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CN105573555B - 一种压力触控结构、触控显示面板、显示装置 - Google Patents

一种压力触控结构、触控显示面板、显示装置 Download PDF

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CN105573555B CN201610059794.8A CN201610059794A CN105573555B CN 105573555 B CN105573555 B CN 105573555B CN 201610059794 A CN201610059794 A CN 201610059794A CN 105573555 B CN105573555 B CN 105573555B
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Abstract

本发明公开了一种压力触控结构、触控显示面板、显示装置，用以实现多种压力识别功能，并准确的检测压力触控。压力触控结构包括：衬底基板、位于衬底基板上的感光器件、与感光器件位置对应的磷光发射结构；磷光发射结构包括第一电极、第二电极、位于第一电极和第二电极之间的磷光层、位于磷光层和第一电极之间和/或位于磷光层和第二电极之间的柔性材料层；第一电极接收第一电压信号，第二电极接收第二电压信号，第一电极和第二电极用于在第一电压信号和第二电压信号的作用下，形成电压值不变的电容；感光器件用于接收磷光层发射的磷光，将接收到的磷光的光强与无压力触控时检测到的光强进行比较，确定压力触控的大小。

Description

一种压力触控结构、触控显示面板、显示装置
技术领域
本发明涉及触控技术领域，尤其涉及一种压力触控结构、触控显示面板、显示装置。
背景技术
现有技术压力触控(Force Touch)应用领域越来越广泛，最早进入公众视野的压力触控技术是具有Force Touch功能的手表，其工艺为在手表的四角上分别安装一个重力感应器件，从而进行轻点、轻按、重按三层维度的动作回馈。这样可以让触控交互从长按的“时间”维度延伸至重压的“力度”维度，为人机交互开拓出了全新的空间。
但现有技术实现压力触控功能只有轻、中、重三种压力识别功能，而且对于尺寸较小的手表实现压力感应较容易，对于大尺寸的显示器件仅仅靠在四个角上安装重力感应器件实现压力感应较困难。
发明内容
本发明实施例提供了一种压力触控结构、触控显示面板、显示装置，用以实现多种压力识别功能，并准确的检测压力触控。
本发明实施例提供的一种压力触控结构，其中，包括衬底基板、位于所述衬底基板上的感光器件、以及与所述感光器件的位置对应的磷光发射结构；
所述磷光发射结构包括第一电极、第二电极、位于所述第一电极和所述第二电极之间的磷光层、位于所述磷光层和所述第一电极之间和/或位于所述磷光层和所述第二电极之间的柔性材料层；
所述第一电极接收第一电压信号，所述第二电极接收第二电压信号，所述第一电极和所述第二电极用于在所述第一电压信号和所述第二电压信号的作用下，形成电压值不变的电容；
所述感光器件用于接收所述磷光层发射的磷光，将接收到的磷光的光强与无压力触控时检测到的光强进行比较，确定压力触控的大小。
由本发明实施例提供的压力触控结构，由于该压力触控结构包括感光器件和磷光发射结构，磷光发射结构包括第一电极、第二电极、位于第一电极和第二电极之间的磷光层、位于磷光层和第一电极之间和/或位于磷光层和第二电极之间的柔性材料层；当有外界压力时，柔性材料层发生形变，第一电极和第二电极之间的距离减小，导致第一电极和第二电极形成的电容值增大，因为第一电极和第二电极形成的电容的电压值不变，因此当第一电极和第二电极形成的电容的电容值增大时，会导致第一电极和第二电极之间的电荷量增大，进而引起磷光层发射的磷光强度增大，由于感光器件用于接收磷光层发射的磷光，将接收到的磷光的光强与无压力触控时检测到的光强进行比较，确定压力触控的大小，因此，感光器件能够根据接收到的磷光强度准确的检测压力触控，与现有技术相比，本发明实施例能够实现更多种压力识别功能。
