CN217034717U - 触控模组及显示装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种触控模组及显示装置，包括：触控基板，触控基板具有相背设置的第一表面和第二表面，第一表面用于接收触控操作；至少三个应变片单元，所有应变片单元具有透光性，应变片单元设置于第二表面的任意位置，且不同应变片单元间隔设置。本申请实施例的应变片单元具有透光性，应变片单元可以设置在触控基板的第二表面的任意位置，有利于减小屏幕的黑边，且在将触控模组应用于显示模组时，不会对显示内容造成遮挡，而且本申请实施例的触控模组对于异形屏幕也有较好的适应性。

Description

触控模组及显示装置

技术领域

本申请涉及电子元器件技术领域，尤其涉及一种触控模组及显示装置。

背景技术

随着移动电子设备的发展，具有触控功能的触控模组在人机界面中的应用越来越广泛。在相关技术中，通常使用压电陶瓷传感器放置在屏幕的黑边处，以触控感应用户对屏幕的触控操作。

实用新型内容

本申请实施例提供了一种触控模组及显示装置，可以解决上述相关技术中的技术问题。

第一方面，本申请实施例提供一种触控模组，包括：触控基板，触控基板具有相背设置的第一表面和第二表面，第一表面用于接收触控操作；至少三个应变片单元，所有应变片单元具有透光性，应变片单元设置于第二表面的任意位置，且不同应变片单元间隔设置。

在一些示例性的实施例中，每一应变片单元均包括至少一个应变片。

在一些示例性的实施例中，每一应变片单元均包括至少两个应变片，其中每一应变片的轴向至少与另一应变片的轴向相交。

在一些示例性的实施例中，每一应变片单元均包括至少三个应变片，每一应变片的轴向与其他应变片的轴向均相交。

在一些示例性的实施例中，至少两个应变片的轴向相垂直。

在一些示例性的实施例中，同一应变片单元中，所有应变片的中心点相重合。

在一些示例性的实施例中，同一应变片单元中，每一应变片的轴向与相邻应变片的轴向之间的夹角相等。

在一些示例性的实施例中，第二表面包括安装区域，安装区域设置于第二表面的中心位置以及第二表面的边缘位置之间，应变片单元设置于安装区域内。

在一些示例性的实施例中，第二表面的每一边缘位置与第二表面的中心位置之间的直连线均具有一中点位置，多个中点位置的连线形成安装线，安装线穿过应变片单元在安装区域内的安装位置。

在一些示例性的实施例中，所有应变片单元沿安装线等间距设置。

在一些示例性的实施例中，触控基板包括依次叠设的第一玻璃层、导电层、第二玻璃层及屏蔽层，第一玻璃层的背离导电层的表面为第一表面，屏蔽层背离第二玻璃层的表面为第二表面；每一应变片均包括敏感栅，敏感栅由透明导电材料制成，敏感栅沉积于屏蔽层的第二表面或通过透明胶水粘接于屏蔽层的第二表面。

在一些示例性的实施例中，应变片的材质包括聚乙撑二氧噻吩、掺锡氧化铟、掺镓氧化锌、掺铝氧化锌、碳纳米管、石墨烯、金属纳米线中的一种或多种。

第二方面，本申请实施例提供一种显示装置，包括显示模组以及如上述任一项的触控模组，触控基板叠设于显示模组上，且触控基板的第二表面朝向显示模组设置。

有益效果：本申请实施例的至少三个应变片单元能够实现对触控操作的触控位置、触控体类型以及触控力度等的多维度检测，且由于本申请实施例的应变片单元具有透光性，应变片单元可以设置在触控基板的第二表面的任意位置，在将触控模组应用于显示屏时，不会对显示屏的显示内容造成遮挡，有利于减小屏幕的黑边。同时由于应变片单元可以设置在第二表面的任意位置，触控基板可以设计成任意的形状，所以本申请实施例的触控模组对于圆形屏、挖孔屏、刘海屏等异形屏幕也有较好的适应性。此外，本申请实施例的应变片单元不局限于设置在触控模组的触控基板的边缘，从而使得应变片单元的放大电路的动态范围更容易设计，不会出现有的触控区域对应的点触信噪比不够大，但是有的触控区域对应的点触信号过载失真的问题。另外，本申请实施例应变片单元可以安装在第二表面的任意位置且与触控基板同步发生形变，相比于压电陶瓷传感器，对胶水的要求更低，安装难度小。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需使用的附图作简单地介绍，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为本申请实施例中的触控模组的第一种结构示意图；

