CN116897331A - 触控面板及触控装置 - Google Patents
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Abstract
本公开实施例提供了一种触控面板及触控装置，该触控面板包括：触控结构；触觉传感器，触觉传感器与触控结构层叠设置，触觉传感器被配置为工作时在触控面板的表面产生驻波实现触觉再现；第一电极层，第一电极层位于触控结构和触觉传感器之间，第一电极层与触觉传感器、触控结构相互绝缘，且第一电极层接地。
Description
本公开涉及传感器技术领域，特别涉及一种触控面板及触控装置。
触觉反馈(Haptics)为现今科技开发的重点，具体地，触觉反馈能够透过触觉，使终端跟人体产生交互。触觉反馈又可以分为两类，一类为振动反馈，一类为触觉再现技术。
表面触觉再现技术可以通过裸指触控屏幕来感知物体特性，在多媒体终端实现高效自然的交互，具有巨大的研究价值，因而得到国内外研究学者的广泛关注。表面触觉物理意义上，为物体表面粗糙度与皮肤(指尖)的表面产生作用，因表面结构不同而形成不同的摩擦力。因此透过控制表面摩擦力，即可实现不同触觉/触感之模拟。
发明内容
本公开实施例提供了一种触控面板及触控装置，具体方案如下：
本公开实施例提供的一种触控面板，包括：
触控结构；
触觉传感器，所述触觉传感器与所述触控结构层叠设置，所述触觉传感器被配置为工作时在所述触控面板的表面产生驻波实现触觉再现；
第一电极层，所述第一电极层位于所述触控结构和所述触觉传感器之间，所述第一电极层与所述触觉传感器、所述触控结构相互绝缘，且所述第一电极层接地。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述触控面板中，还包括衬底基板，所述衬底基板位于所述触控结构和所述触觉传感器之间。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述触控面板中，所述衬底基板位于所述触觉传感器与所述第一电极层之间。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述触控面板中，还包括第一连接层，所述第一连接层位于所述第一电极层与所述触控结构之间。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述触控面板中，所述衬底基板位于所述第一电极层与所述触控结构之间。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述触控面板中，还包括第一绝缘层，所述第一绝缘层位于所述触觉传感器与所述第一电极层之间。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述触控面板中，还包括第一连接层，所述第一连接层位于所述衬底基板与所述触控结构之间。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述触控面板中，还包括衬底基板，所述触控结构、所述触觉传感器和所述第一电极层均位于所述衬底基板的同一侧。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述触控面板中，还包括第一绝缘层，所述第一绝缘层位于所述第一电极层与所述触觉传感器之间。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述触控面板中，还包括第一连接层，所述第一连接层位于所述第一电极层与所述触控结构之间。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述触控面板中，还包括位于所述衬底基板背离所述第一电极层一侧的第二电极层，所述第二电极层接地。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述触控面板中，所述触觉传感器包括层叠设置的第三电极层、压电层和第四电极层，所述第三电极层靠近所述衬底基板，所述压电层包括多个独立设置的压电部；其中，
所述第一电极层为整面设计。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述触控面板中，所 述触觉传感器包括层叠设置的第三电极层、压电层和第四电极层，所述第三电极层靠近所述衬底基板，所述压电层包括多个独立设置的压电部；其中，
