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

背景技術(shù)：

觸摸屏因具有易操作性、靈活性等優(yōu)點(diǎn)，已成為個(gè)人移動(dòng)通信設(shè)備和綜合信息終端(如手機(jī)、平板電腦和超級(jí)筆記本電腦等)的主要人機(jī)交互手段。相對(duì)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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和耐用等優(yōu)勢(shì)，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(lái)的觸摸參數(shù)。

為了能感測(cè)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)有的做法大都只能檢測(cè)單點(diǎn)的觸摸壓力信息。同時(shí)，集成壓力傳感器需要引入的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致觸摸屏的厚度增加明顯。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于此，本發(fā)明旨在提供一種能檢測(cè)多點(diǎn)觸摸壓力信號(hào)且厚度不致明顯增加的觸摸顯示裝置。

一種觸摸顯示裝置，包括保護(hù)蓋板、觸摸感應(yīng)單元和顯示單元，所述觸摸感應(yīng)單元用于感應(yīng)施加于保護(hù)蓋板上的觸摸信號(hào)，所述顯示單元包括液晶功能層和背光模組，所述背光模組包括反射片，所述觸摸顯示裝置還包括壓力感應(yīng)單元，所述壓力感應(yīng)單元包括構(gòu)成檢測(cè)力的電容感應(yīng)器的上導(dǎo)電電極層和下導(dǎo)電電極層，所述壓力感應(yīng)單元用于感應(yīng)施加于保護(hù)蓋板上的壓力信號(hào)，所述上導(dǎo)電電極層位于液晶功能層和背光模組之間，所述下導(dǎo)電電極層位于背光模組的反射片中。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述液晶功能層包括依次設(shè)置的上偏光片、濾光片、 液晶層、基板及下偏光片，所述背光模組包括依次設(shè)置的上擴(kuò)散片、上棱鏡片、下棱鏡片、下擴(kuò)散片、導(dǎo)光板、膠框和所述反射片。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述上導(dǎo)電電極層直接制作在所述液晶功能層的基板的下表面或下偏光片的表面。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述上導(dǎo)電電極層制作在透明基材上，所述透明基材與上導(dǎo)電電極層再貼合于所述液晶功能層的基板或下偏光片的下方。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述上導(dǎo)電電極層包含若干電極塊，電極塊的形狀為長(zhǎng)條、方形、棱形、圓形或不規(guī)則的塊狀。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述電極塊的內(nèi)部鏤空處理。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述透明基材與上導(dǎo)電電極層由ITO薄膜材料、石墨烯薄膜材料、碳納米管材料或金屬網(wǎng)格材料制成。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述反射片包括依次設(shè)置的保護(hù)層、導(dǎo)電反光鍍層和基層，所述導(dǎo)電反光鍍層作為所述下導(dǎo)電電極層。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述反射片包括依次設(shè)置的樹(shù)脂疊層、所述下導(dǎo)電電極層和基層，所述下導(dǎo)電電極層制作在樹(shù)脂疊層的下表面或者通過(guò)粘膠層粘接在樹(shù)脂疊層的下表面，所述樹(shù)脂疊層用于反射背光。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述反射片包括依次設(shè)置的基層、反射鍍層、表面涂層、粘膠層、導(dǎo)電反光鍍層和另一基層，所述導(dǎo)電反光鍍層作為所述下導(dǎo)電電極層。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述顯示單元包括柔性印刷電路板，所述膠框中設(shè)有導(dǎo)電部件，所述下導(dǎo)電電極層設(shè)有裸露部分，所述導(dǎo)電部件將所述柔性印刷電路板與所述裸露部分形成電氣連接。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述壓力感應(yīng)單元用于感應(yīng)施加于保護(hù)蓋板上的壓力信號(hào)包括觸摸的力的大小信息和觸摸位置信息。

上述觸摸顯示裝置通過(guò)監(jiān)測(cè)電容的方式獲取觸摸操作的壓力信號(hào)，構(gòu)成用于壓力信號(hào)感應(yīng)的電容傳感器可以同時(shí)檢測(cè)多點(diǎn)觸摸壓力信號(hào)，且電容傳感器結(jié)合設(shè)置在顯示單元的背光模組及液晶功能層和背光模組之間，不會(huì)顯著增加觸摸顯示裝置的厚度。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明一實(shí)施例所提供的觸摸顯示裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明一實(shí)施例所提供的觸摸顯示裝置中的液晶功能層的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明另一實(shí)施例所提供的觸摸顯示裝置中的液晶功能層的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明一實(shí)施例所提供的觸摸顯示裝置中的背光模組的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明一實(shí)施例所提供的觸摸顯示裝置，其背光模組中的反射片的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為本發(fā)明另一實(shí)施例所提供的觸摸顯示裝置，其背光模組中的反射片的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為本發(fā)明又一實(shí)施例所提供的觸摸顯示裝置，其背光模組中的反射片的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8為本發(fā)明一實(shí)施例所提供的觸摸顯示裝置中的壓力感應(yīng)單元的部分結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供的觸摸顯示裝置可以作為手機(jī)、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保護(hù)蓋板、觸摸感應(yīng)單元、顯示單元和壓力感應(yīng)單元。