较佳地，所述第一电极位于所述磷光层的下方，所述第二电极位于所述磷光层的上方；
所述感光器件位于所述磷光发射结构的下方，所述第一电极为透明电极；或，
所述感光器件位于所述磷光发射结构的上方，所述第二电极为透明电极。
较佳地，所述感光器件包括光敏二极管和控制薄膜晶体管，所述控制薄膜晶体管用于在打开时，导出所述光敏二极管的电流；
所述光敏二极管的一侧与所述控制薄膜晶体管的源极或漏极连接，另一侧与透明电极连接，所述控制薄膜晶体管的源极或漏极用于接收第三电压信号，所述透明电极用于接收第四电压信号，所述第三电压信号和所述第四电压信号为电压值不等的恒压信号。
较佳地，还包括设置在所述衬底基板上的遮光层，所述遮光层用于遮挡入射到所述感光器件中的外界环境的光线。
较佳地，与所述光敏二极管直接接触的透明电极在衬底基板上的投影区域位于所述遮光层在所述衬底基板上的投影区域内。
较佳地，所述磷光发射结构还包括设置在所述磷光层和所述柔性材料层之间的缓冲层。
本发明实施例还提供了一种触控显示面板，包括上述的压力触控结构。
较佳地，包括相对设置的阵列基板和彩膜基板，以及位于所述阵列基板朝向所述彩膜基板一侧的黑矩阵，或位于所述彩膜基板朝向所述阵列基板一侧的黑矩阵；
所述压力触控结构设置在所述阵列基板和/或所述彩膜基板上。
较佳地，所述压力触控结构设置在与所述黑矩阵的位置对应的区域。
较佳地，包括相对设置的阵列基板和封装盖板，以及设置在所述阵列基板朝向所述封装盖板一侧的有机发光结构；
所述压力触控结构设置在所述阵列基板和/或所述封装盖板上。
本发明实施例还提供了一种显示装置，该显示装置包括上述的触控显示面板。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种压力触控结构的示意图；
图2为本发明实施例提供的磷光发射结构的示意图；
图3(a)和图3(b)为本发明实施例提供的一种压力触控结构包括的磷光发射结构和感光器件的位置关系示意图；
图4为本发明实施例提供的感光器件的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的另一磷光发射结构的示意图；
图6为本发明实施例提供的一种触控显示面板的结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种压力触控结构、触控显示面板、显示装置，用以实现多种压力识别功能，并准确的检测压力触控。
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合附图详细介绍本发明具体实施例提供的压力触控结构。
附图中各膜层厚度和区域大小、形状不反应各膜层的真实比例，目的只是示意说明本发明内容。
如图1所示，本发明具体实施例提供了一种压力触控结构，包括：衬底基板10、位于衬底基板10上的感光器件11、与感光器件11的位置对应的磷光发射结构12，实际设计时，在感光器件11和磷光发射结构12之间设计透明绝缘层13，其中，透明绝缘层13可以选择现有技术通常选用的透明绝缘材料；
如图2所示，本发明具体实施例中的磷光发射结构12包括第一电极121、第二电极122、位于第一电极121和第二电极122之间的磷光层120、位于磷光层120和第一电极121之间和/或位于磷光层120和第二电极122之间的柔性材料层123，图中仅以柔性材料层123位于磷光层120和第二电极122之间为例介绍；感光器件11用于接收磷光层120发射的磷光，将接收到的磷光的光强与无压力触控时检测到的光强进行比较，确定压力触控的大小；
其中，第一电极121接收第一电压信号，第二电极122接收第二电压信号，第一电极121和第二电极122用于在第一电压信号和第二电压信号的作用下，形成电压值不变的电容。本发明具体实施例中的第一电压信号和第二电压信号为电压值不等的恒压信号，如：第一电压信号对应的电压值为Va，第二电压信号对应的电压值为Vb，Va与Vb为大小不等的恒压信号，例如Va＝5V，Vb＝3V，第一电极121与第二电极122形成的电容两端的电压值不变。
