状。当显示装置10是柔性显示装置时，可在其中柔性显示装置(基板)弯曲的区域(弯曲区域等)中以较低密度设置触摸力感测装置300的一些部件(例如，电极、间隔体等)。同时，触摸位置感测装置400和触摸力感测装置300可被制成集成面板且之后被设置在有机发光显示面板100上方或下方。即使触摸位置感测装置400和触摸力感测装置300分别实现时，它们仍可被单个控制器驱动/控制。在该情形中，控制器可以是实现在集成电路芯片(IC芯片)内以控制触摸力感测装置300和触摸位置感测装置400二者的模块。触摸力感测装置300(即，力传感器)可设置成补偿取决于温度的电阻值的变化。例如，触摸力感测装置300(力传感器)可配置成基于触摸位置感测装置400(触摸传感器)的电容变化检测温度变化。
散热层可位于有机发光显示面板100与触摸力感测装置300之间。散热层释放从有机发光显示面板(即，基板)传输的热量。
偏振膜500可位于触摸位置感测装置400上。偏振膜500抑制外部光反射。当存在偏振膜500时，能够进一步提高显示装置10的可视性。
上盖600可位于偏振膜500上。上盖600保护显示装置10免于外部环境。上盖600可形成为无色透明玻璃基板或透明塑料基板，以便将显示面板100的可视性的任何减小最小化。
壳体700形成显示装置的最外侧后表面和侧表面。壳体700具有能够容纳显示面板100、触摸输入感测装置300和400、偏振膜500等的空间。壳体700与上盖600一起保护显示装置10。
图2是图解根据本发明示例性实施方式的有机发光显示面板的平面图。
参照图2，有机发光显示面板100包括至少一个有效区域AA，像素阵列设置在有效区域中。一个或多个无效区域I/A可设置在有效区域周围。就是说，无效区域可与有效区域的一个或多个侧表面相邻。在图2中，无效区域包围矩形的有效区域。然而，有效区域的形状以及与有效区域相邻的无效区域的形状/布局不限于图2中所示的示例。有效区域和无效区域可具有与装配有显示面板100的电子装置的设计相适应的形状。有效区域例如可具有五边形形状、六边形形状、圆形形状、椭圆形形状等。
有效区域A/A中的每个像素可与像素驱动电路相关。像素驱动电路可包括一个或多个开关晶体管以及一个或多个驱动晶体管。每个像素驱动电路可电连接至栅极线和数据线，以与位于无效区域中的栅极驱动器和数据驱动器通信。
栅极驱动器和数据驱动器可在无效区域I/A中实现为薄膜晶体管(TFT)。由于其构造，这些驱动器可称为GIP(gate-in-panel，面板内栅极)。此外，诸如数据驱动器IC之类的一些部件可安装在单独的印刷电路板上并且可通过诸如FPCB(柔性印刷电路板)、COF(膜上芯片)和TCP(载带封装)之类的电路膜与设置在无效区域中的连接接口(焊盘、凸起(bump)、引脚等)结合。印刷电路(COF、PCB等)可位于显示面板100的后方。
有机发光显示面板100可包括配置成产生各种信号或驱动有效区域中的像素的各种额外部件。用于驱动像素的额外部件可包括反相器电路、多路复用器、静电放电电路等。有机发光显示面板100可包括与除驱动像素的功能以外的其他功能相关的额外部件。例如，有机发光显示面板100可包括提供触摸感测功能、用户认证功能(例如，指纹识别)、多级压力感测功能、触觉反馈功能等的额外部件。上述额外部件可位于无效区域和/或连接至连接接口的外部电路中。
根据本发明的有机发光显示面板可包括其上设置有薄膜晶体管和有机发光二极管的基板101、封装层120、阻挡膜140等。
