本发明是有关于一种有机发光显示设备，特别是关于一种具有压力触控的有机发光显示设备。
背景技术：
轻薄短小的移动装置带动了触控显示面板的潮流，且由于触控的人机界面技术成熟与使用者对3D触控的操作需求不断提升，压力触控的技术也随之推陈出新；同时，有机发光显示设备具有免背光较轻薄、广视角、省电与可曲挠等等优点而逐渐成为移动装置显示器的主流；因此，如何使有机发光显示器具有压力感测及触控的功能已成为业界共同的研究课题。
相关技术的压力触控显示面板将多个微机电的压力传感器设置于显示面板的边缘或角落，借以感测面板表面的触碰压力，但压力传感器成本高昂且配线的装设与贴合不易。此外，有些相关技术是利用压阻转换材料，例如导电橡胶、导电海绵等等，以量测电流变化再反推计算阻抗变化与压力值，但此等相关技术非常耗电且精准度不高。再者，前述相关技术全部都无法执行对象近接的探测，因此压力触控显示器仍待改善。
技术实现要素：
为改善上述已知技术的缺点，本发明的目的在于提供一种具有压力触控的有机发光显示设备。
为达成本发明的上述目的，本发明的具有压力触控的有机发光显示设备包含:一薄膜晶体管基板；一有机发光材料层，设置于该薄膜晶体管基板上；一共同电极层，设置于该有机发光材料层上，使得该有机发光材料层被夹置于该共同电极层与该薄膜晶体管基板之间；一压力电极层，设置于该共同电极层背对该有机发光材料层的一侧；一触控电极层，设置于该压力电极层背对该有机发光材料层的一侧；及一弹性材料层，设置于该压力电极层与该触控电极层之间或设置于该共同电极层与该压力电极层之间。其中该压力电极层包含至少一个压力感应电极；该触控电极层包含多个触控感应电极；其中该薄膜晶体管基板包含：一晶体管基板；一薄膜晶体管层，该薄膜晶体管层包含多个薄膜晶体管，该多个薄膜晶体管设置于该晶体管基板上；一画素电极层，该画素电极层包含多个画素电极，该多个画素电极设置于该多个薄膜晶体管上；多条闸极线电性连接至该多个薄膜晶体管；及多条数据线电性连接至该多个薄膜晶体管。
本发明的功效在于使有机发光显示设备具有压力感测及触控的功能。
为了能更进一步了解本发明为达成预定目的所采取的技术、手段及功效，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，相信本发明的目的、特征与特点，当可由此得一深入且具体的了解，然而所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
图1A为本发明的具有压力触控的有机发光显示设备的第一实施例的叠层示意图。
图1B为本发明的具有压力触控的有机发光显示设备的第二实施例的叠层示意图。
图2A为本发明的具有压力触控的有机发光显示设备的第三实施例的叠层示意图。
图2B为本发明的具有压力触控的有机发光显示设备的第四实施例的叠层示意图。
图3A为本发明的具有压力触控的有机发光显示设备包含电路的第一实施例的方块图。
图3B为本发明的具有压力触控的有机发光显示设备包含电路的第一实施例的方块图。
图4A为本发明的具有压力触控的有机发光显示设备包含电路的第二实施例的方块图。
图4B为本发明的具有压力触控的有机发光显示设备包含电路的第二实施例的方块图。
图5A为本发明的具有压力触控的有机发光显示设备包含电路的一实施例的方块图。
图5B为本发明的具有压力触控的有机发光显示设备包含电路的一实施例的方块图。
图5C为本发明的具有压力触控的有机发光显示设备包含电路的一实施例的方块图。
图6为显示对应图1A及1B实施例的部分上视图。
图7为说明本发明的有机发光显示设备用于互电容侦测时的电极分布示意图。
图8为本发明的有机发光显示设备用于互电容侦测时的另一种电极分布示意图。
图9为对应图1A的结构示意图。
图10为对应图1B的结构示意图。
图11为对应图2B的结构示意图。
图12为本发明的具有压力触控的有机发光显示设备的另一实施例的结构示意图。
图13为本发明的具有压力触控的有机发光显示设备的另一实施例的结构示意图。
图14为本发明的压力触控控制电路与显示控制电路为电源分离的概念图。
图15为本发明的具有压力触控的有机发光显示设备的另一电极分布上视图。
