CN112596629A - 触控模组、其制备方法及电子装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种触控模组、其制备方法及电子装置。所述触控模组包括基板、间隔排布于所述基板上的多条第一走线、间隔排布于所述基板上的多条第二走线以及位于所述基板上的多个点状的压电单元。所述第二走线与所述第一走线交叉设置。每一个所述压电单元均位于一条所述第一走线和一条所述第二走线的交叉位置处。每一个所述压电单元包括相对的上表面与下表面，所述上表面与所述第二走线电性连接，所述下表面与所述第一走线电性连接。所述压电单元的材料为高分子压电材料，所述压电单元和所述第一走线、所述第二走线相互配合以感测触控位置和/或触控压力。
Description
技术领域
本发明涉及触控技术领域，尤其涉及一种触控模组、所述触控模组的制备方法、应用所述触控模组的电子装置。
背景技术
现有的压电式触控模组需要将两层压电薄膜分别形成于两层基板上，使得触控模组的整体厚度较厚。
发明内容
本发明第一方面提供一种触控模组，其包括：
基板；
多条第一走线，间隔排布于所述基板上；
多条第二走线，间隔排布于所述基板上，所述第二走线与所述第一走线交叉设置；以及
多个点状的压电单元，位于所述基板上，每一个所述压电单元均位于一条所述第一走线和一条所述第二走线的交叉位置处，且每一个所述压电单元包括相对的上表面与下表面，所述上表面与所述第二走线电性连接，所述下表面与所述第一走线电性连接；
其中，所述压电单元的材料为高分子压电材料，所述压电单元和所述第一走线、所述第二走线相互配合以感测触控位置和/或触控压力。
所述触控模组，于基板的同一表面分别形成第一走线、导电单元及第二走线，且导电单元位于第一走线和第二走线的交叉位置处，所述压电单元和所述第一走线、所述第二走线相互配合以感应下压处的触控压力及触控位置。相较于将两层压电薄膜分别形成于两层基板上的压电式触控模组，所述触控模组减少了一层基板，其整体厚度较薄。
本发明第二方面提供一种电子装置，包括本体以及设置于所述本体上的触控模组，其中，所述触控模组为上述的触控模组。
由于该触控模组的厚度较薄，有利于所述电子装置的小型化，轻薄化的设计。
本发明第三方面提供一种触控模组的制备方法，其包括：
于一基板上形成间隔排布的多条第一走线；
于每一所述第一走线上形成间隔排布的多个点状的压电单元，所述压电单元为高分子压电材料；以及
于所述压电单元远离所述第一走线的一侧形成间隔排布的多条第二走线，所述第二走线与所述第一走线交叉设置，每一所述压电单元均位于一条所述第一走线和一条所述第二走线的交叉位置处；
其中，每一个所述压电单元包括相对的上表面与下表面，所述上表面与所述第二走线电性连接，所述下表面与所述第一走线电性连接，所述压电单元和所述第一走线、所述第二走线相互配合以感测触控位置和/或触控压力。
所述制备方法获得的触控模组，第一走线、导电单元及第二走线均形成于同一基板上，使得所述触控模组相较于将两层压电薄膜分别形成于两层基板上的压电式触控模组，减少了一层基板，整体厚度较薄。
附图说明
图1为本发明一实施例的触控模组的结构示意图。
图2为图1中的触控模组在单点下压状态下的示意图。
图3为图1中的触控模组在多点下压状态下的示意图。
图4为本发明一实施例的触控模组的制备方法的流程示意图。
图5为本发明一实施例的触控模组的制备方法之各步骤的示意图。
图6为本发明实施例的触控模组的制备方法中采用转印法形成多个压电单元的结构示意图。
图7为本发明实施例的触控模组的制备方法中采用点胶法形成多个压电单元的结构示意图。
图8为本发明实施例的触控模组的制备方法中采用丝网印刷法形成多个压电单元的结构示意图。
主要元件符号说明
触控模组 10
盖板 11
基板 12
第一走线 13
第二走线 14
第一方向 X
第二方向 Y
压电单元 15
第一容器 20
第二容器 30
中间溶液 16
真空室 40
滴管 50
转印吸头 60
刮板 70
网版 80
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
为能进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施方式，对本发明作出如下详细说明。
