压力传感器、其制造方法和具有该压力传感器的显示装置与流程

本公开的一方面涉及一种压力传感器、一种该压力传感器的制造方法以及一种具有该压力传感器的显示装置。

背景技术：

压力传感器是用于将诸如负载、重量和压力的力学量转换成电信号的传感器，并且用于诸如车辆、飞行器、工业过程、办公自动化、家用电器、医疗护理和环境控制的各种领域。

这种压力传感器可以包括借助于物理力产生电信号的材料。由于包括在压力传感器中的材料对应变和温度都具有敏感性，因此可能难以在温度和应变同时变化的环境中检测压力值的准确信息。

技术实现要素：

实施例提供了一种能够提高装置特性的压力传感器、一种压力传感器的制造方法以及一种具有该压力传感器的显示器。

根据本公开的一方面，提供一种压力传感器，该压力传感器包括：基体基底，包括浮凸图案；第一导电层，设置在基体基底上；压敏材料层，设置在第一导电层上，以使压敏材料层的电特性与施加于压敏材料层的应变对应地变化，压敏材料层包括电介质和分散在电介质中的纳米颗粒；以及第二导电层，设置在压敏材料层上，其中，电介质和纳米颗粒包括具有极性彼此相反的热电性的材料。

电介质可以包括具有正(+)热电性的铁电压电材料，纳米颗粒可以包括具有负(-)热电性的钛酸钡(batio3)纳米颗粒、钛酸锂(li4ti5o12)纳米颗粒、锆钛酸铅(pzt)纳米颗粒、钛酸铅(pbtio3)纳米颗粒和pb5ge3o11纳米颗粒中的一种。

在压敏材料层中，纳米颗粒具有大约30wt％至40wt％的浓度。

浮凸图案可以包括：多个突出部分，从基体基底的其上形成有第一导电层的表面突出，并且具有峰；以及谷，设置在相邻的突出部分之间。

压力传感器还可以包括设置在突出部分的峰处的多个虚设图案。

第一导电层可以具有对应于浮凸图案的弯曲的表面。

根据本公开的一方面，提供了一种制造压力传感器的方法，该方法包括：准备包括浮凸图案的基体基底；在基体基底上形成第一导电层，其中，第一导电层具有对应于浮凸图案的弯曲的表面；将包括第一导电层的基体基底固定到全方向拉伸装置，然后通过在所有方向上对基体基底施加张力来使第一导电层的弯曲的表面平坦化，以形成平坦化表面；在具有平坦化表面的第一导电层上形成压敏材料层，其中，压敏材料层包括电介质和分散在电介质中的纳米颗粒；以及在压敏材料层上形成第二导电层，其中，电介质和纳米颗粒包括具有极性彼此相反的热电性的材料。

根据本公开的一方面，提供了一种显示装置，该显示装置包括：显示面板，构造为显示图像；以及压力传感器，设置在显示面板的一个表面上，压力传感器感测施加到显示面板的触摸的压力，其中，压力传感器包括：基体基底，包括浮凸图案；第一导电层，设置在基体基底上；压敏材料层，设置在第一导电层上，以使压敏材料层的电特性与施加于压敏材料层的应变对应地变化，压敏材料层包括电介质和分散在电介质中的纳米颗粒；以及第二导电层，设置在压敏材料层上，其中，电介质和纳米颗粒包括具有极性彼此相反的热电性的材料。

附图说明

现在将参照附图在下文中更充分地描述示例实施例；然而，示例实施例可以以不同的形式实施，并且不应该被解释为限于这里阐述的实施例。相反，提供这些实施例使得此公开将是彻底的和完整的，并且将把示例实施例的范围充分地传达给本领域技术人员。

在附图中，为了说明的清楚，可以夸大尺寸。将理解的是，当元件被称为在两个元件“之间”时，它可以是两个元件之间的唯一元件，或者也可以存在一个或者更多个中间元件。同样的附图标记始终表示同样的元件。

图1是示出根据本公开的实施例的压力传感器的透视图。

图2是示意性地示出图1的压力传感器的剖视图。

图3a至图3c是示出图2中所示的基体基底的其它实施例的剖视图。

图4是示出压敏材料层的电压关于温度变化的变化的曲线图。

图5是示出压电系数关于钛酸钡(batio3)纳米颗粒的浓度变化的变化的曲线图。

图6至图11是依次示出图1的压力传感器的制造方法的透视图。

图12是示意性地示出图7的使基体基底平坦化的制造方法中所使用的拉伸电力测量设备的图。

图13a是示出基体基底安装在图12的全方向拉伸装置上的状态的图。

图13b是示出张力在所有方向上被施加到图13a的基体基底的状态的图。

图14a是示出当加热的物体落到仅包括铁电压电材料(p(vdf-trfe))的压力传感器上时以及当未加热的物体落到压力传感器上时的电压变化的曲线图。

图14b是示出当加热的物体落到根据本公开的实施例的压力传感器上时以及当未加热的物体落到压力传感器上时的电压变化的曲线图。

图15a是通过绘制图14a的δvpeak值而获得的曲线图。

图15b是通过绘制图14b的δvpeak值而获得的曲线图。

图16a是示出在张力在所有方向上被施加到根据本公开的实施例的压力传感器之前和之后压力传感器的电压变化的曲线图。

图16b是通过测量根据本公开的实施例的压力传感器的关于拉伸应变的灵敏度而获得的曲线图。

图17a是示出包括具有平坦表面的基底的传统压力传感器的电压关于时间变化的变化的曲线图。

图17b是示出根据本公开的实施例的压力传感器的电压关于时间变化的变化的曲线图。

图18是采用图1的压力传感器的显示装置的示意图，图19是示意性地示出图18的显示面板的平面图。

图20是示出图19中所示的像素中的一个像素的等效电路图。

图21是沿图18的线i-i’截取的剖视图。

具体实施方式

下面与示出本公开的原理的附图一起提供本公开的一个或者更多个实施例的详细描述。与这些实施例相关地描述本公开，但本公开不限于任何实施例。理解的是，可以对这里描述的实施例实施各种变化。这里示出的实施例仅是示例。例如，可以使用不同的形状，可以改变这里描述的材料或者可以使用等同材料或替换物。为了更好地理解，以放大图的方式示出了所包括的附图。

