CN104281328A - 一种触摸屏和显示面板 - Google Patents

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Abstract

本发明属于显示技术领域，具体涉及一种触摸屏和显示面板。该触摸屏包括相对设置的第一电极、第二电极以及位于所述第一电极和所述第二电极之间的感应层，所述感应层采用具有压电效应的透明材料形成。该触摸屏可以将触摸物体的压力直接转换为电信号，不仅可以感知触点的位置，还可以对作用力的大小以及变化特征作出感应，具有触摸反应灵敏、支持多点触摸等优点，因此不仅可感应任何物体的压力，而且实现了功耗的大大降低，可以有效地降低屏幕功耗；相应的，采用该触摸屏的显示面板的触控操作不受触摸物体的绝缘性限制、功耗低，较佳地满足了人们的视觉和触觉的享受。

Description

一种触摸屏和显示面板
技术领域
本发明属于显示技术领域，具体涉及一种触摸屏和显示面板。
背景技术
目前，应用最广泛的触摸屏包括电阻式触摸屏和电容式触摸屏。其中，电阻式触摸屏设计简单，成本低，但电阻式触摸屏触控较受制于其物理局限性，如透光率较低，高线数的大侦测面积造成处理器负担，其应用特性使之易老化从而影响使用寿命。电容式触摸屏支持多点触控功能，拥有更高的透光率、更低的整体功耗，其接触面硬度高，无需按压，使用寿命较长，但精准度不足，需要导体或者电容笔才能操控。
设计一种不受触摸物体的绝缘性限制、功耗低、触控灵敏的触摸屏成为目前亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种触摸屏和显示面板，该触摸屏利用具有压电效应的透明材料形成，制备工艺简单，实现了任何物体的压力感应，能够有效地降低屏幕功耗。
该触摸屏包括相对设置的第一电极、第二电极以及位于所述第一电极和所述第二电极之间的感应层，所述感应层采用具有压电效应的透明材料形成。
优选的是，所述触摸屏还包括传输线以及处理器，每一所述传输线分别与所述第一电极或所述第二电极以及所述处理器连接，所述第一电极和所述第二电极用于收集所述感应层因外力作用而引起的电信号，所述传输线将所述电信号传送到所述处理器；所述处理器对所述电信号进行分析处理，并获得所述电信号的位置坐标。
优选的是，所述感应层包括多个孤立设置的压电感应模块，所述第一电极包括多个第一子电极，所述第二电极包括多个第二子电极，所述第一子电极与所述第二子电极成对地、且分别与所述压电感应模块对应孤立设置，每一所述第一子电极与所述第二子电极均通过所述传输线与所述处理器连接。
优选的是，所述压电感应模块的截面形状为圆形、方形或菱形中的任一种形状，所述第一子电极和所述第二子电极的截面形状为圆形、方形或菱形中的任一种形状，且每一所述第一电极和所述第二电极的截面面积不小于对应的所述压电感应模块的截面面积。
优选的是，所述感应层包括由多个垂直交叉设置的条状传感器融合形成的网格状的压电感应模块，所述第一电极包括多个第一条状电极，所述第二电极包括多个第二条状电极，所述第一条状电极和所述第二条状电极垂直交叉设置、且分别与具有同一排列方向的条状传感器对应设置，每一所述第一条状电极与所述第二条状电极均通过所述传输线与所述处理器连接。
优选的是，形成所述感应层的具有压电效应的透明材料包括聚乳酸压电薄膜或压电陶瓷薄膜，所述第一电极采用氧化铟镓锌、氧化铟锌、氧化铟锡或氧化铟镓锡中的至少一种形成，所述第二电极采用氧化铟镓锌、氧化铟锌、氧化铟锡或氧化铟镓锡中的至少一种形成。
优选的是，所述第二电极的外侧还设置有保护层，所述保护层采用玻璃或者采用有机透明材料形成。
一种显示面板，包括显示屏以及设置于所述显示屏外侧的触摸屏，所述触摸屏采用上述的触摸屏。
优选的是，所述显示屏和所述触摸屏通过粘结方式粘合形成整体。
优选的是，所述显示屏为液晶显示屏、OLED显示屏或等离子显示屏。
