压力感应触控面板的制作方法

本发明涉及一种触控面板，尤其涉及一种带有线状镂空设计的压力感应触控面板。

背景技术：

目前市面上大多数触控面板只具备触控位置检测，而随着电子产品的功能多样化，越来越多的使用场景需要检测触控点处的受力大小，以完成更多的产品功能，提高用户的体验度，由于现有的触控面板大多并不具备压力检测功能，而在现有的触控面板结构的基础上增加压力检测功能需要另外增设至少一层压力检测层，这将使触控面板的厚度明显增大，且材料成本也会提高，不利于具有压力感测功能的触控面板的推广，为了解决上述问题，相关领域的技术人员进行了大量的尝试，为了既满足产品轻薄化的要求，又不增加电极布线的难度，降低生产成本，本发明就是围绕着上述问题，并提出了一种新型的制作概念，制作出的触控面板能够较好的解决以上问题。

技术实现要素：

为克服现有技术触控面板在增加压力感测功能层时会增加触控面板厚度且增加材料成本的难题，本发明提供一种能够较好的解决这些难题的压力感应触控面板。

本发明解决技术问题的方案是提供一种压力感应触控面板，该压力感应触控面板包括基板，基板的其中一表面上设置一电极层，包括复数个第一方向触摸感测电极串和复数个第二方向触摸感测电极串；所述第一方向触摸感测电极串与所述第二方向触摸感测电极串彼此绝缘，用于 触摸位置检测；第一方向触摸感测电极串包括多个第一方向感应单元，第二方向触摸感测电极串包括多个第二方向感应单元；至少一条所述的第一方向触摸感测电极串的第一方向感应单元和/或至少一条第二方向触摸感测电极串的第二方向感应单元内设置线状镂空结构，所述的至少一条第一方向触摸感测电极串和/或至少一条第二方向触摸感测电极串具有压力检测功能。

优选地，所述压力感应触控面板中还包括一电路系统，电路系统包括多条第一导线、第二导线、惠斯通电桥电路，每一第一方向触摸感测电极串和/或第二方向触摸感测电极串通过一第一导线与第二导线导通连接到惠斯通电桥电路，所述第一方向触摸感测电极串和/或第二方向触摸感测电极串构成惠斯通电桥电路的其中一元素，被触压后产生的阻值变化量通过惠斯通电桥电路检测出。

优选地，所述第一方向感应单元和/或第二方向感应单元的触摸位置检测和压力检测分时序进行。

优选地，所述压力感应触控面板还包括一保护盖板，所述保护盖板包括第一表面和第二表面，第一表面和第二表面相对设置，所述第一表面供使用者施加一触压动作。

优选地，所述镂空结构的形状为正弦波线状、锯齿线状、螺旋线状、方波线状或十字交错线状。

优选地，所述任一第一方向感应单元和/或第二方向感应单元线状镂空结构的面积分别为对应的该第一方向感应单元或第二方向感应单元面积的10％-50％。

优选地，所述压力感应触控面板进一步包括一光学层，设置于所述电极层上；该光学层包括一低折射率层，其折射率为1.1-1.6；和/或一高折射率层，其折射率为1.8-2.7。

优选地，所述电极层的材料为ITO，掺银ITO，纳米银线，石墨烯，纳米金属网格，碳纳米管之任意一种或其组合。

优选地，所述基板的其中一表面上的第一方向触摸感测电极串和第二方向触摸感测电极串的相交处设置一绝缘块，该绝缘块位于第一方向触摸感测电极串和第二方向触摸感测电极串之间。