具体地，本发明具体实施例中的感光器件11位于磷光发射结构12的下方，如图3(a)所示，或者，感光器件11位于磷光发射结构12的上方，如图3(b)所示，本发明具体实施例以第一电极121位于磷光层120的下方，第二电极122位于磷光层120的上方为例进行介绍，此时，当感光器件11位于磷光发射结构12的下方时，第一电极121为透明电极；当感光器件11位于磷光发射结构12的上方时，第二电极122为透明电极。本发明具体实施例中的衬底基板10为玻璃基板，当然，在实际生产过程中，衬底基板10还可以为陶瓷基板或柔性基板等其它类型的基板。
下面结合图3(a)和图3(b)具体说明本发明具体实施例实现压力触控的过程及原理。
如图3(a)和图3(b)所述，当压力触控结构有按压时，如有外界压力F时，此时会导致柔性材料层123发生形变，柔性材料层123发生形变后，分别位于磷光层120两侧的第一电极121和第二电极122之间的距离变小，由于本发明具体实施例中的第一电极121和第二电极122形成一电容，当第一电极121和第二电极122之间的距离变小时，根据电容的公式：C＝εS/d，其中，ε为电容的介电常数，S为组成电容的两个电极的面积，d为组成电容的两个电极之间的距离；ε为一常数不发生变化，S为第一电极121或第二电极122的面积，本发明具体实施例中第一电极121和第二电极122的面积也不发生变化，本发明具体实施例中第一电极121和第二电极122之间的距离在外界压力F的作用下变小，因此当有外界压力F时，第一电极121和第二电极122形成的电容的电容值会增大。
另外，根据电容与电压以及电荷之间的公式：C＝Q/U，由于本发明具体实施例在外界压力F的作用下第一电极121和第二电极122形成的电容的电容值增大，第一电极121和第二电极122形成的电容的电压值不变，因此，在有外界压力F时，电荷量Q增大，即此时磷光层120之间的电荷量增多。
当磷光层120之间的电荷量增多时，磷光层120发射的磷光强度增加，随着外界压力F的不断增大，磷光层120之间的电荷量Q也不断增大，由于感光器件11用于接收磷光层120发射的磷光，因此感光器件11接收到的光强也不断增大。
如图3(a)所示，磷光发射结构12位于感光器件11的上方，此时为了保证感光器件11能够很好的接收到磷光层120发射的磷光，此时磷光发射结构12包括的第一电极121为透明电极，优选地，第一电极121的材料为氧化铟锡(ITO)的单层膜，或为氧化铟锌(IZO)的单层膜，或为ITO和IZO的复合膜；本发明具体实施例中的第二电极122可以为透明电极，也可以为不透明的金属电极，当本发明具体实施例中的第二电极122为不透明的金属电极时，磷光层120发射的磷光不会从上面第二电极122一侧出射，只能向下传输照射到感光器件11，能够提高磷光层120发射的磷光的利用率，更好的实现本发明的压力触控功能。
如图3(b)所示，磷光发射结构12位于感光器件11的下方，此时为了保证感光器件11能够很好的接收到磷光层120发射的磷光，此时磷光发射结构12包括的柔性材料层123为透明的材料，第二电极122为透明电极，优选地，第二电极122的材料为ITO的单层膜，或为IZO的单层膜，或为ITO和IZO的复合膜；此时，本发明具体实施例中的第一电极121可以为透明电极，也可以为不透明的金属电极，当本发明具体实施例中的第一电极121为不透明的金属电极时，磷光层120发射的磷光不会从下面第一电极121一侧出射，只能向上传输照射到感光器件11，能够提高磷光层120发射的磷光的利用率，更好的实现本发明的压力触控功能。
本发明具体实施例感光器件11根据接收到的磷光的光强，确定压力触控的大小的具体方法为：感光器件11将接收到的磷光的光强转换为电信号，如：转换为电流信号，接收到的磷光的光强越强，转换形成的电流越大，表示外界压力F越大。当无外界压力F时，感光器件11检测此时的光强，将此时检测到的光强作为噪声光强，如：噪声光强包括检测到的外界环境的光强；当有外界压力F时，如有手指按压时，感光器件11检测此时的光强，此时检测到的光强除了包括噪声光强外，主要为磷光层120发射的磷光的光强，感光器件11将此时检测到的光强与噪声光强进行比较，确定压力触控的大小。