本发明的有益效果是：该触摸屏可以将触摸物体的压力直接转换为电信号，不仅可以感知触点的位置，还可以对作用力的大小以及变化特征作出感应，具有触摸反应灵敏、支持多点触摸等优点，因此不仅可感应任何物体的压力，而且实现了功耗的大大降低，可以有效地降低屏幕功耗；
相应的，采用该触摸屏的显示面板的触控操作不受触摸物体的绝缘性限制、功耗低，较佳地满足了人们的视觉和触觉的享受。
附图说明
图1为本发明实施例1中触摸屏的结构示意图；
图2A为本发明实施例1中感应层的排列结构示意图；
图2B为图2A中第一电极的结构示意图；
图2C为图2A中第二电极的结构示意图；
图3A为本发明实施例2中感应层的排列结构示意图；
图3B为图3A中第一电极的结构示意图；
图3C为图3A中第二电极的结构示意图；
图4为本发明实施例3中显示面板的结构示意图；
附图标记中：
1－显示屏；
2－触摸屏；21－第一电极；211－第一子电极；212－第一条状电极；22－感应层；220－压电感应模块；23－第二电极；231－第二子电极；232－第二条状电极；24－保护层；25－传输线。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明触摸屏和显示面板作进一步详细描述。
实施例1：
本实施例提供一种触摸屏，如图1所示，该触摸屏2包括相对设置的第一电极21、第二电极23以及位于第一电极21和第二电极23之间的感应层22，感应层22采用具有压电效应的透明材料形成
其中，所谓压电效应指的是：某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而形变(包括弯曲形变和伸缩形变)时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电信号。当外力去掉后，又会恢复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应。当作用力的方向改变时，电信号的极性也随之改变。本实施例触摸屏中的感应层22即依据电介质压电效应设计的压电感应层。
采用压电材料形成触摸屏，其优点在于触控感应灵敏迅速，不仅可以感应位置信息，并且能感应力的大小，可以对任何触摸物体(对绝缘性无要求，可以包括导体或非导体)作出感应，并且功耗较低。
为了实现触摸位置的坐标检测，如图2B和图2C所示，触摸屏2还包括传输线25分以及处理器(图2B和图2C中均未示出)，每一传输线25分别与第一电极21或第二电极23以及处理器连接，即该触摸屏使得第一电极21和第二电极23通过传输线25接入处理器并形成回路。第一电极21或第二电极23用于收集感应层22因外力作用而引起的电信号，传输线25将电信号传送到处理器；处理器对电信号进行分析处理，并获得电信号的位置坐标。
如图2A-2C所示，感应层22包括多个孤立设置的压电感应模块220，第一电极21包括多个第一子电极211，第二电极23包括多个第二子电极231，第一子电极211与第二子电极231成对地、且分别与压电感应模块220对应孤立设置，每一第一子电极211与第二子电极231均通过传输线25与处理器连接。其中，“孤立”即指多个压电感应模块220之间在位置上彼此隔离、且无互相电连接关系；相应的，在压电感应模块220的两侧分别设置第一子电极211和第二子电极231后，每一孤立的压电感应模块220与其两侧的第一子电极211和第二子电极231形成的小个体也是在位置上彼此隔离、且无互相电连接关系，而只有通过第一子电极211和第二子电极231与传输线25的连接，才能和处理器形成回路。
通过孤立的压电感应模块220，可以实现真正的多点触控，并且具有较高的灵敏度。理论上，对孤立的压电感应模块220数量没有限制，但由于传输线25的设置受工艺条件限制，因此孤立的压电感应模块220常应用于与小尺寸显示屏配合，例如应用于10寸左右的显示屏中。
