显示面板、显示装置及显示面板的制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种显示面板、显示装置及显示面板的制造方法，显示面板包括：一第一基板；一第二基板；一透明导电层，形成于第一基板与第二基板之间，透明导电层包括多个透明导电图案；以及一压电感应层，形成于第一基板与透明导电层之间，压电感应层包括多个包含压电材料的第一隔垫物，每个透明导电图案电连接至少一个第一隔垫物，当第一隔垫物受压力时，第一隔垫物的电荷变化量与所受压力大小成正比，透明导电层将第一隔垫物的电荷变化产生的电信号进行输出。本发明在实现触控位置检测的同时能够对按压力度进行检测，即本发明显示面板可以集显示、触摸、压力触控于一体。
【专利说明】
显示面板、显示装置及显示面板的制造方法
技术领域
[0001]本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种在电容式显示面板中同时实现压力触控的显示面板、显示装置及显示面板的制造方法。
【背景技术】
[0002]触摸屏作为一种输入媒介，是目前最为简单、方便、自然的一种人机交互方式。在显示装置上集成触控功能，已经成为越来越多平板显示器厂商的研发热点。
[0003]图1是现有技术中一种典型的互电容式显示面板结构示意图。如图1所示，显示面板1A包括多条沿X方向延伸的扫描线122和多条沿Y方向延伸的数据线124，以及多个沿X方向和Y方向阵列排布的驱动电极块101和多条沿X方向排列的感测电极103。其中，驱动电极1I和感测电极103形成相互垂直分布的情形，其中触控驱动电极101通过触控驱动电极走线107连接至控制单元108，触控感测电极103通过触控感测电极走线109连接至控制单元108，控制单元108通过触控驱动电极走线107向触控驱动电极101输入触控驱动信号，当外界手指触摸时，驱动电极101和感测电极103的每一交叉处102电容会发生变化，并通过触控感测电极走线109接收触控感测电极103上这种电容变化的信号，从而确定触摸位置。如图1所示，驱动电极1I和感测电极103同层设置，为了避免驱动电极1I和感测电极103彼此交叠发生短路，位于同行的驱动电极1I之间通过金属跨桥105连接。
[0004]图2是现有技术中一种典型的自电容式显示面板示意图。如图2所示，显示面板1B包括条沿X方向延伸的扫描线126和多条沿Y方向延伸的数据线128，以及多个沿X方向和Y方向阵列排布的多个触控电极块104，每个触控电极104通过触控引线106连接至控制单元110。与互电容显示面板1A工作原理不同的是，自电容显示面板1B的触控电极块104既作为触控驱动电极又作为触控检测电极，控制单元110通过触控电极I走线106向触控电极104输入触控驱动信号，当外界手指触摸时，触控电极104的电容会发生变化，并通过触控电极104感测这种电容的变化，从而确定触摸位置。如图2所示，为了避免触控电极104与触控电极走线106之间的信号干扰，触控电极104与触控电极走线106位于不同膜层，通过过孔108实现连接。
[0005]如上所述，无论是图1所示的互电容式显示面板设计还是图2所示的自电容式显示面板设计，都没有集成压力触控功能。所谓压力触控，即当外界手指的按压力度不同时，显示面板能够根据不同的压力大小产生不同的感知信号，从而执行相应的操作指令。
[0006]图3是现有技术中一种具有应力传感器的显示面板的剖面示意图。图4是图3的仰视图。如图3和4所示，显示面板200的一侧阵列布设了若干贴片式应力传感器300，每个贴片式应力传感器300具有梳形结构的线路，以便通过检测Z方向的应变引起贴片式应力传感器300电阻的变化判断压力大小。