觸摸感應(yīng)單元包括觸摸驅(qū)動(dòng)電極和觸摸感應(yīng)電極。觸摸驅(qū)動(dòng)電極和觸摸感應(yīng)電極可以分布于同一基材上，例如業(yè)界所稱的GF結(jié)構(gòu)、GF2結(jié)構(gòu)等，或分別分布于兩個(gè)不同的基材，例如業(yè)界所稱的GFF結(jié)構(gòu)。另外的一些實(shí)施例中，觸摸驅(qū)動(dòng)電極和觸摸感應(yīng)電極也可以形成在保護(hù)蓋板的下表面而使得保護(hù)蓋板兼具電容傳感器的功能，該種結(jié)構(gòu)被業(yè)界稱為OGS結(jié)構(gòu)。另外的一些實(shí)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(hù)蓋板的基板的表面，例如業(yè) 界所稱的G1F結(jié)構(gòu)。

所述顯示單元包括液晶功能層和背光模組，所述液晶功能層包括依次設(shè)置的上偏光片、濾光片、液晶層、基板及下偏光片，所述背光模組包括依次設(shè)置的上擴(kuò)散片、上棱鏡片、下棱鏡片、下擴(kuò)散片、導(dǎo)光板、膠框和反射片。所述液晶功能層還包括用于驅(qū)動(dòng)液晶層的像素電極和公共電極。本發(fā)明所稱“上”、“下”是相對(duì)于觸摸顯示裝置在應(yīng)用過(guò)程中與使用者靠近的程度而言，相對(duì)靠近使用者的一側(cè)為“上”，相對(duì)遠(yuǎn)離使用者的一側(cè)為“下”。例如保護(hù)蓋板的下表面是指保護(hù)蓋板遠(yuǎn)離使用者的一側(cè)。

另外的一些實(shí)施例中，觸摸感應(yīng)單元中的觸摸驅(qū)動(dòng)電極和觸摸感應(yīng)電極也可整合設(shè)置在液晶層內(nèi)(上述觸摸感應(yīng)單元的結(jié)構(gòu)被業(yè)界稱為in-cell結(jié)構(gòu))，或者所述觸摸驅(qū)動(dòng)電極和觸摸感應(yīng)電極設(shè)置在上偏光片和濾光片之間(上述觸摸感應(yīng)單元的結(jié)構(gòu)被業(yè)界稱為on-cell結(jié)構(gòu))。

所述觸摸驅(qū)動(dòng)電極和觸摸感應(yīng)電極用于感應(yīng)施加于保護(hù)蓋板上的觸摸信號(hào)。所述觸摸信號(hào)包括平行于保護(hù)蓋板的二維方向上的接觸、滑動(dòng)、拖拽等觸摸輸入信號(hào)，甚至包括垂直于保護(hù)蓋板方向上的隔空輸入信號(hào)(即懸浮觸控信號(hào))或保護(hù)蓋板邊緣的側(cè)邊(例如彎曲屏的弧形側(cè)邊)的觸摸輸入信號(hào)。

所述壓力感應(yīng)單元用于感應(yīng)施加于保護(hù)蓋板上的壓力信號(hào)。所述壓力感應(yīng)單元包括構(gòu)成檢測(cè)力的電容感應(yīng)器的上導(dǎo)電電極層和下導(dǎo)電電極層。所述上導(dǎo)電電極層位于液晶功能層和背光模組之間，例如可以是基板的下方或下偏光片的下方，所述下導(dǎo)電電極層位于反射片中，所述下導(dǎo)電電極層可以由反光鍍銀層或其它導(dǎo)電反光鍍層構(gòu)成。

上導(dǎo)電電極層與下導(dǎo)電電極層相互之間會(huì)形成若干可以用于壓力檢測(cè)的電容傳感器。當(dāng)觸摸顯示裝置受觸摸按壓時(shí)，上導(dǎo)電電極層會(huì)隨著觸摸顯示裝置的保護(hù)蓋板和液晶功能層等一起發(fā)生形變。

上導(dǎo)電電極層位于液晶功能層中的基板或偏光片的下方，由于靠近/緊貼剛性的基板或偏光片，因此受壓時(shí)壓力由保護(hù)蓋板直接傳遞至液晶功能層中的基板或偏光片，使得上導(dǎo)電電極層跟隨著一起產(chǎn)生較大的變形。

