本發(fā)明涉及觸控顯示領域，特別是涉及一種具有壓力感應功能的觸摸顯示裝置。

背景技術：

觸摸屏因具有易操作性、靈活性等優(yōu)點，已成為個人移動通信設備和綜合信息終端(如手機、平板電腦和超級筆記本電腦等)的主要人機交互手段。相對于電阻式觸摸屏和其它方式的觸摸屏，電容式觸摸屏以成本低、結構簡單和耐用等優(yōu)勢，逐漸被智能終端廣泛使用。然而，現(xiàn)有的電容觸摸屏僅感知屏體所在平面的觸摸位置及操作，難以感知施加于屏體表面的壓力變化帶來的觸摸參數(shù)。

為了能感測屏體表面的壓力變化，業(yè)者在觸摸屏內(nèi)集成壓力傳感器。然而現(xiàn)有的做法均是將壓力傳感器堆砌在觸摸屏中，難以對觸摸屏的整體結構的簡化作出貢獻，使得具有壓力傳感器的觸摸屏的生產(chǎn)成本較高。

技術實現(xiàn)要素：

基于此，有必要針對具有壓力傳感器的觸摸屏的結構復雜、生產(chǎn)成本高的問題，提供一種結構簡單、生產(chǎn)成本低的觸摸顯示裝置。

一種觸摸顯示裝置，包括呈疊層設置的電容觸摸屏和顯示模組，所述電容觸摸屏包括觸摸驅(qū)動電極和觸摸感應電極，所述觸摸驅(qū)動電極和觸摸感應電極用于感應施加于電容觸摸屏上的觸摸信號，所述觸摸顯示裝置還包括壓力感應電極，所述壓力感應電極與觸摸驅(qū)動電極或觸摸感應電極位于同一疊層，所述觸摸顯示裝置還包括一表面導電且與所述壓力感應電極對置的板體，所述壓力感應電極與所述板體形成電容感應器并用于感應施加于電容觸摸屏上的壓力信號。

上述觸摸顯示裝置通過監(jiān)測電容的方式獲取觸摸操作的壓力信號，同時構 成用于壓力信號感應的電容傳感器的一端電極位于用于觸摸位置信息等觸摸信號感應的觸控電極的同一疊層上，無需額外設置壓力傳感器即可實現(xiàn)壓力信號的感應，且用于感應壓力信號的壓力感應電極可與用于感應觸摸信號的觸控電極的同時制作，具有生產(chǎn)成本低、工藝簡單等優(yōu)點。

在其中一個實施例中，所述顯示模組包括呈疊層設置的偏光片、濾光片和液晶層；其中所述壓力感應電極、觸摸驅(qū)動電極和觸摸感應電極整合設置在液晶層內(nèi)，或者所述壓力感應電極、觸摸驅(qū)動電極和觸摸感應電極設置在偏光片和濾光片之間。

在其中一個實施例中，所述電容觸摸屏還包括承載觸摸驅(qū)動電極、觸摸感應電極的基板，所述壓力感應電極與所述觸摸驅(qū)動電極或觸摸感應電極共用基板并位于基板的同一表面。

