压力触控模组、压力检测方法、驱动方法及显示装置的制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种压力触控模组、压力检测方法、驱动方法及显示装置，压力触控模组包括：基板、设置于所述基板上的触控模组及压力传感器、以及背板；所述触控模组设置于所述基板的第一侧，所述压力传感器设置于所述基板背离所述薄膜晶体管的第二侧，且与所述基板相接触；所述背板设置于所述压力传感器背离所述基板的一侧，且与所述压力传感器保持一定间隙。本发明能够在同一个基板上集成触控模组及压力传感器等功能层，节省了压力传感器制作所需载材，使得该压力触控模组的厚度减薄、使产品一体化拥有更高的物理强度，而且节省了工艺流程，而且基于压力传感器与背板组成的感应电容能够检测触控压力的大小。
【专利说明】
压力触控模组、压力检测方法、驱动方法及显示装置
技术领域
[0001]本发明涉及压力触控技术领域，尤其涉及一种压力触控模组、压力检测方法、驱动方法及显示装置。
【背景技术】
[0002]当前，3D触控技术中通过增加压力大小的检测，实现更多的触控功能，同时通过压力的大小的判断，输出不同层次的压力反馈，给消费者带来更好的触控体验。可以预判3D触控(Force Touch)在消费电子上的应用会越来越多。
[0003]现有技术中，如图1所示的现有force touch显示模组结构示意图，该显示模组包括:上偏光片1、触摸模组Tx(Rx)ITO层2、彩膜基板3、触摸模组Rx(Tx)ITO层4、touch driverIC5、touch FPC6、LCD阵列基板7、LCD driver IC 8、下偏光片9、Force Touch sensor 10、sensor载材11、屏蔽层 12、force sensor Driver IC 13、force sensor FPC 14及液晶层15。则由图1可知，现有的Force Touch sensor 10、sensor载材11和屏蔽层12设置在下偏光片9背离基板的一侧。
[0004]由此可见，为了实现ForceTouch功能，需增加额外的压力传感器(Force Touchsensor)及其驱动芯片(Driver IC)和外围电路，除增加成本之外，还带来厚度的增加，这是与消费者意愿相违背的。其Touch sensor与Force sensor分开设计的方式也使得组装及制程更为复杂。
【发明内容】
[0005]针对现有技术的缺陷，本发明提供一种压力触控模组、压力检测方法、驱动方法及显示装置，能够在同一个基板上集成触控模组及压力传感器两个功能层，使得该压力触控模组的厚度减薄、使产品一体化拥有更高的物理强度，而且节省了工艺流程，而且基于压力传感器与背板组成的感应电容能够检测触控压力的大小。
[0006]第一方面，本发明提供了一种压力触控模组，包括:基板、设置于所述基板上的触控模组及压力传感器、以及背板，其特征在于:
[0007]所述触控模组设置于所述基板的第一侧；
[0008]所述压力传感器设置于所述基板背离所述触控模组的第二侧，且与所述基板相接触；
[0009]所述背板设置于所述压力传感器背离所述基板的一侧，且与所述压力传感器保持一定间隙。
[0010]优选地，所述压力触控模组还包括:背光单元；
[0011]所述背光单元设置于所述压力传感器背离所述基板的一侧且位于所述压力传感器与所述背板之间，所述背光单元与所述压力传感器保持一定间隙。
[0012]优选地，所述压力传感器为自容感测块阵列。
[0013]优选地，所述压力触控模组还包括:设置于所述基板的第一侧的显示开关器件。
[0014]优选地，所述压力触控模组还包括:驱动芯片；
[0015]所述驱动芯片设置于所述基板的第一侧，且设置于所述压力触控模组的非显示区域；
[0016]所述驱动芯片与所述显示开关器件、所述触控模组及所述压力传感器均电连接，且运用分时驱动扫描的算法驱动所述开关器件、所述触控模组及所述压力传感器。
[0017]优选地，所述压力触控模组还包括:连接用柔性电路板FPC及主控FPC;
[0018]所述连接用FPC与所述压力传感器的引出线连接，且与所述主控FPC连接；
[0019]所述主控FPC与所述驱动芯片连接，用于将所述压力传感器的引出线连接至所述驱动芯片对应的管脚。
[0020]优选地，所述压力触控模组还包括:连接用FPC;
[0021]所述连接用FPC与所述压力传感器的引出线连接，且与所述基板的绑定区域连接，用于将所述压力传感器的引出线通过所述基板的绑定区域连接至所述驱动芯片对应的管脚。
[0022]第二方面，本发明提供了一种基于上述任意一种压力触控模组的触控压力检测方法，所述方法包括:
[0023]在压力检测阶段，向压力传感器加载压力检测信号；
