触控显示装置及其压力传感器的制作方法

本发明涉及触控显示技术领域，特别是涉及一种触控显示装置及其压力传感器。

背景技术：

随着触控显示装置例如触摸屏手机等的日渐普及，在触控显示装置上加入压力传感器，可以使触控显示装置感受到操作者的按压力度，拓宽了人机界面的交互性，增强了用户的使用体验。随着现代化工业技术的不断发展，各种类型的压力传感技术应用至触控显示装置中，但多数压力传感技术都以z轴方向的形变来检测压力，z轴方向的形变会对显示屏部分进行直接挤压，长时间应用可能会影响显示屏显示。以xy平面内的形变来检测压力/拉力的压力传感技术能有效避免z轴方向的形变对显示屏部分进行直接挤压的问题，但现有的以xy平面内的形变来检测压力/拉力的压力传感技术的信号检测的准确性较差。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种检测准确性较好的触控显示装置及其压力传感器。

一种压力传感器，包括：

基材，包括相对的第一表面及第二表面；

传感单元，包括四个阻值相同的敏感栅以及四根引线，四个所述敏感栅首尾相连构成一个惠斯通电桥并形成四个节点，四根所述引线分别与四个所述节点连接，其中，所述惠斯通电桥设于所述第一表面上，在所述传感单元的四根所述引线中，至少一根所述引线设于所述第一表面，且至少一根所述引线设于所述第二表面。

在上述传感单元中，引线与节点连接，也即引线在惠斯通电桥外，不属于惠斯通电桥的一部分。并且在每一传感单元的四根引线中，部分引线位于第一表面上，部分引线位于第二表面上，相对于所有的引线都位于基材的同一个表面，增加了用于引线走线的面积，从而可以使用线宽较大的引线，降低引线的阻值。所以引线的整体阻值变化量要远小于敏感栅的阻值变化量(千分之一级别)。按压时，尽管引线形变也会发生阻值变化，但由于引线在惠斯通电桥外，并且引线特殊的形变形式，使得引线对惠斯通电桥的输出信号影响远小于千分之一信号量级别，因此上述压力传感器具有检测准确性好的特点。

在其中一个实施例中，所述惠斯通电桥的面积大小为0.49cm²到25cm²。也即将惠斯通电桥搭建在很小的面积内，从而可以在单位面积内设置更多数量的惠斯通电桥，以使压力传感器具有高解析度及高感测精度的特点。

在其中一个实施例中，所述敏感栅的线宽优选为0.005mm到2.5mm。敏感栅的线宽太小，对工艺要求高，会增加工艺成本和导致产品良率低下，而敏感栅的线宽太大，敏感栅的阻值会变小，会增加引线形变引起的阻值变化占敏感栅形变引起的阻值变化的比例，不利于获得对形变的真实响应。敏感栅的线宽优选为0.005mm到2.5mm能满足制作工艺的要求且能利于获得对形变的真实响应。

在其中一个实施例中，所述敏感栅的阻值为120ω到20mω。敏感栅的阻值较大，可以提高检测准确性。

在其中一个实施例中，四个所述敏感栅分别为首尾依次相连的第一敏感栅、第二敏感栅、第三敏感栅及第四敏感栅；

所述第一敏感栅与所述第二敏感栅相连形成的节点为第一节点，所述第二敏感栅与所述第三敏感栅相连形成的节点为第二节点，所述第三敏感栅与所述第四敏感栅相连形成的节点为第三节点，所述第四敏感栅与所述第一敏感栅相连形成的节点为第四节点；

与所述第一节点连接的所述引线为第一引线，与所述第二节点连接的所述引线为第二引线，与所述第三节点连接的所述引线为第三引线，与所述第四节点连接的所述引线为第四引线；

所述第一引线与所述第三引线设于所述第一表面，所述第二引线与所述第四引线设于所述第二表面。两根引线设于第一表面，两根引线设于第二表面，也即四根引线均分于第一表面与第二表面上，从而能够使得两个表面的上的引线的线宽可以同时较宽，并且便于线路集成。

