一种压力触控显示装置及其触控压力检测方法与流程

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种压力触控显示装置及其触控压力检测方法。

背景技术：

触控显示装置越来越多的应用于各行业的显示技术领域中，当用户通过手指触摸触控显示装置的触控屏时，触控显示装置能够感知触控屏平面内手指的触控位置，以及手指的触控压力，从而使得用户仅通过触摸触控屏上的图案或者文字就能实现人机交互。

现有技术中的触控显示装置，例如手机如图1所示，包括手机中框11以及安装于所述手机中框11上的触控屏10。为了对手指的触控压力进行检测，该手机还包括设置于触控屏10周边且位于触控屏10与中框11之间的压敏元件20。然而，由于压敏元件20设置于触控屏10的周边，而通常用户在实现触控按压的过程中，均是将手指按压在显示区域01中，因此位于周边位置的压敏元件20并不能真实有效的反应用户的实际按压力度，从而降低了触控压力检测的精度。

技术实现要素：

本发明的实施例提供一种压力触控显示装置及其触控压力检测方法，能够避免位于周边位置的压敏元件，对按压位置在显示区域的触控压力进行检测时，检测精度不准确的问题。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

本发明实施例的一方面，提供一种压力触控显示装置，包括直下式背光模组，所述压力触控显示装置还包括多个压敏元件，且每一个所述压敏元件与所述直下式背光模组的一个发光器件的位置相对应；所述压力触控显示装置还包括与所述压敏元件相连接的控制芯片，用于通过所述压敏元件对触控压力进行检测。

优选的，所述压敏元件包括压阻材料层；所述控制芯片与所述压阻材料层的上表面和下表面分别电连接。

优选的，所述压敏元件还包括与所述压阻材料层堆叠设置，且相接触的第一电极；所述控制芯片与所述第一电极相连接。

优选的，所述直下式背光模组包括印刷电路板，所述压敏元件设置于所述印刷电路板上；所述压敏元件设置有过孔，所述发光器件通过所述过孔与所述印刷电路板相连接；所述发光器件的出光面设置有保护罩，所述保护罩覆盖所述过孔并与所述压敏元件相抵。

优选的，所述压敏元件包括相对设置的第一电极和第二电极，所述第二电极与所述第一电极构成压力电容；所述控制芯片所述第一电极和所述第二电极分别电连接；其中，所述第一电极集成于直下式背光模组中。

进一步优选的，所述发光器件的出光面设置有保护罩，所述第一电极设置于所述保护罩上；构成所述第一电极的材料包括透明导电材料。

进一步优选的，压力触控显示装置还包括阵列基板以及与所述阵列基板相对盒的对盒基板；所述第二电极设置于所述阵列基板或所述对盒基板上，其中，构成所述第二电极的材料包括透明导电材料。

进一步优选的，每相邻的两个所述压敏元件的第二电极为一体结构。

进一步优选的，该压力触控显示装置还包括公共电极，所述第二电极与所述公共电极复用。

本发明实施例的另一方面，提供用于对上述任意一种压力触控显示装置进行触控压力检测方法，所述方法包括：控制芯片向压敏元件输入初始电流；其中，所述初始电流为接触且未按压所述压力触控显示装置时，所述控制芯片输出的电流值。所述压敏元件向所述控制芯片输出当前电流；其中，所述当前电流为按压所述压力触控显示装置后，所述压敏元件输出的电流值。所述控制芯片对所述初始电流与所述当前电流进行比较得出电流变化值，并根据所述电流变化值得出当前触控压力。所述控制芯片将所述当前触控压力与力度等级阈值相比较，以确定触控压力等级。

本发明实施例提供一种压力触控显示装置及其触控压力检测方法。该压力触控显示装置直下式背光模组，该压力触控显示装置还包括多个压敏元件，且每一个压敏元件与直下式背光模组的一个发光器件的位置相对应。压力触控显示装置还包括与压敏元件相连接的控制芯片，用于通过压敏元件对触控压力进行检测。由于直下式背光模组包括均匀分布于显示区域的多个发光器件，因此当每一个压敏元件与一个发光器件的位置相对应时，可以使得上述压敏元件分布于显示区域中。这样一来，当用户将手指按压在显示区域以实现按压触控时，触控压力能够作用于位于显示区域的压敏元件上，因此按压位置处的压敏元件向控制芯片输出的信号能够更准确的反应触控压力的大小，从而可以提高控制芯片通过压敏元件对触控压力进行检测的精度。

