触摸显示装置的制作方法

本发明涉及触控显示领域，特别是涉及一种集成有量子点薄膜且具有压力感应功能的触摸显示装置。

背景技术：

触摸屏因具有易操作性、直观性和灵活性等优点，已成为个人移动通信设备和综合信息终端(如手机、平板电脑和超级笔记本电脑等)的主要人机交互手段。相对于电阻式触摸屏和其他方式的触摸屏，电容式触摸屏以成本低、结构简单和耐用等优势，而被智能终端广泛使用。同时，为了增加用户使用体验，可以感知施加于触摸屏体表面的压力变化带来的触摸参数，越来越多的电容式触摸屏都加入额外的压力感应组件。然而，新增加的压力感应组件会增加触摸屏的整体厚度，同时使加工工艺复杂化。

目前电容式触摸屏中的显示屏使用最多的是液晶显示器。液晶显示器中都包括有背光模组。背光模组位于相对靠下方的位置，用于照亮整个屏幕。背光模组有多种方案，市面上比较常见的是一种叫W-LED的(白光)背光方案，即用蓝光LED激发黄色荧光粉的方式来获得白光，然后通过背光上方的彩色滤光片在屏幕显示各种不同的色彩。然而通过这种背光方案使屏幕显示的色彩纯度低，显色性与色彩还原能力弱，屏幕NTSC色域比较低。

技术实现要素：

基于此，本发明旨在提供一种能检测触摸压力信号且厚度不会明显增加的触摸显示装置，且该触摸显示装置的屏幕色彩纯度高，显示性与色彩还原能力强，屏幕NTSC色域比较高。

一种触摸显示装置，包括显示单元，所述显示单元包括量子点薄膜，所述量子点薄膜包括第一基材，第一保护层，量子点材料层，第二保护层和第二基材，且各层从上至下依次层叠设置；所述触摸显示装置还包括压力感应单元，所述压力感应单元包括第一压力感应元件和第二压力感应元件，所述第一压力感应元件集成到所述量子点薄膜中。

在其中一个实施例中，所述第一压力感应元件与所述第二压力感应元件之间具有可压缩间隙。

在其中一个实施例中，所述可压缩间隙填充有弹性材料。

在其中一个实施例中，所述第一压力感应元件设置在所述第一基材与第一保护层之间或者设置在所述的第二保护层与第二基材之间。

在其中一个实施例中，所述第一压力感应元件设置在所述第一基材背向第一保护层的表面上或者设置在所述第二基材背向第二保护层的表面上。

在其中一个实施例中，在所述第一压力感应元件背向所述第一基材的表面上或者在所述第一压力感应元件背向第二基材的表面上设置有第三保护层。

在其中一个实施例中，在所述第一基材或者第二基材与所述第一压力感应元件之间设置有第一粘结层，且在所述第一压力感应元件背向所述第一粘结层的表面设置有第三基材。

在其中一个实施例中，还包括保护盖板和触摸感应单元，所述保护盖板、触摸感应单元和所述显示单元从上至下依次层叠设置。

在其中一个实施例中，所述显示单元还包括支撑件，所述支撑件位于显示单元背向保护盖板的一侧。

在其中一个实施例中，所述支撑件为金属板或者金属框，所述支撑件构成所述第二压力感应元件。

在其中一个实施例中，所述第二压力感应元件位于所述支撑件上。

在其中一个实施例中，所述第一压力感应元件和第二压力感应元件为同一个压力感应元件，所述压力感应元件为压阻式传感器阵列。

在其中一个实施例中，所述量子点薄膜还包括：第三基材，压力感应元件，在所述第一基材背向第一保护层的表面上或者第二基材背向第二保护层的表面上设置的第一粘结层，各层依次层叠设置；所述压力感应元件为单层压阻传感器阵列，且设置在第一粘结层和第三基材之间。

在其中一个实施例中，所述量子点薄膜包括：第四基材，第二粘结层，第三基材，在所述第一基材背向第一保护层的表面上或者第二基材背向第二保护层的表面上设置的第一粘结层，各层依次层叠设置；所述压力感应元件为压阻传感器阵列，且位于所述第二粘结层中。