基板101支撑有机发光显示面板100的各种部件。基板101可由透明绝缘材料，例如玻璃、塑料等形成。基板(阵列基板)也可称为其上形成有部件和功能层，例如，开关TFT、连接至开关TFT的驱动TFT、连接至驱动TFT的有机发光二极管、钝化层等的结构。
有机发光二极管设置在基板101上。有机发光二极管包括阳极、形成在阳极上的有机发光层、以及形成在有机发光层上的阴极。有机发光二极管可具有发射单个光的单个发光层的结构，或者可具有发射白色光的多个发光层的结构。当有机发光二极管发射白色光时，可进一步设置滤色器(或提色器，color refiner)。有机发光二极管可形成在与有效区域对应的基板101的中心部分上。
封装层120可覆盖有机发光二极管。封装层保护有机发光二极管免于湿气或氧气。阻挡膜140可位于封装层120上。
图3是图解根据本发明第一示例性实施方式的有机发光显示面板中的有效区域的一部分的剖面图。
参照图3，在有机发光显示面板100中，薄膜晶体管(由元件102、104、106和108组成)、有机发光二极管(由元件112、114和116组成)、以及各种功能层位于基板101上。
基板101(或阵列基板)可以是玻璃或塑料基板。在塑料基板的情形中，可使用基于聚酰亚胺或基于聚碳酸酯的材料形成基板，因而基板可具有柔性。特别是，聚酰亚胺能够应用于高温工艺并且能够用于涂布。因此，聚酰亚胺广泛用于塑料基板。
缓冲层可位于基板101上。缓冲层是配置成保护薄膜晶体管(TFT)免于从基板101或下层释放的诸如碱离子之类的杂质的功能层。缓冲层可由硅氧化物(SiOx)、硅氮化物(SiNx)或其多层形成。
薄膜晶体管可具有其中半导体层102、栅极绝缘膜103、栅极电极104、层间绝缘膜105、以及源极电极106和漏极电极108按顺序设置的结构。薄膜晶体管(TFT)可以是P型TFT或N型TFT。P型TFT是指其中沟道的离子被诸如硼之类的III族元素掺杂，以通过空穴的移动产生电流的TFT，其也可称为“PMOS”。N型TFT是指其中沟道的离子被诸如磷之类的V族元素掺杂，以通过电子的移动产生电流的TFT，其也可称为“NMOS”。半导体层102位于缓冲层130(图3中未示出)上。半导体层102可由多晶硅(p-Si)形成。在该情形中，特定区域可被杂质掺杂。此外，半导体层102可由非晶硅(a-Si)形成或者可由诸如并五苯之类的各种有机半导体材料形成。此外，半导体层102可由氧化物形成。栅极绝缘膜103可由诸如硅氧化物(SiOx)或硅氮化物(SiNx)之类的无机绝缘材料形成，或者可由有机绝缘材料形成。栅极电极104可由各种导电材料，例如镁(Mg)、铝(Al)、镍(Ni)、铬(Cr)、钼(Mo)、钨(W)、金(Au)或它们的合金形成。
层间绝缘膜105可由诸如硅氧化物(SiOx)或硅氮化物(SiNx)之类的无机绝缘材料形成，或者可由有机绝缘材料形成。可通过选择性地去除层间绝缘膜105和栅极绝缘膜103形成暴露源极区域和漏极区域的接触孔。
源极电极106和漏极电极108由电极材料形成为层间绝缘膜105上的单层或多层。
覆层(overcoat layer)107可位于薄膜晶体管上。覆层107保护薄膜晶体管并将其上部平坦化。覆层107可形成为各种形状并且可形成为诸如BCB(苯并环丁烯)或压克力之类的有机绝缘膜，或者诸如硅氮化物(SiNx)或硅氧化物(SiOx)之类的无机绝缘膜。此外，覆层107可不同地形成为单层、双层、多层结构等。
有机发光二极管可具有其中第一电极112、有机发光层114和第二电极116按顺序设置的结构。就是说，有机发光二极管可包括形成在覆层107上的第一电极112、位于第一电极112上的有机发光层114、以及位于有机发光层114上的第二电极116。