图2为本申请实施例中的触控模组的第二种结构示意图；

图3为本申请实施例中的触控模组的第三种结构示意图；

图4为本申请实施例中的触控模组的第四种结构示意图；

图5为图2所示触控模组计算振动源位置的示意图；

图6为本申请实施例中的应变片单元的第一种结构示意图；

图7为申请实施例中的应变片单元的第二种结构示意图；

图8为申请实施例中的应变片单元的第三种结构示意图；

图9为申请实施例中的应变片单元的第四种结构示意图；

图10为图3所示触控模组计算单个应变片单元相对振动源方位的示意图；

图11为图3所示触控模组计算振动源位置的示意图；

图12为本申请实施例中的触控基板的结构示意图；

图13为本申请实施例中的显示装置的结构示意图。

附图标记说明：100、触控模组；110、触控基板；111、第一表面；112、第二表面；112c、中心位置；112e、边缘位置；112m、中点位置；113、第一玻璃层；114、导电层；115、第二玻璃层；116、屏蔽层；120、应变片单元；121、应变片；121c、中心点；200、显示装置；210、显示模组。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在相关技术中，触控模组通常使用不透明的压电陶瓷传感器来感测书写笔或者用户的触控操作，但是由于压电陶瓷传感器不透明，因此，将触控模组应用于显示屏幕时，只能将压电陶瓷传感器放置屏幕的边缘位置也即黑边处，以避免压电陶瓷传感器对显示屏幕的显示效果造成影响，但随着全面屏的普及，屏幕的黑边宽度越来越窄，能容纳压电陶瓷传感器的空间越来越少，导致在黑边处设置压电陶瓷传感器的难度越来越大。

且由于压电陶瓷传感器安装在黑边处，当触控操作发生在屏幕中央时，压电陶瓷传感器距离触控位置较远，压电陶瓷传感器的感测信号较弱，导致压电陶瓷传感器的感应灵敏度降低，为解决这一问题，相关技术中使用放大电路对感测信号进行放大，但这又产生了另一个问题，也即，当触控操作距离压电陶瓷传感器较近时，由于压电陶瓷传感器感测到的原始感测信号较大，经放大电路放大后的感测信号失真，导致最终得到的感测信号不准确。而且，压电陶瓷传感器在受压后，由于压电效应会产生沿极化方向的形变，所以压电陶瓷传感器需要通过高剪切模量的胶水粘贴到玻璃盖板的角落，胶水既要保证压电陶瓷传感器与玻璃盖板粘结牢固，又要满足压电陶瓷传感器受压后产生形变的需求，安装难度大。

第一方面，如图1-图4所示，本申请实施例提供一种触控模组100，触控模组100包括触控基板110以及至少三个应变片单元120。

触控基板110具有相背设置的第一表面111和第二表面112，第一表面111用于接收触控体的触控操作，触控体可以为用户的手指或触控笔等。触控基板110在接收触控操作后会产生形变，且触控基板110具有透光性，例如触控基板110可以为透光的玻璃盖板。

所有应变片单元120均可以设置于所述第二表面112的任意位置，且间隔设置于触控基板110的第二表面112，也即所有应变片单元120均位于第二表面112的不同位置处。触控基板110在被触控时可带动应变片单元120同步产生形变，应变片单元120在产生形变时自身电阻发生改变，从而产生相应的电信号，以感测触控体的触控操作。应变片单元120具有透光性，以免对屏幕的显示内容造成遮挡。

