CN107589871B - 一种压感触控模组、制备方法、触摸屏及显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压感触控模组、制备方法、触摸屏及显示装置，属于触控显示相关技术领域；所述压感触控模组包括第一基板、第二基板以及压力传感器的第一感应电极；所述第一基板与第二基板之间设置有绝缘层；所述第一感应电极设置于绝缘层与第一基板之间；所述第二基板与绝缘层对应第一感应电极的位置形成过孔；所述第二基板上设置有压感信号线，且所述压感信号线的一端穿过所述过孔与第一感应电极连接，所述压感信号线的另一端连接到设备对应的柔性电路中。压力传感器的第二感应电极为设备中框。所述压感触控模组、制备方法、触摸屏及显示装置，能够在增加触控功能的同时不会过多增加显示屏的厚度，而且能够简化工艺、结构，提高良品率。

Description

一种压感触控模组、制备方法、触摸屏及显示装置

技术领域

本发明涉及压感触控显示相关技术领域，特别是指一种压感触控模组、制备方法、触摸屏及显示装置。

背景技术

随着显示技术的飞速发展，触摸屏(Touch Screen Panel)已经逐渐遍及人们生活的方方面面。目前，触摸屏按照工作原理可以分为：电阻式、电容式、红外线式以及表面声波式、电磁式、振波感应式以及受抑全内反射光学感应式等。其中，电容式触摸屏以其独特的触控原理，凭借高灵敏度、长寿命、高透光率等优点，被业内追捧为新宠。而电磁式触控板由于可以实现原笔迹手写的特点，在许多高阶计算机辅助绘图系统，如AutoCAD中广泛使用。同时，随着便携式电子终端设备尤其是手机、平板技术的飞速发展，越来越多的新技术被应用在这些终端设备中，压感触控(Force Touch)技术是目前领域内受到广泛关注的一种新技术，被称作是“继多点触控之后的一次伟大变革”。利用压感触控技术，终端设备不仅能够识别用户的每一次触摸，还能感知触摸的力度，根据触摸的力度的大小来给出不同的反馈。比如：在用户看照片时，手机的系统会根据用户手指给屏幕的压力自动放大图片，压力越大，图片放大的幅度就越大。

目前，实现压感触控功能均需要在显示模组的背面或者其它位置增加一层膜材用来做压力感应层，不仅使得该压力感应层需要通过独立的芯片或电路进行控制，导致显示装置的结构更加复杂，厚度和成本也会增加。而且由于增加的压力感应层中的压感信号线需要连接到显示屏的柔性电路中，因而需要额外进行一次绑定(bonding)工艺，增加了工序的同时也会降低良品率；同时由于屏幕的柔性电路、2D触控的柔性电路以及3D触控的柔性电路三个位置存在一定的干涉，将进一步增加绑定工艺的难度。此外，这一类压力感应层通常仅能进行单点压力感应，使得最终的压感效果不佳。

因此，在实现本申请的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：当前在显示屏幕中添加压感触控功能的方式不仅会增加显示屏的厚度以及成本，而且使得显示装置结构和工艺更加复杂，降低了相应产品的良品率。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种压感触控模组、制备方法、触摸屏及显示装置，能够在增加触控功能的同时不会过多增加显示屏的厚度，而且能够简化工艺和结构，提高产品的良品率。

基于上述目的本发明提供的一种压感触控模组，包括：第一基板、第二基板以及压力传感器的第一感应电极；所述第一基板与第二基板之间设置有绝缘层；所述第一感应电极设置于绝缘层与第一基板之间；所述第二基板与绝缘层对应第一感应电极的位置形成过孔；所述第二基板上设置有压感信号线，且所述压感信号线的一端穿过所述过孔与第一感应电极连接，所述压感信号线的另一端连接到设备对应的柔性电路中。也即，直接将压力传感器的第一感应电极通过设置于第二基板上的压感信号线引入到设备相应的柔性电路中，例如连接到显示屏的FPC中。

可选的，所述压力传感器的第一感应电极采用银浆制备。

可选的，所述压力传感器的第一感应电极包括至少一个压感电极图案，且使得每个所述压感电极图案的阻值小于预设的感应电阻阈值。其中，所述压感电极图案的形状可以根据设备结构其余结构的布局相应的设计成整体或者分片结构。

