一種帶有力學感應功能的顯示裝置製造方法
2023-10-10 23:58:04 1
一種帶有力學感應功能的顯示裝置製造方法
【專利摘要】本發明涉及一種帶有力學感應功能的顯示裝置，包括顯示屏和力學感應層，力學感應層包括多個力學感應單元；力學感應層設置在顯示屏的內側，各個力學感應單元按二維平面分布在顯示屏的顯示區域之內，當手指按壓在顯示屏上時，與按壓位置相對應的力學感應單元能夠感應到手指的局部按壓力，並能夠將該力學感應單元的位置作為該按壓位置的第一坐標信息進行輸出。按壓力能夠垂直地透過顯示屏以施加到力學感應單元上，因此力學感應單元所探測到的按壓力的靈敏度、準確度都比較高，這種力學感應層不僅具有力學感應功能，還具有更為準確的按壓定位功能，能夠為系統提供更加豐富的手指按壓信息。除此之外，可以實現多手指按壓的探測功能。
【專利說明】一種帶有力學感應功能的顯示裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種顯示裝置，尤其涉及一種帶有力學感應功能的顯示裝置。
【背景技術】
[0002]2014年I月底，美國專利商標局公布了蘋果公司的一項專利申請。這項專利申請描述了一種內建壓力傳感器的設備。
[0003]如圖1和圖2所示，這項專利申請名為「通過壓力傳感的手勢和觸控輸入」，描述的設備與iPhone和iPad中普通的顯示屏類似，但在顯示屏的周邊區域下方安裝了 3個或4個壓力傳感器，當手指按壓屏幕時，每個傳感器都將獲得不同的壓力數值，因此可通過計算確定手指大致的按壓力和按壓位置，從而實現一種帶有力學感應功能的顯示裝置。例如，當用戶在設備右上角施加壓力時，位於這一邊角的傳感器將獲得特定的壓力值，類似地，其他區域的傳感器也將獲得不同數值，但壓力值可能較低，由此，可計算出手指在屏幕上按壓的大致壓力以及接近右上角的按壓位置。
[0004]然而，這種帶有力學感應功能的顯示裝置，由於其壓力傳感器一般都是設置在屏幕的四端，其距離手指在屏幕的按壓位置一般比較遠，手指在屏幕上的按壓力，一般需要顯示屏各部分的橫向傳導，最終才能夠到達這些力學傳感器上，而顯示屏的橫向傳導，則是非常不穩定的，由此，會導致最終所計算的按壓力和按壓位置出現嚴重的偏差。
[0005]另外，這種力學感應裝置，也只能計算出一個按壓點的按壓力和按壓位置，如果屏幕上出現多個手指的按壓，系統將無法識別，從而給出錯誤的結果。
【發明內容】
[0006]本發明要解決的技術問題是提供一種帶有力學感應功能的顯示裝置，這種帶有力學感應功能的顯示裝置在確保顯示質量的基礎上，實現力學感應功能，而且具有更為準確的按壓定位功能，除此之外，還可以實現多手指按壓的探測功能。採用的技術方案如下:
[0007]—種帶有力學感應功能的顯示裝置，其特徵為:包括顯示屏和力學感應層，力學感應層包括多個力學感應單元；力學感應層設置在顯示屏的內側，各個力學感應單元按二維平面分布在顯示屏的顯示區域之內，當手指按壓在顯示屏上時，與按壓位置相對應的力學感應單元能夠感應到手指的局部按壓力，並能夠將該力學感應單元的位置作為該按壓位置的第一坐標信息進行輸出。
[0008]上述內側是指遠離操作者的一側(即是背面)，外側則是指靠近操作者的一側(gp是正面)。
[0009]力學感應層設置在顯示屏的內側(背面)，手指的按壓力能夠透過顯示屏施加到力學感應層上，以使力學感應層能夠感應到手指的按壓，以實現力學感應的功能，力學感應層設置在顯示屏的背面，因而不會影響到顯示屏的顯示，顯示質量更好；在力學感應層中，多個力學感應單元以二維平面的方式設置在顯示區域的內側，多個力學感應單元可以均勻或相對均勻地分布在顯示區域背面的各個位置上，因此，當手指按壓在顯示屏上時，其按壓力能夠垂直地透過顯示屏以施加到與按壓位置最接近的力學感應單元上，不需經過其他結構的力學傳遞，因此力學感應單元所探測到的按壓力的靈敏度、準確度都比較高，並且力學感應單元能夠根據自身的位置輸出關於手指按壓位置的第一坐標信息，使得這種力學感應層不僅具有力學感應功能，還具有更為準確的按壓定位功能，能夠為系統提供更加豐富的手指按壓信息。除此之外，各個力學感應單元都可以輸出與其對應的手指按壓的按壓力以及第一坐標信息，當多個手指同時按壓時，還可以實現多個手指按壓的同時探測，也就是說，可以實現多手指按壓的探測功能。
