本發(fā)明涉及觸摸顯示屏領(lǐng)域，特別是涉一種具有壓力感測(cè)功能的觸碰顯示屏及其實(shí)現(xiàn)方法。

背景技術(shù)：

伴隨著科技日益的進(jìn)步，對(duì)于觸碰顯示屏的應(yīng)用要求也越來(lái)越多元，而傳統(tǒng)X-Y二維平面坐標(biāo)觸碰感測(cè)，已經(jīng)不能夠滿足各種新興人機(jī)界面的互動(dòng)應(yīng)用要求，直到Apple Iphone 6S等智能型手機(jī)上市，除了平面坐標(biāo)的偵測(cè)外，因具備壓力感測(cè)功能，故能藉由手指或觸控筆所施予的觸碰壓力深淺，實(shí)現(xiàn)Z軸維度的感知，讓觸控顯示設(shè)備可以有機(jī)會(huì)提供更多的觸控變化信息給開(kāi)發(fā)者運(yùn)用與開(kāi)發(fā)，并帶給使用者更多直覺(jué)性與多樣性的觸控便利應(yīng)用及使用經(jīng)驗(yàn)，傳統(tǒng)二維觸控顯示屏及新三維壓力觸控觸控顯示屏操作差異如圖1與圖2所示。

以Apple Iphone6的壓力觸碰感測(cè)技術(shù)結(jié)構(gòu)說(shuō)明為例，如圖3所示，為了有效地減少整個(gè)觸控顯示面板的模塊厚度，使用是圖4所示的「內(nèi)嵌電容式X-Y二維觸控傳感器」的技術(shù)面板，將X-Y二維平面觸控傳感器整合至TFT-LCD顯示面板的內(nèi)部結(jié)構(gòu)之中，用來(lái)感測(cè)X/Y觸碰位置；而負(fù)責(zé)Z軸(Force力度) 感測(cè)電極，則是外置于背光模塊之下，利用間隙與中框之接地電極，隔空形成壓力感測(cè)電容Cz，一旦手指施予足夠力量使間隙產(chǎn)生受壓形變，就能依照壓力感測(cè)電容Cz變化的程度知道手指施力的大小，達(dá)成壓力感側(cè)目的。

現(xiàn)有Apple iPhone 6S產(chǎn)品的壓力觸碰感測(cè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，主要在于整合性高，但是最大的缺點(diǎn)及限制，即在于于觸碰靈敏性低、成本高、產(chǎn)品厚度限制等問(wèn)題。而造成觸碰靈敏性低的原因，主要為手指位置至壓力形變區(qū)過(guò)遠(yuǎn)，導(dǎo)致力傳導(dǎo)路徑過(guò)長(zhǎng)；力傳導(dǎo)路徑還會(huì)經(jīng)過(guò)液晶區(qū)，使得有效施力將減損折扣。生產(chǎn)成本高的原因是因?yàn)樾枰嘤囝~外兩層電極的制造物料成本(Z軸感測(cè)電極及接地電極)，方能實(shí)現(xiàn)Z軸壓力觸碰感測(cè)功能；而為實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)觸控功能，該技術(shù)Z軸壓力感應(yīng)電極也一定需要圖形化設(shè)計(jì)及額外制程制作，也會(huì)再額外增加生產(chǎn)負(fù)擔(dān)。產(chǎn)品厚度限制的原因是因?yàn)楫a(chǎn)品需要額外制造中框的空氣間隙結(jié)構(gòu)，形成壓力形變區(qū)，故會(huì)限制產(chǎn)品結(jié)構(gòu)選擇，且膨脹產(chǎn)品厚度體積。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種具有壓力感測(cè)功能的觸碰顯示屏及其實(shí)現(xiàn)方法，將觸控及顯示結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化整合，實(shí)現(xiàn)三維觸碰功能，并有效改善現(xiàn)有三維觸碰技術(shù)方式存在的觸碰靈敏性、成本、結(jié)構(gòu)限制等缺點(diǎn)，除了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單及低成本優(yōu)勢(shì)之外，更具備高靈敏性的壓力感測(cè)特性及低厚度優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明采用以下方案實(shí)現(xiàn)：一種具有壓力感測(cè)功能的觸碰顯示屏，包括一X-Y二維平面坐標(biāo)觸碰感測(cè)單元、一偏光板單元、一Z軸壓力感應(yīng)電極單元以及一顯示器單元；所述Z軸壓力感應(yīng)電極單元設(shè)置于所述顯示器單元的上方，所述偏光板單元設(shè)置于所述Z軸壓力感應(yīng)電極單元的上方，所述X-Y二維平面坐標(biāo)觸碰感測(cè)單元設(shè)置于所述偏光板單元的上方；所述X-Y二維電容式觸控感應(yīng)單元用以檢測(cè)X/Y平面觸碰位置，所述偏光組件用以提高所述顯示單元的顯示特性；所述Z軸壓力感應(yīng)電極單元設(shè)置于所述偏光組件與所述下顯示單元之間，用以進(jìn)行手指按壓的壓力感測(cè)。