在其中一个实施例中，所述第一敏感栅与所述第三敏感栅的朝向相同，所述第二敏感栅与所述第四敏感栅的朝向相同，且所述第一敏感栅的朝向与所述第二敏感栅的朝向垂直。上述惠斯通电桥的四个敏感栅的朝向的设置，可以使得敏感栅的走线高度集成，以提高传感单元的检测准确性，且便于制作工艺的实现。

在其中一个实施例中，所述第一引线和所述第三引线分别用于与地线和电源电压连接，所述第二引线和所述第四引线用于与检测电路连接以检测所述惠斯通电桥的桥电压。用于与地线或电源电压连接的引线可以合并，也即当压力传感器包括多个传感单元时，若干个传感单元可以共用同一根用于与地线或电源电压连接的引线，此时，用于与地线或电源电压连接的引线和惠斯通电桥位于同一表面，更利于简化制作工艺。

在其中一个实施例中，所述传感单元的数目为多个，多个所述传感单元的所述惠斯通电桥间隔排布；

所述压力传感器还包括设于所述第一表面的接地引线及电源引线，所述接地引线与所述电源引线分别用于与所述地线和所述电源电压连接，若干个所述传感单元的第一引线与同一根所述接地引线连接，若干个所述传感单元的第三引线与同一根所述电源引线连接。减少了接地引线与电源引线的数目，从而可以将接地引线与电源引线做的很宽，降低接地引线与电源引线的阻值，从而降低接地引线与电源引线形变引起的阻值变化，进一步减小接地引线与电源引线形变引起的阻值变化对检测结构的影响，获得对形变的真实响应。

在其中一个实施例中，多个所述传感单元的所述惠斯通电桥排列成若干排，所述接地引线与所述电源引线交错排布，且相邻的所述接地引线与所述电源引线之间夹一排所述惠斯通电桥；

其中，位于相邻两排所述惠斯通电桥之间的所述接地引线同时与两排所述惠斯通电桥的所述第一引线连接，位于相邻两排所述惠斯通电桥之间的所述电源引线同时与两排所述惠斯通电桥的所述第三引线连接，位于最外侧的所述接地引线与一排所述惠斯通电桥的所述第一引线连接，位于最外侧的所述电源引线与一排所述惠斯通电桥的所述第三引线连接。可以进一步减少接地引线及电源引线的数目，进一步减少接地引线与电源引线形变引起的阻值变化对检测结构的影响，获得对形变的真实响应。

在其中一个实施例中，所述基材包括相连的中心区及边缘区，所述惠斯通电桥位于所述中心区；

位于所述第二表面上的引线包括相连的连接段及走线段，所述连接段远离所述走线段的一端与位于所述第一表面上的所述节点连接，所述走线段位于所述边缘区，所述连接段的线宽大于所述敏感栅的线宽。连接段的线宽大于敏感栅的线宽，也即使用阻值小于敏感栅的阻值的连接段，能降低引线形变引起的阻值变化，进一步减小引线形变引起的阻值变化对检测结构的影响，获得对形变的真实响应。

在其中一个实施例中，所述连接段的线宽为0.1mm到5mm。在一定范围内，连接段的线宽越小，连接段的电阻增加的幅度越大，连接段的线宽越大，连接段的电阻降低的幅度减小，综合考虑连接段的线宽对连接段的电阻的影响以及材料成本，将连接段的线宽设为0.1mm到5mm。

在其中一个实施例中，所述基材上设有贯穿所述第一表面及所述第二表面的通孔，所述通孔内穿设有导电材料，所述导电材料一端与位于所述第二表面上的所述引线连接，另一端与位于所述第一表面上的一所述节点连接。通过开设通孔，在通孔内填充导电材料形成导电线的方式，来使得位于不同表面的节点与引线连接。

