压力感应触控屏及电子设备的制作方法

本实用新型涉及压力感应触控屏及电子设备。

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平板电脑和智能手机、超级笔记本电脑等的主要人机交互手段。触摸屏根据不同的触控原理可分为电阻触摸屏、电容触摸屏、红外触摸屏和表面声波(SAW)触摸屏等四种主要类型。其中电容触摸屏具有多点触控的功能，反应时间快、使用寿命长和光透过率较高，用户使用体验优越，同时随着工艺的逐步成熟，良品率得到显著提高，电容屏价格日益降低，目前已成为中小尺寸信息终端触控交互采用的主要技术。

但是电容触摸屏仅感知屏体所在平面(X，Y轴二维空间)的触摸位置，难以支持垂直于屏体平面(Z轴)的触摸参数感知。

因而，目前的触摸屏相关技术仍有待改进。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提供一种三维多点式压力感应触控屏。

在本实用新型的一个方面，本实用新型提供了一种压力感应触控屏。根据本实用新型的实施例，该压力感应触控屏包括：保护盖板，显示单元，第一压力感应层以及第二压力感应层，其中，显示单元设置在保护盖板下方，并且显示单元包括显示模组和背光模组，其中，背光模组包括至少一个光学膜片叠层和位于所述光学膜片叠层下方的支撑件，第一压力感应层设置在光学膜片叠层中的任意两个光学膜片之间或光学膜片叠层与支撑件之间，第二压力感应层耦接至第一压力感应层并形成压力感应电容。在该压力感应触控屏中，通过手指、触屏笔或其它等对保护盖板施加压力后，会引起第一压力感应层的变形，从而使得第一压力感应层和第二压力感应层之间的压力感应电容值发生变化，通过对压力感应电容的检测，可以确定施加的压力信息，例如施加的压力的大小、位置等。

可选的，第一压力感应层和第二压力感应层之间具有可压缩间隙。由此，能够为第一压力感应层提供可变形空间。

可选的，所述可压缩间隙填充有弹性材料。由此，触控屏表面因压力产生的变形可以通过弹性材料传导至第一压力感应层。

可选的，可压缩间隙的厚度为0.05-0.5毫米。由此，可以为第一压力感应层提供合适的可变形空间。

可选的，所述光学膜片叠层包括由上至下依次设置的遮光膜、上扩散片、上棱镜片、下棱镜片、下扩散片、导光板及反射片，第一压力感应层设置于反射片与导光板之间，或者反射片与支撑件之间。

可选的，该压力感应触控屏进一步包括：屏蔽层，该屏蔽层位于第一压力感应层远离第二压力感应层的一侧。通过设置屏蔽层，可以消除显示模组对第一压力感应层的信号干扰。

可选的，第一压力感应层包括基板和电极层，上述屏蔽层和电极层分别位于该基板的两侧。由此，基板能够有效对电极层和屏蔽层起到支撑作用，同时可以使得两者之间绝缘。

可选的，背光模组的支撑件为金属板或金属框，该支撑件构成所述第二压力感应层。由此，由支撑件构成第二压力感应层能够简化压力感应触控屏的结构，不需要额外设置第二压力感应层，有利于减小其厚度，符合轻薄化的发展趋势。

可选的，第二压力感应层位于支撑件上。由此，背光模组的支撑件可以同时作为第二压力感应层的基材，有利于减小触控屏的厚度。

在本实用新型的另一方面，本实用新型提供了一种电子设备。根据本实用新型的实施例，该电子设备包括前面所述的压力感应触控屏，以及用于支撑该压力感应触控屏的中框，且该中框构成压力感应触控屏的第二压力感应层。发明人发现，该电子设备可以有效对施加于保护盖板的力进行检测，实现了垂直于屏体平面(Z轴)的触摸参数感知，具有多点式压力感应的功能，且由中框构成第二压力感应层能够简化压力感应触控屏的结构，不需要额外设置第二压力感应层，有利于减小其厚度，符合轻薄化的发展趋势。

可选的，该电子设备可以为选自手机、平板电脑、可穿戴设备、电子阅读器、超级笔记本电脑、台式计算机、电视机、生活电器中的至少一种。

附图说明

图1显示了根据本实用新型实施例的压力感应触控屏的结构示意图。

图2显示了根据本实用新型一个实施例的第一压力感应层的结构示意图。

图3A-图3C显示了根据本实用新型又一实施例的第一压力感应层的结构示意图。

图4A-图4C显示了根据本实用新型再一实施例的第一压力感应层的结构示意图。

图5A-图5B显示了根据本实用新型另一实施例的第一压力感应层的结构示意图。

图6显示了根据本实用新型实施例的第一压力感应层和第二压力感应层的结构示意图。

图7A-图7B显示了根据本实用新型实施例的背光模组的结构示意图。

图8显示了根据本实用新型实施例的压力感应触控屏的结构示意图。

图9显示了根据本实用新型实施例的屏蔽层和第一压力感应层的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

