CN105677128A - 3d触控面板及其制备方法、触控驱动装置、显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种3D触控面板及其制备方法、触控驱动装置、显示装置，涉及显示技术领域。其中3D触控面板包括相互对合的显示背板和盖板；显示背板包括显示基底、形成于显示基底一面的多个第一触控电极以及连接各第一触控电极的第一走线、形成于各第一触控电极上的多个隔垫物；盖板包括盖板基底、形成在盖板基底一面的多个第二触控电极以及连接各第二触控电极的第二走线、形成在盖板基底另一面的位置触控层；两触控电极位置对应且均位于隔垫物位置处。本发明将用于实现触控力度探测的两触控电极分别集成到显示基底、盖板基底上，且均位于隔垫物位置处，结合位置触控层，在实现3D触控探测的同时，节省显示装置内部空间，提高空间利用率。

Description

3D触控面板及其制备方法、触控驱动装置、显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，特别是涉及一种3D触控面板及其制备方法、触控驱动装置、显示装置。
背景技术
触摸屏(touchscreen)又称为触控面板，随着显示技术的飞速发展，其已经在各种电子产品中广泛应用并遍及人们的生活中。电容触控面板是常用触控面板中的一种，其原理是利用手指接近电容触控层时所产生的电容变化来实现触控位置的探测。
传统的电容触控面板只能提供触控位置探测，但随着触控技术的不断发展，越来越多的产品利用触控面板来直接完成对目标对象的操作。在触控面板上增加触控力度探测部件，实现触控力度探测功能，能触发更多不同的操作，不仅会给用户操作提供方便，也会为用户带来使用乐趣。因此，具备触控力度探测功能的电容触控面板越来越受到触控面板厂家的青睐。
现有的电容触控面板主要是通过分别设置触控感应片和压力感应片，并将触控感应片和压力感应片通过光学胶贴合后固定于盖板上，来实现触控位置探测和触控力度的探测。然而现有的电容触控面板其触控感应片和压力感应片均需单独占用显示设备内部空间，空间利用率低。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种3D触控面板及其制备方法、触控驱动装置、显示装置，将电容式压力触控器件集成于位于显示背板和盖板之间的隔垫物位置处，实现触控力度探测功能，提高显示装置内部空间利用率。
具体来说，本发明提出了以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种3D触控面板，包括显示背板和盖板，所述显示背板和盖板相互对合；
所述显示背板包括显示基底、形成于所述显示基底朝向所述盖板的一面上的多个第一触控电极以及与多个第一触控电极相连的第一走线、形成于各第一触控电极之上的多个隔垫物；
所述盖板包括盖板基底、形成在所述盖板基底朝向所述显示背板的一面上的多个第二触控电极以及与多个第二触控电极相连的第二走线、形成在所述盖板基底的背离所述显示背板的一面上的位置触控层；所述位置触控层用于检测触控位置；各个第一触控电极与各个第二触控电极的位置相对应，且均位于隔垫物位置处。
优选地，所述显示背板还包括形成在所述显示基底上的多个像素单元，每一个像素单元包括像素电极、有机发光层和公共电极，各个像素电极与所述第一触控电极同层形成。
优选地，所述显示背板还包括：形成在各个第一触控电极与各个像素电极之间的像素界定层。
优选地，所述隔垫物和所述像素界定层材质相同。
第二方面，本发明还提供一种3D触控面板的制备方法，包括：
制备显示背板；
制备盖板；
将所述显示背板与所述盖板对合；
其中，制备显示背板的步骤包括：
在显示基底朝向所述盖板的一面上形成多个第一触控电极以及与多个第一触控电极相连的第一走线；
在所述各第一触控电极上形成多个隔垫物，所述隔垫物与所述第一触控电极在所述显示基底上的投影区域相同；
制备盖板的步骤包括：
在所述盖板基底朝向所述显示背板的一面上形成多个第二触控电极以及与多个第二触控电极相连的第二走线；各个第一触控电极与各个第二触控电极的位置相对应，且均位于隔垫物位置处；
在所述盖板基底背离所述显示背板的一面上形成位置触控层；所述位置触控层用于检测触控位置。
优选地，所述制备显示背板还包括：在所述显示基底上形成多个像素单元；每一个像素单元包括像素电极、有机发光层和公共电极；
