压力感测的触控显示装置的制作方法

本发明涉及一种压力感测的触控显示装置，尤其是涉及可准确辨识触控面板被按压位置、以供触控感测层发送触控信号的显示装置，利用控制单元电性连接触控面板，而通过触控面板的触控感测层与共同电极层等产生电容耦合量变化，经控制单元计算后达到准确辨识触控面板被按压位置的目的。

背景技术：

随着电子科技产品的不断创新，早期应用的各式桌上型电脑、笔记本电脑、移动电话或自动柜员机等电子产品，都需要通过实体按键输入操控指令、信号等，以启动电子产品运作，但有些电子产品体积小、附设的操控键盘的各实体按键也较小，所以在通过按压按键进行操控信号的输入时，经常会发生误触或按错其它按键等情形，导致输入作业相当麻烦与不便；因此，近年来各式智能电子产品相继问世，例如智能手机、平板电脑、自动柜员机或导览机等，各式电子产品已不再需要通过实体按键进行操控信号，而是可通过手指或是触控笔等，直接触碰触控荧幕显示的区块，利用触控荧幕感应被触碰的位置，再通过电子产品内部控制器执行相关的作业模式。一般应用的触控荧幕约可区分为电容式及电阻式触控荧幕，则就电容式触控荧幕的操作模式，是利用手指、触控笔或导电物体来接近或触碰该触控荧幕，藉以改变触控荧幕上的电容值，当触控荧幕的触控控制器检测到电容值变化时，即可判断触碰的位置，进而执行触碰位置的相关对应动作。当触控荧幕的驱动信号的电压较高时，触控控制器所检测的感应信号较准确，但当触控荧幕的驱动信号的电压较低时，触控控制器较无法通过感应信号检测触控荧幕上的触碰点，则触控控制器检测触控荧幕的触控准确度亦降低。

而现有触控荧幕的触控面板，可以利用物体接近触控面板时所产生的物理量变化，如电容值的变化量大小，用以检测物体存在于触控面板上的位置，再针对该位置发出感测信号至触控控制器，虽可通过检测物体触碰该触控面板的面积增加量所产生的电容量，以供触控控制器计算触控面板所受的压力值，但因触控面板上接触面积的大小容易影响电容量变化增减差异较大、正确性与准确度等均不佳，则会造成触控控制器产生误判现象，并发送错误的对应信号，即难以准确检测触控面板被按压位置的压力值，在实际应用实施时，仍无法充分发挥触控荧幕的实用功效，有待改善。

是以，如何解决目前触控荧幕的触控面板通过电容量计算压力值，正确性、准确度均不佳的问题与麻烦，且无法提供给触控荧幕的电子装置作为新的检测功能应用等的缺失与困扰，即为从事此行业的相关厂商所亟欲研究改善的方向之所在。

技术实现要素：

发明人有鉴于上述问题与缺失，乃搜集相关资料，经由多方评估及考量，并以从事于此行业累积的多年经验，经由不断试作及修改，始设计出此种可在触控面板受外力按压时，通过显示面板的共电极层、触控面板的触控感测层产生电容耦合量变化，而供控制单元准确计算触控面板上压力值大小的压力感测的触控显示装置的发明专利申请。

本发明的主要目的在于该触控显示装置，包括控制单元及电性连接至控制单元的显示屏幕，而该显示屏幕在显示面板上相对设置触控面板可形变绝缘层等，并在显示面板的一侧表面设有共同电极层，且相对共同电极层在触控面板表面设有触控感测层，即在触空面板受外力按压时，通过共同电极层与触控感测层间所产生的电容值改变情形，以供控制单元针对该电容耦合量的变化数值，进行辨识触控面板上外力按压的力量大小，达到准确检测触控面板上被按压位置的触控信号的目的，并不易发生误判情况。