所述第一电极层包括与所述压电部一一对应设置的多个第一电极，各所述第一电极电连接。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述触控面板中，所述第一电极层的材料包括透明导电材料或金属材料。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述触控面板中，所述透明导电材料包括氧化铟锡、氧化铟锌或铟镓锌氧化物中的至少一种。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述触控面板中，所述金属材料包括铂、铜或金中的至少一种。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述触控面板中，当所述第一电极层的材料包括透明导电材料时，所述透明导电材料的膜层厚度为200nm-500nm；
当所述第一电极层的材料包括金属材料时，所述金属材料的膜层厚度为100nm-300nm。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述触控面板中，所述压电层的厚度为2μm-5μm。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述触控面板中，所述第一连接层的材料包括光学胶带或光学透明树脂。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述触控面板中，所述第一连接层的最大厚度为30μm-50μm。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述触控面板中，所述触觉传感器还包括：位于所述第四电极层背离所述压电层一侧的无机绝缘层，以及位于所述无机绝缘层背离所述压电层一侧的走线层；其中，
所述无机绝缘层具有与所述第四电极层对应设置的第一过孔，所述走线层通过所述第一过孔与所述第四电极层电连接。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述触控面板中，所 述触觉传感器还包括：位于所述第四电极层背离所述压电层一侧的有机绝缘层，位于所述有机绝缘层背离所述压电层一侧的无机绝缘层，以及位于所述无机绝缘层背离所述压电层一侧的走线层；其中，
所述有机绝缘层具有与所述第四电极层对应设置的第一过孔，所述无机绝缘层与所述第一过孔至少部分不交叠，所述走线层的一端通过至少部分所述第一过孔与所述第四电极层电连接。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述触控面板中，所述无机绝缘层覆盖所述第一过孔的侧壁且延伸至与所述第四电极层接触。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述触控面板中，在所述第一过孔处，所述无机绝缘层和所述第四电极层的接触边界为第一边界，所述有机绝缘层和所述第四电极层的接触边界为第二边界，所述第一边界和所述第二边界之间的距离大于所述压电层厚度的30％且小于所述压电层厚度的60％。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述触控面板中，所述无机绝缘层覆盖所述第一过孔的侧壁且覆盖所述第一过孔露出的第四电极层，所述无机绝缘层中覆盖所述第四电极层的部分具有至少一个第二过孔，所述走线层通过所述第一过孔和所述第二过孔与所述第四电极层电连接。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述触控面板中，所述无机绝缘层的数量为一层。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述触控面板中，所述无机绝缘层的材料包括SiO
2、Al
2O
3或Si
3N
4中的至少一种。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述触控面板中，所述无机绝缘层包括叠层设置的至少两个子绝缘层，所述两个子绝缘层的材料不同。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述触控面板中，各所述子绝缘层的材料包括SiO
2、Al
2O
3或Si
3N
4中的至少一种。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述触控面板中，所 述走线层的形状为网格状结构，所述走线层的材料为Ti/Ni/Au、Ti/Au或Ti/Al/Ti。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述触控面板中，所述无机绝缘层的厚度为100nm～300nm。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述触控面板中，所述压电层的材料包括锆钛酸铅、氮化铝、氧化锌、钛酸钡、钛酸铅、铌酸钾、铌酸锂、钽酸锂、硅酸镓镧中的至少一种。
相应地，本公开实施例还提供了一种触控装置，包括本公开实施例提供的上述所述的触控面板。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述触控装置中，当所述第三电极层、所述第四电极层和所述第一电极层的材料包括透明导电材料时，所述触控装置还包括显示器件，所述触控面板位于所述显示器件的出光侧，所述触控面板中远离所述显示器件的表面为触摸面。