图16为本发明的有机发光显示设备用于互电容侦测时的另一种电极分布示意图。
附图中的符号说明：
10 具有压力触控的有机发光显示设备；102 薄膜晶体管基板；104 有机发光材料层；106 共同电极层；108 封装层；110 压力电极层；112 触控电极层；114 弹性材料层；116 触控保护层；118 压力感应电极；118a 压力感应电极；118b 压力感应电极；118c 压力感应电极；120 彩色滤光层；122 显示控制电路；124 压力触控控制电路；126 晶体管基板；128 薄膜晶体管层；130 画素电极层；132 闸极线；134 数据线；136 绝缘层；138 自电容侦测电路；140 互电容侦测电路；142 电容读取电路；144 电容激励驱动电路；146 第一放大器；148 信号源；150 信号端驱动器；152 第二放大器；154 触控绝缘层；156 彩色滤光基板；158 黑矩阵层；159 黑矩阵材料；160 滤光材料层；161滤光材料；162 有机发光材料；164 压力触控电源单元；166 压力触控地端；168 显示屏幕电源单元；170 显示地端；172 画素电极；174 薄膜晶体管；G 增益；PE1～PE3 压力感应电极；TE01～TE16 触控感应电极；Vc1 触控感应信号；Vc2 压力感应信号；Vo 对应激励信号；Vp 压力电容感应激励信号；Vp1 遮蔽信号；Vref 直流参考电压；VRX 触控感应信号；VT 触控电容感应激励信号；VT1 辅助信号；VTX 电容激励信号；XE01～XE09 第一触控感应电极；YE01～YE06 第二触控感应电极；Yen 第二触控感应电极。
具体实施方式
现有关本发明的技术内容及详细说明，配合图式说明如下：
请参考图1A所示，为本发明的具有压力触控的有机发光显示设备的第一实施例的叠层示意图；同时参考图9所示，为对应图1A的结构示意图。如图1所示，本发明的具有压力触控的有机发光显示设备10（以下简称为有机发光显示设备10）由上而下包含一触控保护层116、一触控电极层112、一弹性材料层114、一压力电极层110、一封装层108、一共同电极层106、一有机发光材料层104及一薄膜晶体管基板102，而该薄膜晶体管基板102由上而下则包含一画素电极层130、一薄膜晶体管层128及一晶体管基板126。
该触控保护层116设置于该触控电极层112背对该弹性材料层114的一侧，且为一基板或一硬化涂层，例如为玻璃、PI、PE、PET等等高分子材料；该触控电极层112设置于该压力电极层110背对该有机发光材料层104的一侧；该弹性材料层114设置于该压力电极层110与该触控电极层112之间，且当该弹性材料层114遇到压力时，该弹性材料层114的体积压缩变形，并于除去压力时回复原有的体积与形状。该压力电极层110设置于该共同电极层106背对该有机发光材料层104的一侧，且其较佳为透明导电材料所制作，如铟锡氧化物ITO；该封装层（thin film encapsulation，简称为TFE）108也可称为上基板或保护层（隔绝水气或空气），设置于该压力电极层110与该共同电极层106之间；该共同电极层106设置于该有机发光材料层104上，使得该有机发光材料层104被夹置于该共同电极层106与该薄膜晶体管基板102之间。
参见图9所示，该画素电极层130包含多个画素电极172，该薄膜晶体管层128包含多个薄膜晶体管174；该多个画素电极172设置于该薄膜晶体管层128上，且该多个画素电极172的极性与该共同电极层106的极性相反（即，当该画素电极172为阳极时，该共同电极层106为阴极；当该画素电极172为阴极时，该共同电极层106为阳极）。该多个薄膜晶体管174设置于该晶体管基板126上。该薄膜晶体管基板102还包含多条闸极线132及多条数据线134，该多条闸极线132电性连接至该多个薄膜晶体管174，该多条数据线134电性连接至该多个薄膜晶体管174。此外，该有机发光材料层104包含多个有机发光材料162；图9所示的该有机发光材料层104内的该多个有机发光材料162彼此不同，例如分别为发红色光材料，发绿色光材料，与发蓝色光材料。