同样的标记始终表示同样的元件。在附图中，为了清楚起见，可以夸大某些线、层、组件、元件或特征的厚度。将理解的是，虽然这里可以使用术语“第一”、“第二”等来描述各种元件，但是这些元件不应受这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件与另一元件区分开。因此，在不脱离本公开的教导的情况下，下面讨论的“第一”元件也可以被称为“第二”元件。如这里所使用的，除非上下文另外明确地指出，否则单数形式也意图包含复数形式。

还将理解的是，当在此说明书中使用术语“包含”和/或其变型时，说明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在和/或附加一个或者更多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。此外，诸如层、区域、基底或板的元件放置“在”另一元件“上”或“上方”的表述不仅表示所述元件“直接”放置“在”所述另一元件“上”或“刚好”放置“在”所述另一元件“上方”的情况，而且表示在所述元件与所述另一元件之间插入另外的元件的情况。相反，诸如层、区域、基底或板的元件放置“在”另一元件“之下”或“下方”的表述不仅表示所述元件“直接”放置“在”所述另一元件“之下”或者“刚好”放置“在”所述另一元件“下方”的情况，而且表示在所述元件与所述另一元件之间插入另外的元件的情况。

在下文中，将参照附图详细描述本公开的示例性实施例。

图1是示出根据本公开的实施例的压力传感器的透视图。图2是示意性地示出图1的压力传感器的剖视图。图3a至图3c是示出图2中所示的基体基底的其它实施例的剖视图。图4是示出压敏材料层的电压关于温度变化的变化的曲线图。图5是示出压电系数关于钛酸钡(batio3)纳米颗粒的浓度变化的变化的曲线图。

首先，参照图1和图2，根据本公开的实施例的压力传感器psr可以包括基体基底bs、第一导电层cl1、压敏材料层psl和第二导电层cl2。

基体基底bs可以由具有柔性的材料制成以可弯曲或者可折叠，并且具有单层结构或者多层结构。

例如，具有柔性的材料可以包括聚苯乙烯、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯、聚醚砜、聚丙烯酸酯、聚醚酰亚胺、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯硫醚、聚芳酯、聚酰亚胺、聚碳酸酯、三乙酸纤维素和乙酸丙酸纤维素中的至少一种。在本公开的实施例中，构成基体基底bs的材料可以使用包括上面列出的材料或者其它合适的材料的各种材料来形成。

另外，基体基底bs可以包括具有优异耐久性和热稳定性的聚合物材料。例如，聚合物材料可以包括聚氨酯丙烯酸酯(pua)、聚二甲基硅氧烷(pdms)、可固化聚合物材料等。在本公开的实施例中，当pdms用作基体基底bs时，通过蒸发三甲基氯硅烷(tmcs)溶液形成的脱模膜(mold-releasefilm)可以设置在基体基底bs的一个表面上。

在本公开的实施例中，基体基底bs可以包括浮凸图案ebp。浮凸图案ebp可以包括从基体基底bs的一个表面突出的多个突出部分prs和设置在相邻的突出部分prs之间的谷vl。在本公开的实施例中，突出部分prs与谷vl组合可以形成具有预定曲率的曲线。在本公开的实施例中，浮凸图案ebp可以是突出部分prs和谷vl重复布置的连续曲线。为方便起见，每个突出部分prs的峰以圆形形状示出，但本公开不限于此。在其它实施例中，突出部分prs可以具有其它形状。

在一些实施例中，如图3a中所示，多个虚设图案dmp可以设置在每个突出部分prs的峰处，以进一步提高压力传感器psr的灵敏度。虚设图案dmp可以具有三角形形状，但是本公开不限于此。例如，虚设图案dmp可以具有如图3b中所示的椭圆形形状或者具有如图3c中所示的四边形形状。

第一导电层cl1可以设置在基体基底bs上。第一导电层cl1可以包括导电材料。导电材料可包括金属或者金属的合金。金属可以包括金(au)、银(ag)、铝(al)、钼(mo)、铬(cr)、钛(ti)、镍(ni)、钕(nd)、铜(cu)、铂(pt)等。

另外，第一导电层cl1可以包括透明导电材料。透明导电材料可包括银纳米线(agnw)、氧化铟锡(ito)、氧化铟锌(izo)、氧化锑锌(azo)、氧化铟锡锌(itzo)、氧化锌(zno)、氧化锡(sno2)、碳纳米管、石墨烯等。第一导电层cl1可以以单层结构或者多层结构设置。例如，第一导电层cl1可以包括上面描述的材料中的两种或者更多种材料堆叠的多层结构。

第一导电层cl1可以具有其表面不是平坦的而是弯曲的形状，例如，由于基体基底bs的浮凸图案ebp而引起的凹凸不平的形状。也就是说，第一导电层cl1可以具有弯曲的表面。如果基体基底bs的浮凸图案ebp包括虚设图案dmp，则第一导电层cl1可以具有与虚设图案dmp对应的表面。

第二导电层cl2可以设置在压敏材料层psl上。第二导电层cl2可以由与第一导电层cl1的材料相同的材料制成，或者可以由与第一导电层cl1的材料不同的材料制成。

压敏材料层psl是具有根据其变形程度而改变的电特性的组件，并且压敏材料层psl的电特性可以根据从外部施加在第一导电层cl1与第二导电层cl2之间的应变而改变。例如，压敏材料层psl可以具有根据施加于其的应变而改变的输出电压。

