CN204695285U - 显示装置及其触摸屏 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种触摸屏和显示装置，包括保护盖板和位于保护盖板一侧的电容式触控单元、压力触控单元，压力触控单元位于电容式触控单元远离保护盖板的一侧，压力触控单元包括多个力传感器并用于检测施加在力传感器所处位置的力；电容式触控单元和压力触控单元同时处于工作状态，当电容式触控单元和压力触控单元检测到触摸操作事件时，触摸屏利用所述电容式触控单元识别触摸操作位置，触摸屏利用压力触控单元识别触摸操作压力；当电容式触控单元未检测到触摸操作事件而压力触控单元检测到触摸操作事件时，触摸屏利用压力触控单元识别触摸操作位置和触摸操作压力。本实用新型的触摸屏可以实现绝缘材质触摸操作。

Description

显示装置及其触摸屏

技术领域

本实用新型涉及显示技术领域，特别是涉及一种显示装置及其触摸屏。

背景技术

目前，具有触控功能的智能终端例如手机、平板电脑、电视机等产品越来越多地受到广泛青睐。这些产品的触控功能都是通过设置触摸屏据以实现。

当前的触摸屏大多采用电容式触摸屏，电容式触摸屏是利用人体的电流感应进行工作的，即必须以导体材质的物体进行触碰才能操作，若使用者带着手套或者以绝缘材质的物体进行操作，则无法实现触摸操作。

实用新型内容

基于此，提供一种可以实现绝缘材质触摸操作的触摸屏。

一种触摸屏，包括保护盖板和位于保护盖板一侧的电容式触控单元、压力触控单元，所述压力触控单元位于电容式触控单元远离保护盖板的一侧，所述压力触控单元包括多个力传感器并用于检测施加在力传感器所处位置的力；所述电容式触控单元和压力触控单元同时处于工作状态，当所述电容式触控单元和压力触控单元检测到触摸操作事件时，所述触摸屏利用所述电容式触控单元识别触摸操作位置，所述触摸屏利用所述压力触控单元识别触摸操作压力；当所述电容式触控单元未检测到触摸操作事件而所述压力触控单元检测到触摸操作事件时，触摸屏利用所述压力触控单元识别触摸操作位置和触摸操作压力。

当用户用手或导体对所述触摸屏进行触摸操作时，触摸屏的电容式触控单元和压力触控单元都对所述触摸操作有响应，触摸屏通过电容式触控单元检测触摸操作位置，而利用压力触控单元检测触摸操作压力；当用户手持绝缘材质的物体进行触摸操作时，电容式触控单元对触摸操作不响应，而压力式触控单元对触摸操作响应，即触摸屏利用所述压力触控单元识别触摸操作位置和触摸操作压力。

在其中一个实施例中，所述力传感器为压电式力传感器、电容式力传感器、电阻式力传感器或者应变计。

在其中一个实施例中，所述压力触控单元还包括柔性印刷电路板，所述力传感器集成设置在柔性印刷电路板上。

一种显示装置，包括上述触摸屏以及显示单元和机壳，所述显示单元位于电容式触控单元和机壳之间，所述机壳设有支撑平台，所述电容式触控单元位于保护盖板和显示单元之间，所述压力触控单元位于所述电容式触控单元和支撑平台之间。

在其中一个实施例中，所述压力触控单元包括四个力传感器，分别位于所述显示装置的四个角落；或者分别位于所述显示装置四条边沿的中点。

在其中一个实施例中，所述压力触控单元包括两个力传感器和一个力传感器组，所述两个力传感器位于显示装置其中一条边沿的两个端点处，所述力传感器组包括多个排成一列的力传感器，所述力传感器组位于所述两个力传感器所在显示装置边沿的对边边沿上。

在其中一个实施例中，所述压力触控单元包括两个力传感器和两个力传感器组，所述两个力传感器分别位于所述显示装置其中两条对边边沿中点，所述力传感器组包括多个排成一列的力传感器，所述两个力传感器组分别位于所述显示装置的另外两条对边边沿上。

