CN106293249A - 一种触控模组、触控输入*** - Google Patents

一种触控模组、触控输入*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种触控模组、触控输入***，用以实现不影响显示模组的透过率，降低了选材成本。触控模组包括显示模组、磁性传感器模块和触控检测电路；磁性传感器模块设置在显示模组下方，包括基底、设置在基底上的若干阵列排列的磁性传感器单元和若干走线；每一磁性传感器单元包括相对设置的第一基板和第二基板，位于第一基板和第二基板之间的绝缘介质，第一基板和第二基板的磁极极性相反，且第一基板和第二基板之间形成电容；每一磁性传感器单元均与一条走线连接，走线用于将磁性传感器单元与触控检测电路相连；触控检测电路用于通过检测第一基板和第二基板之间的电容的大小，确定显示模组被触控的位置。

Description

一种触控模组、触控输入***
技术领域
本发明涉及显示、触控技术领域，尤其涉及一种触控模组、触控输入***。
背景技术
随着智能手机和平板电脑的迅猛发展，触摸屏在日常生活中已经得到了广泛的应用。目前最流行的是电容式触摸屏，当手指与屏幕接触时，触摸屏就会通过电容变化所产生的电流来计算手指的位置，电容式触摸屏的精度理论上可以达到几个像素，但实际有效范围在1平方厘米左右，因此在目前主流的电容式触摸屏手机上一般采用手指进行操作。
但无论是在手机屏上写字还是画画，笔迹的线条都非常粗，笔画的精度控制较差，然而越来越多的应用软件需要更高精度的触摸，如绘画软件等，但是由于手指的操作有其局限性，很难在尺寸较小的屏幕上进行精确书写。于是产生了各种各样应用于触摸屏的手写笔，随着手写笔的使用渐渐广泛，对于手写笔的性能要求也越来越高，目前应用较广泛的为主动式电容笔。
主动式电容笔是在现有电容式触摸屏***的硬件基础上实现的手写笔方案，所以必然要考虑透光性，致使电容式触摸屏的布线区域严重受限，从而限制了触摸传感器尺寸的大小，直接导致电容式触摸屏的精度受到影响，从根本上与用户需求的窄边框相背离；而且产品尺寸越大其精度就会越差，成本就会越高，不适合长远发展。
另外，目前广泛应用的主动式电容笔在绝大部分产品上是不能完美兼容手指触控的，也就是说用笔的时候就不能再同时用手指来进行触控了，使得用户体验受到了限制，并且目前流行的主动式电容笔很难实现多根主动笔的真实多点触控。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种触控模组、触控输入***，用以在不影响显示模组的透过率的前提下，实现主动笔的多点触控并兼容手指触控同时降低了选材成本。
本发明实施例提供的一种触控模组，包括显示模组，其中，还包括磁性传感器模块和触控检测电路；
所述磁性传感器模块设置在所述显示模组下方，包括基底、设置在所述基底上的若干阵列排列的磁性传感器单元和若干走线；
每一所述磁性传感器单元包括相对设置的第一基板和第二基板，位于所述第一基板和所述第二基板之间的绝缘介质，所述第一基板和所述第二基板的磁极极性相反，且所述第一基板和所述第二基板之间形成电容；
每一所述磁性传感器单元均与一条所述走线连接，所述走线用于将所述磁性传感器单元与所述触控检测电路相连；
所述触控检测电路用于通过检测所述第一基板和所述第二基板之间的电容的大小，确定所述显示模组被触控的位置。
由本发明实施例提供的触控模组，由于本发明实施例的磁性传感器模块与用于手指触控的电容传感器模块可以相互独立设置，因此两种触控模式互不干扰，使得触控笔触控方式与手指触控方式的兼容得以实现；由于本发明实施例中的磁性传感器模块设置在显示模组下方，因此磁性传感器模块的设置对显示模组的显示效果完全没有影响，所以不必考虑磁性传感器模块的透过率，从选材方面考虑，降低了生产成本。另外，由于本发明实施例中的每个磁性传感器单元之间都是相互独立的，因此与现有技术相比，本发明实施例可以轻松实现多个磁性触控笔的多点触控。
较佳地，每一所述走线与该走线连接的磁性传感器单元之间设置有绝缘层，该走线通过贯穿所述绝缘层的过孔与所述磁性传感器单元连接。
较佳地，还包括粘合胶和覆盖所有所述磁性传感器单元的保护基板；
所述粘合胶用于固定所述保护基板与所述磁性传感器单元，以及，将所述保护基板固定在所述显示模组的下方。