当触控体在触控基板110上进行点触时，触控基板110的第一表面111由于点触的冲击力会产生振动波，并且振动波会由触控位置处向四周传播扩散，振动波的传播表现为触控基板110由触控位置处向四周逐步发生形变。由于各应变片单元120在触控基板110的第二表面112上设置的位置不同，并且各应变片单元120的位置是相对固定的，同时振动波在触控基板110上的传播速度是确定的，因此应变片单元120接收到振动波的接收时间与应变片单元120到触控位置的距离成正比，从而可以根据各应变片单元120的接收时间计算出触控操作的触控位置。计算触控位置的计算芯片可以是触控基板110自带的，也可以是显示终端比如手机自带的。下面以应变片单元120的数量为三个进行举例说明，如图5所示，触控基板110在接收到触控操作时，三个应变片单元120接收到振动波的接收时间分别为t1、t2和t3，假设振动波在触控基板110上的传播速度为v，此时可确定三个应变片单元120与触控位置的距离分别为t1*v，t2*v，t3*v，分别以三个应变片单元120所在的位置为圆心，以各自对应的距离t1*v，t2*v，t3*v为半径作出三个圆，三个圆的交点即为触控位置。

另外，由于触控体可以为手指、触控笔等，不同材质的触控体点触触控基板110时，产生的振动波的振动频率不一样，使得应变片单元120发生不同频率的形变并产生不同频率的电信号，从而使得计算芯片可以根据产生的振动波频率确定触控体的类型为手指或触控笔等，并且在触控体的类型为触控笔时可根据振动频率进一步确定触控笔的材质类型，如触控笔为塑胶触控笔、金属触控笔或木质触控笔等。在实际使用时，可以根据触控位置和触控体的类型，在触控位置处形成与触控体的类型对应的触控反馈。例如在绘画软件中，用手指画图时画出的线宽较宽，用触控笔画图时画出的线宽较窄。

可以理解的是，使用不同力度点触触控基板110时，产生的振动波的振动幅度和振动频率也不一样，使得应变片单元120发生不同程度和不同频率的形变并产生不一样的电信号，因此计算芯片可以通过应变片单元120识别出点触力度的大小，从而可以对重敲和轻敲进行识别，从而可以实现更多样化的触控反馈。本申请实施例的触控模组100通过最少三个应变片单元120即可计算出触控操作的触控位置，以及触控体的材质类型。可以理解的是，本申请实施例的触控模组100可以配合显示屏使用，也可以单独进行使用。

需要说明的是，为了提高计算速度，可以在计算芯片中预先存储各应变片单元120的振动波接收时间与触控位置的对应数据。当然，也可以在触控基板110接收到触控操作时，记录各应变片单元120的接收时间，以获取各应变片单元120的振动波接收时间与触控位置的对应数据，在触控基板110再次接收到触控操作时，可以将各应变片单元120的实际接收时间与预存的接收时间进行匹配，从而可以根据预存的振动波接收时间与触控位置的对应数据快速确定触控位置。

综上所述，本申请实施例的至少三个应变片单元120能够实现对触控操作的触控位置、触控体类型以及触控力度等的多维度检测，且由于本申请实施例的应变片单元120具有透光性，应变片单元120可以设置在触控基板110的第二表面112的任意位置，在将触控模组应用于显示屏时，不会对显示屏的显示内容造成遮挡，在实现显示屏的正常显示的同时还有利于减小屏幕的黑边。同时由于应变片单元120可以设置在第二表面112的任意位置，触控基板110可以设计成任意的形状，所以本申请实施例的触控模组100对于圆形屏、挖孔屏、刘海屏等异形屏幕也有较好的适应性。此外，本申请实施例的应变片单元120不局限于设置在触控模组的触控基板110的边缘，从而使得应变片单元120的放大电路的动态范围更容易设计，不会出现有的触控区域对应的点触信噪比不够大，但是有的触控区域对应的点触信号过载失真的问题。另外，本申请实施例应变片单元120可以安装在第二表面112的任意位置且与触控基板110同步发生形变，相比于压电陶瓷传感器，对胶水的要求更低，安装难度更小。

