触控装置和显示设备的制作方法

本发明涉及微电子技术领域，尤其涉及一种触控装置和显示设备。

背景技术：

随着显示技术的快速发展，触控显示设备已经逐步的成为了人们生活中的重要组成部分，例如：手机、平板电脑、电视等，人们通过触控显示设备可以更好的实现人机交互功能，提高了对显示设备控制的方便性。

触控显示设备的触控方式主要为电容式、电阻式等，现有技术的触控方式中，通常需要在显示屏幕内设有触控传感器，并匹配相对应的外部电源驱动，由于通过外部电源来提供电能，进而增加了显示设备的能耗，导致了显示设备能耗过高的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供一种触控装置和显示设备，主要目的是用于降低触控装置的能耗。

为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：

一方面，本发明实施例提供了一种触控装置，包括：

衬底基板，所述衬底基板的一侧设有第一电极层，所述第一电极层背离于所述衬底基板的一侧设有第一发电层，所述第一发电层背离于所述第一电极层的一侧设有第二发电层，所述第一发电层和所述第二发电层之间具有多个隔离柱，使所述第一发电层和所述第二发电层之间具有间隙，所述第二发电层背离于所述第一发电层的一侧设有第二电极层，所述第一电极层还通过检测电路连接于所述第二电极层，所述检测电路用于检测所述第一电极层和所述第二电极层之间的电流存在信息。

可选地，所述第二电极层背离于所述第二发电层的一侧设有显示面板。

可选地，所述第二发电层为第一偏光片层，所述第一偏光片层作为所述显示面板的上偏光片。

可选地，所述第二电极层靠近于所述显示面板的一侧设有第二偏光片层，所述第二偏光片层作为所述显示面板的上偏光片。

可选地，所述第一发电层靠近于所述第二发电层的第一面为粗糙表面，和/或，所述第二发电层靠近于所述第一发电层的第二面为粗糙表面。

可选地，所述第一电极层包括多个呈矩阵排布的第一电极单元，所述第二电极层包括多个与所述第一电极单元一一对应的第二电极单元，所述第一电极单元在所述衬底基板上的正投影在其对应的所述第二电极单元在所述衬底基板上的正投影内，其中，每个所述第一电极单元均通过所述检测电路连接于对应的第二电极电源。

可选地，所述第一电极层包括多个相互平行设置的第一电极条，所述第二电极层包多个相互平行设置的第二电极层，多个所述第一电极条和多个所述第二电极条相互交叉设置，其中，每个所述第一电极条均分别通过所述检测电路连接于多个所述第二电极条。

可选地，还包括处理模块，所述处理模块连接于所述检测电路，所述检测电路还用于检测所述第一电极层和所述第二电极层之间的电流强度信息，所述处理模块用于接收所述电流强度信息和所述电流存在信息，并根据所述电流强度信息和所述电路存在信息输出对应的控制信号。

可选地，多个所述隔离柱在所述衬底基板上的正投影与所述第一电极层和所述第二电极层在所述衬底基板上的正投影相互分离。

另一方面，本发明实施例还提供一种显示设备，包括：所述的触控装置。

本公开提供了一种触控装置，用于降低触控装置的能耗，而现有技术中，触控设备的触控方式主要为电容式、电阻式等，而这些触控方式都需要在触控装置内设有触控传感器，并匹配相对应的外部电源驱动，由于通过外部电源来提供电能，进而导致了触控装置能耗过高的问题。而现有技术相比，本实施例提供的触控装置包括衬底基板，所述衬底基板的一侧设有第一电极层，所述第一电极层背离于所述衬底基板的一侧设有第一发电层，所述第一发电层背离于所述第一电极层的一侧设有第二发电层，所述第一发电层和所述第二发电层之间具有多个隔离柱，使所述第一发电层和所述第二发电层之间具有间隙，所述第二发电层背离于所述第一发电层的一侧设有第二电极层，所述第一电极层还通过检测电路连接于所述第二电极层，上述的第一发电层和第二发电层能够形成摩擦纳米发电极，当触控按压上述的触控装置时，根据摩擦起电和静电感应原理，能够将按压的机械能转换为电能，使第一电极层和第二电极层之间产生电流，而检测电路能够检测第一电极层和第二电极层之间的电流信息，以判断触控位置，这样就不需要外部驱动电源的设置，降低了触控装置的能耗。

