一种压力触控传感器、显示装置及其驱动方法与流程

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种压力触控传感器、显示装置及其驱动方法。

背景技术：

随着信息技术的发展，移动终端的功能越来越丰富，各种新技术和新功能的应用也以不同的方式呈现，而压力触控(3D-Touch)技术，可以对按压力度进行感知，从而基于不同的力度可实现不同的功能，增加用户体验。

目前，一般采用基于压电效应的压力触控传感器，来实现多点触控以及压力感应功能。该压力触控传感器包括驱动电极和感应电极，以及位于驱动电极和感应电极之间的压电材料层；其中，压电材料层为绝缘体。

当对所述压力触控传感器施加压力时，沿压力的施加方向，压电材料层的两端分别聚集正电荷和负电荷，根据正电荷和负电荷产生的电信号，判断施加的压力的大小；其中，虽然压电材料层的两端分别聚集正电荷和负电荷，但压电材料层仍为绝缘体。

然而，当所述压力触控传感器应用于柔性显示装置时，由于弯折也会导致电信号的产生，这样，在柔性显示装置弯折时，容易对压力感应造成误识别。

技术实现要素：

本发明的实施例提供一种压力触控传感器、显示装置及其驱动方法，可防止在显示装置发生弯折时，导致对压力感应的误识别。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

第一方面，提供一种压力触控传感器，包括：驱动电极、感应电极、以及设置于二者之间的压电材料层和压阻材料层。

优选的，所述压力触控传感器中的驱动电极为多个，且所述驱动电极在所述显示装置中均沿第一方向延伸；所述压力触控传感器中的感应电极为多个，且所述感应电极在所述显示装置中均沿第二方向延伸；所述第一方向与所述第二方向交叉。

优选的，沿垂直所述压电材料层的方向，所述压电材料层和所述压阻材料层的正投影完全重叠。

优选的，所述压电材料层的材料包括压电陶瓷材料和/或有机压电材料；所述压电陶瓷材料选自氧化锌、氮化铝、锆钛酸铅中的至少一种；所述有机压电材料为偏聚氟乙烯。

第二方面，提供一种显示装置，包括显示面板，还包括第一方面所述的压力触控传感器，所述压力触控传感器设置于所述显示面板上。

优选的，所述压力触控传感器集成于所述显示面板中。

进一步的，所述显示面板为柔性OLED显示面板。

进一步可选的，所述柔性OLED显示面板包括柔性衬底、设置于所述柔性衬底上的发光器件；所述压力触控传感器设置于所述柔性衬底靠近所述发光器件的一侧。

或者，可选的，所述柔性OLED显示面板包括柔性衬底、设置于所述柔性衬底上的发光器件；所述压力触控传感器设置于所述柔性衬底远离所述发光器件的一侧。

或者，可选的，所述柔性OLED显示面板包括柔性衬底、设置于所述柔性衬底上的发光器件、以及设置于所述柔性衬底与所述发光器件之间的薄膜晶体管；所述压力触控传感器设置于所述柔性衬底与所述薄膜晶体管之间。

或者，可选的，所述柔性OLED显示面板包括柔性衬底、设置于所述柔性衬底上的发光器件、以及设置于所述柔性衬底与所述发光器件之间的薄膜晶体管；所述发光器件包括阳极、有机材料功能层以及阴极；所述压力触控传感器设置于所述薄膜晶体管与所述阳极之间；所述薄膜晶体管、所述压力传感器以及所述阳极层叠设置，所述阳极与所述薄膜晶体管的漏极通过过孔电连接。

或者，可选的，所述柔性OLED显示面板包括柔性衬底、设置于所述柔性衬底上的发光器件、以及用于封装所述发光器件的封装薄膜和封装盖板；所述压力触控传感器设置于所述封装薄膜和所述封装盖板之间。

进一步可选的，压电材料层和压阻材料层设置于所述柔性OLED显示面板的显示区，且覆盖所述显示区；所述压力触控传感器呈透明。

或者，可选的，所述压电材料层和所述压阻材料层设置于所述显示区的非发光区，且为网格结构；驱动电极和感应电极均为透明电极。

第三方面，提供一种如第二方面所述的显示装置的驱动方法，包括：在触控阶段，向驱动电极逐行施加驱动信号，感应电极接收触控感应信号，根据所述感应电极上信号的变化、以及所施加驱动信号的所述驱动电极，确定触控位置；在压力感应阶段，受力区域的压电材料层产生电信号，且受力区域的压阻材料层电阻减小，向驱动电极输入恒定电压信号，使所述感应电极接收电压信号，根据所述电压信号，确定所述触控位置处的压力值。