[0010]作為本發明的優選方案，所述顯示屏為柔性顯示器。將顯示屏優選為柔性顯示器，如柔性的有機發光顯示器，其不僅厚度薄，且整體柔軟，因而容易發生局部變形，可以將手指按壓的局部按壓力有針對性地傳遞到其內側對應的力學感應單元上，而不是將手指按壓力較為平均地、無針對性地傳遞到多數的力學感應單元上，因此，不僅能夠增大對應手指按壓的力學感應單元的信號強度，且能夠得到關於手指按壓的更加清晰的第一坐標信息。
[0011]作為本發明的優選方案，所述力學感應層包括第一基板、第二基板、第一電極層、第二電極層和彈性層，第一電極層設置在第一基板的外側，第二電極層設置在第二基板的內側，彈性層設置在第一電極層與二電極層之間，第一電極層與第二電極層具有多處交疊而構成多個平板電容器，彈性層在手指的按壓作用下能夠改變相應位置的局部厚度，各個平板電容器的電容值反映按壓力的大小並構成所述多個力學感應單元。這種力學感應層的具體結構中，通過各個平板電容器的電容值來反映按壓力的大小，在設置一定閾值的情況下，將按壓力超過閾值的平板電容器的位置作為按壓位置以第一坐標信息進行輸出，並以其對應的壓力值作為對應手指的按壓力進行輸出。這種力學感應層結構的優點在於容易平面化，以實現與顯示屏的搭配。
[0012]作為本發明進一步的優選方案，所述彈性層為由墊隔物所墊隔而成的流體層或真空層。相比於採用固體材料，採用一定墊隔物所墊隔而成的流體層或真空層作為彈性層，其不僅在受到手指按壓力時，發生的厚度變形更大，由此可增強力學感應的信號，而且，還可以根據墊隔物的設置來改變整個彈性層的整體或局部彈性，以獲得更加理想的力學感應層。
[0013]作為本發明進一步的優選方案，所述第一電極層包括多個沿著第一方向延伸的第一電極，所述第二電極層包括多個沿著第二方向延伸的第二電極，多個第一電極與多個第二電極相互交叉而構成平板電容器矩陣。假設第一電極的數量為N條、第二電極的數量為M條，連出線的數量僅需N+M條，即可以獲得NXM個力學感應單元，其連線的數量較少。
[0014]作為本發明進一步的優選方案，所述第一電極層包括至少一個第一電極，所述第二電極層包括至少一個第二電極，並且任意兩個第一電極與任意兩個第二電極所構成的「井」字形交叉的數量為O。任意兩個第一電極與任意兩個第二電極所構成的「井」字形交叉的數量為0，即是說各個第一電極、第二電極之間不存在兩兩交叉而形成的電容迴路，從而使得所述任意兩個力學感應單元之間互不幹擾，因此信號較強。
[0015]上述交叉是指電路意義上的交叉，而不是圖形上的交叉。
[0016]作為本發明更進一步的優選方案，還包括觸摸感應層，觸摸感應層設置在顯示屏的外側，觸摸感應層包括多個觸摸感應單元，各個觸摸感應單元輸出按壓位置的第二坐標信息。通過在顯示屏的外側面上設置觸摸感應層，使得當手指觸碰到顯示屏上的某位置時，觸控螢幕除了能夠檢測到手指的觸碰動作之外，還能夠檢測到手指觸碰的對應位置，並由此輸出第二坐標信息。
[0017]作為本發明再更進一步的優選方案，還包括處理電路或計算機系統，處理電路或計算機系統能夠根據第二坐標信息對所述力學感應單元所檢測到的手指按壓力大小進行修正。通過第二坐標信息對手指按壓力大小進行修正，從而獲得更加準確的按壓力值。
[0018]作為本發明再更進一步的優選方案，還包括處理電路或計算機系統，處理電路或計算機系統能夠根據第一坐標信息和第二坐標信息，計算出準確的按壓位置。根據第一坐標信息和第二坐標信息，使得計算出來的按壓位置更加準確。
[0019]作為本發明更加優選的方案，所述多個力學感應單元沿著第一方向排列，各個力學感應單元輸出按壓位置沿第一方向的第一坐標信息，所述觸控螢幕的多個觸摸感應單元沿著第二方向排列，各個觸摸感應單元輸出按壓位置沿第二方向的第二坐標信息。力學感應單元沿著第一方向排列，觸摸感應單元沿著第二方向排列，第一方向與第二方向不平行，使得可根據第一坐標信息、第二坐標信息得到手指在二維平面上的按壓位置。