本发明的次要目的在于该控制单元用于处理显示屏幕所传送的信号，且显示屏幕包含显示面板、触空面板及组装于显示面板及触控面板的相对内侧面各侧边处的多个间隔体，以供显示面板及触控面板相对内侧形成中空的感应空间，可供显示面板表面的共同电极与触控面板的触控感测层产生电容耦合量，而在触控面板受外力按压后触控感测层检测与按压点之间的电容耦合量变化，同时触控感测层亦与共同电极层间产生电容耦合量变化，可供触控感测层将检测电容耦合量变化的信号传送至控制单元，以供控制单元计算触控面板表面被触控位置的压力值，可供控制单元判断触控面板被按压位置的准确度，不易发生误判现象。

本发明的另一目的在于该控制单元用于处理显示屏幕所传送的信号，则该显示屏幕则在显示面板表面设有共同电极层，且相对共同电极层在触控面板表面设有触控感测层，即在共同电极层与触控感测层的相对内侧设有可形变绝缘层，可供触控面板被按压后产生电容耦合量变化供触控感测层感应按压力量所在位置，即供控制单元计算触控面板表面被触控位置的压力值，可供控制单元判断触控面板被按压位置的准确度，不易发生误判现象。

本发明的再一目的在于该控制单元用于处理显示屏幕所传送的信号，并且该显示屏幕的显示面板可以为横向场效应显示面板(in-plane-switching，ips，平面转换)，而该显示面板包括下基板、上基板及位于上基板、下基板相对内侧的液晶层，再在下基板与液晶层相对内侧设有第一共同电极层，可供进行检测该显示屏幕被按压后第一触控感测层、液晶层产生形变的电容耦合量数值改变，藉以供控制单元计算第一触控感测层表面被触控位置的压力值，可供控制单元判断第一触控感测层被按压位置的准确度，不易发生误判现象。

本发明的又一目的在于该控制单元用于处理显示屏幕所传送的信号，并在该显示屏幕的显示面板上设有可形变绝缘层，而在可形变绝缘层上再设有触控感测层，且显示面板与可形变绝缘层相对内侧设有共同电极层，可供检测该显示屏幕被按压后而与触控感测层同时产生形变以致电容耦合量数值改变，进而提供控制单元计算触控面板表面被触控位置的压力值，可供控制单元判断触控面板被按压位置的准确度，不易发生误判现象。

附图说明

图1为本发明显示装置的简易结构方框图；

图2为本发明显示装置的简易电路图；

图3为本发明第一实施例的侧视图；

图4为本发明第一实施例按压前的侧视图；

图5为本发明第一实施例按压后的侧视图；

图6为本发明第二实施例的侧视图；

图7为本发明第二实施例按压时的侧视图；

图8为本发明第三实施例的侧视图；

图9为本发明第三实施例按压时的侧视图；

图10为本发明第三实施例的简易电路图；

图11为本发明第四实施例的侧视图；

图12为本发明第四实施例按压时的侧视图；

图13为本发明第四实施例的简易电路图。

【附图标记说明】

1、控制单元

11、驱动器

2、显示屏幕

21、显示面板

211、共同电极层

22、触控面板

221、触控感测层

222、电极层

2221、驱动电极

2222、感测电极

23、间隔体

230、感应空间

24、可形变绝缘层

25、横向场效应显示面板

251、下基板

252、上基板

253、液晶层

254、第一共同电极层

26、第一触控感测层

261、第一电极层

2611、第一驱动电极

2612、第一感测电极

27、第一显示面板

271、第二共同电极层

28、第一可形变绝缘层

29、第二触控感测层

291、第二电极层

2911、第二驱动电极

2912、第二感测电极

3、施力物体

具体实施方式

为实现上述目的与功效，本发明所采用的技术手段及其构造、实施的方法等，现绘图就本发明的优选实施例详加说明其特征与功能如下，以便于对其完全了解。

请参阅图1-5所示，为本发明显示装置的简易结构方框图、显示装置的简易电路图、第一实施例的侧视图、第一实施例按压前的侧视图、第一实施例按压后的侧视图，由图中所示可以清楚看出，本发明压力感测的触控显示装置，包括有控制单元1及显示屏幕2，其中：