本发明实施例提供一种压力触控传感器、显示装置及其驱动方法，通过在压电材料层的基础上，增加压阻材料层，一方面，在触控模式下，不管作用力大与小，都不影响基于电容变化对触控位置的识别；另一方面，在压力感应模式下，即使压力触控传感器发生弯折，而导致压电材料层上下表面分别聚集正负电荷，但由于压阻材料层上下部分分别受到拉力和压力，使得压阻材料层总体电阻不会降低，因此，压电材料层产生的电信号也不会传导至电极上，从而可避免由于弯折而导致对压力感应的误识别。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种压力触控传感器的结构示意图一；

图2为本发明实施例提供的一种压力触控传感器的工作原理示意图一；

图3为本发明实施例提供的一种压力触控传感器的工作原理示意图二；

图4为本发明实施例提供的一种压力触控传感器的结构示意图二；

图5为本发明实施例提供的一种显示面板的结构示意图一；

图6为本发明实施例提供的一种显示面板的结构示意图二；

图7为本发明实施例提供的一种显示面板的结构示意图三；

图8为本发明实施例提供的一种显示面板的结构示意图四；

图9为本发明实施例提供的一种显示面板的结构示意图五；

图10为本发明实施例提供的一种显示面板的俯视示意图一；

图11为图10的AA′向剖视示意图；

图12为本发明实施例提供的一种显示面板的俯视示意图二；

图13为图12的BB′向剖视示意图；

图14为本发明实施例提供的一种显示面板驱动方法的流程示意图；

图15为本发明实施例提供的一种驱动显示面板的时序示意图。

附图说明：

01-触控阶段；02-压力感应阶段；100-压电触控传感器；110-驱动电极；120-感应电极；130-压电材料层；140-压阻材料层；200-显示区；210-柔性衬底；220-薄膜晶体管；221-漏极；222-过孔；230-发光器件；231-阳极；232-有机材料功能层；233-阴极；234-封装薄膜；240-绝缘层；300-封装盖板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种压力触控传感器100，如图1所示，包括：驱动电极110、感应电极120、以及设置于二者之间的压电材料层130和压阻材料层140。

此处，压力触控传感器100的工作原理为：

在压力感应模式下，如图2所示，压电材料层130的受力区域上下表面聚集正负电荷，产生电信号，且电荷聚集程度与力的大小相关，而压阻材料层140在受力区域电阻减小，类似于在受力区域形成一个导电通道，从而在受力区域，可将压阻材料层140看作与其接触的电极的一部分，所述电信号可传导至与压阻材料层140接触的电极上，且导电通道的电阻与压力大小相关，基于此，根据上述两种电效应，可以得到压力的大小。

其中，施加的压力越大，压电材料层130的受力区域上下表面聚集的电荷量越多，压阻材料层140在受力区域形成的导电通道的电阻越小。

如图3所示，当压力触控传感器100发生弯折时，由于弯折的作用，虽然压电材料层130发生形变在上下表面分别聚集正负电荷，但压阻材料层140上下部分分别受拉力和压力(压力触控传感器100发生弯折时会受到向心力的作用，该向心力在压阻材料层140的上部分表现为拉力，在压阻材料层140的下部分表现为压力)，总体电阻不会降低，导电通道不会打开，因此压电材料层130产生的电信号不会传导至电极。

在触控模式下，当所述压力触控传感器100为互容式传感器时，可以根据驱动电极110和感应电极120之间电容的变化，确定触控位置；当所述压力触控传感器100为自容式传感器时，分别根据驱动电极110与地之间的电容、感应电极120与地之间的电容的变化，确定触控位置。

当触控力度较大时，由于压电材料层130可等效为一个电压源与一个电容器的并联等效电路，且压阻材料层140在受力区域形成一个导电通道，在受力区域，可将压阻材料层140看作与其接触的电极的一部分，因此，可基于触控位置电容的变化，确定触控位置。

当触控力度较小时，由于压电材料层130起到绝缘介质层的作用(即使有力的作用，压电材料层130也可以等效为一个电压源和一个电容器的并联等效电路)，且压阻材料层140可被当作绝缘介质层使用，因此，仍然可基于触控位置电容的变化，确定触控位置。