第一电极112通过接触孔电连接至驱动晶体管的漏极电极108。当有机发光显示面板100是顶部发光型时，第一电极112可由具有高反射率的不透明导电材料形成。例如，第一电极112可由银(Ag)、铝(Al)、金(Au)、钼(Mo)、钨(W)、铬(Cr)或它们的合金形成。
堤部110形成在除发光区域之外的其他区域中。因此，堤部110包括暴露与发光区域对应的第一电极112的堤部孔。堤部110可由诸如硅氮化物(SiNx)或硅氧化物(SiOx)之类的无机绝缘材料，或者诸如BCB、基于压克力的树脂或基于酰亚胺的树脂之类的有机绝缘材料形成。
有机发光层114位于被堤部110暴露的第一电极112上。有机发光层114可包括发光层、电子注入层、电子传输层、空穴传输层、空穴注入层等。
第二电极116位于有机发光层114上。当有机发光显示面板100是顶部发光型时，第二电极116可由诸如氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)之类的透明导电材料形成。因而，有机发光层114产生的光可输出至第二电极116的上侧。
钝化层118和封装层120位于第二电极116上。钝化层118和封装层120阻挡氧气和湿气的渗透，以便抑制有机发光材料和电极材料的氧化。当有机发光二极管暴露于湿气或氧气时，可发生像素收缩(即，发光区域减小)，或者在发光区域中可产生暗点。钝化层和/或封装层可配置为由玻璃、金属、铝氧化物(AlOx)、或基于硅(Si)的材料形成的无机膜。亦或，钝化层和/或封装层可具有其中有机膜和无机膜交替层压的结构。无机膜用于阻挡湿气或氧气的渗透，有机膜用于将无机膜的表面平坦化。封装层可形成为多个薄膜。这是因为与单层相比，多个薄膜使湿气或氧气的渗透路径增加且复杂化，这使得湿气/氧气难以渗透到有机发光二极管中。
阻挡膜140可位于封装层120上，从而封装包括有机发光二极管的整个基板101。阻挡膜140可以是延迟膜或光学各向同性膜。当阻挡膜140具有光学各向同性时，阻挡膜没有相位延迟地透射入射到阻挡膜中的光。此外，可在阻挡膜的上表面或下表面上进一步设置有机膜或无机膜。设置在阻挡膜的上表面或下表面上的有机膜或无机膜用于阻挡湿气或氧气的渗透。
粘合剂层可位于阻挡膜140与封装层120之间。粘合剂层将封装层120和阻挡膜140接合。粘合剂层可以是热固化或自然固化粘合剂。例如，粘合剂层可由阻挡压敏粘合剂(B-PSA)形成。
触摸位置感测装置400、偏振膜500、上盖600等可位于阻挡膜140上。
同时，可在基板101下方设置粘合剂层和支撑层。支撑层是配置成支撑基板101从而基板101不过度弯曲的背板。粘合剂层由热固化或自然固化粘合剂形成，用于将基板101和支撑层接合。例如，粘合剂层可由光学透明粘合剂(OCA)形成。
图4图解了根据本发明示例性实施方式的触摸力感测装置的剖面图的一部分。
触摸力感测装置300设置成检测施加至电子装置(例如，显示装置)的触摸输入的力(例如，强度、压力等)。
例如，当触摸力感测装置300实现为电容传感器时，触摸力感测装置300检测当施加触摸输入时上电极与下电极之间的电容的变化，然后确定力。该感测方法依赖于电极之间的距离的变化。因而，为了精确感测，必须在电极之间保持垂直间隙。其中，通过空气层或诸如弹性体(或弹性材料)之类的间隙保持部件保持电极之间的垂直间隙。当使用弹性体作为间隙保持部件时，可能难以减小触摸力感测装置300的整体厚度。此外，当触摸力感测装置300应用在曲面或弯曲电子装置中时，可能不会均匀地保持电极之间的间隙。