在其中一個實施例中，所述電容觸摸屏還包括保護蓋板，所述保護蓋板作為承載觸摸驅(qū)動電極和/或觸摸感應電極的基板。

在其中一個實施例中，所述電容觸摸屏還包括承載觸摸驅(qū)動電極的第一基板及承載觸摸感應電極的第二基板，所述壓力感應電極設置在第一基板或第二基板上。

在其中一個實施例中，所述壓力感應電極與觸摸驅(qū)動電極或觸摸感應電極之間設置接地導線。

在其中一個實施例中，所述壓力感應電極分布于電容觸摸屏的中心、角落、邊緣或者以陣列的形式分布于整個電容觸摸屏中。

在其中一個實施例中，分布于電容觸摸屏邊緣的壓力感應電極的面積大于分布于電容觸摸屏的中心的壓力感應電極的面積。

在其中一個實施例中，所述板體為金屬板體，或者所述板體由絕緣基材和金屬基材復合而成，或者所述板體包括絕緣基材及設置于絕緣基材表面的導電層。

在其中一個實施例中，所述板體為支持顯示模組的中框。

在其中一個實施例中，所述板體朝向所述電容觸摸屏的一側的表面導電。

在其中一個實施例中，所述導電層為設置在顯示模組上表面或下表面的接 地的導電層。

在其中一個實施例中，所述導電層為顯示模組下方的金屬護板。

在其中一個實施例中，還包括處理器，所述處理器用于控制所述壓力感應電極的工作時序以及所述觸摸驅(qū)動電極和觸摸感應電極的工作時序錯開，使壓力信號的感應和觸摸信號的感應互不干擾。

在其中一個實施例中，所述觸摸顯示裝置還包括處理器，所述處理器使所述壓力感應電極提供第一狀態(tài)和第二狀態(tài)，其中在所述第一狀態(tài)時，所述壓力感應電極被配置用于感應觸摸信號，在所述第二狀態(tài)時，所述壓力感應電極被配置用于感應壓力信號。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一實施例所提供的觸摸顯示裝置中的電容觸摸屏的部分結構示意圖。

圖2為本發(fā)明一實施例所提供的觸摸顯示裝置中的電容觸摸屏的另一部分結構示意圖。

圖3為本發(fā)明另一實施例所提供的觸摸顯示裝置中的電容觸摸屏的部分結構示意圖。

圖4為本發(fā)明又一實施例所提供的觸摸顯示裝置中的電容觸摸屏的部分結構示意圖。

圖5為本發(fā)明再一實施例所提供的觸摸顯示裝置中的電容觸摸屏的部分結構示意圖。

圖6為本發(fā)明一實施例所提供的觸摸顯示裝置的截面結構示意圖。

圖7為本發(fā)明另一實施例所提供的觸摸顯示裝置的截面結構示意圖。

圖8為本發(fā)明又一實施例所提供的觸摸顯示裝置的截面結構示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明提供的觸摸顯示裝置可以作為手機、平板電腦等類型的具有觸摸交互形式的顯示終端。

所述觸摸顯示裝置包括呈疊層設置的電容觸摸屏和顯示模組，以及承載電容觸摸屏、顯示模組的板體。

一實施例中，所述電容觸摸屏包括保護蓋板、觸摸驅(qū)動電極、觸摸感應電極和基板?；逵糜诔休d觸摸驅(qū)動電極和觸摸感應電極。保護蓋板用于保護基板、觸摸驅(qū)動電極和觸摸感應電極等結構。

觸摸驅(qū)動電極和觸摸感應電極可以分布于同一基材上，例如業(yè)界所稱的GF結構、GF2結構等，或分別分布于兩個不同的基材，例如業(yè)界所稱的GFF結構。另外的一些實施例中，觸摸驅(qū)動電極和觸摸感應電極也可以形成在保護蓋板的內(nèi)側面而使得保護蓋板兼具電容傳感器的功能。若觸摸驅(qū)動電極和觸摸感應電極均形成在保護蓋板上，則用于承載觸摸驅(qū)動電極和觸摸感應電極的基板被保護蓋板取代，該種結構被業(yè)界稱為OGS結構。另外的一些實施例中，該兩種觸控電極中的一種也可以形成在貼合于保護蓋板的基板的表面，例如業(yè)界所稱的G1F結構。

在另外的一些實施例中，所述顯示模組包括疊層設置的偏光片、濾光片和液晶層。顯示模組還包括用于驅(qū)動液晶的薄膜晶體管等其他結構。其中所述觸摸驅(qū)動電極和觸摸感應電極整合設置在液晶層內(nèi)(上述電容觸摸屏的結構被業(yè)界稱為in-cell結構)，或者所述觸摸驅(qū)動電極和觸摸感應電極設置在偏光片和濾光片之間(上述電容觸摸屏的結構被業(yè)界稱為on-cell結構。)。

