一种内嵌式触摸屏及显示装置

摘要

本发明公开了一种内嵌式触摸屏及显示装置，当该内嵌式触摸屏被按压时，由于压电感应层具有压电效应，在受压力作用发生形变时，例如弯曲，可以使正电极所在位置处产生正电荷，在负电极所在位置处产生负电荷，并且形变越大，产生的正电荷和负电荷越多，从而可以通过检测由正电极的正电荷和负电极的负电荷形成的电流来实现内嵌式触摸屏的压感触控功能。

权利要求

1.一种内嵌式触摸屏，包括：相对设置的阵列基板和对向基板，其特征在于，还包括：所述阵列基板和所述对向基板之间的多个相互独立的压感触控单元、位于所述阵列基板和所述对向基板之间的黑矩阵层；其中，所述压感触控单元包括：压电感应层、与所述压电感应层连接且间隔设置的正电极和负电极；所述压感触控单元用于在所述压电感应层受压力作用发生形变时，使所述正电极和所述负电极上产生电荷，且形变越大，产生的电荷越多；

所述黑矩阵层在所述对向基板的正投影覆盖各所述压感触控单元在所述对向基板的正投影。

2.如权利要求1所述的内嵌式触摸屏，其特征在于，所述压电感应层的材料为压电纤维复合材料；

所述正电极包括：设置于所述压电感应层面向所述对向基板一侧的至少一个第一正子电极，设置于所述压电感应层背离所述对向基板一侧且与所述第一正子电极对称设置的第二正子电极；

所述负电极包括：设置于所述压电感应层面向所述对向基板一侧且与各所述第一正子电极一一对应的第一负子电极，设置于所述压电感应层背离所述对向基板一侧且与所述第一负子电极对称设置的第二负子电极；

所述第一正子电极和对应的所述第一负子电极组成交叉指形电极，所述第二正子电极和对应的所述第二负子电极组成交叉指形电极。

3.如权利要求2所述的内嵌式触摸屏，其特征在于，所述第一正子电极和所述第一负子电极同层同材质；和/或，所述第二正子电极和所述第二负子电极同层同材质。

4.如权利要求3所述的内嵌式触摸屏，其特征在于，所述第一正子电极的材料为透明导电材料；和/或，所述第二正子电极的材料为透明导电材料。

5.如权利要求1-4任一项所述的内嵌式触摸屏，其特征在于，还包括：与各所述压感触控单元中的正电极对应连接的正电极导线，与各所述压感触控单元中的负电极对应连接的负电极导线，以及与各所述正电极导线和各所述负电极导线连接的压感检测芯片；

所述压感检测芯片用于在所述压感触控单元被按压时，通过检测与各所述压感触控单元对应的正电极导线和负电极导线的电流的变化以判断触控位置，以及通过检测与所述触控位置对应的正电极导线和负电极导线的电流的大小以判断所述触控位置的压力大小。

6.如权利要求5所述的内嵌式触摸屏，其特征在于，各所述正电极导线的材料为透明导电材料；和/或，各所述负电极导线的材料为透明导电材料。

7.如权利要求1-4任一项所述的内嵌式触摸屏，其特征在于，还包括：位于所述阵列基板与所述对向基板之间的液晶层；

各所述压感触控单元位于所述对向基板与所述液晶层之间。

8.如权利要求1-4任一项所述的内嵌式触摸屏，其特征在于，还包括：位于所述对向基板和所述阵列基板之间的多个像素单元，各所述压感触控单元在所述对向基板的正投影所围成的区域覆盖至少一个所述像素单元在所述对向基板的正投影。

9.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的内嵌式触摸屏。

说明书

一种内嵌式触摸屏及显示装置

技术领域

[0001] 本发明涉及显示技术领域，特别涉及一种内嵌式触摸屏及显示装置。

背景技术

[0002] 压力感应技术是指对外部受力能够实施探测的技术，这项技术很久前就运用在工控，医疗等领域。目前，通过合适的方案将压力感应技术应用于显示领域以实现显示装置的压感触控功能，可以提高显示装置的探测精度，并且具有压感触控功能的显示装置可以使客户得到更好的人机交互体验，从而提高产品的竞争性。因此，如何使显示装置实现压感触控功能是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