在其中一个实施例中，所述压力触控单元包括四个力传感器组，所述力传感器组包括多个排成一列的力传感器，所述四个力传感器组分别位于所述显示装置四条边的边沿上。

在其中一个实施例中，所述支撑平台设置在机壳的顶部。

在其中一个实施例中，所述支撑平台设置在机壳的侧壁中部。

附图说明

图1为本实用新型一实施例提供的触摸屏的示意图。

图2为本实用新型一实施例提供压力触控单元示意图。

图3为本实用新型一实施例提供的柔性印刷电路截面示意图。

图4为本实用新型一实施例提供的柔性印刷电路示意图。

图5为本实用新型一实施例提供的一种显示装置示意图。

图6为本实用新型一实施例提供的力传感器角落分布示意图。

图7为本实用新型一实施例提供的力传感器四边中点分布示意图。

图8为本实用新型一实施例提供的两个力传感器和一个力传感器组分布示意图。

图9为本实用新型一实施例提供的两个力传感器和两个力传感器组分布示意图。

图10为本实用新型一实施例提供的四个力传感器组分布示意图。

图11为本实用新型一实施例提供的压力触控单元位于保护盖板下的分布截面示意图。

图12为本实用新型对应图11的另一实施例提供的压力触控单元分布截面示意图。

图13为本实用新型另一实施例提供的压力触控单元位于电容式触控单元下的分布截面示意图。

图14为本实用新型另一实施例提供的压力触控单元位于显示单元下的分布截面示意图。

图15为本实用新型对应图14的另一实施例提供的压力触控单元分布截面示意图。

图16为本实用新型另一实施例提供的压力触控单元位于显示单元下的分布截面示意图。

图17为本实用新型触摸屏一实施例受力示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作详细描述。

如图1所示，本实用新型的触摸屏包括保护盖板110和位于保护盖板110一侧的电容式触控单元120、压力触控单元130，所述压力触控单元130包括力传感器132、放大器136和控制器138，所述力传感器132通过放大器136与控制器138连接；所述放大器136放大所述力传感器132产生的信号，所述控制器138转换所述放大器136放大后的信号，所述控制器138建立触摸操作压力与信号的对应关系；当所述电容式触控单元120和压力触控单元130检测到触摸操作事件时，所述触摸屏利用所述电容式触控单元120识别触摸操作位置，所述触摸屏利用所述压力触控单元130识别触摸操作压力；当所述电容式触控单元120未检测到触摸操作事件而所述压力触控单元130检测到触摸操作事件时，触摸屏利用所述压力触控单元130识别触摸操作位置和触摸操作压力。

当用户用手或导体对所述触摸屏进行触摸操作时，触摸屏的电容式触控单元120和压力触控单元130都对所述触摸操作有响应，触摸屏通过电容式触控单元120检测触摸操作位置，而利用压力触控单元130检测触摸操作压力；当用户手持绝缘材质的物体进行触摸操作时，电容式触控单元120对触摸操作不响应，而压力式触控单元130对触摸操作响应，即触摸屏利用所述压力触控单元130识别触摸操作位置和触摸操作压力。

保护盖板110可以是强化玻璃盖板、塑料盖板、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)盖板等。

电容式触控单元120包括多个驱动电极和感应电极，这两种触控电极可以分布于同一基材，或分别分布于两个不同的基材，即电容式触控单元120与保护盖板110可以形成为业界所称的GF、GFF或OGS等结构。触控电极通过银浆引出至一处，并通过异方性导电胶(ACF)与电容式触控单元120的柔性印刷电路板绑定，电容式触控单元120的芯片可以处于柔性印刷电路板上或应用该触摸屏的显示装置(例如手机)的主板上。电容式触控单元120可以通过电容耦合的方式检测获得多个触摸操作的精确位置信息。

