CN201429482Y - 一种压电式传感器以及压电式液晶显示触控面板 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用机构设计领域，提供了一种压电式传感器以及压电式液晶显示触控面板。其中，压电式传感器包括一压电感测组件以及一触控凸块。当外力施加于压电式传感器时，压电感测组件与触控凸块的按压表面接触而获得较大形变量以及电信号。因此，压电式传感器具有较佳的灵敏度。本实用新型提供的压电式传感器可整合于液晶显示面板内，并降低感测信号处理电路的复杂性。

Description

一种压电式传感器以及压电式液晶显示触控面板

技术领域

本实用新型属于机构设计领域，尤其涉及一种压电式传感器以及压电式液晶显示触控面板。

背景技术

触控式显示面板已逐渐应用在各类型电子产品上，例如手机、个人数字助理与卫星定位系统等。另外，由于市场上对于电子产品的尺寸的要求朝向轻薄短小发展，因此许多电子产品已不再设计占据大量空间的键盘输入装置，而尝试以其它输入机制取代键盘，其中结合触控输入与显示功能的作法更是目前最热门的输入技术。目前现有技术提供的触控显示面板以电容式与电感式为主，而传统上触控显示面板是在一显示面板上另外加装一片触控面板，因而现有技术提供的触控显示器的显示面板与触控面板分别独立制作。请参考图1，图1为现有技术提供的触控式显示面板的示意图。如图1所示，现有技术提供的触控式显示面板主要是由一显示面板以及一触控面板所组装构成，其中触控面板贴附于显示面板的外表面。触控面板包括上基板10、下基板11、第一触控电极12以及第二触控电极13。显示面板包括薄膜晶体管基板14、彩色滤光片基板15，以及液晶层17位于薄膜晶体管基板14与彩色滤光片基板15之间。彩色滤光片基板15上设置有一图案化黑色矩阵层16，以及多个彩色滤光片R、G、B。当外力触碰按压触控面板的上基板10，由于触控面板之间隙因上基板形变而改变，导致上下基板间的触控电极通过互相接触而产生输入电信号。输入电信号可通过外部电路侦测且计算出触控位置，以达到触控输入的作用。因此，组装后的触控显示面板的体积与重量将大幅增加，同时成本亦增加，也导致触控显示面板整体穿透度降低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种压电式传感器以及压电式液晶显示触控面板，旨在解决现有技术提供的触控显示面板的体积与重量大，成本高，以及触控显示面板整体穿透度低的问题。

本实用新型是这样实现的，一种压电式传感器，所述压电式传感器包括：

第一基材；

压电感测组件，其设置于所述第一基材上；

第二基材；以及

触控凸块，其设置于所述第二基材上并与所述压电感测组件相对应；

所述压电感测组件进一步包括：

压电材料层；

两电极，其分别与所述压电材料层电性连结。

在上述压电式传感器中，所述两电极的一电极与一参考电位电性连结。

在上述压电式传感器中，所述触控凸块具有一多凸面结构的按压表面。

在上述压电式传感器中，所述触控凸块具有一圆弧型按压表面。

在上述压电式传感器中，所述压电材料层与所述第一基材之间具有一缓冲空间。

本实用新型的另一目的在于提供一种压电式液晶显示触控面板，所述压电式液晶显示触控面板包括：

上偏光膜；

下偏光膜，其平行于所述上偏光膜并与所述上偏光膜相对设置；

第一基板，其设置于所述上偏光膜与所述下偏光膜之间，所述第一基板的第一表面面对所述上偏光膜；

第二基板，其设置于所述上偏光膜与所述第一基板之间，所述第二基板具有面对所述第一表面的第二表面，以及面对所述上偏光膜的第三表面；

液晶层，其设置于所述第一基板与所述第二基板之间；以及

多个压电式传感器，其设置于所述上偏光膜与所述下偏光膜之间，其中各压电式传感器均分别包括一压电感测组件，所述各压电感测组件均分别包括一压电材料层以及两电极，且所述两电极分别与所述压电材料层电性连接。