[0003] 本发明实施例提供的一种内嵌式触摸屏及显示装置，用以实现具有压感触控功能的触摸屏。

[0004] 因此，本发明实施例提供了一种内嵌式触摸屏，包括：相对设置的阵列基板和对向基板，还包括：所述阵列基板和所述对向基板之间的多个相互独立的压感触控单元；其中，[0005] 所述压感触控单元包括：压电感应层、与所述压电感应层连接且间隔设置的正电极和负电极；所述压感触控单元用于在所述压电感应层受压力作用发生形变时，使所述正电极和所述负电极上产生电荷，且形变越大，产生的电荷越多。

[0006] 较佳地，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，所述压电感应层的材料为压电纤维复合材料；

[0007] 所述正电极包括：设置于所述压电感应层面向所述对向基板一侧的至少一个第一正子电极，设置于所述压电感应层背离所述对向基板一侧且与所述第一正子电极对称设置的第二正子电极；

[0008] 所述负电极包括：设置于所述压电感应层面向所述对向基板一侧且与各所述第一正子电极一一对应的第一负子电极，设置于所述压电感应层背离所述对向基板一侧且与所述第一负子电极对称设置的第二负子电极；

[0009] 所述第一正子电极和对应的所述第一负子电极组成交叉指形电极，所述第二正子电极和对应的所述第二负子电极组成交叉指形电极。

[0010] 较佳地，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，所述第一正子电极和所述第一负子电极同层同材质；和/或，

[0011] 所述第二正子电极和所述第二负子电极同层同材质。

[0012] 较佳地，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，所述第一正子电极的材料为透明导电材料；和/或，所述第二正子电极的材料为透明导电材料。

[0013] 较佳地，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，还包括：位于所述阵列基板和所述对向基板之间的黑矩阵层；

[0014] 所述黑矩阵层在所述对向基板的正投影覆盖各所述压感触控单元在所述对向基板的正投影。

[0015] 较佳地，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，还包括：与各所述压感触控单元中的正电极对应连接的正电极导线，与各所述压感触控单元中的负电极对应连接的负电极导线，以及与各所述正电极导线和各所述负电极导线连接的压感检测芯片；

[0016] 所述压感检测芯片用于在所述压感触控单元被按压时，通过检测与各所述压感触控单元对应的正电极导线和负电极导线的电流的变化以判断触控位置，以及通过检测与所述触控位置对应的正电极导线和负电极导线的电流的大小以判断所述触控位置的压力大小。

[0017] 较佳地，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，各所述正电极导线的材料为透明导电材料；和/或，各所述负电极导线的材料为透明导电材料。

[0018] 较佳地，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，还包括：位于所述阵列基板与所述对向基板之间的液晶层；

[0019] 各所述压感触控单元位于所述对向基板与所述液晶层之间。

[0020] 较佳地，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，还包括：位于所述对向基板和所述阵列基板之间的多个像素单元，

[0021] 各所述压感触控单元在所述对向基板的正投影所围成的区域覆盖至少一个所述像素单元在所述对向基板的正投影。

[0022] 相应地，本发明实施例还提供了一种显示装置，包括本发明实施例提供的上述任一种内嵌式触摸屏。

[0023] 本发明实施例提供的内嵌式触摸屏及显示装置，当该内嵌式触摸屏被按压时，由于压电感应层具有压电效应，在受压力作用发生形变时，例如弯曲，可以使正电极所在位置处产生正电荷，在负电极所在位置处产生负电荷，并且形变越大，产生的正电荷和负电荷越多，从而可以通过检测由正电极的正电荷和负电极的负电荷形成的电流来实现内嵌式触摸屏的压感触控功能。