[0007]目前显示面板上实现压力触控功能的形式主要有两种:电阻式压力触控和电容式压力触控。其中，电阻式压力触控因其高灵敏度，低成本而受到业界的重视。电阻式压力触控需要在显示面板中设置应变片(例如:上述的贴片式应力传感器300)，该应变片的电阻值会随着自身形变量的变化而发生变化，通过测试应变片的电阻值或电压值实现外界按压力度的测试。而目前电阻式压力显示面板中应变片设置在显示面板的背光层之下或者显示面板的周围边框处，当应变片设置在显示面板的背光层之下时会增大整个显示面板的厚度，不利于显示面板的薄化，同时由于应变片设置在背光层之下，手指触摸的灵敏度会被大大地削弱，降低触控灵敏度。当应变片设置在显示面板的周围边框时，由于显示面板的边框处主要通过双面胶贴附，双面胶与显示面板之间难免会存在间隙，会大大减弱压力施加于显示面板表面引起的形变，降低了压力触控的精确度。
【发明内容】
[0008]针对现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种显示面板，在实现触控位置检测的同时能够对按压力度进行检测，即本发明显示面板可以集显示、触摸、压力触控于一体。
[0009]本发明实施例提供的一种显示面板，包括:
[0010]—第一基板；
[0011]—第二基板；
[0012]—透明导电层，形成于所述第一基板与所述第二基板之间，所述透明导电层包括多个透明导电图案；以及
[0013]—压电感应层，形成于所述第一基板与所述透明导电层之间，所述压电感应层包括多个包含压电材料的第一隔垫物，每个所述透明导电图案电连接至少一个所述第一隔垫物，当所述第一隔垫物受压力时，所述第一隔垫物的电荷变化量与所受压力大小成正比，所述透明导电层将所述第一隔垫物的电荷变化产生的电信号进行输出。
[0014]优选地，还包括一压电传感器，电连接每个所述透明导电图案，所述压电传感器根据所述电信号获知相应的所述第一隔垫物所在位置的压力大小。
[0015]优选地，所述第一隔垫物的压电材料为压电晶体、压电陶瓷、压电聚合物、以及包含电压陶瓷和压电聚合物的复合材料中的一种。
[0016]优选地，所述第一隔垫物的压电材料为聚偏氟乙烯。
[0017]优选地，所述压电感应层还包括多个包含压电材料的第二隔垫物，每个所述透明导电图案电连接至少一个所述第二隔垫物，所述第二隔垫物的高度低于所述第一隔垫物的高度，并且相差0.2um至Ium0
[0018]优选地，所述第一基板是彩膜基板，所述第二基板是阵列基板。
[0019]优选地，所述第一基板设置多个黑矩阵11，所述黑矩阵11在所述第一基板平面内的投影覆盖所述第一隔垫物。
[0020]优选地，所述第一基板是阵列基板，所述第二基板是彩膜基板。
[0021]优选地，所述第二基板设置多个黑矩阵11，所述黑矩阵11在所述第二基板平面内的投影覆盖所述第一隔垫物。
[0022]优选地，所述黑矩阵在所述第二基板平面内的投影还覆盖所述透明导电图案。
[0023]优选地，相邻的多个所述透明导电图案之间通过位于显示像素之间的导体连接，所述黑矩阵在所述第二基板平面内的投影还覆盖所述导体。
[0024]优选地，多个所述透明导电图案呈阵列排布。
[0025]优选地，多个所述第一隔垫物呈阵列排布。
[0026]优选地，所述第一隔垫物的形状为柱状或锥台。
[0027]优选地，每个所述透明导电图案接触所述第一隔垫物的数量相同。
[0028]另一方面，本发明实施例还提供一种显示装置，包括上述的显示面板、以及根据所述电信号进行控制的驱动电路。
[0029]另一方面，本发明实施例还提供一种显示面板的制造方法，包括以下步骤:
[0030]提供一第一基板；
[0031]形成一透明导电层于所述第一基板的一侧，所述透明导电层包括多个透明导电图案；
[0032]形成一压电感应层于所述透明导电层远离所述第一基板的一侧，所述压电感应层包括多个具有压电材料的第一隔垫物，所述透明导电图案电连接至少一个所述第一隔垫物，所述第一隔垫物受压力时的电荷变化量与所受压力大小成正比，所述透明导电层将所述第一隔垫物受压力时的电荷变化产生的电信号进行输出；以及