在上述压电式液晶显示触控面板中，所述两电极的任一电极与一参考电位电性连结。

在上述压电式液晶显示触控面板中，所述压电式液晶显示触控面板还包括一信号读取电路，且所述信号读取电路包括多个薄膜晶体管开关、多条扫描线以及多条信号读取线。

在上述压电式液晶显示触控面板中，所述各薄膜晶体管开关包括一闸极端、一源极端与一汲极端，所述信号读取电路的相应的扫描线系与相应的薄膜晶体管开关的所述闸极端电性连结，所述信号读取线与相应的薄膜晶体管开关的所述汲极端电性连结，以及所述薄膜晶体管开关的所述源极端与相应的压电感测组件的两电极的一未与一参考电位电性连结的电极电性连结。

在上述压电式液晶显示触控面板中，所述压电式液晶显示触控面板还包括一覆盖膜，其设置于所述上偏光膜面对所述下偏光膜的表面。

在上述压电式液晶显示触控面板中，所述覆盖膜还包括一信号读取电路与所述各压电感测组件电性连结。

在上述压电式液晶显示触控面板中，所述压电式液晶显示触控面板还包括多个触控凸块，其设置于所述第二基板的所述第三表面上，且所述各触控凸块与所述各压电感测组件相对设置。

本实用新型实施例提供的压电式液晶显示触控面板可将压电式传感器依需求整合于显示面板内部，因此可大幅缩减液晶显示面板的厚度、重量以及成本。压电式传感器的触控凸块结构设计能增加压电式传感器的电信号以及压电式传感器的灵敏度。因此，压电式传感器的感测信号处理电路的复杂性可降低。

附图说明

图1是现有技术提供的触控式显示面板的示意图；

图2是本实用新型实施提供的压电式传感器的一较佳实施例的剖面示意图；

图2a是具有不同类型的圆弧型按压表面的触控凸块示意图；

图2b是具有不同类型的多凸面结构按压表面的触控凸块示意图；

图3是本实用新型实施例提供的压电式传感器于外力施时的一较佳实施例的剖面示意图；

图4是本实用新型第一较佳实施例提供的压电式液晶显示触控面板的示意图；

图5是本实用新型第一较佳实施例提供的压电式液晶显示触控面板的电路系统示意图；

图6是本实用新型第一较佳实施例提供的压电式液晶显示触控面板的电路系统分布侧视图；

图7是本实用新型第二较佳实施例提供的压电式液晶显示触控面板的示意图；

图8是本实用新型第二较佳实施例提供的压电式液晶显示触控面板的电路系统示意图；

图9是本实用新型第二较佳实施例提供的压电式液晶显示触控面板的电路系统分布侧视图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在说明书及后续的申请专利范围当中使用了某些词汇来指称特定的组件。所属领域中具有通常知识者应可理解，制造商可能会用不同的名词来称呼同样的组件。本说明书及后续的申请专利范围并不以名称的差异来作为区别组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区别的基准。在通篇说明书及后续的请求项当中所提及的「包含」为一开放式的用语，故应解释成「包含但不限定于」，在此容先叙明。

请参考图2。图2是本实用新型实施提供的压电式传感器的一较佳实施例的剖面示意图。如图2所示，本实施例的压电式传感器20包括压电感测组件21，其设置于第基材201上；以及触控凸块22，其设置于第二基材202上且与压电感测组件21相对设置。其中压电感测组件21包括压电材料层21a、缓冲空间21b，以及分别与压电材料层21a电性连接的两电极21d、21e，且两电极21d、21e之间电性不连结。缓冲空间21b可容许压电感测组件21于受外力按压时产生相对应的形变，并避免压电感测组件21因受外力按压时受损。压电式传感器20还包括第一保护层21c，其覆盖于压电感测组件21面向触控凸块22的一侧；以及第二保护层21f，其设置于面向缓冲空间21b的一侧。其中第一保护层21c与第二保护层21f为电绝缘材料，例如是SiNx，但不以此为限。在本实施例中，压电材料层21a的压电材料可为单晶材料、高分子材料、薄膜材料、陶瓷材料、复合材料等，例如是PbZrTiO3、BaTiO3、ZnO、PVDF以及石英等材料，但不以此为限而可为其它能产生压电信号的压电材料。在本实施例中，两电极的一电极例如电极21d可与一参考电位Vref电性连结，另一电极例如电极21e可作为一桥梁以电性连结信号读取电路与压电材料层21a，其将压电材料层21a所产生的电信号传送至信号读取电路，且压电材料层21a与两电极21d、21e间分别电性连接且连接位置不以图2所绘示的位置为限。压电材料层21a的形状以及两电极21d、21e与压电材料层21a接触面积的形状可以是例如矩形，但不以此为限。