而下導(dǎo)電電極層位于背光模組的反射片中，由于反射片相對(duì)較軟，從保護(hù) 蓋板傳遞下來(lái)的變形經(jīng)柔軟的上、下擴(kuò)散片、棱鏡片、導(dǎo)光板、反射片后，彎曲變形程度比上導(dǎo)電電極層的形變程度小很多。

因此受力后，上導(dǎo)電電極層和下導(dǎo)電電極層之間的距離會(huì)隨著壓力不同產(chǎn)生不同程度地變小。根據(jù)電容的計(jì)算公式C＝εS/4πkd，所形成的電容傳感器的電容值相應(yīng)變大。由于觸摸顯示裝置上不同的觸摸力使觸摸顯示裝置的各個(gè)位置會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)變，進(jìn)而產(chǎn)生相應(yīng)的d值的變化。因此，可以建立觸摸顯示裝置中前述的壓力感應(yīng)單元中所形成的若干電容傳感器的電容變化信息與觸摸顯示裝置的受力信息的相互關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)。在實(shí)際應(yīng)用中，所述觸摸顯示裝置中還包括存儲(chǔ)器和處理器，存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)有在觸摸顯示裝置中的不同位置進(jìn)行不同的力值觸摸下，觸摸顯示裝置中檢測(cè)力的各個(gè)電容傳感器的電容變化信息，處理器用于對(duì)比觸摸顯示裝置檢測(cè)獲得的若干電容傳感器的電容變化信息與所預(yù)存儲(chǔ)的電容變化信息，從而判斷觸摸顯示裝置的壓力信息。其中壓力信息包括觸摸的力的大小，也可以包括觸摸力的位置。

如圖1所示，本發(fā)明一實(shí)施例提供的觸摸顯示裝置包括保護(hù)蓋板10、觸摸感應(yīng)單元20、顯示單元和壓力感應(yīng)單元。其中顯示單元包括液晶功能層50和背光模組60。壓力感應(yīng)單元包括構(gòu)成若干電容傳感器的上導(dǎo)電電極層71和下導(dǎo)電電極層。上導(dǎo)電電極層71位于液晶功能層50和背光模組60之間。下導(dǎo)電電極層位于背光模組60的反射片中。

如圖2所示，本發(fā)明一實(shí)施例提供的觸摸顯示裝置中，所述顯示單元中的液晶功能層50包括依次設(shè)置的上偏光片51、濾光片52、液晶層53、基板54及下偏光片55。所述液晶層53還具有用于驅(qū)動(dòng)的像素電極531和公共電極532，其中像素電極531和公共電極532位于液晶層53的同一側(cè)，此結(jié)構(gòu)為業(yè)界所稱IPS(In-Plane Switch)結(jié)構(gòu)。

如圖3中所示，本發(fā)明另一實(shí)施例提供的觸摸顯示裝置中，所述顯示單元中的液晶功能層50的結(jié)構(gòu)與圖2中的類似，不同之處在于液晶層53的像素電極531和公共電極532分別位于液晶層53的兩側(cè)，此結(jié)構(gòu)也即業(yè)界所稱TN(Twisted Nematic)結(jié)構(gòu)。

如圖4所示為一實(shí)施例提供的觸摸顯示裝置中，所述顯示單元中的背光模 組60的結(jié)構(gòu)示意圖。背光模組60包括依次設(shè)置的上擴(kuò)散片61、上棱鏡片62、下棱鏡片63、下擴(kuò)散片64、導(dǎo)光板65、膠框(圖未示)和反射片66。其中鄰近導(dǎo)光板65設(shè)置有光源67。光源67可以是LED等形式的光源。

所述壓力感應(yīng)單元中的上導(dǎo)電電極層71可位于液晶功能層50與背光模組60之間。具體地，可以直接位于液晶功能層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。此外壓力感應(yīng)單元中構(gòu)成檢測(cè)壓力的若干電容傳感器的上導(dǎo)電電極層71可以制作在透明的基材上，如玻璃、PET、PC等，再貼合于顯示模組的液晶功能層50與背光模組60之間。所述透明基材與上導(dǎo)電電極層也可以由碳納米管薄膜、石墨烯薄膜或metal mesh材料構(gòu)成。