其中，相对于触控力度较大，当触控力度较小时，可在电信号的处理上，放宽触控电容变化的检测范围，使得压阻材料层140所导致的电容变化在允许值之内即可。

需要说明的是，第一，不对驱动电极110和感应电极120的上下位置进行限定，可以是驱动电极110在上，也可以是感应电极120在上(图1-3仅以驱动电极110在上，感应电极120在下进行示意)。

基于此，对于压电材料层130和压阻材料层140的相对位置也不做限定，可以任意组合(图1-3仅以压阻材料层140在上，压电材料层130在下进行示意)。

第二，本领域技术人员应该知道，压电材料层130和压阻材料层140应该是层叠设置的，即，压电材料层130和压阻材料层140应具有交叠面积。

本发明实施例提供一种压力触控传感器100，通过在压电材料层130的基础上，增加压阻材料层140，一方面，在触控模式下，不管作用力大与小，都不影响基于电容变化对触控位置的识别；另一方面，在压力感应模式下，即使压力触控传感器100发生弯折，而导致压电材料层130上下表面分别聚集正负电荷，但由于压阻材料层140上下部分分别受到拉力和压力，使得压阻材料层140总体电阻不会降低，因此，压电材料层130产生的电信号也不会传导至电极上，从而可避免由于弯折而导致对压力感应的误识别。

优选的，如图4所示，所述压力触控传感器100中的驱动电极110为多个，且所述驱动电极110均沿第一方向延伸；所述压力触控传感器100中的感应电极120为多个，且所述感应均沿第二方向延伸；所述第一方向与所述第二方向交叉。

其中，驱动电极110和感应电极120可以均为条形电极。或者，驱动电极110和感应电极120均由多个菱形子电极电连接而成。或者，驱动电极110和感应电极120均由多个十字形子电极电连接而成。或者，驱动电极110和感应电极120均由多个雪花形子电极电连接而成。

上述仅为示例，只要通过交叉设置的驱动电极110和感应电极120，可以确定触控位置即可。

本发明实施例通过使驱动电极110和感应电极120交叉设置，当压力触控传感器100应用于显示装置中时，可基于互容方式实现对触控位置的识别，且可实现多点触控。

优选的，沿垂直压电材料层130的方向，压电材料层130和压阻材料层140的正投影完全重叠。

需要说明的是，不对所述压阻材料层140的材料进行限定，只要其能在压力的作用下电阻发生变化，其具有一定的柔韧性即可，例如，可以是量子通道合成物、硅橡胶等。

本发明实施例使压电材料层130和压阻材料层140完全重叠，可以使所述压力传感器的触控、压力感应效果更好。

考虑到压电陶瓷材料和有机压电材料的压电性能较好，且具有一定的柔韧性，因此，优选的，压电材料层130的材料包括压电陶瓷材料和/或有机压电材料；所述压电陶瓷材料选自氧化锌(ZnO)、氮化铝(AlN)、锆钛酸铅中的至少一种；所述有机压电材料为偏聚氟乙烯(PVDF)。

本发明实施例还提供一种显示装置，包括显示面板，还包括上述压力触控传感器100，所述压力触控传感器100设置于所述显示面板上。

需要说明的是，第一，压力触控传感器100设置于显示面板上，即为：压力触控传感器100可集成于显示面板内部，也可设置在显示面板的外侧表面。

第二，不对显示面板的类型进行限定，例如可以是液晶显示面板，也可以是有OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管)显示面板。

其中，当所述显示面板为液晶显示面板时，所述压力触控传感器100可集成于液晶显示面板中。基于此，所述压力触控传感器100可集成于液晶显示面板的阵列基板上，也可集成于液晶显示面板的对盒基板上。

当然，所述压力触控传感器100也可设置在液晶显示面板出光侧的外侧表面。

当所述显示面板为OLED显示面板时，所述压力触控传感器100可集成于OLED显示面板中。

本发明实施例提供一种显示装置，基于所述压力触控传感器100，一方面，通过驱动电极110和感应电极120交叉设置，可实现对触控位置的识别，另一方面，当显示装置弯折时，由于此时一般不进行压力感应，且压阻材料层140上下部分分别受拉力和压力，使得压阻材料层140总体电阻不会降低，因此，压电材料层130产生的电信号不会传到电极上，从而可避免由于弯折而导致对压力感应的误识别。

优选的，所述压力触控传感器100集成于所述显示面板中。

压力触控传感器100集成于显示面板中，即，压力触控传感器100制作在显示面板的内部，这样可在制备显示面板的过程中，在相同的产线，将压力触控传感器100制作形成，因而可简化工艺。

