本發(fā)明涉及觸控顯示領域，特別是涉及一種應用于觸摸顯示裝置中的壓力感應單元及該壓力感應單元的制作方法，同時還涉及一種具有上述壓力感應單元的觸摸顯示裝置。

背景技術：

觸摸屏因具有易操作性、靈活性等優(yōu)點，已成為個人移動通信設備和綜合信息終端(如手機、平板電腦和超級筆記本電腦等)的主要人機交互手段。相對于電阻式觸摸屏和其它方式的觸摸屏，電容式觸摸屏以成本低、結構簡單和耐用等優(yōu)勢，逐漸被智能終端廣泛使用。傳統(tǒng)的電容觸摸屏僅感知屏體所在平面的觸摸位置及操作，難以感知施加于屏體表面的壓力變化帶來的觸摸參數(shù)。

為了能感測屏體表面的壓力變化，業(yè)者亦有研發(fā)帶有壓力感應的觸摸屏，目前主要采用兩種方式實現(xiàn)觸摸屏的壓力感應，一種是利用觸摸感應器本身的電容達成壓力感應，另外一種是增加額外的壓力感應組件達成壓力感應。

對于第一種方式，利用觸摸感應器本身的電容，實質(zhì)上是感知在不同力度下手指與觸摸屏之間的接觸面積發(fā)生的變化來實現(xiàn)的。然而此方式適用范圍較窄，例如采用非柔性介質(zhì)(例如手指關節(jié)或金屬筆等)操作觸摸屏，則不能實現(xiàn)壓力感應。對于第二種方式，比較常見的做法是在觸摸屏底部增加額外的壓力感應組件。這種方式雖然不限制操作介質(zhì)，但由于壓力感應組件設置在顯示屏底部，這種設置位置決定壓力感應敏感度不高，不能精確反映壓力的變化。

技術實現(xiàn)要素：

基于此，本發(fā)明旨在提供一種既具有較高靈敏度又使得操作介質(zhì)不受限的壓力感應型觸摸顯示裝置，以及該觸摸顯示裝置所采用的壓力感應單元和該壓力感應單元的制作方法。

一種壓力感應單元，包括基材、形成在基材一表面上的多個第一電極和多 個第二電極，以及連接相鄰的第一、第二電極的力敏電阻層，所述力敏電阻層包括絕緣基體和分散在絕緣基體中的導電顆粒。

在其中一個實施例中，所述導電顆粒的粒徑為10nm～0.1mm，所述導電顆粒為金屬材料、金屬鹽類材料、炭黑材料、金屬包覆材料，高分子材料中的一種或多種，所述絕緣基體為硅膠或樹脂。

在其中一個實施例中，還包括形成在基材上并覆蓋第一、第二電極的覆蓋層，所述覆蓋層中形成鏤空，所述力敏電阻層填充在該鏤空中

在其中一個實施例中，所述多個第一電極沿第一方向延伸呈長條狀，且所述多個第一電極沿著第二方向間隔排布；每一第一電極的長側邊間隔設置所述多個第二電極。

在其中一個實施例中，所述力敏電阻層設置在第一電極的一個長側邊，且連接所述第一電極以及設置在第一電極相應長側邊的第二電極；或者所述力敏電阻層設置在第一電極的兩個長側邊，且連接所述第一電極以及設置在第一電極的兩個長側邊的第二電極。

在其中一個實施例中，所述力敏電阻層覆蓋在兩個基材上的電極交叉位置。

在其中一個實施例中，還包括柔性電路板、第一引導電極和第二引導電極，所述柔性電路板設置在所述基材的一端，所述第一引導電極設置在所述基材上并連接所述第一電極和柔性電路板，所述第二引導電極設置在所述基材上并連接所述第二電極和柔性電路板。

一種觸摸顯示裝置，包括保護蓋板、觸摸感應單元、壓力感應單元和顯示單元，所述觸摸感應單元用于感應施加于保護蓋板上的觸摸信號，所述壓力感應單元用于感應施加于保護蓋板上的壓力信號，其特征在于，所述壓力感應單元為上述任意一種壓力感應單元，且所述壓力感應單元設置在保護蓋板與顯示單元之間。

