CN106569631B - 压力感应基板及压力感应触摸屏 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种压力感应基板及压力感应触摸屏，涉及显示技术领域，用于解决现有的压力感应触摸屏结构复杂的问题。其中所述压力感应基板包括：衬底基板；设置于所述衬底基板上的透明电极层，所述透明电极层包括多条平行设置的透明条状电极；布置于所述透明电极层上的多个弹性应变传感器，每个所述弹性应变传感器至少与一条所述透明条状电极电接触，所述弹性应变传感器受到按压会发生形变，且其体电阻随其形变量的变化而变化。上述压力感应基板应用于压力感应触摸屏中，用于对压力进行感测。

Description

压力感应基板及压力感应触摸屏

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种压力感应基板及压力感应触摸屏。

背景技术

触摸屏作为计算机及其它数据处理设备的一种直观简洁的输入设备，被广泛应用于各种移动设备中。目前存在各种不同类型的触摸屏，例如电阻式、电容式、光学式等等，可探测到单点或多点触摸位置。

压力感应触摸屏不仅可以感知触摸位置，还能感应触摸压力，从而可根据触摸压力的大小实现不同的操作，为触摸屏提供了更强大的功能。目前实现压力感应功能存在以下方式：在触摸屏的周围设置压力传感器，根据不同传感器测得的压力确定按压压力大小，但是这种压力感应触摸屏的结构非常复杂。

发明内容

本发明提供一种压力感应基板及压力感应触摸屏，以简化压力感应触摸屏的结构。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一方面提供了一种压力感应基板，所述压力感应基板包括：衬底基板；设置于所述衬底基板上的透明电极层，所述透明电极层包括多条平行设置的透明条状电极；布置于所述透明电极层上的多个弹性应变传感器，每个所述弹性应变传感器至少与一条所述透明条状电极电接触，所述弹性应变传感器受到按压会发生形变，且其体电阻随其形变量的变化而变化。

本发明所提供的压力感应基板通过设置多条平行设置的透明条状电极及多个弹性应变传感器，并使每个弹性应变传感器至少与一条透明条状电极电接触，且弹性应变传感器受到按压会发生形变，且其体电阻随其形变量的变化而变化。当按压压力感应基板时，弹性应变传感器在不同的按压压力下会发生不同程度的形变，从而其体电阻会发生相应的变化。由于弹性应变传感器至少与一条透明条状电极电接触，因此通过感测透明条状电极上电信号的变化即可获得按压压力值，实现了对按压压力的感应。本发明中的压力感应基板实现压力感应功能避免了使用现有技术中在触摸屏周围设置压力传感器的方案，从而简化了压力感应触摸屏的结构。

本发明的第二方面提供了一种压力感应触摸屏，所述压力感应触摸屏包括：如本发明的第一方面所述的压力感应基板，所述压力感应基板用于感测按压压力，得到压力感测信号；与所述压力感应基板相连的触摸屏控制器，所述触摸屏控制器用于分析所述压力感测信号，得到按压压力值，并根据所述按压压力值，控制所述压力感应触摸屏进行相应的操作。

本发明所提供的压力感应触摸屏的有益效果与本发明的第一方面所提供的压力感应基板的有益效果相同，此处不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例所提供的压力感应基板的平面结构图；

图2为本发明实施例所提供的压力感应基板的截面结构图；

图3为本发明实施例所提供的压力感应基板在受到按压时的截面结构图；

图4为本发明实施例所提供的压力感应基板中弹性应变传感器在受到按压时的内部状态变化图；

图5为本发明实施例所提供的压力感应基板中弹性应变传感器的体电阻变化率-压力的变化曲线图。

附图标记说明：

1-衬底基板； 2-透明条状电极；

3-弹性应变传感器； 4-外围走线；

5-保护层。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。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作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本发明保护的范围。

如图1和图2所示，本实施例提供了一种压力感应基板，该压力感应基板包括衬底基板1、透明电极层、及弹性应变传感器3。其中，透明电极层设置于衬底基板1上，包括多条平行设置的透明条状电极2，各透明条状电极2之间相互独立；弹性应变传感器的数量为多个，布置于透明电极层上，每个弹性应变传感器3至少与一条透明条状电极2电接触，弹性应变传感器3受到按压会发生形变，且其体电阻随其形变量的变化而变化。

如图3所示，当按压上述压力感应基板时，弹性应变传感器3在不同的按压压力F下会发生不同程度的形变，从而其体电阻会发生相应的变化。由于弹性应变传感器3至少与一条透明条状电极2电接触，因此通过感测透明条状电极2上电信号的变化即可获得按压压力值，从而实现了对按压压力F的感应。

可见，本实施例所提供中的压力感应基板实现压力感应功能避免了使用现有技术中在触摸屏周围设置压力传感器的方案，从而简化了压力感应触摸屏的结构。并且，由于弹性应变传感器3本身具有弹性，因此能够在压力感应基板受到强大外力时起到一定的缓冲作用，有效地避免了压力感应基板发生破损。

