CN107247530B - 一种触控结构、触控显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种触控结构、触控显示装置，涉及触控屏技术领域，用于解决具有压力触控功能的触控显示面板厚度较大，且不利于触控显示面板轻薄化的问题。该触控结构包括：受压板；设置在受压板下方的压电单元，压电单元包括压电材料件，沿压电材料件的极化方向、分别与压电材料件的两个端部接触的电极，其中，受压板所受压力可传导至压电材料件，压电材料件的极化方向与受压板的受压面平行；处理芯片，处理芯片通过导线连接压电单元的两个电极，用于根据压电单元的电极之间的电势差获取压电材料件的受压程度。

Description

一种触控结构、触控显示装置

技术领域

本发明涉及触摸屏技术领域，尤其涉及一种触控结构、触控显示装置。

背景技术

随着压力触控这种新型触控模式在便携式移动智能设备上的应用，目前，业界也掀起了对压力触控(Force Touch)的研究热潮。压力触控技术，可以对触控的按压力度进行感知，从而进行轻点、轻按、重按的动作回馈。这样可以让触控交互从长按的“时间”维度延伸至重压的“力度”维度，为人机交互开拓出了全新的空间。

现有的压力触控方案通过电容原理测量触控的按压力度。具体的，在触控显示面板中形成依次设置的压力感应层、绝缘层以及参考层。当用户下压手机的保护玻璃时，保护玻璃及显示组件受力向下产生微小形变，使得压力感应层与参考层之间的距离发生变化，从而通过压力感应层与参考层之间的电容变化来衡量压力变化量，实现压力触控。

然而，上述方案至少需要在触控显示面板中形成具有压力感应层、参考层以及绝缘层的三层结构，使得具有压力触控功能的触控显示面板比较厚。此外，利用电容原理测量触控的按压力度时，测量的是受力方向上压力感应层与参考层之间的距离变化，因此难以对上述三层结构的厚度进行减薄，不利于触控显示面板的轻薄化发展。

发明内容

本发明的实施例提供一种触控结构、触控显示装置，用于解决具有压力触控功能的触控显示面板厚度较大，且不利于触控显示面板轻薄化的问题。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

本发明实施例的一方面，提供一种触控结构，包括：受压板；设置在所述受压板下方的压电单元，所述压电单元包括压电材料件，沿所述压电材料件的极化方向、分别与所述压电材料件的两个端部接触的电极，其中，所述受压板所受压力可传导至所述压电材料件，所述压电材料件的极化方向与所述受压板的受压面平行；处理芯片，所述处理芯片通过导线连接所述压电单元的两个电极，用于根据所述压电单元的电极之间的电势差获取所述压电材料件的受压程度。

可选的，所述触控结构包括L个同层设置的所述压电单元，L≥2；所述处理芯片用于根据L个压电单元的电极之间的电势差之和或平均值，获取所述压电材料件的受压程度。

进一步的，L为偶数，其中，L个所述压电单元沿所述受压板的中心两两对称设置。

可选的，所述电极设置于所述压电材料件的同一表面的两端，沿所述压电材料件的极化方向，所述两个电极之间具有一间隙；其中，所述表面与所述受压板的受压面平行。

可选的，所述触控结构为触控基板，所述受压板为所述触控基板的衬底基板，所述衬底基板分为边框区和由所述边框区包围的中间区域；所述触控基板还包括设置于所述衬底基板的中间区域的触控电极层；所述压电单元设置于所述衬底基板的边框区。

可选的，所述触控结构为触控显示面板，所述受压板为所述触控显示面板中的显示基板，所述触控显示面板分为显示区域和非显示区域；所述触控显示面板包括设置于所述显示区域的触控电极层；所述压电单元设置于所述非显示区域。

可选的，所述压电单元的电极与所述触控电极层同层设置。

可选的，所述处理芯片与所述触控电极层相连接，用于通过所述触控电极层感应触控位置。

可选的，构成所述压电材料件的材料为压电陶瓷。

本发明实施例的另一方面、提供一种触控显示装置，包括如上任一项所述的触控结构。

本发明实施例提供一种触控结构、触控显示装置，该触控结构包括受压板、设置在受压板下方的压电单元。压电单元包括压电材料件，沿压电材料件的极化方向、分别与压电材料件的两个端部接触的电极，其中，受压板所受压力可传导至压电材料件，压电材料件的极化方向与受压板平行。触控结构还包括处理芯片，处理芯片通过导线连接压电单元的两个电极，用于根据压电单元的电极之间的电势差获取压电材料件的受压程度。