[0033]形成一第二基板于所述压电感应层远离所述第一基板的一侧。
[0034]本发明所提供的显示面板、显示装置及显示面板的制造方法具有下列优点:本发明中的隔垫物位于液晶盒内，通过电荷变化量与所受压力大小成正比的隔垫物支撑显示面板的液晶盒厚度，以便准确测量隔垫物所在位置所受到压力的大小，在几乎不增加现有设计显示面板厚度的基础上同时实现显示面板的显示、触摸和压力触控等功能。
【附图说明】
[0035]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。
[0036]图1是现有技术中一种典型的互电容式显示面板结构示意图；
[0037]图2是现有技术中一种典型的自电容式显示面板结构示意图；
[0038]图3是现有技术中一种具有应力传感器的显示面板的剖面示意图；
[0039]图4是图3的显不面板的仰视图；
[0040]图5是本发明实施例提供的显示面板的剖面示意图；
[0041 ]图6是图5中A-A’向的剖视图；
[0042]图7至9是本发明的显示面板检测压力的过程示意图；
[0043]图10为本发明实施例提供的又一显示面板的剖面示意图；
[0044]图11为本发明实施例提供的又一显示面板的剖面示意图；
[0045]图12是图11中B-B’向的剖视图；
[0046]图13为本发明实施例提供的又一显示面板的剖面示意图；以及
[0047]图14为本发明实施例提供的又一显示面板的剖面示意图。
【具体实施方式】
[0048]现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式;相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略对它们的重复描述。
[0049]实施例一
[0050]本实施例提供了一种显示装置，包括:显示面板以及驱动电路。在本实施例中，显示装置可以为手机、台式电脑、笔记本、平板电脑、电子相册等。
[0051]图5是本发明实施例提供的显示面板的剖面示意图，图6是图5中A-A’向的剖视图。
[0052]结合图5和图6所示，显示面板包括:彩膜基板1、阵列基板2、透明导电层3、压电感应层4、压电传感器5。
[0053]彩膜基板I作为第一基板包括衬底基板及形成在所述衬底基板上的彩色滤光片等，用于实现彩色显示。
[0054]阵列基板2作为第二基板，包括多个TFT、数据线、扫描线等，用于控制像素发光。
[0055]透明导电层3，形成于彩膜基板I与阵列基板2之间，透明导电层3包括多个透明导电图案31，多个透明导电图案31呈阵列排布；
[0056]压电感应层4，形成于彩膜基板I与透明导电层3之间，压电感应层4包括多个包含压电材料的第一隔垫物41，每个透明导电图案31电连接一个第一隔垫物41，多个第一隔垫物41呈阵列排布，每个第一隔垫物41支撑在显示面板的彩膜基板I与阵列基板2之间，并且能够将收到的压力正比地转化为电信号传输到透明导电层3;
[0057]压电传感器5，电连接每个透明导电图案31，压电传感器5根据电信号(第一隔垫物41的电荷变化量)获知相应的第一隔垫物41所在位置的压力大小。
[0058]当第一隔垫物41受压力时，透明导电层3将第一隔垫物41的电荷变化产生的电信号进行输出。由于第一隔垫物41的电荷变化量与所受压力大小成正比，所以压电传感器5获得的电信号的大小也就与所受压力大小成正比，使得压电传感器5根据电信号的数值可以准确地测量所受压力的数值，从而形成内嵌压力感应的显示面板。(希望能够分短句写，易于理解)
[0059]在显示装置中，驱动电路根据压电传感器5得到的压力大小，相应进行控制。
[0060]另外，每个透明导电图案31接触第一隔垫物41的数量相同，本发明对此并不作限定。每个透明导电图案31的长或宽的范围都小于4_，以提高检测灵敏度，但不以此为限。