進(jìn)一步地，所述X-Y二維平面坐標(biāo)觸碰感測(cè)單元的上方設(shè)置有一保護(hù)蓋單元，所述保護(hù)蓋單元采用玻璃材料、藍(lán)寶石、硬化處理保護(hù)膜、裝飾膜、功能膜或塑料蓋板材料；所述玻璃包括無(wú)堿玻璃、鈉鈣玻璃、強(qiáng)化玻璃、鋁硅酸鹽玻璃；所述功能膜包括抗刮膜(Hard Coating, HC) 、防眩光膜(Anti-Glare, AG)、防污膜(Anti-Smudge, AS)、防反射膜(Anti-Reflection, AR)、低反射膜(Low-Reflection, LR) 、防霧膜(Anti-Fog, AF)；所述塑料蓋板材料包括聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、PMMA/PC共混材料、PMMA/PC/PMMA共混材料。

進(jìn)一步地，所述X-Y二維平面坐標(biāo)觸碰感測(cè)單元包括F1、F2、FF薄膜結(jié)構(gòu)以及OGS/TOL、GG、 PG、 GF1、GF2 以及GFF玻璃結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，所述F1、F2、FF薄膜結(jié)構(gòu)分別是一片膜材上或上下面或兩片膜材上有觸碰傳感器結(jié)構(gòu)；所述OGS(One Glass Solution)/TOL(Touch on Lens)玻璃結(jié)構(gòu)為單片玻璃上有觸碰傳感器的結(jié)構(gòu)；所述GG玻璃結(jié)構(gòu)指的是兩片玻璃基板上有觸碰傳感器的結(jié)構(gòu)；所述PG玻璃結(jié)構(gòu)為一片塑料一片玻璃上有觸碰傳感器的結(jié)構(gòu)；所述GF1玻璃結(jié)構(gòu)為一片玻璃加一片膜材上有觸碰傳感器結(jié)構(gòu)；所述GF2玻璃結(jié)構(gòu)為一片玻璃加一片膜材上有上下兩面構(gòu)成的觸碰傳感器結(jié)構(gòu)；所述GFF玻璃結(jié)構(gòu)為一片玻璃加兩片膜材上有觸碰傳感器結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，所述偏光板單元包括圓偏、橢圓偏、線偏、1/4波板以及1/2波板。

進(jìn)一步地，所述Z軸壓力感應(yīng)電極單元采用電極材料，所述電極材料包括透明導(dǎo)電金屬氧化物(Transparent Conductive Oxide, TCO)、奈米銀線、奈米銀粒子、導(dǎo)電金屬網(wǎng)格、奈米碳管、石墨烯、導(dǎo)電高分子及金屬。

進(jìn)一步地，所述顯示器單元包括電子紙顯示屏(E-paper)、超扭曲向列型液晶顯示屏(STN LCD)、薄膜晶體管型液晶顯示屏(TFT LCD)、有機(jī)發(fā)光二極管顯示屏(OLED顯示器)；若顯示器單元為薄膜晶體管型液晶顯示屏(TFT LCD)的IPS/FFS廣視角技術(shù)液晶顯示屏，在所述IPS/FFS廣視角技術(shù)液晶顯示屏的一靜電導(dǎo)電層直接作為Z軸壓力感應(yīng)電極單元。

進(jìn)一步地，所述觸碰顯示屏的各層之間采用彈性框貼或者彈性面貼方式進(jìn)行接合，所述彈性面貼采用光學(xué)膠，所述光學(xué)膠為OCA(Optical Clear Adhesive)固態(tài)光學(xué)膠或LOCA (Liquid Optical Clear Adhesive)液態(tài)光學(xué)膠；所述彈性框貼采用的材料包括VHB泡棉膠、壓克力發(fā)泡膠、AB膠(兩液混合硬化膠)。

進(jìn)一步地，所述的觸控顯示屏還包括一抗反射層或低反射層，該抗反射層或低反射層設(shè)置于該偏光板單元的上方，該X-Y二維平面坐標(biāo)觸碰感測(cè)單元設(shè)置于抗反射層或低反射層的上方。

進(jìn)一步地，所述的觸控顯示屏還包括一抗反射層或低反射層，該抗反射層或低反射層設(shè)置于該Z軸壓力感應(yīng)電極單元的上方，該偏光板單元設(shè)置于抗反射層或低反射層的上方。