一种触摸显示装置，包括上述的压力传感器

附图说明

图1为一实施方式的压力传感器的第一表面的俯视图；

图2为一实施方式的压力传感器的第二表面的俯视图；

图3为图1中的惠斯通电桥的结构示意图；

图4为另一实施方式中的惠斯通电桥的结构示意图；

图5为具有导电线的基材的一表面的俯视图；

图6为一实施方式的压力传感器的剖面图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对触控显示装置及其压力传感器进行进一步说明。

如图1所示，一实施方式的压力传感器10包括基材100及设于基材100上的传感单元200。传感单元200与检测电路连接后，按压时，传感单元200包含一由敏感栅组成的全桥应变计组，受力发生形变后其敏感栅电阻发生改变，使得传感单元200的输出信号(电流，电压等电信号)发生变化，检测电路通过对电信号的捕获并进行分析处理，即可对压力信号进行侦测。

如图1至图3所示，基材100包括相对的第一表面110及第二表面120。传感单元200包括四个阻值相同的敏感栅210以及四根引线220，四个敏感栅210首尾相连构成一个惠斯通电桥200a并形成四个节点230，四根引线220分别与四个节点230连接。其中，惠斯通电桥200a设于第一表面110上，在每一传感单元200的四根引线220中，至少一根引线220设于第一表面110，且至少一根引线220设于第二表面120。

在传统的压力传感器中，在整面基材上设置四个敏感栅，每一敏感栅通过两条引线引出至基材的边缘，再做惠斯通电桥搭建，引线为惠斯通电桥的一部分。按压时，引线也会发生阻值变化，由于引线为惠斯通电桥的一部分，引线发生的阻值变化会严重影响电信号，导致信号检测不准，不能获得对形变的真实响应。而且在传统的压力传感器中，四个敏感栅及与四个敏感栅对应的引线均位于基材的同一表面，导致基材没有足够的走线面积，通常的做法是，使用线宽较窄的引线，而线宽较窄的引线的阻值较大，引线形变引起的阻值变化对敏感栅的输出信号影响增大，导致信号检测不准，不能获得对形变的真实响应。

而在上述传感单元200中，引线220与节点230连接，也即引线220在惠斯通电桥200a外，不属于惠斯通电桥200a的一部分。并且在每一传感单元200的四根引线220中，部分引线220位于第一表面110上，部分引线220位于第二表面120上，相对于所有的引线220都位于基材100的同一个表面，增加了用于引线220走线的面积，从而可以使用线宽较大的引线220，降低引线220的阻值。所以引线220的整体阻值变化量要远小于敏感栅210的阻值变化量(千分之一级别)。按压时，尽管引线220形变也会发生阻值变化，但由于引线220在惠斯通电桥200a外，并且引线220特殊的形变形式，使得引线对惠斯通电桥200a的输出信号影响远小于千分之一信号量级别，因此上述压力传感器10具有检测准确性好的特点。

进一步，在本实施方式中，惠斯通电桥200a的面积大小为0.49cm²到25cm²。也即将惠斯通电桥200a搭建在很小的面积内，从而可以在单位面积内设置更多数量的惠斯通电桥200a，以使压力传感器10具有高解析度及高感测精度的特点。

进一步，在本实施方式中，敏感栅210的阻值为120ω到20mω。敏感栅210的阻值较大，可以提高检测准确性。优选的，在本实施方式中，敏感栅210的阻值为1kω到500kω，能避免敏感栅210工作时因阻值过大而产生过量的热量而出现热变形现象，进而影响检测准确性的问题。

进一步，在本实施方式中，惠斯通电桥200a的面积大小优选为1.00cm²到9.00cm²。惠斯通电桥200a的面积太小，对工艺要求高，会增加工艺成本和导致产品良率低下，而惠斯通电桥200a的面积太大，不能在有限的空间内设置足够多的数量的惠斯通电桥200a，进而不能满足高解析度及高感测精度的要求。惠斯通电桥200a的面积大小优选为1.00cm²到9.00cm²，从而能在制作工艺、高解析度及高感测精度中获得平衡。具体的，在本实施方式中，惠斯通电桥200a呈方形，当惠斯通电桥200a面积为0.49cm²时，惠斯通电桥200a的尺寸为0.7cm*0.7cm；同理，当惠斯通电桥200a面积为25cm²时，惠斯通电桥200a的尺寸为5cm*5cm。