较佳地，所述第一基板为柔性基板，所述第二基板为柔性基板。
较佳地，所述绝缘介质为弹性绝缘介质。
较佳地，所述显示模组为液晶显示模组，或为有机电致发光显示模组。
本发明实施例还提供了一种触控输入***，包括触控笔，该触控输入***还包括上述的触控模组。
较佳地，所述触控笔的笔尖为磁性笔尖。
较佳地，所述触控笔的笔尖的磁极为S极，所述第一基板的磁极为N极，所述第二基板的磁极为S极；或，
所述触控笔的笔尖的磁极为N极，所述第一基板的磁极为S极，所述第二基板的磁极为N极；其中：
所述触控笔的笔尖与所述第一基板之间的距离大于所述触控笔的笔尖与所述第二基板之间的距离。
较佳地，所述触控笔中设置有压力传感器，所述压力传感器用于确定所述触控笔的笔尖书写时的压力值。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种触控模组的平面结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种触控模组的截面结构示意图；
图3为本发明实施例一种触控输入***的截面结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种触控模组、触控输入***，用以实现不影响显示模组的透过率，降低了选材成本。
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触控模组。
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和图2所示，本发明具体实施例提供了一种触控模组，包括显示模组20、磁性传感器模块和触控检测电路(图中未示出)；
磁性传感器模块设置在显示模组20下方，包括基底10、设置在基底10上的若干阵列排列的磁性传感器单元21和若干走线13；
每一磁性传感器单元21包括相对设置的第一基板11和第二基板12，位于第一基板11和第二基板12之间的绝缘介质23，第一基板11和第二基板12的磁极极性相反，且第一基板11和第二基板12之间形成电容；在图1中为了更好的示出第一基板11和第二基板12，以第一基板11的面积大于第二基板12的面积为例；
每一磁性传感器单元21均与一条走线13连接，走线13用于将磁性传感器单元21与触控检测电路相连；如图1中列方向上最长的走线13与第一行磁性传感器单元21相连，列方向上最短的走线13与最后一行磁性传感器单元21相连，图中黑色的圆点表示走线13与磁性传感器单元21的连接点；
触控检测电路用于通过检测第一基板11和第二基板12之间的电容的大小，确定显示模组20被触控的位置。
具体地，如图1所示，本发明具体实施例中设置的磁性传感器单元21的具体个数根据实际生产过程中对产品的精度需要进行布局，图1中以在基底10上设置8行5列共40个磁性传感器单元21为例进行介绍，在相同屏幕尺寸的情况下，磁性传感器单元21的尺寸越小，密度越高，则其触控精度就会越高。
由于本发明具体实施例中的磁性传感器模块设置在显示模组20下方，因此本发明具体实施例不需要考虑磁性传感器模块的透光性，这样就会使得走线13的布线更加方便，走线13的材料也不需要选用氧化铟锡(ITO)等阻抗较高的透光材料，可以选用阻抗较低的金属不透光材料，大大降低了通道阻抗，可以达到较高的精度。
具体地，本发明具体实施例每一走线13与该走线13连接的磁性传感器单元21之间设置有绝缘层，该走线13通过贯穿绝缘层的过孔与磁性传感器单元21连接。这样，本发明具体实施例可以将所有的走线13制作在同一层，在具体制作过程中可以通过一次构图工艺一次性完成，能够节约生产时间，降低生产成本。
具体地，如图2所示，本发明具体实施例的触控模组还包括粘合胶(图中未示出)和覆盖所有磁性传感器单元21的保护基板22，图中仅示出了其中一个磁性传感器单元21，其它磁性传感器单元21的分布情况类似，这里不再赘述。粘合胶用于固定保护基板22与磁性传感器单元21，以及，将保护基板22固定在显示模组20的下方，具体实施时，所有的磁性传感器单元21都夹在保护基板22和基底10中间，并通过粘合胶固定磁性传感器单元21的位置，再用粘合胶将保护基板22固定在显示模组20的下方。本发明具体实施例保护基板22的设置能够更好的保护磁性传感器单元21不受外界环境的影响。