图1为本发明一实施例的触控模组10的结构示意图。如图1所示，触控模组10包括基板12、多条第一走线13、多条第二走线14、多个点状的压电单元15以及盖板11。多条第一走线13、多条第二走线14以及多个压电单元15均位于基板12的表面上。所述盖板11位于所述第二走线14远离所述基板12的一侧。每一第一走线13沿第一方向X延伸，多条第一走线13沿第二方向Y间隔排布。每一第二走线14沿第二方向Y延伸，多条第二走线14沿第一方向X间隔排布。第一方向X与第二方向Y交叉。于一实施例中，第一方向X垂直于第二方向Y。
图1中，每一第一走线13与一条第二走线14的交叉位置处均设置有一个压电单元15。多个所述压电单元15呈矩阵排布。位于一条第一走线13和一条第二走线14的交叉位置处，且每一压电单元15具有相对的上表面与下表面，所述上表面与所述第二走线14电性连接，所述下表面与所述第一走线13电性连接。所述压电单元15的材料为高分子压电材料。所述压电单元15和所述第一走线13、所述第二走线14相互配合以感测触控位置和/或触控压力。
于一实施例中，基板12的材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene glycolterephthalate，PET)、聚碳酸酯(polycarbonate，PC)、聚酰亚胺(polymide，PI)、聚酰胺(polyamide，PA)、聚苯醚砜(polyethersulfone，PES)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymericmethyl methacrylate，PMMA)或环烯烃共聚物(cycloolefin copolymer，COC)等。
于一实施例中，第一走线13和第二走线14的材料为导电银胶。于其他实施例中，第一走线13和第二走线14的材料可以为，但不限于，纳米银线、氧化铟锡、碳纳米管或石墨烯等。值得一提的是，选择纳米银线作为第一走线13和第二走线14的材料时，其具有柔韧性强，抗弯曲性强，按压过程中不易压断的优点。
于一实施例中，压电单元15的材料为聚偏氟乙烯-三氟乙烯(PVDF-TrFE)共聚物，其具有高的压电系数、优良的柔韧性及透明度。于其他实施例中，压电单元15也可以为聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-四氟乙烯共聚物等高分子压电材料。
图1中，压电单元15在基板12上的投影大致为圆形。于其他实施例中，压电单元15在基板12上的投影可以为三角形、矩形等，在此不作限制。
于一实施例中，盖板11为透明的，其材质为玻璃，如钠玻璃、铝硅酸玻璃、无碱玻璃等。于其它实施例中，盖板11的材质也可以是透明塑料、亚克力，或者其它任何具有一定透光度的、可以对与其贴合的结构起到保护作用的材料。
于一实施例中，触控模组10具有与用户交互的视窗区(图未示)以及围绕所述视窗区的边框区(图未示)。压电单元15位于视窗区。第一走线13自视窗区延伸至边框区，第二走线14自视窗区延伸至边框区。边框区还设有与第一走线13和第二走线14进行绑定的其他线路(图未示)以及驱动芯片(图未示)等。
所述触控模组10，于基板12的同一表面分别形成第一走线13、压电单元15及第二走线14，且压电单元15位于第一走线13和第二走线14的交叉位置处，所述压电单元15和所述第一走线13、所述第二走线14相互配合以感应下压处的触控压力及触控位置。相较于将两层压电薄膜分别形成于两层基板上的压电式触控模组，所述触控模组10减少了一层基板12，降低了整体厚度。
另，多个压电单元15呈点状阵列排布，相较于在压电式触控模组中设置两层压电薄膜，且每一层压电薄膜包括多个条形或片状排布的压电单元的方式，提高了压电材料的利用率，降低了材料的使用成本。
需要说明的是，本文中“点状”并非用于限定压电单元的外围轮廓的形状。即，本文中“点状”并非限定压电单元为圆形。另外，本文中的“点状”是指压电单元的二维尺寸很小，其并非是自基板表面的一端延伸至另一端的条形，也不是大概覆盖整个基板表面的面状。
此外，所述触控模组10不仅支持单点感压还能实现多点感压。以下结合图2及图3进行说明。
图2为图1中的触控模组10在单点下压状态下的示意图。如图2所示，当手指(或触控笔尖等)按压到盖板11上时，位于下压点(即手指)下方的压电单元15因为受到按压力而发生形变，进而将该形变转化为电压差。即，当手指按压到某一压电单元15上方时，该压电单元15产生形变，进而导致该压电单元15的材料内部产生极化现象，使得该压电单元15的相对两个表面(即，上表面和下表面)上产生符号相反的电荷，从而形成电压差。该电压差通过沿第一方向X延伸的第一走线13和沿第二方向Y延伸的第二走线14以电流信号的方式传至控制单元(图未示)，控制单元接收该电流信号，并判断触控位置。其中，电流信号交叉点的位置即为感压位置。此外，该触控模组10还可以依据压电单元15的压电常数d33分辩下压点的触控压力大小，以给予用户触觉反馈。如此，该触控模组10可以实现单点感压。