其中，形成各个像素电极的步骤包括：在形成各个第一触控电极的同一工艺中形成各个像素电极。
优选地，所述制备显示背板还包括：
在各个第一触控电极与各个像素电极之间形成像素界定层。
优选地，形成隔垫物和形成像素界定层的步骤包括：在第一触控电极上形成绝缘材料层；
使用半掩膜工艺对所述绝缘材料层进行图案化得到绝缘材料层图形；所述绝缘材料层图形包括各个隔垫物和所述像素界定层。
第三方面，本发明还提供一种触控驱动装置，用于对上述任一3D触摸面板进行触控驱动，包括：
位置检测模块，用于驱动所述位置触控层进行触控触控检测，确定触控位置；
力度检测模块，用于通过第一走线、第二走线检测第一触控电极与第二触控电极之间的电容的变化值，确定触控力度。
优选地，所述力度检测模块具体用于通过检测第一触控电极与第二触控电极之间的电容的变化值，确定触控力度包括：检测第一触控电极与第二触控电极之间的电容的变化值；判断所述变化值是否大于预设值；并仅在判断为是时，根据所述变化值确定触控力度。
第四方面，本发明还提供一种显示装置，包括上述任一3D触控面板和上述任一触控驱动装置。
相比于现有技术，本发明将用于实现触控力度探测的第一触控电极、第二触控电极分别集成到显示基底、盖板基底上，且均位于隔垫物位置处，充分利用隔垫物的空间，使隔垫物在作为显示基底与盖板基底的支撑件的同时，充当由第一触控电极、第二触控电极构成的触控电容的电容介质，使得本发明在实现触控力度探测的同时，节省显示装置内部空间，提高空间利用率；另外，结合盖板基底上的位置触控层进行位置探测，能实现触控面板的3D触控探测。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
图1是本发明一实施例提供的3D触控面板的结构示意图；
图2为本发明另一实施例提供的3D触控面板的结构示意图；
图3是本发明一实施例提供的3D触控面板中触控电极以及公共阴极的布线示意图；
图4是本发明一实施例提供的触控驱动装置的结构示意图；
图5是本发明采用本发明一实施例提供的触控驱动装置对3D触控面板进行触控驱动过程中，触控电容的电容变化值随触控外力强度变化的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的实施例进行详细描述。
图1为本发明实施例提供的3D触控面板的结构示意图，如图1所示，该3D触控面板包括显示背板和盖板，显示背板和盖板相互对合；
其中，显示背板包括显示基底1、形成于显示基底1朝向盖板的一面(显示基底1上表面)上的多个第一触控电极2以及与多个第一触控电极2相连的第一走线、形成于各第一触控电极2之上的多个隔垫物3；
盖板包括盖板基底4、形成在盖板基底4朝向显示背板的一面(盖板基底4下表面)上的多个第二触控电极5以及与多个第二触控电极5相连的第二走线、形成在盖板基底4的背离显示背板的一面(盖板基底4上表面)上的位置触控层6；各个第一触控电极2与各个第二触控电极5的位置相对应，且均位于隔垫物3位置处。
本发明实施例提供的3D触控面板，通过在显示基底1上形成多个第一触控电极2，在盖板基底4上形成与各个第一触控电极2位置对应的多个第二触控电极5，并均位于隔垫物3位置处，第一触控电极2和第二触控电极5构成触控电容，隔垫物3充当触控电容的电容介质。当有触控发生时，盖板基底4在对应的触控位置处的第二触控电极5会受到相应的触控压力发生形变，从而引起第一触控电极2和第二触控电极5之间的距离发生变化，进而使得第一触控电极2与第二触控电极5之间的电容值发生变化，通过检测第一触控电极2和第二触控电极5之间电容的变化值，便可实现触控力度的探测。
相比于现有技术，本发明实施例将用于实现触控力度探测的第一触控电极2、第二触控电极5分别集成到显示基底1、盖板基底4上，且均位于隔垫物3位置处，充分利用了隔垫物3的空间，使隔垫物3在作为显示基底1与盖板基底4的支撑件的同时，充当由第一触控电极2、第二触控电极5构成的触控电容的电容介质，使得本发明实施例在实现触控力度探测的同时，节省显示装置内部空间，提高空间利用率；另外，结合盖板基底4上的位置触控层6进行位置探测，能实现触控面板的3D触控探测。
应当理解的是，隔垫物3具有一定的应力或弹性，即当触控发生时，隔垫物3在受到向下的作用力时，会向下压缩；当触控撤销时，隔垫物3会恢复到初始位置。