在采用上述触控结构实现压力触控时，在压力作用下受压板会发生形变，受压板所受的压力传导至压电材料件，使得位于受压板下方的压电材料件也发生形变，具体的，由于压电材料件具有正压电特性，在压力作用下压电材料件沿极化方向向两端拉伸；且在极化方向的两个端部产生正负相反的电荷，从而与压电材料件的两个端部相接触的电极间产生电势差，并通过导线将该电势差传导至处理芯片。处理芯片根据压电单元的电极之间的电势差获取压电材料件的受压程度，进而做出不同压感下的反应，从而实现压力触控。

本发明提供的触控结构中，压电单元中只需包括压电材料件和与压电材料件沿极化方向的两个端部相接触的电极，相对于现有压力触控时三层结构的方案，可以减少一结构层，从而降低触控结构的厚度。进而当将上述触控结构应用于触控面板中时，触控面板的厚度较小，实现了触控面板的轻薄化发展。此外，由于触控结构在实现压力触控时，利用的是受压板的弯曲变形产生极化，因此在压电材料件的厚度方向上不需要任何结构支撑，从而进一步有利于触控结构的轻薄化。

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他的附图。

图1a为本发明实施例提供的一种触控结构的示意图；

图1b为图1a所示的触控结构的工作原理示意图；

图2为图1a所示的触控结构中包括多个压电单元的示意图；

图3为图1a所示的触控结构中包括偶数个压电单元的示意图；

图4a-4c为图1a所示的触控结构中压电单元的三种结构示意图；

图5为图1a所示的触控结构为触控基板时的结构示意图；

图6为图5所示的触控结构的触控电极层的结构示意图；

图7为图1a所示的触控结构为触控显示面板时的一种结构示意图；

图8为图1a所示的触控结构为触控显示面板时的另一种结构示意图。

附图说明：

10-受压板；11-衬底基板；111-触控电极层；121-阵列基板；122-彩膜基板；20-压电单元；201-压电材料件；202-电极；30-处理芯片；40-ACF胶。

具体实施方式

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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种触控结构，如图1a所示，包括受压板10，设置在受压板10下方的压电单元20。压电单元20包括压电材料件201，沿压电材料件201的极化方向、分别与压电材料件201的两个端部接触的电极202，其中，受压板10所受压力可传导至压电材料件201，压电材料件201的极化方向与受压板10的受压面平行。

在此基础上，触控结构还包括处理芯片30，处理芯片30通过导线S连接压电单元20的两个电极202。

需要说明的是，第一、压电材料件201，顾名思义为由压电材料构成的元件。压电材料具有正压电特性，具体的，当压电材料在一定方向上受到压力而形变时，其内部会发生极化现象，同时在垂直于极化方向的相对表面上产生正负相反的电荷。示例的，构成压电材料件201的材料可以为压电陶瓷。

第二、受压面是指受压板10承受压力的一面，作用力的矢量会穿过受压面。受压板10所受的压力会传递给压电材料件201。以受压板10的受压面的一侧作为受压板10的上方，如图1a所示，压电单元20设置在受压板10的下方，具体的，压电单元20设置在受压板10的与受压面相背的一侧。其中，压电材料件201的极化方向与受压面平行，示例的，压电材料件201的极化方向可以如图1a、图2或图3所示，与受压面的任一条边平行，图1a以压电材料件201的极化方向与受压面垂直方向上的边平行进行示意。当然，压电材料件201的极化方向也可以不与受压面的边平行，只要使得压电材料件201的极化方向与受压板10的受压面平行即可，本发明对此不作限定。

第三、不对受压板10的结构进行限定，只要受压板10在压力作用下发生形变时，可以使得位于受压板10下方的压电单元20中的压电材料件201发生极化并产生形变即可。示例的，受压板10可以为触控基板中的衬底基板，触控基板的触控面为受压板10的受压面。

或者，受压板10可以为触控显示面板中的显示基板，该显示面板的显示面为受压板10的受压面。以LCD触控显示面板为例，触控显示面板包括阵列基板和彩膜基板，可以以彩膜基板作为受压板10，此时压电单元20设置在彩膜基板的下方；或者以阵列基板和彩膜基板作为受压板10，此时压电单元20设置在阵列基板的下方。

第四、电极202分别与压电材料件201的两个端部接触可以为：如图4b或4c所示，沿极化方向(图1a中双箭头所示的方向)，电极202分别与压电材料件201的同一表面的两端相接触；或者如图4a所示，电极202分别与沿极化方向、压电材料件201的两个相对表面相接触。其中，电极202用于采集当压电材料件201发生极化时，压电材料件201的两个端部的电荷量。