触控凸块22的作用在于当压电感测组件21或触控凸块22受外力按压时会与压电感测组件21的压电材料层21a接触，并增加压电材料层21a的形变量，以扩大输入信号值。请参考图2a以及图2b。图2a绘示了具有不同类型的圆弧型按压表面的触控凸块示意图，而图2b绘示了具有不同类型的多凸面结构按压表面的触控凸块示意图。如图2a所示，触控凸块22可为具有不同类型的圆弧型按压表面，但不以此为限，而可为其它圆弧形式的按压表面。如图2b所示，触控凸块22可为具有不同类型的多凸面结构的按压表面，但不以此为限，而可为其它多凸面形式的按压表面。当外力施加于第一基材201或第二基材202时，压电感测组件21与触控凸块22间形成紧密贴合，此时压电感测组件21的压电材料层21a会通过与触控凸块22的按压表面整面紧密贴合受力而增加压电材料层的形变量，以便将机械能转换成电能形式形成电信号。本实用新型压电式传感器由于具有特殊按压表面的触控凸块，因此于触控时可增加本实用新型压电式传感器的电信号并提高灵敏度，由此可减少后段信号处理电路的复杂性。

请参考图3。图3为本实用新型压电式传感器于外力施加时的一较佳实施例的剖面示意图。其中触控凸块22可与压电感测组件21整面接触以增加压电感测组件21的形变量。

请参考图4。图4为本实用新型第一较佳实施例提供的压电式液晶显示触控面板的示意图。如图4所示，压电式液晶显示触控面板包括上偏光膜41、下偏光膜42、第一基板43、第二基板44、第三基板45、液晶层46，以及多个压电式传感器20。下偏光膜42平行于上偏光膜41并与上偏光膜41相对设置。第一基板43可为例如一薄膜晶体管基板，设置于下偏光膜42面对上偏光41膜的表面，且其具有第一表面43a面对该上偏光膜41。第二基板44设置于上偏光膜41与第一基板43之间，且具有一面对第一表面43a的第二表面44a，以及一面对上偏光膜41的第三表面44b。第二基板44还可包括图案化黑色矩阵层44c以及选择性包括彩色滤光片44R、44G、44B设置于第二表面44a。另外，第一基板43与第二基板44之间设置有间隙物47，用以维持第一基板43与第二基板44的间隙。第三基板45可为例如一覆盖膜，且第三基板45包括一信号读取电路48。各压电式传感器20，包括一压电感测组件21设置于第三基板45面对第三基板45面对第二基板44的第三表面44b的表面以及一触控凸块22设置于第二基板44的第三表面44b，但并不以此为限。举例来说，压电感测组件21也可设置于第二基板44的第三表面44b，且触控凸块22也可设置于第三基板45面对第二基板44的第三表面44b的表面。各压电式传感器20，较佳系分别对应图案化黑色矩阵层44c设置，以致于不影响像素的开口率，但不以此为限。