本发明还提供一种压力感应触控面板，包括一保护盖板，保护盖板包括第一表面和第二表面，第一表面和第二表面相对设置，所述第一表面供使用者施加一触压动作，一第一电极层和一第二电极层和一基板，该基板位于第一电极层和第二电极层之间，该第一电极层位于保护盖板和基板之间，其中第一电极层包括复数个第一方向触摸感测电极串，第二电极层包括复数个第二方向触摸感测电极串，第一方向触摸感测电极串与第二方向触摸感测电极串彼此绝缘，用于触摸位置检测，第一方向触摸感测电极串包括多个第一方向感应单元，第二方向触摸感测电极串包括多个第二方向感应单元，至少一条第一方向触摸感测电极串的第一方向感应单元内设置线状镂空结构，至少一条第一方向触摸感测电极串具有压力检测功能或至少一条第一方向触摸感测电极串的第一方向感应单元和至少一条第二方向触摸感测电极串的第二方向感应单元内均设置线状镂空结构，至少一条第一方向触摸感测电极串和/或至少一条第二方向触摸感测电极串具有压力检测功能。

【附图说明】

图1是本发明压力感应触控面板第一实施例的爆炸结构示意图。

图2是本发明压力感应触控面板第一实施例中电极层的正视示意图。

图3是本发明压力感应触控面板第一实施例中惠斯通电桥电路的结构示意图。

图4是本发明压力感应触控面板第一实施例中检测电路信号的分时时序图。

图5是本发明压力感应触控面板第一实施例图2所示A处的截面放大图。

图6-图8是本发明压力感应触控面板第一实施例中电极层的其他变形示意图。

图9是本发明压力感应触控面板第二实施例中电极层的正视示意图。

图10是本图9中B处的截面放大图。

图11是本发明压力感应触控面板第三实施例中电极层的正视示意图。

图12是本发明压力感应触控面板第四实施例的爆炸结构示意图。

图13是本发明压力感应触控面板第四实施例中电极层的正视示意图。

图14是本发明压力感应触控面板第四实施例中另一电极层的正视示意图。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施实例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，本发明第一实施例压力感应触控面板1包括保护盖板11，电极层13，光学层14和基板15，保护盖板11具有一第一表面和一第二表面且第一表面和第二表面相对设置，第一表面供使用者给予按压动作，电极层13形成在基板15上，光学层14位于保护盖板11和电极层13之间，保护盖板11的材质可为硬质塑料、强化玻璃、蓝宝石玻璃等硬质板，当使用者施加一触压动作给保护盖板11，作用力传递到保护盖板11之下的电极层13，电极层13感测出触压动作的位置及触压的力量，不同的触压力量可 定义不同的功能操作，这样的设计可以极大的提高用户使用产品的体验度和满意度。基板15可以是刚性基材，如玻璃，强化玻璃，蓝宝石玻璃等；也可以是柔性基材，如PEEK(polyetheretherketone，聚醚醚酮),PI(Polyimide，聚酰亚胺)，PET(polyethylene terephthalate，聚对苯二甲酸乙二醇酯),PC(聚碳酸酯聚碳酸酯),PES(聚丁二酸乙二醇酯,PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯，polymethylmethacrylate)及其任意两者或多者的复合物等材料。作为变形实施例，本发明的压力感应触控面板(图未示)的基板15包括第一表面和第二表面，所述第一表面供使用者给予按压动作，所述第二表面设置一电极层13，所述电极层13具有检测触摸位置和检测压力大小的功能，该基板15的材质可为硬质塑料、强化玻璃、蓝宝石玻璃等，该变形实施例中基板15具有保护盖板11的功能，无需再增加一层保护盖板11。该变形实施例的压力感应触控面板(图未示)还可包括一光学层14，所述光学层14设置于基板15第二表面与电极层13之间。

请参阅图2，本发明压力感应触控面板1第一实施例中的电极层13包括多条第一方向触摸感测电极串131和多条第二方向触摸感测电极串133，第一方向触摸感测电极串131中交替设置有多个第一方向感应单元1311和多个第一方向连接部1313。同样，第二方向触摸感测电极串133中也交替设置有多个第二方向感应单元1331和多个第二方向连接部1333，各第二方向触摸感测电极串133包括第一端部1337和与第一端部相对的第二端部1338。多条第一方向触摸感测电极串131之间间隔均匀、平行设置，多条第二方向触摸感测电极串133也间隔均匀、平行设置。各第二方向感应单元1331中有正弦波线状第二方向电极镂空1335，当然也可以仅在复数第二方向触摸感测电极串133的第二方向感应单元1331内设置第二方向电极镂空1335，如选取4条等间距的第二方向触摸感测电极串133，在其第 二方向感应单元内1331设置第二方向电极镂空1335。