此外，目前领域内存在通过设置两个相互垂直的透明电极组，分别置于一个压力感应层的上下表面，通过感测压力感应层的电阻变化来确定按压压力大小的技术，但是压力感应层的存在会导致压力感应触摸屏的透光率下降，并且这种压力感应触摸屏的制造成本较高。相对于这种压力感应技术，本实施例中的压力感应基板避免使用会导致透光率下降的压力感应层，透明条状电极2+弹性应变传感器3的结构设计使得装置的透光率提高，并且制造成本下降。

在本实施例所提供的压力感应基板中，弹性应变传感器3的形状优选为球状，这样在受到按压压力时更容易发生形变，从而更加敏锐的感知按压压力。基于这种球状结构，弹性应变传感器3的直径优选为1μm～50μm，以使人眼无法分辨，不影响显示效果。

本实施例中，弹性应变传感器3的具体结构可为：包括胶体，及多个混杂在胶体中的中空弹性粒子和导电粒子。其中，胶体作为弹性应变传感器3的基材；中空弹性粒子使弹性应变传感器3具有可弹性形变的性质；导电粒子使弹性应变传感器3具有导电的性质。

基于上述弹性应变传感器3的具体结构，中空弹性粒子的材质优选的可为甲基丙烯酸酯系树脂、聚碳酸酯系树脂、聚氨基甲酸乙酯系树脂、二氧化硅、橡胶或碳酸钙等，中空弹性粒子的粒径优选为10nm～100nm。导电粒子的材质为金属粉末(如：镍、银等)、氧化物粉末(如：氧化铟锡、氧化锌、氧化钌等)、碳粉或导电纳米管等，导电粒子的粒径优选为10nm～100nm。此外，弹性应变传感器3优选的采用透明材质，以提高压力感应基板及应用压力感应基板的触摸屏的透光率。

基于上述弹性应变传感器3的具体结构，弹性应变传感器3在受到压力时体电阻发生变化的原理为：请参见图4，在正常状态下(未受到压力时)，弹性应变传感器3内部的导电微粒呈分散状态，当受到压力时，导电粒子的分布状态发生变化，具体是导电粒子之间的距离发生变化，由原来分散状态变为聚集状态，形成了导电网格，从而使弹性应变传感器3的体电阻发生变化，这种现象被称为材料的体压阻效应。

进一步的，若用ΔR表示受压前后弹性应变传感器3的体电阻的变化量，R₀表示受压前弹性应变传感器3的体电阻，则ΔR/R₀表示弹性应变传感器3的体电阻变化率，请参见图5，图中曲线表示体电阻变化率ΔR/R₀随按压压力F的变化情况，从曲线中能够明显看出：随着按压压力F从0～6N逐渐增大，体电阻变化率ΔR/R₀逐渐减小。因此通过感测得到体电阻变化率ΔR/R₀，就能够得到对应的按压压力F的值。需要说明的是，手指按压触摸屏的压力一般不会超过6N，因此本实施例中仅需考虑按压压力F在0～6N之间的情况即可。

本实施例中的压力感应基板所包括的多个弹性应变传感器3优选的可均匀布置于透明电极层上，从而实现了在全屏范围内准确地感测按压压力，提高了压力感应的准确度。

请再次参见图2，为了保护弹性应变传感器3，可在弹性应变传感器3上覆盖保护层5。

请再次参见图1，为了实现对压力的感测，本实施中的压力感应基板还包括：多条外围走线4，及压力感测电路(图中未示出)。其中，外围走线4设置于衬底基板1上，外围走线4与透明条状电极2一一对应相连，用于向对应的透明条状电极2传输驱动电压信号，并从对应的透明条状电极2上采集包含有弹性应变传感器3体电阻信息的压力感测信号；压力感测电路与各条外围走线4相连，用于通过各条外围走线4向对应的透明条状电极2施加驱动电压，并从各条透明条状电极2上采集压力感测信号。

基于本实施例所提供的压力感应基板，本实施例还提供了一种压力感应触摸屏，该压力感应触摸屏包括：如本实施例所提供的压力感应基板，及与该压力感应基板相连的触摸屏控制器。其中，压力感应基板用于感测按压压力，得到压力感测信号；触摸屏控制器用于分析该压力感测信号，得到按压压力值，并根据按压压力值，控制压力感应触摸屏进行相应的操作。例如：触摸屏控制器可以将按压压力值由小到大分为不同的等级，若按压压力值为一级压力，则打开触摸屏的一个图标；若按压压力值为二级压力，则实现复制功能；若按压压力值为三级压力，则实现删除功能；等等。