请参考图1B所示，为本发明的具有压力触控的有机发光显示设备的第二实施例的叠层示意图；图1B所示的组件与图1A所示的组件相同，为简洁因素，故于此不再重复其叙述。在图1B所示实施例中，该有机发光显示设备10还包含一彩色滤光层120，该彩色滤光层120设置于该压力电极层110与该封装层108之间。图10为对应图1B的结构示意图，该彩色滤光层120包含一彩色滤光基板156、一黑矩阵层158及一个滤光材料层160（包含多个滤光材料161）；该黑矩阵层158用以阻挡偏斜的光且包含多个黑矩阵材料159；该黑矩阵158层及该滤光材料层160是制作于该彩色滤光基板156上。图10所示的该有机发光材料层104内的该多个有机发光材料162可皆为相同的发白色光材料，而该多个滤光材料161彼此不同，分别为红色，绿色与蓝色。
请参考图3A及3B所示，为本发明的具有压力触控的有机发光显示设备包含电路的第一实施例的方块图；图3A及3B所示的信号量测可应用于图1A及1B所示的实施例。本发明的有机发光显示设备10还包含一显示控制电路122及一压力触控控制电路124；该显示控制电路122电性连接至该薄膜晶体管基板102及该共同电极层106；该压力触控控制电路124电性连接至该共同电极层106、该压力电极层110及该触控电极层112。该触控电极层112包含多个触控感应电极TE01～TE07，且该多个触控感应电极TE01～TE07可为例如但不限定为透明导电电极；该压力电极层110包含至少一个压力感应电极118，该压力感应电极118可为例如但不限定为一透明导电电极；该压力触控控制电路124包含一电容读取电路142、一电容激励驱动电路144及一第一放大器146；该电容激励驱动电路144包含一信号源148及一信号端驱动器150；上述该些组件彼此电性连接，且该第一放大器146的增益G（即，倍数）大于零。配合参见图6所示，为显示对应图1A及1B实施例的部分上视图。本发明的有机发光显示设备10例如包含多个触控感应电极TE01～TE16及两个压力感应电极118a及118b，且该多个触控感应电极TE01～TE16的一整体面积覆盖该两个压力感应电极118a及118b的面积的百分之九十以上。
下面配合图3A及3B进一步说明本发明的有机发光显示设备10的触控及压力侦测。参见图3A所示，于一触控侦测操作时，该压力触控控制电路124产生一交变的触控电容感应激励信号VT，并将此触控电容感应激励信号VT依序或随机送至一选定的触控感应电极（例如图3A所示的该触控感应电极TE04），并自此选定的触控感应电极TE04接收一触控感应信号Vc1，以做触控侦测。于此同时，该第一放大器146产生与该触控电容感应激励信号VT同相的一辅助信号VT1，并将此辅助信号VT1传送至未被选取的触控感应电极的一部分（例如选定的触控感应电极TE04周遭的触控感应电极TE03及TE05）、对应压力感应电极118及该共同电极层106。上述所谓的对应压力感应电极118，为由投影方向看，与选定的触控感应电极TE04重叠或是最接近的压力感应电极；配合图6所示范例，对于触控感应电极TE04的对应压力感应电极为该压力感应电极118a。因为在选定的触控感应电极TE04及对应压力感应电极118a之间几乎没有电压差，因此可以降低该弹性材料层114受压变形及翘曲的影响。在选定的触控感应电极TE04的周遭施加同相位信号，更可使感应电力线更集中在该选定的触控感应电极TE04，增加感应的灵敏度。
参见图3B所示，于一压力侦测操作时，该压力触控控制电路124产生一交变的压力电容感应激励信号Vp，并将此压力电容感应激励信号Vp送至与选定的触控感应电极TE04对应的压力感应电极118，并由对应的压力感应电极118接收一压力感应信号Vc2，以做压力侦测。于此同时，该第一放大器146产生与该压力电容感应激励信号Vp同相的一遮蔽信号Vp1，并将此遮蔽信号Vp1传送至共同电极层106，以遮蔽来自该薄膜晶体管基板102的噪声干扰。此外，一第二放大器152（增益<1）产生与该压力电容感应激励信号Vp反相（或是同相但是增益小于1）的对应激励信号Vo，并施加于此选定的触控感应电极TE04，以遮蔽来自手指的干扰。该对应激励信号Vo也可为一直流电位信号。
