CN107562237A - 压力感应触控屏 - Google Patents

Abstract

本发明提供了压力感应触控屏，该压力感应触控屏包括：保护盖板；显示单元，所述显示单元设置于所述保护盖板的下方，且包括显示模组和背光模组，所述背光模组包括光学膜片叠层和金属构件；压力感应层，所述压力感应层包括驱动电极和感应电极，所述驱动电极和感应电极同层且彼此交错设置；以及接地层，所述接地层与所述压力感应层电性连接并形成压力感应电容，且所述接地层为所述金属构件。通过手指、触屏笔或其它对象等对保护盖板施加压力后，会引起压力感应层的变形，从而使得压力感应层和接地层之间的压力感应电容值发生变化，通过对压力感应电容的检测，可以确定施加压力的大小、位置等信息。

Description

压力感应触控屏

技术领域

本发明涉及触控显示领域，具体地，涉及压力感应触控屏。

背景技术

触摸屏因具有易操作性、直观性和灵活性等优点，已成为个人移动通信设备和综合信息终端如平板电脑和智能手机、超级笔记本电脑等的主要人机交互手段。触摸屏根据不同的触控原理可分为电阻触摸屏、电容触摸屏、红外触摸屏和表面声波(SAW)触摸屏等四种主要类型。其中电容触摸屏具有多点触控的功能，反应时间快、使用寿命长和光透过率较高，用户使用体验优越，同时随着工艺的逐步成熟，良品率得到显著提高，电容屏价格日益降低，目前已成为中小尺寸信息终端触控交互采用的主要技术。

但是电容触摸屏仅感知屏体所在平面(X，Y轴二维空间)的触摸位置，难以支持垂直于屏体平面(Z轴)的触摸参数感知。

因而，目前的触摸屏相关技术仍有待改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种三维多点式压力感应触控屏。

在本发明的一个方面，本发明提供了一种压力感应触控屏。根据本发明的实施例，该压力感应触控屏包括：保护盖板；显示单元，所述显示单元设置于所述保护盖板的下方，且包括显示模组和背光模组，所述背光模组包括光学膜片叠层和金属构件，所述金属构件用以支撑所述显示模组及所述光学膜片叠层；压力感应层，所述压力感应层包括驱动电极和感应电极，所述驱动电极和感应电极同层且彼此交错设置；以及接地层，所述接地层与所述压力感应层电性连接并形成压力感应电容，且所述接地层为所述金属构件。该压力感应触控屏不仅能够感应屏体所在平面的触摸位置，同时可以感应垂直于屏体平面的触摸压力的大小，且灵敏度较高。

根据本发明的实施例，所述压力感应层与所述接地层之间具有可压缩间隙。

根据本发明的实施例，所述可压缩间隙位于所述保护盖板与所述显示单元之间、所述显示单元与所述背光模组之间、或者所述背光模组内。

根据本发明的实施例，所述可压缩间隙内填充有弹性材料。

根据本发明的实施例，所述压力感应层设置于所述保护盖板与显示单元之间、所述显示单元内部、或所述显示单元下方。

根据本发明的实施例，所述感应电极与所述驱动电极呈梳状并相互嵌合。

根据本发明的实施例，一个所述感应电极与一个所述驱动电极嵌合、一个所述感应电极与多个所述驱动电极嵌合，多个所述感应电极与一个所述驱动电极嵌合，或者多个所述感应电极与一个所述驱动电极嵌合。