图1-图6、图8、图9、图12、图15和图16分别为本公开实施例提供的几种触控面板的结构示意图；
图7为触觉传感器中部分膜层的俯视示意图；
图10为第一电极层的一种俯视示意图；
图11为相关技术中提供的一种触觉传感器的结构示意图；
图13为触觉传感器中部分膜层的俯视示意图；
图14为图13中的局部放大示意图；
图17为本公开实施例提供的一种触控装置的结构示意图；
图18为本公开实施例提供的又一种触控装置的结构示意图。
为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公 开实施例的附图，对本公开实施例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公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。并且在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“内”、“外”、“上”、“下”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
需要注意的是，附图中各图形的尺寸和形状不反映真实比例，目的只是示意说明本公开内容。并且自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。
传统触摸屏的操作原理是通过侦测电容变化来实现判断手指的触摸坐标位置，从而实现触摸屏控制。薄膜压电材料具有高介电常数与透明的特性，非常适合用于屏幕集成的振动器结构，可以利用振动器结构实现电子设备的触觉反馈功能。当触摸屏作为感测器侦测手指坐标与振动器结构作为执行器，因为触摸屏(驱动频率为0.1KHz～5KHz)和振动器结构(驱动频率为0.1KHz～50KHz)两者的驱动频率范围有一定重合，因此会产生电讯偶合串扰。若触摸受到振动器结构的驱动信号影响，形成电容耦合，将使触摸屏产生误操作与误驱动，从而误判手指位置，使整体产品失效。因此，目前最大的问题就是需要将触摸屏与振动器结构进行驱动信号隔离。
有鉴于此，本公开实施例提供了一种触控面板，如图1-图6所示，包括：
触控结构1；
触觉传感器2，触觉传感器2与触控结构1层叠设置，触觉传感器2被配置为工作时在触控面板的表面产生驻波实现触觉再现；
第一电极层3，第一电极层3位于触控结构1和触觉传感器2之间，第一电极层3与触觉传感器2、触控结构1相互绝缘，且第一电极层2接地。
本公开实施例提供的上述触控面板采用触觉传感器和触控结构集成的结构，可以实现触控功能以及触觉再现功能，并且在触控结构和触觉传感器之间设置接地的第一电极层，第一电极层起到屏蔽的作用，能够保证触控结构和触觉传感器之间不会形成耦合电容，从而保证触控结构不会受到触觉传感器的驱动信号影响，从而提高触控结构的触控效果。
在具体实施时，在本公开实施例提供的上述触控面板中，如图1-图6所示，触觉传感器2包括层叠设置的第三电极层21、压电层22和第四电极层23；还可以包括：与第三电极层21同层设置的绑定电极24，绑定电极24靠近衬底基板(后续介绍)的边缘设置，绑定电极24用于连接驱动电压输入端，驱动电压输入端输入的电压信号为交流电压信号；具体地，如图1-图3所示，触觉传感器还包括：位于第四电极层23背离压电层22一侧的无机绝缘层26，以及位于无机绝缘层26背离压电层22一侧的走线层27；其中，无机绝缘层26具有与第四电极层23对应设置的第一过孔V1，走线层27的一端通过第一过孔V1与第四电极层23电连接，走线层27的另一端通过贯穿无机绝缘层26的第二过孔V2与绑定电极24电连接；如图4-图6所示，触觉传感器2还可以包括：位于第四电极层23背离压电层22一侧的有机绝缘层25，位于有机绝缘层25背离压电层22一侧的无机绝缘层26，以及位于无机绝缘层26背离压电层22一侧的走线层27；其中，有机绝缘层25具有与第四电极层23对应设置的第一过孔V1，无机绝缘层26与第一过孔V1至少部分不交叠，走线层27的一端通过至少部分第一过孔V1与第四电极层23电连接，走线层27的另一端通过贯穿无机绝缘层26的第二过孔V2与绑定电极24电连接。
具体地，如图1-图6所示，第三电极层21接地，绑定电极24连接驱动电压输入端，驱动电压输入端输入的电压信号为交流电压信号，通过驱动电 压输入端向第二电极23加载交流电压信号(V
AC)，这样在第三电极层21和第四电极层23之间可以形成交变电场，交变电场的频率与交流电压信号的频率相同。在交变电场的作用下，压电层22发生形变并产生振动信号，该振动信号的频率与交变电场的频率相同，当振动信号的频率接近或等于衬底基板的固有频率时，衬底基板发生共振，振幅增强，产生触觉反馈信号，当手指触摸衬底基板的表面时，可以明显感受到摩擦力的变化。在实际应用中，可以通过压电层与衬底基板之间产生的共振来调节衬底基板表面的摩擦力，从而在衬底基板的表面实现物体的纹理再现。
