触摸屏及触摸显示装置的制作方法

本发明涉及触控显示领域，特别是涉及一种具有压力感应功能的触摸屏及触摸显示装置。

背景技术：

触摸屏因具有易操作性、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它方式的触摸屏，电容式触摸屏以成本低、结构简单和耐用等优势，逐渐被智能终端广泛使用。然而，现有的电容触摸屏仅感知屏体所在平面的触摸位置及操作，难以感知施加于屏体表面的压力变化带来的触摸参数。

为了能感测屏体表面的压力变化，业者在触摸屏内集成压力传感器。但目前的解决方案中，结构设计和制造过程都过于复杂，不契合触摸屏生产商的在制作触摸屏过程中使用的贴合工艺，阻碍了压力感应功能的成本降低和推广发展。

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制作工艺简单的触摸屏及触摸显示装置。

一种触摸屏，包括保护盖板、触摸感应单元和载板，所述保护盖板具有触摸区域和位于触摸区域外沿的边框区域，所述触摸感应单元用于感应施加于保护盖板上的触摸信号，所述触摸感应单元包括位于触摸区域的电极，以及位于边框区域的电极引线，所述电极与电极引线连接，所述载板用于承载触摸感应单元和保护盖板，所述载板与触摸感应单元之间设置弹性层，且所述载板具有导电区域，所述载板的导电区域与电极引线对应并形成用于感应施加于保护盖板的边框区域上的压力信号的电容感应器。

在其中一个实施例中，所述触摸感应单元的电极包括触摸驱动电极和触摸感应电极，所述电极引线包括驱动电极引线和感应电极引线，所述驱动电极引线与触摸驱动电极连接，所述感应电极引线与触摸感应电极连接，所述载板的导电区域与所述驱动电极引线或感应电极引线形成所述用于感应施加于保护盖板边框区域上的压力信号的电容感应器。

在其中一个实施例中，所述触摸驱动电极和触摸感应电极分布于同一基材上，或分别分布于两个不同的基材。

在其中一个实施例中，所述保护盖板作为承载触摸驱动电极和/或触摸感应电极的基材。

在其中一个实施例中，所述载板由绝缘基材和金属基材复合而成，或者所述载板包括绝缘基材及设置于绝缘基材表面的导电层。

在其中一个实施例中，所述载板为承载触摸感应单元的中框。

在其中一个实施例中，所述载板上设有凹陷区域，所述凹陷区域用于容置一显示单元。

在其中一个实施例中，所述弹性层为对应设置在保护盖板的边框区域的硅胶层、橡胶层、丙烯酸系胶层、溶胶层、泡绵层、多孔塑料层、多孔聚酯层、多孔聚丙烯层或泡棉胶层。

在其中一个实施例中，还包括处理器，所述处理器用于控制所述电容感应器的工作时序以及所述触摸感应单元的工作时序错开，使压力信号的感应和触摸信号的感应互不干扰。

一种触摸显示装置，包括上述任意一种的触摸屏，以及显示单元，所述显示单元设置在载板与触摸感应单元之间，并对应设置在保护盖板的触摸区域，所述弹性层设置在显示单元的外沿。

本发明通过监测电容的方式获取触摸操作的压力信号，构成用于压力信号感应的电容感应器可以同时检测多点触摸压力信号，并通过在构成电容感应器的两个极板之间引入弹性层，利用其在受力下能够轻易发生弹性变形，从而能够使检测力的电容感应器对应于触摸压力产生灵敏的电容变化，最终实现对触摸压力的灵敏检测。此外，形成用于检测力的电容感应器没有引入新的结构， 且利用触摸感应单元中的电极引线作为其中一个极板，能够节省走线空间和原材料，并能与触摸屏的制作工艺相匹配，不需要另加叠层结构，能够节约成本，迅速量产化。