根据本发明的实施例，该压力感应触控屏进一步包括：屏蔽层，所述屏蔽层设置于所述压力感应层远离所述金属构件的一侧。

根据本发明的实施例，压力感应层进一步包括基板，所述基板包括相对设置的第一表面及第二表面，所述感应电极与所述驱动电极位于所述第一表面，所述屏蔽层位于所述第二表面。

根据本发明的实施例，所述基板的厚度在10-150μm。

根据本发明的实施例，所述压力感应层与屏蔽层各自独立地由选自氧化铟锡、金属网格和纳米银丝中的至少一种形成。

附图说明

图1A-图1C显示了根据本发明实施例的压力感应触控屏的结构示意图。

图2A-图2D显示了根据本发明实施例的压力感应层的结构示意图。

图3A-图3B显示了根据本发明实施例的压力感应层的结构示意图。

图4显示了根据本发明实施例的压力感应层与接地层的工作原理示意图。

图5显示了根据本发明实施例的压力感应触控屏结构示意图。

图6显示了根据本发明实施例的压力感应层、基板及屏蔽层的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

在本发明的一个方面，本发明提供了一种压力感应触控屏。根据本发明的实施例，参照图1A-图1C，该压力感应触控屏包括：保护盖板10，压力感应层20，接地层30，以及显示单元40，其中，压力感应层20设置在保护盖板10下方，且包括驱动电极和感应电极，所述驱动电极和感应电极同层且彼此交错设置，接地层30与压力感应层20电性连接并形成压力感应电容，显示单元40包括显示模组41和背光模组42，背光模组42包括光学膜片叠层421和金属构件422，且金属构件422构成上述接地层30。在该压力感应触控屏中，通过手指、触屏笔或其它等对保护盖板10施加压力后，会引起压力感应层20的变形，从而使得压力感应层20和接地层30之间以及驱动电极和感应电极之间的压力感应电容值发生变化，通过对压力感应电容的检测，可以确定施加的压力信息，例如施加压力的大小、位置等。

根据本发明的实施例，保护盖板10的具体材质不受特别限制，可以为本领域常规的保护盖板，例如包括但不限于玻璃、蓝宝石、陶瓷等。

根据本发明的实施例，压力感应层20的具体位置不受特别限制。一些实施例中，参照图1A，压力感应层20设置于保护盖板10和显示单元40之间。另一些实施例中，参照图1B，压力感应层20设置于显示单元40下方。再一些实施例中，参照图1C，压力感应层20设置于显示单元40内部。需要说明的是，图1C仅以压力感应层20设置于液晶显示器41和背光模组42之间为例进行说明，但本领域技术人员可以理解，在另一些实施例中，压力感应层20还可以设置于液晶显示器41内部或者背光模组42的光学膜片叠层421内部，光学膜片叠层421和金属构件422之间等位置。一些实施例中，为了简化制程，可以将压力感应层20集成设置于保护盖板10的下表面，显示单元40的上表面、显示单元40的内部、显示单元40的下表面、或者接地层30的上表面。由此，步骤简单，易于操作。另一些实施例中，为了简化步骤，或使得触控屏轻薄化，可以采用压力感应触控屏的原有部件作为压力感应层20，而不需要额外增加压力感应层20，例如，可以采用显示单元40中显示模组的公共电极层、屏蔽导电层等作为压力感应层20。

根据本发明的实施例，压力感应层20的具体材质不受特别限制，只要能够与接地层30之间有效形成压力感应电容即可。在本发明的一些实施例中，压力感应层可以由氧化铟锡(ITO)、金属网格(metal mesh)、纳米银丝导电膜、石墨烯金属层(如Cu、Ag镀层，或者是金属有机浆料，如银浆、铜浆等)形成，还可以由柔性线路板(FPCB)形成。根据本发明的实施例，压力感应层20的厚度可以为0.01-0.03毫米之间。由此，既能够保证较好的感应效果，也不会过厚，而导致压力感应触控屏的厚度增大或材料的浪费。另外，需要说明的是，当压力感应层20设置于显示单元40上方时，压力感应层20需由透明材料形成，以保证压力感应触控屏的显示效果，而当压力感应层20设置于显示单元40下方时，对压力感应层20的透过率没有特别限制，可以为透明、半透明，也可以不透明。

根据本发明的实施例，压力感应层20的具体形成方式也不受特别限制，例如，在本发明的一些实施例中，可以直接在相应位置镀导电层，然后通过蚀刻等方式形成具有预定电极图案的压力感应层20。在本发明的另一些实施例中，可以通过丝网印刷直接形成具有预定电极图案的压力感应层20。在本发明的又一些实施例中，压力感应层20可以形成在柔性基材上，其中，柔性基材可以为PET、PC等透明有机薄膜材料，也可以为非透明的柔性材料，如柔性印刷电路板等，压力感应层20可以形成在柔性基材的表面上，也可以收纳于柔性基材上形成的凹槽中。