附图说明

[0024] 图1a为本发明实施例提供的内嵌式触摸屏的俯视结构示意图之一；

[0025] 图1b为本发明实施例提供的内嵌式触摸屏的俯视结构示意图之二；

[0026] 图2a为图1a所示的内嵌式触摸屏沿A-A’方向的剖面结构示意图；

[0027] 图2b为图1a所示的内嵌式触摸屏沿B-B’方向的剖面结构示意图；

[0028] 图3为压电纤维复合材料和交叉指形电极的结构示意图。

具体实施方式

[0029] 为了使本发明的目的，技术方案和优点更加清楚，下面结合附图，对本发明实施例提供的内嵌式触摸屏及显示装置的具体实施方式进行详细地说明。

[0030] 附图中各层薄膜厚度和形状不反映内嵌式触摸屏的真实比例，目的只是示意说明本发明内容。

[0031] 本发明实施例提供的内嵌式触摸屏，如图1a和图1b所示，包括：相对设置的阵列基板和对向基板，以及还包括：阵列基板和对向基板之间的多个相互独立的压感触控单元300；其中，

[0032] 压感触控单元300包括：压电感应层310、与压电感应层310连接且间隔设置的正电极320和负电极330；压感触控单元300用于在压电感应层310受压力作用发生形变时，使正电极320和负电极330上产生电荷，且形变越大，产生的电荷越多。

[0033] 本发明实施例提供的内嵌式触摸屏，当该内嵌式触摸屏被按压时，由于压电感应层具有压电效应，在受压力作用发生形变时，例如弯曲，可以使正电极所在位置处产生正电荷，在负电极所在位置处产生负电荷，并且形变越大，产生的正电荷和负电荷越多，从而可以通过检测由正电极的正电荷和负电极的负电荷形成的电流来实现内嵌式触摸屏的压感触控功能。

[0034] 一般内嵌式触摸屏的触控密度通常在毫米级，则各压感触控单元的触控密度在毫米级，显示屏的像素单元的显示密度通常在微米级，因此一个压感触控单元可以对应多个像素单元，因此具体地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，如图1a和图1b所示，还包括位于对向基板和阵列基板之间的多个像素单元400，[0035] 各压感触控单元300在对向基板的正投影所围成的区域覆盖至少一个像素单元
400在对向基板的正投影，其中，图1a以各压感触控单元300在对向基板的正投影所围成的区域覆盖两个像素单元400在对向基板的正投影为例，图1b以各压感触控单元300在对向基板的正投影所围成的区域覆盖五个像素单元400在对向基板的正投影为例。在实际应用中，可以根据实际所需的压感触控密度选择各压感触控单元的密度和所占面积以保证所需的触控精度，在此不作限定。

[0036] 具体地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，各压感触控单元可以位于对向基板面向阵列基板一侧；或者，各压感触控单元也可以位于阵列基板面向对向基板一侧，在此不作限定。

[0037] 具体地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，如图1a、图2a和图2b所示，其中图2a为图1a所示的内嵌式触摸屏沿A-A’方向的剖面结构示意图，图2b为图1a所示的内嵌式触摸屏沿B-B’方向的剖面结构示意图，压电感应层310的材料为压电纤维复合材料；

[0038] 正电极320包括：设置于压电感应层310面向对向基板200一侧的至少一个第一正子电极321，设置于压电感应层310背离对向基板200一侧且与第一正子电极321对称设置的第二正子电极322；

[0039] 负电极330包括：设置于压电感应层310面向对向基板200一侧且与各第一正子电极321对应的第一负子电极331，设置于压电感应层310背离对向基板200一侧且与第一负子电极331对称设置的第二负子电极332；

[0040] 第一正子电极321和对应的第一负子电极331组成交叉指形电极340，第二正子电极322和对应的第二负子电极332组成交叉指形电极340。

[0041] 具体地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，当一个压感触控单元中的正电极包括多个第一正子电极时，即在一个压感触控单元中，压电感应层的同一侧设置有多个交叉指形电极，如图1a所示，每一交叉指形电极可以位于相邻列像素单元之间或者位于相邻行像素单元之间。

[0042] 具体地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，当一个压感触控单元中的正电极包括一个第一正子电极时，即在一个压感触控单元中，压电感应层的同一侧设置有一个交叉指形电极，如图1b所示，交叉指形电极位于相邻行像素单元之间以及相邻列像素单元之间。