[0061]并且，第一隔垫物41的压电材料为压电晶体、压电陶瓷、压电聚合物、以及包含电压陶瓷和压电聚合物的复合材料中的一种，本发明对此并不作限定。第一隔垫物41的压电材料具有不对称晶格结构的材料在外界作用力下，材料外形会产生变化;外形的变化使材料内部电子分布呈局部不均匀，进而在材料外表面产生净电场分布;这种效应称为压电效应，本发明利用压电材料可以实现机械能与电能之间的转化。第一隔垫物41的高度范围是3um至3.5um，但不以此为限。并且，第一隔垫物41具备弹性恢复力，可以在按压被释放后，恢复到原始形态(恢复到原始高度)。优选地，第一隔垫物41的压电材料为聚偏氟乙烯，因为这类压电材料柔软，成型性能良好，耐冲击，满足作为柱状隔垫物凸起的要求。并且，第一隔垫物41的形状为柱状或锥台，本发明对此并不作限定。
[0062]需要说明的是，彩膜基板I设置多个黑矩阵11，黑矩阵11在彩膜基板I平面内的投影覆盖第一隔垫物41，使得第一隔垫物41不会影响显示面板的显示效果。
[0063]在本发明的变化例中，也可以不包括压电传感器5，由其他器件(例如手机主板)来处理透明导电层3的电信号。
[0064]图7至9是本发明的显示面板检测压力的过程示意图。图7至图9通过两个第一隔垫物41(图7至9中的两个第一隔垫物41可以不相邻，相距一定距离)展示了从原始形态到被按压，然后被释放恢复到原始形态的过程。
[0065]如图7所示，两个锥台形状的第一隔垫物41各自连接在一个透明导电图案31上，第一隔垫物41的高度方向对应显示面板被按压的方向(Z轴)，两个透明导电图案31分别连接到压电传感器5。
[0066]如图8所示，当显示面板被按压时，其中一个第一隔垫物41收到压力E而发生形变，另一个第一隔垫物41收到压力F而发生形变，由于压力F大于压力E，两个第一隔垫物41的上底和下底的电荷都发生了不同变化，形成不同电信号。压力F下的第一隔垫物41的形变会大于压力E下的第一隔垫物41的形变。由于第一隔垫物41的电荷变化量与所受压力大小成正比，所以压力F下的第一隔垫物41的电荷变化量必然大于压力E下的第一隔垫物41的电荷变化量。并且压力F下的透明导电图案31也会获得数值较大的电信号传输到压电传感器5，压力E下的透明导电图案31也会获得数值较大的电信号传输到压电传感器5。显然，压电传感器5可以根据两个透明导电图案31传来的电信号的数值大小，获知他们所对应的位置的压力的准确数值大小。更能简单获知，形变较大的第一隔垫物41所在的位置的压力较大，形变较小的第一隔垫物41所在的位置的压力较小。
[0067]如图9所示，当显示面板从按压到被释放后，之前发生形变的两个第一隔垫物41回弹到原始状态，如同图7中一样。
[0068]继续参见图5，本发明还提供一种显示面板的制造方法，包括以下步骤:首先，提供一彩膜基板I。然后，制作一透明导电层3于彩膜基板I的一侧，透明导电层3包括多个透明导电图案31。接着，制作一压电感应层4于透明导电层3远离彩膜基板I的一侧，压电感应层4包括多个具有压电材料的第一隔垫物41，透明导电图案31电连接至少一个第一隔垫物41，第一隔垫物41受压力时的电荷变化量与所受压力大小成正比，透明导电层31将第一隔垫物41受压力时的电荷变化产生的电信号进行输出。最后，制作一阵列基板2于压电感应层4远离彩膜基板I的一侧。
[0069]实施例二
[0070]图10为本发明实施例提供的又一显示面板的剖面示意图。如图10所示的显示面板与前述实施例中显示面板(图5)的区别在于，透明导电层3的位置与前述实施例不同，彩膜基板1、阵列基板2、透明导电层3以及压电感应层4结构上的位置关系发生改变。作为第二基板的彩膜基板I;作为第一基板的阵列基板2;透明导电层3形成于彩膜基板I与阵列基板2之间；压电感应层4形成于透明导电层3与阵列基板2之间。本实施例同样可以通过透明导电层3与压电感应层4实现检测压力的效果。同样地，彩膜基板I设置多个黑矩阵11，黑矩阵11在彩膜基板I平面内的投影覆盖第一隔垫物41，使得第一隔垫物41不会影响显示面板的显示效果。
