TW201933067A - 壓力觸控感測結構、觸控顯示裝置及壓力觸控感測方法 - Google Patents

壓力觸控感測結構、觸控顯示裝置及壓力觸控感測方法 Download PDF

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Abstract

一種壓力觸控感測結構，其包括壓力觸控感測區，所述壓力觸控感測區設置複數凸起，所述凸起在所述壓力觸控感測區的對應位置被按壓時發生相對高度的變化，所述壓力觸控感測結構還包括有至少一個影像辨識鏡頭及處理器，影像辨識鏡頭用於偵測所述凸起的位置和凸起的相對高度的變化，所述處理器用於根據影像辨識鏡頭的偵測資料換算得出壓力觸控位置和觸控壓力大小。本發明還提供一種應用上述壓力觸控感測結構的觸控顯示裝置及壓力觸控感測方法。本發明的壓力觸控感測結構性能穩定，不易受溫度、ESD等外在因素的改變而影響壓力觸控感測效能。

Description

壓力觸控感測結構、觸控顯示裝置及壓力觸控感測方法
本發明涉及一種壓力觸控感測結構、應用其的觸控顯示裝置、以及應用該種壓力觸控感測結構的壓力觸控感測方法。
習知的壓力觸控面板通常採用電容式觸控薄膜。然而，電容式觸控薄膜可能存在以下缺點：（1）電容式的觸控需進行調試使整個面板的觸控感測值達到均勻；（２）電容式觸控面板由於電容會隨溫度化等外在因素的改變，會影響到觸控效能，故其穩定性較差；（３）靜電易對電容式觸控線路造成損壞，所以在電路設計上，需考慮靜電防護電路，使得電路設計上較為複雜。
鑒於此，有必要提供一種壓力觸控感測結構，其具有良好的穩定性。
一種壓力觸控感測結構，其包括壓力觸控感測區，所述壓力觸控感測區設置複數凸起，所述凸起在所述壓力觸控感測區的對應位置被按壓時發生相對高度的變化，所述壓力觸控感測結構還包括有至少一個影像辨識鏡頭及處理器，所述至少一個影像辨識鏡頭用於偵測所述凸起的位置和凸起的相對高度的變化，所述處理器用於根據影像辨識鏡頭的偵測資料換算得出壓力觸控位置和觸控壓力大小。
進一步的，所述壓力觸控感測結構還包括設置在所述壓力觸控感測區週邊的複數按壓感測電極，所述複數按壓感測電極圍繞所述複數凸起，並用以偵測是否被按壓，如果偵測到被按壓則啟動相應的影像辨識鏡頭進行偵測。
進一步的，所述複數按壓感測電極為依次首尾相連。
進一步的，所述影像辨識鏡頭設置在每相鄰的兩個按壓感測電極相接的區域。
進一步的，所述複數按壓感測電極為依次首尾相連的四個按壓感測電極，所述影像辨識鏡頭的數量為四個，每一個影像辨識鏡頭設置在每相鄰的兩個按壓感測電極相接的區域。
進一步的，所述複數按壓感測電極為首尾依次相連的第一、第二、第三和第四按壓感測電極，所述第一、第二、第三和第四按壓感測電極圍繞所述壓力觸控感測區，所述壓力觸控感測區被劃分為相互連接的A、B、C、D四個區域，其中A區域被第一按壓感測電極和第二按壓感測電極圍繞，B區域被第一按壓感測電極和第四按壓感測電極圍繞，C區域被第二按壓感測電極和第三按壓感測電極圍繞，D區域被第三按壓感測電極和第四按壓感測電極圍繞；當A區域被觸碰，則設置在第一按壓感測電極和第二按壓感測電極相接區域的影像辨識鏡頭開啟，當B區域被觸碰，則設置在第一按壓感測電極和第四按壓感測電極相接區域的影像辨識鏡頭開啟，當C區域被觸碰，則設置在第二按壓感測電極和第三按壓感測電極相接區域的影像辨識鏡頭開啟，當D區域被觸碰，則設置在第三和第四按壓感測電極相接區域的影像辨識鏡頭開啟。