位置触控层6的作用是用于探测触控位置，其具体结构可以参考现有技术，本发明实施例不做限定。举例来说，可以在盖板基底4上表面制作两层触控电极，一层作为发射电极，一层作为感应电极；并设置触控扫描线Tx与发射电极相连，触控感应线Rx与感应电极相连，构成位置触控层。其工作过程为：在对作为触控驱动线Tx的金属电极线加载触控驱动信号时，检测触控感应线Rx通过互电容耦合出的电压信号，在此过程中，若有手指触控面板，会导致发射电极与触控电极的电容发生变化，从而引起触控感应线Rx检测到的电压变化，根据电压信号的变化，就可以确定触控位置。
具体实施时，上述触控位置探测和触控力度探测可通过触控驱动装置中的位置检测模块和力度检测模块分别进行，两者互不干扰。
在图1所示的实施例基础上，本发明另一实施例中将触控器件和显示器件进行一体化设计，参见图2，该另一实施例中，3D触控面板中的显示背板还包括形成在显示基底1上的多个像素单元，每一个像素单元包括像素电极7、有机发光层8和公共电极9，各个像素电极7与第一触控电极2同层形成，各个第一触控电极2与各个像素电极7之间形成有像素界定层10，如图2所示。将触控器件和显示器件进行一体化设计，能使本发明实施例3D触控面板在装入显示装置后，降低显示装置的厚度。
在制备过程中，图2中的各个第一触控电极2和各个像素电极7可以通过同一工艺形成，具体步骤可以为：在显示基底1上形成电极层；然后使用掩膜工艺对该电极层进行图形化处理，得到包括各个第一触控电极2和多个像素电极7的电极层图形。
具体实施时，上述像素单元中的公共电极9作为有机发光层8的阴极，像素电极7作为有机发光层8的阳极，外部电压连接公共电极9，为公共电极9提供阴极电压。由于各个像素单元中的公共电极9均需连接外部电压，为了便于布线，可选地，可将各个像素单元中的公共电极9通过第三走线进行连通，此时，再通过一根连接线连接外部电压即可为各公共电极9提供阴极电压。
上述在各个第一触控电极2与各个像素电极7之间形成像素界定层10，是为了防止像素电极7两侧(即图2中像素电极7的左侧和右侧)暴露在空气中而被氧化，影响像素单元的发光效果而设计的。具体来说，由于第一触控电极2和像素电极7相互独立，两者存在间隙，而像素电极7作为像素单元中有机发光层8的阳极，若其暴露在空气中被氧化，例如上述像素电极为ITO材质时，其两侧暴露在空气中容易被氧化，必然会影响像素单元的发光效果。本发明实施例中，通过在各个第一触控电极2与各个像素电极7之间设置像素界定层10，为像素电极7提供保护，避免其被氧化。再者，像素界定层10还能实现第一触控电极2和像素电极7的隔离，后续在像素电极7上蒸镀有机发光层8时，即蒸镀有机发光材料时，避免有机发光材料液滴流到与像素电极7相邻的第一触控电极2区域。第三，像素界定层10还能有效避免相邻像素单元不同颜色的发光区域内有机发光材料相互污染的问题。
应当说明的是，上述隔垫物3和像素界定层10均为绝缘材料，且均在第一触控电极2形成之后形成，为了简化工艺，降低工艺难度，优选地，本发明实施例隔垫物3和像素界定层10材质相同。材质相同的隔垫物3和像素界定层10，能通过同一工艺制备。具体制备过程可以为：在第一触控电极2上形成绝缘材料层；然后使用半掩膜工艺对该绝缘材料层进行图案化处理得到包括各个隔垫物3和各个像素界定层10的绝缘材料层图形。
需要补充说明的是，用于使多个第一触控电极2相连的第一走线、用于使多个第二触控电极5相连的第二走线可以根据需求任意设计，本发明实施例不做限定。作为一种实施方式，本发明实施例第一触控电极2的布线示意图如图3所示，形成网状结构，即每个第一触控电极2在其第一方向(横向)、与第一方向同层相交的第二方向(纵向)均通过第一走线13连接与其相邻的其他第一触控电极2。类似地，多个第二触控电极5相连的第二走线也可如此设计；同样参考图3，用于使各个像素单元中的公共电极9相连的第三走线14也如此设计。
需要说明的是，上述由第一触控电极2、第二触控电极5构成触控电容的区域为触控区域11，如图2所示，用于进行触控探测。与像素电极7位置对应的区域为像素区域12，用于显示。图3中某一触控区域上一触控点A到另一个触控区域上一触控点A’之间的剖面图如图2所示。
本发明实施例还提供3D触控面板的制备方法，可以用于制备上述任一所述的3D触控面板，该制备方法包括：
S41，制备显示背板；
S42，制备盖板；
S43，将显示背板与盖板对合。
其中，上述步骤S41具体包括：