第五、处理芯片30可以通过电极202分别测量压电材料件201的两个端部的电荷量，以得出两个电极202之间的电势差，从而根据压电单元20的电极202之间的电势差获取压电材料件201的受压程度。

基于此，在采用上述触控结构实现压力触控时，如图1b所示，在压力作用下受压板10会发生形变，受压板10所受的压力传导至压电材料件201，使得位于受压板10下方的压电材料件201也发生形变，具体的，由于压电材料件201具有正压电特性，在压力作用下压电材料件201沿极化方向向两端拉伸；且在极化方向的两个端部产生正负相反的电荷，从而与压电材料件201的两个端部相接触的电极202之间产生电势差，并通过导线将该电势差传导至处理芯片30。处理芯片30根据压电单元20的电极之间的电势差获取压电材料件201的受压程度，进而做出不同压感下的反应，从而实现压力触控。本发明提供的触控结构中，压电单元20中只需包括压电材料件201和与压电材料件201沿极化方向的两个端部相接触的电极202，相对于现有压力触控时三层结构的方案，可以减少一结构层，从而降低触控结构的厚度。进而当将上述触控结构应用于触控面板中时，触控面板的厚度较小，实现了触控面板的轻薄化发展。

在此基础上，由于上述触控结构在实现压力触控时，利用的是受压板10的弯曲变形产生极化，因此在压电材料件201的厚度方向上不需要任何结构支撑，从而进一步有利于触控结构的轻薄化。此外，还可以通过减薄压电材料件201的厚度，来实现触控结构的轻薄化。

示例的，上述压电材料件201可以为压电陶瓷片，顾名思义，压电陶瓷片的厚度大于其长度和宽度。这样一来，在利用压电陶瓷片实现压力触控时，由于其厚度较小，可以进一步减小触控结构的厚度。

此外，对受压板10进行按压时，除了受压板10的按压位置处发生形变，受压板10的其他位置也会发生不同程度的形变，从而使得受压板10下方的压电材料件201变形并发生极化。当触控结构中包括一压电单元20时，在上述过程中，在与压电单元20距离较近的位置处轻压，压电单元20中的电极202之间的电势差可能会和在与压电单元20距离较远的位置处重压时的电极202之间的电势差相同，从而使得处理芯片30根据该电势差获取压电材料件201的受压程度时产生误差，使得压力触控出现误差。

因此，为了对上述问题进行改善，优选的，如图2所示，触控结构包括L个同层设置的压电单元20，其中L≥2，图2中以触控结构包括3个压电单元20进行示意。其中，压电单元20同层设置，是指在同一基板上的同一层上形成各压电单元20。

需要说明的是，不对L个压电单元20的设置位置进行限定，只要L个压电单元20同层设置即可。

在此情况下，在受压板10下方包括L个(至少2个)压电单元20，各个压电单元20同层设置，因此受压板10与各压电单元20之间的介质层一定，可以避免由于介质层不同时导致压电材料件201的形变程度不一致。当对受压板10进行按压并发生形变时，会使得L个压电单元20中的压电材料件201发生极化形变。由于L个压电单元20与按压位置之间的距离不相同，因此各压电单元20中的压电材料件201的极化和形变程度不相同，从而各压电单元20的电极202之间的电势差不相同。相对于设置一压电单元20时，处理芯片30可以根据L个压电单元20的电极202之间的电势差之和或者平均值，获取压电材料件201的受压程度，使得获取的压电材料件201的受压程度更加准确，从而降低压力触控的误差。

优选的，触控结构中包括L个压电单元，L为偶数，如图3所示，L个压电单元20沿受压板10的中心两两对称设置，图3以触控结构包括4个压电单元20进行示意。这样一来，当对受压板10进行按压时，两两对称设置的压电单元10与按压位置处的距离相同，从而其压电材料件201形变和极化的程度相同；L/2组压电单元20可以反应与按压位置处不同距离的受压板10的形变程度；从而处理芯片30根据L个压电单元的20的电极202之间电势差的和或者平均值，可以更为准确的反应受压板10的受压程度。

此外，当电极202如图4a所示，分别设置在压电材料件201沿极化方向的两端时，即两个电极202分别与沿极化方向、压电材料件201的两个相对表面相接触时，在制作触控结构时，要使得压电材料件201的两个相对表面分别与电极202恰好接触，需要进行精确的基准和对位，使得触控结构的制作工艺较为复杂。