本实施例中，第三电极层21、绑定电极24可以材料相同且采用同一构图工艺形成。
在具体实施时，在本公开实施例提供的上述触控面板中，如图1、图2、图4和图5所示，还包括衬底基板4，衬底基板4位于触控结构1和触觉传感器2之间。
在具体实施时，在本公开实施例提供的上述触控面板中，如图1和图4所示，衬底基板4位于触觉传感器2与第一电极层3之间。
在具体实施时，在本公开实施例提供的上述触控面板中，如图1和图4所示，还包括第一连接层5，第一连接层5位于第一电极层3与触控结构1之间。
具体地，如图1和图4所示，第三电极层21和第四电极层23的材料可以包括透明导电材料，第一电极层3的材料也包括透明导电材料，这样图1和图4所示的触控面板为全透明的器件结构，可用于与显示器件集成。当然，第三电极层21和第四电极层23的材料也可以包括金属材料，第一电极层3的材料可以包括透明导电材料或金属材料。根据实际需要进行选择第三电极层21、第四电极层23和第一电极层3的材料。
在具体实施时，在本公开实施例提供的上述触控面板中，如图2和图5所示，衬底基板4位于第一电极层3与触控结构1之间。
在具体实施时，在本公开实施例提供的上述触控面板中，如图2和图5 所示，还包括第一绝缘层6，第一绝缘层6位于触觉传感器2与第一电极层3之间。
在具体实施时，在本公开实施例提供的上述触控面板中，如图2和图5所示，还包括第一连接层5，第一连接层5位于衬底基板4与触控结构1之间。
具体地，如图2和图5所示，第三电极层21和第四电极层23的材料可以包括金属材料，第一电极层3的材料也包括金属材料，这样图2所示的触控面板为不透明的器件结构。当然，第三电极层21和第四电极层23的材料也可以包括透明导电材料，第一电极层3的材料也包括透明导电材料，这样图2和图5所示的触控面板为全透明的器件结构，可用于与显示器件集成。当然，第三电极层21和第四电极层23的材料也可以包括透明导电材料，第一电极层3的材料也包括金属材料，这样图2和图5所示的触控面板为不透明的器件结构。根据实际需要进行选择第三电极层21、第四电极层23和第一电极层3的材料。
在具体实施时，在本公开实施例提供的上述触控面板中，如图3和图6所示，还包括衬底基板4，触控结构1、触觉传感器2和第一电极层3均位于衬底基板4的同一侧。
在具体实施时，在本公开实施例提供的上述触控面板中，如图3和图6所示，还包括第一绝缘层6，第一绝缘层6位于第一电极层3与触觉传感器2之间。
在具体实施时，在本公开实施例提供的上述触控面板中，如图3和图6所示，还包括第一连接层5，第一连接层5位于第一电极层3与触控结构1之间。
具体地，如图3和图6所示，第三电极层21和第四电极层23的材料可以包括透明导电材料，第一电极层3的材料也包括透明导电材料，这样图3和图6所示的触控面板为全透明的器件结构，可用于与显示器件集成。当然，第三电极层21和第四电极层23的材料也可以包括金属材料，第一电极层3的材料可以包括透明导电材料或金属材料。根据实际需要进行选择第三电极 层21、第四电极层23和第一电极层3的材料。图3和图6所示的第一电极层3和触控结构1均贴附于触觉传感器2背离衬底基板4的一侧。第一电极层3制作于触觉传感器2的顶电极(第四电极层23)上方，第一连接层5的最大厚度d可以为30μm-50μm，例如第一连接层5的最大厚度d可以为30μm、35μm、40μm、45μm、50μm等。
在具体实施时，在本公开实施例提供的上述触控面板中，第一连接层的材料可以为光学胶带(Optical Clear Adhesive，OCA)或光学透明树脂(Optical Clear Resin，OCR)，作为流平贴附胶层。
在具体实施时，为了屏蔽外围环境中的静电干扰，在本公开实施例提供的上述触控面板中，如图3和图6所示，还包括位于衬底基板4背离第一电极层3一侧的第二电极层7，第二电极层7接地。第二电极层7可以起到防静电的作用，以屏蔽外围环境中的静电干扰，提高触觉传感器2的器件性能。
在具体实施时，在本公开实施例提供的上述触控面板中，如图1-图6所示，第三电极层21靠近衬底基板4，如图7所示，压电层22包括多个独立设置的压电部221，各压电部221以及其对应的第三电极层和第四电极层构成一压电传感单元，图7为触觉传感器2中部分膜层的俯视示意图，图1-图6为仅示意图7的触觉传感器2的其中一个压电部221对应的截面示意图。
如图1-图6所示，第一电极层3可以为整面设计；或者，如图8和图9所示，图8中的第一电极层3的位置与图2中的第一电极层3的位置相同，图9中的第一电极层3的位置与图5和中的第一电极层3的位置相同，图8与图2的区别在于第一电极层3的结构不同，图9与图5的区别在于第一电极层3的结构不同，图2和图5中的第一电极层3为整面设计，图8和图9中的第一电极层3包括与图7所示的压电部221一一对应设置的多个第一电极31，如图10所示，图10为图8和图9中第一绝缘层6和第一电极层3的俯视示意图，图10仅示意第一电极层3中的两个第一电极31为例，图8和图9中的压电层22的各压电部221与各第一电极31一一对应，各第一电极31电连接，即第一电极层3可以为网格状结构，当该触控面板用于与显示器 件集成时，可以提高透过率。
