CN106648192A - 触摸显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种触摸显示装置，包括保护盖板、触摸感应单元，显示单元和压力感应单元，所述触摸感应单元用于感应施加于保护盖板上的触摸信号，所述显示单元包括液晶功能层和背光模组，所述背光模组包括反射片，所述触摸显示装置还包括压力感应单元，所述压力感应单元包括构成电容感应器的上导电电极层和下导电电极层，所述压力感应单元用于感应施加于保护盖板上的压力信号，所述上导电电极层位于液晶功能层和背光模组之间，所述下导电电极层位于背光模组的反射片中。本发明中通过监测电容的方式获取触摸操作的压力信号，构成用于压力信号感应的电容传感器可以同时检测多点触摸压力信号。

Description

触摸显示装置

技术领域

本发明涉及触控显示领域，特别是涉及一种具有压力感应功能的触摸显示装置。

背景技术

触摸屏因具有易操作性、灵活性等优点，已成为个人移动通信设备和综合信息终端(如手机、平板电脑和超级笔记本电脑等)的主要人机交互手段。相对于电阻式触摸屏和其它方式的触摸屏，电容式触摸屏以成本低、结构简单和耐用等优势，逐渐被智能终端广泛使用。然而，现有的电容触摸屏仅感知屏体所在平面的触摸位置及操作，难以感知施加于屏体表面的压力变化带来的触摸参数。

为了能感测屏体表面的压力变化，业者在触摸屏内集成压力传感器。然而现有的做法大都只能检测单点的触摸压力信息。同时，集成压力传感器需要引入的结构导致触摸屏的厚度增加明显。

发明内容

基于此，本发明旨在提供一种能检测多点触摸压力信号且厚度不致明显增加的触摸显示装置。

一种触摸显示装置，包括保护盖板、触摸感应单元和显示单元，所述触摸感应单元用于感应施加于保护盖板上的触摸信号，所述显示单元包括液晶功能层和背光模组，所述背光模组包括反射片，所述触摸显示装置还包括压力感应单元，所述压力感应单元包括构成检测力的电容感应器的上导电电极层和下导电电极层，所述压力感应单元用于感应施加于保护盖板上的压力信号，所述上导电电极层位于液晶功能层和背光模组之间，所述下导电电极层位于背光模组的反射片中。

在其中一个实施例中，所述液晶功能层包括依次设置的上偏光片、滤光片、液晶层、基板及下偏光片，所述背光模组包括依次设置的上扩散片、上棱镜片、下棱镜片、下扩散片、导光板、胶框和所述反射片。

在其中一个实施例中，所述上导电电极层直接制作在所述液晶功能层的基板的下表面或下偏光片的表面。

在其中一个实施例中，所述上导电电极层制作在透明基材上，所述透明基材与上导电电极层再贴合于所述液晶功能层的基板或下偏光片的下方。

在其中一个实施例中，所述上导电电极层包含若干电极块，电极块的形状为长条、方形、棱形、圆形或不规则的块状。

在其中一个实施例中，所述电极块的内部镂空处理。

在其中一个实施例中，所述透明基材与上导电电极层由ITO薄膜材料、石墨烯薄膜材料、碳纳米管材料或金属网格材料制成。

在其中一个实施例中，所述反射片包括依次设置的保护层、导电反光镀层和基层，所述导电反光镀层作为所述下导电电极层。

在其中一个实施例中，所述反射片包括依次设置的树脂叠层、所述下导电电极层和基层，所述下导电电极层制作在树脂叠层的下表面或者通过粘胶层粘接在树脂叠层的下表面，所述树脂叠层用于反射背光。

在其中一个实施例中，所述反射片包括依次设置的基层、反射镀层、表面涂层、粘胶层、导电反光镀层和另一基层，所述导电反光镀层作为所述下导电电极层。

在其中一个实施例中，所述显示单元包括柔性印刷电路板，所述胶框中设有导电部件，所述下导电电极层设有裸露部分，所述导电部件将所述柔性印刷电路板与所述裸露部分形成电气连接。

在其中一个实施例中，所述压力感应单元用于感应施加于保护盖板上的压力信号包括触摸的力的大小信息和触摸位置信息。

上述触摸显示装置通过监测电容的方式获取触摸操作的压力信号，构成用于压力信号感应的电容传感器可以同时检测多点触摸压力信号，且电容传感器结合设置在显示单元的背光模组及液晶功能层和背光模组之间，不会显著增加触摸显示装置的厚度。