本领域技术人员可以理解，压力感应层20中的驱动电极和感应电极的具体形状不受特别限制，可以根据需要灵活选择。图2A-图2D示出了驱动电极和感应电极的形状为梳状的情况，而在另一些实施例中，驱动电极和感应电极的形状还可以为三角形、菱形、规则或不规则的多边形、弧形等不同的形状。

根据本发明的实施例，压力感应层20可以包括至少一个驱动电极Tx和至少一个感应电极Rx，所述驱动电极Tx和感应电极Rx同层且彼此交错设置。一些实施例中，参照图2A-图2D，感应电极与驱动电极呈梳状并相互嵌合。具体地，一些实施例中，一个所述感应电极与一个所述驱动电极嵌合(图2A)。另一些实施例中，一个所述感应电极与多个驱动电极嵌合(图2B)。再一些实施例中，多个所述感应电极与一个所述驱动电极嵌合(图2C)。又一些实施例中，多个所述感应电极与多个所述驱动电极嵌合(图2D)。

根据本发明的实施例，参照图3A-图3B，驱动电极和感应电极可以覆盖压力感应层20的全部区域，也可以覆盖压力感应层20的部分区域，均可以实现良好的压力响应性，且压力感应灵敏度较高。本领域技术人员可以理解，驱动电极和感应电极的分布方式并不限于图3A-图3B所示的方式，可以根据需要灵活设置。例如，在另外一些实施例中，驱动电极和感应电极可以分布在压力感应层20的四角、四条边的中点、四周的边缘、中间等。

根据本发明的实施例，接地层30与所述压力感应层20电性连接并形成压力感应电容，用于检测施加于保护盖板10的压力的相关信息，如施加压力的位置、施加压力的大小。具体而言，参照图4，根据本发明实施例的压力感应触控屏的工作原理如下：压力感应层20中设置有驱动电极Tx和感应电极Rx，驱动电极Tx和感应电极Rx之间形成电容C1，驱动电极Tx和接地层30之间形成电容C2，感应电极Rx和接地层30之间形成电容C3，对保护盖板10施加压力时，压力感应层20在压力作用下发生变形，驱动电极Tx和感应电极Rx之间、驱动电极Tx和接地层30之间、感应电极Rx和接地层30之间的距离随之发生变化，进而上述电容C1、C2和C3的容值发生变化。因此，可以建立上述电容变化信息与压力感应触控屏的受力信息的相互关系数据库。在实际应用中，所述压力感应触控屏中还包括存储器和处理器，存储器中存储有在压力感应触控屏中的不同位置进行不同的力值触摸下，压力感应触控屏中检测力的各个电容变化信息，处理器用于对比压力感应触控屏检测获得的电容变化信息与所预存储的电容变化信息，从而判断压力感应触控屏的触摸信息。其中触摸信息包括触摸的力的大小，也可以包括触摸力的位置。

在本发明的实施例中，采用背光模组的金属构件作为接地层。由此，可以充分利用现有部件，不需要额外增加单独的接地层，简化结构的同时，有利于产品轻薄化。

根据本发明的实施例，参照图5，压力感应层20与接地层30之间可以具有可压缩间隙50。由此，能够为压力感应层20提供可变形空间。在本发明的一些实施例中，可压缩间隙50可以为空气间隙，也可以由其它柔软的弹性材料填充，例如包括但不限于泡棉、多孔材料等。在本发明的实施例中，可压缩间隙50的厚度可以在0.05-0.5毫米之间，同一产品各不同位置之间的可压缩间隙50的厚度差异可以保持在0.02-0.2毫米之间，由此，能够保证良好的均一性。

本领域技术人员可以理解，图5仅是以简略图对间隔层50的位置进行了说明，不能视作对本发明的限制，可压缩间隙50设置的具体位置可以为保护盖板与显示单元之间、显示单元与背光模组之间、或者所述背光模组内，具体可以根据压力感应层20与显示单元40的具体设置位置合理选择。例如包括但不限于：压力感应层20设置于保护盖板10与显示单元40之间时，间隔层50可以设置于显示单元40的显示模组41和光学膜片叠层421内部、或光学膜片叠层421与金属构件422之间；压力感应层20设置于显示单元40内部时，间隔层50可以设置于显示单元40内部且位于压力感应层20的下方，或者光学膜片叠层421与金属构件422之间；压力感应层20设置于显示单元下方时，间隔层50设置于金属构件422与压力感应层20之间。