S411，在显示基底朝向盖板的一面上形成多个第一触控电极以及与多个第一触控电极相连的第一走线；
S412，在各第一触控电极上形成多个隔垫物，隔垫物与第一触控电极在显示基底上的投影区域相同。
上述步骤S42具体包括：
S421，在盖板基底朝向显示背板的一面上形成多个第二触控电极以及与多个第二触控电极相连的第二走线；各个第一触控电极与各个第二触控电极的位置相对应，且均位于隔垫物位置处；
S422，在盖板基底背离显示背板的一面上形成位置触控层；所述位置触控层用于检测触控位置。
上述步骤S411中多个第一触控电极及多个第一触控电极相连的第一走线的过程可以通过沉积、掩膜、显影、刻蚀、剥离的工艺来形成。上述步骤S412中多个隔垫物依次通过旋涂绝缘材料层、掩膜、刻蚀的工艺形成。形成触控触控电极及对应的走线的具体工艺、形成隔垫物的具体工艺可以参考现有技术，本发明实施例在此不再详细说明。
上述步骤S421中多个第二触控电极以及与多个第二触控电极相连的第二走线也可以通过沉积、掩膜、显影、刻蚀、剥离的工艺来形成。位置相对应的第一触控电极和第二触控电极构成触控电容，用于探测对应各个触控区域的触控力度。详细内容见3D触控面板实施例的相关描述，在此不再赘述。上述步骤S422中的位置触控层也通过沉积、掩膜、显影、刻蚀、剥离的工艺来形成。具体实施时，由于盖板基底两面均是形成电极材料，可选地，可通过在盖板基底两面同时沉积电极材料，再通过双面曝光刻蚀形成位于盖板基底下表面的多个第二触控电极以及与多个第二触控电极相连的第二走线、位于盖板基底上表面的位置触控层，缩短盖板制备时间。
为了降低装有本发明实施例制备的3D触控面板的显示装置的厚度，优选地，上述步骤S41还可以包括在显示基底上形成多个像素单元的步骤，其中，每一个像素单元包括像素电极、有机发光层和公共电极。具体来说，可以包括如下流程：在显示基底上形成多个像素电极；在各个像素电极上形成有机发光层；在有机发光层上形成多个公共电极及多个公共电极相连的第三走线。
其中，上述各个像素电极的形成步骤为：在形成各个第一触控电极的同一工艺中形成各个像素电极。即：在显示基底上形成电极层；然后使用掩膜工艺对该电极层进行图形化处理，得到包括各个第一触控电极和各个像素电极的电极层图形。
上述在各个像素电极上形成有机发光层是在步骤S412之后执行。具体来说，可以包括：使用金属掩膜板在各像素电极上蒸镀有机发光材料，形成如图2所示的有机发光层。
为了避免像素电极两侧在使用过程中易被氧化，以及避免后续在像素电极上蒸镀有机发光材料时，有机发光材料液滴流到与像素电极相邻的第一触控电极区域，以及避免相邻像素单元不同颜色的发光区域内有机发光材料相互污染，优选地，上述制备显示背板还包括在各个第一触控电极与各个像素电极之间形成像素界定层的步骤。具体实施时，该步骤可以是在上述步骤S412之前执行。
为了简化工艺，降低工艺难度，像素界定层还可以在上述步骤S412形成隔垫物的同时形成，即像素界定层与隔垫物通过同一工艺形成，具体来说，可以包括如下步骤：在第一触控电极上形成绝缘材料层；使用掩膜工艺对绝缘材料层进行图案化得到绝缘材料层图形，其中，绝缘材料层图形包括各个隔垫物和像素界定层。
进一步的，为了减少工艺，缩短显示背板制备时间，在具体实施时，可以采用半掩膜工艺(Halftone)对上述的绝缘材料层进行图案化，这样仅需一次掩膜工艺便可完成不同区域处不同深度的掩膜。
图4为本发明实施例提供的触控驱动装置的结构示意图，用于对本发明实施例中任一3D触摸面板进行触控驱动，如图4所示，该触控驱动装置包括：
位置检测模块41，用于驱动所述位置触控层进行触控触控检测，确定触控位置；
力度检测模块42，用于通过第一走线、第二走线检测第一触控电极与第二触控电极之间的电容的变化值，确定触控力度。
具体实施时，位置检测模块41确定触控位置的原理采用现有技术即可，其内容参见3D触控面板实施例的相关描述，在此不再赘述。力度检测模块42通过与各个触控电极确定触控力度的相关描述也可参见3D触控面板实施例的相关描述。
3D触控面板在实际使用过程中，由于存在误触碰的情形，为了避免由于误触碰造成的不必要的响应，优选地，上述力度检测模块42具体用于通过第一走线、第二走线检测第一触控电极与第二触控电极之间的电容的变化值；判断变化值是否大于预设值；并仅在判断为是时，根据变化值确定触控力度。
