TWI662457B - 觸控顯示裝置 - Google Patents

Abstract

一種觸控顯示裝置，包括觸控顯示模組，該觸控顯示模組包括上基板、與上基板相對且間隔設置的下基板、位於上基板朝向下基板一側的第一感測電極層及位於下基板上的第二感測電極層，該第一感測電極層與第二感測電極層用於感測施加於觸控顯示模組上觸控壓力；該觸控顯示裝置還包括可彈性形變的支撐件，所述支撐件支撐所述觸控顯示裝置的下基板一側，當所述上基板一側受到觸控壓力時，所述支撐件發生彈性形變並施與下基板一側反作用力。本發明還提供所述觸控顯示裝置的觸控顯示模組的驅動方法。

Description

觸控顯示裝置

本發明涉及一種觸控顯示裝置，尤其涉及一種具備壓力感測功能的觸控顯示裝置。

近年來，隨著技術的進步，觸控螢幕的用途已越來越廣，從常見的提款機、智慧型手機、平板電腦、到工業用的觸控電腦等等。觸控螢幕讓使用者可用手指直接觸碰螢幕來點擊圖案、輸入文字以及繪圖等等。常見的觸控螢幕通常只能判斷使用者觸碰到螢幕與否以及觸碰的位置，但近年來一些觸控顯示裝置上亦開始搭配壓力感測器，用來偵測使用者按壓的力道，如此可設計出更多樣的產品供使用者操作。然，習知的具有壓力感測功能的觸控顯示裝置，其壓力感測範圍較小，故，如何提升壓力感測器的感測範圍以增強用戶體驗，為本領域技術人員所關心的議題。

有鑑於此，本發明提供一種觸控顯示裝置，該觸控顯示裝置具有較大的壓力感測器的感測範圍。

一種觸控顯示裝置，包括觸控顯示模組，該觸控顯示模組包括上基板、與上基板相對且間隔設置的下基板、位於上基板朝向下基板一側的第一感測電極層及位於下基板上的第二感測電極層，該第一感測電極層與第二感測 電極層用於感測施加於觸控顯示模組上觸控壓力；該觸控顯示裝置還包括可彈性形變的支撐件，所述支撐件支撐所述觸控顯示裝置的下基板一側，當所述上基板一側受到觸控壓力時，所述支撐件發生彈性形變並施與下基板一側反作用力。

所述觸控顯示裝置，當其觸控顯示模組受外力按壓時，支撐件給予觸控顯示模組一個與外力方向相反的支撐力，使壓力感測的感測範圍增大。

1‧‧‧觸控顯示裝置

10‧‧‧容置腔

11‧‧‧前蓋

12‧‧‧觸控顯示模組

121‧‧‧上基板

122‧‧‧下基板

123‧‧‧第一感測電極層

1230‧‧‧節點

124‧‧‧第二感測電極層

1241‧‧‧位置感測電極

1242‧‧‧壓力感測電極

125‧‧‧液晶層

126‧‧‧上偏光片

129‧‧‧下偏光片

127‧‧‧背光模組

128‧‧‧固定架

13‧‧‧後蓋

131‧‧‧承接部

1311‧‧‧接觸面

132‧‧‧主體部

133‧‧‧嵌合槽

134‧‧‧第一凹槽

135‧‧‧第二凹槽

136‧‧‧凸起部

15‧‧‧支撐件

151‧‧‧子支撐件

16‧‧‧內部元件

161‧‧‧主電路板

162‧‧‧電池

C‧‧‧感測電容

AA‧‧‧顯示區

NA‧‧‧非顯示區

圖1為本發明之觸控顯示裝置的立體示意圖。

圖2為本發明之一實施例的觸控顯示裝置的平面示意圖。

圖3為本發明之一實施例的觸控顯示裝置的剖面示意圖。

圖4為本發明之一實施例的觸控顯示裝置的一實施例的第一感測電極層的平面示意圖。

圖5為本發明觸控顯示裝置的第一實施例的第二感測電極層的平面示意圖。

圖6為本發明之一實施例的觸控顯示裝置被按壓時壓力與感測電容的變化量的函數曲線圖。

圖7為本發明之第一實施例的觸控顯示裝置被按壓時的剖面示意圖。

圖8為本發明之另一實施例的觸控顯示裝置的剖面示意圖。

圖9為本發明一實施例的觸控顯示模組的驅動方法的示意圖。

圖10為本發明另一實施例的觸控顯示模組的驅動方法的示意圖。

為了使本申請所揭示的技術內容更加詳盡與完備，可參照附圖以及本發明之下述各種具體實施例，附圖中相同的標記代表相同或相似的元件。然而，本領域的普通技術人員應當理解，下文中所提供的實施例並非用來限制本發明所覆蓋的範圍。此外，附圖僅僅用於示意性地加以說明，並未依照其實際尺寸按比例進行繪製。