所述力传感器为压电薄膜传感器，所述放大器为运算放大器，所述运算放大器包括电荷一级和电压二级放大电路，所述控制器为单片机，所述单片机包括模数转换器。

力传感器132可以为电容式力传感器、压电式力传感器、电阻式力传感器、应变计等。力传感器132可以制作在柔性电路板中，或单独通过导线进行电路连接。优选地，参考图1-3，所述力传感器132为压电薄膜传感器310所标位置，所述电路板134为柔性印刷电路板32，所述放大器136为运算放大器，所述运算放大器包括电荷一级和电压二级放大电路；所述控制器138为单片机，所述单片机包括模数转换器。

优选地，如图3所示，所述柔性印刷电路板32包括按顺序贴合设置的第一基层321、第一外铜层322、第一封装层323、第一内铜层324、胶粘层325、第二内铜层326、第二封装层327、第二外铜层328、第二基层329。所述压电薄膜传感器310包括第一表面电极312、压电薄膜311和第二表面电极313。在所述柔性印刷电路板32的集成压电薄膜传感器310端，所述压电薄膜传感器310的第一表面电极312通过第一双面导电胶330和第一内铜层324贴合，所述第二表面电极313通过第二双面导电胶320和第二内铜层326贴合。所述第一外铜层322、第一内铜层324和第二外铜层328接地。

第一外铜层322和第二外铜层324的接地处理，防止外界电场和磁场影响压电薄膜传感器310的电荷信号。第一封装层323、第二封装层327、第一基层321和第二基层329的材料可以为聚酰亚胺或聚酯PET。当压电薄膜传感器310受力时，其第一表面电极312和第二表面电极313会产生感应电荷，通过第一双面导电胶330和第二双面导电胶320、第一内铜层324和第二内铜层326将电荷信号传输至运算放大器。经运算放大器放大的信号传输至单片机进行模数转换变为数字信号，从而建立触摸操作压力与信号的对应关系。优选地，如图4所示，所述柔性印刷电路板32包括若干个部分，在每一部分之间采用插接式或按扣式连接。

一种显示装置，如图5所示，包括上述实施例中所描述的触摸屏，还包括显示单元140和机壳150，所述显示单元140位于电容式触控单元120和机壳150之间。

在其中一个实施例中，如图6所示，所述压力触控单元130包括四个力传感器132，分别位于所述显示装置的四个角落；或者分别位于所述显示装置四条边沿的中点(如图7所示)。

在其中一个实施例中，如图8所示，所述压力触控单元130包括两个力传感器132和一个力传感器组224，所述两个力传感器132位于显示装置其中一条边沿的两个端点处，所述力传感器组224包括多个排成一列的力传感器132，所述力传感器组224位于所述两个力传感器132所在显示装置边沿的对边边沿上。

在其中一个实施例中，如图9所示，所述压力触控单元130包括两个力传感器132和两个力传感器组224，所述两个力传感器132分别位于所述显示装置其中两条对边边沿中点，所述力传感器组224包括多个排成一列的力传感器132，所述两个力传感器组224分别位于所述显示装置的另外两条对边边沿上。

在其中一个实施例中，如图10所示，所述压力触控单元130包括四个力传感器组224，所述力传感器组224包括多个排成一列的力传感器132，所述四个力传感器组224分别位于所述显示装置四条边的边沿上。

在其中一个实施例中，如图5所示，所述机壳150设有支撑平台152，所述支撑平台152位于机壳侧壁的中部，所述电容式触控单元120位于保护盖板110和显示单元140之间，所述压力触控单元130位于所述电容式触控单元120和支撑平台152之间。

在其中一个实施例中，如图11所示，所述机壳150设有支撑平台152，所述支撑平台152位于机壳侧壁154的中部，所述电容式触控单元120位于保护盖板110和显示单元140之间，所述压力触控单元130位于所述保护盖板110和支撑平台152之间。