附图说明

图1为本发明一实施例所提供的触摸显示装置的结构示意图。

图2为本发明一实施例所提供的触摸显示装置中的液晶功能层的结构示意图。

图3为本发明另一实施例所提供的触摸显示装置中的液晶功能层的结构示意图。

图4为本发明一实施例所提供的触摸显示装置中的背光模组的结构示意图。

图5为本发明一实施例所提供的触摸显示装置，其背光模组中的反射片的结构示意图。

图6为本发明另一实施例所提供的触摸显示装置，其背光模组中的反射片的结构示意图。

图7为本发明又一实施例所提供的触摸显示装置，其背光模组中的反射片的结构示意图。

图8为本发明一实施例所提供的触摸显示装置中的压力感应单元的部分结构示意图。

具体实施方式

本发明提供的触摸显示装置可以作为手机、平板电脑等类型的具有触摸交互形式的显示终端。

所述触摸显示装置包括保护盖板、触摸感应单元、显示单元和压力感应单元。

触摸感应单元包括触摸驱动电极和触摸感应电极。触摸驱动电极和触摸感应电极可以分布于同一基材上，例如业界所称的GF结构、GF2结构等，或分别分布于两个不同的基材，例如业界所称的GFF结构。另外的一些实施例中，触摸驱动电极和触摸感应电极也可以形成在保护盖板的下表面而使得保护盖板兼具电容传感器的功能，该种结构被业界称为OGS结构。另外的一些实施例中，该两种触控电极中的一种也可以形成在贴合于保护盖板的基板的表面，例如业界所称的G1F结构。

所述显示单元包括液晶功能层和背光模组，所述液晶功能层包括依次设置的上偏光片、滤光片、液晶层、基板及下偏光片，所述背光模组包括依次设置的上扩散片、上棱镜片、下棱镜片、下扩散片、导光板、胶框和反射片。所述液晶功能层还包括用于驱动液晶层的像素电极和公共电极。本发明所称“上”、“下”是相对于触摸显示装置在应用过程中与使用者靠近的程度而言，相对靠近使用者的一侧为“上”，相对远离使用者的一侧为“下”。例如保护盖板的下表面是指保护盖板远离使用者的一侧。

另外的一些实施例中，触摸感应单元中的触摸驱动电极和触摸感应电极也可整合设置在液晶层内(上述触摸感应单元的结构被业界称为in-cell结构)，或者所述触摸驱动电极和触摸感应电极设置在上偏光片和滤光片之间(上述触摸感应单元的结构被业界称为on-cell结构)。

所述触摸驱动电极和触摸感应电极用于感应施加于保护盖板上的触摸信号。所述触摸信号包括平行于保护盖板的二维方向上的接触、滑动、拖拽等触摸输入信号，甚至包括垂直于保护盖板方向上的隔空输入信号(即悬浮触控信号)或保护盖板边缘的侧边(例如弯曲屏的弧形侧边)的触摸输入信号。

所述压力感应单元用于感应施加于保护盖板上的压力信号。所述压力感应单元包括构成检测力的电容感应器的上导电电极层和下导电电极层。所述上导电电极层位于液晶功能层和背光模组之间，例如可以是基板的下方或下偏光片的下方，所述下导电电极层位于反射片中，所述下导电电极层可以由反光镀银层或其它导电反光镀层构成。

上导电电极层与下导电电极层相互之间会形成若干可以用于压力检测的电容传感器。当触摸显示装置受触摸按压时，上导电电极层会随着触摸显示装置的保护盖板和液晶功能层等一起发生形变。

上导电电极层位于液晶功能层中的基板或偏光片的下方，由于靠近/紧贴刚性的基板或偏光片，因此受压时压力由保护盖板直接传递至液晶功能层中的基板或偏光片，使得上导电电极层跟随着一起产生较大的变形。

而下导电电极层位于背光模组的反射片中，由于反射片相对较软，从保护盖板传递下来的变形经柔软的上、下扩散片、棱镜片、导光板、反射片后，弯曲变形程度比上导电电极层的形变程度小很多。