附图说明

图1为本发明一实施例所提供的触摸显示装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明提供的触摸屏可以作为手机、平板电脑等消费性电子产品或者自动取款机、信息展示终端等类型的具有触摸交互形式的显示终端的触摸屏，相应的，本发明提供的触摸显示装置可以是手机、平板电脑、自动取款机、信息展示终端等类型的具有触摸交互形式的显示终端。

所述触摸屏包括保护盖板、触摸感应单元和载板。所述触摸显示装置包括所述触摸屏以及显示单元。其中所述保护盖板具有触摸区域和位于触摸区域外沿的边框区域，所述触摸感应单元用于感应施加于保护盖板上的触摸信号，所述触摸感应单元包括位于触摸区域的电极，以及位于边框区域的电极引线，所述电极与电极引线连接，所述载板用于承载触摸感应单元和保护盖板。

所述载板与触摸感应单元之间设置弹性层，且所述载板的部分区域具有导电性，具体地，所述载板与电极引线相对应的区域具有导电性，而其他区域不具有导电性。所述载板的导电区域与电极引线形成用于感应施加于保护盖板边框区域上的压力信号的电容感应器。

进一步地，触摸感应单元的电极包括触摸驱动电极和触摸感应电极。所述电极引线包括驱动电极引线和感应电极引线，所述驱动电极引线与触摸驱动电极连接，所述感应电极引线与触摸感应电极连接，所述载板的导电区域与所述驱动电极引线或感应电极引线形成所述用于感应施加于保护盖板边框区域上的压力信号的电容感应器。

触摸驱动电极和触摸感应电极可以分布于同一基材上，例如业界所称的gf结构、gf2结构等，或分别分布于两个不同的基材，例如业界所称的gff结构。 另外的一些实施例中，触摸驱动电极和触摸感应电极也可以形成在保护盖板的下表面而使得保护盖板兼具感应触摸信号的电容传感器的功能，该种结构被业界称为ogs结构。本发明所称“上”、“下”是相对于触摸显示装置在应用过程中与使用者靠近的程度而言，相对靠近使用者的一侧为“上”，相对远离使用者的一侧为“下”。例如保护盖板的下表面是指保护盖板远离使用者的一侧。另外的一些实施例中，该两种电极中的一种也可以形成在贴合于保护盖板的基材的表面，例如业界所称的g1f结构。

所述显示单元设置在载板与触摸感应单元之间，并对应设置在保护盖板的触摸区域，所述弹性层设置在显示单元的外沿。所述显示单元包括液晶功能层和背光模组，所述液晶功能层包括依次设置的上偏光片、滤光片、液晶层、基板及下偏光片，所述背光模组包括依次设置的上扩散片、上棱镜片、下棱镜片、下扩散片、导光板和反射片。所述液晶功能层还包括用于驱动液晶层的像素电极和公共电极。

进一步地，所述显示单元为薄膜晶体管显示单元，利用薄膜晶体管对液晶层进行驱动。所述显示单元的电极还包括与薄膜晶体管连接的电极，具体包括栅极驱动阵列电极、源极驱动阵列电极和漏极驱动电极。薄膜晶体管的所述漏极驱动电极与像素电极相连。

在一些实施例中，像素电极和公共电极位于液晶层的同一侧，提供的电场将平行于液晶层用于驱动液晶，此结构也即业界所称平面转换型(ips，in-planeswitch)结构。在另外一些实施例中，液晶层的像素电极和公共电极分别位于液晶层的两侧，此结构也即业界所称扭曲向列型(tn，twistednematic)结构。

所述触摸驱动电极和触摸感应电极用于感应施加于保护盖板上的触摸信号。所述触摸信号包括平行于保护盖板的二维方向上的接触、滑动、拖拽等触摸输入信号，甚至包括垂直于保护盖板方向上的隔空输入信号(即悬浮触控信号)或保护盖板边缘的侧边(例如弯曲屏的弧形侧边)的触摸输入信号。