具体实施时，感光器件11将检测到的噪声光强转换为电流值，如转换后噪声光强对应的电流值如表1所示；当有外界压力F时，如有手指按压时，感光器件11检测此时的光强，将此时检测到的光强也转换为电流值，如转换后此时的光强对应的电流值如表2所示，只要比较表1和表2中各个区域电流值的大小，就可以确认压力触控的大小，本发明具体实施例中压力触控的大小通过按压坐标值表示，具体地，表2中各个位置处的电流值与表1中各个位置处的电流值的差值即为手指按压时对应的电流值，本发明具体实施例中的感光器件11预先建立一个电流值的大小和按压坐标的对应关系表。
从表1和表2的比较结果可以看到，手指按压时对应的电流值为10，该电流值对应的区域为手指的中心区域，通过查找预先建立的电流值的大小和按压坐标的对应关系表，与电流值10对应的按压坐标即为手指的中心区域的按压坐标值。同理，本发明具体实施例在手指按压时，除了手指的中心区域有明显的压力触控外，其它区域也会有压力触控，根据确定手指中心区域的按压坐标值的方法，本发明具体实施例也可以得到其它区域的按压坐标值。本发明具体实施例可以对手指按压力实现连续的检测，即按压力的大小变化类似于连续变化的函数，而不是跳变的函数。
表1
0 1 0
1 1 0
0 0 1
0 1 0
0 0 1
表2
4 8 5
8 9 8
8 10 9
7 8 9
6 7 7
本发明具体实施例感光器件检测到的噪声光强越小，得到的压力触控的大小越准确，本发明具体实施例为了降低感光器件检测到的噪声光强，优选地，如图4所示，本发明具体实施例中的压力触控结构还包括设置在衬底基板10上的遮光层41，遮光层41用于遮挡入射到感光器件中的外界环境的光线。
具体地，如图4所示，本发明具体实施例中的感光器件包括光敏二极管111和控制薄膜晶体管112，控制薄膜晶体管112用于在打开时，导出光敏二极管111的电流；光敏二极管111的一侧与控制薄膜晶体管112的源极1121或漏极1122连接，这里以光敏二极管111的一侧与控制薄膜晶体管112的源极1121连接为例进行说明，另一侧与透明电极42连接，控制薄膜晶体管112的源极1121用于接收第三电压信号，透明电极42用于接收第四电压信号，第三电压信号和第四电压信号为电压值不等的恒压信号，这时光敏二极管111两端的电压值不发生变化。
如图4所示，控制薄膜晶体管112包括栅极43、栅极绝缘层44、有源层45、源极1121和漏极1122，在实际生产过程中，控制薄膜晶体管112的具体制作方法与现有技术制作阵列基板像素单元中的薄膜晶体管的方法类似，这里不再赘述。
如图4所示，光敏二极管111与控制薄膜晶体管112的源极1121之间设置有绝缘层46，光敏二极管111与透明电极42之间设置有绝缘层47，本发明具体实施例中的绝缘层的材料选取为现有技术常用的绝缘材料，如：为氧化硅和/或氮化硅。为了给光敏二极管111提供电压信号，光敏二极管111需要有部分与源极1121和透明电极42直接接触，实现电连接。优选地，本发明具体实施例与光敏二极管111直接接触的透明电极42在衬底基板10上的投影区域位于遮光层41在衬底基板10上的投影区域内，这样能够降低感光器件检测到的噪声光强。
如图4所示，当本发明具体实施例中的感光器件位于磷光发射结构的下方时，如图3(a)所示，透明电极42位于源极1121的上方，即如图4所示的设计；当本发明具体实施例中的感光器件位于磷光发射结构的上方时，如图3(b)所示，此时透明电极42需要位于源极1121的下方，以便磷光层发射的磷光可以照射到光敏二极管111。