[0043] 在具体实施时，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，如图2a至图3所示，压电纤维复合材料包括平行排列的压电纤维311和包覆于压电纤维311外侧的聚合物312。其中，压电纤维311是经过预先极化的，由垂直于压电纤维311的延伸方向交替排列的各正电极指部341和各负电极指部342组成的交叉指形电极340不仅可以作为压电纤维311的工作电极，还可以作为压电纤维311的极化电极，并且在极化过程中，一般是在硅油中加
4000V/mm的电压对压电纤维311进行极化，使压电纤维311的极化方向p为沿其轴方向。聚合物312具有传递应力、固定和保护压电纤维的作用。

[0044] 具体地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，组成同一交叉指形电极的各正电极指部和各负电极指部等间距排列。

[0045] 具体地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，如图2a所示，第一正子电极321和第一负子电极331同层同材质。这样可以通过一次构图工艺形成第一正子电极321和第一负子电极331的图形，可以简化制备工艺流程，节省生产成本，提高生产效率。

[0046] 或者，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，如图2a所示，第二正子电极322和第二负子电极332同层同材质。这样可以通过一次构图工艺形成第二正子电极322和第二负子电极332的图形，可以简化制备工艺流程，节省生产成本，提高生产效率。

[0047] 较佳地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，如图2a所示，第一正子电极321和第一负子电极331同层同材质，并且第二正子电极322和第二负子电极332同层同材质。这样可以通过一次构图工艺形成第一正子电极321和第一负子电极331的图形，并且通过一次构图工艺形成第二正子电极322和第二负子电极332的图形，即仅通过两次构图工艺就可以形成位于压电感应层310面向对向基板200一侧的子电极的图形以及位于压电感应层310背离对向基板200一侧的子电极的图形，从而可以简化制备工艺流程，节省生产成本，提高生产效率。

[0048] 具体地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，第一正子电极的材料可以为透明导电材料，例如，可以是氧化铟锡(ITO)材料、氧化铟锌(IZO)材料、碳纳米管或石墨烯等。第一正子电极的材料也可以为金属材料，在此不作限定。

[0049] 或者，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，第二正子电极的材料可以为透明导电材料，例如，可以是氧化铟锡(ITO)材料、氧化铟锌(IZO)材料、碳纳米管或石墨烯等。当然，第二正子电极的材料也可以为金属材料，在此不作限定。

[0050] 较佳地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，第一正子电极的材料为透明导电材料，并且第二正子电极的材料为透明导电材料，例如，可以是氧化铟锡(ITO)材料、氧化铟锌(IZO)材料、碳纳米管或石墨烯等。这样可以使第一正子电极的材料、第二正子电极的材料、第一负子电极的材料以及第二负子电极的材料统一，从而可以使制备第一正子电极、第二正子电极、第一负子电极以及第二负子电极的工艺统一。

[0051] 具体地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，如图2a和图2b所示，还包括：位于阵列基板100和对向基板200之间的黑矩阵层500；

[0052] 黑矩阵层500在对向基板200的正投影覆盖各压感触控单元300在对向基板200的正投影。这样可以使压感触控单元不占用像素单元的开口区域，从而不影响像素单元的开口率。

[0053] 具体地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，如图1a和图1b所示，还包括：与各压感触控单元300中的正电极对应连接的正电极导线350，与各压感触控单元300中的负电极对应连接的负电极导线360，以及与各正电极导线350和各负电极导线360连接的压感检测芯片(图中未示出)；

[0054] 压感检测芯片用于在压感触控单元300被按压时，通过检测与各压感触控单元300对应的正电极导线350和负电极导线360的电流的变化以判断触控位置，以及通过检测与触控位置对应的正电极导线350和负电极导线360的电流的大小以判断触控位置的压力大小。这样通过增加压感检测芯片可以通过检测各正电极导线350和各负电极导线360的电流的变化来判断触控位置，并且通过检测与触控位置对应的正电极导线350和负电极导线360的电流的大小以判断触控位置的压力大小。

[0055] 具体地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，如图1a和图1b所示，黑矩阵500在对向基板的正投影覆盖各正电极导线350和各负电极导线360在对向基板的正投影。这样可以使各正电极导线350和各负电极导线360不占用像素单元的开口区域，从而不影响像素单元的开口率。

[0056] 具体地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，各正电极导线的材料为透明导电材料。例如，可以是氧化铟锡(ITO)材料、氧化铟锌(IZO)材料、碳纳米管或石墨烯等。当然，各正电极导线的材料也可以为金属材料，在此不作限定。