同时，当触摸力感测装置300实现为电阻传感器时，触摸力感测装置300检测当施加触摸输入时电极之间的电阻的变化，然后确定力。图4图解了实现为电阻型传感器的触摸力感测装置(力传感器)的示例。
下文中，将参照图4和图5描述根据本发明示例性实施方式的触摸力感测装置。触摸力感测装置300可包括：第一基板310；第二基板320；电阻器340；驱动电极331；感测电极332等。此外，触摸力感测装置300可进一步包括控制器(控制电路)、间隔体350、散热层380等。
第一基板310和第二基板320设置成彼此面对。第一基板310和/或第二基板320可由选自透明聚合物材料，例如聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯醚邻苯二甲酸酯、聚碳酸酯、聚芳酯、聚醚酰亚胺、聚醚磺酸酯、聚酰亚胺或聚丙烯酸酯中的一种或多种材料形成。
同时，第一基板310和/或第二基板320可具有基于诸如可靠性、弯曲性和可视性之类的考虑因素而确定的特定厚度(例如，25μm到50μm)。
电阻器340设置在第一基板310的一个表面(面对第二基板的表面)上。电阻器340由高电阻材料形成。电阻器340可在第一基板310的所述一个表面上涂布成特定厚度(例如，大约10μm)，电阻器340可称为电阻层。
驱动电极331和感测电极332设置用来区分触摸输入的力或强度。驱动电极331也可称为TX电极或力驱动电极，感测电极332也可称为RX电极或力感测电极。
驱动电极331和感测电极332可以以各种方式设置在第二基板320的一个表面上。例如，如图4或图5中所示，驱动电极331可以以特定距离设置在第二基板320的一个表面(面对第一基板的表面)上。此外，感测电极332可与驱动电极331相邻设置在同一表面上。然而，驱动电极331和感测电极332彼此不直接连接而是彼此分隔开。同时，电极331和332可在特定区域(例如，诸如柔性区域、弯曲区域等之类的曲面区域)中以低密度设置。这是为了抑制由于弯曲对电极造成的损害。
驱动电极331和感测电极332与电阻器340分隔开特定垂直距离(例如，大约40μm)。考虑到感测范围、灵敏度等来确定垂直距离(间隙)。当电阻器340与电极331和332彼此分离时检测到的电阻具有非常高的值。
当触摸力感测装置300被触摸输入按压时，感测电极332与电阻器340接触，并且驱动电极331与电阻器340接触。这导致感测电极332通过电阻器340电连接至驱动电极331。此时检测到的电阻值R与初始值不同。当触摸输入具有较高力时，电阻器340与电极331和332之间的接触面积增加。因而，检测到的电阻值减小。就是说，接触面积和因此检测到的电阻值根据触摸输入的力而变化。根据该原理，触摸力感测装置300能够测量触摸输入的力。
触摸力感测装置300可进一步包括控制器。控制器可给驱动电极331提供驱动信号(电压、脉冲等)并且从感测电极332检测取决于外部触摸输入的力的电阻变化。在一个实施方式中，通过给驱动电极331施加固定电压信号且之后测量感测电极332处的电压来感测电阻。测量的电压表示电阻变化了多少。为了从检测到的电阻变化(即，原始数据)区分出触摸输入的力，控制器可执行归一化、线性化(linearization)等，以分析力并计算力。同时，控制器可以是实现在集成电路芯片(IC芯片)中以控制触摸力感测装置300和触摸位置感测装置400二者的模块，如图8中所示。