需要说明的是，本公开实施例的图8是在图2的基础上将第一电极层3设计成包括与图7所示的压电部221一一对应设置的多个第一电极31，本公开实施例的图9是在图5的基础上将第一电极层3设计成包括与图4所示的压电部221一一对应设置的多个第一电极31，当然图1、图3、图4和图6的结构中也可以将第一电极层3设计成包括与图4所示的压电部221一一对应设置的多个第一电极31，在此不做详述。
需要说明的是，触觉传感器2的第三电极层21可以包括图案化的多个第三电极，也可以为一整面的结构；第四电极层23包括图案化的多个第四电极。
在具体实施时，当第三电极层21包括图案化的多个第三电极，第四电极层23包括图案化的多个第四电极时，第一电极层3可以为整面设计，也可以为包括图案化的多个第一电极31，第一电极31、第三电极和第四电极对应设置；当第三电极层21为一整面的结构，第四电极层23包括图案化的多个第四电极时，第一电极层3可以为整面设计，也可以为包括图案化的多个第一电极31，第一电极31和第四电极对应设置。
在具体实施过程中，第一电极层3的材料可以包括透明导电材料，例如第一电极层3可以是由氧化铟锡(ITO)制成，还可以是由氧化铟锌(IZO)、铟镓锌氧化物(IGZO)制成；当然第一电极层3的材料也可以包括金属材料，例如第一电极层3可以是由钛金(Ti-Au)合金、钛铝钛(Ti-Al-Ti)合金、钛钼(Ti-Mo)合金中的一种制成，此外，还可以是由铂(Pt、)钛(Ti)、金(Au)、银(Ag)、钼(Mo)、铜(Cu)、钨(W)、铬(Cr)中的一种制成，本领域技术人员可以根据实际应用需要来设置上述第一电极层，在此不做限定。
在具体实施过程中，第三电极层21和第四电极层23的材料可以包括透明导电材料，例如第三电极层21和第四电极层23可以是由氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、铟镓锌氧化物(IGZO)中的至少一种制成；当然第三电极层21和第四电极层23的材料也可以包括金属材料，例如第三电极层21和第四电极层23可以是由钛金(Ti-Au)合金、钛铝钛(Ti-Al-Ti)合金、钛钼(Ti-Mo) 合金中的一种制成，此外，还可以是由铂(Pt、)钛(Ti)、金(Au)、银(Ag)、钼(Mo)、铜(Cu)、钨(W)、铬(Cr)中的一种制成，本领域技术人员可以根据实际应用需要来设置上述第三电极层和第四电极层，在此不做限定。
在具体实施时，在本公开实施例提供的上述触控面板中，当第一电极层、第三电极层和第四电极层的材料包括透明导电材料时，它们的厚度可以为200nm-500nm，例如第一电极层的厚度可以为200nm、300nm、400nm、500nm等，第三电极层的厚度可以为200nm、300nm、400nm、500nm等，第四电极层的厚度可以为200nm、300nm、400nm、500nm等；当第一电极层、第三电极层和第四电极层的材料包括金属材料时，它们的厚度可以为100nm-300nm，例如第一电极层的厚度可以为100nm、200nm、300nm等，第三电极层的厚度可以为100nm、200nm、300nm等，第四电极层的厚度可以为100nm、200nm、300nm等。
在具体实施时，压电层22的材料可以为锆钛酸铅(Pb(Zr,Ti)O
3，PZT)，还可以为氮化铝(AlN)、ZnO(氧化锌)、钛酸钡(BaTiO
3)、钛酸铅(PbTiO
3)、铌酸钾(KNbO
3)、铌酸锂(LiNbO
3)、钽酸锂(LiTaO
3)、硅酸镓镧(La
3Ga
5SiO
14)中的至少一种，具体可以根据本领域技术人员的实际使用需要来选择制作压电层的材料，在此不做限定。其中，在使用PZT制成压电层时，由于PZT具有高压电系数，保证了相应的触控面板的压电特性，可以将相应的触控面板应用到触觉反馈器件中，而且PZT具有较高的透光性，在将其集成到显示器件中时，不影响显示器件的显示质量。
在具体实施时，在本公开实施例提供的上述触控面板中，如图1-图6、图8和图9所示，压电层22(例如PZT材料)的制作工艺一般包括干法刻蚀和湿法刻蚀，压电层22包括与第三电极层21接触设置的底边aa以及与底边aa邻接的侧边bb，在采用湿法刻蚀工艺时，压电层22非常容易形成倒角结构(即侧边bb与第三电极层21之间形成夹角θ)，θ一般为60°～85°；在采用干法刻蚀工艺制作压电层22时，侧边bb与第三电极层21之间的夹角θ一般为85°～95°。
需要说明的是，本公开实施例是以采用湿法刻蚀工艺制作压电层22为例，即侧边bb与第三电极层21之间的夹角θ一般为60°～85°。