进一步，在本实施方式中，敏感栅210的线宽优选为0.005mm到2.5mm。敏感栅210的线宽太小，对工艺要求高，会增加工艺成本和导致产品良率低下，而敏感栅210的线宽太大，敏感栅210的阻值会变小，会增加引线220形变引起的阻值变化占敏感栅210形变引起的阻值变化的比例，不利于获得对形变的真实响应。敏感栅210的线宽优选为0.005mm到2.5mm能满足制作工艺的要求且能利于获得对形变的真实响应。

需要说明的是，敏感栅210的阻值与敏感栅210的总长度(敏感栅210的面积)以及敏感栅210的线宽相关，当设计确定惠斯通电桥200a的面积大小后，可以根据敏感栅210的阻值来确定敏感栅210的线宽；同理，当设计确定敏感栅210的线宽后，可以根据敏感栅210的阻值来确定惠斯通电桥200a的面积大小。

进一步，在本实施方式中，四个敏感栅210分别为首尾依次相连的第一敏感栅210a、第二敏感栅210b、第三敏感栅210c及第四敏感栅210d。第一敏感栅210a与第二敏感栅210b相连形成的节点为第一节点232，第二敏感栅210b与第三敏感栅210c相连形成的节点为第二节点234，第三敏感栅210c与第四敏感栅210d相连形成的节点为第三节点236，第四敏感栅210d与第一敏感栅210a相连形成的节点为第四节点238。与第一节点232连接的引线为第一引线220a，与第二节点234连接的引线为第二引线220b，与第三节点236连接的引线为第三引线220c，与第四节点238连接的引线为第四引线220d。其中，第一引线220a与第三引线220c设于第一表面110，第二引线220b与第四引线220d设于第二表面120。两根引线220设于第一表面110，两根引线220设于第二表面120，也即四根引线220均分于第一表面110与第二表面120上，从而能够使得两个表面的上的引线200的线宽可以同时较宽，并且便于线路集成。

进一步，如图3所示，在本实施方式中，相连的两个敏感栅210的朝向相交。优选的，在本实施方式中，相互间隔的两个敏感栅210的朝向相同，相连的两个敏感栅210的朝向垂直。具体的，如图3及图4所示，第一敏感栅210a的朝向与第三敏感栅210c的朝向相同，第二敏感栅210b的朝向与第四敏感栅210d的朝向相同，第一敏感栅210a的朝向与第二敏感栅210b的朝向垂直，第三敏感栅210c的朝向与第四敏感栅210d的朝向垂直。上述惠斯通电桥200a的四个敏感栅210的朝向的设置，可以使得敏感栅210的走线高度集成，以提高传感单元200的检测准确性，且便于制作工艺的实现。

具体的，在本实施方式中，在传感单元200对应的直角坐标系中，四个敏感栅210分别位于直角坐标系的第一象限、第二象限、第三象限及第四象限。第一象限的敏感栅210的朝向与直角坐标系的x轴朝向相同或垂直。在图3中，第一象限的敏感栅210的朝向(方向)与直角坐标系的x轴朝向(方向)垂直，在图4中，第一象限的敏感栅210的朝向(方向)与直角坐标系的x轴朝向(方向)相同。从而使得上述传感单元200非常适合用于构建方形的压力传感器10。

进一步，如图1及图2所示，在本实施方式中，第一引线220a与第三引线220c分别用于与地线(gnd)和电源电压(vdd)连接，第二引线220b与第四引线220d用于与检测电路连接以检测惠斯通电桥200a的桥电压。用于与地线或电源电压连接的引线220可以合并，也即当压力传感器10包括多个传感单元200时，若干个传感单元200可以共用同一根用于与地线或电源电压连接的引线220，此时，用于与地线或电源电压连接的引线220和惠斯通电桥200a位于同一表面，更利于简化制作工艺。

