压力触控单元及其制作方法和触控显示装置技术领域
本发明属于触控显示领域，涉及一种触控显示装置，还涉及一种应用于触
控显示装置中的具有压力传感功效的压力触控单元，以及该压力触控单元的制
作方法。
背景技术
随着智能电子设备例如触摸屏手机等的日渐普及，人机互动已不仅仅局限
于二维平面上。在电子设备上加入压力传感器，可以使电子设备感受到操作者
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电子设
备越来越多，其中一种压力传感器是基于电阻变化感测压力的压阻式压力传感
器，因其极低的价格和较高的精度以及较好的线性特性而受到广泛关注。压阻
式压力传感器中的关键元件，电阻应变片，在应用到手机等电子设备之前，需
要将电阻应变片利用导电胶材粘贴在绝缘基材上，再将绝缘基材通过粘接等方
式固定至电子设备中。由于这种方式很难将绝缘基材精确定位在电子设备中需
要感知压力的合适位置，导致对位不准等无法避免的问题，这些因素也最终导
致良率低下，产品性能降低，难以满足大批量生产的要求。
发明内容
基于此，有必要针对上述问题，提供一种可提升良率及产品性能、便于生
产制造的压力触控单元及其制作方法，以及应用该压力触控单元的触控显示装
置。
一种压力触控单元，包括柔性电路板以及设置在柔性电路板上的电阻应变
片，所述柔性电路板包括基板以及设置在基板上的导电线路，所述电阻应变片
直接形成在柔性电路板的基板上并与柔性电路板的导电线路电连接。
上述压力触控单元直接将传统的压阻式传感器中的电阻应变片与柔性电路
板集成，与传统的压阻式传感器通过粘贴、焊接等方式与柔性电路板固定相比，
避免了运输、封装过程中可能造成的划伤、弯折等问题，同时更加容易操作，
便于电阻应变片的对位，有利于大批量生产的要求。另一方面，通过这种方式
获得的压力触控单元的总厚度更低，更加有利于触控显示装置的装配，以及更
适于手机等触控显示装置的轻薄化发展趋势。
在其中一个实施例中，所述电阻应变片包括形成在基板上的敏感栅以及覆
盖敏感栅的绝缘保护层，所述敏感栅的两端与导电线路电连接。
在其中一个实施例中，所述敏感栅与导电线路电连接形成惠斯通电桥电路。
在其中一个实施例中，所述敏感栅由康铜、镍铬合金、镍铬铝合金或铁铬
铝合金制成。
在其中一个实施例中，所述柔性电路板设置连接端子，用于与触控芯片连
接。
一种如上所述的压力触控单元的制作方法，步骤包括：
提供基板；
在基板上制作导电线路；以及
在基板上制作电阻应变片，其中电阻应变片与导电线路电连接。
在其中一个实施例中，制作电阻应变片的步骤包括采用沉积工艺在基板上
形成敏感栅，以及在敏感栅上形成绝缘保护层。
在其中一个实施例中，先在基板上形成导电线路，再形成电阻应变片。
在其中一个实施例中，先在基板上形成电阻应变片，再形成导电线路。
一种触控显示装置，包括上述的压力触控单元。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的压力触控单元的结构示意图。
图2为图1所示压力触控单元中的电阻应变片的部分结构示意图。
图3为本发明一实施例提供的压力触控单元应用至触控显示装置中时其触
摸屏的受力示意图。
具体实施方式
本发明提供的一种压力触控单元，其可应用于手机、平板电脑、交互式电
子显示屏等触控显示装置。如图1所示，一实施例的压力触控单元包括柔性电
路板10以及设置在柔性电路板10上的电阻应变片20，所述柔性电路板20包括
基板11以及设置在基板11上的导电线路12，所述电阻应变片20直接形成在柔
性电路板10的基板11上并与柔性电路板10的导电线路12电连接。
柔性电路板20的基板11可以是多层结构，导电线路12可以形成在其中一
层基板11上，也可以形成在不同层的多个基板11上。柔性电路板20具有一个
连接端子13，通过连接端子13可以与外围元件例如触控芯片等形成连接。当该
压力触控单元应用至手机等触控显示装置中时，压力触控单元的柔性电路板10
通过该连接端子13可以与触控显示装置中的触控芯片实现信号导通，从而具有
压力感应触控的功能。本实施例提供的压力触控单元可以设置在触控显示装置
中的显示模组远离使用者的一侧。电阻应变片20可以根据需要感知压力的部分
而设置多个，并配置在触控显示装置中的合适位置，例如触控显示装置中的显
示屏范围内，或者触控显示装置的外侧周围等。图1中所示的柔性电路板10的
主体部分大致呈H状，包括两个平行的第一分支以及连接第一分支的第二分支，
连接端子13由第二分支延伸而出，延伸方向与第一分支平行。
一实施例中，电阻应变片20为四个，分布在两个第一分支的末端。电阻应
变片20设置在其中一层基板11上，当基板11为多层时，优选是最外侧的一层
基板11上。电阻应变片20是压阻式传感器的关键部件。电阻应变片20实质是
一个电阻元件，受力发生应变后其电阻发生改变。通过将电阻应变片20接入电