在具体实施时，在本公开实施例提供的上述触控面板中，如图4-图6和图9所示，触觉传感器2包括：位于第四电极层23背离压电层22一侧的有机绝缘层25，位于有机绝缘层25背离压电层22一侧的无机绝缘层26，以及位于无机绝缘层26背离压电层22一侧的走线层27；由于制作压电层22(例如PZT材料)的工艺过程中，尤其是采用湿法刻蚀制作厚膜PZT时，压电层22非常容易形成倒角结构(θ)，如图1-图3和图8所示，在走线层27和第四电极层23之间采用无机绝缘层26无法填充压电层22的倒角结构(θ)，容易导致走线层27断线的风险，因此如图4-图6和图9所示，在走线层27和第四电极层23之间采用有机绝缘层25填充压电层22的倒角(θ)。但是由于有机绝缘层25和走线层27之间的粘附性不佳容易导致走线层27脱落(如图11所示)，因此本公开实施例图4-图6和图9通过在走线层27和有机绝缘层25之间设置无机绝缘层26，由于无机绝缘层26与走线层27之间的粘附性较强，在有机绝缘层25解决触觉传感器2的压电层22的倒角问题的基础上，无机绝缘层26可以解决有机绝缘层25与走线层27之间粘附性不佳的问题，从而可以防止走线层27脱落的问题。
在具体实施时，在本公开实施例提供的上述压电传感器中，如图4-图6和图9所示，无机绝缘层26覆盖第一过孔V1的侧壁且延伸至与第四电极层23接触。由于制作工艺的影响，第一过孔V1沿触觉传感器2厚度方向的截面一般为倒梯形结构，将无机绝缘层26设置成覆盖第一过孔V1的侧壁且延伸至与第四电极层23接触，这样无机绝缘层26在第一过孔V1内具有缓冲作用，使得后续制作的走线层27在第一过孔V1处不会发生断线的问题。
在具体实施时，在本公开实施例提供的上述压电传感器中，如图4-图6和图9所示，在第一过孔V1处，无机绝缘层26和第四电极层23的接触边界为第一边界，有机绝缘层25和第四电极层23的接触边界为第二边界，第一边界和第二边界之间的距离d可以大于压电层22厚度的30％且小于压电层22 厚度的60％。具体地，压电层22的厚度一般为2μm-5μm，例如，压电层的厚度为2μm、3μm、4μm、5μm。例如，以压电层22的厚度为2μm为例，则d大于0.6μm且小于1.2μm；以压电层22的厚度为4μm为例，则d大于1.2μm且小于2.4μm；等等。
在具体实施时，由于走线层的材料一般为金属材料，第四电极层的材料一般为氧化铟锡(ITO)，金属与ITO之间的粘附性不佳，为了防止走线层与第四电极层之间发生剥离导致无法进行电信号传输的问题，在本公开实施例提供的上述压电传感器中，如图12所示，无机绝缘层26覆盖第一过孔V1的侧壁且覆盖第一过孔V1露出的第四电极层23，无机绝缘层26中覆盖第四电极层23的部分具有至少一个第三过孔V3，走线层27通过第一过孔V1和第三过孔V3与第四电极层23电连接。这样走线层27与露出的第四电极层23之间部分与无机绝缘层26接触，部分通过第一过孔V1和第三过孔V3与第四电极层23电连接，由于走线层27与无机绝缘层26之间的粘附性较强，因此可以在保证走线层27与第四电极层23电连接的基础上，提高走线层27与第四电极层23之间的粘附性。
在具体实施时，为了更清楚的示意图12中走线层27通过第三过孔V3与第四电极层23电连接，如图13和图14所示，图13为第四电极层23、第三过孔V3和走线层27的俯视示意图，图14为图13中虚线框内的放大示意图，触觉传感器一般与显示器件结合实现触觉再现，为了提高触觉传感器的透过率，走线层27的形状可以为网格状结构，网格状结构的每一条网格线对应下方的无机绝缘层26可以设置多个第三过孔V3，以实现走线层27通过第三过孔V3与第四电极层23电连接。
在具体实施时，在本公开实施例提供的上述触控面板中，如图4-图6、图9和图12所示，无机绝缘层26的数量可以为一层。具体地，无机绝缘层26的材料可以包括但不限于SiO
2、Al
2O
3或Si
3N
4中的至少一种。
在具体实施时，在本公开实施例提供的上述触控面板中，如图15和图16所示，无机绝缘层26可以包括叠层设置的至少两个子绝缘层(261和262)， 两个子绝缘层(261和262)的材料不同。具体地，各子绝缘层(261和262)的材料可以包括但不限于SiO
2、Al
2O
3或Si
3N
4中的至少一种。
需要说明的是，图15和图16是在图4的基础上将无机绝缘层26设置成包括叠层设置的至少两个子绝缘层(261和262)，当然也可以将图5、图6和图9所示的结构中的无机绝缘层26设置成包括叠层设置的至少两个子绝缘层(261和262)，在此不做详述。
在具体实施过程中，本公开实施例中的衬底基板可以为由玻璃制成的基板，还可以为由硅或二氧化硅(SiO
2)制成的基板，还可以为由蓝宝石制成的基板，还可以为由金属晶圆制成的基板，在此不做限定，本领域技术人员可以根据实际应用需要来设置衬底基板。