该控制单元1电性连接至显示屏幕2，可供处理显示屏幕2所传送的信号。

该显示屏幕2包括二相对设置的显示面板21、触控面板22，并在显示面板21一侧表面设有共同电极层211，而相对共同电极层211的触控面板22表面设有触控感测层221，即在共同电极层211与触控感测层221的相对内侧的至少二相对侧边分别设有间隔体23，而在各间隔体23相对内侧的共同电极层211、触控感测层221之间则形成中空的感应空间230。

且上述显示屏幕2的显示面板21，可以为液晶面板、彩色滤光片(cf)或薄膜晶体管(tft)基板等，则位于显示面板21表面的共同电极层211可以电性连接至预设电路布局的接地端(图中未示出)；而该触控面板22可以为压力感测的触控显示装置，且位于触控面板22表面的触控感测层221、则包括一层或一层以上的电极层222，该一层或一层以上的电极层222电性连接于控制单元1，且该一层或一层以上的电极层222包括多个平行排列的驱动电极2221、多个平行排列多个感测电极2222，即供多个驱动电极2221与多个感测电极2222等，形成纵横方向的交叉排列，以供控制单元1通过多个驱动器11分别驱动电极层222的多个驱动电极2221产生驱动信号，即供多个感测电极2222可检测多个驱动电极2221的电容耦合量数值变化情形。

则当显示屏幕2的触控面板22表面受到外部预设施力物体3(可为手指或触控笔等)按压时，即可通过触控感测层221检测触控面板22与预设施力物体3之间的电容耦合量(c1)的变化情形，藉以判断预设施力物体3碰触该触控面板22的位置处，同时触控感测层221与显示面板21的共同电极层211间在感应空间230位置、亦会产生另一电容耦合量的变化(c2)，且当预设施力物体3再朝触控面板22予以施力按压，则导致触控面板22及触控感测层221同时产生下压形变，而造成触控感测层221与共同电极层211间的电耦合量(c2′)改变，以并将电容耦合量(c1、c2、c2′等)数值的信号传送至控制单元1，则供控制单元1通过触控面板22与预设施力物体3的电容耦合量(c1)数值变化，检测得知预设施力物体3在触控面板22上施力点的位置，亦可再通过共同电极层211与触控感测层221之间的电容耦合量(c2、c2′)数值变化，计算出预设施力物体3在触控面板22上施予按压力量的大小，以供控制单元1可以依据所测得的压力值变化，进而可产生不同的信号，并提供给预设电子装置(可为笔记本电脑、平板电脑或智能手机等)作为新的功能(例如可作为切换荧幕画面、开机或关机等功能)的应用等。

而控制单元1亦可在不同时间，分别检测触控面板22与预设施力物体3的电容耦合量(c1)变化、或是检测共同电极层211与触控感测层221之间的电容耦合量(c2、c2′)数值变化，而判断预设施力物体3在触控面板22上碰触、按压的时间及位置等变化情形。

请参阅图1、2、6、7所示，为本发明显示装置的简易结构方框图、显示装置的简易电路图、第二实施例的侧视图、第二实施例按压时的侧视图，由图中所示可以清楚看出，本发明压力感测的触控显示装置，包括有控制单元1及显示屏幕2，且该显示屏幕2的显示面板21一侧表面设有共同电极层211，而相对共同电极层211在触控面板22表面设有触控感测层221，再在显示面板21的共同电极层211、触控面板22的触控感测层221相对内侧位置设有可形变绝缘层24，且该可形变绝缘层24可以为光学胶或硅胶等透明弹性材质、或是可压缩材质等所制成，而在共同电极层211、触控感测层221之间的可形变绝缘层24位置形成电容耦合量(c3)数值；即当触控面板22表面受到预设施力物体3(可为手指或触控笔等)触碰按压，则触控面板22与触控感测层221随着可形变绝缘层24产生形变，即使触控感测层221与共同电极层211之间的电容耦合量(c3′)数值产生变化，并可供控制单元1针对共同电极层211、触控感测层221之间的电容耦合量(c3′)数值变化，计算出预设施力物体3在触控面板22上施予按压力量的大小，而控制单元1可以依据所测得的压力值变化，进而可产生不同的信号，再提供给预设电子装置(可为笔记本电脑、平板电脑或智能手机等)作为新的功能(例如可作为切换荧幕画面、开机或关机等功能)的应用等。