感光器件在实际检测过程中，当有光照射到光敏二极管111时，其光敏层的电阻发生变化，当控制薄膜晶体管112的栅极43开启，控制薄膜晶体管112导通时，由于源极1121与透明电极42接收的电压信号为恒压信号，光敏层的电压不发生变化，当光敏层的电阻发生变化时，根据电压、电阻与电流之间的关系，在电压一定的情况下，通过控制薄膜晶体管112导出的电流也发生相应的变化，导出的电流越大，表明照射到光敏二极管111的光强越强，不同的光强反应不同的按压力度，进而通过光强得到按压坐标。
优选地，如图5所示，本发明具体实施例中的磷光发射结构12还包括设置在磷光层120和柔性材料层123之间的缓冲层124，缓冲层124的设置能够避免柔性材料层123与磷光层120之间的杂质干扰，更好的实现磷光层120的发光。
本发明具体实施例还提供了一种触控显示面板，该触控显示面板包括上述的压力触控结构。
本发明具体实施例中的压力触控结构可以应用在液晶显示面板(Liquid CrystalDisplay，LCD)中，也可以应用在有机发光显示面板(Organic Light Emitting Diode，OLED)中。
具体地，当将本发明具体实施例提供的压力触控结构应用在LCD中时，如图6所示，本发明具体实施例中的触控显示面板包括相对设置的阵列基板31和彩膜基板32，以及位于阵列基板31朝向彩膜基板32一侧的黑矩阵(图中未示出)，或位于彩膜基板32朝向阵列基板31一侧的黑矩阵；压力触控结构设置在阵列基板31和/或彩膜基板32上，图6中仅示出了压力触控结构设置在阵列基板31上的情况，黑矩阵的具体设置方式与现有技术相同，这里不再赘述。
具体实施时，当本发明具体实施例中的压力触控结构设置在阵列基板上时，制作阵列基板的衬底基板可以与压力触控结构的衬底基板采用同一衬底基板，当本发明具体实施例中压力触控结构包括的第一电极为透明电极时，第一电极与阵列基板上的像素电极同层设置，或与阵列基板上的公共电极同层设置，或为单独设置的透明导电层形成的电极，当第一电极与阵列基板上的像素电极同层设置，或与阵列基板上的公共电极同层设置时，在实际生产过程中，第一电极可以与阵列基板上的像素电极或阵列基板上的公共电极同时制作出来，节省了工艺流程和工艺时间，降低了生产成本。
同样地，当本发明具体实施例中压力触控结构包括的第二电极为透明电极时，第二电极也可以与阵列基板上的像素电极同层设置，或与阵列基板上的公共电极同层设置，或为单独设置的透明导电层形成的电极。
当本发明具体实施例中压力触控结构包括的第二电极为不透明的金属电极时，第二电极可以与阵列基板上的栅极同层设置，或与阵列基板上的源极和漏极同层设置，或为单独设置的金属层形成的电极；当第二电极与阵列基板上的栅极或与阵列基板上的源极和漏极同层设置时，在实际生产过程中，第二电极可以与阵列基板上的栅极或与阵列基板上的源极和漏极同时制作出来，节省了工艺流程和工艺时间，降低了生产成本。
同样地，当本发明具体实施例中压力触控结构包括的第一电极为不透明的金属电极时，第一电极可以与阵列基板上的栅极同层设置，或与阵列基板上的源极和漏极同层设置，或为单独设置的金属层形成的电极。
优选地，在实际生产过程中，为了使得本发明具体实施例提供的压力触控结构不会对阵列基板和彩膜基板形成的显示面板的开口率造成影响，将本发明具体实施例中的压力触控结构设置在与黑矩阵的位置对应的区域。
具体地，当将本发明具体实施例提供的压力触控结构应用在OLED中时，本发明具体实施例中的触控显示面板包括相对设置的阵列基板和封装盖板，以及设置在阵列基板朝向封装盖板一侧的有机发光结构；压力触控结构设置在阵列基板和/或封装盖板上。具体实施时，可以将本发明具体实施例中的压力触控结构设置在非发光区对应的区域，阵列基板、封装盖板和有机发光结构的设置与现有技术相同，这里不再赘述。
本发明具体实施例还提供了一种显示装置，该显示装置包括上述的触控显示面板，该显示装置可以为液晶面板、液晶显示器、液晶电视、有机发光二极管(Organic LightEmitting Diode，OLED)面板、OLED显示器、OLED电视或电子纸等显示装置。