如图6所示，在一些实施例中，每一应变片单元120均包括至少一个应变片121，也即每一应变片单元120都可以包括一个或者多个应变片121，每个应变片单元120的结构可以相同，也可以不同。通常情况下，应变片121的敏感栅是一条窄导体条曲折排列成的一组平行导线，平行导线中长度方向的导体为纵栅，宽度方向的导体为横栅，由于纵栅的总长度远远长于横栅的总长度，在应变片121发生形变时，纵栅方向(也称为轴向)的微小变形累积起来以可以形成一个较大的形变，纵栅方向的微小变形导致的电阻变化可以累积成一个较大的电阻变化量累计值，电阻的变化会引起电流的变化，从而通过检测通过应变片121的电流变化可以检测到触控操作；而横栅的电阻变化量则不明显，因此，应变片121纵向灵敏度远大于其横向灵敏度。一般而言，横栅的灵敏度约为纵栅的5％，所以当应变片单元120只包括一个应变片121时，虽然应变片单元120也能感应到各个方向的形变，但是应变片121的纵向灵敏度远大于其横向灵敏度，因此可以优选横向灵敏度相对较高的应变片121，也即横向效应较高的应变片121，来提高应变片单元120的横向灵敏度。

在一些实施例中，为了提升应变片单元120在各个方向的感应敏感度，如图7所示，每一应变片单元120可以均包括至少两个应变片121，其中每一应变片121的轴向至少与另一应变片121的轴向相交，由于同属于一个应变片单元120的至少两个应变片121的位置较近，当一应变片121所覆盖区域的变形方向垂直于该应变片121的轴向时，另一个应变片121所覆盖区域的变形方向则必然不垂直于该应变片121的轴向，两个应变片121不会同时处于最低感应灵敏度的状态。优选的，两个应变片121的轴向垂直设置，当一个应变片121的灵敏度最低时，另一个灵敏度最高，使得应变片组件120始终保持较高的灵敏度。需要说明的是，如图7-图9所示，所有的应变片121可以相接，也可以不相接。当触控基板110相对于应变片121的尺寸较大时，两个应变片121靠近设置也可以大致认为两个应变片121处于同一位置。

需要说明的是，由于应变片121具有方向性，针对同一触控操作产生的振动源，通过轴向不同的两个应变片121的电阻变化率不同，可以计算出振动源相对于两个应变片121的角度关系，从而辅助定位振动源也即触控位置，从而提高触控位置的定位精度。如图10所示，两个应变片121的轴向相垂直设置，一个应变片121横向设置，另一个应变片121竖向设置。若应变片121的横栅的灵敏度约为纵栅灵敏度的5％，当横向的应变片121电阻变化率为1，且竖向的应变片121电阻变化率为0.05时，则振动源位于横向的应变片121轴向上；当横向的应变片121的电阻变化率为0.05，且竖向的应变片121电阻变化率为1时，则振动源位于竖向的应变片121轴向上；当横向的应变片121电阻变化率与竖向的应变片121电阻变化率相同时，则振动源位于横向的应变片121的轴向与竖向的应变片121的轴向夹角的平分线上。可以理解的是，两个应变片121的轴向夹角为其他角度时也同样可以计算出振动源的相对于应变片121的轴向的角度。可以理解的是，在两个相互垂直的应变片121之间可以设置一个或多个应变片121，以增加更多的测量数据，提高定位的准确性。需要说明的是，由于每一应变片单元120均包括至少两个应变片121，则两个应变片121的轴向存在一个交点，根据该交点以及振动源可以确定一条连线，如图11所示，当三个应变片单元120不在同一条直线上时，则至少可以通过其中两个应变片单元120与振动源的连线的交点得出振动源的具体位置。