進一步的，所述複數凸起設置在一彈性層狀物上，所述複數按壓感測電極圍繞所述彈性層狀物。
進一步的，所述複數凸起與所述彈性層狀物為相同的材質且一體成型。
本發明還提供應用上述壓力觸控感測結構的觸控顯示裝置。
觸控顯示裝置，其包括顯示面板，所述壓力觸控感測結構層疊在所述顯示面板的一側。
本發明還提供一種應用上述壓力觸控感測結構進行觸控感測的方法，其包括： 按壓感測電極持續偵測是否被按壓； 當偵測到被按壓，則啟動相應的影像辨識鏡頭； 影像辨識鏡頭偵測最低點的凸起的位置和相對高度的變化； 處理器根據接收到的影像辨識鏡頭的資訊，進行換算得到壓力觸控位置和觸控壓力大小。
本發明的壓力觸控感測結構藉由設置影像辨識鏡頭偵測被按壓位置處的凸起位置和相對高度變化，進行換算得到觸摸位置和觸摸力；不需要使用電容式觸控薄膜，可省除電容式觸控薄膜的電容均勻度的產品調適費用；影像辨識鏡頭性能穩定，不易受溫度、靜電放電（Electrostatic discharge, ESD）等外在因素的改變而影響壓力觸控感測效能。
附圖中示出了本發明的實施例，本發明可以藉由多種不同形式實現，而並不應解釋為僅局限於這裡所闡述的實施例。相反，提供這些實施例是為了使本發明更為全面和完整的公開，並使本領域的技術人員更充分地瞭解本發明的範圍。為了清晰可見，在圖中，層和區域的尺寸被放大了。 可以理解，儘管第一、第二等這些術語可以在這裡使用來描述各種元件、元件、區域、層和/或部分，但這些元件、元件、區域、層和/或部分不應僅限於這些術語。這些術語只是被用來區分元件、元件、區域、層和/或部分與另外的元件、元件、區域、層和/或部分。因此，只要不脫離本發明的教導，下面所討論的第一部分、元件、區域、層和/或部分可以被稱為第二元件、元件、區域、層和/或部分。
這裡所用的專有名詞僅用於描述特定的實施例而並非意圖限定本發明。如這裡所用的，單數形式「一」、「一個」和「該」也意圖涵蓋複數形式，除非上下文清楚指明是其它情況。還應該理解，當在說明書中使用術語「包含」、「包括」時，指明了所述特徵、整體、步驟、操作、元件和/或部件的存在，然不排除一個或複數其它特徵、整體、步驟、操作、元件和/或部件的存在。
這裡參考剖面圖描述本發明的實施例，這些剖面圖是本發明理想化的實施例（和中間構造）的示意圖。因而，由於製造工藝和/或公差而導致的圖示的形狀不同是可以預見的。因此，本發明的實施例不應解釋為限於這裡圖示的區域的特定形狀，而應包括例如由於製造而產生的形狀的偏差。圖中所示的區域本身僅是示意性的，它們的形狀並非用於圖示裝置的實際形狀，並且並非用於限制本發明的範圍。
除非另外定義，這裡所使用的所有術語（包括技術和科學術語）具有與本發明所述領域的普通技術人員所通常理解的含義相同的含義。還應當理解，比如在通用的辭典中所定義的那些的術語，應解釋為具有與它們在相關領域的環境中的含義相一致的含義，而不應以過度理想化或過度正式的含義來解釋，除非在本文中明確地定義。
請參閱圖1和圖2，本發明較佳實施方式所提供的壓力觸控感測結構10，其定義有壓力觸控感測區110，所述壓力觸控感測區110設置複數凸起11，當壓力觸控感測區110的某一位置被按壓，被按壓處的凸起11的相對高度發生變化，所述壓力觸控感測結構10還包括有至少一個影像辨識鏡頭13，用於偵測被按壓處的凸起11的位置和凸起11的相對高度的變化。
