本发明属于触控技术领域，具体涉及一种触控基板及其制备方法、触控显示装置。
背景技术：
传统的触控面板一般仅能识别X方向和Y方向的二维坐标内的触控操作，即只能确定使用者所按压触控面板的位置，而对于使用者按压的力度，则无法进行判定，这给触控操控的进一步发展和应用带来了局限。
压力触控(Force Touch)，也称3D触控，将传统的二维触控识别扩展到三维，其根据垂直于屏幕方向大小不同的力，识别不同的触控指令。该技术是在原有X、Y二维识别的基础上增加了Z轴(按压)的维度识别。
发明人发现现有技术中至少存在如下问题：现有压力触控一般是在触控面板下方单独贴附压力感应片，再将压力感应片与柔性电路板(FPCB)连接，其根据压力感应的面积进行识别，即压力感知单元分散的分布于面板之上，当触控压力达到一定面积时才可进行压力识别，其压感识别效果不灵敏；此外单独贴附的压力感应片与面板进行贴合、组装，不仅制备流程繁琐，还增加了触控产品的厚度。
技术实现要素：
本发明针对现有的压力触控增加了触控产品的厚度、压感识别效果不灵敏的问题，提供一种触控基板及其制备方法、触控显示装置。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是：
一种触控基板，包括衬底，以及设于衬底同一侧的触控电极和压电感应单元，所述压电感应单元包括柔性材料层和分散设置于所述柔性材料层内的压电粒子，且压电感应单元与触控电极重叠或相邻设置。
可选的是，所述触控电极包括相互绝缘的第一电极和第二电极，所述压电感应单元设于所述第一电极与第二电极之间。
可选的是，所述压电粒子的材料包括PbTiO3、PbZrO3、MgTiO3、MgZrO3、NbTiO3、NbZrO3、NiTiO3、NiZrO3、ZnTiO3、ZnZrO3、YbTiO3、YbZrO3、SrTiO3、Sr ZrO3、BaTiO3、BaZrO3、LaTiO3、LaZrO3、BiTiO3、BiZrO3中的任意一种或几种的混合物。
可选的是，所述压电粒子的粒径范围为0.1nm-10μm。
可选的是，所述柔性材料层的材料包括透明弹性体，所述透明弹性体包括分子链，所述压电粒子吸附于所述分子链上。
可选的是，所述透明弹性体由聚二甲基硅氧烷构成，所述分子链包括钛酸四丁酯。
本发明还提供一种触控基板的制备方法，包括形成触控电极的步骤和形成压电感应单元的步骤，所述压电感应单元包括柔性材料层和分散设置于所述柔性材料层内的压电粒子，且压电感应单元与触控电极重叠或相邻设置。
可选的是，所述形成压电感应单元的步骤包括：
形成第一电极；
涂覆压电感应单元的原料；所述压电感应单元的原料包括柔性材料的预聚物混合液和分散于所述混合液的压电粒子；
将压电感应单元的原料固化得到压电感应单元；
形成与第一电极相互绝缘的第二电极。
可选的是，所述柔性材料的预聚物混合液包括聚二甲基硅氧烷和钛酸四丁酯的混合物。
可选的是，所述柔性材料的预聚物混合液中钛酸四丁酯的重量含量为2-10％。
可选的是，所述压电粒子与柔性材料的预聚物混合液的重量比的范围为1-15％。
本发明还提供一种触控显示装置，包括柔性显示面板和上述的触控基板，所述触控基板设于所述柔性显示面板的出光面上。
本发明的触控基板中触控电极不仅可以识别平面内的二维坐标内的触控操作，当使用者触控该面板时，柔性的压电感应单元受到压力，使得柔性材料层内部分散的压电粒子之间产生电荷，该电荷的产生可以改变触控电极周围的电场，从而对垂直于面板方向的按压触控进行压力的识别，该利用压电感应的触控对压力识别效果十分灵敏，同时，由于压电感应单元的基体是柔性材料形成的薄膜层，因此，该设计方案不会增加产品的整体厚度。本发明的触控装置适用于各种显示面板，尤其适用于柔性显示装置。
附图说明
图1为本发明的实施例1的触控基板的结构示意图；
图2为本发明的实施例2的触控基板的结构示意图；
图3为本发明的实施例2的触控电极的结构俯视示意图；