附图说明

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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的压力触控显示装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供一种直下式背光模组的俯视图；

图3为本发明实施例提供的一种压力触控显示装置的结构示意图；

图4a为图3中压敏元件中压阻材料层的结构示意图；

图4b为图4a中压阻材料层受压后的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的直下式背光模组内集成有压敏元件的至少一部分的一种压力触控显示装置的结构示意图；

图6为图5中发光器件的安装结构示意图；

图7为图6中控制芯片与压阻材料的连接方式示意图；

图8为图5中连接不同压敏元件的走线之间的排布方式示意图；

图9为本发明实施例提供的一种压敏元件对触控压力进行检测的流程图；

图10为本发明实施例提供的直下式背光模组内集成有压敏元件的至少一部分的另一种压力触控显示装置的结构示意图；

图11为本发明实施例提供的直下式背光模组内集成有压敏元件的至少一部分的又一种压力触控显示装置的结构示意图；

图12为本发明实施例提供的一种用于对压力触控显示装置的触控压力进行检测的方法流程图。

附图标记：

10-触控屏；11-手机中框；20-压敏元件；201-压阻材料层；2011-导电粒子；2012-基体材料；2013-过孔；202-第一电极；203-第二电极；21-控制芯片；30-背光模组；301-发光器件；3011-保护罩；302-扩散板；303-光学膜片；304-印刷电路板；40-显示面板；401-阵列基板；402-对盒基板；01-显示区域；02-内部走线；03-芯片引脚。

具体实施方式

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。

本发明实施例提供一种压力触控显示装置，如图2所示，包括直下式背光模组30。

该压力触控显示装置如图3所示还包括多个压敏元件20，且每一个压敏元件20与直下式背光模组30的一个发光器件301的位置相对应。此外，该压力触控显示装置还包括与压敏元件20相连接的控制芯片21，用于通过该压敏元件20对触控压力进行检测。

其中，上述发光器件301可以包括发光二极管(英文全称：Light Emitting Diode，英文简称：LED)。例如：有机发光二极管(英文全称：Organic Light Emitting Diode，英文简称：OLED)，或量子点发光二极管(英文全称：Quantum Dot Emitting Diode，英文简称：QDED)。

需要说明的是，所述每一个压敏元件20与直下式背光模组30的一个发光器件301的位置相对应是指，压敏元件20与发光器件301的数量可以相等，此时，压敏元件20与发光器件301可以一一对应。或者，如图3所示，压敏元件20的数量小于发光器件301的数量，但是每一个压敏元件20的位置都会与其中一个发光器件301的位置相对应。本发明对压敏元件20与发光器件301的数量不做限定，具体对应关系可如上所述。此外，当压敏元件20的数量小于发光器件301的数量时，优选的可以将压敏元件20均匀的分布于直下式背光模组30的出光面上，从而各个按压位置的检测数据均能够准确。

此外，本发明中上述压敏元件20可以集成于显示面板40中，或者集成于直下式背光模组30中，又或者制作于直下式背光模组30与显示装置的后壳(图中未示出)之间，本发明对此不做限定。然而，由于显示面板40包括相对设置的阵列基板和对盒基板，其结构相对复杂，因此将该压敏元件20全部集成于显示面板40时，对显示面板40内部结构造成的影响较大。此外，当将压敏元件20全部或部分制作于直下式背光模组30与上述后壳之间时，由于用户手指按压力需要经过显示面板40以及直下式背光模组30之后，才能够传递至压敏元件20，从而造成按压力在逐级传递的过程中，造成较大的损耗，降低检测精度。综上所述，优选的将压敏元件20的至少一部分集成于直下式背光模组30中。