在本公开的实施例中，压敏材料层psl可以包括电介质is和分散在电介质is中的纳米颗粒np。

在本公开的实施例中，电介质is可以包括通过机械变形而产生电场的压电材料。例如，压电材料可以包括p(vdf-trfe)、pvdf、p(vdf-trfe-cfe)、pzt、pto、bto、bfo、knbo3、nanbo3、gete、zno、znsno3、gan等。在本公开的实施例中，电介质is可以包括具有铁电性的p(vdf-trfe)。具有铁电性的p(vdf-trfe)可以具有正(+)热电性。这里，热电性可以指根据温度变化产生电场的性质。

纳米颗粒np均匀分散在电介质is中，并且可以包括钛酸钡(batio3)纳米颗粒、钛酸锂(li4ti5o12)纳米颗粒、锆钛酸铅(pzt)纳米颗粒、钛酸铅(pbtio3)纳米颗粒和pb5ge3o11纳米颗粒中的任一种。在本公开的实施例中，纳米颗粒np可以包括钛酸钡(batio3)纳米颗粒。钛酸钡(batio3)纳米颗粒可具有负(-)热电性。在压敏材料层psl中，钛酸钡(batio3)纳米颗粒可具有大约30wt％至40wt％的浓度。

如上面描述的，电介质is和纳米颗粒np可具有极性彼此相反的热电性。因此，可以根据电介质is和纳米颗粒np的组成比来控制压敏材料层psl的最终热电性。例如，当具有负(-)热电性的钛酸钡(batio3)纳米颗粒的浓度增加时，压敏材料层psl可具有低热电性。压敏材料层psl具有低热电性可以意味着压敏材料层psl的电特性不受温度的影响。

压敏材料层psl可以具有其表面由于基体基底bs的浮凸图案ebp而弯曲的形状。因此，设置在压敏材料层psl的顶部上的第二导电层cl2的表面也可以具有弯曲形状。

如上面描述的，设置在基体基底bs的顶部上的第一导电层cl1、压敏材料层psl和第二导电层cl2中的每个可以具有由于基体基底bs的浮凸图案ebp而引起的弯曲的表面。包括所述组件的压力传感器psr由于从外部施加的应变而变形的程度增加，从而可以提高压力传感器psr的灵敏度。

此外，因为第一导电层cl1、压敏材料层psl和第二导电层cl2中的每个具有弯曲的表面，所以当压力传感器psr在所有方向上被拉伸时，施加到压力传感器psr的应力被吸收，从而可以使由应力引起的压力传感器psr的变形最小化。因此，可以提高压力传感器psr的柔性。

在下文中，将参照图4来描述压敏材料层psl的电压关于温度变化的变化。

在图4中，对比示例示出了压敏材料层psl中仅包括电介质is的情况，实施例1示出了压敏材料层psl中包括具有大约5wt％的浓度的钛酸钡(batio3)纳米颗粒的情况，实施例2示出了压敏材料层psl中包括具有大约10wt％的浓度的钛酸钡(batio3)纳米颗粒的情况。此外，实施例3示出了压敏材料层psl中包括具有大约20wt％的浓度的钛酸钡(batio3)纳米颗粒的情况，实施例4示出了压敏材料层psl中包括具有大约30％wt的浓度的钛酸钡(batio3)纳米颗粒的情况，实施例5示出了压敏材料层psl中包括具有大约40wt％的浓度的钛酸钡(batio3)纳米颗粒的情况。

另外，在图4中，在曲线图的x轴上指示的数字表示施加到对比示例的压敏材料层psl和对应于各实施例的压敏材料层psl的外部环境的温度(℃)。在曲线图的y轴上指示的数字表示对比示例的压敏材料层psl和对应于各实施例的压敏材料层psl的输出电压值(v)。

对比示例的压敏材料层psl的输出电压值(v)随着外部环境的温度的升高而增加。实施例1的压敏材料层psl、实施例2的压敏材料层psl和实施例3的压敏材料层psl的输出电压值(v)也随着外部环境的温度的升高而增加。然而，可以看出，实施例1、实施例2和实施例3中的每个的压敏材料层psl的输出电压值(v)根据外部环境的温度变化而变化的程度比对比示例的压敏材料层psl的输出电压值(v)的变化率小。

虽然外部环境的温度升高，但是实施例4的压敏材料层psl和实施例5的压敏材料层psl中的每个的输出电压值(v)具有小的变化。可以看出，无论外部环境的温度如何，实施例4的压敏材料层psl和实施例5的压敏材料层psl中的每个输出恒定电压值(v)。即，可以看出，当包括在压敏材料层psl中的钛酸钡(batio3)纳米颗粒具有大约30wt％的浓度(对应于实施例4)或者具有大约40wt％的浓度(对应于实施例5)时，无论温度如何变化，压敏材料层psl都具有恒定电压值(v)。换句话说，可以看出，当钛酸钡(batio3)纳米颗粒在压敏材料层psl中具有大约30wt％的浓度(对应于实施例4)或者在压敏材料层psl中具有约40wt％的浓度(对应于实施例5)时，实施例4和实施例5中的每个的压敏材料层psl具有非常低的热电性。

因此，在本公开的实施例中，通过调节钛酸钡(batio3)纳米颗粒的浓度(wt％)来控制压敏材料层psl的热电性，从而可以构建本公开的不依赖于温度变化的压力传感器，即，压力传感器的电特性不随压力传感器的温度变化而变化。

在下文中，将参照图5来描述压敏材料层psl中压电系数关于钛酸钡(batio3)纳米颗粒的浓度变化的变化。

在图5中，在曲线图的x轴上指示的数字表示根据本公开的实施例的压敏材料层psl中的钛酸钡(batio3)纳米颗粒的浓度。在曲线图的y轴上指示的数字表示关于在x轴上指示的钛酸钡(batio3)纳米颗粒的浓度(wt％)的压电系数。