在本实用新型的一个方面，本实用新型提供了一种电子设备。根据本实用新型的实施例，该电子设备包括触控屏和用于支撑触控屏的中框，参照图1，该触控屏包括：保护盖板100，显示单元200，第一压力感应层300以及第二压力感应层400，其中，显示单元200设置在保护盖板100下方，并且显示单元200包括显示模组210和背光模组220，背光模组220包括至少一个光学膜片叠层和支撑件，第一压力感应层300设置在背光模组220内部，如光学膜片叠层中的任意两个光学膜片之间或光学膜片叠层与支撑件之间，第二压力感应层400耦接至第一压力感应层300并与第一压力感应层300之间形成压力感应电容。在该压力感应触控屏中，通过手指、触屏笔或其它等对保护盖板100施加压力后，会引起第一压力感应层300的变形，从而使得第一压力感应层300和第二压力感应层400之间的压力感应电容值发生变化，通过对压力感应电容的检测，可以确定施加的压力信息，例如施加的压力的大小、位置等。

根据本实用新型的实施例，保护盖板100的具体材质不受特别限制，可以为本领域常规的保护盖板，例如包括但不限于PMMA、PC、玻璃、蓝宝石、陶瓷等。

根据本实用新型的实施例，显示单元200也不受特别限制，可以为任何已知的显示模组。在本实用新型的一些实施例中，显示单元200包括但不限于液晶显示器件或有机发光显示器件，一些具体示例中，显示单元200可以为IPS、TFT、TN等方式的显示屏幕或OLED显示屏等。

根据本实用新型的实施例，第一压力感应层300的具体材质也不受特别限制，只要能够与第二压力感应层400之间有效形成压力感应电容即可。在本实用新型的一些实施例中，第一压力感应层300可以由ITO、金属网格(metal mesh)、纳米银丝导电膜、石墨烯金属层(如Cu、Ag镀层，或者是金属有机浆料，如银浆、铜浆等)形成，还可以由柔性线路板(FPCB)形成。根据本实用新型的实施例，第一压力感应层300的厚度可以为10nm(ITO镀层)-300μm(FPC)之间。由此，既能够保证较好的感应效果，也不会过厚，而导致触控屏的厚度增大或材料的浪费。

根据本实用新型的实施例，第一压力感应层300的具体设置方式也不受特别限制，例如，在本实用新型的一些实施例中，可以直接在背光模组220的任意光学膜片的下表面或上表面镀导电层，然后通过蚀刻等方式形成具有预定电极图案的第一压力感应层300。在本实用新型的另一些实施例中，可以直接通过丝网印刷直接形成具有预定电极图案的第一压力感应层300。在本实用新型的一些实施例中，压力感应层300可以形成在柔性基材上，其中，柔性基材可以为PET、PC等透明有机薄膜材料，也可以为非透明的柔性材料，如柔性印刷电路板等，第一压力感应层300可以形成在柔性基材的表面上，也可以收纳于基于柔性基材上形成的凹槽中。

根据本实用新型的一些实施例，该触控屏通过检测第一压力感应层300和第二压力感应层400之间的自电容检测压力信息。具体地，第一压力感应层300包括多个电极，在本实用新型的一些实施例中，第一压力感应层300中的电极图案的具体形状不受特别限制。在本实用新型的一些实施例中，参照图2，第一压力感应层300可以含有多个矩形电极，各个电极分别通过连接线连接到一个或多个处理单元，处理单元用于检测压力感应电容并确定施加于保护盖板的压力信息。本领域技术人员可以理解，图2仅是示例性说明本实用新型的电子设备中的第一压力感应层300，但并不能视为是对本实用新型的限制，在本实用新型的另一些实施例中，第一压力感应层300中的电极图案可以为金属网格、菱形、三角形、弧形、规则或不规则的多边形等。

根据本实用新型的实施例，该触控屏通过检测互电容压力感应电容值，进而确定压力信息。在本实用新型的一些实施例中，参照图3A-图3C，第一压力感应层300包括基板310、驱动电极Tx和感应电极Rx，基板310位于保护盖板100下方，驱动电极Tx和感应电极Rx位于基板310的同一侧面上。由此，驱动电极Tx和感应电极Rx可以设置于同一膜层中，有利于减小触控屏的厚度，符合轻薄化的发展趋势。根据本实用新型的实施例，第一压力感应层300的厚度可以为0.01-0.03毫米之间。由此，既能够保证较好的感应效果，也不会过厚，而导致压力感应触控屏的厚度增大或材料的浪费。