在其中一個實施例中，所述壓力感應單元設置在保護蓋板與觸摸感應單元之間，或者所述觸摸感應單元設置在保護蓋板與壓力感應單元之間。

在其中一個實施例中，所述壓力感應單元包括第一柔性電路板，所述觸摸感應單元包括第二柔性電路板，所述第一柔性電路板和第二柔性電路板的綁定 區(qū)位于保護蓋板的不同端。

在其中一個實施例中，所述觸摸感應單元設置在保護蓋板與壓力感應單元之間，所述觸摸感應單元開設一窗口，所述觸摸顯示裝置還包括柔性電路板，所述柔性電路板與觸摸感應單元連接同時穿過窗口與壓力感應單元連接。

一種壓力感應單元的制作方法，其步驟包括：

提供基材；

在基材的一表面上形成圖案化的多個第一電極和多個第二電極；以及

在基材上制作力敏電阻層，所述力敏電阻層連接第一電極和第二電極，制作力敏電阻層的步驟包括在基材上涂覆形成力敏電阻材料，并經(jīng)曝光、顯影；或者制作力敏電阻層的步驟包括在基材上涂覆覆蓋層，并在覆蓋層上光刻形成鏤空區(qū)域，并在鏤空區(qū)域內(nèi)涂覆力敏電阻材料。

在本發(fā)明中，將力敏電阻層與觸摸顯示裝置相結合，并將力敏電阻層設置在保護蓋板與顯示單元之間，可以提升壓力響應靈敏度，同時亦能實現(xiàn)多點壓力識別與定位。采用力敏電阻層感應壓力的方式也使操作介質(zhì)不受限制。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一實施例所提供的壓力感應單元的結構示意圖。

圖2為本發(fā)明另一實施例所提供的壓力感應單元的結構示意圖。

圖3和圖4為本發(fā)明不同實施例提供的壓力感應單元的截面示意圖。

圖5-圖7為本發(fā)明不同實施例所提供的觸摸顯示裝置中的壓力感應單元與觸摸感應單元的組裝結構示意圖。

圖8為本發(fā)明另一實施例所提供的觸摸顯示裝置中的壓力感應單元與觸摸感應單元的組裝結構示意圖。

圖9為圖8中部分結構的截面示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明提供的觸摸顯示裝置可以作為手機、平板電腦等類型的具有觸摸交互形式的顯示終端。

所述觸摸顯示裝置包括保護蓋板、觸摸感應單元、壓力感應單元和顯示單元。

保護蓋板可以是強化玻璃蓋板、塑料蓋板、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)蓋板等。

觸摸感應單元包括觸摸驅(qū)動電極和觸摸感應電極。觸摸驅(qū)動電極和觸摸感應電極可以分布于同一基材上，例如業(yè)界所稱的GF結構、GF2結構等，或分別分布于兩個不同的基材，例如業(yè)界所稱的GFF結構。另外的一些實施例中，觸摸驅(qū)動電極和觸摸感應電極也可以形成在保護蓋板的下表面而使得保護蓋板兼具電容傳感器的功能，該種結構被業(yè)界稱為OGS結構。本發(fā)明所稱“上”、“下”是相對于觸摸顯示裝置在應用過程中與使用者靠近的程度而言，相對靠近使用者的一側為“上”，相對遠離使用者的一側為“下”。例如保護蓋板的下表面是指保護蓋板遠離使用者的一側。另外的一些實施例中，還可以是如下設置方式，即該兩種觸控電極中的一種形成在保護蓋板的下表面，另一種可以形成在貼合于保護蓋板的一基材的表面，例如業(yè)界所稱的G1F結構。所述觸摸感應單元還可包括柔性電路板以及連接柔性電路板和觸摸驅(qū)動電極、觸摸感應電極的引導電極。

所述顯示單元包括液晶功能層和背光模組，所述液晶功能層包括依次設置的上偏光片、濾光片、液晶層、基板及下偏光片，所述背光模組包括光學膜片和用于保護光學膜片的保護金屬片。光學膜片可包括依次設置的擴散片、導光板和反射片等結構。

另外的一些實施例中，觸摸感應單元中的觸摸驅(qū)動電極和觸摸感應電極也可整合設置在液晶層內(nèi)(上述觸摸感應單元的結構被業(yè)界稱為in-cell結構)，或者所述觸摸驅(qū)動電極和觸摸感應電極設置在上偏光片和濾光片之間(上述觸摸感應單元的結構被業(yè)界稱為on-cell結構)。