可以理解的，請參閱圖3，所述壓力觸控感測結構10還設置有一處理器17，所述影像辨識鏡頭13偵測得到的被按壓處的凸起11的位置和相對高度的變化的訊息將被傳給處理器17進行處理、轉換、換算，進而得到壓力觸控位置和觸控壓力大小。
請進一步參閱圖2，所述複數凸起11設置在一彈性層狀物15上，所述複數凸起11相對所述彈性層狀物15的一側凸伸。所述彈性層狀物15也設置在所述壓力觸控感測區110。當壓力觸控感測區110的某一位置被按壓，則所述彈性層狀物15會產生一定的擠壓變形，進而引起凸起11的相對高度發生改變；當按壓被去除，則彈性層狀物15恢復原形，進而按壓處的凸起11相對高度恢復初始的相對高度。本實施例中，所述複數凸起11與所述彈性層狀物15為相同的材質且一體成型。本實施例中，未按壓時，每一個凸起11的相對高度是相等的。
本實施例中，所述凸起11的形狀為半球狀。可以理解的，所述凸起11的形狀還可為三角錐狀、圓柱等任意規則的立體形狀。
請進一步參閱圖1和圖2，所述壓力觸控感測結構10還包括設置在所述壓力觸控感測區110週邊的複數按壓感測電極20，所述複數按壓感測電極20圍繞所述彈性層狀物15和所述複數凸起11。所述複數按壓感測電極20用以偵測壓力觸控感測結構10是否被按壓，並根據偵測到的結果確定是否啟動相應的影像辨識鏡頭13，如果偵測到被按壓則啟動相應的影像辨識鏡頭13進行偵測。
如圖1所示，所述複數按壓感測電極20為首尾依次相連的條狀電極。每一影像辨識鏡頭13對應相鄰的兩個按壓感測電極20相接的區域設置，且相對於所述凸起11具有較小的相對高度。本實施例中，所述複數按壓感測電極20為依次首尾相連的四個按壓感測電極，對應的所述影像辨識鏡頭13的數量為四個，每一個影像辨識鏡頭13設置在相鄰的兩個按壓感測電極20相接的區域。
如圖1所示，所述複數按壓感測電極20包括第一按壓感測電極21、第二按壓感測電極22、第三按壓感測電極23和第四按壓感測電極24，且所述第一按壓感測電極21、所述第二按壓感測電極22、所述第三按壓感測電極23和所述第四按壓感測電極24首尾依次相連。所述第一按壓感測電極21、所述第二按壓感測電極22、所述第三按壓感測電極23和所述第四按壓感測電極24圍繞所述壓力觸控感測區110。本實施例中，所述壓力觸控感測區110被劃分為相互連接的A、B、C、D四個區域，其中A區域被第一按壓感測電極21和第二按壓感測電極22圍繞，B區域被第一按壓感測電極21和第四按壓感測電極24圍繞，C區域被第二按壓感測電極22和第三按壓感測電極23圍繞，D區域被第三按壓感測電極23和第四按壓感測電極24圍繞。本實施例中，所述壓力觸控感測區110為矩形的，A、B、C、D四個區域分別為由所述壓力觸控感測區110劃分的四分之一的所述壓力觸控感測區110且均為矩形的。
如圖5所示，施加於所述複數按壓感測電極20的電信號為方波交流電信號。當壓力觸控感測區110被觸碰，雖然觸摸壓力沒有直接施加在按壓感測電極20上，但觸摸壓力的分解會影響相應的按壓感測電極20的輸出電信號，例如，如圖5所示，按壓感測電極20的輸出電信號將改變成為一低電平信號（如零電勢信號）。當A區域被觸碰，則電信號影響較大的是第一按壓感測電極21和第二按壓感測電極22；當B區域被觸碰，則電信號影響較大的是第一按壓感測電極21和第四按壓感測電極24；當C區域被觸碰，則電信號影響較大的是第二按壓感測電極22和第三按壓感測電極23，當D區域被觸碰，則電信號影響較大的是第三按壓感測電極23和第四按壓感測電極24。可以理解的，施加於所述按壓感測電極20的電信號還可為正弦波、三角波及其它型式的交流電信號。