此压力感应触控面板1中还有一电路系统19，电路系统19包括电极连接线191，FPC(Flexible Printed Circuit board，柔性印刷电路板)193，及压力感测芯片195，所述压力感测芯片195包括惠斯通电桥电路1951及其他模块电路(未图示)。电极连接线191分为第一导线1911和第二导线1913，各第一导线1911的一端连接FPC193，另一端连接第二方向触摸感测电极串133的第一端部1337，同理，各第二导线1913的一端连接FPC193，另一端连接第二方向触摸感测电极串133的第二端部1338。第一方向触摸感测电极串131仅用于检测触摸位置，其采用第一导线1911和第二导线1913，若第一导线1911或第二导线1913其中一根断线，也不影响触摸位置的检测。

本发明压力触控面板1实现压力感测的功能主要是根据外部施压后第二方向触摸感测电极串133发生形变产生电阻值的改变这一情形，由于具有第二方向电极镂空1335，所以第二方向触摸感测电极串133能够发生较大的形变，且能兼顾第二方向触摸感测电极串133的位置检测功能。第二方向触摸感测电极串133通过电极连接线191连接FPC193，第二方向触摸感测电极串133的电阻值变化会直接通过FPC193经由惠斯通电桥电路1951检测出，再经压力感测芯片195的其他模块电路处理，从而实现对压力的感测功能。一般情况下，第二方向触摸感测电极串133的形变和阻值的改变有以下公式：

GF＝(△R/R)/(△L/L),GF为应变计因子，R为第二方向触摸感测电极串133的初始电阻值，L为第二方向触摸感测电极串133的总长度，△R为第二方向触摸感测电极串133的电阻值变化量，△L为第二方向触摸感测电极串133长度的变化量，GF、R和L的数值固定不变的情形下，第二方向触摸感测电极串133的长度变化量△L越大，第二方向触摸感测电极串133的电阻变化△R能更好的被检 测出，为得到较佳的感测效果，GF的值必须大于0.5。

请参阅图3，本发明压力感应触控面板1第一实施例中惠斯通电桥电路1951可以检测第二方向触摸感测电极串133的阻值的改变，从而进行后续信号处理，惠斯通电桥电路1951由辅助电阻Ra19511、Rb19515、Rco19513和第二方向触摸感测电极串133构成，当第二方向触摸感测电极串133产生阻值的变化之后，引发该惠斯通电桥电路1951相应的电信号改变，图中△R即为第二方向触摸感测电极串133的电阻，惠斯通电桥电路1951检测出第二方向触摸感测电极串133阻值变化量后，由压力感测芯片195的其他模块电路做信号放大等处理。

图4为电路系统19进行电信号扫描的时序图，在t1-t2时间段进行触摸位置的检测，对应有触摸检测电压，当扫描完触摸位置电信号后，t3-t4时间段进行压力大小的检测，此时触摸位置的检测是关闭的状态，同理，t5-t6时间段又进行触摸位置的检测，t7-t8时间段进行压力大小的检测，依次循环下去。

压力感应触控面板1检测触摸位置的功能是通过系统检测第一方向触摸感测电极串131和第二方向触摸感测电极串133对应位置的互电容变化信号从而确定触摸点的位置，当系统检测完触摸点位置后，关闭触控检测功能，在不同的时间段同样利用第二方向触摸感测电极串133进行压力的检测，此压力的检测主要是通过检测第二方向触摸感测电极串133因受力而产生形变导致的阻值的变化，通过这种不同时间段检测不同信号的设置，可以有效的达到触摸位置检测和压力检测的双重功能，避免了信号之间的干扰。