本發(fā)明還采用以下方法實(shí)現(xiàn)：一種具有壓力感測(cè)功能的觸碰顯示屏的實(shí)現(xiàn)方法，包括以下方法：

步驟S1：所述X-Y二維平面坐標(biāo)觸控單元及Z軸感測(cè)電極及之間采用彈性框貼或彈性面貼方式形成接合結(jié)構(gòu)，構(gòu)成一個(gè)壓力變形區(qū)及一個(gè)對(duì)應(yīng)Z軸壓力感測(cè)電容Cz其中壓力感測(cè)電容Cz的上電極為X-Y二維平面坐標(biāo)觸控單元中的Tx電極或者Rx電極，又或者是Tx及Rx電極共同為上電極，壓力感測(cè)電容Cz的下電極為Z軸壓力感應(yīng)電極單元的Z軸感測(cè)電極；所述壓力感測(cè)電容CZ =εA / d，其中d為上下電極之間距、A為電極相對(duì)重迭面積、ε為電極之間的介質(zhì)材料的等效介電系數(shù)，介質(zhì)材料可為貼合膠材及空氣、偏光板單元等材料或其集合，其中A及ε為固定常數(shù)；

步驟S2：當(dāng)手指或觸控筆進(jìn)行一般平面坐標(biāo)觸碰操作時(shí)，若所施加壓力并未對(duì)壓力變形區(qū)產(chǎn)生足夠按壓形變位移，故系統(tǒng)并不會(huì)偵測(cè)到所述壓力感測(cè)電容Cz變化，僅會(huì)對(duì)所述X-Y觸控傳感器判斷X-Y觸碰位置；

步驟S3：當(dāng)手指或觸控筆施予足夠觸碰壓力時(shí)，所述壓力感測(cè)電容電容Cz的電極間距d，將隨著壓力的增加而距離變小(d→d’)，所以系統(tǒng)能夠藉由操作者手指及施予的觸碰壓力大小，偵測(cè)到不同程度的壓力感測(cè)電容變化(?C =CZ’- CZ)，從而達(dá)成判斷操作者施加壓力程度的力道觸控感應(yīng)目的。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有效效果在于將觸控及顯示結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)三維觸碰功能，并有效改善現(xiàn)有三維觸碰技術(shù)方式存在的觸碰靈敏性、成本、結(jié)構(gòu)限制的缺點(diǎn)；除了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單及低成本優(yōu)勢(shì)之外，本發(fā)明更具備高靈敏性的壓力感測(cè)特性及低厚度優(yōu)點(diǎn)。除此之外，結(jié)構(gòu)組合的彈性極高，不論是彈性框貼方式或彈性面貼方式皆可適用，也不會(huì)限制顯示器種類(lèi)。同時(shí)，藉由結(jié)構(gòu)的優(yōu)化整合，在框貼合應(yīng)用中，還可利用上偏光片特性之幫助，改善觸碰電極的圖案可視性問(wèn)題，突破環(huán)境光反射干擾視效問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)低反射高對(duì)比度幫助。范圍包含Touch-display Screen 觸碰顯示屏 或者是獨(dú)立Touchpad觸摸板。

附圖說(shuō)明

圖1是傳統(tǒng)二維觸控顯示屏示意圖。

圖2是新三維壓力觸控觸控顯示屏示意圖。

圖3 為Apple iphone 6S的壓力觸碰感測(cè)技術(shù)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為內(nèi)嵌式電容式X-Y二維觸控傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為本發(fā)明結(jié)構(gòu)的壓力變形區(qū)及Z軸壓力感測(cè)電容Cz構(gòu)成實(shí)施例示意圖。

圖7 為本發(fā)明一實(shí)施例工作原理示意圖。

圖8為本發(fā)明一實(shí)施例工作時(shí)序示意圖。

圖9為本發(fā)明一實(shí)施例壓力感應(yīng)電極非圖形設(shè)計(jì)示意圖。

圖10為本發(fā)明一實(shí)施例壓力感應(yīng)電極圖形設(shè)計(jì)示意圖。

圖11為本發(fā)明一實(shí)施例結(jié)構(gòu)及環(huán)境光的反射示意圖。

圖12為本發(fā)明一實(shí)施例結(jié)構(gòu)及環(huán)境光的反射示意圖。

圖13為本發(fā)明一實(shí)施例結(jié)構(gòu)及環(huán)境光的反射示意圖。

圖14為本發(fā)明一實(shí)施例結(jié)構(gòu)及環(huán)境光的反射示意圖。

圖15為本發(fā)明一實(shí)施例結(jié)構(gòu)及環(huán)境光的反射示意圖。

圖16為本發(fā)明一實(shí)施例結(jié)構(gòu)及環(huán)境光的反射示意圖。

具體實(shí)施方式

為讓本發(fā)明的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能使本領(lǐng)域普通技術(shù)人員更易理解，下文舉一較佳實(shí)施例，并配合附圖做進(jìn)一步說(shuō)明，請(qǐng)?zhí)貏e注意的是，圖中的各組件僅為示意而并非按照實(shí)物的外形與比例繪制。