附图说明

图1为本发明一种实施例提供的触控装置的结构示意图；

图2为本发明另一种实施例提供的触控装置的结构示意图；

图3为本发明另一种实施例提供的触控装置的结构示意图；

图4为本发明另一种实施例提供的触控装置的结构示意图；

图5为本发明另一种实施例提供的触控装置的结构示意图；

图6为本发明另一种实施例提供的触控装置的结构示意图；

图7为本发明另一种实施例提供的触控装置的结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的触控装置和显示设备其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

如图1所示，一方面，本公开提供了一种触控装置，包括：

衬底基板1，所述衬底基板1的一侧设有第一电极层2，所述第一电极层2背离于所述衬底基板1的一侧设有第一发电层3，所述第一发电层3背离于所述第一电极层2的一侧设有第二发电层4，所述第一发电层3和所述第二发电层4之间具有多个隔离柱5，使所述第一发电层3和所述第二发电层4之间具有间隙，所述第二发电层4背离于所述第一发电层3的一侧设有第二电极层6，所述第一电极层2和所述第二电极层6还连接于检测电路7，所述检测电路7用于检测所述第一电极层2和所述第二电极层6之间的电流存在信息。

其中，衬底基板1可以置于触控装置的外表面，主要用于保护触控装置内的多种功能层；上述的触控装置在使用时，需要使触控装置内的其他功能层发生弹性形变，为了使其弹性形变更加方便，上述的衬底基板1可以由柔性材质制成，另外，上述触控装置都应用于在显示屏幕上，为了可以透过触控装置观看到显示屏幕，上述衬底基板1可以由透明材质制成，综上所述，衬底基板1可以由聚酰亚胺等透明聚合物制成。

其中，第一电极层2作为触控装置的一个电极层，主要用于传递产电能，为了便于应用在显示屏幕上，第一电极层2可以由透明材质制成，例如：氧化铟锡、聚乙烯二氧噻吩、碳纳米管、石墨烯、银纳米线等；第一电极层2背离于衬底基板1的一侧设有第一发电层3，第一发电层3同样可以由透明聚合物材质制作，例如：聚二甲基硅氧烷、聚四氟乙烯等；而第一发电层3背离于第一电极层2的一侧设有第二发电层4，而第二发电层4背离于第一发电层3的一侧设有第二电极层6，其中，第二发电层4同样可以由透明的聚合物材质制成，例如：聚二甲基硅氧烷、聚四氟乙烯等，而第一发电层3的材质与第二发电层4的材质可以为不同材质制成的，并且第一发电层3的材质与第二发电层4材质对于原子核外电子的束缚能力不同，使第一发电层3和第二发电层4对于电子束缚能力的差别越大越好，这样可以提高第一发电层和第二发电层垂直接触时摩擦起电的电荷量，以便检测电路可以更加准确的检测到第一发电层和第二发电层之间的感应电流。

第二发电层4和第二发电层4之间可以设有多个隔离柱5，通过多个隔离柱5的支撑，可以使第一发电层3和第二发电层4之间具有间隙，间隙距离可以为5μm～50μm，而相邻两个隔离柱5之间的距离可以为25mm-40mm，其中，隔离柱5可以为弹性隔离柱5，其材质可以为多种样式，例如：透明硅凝胶颗粒、弹性树脂等，其主要作用是为第一发电层3、衬底基板1和第一电极层2提供弹性恢复力，使第一发电层3和第二发电层4接触后可以回弹，进而实现第一发电层3和第二发电层4相互的分离状态或接触状态，同时，还可以避免外部大气压、重力等因素导致第一发电层3和第二发电层4长期接触，影响触控功能。

其中，上述检测电路7用于连接第一电极层2和第二电极层6，当第一发电层3和第二发电层4产生电势差时，第一电极层2与第二电极层6之间通过检测电路7能够产生感应电流，而检测电路7上可以具有检测元件，检测元件能够检测到检测电路内的电流存在信息，该电流存在信息为检测电路中是否存在感应电流的信息，当检测到检测电路7中具有感应电流时，可以判断该第一电极层2和第二电极层6的对应位置处进行了触控操作，进而获取到具体的触控位置，当没有检查到检测电路7中具有感应电流时，则可以判断该第一电极层2和第二电极层6的对应位置未进行触控操作。

上述触控装置的制作过程如下：

首先，通过沉积、光刻、显影等工艺，在衬底基板1上形成透明的第一电极层2，其中，第一电极层2的材料可以为石墨烯或纳米银线，其中，石墨烯和纳米银线薄而强韧，其中，衬底基板1可以聚酰亚胺等透明聚合物材料。