请参阅图5，通过在第二方向感应单元1331中进行线状镂空设计，第二方向电极镂空1335使得对应的第二方向感应单元1331被分割为两个部分，第二方向感应单元上半部13311和第二方向感应单元下半部13313的端部相互连 接且相互并联在一起，在系统进行压力的检测且触控面板受力时，所述第二方向触摸感测电极串133的对应部位更加容易产生形变，电阻的变化量也相应增大，有利于压力大小的准确检测。

第二方向电极镂空1315的镂空面积为对应的第二方向感应单元1331面积的10-50％，镂空面积过大时，则会使得第二方向触摸感测电极串133与第一方向触摸感测电极串131间互电容减小，不利于触控面板对触摸位置的检测，当镂空面积过小时，镂空后形成的第二方向触摸感测电极串133的形状受压后不容易发生形变。

第一方向触摸感测电极串131和第二方向触摸感测电极串133的材质可以为ITO(氧化铟锡)，掺银ITO，纳米银线，石墨烯，纳米金属网格，碳纳米管。由于ITO有负的电阻温度系数(温度升高，电阻率减小)，在室温下测得ITO电阻温度系数-650ppm/℃，而Ag和大多数金属，有着大的正电阻温度系数，室温下3800ppm/℃，当Ag掺杂量为25at％，即能获得室温下最优压阻性能，其电阻温度系数在300-600℃时为130ppm/℃，约为未掺杂的1/5，故采用掺银ITO能有效的解决温度对ITO阻值变化的噪声影响。

由于对第二方向触摸感测电极串133进行了线状镂空处理，蚀刻线较多且较杂，容易影响到视觉效果，压力感应触控面板1中的光学层14设置在保护盖板11和电极层13之间可以有效的解决此问题，光学层14由单层低折射率材料制作而成，或一层高折射率材料和一层低折射率材料构成。

所述低折射率为折射率小于1.6，优选为1.1～1.6，优选的折射率为1.1，1.25，1.32，1.38，1.46，1.50，1.52。这时低折射率光学层14的材料可以为有机物或无机物，或有机-无机混合涂层。例如硅氧化物，氯氟化物，氟化镁，二氧化硅，氟化锂，氟化钠，氧化镁，硅酸盐，聚氨酯， PMMA，PVA，PVP，有机硅，氟聚合物，丙烯酸树脂，丙烯酸树脂与矽石纳米颗粒的混合物，胶黏剂。

所述高折射率为折射率大于1.8，优选为1.8～2.7。优选的折射率为1.8，1.85，2.0，2.2，2.4，2.7。这时高折射率光学层14材料可以为有机物或无机物，或有机-无机混合涂层，例如：钽氧化物，钛氧化物，铌氧化物，铅氧化物，锌硫化物，锆氧化物，聚酰亚胺，ZrO2,Pb5O11,Ta2O5,五氧化二铌，二氧化钛，硅胶，丙烯酸树脂与二氧化钛纳米颗粒的混合物。

请参阅图6-图8，本发明第一实施例压力感应触控面板1中第二方向感应单元1331的镂空形状还可以为锯齿线状镂空、螺旋线状镂空或十字交错线状镂空，当然也可以为方波线状镂空(图未示)。

请参阅图9，本发明压力感应触控面板2第二实施例中，第一方向触摸感测电极串231的各第一方向感应单元2311中也进行线状镂空设计，形成多个第一方向电极镂空2315，第二方向电极镂空2315和第一方向电极镂空2335的镂空形状相同且相对位置固定，通过在第一方向触摸感测电极串231和第二方向触摸感测电极串233进行镂空设计，在系统进行压力扫描检测时，阻值的改变越大，越有利于系统的检测。当然，与第一实施例的压力感应触控面板1相比，也可以仅在复数条第一方向触摸感测电极串231的第一方向感应单元231增加设置线状镂空结构，如在第一方向触摸感测电极串231中选取等间距分布的4条，在其第一方向感应单元2311内设置线状第一方向电极镂空2315。