本實(shí)施例提供一種具有壓力感測(cè)功能的觸碰顯示，如圖5所示，包括一X-Y二維平面坐標(biāo)觸碰感測(cè)單元、一偏光板單元、一Z軸壓力感應(yīng)電極單元以及一顯示器單元；所述Z軸壓力感應(yīng)電極單元設(shè)置于所述顯示器單元的上方，所述偏光板單元設(shè)置于所述Z軸壓力感應(yīng)電極單元的上方，所述X-Y二維平面坐標(biāo)觸碰感測(cè)單元設(shè)置于所述偏光板單元的上方；所述X-Y二維電容式觸控感應(yīng)單元用以檢測(cè)X/Y平面觸碰位置，所述偏光組件用以提高所述顯示單元的顯示特性；所述Z軸壓力感應(yīng)電極單元設(shè)置于所述偏光組件與所述下顯示單元之間，用以進(jìn)行手指按壓的壓力感測(cè)。

于一實(shí)施例中，所述X-Y二維平面坐標(biāo)觸碰感測(cè)單元的上方設(shè)置有一保護(hù)蓋單元，所述保護(hù)蓋單元為使實(shí)施例具備基本透明顯示特性及觸碰保護(hù)、美觀之功能，采用玻璃材料、藍(lán)寶石、硬化處理保護(hù)膜、裝飾膜、功能膜或塑料蓋板材料；所述玻璃包括無(wú)堿玻璃、鈉鈣玻璃、強(qiáng)化玻璃、鋁硅酸鹽玻璃；所述功能膜包括抗刮膜(Hard Coating, HC) 、防眩光膜(Anti-Glare, AG)、防污膜(Anti-Smudge, AS)、防反射膜(Anti-Reflection, AR)、低反射膜(Low-Reflection, LR) 、防霧膜(Anti-Fog, AF)；所述塑料蓋板材料包括聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、PMMA/PC共混材料、PMMA/PC/PMMA共混材料。

于一實(shí)施例中，所述X-Y二維平面坐標(biāo)觸碰感測(cè)單元包括F1、F2、FF薄膜結(jié)構(gòu)以及OGS/TOL、GG、 PG、 GF1、GF2 以及GFF玻璃結(jié)構(gòu)，目的在于使實(shí)施例具備基本X-Y二維平面坐標(biāo)觸碰操作之功能，同時(shí)結(jié)構(gòu)能構(gòu)成壓力感測(cè)上電極，實(shí)現(xiàn)壓力感測(cè)目的。

于一實(shí)施例中，所述F1、F2、FF薄膜結(jié)構(gòu)分別是一片膜材上或上下面或兩片膜材上有觸碰傳感器結(jié)構(gòu)；所述OGS(One Glass Solution)/TOL(Touch on Lens)玻璃結(jié)構(gòu)為單片玻璃上有觸碰傳感器的結(jié)構(gòu)；所述GG玻璃結(jié)構(gòu)指的是兩片玻璃基板上有觸碰傳感器的結(jié)構(gòu)；所述PG玻璃結(jié)構(gòu)為一片塑料一片玻璃上有觸碰傳感器的結(jié)構(gòu)；所述GF1玻璃結(jié)構(gòu)為一片玻璃加一片膜材上有觸碰傳感器結(jié)構(gòu)；所述GF2玻璃結(jié)構(gòu)為一片玻璃加一片膜材上有上下兩面構(gòu)成的觸碰傳感器結(jié)構(gòu)；所述GFF玻璃結(jié)構(gòu)為一片玻璃加兩片膜材上有觸碰傳感器結(jié)構(gòu)。

于一實(shí)施例中，所述偏光板單元包括圓偏、橢圓偏、線偏、1/4波板以及1/2波板，目的在于使實(shí)施例具備或提高基本顯示特性之功能。例如:TN液晶顯示器搭配Plain TAC 或 EWV；IPS液晶顯示器搭配Plain TAC、Zero TAC或補(bǔ)償膜；VA液晶顯示器配合補(bǔ)償膜；OLED顯示器搭配圓偏光片(線偏光片+ 1/4波板或+1/2+1/4波板)等，實(shí)際應(yīng)用種類(lèi)及組合需視應(yīng)用需求決定；另因特性需求偏光板表面，亦可加上抗刮(HC)、抗反射(AR)、低反射(LR)、抗炫(AG)、抗指紋(AF)、防污(AS)、防霧(AF)等表面功能處理。

于一實(shí)施例中，所述Z軸壓力感應(yīng)電極單元采用具備導(dǎo)電性質(zhì)之電極材料，目的在于使實(shí)施例結(jié)構(gòu)能構(gòu)成壓力感測(cè)下電極，實(shí)現(xiàn)壓力感測(cè)目的，所述電極材料包括透明導(dǎo)電金屬氧化物(Transparent Conductive Oxide, TCO)、奈米銀線、奈米銀粒子、導(dǎo)電金屬網(wǎng)格、奈米碳管、石墨烯、導(dǎo)電高分子及金屬。另外，感應(yīng)電極的對(duì)應(yīng)訊號(hào)走線，可以使用與感應(yīng)電極相同導(dǎo)電材料，或者基于降低偶合干擾或者減少阻抗，而使用其他金屬材料。