然后，通过溶胶旋涂法在第一电极层2背离衬底基板1的一侧形成第一发电层3，并在第一发电层3背离于第一电极层2的一侧形成多个隔离柱5，在隔离柱5层背离于第一发电层3的一侧形成第二发电层4；其中，溶胶旋涂法的制备工艺为：利用抽真空的方式使混合液中的气泡浮至表面并破裂，旋涂于基板表面后，再放入120摄氏度的烤箱中烘烤1至1.5小时，温度与实践参数的不同将会制备出不同硬度的薄膜层，其厚度可以为50μm-200μm。

最后，通过沉积、光刻、显影等工艺在第二发电层4背离于第一发电层3的一侧形成第二电极层6。

上述触控装置的具体工作原理如下：

上述第一发电层3的材质和第二发电层4材质对于电子的束缚能力的不同，两者均可以采用摩擦生电的绝缘性电介质，由于第一发电层3和第二发电层4之间具有摩擦电效应和静电感应，所以使第一发电层3和第二发电层4能够构成摩擦纳米发电极，以便为触控装置提供电，而摩擦纳米发电极并非作为电源，而是作为触控装置的自驱动感应元件，当触控上述的触控装置时，可以产生电信号，并通过电信号来判断触控动作的发生位置，具体的：

当人们触控在衬底基板1上时，会对衬底基板1施加一定的压力，在压力的作用下会使衬底基板1、第一电极板和第一发电层3朝向于第二发电层4方向发生弹性变形，由于第一发电层3与第二发电层4之间具有间隙，所以当第一发电层3在压力的作用下接触到第二发电层4时，第一发电层3和第二发电层4中的原子就会接触，又由于第一发电层3材质与第二发电层4材质对于电子的束缚能力不同，根据摩擦电效应原理，束缚能力弱的材质中的电子转移到束缚能力强的材质上，使一个发电层带正电，另一个发电层带负电，电场刚好被彼此屏蔽掉，因此检测电路7中没有电流通过。

当人们去掉施加在衬底基板1上的压力时，第一发电层3能够向远离第二发电层4的方向发生形变，使第一发电层3和第二发电层4之间的距离逐渐变大，由于第一发电层3和第二发电层4之间具有相反的电荷，使第一发电层3和第二发电层4产生电势差，在电势差的作用下，可以使第一电极层2和第二电子层的电子通过检测电路7进行转移进而实现电流，而检测电路7通过检测电流存在信息可以判断触控位置。

当第一发电层3恢复平整后，第一电极层2和第二电极层6之间的电势相等，使第一电极层2和第二电极层6之间没有电流产生。

当再次触控按压衬底基板1时，第一发电层3和第二发电层4再次相互靠近，使第一电极层2和第二电极层6之间的电势差降低，这样第一电极层2和第二电极层6之间的电子就会通过检测电路7反向流动，当第一发电层3和第二发电层4接触后，第一电极层2和第二电极层6的电势差消失，使检测电流中的电流消失。

本公开提供了一种触控装置，用于降低触控装置的能耗，而现有技术中，触控设备的触控方式主要为电容式、电阻式等，而这些触控方式都需要在触控装置内设有触控传感器，并匹配相对应的外部电源驱动，由于通过外部电源来提供电能，进而导致了触控装置能耗过高的问题。而现有技术相比，本实施例提供的触控装置包括衬底基板，所述衬底基板的一侧设有第一电极层，所述第一电极层背离于所述衬底基板的一侧设有第一发电层，所述第一发电层背离于所述第一电极层的一侧设有第二发电层，所述第一发电层和所述第二发电层之间具有多个隔离柱，使所述第一发电层和所述第二发电层之间具有间隙，所述第二发电层背离于所述第一发电层的一侧设有第二电极层，所述第一电极层还通过检测电路连接于所述第二电极层，上述的第一发电层和第二发电层能够形成摩擦纳米发电极，当触控按压上述的触控装置时，根据摩擦起电和静电感应原理，能够将按压的机械能转换为电能，使第一电极层和第二电极层之间产生感应电流，而检测电路能够检测第一电极层和第二电极层之间的电流存在信息，以判断触控位置，这样就不需要外部驱动电源的设置，降低了触控装置的能耗。