当然，为了进一步提升应变片单元120在各个方向的敏感度，以及定位振动源的精度，如图8和图9所示，每一应变片单元120也可以均包括至少三个应变片121。在一些实施例中，优选每一应变片121的轴向与其他应变片121的轴向均相交，以使不同的应变片121朝向不同的方向，提升应变片单元120在各个方向的敏感度。所有的应变片121可以相接，也可以不相接。如图9所示，在一些实施例中，同一应变片单元120中，所有应变片121的中心点121c相重合，使得所有应变片121位于同一位置，降低各个应变片121之间因为位置差异而导致的感应误差。继续参考图9，在一些实施例中，同一应变片单元120中，每一应变片121的轴向与相邻应变片121的轴向之间的夹角相等，使得应变片121在各个方向的分布较为均匀，有利于提升应变片单元120在各个方向的敏感度。

在一些实施例中，如图1和图4所示，第二表面112包括安装区域(图未示)，安装区域设置于第二表面112的中心位置112c以及第二表面112的边缘位置112e之间，应变片单元120设置于安装区域内。应变片单元120可以直接贴合于安装区域，由于应变片单元120有一定的厚度，会在第二表面112形成一定凸起。为了避免形成凸起，可以预先在触控基板110的第二表面112上开设凹槽，该凹槽也即安装区域，凹槽的深度大于或等于应变片单元120的厚度，当应变片单元120位于凹槽内时，应变片单元120低于第二表面112或者与第二表面112齐平。

可以理解的是，若应变片单元120设置在触控基板110的中心位置，点触触控基板110的边缘位置时，由于应变片单元120与边缘位置距离较远，不容易感应到边缘位置的形变，也就不容易感测到在触控基板110边缘的触控操作；若应变片单元120设置在触触控基板110的边缘位置，点触触控基板110的边缘位置时，则触控基板110的中心位置形变较小，由于应变片单元120与中心位置距离较远不容易感应到中心位置的形变，也就不容易感测到在触控基板110中心位置的触控操作。在一些实施例中，如图4所示，第二表面112的每一边缘位置112e与第二表面120的中心位置112c之间的直连线均具有一中点位置112m，多个中点位置112m的连线形成安装线1121，安装线1121穿过应变片单元120的安装区域。应变片单元120可以沿安装线1121设置或者靠近安装线1121设置，如此，应变片单元120可以较灵敏地感应到在触控基板110的边缘位置以及中心位置的触控操作。

优选地，所述安装线1121穿过多个安装区域的几何中心，当应变片单元120安装于所述安装区域后，应变片单元120的中心位置位于安装线1121上，应变片单元120对于触控基板110的边缘位置以及中心位置的触控操作的感应敏感度相同。

对于一些尺寸较大的屏幕，比如电视屏幕、教学白板/黑板的屏幕、平板电脑屏幕或者笔记本屏幕，若相邻应变片单元120之间的距离不等，则会导致部分应变片单元120感应到的形变变小，敏感度会下降。如图4所示，在一些实施例中，所有应变片单元120沿安装线1121等间距设置，以使应变片单元120在触控基板110上均匀分布，对于触控基板110各个位置都有较好的形变感应效果。当然，当屏幕尺寸较大时，也可以在触控基板110的中心位置和边缘位置之间设置多圈应变片单元120，以保证应变片单元120对于触控基板110各个位置的触控操作均具有较佳的感应效果。

当触控基板110为具有触控功能的玻璃盖板时，玻璃盖板可以根据需求设置成不同的叠层结构，如图12所示，常见的玻璃盖板如包括依次叠设的第一玻璃层113、导电层114、第二玻璃层115及屏蔽层116，第一玻璃层113背离导电层114的表面为第一表面111，屏蔽层116背离第二玻璃层115的表面为第二表面112；每一应变片121均包括敏感栅，敏感栅由透明导电材料制成，敏感栅沉积于屏蔽层116的第二表面112或通过透明胶水粘接于屏蔽层116的第二表面112。可以理解的是，玻璃盖板还可以为其他的结构，本申请对此不作限定。

在一些实施例中，透明导电材料可以为聚乙撑二氧噻吩(PEDOT)、掺杂锡的氧化铟(ITO)膜、掺杂镓的氧化锌(GZO)膜、掺杂铝的氧化锌(AZO)膜、碳纳米管、石墨烯、银纳米线、其他金属纳米线中的一种或多种。