于一實(shí)施例中，所述顯示器單元包括電子紙顯示屏(E-paper)、超扭曲向列型液晶顯示屏(STN LCD)、薄膜晶體管型液晶顯示屏(TFT LCD)、有機(jī)發(fā)光二極管顯示屏(OLED顯示器) ，目的在于使實(shí)施例具備基本顯示特性之功能；若顯示器單元為薄膜晶體管型液晶顯示屏(TFT LCD)的IPS/FFS廣視角技術(shù)液晶顯示屏，在所述IPS/FFS廣視角技術(shù)液晶顯示屏的一靜電導(dǎo)電層直接作為Z軸壓力感應(yīng)電極單元。

于一實(shí)施例中，所述觸碰顯示屏的各層之間采用面貼或者框貼方式進(jìn)行接合，所述面貼采用透明光學(xué)膠，所述光學(xué)膠為OCA(Optical Clear Adhesive)固態(tài)光學(xué)膠或LOCA (Liquid Optical Clear Adhesive)液態(tài)光學(xué)膠；所述框貼采用的材料包括VHB泡棉膠、壓克力發(fā)泡膠、AB膠(兩液混合硬化膠)，兩者目的在于幫助實(shí)施例各組件接合。

于一實(shí)施例中，如圖6所示，壓力變形區(qū)及對(duì)應(yīng)Z軸壓力感測(cè)電容Cz的構(gòu)成方式，可使用X-Y觸碰單元及偏光片之間的結(jié)合結(jié)構(gòu)或者是偏光片與Z軸感應(yīng)電極之間的結(jié)合結(jié)構(gòu)皆可實(shí)現(xiàn)達(dá)成，其中(A) 彈性面貼Ⅰ，(C) 彈性面貼Ⅱ結(jié)構(gòu)方式是采用具備彈性功能的透明貼合膠材，以面貼方式來(lái)構(gòu)成實(shí)施例的壓力變形區(qū)，而(B) 彈性框貼Ⅰ，(D) 彈性框貼Ⅱ結(jié)構(gòu)方式是采用具備彈性功能的貼合膠材，以框貼方式來(lái)構(gòu)成實(shí)施例的壓力變形區(qū)。

于一實(shí)施例中，如圖7(a)及(b)所示，其中壓力感測(cè)電容Cz使用的上電極，可為X-Y電容式觸控單元中的Tx電極或者Rx電極，又或者是Tx及Rx電極共同為上電極，另下電極則使用為Z軸感測(cè)電極，一種具有壓力感測(cè)功能的觸碰顯示屏幕的實(shí)現(xiàn)方法，包括以下方法：

步驟S1：所述X-Y二維平面坐標(biāo)觸控單元及Z軸感測(cè)電極及之間采用彈性框貼或彈性面貼方式形成接合結(jié)構(gòu)，構(gòu)成一個(gè)壓力變形區(qū)及一個(gè)對(duì)應(yīng)Z軸壓力感測(cè)電容Cz，其中壓力感測(cè)電容Cz的上電極為X-Y二維平面坐標(biāo)觸控單元中的Tx電極或者Rx電極，又或者是Tx及Rx電極共同為上電極，而壓力感測(cè)電容Cz的下電極為Z軸壓力感應(yīng)電極單元的Z軸感測(cè)電極；所述壓力感測(cè)電容C_Z =εA / d，其中d為上下電極之間距、A為電極相對(duì)重迭面積、ε為電極之間的介質(zhì)材料的等效介電系數(shù)，介質(zhì)材料可為貼合膠材及空氣、偏光板單元等材料或其集合，其中A及ε為固定常數(shù)；

步驟S2：當(dāng)手指或觸控筆進(jìn)行一般平面坐標(biāo)觸碰操作時(shí)，如圖7(a)所示，若所施加壓力并未對(duì)壓力變形區(qū)，產(chǎn)生足夠按壓形變位移，故系統(tǒng)并不會(huì)偵測(cè)到所述壓力感測(cè)電容Cz變化，僅會(huì)對(duì)所述X-Y觸控傳感器判斷X-Y觸碰位置；

步驟S3：當(dāng)手指或觸控筆施予足夠觸碰壓力時(shí)，如圖7 (b)所示，所述壓力感測(cè)電容Cz的電極間距d，將隨著壓力的增加而距離變小(d→d’)，所以系統(tǒng)能夠藉由操作者手指及施予的觸碰壓力大小，偵測(cè)到不同程度的壓力感測(cè)電容變化(?C =C_Z’- C_Z)，從而達(dá)成判斷操作者施加壓力程度的力道觸控感應(yīng)目的。

在本實(shí)施例中，而由于壓力感測(cè)電容Cz使用到X-Y電容式觸控單元電極，為不使平面觸碰感偵測(cè)與壓力感測(cè)功能產(chǎn)生沖突，請(qǐng)參考如圖8所示，兩種觸碰功能的驅(qū)動(dòng)方式需采分時(shí)驅(qū)動(dòng)方式,也就是說(shuō)X-Y平面觸碰感測(cè)及Z軸壓力觸碰感測(cè)是分開(kāi)時(shí)間分別進(jìn)行觸碰感應(yīng)的。