再者，该显示面板21为液晶面板、彩色滤光片(cf)或薄膜晶体管(tft)基板等，且位于显示面板21表面的共同电极层211电性连接至预设电路布局的接地端(图中未示出)；且该触控面板22可以为压力感测的触控显示装置，且位于触控面板22表面的触控感测层221、则包括一层或一层以上的电极层222，该一层或一层以上的电极层222电性连接于控制单元1，且该一层或一层以上的电极层222包括多个平行排列的驱动电极2221、多个平行排列多个感测电极2222，即供多个驱动电极2221与多个感测电极2222等，形成纵横方向的交叉排列，以供控制单元1通过多个驱动器11分别驱动电极层222的多个驱动电极2221产生驱动信号，再供多个感测电极2222检测多个驱动电极221的电容耦合量(c3、c3′)数值变化情形。

请参阅图1、2、8、9、10所示，为本发明显示装置的简易结构方框图、显示装置的简易电路图、第三实施例的侧视图、第三实施例按压时的侧视图、第三实施例的简易电路图，由图中所示可以清楚看出，本发明压力感测的触控显示装置，包括有控制单元1及显示屏幕2，该显示屏幕2包括有横向场效应显示面板25(in-plane-switching，ips)、第一触控感测层26，而该横向场效显示面板25包括有下基板251、上基板252及位于上基板252、下基板251相对内侧的液晶层253，则下基板251与液晶层253相对内侧再设有第一共同电极层254，且在第一触控感测层26与第一共同电极层254之间，形成电容耦合量(c4)数值；即在显示屏幕2的第一触控感测层26被预设施力物体3(可为手指或触控笔等)触碰按压后，第一触控感测层26与上基板252、液晶层253产生形变，便可通过控制单元1检测该显示屏幕2的第一触控感测层26、第一共同电极层254及液晶层253等所产生形变的电容耦合量(c4′)数值改变，可提供控制单元1针对第一触控感测层26、第一共同电极层254及液晶层253之间的电容耦合量(c4、c4′)数值变化，由控制单元1计算出预设施力物体3在横向场效应显示面板25上施予按压力量的大小，再供控制单元1可以依据所测得的压力值变化，进而可产生不同的信号，并提供给预设电子装置(可为笔记本电脑、平板电脑或智能手机等)作为新的功能(例如可作为切换荧幕画面、开机或关机等功能)的应用等。

另外，该横向场效应显示面板25可以为压力感测的触控显示装置，且位于下基板251表面的第一触控感测层26、则包括有一层或一层以上的第一电极层261，该一层或一层以上的第一电极层261电性连接于控制单元1，且该一层或一层以上的第一电极层261包括多个平行排列的第一驱动电极2611、多个平行排列多个第一感测电极2612，即供多个第一驱动电极2611与多个第一感测电极2612等，形成纵横方向的交叉排列，以供控制单元1可通过多个驱动器11分别驱动第一电极层261的多个第一驱动电极2611产生驱动信号，再供多个第一感测电极2612进行检测多个第一驱动电极2611的电容耦合量的变化(c4、c4′)情形。