具体实施时，如图5所示，当触控外力强度低于预设值(即轻触区)时，确定此触控为误触碰，当触控外力强度大于预设值(即感应区)时，确定此触控动作为正常触控，通过计算确定触控力度。
本发明实施例还提供一种显示装置，包括如上所述的3D触控面板和如上所述的触控驱动装置。采用上述的3D触控面板，能合理利用显示装置内部空间，实现3D触控功能。
需要说明的是，本实施例中的显示装置可以为：显示面板、电子纸、手机、平板电脑、电视机、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。
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (11)

1.一种3D触控面板，其特征在于，包括显示背板和盖板，所述显示背板和盖板相互对合；
所述显示背板包括显示基底、形成于所述显示基底朝向所述盖板的一面上的多个第一触控电极以及与多个第一触控电极相连的第一走线、形成于各第一触控电极之上的多个隔垫物；
所述盖板包括盖板基底、形成在所述盖板基底朝向所述显示背板的一面上的多个第二触控电极以及与多个第二触控电极相连的第二走线、形成在所述盖板基底的背离所述显示背板的一面上的位置触控层；所述位置触控层用于检测触控位置；各个第一触控电极与各个第二触控电极的位置相对应，且均位于隔垫物位置处。
2.根据权利要求1所述的3D触控面板，其特征在于，所述显示背板还包括形成在所述显示基底上的多个像素单元，每一个像素单元包括像素电极、有机发光层和公共电极，各个像素电极与所述第一触控电极同层形成。
3.根据权利要求2所述的3D触控面板，其特征在于，所述显示背板还包括：形成在各个第一触控电极与各个像素电极之间的像素界定层。
4.根据权利要求3所述的3D触控面板，其特征在于，所述隔垫物和所述像素界定层材质相同。
5.一种3D触控面板的制备方法，其特征在于，包括：
制备显示背板；
制备盖板；
将所述显示背板与所述盖板对合；
其中，制备显示背板的步骤包括：
在显示基底朝向所述盖板的一面上形成多个第一触控电极以及与多个第一触控电极相连的第一走线；
在所述各第一触控电极上形成多个隔垫物，所述隔垫物与所述第一触控电极在所述显示基底上的投影区域相同；
制备盖板的步骤包括：
在所述盖板基底朝向所述显示背板的一面上形成多个第二触控电极以及与多个第二触控电极相连的第二走线；各个第一触控电极与各个第二触控电极的位置相对应，且均位于隔垫物位置处；
在所述盖板基底背离所述显示背板的一面上形成位置触控层；所述位置触控层用于检测触控位置。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述制备显示背板还包括：在所述显示基底上形成多个像素单元；每一个像素单元包括像素电极、有机发光层和公共电极；
其中，形成各个像素电极的步骤包括：在形成各个第一触控电极的同一工艺中形成各个像素电极。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，还包括：
在各个第一触控电极与各个像素电极之间形成像素界定层。
8.权利要求7所述的方法，其特征在于，形成隔垫物和形成像素界定层的步骤包括：在第一触控电极上形成绝缘材料层；
使用半掩膜工艺对所述绝缘材料层进行图案化得到绝缘材料层图形；所述绝缘材料层图形包括各个隔垫物和所述像素界定层。
9.一种触控驱动装置，用于对如权利要求1-4中任一项所述的3D触摸面板进行触控驱动，其特征在于，包括：
位置检测模块，用于通过所述位置触控层进行触控驱动检测，确定触控位置；
力度检测模块，用于通过第一走线、第二走线检测第一触控电极与第二触控电极之间的电容的变化值，确定触控力度。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述力度检测模块具体用于通过检测第一触控电极与第二触控电极之间的电容的变化值，确定触控力度包括：检测第一触控电极与第二触控电极之间的电容的变化值；判断所述变化值是否大于预设值；并仅在判断为是时，根据所述变化值确定触控力度。
11.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求1-4中任一项所述的3D触控面板和如权利要求9或10所述的触控驱动装置。
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