触摸力感测装置300可进一步包括间隔体350，间隔体350配置成在第一基板310与第二基板320之间保持间隙。间隔体350可以以均匀距离设置在第一基板310的(设置有电阻器的)一个表面上。间隔体350的高度小于第一基板310与第二基板320之间的间隙(或空气间隙)的高度。例如，间隔体350可具有第一基板310与第二基板320之间的间隙的一半或更小的高度。例如，当第一基板310与第二基板320之间的间隙为40μm时，间隔体350的高度可设为20μm或更小。同时，间隔体350可由具有30Mpa或更大的弹性模量的材料形成。因而，间隔体350以及第一基板310与第二基板320之间的空气间隙可用来减小(吸收)由于掉落、振动、接合等导致的冲击。间隔体350具有预定水平(例如，100℃)或更大的热阻性，从而在制造工艺期间不被损坏。
触摸力感测装置300可进一步包括散热层380。散热层380可位于第一基板310和/或第二基板320的外侧上。如图4中所示，散热层380可通过粘合剂层370接合至第一基板310。粘合剂层370可由诸如光学透明粘合剂(OCA)之类的材料形成。
散热层380配置成释放从与第一基板310和/或第二基板320相邻的设备(例如，有机发光显示装置)产生并传输的热量。就是说，散热层380将从该设备产生的热量快速释放到外部，因而有助于设备的冷却。散热层380可由导电聚合物、石墨、石墨烯等形成。散热层380可在其一个表面上包括特定图案。其上形成特定图案的表面具有比平坦表面更大的表面面积，因而在散热方面更有效。所述图案可具有凹凸剖面，凹凸剖面包括沿纵向方向的连续的三角形、锯齿、矩形、半球形和梯形。此外，当从顶部看时，所述图案可形成为条纹图案、浮雕图案、波形图案、格子(或方格)图案等。代替层型散热器或除层型散热器以外，可采用实现理想的散热效果的其他形式和结构，诸如所谓的热管。
图6是图解根据本发明示例性实施方式的触摸力感测装置的电极的布局的平面图。
电极可以是配置成感测施加至显示屏幕上的两个或更多个点的触摸输入的力的力驱动电极TX和力感测电极RX1、RX2、RX3和RX4。就是说，根据本发明示例性实施方式的触摸力感测装置300可包括配置成感测施加至两个或更多个点的触摸的力的电极。
参照图6中所示的示例，驱动电极TX是单个电极，感测电极RX1、RX2、RX3和RX4被划分以分别对应于多个(四个)部分。RX1位于显示装置的右上显示部分。RX2位于显示装置的右下显示部分。RX3位于显示装置的左下显示部分。RX4位于显示装置的左上显示部分。感测电极RX1、RX2、RX3和RX4的每一个与驱动电极TX分隔开。
每个感测电极RX1、RX2、RX3和RX4是梳形的并且具有彼此平行延伸的多个指状电极。驱动电极TX在显示装置的四个显示部分的每一个中也具有平行的指状电极。驱动电极TX的指状电极与感测电极RX1、RX2、RX3和RX4的指状电极交错。
当感测电极如此设置时，能够从驱动电极TX与感测电极RX1、RX2、RX3和RX4之间的电阻的变化独立地分别检测施加至四个部分的每一个的触摸的力。电阻器340设置在驱动电极TX以及感测电极RX1、RX2、RX3和RX4的垂直方向上的上侧上。
能够考虑到针对感测装置的负载传输机制以及控制电路的通道/尺寸/价格/性能来确定触摸力感测部分的数量。基于驱动电极TX与各个感测电极RX1、RX2、RX3和RX4之间的电阻的变化检测每个显示部分中的触摸的力。
图7是图解图6中所示的触摸力感测装置的操作时序的示图。
假设根据本发明示例性实施方式的触摸感测装置以分时方式执行触摸位置感测(触摸感测)和触摸力感测(力感测)。然而，触摸感测方法不限于此。根据本发明的触摸感测装置可分开地或同时执行触摸位置感测和触摸力感测。