在具体实施时，在本公开实施例提供的上述振动面板中，走线层的材料可以为Ti/Ni/Au，其中Ti可以为10nm，Ni可以为400nm，Au可以为100nm；或，走线层的材料可以为Ti/Au，其中Ti可以为10nm，Au可以为400nm；或，走线层的材料可以为Ti/Al/Ti，其中Ti可以为10nm，Al可以为300nm。
在具体实施时，在本公开实施例提供的上述振动面板中，如图4-图6和图9所示，无机绝缘层26的厚度可以为100nm～300nm，例如无机绝缘层26的厚度为100nm、200nm或300nm。
如图1-图6、图8、图9、图12、图15和图16所示，为了降低短路风险，第四电极层23的边缘可以相对于压电层22的边缘缩进。在具体实现中，第四电极层23的边缘相对于压电层22的边缘的缩进量大于或等于100微米，且小于或等于500微米。例如，缩进量可以为150微米。
为了进一步降低短路风险，压电层22的边缘可以相对于第三电极层21的边缘缩进。
在具体实施时，本公开实施例提供的上述触控面板还可以包括本领域技术人员熟知的其他膜层，在此不做详述。
本公开实施例提供的触控面板可应用于医疗，汽车电子，运动追踪系统等领域。尤其适用于可穿戴设备领域，医疗体外或植入人体内部的监测及治 疗使用，或者应用于人工智能的电子皮肤等领域。具体地，可以将触控面板应用于刹车片、键盘、移动终端、游戏手柄、车载等可产生振动和力学特性的装置中。
基于同一发明构思，本公开实施例还提供了一种触控装置，包括本公开实施例提供的上述触控面板。由于该触控装置解决问题的原理与前述一种触控面板相似，因此该触控装置的实施可以参见前述触控面板的实施，重复之处不再赘述。该触控装置可以为：手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示或触控功能的产品或部件。
在具体实施时，在本公开实施例提供的上述触控装置中，如图17和图18所示，当第三电极层21、第四电极层23和第一电极层3的材料包括透明导电材料时，触控装置还包括显示器件8，触控面板位于显示器件8的出光侧，触控面板中远离显示器件8的表面为触摸面。即将全透明的触控面板用于与显示器件集成。
需要说明的是，本公开实施例图17所示的触控装置是以图4所示的触控面板与显示器件集成，图18所示的触控装置是以图5所示的触控面板与显示器件集成，当然也可以采用图1-图3、图6、图8和图9所示的触控面板与显示器件集成，在此不做详述。
在具体实施时，上述显示器件可以为液晶显示器件(LCD)，也可以为有机发光二极管显示器件(OLED)，当然也可以为其它显示器件，在此不做限定。
在具体实施时，本公开实施例提供的上述触控装置还可以包括本领域技术人员熟知的其他膜层，在此不做详述。
在具体实施时，通过触控装置可以确定人体触控的位置，从而产生对应的振动波形、振幅和频率，可以实现人机交互。当然，还可以根据实际需要将触控装置应用在医疗，汽车电子，运动追踪系统等领域，在此不再详述。
本公开实施例提供了一种触控面板及触控装置，该触控面板采用触觉传感器和触控结构集成的结构，可以实现触控功能以及触觉再现功能，并且在 触控结构和触觉传感器之间设置接地的第一电极层，第一电极层起到屏蔽的作用，能够保证触控结构和触觉传感器之间不会形成耦合电容，从而保证触控结构不会受到触觉传感器的驱动信号影响，从而提高触控结构的触控效果。
尽管已描述了本公开的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本公开范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本公开实施例进行各种改动和变型而不脱离本公开实施例的精神和范围。这样，倘若本公开实施例的这些修改和变型属于本公开权利要求及其等同技术的范围之内，则本公开也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (34)
- 一种触控面板，其中，包括：触控结构；触觉传感器，所述触觉传感器与所述触控结构层叠设置，所述触觉传感器被配置为工作时在所述触控面板的表面产生驻波实现触觉再现；第一电极层，所述第一电极层位于所述触控结构和所述触觉传感器之间，所述第一电极层与所述触觉传感器、所述触控结构相互绝缘，且所述第一电极层接地。
- 如权利要求1所述的触控面板，其中，还包括衬底基板，所述衬底基板位于所述触控结构和所述触觉传感器之间。
- 如权利要求2所述的触控面板，其中，所述衬底基板位于所述触觉传感器与所述第一电极层之间。
- 如权利要求3所述的触控面板，其中，还包括第一连接层，所述第一连接层位于所述第一电极层与所述触控结构之间。
- 如权利要求2所述的触控面板，其中，所述衬底基板位于所述第一电极层与所述触控结构之间。
- 如权利要求5所述的触控面板，其中，还包括第一绝缘层，所述第一绝缘层位于所述触觉传感器与所述第一电极层之间。
- 如权利要求6所述的触控面板，其中，还包括第一连接层，所述第一连接层位于所述衬底基板与所述触控结构之间。
- 如权利要求1所述的触控面板，其中，还包括衬底基板，所述触控结构、所述触觉传感器和所述第一电极层均位于所述衬底基板的同一侧。