本實施例中，所述影像辨識鏡頭13開啟的規律是：當A區域被觸碰，則設置在第一按壓感測電極21和第二按壓感測電極22相接區域的影像辨識鏡頭13開啟進行偵測，當B區域被觸碰，則設置在第一按壓感測電極21和第四按壓感測電極24相接區域的影像辨識鏡頭13開啟進行偵測，當C區域被觸碰，則設置在第二按壓感測電極22和第三按壓感測電極23相接區域的影像辨識鏡頭13開啟進行偵測，當D區域被觸碰，則設置在第三按壓感測電極23和第四按壓感測電極24相接區域的影像辨識鏡頭13開啟進行偵測。 可以理解的，所述影像辨識鏡頭13的開啟與否可藉由所述處理器17進行控制。另外，所述影像辨識鏡頭13開啟的規律不限於上述的，也可為其他的各種規律。
請進一步參閱圖4，應用上述壓力觸控感測結構10的觸控顯示裝置100，其包括顯示面板30。所述壓力觸控感測結構10層疊在所述顯示面板30的一側。本實施例中，所述壓力觸控感測結構10層疊在所述顯示面板30的下方，所述複數凸起11相對所述彈性層狀物15遠離所述顯示面板30。本實施例中，所述顯示面板30包括背板31以及層疊在背板31上的顯示模組33，所述背板31用於承載所述顯示模組33。所述壓力觸控感測結構10層疊在所述背板31遠離顯示模組33的一側。
如圖6所示，所述影像辨識鏡頭13偵測的是，所述凸起11遠離所述彈性層狀物15的頂端的相對高度的變化。通常是偵測最低點的凸起11（位於被按壓處）的相對高度的變化。本案中的相對高度變化為初始高度減去按壓後的高度，例如相對高度為凸起11相對壓力觸控感測結構10遠離所述顯示面板30的一平面80（如圖4示）的高度。
請參閱圖7為所述觸控顯示裝置100對目標位置進行壓力感測的工作流程示意。所述按壓感測電極20持續偵測觸控顯示裝置100是否被按壓；當偵測到被按壓，則啟動相應的影像辨識鏡頭13；影像辨識鏡頭13偵測最低點的凸起11的位置和相對高度的變化；觸控顯示裝置100的處理器17根據接收到的影像辨識鏡頭13的資訊，進行換算得到壓力觸控位置和觸控壓力大小。
本發明的壓力觸控感測結構藉由設置影像辨識鏡頭偵測被按壓位置處的凸起位置和相對高度變化，進行換算得到觸摸位置和觸摸力；不需要使用電容式觸控薄膜，可省除電容式觸控薄膜的電容均勻度的產品調適費用；影像辨識鏡頭性能穩定，不易受溫度、ESD等外在因素的改變而影響觸控感測效能。
以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，圖示中出現的上、下、左及右方向僅為了方便理解，儘管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，所屬技術領域的普通人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和範圍。
10‧‧‧壓力觸控感測結構
110‧‧‧壓力觸控感測區
11‧‧‧凸起
13‧‧‧影像辨識鏡頭
17‧‧‧處理器
15‧‧‧彈性層狀物
20‧‧‧按壓感測電極
21‧‧‧第一按壓感測電極
22‧‧‧第二按壓感測電極
23‧‧‧第三按壓感測電極
24‧‧‧第四按壓感測電極
80‧‧‧平面
100‧‧‧觸控顯示裝置
30‧‧‧顯示面板
31‧‧‧背板
33‧‧‧顯示模組