[0024]检测所述压力传感器与所述背板形成的电容的容值变化；
[0025]根据所述电容的容值变化，获得触控压力的大小。
[0026]第三方面，本发明提供了一种上述任意一种压力触控模组的驱动方法，所述方法包括:
[0027]基于分时驱动扫描的算法，在第一预设时间段，驱动显示开关器件工作；
[0028]在第二预设时间段，驱动触控模组工作；
[0029]在第三预设时间段，驱动压力传感器工作；
[0030]其中，所述第一预设时间段、所述第二预设时间段及所述第三预设时间段不重合。[0031 ]优选地，所述分时驱动扫描的算法，包括:
[0032]扫描IXD的一帧时间内，在IXD的显示时间驱动所述显示开关器件工作；
[0033]在所述LCD的显示间隔时间，驱动所述触控模组及压力传感器工作。
[0034]第四方面，本发明提供了一种显示装置，包括:上述任意一种压力触控模组。
[0035]由上述技术方案可知，本发明提供一种压力触控模组、压力检测方法、驱动方法及显示装置，该压力触控模组包括:基板、设置于所述基板上的触控模组及压力传感器、以及背板。通过在基板的一侧设置触控模组，并在同一基板的另一侧接触设置了压力传感器(force sensor)。如此，在同一个基板上同时集成了触控模组及压力传感器，节省了压力传感器(force sensor)制作所需载材(Glass或者PET)，使得该压力触控模组的厚度减薄、使产品一体化拥有更高的物理强度，而且节省了工艺流程;而且，基于压力触控模组的此种结构，压力传感器和背板可作为压力感应电容的两个极板，则在压力检测阶段，触控压力作用使得压力传感器和背板间的距离变化从而导致压力传感器与背板形成电容的容值发生变化，从而通过检测压力传感器和背板间电容的容值变化，即可获得触控压力的大小。
【附图说明】
[0036]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些图获得其他的附图。
[0037]图1是现有技术中压力触控模组的结构示意图；
[0038]图2是本发明一实施例提供的一种压力触控模组的剖面结构示意图；
[0039]图3是本发明另一实施例提供的一种压力触控模组的俯视结构示意图；
[0040]图4是本发明另一实施例提供的一种自容感测块阵列的示意图；
[0041 ]图5是本发明一实施例提供的一种触控压力检测方法的流程示意图；
[0042]图6是本发明另一实施例提供的分时驱动扫描信号的示意图；
[0043]图1?图3中的标记说明:1-上偏光片;2-触控模组Tx(Rx)ITO层;3_彩膜基板;4_触摸模组Rx(Tx)ITO层；5-touch driver IC；6-touch FPC;7_LCD阵列基板;8-LCD driverIC;9_下偏光片；10-Force Touch sensor; ll-sensor载材；12-屏蔽层；13-force sensorDriver IC； 14-force sensor FPC; 15-液晶层；200-显示区域；201-上偏光片；202-彩膜基板；203-触控模组；204-基板；205-压力传感器；206-下偏光片；207-驱动芯片；208-主控FPC; 209-连接用FPC; 210-背板;211-插接连接器;212-液晶层;401-压力感测块。
【具体实施方式】
[0044]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0045]图2是本发明一实施例提供的一种压力触控模组的结构示意图，如图2所示，该压力触控模组包括:基板204、设置于所述基板204上的触控模组203及压力传感器205(fOrcesensor)、以及背板210。
[0046]所述触控模组203设置于所述基板204的第一侧;所述压力传感器205设置于所述基板204背离所述触控模组203的第二侧，且与所述基板204相接触;所述背板210设置于所述压力传感器205背离所述基板204的一侧，且与所述压力传感器保持一定间隙。
[0047]需要说明的是，本实施例中触控模组203设置在基板204的第一侧，具体设置方式可与现有技术相同。举例来说，触控模组(touch sensor)可具体包括两层ITO层，分别作为触控模组的触控电极和感应电极，其中，多条感应电极和多条触控电极交叉且绝缘设置。
[0048]由此可见，本实施例中的压力触控模组包括:基板、设置于所述基板上的触控模组及压力传感器、以及背板。即通过在基板204的一侧设置触控模组203，并在同一基板204的另一侧接触设置了压力传感器205，如此，本实施例在同一个基板204上集成了触控模组203及压力传感器205等功能层，能够节省压力传感器(force sensor)制作所需载材(Glass或者PET)，使得该压力触控模组的厚度减薄、使产品一体化拥有更高的物理强度，而且节省了工艺流程;而且，基于压力触控模组的此种结构，压力传感器和背板可作为压力感应电容的两个极板，则在压力检测阶段，触控压力作用使得压力传感器和背板间的距离变化从而导致压力传感器与背板形成电容的容值发生变化，从而通过检测压力传感器和背板间电容的容值变化，即可获得触控压力的大小。