- 如权利要求8所述的触控面板，其中，还包括第一绝缘层，所述第一绝缘层位于所述第一电极层与所述触觉传感器之间。
- 如权利要求9所述的触控面板，其中，还包括第一连接层，所述第一连接层位于所述第一电极层与所述触控结构之间。
- 如权利要求8-10任一项所述的触控面板，其中，还包括位于所述衬底基板背离所述第一电极层一侧的第二电极层，所述第二电极层接地。
- 如权利要求1-11任一项所述的触控面板，其中，所述触觉传感器包括层叠设置的第三电极层、压电层和第四电极层，所述第三电极层靠近所述衬底基板，所述压电层包括多个独立设置的压电部；其中，所述第一电极层为整面设计。
- 如权利要求1-11任一项所述的触控面板，其中，所述触觉传感器包括层叠设置的第三电极层、压电层和第四电极层，所述第三电极层靠近所述衬底基板，所述压电层包括多个独立设置的压电部；其中，所述第一电极层包括与所述压电部一一对应设置的多个第一电极，各所述第一电极电连接。
- 如权利要求1-13任一项所述的触控面板，其中，所述第一电极层的材料包括透明导电材料或金属材料。
- 如权利要求14所述的触控面板，其中，所述透明导电材料包括氧化铟锡、氧化铟锌或铟镓锌氧化物中的至少一种。
- 如权利要求14所述的触控面板，其中，所述金属材料包括铂、铜或金中的至少一种。
- 如权利要求14-16任一项所述的触控面板，其中，当所述第一电极层的材料包括透明导电材料时，所述透明导电材料的膜层厚度为200nm-500nm；当所述第一电极层的材料包括金属材料时，所述金属材料的膜层厚度为100nm-300nm。
- 如权利要求12或13所述的触控面板，其中，所述压电层的厚度为2μm-5μm。
- 如权利要求4、7、10任一项所述的触控面板，其中，所述第一连接层的材料包括光学胶带或光学透明树脂。
- 如权利要求4、7、10任一项所述的触控面板，其中，所述第一连接层的最大厚度为30μm-50μm。
- 如权利要求12或13所述的触控面板，其中，所述触觉传感器还包括：位于所述第四电极层背离所述压电层一侧的无机绝缘层，以及位于所述无机绝缘层背离所述压电层一侧的走线层；其中，所述无机绝缘层具有与所述第四电极层对应设置的第一过孔，所述走线层通过所述第一过孔与所述第四电极层电连接。
- 如权利要求12或13所述的触控面板，其中，所述触觉传感器还包括：位于所述第四电极层背离所述压电层一侧的有机绝缘层，位于所述有机绝缘层背离所述压电层一侧的无机绝缘层，以及位于所述无机绝缘层背离所述压电层一侧的走线层；其中，所述有机绝缘层具有与所述第四电极层对应设置的第一过孔，所述无机绝缘层与所述第一过孔至少部分不交叠，所述走线层的一端通过至少部分所述第一过孔与所述第四电极层电连接。
- 如权利要求22所述的触控面板，其中，所述无机绝缘层覆盖所述第一过孔的侧壁且延伸至与所述第四电极层接触。
- 如权利要求23所述的触控面板，其中，在所述第一过孔处，所述无机绝缘层和所述第四电极层的接触边界为第一边界，所述有机绝缘层和所述第四电极层的接触边界为第二边界，所述第一边界和所述第二边界之间的距离大于所述压电层厚度的30％且小于所述压电层厚度的60％。
- 如权利要求22所述的触控面板，其中，所述无机绝缘层覆盖所述第一过孔的侧壁且覆盖所述第一过孔露出的第四电极层，所述无机绝缘层中覆盖所述第四电极层的部分具有至少一个第二过孔，所述走线层通过所述第一过孔和所述第二过孔与所述第四电极层电连接。
- 如权利要求22-25任一项所述的触控面板，其中，所述无机绝缘层的数量为一层。
- 如权利要求26所述的触控面板，其中，所述无机绝缘层的材料包括SiO 2、Al 2O 3或Si 3N 4中的至少一种。
- 如权利要求22-25任一项所述的触控面板，其中，所述无机绝缘层包 括叠层设置的至少两个子绝缘层，所述两个子绝缘层的材料不同。
- 如权利要求28所述的触控面板，其中，各所述子绝缘层的材料包括SiO 2、Al 2O 3或Si 3N 4中的至少一种。
- 如权利要求21-25任一项所述的触控面板，其中，所述走线层的形状为网格状结构，所述走线层的材料为Ti/Ni/Au、Ti/Au或Ti/Al/Ti。
- 如权利要求22-25任一项所述的触控面板，其中，所述无机绝缘层的厚度为100nm～300nm。
- 如权利要求12或13所述的触控面板，其中，所述压电层的材料包括锆钛酸铅、氮化铝、氧化锌、钛酸钡、钛酸铅、铌酸钾、铌酸锂、钽酸锂、硅酸镓镧中的至少一种。
- 一种触控装置，其中，包括如权利要求1-32任一项所述的触控面板。
- 如权利要求33所述的触控装置，其中，当所述第三电极层、所述第四电极层和所述第一电极层的材料包括透明导电材料时，所述触控装置还包括显示器件，所述触控面板位于所述显示器件的出光侧，所述触控面板中远离所述显示器件的表面为触摸面。
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