于一實(shí)施例中，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)壓力觸碰功能，Z軸感測(cè)電極設(shè)計(jì)可以選擇不電極圖形化設(shè)計(jì)方式，或者是選擇電極圖形化設(shè)計(jì)方式，但皆可達(dá)成多點(diǎn)壓力觸碰感側(cè)目的。前者設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)是制程簡(jiǎn)單及制作成本低，后者優(yōu)勢(shì)是當(dāng)Z軸感測(cè)電極圖性化設(shè)計(jì)時(shí)，可與X-Y電容式觸控單元中的電極做設(shè)計(jì)搭配，增加多點(diǎn)位置偵測(cè)感應(yīng)的分辨率及精準(zhǔn)度。

Z軸感測(cè)電極可以不電極圖形化設(shè)計(jì)原理說(shuō)明，如圖8所示，因壓力感測(cè)C_Z電容Cz使用的上電極，使用可為X-Y電容式觸控單元中的Tx電極或者Rx電極，又或者是Tx及Rx電極共同作為上電極，而不論是哪一種搭配感應(yīng)方式，在原先X-Y電容式觸控單元中，為實(shí)現(xiàn)二維平面坐標(biāo)多點(diǎn)觸碰感測(cè)目的，所述上電極即已圖形化原因，所以即使下電極的Z軸感測(cè)電極沒(méi)有做電極圖形化設(shè)計(jì)，但搭配上電極圖形設(shè)計(jì)，仍然可以藉此結(jié)構(gòu)特征，會(huì)在不同位置構(gòu)成不同對(duì)應(yīng)壓力感應(yīng)電容效應(yīng) C_Z1~C_Z5，使系統(tǒng)一共可以感應(yīng)到5個(gè)理論分辨率位置。

Z軸感測(cè)電極使用電極圖形化設(shè)計(jì)的原理說(shuō)明，請(qǐng)參考圖9之所示，當(dāng)Z軸感測(cè)電極與X-Y電容式觸控單元中的電極做設(shè)計(jì)搭配時(shí)，同樣的，不論是使用X-Y電容式觸控單元中的Tx電極或者Rx電極，又或者是Tx及Rx電極共同作為壓力感測(cè)電容Cz上電極，因?yàn)閷?duì)應(yīng)下電極的Z軸感測(cè)電極電極圖形化設(shè)計(jì)原因，所以可以藉此結(jié)構(gòu)特征，在不同位置提供更多壓力感應(yīng)電容感應(yīng)效應(yīng)C_Z1~C_Z10，使系統(tǒng)一共可感應(yīng)到10個(gè)理論分辨率位置。

于一實(shí)施例中，如圖11所示，于一非必要之保護(hù)蓋單元下，設(shè)置一X-Y二維電容式觸控感應(yīng)單元，用來(lái)感測(cè)X/Y平面觸碰位置及構(gòu)成壓力感測(cè)上電極，形式可為F1、F2、FF、 OGS/TOL、GG、 PG、 GF1、GF2、GFF等觸控感測(cè)層結(jié)構(gòu)，并在X-Y電容示觸控面板之下設(shè)置一偏光組件，用以幫助實(shí)現(xiàn)或提高下端之顯示單元之顯示特性，偏光組件可為圓偏、橢圓偏、線偏、1/4波板、1/2波板等材料，也可具有抗刮(HC)、抗反射(AR)、低反射(LR)、抗炫(AG)、抗指紋(AF)、防污(AS)、防霧(AF)等表面功能處理，特別的是在X-Y電容式觸控單元及偏光板單元之間的接合結(jié)構(gòu)，使用的是一透明彈性面貼結(jié)構(gòu)方式，用以構(gòu)成壓力形變區(qū)，實(shí)現(xiàn)壓力感測(cè)目的，可為OCA(Optical Clear Adhesive)固態(tài)光學(xué)膠或LOCA (Liquid Optical Clear Adhesive)液態(tài)光學(xué)膠方式，主材料可以為壓克力系、PU系或Silicone系等材料，而Z軸(Force力度)感測(cè)電極單元設(shè)置在偏光組件及最下方顯示單元之間，用以做為手指按壓的壓力感測(cè)下電極，使用電極材料，可為透明導(dǎo)電金屬氧化物(Transparent Conductive Oxide, TCO)、奈米銀線(silver nanowire)、奈米銀粒子、導(dǎo)電金屬網(wǎng)格、奈米碳管、石墨烯、導(dǎo)電高分子及金屬等材料所構(gòu)成，另Z軸感測(cè)電極可以使用無(wú)電極圖形化設(shè)計(jì)方式，或者是使用電極圖形化設(shè)計(jì)方式，但皆可達(dá)成多點(diǎn)壓力觸碰感側(cè)目的。顯示器單元部分，可為電子紙顯示屏(E-paper)、超扭曲向列型液晶顯示屏(STN LCD)、薄膜晶體管型液晶顯示屏(TFT LCD)、有機(jī)發(fā)光二極管顯示屏(OLED顯示器) ，用以實(shí)現(xiàn)基本顯示特性之功能；若顯示器單元為薄膜晶體管型液晶顯示屏(TFT LCD)的IPS/FFS廣視角技術(shù)液晶顯示屏，在所述IPS/FFS廣視角技術(shù)液晶顯示屏的一靜電導(dǎo)電層直接作為Z軸壓力感應(yīng)電極單元，不需額外再制作。