如图5中可见，压敏材料层psl的压电系数随着压敏材料层psl中的钛酸钡(batio3)纳米颗粒的浓度(wt％)的增加而增加。具体地，可以看出，当压敏材料层psl中的钛酸钡(batio3)纳米颗粒的浓度为30wt％至40wt％时，压敏材料层psl的压电系数增加。

因此，根据本公开的实施例，可以利用压敏材料层psl中具有大约30wt％至40wt％的浓度的钛酸钡(batio3)纳米颗粒的压电特性来实现具有提高的压力灵敏度的压力传感器psr。

在一些实施例中，压敏材料层psl可以设置成纤维，从而可以进一步提高压力传感器psr的压力灵敏度。

图6至图11是依次示出图1的压力传感器的制造方法的透视图。

参照图1和图6，在包括浮凸图案ebp的基体基底bs上形成第一导电层cl1。

可以通过在包括精细图案的模具(未示出)上涂覆具有柔性的聚合物材料然后使聚合物材料固化以使得在其一个表面中包括浮凸图案ebp来形成基体基底bs。这里，精细图案可以指具有关于浮凸图案ebp的反像的图案。浮凸图案ebp可以包括多个突出部分prs和设置在相邻突出部分prs之间的谷vl。

可以通过使用热蒸发或者电子束蒸发在包括浮凸图案ebp的基体基底bs上沉积导电材料来形成第一导电层cl1。第一导电层cl1可以具有其表面通过基体基底bs的浮凸图案ebp而弯曲的形状。

随后，参照图1和图7，在将其上形成有第一导电层cl1的基体基底bs固定到全方向拉伸装置(见后面将描述的图12的10)之后，通过在所有方向(即，图7中示出的箭头的方向)上向基体基底bs提供张力来在所有方向上拉伸基体基底bs。

在这种情况下，可以使基体基底bs的浮凸图案ebp平坦化。如果浮凸图案ebp被平坦化，则突出部分的prs的形状和谷vl的形状可以变得平缓。因此，可以将浮凸图案ebp的顶表面设置为具有平缓斜率的曲线。第一导电层cl1的弯曲的表面可以由于平坦化的浮凸图案ebp而变得平缓。

包括浮凸图案ebp的基体基底bs和形成在基体基底bs顶部上的第一导电层cl1的平坦化是为了使后面将描述的压敏材料(见图8的psl’)具有均匀的厚度的目的。这将参照图8来详细描述。

参照图1和图8，在其上形成有平坦化的第一导电层cl1的基体基底bs上形成压敏材料psl’。压敏材料psl’可以包括电介质(见图2的is)和分散在电介质is中的钛酸钡(batio3)纳米颗粒(见图2的np)。

可以使用旋涂在第一导电层cl1上形成压敏材料psl’。此时，第一导电层cl1可以对应于浮凸图案ebp的具有平缓斜率的顶表面，以具有其表面平缓弯曲的形状。当在具有其表面平缓弯曲的形状的第一导电层cl1上形成压敏材料psl’时，压敏材料psl’可以在基体基底bs的整个区域上具有均匀的厚度。

如果当在第一导电层cl1上形成压敏材料psl’而没有使浮凸图案ebp和第一导电层cl1平坦化时，则压敏材料psl’的对应于浮凸图案ebp的谷vl的部分的厚度会与压敏材料psl’的对应于浮凸图案ebp的突出部分prs的部分的厚度不同。当压力传感器被构造为包括在不同区域中具有不同厚度的压敏材料psl’时，可能产生漏电流。

因此，在本公开的实施例中，将包括浮凸图案ebp和第一导电层cl1的基体基底bs平坦化，使得压敏材料psl’具有均匀的厚度。

参照图9，当将其上形成有压敏材料psl’的基体基底bs与全方向拉伸装置(见图12的10)分离时，去除了提供到基体基底bs的全方向的张力。因此，基体基底bs可以恢复至原始状态。即，基体基底bs的浮凸图案ebp和第一导电层cl1可以恢复至具有原始形状。

参照图10，当通过在140℃下对已经恢复至原始状态的基体基底bs热处理大约4小时而使压敏材料psl’结晶时，最终形成了压敏材料层psl。这里，压敏材料层psl可以具有其表面通过基体基底bs的浮凸图案ebp而弯曲的形状。

结晶的压敏材料层psl的电介质is可以具有正(+)热电性，压敏材料层psl的纳米颗粒np可以具有负(-)热电性。即，压敏材料层psl中的电介质is和纳米颗粒np可具有极性彼此相反的热电性。因此，可以根据电介质is和纳米颗粒np的组成比来控制压敏材料层psl的最终热电性。

随后，参照图11，在结晶的压敏材料层psl上形成第二导电层cl2。可以通过使用热蒸发或者电子束蒸发在压敏材料层psl上沉积导电材料来形成第二导电层cl2。第二导电层cl2可以对应于压敏材料层psl的弯曲形状，使得第二导电层cl2的表面是弯曲的。

图12是示意性地示出图7的使基体基底平坦化的制造方法中所使用的拉伸电力测量设备的图。图13a是示出基体基底安装在图12的全方向拉伸装置上的状态的图。图13b是示出张力在所有方向上被施加到图13a的基体基底的状态的图。

参照图7、图12、图13a和图13b，拉伸电力测量设备100包括位于腔体1中的全方向拉伸装置10和电力测量系统20。

腔体1可以由金属材料制成，以便使来自外部的不必要的环境污染最小化。用于驱动全方向拉伸装置10的电动机30和用于支撑全方向拉伸装置10的支撑部分40可以设置在腔体1中。