图4为本发明的实施例2的分子链的结构示意图；
图5为本发明的实施例5的触控显示装置的结构示意图；
其中，附图标记为：1、触控电极；11、第一电极；12、第二电极；3、压电感应单元；31、柔性材料层；32、压电粒子；4、柔性显示面板；41、驱动背板；42、发光单元；43、保护膜层。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
实施例1：
本实施例提供一种触控基板，如图1所示，包括衬底，以及设于衬底同一侧的触控电极1和压电感应单元3，所述压电感应单元3包括柔性材料层31和分散设置于所述柔性材料层31内的压电粒子32，且压电感应单元与触控电极重叠或相邻设置。
本实施例的触控基板中，触控电极1不仅可以识别平面内的X方向和Y方向的二维坐标内的触控操作，当使用者触控该面板时，柔性的压电感应单元3受到压力，使得柔性材料层31内部分散的压电粒子32之间产生电荷，该电荷的产生可以改变触控电极1周围的电场，从而对垂直于面板方向的Z轴维度的按压触控进行识别，该压感识别效果十分灵敏，同时，由于压电感应单元3的基体是薄膜形成的柔性材料层31，因此，该设计方案不会增加产品的整体厚度。
可以理解的是，触控电极1可以是自容式触控电极1，也可以是互容式触控电极1。当触控电极1是自容式触控电极1时，压电感应单元3可以设置于触控电极1的上方，也可以设置于触控电极1的下方，还可以设于触控电极1的周边，只要将压电感应单元3设于邻近触控电极1的位置处，当压电感应单元3受到压力时均会改变触控电极1周围的电场，对垂直于面板方向的按压触控进行识别。
实施例2：
本实施例提供一种互容式3D触控基板，如图2所示，包括衬底，以及设于衬底同一侧的相互绝缘的第一电极11和第二电极12，其中，所述第一电极11与第二电极12之间设有压电感应单元3；所述压电感应单元3包括柔性材料层31和分散设置于所述柔性材料层31内的压电粒子32。
参见附图3，本实施例对应的中第一电极11和第二电极12相互交叉且相互绝缘，其在二维平面坐标内的触控为互容式；由于压电感应单元3设于第一电极11和第二电极12之间，当使用者触控该面板时，柔性的压电感应单元3受到压力，使得柔性材料层31内部分散的压电粒子32之间产生电荷，该电荷的产生可以改变第一电极11和第二电极12之间的电场，由于第一电极11和第二电极12与触控信号线连接，故电场的改变转化为触控信号，相当于对垂直于面板方向的Z轴维度的按压触控进行了识别。
本实施例中对第一电极11与第二电极12的具体设置方式不做限制，二者中的一个可以为板状电极，另一个为条状电极，也可以如图3所示二者均为条状电极，上、下电极排布方式可以如图3中相互垂直，也可以是其它交叉方式。采用其它方式设置的互容式触控电极1也可以依据与本实施例类似的原理实现3D触控。本实施例中对第一电极11与第二电极12的具体材料也不进行限定，当其仅用于触控时，可以选用金属电极；当其用于触控显示时，为了不影响显示的透光率电极可选用透明导电材料，例如ITO等。
此外，本实施例中对述柔性材料层31的具体材料不做限定，其可以选自树脂材料、弹性体、硅胶、橡胶、纤维、塑料等。
作为本实施例的一种可选方案，所述柔性材料层31包括透明弹性体。
也就是说，本实施例中选用透明的柔性材料层31，这样透明材料层不会影响产品的透光，这种触控基板适用于柔性触控显示中。其中，弹性体对触控的压力反应灵敏，因此能时时的将触控的压力转变为其内部的压电粒子32的移动，从而产生电荷，改变触控电极的电场；同样当触控操作结束，弹性体能瞬间恢复受压力前的状态。
在实际工艺中，可以根据材料自身化学或物理性能对透明弹性体及压电粒子32的具体物质进行选择，使得压电粒子32能均匀分散于透明弹性体内，并且在长期触控使用中，压电粒子32能在透明弹性体受压时及时游移，在透明弹性体受压结束后能迅速恢复均匀分散状态。