在其中一个实施例中，所述量子点薄膜包括：第四基材，第二粘结层，在所述第一基材背向第一保护层的表面上或者第二基材背向第二保护层的表面上设置的第一粘结层，各层依次层叠设置；所述压力感应元件为压阻传感器阵列，且位于所述第二粘结层中。

在其中一个实施例中，所述的压力感应元件包括第一压力感应层和第二压力感应层，所述第一压力感应层和第二压力感应层之间具有空气间隔层。

上述触摸显示装置通过将至少一个压力感应元件设置在显示单元中来实现既能检测触摸压力信号但整体厚度不会明显增加的功能，同时通过在显示单元中设置有量子点薄膜来使触摸显示装置的屏幕显示的色彩纯度高，显示性与色彩还原能力强，屏幕NTSC色域比较高。

附图说明

图1为本发明一实施例所提供的触摸显示装置中的量子点显示屏的结构示意图。

图2为量子点显示屏中的量子点薄膜结构示意图。

图3A为本发明中一实施所提供的量子点薄膜的结构示意图。

图3B为本发明又一实施例所提供的量子点薄膜的结构示意图。

图4A为本发明又一实施例所提供的量子点薄膜的结构示意图。

图4B为本发明又一实施例所提供的量子点薄膜的结构示意图。

图4C为本发明又一实施例所提供的量子点薄膜的结构示意图。

图4D为本发明又一实施例所提供的量子点薄膜的结构示意图。

图5A为本发明又一实施例所提供的量子点薄膜的结构示意图。

图5B为本发明又一实施例所提供的量子点薄膜的结构示意图。

图6A为本发明一实施例所提供的触摸显示装置的结构示意图。

图6B为本发明又一实施例所提供的触摸显示装置的结构示意图。

图7A为本发明又一实施例所提供的量子点薄膜的结构示意图。

图7B为本发明又一实施例所提供的量子点薄膜的结构示意图。

图8A为本发明又一实施例所提供的量子点薄膜的结构示意图。

图8B为本发明又一实施例所提供的量子点薄膜的结构示意图。

图9A为本发明又一实施例所提供的量子点薄膜的结构示意图。

图9B为本发明又一实施例所提供的量子点薄膜的结构示意图。

具体实施方式

本发明提供的触摸显示装置可以作为手机、平板电脑等类型的具有触摸交互形式的显示终端。

量子点(Quantum Dot)是指将导带电子、价带空穴及激子在三个空间方向上束缚住的半导体纳米结构。这个限制的结果使量子点中电子的能量是量子化的，可使量子点相对于其他发光材料具有宽的激发谱和很窄的发射谱，具有很好的光稳定性，并且量子点的发射光谱可以通过改变量子点的尺寸大小来控制。因此量子点可以取代其他发光材料而应用在背光源中。量子点显示屏即QLED(quantum dot-light emitting diode)显示屏是指QLED背光源代替传统液晶背光源，然后与液晶模组一起组成的屏幕。该QLED背光源是采用蓝光LED激发红绿量子点来代替传统液晶背光源中蓝光LED激发黄色荧光粉的方式来获得白光，然后通过背光上方的彩色滤光片在屏幕显示各种不同的色彩。而QLED产品引入量子点的方法之一是将含镉或者不含镉量子点封装在薄膜之内，置于背光模组中导光板之上，光学薄膜之下。此种方法叫做QDEF技术(The Quantum Dot Enhancement Film)，是目前主导的技术。

如图1所述的量子点显示屏10包括液晶显示模组11，偏光片12，增亮膜13，量子点薄膜14，导光板15，蓝光光源16和反光片17。所述的量子点薄膜14中集成有压力感应元件，如图3A-5B以及图7A-8B所示，如此可以节省空间，满足用户对轻薄的要求。如图2所示的，常规量子点薄膜20包括第一基材211，第一保护层221，量子点材料层23，第二保护层222和第二基材212。所述的第一基材211和第二基材212可以是PET，PI，PC，PMMA以及COP等材料，所述第一保护层221和第二保护层222为隔绝水氧镀膜层，具体材料可以是碳化硅、氮化硅等绝缘镀膜层，主要起阻隔外界水、氧气等进入量子点材料层的作用。所述量子点材料层23是将含镉/不含镉红绿量子点扩散至一胶材中形成的材料层。