根据本实用新型的实施例，基板310的具体材质不受特别限制，本领域技术人员可以灵活选择。在一些实施例中，基板可以为PET、PC等透明有机薄膜材料，也可以为非透明的柔性材料，如柔性印刷电路板等。

根据本实用新型的实施例，驱动电极和感应电极在基板上的设置方式不受特别限制。一些实施例中，驱动电极和感应电极可以通过丝网印刷、电镀或蚀刻的方式直接形成在基板的一个表面上。例如，可以直接在基板310上镀导电层，然后通过蚀刻等方式形成驱动电极和感应电极。另一些实施例中，也可以预先在基板310上形成凹槽，然后在凹槽中填充导电材料形成驱动电极和感应电极。由此，有利于减小触控屏的厚度。

根据本实用新型的实施例，形成驱动电极和感应电极的具体材质不受特别限制，本领域技术人员可以根据需要灵活选择。在本实用新型的一些实施例中，驱动电极和感应电极可以各自独立地由氧化铟锡(ITO)、金属网格(metal mesh)、纳米银丝导电膜、石墨烯金属层(如Cu、Ag镀层，或者是金属有机浆料，如银浆、铜浆等)形成，还可以由柔性线路板(FPCB)形成。由此，第一压力感应层300导通效果较好，具有良好的压力响应性。

根据本实用新型的实施例，驱动电极和感应电极的具体形状不受特别限制，只有能够有效感知触摸相关信息即可。在本实用新型的一些实施例中，参照图4A-图4C，驱动电极和感应电极呈梳状结构并相互嵌合设置。由此，能够设置于同一膜层，有利于减小触控屏的厚度，并且具有良好的压力响应性。驱动电极Tx和感应电极Rx的数量不受特别限制，可以各自独立地为一个或多个。例如，图3A示出了驱动电极Tx和感应电极Rx均为一个的结构示意图，图4A-图4C分别示出了驱动电极为两个(Tx1和Tx2)、感应电极Rx为一个的结构示意图、驱动电极Tx为一个、感应电极为两个(Rx1和Rx2)的结构示意图、以及驱动电极为两个(Tx1和Tx2)、感应电极为两个(Rx1和Rx2)的结构示意图。本领域技术人员可以理解，上述情形仅是示例性的说明本实用新型的压力感应层的结构，并不能视为是对本实用新型的限制，在其它一些实施例中，驱动电极Tx和感应电极Rx可以为各自独立的为3个、4个或其它数量等。

根据本实用新型的实施例，参照图5A和图5B，驱动电极和感应电极可以覆盖第一压力感应层300的全部区域，也可以覆盖第一压力感应层300的部分区域，均可以实现良好的压力响应性，且压力感应灵敏度较高。本领域技术人员可以理解，驱动电极和感应电极的分布方式并不限于图5A-图5B所示的方式，可以根据需要灵活设置。例如，在另外一些实施例中，驱动电极和感应电极可以分布在第一压力感应层300的四角、四条边的中点、四周的边缘、中间等。

根据本实用新型的实施例，第一压力感应层300用于检测施加于保护盖板100的压力的相关信息，如施加压力的位置、施加压力的大小等。具体而言，参照图6，根据本实用新型实施例的电子设备感知压力的工作原理如下：驱动电极Tx和感应电极Rx之间形成第一压力感应电容C1、驱动电极Tx与第二压力感应层间形成第二压力感应电容C2、感应电极Rx与第二压力感应层之间形成第三压力感应电容C3。当在保护盖板100上施加触摸操作时，第一压力感应层300发生形变，使得驱动电极Tx、感应电极Rx和第二压力感应层相互之间的位置发生变化，使得上述第一压力感应电容C1、第二压力感应电容C2和第三压力感应电容C3容值发生变化。因此，可以建立上述电容变化信息与触控屏的受力信息的相互关系数据库。在实际应用中，所述电子设备中还包括存储器和处理器，存储器中存储有在触控屏中的不同位置进行不同的力值触摸下，触控屏中检测力的各个电容变化信息，处理器用于对比触控屏检测获得的电容变化信息与所预存储的电容变化信息，从而判断触控屏的触摸信息。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。

在本实用新型的实施例中，第一压力感应层300设置于背光模组内部，为保证显示模组的良好显示效果，当第一压力感应层设置于光学膜片叠层内部时，要求第一压力感应层300为透明的，当第一压力感应层300设置于光学膜片叠层与支撑件之间时，对第一压力感应层300的透明度没有特别限制，第一压力感应层300可以为透明的、半透明的或者不透明。