此外，于图3A及3B所示操作中，该显示控制电路122则依序输出一闸极信号至如图9所示的该闸极线132，且该显示控制电路122输出数据信号至如图9所示的该多条数据线134并输出一直流电位信号至该共同电极层106以进行一显示操作。
请参考图2A所示，为本发明的具有压力触控的有机发光显示设备的第三实施例的叠层示意图；图2A所示的组件与图1A所示的组件相同，为简洁因素，故于此不再重复其叙述。图2A所示的实施例中，该有机发光显示设备10还包含一绝缘层136，该绝缘层136设置于该触控电极层112与该压力电极层110之间，而该弹性材料层114设置于该共同电极层106与该压力电极层110之间。请参考图2B所示，为本发明的具有压力触控的有机发光显示设备的第四实施例的叠层示意图；图2B所示的组件与图2A所示的组件相同，为简洁因素，故于此不再重复其叙述。图2B所示实施例中，该有机发光显示设备10还包含一彩色滤光层120，该彩色滤光层120设置于该弹性材料层114与该封装层108之间。参见图11所示，为对应图2B的结构示意图，且其叙述可参酌相对于图9及10的叙述。同样的，图11所示的该有机发光材料层104内的该多个有机发光材料162皆为相同的发白色光材料，而该多个滤光材料161彼此不同，例如分别为红色，绿色与蓝色。
请参考图4A及4B所示，为本发明的具有压力触控的有机发光显示设备包含电路的第二实施例的方块图；图4A及4B所示的信号量测可应用于图2A及2B所示的实施例。同样地，本发明的有机发光显示设备10还包含一显示控制电路122及一压力触控控制电路124；该显示控制电路122电性连接至该薄膜晶体管基板102及该共同电极层106；该压力触控控制电路124电性连接至该压力电极层110及该触控电极层112。该触控电极层112包含多个触控感应电极TE01～TE07，且该多个触控感应电极TE01～TE07可为例如但不限定为透明导电电极；该压力电极层110包含至少一个压力感应电极118，该压力感应电极118可为例如但不限定为一透明导电电极；该压力触控控制电路124包含一电容读取电路142、一电容激励驱动电路144及一第一放大器146；该电容激励驱动电路144包含一信号源148及一信号端驱动器150；上述该些组件彼此电性连接，且该第一放大器146的增益G（即，倍数）大于零。图6也可作为显示对应图2A及2B实施例的部分上视图。本发明的有机发光显示设备10例如包含多个触控感应电极TE01～TE16及两个压力感应电极118a及118b，且该多个触控感应电极TE01～TE16的一整体面积覆盖该两个压力感应电极118a及118b的面积的百分之九十以上。
下面配合图4A及4B进一步说明本发明的有机发光显示设备10（对应图2A及2B实施例）的触控及压力侦测。参见图4A所示，于一触控侦测操作时，该压力触控控制电路124产生一交变的触控电容感应激励信号VT，并将此触控电容感应激励信号VT依序或随机送至一选定的触控感应电极（例如图4A所示的触控感应电极TE04），并自此选定的触控感应电极TE04接收一触控感应信号Vc1，以做触控侦测。于此同时，该第一放大器146产生与该触控电容感应激励信号VT同相的一辅助信号VT1，并将此辅助信号VT1传送至未被选取的触控感应电极的一部分（例如选定的触控感应电极TE04周遭的触控感应电极TE03及TE05）及对应压力感应电极118。上述所谓的对应压力感应电极118，为由投影方向看，与选定的触控感应电极TE04重叠或是最接近的压力感应电极；配合图6所示范例，对于该触控感应电极TE04的对应压力感应电极为该压力感应电极118a。因为在选定的触控感应电极TE04及对应压力感应电极118a之间几乎没有电压差，因此可以降低该弹性材料层114受压变形及翘曲的影响。在选定的触控感应电极TE04的周遭施加同相位信号，更可使感应电力线更集中在该选定的触控感应电极TE04，增加感应的灵敏度。