圖1是本發明較佳實施方式的壓力觸控感測結構的俯視示意圖。
圖2是圖1所示壓力觸控感測結構的剖面示意圖。
圖3是本發明較佳實施方式的壓力觸控感測結構的功能模組圖。
圖4是本發明較佳實施方式的觸控顯示面板的剖面示意圖。
圖5是本發明按壓感測電極上的電信號。
圖6是本發明影像辨識鏡頭的偵測示意圖。
圖7是本發明壓力觸控感測結構的工作流程示意圖。

Claims (10)

  1. 一種壓力觸控感測結構，其包括壓力觸控感測區，其改良在於：所述壓力觸控感測區設置複數凸起，所述凸起在所述壓力觸控感測區的對應位置被按壓時發生相對高度的變化，所述壓力觸控感測結構還包括有至少一個影像辨識鏡頭及處理器，所述至少一個影像辨識鏡頭用於偵測所述凸起的位置和凸起的相對高度的變化，所述處理器用於根據影像辨識鏡頭的偵測資料換算得出壓力觸控位置和觸控壓力大小。
  2. 如請求項1所述的壓力觸控感測結構，其中：所述壓力觸控感測結構還包括設置在所述壓力觸控感測區週邊的複數按壓感測電極，所述複數按壓感測電極圍繞所述複數凸起，並用以偵測是否被按壓，如果偵測到被按壓則啟動相應的影像辨識鏡頭進行偵測。
  3. 如請求項2所述的壓力觸控感測結構，其中：所述複數按壓感測電極為依次首尾相連。
  4. 如請求項2所述的壓力觸控感測結構，其中：所述影像辨識鏡頭設置在每相鄰的兩個按壓感測電極相接的區域。
  5. 如請求項2所述的壓力觸控感測結構，其中：所述複數按壓感測電極為依次首尾相連的四個按壓感測電極，所述影像辨識鏡頭的數量為四個，每一個影像辨識鏡頭設置在每相鄰的兩個按壓感測電極相接的區域。
  6. 如請求項5所述的壓力觸控感測結構，其中：所述複數按壓感測電極為首尾依次相連的第一、第二、第三和第四按壓感測電極，所述第一、第二、第三和第四按壓感測電極圍繞所述壓力觸控感測區，所述壓力觸控感測區被劃分為相互連接的A、B、C、D四個區域，其中A區域被第一按壓感測電極和第二按壓感測電極圍繞，B區域被第一按壓感測電極和第四按壓感測電極圍繞，C區域被第二按壓感測電極和第三按壓感測電極圍繞，D區域被第三按壓感測電極和第四按壓感測電極圍繞；當A區域被觸碰，則設置在第一按壓感測電極和第二按壓感測電極相接區域的影像辨識鏡頭開啟，當B區域被觸碰，則設置在第一按壓感測電極和第四按壓感測電極相接區域的影像辨識鏡頭開啟，當C區域被觸碰，則設置在第二按壓感測電極和第三按壓感測電極相接區域的影像辨識鏡頭開啟，當D區域被觸碰，則設置在第三和第四按壓感測電極相接區域的影像辨識鏡頭開啟。
  7. 如請求項2所述的壓力觸控感測結構，其中：所述複數凸起設置在一彈性層狀物上，所述複數按壓感測電極圍繞所述彈性層狀物。
  8. 如請求項7所述的壓力觸控感測結構，其中：所述複數凸起與所述彈性層狀物為相同的材質且一體成型。
  9. 一種應用請求項1-8中任意一項的壓力觸控感測結構的觸控顯示裝置，其包括顯示面板，所述壓力觸控感測結構層疊在所述顯示面板的一側。
  10. 一種應用請求項1-8中任意一項的壓力觸控感測結構進行觸控感測的方法，其包括： 按壓感測電極持續偵測是否被按壓； 當偵測到被按壓，則啟動相應的影像辨識鏡頭； 影像辨識鏡頭偵測最低點的凸起的位置和相對高度的變化； 處理器根據接收到的影像辨識鏡頭的資訊，進行換算得到壓力觸控位置和觸控壓力大小。
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