本公开的一实施方案中，如图1所示，第二电极层6背离于所述第二发电层4的一侧设有显示面板8。本实施例中，显示面板8可以为多种显示形式，例如：lcd显示面板、oled显示面板等，在此不作具体限定，通过显示面板8的设置，可以使触控装置具有显示功能，为了提高显示面板8的显示效果，触控装置的各功能层均可以采用透明材质制成，这样可以透过其他功能层查看显示面板8的显示内容，另外通过将触控装置与显示面板8配合使用，可以实现人机交互功能，具体的，当需要触控显示面板8中的图标时，可以按压显示面板8中图标的对应位置处，在按压过程中，该图标的对应区域的第一电极层2和第二电极层6能够产生电流，通过检测电路7将检测到该电流存在信息，并将电流存在信息传输至对应的处理系统内，使处理系统可以通过电流存在信息的产生位置来判断触控位置，进而实现人机交互功能。

进一步的，如图1所示，所述第二发电层4为第一偏光片层，所述第一偏光片层作为所述显示面板8的上偏光片。本实施例中，上述的显示面板8可以为lcd显示面板8，而lcd显示装置为了实现光线的筛选，通常都会设置上偏光片和下偏光片，而本实施例中，第二发电层4可以作为显示面板8的上偏光片使用，这样第二发电层4一方面可以产生感应电流，以实现触控功能，另一方便还可以作为显示面板8的上偏光片，进行光线的筛选，这样就可以简化显示面板8的结构，降低了触控装置的厚度，节约了制造成本。

除了可以由第二发电层4作为显示面板8的上偏光片外，还可以单独设置偏光片，具体的，如图2所示，所述第二电极层6靠近于所述显示面板8的一侧设有第二偏光片层9，所述第二偏光片层9作为所述显示面板8的上偏光片。本实施例中，第二偏光片设置于显示面板8和第二电极层6之间，第二偏光片与第二电极层6之间可以通过光学透明胶进行连接，光学透明胶采用透明材质制成，可以减小对显示面板8显示效果的影响；通过上偏光片的设置，可以实现对显示面板8中光线的筛选，以实现图像的显示；本实施例中，第二偏光片层9用于作为显示面板8的上偏光片，进行光线的筛选，而第二发电层4则可以作为摩擦发电极的一部分，以提供感应电流。

本公开的一实施方案中，所述第一发电层3靠近于所述第二发电层4的第一面为纳米级粗糙表面，和/或，所述第二发电层4靠近于所述第一发电层3的第二面为粗糙表面。本实施例中，具有三种实施方式，第一种实施方式为：如图3所示，第一发电层3的第一面为粗糙面，第二发电层4的第二面为平整面；第二种实施方式为：如图4所示，第一发电层3的第一面为平整面，第二发电层4的第二面为粗糙面；第三种实施方式为：如图5所示，第一发电层3的第一面和第二发电层4的第二面均为粗糙面；上述粗糙面的设置可以使第一发电层3和第二发电层4之间摩擦产生的电荷量更大，使其触控效果更敏感，另外，粗糙面还可以将环境光进行散射处理，可以有效的降低环境光的反射率，提高了显示面板8在户外的显示对比度以及防眩光效果。

本公开的一实施方案中，如图6所示，所述第一电极层2包括多个呈矩阵排布的第一电极单元21，所述第二电极层6包括多个与所述第一电极单元21一一对应的第二电极单元61，所述第一电极单元21在所述衬底基板1上的正投影在其对应的所述第二电极单元61在所述衬底基板1上的正投影内，其中，每个所述第一电极单元21均通过所述检测电路7连接于其对应的所述第二电极单元61。本实施例中，多个第一电极单元21彼此相互独立且互不接触，每个第一电极单元21均可以为矩形形状，每个矩形边的边长范围可以在0.5mm-10mm之间，以确保手指在触碰上述触控装置时，至少可以覆盖一个第一电极单元21，而多个第二电极单元61可以与多个第一电极单元21一一对应设置，相对应的第一电极单元21和第二电极单元61的形状尺寸可以相同，并且使第一电极单元21和第二电极单元61重叠设置，即所述第一电极单元21在所述衬底基板1上的正投影在其对应的所述第二电极单元61在所述衬底基板1上的正投影内，这样每个第一电极单元21和其对应的第二电极单元61通过检测单路连接，当手指触控到该第一电极单元21的对应区域时，检测电路7能够检测到该第一电极单元21和第二电极单元61之间产生的感应电流，进而可以判断其对应区域进行了触控操作，因为该电信号是第一发电层3和第二发电层4摩擦产生的，通过触控实现的自驱动功能，无需外部扫描电流，节能效果较好。