进一步的，考虑到OLED显示面板具有视角范围大、画质均匀、反应速度快、且易于制作成柔性等优点，因此，优选的，所述显示面板为柔性OLED显示面板。

基于此，本发明实施例提供几种将压力触控传感器100集成于柔性OLED显示面板中的具体结构：

第一种结构，如图5所示，所述柔性OLED显示面板包括柔性衬底210、设置于柔性衬底210上的发光器件230；压力触控传感器100设置于柔性衬底210靠近发光器件230的一侧。

其中，发光器件230包括阳极231、有机材料功能层232以及阴极233。有机材料功能层232可以包括发光层、电子传输层和空穴传输层；在此基础上，为了能够提高电子和空穴注入发光层的效率，有机材料功能层232进一步还可以包括设置在阴极233与电子传输层之间的电子注入层，以及设置在空穴传输层与阳极231之间的空穴注入层。

第二种结构，如图6所示，所述柔性OLED显示面板包括柔性衬底210、设置于柔性衬底210上的发光器件230、以及设置于柔性衬底210与发光器件230之间的薄膜晶体管220；所述压力触控传感器100可设置于柔性衬底210与薄膜晶体管220之间。

其中，考虑到薄膜晶体管220的漏极221需与阳极231电连接，因此，阳极231一般靠近薄膜晶体管220设置。

第三种结构，如图7所示，所述柔性OLED显示面板包括柔性衬底210、设置于柔性衬底210上的发光器件230、以及设置于柔性衬底210与发光器件230之间的薄膜晶体管220；压力触控传感器100设置于薄膜晶体管220与发光器件230的阳极231之间；薄膜晶体管220、压力传感器100以及阳极231层叠设置，阳极231与薄膜晶体管220的漏极221通过过孔222电连接。

其中，如图7所示，过孔222穿过压电材料层130和压阻材料层140，且不与驱动电极110(图中未画出)和感应电极120接触。

第四种结构，如图8和9所示，压力触控传感器100设置于柔性衬底210远离发光器件230的一侧。

在此基础上，所述柔性OLED显示面板还可以包括设置在压力触控传感器100远离柔性衬底210一侧的保护结构，以保护裸露压力触控传感器100中的电极。

需要说明的是，第一，对于第一、第二和第三种结构，为了避免压力触控传感器100与柔性OLED显示面板的电极结构发生短路，可通过设置绝缘层240来避免该问题。

第二，当柔性OLED显示面板为PMOLED(Passive matrix organic light emitting diode，被动式有机发光二极管)显示面板，即柔性OLED显示面板不包括薄膜晶体管220时，不对阳极231和阴极233的相对位置进行限定。基于此，当光从柔性衬底210一侧出射时，所述柔性OLED显示面板为底发光型显示面板；当光从远离柔性衬底210一侧出射时，所述柔性OLED显示面板为顶发光型显示面板；当光同时从柔性衬底210一侧出射、远离柔性衬底210一侧出射时，所述柔性OLED显示面板为双面发光型显示面板。

当柔性OLED显示面板为AMOLED(Active matrix organic light emitting diode，主动式有机发光二极管)显示面板，即柔性OLED显示面板包括薄膜晶体管220时，由于阳极231一般靠近薄膜晶体管220设置，因此根据阳极231和阴极233的透光与不透光，所述柔性OLED显示面板仍然可分为底发光、顶发光、双面发光型显示面板。

第三，根据柔性OLED显示面板发光方向的不同，压力触控传感器100的设置需能保证不影响柔性OLED显示面板的正常显示。

其中，当压力触控传感器100设置在柔性OLED显示面板的出光侧时，可通过将压力触控传感器100设置为透明，或仅将驱动电极110和感应电极120设为透明，而将压电材料层130和压阻材料层140设置在非发光区来保证不影响柔性OLED显示面板的正常显示。

当然，不管压电材料层130和压阻材料层140如何设置，需兼容压力触控传感器100的正常使用。

可选的，所述柔性OLED显示面板包括柔性衬底210、设置于柔性衬底210上的发光器件230、以及用于封装发光器件230的封装薄膜234和封装盖板；压力触控传感器100设置于封装薄膜234和封装盖板之间。

需要说明的是，不对所述柔性OLED显示面板的类型进行限定，其既可以是柔性AMOLED显示面板，也可以是柔性PMOLED显示面板。其中，当所述柔性OLED显示面板为柔性AMOLED显示面板时，所述柔性OLED显示面板还包括设置在发光器件230靠近柔性衬底210一侧的薄膜晶体管220。