进一步，在本实施方式中，传感单元200的数目为多个，多个传感单元200的惠斯通电桥200a间隔排布。压力传感器10还包括设于第一表面110的接地引线300及电源引线400，接地引线300与电源引线400分别用于与地线和电源电压连接。若干个传感单元200的第一引线220a与同一根接地引线300连接，若干个传感单元200的第三引线220c与同一根电源引线400连接。若干个传感单元200的第一引线220a共用同一根接地引线300，也即将原本分别与若干根第一引线220a连接的若干根接地引线合并为一根接地引线300，减少了接地引线300的数目，从而可以将接地引线300做的很宽，降低接地引线300的阻值，从而降低接地引线300形变引起的阻值变化，进一步减小接地引线300形变引起的阻值变化对检测结构的影响，获得对形变的真实响应。同理，若干个传感单元200的第三引线220c与同一根电源引线400连接，能减小电源引线400形变引起的阻值变化对检测结构的影响，获得对形变的真实响应。

进一步，在本实施方式中，多个传感单元200的惠斯通电桥200a排列成若干排，接地引线300与电源引线400交错排布，且相邻的接地引线300与电源引线400之间夹有一排惠斯通电桥200a。其中，位于相邻两排惠斯通电桥200a之间的接地引线300同时与两排惠斯通电桥200a的第一引线220a连接，位于两排惠斯通电桥200a之间的电源引线400同时与两排惠斯通电桥200a的第三引线220c连接，位于最外侧的接地引线300与一排惠斯通电桥200a的第一引线220a连接，位于最外侧的电源引线400与一排惠斯通电桥200a的第三引线220c连接。也即相邻两排惠斯通电桥200a的第一节点232相互靠近，相邻两排惠斯通电桥200a的第三节点236相互靠近，这种排布方式，可以进一步减少接地引线300及电源引线400的数目，进一步减少接地引线300与电源引线400形变引起的阻值变化对检测结构的影响，获得对形变的真实响应。

进一步，在本实施方式中，接地引线300与电源引线400为延伸方向相同的直线结构，第一引线220a与接地引线300垂直，第三引线220c与电源引线400垂直。两点之间直线最短，直线结构的接地引线300与电源引线400可以使得接地引线300与电源引线400的长度尽可能短，而第一引线220a与接地引线300垂直，第三引线220c与电源引线400垂直，可以使得第一引线220a与第三引线220c的长度尽可能短。而长度越短，接地引线300、电源引线400、第一引线220a与第三引线220c的电阻越小，从而可以进一步减小接地引线300、电源引线400、第一引线220a及第三引线220c形变引起的阻值变化对检测结构的影响，获得对形变的真实响应。具体的，在本实施方式中，基材100呈长方形，多个传感单元200的惠斯通电桥200a沿基材100的长边排列呈成若干排，接地引线300及电源引线400均为沿基材100的长边延伸的直线结构。

进一步，在本实施方式中，接地引线300与第一引线220a一体成型，电源引线400与第三引线220c一体成型。从而接地引线300与第一引线220a可以同时形成，电源引线400与第三引线220c可以同时形成，更利于简化制作工艺。优选的，在本实施方式中，接地引线300的线宽与第一引线220a的线宽相同，电源引线400的线宽与第三引线220c的线宽相同，从而可以进一步简化制作工艺。进一步，优选的，接地引线300的线宽与电源引线400的线宽相同，从而可以进一步简化制作工艺。

进一步，在本实施方式中，基材100包括相连的中心区130及边缘区140，边缘区140包括相连的走线区域142及绑定区域144，惠斯通电桥200a位于中心区130。压力传感器10还包括接地设于走线区域142的接地线段500及电源线段600，接地线段500一端与接地引线300连接，另一端位于绑定区域144，电源线段600一端与电源引线400连接，另一端位于绑定区域144。其中，接地线段500的线宽小于接地引线300的线宽，电源线段600的线宽小于电源引线400的线宽。接地线段500与电源线段600位于边缘区140，而按压时，边缘区140的形变远远小于中心区130的形变，因此使用线宽相对的较小的接地线段500与电源线段600对检测结果的影响较小。而由于多条接地线段500及电源线段600均要通过走线区域142汇集至绑定区域144，线宽较小的接地线段500及电源线段600有利于走线布局。