[0049]进一步地，在本发明的一个可选实施例中，所述压力触控模组还包括:背光单元。
[0050]其中，所述背光单元设置于所述压力传感器背离所述基板的一侧且位于所述背板与所述压力传感器之间，而且所述背光单元210与所述压力传感器205保持一定间隙。
[0051]相应地，上述实施例中所述的压力传感器可为自容感测块阵列。
[0052]具体来说，如图4所示，自容感测块阵列由多个阵列排布的压力感测块401形成，每个压力感测块作为一个极板，当外力作用时使得压力传感器发生形变时，压力感测块与背光单元BLU f iIm材之间的GAP发生变化，从而电场发生变化，从而使得压力感测块侦测到自容值变化。由此可见，自容感测块阵列能够灵敏地感测压力产生形变导致的容值变化。
[0053]在本发明的一个可选实施例中，所述压力触控模组还包括:设置于所述基板的第一侧的显示开关器件。即在基板设置有触控模组的一侧还设置有显示开关器件，例如薄膜晶体管，用于控制该压力触控模组进行显示。
[0054]如此，本实施例中在同一基板上集成了显示开关器件、触控模组(TouchSensor)、压力传感器(Force Sensor)三个功能层，使得该压力触控模组的集成度更高，有利于厚度减薄、使产品一体化拥有更高的物理强度，而且节省了工艺流程。
[0055]进一步地，在本发明的一个可选实施例中，如图2所示，所述压力触控模组还包括:驱动芯片207。
[0056]具体来说，所述驱动芯片207设置于所述基板204的第一侧(即设置有触控模组203的一侧)，且设置于所述压力触控模组的非显示区域。
[0057]进一步地，所述驱动芯片207与所述显示开关器件(在图2中未示出)、所述触控模组203及所述压力传感器205均电连接，且所述驱动芯片207运用分时驱动扫描的算法驱动所述显示开关器件、所述触控模组203及所述压力传感器205。
[0058]由此可见，本实施例中的驱动芯片207能够驱动显示开关器件、触控模组203及压力传感器205分别工作，即该驱动芯片207同时实现了显示驱动、触控模组及压力传感器扫描的功能，本实施例通过分时驱动的方法，使得一个驱动芯片即可驱动三个层独立工作且分时工作，无需如现有技术中将LCD driver 1C、压力传感器Driver IC及触控模组driverIC分开设置，如此，本实施例能够使得压力触控模组的厚和产品结构进一步简化，节省制作工艺，从而提尚效?。
[0059]进一步地，在本发明的一个可选实施例中，如图2和图3所示，图2是本实施例中一种压力触控模组的剖面示意图，图3是图2所示的压力触控模组的俯视局部结构示意图。参见图2，该压力触控模组除了包括上述实施例中的各组成结构，还包括:连接用柔性电路板FPC 209及主控FPC 208。
[0060]其中，所述连接用FPC209与所述压力传感器205的引出线连接，且与所述主控FPC208连接。
[0061 ] 而所述主控FPC 208与所述驱动芯片207连接，用于将所述压力传感器205的引出线连接至所述驱动芯片207对应的管脚。
[0062]需要说明的是，如图3示出的显示区域200，则连接用柔性电路板FPC 209及主控FPC 208设置于压力触控模组的非显示区域。具体地，如图3所示，连接用FPC 209与主控FPC208通过插接连接器211连接。
[0063]由此可见，本实施例中将压力传感器205的引出线通过绑定(bonding)—个连接用FPC 209，然后连接用FPC 209弯折后连接至主控FPC 208，主控FPC 208将这些引出线接至驱动芯片207对应的管脚(PIN)，如此，将压力传感器205和驱动芯片207通过连接用FPC 209和主控FPC 208连接起来，从而实现驱动芯片207对压力传感器205的驱动控制。
[0064]可选地，在本发明的另一个实施例中，所述压力触控模组还包括:连接用FPC。
[0065]其中，所述连接用FPC与所述压力传感器的引出线连接，且与所述基板的绑定区域连接，用于将所述压力传感器的引出线通过所述基板的绑定区域连接至所述驱动芯片对应的管脚。
[0066]本实施例中，由将压力传感器的引出线通过绑定(bonding)—个连接用FPC，且连接用FPC弯折后bonding至基板设置有触控模组一侧的绑定区域，进而通过基板的绑定区域将压力传感器的引出线与驱动芯片对应的管脚连接，如此，本实施例通过一个连接用FPC将压力传感器与驱动芯片连接起来，以实现驱动芯片对压力传感器的驱动控制。