触摸感测时间周期和力感测时间周期彼此交替。根据本发明示例性实施方式的触摸感测装置可在特定时间周期A的一部分中执行触摸感测，并且在特定时间周期A中的每个部分时段B执行触摸力感测。在时段B中，力传感器驱动信号(电压、脉冲等)施加至驱动电极TX。此外，如图7中所示，通过从与四个部分对应的感测电极RX1、RX2、RX3和RX4接收的信号在不同的时间处按顺序检查/检测触摸的力。尽管图7举例说明了按顺序检查/检测触摸的力，但可同时从全部感测电极RX1、RX2、RX3和RX4检查/检测触摸的力。
图8是图解控制触摸位置感测装置和触摸力感测装置的电路的示图。
控制电路900可以是实现在集成电路芯片(IC芯片)中以控制触摸力感测装置(力传感器)300和触摸位置感测装置(触摸传感器)400二者的模块，如图8中所示。在该情形中，控制电路900按顺序或同时给触摸传感器400和力传感器300传输驱动信号，然后分析/收集与相应检测的触摸输入有关的信息(位置和力)。此外，控制电路900将与触摸输入有关的信息传输至必要的功能单元(或模块)。例如，控制电路900可将与触摸输入有关的信息(X、Y和Z)传输至应用处理器AP。
同时，根据本发明示例性实施方式的电阻式力传感器可具有取决于温度的电阻值的变化。然而，力传感器自身不能直接识别温度变化。因此，力传感器可从触摸传感器的电容变化检测温度变化并且使用检测结果补偿取决于温度的电阻值的变化。可通过控制电路900执行这一系列的操作。因此，能够确保力传感器的性能稳定。
本发明的示例性实施方式还能够如下描述：
根据本发明的一个方面，一种触摸力感测装置，包括：第一基板；位于所述第一基板的一个表面上的电阻器；面对所述第一基板的第二基板；驱动电极，所述驱动电极设置在面对所述第一基板的所述第二基板的表面上并与所述电阻器分隔开；以及感测电极，所述感测电极设置在与所述驱动电极相同的表面上并且由于外部触摸输入而通过所述电阻器电连接至所述驱动电极。
所述触摸力感测装置可进一步包括控制器，所述控制器给所述驱动电极提供驱动信号并且从所述感测电极检测取决于外部触摸输入的强度的电阻变化。
所述感测电极可配置成感测施加至两个或更多个点的触摸输入的强度。
所述感测电极可被划分成对应于多个部分的每一个。
所述触摸力感测装置可进一步包括间隔体，所述间隔体配置成在所述第一基板与所述第二基板之间保持间隙。
所述间隔体可具有所述第一基板与所述第二基板之间的所述间隙的一半或更小的高度并且可具有40Mpa或更大的弹性模量。
所述触摸力感测装置可进一步包括位于所述第一基板或所述第二基板的外表面上的散热层。所述散热层可配置成释放从与所述第一基板或所述第二基板相邻的设备传输的热量。
所述散热层可由导电聚合物、石墨和石墨烯中的任意一种或多种材料形成。
所述第一基板或所述第二基板可由聚对苯二甲酸乙二醇酯形成并且可具有25到50微米(μm)的厚度。
根据本发明的另一个方面，一种电子装置，包括所述触摸力感测装置。
根据本发明的再一个方面，一种有机发光显示装置，包括：柔性基板；设置在所述柔性基板的第一表面上的有机发光二极管；和力传感器，所述力传感器位于所述柔性基板的与所述第一表面相对的第二表面上。所述力传感器配置成使用彼此分隔开预定距离的电阻器和电极来检测根据触摸输入的强度而变化的电阻。
所述力传感器可包括被划分成分别对应于多个部分的电极，以便感测施加至两个或更多个点的触摸输入的强度。
所述有机发光显示装置可进一步包括触摸传感器，所述触摸传感器配置成感测触摸输入的位置。
所述有机发光显示装置可进一步包括集成电路芯片(IC芯片)，所述集成电路芯片配置成控制所述力传感器和所述触摸传感器二者。
所述力传感器可配置成补偿取决于温度的电阻值的变化。
所述力传感器可基于所述触摸传感器的电容变化检测温度变化。