另外，该为了使得发光器件301发出的光线能够均匀的入射至显示面板40，该压力触控显示装置如图3所示还可以包括扩散板302，用于提高光学性能的光学膜片303。

本发明实施例提供一种压力触控显示装置，该压力触控显示装置直下式背光模组和多个压敏元件，且每一个压敏元件与直下式背光模组的一个发光器件的位置相对应。压力触控显示装置还包括与压敏元件相连接的控制芯片，用于通过压敏元件对触控压力进行检测。由于直下式背光模组包括均匀分布于显示区域的多个发光器件，因此当每一个压敏元件与一个发光器件的位置相对应时，可以使得上述压敏元件分布于显示区域中。这样一来，当用户将手指按压在显示区域以实现按压触控时，触控压力能够作用于位于显示区域的压敏元件上，因此按压位置处的压敏元件向控制芯片输出的信号能够更准确的反应触控压力的大小，从而可以提高控制芯片通过压敏元件对触控压力进行检测的精度。

以下通过具体的实施例对压敏元件20的具体结构以及将压敏元件20的至少一部分集成于直下式背光模组30中进行详细的举例说明。

实施例一

本实施例中的压敏元件20，如图4a所示，至少包括压阻材料层201。

该压阻材料层201由压阻材料构成。其中该压阻材料包括具有较高阻值的基体材料2012和掺入上述基体材料2012中的若干导电粒子2011例如(金属粒子、石墨烯、纳米碳球以及纳米硅球等)。

上述压阻材料具有压阻效应，具体的，如图4b所示，当有压力F作用于压阻材料时，掺入上述基体材料2012中的导电粒子2011之间的距离会变小，从而可以使得整个压阻材料的阻值减小。从而可以利用上述压阻效应，对上述阻值的变化进行检测，以达到触控压力检测的目的。

在此基础上，可以将上述压阻材料层201集成于直下式背光模组30中。具体的，例如该压阻材料层201设置于发光器件301的出光面。

或者，由于当压阻材料层201的透光性较低时，为了保证直下式背光模组30的透光率，可以避免将压阻材料层201覆盖于发光器件301的出光面。具体的，如图5所示，上述直下式背光模组包括印刷电路板304，该压敏元件20可以通过导电胶粘贴至印刷电路板304上。在此基础上，该压敏元件20设置有过孔2013。上述发光器件301通过过孔2013与印刷电路板304相连接。这样一来，该发光器件301如图6所示能够嵌入上述压敏元件20内，从而使得发光器件301的发光面不会被用于构成压敏元件20的压阻材料层201遮挡。

在此情况下，发光器件301的出光面设置有保护罩3011，其中，为了使得按压过程中，上述压敏元件20能够受到上述按压力，该保护罩3011需要覆盖过孔2013并与压敏元件20相抵，从而能够将保护罩3011受到的压力传递至压敏元件20，以使得压敏元件20能够受压变形，并发生压阻效应。具体的，由于如图3所示，扩散板302会与保护罩3011相接触，因此当用户在按压显示面板40时，用户施加的触控压力能够传递至扩散板302，然后再通过扩散板302将上述压力传递至保护罩3011。在此基础上，由于保护罩3011为凸起结构，所以保护罩3011的受压面积较小，受到的压强较大，受压更加灵敏。

需要说明的是，上述触控压力的传递过程是以扩散板302为与保护罩3011相接触的部件为例进行的说明。当该直下式背光模组30还包括位于扩散板302靠近保护罩3011一侧且与该保护罩3011相接触的导光板时，上述导光板可以为与保护罩3011相接触的部件，且将上述压力传递至保护罩3011。

此外，本发明对压阻材料层201的形状不做限定，可以为圆柱、棱柱或圆台等。由于上述保护罩3011通常为半球形，因此为了与该保护罩3011的形状相匹配，从而提升空间的利用率，优选的，上述压阻材料层201可以为圆柱或圆台。

基于此，为了实现对压力触控的采集，上述控制芯片21与压阻材料层201的上表面和下表面分别电连接。具体的，可以如图7所示，在印刷电路板304板中设置内部走线02，以控制芯片21与压阻材料层201的下表面相连接为例，该内部走线02的一端与压阻材料层201的下表面相连接，另一端可以通过涂覆银胶01的方式，通过该具有导电功能的银胶01将内部走线02的另一端连接至控制芯片21的一个引脚03上。

进一步的，由于上述压阻材料层201的电阻较大，导电性能不高，为了提高压敏元件20的导电性能，以提高信号的传输效率，优选的，如图5所示，该压敏元件20还包括与压阻材料层201堆叠设置，且相接触的第一电极202，具体的，该第一电极202可以通过导电胶粘贴于压阻材料层201上。其中，控制芯片21与第一电极202相连接。具体连接方式同控制芯片21与压阻材料层201的连接方式，此处不再赘述。

