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)有的做法難以獲得高位置精度的觸摸壓力檢測(cè)效果，同時(shí)大部分只能檢測(cè)單點(diǎn)的觸摸壓力信息。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于此，本發(fā)明旨在提供一種具有高精度壓力檢測(cè)效果且能檢測(cè)多點(diǎn)觸摸壓力信號(hào)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)，所述顯示單元包括背光模組，所述背光模組包括光學(xué)膜片和用于保護(hù)光學(xué)膜片的保護(hù)外殼，所述觸摸顯示裝置還包括設(shè)置在光學(xué)膜片和保護(hù)外殼之間的壓力感應(yīng)單元，所述壓力感應(yīng)單元包括上層結(jié)構(gòu)和下層結(jié)構(gòu)，所述上層結(jié)構(gòu)和下層結(jié)構(gòu)均包括基材、設(shè)置在基材上的電極以及力敏電阻層，所述上層結(jié)構(gòu)和下層結(jié)構(gòu)中的電極在基材上的正投影具有交叉區(qū)域，且上層結(jié)構(gòu)和下層結(jié)構(gòu)中的力敏電阻層相鄰并間隔設(shè)置。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述上層結(jié)構(gòu)和下層結(jié)構(gòu)之間設(shè)有絕緣間隔物。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述力敏電阻層為整面結(jié)構(gòu)，所述絕緣間隔物設(shè)置在兩個(gè)力敏電阻層之間。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述電極為互相獨(dú)立的條狀結(jié)構(gòu)或塊狀結(jié)構(gòu)。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述上層結(jié)構(gòu)和下層結(jié)構(gòu)的電極對(duì)應(yīng)設(shè)置，所述力敏電阻層的形狀與所述電極對(duì)應(yīng)且覆蓋相應(yīng)的電極。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述絕緣間隔物設(shè)置在兩個(gè)基材之間。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述絕緣間隔物為點(diǎn)狀、線(xiàn)狀或不規(guī)則形狀。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述力敏電阻層包括絕緣基體和分散在絕緣基體中的導(dǎo)電顆粒。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述絕緣基體為聚酯纖維、環(huán)氧樹(shù)脂、聚酯、有機(jī)硅、橡膠中的一種或多種，所述導(dǎo)電顆粒為金屬、碳黑、石墨、導(dǎo)電氧化物、碳納米管中的一種或多種。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述觸摸感應(yīng)單元集成在顯示單元中。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述壓力感應(yīng)單元與背光模組的光學(xué)膜片之間存在空隙。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述空隙內(nèi)填充一彈性可壓縮層。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述壓力感應(yīng)單元的信號(hào)的檢測(cè)通過(guò)檢測(cè)上層結(jié)構(gòu)和下層結(jié)構(gòu)的電極間的電阻信號(hào)或者通過(guò)檢測(cè)上層結(jié)構(gòu)和下層結(jié)構(gòu)的電極間的電容信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

上述觸摸顯示裝置將壓力感應(yīng)單元集成到顯示單元中，同時(shí)該壓力感應(yīng)單元通過(guò)設(shè)置力敏電阻層，可以檢測(cè)多點(diǎn)觸摸的壓力信號(hào)，并具有檢測(cè)精度高的優(yōu)勢(shì)。

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顯示單元與壓力感應(yīng)單元的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3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)單元的結(jié)構(gòu)示 意圖。

圖4和圖5為圖3所示壓力感應(yīng)單元中不同層電極結(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中的壓力感應(yīng)單元的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為圖6所示壓力感應(yīng)單元中的層結(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(lèi)型的具有觸摸交互形式的顯示終端。

如圖1和圖2中所示，本發(fā)明一實(shí)施方式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30和壓力感應(yīng)單元70。保護(hù)蓋板10、觸摸感應(yīng)單元20和顯示單元30依次設(shè)置，壓力感應(yīng)單元70設(shè)置在顯示單元30內(nèi)。

觸摸感應(yīng)單元20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(chēng)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(chēng)的GFF結(jié)構(gòu)。另外的一些實(shí)施方式中，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10的下表面而使得保護(hù)蓋板10兼具電容傳感器的功能，該種結(jié)構(gòu)被業(yè)界稱(chēng)為OGS結(jié)構(gòu)。本發(fā)明所稱(chēng)“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)施方式中，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10的基板的表面，例如業(yè)界所稱(chēng)的G1F結(jié)構(gòu)。