图3为图1中的触控模组10在多点下压状态下的示意图。如图3所示，当盖板11的多个位置被按压时，每一按压位置处的压电单元15会因为其受到按压力而发生形变，而该形变会导致该压电单元15的材料内部产生极化现象，使得该压电单元15的相对两个表面上产生符号相反的电荷，从而形成电压差。该电压差通过沿第一方向X延伸的第一走线13和沿第二方向Y延伸的第二走线14以电流信号的方式传至控制单元(图未示)，控制单元接收该电流信号，并判断触控位置。其中，电流信号交叉点的位置即为感压位置。此外，该触控模组10还可以依据压电单元15的压电常数d33分辩各个下压点的触控压力大小，以给予用户触觉反馈。如此，该触控模组10可以实现多点感压。
由于触控模组10中，第一走线13、压电单元15及第二走线14均位于同一基板12的表面，整体厚度薄，使得当盖板11被按压较小深度时，也可以被检测到，而不易产生信号延迟。另外，多个压电单元15呈点状矩阵排布，可精确实现单点、多点感压，而且还可以通过增加压电单元15的排布密度，提升感测信号以及感测位置的精准度。再者，该触控模组10近似为全透明的，其可设置于显示模组的上方，直接受力于感压元件(如，触控笔尖或手指)。而且，压电单元15为高分子压电材料，相较于压电陶瓷，高分子压电材料可塑性且可用于柔性的基板上，依需求设计出不同的形状；而压电陶瓷因受其材料机械性质的限制，缺乏柔软性，不易大量化及轻量化。
触控模组10感测触控位置和/或触控压力的范围不限于空气中，其还可适用于具有其他介质传导的范围中。即，触控模组10不仅可以在空气中感测触控位置和/或触控压力，其还可以在其他介质中感测触控位置和/或触控压力。于一实施例中，其他介质为水。
本发明一实施例还提供一种电子装置(图未示)。该电子装置包括本体以及设置于所述本体上的触控模组10。该电子装置可以为移动装置(如，手机、平板电脑)、穿戴装置(如，智能手环)或智能家电等。
于一实施例中，本体可包括显示模组，触控模组10位于显示模组上方，直接受力于感压元件(如，触控笔尖或手指)。显示模组可以为液晶显示模组、有机发光二极管显示模组或微型发光二极管显示模组等。由于该触控模组10的厚度较薄，有利于电子装置的小型化，轻薄化的设计。
图4为本发明一实施例的触控模组的制备方法的流程示意图。如图4所示，该制备方法包括以下步骤。
步骤S1：于一基板上形成间隔排布的多条第一走线。
步骤S2：于每一所述第一走线上形成间隔排布的多个点状的压电单元。
步骤S3：于所述压电单元远离所述第一走线的一侧形成间隔排布的多条第二走线。
下面结合图5至图8说明该制备方法。
步骤S1：于一基板上形成间隔排布的多条第一走线。
于一实施例中，形成所述第一走线13方法为丝网印刷法、溅镀法、蚀刻法之一。
如图5中的(b)图所示，基板12的表面上形成有多条(图中仅示意性画出3条)间隔排布的第一走线13。
步骤S2：于每一所述第一走线上形成间隔排布的多个点状的压电单元。所述压电单元为高分子压电材料。
于一实施例中，压电单元15为聚偏氟乙烯-三氟乙烯的共聚物。在步骤S1之前，如图5中的(a)图所示，还包括将聚偏氟乙烯-三氟乙烯溶解至二甲基乙酰胺(DMAC)和甲基乙基酮(MEK)的混合溶液中，得到中间溶液16，然后将中间溶液16静置一段时间(如，4个小时)，以去除该中间溶液16中的气泡。
图5中的(a)图中，第一容器20内为质量分数20wt％的聚偏氟乙烯-三氟乙烯溶液，第二容器30内的为体积比为7:3的二甲基乙酰胺(DMAC)和甲基乙基酮(MEK)混合溶液。
于其他实施例中，聚偏氟乙烯-三氟乙烯的质量分数及二甲基乙酰胺(DMAC)和甲基乙基酮(MEK)的体积比可根据需要进行调整。且混合获得中间溶液16的步骤也可以调整为步骤S1形成第一走线13之后。
如图5中的(c)图所示，得到所述中间溶液16后，所述中间溶液16被涂布于所述第一走线13上。然后，分别如图5中的(d)图、(e)图、(f)图所示，对涂布于所述第一走线13上的所述中间溶液16进行干燥、烘烤及结晶，进而得到多个点状的压电单元15。其中，多个压电单元15呈矩阵排布为多行多列，每一第一走线13上均形成有间隔设置的压电单元15。