所述觸摸驅(qū)動電極和觸摸感應電極用于感應施加于保護蓋板上的觸摸信號。所述觸摸信號包括平行于保護蓋板的二維方向上的接觸、滑動、拖拽等觸摸輸入信號，甚至包括垂直于保護蓋板方向上的隔空輸入信號(即懸浮觸控信號)或保護蓋板邊緣的側邊(例如彎曲屏的弧形側邊)的觸摸輸入信號。

所述壓力感應單元設置在保護蓋板與顯示單元之間，用于感應施加于保護蓋板上的壓力信號。在一些實施例中，例如當觸摸感應單元與保護蓋板構成業(yè)界所稱的GF結構、GF2結構或GFF結構等結構時，或者觸摸感應單元整合設置在顯示單元內(nèi)形成in-cell結構或on-cell結構時，所述壓力感應單元可設置在保護蓋板與觸摸感應單元之間。在另外一些實施例中，例如當觸摸感應單元與保護蓋板構成業(yè)界所稱的OGS結構時，GF結構、GF2結構或GFF結構等結構時，所述觸摸感應單元也可設置在保護蓋板與壓力感應單元之間。

如圖1所示，本發(fā)明一實施例提供的壓力感應單元包括基材10、形成在基材10一表面上的多個第一電極11和多個第二電極12，以及連接相鄰的第一、第二電極11、12的力敏電阻層13，所述力敏電阻層13包括絕緣基體和分散在絕緣基體中的導電顆粒。

力敏電阻層13由量子隧道復合材料組成，可以為摻導電顆粒的力敏復合材料。力敏電阻層13中的細微導電顆粒均勻分散在絕緣基體中。絕緣基體可以為聚酯纖維、環(huán)氧樹脂、聚酯、有機硅、橡膠等材料制成。絕緣基體可以是透明的，也可以是非透明的。由于連接相鄰的第一、第二電極11、12的力敏電阻層13可做到肉眼不可見，因而即使力敏電阻層13中的絕緣基體為非透明，設置在保護蓋板和顯示單元之間的壓力感應單元也不會在視覺效果上造成較大負面影響?？梢岳斫獾?，當絕緣基體由透明材料制成時，從顯示單元發(fā)出的光不會被阻擋，可提高光線透過率。

導電顆粒的粒徑為10nm-0.1mm。導電顆粒可以由金屬材料制成，例如由金、銀、銅、鎳等加工成細粉末、片狀、箔狀、球狀、刺狀，枝狀、線狀、棒狀等形狀，或加工成金屬纖維狀，還可以是金、銀、銅、鎳等兩種或多種金屬形成的合金加工而成的顆粒。導電顆粒也可以由金屬鹽類材料制成。導電顆粒也可以為炭黑、石墨，還可以是碳納米管，也可以為導電氧化物如氧化銦錫、氧化銦、氧化錫、氧化鋅、氧化鈦等，還可以是金屬包覆材料或高分子材料。導電顆粒還可以是上述兩種或多種的混合物。

上述壓力感應單元的壓力檢測原理為，當力敏電阻層13不受壓力時，力敏電阻層13中的導電顆粒距離較遠，力敏電阻層13呈絕緣或高電阻狀態(tài)；當力 敏電阻層13受壓力時，絕緣基體受壓縮，其中的導電顆粒之間的距離變短，由于量子隧道效應，導電顆粒之間的電子遷移能力增強，從而在宏觀上體現(xiàn)為力敏電阻層13的電阻值降低。隨著力敏電阻層13受壓力的增大，由其相連的第一電極11和第二電極12之間的電阻值逐漸減小。因此，可以建立觸摸顯示裝置中前述的壓力感應單元中的電極電阻變化信息與觸摸顯示裝置的受力信息的相互關系數(shù)據(jù)庫。在實際應用中，所述觸摸顯示裝置中還包括存儲器和處理器，存儲器中存儲有在觸摸顯示裝置中的不同位置進行不同的力值觸摸下，觸摸顯示裝置中檢測力的相鄰第一電極、第二電極之間的電阻變化信息，處理器用于對比觸摸顯示裝置檢測獲得的相鄰電極的電阻變化信息與所預存儲的電阻變化信息，從而判斷觸摸顯示裝置的觸摸信息。其中觸摸信息包括觸摸的力的大小，也可以包括觸摸力的位置。