所述顯示單元30包括液晶功能層50和背光模組60，所述液晶功能層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，所述背光模組60包括光學(xué)膜片和用于保護(hù)光學(xué)膜片的保護(hù)外殼64。光學(xué)膜片可包括依次設(shè)置的擴(kuò)散片61、導(dǎo)光板62和反射片63等結(jié)構(gòu)。

另外的一些實(shí)施方式中，觸摸感應(yīng)單元20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53內(nèi)(上述觸摸感應(yīng)單元的結(jié)構(gòu)被業(yè)界稱(chēng)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51和濾光片52之間(上述觸摸感應(yīng)單元的結(jié)構(gòu)被業(yè)界稱(chēng)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10上的觸摸信號(hào)。所述觸摸信號(hào)包括平行于保護(hù)蓋板10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10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10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70設(shè)置在顯示單元30中，用于感應(yīng)施加于保護(hù)蓋板10上的壓力信號(hào)。具體地，壓力感應(yīng)單元70位于光學(xué)膜片和保護(hù)外殼64之間。如壓力感應(yīng)單元70粘貼于保護(hù)外殼64的表面，保護(hù)外殼64與背光模組60的光學(xué)膜片存在空隙65。在一些實(shí)施方式中為精確控制背光模組60中的光學(xué)膜片與壓力感應(yīng)單元70的距離，即空隙65的厚度，通過(guò)在保護(hù)外殼64的邊緣設(shè)計(jì)臺(tái)階結(jié)構(gòu)，如圖2所示。

在一些實(shí)施方式中，為了減輕壓力感應(yīng)單元對(duì)顯示單元的功能的影響，所述壓力感應(yīng)單元70與光學(xué)膜片(具體為反射片63)之間的空隙65內(nèi)可設(shè)有彈性可壓縮層(圖未示)。所述的彈性可壓縮層可以由泡綿、海綿、多孔硅膠以及其它多孔薄膜材料構(gòu)成。所述壓力感應(yīng)單元70可通過(guò)水膠或固體膠粘接在保護(hù)外殼64上，并位于彈性可壓縮層和保護(hù)外殼64之間。

如圖3、圖4和圖5所示，所述壓力感應(yīng)單元70包括上層結(jié)構(gòu)、下層結(jié)構(gòu)和位于上下層結(jié)構(gòu)之間的空氣層，上層結(jié)構(gòu)與下層結(jié)構(gòu)均包括基材以及設(shè)置在基材上的電極。其中，上層結(jié)構(gòu)和下層結(jié)構(gòu)中的電極分布在兩個(gè)基材的相鄰的兩個(gè)表面上。具體地，所述上層結(jié)構(gòu)包括基材71以及形成在基材71下表面的電極710。由于壓力感應(yīng)單元70設(shè)置在顯示單元60的保護(hù)外殼64與反射片63之間，無(wú)需透光設(shè)計(jì)，因此基材71可由透明或非透明的材料制成。電極710可以采用絲印、沉積/蝕刻等方式制作在基材71上。下層結(jié)構(gòu)包括基材72以及形成在基材72上表面的電極720。電極720的制作方式可以與電極710的制作方式相同。電極710與電極720具有不同延伸方向，當(dāng)兩個(gè)基材71、72對(duì)接時(shí)，電極710、720在基材上的正投影具有交叉區(qū)域。

所述上層結(jié)構(gòu)還包括設(shè)置在電極710上的力敏電阻層73。所述下層結(jié)構(gòu)還 包括設(shè)置在電極720上的力敏電阻層74。在圖3所示的實(shí)施方式中，在基材71和電極710上形成整面的力敏電阻層73，在基材72和電極720上形成整面的力敏電阻層74。壓力感應(yīng)單元70的上層結(jié)構(gòu)與下層結(jié)構(gòu)在組合時(shí)，中間存在空氣層。為使力敏電阻層73、74能夠保持一定的距離，在該實(shí)施方式中使空氣層中分布絕緣間隔物75。所述絕緣間隔物75可以為點(diǎn)狀、線(xiàn)狀或其它無(wú)規(guī)則形狀。所述絕緣間隔物75由絕緣樹(shù)脂、水膠、橡膠或硅膠等構(gòu)成，具體形成方式可以為絲印、點(diǎn)膠、噴涂等方式。絕緣間隔物75具體的實(shí)現(xiàn)方式為，在力敏電阻層上絲印UV硬化型絕緣隔離點(diǎn)膠網(wǎng)點(diǎn)膠，然后經(jīng)UV照射固化，網(wǎng)點(diǎn)膠的主要成分為丙烯酸聚氨酯材料。