电力测量系统20可以通过用于发送/接收电信号的电缆60电连接到全方向拉伸装置10以控制全方向拉伸装置10的驱动。

全方向拉伸装置10可以包括用于允许基体基底bs安装在其上的安装部分50、用于固定基体基底bs的紧固部分51以及被构造为在所有方向上拉伸基体基底bs的齿轮53和轴54。这里，基体基底bs可以包括浮凸图案ebp。

紧固部分51可以包括设置在基体基底bs底部上的第一紧固部分51a和设置在基体基底bs顶部上的第二紧固部分51b。在基体基底bs被插置在第一紧固部分51a与第二紧固部分51b之间之后，基体基底bs可以通过固定螺钉55固定到紧固部分51。在本公开的实施例中，紧固部分51可以以多个数量来被设置，以便在所有方向上拉伸基体基底bs。例如，可以设置八个紧固部分51，但本公开不限于此。

紧固部分51可以具有包括一对横向部分和一对纵向部分的矩形形状。在这种情况下，紧固部分51的一对纵向部分中的一个可以具有锯齿形状。这是为了使紧固部分51在与齿轮53啮合时执行往复运动的目的。

齿轮53可以以与紧固部分51的数量对应的数量来被设置。齿轮53可以紧固到紧固部分51和轴54，以在轴54执行旋转运动时旋转。

轴54是允许多个紧固部分51同时移动的组件，并且可以在靠近齿轮53的部分处具有锯齿形状以与齿轮53啮合。如果轴54旋转，则齿轮53由于轴54的锯齿形状而旋转，因此，多个紧固部分51可以如图13b中所示的向外移动。在这种情况下，固定到紧固部分51的基体基底bs可以在所有方向上被拉伸。

当通过使用上面描述的全方向拉伸装置10在所有方向上拉伸基体基底bs时，基体基底bs的浮凸图案ebp的顶表面可以设置为具有平缓斜率的曲线。涂覆在基体基底bs上的每个结构(例如，第一导电层cl1和压敏材料psl’)可以具有均匀的厚度。

在下文中，将参照图14a、图14b、图15a和图15b来描述根据本公开的实施例的压力传感器的温度灵敏度特性。

图14a是示出当加热的物体落到仅包括铁电压电材料(p(vdf-trfe))的压力传感器上时以及当未加热的物体落到压力传感器上时的电压变化的曲线图。图14b是示出当加热的物体落到根据本公开的实施例的压力传感器上时以及当未加热的物体落到压力传感器上时的电压变化的曲线图。图15a是通过绘制图14a的δvpeak值而获得的曲线图。图15b是通过绘制图14b的δvpeak值而获得的曲线图。

在图14b中，根据本公开的实施例的压力传感器可以包括包含由铁电压电材料(p(vdf-trfe))制成的电介质和分散在电介质中的钛酸钡(batio3)纳米颗粒的压敏材料层。这里，压敏材料层中的钛酸钡(batio3)纳米颗粒可以具有40wt％的浓度。

为了便于描述，仅包括铁电压电材料(p(vdf-trfe))的压力传感器被称为对比示例，包括具有40wt％的浓度的钛酸钡(batio3)纳米颗粒的压力传感器被称为实施例。

参照图14a、图14b、图15a和图15b，可以看出，当加热的物体落到对比示例的压力传感器上时的输出电压值与当未加热的物体落到对比示例的压力传感器上时的输出电压值之间的差值(δvpeak)比当加热物体落到实施例的压力传感器上时的输出电压值与当未加热的物体落到实施例的压力传感器上时的输出电压值之间的差值(δvpeak)高。

具体地，可以看出，当未加热的物体落到对比示例的压力传感器上时的输出电压值比当加热的物体落到对比示例的压力传感器上时的输出电压值大。另一方面，可以看出，当未加热的物体落到实施例的压力传感器上时的输出电压值与当加热的物体落到实施例的压力传感器上时的输出电压值几乎没有不同。因此，可以看出，对比示例的压力传感器对温度的变化比本公开的实施例的压力传感器更敏感。即，可以看出，由于具有40wt％的浓度的钛酸钡(batio3)纳米颗粒的非常低的热电性，实施例的压力传感器输出恒定电压值而不受温度变化的影响。

在图15a和图15b中的每个的曲线图的x轴上指示的数字表示落在对比示例的压力传感器和实施例的压力传感器的每个上的加热的物体的温度。另外，在图15a和图15b中的每个的曲线图的y轴上指示的数字表示当加热的物体落到对比示例的压力传感器和实施例的压力传感器的每个上时的输出电压值与当未加热的物体落到对比示例的压力传感器和实施例的压力传感器的每个上时的输出电压值之间的差值(δvpeak)。

可以看出，当加热的物体落到对比示例的压力传感器上时的输出电压值与当未加热的物体落到对比示例的压力传感器上时的输出电压值的差值(δvpeak)随着加热的物体的温度的升高而增大。另外，可以看出，虽然加热的物体的温度升高，但是当加热的物体落到实施例的压力传感器上时的输出电压值与当未加热的物体落到实施例的压力传感器上的输出电压值之间的差值(δvpeak)保持在一个恒定的电平。因此，可以看出对比示例的压力传感器受温度的影响，本公开的实施例的压力传感器不受温度的影响。

在下文中，将参照图16a和图16b来描述根据本公开的实施例的压力传感器的压力感测特性和灵敏度特性。

图16a是示出在张力在所有方向上被施加到根据本公开的实施例的压力传感器之前和之后压力传感器的电压变化的曲线图。图16b是通过测量根据本公开的实施例的压力传感器的关于拉伸应变的灵敏度而获得的曲线图。