本公开的一实施方案中，如图7所示，所述第一电极层2包括多个相互平行设置的第一电极条22，所述第二电极层6包多个相互平行设置的第二电极条62，多个所述第一电极条22和多个第二电极条62相互交叉设置，其中，每个第一电极条22均分别通过检测电路7连接于多个第二电极条62。本实施例中，多个第一电极条22分布在同一平面内，且相邻两个第一电极条22之间具有间隙；多个第二电极条62同样分布在同一平面内，且相邻两个第二电极条62之间具有间隙。由于多个第一电极条22和多个第二电极条62相互交叉设置，这样多个第一电极条22和多个第二电极条62就会形成多个交叉区域，每个交叉区域可以作为一个触控感应单元；当任意一个触控感应单元被触控时，该触控感应单元对应的第一电极条22和第二电极条62能够通过检测电路7导电，检测电路7通过检测的电流存在信息传输至处理系统内，使处理系统可以判断出相应的触控感应单元的位置，进而实现触控功能，本实施例中，通过多个第一电极条22和多个第二电极条62的设置，可以减少检测电路7的设置数量，进而简化了触控装置的结构。

本公开的一实施方案中，上述触控装置还包括处理模块，所述处理模块连接于所述检测电路，所述检测电路还用于检测所述第一电极层2和所述第二电极层6之间的电流强度信息，所述处理模块用于接收所述电流强度信息和所述电流存在信息，并根据所述电流强度信息和所述电路存在信息输出对应的控制信号。本实施例中，处理模块可以对检测电路中检测到的电流存在信息和电流强度信息进行分析判断，以输出对应不同的控制命令，其中，感应电流还与触控压力呈线性关系，进而可以通过检测电流电路检测电流的大小，并通过电流的大小来判断触控压力的大小，进而实现多级压力对应的不同触控命令，例如：当使用者用较轻的力度按压触控装置时，检测电路中就可以产生第一电流强度的电流，而处理模块获取到第一电流强度的电流强度信息时，就输出对应的第一控制命令；当使用者用较重的力度按压触控装置时，检测电路中就可以产生第二电流强度的电流，而处理模块获取到第二电流强度的电流强度信息时，就输出对应的第二控制命令，这样就可以丰富触控装置控制方式，提高了触控装置使用的实用性。

本公开的一实施方案中，多个所述隔离柱5在所述衬底基板1上的正投影与所述第一电极层2和所述第二电极层6在所述衬底基板1上的正投影相互分离。本实施例中，由于隔离柱5的设置，可以使第一发电层2和第二发电层6之间具有一定的间隙，避免第一发电层和第二发电层长时间接触；如图6所示，当第一电极层包括多个第一电极单元，第二电极层包括多个第二电极单元时，隔离柱5可以支撑在多个第一电极单元之间的间隙处；如图7所示，当第一电极层包括多个第一电极条，第二电极层包括多个第二电极条时，隔离柱5可以设置在第一电极条和第二电极条之间的间隙处；当手指按压触控装置时，隔离柱5之间区域的第一发电层和第一电极层将会发生弯曲变形，以靠近于第二发电层，由于隔离柱5的支撑，隔离柱5对应区域的第一发电层和第一电极层不会发生弯曲变形，为了提高第一电极层和第二电极层的利用率，可以使多个隔离柱5在衬底基板1上的正投影与第一电极层和第二电极层在衬底基板1上的正投影相互分离，这样隔离柱5的对应区域中就不存在第一电极层和第二电极层，这样可以提高第一电极层和第二电极层的利用率。

另一方面，本公开还提供了一种显示设备，包括：上述触控装置。

本公开提供了一种显示设备，用于降低显示设备的能耗，而现有技术中，触控设备的触控方式主要为电容式、电阻式等，而这些触控方式都需要在触控装置内设有触控传感器，并匹配相对应的外部电源驱动，由于通过外部电源来提供电能，进而导致了触控装置能耗过高的问题。而现有技术相比，本实施例提供的显示设备包括衬底基板，所述衬底基板的一侧设有第一电极层，所述第一电极层背离于所述衬底基板的一侧设有第一发电层，所述第一发电层背离于所述第一电极层的一侧设有第二发电层，所述第一发电层和所述第二发电层之间具有多个隔离柱，使所述第一发电层和所述第二发电层之间具有间隙，所述第二发电层背离于所述第一发电层的一侧设有第二电极层，所述第一电极层还通过检测电路连接于所述第二电极层，上述的第一发电层和第二发电层能够形成摩擦纳米发电极，当触控按压上述的触控装置时，根据摩擦起电和静电感应原理，能够将按压的机械能转换为电能，使第一电极层和第二电极层之间产生电流，而检测电路能够检测第一电极层和第二电极层之间的电流信息，以判断触控位置，这样就不需要外部驱动电源的设置，降低了触控装置的能耗。

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。