请参考图5以及图6。图5为图4所示的本实用新型第一较佳实施例提供的压电式液晶显示触控面板的电路系统示意图。图6为图4所示的本实用新型第一较佳实施例提供的压电式液晶显示触控面板的电路系统分布侧视图。如图5所示，压电式液晶显示触控面板的电路系统包括一面板像素驱动子系统以及一感测信号处理子系统。面板像素驱动子系统包括像素闸极驱动器52以及像素源极驱动器53，其中像素闸极驱动器52负责提供驱动面板像素的薄膜晶体管的闸极电压信号，而像素源极驱动器53负责提供驱动面板像素的薄膜晶体管的源极电压信号。感测信号处理子系统包括信号读取电路48、信号读取器54以及扫描电路装置55，其中信号读取电路48直接接收来自压电式传感器(图未示)所感测到的电信号，而信号读取器54负责处理信号读取电路48所侦测的电信号，以及扫描电路装置55负责提供信号读取电路48的薄膜晶体管开关49的信号。如图6所示，在本实施例中，像素闸极驱动器52以及像素源极驱动器53设置于第一基板43上。信号读取电路48、信号读取器54以及扫描电路装置55设置于第三基板45上。如图5所示，信号读取电路48包括多个薄膜晶体管开关49、多条扫描线50以及多条信号读取线51。各薄膜晶体管开关49包括闸极端49a、源极端49b与汲极端49c。信号读取电路48的扫描线50系与薄膜晶体管开关49的闸极端49a电性连结；且信号读取线51系与薄膜晶体管开关49的汲极端49c电性连结；薄膜晶体管开关49的源极端49b与压电感测组件21的两电极的一未与参考电位电性连结的电极例如电极21e电性连结。此外，信号读取电路48具有支持面板多点触控输入的功能。信号读取器54接收并放大来自信号读取电路48的薄膜晶体管开关49源极端49b的电信号，而扫描电路装置55负责提供信号读取电路48的薄膜晶体管开关49的闸极端49a的触发电压信号。

本实施例的液晶显示触控面板相较于传统的外挂式触控面板具有厚度薄、重量轻、高穿透率、低成本以及高感测灵敏度等优势。

请参考图7。如图7所示，图7为本实用新型第二较佳实施例提供的压电式液晶显示触控面板的示意图。如图7所示，压电式液晶显示触控面板包括上偏光膜41、下偏光膜42、第一基板43、第二基板44、液晶层46，以及多个压电式传感器20。下偏光膜42平行于上偏光膜41并与上偏光膜41相对设置。第一基板43可为例如一薄膜晶体管基板，设置于下偏光膜42面对上偏光膜41的表面，且其具有一第一表面43a面对该上偏光膜41。第二基板44，设置于上偏光膜41面对第一基板43的表面，且具有一面对第一表面43a的第二表面44a，以及一面对上偏光膜41的第三表面44b，且第二基板44还可包括图案化黑色矩阵层44c以及选择性包括彩色滤光层44d设置于第二表面44a。另外，第一基板43与第二基板44之间设置有间隙物47，用以维持第一基板43与第二基板44的间隙。上偏光膜41设置于第二基板44的第三表面44b。第二基板44还可包括信号读取电路48。各压电式传感器20，包括压电感测组件21设置于第二基板44的第二表面44a以及触控凸块22设置于第一基板43的第一表面43a，但并不以此为限。举例来说，压电感测组件也可设置于第一基板43的第一表面43a且触控凸块22也可设置于第二基板44的第二表面44a。各压电式传感器20，较佳的，为分别对应图案化黑色矩阵层44c设置，以致于不影响像素的开口率，但不以此为限。

请参考图8以及图9。图8为图7所示的本实用新型第二较佳实施例提供的压电式液晶显示触控面板的电路系统示意图。图9为图7所示的本实用新型第二较佳实施例提供的压电式液晶显示触控面板的电路系统分布侧视图。如图8所示，压电式液晶显示触控面板的电路系统包括一面板像素驱动子系统以及一感测信号处理子系统。面板像素驱动子系统包括像素闸极驱动器52以及像素源极驱动器53，其中像素闸极驱动器52负责提供驱动面板像素的薄膜晶体管的闸极电压信号，而像素源极驱动器53负责提供驱动面板像素的薄膜晶体管的源极电压信号。感测信号处理子系统包括信号读取电路48、信号读取器54以及扫描电路装置55，其中信号读取电路48直接接收来自压电式传感器所感测到的电信号，而信号读取器54负责处理信号读取电路48的所侦测的电信号，以及扫描电路装置55负责提供薄膜晶体管开关的触控信号。如图9所示，像素闸极驱动器52以及像素源极驱动器53设置于第一基板43上。信号读取电路48、信号读取器54以及扫描电路装置5设置于第二基板45上。如图8所示，信号读取电路48包括多个薄膜晶体管开关49、多条扫描线50以及多条信号读取线51。各薄膜晶体管开关49包括闸极端49a、源极端49b与汲极端49c。信号读取电路48的扫描线50系与薄膜晶体管开关49的闸极端49a电性连结，且信号读取线51系与薄膜晶体管开关49的汲极端49c电性连结，以及薄膜晶体管开关49的源极端49b与压电感测组件21的两电极的一未与参考电位电性连结的电极例如电极21e电性连结。此外，信号读取电路48具有支持面板多点触控输入的功能。信号读取器54接收并放大来自信号读取电路48的薄膜晶体管开关49源极端49b的电信号，而扫描电路装置55负责提供信号读取电路48的薄膜晶体管开关49的闸极端49a的触发电压信号。