第二方面，如图13所示，本申请的实施例提供一种显示装置200，包括显示模组210以及如上述任一实施例所述的触控模组100，触控基板110叠设于显示模组210上，且触控基板110的第二表面112朝向显示模组210设置，应变片单元120设置于触控基板110上且位于触控基板110与显示模组210之间。触控模组100与显示模组210之间可以为全贴合，也可以留有间隙。显示模组210可以为OLED屏或LCD屏等，本申请实施例对显示模组210的类型不做限制。

本申请实施例的显示装置200由于具有触控模组100，因此能够实现对触控操作的触控位置、触控体类型以及触控力度等的多维度检测，且由于本申请实施例的应变片单元120具有透光性，应变片单元120可以设置在触控基板110的第二表面112的任意位置，在将触控模组应用于显示模组210时，不会对显示模组210的显示内容造成遮挡，有利于减小屏幕的黑边。同时由于应变片单元120可以设置在第二表面112的任意位置，触控基板110可以设计成任意的形状，所以本申请实施例的触控模组100对于圆形屏、挖孔屏、刘海屏等异形显示模组210也有较好的适应性。此外，本申请实施例应变片单元120厚度小、重量轻，可以有效的降低显示装置200的厚度和重量。

本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本申请的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种触控模组，其特征在于，包括：

触控基板，所述触控基板具有相背设置的第一表面和第二表面，所述第一表面用于接收触控操作；

至少三个应变片单元，所有所述应变片单元具有透光性，所述应变片单元设置于所述第二表面的任意位置，且不同所述应变片单元间隔设置。

2.根据权利要求1所述的触控模组，其特征在于，每一所述应变片单元均包括至少一个应变片。

3.根据权利要求1所述的触控模组，其特征在于，每一所述应变片单元均包括至少两个应变片，其中每一所述应变片的轴向至少与另一所述应变片的轴向相交。

4.根据权利要求3所述的触控模组，其特征在于，每一所述应变片单元均包括至少三个应变片，每一所述应变片的轴向与其他所述应变片的轴向均相交。

5.根据权利要求3所述的触控模组，其特征在于，至少两个所述应变片的轴向相垂直。

6.根据权利要求3所述的触控模组，其特征在于，同一所述应变片单元中，所有所述应变片的中心点相重合。

7.根据权利要求3所述的触控模组，其特征在于，同一所述应变片单元中，每一所述应变片的轴向与相邻所述应变片的轴向之间的夹角相等。

8.根据权利要求1-7任一项所述的触控模组，其特征在于，所述第二表面包括安装区域，所述安装区域设置于所述第二表面的中心位置以及所述第二表面的边缘位置之间，所述应变片单元设置于所述安装区域内。

9.根据权利要求8所述的触控模组，其特征在于，所述第二表面的每一边缘位置与所述第二表面的中心位置之间的直连线均具有一中点位置，多个中点位置的连线形成安装线，所述安装线穿过所述安装区域。

10.根据权利要求9所述的触控模组，其特征在于，所有所述应变片单元沿所述安装线等间距设置。

11.根据权利要求2-7任一项所述的触控模组，其特征在于，所述触控基板包括依次叠设的第一玻璃层、导电层、第二玻璃层及屏蔽层，所述第一玻璃层的背离所述导电层的表面为所述第一表面，所述屏蔽层的背离所述第二玻璃层的表面为所述第二表面；

每一所述应变片均包括敏感栅，所述敏感栅由透明导电材料制成，所述敏感栅沉积于所述屏蔽层的所述第二表面或通过透明胶水粘接于所述屏蔽层的所述第二表面。

12.根据权利要求2-7任一项所述的触控模组，其特征在于，所述应变片的材质包括聚乙撑二氧噻吩、掺锡氧化铟、掺镓氧化锌、掺铝氧化锌、碳纳米管、石墨烯、金属纳米线中的一种或多种。

13.一种显示装置，其特征在于，包括显示模组以及如权利要求1-12任一项所述的触控模组，所述触控基板叠设于所述显示模组上，且所述触控基板的所述第二表面朝向所述显示模组设置。

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