本實(shí)施例最大優(yōu)點(diǎn)在于手指位置最接近壓力彈性形變區(qū)，壓力傳導(dǎo)路徑短及直接，所以擁有非常靈敏的觸碰壓力感測(cè)特性，同時(shí)藉由全面貼結(jié)構(gòu)的幫助，除了環(huán)境光的表面反射之外(若Cover保護(hù)蓋單元為玻璃材質(zhì)，表面反射率約為4%)，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)內(nèi)部，各單元之間的材料折射系數(shù)差異并不大，所以不會(huì)存在內(nèi)反射視效干擾，具有很好的環(huán)境光低反射特性，另一方面，因?yàn)榘磯鹤冃螀^(qū)是直接整合于接合結(jié)構(gòu)之中，無(wú)需另外制作，所以整體機(jī)構(gòu)厚度較為輕薄，適合各種電子產(chǎn)品應(yīng)用。

于一實(shí)施例中，如圖12所示，本實(shí)施例結(jié)構(gòu)特色及組件關(guān)系同前實(shí)施例，但X-Y電容式觸控單元及偏光板單元之間的接合結(jié)構(gòu)，使用的是一彈性框貼結(jié)構(gòu)方式，材料可為VHB泡棉膠、壓克力發(fā)泡膠、AB膠等材料，其余結(jié)構(gòu)特性均相同。

本實(shí)施例優(yōu)點(diǎn)，除了同前實(shí)施例所述，擁有高靈敏觸碰壓力感測(cè)特性及整體機(jī)構(gòu)厚度輕薄等優(yōu)點(diǎn)之外，又因?yàn)槭褂昧丝蛸N方式，所以還擁有很好的低貼合生產(chǎn)成本及高貼合良率等優(yōu)勢(shì)，唯一缺點(diǎn)就是因?yàn)榭諝忾g隙的存在，會(huì)導(dǎo)致組件之間材料折射系數(shù)差異過(guò)大，所以在框貼空氣層的兩個(gè)上下接口都會(huì)有明顯的環(huán)境光內(nèi)反射率問(wèn)題(若與空氣間隙接口的材料為玻璃材質(zhì)，內(nèi)反射率約為4%)，較不適用于全戶外用途的電子產(chǎn)品操作應(yīng)用，例如GPS等產(chǎn)品。

于一實(shí)施例中，如圖13示所示，本實(shí)施例結(jié)構(gòu)特色及組件關(guān)系同前實(shí)施例，但在Z軸感測(cè)電極單元之上，還增加了一層抗反射層或低反射層，可以透過(guò)涂膜、鍍膜或貼膜的方式與Z軸感測(cè)電極單元結(jié)合，有效改善反射視效干擾(抗反射層或低反射層接口的內(nèi)反射率約可降低至0.5%)，其余結(jié)構(gòu)特性均相同。

本實(shí)施例優(yōu)點(diǎn)，除了同前實(shí)施例所述，擁有高靈敏觸碰壓力感測(cè)特性及整體機(jī)構(gòu)厚度輕薄等優(yōu)點(diǎn)之外，還擁有框貼方式的很好的低貼合生產(chǎn)成本及高貼合良率優(yōu)勢(shì)，對(duì)于空氣層間隙所造成的環(huán)境光接口內(nèi)反射問(wèn)題，也能夠有效改善降低，使本發(fā)明應(yīng)用性更高。