在本实施例所提供的压力感应触摸屏中，压力感应基板能够实现触控感应功能，且压力感应基板的结构简单、不易破损、透光率高、制造成本低，因此本实施例所提供的压力感应触摸屏也具有结构简单、不易破损、透光率高、制造成本低的优点。

需要说明的是，本实施例所提供的压力感应触摸屏中，压力感应基板的衬底基板可以共用压力感应触摸屏中的其它衬底基板。

在本实施例所提供的压力感应触摸屏中，压力感应基板仅能实现对按压压力值的感测，对于按压位置的感测需设置触摸感应模块，通过该触摸感应模块感测按压位置(即触摸位置)，获得触摸感测信号，并将该触摸感测信号传输至触摸屏控制器，进而触摸屏控制器分析该触摸感测信号，得到触摸位置坐标，并根据该触摸位置坐标，控制压力感应触摸屏进行相应的操作。

基于本实施例所提供的压力感应基板，本实施例还提供了一种压力感应方法，该压力感应方法应用于如本实施例所述的压力感应触摸屏。该压力感应方法包括以下步骤：

步骤S1：向各透明条状电极2施加驱动电压信号。

步骤S2：通过各弹性应变传感器3感测按压压力。

步骤S3：从各透明条状电极2上采集压力感测信号。

步骤S4：分析该压力感测信号，得到按压压力值；

步骤S5：根据该按压压力值，控制压力感应触摸屏进行相应的操作。

在上述方法中，将各透明条状电极2通电，当压力感应基板上某一区域的弹性应变传感器3受到按压时，该区域的弹性应变传感器3的体电阻发生变化，且体电阻的变化量随按压压力的不同而不同，从而与该区域的弹性应变传感器3连通的透明条状电极2上的电压或电流发生变化。从各透明条状电极2上采集压力感测信号，该压力感测信号能够反映相应透明条状电极2上的电压或电流信息，从而通过分析所采集的压力感测信号，即可得到相应透明条状电极2上的电压或电流的变化量，进而得到按压压力值，实现对按压压力的感测。

以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种压力感应基板，包括衬底基板，其特征在于，所述压力感应基板还包括：

设置于所述衬底基板上的透明电极层，所述透明电极层所在区域对应压力感应触摸屏的显示区，所述透明电极层包括多条平行设置的透明条状电极，各所述透明条状电极之间相互独立；

布置于所述透明电极层上的多个弹性应变传感器，每个所述弹性应变传感器至少与一条所述透明条状电极电接触，所述弹性应变传感器受到按压会发生形变，且其体电阻随其形变量的变化而变化。

2.根据权利要求1所述的压力感应基板，其特征在于，所述弹性应变传感器为球状，直径为1μm～50μm。

3.根据权利要求1所述的压力感应基板，其特征在于，所述弹性应变传感器包括胶体，及多个混杂在所述胶体中的中空弹性粒子和导电粒子。

4.根据权利要求3所述的压力感应基板，其特征在于，所述中空弹性粒子的材质为甲基丙烯酸酯系树脂、聚碳酸酯系树脂、聚氨基甲酸乙酯系树脂、二氧化硅、橡胶或碳酸钙，所述中空弹性粒子的粒径为10nm～100nm。

5.根据权利要求3所述的压力感应基板，其特征在于，所述导电粒子的材质为金属粉末、氧化物粉末、碳粉或导电纳米管，所述导电粒子的粒径为10nm～100nm。

6.根据权利要求1～5任一项所述的压力感应基板，其特征在于，多个所述弹性应变传感器均匀布置于所述透明电极层上。

7.根据权利要求1～5任一项所述的压力感应基板，其特征在于，所述压力感应基板还包括覆盖在多个所述弹性应变传感器上的保护层。

8.根据权利要求1～5任一项所述的压力感应基板，其特征在于，所述压力感应基板还包括：

多条设置于所述衬底基板上的外围走线，多条所述外围走线与多条所述透明条状电极一一对应相连；

与多条所述外围走线相连的压力感测电路，所述压力感测电路用于向多条所述透明条状电极施加驱动电压，并从多条所述透明条状电极上采集压力感测信号。

9.一种压力感应触摸屏，其特征在于，所述压力感应触摸屏包括：

如权利要求1～8任一项所述的压力感应基板，所述压力感应基板用于感测按压压力，得到压力感测信号；

与所述压力感应基板相连的触摸屏控制器，所述触摸屏控制器用于分析所述压力感测信号，得到按压压力值，并根据所述按压压力值，控制所述压力感应触摸屏进行相应的操作。

10.根据权利要求9所述的压力感应触摸屏，其特征在于，所述压力感应触摸屏还包括触摸感应模块，所述触摸感应模块用于感测触摸位置，获得触摸感测信号，并将所述触摸感测信号传输至所述触摸屏控制器；

所述触摸屏控制器分析所述触摸感测信号，得到触摸位置坐标，并根据所述触摸位置坐标，控制所述压力感应触摸屏进行相应的操作。