[0067]进一步地，如图2所示，除了上述实施例中的各组成结构，所述压力触控模组还包括:彩膜基板202、液晶层212、上偏光片201及下偏光片206。
[0068]具体地，所述液晶层212设置所述触控模组203背离所述基板204的一侧，所述彩膜基板202设置于所述液晶层212背离所述触控模组203的一侧;所述上偏光片201设置于所述彩膜基板202背离所述液晶层212的一侧，所述下偏光片206设置于所述压力传感器205背离所述基板204的一侧。
[0069]需要说明的是，本实施例中的下偏光片206设置于压力传感器205与背光单元210之间，用于支撑压力传感器205与背光单元210之间的间隙，并将下偏光片206作为电容的两个电极之间的绝缘层。
[0070]与现有技术相比，本实施例中的在同一基板上集成了显示开关器件，触控模组(Touch Sensor)，压力传感器(Force Sensor)三个功能层。且通过分时驱动的形式，通过一个驱动芯片能够实现三个层的独立工作。从而，通过检测压力传感器(Force Sensor)与背板之间的间隙变化来判断压力触控的压力大小，具体因外力产生的形变使得该间隙的数值发生变化，从而检测到压力传感器(Force Sensor)和背板组成电容的容值变化，从而根据容值变化获得触控压力的大小。
[0071]图5是本发明一实施例中的一种基于上述任一实施例提供的压力触控模组的触控压力检测方法，如图5所示，该方法包括如步骤:
[0072]S1:在压力检测阶段，向压力传感器加载压力检测信号。
[0073]S2:检测所述压力传感器与所述背板形成的电容的容值变化。
[0074]具体来说，根据平板电容公式C=U.S)/d，可知当触控压力作用使得压力传感器与背板之间的距离发生变化时，会使得压力传感器和背板形成电容的容值变化，因此能够检测到电容变化值。
[0075]S3:根据所述电容的容值变化，获得触控压力的大小。
[0076]举例来说，如图2所示的压力触控模组，外力作用使得压力传感器205与背板210之间的间隙变化，即距离变化，进一步使得所述压力传感器205检测到容值变化，从而根据检测到的容值变化计算出压力数据，以判断触控所用的压力。
[0077]另外，当压力传感器为自容感测块阵列时，自容感测块阵列由多个阵列排布的压力感测块形成，则当外力作用时使得压力传感器发生形变时，使得压力感测块两两之间的电场发生变化，从而使得压力感测块侦测到容值变化。进一步地，根据容值变化可获得触控压力的大小。
[0078]本发明另一实施例提供了一种上述任一实施例中的压力触控模组的驱动方法，该方法包括如下步骤:
[0079]基于分时驱动扫描的算法，在第一预设时间段，驱动显示开关器件工作;在第二预设时间段，驱动触控模组工作;在第三预设时间段，驱动压力传感器工作。
[0080]需要说明的是，所述第一预设时间段、所述第二预设时间段及所述第三预设时间段不重合，如此，通过该驱动方法驱动显示开关器件、触控模组及压力传感器独立工作且分时工作。
[0081 ]举例来说，所述分时驱动扫描的算法，包括:
[0082]扫描LCD的一帧时间内，在LCD的显示时间驱动所述显示开关器件(如薄膜晶体管)工作；
[0083]在所述LCD的显示间隔时间，驱动所述触控模组及压力传感器工作。
[0084]举例来说，如图6所示的分时驱动扫描信号，VS为帧同步信号，TE为使能信号，touch扫描信号为驱动触控模块的扫描信号，force扫描信号为驱动压力传感器的扫描信号。其中，帧同步信号VS的上升沿到使能信号TE的下降沿的间隔为VBP，使能信号TE的上升沿到帧同步信号VS的下降沿的间隔为VFP，把帧同步信号VS的低电平(非有效电平)持续时间称为VSW。则由图6可知，在扫描LCD的一帧时间内(vertical total time)，在LCD的显示时间(TE为低电平时)驱动所述薄膜晶体管工作。在所述LCD的显示间隔时间(TE为高电平时)，驱动所述触控模组及压力传感器工作。
[0085]需要说明的是，在LCD—帧的时间里完成LCD Display+Touch扫描+Force扫描的动作，而Touch扫描及Force扫描在LCD的显示间隔时间(IXD Blanking)时间进行。在Force扫描时，触控模组(透传sensor)相当于屏蔽层(Shielding层)，能够起到对杂讯的屏蔽作用，同时使压力传感器(Force Sensor)侦测间隙的方向为向下，即侦测与背光单元基材之间的间隙变化。其中，在LCD—帧的时间内，Force扫描与Touch扫描的顺序可先可后，本实施例对此不加以限制。