为了简化触控结构的制作工艺，可选的，如图4b所示，压电单元20的电极202设置在压电材料件201的同一表面的两端，沿压电材料件201的极化方向，两个电极202之间具有一间隙。其中，该表面与受压板10的受压面平行。

需要说明的是，压电材料件201可以如图4b所示，沿压电材料件201的极化方向，电极202的边缘可以伸出压电材料件201的边缘，或如图4c所示，电极202的边缘与压电材料件201的边缘平齐。

在此情况下，在制作触控结构时，可以在受压板10上先形成两个电极202，然后将压电材料件201通过ACF(英文全称：Anistropic Conductive Film，中文名称：异方性导电胶膜)胶40贴附在电极202上，该过程无需进行精确基准和对位，从而使得触控结构的制作工艺简单。

以下，结合触控结构的具体结构对压电单元20的设置位置分别进行说明。

例如，触控结构为触控基板，具体的，触控基板可以为OGS(英文全称：One GlassSloution，中文名称：一体式触摸屏)，如图5所示，受压板10为触控基板的衬底基板11，衬底基板11分为边框区A和由边框区A包围的中间区域A’。其中触控基板为具有触控功能的基板。

触控基板还包括触控电极层111，触控电极层111设置于衬底基板11的中间区域A’。其中，触控电极层111如图6所示，包括交叉设置的驱动电极(Tx)和感应电极(Rx)，其中，驱动电极与感应电极同层设置且相互绝缘，驱动电极和感应电极形成耦合电容，从而感测触控操作。

在此情况下，如图5所示，压电单元30设置于衬底基板11的边框区A，即压电材料件201和电极202设置在衬底基板11的边框区A。

基于此，当衬底基板11的中间区域A’在压力作用下发生形变时，边框区A的衬底基板11也会发生形变，使得位于边框区A的压电材料件201发生形变，压电材料件201沿极化方向向两端拉伸。且在压电材料件201沿极化方向的两个端部会产生正负相反的电荷，从而分别与两个端部相接触的电极202间产生电势差，并通过导线将该电势差传导至处理芯片30。处理芯片30根据压电单元20的电极之间的电势差获取压电材料件201的受压程度，进而做出不同压感下的反应，从而实现压力触控。

在此基础上，由于压电单元20和触控电极层111均设置在衬底基板11上，即压电单元20的电极202与触控电极层111同层设置，这样一来，与电极202相连接的导线和与触控电极层111相连接的导线可以同层形成，并将其引出至各自的芯片中，避免了在多层设置导线并将其引出至芯片，从而简化触控结构的制作工艺。

又例如，触控结构为触控显示面板，触控显示面板分为显示区域和非显示区域。触控显示面板，顾名思义为具有触控功能和显示功能的面板。触控显示面板还包括设置于显示区域的触控电极层。其中，受压板10为触控显示面板中的显示基板。

需要说明的是，本发明不对触控显示面板的结构进行限定。示例的，触控显示面板可以为LCD触控显示面板，或者OLED触控显示面板。以下以触控显示面板为LCD触控显示面板为例，对压电单元20的具体设置位置进行说明。

例如，触控显示面板可以采用On Cell触控技术，如图7所示，触控显示面板包括阵列基板121和彩膜基板122。触控电极层111设置在彩膜基板122背离阵列基板121的一侧表面上。

在此情况下，压电单元20设置于触控显示面板的非显示区域B，例如，压电单元20可以如图7所示，设置在彩膜基板122与阵列基板121相对的表面上，或者设置在阵列基板121彩膜基板122相对的表面上，此时彩膜基板122作为受压板10。又或者例如，压电单元20可以设置在阵列基板121背离彩膜基板122的一侧表面上，此时触控显示面板，即彩膜基板122和阵列基板121作为受压板10。

这样一来，由于压电单元20设置于非显示区域B，因此可以避免由于设置压电单元20而影响触控显示面板的显示效果的问题。

或者，触控显示面板可以采用In Cell触控技术，如图8所示，触控显示面板包括阵列基板121和彩膜基板122。触控电极层111设置在阵列基板121和彩膜基板122之间。

在此情况下，压电单元20设置于触控显示面板的非显示区域B。压电单元20可以如图8所示，设置在彩膜基板122与阵列基板121相对的表面上，或者设置在阵列基板121彩膜基板122相对的表面上，此时彩膜基板122作为受压板10。又或者例如，压电单元20可以设置在阵列基板121背离彩膜基板122的一侧表面上，此时触控显示面板，即彩膜基板122和阵列基板121作为受压板10。