参见图4B所示，于一压力侦测操作时，该压力触控控制电路124产生一交变的压力电容感应激励信号Vp，并将此压力电容感应激励信号Vp送至与选定的触控感应电极TE04对应的压力感应电极118，并由对应压力感应电极118接收一压力感应信号Vc2，以做压力侦测。于此同时，该第一放大器146产生与该压力电容感应激励信号Vp同相的遮蔽信号Vp1，并将此遮蔽信号Vp1传送至该多个触控感应电极TE01~TE07，以遮蔽来自手指的干扰。此外，一第二放大器152（增益<1）产生与该压力电容感应激励信号Vp反相（或是同相但是增益小于1）的对应激励信号Vo，并施加于该共同电极层106，以遮蔽来自该薄膜晶体管基板102的噪声干扰。该对应激励信号Vo也可为一直流电位信号。此外，于图4A及4B所示操作中，该显示控制电路122则依序输出一闸极信号至如图9所示的该闸极线132，且该显示控制电路122输出数据信号至如图9所示的该多条数据线134并输出一直流电位信号至该共同电极层106以进行一显示操作。
以下图5A～5C所示的触控技术为互电容型式。
请参考图5A所示，为本发明的具有压力触控的有机发光显示设备包含电路的一实施例的方块图；图5A所示的组件与前述图标所示的组件相同，为简洁因素，故于此不再重复其叙述。该触控电极层112包含多个第一触控感应电极XE01～XE07、至少一第二触控感应电极YEn及一触控绝缘层154；该触控绝缘层154夹置于该多个第一触控感应电极XE01～XE07及该第二触控感应电极YEn之间。该压力触控控制电路124包含一自电容侦测电路138及一互电容侦测电路140；该自电容侦测电路138连接至该压力电极层110；该互电容侦测电路140连接至该触控电极层112。
该压力触控控制电路124依序或随机输出一交变的电容激励信号VTX至一选定的第二触控感应电极YEn，并自另一个相对的触控感应电极（即该第一触控感应电极XE01～XE07）接收一触控感应信号VRX以进行触控侦测操作。依据另一种方式，该压力触控控制电路124依序或随机输出一交变的电容激励信号VTX至一选定的第一触控感应电极XE01～XE07，并自另一个相对的触控感应电极（即该第二触控感应电极YEn）接收一触控感应信号VRX以进行触控侦测操作。于上述操作的同时，该自电容侦测电路138传送一直流参考电压Vref至该压力电极层110以避免该弹性材料层114的体积压缩变形的影响与干扰以精确地判断触控位置。借由侦测该触控感应信号VRX，即可知道对应该选定的触控感应电极（例如XE01～XE07 ）与另一个触控感应电极（例如YEn）的交叉位置上是否有触控操作。
复参考图7所示，为说明本发明的有机发光显示设备用于互电容侦测时的电极分布示意图；图5A所示的该多个第一触控感应电极XE01～XE07及该多个第二触控感应电极Yen的二维分布例如可为图7所示的该多个第一触控感应电极XE01～XE06及该多个第二触控感应电极YE01～YE04分布状态；该多个第一触控感应电极XE01～XE06为沿着第一方向设置，该多个第二触控感应电极YE01～YE04为沿着第二方向设置，而第一方向与第二方向为大体垂直。再者，该压力感应电极118为四方框形。图8所示为本发明的有机发光显示设备用于互电容侦测时的另一种电极分布示意图，此实施例的该多个第一触控感应电极XE01～XE09及该多个第二触控感应电极YE01～YE06为共平面且彼此绝缘。该多个第一触控感应电极XE01～XE09是借由跨桥结构彼此电连接，且两个压力感应电极118共同组成四方框形。图16所示为本发明的有机发光显示设备用于互电容侦测时的另一种电极分布示意图，此图示的触控感应电极分布类似图8，然而此有机发光显示设备10具有三个彼此分离的压力感应电极118a~c。复配合参见图5A及图16所示，若借由图5A的侦测方式得知在该第一触控感应电极XE04及该第二触控感应电极YE04交叉位置上有触控点，则对应的该压力感应电极118b即为对应压力感应电极。