请参阅图1、2、11、12、13所示，为本发明显示装置的简易结构方框图、显示装置的简易电路图、第四实施例的侧视图、第四实施例按压时的侧视图、第四实施例的简易电路图，由图中所示可以清楚看出，本发明压力感测的触控显示装置，包括有控制单元1及显示屏幕2，而该显示屏幕2则包括第一显示面板27、位于第一显示面板27上的第一可形变绝缘层28及位于第一可形变绝缘层28上的第二触控感测层29，且第一显示面板27与第一可形变绝缘层28相对内侧设有第二共同电极层271，并在第二触控感测层29与第一显示面板27表面的第二共同电极层271间，形成电容耦合数值(c5)；且在第二触控感测层29被预设施力物体3(可为手指或触控笔等)触碰按压后，可供控制单元1检测该显示屏幕2的第二触控感测层29被按压后、而与第一可形变绝缘层28、第二共同电极层271同时产生形变以致电容耦合量数值(c5、c5′)改变，可由控制单元1计算出预设施力物体3在第二触控感测层29表面上施予按压力量的大小，再供控制单元1可以依据所测得的压力值变化，进而可产生不同的信号，并提供给预设电子装置(可为笔记本电脑、平板电脑或智能手机等)作为新的功能(例如可作为切换荧幕画面、开机或关机等功能)的应用等。

并且，该第一显示面板27可以为液晶面板、彩色滤光片(cf)或薄膜晶体管(tft)基板等，且位于第一显示面板27表面的第二共同电极层271电性连接至预设电路布局的接地端(图中未示出)；该第二触控感测层29包括二层或二层以上的薄膜(film)所构成，并通过贴合方式与第一可形变绝缘层28一起贴附在第一显示面板27的表面上；另外该第二触控感测层29、则包括一层或一层以上的第二电极层291，该一层或一层以上的第二电极层291电性连接于控制单元1，且该一层或一层以上的第二电极层291包括多个平行排列的第二驱动电极2911、多个平行排列多个第二感测电极2912，即供多个第二驱动电极2911与多个第二感测电极2912等，形成纵横方向的交叉排列，以供控制单元1可利用多个驱动器11分别驱动第二电极层291的多个第二驱动电极2911产生驱动信号，再供多个第二感测电极2912进行检测多个第二驱动电极2911的电容耦合量(c5、c5′)数值的变化情形。

是以，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，非因此局限本发明的专利范围，本发明压力感测的触控显示装置，利用显示装置的控制单元1电性连接于显示屏幕2，而显示屏幕2包括二相对的显示面板21、触控面板22，且在显示面板21一侧表面设有共同电极层211，则相对共同电极层211的触控面板22表面则设有触控感测层221，而在触控面板22表面被预设施力物体3触碰按压时，会在预设施力物体3与触控感测层221间形成电容耦合量数值变化，同时触控感测层221与共同电极层211之间的另一电容耦合量数值亦产生变化，以便可达到通过控制单元1依据电容耦合量变化，检测触控面板22表面被按压位置的目的，且供控制单元1计算出预设施力物体3施加于触控面板22的按压力量大小的效果，而通过控制单元1的利用电容耦合量数值变化产生不同信号，可提供预设电子装置应用的功能，凡是可以实现上述效果的结构、装置皆应受本发明所涵盖，这种简单的修改及等效结构变化，均应包含在本发明的保护范围之内。

因此，本发明主要针对压力感测的触控显示装置进行设计，利用显示装置的控制单元电性连接于显示屏幕，且显示屏幕包括二相对设置的显示面板、触控面板，并在相对内侧面分别设有共同电极层、触控感测层，则在触控面板表面与触控感测层间、触控感测层与共同电极层间分别形成不同的电容耦合量，则当触控面板表面被按压时，位于触控感测层与共同电极层间的电容耦合量产生数值变化，并可达到控制单元依据电容耦合量变化而计算触控面板被施加按压力量大小为主要保护重点，且通过电容耦合量的数值变化，仅使控制单元准确检测触控面板表面被施加按压力的位置的优势，并可通过控制单元对检测的电容耦合量数值变化，产生新的信号提供预设电子装置利用的效果，并且，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，非因此即局限本发明的专利范围，因此凡是运用本发明说明书及附图内容所做出的简单修饰及等效结构变化，均应包含在本发明的保护范围之内。

综上所述，本发明上述的压力感测的触控显示装置在实际应用、实施时，确实能达到其功效及目的，因此本发明确实为一实用性优异的研究发明，符合发明专利的申请要件。