优选地，本发明具体实施例中的第一基板11为柔性基板，第二基板12为柔性基板，绝缘介质23为弹性绝缘介质。这样，后续对显示模组触控时，磁性传感器单元21能够产生较大的形变，能够更明显的改变第一基板11和第二基板12之间的距离，进而改变第一基板11和第二基板12形成的电容的大小，更加方便触控检测电路的检测。
具体实施时，本发明具体实施例中的显示模组可以为液晶显示模组，也可以为有机电致发光显示模组。本发明具体实施例中的第一基板11可以选择磁极极性为N极的磁性材料，这时第二基板12选择磁极极性为S极的磁性材料；当然，在实际生产过程中，第一基板11也可以选择磁极极性为S极的磁性材料，这时第二基板12选择磁极极性为N极的磁性材料。
如图3所示，本发明具体实施例还提供了一种触控输入***，包括触控笔30，以及本发明具体实施例提供的上述触控模组。本发明具体实施例中的触控笔30的笔尖31为磁性笔尖。
具体地，本发明具体实施例中触控笔30的笔尖31的磁极为S极，第一基板11的磁极为N极，第二基板12的磁极为S极；或，触控笔30的笔尖31的磁极为N极，第一基板11的磁极为S极，第二基板12的磁极为N极；其中：触控笔30的笔尖31与第一基板11之间的距离大于触控笔30的笔尖31与第二基板12之间的距离。
优选地，本发明具体实施例触控笔30中设置有压力传感器，压力传感器用于确定触控笔30的笔尖31书写时的压力值。压力传感器的设置可以使触控笔30能感测用户书写力度的变化，并将压力变化信号通过蓝牙等无线传输给主控集成电路，从而可以根据书写力度的变化来改变笔迹的粗细，达到优异的用户效果体验。本发明具体实施例中压力传感器的具体工作过程以及工作原理与现有技术相同，这里不再赘述。
下面结合图2和图3详细介绍本发明具体实施例提供的触控输入***确定触控位置的方法。
如图2所示，由于本发明具体实施例的第一基板11和第二基板12的磁性相反，所以它们之间会有一定的吸引力，将绝缘介质23挤压到一定程度，当没有对显示模组20进行触摸时，即本发明具体实施例中的触控笔30的笔尖31不接触或不靠近显示模组20时，第一基板11和第二基板12之间的距离不发生变化，第一基板11和第二基板12之间形成的电容C的大小也不发生变化，即电容C的大小是一个基本固定的值。触控检测电路通过走线13可以实时检测这个电容C的大小。
如图3所示，当本发明具体实施例中的触控笔30的笔尖31接触到显示模组20时，本发明具体实施例以触控笔30的笔尖31的磁极为S极，第一基板11的磁极为N极，第二基板12的磁极为S极为例进行说明。
如图3所示，由于触控笔30的笔尖31的磁性与第二基板12的磁性相同，触控笔30的笔尖31的磁性与第一基板11的磁性相反，因此触控笔30的笔尖31会对第二基板12产生一个向下排斥的力，使得第二基板12产生如图所示的弯曲；触控笔30的笔尖31会对第一基板11产生一个向上的吸引力，使得第一基板11产生如图所示的弯曲。这时，第一基板11和第二基板12之间的距离减小，此时第一基板11和第二基板12之间的电容C1的值大于电容C的值。
触控检测电路通过监测哪个磁性传感器单元21包括的第一基板11和第二基板12之间的电容值变大，来十分精度地计算出此时触控笔30的笔尖31所处的坐标，实现精确触控。当触控笔30的笔尖31远离显示模组20时，绝缘介质23就会立刻将第一基板11和第二基板12之间的距离恢复到图2所示的状态，即此时第一基板11和第二基板12不再发生弯曲。
另外，由于本发明具体实施例中的触控笔30的笔尖31距离显示模组20越近，第一基板11和第二基板12之间的电容值就会变的越大，因此，在实际生产过程中，可以通过对触控检测电路设定一个监测电容值的范围来实现悬浮(Hover Height)状态下精度地检测触控笔30的笔尖31所处的坐标。
本发明具体实施例的磁性传感器模块与用于手指触控的电容传感器模块可以相互独立设置，因此两种触控模式互不干扰，使得触控笔触控方式与手指触控方式的兼容得以实现。手笔兼容可使软件应用更加丰富多彩，用户体验更加优异。
另外，本发明具体实施例中的磁性传感器模块设置在显示模组下方，如：对于液晶显示模组，磁性传感器模块设置在液晶显示模组包括的背光模组的下方，不会对背光源的光线照成影响，因此本发明具体实施例磁性传感器模块的设置对显示模组的显示效果完全没有影响，所以不必考虑磁性传感器模块的透过率，从选材方面考虑，降低了生产成本。