所述觸摸驅(qū)動電極和觸摸感應電極用于感應施加于電容觸摸屏上的觸摸信號。所述觸摸信號包括平行于電容觸摸屏的二維方向上的接觸、滑動、拖拽等觸摸輸入信號，甚至包括垂直于電容觸摸屏方向上的隔空輸入信號(即懸浮觸控信號)或電容觸摸屏邊緣的側邊(例如彎曲屏的弧形側邊)的觸摸輸入信號。

所述板體為導電板體。所述板體作為電容觸摸屏、顯示模組的載體，若有必要，板體本身可與電容觸摸屏、顯示模組中的元件作絕緣處理。當所述觸摸顯示裝置為手機時，所述板體可以為手機的中框。板體位于手機外殼中，板體的一側用于承載觸摸顯示裝置的電容觸摸屏、顯示模組和主板等元器件，板體的另一側則放置電池等元器件。當所述觸摸顯示裝置為其他類型的設備時，也可為類似的板材。

所述板體可為金屬材質(zhì)，并與觸摸顯示裝置采用同一接地處理?；蛘咚霭弩w包括絕緣基材和金屬基材復合而成，并與觸摸顯示裝置采用同一接地處理。或者所述板體包括絕緣基材及設置于絕緣基材一側表面的導電層，并與觸摸顯示裝置采用同一接地處理。

所述觸摸顯示裝置還包括壓力感應電極，所述壓力感應電極與觸摸驅(qū)動電極或觸摸感應電極位于同一疊層，所述壓力感應電極與導電板體對置，形成電容感應器并用于感應施加于電容觸摸屏上的壓力信號。

所述壓力感應電極與觸摸驅(qū)動電極或觸摸感應電極位于同一疊層，可以理解為，當觸摸驅(qū)動電極與觸摸感應電極不位于同一基板上時，壓力感應電極既可以與觸摸驅(qū)動電極位于同一基板上，也可以與觸摸感應電極位于同一基板上；當觸摸驅(qū)動電極與觸摸感應電極位于同一基板上或者同一疊層時，則壓力感應電極與觸摸驅(qū)動電極、觸摸感應電極位于同一基板上或同一疊層。具體地，當觸摸驅(qū)動電極和觸摸感應電極分布于同一基材上時，則壓力感應電極也分布于該一基材上。當觸摸驅(qū)動電極和觸摸感應電極分布于不同基材上時，壓力感應電極可以選擇性地分布在其中一個基材上。在一些實施例中，電容觸摸屏的保護蓋板可以作為其中一個基材。當觸摸驅(qū)動電極和觸摸感應電極整合設置在液晶層內(nèi)時，壓力感應電極也設置在液晶層內(nèi)。當觸摸驅(qū)動電極和觸摸感應電極設置在偏光片和濾光片之間時，壓力感應電極也設置在偏光片和濾光片之間。

在上述的觸摸顯示裝置中，壓力感應電極與處于接地的板體形成電容傳感器。當施加壓力于電容觸摸屏上時，壓力感應電極與板體之間的距離d微弱變小，根據(jù)電容的計算公式C＝εS/4πkd，可知壓力感應電極與板體之間所形成的電容傳感器的電容值變大。由于電容觸摸屏上不同的觸摸壓力使電容觸摸屏的各個位置會產(chǎn)生相應的應變，進而產(chǎn)生相應的d值的變化。據(jù)此，可以建立電容觸摸屏中所述的由壓力感應電極與板體形成的電容傳感器的電容變化信息與電容觸摸屏的受力信息的相互關系數(shù)據(jù)庫。在實際應用中，根據(jù)電容觸摸屏受力后，檢測獲得的由壓力感應電極與板體形成的各個電容傳感器的電容變化信息即可獲得電容觸摸屏的受力信息。