需要说明的是，本发明对上述第一电极202的材料、个数以及设置位置不做限定。例如，当该压敏元件20仅包括一个第一电极202时，该第一电极202可以如图5所示设置于压阻材料层201的上表面，或者设置于压阻材料层201的下表面。当压敏元件20仅包括两个第一电极202时，上述两个第一电极202可以分别设置于压阻材料层201的上、下表面。此外，上述第一电极202可以采用金属材料构成。但鉴于现有制作工艺以及成本的限制，由金属材料构成的第一电极202的厚度较大，不利于显示装置超薄化的设计要求。因此优选的上述第一电极202可以采用透明导电薄膜，例如ITO(氧化铟锡)、IZO(氧化铟锌)薄膜构成。

其中，本文中，“上”和“下”等方位术语是相对于附图中的压力触控显示装置置放的方位来定义的，应当理解到，这些方向性术语是相对的概念，它们用于相对于的描述和澄清，其可以根据压力触控显示装置所放置的方位的变化而相应地发生变化。

由于本实施例中，压敏元件20是利用压阻材料层201的压阻效应，对受压过程中该压阻材料层201的阻值变化进行检测，以达到检测触控压力的目的。因此不同位置的压敏元件20，受到的压力不同，受压位置处的压敏元件20其阻值变化也不尽相同。因此上述控制芯片需要单独对不同的压敏元件20输出的信号进行采集。为了实现上述单独采集，不同压敏元件20的走线02之间如图8所示不能相交。

以下，如图9所示，对采用上述压敏元件20对触控压力进行检测的步骤进行说明。

S101、进行常规触控扫描。

具体的，当用户未按压或接触且未按压上述压力触控显示装置时，控制芯片21向每一个压敏元件20输入初始电流Ic。

S102、控制芯片21接收按压信号。

具体的，当用户按压上述压力触控显示装置时，该压敏元件20向控制芯片21输出当前电流Id，以作为上述按压信号。

S103、控制芯片21进行数据处理。

具体的，控制芯片21对上述初始电流Ic与当前电流Id进行比较得出电流变化值△I，并根据该电流变化值△I得出该压敏元件20中压阻材料层201在按压前后的电阻变化值△R，并根据该电阻变化值△R得出当前触控压力Fd。

S104、确定压力等级。

具体的，该控制芯片21将当前触控压力Fd与力度等级阈值f相比较，以确定触控压力等级。这样一来，当触控位置的手指按压力等级确定后，可以实现不同的手指按压力等级对应不同的命令。例如，当用户观看视频时，可以设置为手指按压力等级I对应音量大小的调节，手指按压力等级II对应亮度大小的调节，手指按压力等级III对应快进速度的调节，因此用户可以施加不同的按压力，以实现相应命令的调取。其中，手指按压力等级I、手指按压力等级II以及手指按压力等级III对应的手指按压力的大小依次增加。

实施例二

本实施例中的压敏元件20，如图10所示，包括相对设置的第一电极202和第二电极203。

其中，第二电极203与第一电极202构成压力电容。控制芯片21与第一电极202和第二电极203分别电连接。其中，上述第一电极202可以集成于直下式背光模组30中，以实现将压敏元件20的至少一部分集成于直下式背光模组30中。

具体的，上述第一电极202可以设置于保护罩3011与印刷电路板304之间。为了使得发光器件301能够与印刷电路板304相连接，可以在用于构成压敏元件20的第一电极202上制作如图5所示的过孔2013。

或者，当该发光器件301的出光面设置有保护罩3011，且第一电极202由透明导电材料构成时，第一电极202设置于上述保护罩3011上。这样一来，当上述第二电极203未集成于直下式背光模组30中，能够减小第一电极202与第二电极203之间的距离，从而提高压力感应的灵敏度。此外，上述保护罩3011可以通过胶状物质，例如导电胶粘贴与印刷电路板304上。

在此基础上，当上述第二电极203未集成于直下式背光模组30中时，可以如图10所示，将第二电极203制作于阵列基板401或与该阵列基板401相对盒的对盒基板402上。在此情况下，为了避免第二电极203对光线透过率的影响，该第二电极203可以采用透明导电材料构成。