在图16a中，在曲线图的x轴上指示的数字表示当根据本公开的实施例的压力传感器未在所有方向上拉伸(应变＝0％)(在下文中，称为“第一示例实施例”)时和当根据本公开的实施例的压力传感器在所有方向上拉伸30％(应变＝30％)(在下文中，称为“第二示例实施例”)时施加的压力的大小。另外，在曲线图的y轴上指示的数字表示本公开的第一示例实施例和第二示例实施例中的每个的输出电压值(v)。

如图16a中可以看出，由于从外部施加的压力，第一示例实施例和第二示例实施例输出电压值(v)几乎彼此相似。因此，可以看出，虽然本公开的实施例的压力传感器在所有方向上被拉伸，但根据本公开的第二示例实施例的压力传感器具有与第一示例实施例的压力传感器的压力灵敏度特性几乎相似的压力灵敏度特性。

在图16b中，在曲线图的x轴上指示的数字表示根据本公开的压力传感器在所有方向上被拉伸的程度，在曲线图的y轴上指示的数字表示根据本公开的压力传感器的压力灵敏度。

如图16b中可以看出，当根据本公开的实施例的压力传感器在所有方向上被拉伸大约10％时的压力灵敏度与当压力传感器未被拉伸时的压力灵敏度几乎相似。另外，当根据本公开的实施例的压力传感器在所有方向上拉伸大约20％时的压力灵敏度与当压力传感器未被拉伸时的压力灵敏度几乎相似。另外，当根据本公开的实施例的压力传感器在所有方向上被拉伸大约30％时的压力灵敏度与当压力传感器未被拉伸时的压力灵敏度几乎相似。因此，可以看出，虽然根据本公开的实施例的压力传感器在所有方向上被拉伸，但根据本公开的实施例的压力传感器具有与当压力传感器未被拉伸时的压力灵敏度几乎相似的压力灵敏度。

在下文中，将参照图17a和17b来描述根据本公开的实施例的包括具有浮凸图案的基体基底的压力传感器的压力感测特性。

图17a是示出包括具有平坦表面的基底的传统压力传感器的电压关于时间变化的变化的曲线图。图17b是示出根据本公开的实施例的压力传感器的电压关于时间变化的变化的曲线图。

在图17a中，曲线图的x轴表示应变被施加到传统压力传感器的时间，曲线图的y轴表示当应变被施加到传统压力传感器时的输出电压值(v)。另外，在图17b中，曲线图的x轴表示应变被施加到根据本公开的实施例的压力传感器的时间，曲线图的y轴表示当应变被施加到根据本公开的实施例的压力传感器时的输出电压值(v)。

如图17a和图17b中可以看出，当应变被施加到根据本公开的实施例的压力传感器时，根据本公开的实施例的压力传感器呈现出的压力感测特性是传统压力传感器的压力感测特性的大约10倍。因此，可以看出，根据本公开的实施例的包括具有浮凸图案(见图2的ebp)的基体基底(见图2的bs)的压力传感器具有比具有平坦表面的传统压力传感器的灵敏度高的灵敏度。

根据上面描述的实施例，当压力传感器被实施为包括具有浮凸图案ebp的基体基底bs时，可以提高压力传感器的灵敏度。

此外，根据上面描述的实施例，当压力传感器被实施为包括包含电介质(见图2的is)和分散在电介质is中的钛酸钡(batio3)纳米颗粒的压敏材料层(见图2的psl)时，压力传感器的压力感测特性不受温度的影响。即，根据上面描述的实施例，可以实现对温度变化不敏感的压力传感器。

根据本公开的实施例的压力传感器可以用于显示装置中以用作各种电子器件。

图18是采用图1的压力传感器的显示装置的示意图，图19是示意性地示出图18的显示面板的平面图。

参照图1、图18和图19，根据本公开的实施例的显示装置可以设置为各种形状。例如，显示装置可以设置成具有彼此平行的两对边的四边形板形状。当显示装置设置成矩形板形状时，两对边中的任一对边可以设置得比另一对边长。

显示装置可以包括压力传感器psr、显示面板dp和窗wd。

显示面板dp可以用于显示任意视觉信息，例如，文本、视频、图片、二维图像或者三维图像等。在本公开的实施例中，显示面板dp可以为有机发光显示面板(oled面板)。

显示面板dp可以具有各种形状。例如，显示面板dp可以被设置成各种形状，诸如包括线性边的闭合多边形、包括弯曲边的圆形和椭圆形等以及包括线性边和弯曲边的半圆形和半椭圆形等。在本公开的实施例中，显示面板dp可以具有与显示装置的形状对应的形状。

显示面板dp可以包括包含显示区域da和非显示区域nda的基底sub。

显示面板dp可以设置有包括显示区域da和非显示区域nda的基底sub。这里，显示区域da可以位于显示面板dp的中心部分处并且具有比非显示区域nda的面积相对大的面积。显示区域da可以具有各种形状。例如，显示区域da可以设置为各种形状，诸如包括线性边的闭合多边形、包括弯曲边的圆形和椭圆形等以及包括线性边和弯曲边的半圆形和半椭圆形等。当显示区域da包括多个区域时，每个区域也可以设置为各种形状，诸如包括线性边的闭合多边形、包括弯曲边的圆形和椭圆形等以及包括线性边和弯曲边的半圆形和半椭圆形等。另外，多个区域可以具有彼此相同或不同的面积。在本公开的实施例中，作为示例描述了显示区域da被设置为具有包括线性边的四边形形状的一个区域的情况。

非显示区域nda可以设置在显示区域da的至少一侧上。在本公开的实施例中，非显示区域nda可以包括在第一方向dr1上延伸的横向部分和在与第一方向dr1交叉的第二方向dr2上延伸的纵向部分。