以下將結合附圖對不同實施例中的觸摸顯示裝置作進一步說明。其中，觸 摸顯示裝置中的觸摸顯示屏包括保護蓋板和兩個基板，觸摸顯示屏中的觸摸驅(qū)動電極和觸摸感應電極分別對應設置在其中一個基板上。一具體實施例中，所述保護蓋板為玻璃材質(zhì)，所述基板為薄膜材質(zhì)，也即上述電容觸摸屏的結構被業(yè)界稱為GFF結構。

如圖1所示，為電容觸摸屏中的一基板10，以及形成在基板10上的觸摸驅(qū)動電極11和壓力感應電極30。如圖2所示，為電容觸摸屏中的另一基板20以及形成在基板20上的觸摸感應電極21。其中基板10相較于基板20遠離保護蓋板，也即基板20位于保護蓋板和基板10之間。圖2中的觸摸感應電極21為長方形，可以理解不局限于此種形狀，觸摸感應電極21通過引線210引導至基板20的接口端201。觸摸感應電極21與觸摸驅(qū)動電極11共同作為電容觸摸屏的觸摸感應單元中的組成元件，用于感應施加于電容觸摸屏上的觸摸信號。所述觸摸信號包括平行于電容觸摸屏的二維方向上的接觸、滑動、拖拽等觸摸輸入信號，甚至包括垂直于電容觸摸屏方向上的隔空輸入信號(即懸浮觸控信號)或電容觸摸屏邊緣的側邊(例如彎曲屏的弧形側邊)的觸摸輸入信號。

所述基板10上還設有引線110將觸摸驅(qū)動電極11引導至基板10的接口端101。同樣的，所述基板10上也設有引線300將壓力感應電極30引導至基板10的接口端101。在該實施例中，壓力感應電極30以電極塊陣列的形式分布在基板10上。分布于電容觸摸屏邊緣(也即基板10邊緣)的壓力感應電極30的面積略大于分布于電容觸摸屏的中心(也即基板10中心)的壓力感應電極30的面積，一般而言，電容觸摸屏的中心位置更易于形變，如此設置壓力感應電極30的面積可以考慮電容觸摸屏的位置與形變大小，平衡各個位置的壓力感應靈敏度。壓力感應電極30被觸摸驅(qū)動電極11包圍，僅留出供引線300穿過的間隙。

在不同實施例中，壓力感應電極30也可以位于觸摸驅(qū)動電極11之外而不被觸摸驅(qū)動電極11包圍。為降低或避免用于感應觸摸信號的觸摸驅(qū)動電極11(或觸摸感應電極21)對用于感應壓力信號的壓力感應電極30的影響，兩種電極之間可以用接地導線(未示出)隔開。同時，在基板10上，各個電極和引線的外圍采用一接地的導線40包圍，以降低或避免觸摸顯示裝置中或外部的電磁 場對觸摸信號和壓力信號的感應的影響。

圖3為另一實施例中的電容觸摸屏的基板10和觸摸驅(qū)動電極11、壓力感應電極30的結構示意圖。其中壓力感應電極30以若干個電極塊分布于電容觸摸屏的基板10的中心。

圖4為另一實施例中的電容觸摸屏的基板10和觸摸驅(qū)動電極11、壓力感應電極30的結構示意圖。其中壓力感應電極30只被部分觸摸驅(qū)動電極11包圍，即另一部分觸摸驅(qū)動電極11與壓力感應電極30各自獨立分開，沒有形成包圍與被包圍關系。

圖5為另一實施例中的電容觸摸屏的基板10和觸摸驅(qū)動電極11、壓力感應電極30的結構示意圖。其中壓力感應電極30與觸摸驅(qū)動電極11均各自獨立分開，并各自呈條帶狀間隔分布。具體地，兩個觸摸驅(qū)動電極11之間間隔設置若干個呈塊狀的壓力感應電極30，間隔設置的壓力感應電極30呈線性排列。為降低或避免用于感應觸摸信號的觸摸驅(qū)動電極11(或觸摸感應電極21)對用于感應壓力信號的壓力感應電極30的影響，兩種電極之間也可以用接地的導線(圖未示)隔開。