下面參照附圖，對本發明之具體實施方式作進一步的詳細描述。

如圖1示，為本發明較佳實施例的觸控顯示裝置1，在本實施例中所述觸控顯示裝置1以智慧手機為示例，其包括前蓋11、觸控顯示模組12、後蓋13以及支撐件15。

如圖1所示，為本發明之觸控顯示裝置1的立體示意圖。前蓋11對應為智慧型手機正面的保護面板，後蓋13對應為智慧型手機的殼體，前蓋11與後蓋13相互配合構成觸控顯示裝置1的外殼，該外殼內部存在一容置腔10，觸控顯示模組12以及支撐件15設置於該容置腔10內部。

如圖2所示，為本發明之一實施例的觸控顯示裝置的平面示意圖。觸控顯示裝置1定義有顯示區AA以及圍繞顯示區AA的非顯示區NA，支撐件15對應顯示區AA設置。

如圖3所示，為本發明之一實施例的觸控顯示裝置的剖面示意圖。觸控顯示模組12設置於容置腔10內，觸控顯示模組12至少覆蓋顯示區AA的全部及非顯示區NA的部分，觸控顯示模組12發出的光透過前蓋11向觸控顯示裝置1外部發出。觸控顯示模組12包括上基板121，與上基板121相對設置的下基板122，以及封裝於上基板121與下基板122之間的液晶層125。上基板121靠近下基板122的表面設置有具備預定圖案的第一感測電極層123，下基板122靠近上基板121的表設置有具備預定圖案的第二感測電極層124。於一實施例中，上基板121為彩色濾光基板，其包含有彩色濾光結構；下基板122為TFT陣列基板，其內至 少還包括薄膜電晶體陣列。觸控顯示模組12還可包括一上偏光片126，上偏光片126可設置於上蓋11與上基板121之間，下基板122遠離上基板121一側還設置有下偏光片129以及背光模組127，下偏光片129設置於下基板122遠離液晶層125一側，背光模組127設置於下偏光片129遠離下基板122一側。

如圖4所示，為本發明一實施例的第一感測電極層123的平面示意圖。第一感測電極層123具備一預定圖案，該具備預定圖案的第一感測電極層123為網狀結構，網狀的第一感測電極層123中，多個網格相交或者形成網格的多條電極線之間相交的區域為節點1230；第一感測電極層123為導電材料，具體可為氧化銦錫(Indium tin oxide，ITO)，所述導電材料相互交錯連接形成網狀的第一感測電極層123，網狀的第一感測電極層123一方面可儘量避免對觸控顯示模組12的光線透過率產生負面影響，另一方面可使第二感測電極層124發出的電場由網格間隙穿過第一感測電極層123而不被遮擋或遮罩。

如圖5所示，為本發明一實施例的第二感測電極層124的平面示意圖。在本實施例中，第二感測電極層124包括位置感測電極1241以及壓力感測電極1242，第二感測電極層124包括多個呈矩陣排布且間隔設置的電極塊，至少一個電極塊的中心區域被劃分出一獨立的電極塊，該獨立的電極塊即為壓力感測電極1242，第二感測電極層124上除壓力感測電極1242外的部分(包括未被劃分的完整電極塊以及一個被劃分的電極塊上除了壓力感測電極1242的部分)為位置感測電極1241。

如圖3所示，圖3中第一感測電極層123與第二感測電極層124僅為示意性圖示，其比例、形狀並非用於圖示實際的比例、形狀。第二感測電極層124與第一感測電極層123相對設置，壓力感測電極1242與網狀的第一感測電極層123的網格的節點1230處相對應，以形成一互容式的電容，該互容式電容用於觸控感測面板1的壓力感應；第一感測電極層123與第二感測電極層124之間存在 多個電容，本實施例中選取壓力感測電極1242及第一感測電極層123的節點1230之間的互容式電容作為檢測壓力變化的感測電容C，當前蓋11受到使用者按壓，使得前蓋11以及觸控顯示模組12發生形變時，形變使得第一感測電極層123與第二感測電極層124之間的距離發生變化，進一步引起感測電容C發生變化，通過對感測電容C進行監測及信號處理可進一步對使用者的按壓操作進行判斷。多個位置感測電極1241相互之間構成自容式感測結構，可通過該自容式感測結構獲取觸摸位置，具體地，該自容式感測結構發出的電場可由網狀的第一感測電極層123的空隙中透過，進而以此獲取觸摸位置。在其他實施例中，電極塊均為完整結構，且不會被劃分為位置感測電極1241以及壓力感測電極1242，通過第二感測電極層124的分時複用使電極塊同時具備觸控位置感測及壓力感測的作用。