本发明实施例将压力触控传感器100设置于封装薄膜234和封装盖板300之间，可以避免阳极231和阴极233对压力触控传感器100产生的电容信号造成屏蔽，导致信号感应量较小，信号不宜检测的问题，因而，一方面可提高检测精度，另一方面无需采用额外设计来解决信号不宜检测的问题。

基于上述，本发明实施例提供两种将压力触控传感器100设置于封装薄膜234和封装盖板300之间的具体结构：

第一种结构，如图10和图11所示，压电材料层130和压阻材料层140设置于所述柔性OLED显示面板的显示区200，且覆盖显示区200。

其中，压力触控传感器100呈透明，即驱动电极110、感应电极120、压电材料层130和压阻材料层140的材料均为透明材料。

本发明实施例通过将压电材料层130和压阻材料层140覆盖显示区200，使在某一触控点处，压电材料层130和压阻材料层140可覆盖整个触控位置，从而使检测更为准确。而且将压电材料层130和压阻材料层140整层设置，工艺更简单。

第二种结构，如图12和图13所示，压电材料层130和压阻材料层140设置于显示区200的非发光区，且为网格结构；驱动电极110和感应电极120均为透明电极。

其中，为了避免感应电极120与驱动电极110短路，可在感应电极120与驱动电极110交叉部分，且不设置压电材料层130和压阻材料层140的区域设置绝缘层240。

此外，驱动电极110和感应电极120的材料可以是ITO(Indium Tin Oxides，铟锡金属氧化物)，也可以是有机导体PEDOT(3,4-ethylenedioxythiophene，3,4-乙烯二氧噻吩单体的聚合物)。

需要说明的是，第一，所述显示区200的非发光区，即显示区200中子像素之间的部分，例如被黑矩阵遮挡的部分。

第二，压电材料层130和压阻材料层140的材料可以是透明材料，也可以是不透明材料，在此不作具体限定。

第三，压电材料层130和压阻材料层140设置为网格结构，也可适用于将压力触控传感器100集成于柔性OLED显示面板中的情况。

本发明实施例通过将压电材料层130和压阻材料层140设置为网格结构，可不限制压电材料层130和压阻材料层140为透明层，使压电材料层130和压阻材料层140的材料选择范围更宽。

本发明实施例提供一种如上述显示装置的驱动方法，如图14所示，包括：

S10、如图15所示，在触控阶段01，向驱动电极110逐行施加驱动信号，感应电极120接收触控感应信号，根据所述感应电极120上信号的变化、以及所施加驱动信号的所述驱动电极110，确定触控位置。

需要说明的是，当触控力度较大时，由于在受力区域，压阻材料层140电阻变小以及等效电压源的存在，感应电极120接收到的感应信号不仅包括由于手指触控产生的触控信号(电荷量变化)，还包括由于压力产生的压感信号(压感电荷)，会使感应电极120接收到的感应信号增强，但其不会影响触控位置的判断。

S20、在压力感应阶段02，受力区域的压电材料层130产生电信号，且受力区域的压阻材料层140电阻减小，向驱动电极110输入恒定电压信号，使所述感应电极120接收电压信号，根据所述电压信号，确定所述触控位置处的压力值。

其中，压力感应阶段02位于触控阶段01之后。

需要说明的是，触控阶段01和压力感应阶段02所用的时长根据IC芯片处理功能进行适当调整，在此不做具体限定。例如，触控阶段01所用的时长可以为11.7ms，在此基础上，压力感应阶段02所用的时长可以为5ms。

本发明实施例在触控阶段01，通过在驱动电极110上施加驱动信号，通过感应电极120接收的感应信号，确定触控位置，此时，不管作用力大与小，都不影响基于电容的变化对触控位置的识别；另一方面，在压力感应阶段02，当向所述显示装置施加压力时，压电材料层130的上下表面产生正负电荷、压阻材料层140的电阻减小，此时，向驱动电极110输入恒定电压信号使所述感应电极120接收电压信号，并根据此电压信号确定触控位置处的压力值；其中，当所述显示装置发生弯折时，虽然压电材料层130上下表面产生正负电荷，但是由于此时不对显示装置进行触控操作，且压阻材料层140上下部分分别受拉力和压力，压阻材料层140总体电阻不会降低，因此，感应电极120接收不到电压信号，从而可避免对压力感应的误识别。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。