CN108027681A - 一种显示屏 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例涉及一种显示屏，包括玻璃基板，所述显示屏还包括：第一电极板，位于玻璃基板的表面；第二电极板，位于玻璃基板的下部，且第一电极板和第二电极板构成电容，其中第一电极板和第二电极板之间存在预定宽度范围的间隙，以便当显示屏受到外界压力时，第一电极板发生弹性形变；控制器，与第一电极板连接，用于当显示屏受到外界压力时，根据第一电极板和第二电极板之间的距离变化计算变化后的电容值；并根据变化后的电容值计算压力值。通过将第一电极板设置成基板上的电极材料，可以节省单独设置一个压力传感器的材料，因为电极材料是以镀膜形式或者印刷方式做在基板上，可以节省显示屏的厚度。

Description

一种显示屏 技术领域
本发明涉及半导体设备技术领域，尤其涉及一种安装在电子设备上的显示屏。
背景技术
目前，触摸屏己成为平板电脑、智能手机、医疗设备、车载中控台等个人移动通信设备及综合信息终端的主要人机交互界面。其中，触摸屏以其多点触摸、反应快、使用寿命长等特点，成为中小尺寸信息终端触控交互采用的主要技术。现有的触摸屏设备不仅可以感知触摸所在的屏幕位置，还能感知触摸的压力大小，例如手机。电容式压力感应已经在手机上应用，但是原理主要是依赖手机上的两个恒定电极组成的电容，有压力的时候，两个电极之间的距离改变，导致电容改变，侦测压力。
现有的电容式压力感应均需要增加一层压力感应传感器，该压力感应传感器一般采用柔性电路板(Flexible Printed circuits board，简称FPC)制程制作，成本高昂。
现有的手机内部局部结构示意图，如图1所示，具体测量压力的原理是：手机内部阵列基板(图中未显示，具体位置是在导光板上部)中的接地层与图1中的压力传感器构成电容的两个电极板，当按压手机屏幕时，因为手机屏幕内部存在间隙(图1中的间隙所显示的位置)，所以当接地层发生形变，导致两个电极板之间的距离减小。在图中所能体现的则是间隙厚度发生改变，即间隙厚度减小。因为变化后的电容值与两电极板之间的距离成反比。所以，当电极板之间的距离减小时，电容增大。而为了能够准确测量变化后的电容值，手机内部还需要增加注塑铁框和铁框，如图1所示。目的是为了保证手 机的稳固性。当屏幕被按压时，只有接地层一侧位置发生改变，而压力传感器一侧因为有注塑铁框和铁框的作用，位置并未发生改变，如此才能够获取准确的两电极板之间发生改变的距离。然而，因为需要将压力传感器粘贴在屏幕外，而且还需要依靠注塑铁框和铁框起到稳定作用，如此又会使的手机架构额外增加厚度，而且，由于压力传感器本身是采用FPC制成，外加贴合制成，本身也会增加一定的厚度，如此，手机内部结构也比较复杂，制作成本相对较高。
发明内容
第一方面，本发明提供了一种显示屏，该显示屏还包括：玻璃基板；第一电极板，位于玻璃基板的表面；第二电极板，位于玻璃基板的下部，且第一电极板和第二电极板构成电容，其中第一电极板和第二电极板之间存在预定宽度范围的间隙，以便当显示屏受到外界压力时，第一电极板发生弹性形变；控制器，与第一电极板连接，用于当显示屏受到外界压力时，根据第一电极板和第二电极板之间的距离变化计算变化后的电容值；并根据变化后的电容值计算压力值。
结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，第一电极板和第二电极板之间存在的间隙的宽度范围为大于或者等于0.2mm，小于或者等于2.5mm。
结合第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，第一电极板和第二电极板之间的间隙为空气或者填充不妨碍第一电极板发生弹性形变的物质。
结合第一方面，在第一方面的第三种可能的实现方式中，将电极材料以镀膜形式或者印刷形式加在玻璃基板表面上，构成第一电极板。
结合第一方面，在第一方面的第四种可能的实现方式中，第二电极板为显示屏前壳或者液晶显示器显示模组LCM铁框。
结合第一方面至第一方面的第四种可能的实现方式中的任一种，在第一方面的第五种可能的实现方式中，第一电极板为至少两个，且每一个电极板分别与第二电极板构成电容。
基于上述技术方案，本发明实施例提供的一种显示屏，通过将第一电极板设置成玻璃基板上的电极材料，可以节省单独设置一个压力传感器的材料，因为电极材料是以镀膜形式或者印刷方式做在玻璃基板上，可以节省显示屏的厚度。进一步的，显示屏中无需再使用注塑铁框和铁框起到固定作用，更加节省了显示屏的厚度。
附图说明
图1为现有技术中的手机内部显示屏的简易结构示意图；
图2为本发明实施例提供的第一电极板为多个的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的显示屏受到外界按压时，电极板之间距离发生改变的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种显示屏的局部结构示意图；