因此受力后，上导电电极层和下导电电极层之间的距离会随着压力不同产生不同程度地变小。根据电容的计算公式C＝εS/4πkd，所形成的电容传感器的电容值相应变大。由于触摸显示装置上不同的触摸力使触摸显示装置的各个位置会产生相应的应变，进而产生相应的d值的变化。因此，可以建立触摸显示装置中前述的压力感应单元中所形成的若干电容传感器的电容变化信息与触摸显示装置的受力信息的相互关系数据库。在实际应用中，所述触摸显示装置中还包括存储器和处理器，存储器中存储有在触摸显示装置中的不同位置进行不同的力值触摸下，触摸显示装置中检测力的各个电容传感器的电容变化信息，处理器用于对比触摸显示装置检测获得的若干电容传感器的电容变化信息与所预存储的电容变化信息，从而判断触摸显示装置的压力信息。其中压力信息包括触摸的力的大小，也可以包括触摸力的位置。

如图1所示，本发明一实施例提供的触摸显示装置包括保护盖板10、触摸感应单元20、显示单元和压力感应单元。其中显示单元包括液晶功能层50和背光模组60。压力感应单元包括构成若干电容传感器的上导电电极层71和下导电电极层。上导电电极层71位于液晶功能层50和背光模组60之间。下导电电极层位于背光模组60的反射片中。

如图2所示，本发明一实施例提供的触摸显示装置中，所述显示单元中的液晶功能层50包括依次设置的上偏光片51、滤光片52、液晶层53、基板54及下偏光片55。所述液晶层53还具有用于驱动的像素电极531和公共电极532，其中像素电极531和公共电极532位于液晶层53的同一侧，此结构为业界所称IPS(In-Plane Switch)结构。

如图3中所示，本发明另一实施例提供的触摸显示装置中，所述显示单元中的液晶功能层50的结构与图2中的类似，不同之处在于液晶层53的像素电极531和公共电极532分别位于液晶层53的两侧，此结构也即业界所称TN(Twisted Nematic)结构。

如图4所示为一实施例提供的触摸显示装置中，所述显示单元中的背光模组60的结构示意图。背光模组60包括依次设置的上扩散片61、上棱镜片62、下棱镜片63、下扩散片64、导光板65、胶框(图未示)和反射片66。其中邻近导光板65设置有光源67。光源67可以是LED等形式的光源。

所述压力感应单元中的上导电电极层71可位于液晶功能层50与背光模组60之间。具体地，可以直接位于液晶功能层50的基板54的下表面，也可以直接位于下偏光片55的下表面。此外压力感应单元中构成检测压力的若干电容传感器的上导电电极层71可以制作在透明的基材上，如玻璃、PET、PC等，再贴合于显示模组的液晶功能层50与背光模组60之间。所述透明基材与上导电电极层也可以由碳纳米管薄膜、石墨烯薄膜或metal mesh材料构成。

图5为一实施例中，背光模组60中的反射片66的结构示意图。该反射片66为单面镀膜反射层的结构。反射片66包括保护层661、导电反光镀层662和基层663。基层663远离胶框，保护层661靠近胶框。导电反光镀层662可以为一金属层，例如导电反光镀层662可以是银镀层、其它金属合金镀层或其它导电反光有机镀层。导电反光镀层662设置于保护层661的下方。保护层661优选由透明材料制成。该实施例中的导电反光镀层662在实现背光模组的反光功能的同时，也作为压力感应单元的下导电电极层，该导电反光镀层662与显示单元的柔性印刷电路板的地线形成电气连接。具体的，背光模组的反射片66的保护层661存在一通孔使部分导电反光镀层662裸露，背光模组的胶框中存在一导电部件将前述的印刷电路板与反射片66的导电反光镀层662的裸露的部分形成电气连接。

图6为另一实施例中，反射片66的结构示意图。该反射片66为树脂叠层结构。反射片66包括树脂叠层664、粘胶层665、下导电电极层72和基层666。在该反射片66中，树脂叠层664实现背光模组60的反光功能；下导电电极层72和基层666可以由ITO薄膜材料、石墨烯薄膜材料、碳纳米管材料或金属网格(metal mesh)材料构成，然后再通过粘胶层665与反射片66的树脂叠层664粘连。在另外的实施例中，下导电电极层72也可以直接镀膜制作在树脂叠层664的下表面，从而省去粘胶层665。该一实施例中，下导电电极层72也可通过与图5中所述的实施例类似的方式设置裸露部分，并借助胶框中的导电部件与显示单元中的柔性印刷电路板的地线形成电气连接。