所述有机发光显示装置可进一步包括位于所述柔性基板与所述力传感器之间的支撑层。
所述有机发光显示装置可进一步包括位于所述柔性基板与所述力传感器之间的散热层。所述散热层可释放从所述柔性基板传输的热量。
所述力传感器的所述电极在所述柔性基板弯曲的区域中可以以较低密度设置。
设置在所述力传感器内的所述电阻器与所述电极之间的所述距离可减小施加至所述有机发光显示装置的冲击。
在一个实施方式中，一种显示装置，包括：显示面板；和与所述显示面板交叠的触摸力感测装置。所述触摸力感测装置包括：力驱动电极；和与所述力驱动电极分隔开的第一力感测电极。一电阻器与所述力驱动电极和所述第一力感测电极分开一间隙。所述力驱动电极与所述电阻器之间的接触面积根据触摸的力而变化，并且所述第一力感测电极与所述电阻器之间的接触面积根据触摸的力而变化。
在一个实施方式中，所述触摸力感测装置进一步包括与所述力驱动电极分隔开的第二力感测电极。所述第二力感测电极与所述电阻器分开所述间隙。所述第二力感测电极与所述电阻器之间的接触面积根据触摸的力而变化。在一个实施方式中，所述力驱动电极位于所述显示装置的第一显示部分和第二显示部分中。从所述显示装置的平面图来看所述第一显示部分和所述第二显示部分是不同的显示部分。所述第一力感测电极位于所述显示装置的所述第一显示部分中。所述第二力感测电极位于所述显示装置的所述第二显示部分中。
尽管已参照附图详细描述了本发明的示例性实施方式，但本发明并不限于此，在不背离本发明的技术构思的情况下，本发明可以以许多不同的形式实施。因此，提供本发明的示例性实施方式仅是为了举例说明的目的，而不旨在限制本发明的技术构思。本发明的技术构思的范围不限于此。本领域普通技术人员能够将本发明的各示例性实施方式的特征彼此部分地或整体地结合，并且能够以各种技术方式相互联系和操作，各示例性实施方式能够彼此独立地或相关联地实施。
应当基于随后的权利要求解释本发明的保护范围，其等同范围内的所有技术构思都应解释为落入本发明的范围内。

Claims (20)

1.一种显示装置，包括：
显示面板；和
与所述显示面板交叠的触摸力感测装置，所述触摸力感测装置包括：
力驱动电极；
与所述力驱动电极分隔开的第一力感测电极；和
电阻器，所述电阻器与所述力驱动电极和所述第一力感测电极分开一间隙，
其中所述力驱动电极与所述电阻器之间的接触面积根据触摸的力而变化，并且所述第一力感测电极与所述电阻器之间的接触面积根据触摸的力而变化。
2.根据权利要求1所述的显示装置，进一步包括位于所述间隙中的间隔体。
3.根据权利要求2所述的显示装置，其中所述间隔体的高度小于所述间隙的高度。
4.根据权利要求1所述的显示装置，其中所述触摸力感测装置进一步包括：
与所述力驱动电极分隔开的第二力感测电极，所述第二力感测电极与所述电阻器分开所述间隙，其中所述第二力感测电极与所述电阻器之间的接触面积根据触摸的力而变化，
其中所述力驱动电极位于所述显示装置的第一显示部分和第二显示部分中，从所述显示装置的平面图来看所述第一显示部分和所述第二显示部分是不同的显示部分，
其中所述第一力感测电极位于所述显示装置的所述第一显示部分中，并且
其中所述第二力感测电极位于所述显示装置的所述第二显示部分中。
5.根据权利要求4所述的显示装置，进一步包括控制电路，所述控制电路配置成：
基于所述力驱动电极与所述第一力感测电极之间的电阻的变化检测所述显示装置的所述第一显示部分中的触摸的力；并且
基于所述力驱动电极与所述第二力感测电极之间的电阻的变化检测所述显示装置的所述第二显示部分中的触摸的力。