图3A为本发明一实施例中的量子点薄膜结构示意图。该量子点薄膜30包括第一基材211，第一压力感应元件24，第一保护层221，量子点材料层23，第二保护层222和第二基材212，且各层从上至下依次设置。所述的第一基材211，第二基材212，第一保护层221，第二保护层222以及量子点材料层23的结构，组成和功能与图2中的完全相同。所述的第一压力感应元件24是透明的，便于光线通过和后续显示屏显示。通过将第一压力感应元件24设置在量子点薄膜30中，一方面可以为实现压力感应检测提供了一压力感应元件；另一方面可以节省空间，可使触摸显示装置整体厚度变薄。图3B所示的量子点薄膜30与图3A所示的量子点薄膜结构大体相似。不同之处在于将第一压力感应元件24设置于第二保护层222与第二基材212之间。

图3A和图3B所表示的量子点薄膜30的加工工艺如下：

首先，在第一基材211面向第一保护层221的表面上制作一层导电层，可以是氧化铟锡(ITO)，纳米银丝，碳纳米管，石墨烯，聚乙撑二氧噻吩(PEDOT)，氧化铟锌(IZO)，金属网格(metal mesh)等透明导电材料；然后，通过镭射、蚀刻、光刻等方式形成所述第一压力感应元件24；紧接着，在第一压力感应元件24上进行隔绝水氧镀膜层的制作，可以采用蒸镀，溅镀，化学沉积等方式进行；最后，按照业界常规做法进行量子点部分的制作与另一侧的封装。

图4A是本发明又一实施例中的量子薄膜结构示意图。量子点薄膜40包括第一压力感应元件24，第一基材211，第一保护层221，量子点材料层23，第二保护层222和第二基材212，各层依次层叠设置。该量子点薄膜40中各层的结构、组成和功能与图2中的完全相同。该量子点薄膜40如此层叠结构的设置可以简化制作工艺：只需要在常规的量子点薄膜第一基材211背向第一保护层221的表面多制作一层第一压力感应元件24即可得到最终的量子点薄膜40。而在第一基材211的一表面制作第一压力感应元件24的工艺同图3A和图3B中制作第一压力感应元件24的工艺。图4B所示的量子点薄膜40与图4A所示的量子点薄膜大体相似。不同之处在于，图4B的量子点薄膜40中的第一压力感应元件24是设置在第二基材212背向第二保护层222的表面上。图4B中各层的结构、组成及功能与图4A中的相同，此处不再赘述。

进一步的，如图4C所示的量子点薄膜40与图4A所示的量子点薄膜大体相似。不同之处在于，图4C中的量子点薄膜40中的第一压力感应元件24背向第一基材211的表面上设置有第一保护层223。该保护层223的组成材质可以和第一保护层221和第二保护层222的相同，也可以为常规的透明薄膜，优先为常规的透明薄膜，可以降低成本，简化工艺。通过设置该保护层223可以防止所述第一压力感应元件24在搬运过程或者组装过程中受损。图4D中的量子点薄膜40与图4C中的量子点薄膜40大体相似。不同之处在于，图4D中的量子点薄膜中的第三保护层223是设置在第一压力感应元件24背向第二基材212的表面上。图4D中除了第三保护层223的位置外，其他均与图4C相同，此处不再赘述。

如图5A所示的量子点薄膜50包括第三基材213，第一压力感应元件24，第一粘结层251，第一基材211，第一保护层221，量子点材料层23，第二保护层222和第二基材212，各层从上至下依次层叠设置。所述第三基材213的组分和第一基材211和第二基材212相同，可以是PET等材质。第一粘结层251为透明粘结层，可以为固态光学胶，例如OCA等。通过先在第三基材213一表面制作第一压力感应元件24(该工艺在上文已提到，此处不再赘述)，然后通过第一粘结层251将所述第一压力感应元件24粘结于第一基材211背向第一保护层221的表面上，可以简化工艺，提高良率，降低成本。图5B中的量子点薄膜50与图5A中的大体相似。不同之处在于，第一粘结层251、第一压力感应元件24和第三基材213依次层叠组成的结构是位于第二基材212背向第二保护层222的表面上。