在其中一个实施例中，如图12所示，所述机壳250设有支撑平台252，所述支撑平台252位于机壳侧壁254的顶部，所述电容式触控单元120位于保护盖板110和显示单元140之间，所述压力触控单元130位于所述保护盖板110和支撑平台252之间。

在其中一个实施例中，如图13所示，所述机壳250设有支撑平台252，所述支撑平台252位于机壳侧壁254的顶部，所述电容式触控单元120位于保护盖板110和显示单元140之间，所述压力触控单元130位于所述电容式触控单元120和支撑平台252之间。

在其中一个实施例中，如图14所示，所述机壳150设有支撑平台152，所述支撑平台152位于机壳侧壁的中部，所述电容式触控单元120位于保护盖板110和显示单元140之间，所述压力触控单元130位于所述显示单元140和所述机壳150的底部之间。

在其中一个实施例中，如图15所示，所述机壳150设有支撑平台152，所述支撑平台152位于机壳侧壁的中部，所述电容式触控单元120位于保护盖板110和显示单元140之间，所述压力触控单元130位于所述显示单元140和所述机壳150的底部之间。

在其中一个实施例中，如图16所示，所述机壳250设有支撑平台252，所述支撑平台252位于机壳侧壁254的顶部，所述电容式触控单元120位于保护盖板110和显示单元140之间，所述压力触控单元130位于所述显示单元140和所述机壳250的底部之间。

以图17所示的一个实施例说明本实用新型的触摸屏对触摸操作位置的触摸操作压力的计算过程。在该实施例中，四个力传感器P1、P2、P3和P4分别位于触摸屏的四个周边的中点位置。以触摸屏左下角为坐标原点建立笛卡尔直角坐标系，以力传感器P4所在的触摸屏边为x轴，以力传感器P1所在的触摸屏边为y轴。触摸屏在x轴上的长度为L；触摸屏在y轴上的长度为H。四个力传感器P1、P2、P3和P4的位置坐标分别为(0，H/2)，(L/2，H)，(L，H/2)，(L/2，0)。本实施例以触摸操作事件为2个触摸操作点的情况来说明触摸屏获取触摸操作压力的计算过程。触摸操作点数分别是A点和B点，在触摸屏的位置如图16所示。当触摸操作位于A点时，所述四个力传感器处于受压状态；当触摸操作位于B点时，即处于四个力传感器所组成的棱形之外时，力传感器P1和力传感器P2处于受压状态，力传感器P3和力传感器P4处于受拉状态。触摸操作事件发生后，触摸屏利用电容式触控单元获得A点和B点的坐标，分别为(x₁，y₂)和(x₂，y₂)；触摸屏通过压力触控单元获得四个力传感器的测量值，分别为P₁、P₂、P₃和P₄。待计算的对应触摸操作位置A点和B点的触摸操作压力分别为F₁和F₂。忽略触摸屏的重力，分别以力传感器P1、P2、P3和P4的位置为中心，根据力矩平衡原理可得到如下等式：

$F_1\×\sqrt{x_1^2+{(y_1-\frac{H}{2})}^2}+F_2\×\sqrt{x_2^2+{(y_2-\frac{H}{2})}^2}=(P_2+P_4)\×\frac{\sqrt{H^2+L^2}}{2}+P_3\×L$

$F_1\×\sqrt{{(x_1-\frac{L}{2})}^2+{(y_1-H)}^2}+F_2\×\sqrt{{(x_2-\frac{L}{2})}^2+{(y_2-H)}^2}=(P_1+P_3)\×\frac{\sqrt{H^2+L^2}}{2}+P_4\×H$

$F_1\×\sqrt{{(x_1-L)}^2+{(y_1-\frac{H}{2})}^2}+F_2\×\sqrt{{(x_2-L)}^2+{(y_2-\frac{H}{2})}^2}=(P_2+P_4)\×\frac{\sqrt{H^2+L^2}}{2}+P_1\×L$