如圖6所示，為本發明之一實施例的觸控顯示裝置1被按壓時壓力與感測電容C的變化量的函數曲線圖，橫坐標X為外部壓力大小，縱坐標Y為感測電容C的變化量。圖6所示函數曲線包括三個部分：使用者對觸控感測裝置1施加外部壓力，壓力較小，不足以引起觸控顯示模組12產生形變或產生形變量較小，使得上基板121與下基板122之間的距離的實際變化速度較慢，感測電容C的變化量較小、變化速率較慢，此時的函數對應圖6中的第一部分I。

使用者繼續對觸控感測裝置1施加外部壓力，壓力較大，使得上基板121與下基板122之間發生明顯形變，感測電容C的變化量較大、變化速率較快，此時的函數對應圖6中的第二部分II。

使用者繼續對觸控感測裝置1施加外部壓力，上基板121及下基板122均達到形變極限而不再發生形變，使得上基板121與下基板122之間的距離不再發生變化，感測電容C不再發生變化，此時的函數對應圖6中的第三部分III。

如圖7所示，為本發明之第一實施例的觸控顯示裝置被按壓時的剖面示意圖。支撐件15支撐下基板122一側，當上基板121一側受到觸控壓力時，支撐件15發生彈性形變並施予下基板122一側反作用力。一實施例中，支撐件15設置於觸控顯示模組12與後蓋13之間。支撐件15可為無機物或有機物，具體可為高分子聚合物構成的膠類，如聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)、聚醯亞胺(Polyimide，PI)、聚萘二甲酸乙二醇酯(Polyethylene naphthalate two formic acid glycol ester，PEN)以及聚對苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene glycol terephthalate，PET)。當觸控顯示模組12受外力按壓時，支撐件15給予觸控顯示模組12一個與外力方向相反的支撐力，一方面，在壓力較小時，使觸控感測模組12同時受到使用者按壓的壓力和支撐件15提供的支撐力，使形變更明顯；另一方面，使得觸控顯示模組12在可形變的情況下可承受更大的壓力，即，使得上基板121與下基板122之間到達最小距離的壓力值變大，最終提升壓力感測的範圍。在本實施例中，支撐件15包括多個呈矩陣排布子支撐件151，所述子支撐件151為柱狀結構，例如圓柱狀，如圖2所示，多個子支撐件151對應顯示區AA設置。在其他實施例中，如圖8所示，支撐件15為一體結構，支撐件15填充於觸控顯示模組12與後蓋13之間。

前蓋11與後蓋13的結合方式可為貼合或卡合。於一實施例中，前蓋11與後蓋13通過貼合的方式結合，後蓋13包括承接部131及主體部132，承接部131及主體部132可通過卡合的方式固定。所述承接部131為一環形結構，其圍繞非顯示區NA設置，前蓋11貼合於承接部131一表面，該表面即為接觸面1311。承接部131還包括一嵌合槽133，該嵌合槽133包括由接觸面1311向遠離該接觸面1311的方向延伸形成有一中軸部，由該中軸部相對的兩側向其內部凹陷形成有第一凹槽134及第二凹槽135，第一凹槽134背離容置腔10方向設置，第二凹槽135朝向容置腔10方向設置。主體部132為中空殼體結構，主體部132上存在一開口， 該開口對應前蓋11設置。主體部132上對應第一凹槽134設置有凸起部136，該凸起部136與第一凹槽134嵌和使承接部131與主體部132結合，承接部131、主體部132以及前蓋11相互配合以構成觸控顯示裝置1的外殼。在其他實施中，前蓋11與後蓋13可通過卡合的方式結合，承接部131及主體部132可為一體結構。

觸控顯示模組12還可包括一固定架128，固定架128一部分設置於背光模組127遠離下偏光片129一側用於承載觸控顯示模組12，該部分由觸控顯示模組12的邊緣處向第二凹槽135延伸並與第二凹槽135卡合用於固定。於一實施例中，固定架128為剛性材質，其可為金屬單質或合金，剛性材質的固定架128具有較快的回彈速度，使得觸控顯示模組12被按壓產生形變後可在較短的時間內回復原有的狀態。

觸控顯示裝置1還可包括內部元件16，於一實施例中，內部元件16至少包括主電路板161和電池162，在其他實施例中，內部元件還可包括排線、指紋識別模組、攝像頭模組等元件。內部元件16設置於容置腔10內部，內部元件16與觸控顯示模組12之間不接觸，二者之間存在空隙。