在本实施例中，孤立设置的压电感应模块220的截面形状为圆形、方形或菱形中的任一种形状，第一子电极211和第二子电极231的截面形状为圆形、方形或菱形中的任一种形状，且每一第一子电极211和第二子电极231的截面面积不小于对应的压电感应模块220的截面面积(即第一子电极211和第二子电极231的区域面积等于或大于压电感应模块220的区域面积)。图2A中以圆形的压电感应模块220作为示例，图2B和图2C以方形的第一子电极211和第二子电极231作为示例。
这里应该理解的是，根据需要，压电感应模块220、第一子电极211和第二子电极231的形状可以设置为相同，也可以设置为不相同，只要使得第一子电极211和第二子电极231的截面面积不小于对应的压电感应模块220的截面面积，保证压电感应模块220感应产生的电信号能完全传送到处理器即可，对具体形状这里不做限定。
其中，形成感应层22的具有压电效应的透明材料包括聚乳酸压电薄膜或压电陶瓷薄膜。随着近年来透明压电材料的发展，透明压电材料的光学性能逐渐提高，能较好地应用于显示领域，并保证不影响显示屏的显示效果。本实施例即将透明压电材料与触控技术相结合形成压电式触控技术。压电式触控技术介于电阻式触控技术与电容式触控技术之间。压电式触摸屏同电容式触摸屏一样支持多点触控，而且支持任何物体触控，可以感应触控压力大小，不像电容式触摸屏只支持类皮肤的材质触控。
优选的是，第一电极21和第二电极23采用氧化铟镓锌、氧化铟锌(Indium Zinc Oxide，简称IZO)、氧化铟锡(Indium TinOxide，简称ITO)、氧化铟镓锡中的至少一种形成。上述材料均为透明材料，不会对采用该触摸屏的显示面板或显示装置的显示效果造成任何影响。
为了保证触摸屏的正常工作以及延长触摸屏的使用寿命，优选第二电极23的外侧还设置有保护层24，保护层24采用玻璃或者采用有机透明材料形成，保护层24能对第二电极23、感应层22和第一电极21起到较好的支撑和保护作用。
在形成该触摸屏的过程中，第二电极23可以通过溅射沉积方式(sputter)先形成在保护层24上，接着继续在第二电极23上粘合感应层22和形成第一电极21，进而形成为整体。当未设置保护层时，可以先分别形成第一电极21、第二电极23，然后再通过粘结方式将第一电极21、第二电极23和感应层22形成为整体。
本实施例中触摸屏的工作原理为：作用于触摸屏上的力首先作用在保护层24上，当保护层24受到作用力时将发生变形，作用力的大小决定了变形幅度的大小，变形将迫使相应位置的压电感应模块220发生变形，由于正压电效应，作用于触摸屏上的力使压电感应模块220产生电信号，产生的电信号通过第一子电极211或第二子电极231收集，并由与第一子电极211或第二子电极231连接的传输线25传送至处理器，处理器通过对电信号产生位置和电信号大小的检测来判断作用力的位置和大小，从而可以准确、快速的实现触摸感应。
本实施例中的触摸屏，属于感知触控力度和精准定位的纯压电传感触摸屏，与目前的电阻式触摸屏或电容式触摸屏具有本质的区别，其具有以下优点：
非二进制感应：无须驱动信号，可以将触摸物体的压力直接转换为电信号，不仅可以感知触点的位置，还可以对作用力的大小以及变化特征作出感应，具有触摸反应灵敏、支持多点触摸等优点，具有更佳的用户体验；
能感应任何物体：由于感应层基于正压电效应，对物体外形轮廓以及是否绝缘没有要求，可感应任何物体的压力；
低功耗：压电感应模块可以将触摸物体的压力直接转换为电信号，这与电容式触摸屏相比就减少了驱动信号的功耗，从而实现了功耗的降低，可以有效地降低屏幕功耗。
实施例2：
本实施例提供一种触摸屏，与实施例1相比，该触摸屏中的感应层22的形状或者说排列方式不同。
具体的，如图3A-3C所示，感应层22包括由多个垂直交叉设置的条状传感器融合形成的网格状的压电感应模块220，第一电极21包括多个第一条状电极212，第二电极23包括多个第二条状电极232，第一条状电极212和第二条状电极232垂直交叉设置、且分别与具有同一排列方向的条状传感器对应设置，每一第一条状电极212与第二条状电极232均通过传输线25与处理器连接。其中，图3A中条状传感器的交叉区域不需要架桥结构(即中间无绝缘层)，只是简单的单层图形交叠重合。当有物体触控压电触摸屏时，横向的信号传输线25与纵向的信号传输线25同时接收到电信号，通过坐标计算便可得出触控位置信息。