多个像素pxl可以设置在显示区域da中。每个像素pxl是用于显示图像的最小单元，并且像素pxl可以在显示区域da中以多个数量来设置。在本公开的实施例中，像素pxl可以包括有机发光器件。像素pxl可以发射红色、绿色、蓝色和白色中的一种颜色的光，但是本公开不限于此。例如，像素pxl可以发射青色、品红色、黄色等中的一种颜色的光。

用于驱动像素pxl的驱动单元、用于向每个像素pxl提供电力的电源单元(未示出)以及用于连接像素pxl和驱动单元的线单元(未示出)的部分可以设置在非显示区域nda中。

驱动单元通过线单元向每个像素pxl提供信号，并且因此，可以控制每个像素pxl的驱动。

驱动单元可以包括：用于通过扫描线向每个像素pxl提供扫描信号的扫描驱动器sdv、用于通过发射控制线向每个像素pxl提供发射控制信号的发射驱动器edv、用于通过数据线向每个像素pxl提供数据信号的数据驱动器ddv以及时序控制器(未示出)。时序控制器可以控制扫描驱动器sdv、发射驱动器edv和数据驱动器ddv。

电源单元可以包括至少一条电力线。例如，电源单元可以包括第一电力线(未示出)和第二电力线(未示出)。电源单元可以向布置在显示区域da中的每个像素pxl供电。

图20是示出图19中所示的像素中的一个像素的等效电路图。为了便于描述，主要示出了像素和连接到像素的线。

参照图19和图20，每个像素pxl可以包括连接到线的晶体管、连接到晶体管的发光器件oled以及电容器cst。发光器件oled可以是顶发射有机发光器件或者底发射有机发光器件。有机发光器件可以是有机发光二极管。

每个像素pxl是用于驱动发光器件oled的像素驱动电路，并且可以包括第一晶体管(或者开关晶体管)t1、第二晶体管(或者驱动晶体管)t2和电容器cst。第一电源电压elvdd可以通过电力线pl提供到第二晶体管t2，第二电源电压elvss可以提供到发光器件oled。第二电源电压elvss可以被设置为比第一电源电压elvdd低。

第一晶体管t1响应于施加到栅极线gl的扫描信号输出施加到数据线dl的数据信号。电容器cst充入与从第一晶体管t1接收的数据信号对应的电压。第二晶体管t2连接到发光器件oled。第二晶体管t2与存储在电容器cst中的电荷量对应地控制流过发光器件oled的驱动电流。

在本公开的实施例中，示出了一个像素pxl包括两个晶体管t1和t2。然而，本公开不限于此，一个像素pxl可以包括一个晶体管和一个电容器，或者包括三个或者更多个晶体管以及两个或者更多个电容器。例如，一个像素pxl可以包括七个晶体管、发光器件oled和电容器cst。

图21是沿图18的线i-i’截取的剖视图。

参照图18和图21，根据本公开的实施例的显示装置可以包括压力传感器psr、显示面板dp和窗wd。

显示面板dp可以包括基底sub、像素电路单元pcl、显示元件层dpl和薄膜封装层tfe。

基底sub可以由具有柔性的材料制成以可弯曲或者可折叠，并且具有单层结构或者多层结构。

像素电路单元pcl可以包括设置在基底sub上的缓冲层bfl以及设置在缓冲层bfl上的晶体管t。

缓冲层bfl可以防止杂质扩散到晶体管t中。缓冲层bfl不仅可以设置为单层，而且可以设置为包括至少两层的多层结构。当缓冲层bfl设置为多层结构时，这些层可以由相同材料形成或由不同材料形成。根据基底sub的材料和工艺条件，可以省略缓冲层bfl。

晶体管t可以是电连接到显示元件层dpl的发光器件oled以驱动发光器件oled的驱动晶体管。晶体管t可以包括半导体层scl、栅电极ge、源电极se和漏电极de。

半导体层scl可以设置在缓冲层bfl上。半导体层scl可以包括分别与源电极se和漏电极de接触的源区和漏区。源区与漏区之间的区域可以是沟道区。半导体层scl可以是由多晶硅、非晶硅、氧化物半导体等制成的半导体图案。沟道区是未掺杂杂质的半导体图案，并且可以是本征半导体。源区和漏区是掺杂杂质的半导体图案。杂质可以包括诸如n型杂质、p型杂质和其它金属的杂质。

栅电极ge可以设置在半导体层scl上，栅极绝缘层gi介于栅电极ge与半导体层scl之间。

源电极se和漏电极de可以分别通过穿过层间绝缘层ild和栅极绝缘层gi的接触孔与半导体层scl的源区和漏区接触。

保护层psv可以设置在晶体管t上方。

显示元件层dpl可以包括设置在保护层psv上的发光器件oled。发光器件oled可以包括第一电极ae和第二电极ce以及设置在两个电极ae和ce之间的发射层eml。这里，第一电极ae和第二电极ce中的任何一个可以是阳极电极，第一电极ae和第二电极ce中的另一个可以是阴极电极。例如，第一电极ae可以是阳极电极，第二电极ce可以是阴极电极。当发光器件oled是顶发射型有机发光器件时，第一电极ae可以是反射电极，第二电极ce可以是透射电极。在本公开的实施例中，发光器件oled为顶发射型有机发光器件并且第一电极ae为阳极电极的情况被描述为示例。

第一电极ae可以通过穿过保护层psv的接触孔连接到晶体管t的源电极se。第一电极ae可以包括能够反射光的反射层(未示出)和设置在反射层的顶部或者底部上的透明导电层(未示出)。透明导电层和反射层中的至少一个可以连接到源电极se。

显示元件层dpl还可包括具有开口op的像素限定层pdl，开口op允许第一电极ae的一部分(例如，第一电极ae的顶表面)通过开口op被暴露。

像素限定层pdl可以包括有机绝缘材料。例如，像素限定层pdl可以包括聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、聚丙烯腈(pan)、聚酰胺(pa)、聚酰亚胺(pi)、聚芳醚(pae)、杂环聚合物、聚对二甲苯、环氧树脂、苯并环丁烯(bcb)、硅氧烷类树脂和硅烷类树脂中的至少一种。