支撐件15可設置於觸控顯示模組12與內部元件16之間，具體地，支撐件15可設置於固定架128與內部元件16之間。

下面還提供所述觸控顯示裝置1的觸控顯示模組12的驅動方法。下麵以觸控顯示裝置1的觸控顯示模組12為例對該驅動方法進行說明。

所述顯示和觸控感測相互共用電極，該觸控顯示模組12的每幀週期(1 frame)包括顯示時段(DM)和感測時段。該感測時段包括一觸控感測時段(TM)和一壓力感測時段(FM)。在本實施例中，觸控顯示模組12的顯示方式可為平面轉換型(In-Plane Switching，IPS)或者邊緣場開關型(Fringe Field Switching，FFS)。

在顯示時段，第一感測電極層123浮置(Floating)或為公共(Vcom)電壓，第二感測電極層124為公共(Vcom)電壓，固定架接地。

在觸控感測時段，第一感測電極層123浮置(Floating)或為公共(Vcom)電壓，第二感測電極層124為脈衝(Vsignal plus)電壓，固定架接地。

在壓力感測時段，第一感測電極層123浮置(Floating)或為脈衝(Vsignal plus)電壓，第二感測電極層124為脈衝(Vsignal plus)電壓，固定架接地或為脈衝(Vsignal plus)電壓。

如圖9所示，為一時序驅動法，每個幀週期內包括顯示時段(DM)、觸控感測時段(TM)和壓力感測時段(FM)，且，顯示時段、觸控感測時段和壓力感測時段交替分佈，交替進行顯示、以及對觸控操作和按壓操作的檢測。

如圖10所示，為另一時序驅動法，每幀週期內包括顯示時段(DM)、觸控感測時段(TM)和壓力感測時段(FM)。進一步，每個顯示時段(DM)、觸控感測時段(TM)被分割為多個子顯示時段(DM1,DM2,DM3,.......DMn)、子觸控感測時段(TM1,TM2,TM3，......，TMn)，壓力感測時段(FM)未分割，每一子顯示時段、每一子觸控感測時段和壓力感測時段在一幀的週期內交替分佈，交替進行顯示、以及對觸控操作和按壓操作的檢測。

上文中，參照附圖描述了本發明之具體實施方式。然，本領域中的普通技術人員能夠理解，在不偏離本發明之精神和範圍的情況下，亦可對本發明之具體實施方式作各種變更和替換。該些變更和替換都落在本發明申請專利範圍所限定的範圍內。

Claims (9)

1. 一種觸控顯示裝置，包括觸控顯示模組，其改良在於：所述觸控顯示模組包括上基板、與上基板相對且間隔設置的下基板、位於上基板朝向下基板一側的第一感測電極層及位於下基板上的第二感測電極層，該第一感測電極層與第二感測電極層用於感測施加於觸控顯示模組上觸控壓力；所述觸控顯示裝置還包括可彈性形變的支撐件，所述支撐件支撐所述觸控顯示裝置的下基板一側，當所述上基板一側受到觸控壓力時，所述支撐件發生彈性形變並施予下基板一側反作用力；所述觸控顯示裝置還包括前蓋、後蓋以及觸控顯示模組，所述前蓋及後蓋相互配合構成該觸控顯示裝置的外殼，該外殼內部存在一容置腔，所述觸控顯示模組以及支撐件設置於該容置腔內部，所述支撐件設置於所述觸控顯示模組與所述後蓋之間。
2. 如請求項1所述之觸控顯示裝置，其中：所述觸控顯示裝置還包括內部元件，所述內部元件至少包括一主電路板，所述內部元件設置於所述容置腔內部且與所述後蓋接觸，所述支撐層設置於所述內部元件及所述觸控顯示模組之間。
3. 如請求項2所述之觸控顯示裝置，其中：所述支撐件填充於所述內部元件與所述觸控顯示模組之間。
4. 如請求項1所述之觸控顯示裝置，其中：所述觸控顯示模組還包括一固定架，所述固定架與所述後蓋連接以固定所述觸控顯示模組。
5. 如請求項4所述之觸控顯示裝置，其中：所述固定架的材料為金屬。
6. 如請求項1所述之觸控顯示裝置，其中：所述支撐件包括多個子支撐件，所述多個子支撐件呈矩陣排布。
7. 如請求項6所述之觸控顯示裝置，其中：所述多個子支撐件為柱狀結構。
8. 如請求項1所述之觸控顯示裝置，其中：所述觸控顯示模組的每幀週期包括顯示時段和感測時段，所述感測時段包括一觸控感測時段和一壓力感測時段。
9. 如請求項8所述之觸控顯示裝置，其中：每個顯示時段、觸控感測時段被分別分割為多個子顯示時段與多個子觸控感測時段，每一子顯示時段、每一子觸控感測時段以及一個壓力感測時段在一幀的週期內交替分佈，交替進行觸控操作和對施力大小的感測。