所述触摸驱动电极和触摸感应电极可以通过溅射、蒸镀、印刷等方式制作在透明的基材上，如pet、pc、玻璃等透明薄膜材料上。所述触摸驱动电极和触摸感应电极的电极图案可以通过itofilm蚀刻、pet上丝印导电浆料获得， 或采用金属网格(metal-mesh)的工艺获得。相应的电极引线可以采用印刷、蚀刻等工艺获得。

进一步地，所述触摸屏还包括柔性电路板以及处理器。柔性电路板将处理器与电极引线电连接。触摸驱动电极和触摸感应电极获得的触摸信号通过电极引线传输至柔性电路板，并经处理器进一步处理，以获得最终的触摸位置信息。

所述载板的导电区域与所述驱动电极引线或感应电极引线形成所述用于感应施加于保护盖板边框区域上的压力信号的电容感应器。

所述载板为导电板体。所述载板作为保护盖板、触摸感应单元、显示单元的载体，若有必要，载板本身可与触摸感应单元、显示单元中的元件作绝缘处理形成非导电区域。当所述触摸显示装置为手机时，所述载板可以为手机的中框。载板位于手机外壳中，载板的一侧用于承载触摸显示装置的保护盖板、触摸感应单元、显示单元和主板等元器件，载板的另一侧则放置电池等元器件。当所述触摸显示装置为其他类型的设备时，也可为类似的板材。

所述载板可为金属材质，并与触摸显示装置采用同一接地处理。或者所述载板由绝缘基材和金属基材复合而成，并与触摸显示装置采用同一接地处理。或者所述载板包括绝缘基材及设置于绝缘基材一侧表面的导电层，并与触摸显示装置采用同一接地处理。

所述弹性层可以为硅胶层、橡胶层、丙烯酸系胶层或者溶胶层，也可以由多孔材料构成，如可以为泡绵层、多孔塑料层、多孔聚酯层、多孔聚丙烯层、泡棉胶层等。所述弹性层设置在载板上并与保护盖板的边框区域对应设置。

因形成用于检测力的电容感应器的一个极板为载板，另一个极板为触摸感应单元中的电极引线，电极引线作为压力信号和触摸信号的共用元件，需要使得这些电极引线具有不同工作状态以实现不同功能。因此，所述触摸显示装置中的处理器，还应具备使所述电极引线至少提供第一状态和第二状态的功能，其中在所述第一状态时，所述电极引线被配置用于实现触摸感应单元自身的触摸感应功能，在所述第二状态时，所述电极引线被配置作为检测力的若干电容感应器的电极，用于实现压力信号的检测功能。

此外，所述处理器用于控制所述检测力的若干电容感应器的电极引线的工 作时序与所述触摸驱动电极和触摸感应电极的工作时序错开，使压力信号的检测与触摸信号的感应功能互不干扰。

所述弹性层在所述保护盖板的边框区域受触摸按压时会根据触摸的力值信息和触摸位置产生相应的弹性压缩，并当触摸按压撤去后弹性层能够恢复至初始的状态或者恢复至接近于初始的状态。当所述触摸显示装置受按压力时，在施加力的位置处，由于弹性层受压缩，构成检测力的电容感应器的两个极板(也即载板和承载电极引线的基材)之间的距离会发生减小，并且其减小程度与所施加的力值呈对应关系。因此可以通过检测前述的电容感应器的电容变化实现对触摸显示装置上的触摸压力的检测。

具体地，触摸显示装置受力后，载板和电极引线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，所形成的电容感应器的电容值相应变大。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用于检测力的若干电容感应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，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感应器的电容变化信息，处理器用于对比触摸显示装置检测获得的若干电容感应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压力信息。其中压力信息包括触摸的力的大小，也可以包括触摸力的位置。

在具体的电容检测上，与电容式触摸屏技术类似，可以分自容和互容的方法。在自容方法中，两个极板中的载板或者电极引线接地，在触摸按压压力检测时，触摸显示装置直接检测非接地的极板与接地的极板间的电容。此外，在这类方法中可以进一步延伸成“类自容的方法”，即前述所说的与触摸显示装置同地的极板不一定为接地，也可以是处于某一其它的固定电势。此时，触摸显示装置所直接检测的电容即为两个极板构成的若干电容传感器的电容。在自容方法或“类自容的方法”中，电极引线可以通过单端感应方法来驱动。