第一方向触摸感测电极串231及第二方向触摸感测电极串233同时兼具触摸位置检测和压力检测功能，只需在现有的第一方向触摸感测电极串231、第二方向触摸感测电极串233及电极连接线291做相应的改变，避免了额外的增加一层压力感测电极层，节省了成本，而且更加符合产 品轻薄化的理念。

请参阅图10，由于第一方向触摸感测电极串231和第二方向触摸感测电极串233位于同一电极层23，所以相交的部位需要绝缘块235来进行电性隔开，避免信号的干扰。图9中第二方向连接部2333和第一方向连接部2313被绝缘块235隔开，此设置可以有效的避免两个方向电极电连接而无法检测触摸位置和压力大小。

请参阅图11，本发明压力感应触控面板3第三实施例中电极层33包括多条第一方向触摸感测电极串331，各第一方向触摸感测电极串331包括第一触摸感测电极3311和第二触摸感测电极3313，第一触摸感测电极3311包括多个第一触摸感测电极凸出部33111，第二触摸感测电极3313同样包括多个第二触摸感测电极凸出部33131且在第二触摸感测电极3313中进行镂空处理形成第二电极镂空33133，第二电极镂空33133的面积为对应的第二触摸感测电极3313面积的10-50％，第一触摸感测电极3311和第二触摸感测电极3313交错互补，且彼此不接触，此种设计可以减少第一触摸感测电极3311和第二触摸感测电极3313之间的桥接结构。

请参阅图12，本发明第四实施例压力感应触控面板4包括保护盖板41，第一电极层421，第一基板42，第二电极层431和第二基板43，第一电极层421形成在第一基板42之上，第二电极层431形成在第二基板43上。作为第四实施例的变形，第一电极层421与该第二电极层431分别形成在该第一基板42的上下表面，无需再设置第二基板43。

请参阅图13，本发明第四实施例压力感应触控面板4中第一电极层421包括多条第一方向触摸感测电极串4211，第一方向触摸感测电极串4211包括多个第一方向感应单元42111，第一方向连接部42115和第一方向电极镂空42113，第一方向电极镂空42113呈曲线形且形成在第一方向感应单元42111中。

请参阅图14，本发明第四实施例压力感应触控面板4中第二电极层431包括多条第二方向触摸感测电极串4311，第二方向触摸感测电极串4311包括多个第二方向感应单元43111，第二方向连接部43115和第二方向电极镂空43113，第二方向电极镂空43113呈曲线形且形成在第二方向感应单元43111中。

相比于第一电极层421中的多条第一方向触摸感测电极串4211，第二电极层431中的多条第二方向触摸感测电极串4311同样具有第二方向电极镂空43113，在系统进行分时序扫描电信号的时候，关闭触摸位置检测功能，进行压力的检测，此时可以同时对第一方向触摸感测电极串4311和第二方向触摸感测电极串4211的对应位置进行压力信号的扫描，由于同时具有两个面上的扫描检测，所以信号会比只对第一电极层421中的第一方向触摸感测电极串4211进行扫描所得到的信号更强，由于第二电极层431位于远离保护盖板41的位置，当有使用者施力的时候，其能够带来的电阻值的改变量相对较小，且在第二电极层431上进行曲线镂空会增加额外成本，所以在实际的生产加工过程中，可以选择不在第二电极层431中的第二方向触摸感测电极串4311中进行线状镂空处理。当然，也可以仅在所述的第一方向触摸感测电极串4211中挑选等间距排列的复数条做线状镂空处理，具有压力检测功能，如选取四条或者十条等，当然，也可以仅在所述第一方向触摸感测电极串4211和第二方向触摸感测电极串4311中分别选取相同数量的等间距排列的电极串做线状镂空处理，具有压力检测功能，如分别选取四条或十条等。

以上所述仅为本发明较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明原则之内所作的任何修改，等同替换和改进等均应包含本发明的保护范围之内。