如图6A所示的触摸显示装置60包括保护盖板31，触摸感应单元32、显示单元10和压力感应单元。所述保护盖板31可以为玻璃，塑胶或者蓝宝石等材料制成。所述触摸感应单元32可以是业界所称的GF结构、GF2结构、GFF结构、OGS结构、G1F结构、in-cell结构或者in-cell结构。所述的显示单元10包括支撑件33，主要起支撑和固定显示单元10中背光模组的作用。所述支撑件33为金属板或者金属框，位于所述显示单元10背向保护盖板31的一侧。所述压力感应单元包括第一压力感应元件24和第二压力感应元件26。所述第一压力感应元件24的位置如上文所述，此处不再赘述。

在本发明中，第二压力感应元件26的具体位置不受特别限制，只要能够与第一压力感应元件24之间形成压力感应电容，能够有效对施加于保护盖板31的力进行检测即可。在本发明中的一些实施例中，显示单元10中的支撑件33构成所述第二压力感应元件26。在另外一些实施例中，第二压力感应元件26可以位于图1中的导光板15和反射片17中，也可以集成到显示单元10中的液晶层中，还可以集成到触摸感应单元32中。由此，简化了压力感应触控屏的结构，不需要额外设置单独的第二压力感应元件，有利于减小厚度。在本发明的另一些实施例中如图6B所示，第二压力感应元件26可以设置于显示单元10的支撑件33面向显示单元10的表面上。由此有利于减小触控屏的厚度，且便于加工与操作。所述第二压力感应元件26耦接至所述第一压力感应元件24并形成压力感应电容。所述第一压力感应元件24与所述第二压力感应元件26之间具有可压缩间隙27。由此，能够为显示单元10和第一压力感应元件24提供可变形空间。在本发明的一些实施例中，可压缩间隙27可以为空气间隙，也可以由其它柔软的弹性材料填充，例如包括但不限于泡棉、多孔材料等。在本发明的实施例中，可压缩间隙27的厚度可以在0.05-0.5毫米之间，同一产品各不同位置之间的可压缩间隙27的厚度差异可以保持在0.02-0.2毫米之间，由此，能够保证良好的均一性。本领域技术人员可以理解，可压缩间隙27的具体位置并不局限于图6A和图6B所示的情况，只要位于第一压力感应元件和第二压力感应元件之间，可以为第一压力感应元件的变形提供空间即可。

因此在保护盖板31表面受力后，第一压力感应元件24和第二压力感应元件26之间的距离会随着压力不同产生不同程度地变小。根据电容的计算公式C＝εS/4πkd，所形成的电容传感器的电容值变大。由于触摸显示装置上不同的触摸力使触摸显示装置的各个位置会产生相应的应变，进而产生相应的d值的变化。因此，可以建立触摸显示装置中前述的压力感应单元中所形成的若干电容传感器的电容变化信息与触摸显示装置的受力信息的相互关系数据库。在实际应用中，所述触摸显示装置中还包括存储器和处理器，存储器中存储有在触摸显示装置中的不同位置进行不同的力值触摸下，触摸显示装置中检测力的各个电容传感器的电容变化信息，处理器用于对比触摸显示装置检测获得的若干电容传感器的电容变化信息与所预存储的电容变化信息，从而判断触摸显示装置的触摸信息。其中触摸信息包括触摸的力的大小，也可以包括触摸力的位置。

上面所有实施例中的压力感应单元均采用的是电容式压力感应方案。本发明中的压力感应单元也可以采用压阻式压力感应方案，其具体描述如下：

如图7A所示的量子点薄膜70包括第三基材213，压力感应元件24’，第一粘结层251，第一基材211，第一保护层221，量子点材料层23，第二保护层222和第二基材212，各层从上至下依次层叠设置。所说的压力感元件24’为单层压阻传感器阵列。电极本身可以复数的金属应变计排布，或者是透明量子隧道复合材料制作而成。图7B中的量子点薄膜70和图7A中的大体相同。不同之处在于，所述的压力感应元件24’是设置在第一粘结层251和第三基材213之间。上述的压力感应单元由于是采用单层压阻式压力感应方案，因此不需要另外的压力感应元件，可以简化工艺，提高良率，降低生产成本。