[0071]图11为本发明实施例提供的又一显示面板的剖面示意图。图12是图11中B-B’向的剖视图。如图11和12所示的显示面板与前述实施例中显示面板(图5)的区别在于，压电感应层4不仅包括第一隔垫物41，还包括了高度低于第一隔垫物41的第二隔垫物42，以便在压力感测时，形成压力阶段性递增的效果，但不以此为限，甚至可以根据需要增加第三隔垫物、第四隔垫物等。其中，压电感应层4还包括多个包含压电材料的第二隔垫物，每个透明导电图案31电连接一个第二隔垫物，第二隔垫物42的高度低于第一隔垫物41的高度，并且相差
0.2um至Ium0
[0072]当按压显示面板时，最先起作用的是第一隔垫物41，起主要支撑作用；只有当力达到一定大小(与隔垫物受压的设计有关)时，第二隔垫物42才会起作用。显示面板受到挤压时，第一隔垫物41的变形量远大于第二隔垫物42，第一隔垫物41的表面电荷变化更大。这种结构的优势在于能够更明确地确定压力的阶段，例如，通过一个压力按压时，仅有第一隔垫物41的表面电荷变化，产生一个对应的电信号，而当继续加大压力时，第二隔垫物42才起到作用，第一隔垫物41和第二隔垫物42的表面电荷都变化，产生一个数值明显更大的电信号，使得即使压电传感器5的精度不高，也能够清楚地对压力的大小进行分级。可以想到的设置高度低于第二隔垫物42的第三隔垫物可以经一步增加对压力的分级，后续可以根据压力的不同级别，进行不同操作。
[0073]图13为本发明实施例提供的又一显示面板的剖面示意图。如图13所示的显示面板与前述实施例中显示面板(图5)的区别在于，透明导电层3的位置与前述实施例不同，并且，压电感应层4不仅包括第一隔垫物41，还包括了高度低于第一隔垫物41的第二隔垫物42。本实施例同样可以通过透明导电层3与压电感应层4实现检测压力的效果，并且有助于方便地对压力的大小进行分级。
[0074]透明导电图案31假如位于透光区会对像素电极形成干扰，影响液晶转动，所以，为了避免干扰，可将透明导电图案31缩小到黑矩阵11区域。图14为本发明实施例提供的又一显示面板的剖面示意图。如图14所示的，R、G、B分别表示R像素(红色像素)、G像素(蓝色像素)、B像素(蓝色像素)。网格区域是黑矩阵11的区域，横线区域是透明导电图案31的区域，第一隔垫物41形成于透明导电图案31。黑矩阵11在第二基板平面内的投影还覆盖透明导电图案，以便避免透明导电图案31影响液晶转动。相邻的多个透明导电图案之间通过位于显示像素之间的至少一导体连接。例如:图中上部的两条透明导电图案31可以通过设置在R像素和B像素之间的一条导体来连接;而图中下部的两条透明导电图案31可以通过设置在R像素和B像素之间的另一条导体来连接。黑矩阵11在第二基板平面内的投影还覆盖导体，也避免导体影响液晶转动。在一个优选实施例中，导体可以与透明导电图案31同层同质，例如都是ITO材料(氧化铟锡)，但不以此为限。通过这种结构可以有效减小透明导电层对透光区像素电极的影响。
[0075]综上，本发明所提供的显示面板、显示装置及显示面板的制造方法具有下列优点:本发明中的隔垫物位于液晶盒内，通过电荷变化量与所受压力大小成正比的隔垫物支撑显示面板的液晶盒厚度，以便准确测量隔垫物所在位置所受到压力的大小，在几乎不增加现有设计显示面板厚度的基础上同时实现显示面板的显示、触摸和压力触控等功能。