具体地，如图5中的(d)图所示，将涂布有中间溶液16的基板12放入真空室40中，室温，0.1个大气压强，干燥10分钟。如图5中的(e)图所示，干燥后，再将上述涂布有中间溶液16的基板12进行软烘烤，温度为70℃，时间为1小时。如图5中的(f)图所示，烘烤后，再进行结晶，设定温度130℃，时间为1小时；然后再温度调至133℃，时间为20分钟。
于一实施例中，将所述中间溶液16涂布于所述第一走线13上的方法可以为转印法、点胶法、丝网印刷法之一。
如图6所示，转印法中，可通过多个转印吸头60一次性形成多个压电单元15。如图7所示，点胶法中，可通过一排滴管50多次点胶形成多个压电单元15。如图8所示，丝网印刷法中，网版80具有与多个压电单元15对应的图案，通过刮板70在网版80上的一次动作，将多个压电单元15印刷至基板12上。
于其他实施例中，也可以采用除转印法、点胶法、丝网印刷法之外的其他方法形成压电单元，不限于此。
步骤S3：于所述压电单元远离所述第一走线的一侧形成间隔排布的多条第二走线。所述第二走线与所述第一走线交叉设置，每一所述压电单元均位于一条所述第一走线和一条所述第二走线的交叉位置处。所述压电单元和所述第一走线、所述第二走线相互配合以感测触控位置和/或触控压力。
如图5中的(g)图所示，多条第二走线14间隔排布。每一第二走线14将一行压电单元15串接。每一压电单元15位于一条第一走线13和第二走线14的交叉处，且每一压电单元15具有相对的上表面与下表面，所述上表面与所述第二走线14电性连接，所述下表面与所述第一走线13电性连接。其中，第二走线14的形成方法与第一走线13的形成方法可以相同，在此不再赘述。
所述制备方法获得的触控模组10，第一走线13、导电单元及第二走线14均形成于同一基板12上，使得所述触控模组10相较于将两层压电薄膜分别形成于两层基板上的压电式触控模组，减少了一层基板，整体厚度较薄。
以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种触控模组，其特征在于，包括：
基板；
多条第一走线，间隔排布于所述基板上；
多条第二走线，间隔排布于所述基板上，所述第二走线与所述第一走线交叉设置；以及
多个点状的压电单元，位于所述基板上，每一个所述压电单元均位于一条所述第一走线和一条所述第二走线的交叉位置处，且每一个所述压电单元包括相对的上表面与下表面，所述上表面与所述第二走线电性连接，所述下表面与所述第一走线电性连接；
其中，所述压电单元的材料为高分子压电材料，所述压电单元和所述第一走线、所述第二走线相互配合以感测触控位置和/或触控压力。
2.如权利要求1所述的触控模组，其特征在于，所述高分子压电材料为聚偏氟乙烯-三氟乙烯共聚物。
3.如权利要求1所述的触控模组，其特征在于，多个所述压电单元呈矩阵排布。
4.如权利要求1所述的触控模组，其特征在于，所述触控模组还包括盖板，所述盖板位于所述第二走线远离所述基板的一侧。
5.一种电子装置，包括本体以及设置于所述本体上的触控模组，其特征在于，所述触控模组为权利要求1至4中任意一项所述的触控模组。
6.一种触控模组的制备方法，其特征在于，包括：
于一基板上形成间隔排布的多条第一走线；
于每一所述第一走线上形成间隔排布的多个点状的压电单元，所述压电单元为高分子压电材料；以及
于所述压电单元远离所述第一走线的一侧形成间隔排布的多条第二走线，所述第二走线与所述第一走线交叉设置，每一所述压电单元均位于一条所述第一走线和一条所述第二走线的交叉位置处；
其中，每一个所述压电单元包括相对的上表面与下表面，所述上表面与所述第二走线电性连接，所述下表面与所述第一走线电性连接，所述压电单元和所述第一走线、所述第二走线相互配合以感测触控位置和/或触控压力。
7.如权利要求6所述触控模组的制备方法，其特征在于，所述高分子压电材料为聚偏氟乙烯-三氟乙烯共聚物，形成所述压电单元包括将聚偏氟乙烯-三氟乙烯溶解至二甲基乙酰胺和甲基乙基酮的混合溶液中，得到中间溶液。
8.如权利要求7所述触控模组的制备方法，其特征在于，形成所述压电单元还包括得到所述中间溶液后，利用转印法、点胶法、丝网印刷法之一将所述中间溶液涂布于所述第一走线上。
9.如权利要求8所述触控模组的制备方法，其特征在于，形成所述压电单元还包括对涂布于所述第一走线上的所述中间溶液进行干燥、烘烤及结晶。
10.如权利要求6至9中任意一项所述触控模组的制备方法，其特征在于，形成所述第一走线及所述第二走线的方法为丝网印刷法、溅镀法、蚀刻法之一。
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