在一實施例中，所述觸摸感應單元和壓力感應單元同時處于工作狀態(tài)時，若觸摸感應單元和壓力感應單元檢測到觸摸操作事件，所述觸摸顯示裝置利用所述觸摸感應單元識別觸摸操作位置，所述觸摸顯示裝置利用所述壓力感應單元識別觸摸操作壓力；若所述觸摸感應單元未檢測到觸摸操作事件而所述壓力感應單元檢測到觸摸操作事件時，所述觸摸顯示裝置利用所述壓力感應單元識別觸摸操作位置和觸摸操作壓力。

通過設置多個力敏電阻層13和多個第一、第二電極11、12，每個力敏電阻層13連接在不同的第一、第二電極11、12之間，就可實現(xiàn)多點壓力感應。

進一步地，如圖1中所示，所述壓力感應單元還包括柔性電路板14、第一引導電極110和第二引導電極120。所述柔性電路板14設置在所述基材10的一端，圖1中所示柔性電路板14設置在基材10的上端。所述第一引導電極110設置在所述基材10上并連接所述第一電極11和柔性電路板14，所述第二引導電極120設置在所述基材10上并連接所述第二電極12和柔性電路板14。第一引導電極110從第一電極11的相應端部延伸并連接至柔性電路板14，第二引導電極110自相應的第二電極12延伸至基板10上柔性電路板14所在的端部并與柔性電路板14相連。通過柔性電路板14、第一引導電極110和第二引導電極120實現(xiàn)外部控制電路(主板)與第一電極11、第二電極12之間的回路連接， 因而當其中一個或多個第一電極11、第二電極12之間的電阻發(fā)生變化時，即可實現(xiàn)壓力變化的實時感應監(jiān)測。其中，第一引導電極110、第二引導電極120與柔性電路板14連接的區(qū)域，可以再絲印額外的銀漿，以保障第一引導電極110、第二引導電極120與柔性電路板14優(yōu)良的接觸性，防止柔性電路板14與第一引導電極110、第二引導電極120的連接處發(fā)生斷裂。

在一具體的實施例中，所述多個第一電極11沿第一方向(圖1中為y軸方向)延伸呈長條狀，且所述多個第一電極11沿著第二方向(圖1中為與y軸垂直的x軸方向)間隔排布。第一電極11具有兩個相對的長側邊111、113和兩個相對的端部，其中一個端部與柔性電路板14形成電性連接。每一第一電極11的其中一個長側邊113，間隔設置有多個第二電極12。這些第二電極12中，每一個第二電極12均通過一個力敏電阻層13與該第一電極11相連。

如圖2中所示，本發(fā)明另一實施例所提供的壓力感應單元的結構與圖1中所示的壓力感應單元的結構基本相同，不同之處在于，所述力敏電阻層13設置在第一電極11的兩個長側邊111、113，位于長側邊111的力敏電阻層13連接第一電極11及相應的一個第二電極12，位于長側邊113的力敏電阻層13則連接第一電極11及相應的另一個第二電極12。通過在第一電極11的兩個長側邊111、113均設置力敏電阻層13連接位于兩長側邊111、113的第二電極12，可以減少第一電極11的設置數(shù)量，同樣達到多個位置的壓力效應的檢測。

如圖3所示為圖1和圖2中所示壓力感應單元的部分結構的截面圖。其中第一、第二電極11、12形成在基材10的同一表面，力敏電阻層13再形成在基材10的所述同一表面上并連接相應的一個第一電極11和一個第二電極12。

在另外的實施例中，如圖4所示，所述壓力感應單元還可包括形成在基材10上并覆蓋第一、第二電極11、12的覆蓋層15，所述覆蓋層15中形成鏤空150，所述力敏電阻層13填充在該鏤空150中。