于一實(shí)施例中，如圖14所示，于一非必要之保護(hù)蓋單元下，設(shè)置一X-Y二維電容式觸控感應(yīng)單元，用來(lái)感測(cè)X/Y平面觸碰位置及構(gòu)成壓力感測(cè)上電極，形式可為F1、F2、FF、 OGS/TOL、GG、 PG、 GF1、GF2、GFF等觸控感測(cè)層結(jié)構(gòu)，并在X-Y電容示觸控面板之下設(shè)置一偏光組件，用以幫助實(shí)現(xiàn)或提高下端之顯示單元之顯示特性，偏光組件可為圓偏、橢圓偏、線偏、1/4波板、1/2波板等材料，也可具有抗刮(HC)、抗反射(AR)、低反射(LR)、抗炫(AG)、抗指紋(AF)、防污(AS)、防霧(AF)等表面功能處理，特別的是在偏光板單元及Z軸感測(cè)電極之間的接合結(jié)構(gòu)，使用的是一透明彈性面貼結(jié)構(gòu)方式，用以構(gòu)成壓力形變區(qū)，實(shí)現(xiàn)壓力感測(cè)目的，可為OCA(Optical Clear Adhesive)固態(tài)光學(xué)膠或LOCA (Liquid Optical Clear Adhesive)液態(tài)光學(xué)膠方式，主材料可以為壓克力系、PU系或Silicone系等材料，而Z軸(Force力度)感測(cè)電極單元設(shè)置在偏光組件及最下方顯示單元之間，用以做為手指按壓的壓力感測(cè)下電極，使用電極材料，可為透明導(dǎo)電金屬氧化物(Transparent Conductive Oxide, TCO)、奈米銀線(silver nanowire)、奈米銀粒子、導(dǎo)電金屬網(wǎng)格、奈米碳管、石墨烯、導(dǎo)電高分子及金屬等材料所構(gòu)成，另Z軸感測(cè)電極可以使用無(wú)電極圖形化設(shè)計(jì)方式，或者是使用電極圖形化設(shè)計(jì)方式，但皆可達(dá)成多點(diǎn)壓力觸碰感側(cè)目的。顯示器單元部分，可為電子紙顯示屏(E-paper)、超扭曲向列型液晶顯示屏(STN LCD)、薄膜晶體管型液晶顯示屏(TFT LCD)、有機(jī)發(fā)光二極管顯示屏(OLED顯示器) ，用以實(shí)現(xiàn)基本顯示特性之功能；若顯示器單元為薄膜晶體管型液晶顯示屏(TFT LCD)的IPS/FFS廣視角技術(shù)液晶顯示屏，在所述IPS/FFS廣視角技術(shù)液晶顯示屏的一靜電導(dǎo)電層直接作為Z軸壓力感應(yīng)電極單元，不需額外再制作。

本實(shí)施例優(yōu)點(diǎn)，雖然壓力彈性形變區(qū)位置稍下移，但壓力傳導(dǎo)路徑仍短及直接，所以同樣擁有非常靈敏的觸碰壓力感測(cè)特性，同時(shí)藉由全面貼結(jié)構(gòu)的幫助，各單元之間的材料折射系數(shù)差異并不大，所以不會(huì)存在內(nèi)反射視效干擾，具有很好的環(huán)境光低反射特性，另一方面，因?yàn)榘磯鹤冃螀^(qū)是直接整合于接合結(jié)構(gòu)之中，無(wú)需另外制作，所以整體機(jī)構(gòu)厚度同樣較為輕薄，同樣適合各種電子產(chǎn)品應(yīng)用。

于一實(shí)施例中，如圖15所示，本實(shí)施例結(jié)構(gòu)特色及組件關(guān)系同前實(shí)施例，但偏光板單元及Z軸感測(cè)電極及單元之間的接合結(jié)構(gòu)，使用的是一彈性框貼結(jié)構(gòu)方式，材料可為VHB泡棉膠、壓克力發(fā)泡膠、AB膠等材料，其余結(jié)構(gòu)特性均相同。

本實(shí)施例優(yōu)點(diǎn)，除了同前實(shí)施例所述，擁有高靈敏觸碰壓力感測(cè)特性及整體機(jī)構(gòu)厚度輕薄等優(yōu)點(diǎn)之外，又因?yàn)槭褂昧丝蛸N方式，所以還擁有很好的低貼合生產(chǎn)成本及高貼合良率等優(yōu)勢(shì)，雖然因?yàn)榭諝忾g隙的存在，會(huì)導(dǎo)致組件之間材料折射系數(shù)差異過(guò)大，所以在框貼空氣層的兩個(gè)上下接口都會(huì)有明顯的環(huán)境光內(nèi)反射率問(wèn)題，但是本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)特色,可以藉由偏光組件低穿透率特性幫助，有效降低環(huán)境光內(nèi)反射率(框貼空氣層的兩個(gè)上下接口內(nèi)反射e通過(guò)偏光板單元之后，反射率會(huì)約由為4%降至1.6%)，使該實(shí)施例應(yīng)用之用途更為廣泛。

于一實(shí)施例中，如圖16所示，本實(shí)施例結(jié)構(gòu)特色及組件關(guān)系同前實(shí)施例，但在Z軸感測(cè)電極單元之上，還增加了一層抗反射層或低反射層，可以透過(guò)涂膜、鍍膜或貼膜的方式與Z軸感測(cè)電極單元結(jié)合，進(jìn)一步在有效改善反射視效干擾，其余結(jié)構(gòu)特性均相同。

本實(shí)施例優(yōu)點(diǎn)，除了同前實(shí)施例所述，擁有高靈敏觸碰壓力感測(cè)特性及整體機(jī)構(gòu)厚度輕薄等優(yōu)點(diǎn)之外，還有框貼方式的很好的低貼合材料成本及高貼合良率優(yōu)勢(shì)，對(duì)于空氣層所造成的環(huán)境光接口內(nèi)反射問(wèn)題，也能夠進(jìn)一步藉由偏光板單元及反射層或低反射層有效改善降低(框貼空氣層的上接口內(nèi)反射率約為由1.6%，下接口內(nèi)反射率約可降低至為0.2%)，使本發(fā)明應(yīng)用性更高。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。