6.根据权利要求5所述的显示装置，其中所述控制电路在不同的时间检测所述第一显示部分中的触摸的力和所述第二显示部分中的触摸的力。
7.根据权利要求4所述的显示装置，
其中所述力驱动电极包括位于所述第一显示部分中的多个第一指状力驱动电极以及位于所述第二显示部分中的多个第二指状力驱动电极，
其中所述第一力感测电极包括与所述第一指状力驱动电极交错的多个第一指状力感测电极，
其中所述第二力感测电极包括与所述第二指状力驱动电极交错的多个第二指状力感测电极。
8.根据权利要求4所述的显示装置，其中所述触摸力感测装置进一步包括：
与所述力驱动电极分隔开的第三力感测电极，所述第三力感测电极与所述电阻器分开所述间隙；和
与所述力驱动电极分隔开的第四力感测电极，所述第四力感测电极与所述电阻器分开所述间隙，
其中所述力驱动电极位于所述显示装置的第三显示部分和第四显示部分中，从所述显示装置的平面图来看所述第三显示部分和所述第四显示部分是不同的显示部分，
其中所述第三力感测电极位于所述显示装置的所述第三显示部分中，并且
其中所述第四力感测电极位于所述显示装置的所述第四显示部分中。
9.根据权利要求1所述的显示装置，进一步包括与所述显示装置交叠的触摸位置感测装置，其中所述触摸位置感测装置位于所述显示面板的第一侧，并且所述触摸力感测装置位于与所述第一侧相对的所述显示面板的第二侧。
10.根据权利要求9所述的显示装置，其中所述显示装置在经由所述触摸位置感测装置感测触摸的位置与经由所述触摸力感测装置感测触摸的力之间交替。
11.根据权利要求1所述的显示装置，其中所述触摸力感测装置包括：
第一基板，其中所述电阻器设置在所述第一基板的表面上；和
第二基板，其中所述力驱动电极和所述第一力感测电极设置在所述第二基板的表面上。
12.根据权利要求1所述的显示装置，进一步包括：
控制电路，所述控制电路感测所述力驱动电极与所述第一力感测电极之间的电阻的变化并基于电阻的变化检测触摸的力。
13.一种有机发光显示装置，包括：
柔性基板；
位于所述柔性基板的第一表面上的有机发光二极管；和
力传感器，所述力传感器位于所述柔性基板的与所述第一表面相对的第二表面上，
其中所述力传感器配置成使用彼此分隔开一间隙的电阻器和电极来检测电阻的变化，所述电阻的变化取决于施加到所述有机发光显示装置上的触摸输入的力。
14.根据权利要求13所述的有机发光显示装置，其中所述力传感器包括被划分为多个部分的电极，以便感测施加至所述有机发光显示装置上的两个或更多个点的触摸输入的强度。
15.根据权利要求13所述的有机发光显示装置，进一步包括：
触摸传感器，所述触摸传感器配置成感测触摸输入的位置；和
集成电路(IC)芯片，所述集成电路(IC)芯片配置成控制所述力传感器和所述触摸传感器二者。
16.根据权利要求15所述的有机发光显示装置，其中所述力传感器配置成补偿取决于温度的电阻值的变化。
17.根据权利要求16所述的有机发光显示装置，其中所述力传感器基于所述触摸传感器的电容变化检测温度变化。
18.根据权利要求13所述的有机发光显示装置，进一步包括：
位于所述柔性基板与所述力传感器之间的散热层，
其中所述散热层配置成释放来自所述柔性基板的热量。
19.根据权利要求13所述的有机发光显示装置，其中所述力传感器的所述电极在所述柔性基板可弯曲或被弯曲的区域中具有较低密度。
20.根据权利要求13所述的有机发光显示装置，其中设置在所述力传感器内的所述电阻器与所述电极之间的所述间隙足以适应施加至所述有机发光显示装置的不希望的冲击。
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