需要说明的是，上述第一电极202设置于保护罩3011是指，可以在每一个保护罩3011均设置有上述第一电极202，或者在个别保护罩3011设置上述第一电极202，本发明对此不做限定。由于保护罩3011为凸起结构，所以设置于保护罩3011上的第一电极202的受压面积较小，受到的压强较大，受压更加灵敏。其中，当用户在按压显示面板40时，用户施加的触控压力能够传递至与该第一电极202相接触的部件，例如导光板或如图3所示的扩散板302上。具体触控压力的传递过程如上所述，此处不再赘述。

此外，将不同压敏元件20中的第一电极202设置于不同的保护罩3011上时，如图10所示，可以使得控制芯片21通过不同的走线与不同压敏元件20中的第一电极202相连接，以单独对第一电极202的信号进行采集。这样一来，为了实现上述单独采集，不同压敏元件20的走线02之间如图8所示不能相交。

此外，当用于实现彩色显示的滤光层制作与上述对盒基板402时，该对盒基板402可以为彩膜基板。当上述滤色层集成于阵列基板401时，该对盒基板402只用于与阵列基板401相对盒以构成用于容纳液晶的液晶盒。

进一步的，为了简化制作工序，每相邻的两个压敏元件20的第二电极203如图11所示为一体结构。从而使得所有第二电极203为一整层，即可以通过一次涂覆工艺制备出不同压敏元件20的第二电极203。

在此基础上，为了进一步简化制作工序，当压力触控显示装置还包括公共电极时，上述第二电极203与该公共电极复用。当压力触控显示装置进行显示时，该公共电极用于提供公共电压。当压力触控显示装置进行压力触控式，该公共电极可以作为上述压力电容的第二电极203，且可以不改变输入至该公共电极的公共电压。

需要说明的是，上述对于TN(英文全称：Twist Nematic，中文全称：扭曲向列)型显示装置而言，上述公共电极制作于对盒基板402上；此外，对于ADS(英文全称：Advanced-Super Dimensional Switching，中文全称：高级超维场开关)型显示装置而言，上述公共电极制作于阵列基板401上。

其中，本实施例中对采用上述压敏元件20对触控压力进行检测的步骤基本与实施例一相同，不同之处在于，步骤S103具体为，控制芯片21对上述初始电流Ic与当前电流Id进行比较得出电流变化值△I，根据电流变化值△I得出压力电容在按压压力触控显示装置前后的电容变化值△C，并根据电容变化值△C得出当前触控压力。

本发明实施例提供一种用于对如上所述的任意一种压力触控显示装置进行触控压力检测方法，如图12所示，该方法包括：

S201、如图3所示的控制芯片21向压敏元件20输入初始电流Ic。

其中，上述初始电流Ic为接触且未按压该压力触控显示装置时，控制芯片21输出的电流值。

S202、压敏元件20向控制芯片21输出当前电流Id。

其中，当前电流Id为按压该压力触控显示装置后，所述压敏元件20输出的电流值。；

S203、控制芯片21对初始电流Ic与当前电流Id进行比较得出电流变化值△I，并根据电流变化值△I得出当前触控压力Fd。

S204、控制芯片21将当前触控压力Fd与力度等级阈值f相比较，以确定触控压力等级。

具体的，当触控位置的手指按压力等级确定后，可以实现不同的手指按压力等级对应不同的命令。例如，当用户观看视频时，可以设置为手指按压力等级I对应音量大小的调节，手指按压力等级II对应亮度大小的调节，手指按压力等级III对应快进速度的调节，因此用户可以施加不同的按压力，以实现相应命令的调取。其中，手指按压力等级I、手指按压力等级II以及手指按压力等级III对应的手指按压力的大小依次增加。

这样一来，通过控制芯片与压敏元件可以对用户按压过程中的触控压力进行检测。由于每一个压敏元件与直下式背光模组中的一个发光器件的位置相对应，而直下式背光模组中多个发光器件均匀的分布于显示区域。因此，可以使得上述压敏元件分布于显示区域中。在此情况下，当用户将手指按压在显示区域以实现按压触控时，触控压力能够作用于位于显示区域的压敏元件上，因此按压位置处的压敏元件向控制芯片输出的信号能够更准确的反应触控压力的大小，从而可以提高控制芯片通过压敏元件对触控压力进行检测的精度。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。