发射层eml可以设置在第一电极ae的暴露表面上。

发射层eml可以包括低分子材料或高分子材料。在本公开的实施例中，低分子材料可包括铜酞菁(cupc)、n,n'-二(萘-1-基)-n,n'-二苯基联苯胺(npb)、三-8-羟基喹啉铝(alq3)等。高分子材料可以包括聚(3,4-乙撑二氧噻吩)(pedot)类材料、聚(苯撑-乙烯撑)(ppv)类材料、聚(氟)类材料。

发射层eml不仅可以设置为单层，而且可以设置为包括各种功能的多层结构。当发射层eml设置为多层结构时，发射层eml可具有其中空穴注入层、空穴传输层、发射层、电子传输层、电子注入层等以单个结构或复杂结构堆叠的结构。本公开不必限于此，发射层eml可以具有各种结构。另外，发射层eml的至少一部分可以遍及多个第一电极ae而整体地形成，或者可以被单独地设置为对应于多个第一电极ae中的每个。在发射层eml中产生的光的颜色可以是红色、绿色、蓝色和白色中的一种，但是本公开不限于此。例如，在发射层eml的光产生层中产生的光的颜色可以是品红色、青色和黄色中的一种。

第二电极ce可以设置在发射层eml上。第二电极ce可以是半透射半反射层。例如，第二电极ce可以是具有可以使通过发射层eml发射的光透射的厚度的薄金属层。第二电极ce可以使从发射层eml发射的光的一部分经由其透射，并且可以反射从发射层eml发射的光的其余部分。

薄膜封装层tfe可以设置在发光器件oled上方。薄膜封装层tfe可以防止外部湿气和氧渗透到发光器件oled中。

薄膜封装层tfe可以不仅设置为单层，而且可以设置为多层结构。薄膜封装层tfe可以包括覆盖发光器件oled的多个绝缘层。具体地，薄膜封装层tfe可以包括多个无机层和多个有机层。例如，薄膜封装层tfe可以具有无机层和有机层交替堆叠的结构。另外，在一些情况下，薄膜封装层tfe可以为设置在发光器件oled上方并且通过密封剂与基底sub结合在一起的封装基底。

窗wd可以具有对应于显示面板dp的形状。另外，窗wd可以具有包括两个表面的板形状。窗wd可以包括能够使光经由其透射的材料。例如，窗wd可以由具有柔性的透明聚合物树脂等制成。窗wd可以防止显示面板dp被外部冲击损坏。

偏振膜pol可以设置在显示面板dp和窗wd之间。偏振膜pol可以防止外部光从显示面板dp反射。例如，偏振膜pol可以包括线性偏振器和设置在线性偏振器上的延迟层。

在本公开的实施例中，压力传感器psr可以设置在显示面板dp的任一表面上。例如，压力传感器psr可以设置在显示面板的与位于显示面板的发光方向上的表面相对的表面上。

在本公开的实施例中，压力传感器psr可以包括基体基底bs、第一导电层cl1、压敏材料层psl、第二导电层cl2和阻挡层bar。

基体基底bs可以由具有柔性的材料制成以可弯曲或可折叠，并且具有单层结构或者多层结构。基体基底bs可以包括浮凸图案(见图2的ebp)。

第一导电层cl1可以设置在基体基底bs上。第一导电层cl1可以具有其表面通过基体基底bs的浮凸图案ebp而弯曲的形状。第二导电层cl2可以设置在基体基底bs的一个表面(例如，面向第一导电层cl1的表面)上。

压敏材料层psl可以包括电介质is和分散在电介质is中的纳米颗粒np，电介质is是通过机械变形而产生电场的压电材料。在本公开的实施例中，电介质is可以包括具有正(+)热电性的铁电压电材料p(vdf-trfe)，纳米颗粒np可以包括具有负(-)热电性的钛酸钡(batio3)纳米颗粒、钛酸锂(li4ti5o12)纳米颗粒、锆钛酸铅(pzt)纳米颗粒、钛酸铅(pbtio3)纳米颗粒和pb5ge3o11纳米颗粒。在本公开的实施例中，纳米颗粒np可以包括钛酸钡(batio3)纳米颗粒。

由于压敏材料层psl设置在具有其表面是弯曲的形状的第一导电层cl1上，因此压敏材料层psl可以具有对应于第一导电层cl1的表面的弯曲形状。

阻挡层bar可以覆盖第二导电层cl2的暴露的表面以保护第二导电层cl2。

如果应变被施加到压力传感器psr作为施加到显示面板的触摸(诸如当正提供用户输入时)，则压敏材料层psl的对应于施加应变的区域的电特性改变。当感测到电特性的变化时，根据本公开的实施例的显示装置可以感测用户的触摸的压力并且还感测用户的触摸的位置。

根据本公开的实施例的显示装置可以用于各种电子设备中。例如，显示装置适用于电视、笔记本电脑、蜂窝电话、智能电话、智能平板、pmp、pda、导航、诸如智能手表的各种可穿戴设备等。

根据本公开，可以提供一种压力传感器、压力传感器的制造方法和具有该压力传感器的显示装置。

这里已经公开了示例实施例，并且尽管采用了特定术语，但是它们仅以一般性和描述性意义来被使用并将被解释，而不是出于限制的目的。在一些情况下，自本申请提交之时起，本领域普通技术人员将明显的是，除非另有明确说明，否则结合具体实施例描述的特征、特性和/或元件可单独使用或者与结合其它实施例描述的特征、特性和/或元件组合使用。因此，本领域技术人员将理解的是，在不脱离如权利要求中阐述的本公开的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种改变。