图5为本发明实施例提供的另一种显示屏的局部结构示意图；
图6为本发明实施例提供的另一种显示屏的局部结构示意图；
图7为本发明实施例提供的另一种显示屏的局部结构示意图；
图8为本发明实施例提供的另一种显示屏的局部结构示意图；
图9为本发明实施例提供的另一种显示屏的局部结构示意图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供的显示屏，可以包括玻璃基板，第一电极板、第二电极板和控制器(控制器在图中未显示)。
其中，第一电极板位于玻璃基板的表面，可以是上表面或者下表面，而第二电极板则位于玻璃基板的下部，且与第一电极板共同构成一个电容，其中，第一电极板和第二电极板之间存在预定宽度范围的间隙，以便当显示屏受到外界压力时，第一电极板发生弹性形变。优选的，间隙的宽度范围可以为大于或者等于0.2mm，而小于或者等于2.5mm。进一步的，该间隙中可以是空气的，也可以填充一些并不妨碍第一电极板发生弹性形变的物质，例如泡棉等。当然，填充的物质必须是不导电的物质。处于第一电极板和第二电极板之间，作为电容的电解质。可选的，显示屏中根据类型的不同，还可以包括如下组成部分：
例如，当显示屏为薄膜晶体管(Thin Film Transistor，简称TFT)类型的显示屏时，还可以包括触摸屏盖板、光学胶、偏光片(包括上偏光片和下偏光片)、彩色滤光片、液晶(图中未显示)以及背光模组，其中，偏光片通常包括上下两层，其中一层位于彩色滤光片上层，为上偏光片，另一层则位于玻璃基板下层，为下偏光片。其中，触摸屏盖板、偏光片、彩色滤光片、液晶以及背光模组的作用与现有技术中所起到的作用并无不同，这里不再赘述。而第一电极板和第二电极板之间存在的间隙，通常而言，可以存在于背光模组和前壳之间(图4所示)。也可以存在于下偏光片和背光模组之间(图5所示)。间隙中为空气。具体TFT显示屏的结构示意图如图4至图7所示。不过图4至图7的示意图均是局部示意图，图的右侧是与图的左侧对称的，这里并没有具体的画出。
当显示屏为有源矩阵有机发光二极体(Active-matrix organic light emitting diode，简称AMOLED)类型的显示屏时，则还可以包括触摸屏盖板、光学胶 偏光片、封装玻璃以及有机发光层(图中未显示)和TFT(图中未显示)等。其中，有机发光层其实是集成在TFT上。类似的，偏光片、光学胶、封装玻璃以及有机发光层和TFT等的作用同现有技术中的作用并无不同，这里不再赘述。而第一电极板和第二电极板之间的间隙则用泡棉填充，当然也可以是空气。间隙具体可以位于玻璃基板和前壳之间。具体AMOLED显示屏的结构示意图如图8至图9所示，与图4至图7类似，图8和图9同样是局部示意图，图的右侧是与图的左侧相对称的，这里并没有详细画出。
在一种可能的形式中，将电极材料以镀膜形式或者印刷的形式加在玻璃基板的上表面，即可以构成第一电极板。在另一种可能的形式中，也可以将电极材料以镀膜形式或者印刷的形式加在玻璃基板的下表面，构成第一电极板。可选的，第一电极板可以为至少两个，具体如图2所示，当第一电极板为多个时，每一个第一电极板分别和第二电极板构成电容。即构成多个电容，如此就可以当受到外界压力按压显示屏时，检测到不同坐标位置的压力值。这里需要说明的是，玻璃基板可以包括两种类型，其中一种类型为TFT类型玻璃基板，另一种类型为低温多晶硅(Low Temperature Poly-silicon，简称LTPS)玻璃基板。具体为哪种玻璃基板根据显示屏的类型而定。
第二电极板，可以为显示屏的前壳或者显示屏的LCD显示模组(LCD Module，简称LCM)铁框。而第二电极板具体为前壳还是LCM铁框同样需要根据显示屏的类型而定。
在一个具体的例子中，当显示屏的类型为TFT类型的显示屏时，则玻璃基板为TFT玻璃基板，第二电极板可以为前壳或者LCM铁框(LCM铁框在图4至7中显示为胶铁一体铁框)。而当显示屏的类型为AMOLED类型的显示屏时，则玻璃基板为LTPS玻璃基板，第二电极板则只能为前壳。
应理解，在现有的显示屏中，包括用于支撑压力传感器的LCD支撑铁框和LCM铁框。而在本发明中，因为压力传感器并非作为独立器件，而是以镀膜形式或者印刷的形式加在玻璃基板上，作为第一电极板，因此无需使用LCD 支撑铁框再用于支撑压力传感器。而作为第二电极板的可以是LCM铁框，而不是LCD支撑铁框。控制器与第一电极板之间可以通过柔性电路板(Flexible Printed Circuit(Board)，简称FPC)连接，当显示屏受到外界压力时，控制器就可以根据第一电极板和第二电极板之间的距离变化计算变化后的电容值，并根据变化后的电容值间接的计算压力值。
具体的，如图3所示，图3为显示屏受到外界按压时，电极板之间距离发生改变的结构示意图。