[0057] 或者，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，各负电极导线的材料为透明导电材料。例如，可以是氧化铟锡(ITO)材料、氧化铟锌(IZO)材料、碳纳米管或石墨烯等。当然，各负电极导线的材料也可以为金属材料，在此不作限定。

[0058] 较佳地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，各正电极导线的材料为透明导电材料，并且各负电极导线的材料为透明导电材料。例如，可以是氧化铟锡(ITO)材料、氧化铟锌(IZO)材料、碳纳米管或石墨烯等。当然，第二正子电极的材料也可以为金属材料，在此不作限定。这样可以使各正电极导线的材料和各负电极导线的材料统一。

[0059] 具体地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，如图2a和图2b所示，还包括：位于阵列基板100与对向基板200之间的液晶层600；

[0060] 各压感触控单元300位于对向基板200与液晶层600之间。这样当内嵌式触摸屏为液晶显示触摸屏时，可以使压感触控单元更容易产生形变。

[0061] 具体地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，当内嵌式触摸屏包括位于阵列基板100与对向基板200之间的液晶层600时，如图2a所示，还包括位于各压感触控单元300和阵列基板100之间的多个隔垫物700。

[0062] 在具体实施时，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，各隔垫物可以位于对向基板面向液晶层一侧；或者，各隔垫物也可以位于阵列基板面向液晶层一侧，在此不作限定。

[0063] 进一步地，当各隔垫物位于各压感触控单元面向液晶层一侧时，为了避免在制备过程中造成不同压感触控单元的表面高度不一致，而导致在同一平面中产生段差，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，如图2a和图2b所示，还包括：位于各压感触控单元300(仅在图2a中示出)与各隔垫物700之间的平坦化层800。

[0064] 具体地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述内嵌式触摸屏中，还包括：位于阵列基板和对向基板之间的多种颜色的彩色光阻层。

[0065] 下面以图2a所示的内嵌式触摸屏为例说明其制备方法。下面以压感触控单元位于对向基板面向阵列基板一侧为例进行说明，但不限制本发明。

[0066] 具体地，在具体实施时，形成具有压感触控单元的对向基板的制作方法具体可以包括以下步骤：

[0067] (1)在衬底基板上形成黑矩阵层的图形。

[0068] (2)在黑矩阵层上且与各压感触控单元对应的区域中形成至少一个第一正子电极的图形以及与该第一正子电极形成交叉指形电极的第一负子电极的图形。

[0069] (3)在第一正子电极和第一负子电极上形成预先极化的压电纤维复合材料的图形。

[0070] (4)在压电纤维复合材料上形成与各第一正子电极对称设置的第二正子电极的图形以及与各第一负子电极对称设置的第二负子电极的图形。

[0071] (5)在衬底基板上分别形成多种颜色的彩色光阻层的图形。

[0072] (6)在形成有多种颜色的彩色光阻层的衬底基板上形成平坦化层。

[0073] (7)在形成有平坦化层的衬底基板上形成隔垫物的图形。

[0074] 基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种显示装置，包括本发明实施例提供的上述任一种内嵌式触摸屏。该显示装置解决问题的原理与前述内嵌式触摸屏相似，因此该显示装置的实施可以参见前述内嵌式触摸屏的实施，重复之处在此不再赘述。

[0075] 在具体实施时，本发明实施例提供的显示装置可以为：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功能的产品或部件。对于该显示装置的其它必不可少的组成部分均为本领域的普通技术人员应该理解具有的，在此不做赘述，也不应作为对本发明的限制。该显示装置的实施可以参见上述内嵌式触摸屏的实施例，重复之处不再赘述。

[0076] 本发明实施例提供的内嵌式触摸屏及显示装置，当该内嵌式触摸屏被按压时，由于压电感应层具有压电效应，在受压力作用发生形变时，例如弯曲，可以使正电极所在位置处产生正电荷，在负电极所在位置处产生负电荷，并且形变越大，产生的正电荷和负电荷越多，从而可以通过检测由正电极的正电荷和负电极的负电荷形成的电流来实现内嵌式触摸屏的压感触控功能。

[0077] 显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。