进一步，在本实施方式中，位于第二表面120上的引线220包括相连的连接段222及走线段224。连接段222远离走线段224的一端与位于第一表面110上的节点230连接，走线段224位于边缘区140，连接段222的线宽大于敏感栅210的线宽。连接段222的线宽大于敏感栅210的线宽，也即使用阻值小于敏感栅210的阻值的连接段222，能降低引线220形变引起的阻值变化，进一步减小引线220形变引起的阻值变化对检测结构的影响，获得对形变的真实响应。进一步，在本实施方式中，连接段222的线宽为敏感栅210的线宽的2倍到500倍。优选的，在本实施方式中，连接段222的线宽为0.1mm到5mm。在一定范围内，连接段222的线宽越小，连接段222的电阻增加的幅度越大，连接段222的线宽越大，连接段222的电阻降低的幅度减小，综合考虑连接段222的线宽对连接段222的电阻的影响以及材料成本，将连接段222的线宽设为0.1mm到5mm。

进一步，在本实施方式中，基材100呈方形，惠斯通电桥200a呈方形，且230节点所在的边线与基材100的边线平行。连接段222为与基材100的一边线平行的直线或者为与基材100的相邻的两边线分别平行的直角折线222a。两点之间直线最短，而直角折线222a的一条直角边可以用于避让其他连接段222，而另一条直角边可以用于实现两点之间直线最短。在设计引线220走线时，连接段222为与基材100的一边线平行的直线或为与基材100的相邻的两边线分别平行的直角折线222a，可以在满足走线要求的同时使得连接段222的长度最小，通过使用较小长度的连接段222(连接段222的阻值与长度成正比)，降低连接段222的阻值，进而降低引线220引起的阻值变化对检测结构的影响。

进一步，在本实施方式中，直角折线222a包括相连的第一直角边2222及第二直角边2224，第一直角边2222远离第二直角边2224的一端与节点230连接。当连接段222为直线时，连接段222位于与其对应的节点230和与该节点230对应的最近的基材100的边线之间；当连接段222为直角折线时，第二直角边2224位于与其对应的节点230和与该节点230对应的最近的基材100的边线之间。也即通过连接段222将节点230引到离该节点230最近的基材100的边缘。对于压力传感器10的压力感应，在按压压力传感器10时，压力传感器10中心区130的形变量要远大于边缘区140的形变，通过直线或直角折线状的连接段222将惠斯通电桥200a引至最近的边缘区140，可以最大限度的降低连接段222阻值，进而降低引线220引起的阻值变化对检测结构的影响。将引线200尽快引到压力传感器10最近的边缘，并且在压力传感器10的中心区130采用更宽的引线200，能进一步减小引线220引起的阻值变化对检测结构的影响，提高检测准确性。

进一步，在本实施方式中，位于第二表面120上的引线220还包括与走线段224远离连接段222的一端连接的绑定段226。走线段224设于走线区域142，绑定段226设于绑定区域144。其中，绑定段226的线宽大于走线段224的线宽。绑定段226用于与柔性电路板连接，使用较大线宽的绑定段226便于绑定段226与柔性电路板的金手指对位连接，不容易出现短路、断路现象。

进一步，在本实施方式中，敏感栅210与引线220的材料相同，从而敏感栅210与引线220可以同时形成，进而可以简化工艺。

进一步，如图5及图6所示，在本实施方式中，基材100上设有贯穿第一表面110及第二表面120的通孔，通孔内穿设有导电填料700，导电填料700一端与位于第二表面120上的引线220连接，另一端与位于第一表面110上的一节点230连接。通过开设通孔，在通孔内填充导电材料形成导电填料700的方式，来使得位于不同表面的节点230与引线220连接。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

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。