可选的，所述感应电阻阈值为20Ω/sq。

可选的，每个所述压感电极图案分别通过一条压感信号线连接到柔性电路中。

可选的，所述第一基板和所述第二基板均为柔性基板。

可选的，所述柔性基板材料为聚酰亚胺。

可选的，所述第二基板采用干法刻蚀工艺形成线槽孔。

可选的，还包括依次设置于所述第二基板上的薄膜场效应晶体管、发光器件以及封装层。所述薄膜场效应晶体管、发光器件与第一感应电极连接到同一柔性电路中。这样，使得这些部件相应的信号线与柔性电路只需要进行一次绑定工艺。

本申请还提供了一种压感触控模组的制备方法，包括：

制备第一基板，并且在所述第一基板上铺设电极材料作为压力传感器的第一感应电极；

在所述第一感应电极之上制备绝缘层；

在所述绝缘层上制备第二基板；

在所述第二基板上对应第一感应电极的位置形成过孔，且使得过孔穿过所述绝缘层；

在所述第二基板上制备压感信号线，并且使得压感信号线的一端通过过孔与第一感应电极连接，另一端连接到设备对应的柔性电路中。

本申请还提供了一种触摸屏，所述触摸屏包括上述任一项所述的压感触控模组。所述触摸屏还包括压力传感器的第二感应电极，所述压力传感器的第二感应电极为触摸屏的中框。

本申请还提供了一种显示装置，所述显示装置包括上述所述触摸屏。

从上面所述可以看出，本发明提供的压感触控模组、制备方法、触摸屏及显示装置，通过采用两层基板结构，然后在两层基板之间刷一层电极材料作为压力传感器的一个感应电极，并且通过刻蚀位于上层的第二基板使得可以通过打孔方式将第一感应电极通过压感信号线直接连接到对应的柔性电路中，这样就可以将压感信号线与压感柔性电路的绑定区域直接引出到屏幕信号线与屏幕柔性电路的绑定区域，也即使得增加的压感触控部分与原有信号线与柔性电路的绑定同时进行，不需要额外增加一次绑定工艺，进而能够大大提高产品的良品率，同时由于增加的压力传感器的感应电极直接融合到了压感触控模组中，使得整个触控模组的厚度不会增加太大，也即保证了触控模组的轻薄化。

附图说明

图1为本发明提供的压感触控模组的一个实施例的结构示意图；

图2为本发明提供的压感信号线引出到压感FPC中的一个实施例的结构示意图；

图3为本发明提供的图2中绑定区域的局部放大示意图；

图4为本发明提供的压感触控模组的制备方法的一个实施例的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。

本申请针对当前显示领域中的压感触控相关应用，尤其是由于柔性显示越来越成为显示领域的新趋势，随之而来，柔性屏中的压力触控技术应运而生。但是由于现有应用压感触控的方式不仅会增加一次绑定工艺，降低良品率，而且会增加显示屏的厚度。因此，本申请提出一种压力触控模组的设计方案，通过将压力传感器直接设置在显示屏的层级结构中，同时利用两层基板的结构设计使得压力传感器的感应电极与压力传感器对应的柔性电路的绑定区域引出到屏幕信号线与屏幕柔性电路绑定区，也即直接通过压感信号线将压力传感器的感应电极连接到屏幕的柔性电路中，使得在屏幕增加压感触控功能不需要额外增加绑定工艺，这样不仅可以简化工艺、提高良品率，而且不会增加触控模组的厚度。

具体的，参照图1所示，为本发明提供的压感触控模组的一个实施例的结构示意图。所述压感触控模组包括：第一基板、第二基板以及压力传感器(Force sensor)的第一感应电极；压力传感器的第二感应电极为设备对应的中框，这里所述中框是指在显示设备中位于触摸屏下方相对固定且用于支撑触摸屏的板状结构；或者，所述中框也可以是设备中位置相对固定的其余层级结构，既可以是利用已有的某些层级结构，也可以是额外增加的一层结构，使得第一感应电极和第二感应电极上下相对平行设置，形成传感器的两个感应电极，例如在手机显示屏中，第二感应电极为手机中框，不包含边框支撑层部分。所述第一基板与第二基板之间设置有绝缘层，例如：两个基板之间的绝缘层为SiOx；所述第一感应电极设置于绝缘层与第一基板之间，可选的，第一感应电极通常是直接铺设到第一基板上；所述第二基板与绝缘层对应第一感应电极的位置形成过孔；所述第二基板上设置有压感信号线，且所述压感信号线的一端穿过所述过孔与第一感应电极连接，所述压感信号线的另一端连接到设备对应的柔性电路中。也即，由于设备相应的柔性电路一般设置于第二基板上，而第一感应电极与第二基板之间还设置有绝缘层，所以需要在第二基板以及绝缘层上设计过孔，使得压感信号线能够通过过孔将第一感应电极直接引入到柔性电路中，也即使得压力传感器与柔性电路的连接和其余信号线与柔性电路的连接只需要经过依次绑定工艺。这里所述压感信号线为压力传感器的信号线，通常是从第一感应电极引出且设置在第二基板上的信号线。