如图8A所示的量子点薄膜80包括第四基材214，第二粘结层252，第三基材213，第一粘结层251，第一基材211，第一保护层221，量子点材料层23，第二保护层222和第二基材212，各层从上至下依次层叠设置。在量子点薄膜70中还包括压力感应元件。所述的压力感应元件设置在第二粘结层252中。所述压力感应元件包括第一压力感应层241’和第二压力感应层242’，为双层透明压阻式传感器阵列，且所述第一压力感应层241’和第二压力感应层242’之间具有空气间隔层28。所述第二粘结层252和第一粘结层251均为透明粘结层，可以为固态光学胶，例如OCA等。所述第四基材214的组分和第三基材213相同，可以是PET等材质。如图8B所示的量子点薄膜80与图8A中所表示的大体相同。不同之处在于第二粘结层252设置在所述第三基材213背向第一粘结层251的表面上，而压力感应元件设置在第二粘结层252中，所述压力感应元件包括第一压力感应层241’和第二压力感应层242’，为双层透明压阻式传感器阵列。

如图9A所示的量子点薄膜90与图8A中所表示的大体相同。不同之处在于，所述压力感应元件中的第二压力感应层242’是直接设置在量子点薄膜90的第一基材211背向第一保护层221的表面上，而不是设置在第三基材213上。如此设置可以减少一层基材213、一层粘结层252，如此可省略两次贴合工艺，在降低成品厚度的同时，可以提供产品良率，降低成本。如图9B所示的量子点薄膜90与图8B中所表示的大体相同。不同之处在于，所述压力感应元件中的第一压力感应层241’是直接设置在量子点薄膜90的第二基材212背向第二保护层222的表面上，而不是设置在第三基材213上。如此设置可以减少一层基材213、一层粘结层252，如此可省略贴合工艺，在降低成品厚度的同时，可以提供产品良率，降低成本。

本发明一些实施例中的触摸显示装置包括保护盖板，触摸感应单元和压力感应单元。而压力感应单元为如图7A-9B所示的单层或者双层压阻传感器阵列。采用压阻式压力感应方案来检测压力的原理如下：当触摸显示装置的用户界面受到压力时，压力感应元件中的电阻会发生相应的变化，例如增大或者减少。随着压力感应元件受压力的增大，压力感应元件的电阻值逐渐减小。因此，可以建立触摸显示装置中前述的压力感应元件的电阻变化信息与触摸显示装置的受力信息的相互关系数据库。在实际应用中，所述触摸显示装置中还包括存储器和处理器，存储器中存储有在触摸显示装置中的不同位置进行不同的力值触摸下，触摸显示装置中检测力的压力感应元件的电阻变化信息，处理器用于对比触摸显示装置检测获得的压力感应元件的电阻变化信息与所预存储的电阻变化信息，从而判断触摸显示装置的触摸信息。其中触摸信息包括触摸的力的大小，也可以包括触摸力的位置。

本发明中的显示单元10采用量子点显示屏。所述量子点显示屏采用了QLED背光源，而该背光源中使用量子点薄膜14置于背光模组中导光板之上，光学薄膜之下。通过蓝光LED激发封装有红绿量子点的量子点薄膜14，可以得到白光，然后通过背光上方的彩色滤光片在屏幕显示各种不同的色彩。由于量子点相对于传统的发光材料具有宽的激发谱和很窄的发射谱，具有很好的光稳定性，并且量子点的发射光谱可以通过改变量子点的尺寸大小来控制等优势。因此本发明中的触摸显示装置中的显示屏幕色彩纯度高，显示性与色彩还原能力强，屏幕NTSC色域比较高。

本发明通过将至少一个压力感应元件设置在显示单元中来实现既能检测触摸压力信号但是整体厚度不会明显增加的功能，同时在显示单元中用通过设置有量子点薄膜来使触摸显示装置的屏幕色彩纯度高，显示性与色彩还原能力强，屏幕NTSC色域比较高。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。