在互容的检测方法中，触摸显示装置可以通过驱动电极引线并通过载板进 行感测信号，或者触摸显示装置可以通过驱动载板并通过电极引线进行感测信号。在这类方法中，触摸显示装置所直接检测的电容即为电极引线与载板的导电区域构成的若干电容传感器的电容。更进一步，在互容的检测方法中，触摸显示装置可以依次通过驱动若干电极引线中的某一个并通过若干电极引线中的另外一个进行感测信号，而载板仅作为参考电极。此时，触摸显示装置所直接检测的电容为相应电极引线间的电容信号，但是该电容信号间接体现了电极引线与载板的导电区域之间的电容信息。当触摸显示装置受触摸按压时，电极引线与载板的导电区域之间的电容信息发生改变，触摸显示装置所检测的各个电极引线之间的电容同时发生改变。

以下将结合附图图1再对本发明的实施例作进一步说明。

如图1所示，本发明一实施例提供的触摸显示装置包括保护盖板10、触摸感应单元20，载板30、弹性层40和显示单元(图未示)。

保护盖板10为玻璃材质，触摸感应单元20包括两个独立的基材21、22，以及分别形成在两个基材21、22表面上的触摸驱动电极210和触摸感应电极220，以及分别与触摸驱动电极210、触摸感应电极220相连的驱动电极引线211和感应电极引线221，由此构成业界所称的gff结构类型的触摸屏。可以理解，在其他实施例中，触摸屏还可以是g1f等其他结构。

保护盖板10具有触摸区域100和位于触摸区域100外沿的边框区域101。图示实施例中，触摸区域100位于保护盖板10的中间区域，边框区域101位于保护盖板10的四周边缘区域。

触摸驱动电极210和触摸感应电极220对应保护盖板10的触摸区域100设置。换言之，触摸驱动电极210和触摸感应电极220在保护盖板10内的正投影均位于触摸区域100内。驱动电极引线211和感应电极引线221对应保护盖板10的边框区域101设置。触摸驱动电极210靠近保护盖板10设置，可以理解在其他实施例中，也可以是触摸感应电极220靠近保护盖板10设置。

驱动电极引线211和感应电极引线221通过一柔性电路板50与处理器(图未示)连接。

载板30为手机的中框，用于承载保护盖板10、触摸感应单元20和显示单 元等器件。载板30上设有凹陷区域31，所述凹陷区域31用于容置所述显示单元。凹陷区域31对应保护盖板10的触摸区域100，因而所述显示单元也对应保护盖板10的触摸区域100设置。

载板30具有导电区域301和非导电区域302，其中导电区域301与感应电极引线221对应，两者形成用于检测力的电容感应器的两个极板。导电区域301之外的其他区域均为非导电区域302。导电区域301的形状可以与感应电极引线221的图案形状一致，或者也可以是简单的整个块状区域，例如图中所示对应感应电极引线221的长方形区域，或者对应弹性层40的长方形区域。

弹性层40为泡棉，且设置在载板30上对应保护盖板10的边框区域101，具体地，在保护盖板10的触摸区域100的两个相对侧边，位于显示单元的外沿。

本发明通过监测电容的方式获取触摸操作的压力信号，构成用于压力信号感应的电容感应器可以同时检测多点触摸压力信号，并通过在构成电容感应器的两个极板之间引入弹性层，利用其在受力下能够轻易发生弹性变形，从而能够使检测力的电容感应器对应于触摸压力产生灵敏的电容变化，最终实现对触摸压力的灵敏检测。此外，形成用于检测力的电容感应器没有引入新的结构，且利用触摸感应单元中的电极引线作为其中一个极板，能够节省走线空间和原材料，并能与触摸屏的制作工艺相匹配，不需要另加叠层结构，能够节约成本，迅速量产化。

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。