由上述实施例可知，所述压感触控模组通过采用两层基板结构，然后在两层基板之间刷一层电极材料作为压力传感器的一个感应电极，并且通过刻蚀位于上层的第二基板使得可以通过打孔方式将第一感应电极通过压感信号线直接连接到压力传感器对应的柔性电路中，这样就可以将压感信号线与压感柔性电路的绑定区域直接引出到屏幕信号线与屏幕柔性电路的绑定区域，也即使得增加的压感触控部分与设备其余信号线与柔性电路的绑定工艺同时进行，不需要额外增加一次绑定工艺，进而能够大大提高产品的良品率，同时由于增加的压力传感器的感应电极直接融合到了压感触控模组中，使得整个触控模组的厚度不会增加太大，也即保证了触控模组的轻薄化。

在本申请一些可选的实施例中，所述压力传感器的第一感应电极采用银浆制备。也即，在所述第一基板上刷一层银浆作为压力传感器的第一感应电极，不仅制备工艺简单，而且成本较低。

在本申请一些可选的实施例中，所述压力传感器的第一感应电极包括至少一个压感电极图案；参照图2和图3所示，所述压感电极图案根据屏幕结构设计需求相应设置，且使得每个所述压感电极图案的阻值小于预设的感应电阻阈值。就是说，所述第一感应电极既可以是一整块的电极层，也可以是由多个局部的压感电极图案形成的感应电极，进一步，当所述第一感应电极是有多个压感电极图案形成时，每个所述压感电极图案需要分别通过一条压感信号线连接到柔性电路中。。由图可知，每个压感电极图案即是相互独立的，又是相互紧密靠近的，这样的设计可以使得每个压感电极图案的阻值大大降低，进而有利于检测到更加微小的压力触摸量，也即能够提高压感触控的精度。同时，由于压感电极图案可以根据需要设置成不同形状的图案，使得第一感应电极设置能够适应其余结构的设计需求，提高压力传感器中第一感应电极设置的灵活性。此外，这样还可以实现触控屏不同区域相对独立的压感触控设计。

在本申请一些可选的实施例中，所述感应电阻阈值为20Ω/sq，单位为方阻。其中，当设置的压感电极图案为正方形时，定义正方形的薄膜导电材料边到边之间的电阻为方阻，使得不管压感电极图案的边长是1米还是0.1米，它们的方阻都是一样的。因此，感应电阻的方阻仅与导电膜的厚度等因素有关。这样不仅可以使得压感触控精度足够灵敏，而且有利于控制和实现。

在本申请一些可选的实施例中，所述第一基板和所述第二基板均为柔性基板。进一步，所述柔性基板材料为聚酰亚胺(PI，Polyimide)。基于本申请采用两层基板结构并且需要对第二基板进行刻蚀，所以，这样的结构设计尤其适用于柔性基板或者说柔性显示器中。例如：可应用于柔性AMOLED触控屏中压感触控的设计。

在本申请一些可选的实施例中，所述第二基板采用干法刻蚀工艺形成线槽孔。也即，通过干法刻蚀工艺将所述第一感应电极上面的绝缘层和第二基板的部分刻蚀掉，使得内部的第一感应电极显露出来，然后在刻蚀位置铺设导电材料，可以将第一感应电极引出到压感柔性电路(FPC)中。参照图2和图3所示，当所述第一感应电极是由多个压感电极图案组成时，每个压感电极图案均需要引出一条压感信号线使其连接到压感柔性电路中。这样的设置可以使得将压感柔性电路与压感信号线的绑定(bonding)区设置在屏幕信号线与屏幕柔性电路的绑定区附件，也即只需要一次绑定工艺即可。

在本申请一些可选的实施例中，所述触控模组还包括依次设置于所述第二基板上的薄膜场效应晶体管、发光器件以及封装层。；所述薄膜场效应晶体管、发光器件与第一感应电极连接到同一柔性电路中，也即通过压感信号线，直接阿静压力传感器的第一感应电极引入到显示屏的柔性电路中，这样使得在对各种信号线与柔性电路进行绑定工艺时，同时实现压感信号线、屏幕信号线与柔性电路的绑定，不需要额外增加绑定工艺。可选的，薄膜场效应晶体管可选为LTPS TFT；发光器件可选为OLED；封装层可选为TFE。