当显示屏受到外界压力时，第一电极板发生形变，向下挤压，此时第一电极板和第二电极板之间的距离减小。根据电容的计算公式：
其中，ΔC为变化后的电容值，ε为介质常数，S为两电极板之间的正对面积，k为静电力常量，而Δd则为两电极板之间的变化距离。
因此，控制器则可以根据变化后的电容值，经过电容-电压转换，以及滤波、模数转换器采样等等一系列的处理，间接的计算出压力值。
应理解，第一电极板即为压力传感器，控制器可以为一个触摸芯片。而显示屏还可以包括触摸传感器。
应理解，触摸芯片在计算压力的过程具体可以包括：
首先，为第一电极板和第二电极板所构成的电容提供一个恒定电压，这个电压可以是由一个恒定电压源或者其他方式提供。先对电容进行充电，充满电后，进行放电。此目的是为了首先确定电容的电流，进而确定该电容的初始电容值。而当显示屏受到外界压力时，压力传感器和触摸传感器均可以检测到电容已经发生改变，因为电压是恒定的，所以此时电流就会发生改变。此时又可以计算变化后的电容值。然后可以利用放大器将电容值转化为电压值。利用积分电路得到电压值的模拟信号；得到模拟信号后，通过模数转换电路将模拟信号转换为可处理的数字信号。而电压值的数值信号是与压力值一一对应的，所以，当电压值确定时，也即确定了压力值。
当然，在本发明中仅仅是简单介绍将电容值转变为压力值的原理，具体如何计算压力值是现有技术，这里不再详细赘述。
图4至图9分别是当显示屏为TFT显示屏或者AMOLED显示屏时，第一电极板和第二电极板的类型及其所在的位置具体示例图。其中，图4为显示屏为TFT显示屏，而第一电极板则是在TFT玻璃基板的上表面镀膜或者印刷电极材料形成的，第二电极板为显示屏的前壳；图5为显示屏为TFT显示屏，而第一电极板为在TFT玻璃基板的下表面镀膜或者印刷电极材料形成的，第二电极板为显示屏的前壳；图6为显示屏为TFT显示屏，第一电极板与图4中所述的相同，而第二电极板为LCM铁框；图7为显示屏为TFT显示屏，第一电极板与图5中所述的相同，同样的，第二电极板为LCM铁框。
图8为显示屏为AMOLED显示屏，第一电极板为在LTPS玻璃基板的上表面镀膜或者印刷电极材料形成的，第二电极板为显示屏的前壳；图9为显示屏为AMOLED显示屏，第一电极板为在LTPS玻璃基板的下表面镀膜或者印刷电极材料形成的，第二电极板为显示屏的前壳。而计算压力值的方法同上文所述，这里不再赘述。
本发明实施例提供的一种显示屏，利用电极材料镀膜或者印制在玻璃基板的表面，形成第一电极板；而显示屏的前壳或者铁框作为第二电极板，将第一电极板和第二电极板构成电容，当显示屏受到外力按压时，控制器可以根据两电极板之间的距离变化，就算变化后的电容值，并根据变化后的电容值计算压力。通过将第一电极板设置成玻璃基板上的电极材料，可以节省单独设置一个压力传感器的材料，因为电极材料是以镀膜形式或者印刷方式做在基板上，可以节省显示屏的厚度。进一步的，显示屏中无需再使用注塑铁框和铁框起到固定作用，更加节省了显示屏的厚度。
专业人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能 一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

  1. 一种显示屏，包括玻璃基板，其特征在于，所述显示屏还包括：
    第一电极板，位于所述玻璃基板的表面；
    第二电极板，位于所述玻璃基板的下部，且所述第一电极板和所述第二电极板构成电容，其中所述第一电极板和所述第二电极板之间存在预定宽度范围的间隙，以便当所述显示屏受到外界压力时，所述第一电极板发生弹性形变；
    控制器，与所述第一电极板连接，用于当所述显示屏受到外界压力时，根据所述第一电极板和所述第二电极板之间的距离变化计算变化后的电容值；并根据所述变化后的电容值计算压力值。
  2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一电极板和所述第二电极板之间存在的间隙的宽度范围为大于或者等于0.2mm，小于或者等于2.5mm。
  3. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第一电极板和所述第二电极板之间的间隙为空气或者填充不妨碍所述第一电极板发生弹性形变的物质。
  4. 根据权利要求1所述的显示屏，其特征在于，将电极材料以镀膜形式或者印刷形式加在所述玻璃基板表面上，构成所述第一电极板。
  5. 根据权利要求1所述的显示屏，其特征在于，所述第二电极板为所述显示屏前壳或者液晶显示器显示模组LCM铁框。
  6. 根据权利要求1-5任一项所述的显示屏，其特征在于，所述第一电极板为至少两个，且每一个电极板分别与所述第二电极板构成电容。
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