$F_1\×\sqrt{{(x_1-\frac{L}{2})}^2+{y_1}^2}+F_2\×\sqrt{{(x_2-\frac{L}{2})}^2+{y_2}^2}=(P_1+P_3)\×\frac{\sqrt{H^2+L^2}}{2}+P_2\×H$

此外，根据受力平衡的特点，作用到力传感器上的力的和等于检测出的力的和，即P₁+P₂+P₃+P₄＝F₁+F₂。通过上述5个方程和最小二次方差矩阵求逆的方法，触摸屏可以计算出对应触摸操作位置A点和B点的触摸操作压力F₁和F₂的大小。本实施例的触摸屏有4个力传感器，通过上述方法可以获得任何触摸操作点数小于或等于4的情形的触摸操作压力的大小。

在其中一个实施例中，所述显示装置的制作工艺为，先将电容式触控单元120与保护盖板110通过光学胶或水胶贴合，再在电容式触控单元120与显示单元140所需贴合的位置以及电容式触控单元120与力传感器132所需贴合的位置上贴上光学胶、水胶或泡棉胶，然后将力传感器132贴到电容式触控单元120的四个周边，最后再将触摸屏与显示单元140贴合。

本实用新型的显示装置可用于手机、平板电脑、电视机等产品。

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实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种触摸屏，包括保护盖板和位于保护盖板一侧的电容式触控单元、压力触控单元，其特征在于，所述压力触控单元位于电容式触控单元远离保护盖板的一侧，所述压力触控单元包括多个力传感器并用于检测施加在力传感器所处位置的力；所述电容式触控单元和压力触控单元同时处于工作状态，当所述电容式触控单元和压力触控单元检测到触摸操作事件时，所述触摸屏利用所述电容式触控单元识别触摸操作位置，所述触摸屏利用所述压力触控单元识别触摸操作压力；当所述电容式触控单元未检测到触摸操作事件而所述压力触控单元检测到触摸操作事件时，触摸屏利用所述压力触控单元识别触摸操作位置和触摸操作压力。

2.根据权利要求1所述的触摸屏，其特征在于，所述力传感器为压电式力传感器、电容式力传感器、电阻式力传感器或者应变计。

3.根据权利要求2所述的触摸屏，其特征在于，所述压力触控单元还包括柔性印刷电路板，所述力传感器集成设置在柔性印刷电路板上。

4.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求1所述的触摸屏，还包括显示单元和机壳，所述显示单元位于电容式触控单元和机壳之间，所述机壳设有支撑平台，所述电容式触控单元位于保护盖板和显示单元之间，所述压力触控单元位于所述电容式触控单元和支撑平台之间。

5.根据权利要求4所述的显示装置，其特征在于，所述压力触控单元包括四个力传感器，分别位于所述显示装置的四个角落；或者分别位于所述显示装置四条边沿的中点。

6.根据权利要求4所述的显示装置，其特征在于，所述压力触控单元包括两个力传感器和一个力传感器组，所述两个力传感器位于显示装置其中一条边沿的两个端点处，所述力传感器组包括多个排成一列的力传感器，所述力传感器组位于所述两个力传感器所在显示装置边沿的对边边沿上。

7.根据权利要求4所述的显示装置，其特征在于，所述压力触控单元包括两个力传感器和两个力传感器组，所述两个力传感器分别位于所述显示装置其中两条对边边沿中点，所述力传感器组包括多个排成一列的力传感器，所述两个力传感器组分别位于所述显示装置的另外两条对边边沿上。

8.根据权利要求4所述的显示装置，其特征在于，所述压力触控单元包括四个力传感器组，所述力传感器组包括多个排成一列的力传感器，所述四个力传感器组分别位于所述显示装置四条边的边沿上。

9.根据权利要求4-8项中任意一项所述的显示装置，其特征在于，所述支撑平台设置在机壳的顶部。

10.根据权利要求4-8项中任意一项所述的显示装置，其特征在于，所述支撑平台设置在机壳的侧壁中部。