在上述的實施例中，壓力感應電極30的形狀在圖中示出為正方形，但應理解不局限于正方形，也可以為其它形狀，如三角形、長方形、棱形、梯形等等；觸摸驅(qū)動電極11在圖中示出為長方形，但應理解不局限于長方形，也可以為其它形狀。

在前述實施例中，壓力感應電極30也可以位于另一基板20上，即壓力感應電極30與觸摸感應電極21位于同一疊層。在該種結構中，壓力感應電極30與觸摸感應電極21的位置關系，和前述實施例中的壓力感應電極30與觸摸驅(qū)動電極11的位置關系類似。

對于其它結構的電容觸摸屏，例如業(yè)界所稱的GF、OGS、G1F、GF2、in-cell、on-cell等結構，壓力感應電極30與觸摸驅(qū)動電極11或觸摸感應電極21位于同一疊層。在GF、OGS、on-cell、in-cell等結構中，觸摸驅(qū)動電極與觸摸感應電極位于同一疊層，則壓力感應電極30分布在觸摸驅(qū)動電極11和/或觸摸感應電極21的旁邊，也可被觸摸驅(qū)動電極11和/或觸摸感應電極21包圍。在業(yè)界所稱 的G1F、GF2等結構中，壓力感應電極30的分布與前述GFF結構的實施例所示的結構類似。

上述具有壓力感應功能的觸摸顯示裝置在工作運行時，為避免觸摸信號和壓力信號兩者的檢測互相產(chǎn)生影響，可采用時序控制的方式使觸摸信號的感應和壓力信號的感應分時工作運行，從而各自在實現(xiàn)相應的功能時不產(chǎn)生相互干擾。該時序控制的方式可以通過連接電容觸摸屏的處理器進行，也可以通過額外的處理器和存儲器等元件進行時序控制。在上述觸摸顯示裝置中，可獨立設置用于感應觸摸信號和用于感應壓力信號的處理器。為降低成本，也可采用同一處理器進行觸摸信號和壓力信號的監(jiān)測。

為避免顯示模組中的薄膜晶體管以及液晶像素電極在工作時對壓力信號感應的影響，所述觸摸顯示裝置中還可設置另外的處理器和存儲器等元件，通過所述的處理器和存儲器可以進一步使顯示模組的薄膜晶體管的工作和壓力信號的感應時間在不同的時間段工作運行，即在感應壓力信號時，顯示模組的薄膜晶體管處于不工作狀態(tài)。

更進一步的，所述觸摸顯示裝置中，用于感應壓力信號的壓力感應電極可以與用于感應觸摸信號的觸摸驅(qū)動電極或觸摸感應電極采用共用電極，即同一電極既可用于感應壓力信號也可用于感應觸摸信號。此種情形下，所述觸摸顯示裝置還包括額外的處理器和存儲器等元件，可使這些共用電極至少提供第一狀態(tài)和第二狀態(tài)；其中在所述第一狀態(tài)時，所述共用電極被配置用于平行于電容觸摸屏的二維方向上的觸摸信號的檢測，以及用于垂直于觸摸屏方向上的隔空輸入(即懸浮觸控)的檢測或裝置邊緣的側邊的觸控輸入的檢測等觸摸信號的感應，在所述第二狀態(tài)時，所述共用電極被配置與板體形成若干電容感應器，以用于壓力信號的檢測。以圖1為例，在基板10上的壓力感應電極30可以作為共用電極，即壓力感應電極30除了感應壓力外，也可以如同觸摸驅(qū)動電極11一樣加載觸摸驅(qū)動信號。如在T1時間段，其中一觸摸驅(qū)動電極11及其所包圍的壓力感應電極30被同時加載觸摸驅(qū)動信號，例如加載驅(qū)動電壓；在T2時間段，該驅(qū)動電極11不加載驅(qū)動電壓，處于浮置狀態(tài)，而對應的壓力感應電極30接通壓力感應檢測電路用于檢測壓力?？梢酝ㄟ^額外的處理器進行控制基板10 上的共用電極的工作狀態(tài)。進一步的，這種共用電極的分時工作狀態(tài)可以通過現(xiàn)有的觸控電路實現(xiàn)。