可以理解上述實(shí)施方式中，力敏電阻層73、74也可以為非整面設(shè)計(jì)，即力敏電阻層73、74只覆蓋基材71、72和電極710、720的部分區(qū)域，如只覆蓋在電極710和720的重疊交叉區(qū)域。當(dāng)力敏電阻層73、74為非整面設(shè)計(jì)時(shí)，前述的絕緣間隔物75除可以分布在力敏電阻層73、74的上方，也可直接分布于基材71或基材72上。

可以理解，電極710、720的形狀不限于圖4和圖5中所示的條狀電極，還可以是相互獨(dú)立的塊狀電極等形狀。

圖6為另一實(shí)施方式提供的觸摸顯示裝置中的壓力感應(yīng)單元的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為圖6所示壓力感應(yīng)單元中的不同層的結(jié)構(gòu)示意圖，與圖3-圖5中所示實(shí)施方式一樣，該實(shí)施方式中的壓力感應(yīng)單元的上層結(jié)構(gòu)與下層結(jié)構(gòu)仍具有相同的結(jié)構(gòu)。如圖6、圖7所示，該壓力感應(yīng)單元中，上層結(jié)構(gòu)包括基材71，以及設(shè)置在基材71上的電極710和力敏電阻層73，下層結(jié)構(gòu)包括基材72，以及設(shè)置在基材72上的電極720和力敏電阻層74。電極710和電極720均為相互獨(dú)立的塊狀，同時(shí)力敏電阻層73、74具有與電極710、720相應(yīng)的形狀，并覆蓋電極710、720。由于上層結(jié)構(gòu)與下層結(jié)構(gòu)組合時(shí)，力敏電阻層73、74采用面對(duì)面組裝，因此部分裸露的電極線(xiàn)路采用絕緣油墨覆蓋以避免上下層之間通過(guò)電極線(xiàn)路直接導(dǎo)通。在圖6所示的實(shí)施方式中，為使力敏電阻層73、74能夠保持一定的距離，在上層結(jié)構(gòu)與下層結(jié)構(gòu)之間的空氣層中分布由絕緣樹(shù)脂、水膠、橡膠或硅膠等構(gòu)成的絕緣間隔物75，所述絕緣間隔物75可以為點(diǎn)狀、線(xiàn)狀或其它 無(wú)規(guī)則形狀。圖6中絕緣間隔物75直接分布在基材71、72上。

上述實(shí)施方式中，力敏電阻層由量子隧道復(fù)合材料組成，可以為摻導(dǎo)電顆粒的壓敏復(fù)合材料。力敏電阻層中的細(xì)微導(dǎo)電顆粒均勻分散在絕緣基體中。絕緣基體可以為聚酯纖維、環(huán)氧樹(shù)脂、聚酯、有機(jī)硅、橡膠等材料制成。導(dǎo)電顆?？梢詾榻饘兕w粒，如鎳、銀、銅粉或金屬合金顆粒，也可以為碳黑、石墨，還可以是碳納米管，也可以為導(dǎo)電氧化物如氧化銦錫、氧化銦、氧化錫、氧化鋅、氧化鈦等。導(dǎo)電顆粒尺寸為10nm-100μm。所述力敏電阻層可以通過(guò)絲印、噴墨打印、涂覆等方式將力敏油墨制作在所述的基材和電極上。其中力敏油墨由前面所述的絕緣基體、導(dǎo)電顆粒、溶劑、固化劑等調(diào)制而成，并可通過(guò)加熱固化或UV照射的方式實(shí)現(xiàn)固化。