[0020]本發明與現有技術相比，具有如下優點:
[0021]在力學感應層中，多個力學感應單元以二維平面的方式設置在顯示區域的內側，並且均勻地分布在顯示區域背面的各個位置上，因此，當手指按壓在顯示屏上時，其按壓力能夠垂直地透過顯示屏以施加到與按壓位置最接近的力學感應單元上，不需經過其他結構的力學傳遞，因此力學感應單元的靈敏度、準確度都比較高，並且力學感應單元能夠根據自身的位置輸出關於手指按壓位置的第一坐標信息，使得這種力學感應層不僅具有力學感應功能，還具有更為準確的按壓定位功能，除此之外，當多個手指同時按壓時，這種力學感應層還可以實現多手指按壓的探測功能，能夠為系統提供更加豐富的手指按壓信息。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1和圖2是現有技術中顯示屏在四角設置力學感應單元的示意圖；
[0023]圖3是本發明實施例一的結構示意圖；
[0024]圖4是本發明實施例一力學感應層中墊隔物排布示意圖；
[0025]圖5是本發明實施例一中力學感應層受力發生形變的示意圖；
[0026]圖6是本發明實施例一力學感應層中第一電極層、第二電極層的排布不意圖；
[0027]圖7是本發明實施例一中第一電極層、第二電極層構成平板電容器矩陣的示意圖；
[0028]圖8和圖9是本發明實施例一力學感應層中墊隔物由光敏樹脂曝光形成的示意圖；
[0029]圖10是本發明實施例二力學感應層中第一電極層、第二電極層的排布示意圖；
[0030]圖11是顯示屏採用硬質顯示屏情況下，各個力學感應單元輸出信號強弱示意圖；
[0031]圖12是本發明實施例三中顯示屏採用柔性顯示屏情況下，各個力學感應單元輸出信號強弱示意圖；
[0032]圖13是本發明實施例四的結構示意圖；
[0033]圖14是本發明實施例四利用處理電路或計算機系統對按壓力進行修正的示意圖；[0034]圖15是本發明實施例四力學感應單元的區域設置為包含9個觸摸感應單元的示意圖；
[0035]圖16是本發明實施例五中力學感應單元及觸摸感應單元的排布示意圖；
[0036]圖17是本發明實施例五利用處理電路或計算機系統對按壓力進行修正的示意圖；
[0037]圖18是本發明實施例六的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0038]下面結合附圖和本發明的優選實施方式做進一步的說明。
[0039]實施例一
[0040]如圖3所示，這種帶有力學感應功能的顯示裝置，包括顯示屏I和力學感應層2，顯示屏I為一硬質的有機發光顯示器(OLED)，顯示屏I通過粘合層3粘附在力學感應層2的外側，力學感應層2包括第一基板201、第二基板202、第一電極層203、第二電極層204和彈性層205，第一電極層203設置在第一基板201的外側，第二電極層204設置在第二基板202的內側，彈性層205設置在第一電極層203與第二電極層204之間。
[0041]第一基板201的抗彎性被設置為高於第二基板202, —般來說,可以將第一基板201的厚度設為大於第二 基板202，或者採用比第二基板202更加堅硬的結構或材料(如金屬)。例如在某具體方案中，第一基板201、第二基板202都為玻璃基板，而第一基板201的厚度為1.1mm，第二基板202的厚度為0.4mm ;在另一具體方案中，第一基板201為玻璃基板，而第二基板202為塑料基板；在又一具體方案中，第一基板201為金屬板，且採用了背面凸條等加強結構。
[0042]彈性層205可以採用彈性膠層，為了增大受到按壓力之後的形變程度，在本實施例中，如圖4和圖5所示，彈性層205採用墊隔流體層，由多個墊隔物2051所墊隔而成的墊隔空氣層2052，墊隔空氣層2052為具有穩定厚度的空氣層，墊隔物2051 (如墊隔球)的直徑可取2~100 μ m範圍的某數值，這些墊隔物2051可以採用普通的墊隔球或墊隔條，其撒布在第一基板201 (或第二基板202)上，再由第二基板202 (或第一基板201)覆蓋則可形成上述墊隔空氣層2052，在第一基板201、第二基板202以及墊隔物2051的彈性作用下，其局部厚度d (或局部平均厚度)隨著手指在顯示器外側局部按壓力F的改變而改變:
I r I
[0043]d=d (F)或 d = (^-J -^dsy'
[0044]其中A為用於計算局部平均厚度的面積。
[0045]第一電極層203、第二電極層204都為二維平面導體，其可以由金屬表層、金屬膜、碳膜、導電氧化物膜、導電油墨塗層等製作而成，為了防止第一電極層203、第二電極層204發生短路，一般可在第一電極層203外側和/或第二電極層204內側塗布一層絕緣層。
[0046]如圖6和圖7所不,第一電極層203被圖形化為M個沿著X方向延伸的第一電極2031，第二電極層204被圖形化為N個沿著Y方向延伸的第二電極2041，使其相互交叉構成一 (MXN)的平板電容器矩陣4，彈性層205則構成每個平板電容器的電介質層，使得每個平板電容器的電容值C可按照:
【權利要求】
1.一種帶有力學感應功能的顯示裝置，其特徵為:包括顯示屏和力學感應層，力學感應層包括多個力學感應單元；力學感應層設置在顯示屏的內側，各個力學感應單元按二維平面分布在顯示屏的顯示區域之內，當手指按壓在顯示屏上時，與按壓位置相對應的力學感應單元能夠感應到手指的局部按壓力，並能夠將該力學感應單元的位置作為該按壓位置的第一坐標信息進行輸出。
2.如權利要求1所述的帶有力學感應功能的顯示裝置，其特徵是:所述顯示屏為柔性顯示器。
3.如權利要求1所述的帶有力學感應功能的顯示裝置，其特徵是:所述力學感應層包括第一基板、第二基板、第一電極層、第二電極層和彈性層，第一電極層設置在第一基板的外側，第二電極層設置在第二基板的內側，彈性層設置在第一電極層與二電極層之間，第一電極層與二電極層具有多處交疊而構成多個平板電容器，彈性層在手指的按壓作用下能夠改變相應位置的局部厚度，各個平板電容器的電容值反映按壓力的大小並構成所述多個力學感應單元。
4.如權利要求3所述的帶有力學感應功能的顯示裝置，其特徵是:所述彈性層為由墊隔物所墊隔而成的流體層或真空層。
5.如權利要求3所述的帶有力學感應功能的顯示裝置，其特徵是:所述第一電極層包括多個沿著第一方向延伸的第一電極，所述第二電極層包括多個沿著第二方向延伸的第二電極，多個第一電極與多個第二電極相互交叉而構成平板電容器矩陣。
6.如權利要求3所述的帶有力學感應功能的顯示裝置，其特徵是:所述第一電極層包括至少一個第一電極，所述第二電極層包括至少一個第二電極，並且任意兩個第一電極與任意兩個第二電極所構成的「井」字形交叉的數量為O。
7.如權利要求1?6任一項所述的帶有力學感應功能的顯示裝置，其特徵是:還包括觸摸感應層，觸摸感應層設置在顯示屏的外側，觸摸感應層包括多個觸摸感應單元，各個觸摸感應單元輸出按壓位置的第二坐標信息。
8.如權利要求7所述的帶有力學感應功能的顯示裝置，其特徵是:還包括處理電路或計算機系統，處理電路或計算機系統能夠根據第二坐標信息對所述力學感應單元所檢測到的手指按壓力大小進行修正。
9.如權利要求7所述的帶有力學感應功能的顯示裝置，其特徵是:還包括處理電路或計算機系統，處理電路或計算機系統能夠根據第一坐標信息和第二坐標信息，計算出準確的按壓位置。
10.如權利要求9所述的帶有力學感應功能的顯示裝置，其特徵是:所述多個力學感應單元沿著第一方向排列，各個力學感應單元輸出按壓位置沿第一方向的第一坐標信息，所述觸控螢幕的多個觸摸感應單元沿著第二方向排列，各個觸摸感應單元輸出按壓位置沿第二方向的第二坐標信息。
【文檔編號】G06F3/041GK103823592SQ201410067091
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年2月26日 優先權日:2014年2月26日
【發明者】吳永俊, 楊秋強, 呂嶽敏, 沈奕, 朱世健, 吳錫淳, 歐建平, 林偉浩 申請人:汕頭超聲顯示器（二廠）有限公司