在本实用新型的一些实施例中，背光模组220的光学膜片叠层由上至下依次设置有遮光膜221、上扩散片222、上棱镜片223、下棱镜片224、下扩散片225、导光板226、和反射片227，第一压力感应层300可以在背光模组220内部的具体位置不受特别限制，可以设置于任意两个光学膜片之间或光学膜片叠层与支撑件之间。具体而言，第一压力感应层300可以设置于以下位置之一：遮光膜和上扩散片之间、上扩散片和上棱镜片之间、上棱镜片和下棱镜片之间、下棱镜片和下扩散片之间、下扩散片和导光板之间、导光板和反射片之间、以及反射片和保护外壳之间。出于加工比较简单方便的角度考虑，在本实用新型的一些实施例中，参照图7A-图7B，第一压力感应层300设置于反射片227与导光板226之间或者反射片227与支撑件228之间。由此，加工方便，易于操作。在本实用新型的一些实施例中，第一压力感应层300可以集成设置于背光模组内部，例如集成设置于导光板的下表面、反射片的上表面或下表面、支撑件的上表面。由此，易于组装。

根据本实用新型的实施例，背光模组220的支撑件228主要起固定背光模组的作用，可以为胶框或为金属板或金属框。其中，当背光模组的支撑件为胶框时，胶框为“口”字型，即包括共同形成矩形的四条边，且设置有容纳槽，背光模组的光学膜片叠层设置于胶框的容纳槽中；当背光模组的支撑件为金属板或金属框时，其中金属板为整片结构，即为完整的金属层。

根据本实用新型的实施例，第二压力感应层400的具体位置不受特别限制，只要能够与第一压力感应层300之间形成压力感应电容，能够有效对施加于保护盖板100的力进行检测即可。在本实用新型的一些实施例中，背光模组220的支撑件228为金属板或金属框，该支撑件构成第二压力感应层。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层400，有利于减小厚度。在本实用新型的另一些实施例中，第二压力感应层400可以设置于背光模组的支撑件上。由此有利于减小触控屏的厚度，且便于加工与操作。

根据本实用新型的实施例，参照图8，第一压力感应层300与第二压力感应层400之间可以具有可压缩间隙500。由此，能够为显示单元200和第一压力感应层300提供可变形空间。在本实用新型的一些实施例中，可压缩间隙500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。在本实用新型的实施例中，可压缩间隙500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500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500的具体位置并不局限于图8所示的情况，只要位于第一压力感应层和第二压力感应层之间，可以为第一压力感应层的变形提供空间即可。

根据本实用新型的实施例，该触控屏可以进一步包括：屏蔽层700，该屏蔽层700位于第一压力感应层300远离第二压力感应层的一侧。通过设置屏蔽层700，可以消除显示模组的噪声信号对第一压力感应层的信号干扰。在本实用新型的一些实施例中，参照图9，第一压力感应层300包括基板310和电极层320，可以将屏蔽层700和电极层320分别设置于基板310的两侧。由此，基板310能够有效对第一压力感应层和屏蔽层起到支撑作用，同时可以使得两者之间绝缘。根据本实用新型的实施例，形成屏蔽层700的具体材质不受特别限制，可以为ITO、金属网格、纳米银丝导电膜或者金属镀层等，屏蔽层700可以为整面结构，也可以为迹线形结构，其中迹线之间的间距可以小于1毫米。形成基板310的具体材质也不受特别限制，可以为PET、PC、PMMA、COP、玻璃、柔性印刷电路板等。在本实用新型的具体示例中，屏蔽层700和电极层320可以由相同或不同的材料形成，例如，可以采用双面镀ITO的薄膜，只需在其中的一面进行导电图案的制作，即可形成电极层320，未作处理的一面即为屏蔽层700。

根据本实用新型的实施例，该触控屏可以进一步包括触摸感应单元，该触摸感应单元可以具有本领域常用的触摸屏结构，例如可以为外挂式(包括但不限于OGS、GF、GFF、GF2等)、on-cell、in-cell等方式的触摸屏结构。

在本实用新型的另一方面，本实用新型提供了一种电子设备。根据本实用新型的实施例，该电子设备包括前面所述的压力感应触控屏，以及用于支撑所述压力感应触控屏的中框，且所述中框构成所述压力感应触控屏的第二压力感应层。该电子设备包括前面所述的压力感应触控屏的所有特征和优点，在此不再一一赘述。

根据本实用新型的实施例，该电子设备的具体种类不受特别限制，可以为任何可以通过触摸等方式进行人机交互的电子设备，例如包括但不限于手机、平板电脑、可穿戴设备(手环等)、电子阅读器、超级笔记本电脑、台式计算机、电视机、各种生活电器等。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。