请参考图5B所示，为本发明的具有压力触控的有机发光显示设备包含电路的一实施例的方块图；图5B所示的组件与前述图标所示的组件相同，为简洁因素，故于此不再重复其叙述；该自电容侦测电路138还连接至该触控电极层112。于压力感测时，该自电容侦测电路138传送一压力电容感应激励信号Vp至该压力电极层110(例如至对应压力感应电极118b)，并自该压力电极层110接收一压力感应信号Vc2，以得知按压压力大小。此外，该自电容侦测电路138传送一对应激励信号Vo至一选定的第一触控感应电极XE04（例如对应触控点的该第一触控感应电极XE04），并传送一遮蔽信号Vp1至非选定的该多个第一触控感应电极XE01～XE03、XE05～XE07及该些第二触控感应电极YEn以遮蔽来自手指的干扰。其中该对应激励信号Vo为该压力电容感应激励信号Vp的反相信号或接地；该遮蔽信号Vp1为该压力电容感应激励信号Vp的同相信号。
请参考图5C所示，为本发明的具有压力触控的有机发光显示设备包含电路的一实施例的方块图；图5C所示的组件与前述图标所示的组件相同，为简洁因素，故于此不再重复其叙述。于压力侦测时，该自电容侦测电路138传送一直流参考电压Vref至该多个第一触控感应电极XE01～XE07及该第二触控感应电极YEn，并传送一压力电容感应激励信号Vp至该压力电极层110且自该压力电极层110接收一压力感应信号Vc2，以得知按压压力大小。
请参考图12所示，为本发明的具有压力触控的有机发光显示设备的另一实施例的结构示意图；图12所示的实施例类似图10所示，因此类似的组件不再赘述。图12所示的该压力电极层110为一金属网格压力电极层，因此该压力电极层110的该些压力感应电极118为金属网格电极。图12所示的该压力电极层110是在该些黑矩阵层158之下且每一压力感应电极118是被一对应的黑矩阵材料159遮蔽，以遮蔽来自手指的噪声。
请参考图13所示，为本发明的具有压力触控的有机发光显示设备的另一实施例的结构示意图；图13所示的组件类似图12所示，因此类似的组件不再赘述。图13不包含该些黑矩阵层158但该压力电极层110为一黑金属网格压力电极层，因此该压力电极层110的该些压力感应电极118为黑金属网格压力电极，是利用导电材料例如铬金属制造该些黑金属网格压力电极。
请参考图14所示，为本发明的压力触控控制电路与显示控制电路为电源分离的概念图；图14所示的组件与前述图标所示的组件相同，为简洁因素，故于此不再重复其叙述。该压力触控控制电路124还包含一压力触控电源单元164及一压力触控地端166，该压力触控电源单元164用以供电予该压力触控控制电路124内部组件，例如该第一放大器146及该信号端驱动器150等等。该显示控制电路122包含一显示屏幕电源单元168及一显示地端170，该显示屏幕电源单元168用以供电予该显示控制电路122内部组件。复配合图3A操作，在触控感测时，该压力触控控制电路124传送该触控电容感应激励信号VT至该触控电极层112，并传送该辅助信号VT1至该共同电极层106。由于该显示控制电路122及该压力触控控制电路124之间仅有单一实体接点（例如该第一放大器146及该共同电极层106之间接点），且该压力触控地端166及该显示地端170为不同接地端，使得该显示控制电路122及该压力触控控制电路124之间无共同的电流回路，避免该显示控制电路122的噪声影响该压力触控控制电路124的量测结果。配合图3B所示，在做压力感测时，该压力触控控制电路124传送该压力电容感应激励信号Vp至该压力电极层110，及传送该遮蔽信号Vp1至该共同电极层106。同样地，也可在进行压力量测时，使该压力触控控制电路124与该显示控制电路122之间无电流回路。
请参考图15所示，为本发明的具有压力触控的有机发光显示设备的另一电极分布上视图；图15所示电极分布类似图6所示电极分布，然此有机发光显示设备10具有多个压力感应电极PE1～PE3。
本发明的功效在于使有机发光显示设备具有压力感测及触控的功能。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，当不能限定本发明实施的范围，即凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰等，皆应仍属本发明的专利涵盖范围意图保护的范畴。本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。