这样一来，由于压电单元20设置于非显示区域B，因此可以避免由于设置压电单元20而影响触控显示面板的显示效果的问题。

此外，触控显示面板还可以采用GG触控技术或G-Film触控技术，或者其他触控技术。在此情况下，压电单元20设置在触控显示面板的非显示区域B，受压板10为触控显示面板中的显示基板，只要在触控显示面板用于触控显示时，在压电单元20靠近显示面的一侧上具有显示基板即可。

其中，触控显示面板中的压电单元20的工作原理与触控基板中的压电单元20的工作原理相同，本发明对此不再赘述。

在此基础上，通常触控结构还包括与触控电极层111相连接的触控导线，当多层设置导线并将其引出至芯片时，会使得触控结构的制作工艺复杂，优选的，压电单元20的电极202与触控电极层111同层设置。

在此情况下，压电单元20的电极202与触控电极层111可以通过光刻工艺同层形成；因此与电极202相连接的导线和与触控电极层111相连接的导线可以同层形成，在将其引出至各自的芯片时，可以避免在多层设置导线并将其引出至芯片，从而简化触控结构的制作工艺。

在此基础上，优选的，处理芯片30与触控电极层111相连接，处理芯片30可以通过触控电极层111感应触控位置。

这样一来，处理芯片30可以与用于感应触控位置的触控芯片共用，其中，触控芯片与触控电极层111相连接。示例的，可以在触控芯片中额外增加引脚，并将该引脚通过导线与压电单元20中的电极202相连接。从而无需单独设计处理芯片30，降低了触控结构的制作成本。

本发明实施例提供一种触控显示装置，包括如上所述的任一种触控结构。上述触控显示装置具有与前述实施例提供的触控结构相同的结构和有益效果，由于前述实施例已经对该触控结构的结构和有益效果进行了详细的描述，此处不再赘述。

在此基础上，当触控结构为OGS时，触摸显示装置还可以包括显示面板，将触控结构和显示面板相贴合以形成触摸显示装置。其中，显示面板可以为液晶显示面板；或者为OLED(Organic Light-Emitting Diode，简称有机发光二极管)显示面板。

当触控结构为触控显示面板时，触摸显示装置还可以包括背光源。其中背光源可以为直下式背光源，或者为侧入式背光源。

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 (6)

1.一种触控结构，其特征在于，包括：

受压板；

设置在所述受压板下方的压电单元，所述压电单元包括压电材料件，沿所述压电材料件的极化方向、分别与所述压电材料件的两个端部接触的电极，其中，所述受压板所受压力可传导至所述压电材料件，所述压电材料件的极化方向与所述受压板的受压面平行；

处理芯片，所述处理芯片通过导线连接所述压电单元的两个电极，用于根据所述压电单元的电极之间的电势差获取所述压电材料件的受压程度；

所述电极设置于所述压电材料件的同一表面的两端，沿所述压电材料件的极化方向，所述两个电极之间具有一间隙；

其中，所述表面与所述受压板的受压面平行；

构成所述压电材料件的材料为压电陶瓷；

所述触控结构还包括触控电极层，压电单元的电极与所述触控电极层同层设置；

所述处理芯片与所述触控电极层相连接，用于通过所述触控电极层感应触控位置。

2.根据权利要求1所述的触控结构，其特征在于，所述触控结构包括L个同层设置的所述压电单元，L≥2；

所述处理芯片用于根据L个压电单元的电极之间的电势差之和或平均值，获取所述压电材料件的受压程度。

3.根据权利要求2所述的触控结构，其特征在于，L为偶数，其中，L个所述压电单元沿所述受压板的中心两两对称设置。

4.根据权利要求1所述的触控结构，其特征在于，所述触控结构为触控基板，所述受压板为所述触控基板的衬底基板，所述衬底基板分为边框区和由所述边框区包围的中间区域；

所述触控基板还包括设置于所述衬底基板的中间区域的触控电极层；所述压电单元设置于所述衬底基板的边框区。

5.根据权利要求1所述的触控结构，其特征在于，所述触控结构为触控显示面板，所述受压板为所述触控显示面板中的显示基板，所述触控显示面板分为显示区域和非显示区域；

所述触控显示面板包括设置于所述显示区域的触控电极层；所述压电单元设置于所述非显示区域。

6.一种触控显示装置，其特征在于，包括如权利要求1-5任一项所述的触控结构。

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