作为本实施例的一种优选方案，所述透明弹性体内包括分子链，所述压电粒子32吸附于所述分子链上。
也就是说，本实施例中给出一种透明弹性体与压电粒子32的具体结合方式：即选择可吸附压电粒子32的分子链，如图4所示，分子链的作用是作为类似于纤维组织结构的载体，在微观上使得压电粒子32在基体材料内部均匀分散。
在此，本实施例中对压电粒子32的具体材料不进行限定，本领域技术人员可以根据需要进行选择。作为本实施例的一种可选方案，所述压电粒子32的材料包括PbTiO3、PbZrO3、MgTiO3、MgZrO3、NbTiO3、NbZrO3、NiTiO3、NiZrO3、ZnTiO3、ZnZrO3、YbTiO3、YbZrO3、SrTiO3、Sr ZrO3、BaTiO3、BaZrO3、LaTiO3、LaZrO3、BiTiO3、BiZrO3中的任意一种或几种的混合物。
为了便于压电粒子32能有效吸附于所述分子链上，所述压电粒子32的粒径不易太大，可选的，压电粒子32的粒径范围为范围为0.1nm-10μm。优选的是，所述压电粒子32的粒径范围为0.1nm-100nm。
更具体的，本实施例提供一种具体实施方案，所述透明弹性体为聚二甲基硅氧烷，所述分子链包括钛酸四丁酯。压电粒子32包括PbTiO3和PbZrO3的混合物。
其中，聚二甲基硅氧烷含有大量甲基，钛酸四丁酯的端基包括甲基，故聚二甲基硅氧烷与钛酸四丁酯的极性相似，二者互溶性较佳。且钛酸四丁酯与PbTiO3和PbZrO3具有磁性吸附作用，因此可以使得压电粒子32均匀分散于基体透明弹性体内。
更具体的，本实施例中对聚二甲基硅氧烷的分子量不进行具体限定，可以根据基体材料需要的弹性程度对其具体分子量进行选择，例如，在聚二甲基硅氧烷的分子量在5000-150000范围内时，聚二甲基硅氧烷为弹性体状态，当分子量小于上述范围时，聚二甲基硅氧烷可呈凝胶状态，当分子量大于上述范围或者更大时，聚二甲基硅氧烷可呈橡胶或固态。
实施例3：
本实施例提供一种触控基板的制备方法，包括以下步骤：
S01、形成触控电极；具体的，可以采用气相沉积、磁控溅射等工艺先在衬底上形成一层导电薄膜，再采用构图工艺将导电薄膜图案化得到触控电极；更具体的，导电薄膜的材质可以为透明导电材料，例如，铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)等透明金属氧化物；构图工艺是指包括光刻胶涂布、曝光、显影、刻蚀、光刻胶剥离等用于对薄膜进行图案化的工艺。
S02、在完成上述步骤的衬底上与触控电极重叠或相邻的位置处涂覆压电感应单元的原料；所述压电感应单元的原料包括柔性材料的预聚物混合液和分散于所述混合液的压电粒子；压电感应单元的原料可选择利于涂覆工艺的流动态或者粘稠状液体，该液体中含有柔性材料的预聚物混合液以及压电粒子，涂覆前压电粒子均匀分散于预聚物混合液中。
S03、对涂覆的压电感应单元的原料进行加热，从而使得预聚物进一步聚合，得到固化的柔性材料层，压电粒子均匀分散于柔性材料层内。
实施例4：
本实施例提供一种互容式3D触控基板的制备方法，包括以下步骤：
S1、在衬底上形成条状的第一电极；具体的，该步骤与实施例3步骤S01类似，可以采用气相沉积、磁控溅射等工艺先在衬底上形成一层导电薄膜，再采用构图工艺将导电薄膜图案化得到第一电极；更具体的，导电薄膜的材质可以为透明导电材料，例如，铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)等透明金属氧化物；构图工艺是指包括光刻胶涂布、曝光、显影、刻蚀、光刻胶剥离等用于对薄膜进行图案化的工艺。
S2、在完成上述步骤的衬底上也就是第一电极上涂覆压电感应单元的原料；所述压电感应单元的原料包括柔性材料的预聚物混合液和分散于所述混合液的压电粒子；在此可以根据欲形成的柔性材料层的不同物理性能，对具体的预聚物混合液进行选择，也就是说，可以选择不同的预聚物使得最终制备的柔性材料层具有弹性。