图7为又一实施例中，反射片66的结构示意图。该反射片66为双面镀膜结构。反射片66包括依次设置的基层663、反射镀层662、表面涂层667、粘胶层668、下导电电极层72和另一基层669。其中下导电电极层72为基层669上的导电反光镀层，可以为镀银、镀铝等金属镀层，下导电电极层72在实现背光模组的反光功能的同时作为压力感应单元的电极层，并与背光模组60的柔性印刷电路板的地线形成电气连接。

图8所示为上导电电极层71中的一种导电电极图案结构示意图，该导电电极层中的导电电极图案呈块状阵列式分布。当上导电电极层71为图8所示的导电电极图案结构时，下导电电极层可以为背光模组中反射片所含的镀银反射层或其它导电反光镀层等整面式的电极。可以理解地，当导电镀层不充当反射光源的功能时，下导电电极层也可以与上导电电极层具有相同导电电极图案结构。此外，所述上导电电极层包含若干电极块，其形状为长条、方形、棱形、圆形或其它不规则的块状或条形状，同时所述电极块的形状包括在前述形状的电极进行内部镂空处理。所述若干电极块与下导电电极层形成若干可以检测施加于保护盖板上的压力信息的电容传感器。

本发明通过监测电容的方式获取触摸操作的压力信号，构成用于压力信号感应的电容传感器可以同时检测多点触摸压力信号，具有检测精度高的优势。且电容传感器结合设置在显示单元的背光模组及液晶功能层和背光模组之间，不会显著增加触摸显示装置的厚度。

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

Claims (12)

1.一种触摸显示装置，包括保护盖板、触摸感应单元和显示单元，所述触摸感应单元用于感应施加于保护盖板上的触摸信号，所述显示单元包括液晶功能层和背光模组，所述背光模组包括反射片，其特征在于，所述触摸显示装置还包括压力感应单元，所述压力感应单元包括构成检测力的电容感应器的上导电电极层和下导电电极层，所述压力感应单元用于感应施加于保护盖板上的压力信号，所述上导电电极层位于液晶功能层和背光模组之间，所述下导电电极层位于背光模组的反射片中。

2.根据权利要求1所述的触摸显示装置，其特征在于，所述液晶功能层包括依次设置的上偏光片、滤光片、液晶层、基板及下偏光片，所述背光模组包括依次设置的上扩散片、上棱镜片、下棱镜片、下扩散片、导光板、胶框和所述反射片。

3.根据权利要求2所述的触摸显示装置，其特征在于，所述上导电电极层直接制作在所述液晶功能层的基板的下表面或下偏光片的表面。

4.根据权利要求2所述的触摸显示装置，其特征在于，所述上导电电极层制作在透明基材上，所述透明基材与上导电电极层再贴合于所述液晶功能层的基板或下偏光片的下方。

5.根据权利要求4所述的触摸显示装置，其特征在于，所述上导电电极层包含若干电极块，电极块的形状为长条、方形、棱形、圆形或不规则的块状。

6.根据权利要求5所述的触摸显示装置，其特征在于，所述电极块的内部镂空处理。

7.根据权利要求4所述的触摸显示装置，其特征在于，所述透明基材与上导电电极层由ITO薄膜材料、石墨烯薄膜材料、碳纳米管材料或金属网格材料制成。

8.根据权利要求2所述的触摸显示装置，其特征在于，所述反射片包括依次设置的保护层、导电反光镀层和基层，所述导电反光镀层作为所述下导电电极层。

9.根据权利要求2所述的触摸显示装置，其特征在于，所述反射片包括依次设置的树脂叠层、所述下导电电极层和基层，所述下导电电极层制作在树脂叠层的下表面或者通过粘胶层粘接在树脂叠层的下表面，所述树脂叠层用于反射背光。

10.根据权利要求2所述的触摸显示装置，其特征在于，所述反射片包括依次设置的基层、反射镀层、表面涂层、粘胶层、导电反光镀层和另一基层，所述导电反光镀层作为所述下导电电极层。

11.根据权利要求8-10项中任意一项所述的触摸显示装置，其特征在于，所述显示单元包括柔性印刷电路板，所述胶框中设有导电部件，所述下导电电极层设有裸露部分，所述导电部件将所述柔性印刷电路板与所述裸露部分形成电气连接。

12.根据权利要求1所述的触摸显示装置，其特征在于，所述压力感应单元用于感应施加于保护盖板上的压力信号包括触摸的力的大小信息和触摸位置信息。