本实施例的液晶显示触控面板相较于前一实施例，可更进一步缩减厚度与重量，并具有更高穿透率的优势。

由上述可知，本实用新型实施例提供的压电式液晶显示触控面板可将压电式传感器依需求整合于显示面板内部，因此可大幅缩减液晶显示面板的厚度、重量以及成本。压电式传感器的触控凸块结构设计能增加压电式传感器的电信号以及压电式传感器的灵敏度。因此，压电式传感器的感测信号处理电路的复杂性可降低。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (12)

1、一种压电式传感器，其特征在于，所述压电式传感器包括：

第一基材；

压电感测组件，其设置于所述第一基材上；

第二基材；以及

触控凸块，其设置于所述第二基材上并与所述压电感测组件相对应；

所述压电感测组件进一步包括：

压电材料层；

两电极，其分别与所述压电材料层电性连结。

2、如权利要求1所述的压电式传感器，其特征在于，所述两电极的一电极与一参考电位电性连结。

3、如权利要求1所述的压电式传感器，其特征在于，所述触控凸块具有一多凸面结构的按压表面。

4、如权利要求1所述的压电式传感器，其特征在于，所述触控凸块具有一圆弧型按压表面。

5、如权利要求1所述的压电式传感器，其特征在于，所述压电材料层与所述第一基材之间具有一缓冲空间。

6、一种压电式液晶显示触控面板，其特征在于，所述压电式液晶显示触控面板包括：

上偏光膜；

下偏光膜，其平行于所述上偏光膜并与所述上偏光膜相对设置；

第一基板，其设置于所述上偏光膜与所述下偏光膜之间，所述第一基板的第一表面面对所述上偏光膜；

第二基板，其设置于所述上偏光膜与所述第一基板之间，所述第二基板具有面对所述第一表面的第二表面，以及面对所述上偏光膜的第三表面；

液晶层，其设置于所述第一基板与所述第二基板之间；以及

多个压电式传感器，其设置于所述上偏光膜与所述下偏光膜之间，其中各压电式传感器均分别包括一压电感测组件，所述各压电感测组件均分别包括一压电材料层以及两电极，且所述两电极分别与所述压电材料层电性连接。

7、如权利要求6所述的压电式液晶显示触控面板，其特征在于，所述两电极的任一电极与一参考电位电性连结。

8、如权利要求6所述的压电式液晶显示触控面板，其特征在于，所述压电式液晶显示触控面板还包括一信号读取电路，且所述信号读取电路包括多个薄膜晶体管开关、多条扫描线以及多条信号读取线。

9、如权利要求8所述的压电式液晶显示触控面板，其特征在于，所述各薄膜晶体管开关包括一闸极端、一源极端与一汲极端，所述信号读取电路的相应的扫描线与相应的薄膜晶体管开关的所述闸极端电性连结，所述信号读取线与相应的薄膜晶体管开关的所述汲极端电性连结，以及所述薄膜晶体管开关的所述源极端与相应的压电感测组件的两电极的一未与一参考电位电性连结的电极电性连结。

10、如权利要求6所述的压电式液晶显示触控面板，其特征在于，所述压电式液晶显示触控面板还包括一覆盖膜，其设置于所述上偏光膜面对所述下偏光膜的表面。

11、如权利要求10所述的压电式液晶显示触控面板，其特征在于，所述覆盖膜还包括一信号读取电路与所述各压电感测组件电性连结。

12、如权利要10所述的压电式液晶显示触控面板，其特征在于，所述压电式液晶显示触控面板还包括多个触控凸块，其设置于所述第二基板的所述第三表面上，且所述各触控凸块与所述各压电感测组件相对设置。

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