作为本实施例一种可选方案，柔性材料的预聚物混合液包括聚二甲基硅氧烷和钛酸四丁酯的混合物，压电粒子包括PbTiO3和PbZrO3的混合物。其中，钛酸四丁酯的作用是：一方面与聚二甲基硅氧烷相溶，即钛酸四丁酯均匀分散在聚二甲基硅氧烷中；另一方面钛酸四丁酯作为压电粒子PbTiO3和PbZrO3的载体，对压电粒子进行磁性吸附，从而使得压电粒子均匀分散于聚二甲基硅氧烷中。
基于以上作用，钛酸四丁酯的含量与聚二甲基硅氧烷和压电粒子的含量均相关，其中，若钛酸四丁酯的含量太大，易影响固化后的柔性材料层的力学性能；若钛酸四丁酯的含量太小，则无法将压电粒子进行有效磁性吸附，致使压电粒子不能均匀分散。此外，若压电粒子的含量太大，也会影响固化后的柔性材料层的力学性能；若压电粒子的含量太小，则无法对触控操作进行灵敏的识别。
作为本实施例一种优选方案，柔性材料的预聚物混合液中钛酸四丁酯的重量含量为2-10％，压电粒子与柔性材料的预聚物混合液的重量比的范围为1-15％。当满足上述重量比时，压电感应单元的原料可形成压电粒子均匀分散的、稳定的液态体系。在此，需要说明的是，柔性材料的预聚物混合液中还可以包含其它溶剂或助剂，例如为了加快后续的固化工艺，混合液中可加入相应的固化剂等，固化剂或其它助剂的具体含量可根据实际需要进行调整。
S3、将压电感应单元的原料固化得到压电感应单元；该步骤中可采用加热的方法将上述的含有压电粒子的混合液进行固化，具体的加热温度可以根据实际需要进行调整，加热温度的高低对固化后柔性材料层的弹性及受压后恢复形变的性能有一定影响，以聚二甲基硅氧烷作为基体主要材料为例，当加热温度较低时，聚二甲基硅氧烷预聚物受热进一步缩合聚合得到的聚合物的聚合度较低，所得柔性材料层呈硅胶状，当加热温度稍高时，缩合聚合得到的聚合物的聚合度较高，所得到的柔性材料层呈橡胶状，当加热温度更高时，得到的柔性材料层呈固态。通常聚二甲基硅氧烷的加热温度在50℃-150℃之间，得到的柔性材料层不仅对触控识别灵敏，而且在触控结束后能及时恢复。
S4、在完成上述步骤的基底上形成绝缘层；其中，绝缘层的材料可采用透明有机材料，例如透明光刻胶(Over Coat，简称OC)、聚酰亚胺(Polyimide，简称PI)，也可以采用透明无机材料，例如氧化硅、氮化硅。
S5、在完成上述步骤的基底上第二电极。该步骤的具体工艺与步骤S1形成第一电极类似，在此不再赘述。需要说明的是，第一电极与第二电极为互容式电极，二者可以是按图3中相互垂直，也可以是其它交叉方式。
实施例5：
本实施例提供了一种触控显示装置，如图5所示，包括柔性显示面板4和上述实施例的触控基板，所述触控基板设于所述柔性显示面板4的出光面上。触控基板包括触控电极1和压电感应单元3，所述压电感应单元3包括柔性材料层31和分散设置于所述柔性材料层内的压电粒子32。
参见图5，柔性显示面板4包括驱动背板41，发光单元42，保护膜层43。具体的，发光单元42可包括阴极、阳极，以及设于阴极、阳极之间的发光材料层(Emitting MaterialLayer，EML)。更具体的，发光单元42还可包括空穴注入层(Hole InjectionLayer，HIL)、空穴传输层(Hole Transport Layer，HTL)、电子传输层(Electron Transport Layer，ETL)和电子注入层(Electron Injection Layer，EIL)等。
本实施例中，触控基板可直接形成于柔性显示面板4的出光面上，即以柔性显示面板4的保护膜层43为衬底形成触控电极、压电感应单元等，也可以将成型的触控基板直接贴附于柔性显示面板4的出光面上。其中，前者得到的产品更利于轻薄化。
实施例6：
本实施例提供了一种显示装置，其包括上述实施例的任意一种触控基板。所述显示装置可以为：液晶显示面板、电子纸、机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。