以下結(jié)合圖3所示的結(jié)構(gòu)說(shuō)明上述壓力感應(yīng)單元的壓力檢測(cè)原理。所述壓力感應(yīng)單元的信號(hào)的檢測(cè)可以通過(guò)檢測(cè)上層結(jié)構(gòu)和下層結(jié)構(gòu)的電極陣列間的電阻信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)。上下層結(jié)構(gòu)的力敏電阻層的接觸電阻會(huì)隨著觸摸顯示裝置受力的增大而減小，以及各自的力敏電阻層由于量子隧道效應(yīng)的影響其阻值隨著受力的增大而減小。當(dāng)觸摸顯示裝置未受觸摸時(shí)，由于力敏電阻層73、74之間存在空氣層或空氣層中存在絕緣間隔物75，上層結(jié)構(gòu)的電極710與下層結(jié)構(gòu)的電極720之間所測(cè)得的電阻值為無(wú)窮大。當(dāng)觸摸顯示裝置受到用戶(hù)觸摸按壓時(shí)，首先為背光模組60中光學(xué)膜片逐漸與壓力感應(yīng)單元70接近，然后力敏電阻層73、74之間的距離減小，且當(dāng)觸摸按壓達(dá)到某個(gè)值時(shí)，力敏電阻層73、74相互接觸，隨著用戶(hù)觸摸壓力的力度逐漸增大，力敏電阻層73、74相互接觸的面積也逐漸增大，對(duì)應(yīng)的上層結(jié)構(gòu)的電極710與下層結(jié)構(gòu)的電極720之間的阻值發(fā)生相應(yīng)減小。當(dāng)用戶(hù)觸摸壓力增大到一定程度后，力敏電阻層73、74中的導(dǎo)電顆粒的距離也會(huì)隨著施加的力的增加出現(xiàn)減小，由于量子隧道效應(yīng)，導(dǎo)電顆粒之間的電子遷移能力增強(qiáng)，從而在宏觀上體現(xiàn)為力敏電阻層73、74的電阻值降低。隨著力敏電阻層73、74受壓力的增大，與其相連的電極之間的電阻值逐漸減小。因此，可以建立觸摸顯示裝置中前述的壓力感應(yīng)單元中的電極電阻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)相鄰電極的電阻變化信息，處理器用于對(duì)比觸摸顯示裝置檢測(cè)獲得的相鄰電極的電阻變化信息與所預(yù)存儲(chǔ)的電阻變化信息，從而判斷觸摸顯示裝置的觸摸信息。其中觸摸信息包括觸摸的力的大小，也可以包括觸摸力的位置。

此外，所述壓力感應(yīng)單元的信號(hào)的檢測(cè)也可以通過(guò)檢測(cè)上層結(jié)構(gòu)和下層結(jié)構(gòu)的電極陣列間的電容信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)檢測(cè)信號(hào)為電容信號(hào)時(shí)，所述上層結(jié)構(gòu)和下層結(jié)構(gòu)之間的絕緣間隔物可以為整面或局部覆蓋力敏電阻層。絕緣間隔物可以為膠黏劑、膠黏膜、絕緣油墨等。由于力敏電阻層包括絕緣基體和分散在絕緣基體中的導(dǎo)電顆粒。當(dāng)觸摸顯示裝置的表面受力時(shí)，力敏電阻層由于量子隧道效應(yīng)的影響其阻值隨著受力的增大而減小，此時(shí)壓力感應(yīng)單元中的力敏電阻層的介電常數(shù)會(huì)發(fā)生變化，壓力感應(yīng)單元的上層結(jié)構(gòu)和下層結(jié)構(gòu)的電極陣列間的電容信號(hào)會(huì)發(fā)生改變。因此，可以根據(jù)不同的電容變化信號(hào)判斷壓力感應(yīng)單元的受力情況，最終判斷裝置的觸摸壓力信息。

在一實(shí)施方式中，所述觸摸感應(yīng)單元和壓力感應(yīng)單元同時(shí)處于工作狀態(tài)時(shí)，若觸摸感應(yīng)單元和壓力感應(yīng)單元檢測(cè)到觸摸操作事件，所述觸摸顯示裝置利用所述觸摸感應(yīng)單元識(shí)別觸摸操作位置，所述觸摸顯示裝置利用所述壓力感應(yīng)單元識(shí)別觸摸操作壓力；若所述觸摸感應(yīng)單元未檢測(cè)到觸摸操作事件而所述壓力感應(yīng)單元檢測(cè)到觸摸操作事件時(shí)，所述觸摸顯示裝置利用所述壓力感應(yīng)單元識(shí)別觸摸操作位置和觸摸操作壓力。

本發(fā)明將壓力感應(yīng)單元集成到顯示單元中，同時(shí)該壓力感應(yīng)單元通過(guò)設(shè)置力敏電阻層，可以檢測(cè)多點(diǎn)觸摸的壓力信號(hào)，并具有檢測(cè)精度高的優(yōu)勢(shì)。

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(shū)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(zhuān)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(zhuān)利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán) 利要求為準(zhǔn)。