综上所述，本发明具体实施例提供一种压力触控结构，包括衬底基板、位于衬底基板上的感光器件、以及与感光器件的位置对应的磷光发射结构；磷光发射结构包括第一电极、第二电极、位于第一电极和第二电极之间的磷光层、位于磷光层和第一电极之间和/或位于磷光层和第二电极之间的柔性材料层；第一电极接收第一电压信号，第二电极接收第二电压信号，第一电极和第二电极用于在第一电压信号和第二电压信号的作用下，形成电压值不变的电容；感光器件用于接收磷光层发射的磷光，将接收到的磷光的光强与无压力触控时检测到的光强进行比较，确定压力触控的大小。当有外界压力时，柔性材料层发生形变，第一电极和第二电极之间的距离减小，导致第一电极和第二电极形成的电容的电容值增大，因为第一电极和第二电极形成的电容的电压值不变，导致第一电极和第二电极之间的电荷量增大，进而引起磷光层发射的磷光强度增大，由于感光器件用于接收磷光层发射的磷光，将接收到的磷光的光强与无压力触控时检测到的光强进行比较，确定压力触控的大小，因此，感光器件能够根据接收到的磷光强度准确的检测压力触控，与现有技术相比，本发明具体实施例不仅能够实现轻、中、重三种压力识别功能，也能够实现更多种压力识别功能。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (11)

1.一种压力触控结构，其特征在于，包括衬底基板、位于所述衬底基板上的感光器件、以及与所述感光器件的位置对应的磷光发射结构；
所述磷光发射结构包括第一电极、第二电极、位于所述第一电极和所述第二电极之间的磷光层、位于所述磷光层和所述第一电极之间和/或位于所述磷光层和所述第二电极之间的柔性材料层；
所述第一电极接收第一电压信号，所述第二电极接收第二电压信号，所述第一电极和所述第二电极用于在所述第一电压信号和所述第二电压信号的作用下，形成电压值不变的电容；
所述感光器件用于接收所述磷光层发射的磷光，将接收到的磷光的光强与无压力触控时检测到的光强进行比较，确定压力触控的大小。
2.根据权利要求1所述的压力触控结构，其特征在于，所述第一电极位于所述磷光层的下方，所述第二电极位于所述磷光层的上方；
所述感光器件位于所述磷光发射结构的下方，所述第一电极为透明电极；或，
所述感光器件位于所述磷光发射结构的上方，所述第二电极为透明电极。
3.根据权利要求2所述的压力触控结构，其特征在于，所述感光器件包括光敏二极管和控制薄膜晶体管，所述控制薄膜晶体管用于在打开时，导出所述光敏二极管的电流；
所述光敏二极管的一侧与所述控制薄膜晶体管的源极或漏极连接，另一侧与透明电极连接，所述控制薄膜晶体管的源极或漏极用于接收第三电压信号，所述透明电极用于接收第四电压信号，所述第三电压信号和所述第四电压信号为电压值不等的恒压信号。
4.根据权利要求3所述的压力触控结构，其特征在于，还包括设置在所述衬底基板上的遮光层，所述遮光层用于遮挡入射到所述感光器件中的外界环境的光线。
5.根据权利要求4所述的压力触控结构，其特征在于，与所述光敏二极管直接接触的透明电极在衬底基板上的投影区域位于所述遮光层在所述衬底基板上的投影区域内。
6.根据权利要求5所述的压力触控结构，其特征在于，所述磷光发射结构还包括设置在所述磷光层和所述柔性材料层之间的缓冲层。
7.一种触控显示面板，其特征在于，包括权利要求1-6任一权利要求所述的压力触控结构。
8.根据权利要求7所述的触控显示面板，其特征在于，包括相对设置的阵列基板和彩膜基板，以及位于所述阵列基板朝向所述彩膜基板一侧的黑矩阵，或位于所述彩膜基板朝向所述阵列基板一侧的黑矩阵；
所述压力触控结构设置在所述阵列基板和/或所述彩膜基板上。
9.根据权利要求8所述的触控显示面板，其特征在于，所述压力触控结构设置在与所述黑矩阵的位置对应的区域。
10.根据权利要求7所述的触控显示面板，其特征在于，包括相对设置的阵列基板和封装盖板，以及设置在所述阵列基板朝向所述封装盖板一侧的有机发光结构；
所述压力触控结构设置在所述阵列基板和/或所述封装盖板上。
11.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求7-10任一权利要求所述的触控显示面板。
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