[0076]以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种显示面板，其特征在于，包括: 一第一基板； 一第二基板，与所述第一基板相对设置； 一透明导电层，形成于所述第一基板与所述第二基板之间，所述透明导电层包括多个透明导电图案；以及 一压电感应层，形成于所述第一基板与所述透明导电层之间，所述压电感应层包括多个包含压电材料的第一隔垫物，至少一个所述透明导电图案电连接一个或多个所述第一隔垫物，当所述第一隔垫物受压力时，所述第一隔垫物的电荷变化量与所受压力大小成正比，所述透明导电层将所述第一隔垫物的电荷变化产生的电信号进行输出。2.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，还包括一压电传感器，电连接每个所述透明导电图案，所述压电传感器根据所述电信号获知相应的所述第一隔垫物所在位置的压力大小。3.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述第一隔垫物的压电材料为压电晶体、压电陶瓷、压电聚合物、以及包含电压陶瓷和压电聚合物的复合材料中的一种。4.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述第一隔垫物的压电材料为聚偏氟乙烯。5.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述压电感应层还包括多个包含压电材料的第二隔垫物，每个所述透明导电图案电连接至少一个所述第二隔垫物，所述第二隔垫物的高度低于所述第一隔垫物的高度，并且相差0.2um至Ium06.根据权利要求1至5中任意一项所述的显示面板，其特征在于，所述第一基板是彩膜基板，所述第二基板是阵列基板。7.根据权利要求6所述的显示面板，其特征在于，所述第一基板设置多个黑矩阵11，所述黑矩阵11在所述第一基板平面内的投影覆盖所述第一隔垫物。8.根据权利要求1至5中任意一项所述的显示面板，其特征在于，所述第一基板是阵列基板，所述第二基板是彩膜基板。9.根据权利要求8所述的显示面板，其特征在于，所述第二基板设置多个黑矩阵11，所述黑矩阵11在所述第二基板平面内的投影覆盖所述第一隔垫物。10.根据权利要求9所述的显示面板，其特征在于，所述黑矩阵在所述第二基板平面内的投影还覆盖所述透明导电图案。11.根据权利要求10所述的显示面板，其特征在于，相邻的多个所述透明导电图案之间通过位于显示像素之间的导体连接，所述黑矩阵在所述第二基板平面内的投影还覆盖所述导体。12.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，多个所述透明导电图案呈阵列排布。13.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，多个所述第一隔垫物呈阵列排布。14.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述第一隔垫物的形状为柱状或锥台。15.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，每个所述透明导电图案接触所述第一隔垫物的数量相同。16.—种显示装置，包括权利要求1至15中任意一项所述的显示面板、以及根据所述显示面板受到的压力大小相应进行控制的驱动电路。17.一种显示面板的制造方法，其特征在于，包括以下步骤: 提供一第一基板；形成一透明导电层于所述第一基板的一侧，所述透明导电层包括多个透明导电图案；形成一压电感应层于所述透明导电层远离所述第一基板的一侧，所述压电感应层包括多个具有压电材料的第一隔垫物，所述透明导电图案电连接至少一个所述第一隔垫物，所述第一隔垫物受压力时的电荷变化量与所受压力大小成正比，所述透明导电层将所述第一隔垫物受压力时的电荷变化产生的电信号进行输出；以及 形成一第二基板于所述压电感应层远离所述第一基板的一侧。
【文档编号】G06F3/041GK105929577SQ201610255479
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年4月22日
【发明人】刘晓敏, 康佳琪, 邱英彰, 沈柏平
【申请人】厦门天马微电子有限公司, 天马微电子股份有限公司