路结构中，其受力大小的变化可反应至电路结构中的电信号的变化，例如电阻，
电流，电压等。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。
本实施例中的电阻应变片20包括形成在基板11上的敏感栅21以及覆盖敏
感栅21的绝缘保护层(图未示)，所述敏感栅21的两端210与导电线路12电
连接。如图2中所示，电阻应变片20的敏感栅21由电阻丝弯折形成栅状，其
两端210用于与柔性电路板10上的导电线路12形成电连接，以构成特定的电
路结构。
在一实施例中，通过将所述敏感栅21与导电线路12电连接形成惠斯通电
桥电路，在敏感栅21受力变化后，可借助惠斯通电桥电路输出相应的电压信号。
例如，在该压力触控单元未受压力时，所述惠斯通电桥电路达到电平衡，当敏
感栅21受到外界不同压力时，则惠斯通电桥电路的平衡被打破，并输出相应的
电压信号，通过触控芯片对电压信号作进一步处理，例如放大、模数转换等，
即可根据该电压信号精确获知压力触控单元所接受的压力信号。
所述敏感栅21的大小、阻值、摆放位置和分布根据所需感测的压力要求进
行设计，可实现多级压力感测，也可实现多点压力感测或分区域压力感测。多
级触控是指将按压力度进行分级，如轻中重三级，或者1-10共十级，通过检测
不同的力度按压时，敏感栅21产生不同的阻值变化，从而使得触控显示装置实
现不同的反馈效果。
多点触控，即当触控显示装置上面存在两点或以上的按压动作时，通过敏
感栅21的大小、位置的排布，结合集成电路IC的算法，分别读出每一点的压
力值。例如，以图3为例，四个敏感栅P1、P2、P3和P4分别位于触控显示装
置的触摸屏的四个周边的中点位置。以触摸屏左下角为坐标原点建立笛卡尔直
角坐标系，以敏感栅P4所在的触摸屏边为x轴，以敏感栅P1所在的触摸屏边
为y轴。触摸屏在x轴上的长度为L；触摸屏在y轴上的长度为H。四个敏感栅
P1、P2、P3和P4的位置坐标分别为(0，H/2)，(L/2，H)，(L，H/2)，(L/2，
0)。本实施例以触摸操作事件为2个触摸操作点的情况来说明触摸屏获取触摸
操作压力的计算过程。触摸操作点数分别是A点和B点，在触摸屏的位置如图
3所示。当触摸操作位于A点时，所述四个敏感栅处于受压状态；当触摸操作
位于B点时，即处于四个敏感栅所组成的棱形之外时，敏感栅P1和敏感栅P2
处于受压状态，敏感栅P3和敏感栅P4处于受拉状态。触摸操作事件发生后，
触摸屏利用触控显示装置中的电容式触控单元可获得A点和B点的坐标，分别
为(x1，y2)和(x2，y2)；触摸屏通过压力触控单元获得四个敏感栅的测量值，
分别为P1、P2、P3和P4。待计算的对应触摸操作位置A点和B点的触摸操作
压力分别为F1和F2。忽略触摸屏的重力，分别以敏感栅P1、P2、P3和P4的
位置为中心，根据力矩平衡原理可得到如下等式：
此外，根据受力平衡的特点，作用到敏感栅上的力的和等于检测出的力的
和，即P1+P2+P3+P4＝F1+F2。通过上述5个方程和最小二次方差矩阵求逆的方
法，触摸屏可以计算出对应触摸操作位置A点和B点的触摸操作压力F1和F2
的大小。本实施例的触摸屏有4个敏感栅，通过上述方法可以获得任何触摸操
作点数小于或等于4的情形的触摸操作压力的大小。
分区域触控，即通过敏感栅的大小、位置的排布，结合IC的算法，在触摸
屏上进行区域划分，分别检测每一区域的压力值，如触摸屏横过来分为左右屏
幕，双手操作时分别检测左右手上的按压力度，如图1中分别检测两个虚线框
区域中的压力值。
所述敏感栅21可由康铜、镍铬合金、镍铬铝合金或铁铬铝合金制成。本实
施例中，采用沉积工艺，例如溅射、蒸镀等工艺直接将敏感栅21制作在柔性电
路板10的基板11上。制作好的敏感栅21与柔性电路板10上的导电线路12形
成电连接。
本发明直接将压阻式敏感栅通过沉积的方法与柔性电路板集成，与采用传
统的压阻式传感器通过粘贴、焊接等方式与柔性电路板固定相比，避免了运输、
封装过程中可能造成的划伤、弯折、对位等问题，同时更加容易操作，有利于
大批量生产的要求。另一方面，通过这种方式获得的压力触控单元的总厚度更
低，更加有利于触控显示装置的装配。
本发明还提供一种上述压力触控单元的制作方法，步骤包括：
提供基板；
在基板上制作导电线路；以及
在基板上制作电阻应变片，其中电阻应变片与导电线路电连接。
其中，制作电阻应变片的步骤包括采用沉积工艺在基板上形成敏感栅，以
及在敏感栅上形成绝缘保护层。沉积工艺可以是诸如溅射、蒸镀等工艺。当柔
性电路板的基板为多层结构时，优选在最外侧的基板上形成所述电阻应变片。
在一些实施例中，可以先在基板上形成导电线路，再形成电阻应变片。也
可以先在基板上形成电阻应变片，再形成导电线路。在基板上形成导电线路的
工艺可以采用电镀或刻蚀等。
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。