[0086]基于同样的发明构思，本发明一实施例提供了一种显示装置，包括:上述任意一种压力触控模组。该显示装置可以为:液晶显示面板、手机、平板电脑、电视机、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示及触控压力感应功能的产品或部件。该显示装置由于包括上述任意一种压力触控模组的显示装置，因而可以解决同样的技术问题，并取得相同的技术效果。
[0087]在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”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。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接;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。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。
[0088]还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0089]以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
【主权项】
1.一种压力触控模组，包括:基板、设置于所述基板上的触控模组及压力传感器、以及背板，其特征在于: 所述触控模组设置于所述基板的第一侧； 所述压力传感器设置于所述基板背离所述触控模组的第二侧，且与所述基板相接触；所述背板设置于所述压力传感器背离所述基板的一侧，且与所述压力传感器保持一定间隙。2.根据权利要求1所述的压力触控模组，其特征在于，所述压力触控模组还包括:背光单元； 所述背光单元设置于所述压力传感器背离所述基板的一侧且位于所述压力传感器与所述背板之间，所述背光单元与所述压力传感器保持一定间隙。3.根据权利要求2所述的压力触控模组，其特征在于，所述压力传感器为自容感测块阵列。4.根据权利要求1所述的压力触控模组，其特征在于，所述压力触控模组还包括:设置于所述基板的第一侧的显示开关器件。5.根据权利要求4所述的压力触控模组，其特征在于，所述压力触控模组还包括:驱动芯片； 所述驱动芯片设置于所述基板的第一侧，且设置于所述压力触控模组的非显示区域；所述驱动芯片与所述显示开关器件、所述触控模组及所述压力传感器均电连接，且运用分时驱动扫描的算法驱动所述开关器件、所述触控模组及所述压力传感器。6.根据权利要求5所述的压力触控模组，其特征在于，所述压力触控模组还包括:连接用柔性电路板FPC及主控FPC; 所述连接用FPC与所述压力传感器的引出线连接，且与所述主控FPC连接； 所述主控FPC与所述驱动芯片连接，用于将所述压力传感器的引出线连接至所述驱动芯片对应的管脚。7.根据权利要求5所述的压力触控模组，其特征在于，所述压力触控模组还包括:连接用FPC; 所述连接用FPC与所述压力传感器的引出线连接，且与所述基板的绑定区域连接，用于将所述压力传感器的引出线通过所述基板的绑定区域连接至所述驱动芯片对应的管脚。8.—种基于权利要求1?7中任一项所述的压力触控模组的触控压力检测方法，其特征在于，所述方法包括: 在压力检测阶段，向压力传感器加载压力检测信号； 检测所述压力传感器与所述背板形成的电容的容值变化； 根据所述电容的容值变化，获得触控压力的大小。9.一种如权利要求1?7中任一项所述的压力触控模组的驱动方法，其特征在于，所述方法包括: 基于分时驱动扫描的算法，在第一预设时间段，驱动显示开关器件工作； 在第二预设时间段，驱动触控模组工作； 在第三预设时间段，驱动压力传感器工作； 其中，所述第一预设时间段、所述第二预设时间段及所述第三预设时间段不重合。10.根据权利要求9所述的驱动方法，其特征在于，所述分时驱动扫描的算法，包括:扫描LCD的一帧时间内，在LCD的显示时间驱动所述显示开关器件工作；在所述LCD的显示间隔时间，驱动所述触控模组及压力传感器工作。11.一种显示装置，其特征在于，包括:如权利要求1?7中任一项所述的压力触控模组。
【文档编号】G06F3/041GK106066730SQ201610365786
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2016年5月27日 公开号201610365786.6, CN 106066730 A, CN 106066730A, CN 201610365786, CN-A-106066730, CN106066730 A, CN106066730A, CN201610365786, CN201610365786.6
【发明人】杨清
【申请人】京东方科技集团股份有限公司, 合肥京东方光电科技有限公司