与实施例1相同，本实施例中的触摸屏制备工艺简单，实现了任何物体的压力感应，能够有效地降低屏幕功耗。
实施例3：
本实施例提供一种显示面板，该显示面板包括实施例1或实施例2中的触摸屏。
如图4所示，该显示面板包括显示屏1以及设置于显示屏1外侧的触摸屏2。在该显示面板的制备工艺中，显示屏1和触摸屏2通过粘结方式粘合形成整体。
在本实施例中，优选的是，显示屏1为液晶显示屏、OLED显示屏或等离子显示屏。利用实施例1或实施例2中的触摸屏，可将其与不同类型的显示屏贴合形成触控显示模组、显示面板或显示装置，非常简单实用。
该显示面板可以为：液晶面板、电子纸、OLED面板、手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。
该显示面板的触控操作不受触摸物体的绝缘性限制、功耗低，较佳地满足了人们的视觉和触觉的享受。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种触摸屏，其特征在于，所述触摸屏包括相对设置的第一电极、第二电极以及位于所述第一电极和所述第二电极之间的感应层，所述感应层采用具有压电效应的透明材料形成。
2.根据权利要求1所述的触摸屏，其特征在于，所述触摸屏还包括传输线以及处理器，每一所述传输线分别与所述第一电极或所述第二电极以及所述处理器连接，所述第一电极和所述第二电极用于收集所述感应层因外力作用而引起的电信号，所述传输线将所述电信号传送到所述处理器；所述处理器对所述电信号进行分析处理，并获得所述电信号的位置坐标。
3.根据权利要求2所述的触摸屏，其特征在于，所述感应层包括多个孤立设置的压电感应模块，所述第一电极包括多个第一子电极，所述第二电极包括多个第二子电极，所述第一子电极与所述第二子电极成对地、且分别与所述压电感应模块对应孤立设置，每一所述第一子电极与所述第二子电极均通过所述传输线与所述处理器连接。
4.根据权利要求3所述的触摸屏，其特征在于，所述压电感应模块的截面形状为圆形、方形或菱形中的任一种形状，所述第一子电极和所述第二子电极的截面形状为圆形、方形或菱形中的任一种形状，且每一所述第一电极和所述第二电极的截面面积不小于对应的所述压电感应模块的截面面积。
5.根据权利要求2所述的触摸屏，其特征在于，所述感应层包括由多个垂直交叉设置的条状传感器融合形成的网格状的压电感应模块，所述第一电极包括多个第一条状电极，所述第二电极包括多个第二条状电极，所述第一条状电极和所述第二条状电极垂直交叉设置、且分别与具有同一排列方向的条状传感器对应设置，每一所述第一条状电极与所述第二条状电极均通过所述传输线与所述处理器连接。
6.根据权利要求1-5任一项所述的触摸屏，其特征在于，形成所述感应层的具有压电效应的透明材料包括聚乳酸压电薄膜或压电陶瓷薄膜，所述第一电极采用氧化铟镓锌、氧化铟锌、氧化铟锡或氧化铟镓锡中的至少一种形成，所述第二电极采用氧化铟镓锌、氧化铟锌、氧化铟锡或氧化铟镓锡中的至少一种形成。
7.根据权利要求1-5任一项所述的触摸屏，其特征在于，所述第二电极的外侧还设置有保护层，所述保护层采用玻璃或者采用有机透明材料形成。
8.一种显示面板，包括显示屏以及设置于所述显示屏外侧的触摸屏，其特征在于，所述触摸屏采用权利要求1-7任一项所述的触摸屏。
9.根据权利要求8所述的显示面板，其特征在于，所述显示屏和所述触摸屏通过粘结方式粘合形成整体。
10.根据权利要求8所述的显示面板，其特征在于，所述显示屏为液晶显示屏、OLED显示屏或等离子显示屏。
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