如圖5中所示，一實施例中提供的觸摸顯示裝置，壓力感應單元和觸摸感應單元均包括柔性電路板。為清楚說明各元件連接關系，將壓力感應單元中的柔性電路板定義為第一柔性電路板141，觸摸感應單元中的柔性電路板定義為第二柔性電路板142。第一柔性電路板141與壓力感應單元中的相應引導電極的綁 定區(qū)141a位于保護蓋板的一端部，第二柔性電路板142與觸摸感應單元中的相應引導電極的綁定區(qū)142a位于保護蓋板的另一端部。也即所述第一柔性電路板141和第二柔性電路板142的綁定區(qū)位于保護蓋板的不同端。

壓力感應單元和觸摸感應單元可用透明光學膠粘接在一起。壓力感應單元和觸摸感應單元中的柔性電路板可分別與主板相連，也可以如圖6中所示，在連接至主板之前借助連接器143連接在一起。在另外的實施例中，如圖7中所示，也可以采用一個柔性電路板14的不同分支分別與壓力感應單元和觸摸感應單元中的引導電極綁定。

圖5-圖7所示實施例為壓力感應單元和觸摸感應單元的綁定區(qū)位于保護蓋板的不同端，在另外的一些實施例中，壓力感應單元和觸摸感應單元的綁定區(qū)也可位于保護蓋板的同一端。如圖8和圖9中所示，一實施例提供的觸摸顯示裝置包括保護蓋板300、觸摸感應單元200和壓力感應單元100，觸摸感應單元200設置在保護蓋板300和壓力感應單元100之間，且兩兩之間通過透明光學膠101、301粘接在一起。所述觸摸感應單元200開設一窗口201，柔性電路板14與觸摸感應單元200綁定的同時，還穿過窗口201與壓力感應單元100連接。也即，柔性電路板14的不同分支(其他實施例中，也可以是兩個獨立的柔性電路板)與壓力感應單元100、觸摸感應單元200的綁定區(qū)位于保護蓋板300的同一端部。

本發(fā)明還提供一種壓力感應單元的制作方法，其步驟包括：

首先，提供基材；基材可以是由PET、PEN、COP等有機薄膜或者超薄玻璃等透明材料構成。

然后，在基材的一表面上形成圖案化的多個第一電極和多個第二電極。第一電極和第二電極可以是ITO，納米銀絲，碳納米管，石墨烯，PEDOT，IZO等材料通過涂覆/濺鍍等方式在基材表面上形成透明導電材料，然后經(jīng)蝕刻以形成既定圖案的第一電極和第二電極。在此步驟中，還可以形成第一電極、第二電極與柔性電路板進行連接的引導電極?？梢岳斫?，引導電極也可以由后續(xù)的步驟中分步制作形成。

接著，在基板上制作力敏電阻層，所述力敏電阻層連接第一電極和第二電 極。

在一實施例中，例如制作如圖3所示結構的壓力感應單元時，可通過涂覆的方式將力敏電阻材料涂覆在基材上，可以是涂覆整個基材的表面，也可以是涂覆基材的局部區(qū)域。然后再經(jīng)過曝光、顯影等步驟以形成連接第一電極和第二電極的力敏電阻層。力敏電阻材料可由前面所述的絕緣基體、導電顆粒，以及溶劑、固化劑等調(diào)制而成油墨態(tài)，并可通過加熱固化或UV照射的方式實現(xiàn)固化。溶劑可以為常見的有機溶劑例如2-丁酮、乙二醇醚和四氫呋喃中的一種或以上的組合。根據(jù)絕緣基體的類型也可選擇合適類型的固化劑例如脂肪族胺類、酰胺基胺類等。

在另外的一些實施例中，例如制作如圖4所示結構的壓力感應單元時，可在基材上涂覆覆蓋層，并在覆蓋層上光刻形成鏤空區(qū)域。然后再采用涂覆的方式在鏤空區(qū)域內(nèi)涂覆力敏電阻材料，以最終在鏤空區(qū)域形成力敏電阻層。

在另外的一些實施例中，還可以通過絲印、噴墨打印等方式在既定位置形成所述力敏電阻層。

在本發(fā)明中，將力敏電阻層與觸摸顯示裝置相結合，并將力敏電阻層設置在保護蓋板與顯示單元之間，可以提升壓力響應靈敏度，同時亦能實現(xiàn)多點壓力識別與定位。

以上所述實施例的各技術特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特征的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的范圍。

以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。