可选的，本申请中压感触控的原理为通过压力使得两个感应电极之间的距离发生变化，例如当所述压感触控模组应用于手机中时，将手机中框对应触控屏下方的那一层板状结构作为第二感应电极；这样，触控屏中的第一感应电极与中框对应的第二感应电极就形成相对是平行设置的电容结构两端，当手指按压第一感应电极是将会使得第一感应电极与第二感应电极的距离发生变化，从而引起压力传感器电容的变化。因此可以通过检查电流或者电荷量的方式得到压力传感器电容的变化量，从而检查出压力的大小。

两个感应电极之间的电容C和形变量d之间的关系为：

其中，ε为极板间介质的介电常数，S为极板面积，d为极板间的距离。

参照图4所示，为本申请提供的一种压感触控模组的制备方法的一个实施例的流程图，所述制备方法包括：

制备第一基板，并且在所述第一基板上铺设电极材料作为压力传感器的第一感应电极；

在所述第一感应电极之上制备绝缘层；

在所述绝缘层上制备第二基板；

在所述第二基板上对应第一感应电极的位置形成过孔，且使得过孔穿过所述绝缘层；

在所述第二基板上制备压感信号线，并且使得压感信号线的一端通过过孔与第一感应电极连接，另一端连接到设备对应的柔性电路中。

后续制备其余层结构与现有制备方式相同，此处不再重复说明。这样，通过直接将传感器的一个感应电极设置在两层基板之间，可以使得后续对柔性电路与各种信号线进行绑定工艺时，同时实现压感信号线与柔性电路的绑定，这样就在增加了压感触控功能的同时不需要增加绑定工艺，而且使得触控模组保持轻薄化。

在本申请另一些可选的实施例中，还公开了一种触摸屏，所述触摸屏包括上述任一项实施例所述的压感触控模组。用于保护具有本申请所述压感触控模组对应的显示屏或触控屏。

在本申请另一些可选的实施例中，还公开了一种显示装置，所述显示装置包括权利要求9中所述的触摸屏。用于保护具有本申请所述压感触控模组对应的显示装置。例如：手机、平板电脑、触控笔记本等等。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本发明难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(IC)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本发明难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本发明的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本发明的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本发明。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。

尽管已经结合了本发明的具体实施例对本发明进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态RAM(DRAM))可以使用所讨论的实施例。

本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种压感触控模组，其特征在于，包括第一基板、第二基板以及压力传感器的第一感应电极；所述第一基板与第二基板之间设置有绝缘层；所述第一感应电极设置于绝缘层与第一基板之间；所述第二基板与绝缘层对应第一感应电极的位置形成过孔；所述第二基板上设置有压感信号线，且所述压感信号线的一端穿过所述过孔与第一感应电极连接，所述压感信号线的另一端连接到设备对应的柔性电路中，所述第一感应电极直接铺设到所述第一基板上。

2.根据权利要求1所述的压感触控模组，其特征在于，所述压力传感器的第一感应电极采用银浆制备。

3.根据权利要求1所述的压感触控模组，其特征在于，所述压力传感器的第一感应电极包括至少一个压感电极图案，且使得每个所述压感电极图案的阻值小于预设的感应电阻阈值。

4.根据权利要求3所述的压感触控模组，其特征在于，所述感应电阻阈值为20Ω/sq。

5.根据权利要求3所述的压感触控模组，其特征在于，每个所述压感电极图案分别通过一条压感信号线连接到柔性电路中。

6.根据权利要求1所述的压感触控模组，其特征在于，所述第一基板和所述第二基板均为柔性基板。

7.根据权利要求1所述的压感触控模组，其特征在于，还包括依次设置于所述第二基板上的薄膜场效应晶体管、发光器件以及封装层；所述薄膜场效应晶体管、发光器件与第一感应电极连接到同一柔性电路中。

8.一种压感触控模组的制备方法，其特征在于，包括：

制备第一基板，并且在所述第一基板上铺设电极材料作为压力传感器的第一感应电极；

在所述第一感应电极之上制备绝缘层；

在所述绝缘层上制备第二基板；

在所述第二基板上对应第一感应电极的位置形成过孔，且使得过孔穿过所述绝缘层；

在所述第二基板上制备压感信号线，并且使得压感信号线的一端通过过孔与第一感应电极连接，另一端连接到设备对应的柔性电路中。

9.一种触摸屏，其特征在于，所述触摸屏包括权利要求1-7任一项所述的压感触控模组；所述触摸屏还包括压力传感器的第二感应电极，所述压力传感器的第二感应电极为设备中框。

10.一种显示装置，其特征在于，所述显示装置包括权利要求9中所述的触摸屏。

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