圖5為一實(shí)施例中，背光模組60中的反射片66的結(jié)構(gòu)示意圖。該反射片66為單面鍍膜反射層的結(jié)構(gòu)。反射片66包括保護(hù)層661、導(dǎo)電反光鍍層662和基層663?；鶎?63遠(yuǎn)離膠框，保護(hù)層661靠近膠框。導(dǎo)電反光鍍層662可以為一金屬層，例如導(dǎo)電反光鍍層662可以是銀鍍層、其它金屬合金鍍層或其它導(dǎo)電反光有機(jī)鍍層。導(dǎo)電反光鍍層662設(shè)置于保護(hù)層661的下方。保護(hù)層661優(yōu)選由透明材料制成。該實(shí)施例中的導(dǎo)電反光鍍層662在實(shí)現(xiàn)背光模組的反光功能的同時(shí)，也作為壓力感應(yīng)單元的下導(dǎo)電電極層，該導(dǎo)電反光鍍層662與顯示單元的柔性印刷電路板的地線形成電氣連接。具體的，背光模組的反射片66的保護(hù)層661存在一通孔使部分導(dǎo)電反光鍍層662裸露，背光模組的膠框中存在一導(dǎo)電部件將前述的印刷電路板與反射片66的導(dǎo)電反光鍍層662的裸露的部分形成電氣連接。

圖6為另一實(shí)施例中，反射片66的結(jié)構(gòu)示意圖。該反射片66為樹(shù)脂疊層結(jié)構(gòu)。反射片66包括樹(shù)脂疊層664、粘膠層665、下導(dǎo)電電極層72和基層666。在該反射片66中，樹(shù)脂疊層664實(shí)現(xiàn)背光模組60的反光功能；下導(dǎo)電電極層72和基層666可以由ITO薄膜材料、石墨烯薄膜材料、碳納米管材料或金屬網(wǎng)格(metal mesh)材料構(gòu)成，然后再通過(guò)粘膠層665與反射片66的樹(shù)脂疊層664粘連。在另外的實(shí)施例中，下導(dǎo)電電極層72也可以直接鍍膜制作在樹(shù)脂疊層664的下表面，從而省去粘膠層665。該一實(shí)施例中，下導(dǎo)電電極層72也可通過(guò)與圖5中所述的實(shí)施例類似的方式設(shè)置裸露部分，并借助膠框中的導(dǎo)電部件與顯 示單元中的柔性印刷電路板的地線形成電氣連接。

圖7為又一實(shí)施例中，反射片66的結(jié)構(gòu)示意圖。該反射片66為雙面鍍膜結(jié)構(gòu)。反射片66包括依次設(shè)置的基層663、反射鍍層662、表面涂層667、粘膠層668、下導(dǎo)電電極層72和另一基層669。其中下導(dǎo)電電極層72為基層669上的導(dǎo)電反光鍍層，可以為鍍銀、鍍鋁等金屬鍍層，下導(dǎo)電電極層72在實(shí)現(xiàn)背光模組的反光功能的同時(shí)作為壓力感應(yīng)單元的電極層，并與背光模組60的柔性印刷電路板的地線形成電氣連接。

圖8所示為上導(dǎo)電電極層71中的一種導(dǎo)電電極圖案結(jié)構(gòu)示意圖，該導(dǎo)電電極層中的導(dǎo)電電極圖案呈塊狀陣列式分布。當(dāng)上導(dǎo)電電極層71為圖8所示的導(dǎo)電電極圖案結(jié)構(gòu)時(shí)，下導(dǎo)電電極層可以為背光模組中反射片所含的鍍銀反射層或其它導(dǎo)電反光鍍層等整面式的電極。可以理解地，當(dāng)導(dǎo)電鍍層不充當(dāng)反射光源的功能時(shí)，下導(dǎo)電電極層也可以與上導(dǎo)電電極層具有相同導(dǎo)電電極圖案結(jié)構(gòu)。此外，所述上導(dǎo)電電極層包含若干電極塊，其形狀為長(zhǎng)條、方形、棱形、圓形或其它不規(guī)則的塊狀或條形狀，同時(shí)所述電極塊的形狀包括在前述形狀的電極進(jìn)行內(nèi)部鏤空處理。所述若干電極塊與下導(dǎo)電電極層形成若干可以檢測(cè)施加于保護(hù)蓋板上的壓力信息的電容傳感器。

本發(fā)明通過(guò)監(jiān)測(cè)電容的方式獲取觸摸操作的壓力信號(hào)，構(gòu)成用于壓力信號(hào)感應(yīng)的電容傳感器可以同時(shí)檢測(cè)多點(diǎn)觸摸壓力信號(hào)，具有檢測(cè)精度高的優(yōu)勢(shì)。且電容傳感器結(jié)合設(shè)置在顯示單元的背光模組及液晶功能層和背光模組之間，不會(huì)顯著增加觸摸顯示裝置的厚度。

以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡(jiǎn)潔，未對(duì)上述實(shí)施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說(shuō)明書記載的范圍。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。