圖6為本發(fā)明一實施例所提供的觸摸顯示裝置的截面結構示意圖，結構示意圖中未標出用于貼合的水膠或OCA。在該實施例的結構示意圖中，電容觸摸屏的觸摸驅(qū)動電極11和觸摸感應電極21處于不同的基板10、20上，用于形成檢測壓力的電容傳感器的壓力感應電極30與電容觸摸屏的觸摸驅(qū)動電極11處于同一基板10上。所述觸摸顯示裝置中的電容觸摸屏還包括位于觸摸感應電極21上方的保護蓋板100，所述觸摸顯示裝置還包括位于電容觸摸屏下方的顯示模組50及支撐電容觸摸屏和顯示模組50的板體。板體與顯示模組50之間存在空隙500。在此實施例中板體為支持電容觸摸屏和顯示模組50的中框51，中框51至少一表面導電，且采取與觸摸顯示裝置同一接地處理。該中框51可以為金屬材質(zhì)，或者中框51為絕緣基材及金屬基材的復合板體，且金屬材質(zhì)位于絕緣材質(zhì)朝向電容觸摸屏的一側，或者所述中框51包括絕緣基材及設置于絕緣基材一側的導電層。

參見圖7，板體也可以是現(xiàn)有的用于保護顯示模組50并用于電磁屏蔽的金屬護板52，直接位于顯示模組50的下方。

此外，當觸摸顯示裝置中既存在支持顯示模組50的中框51，也存在保護顯示模組的金屬護板52，并以中框51作為壓力感應的板體時，這一設置可能會干擾壓力感應的正常工作。因此顯示模組50的金屬護板52與所述中框51采用不同的接地處理。進一步的，在需要檢測壓力的電容感應器工作時，對顯示模組50的金屬護板52采用懸置處理。

圖8為本發(fā)明另一實施例所提供的觸摸顯示裝置的截面結構示意圖，結構示意圖中未標出用于貼合的水膠或OCA。在該實施例的結構示意圖中，電容觸摸屏的觸摸驅(qū)動電極11和觸摸感應電極21處于不同的基板10、20上，用于形成檢測壓力的電容傳感器的壓力感應電極30與電容觸摸屏的觸摸驅(qū)動電極11處于同一基板10上。所述觸摸顯示裝置中的電容觸摸屏還包括位于觸摸感應電極21上方的保護蓋板100，所述觸摸顯示裝置還包括位于電容觸摸屏下方的顯示模組50及支撐電容觸摸屏和顯示模組50的板體。板體與顯示模組50之間存 在空隙500。在此實施例中，顯示模組50的上表面有一導電層53，采用與觸摸顯示裝置同一接地處理，該導電層53可以通過蒸鍍、濺射、印刷等方式制備于顯示模組50的表面，也可以由導電的膜材貼覆于顯示模組50上方。該顯示模組50表面的導電層53充當板體的功能，與電容觸摸屏中的用于檢測壓力的壓力感應電極形成電容傳感器，以實現(xiàn)觸摸顯示裝置的壓力檢測功能。此外，所述的顯示模組50表面的導電層53也可以位于顯示模組50的下表面。

本發(fā)明通過監(jiān)測電容的方式獲取觸摸操作的壓力信號，同時構成用于壓力信號感應的電容傳感器的一端電極位于用于觸摸位置信息等觸摸信號感應的觸控電極的同一疊層上，無需額外設置壓力傳感器即可實現(xiàn)壓力信號的感應，且用于感應壓力信號的壓力感應電極可于用于感應觸摸信號的觸控電極的同時制作，具有生產(chǎn)成本低、工藝簡單等優(yōu)點。

以上所述實施例的各技術特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特征的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的范圍。

以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。