与现有技术相比，本发明具体实施例的触控模组不需要采用边缘走线，使布线难度急剧下降，而且，由于没有走线方面的限制，可以根据需要把单个磁性传感器单元做的足够小，实现超高精度的触控笔触控。
另外，由于本发明具体实施例中的每个磁性传感器单元之间都是相互独立的，因此与现有技术相比，本发明具体实施例可以轻松实现多个磁性触控笔的多点触控，并且由于磁力作用的速度等于光速，因此本发明具体实施例的触控输入***的反应速度也是非常快的。
综上所述，本发明具体实施例提供一种触控模组，包括显示模组、磁性传感器模块和触控检测电路；磁性传感器模块设置在显示模组下方，包括基底、设置在基底上的若干阵列排列的磁性传感器单元和若干走线；每一磁性传感器单元包括相对设置的第一基板和第二基板，位于第一基板和第二基板之间的绝缘介质，第一基板和第二基板的磁极极性相反，且第一基板和第二基板之间形成电容；每一磁性传感器单元均与一条走线连接，走线用于将磁性传感器单元与触控检测电路相连；触控检测电路用于通过检测第一基板和第二基板之间的电容的大小，确定显示模组被触控的位置。由于本发明具体实施例的磁性传感器模块与用于手指触控的电容传感器模块可以相互独立设置，因此两种触控模式互不干扰，使得触控笔触控方式与手指触控方式的兼容得以实现。由于本发明具体实施例中的磁性传感器模块设置在显示模组下方，因此磁性传感器模块的设置对显示模组的显示效果完全没有影响，所以不必考虑磁性传感器模块的透过率，从选材方面考虑，降低了生产成本。另外，由于本发明具体实施例中的每个磁性传感器单元之间都是相互独立的，因此与现有技术相比，本发明具体实施例可以轻松实现多个磁性触控笔的多点触控。
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 (10)

1.一种触控模组，包括显示模组，其特征在于，还包括磁性传感器模块和触控检测电路；
所述磁性传感器模块设置在所述显示模组下方，包括基底、设置在所述基底上的若干阵列排列的磁性传感器单元和若干走线；
每一所述磁性传感器单元包括相对设置的第一基板和第二基板，位于所述第一基板和所述第二基板之间的绝缘介质，所述第一基板和所述第二基板的磁极极性相反，且所述第一基板和所述第二基板之间形成电容；
每一所述磁性传感器单元均与一条所述走线连接，所述走线用于将所述磁性传感器单元与所述触控检测电路相连；
所述触控检测电路用于通过检测所述第一基板和所述第二基板之间的电容的大小，确定所述显示模组被触控的位置。
2.根据权利要求1所述的触控模组，其特征在于，每一所述走线与该走线连接的磁性传感器单元之间设置有绝缘层，该走线通过贯穿所述绝缘层的过孔与所述磁性传感器单元连接。
3.根据权利要求1所述的触控模组，其特征在于，还包括粘合胶和覆盖所有所述磁性传感器单元的保护基板；
所述粘合胶用于固定所述保护基板与所述磁性传感器单元，以及，将所述保护基板固定在所述显示模组的下方。
4.根据权利要求1所述的触控模组，其特征在于，所述第一基板为柔性基板，所述第二基板为柔性基板。
5.根据权利要求1或4所述的触控模组，其特征在于，所述绝缘介质为弹性绝缘介质。
6.根据权利要求1所述的触控模组，其特征在于，所述显示模组为液晶显示模组，或为有机电致发光显示模组。
7.一种触控输入***，包括触控笔，其特征在于，还包括权利要求1-6任一权利要求所述的触控模组。
8.根据权利要求7所述的触控输入***，其特征在于，所述触控笔的笔尖为磁性笔尖。
9.根据权利要求8所述的触控输入***，其特征在于，所述触控笔的笔尖的磁极为S极，所述第一基板的磁极为N极，所述第二基板的磁极为S极；或，
所述触控笔的笔尖的磁极为N极，所述第一基板的磁极为S极，所述第二基板的磁极为N极；其中：
所述触控笔的笔尖与所述第一基板之间的距离大于所述触控笔的笔尖与所述第二基板之间的距离。
10.根据权利要求8所述的触控输入***，其特征在于，所述触控笔中设置有压力传感器，所述压力传感器用于确定所述触控笔的笔尖书写时的压力值。
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