根据本发明的实施例，该压力感应触控屏可以进一步包括：屏蔽层60，该屏蔽层60位于压力感应层20远离所述金属构件的一侧。通过设置屏蔽层60，可以消除显示单元40的噪声信号对压力感应层20的信号干扰。在本发明的一些实施例中，参照图6，压力感应层20可以进一步包括基板21和电极层22，基板70包括相对设置的第一表面及第二表面，电极层22(感应电极与驱动电极)位于第一表面，屏蔽层60位于所述第二表面。由此，基板21能够有效对压力电极层22和屏蔽层60起到支撑作用，同时可以使得两者之间绝缘。根据本发明的实施例，形成屏蔽层60的具体材质不受特别限制，可以为ITO、金属网格、纳米银丝导电膜或者金属镀层等，屏蔽层60可以为整面结构，也可以为迹线形结构，其中迹线之间的间距可以小于1毫米。形成基板的具体材质也不受特别限制，可以为PET、PC、PMMA、COP、玻璃、柔性印刷电路板等。基板的厚度可以为10-150μm。由此，既具有较好的支撑作用，又不会过厚而导致触控屏厚度过大。在本发明的具体示例中，屏蔽层60和电极层22可以由相同的材料形成，例如，可以采用双面镀ITO的薄膜，只需在其中的一面进行导电图案的制作，即可形成电极层22，未作处理的一面即为屏蔽层60。

根据本发明的实施例，该压力感应触控屏可以进一步包括触摸感应单元，该触摸感应单元可以具有本领域常用的触摸屏结构，例如可以为外挂式(包括但不限于OGS、GF、GFF、GF2等)、on-cell、in-cell等方式的触摸屏结构。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (12)

1.一种压力感应触控屏，其特征在于，包括:

保护盖板；

显示单元，所述显示单元设置于所述保护盖板的下方，且包括显示模组和背光模组，所述背光模组包括光学膜片叠层和金属构件，所述金属构件用以支撑所述显示模组及所述光学膜片叠层；

压力感应层，所述压力感应层包括驱动电极和感应电极，所述驱动电极和感应电极同层且彼此交错设置；以及

接地层，所述接地层与所述压力感应层电性连接并形成压力感应电容，且所述接地层为所述金属构件。

2.根据权利要求1所述的压力感应触控屏，其特征在于，所述压力感应层与所述接地层之间具有可压缩间隙。

3.根据权利要求2所述的压力感应触控屏，其特征在于，所述可压缩间隙位于所述保护盖板与所述显示单元之间、所述显示单元与所述背光模组之间、或者所述背光模组内。

4.根据权利要求2所述的压力感应触控屏，其特征在于，所述可压缩间隙内填充有弹性材料。

5.根据权利要求1或2所述的压力感应触控屏，其特征在于，所述压力感应层设置于所述保护盖板与显示单元之间、所述显示单元内部、或所述显示单元下方。

6.根据权利要求1或2所述的压力感应触控屏，其特征在于，所述感应电极与所述驱动电极呈梳状并相互嵌合。

7.根据权利要求6所述的压力感应触控屏，其特征在于：一个所述感应电极与一个所述驱动电极嵌合、一个所述感应电极与多个所述驱动电极嵌合，多个所述感应电极与一个所述驱动电极嵌合，或者多个所述感应电极与多个所述驱动电极嵌合。

8.根据权利要求1或2所述的压力感应触控屏，其特征在于，进一步包括：

屏蔽层，所述屏蔽层设置于所述压力感应层远离所述金属构件的一侧。

9.根据权利要求8所述的压力感应触控屏，其特征在于，所述压力感应层进一步包括基板，所述基板包括相对设置的第一表面及第二表面，所述感应电极与所述驱动电极位于所述第一表面，所述屏蔽层位于所述第二表面。

10.根据权利要求9所述的压力感应触控屏，其特征在于，所述基板的厚度在10-150μm。

11.根据权利要求8所述的压力感应触控屏，其特征在于，所述压力感应层与屏蔽层各自独立地由选自氧化铟锡、金属网格、纳米银丝和石墨烯金属层中的至少一种形成。

12.根据权利要求1所述的压力感应触控屏，其特征在于，还包括触控感应层，所述触控感应层与所述压力感应层位于同层。