CN102880345B - 一种交互式触摸屏幕及其制造方法、显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种交互式触摸屏幕及其制造方法，具体包括触摸面板，在所述触摸面板上设置有呈阵列排布的由柔性材料构成的多个凸起单元，所述凸起单元具有中空结构，且上方具有通孔，本发明能够在改善人体触觉的同时产生嗅觉刺激，给用户以清爽的感觉，改善用户的感觉体验，提供新的产业增长点。

Description

一种交互式触摸屏幕及其制造方法、显示装置

技术领域

本发明涉及触摸屏幕显示技术领域，尤其涉及一种交互式触摸屏幕及其制造方法以及包括所述交互式触摸屏幕的显示装置。

背景技术

多年来，在人机交互领域人们主要关注视觉和听觉,而忽略了其他感觉形态。随着计算机性能的大幅提升,人机交互途径的局限已越来越突出,其他感觉形态的研究和应用也变得越来越重要。伴随着移动应用领域显示的兴起,提供视觉和触摸感应的具有交互性的触摸屏技术越来越受到用户的青睐；由于触觉交互可以增进人机交互的自然性，使使用者按照所熟悉的感觉技能进行人机互动，将对触摸屏技术的发展和应用领域的拓宽起到颠覆性的作用,故而必将成为与显示共生的重要技术和新的市场增长点。

人类的感觉系统主要有视觉、听觉、触觉和嗅觉等,触觉的优点在于它能够和视觉、听觉信号同时被感知,并具有和听觉一样的全方向的感觉能力。皮肤是人体最大的器官,触觉（狭义的触觉）是皮肤感觉的一种,是轻微的机械刺激使皮肤浅层感受器兴奋而引起的感觉。广义的触觉,包括增加压力使皮肤部分变形所引起的肤觉,即压觉,一般统称为触压觉。气动刺激也属于广义的触觉中的一种，其包括喷气、气囊或气环对人体产生的刺激。与此同时，用户对显示面板的嗅觉反馈功能也提出了要求；建立起视觉、听觉、触觉、嗅觉一体的交互式人性化交流体验触摸屏幕，不仅可以改善用户的触觉体验，还将提供新的产业增长点。

在现有的触摸面板上，用户直接接触的是玻璃、塑料基板等保护材料，其莫氏硬度较高，且表面较为光滑，同时不能满足用户对嗅觉的要求，针对上述问题，实有改善的必要。

发明内容

本发明要解决的技术问题提供一种即良好触觉感受、嗅觉感受、视觉感受于一体的触摸屏幕。

本发明提供一种交互式触摸屏幕，包括触摸面板，在所述触摸面板上设置有呈阵列排布的由柔性材料构成的多个凸起单元，所述凸起单元具有中空结构，且上方具有通孔。

可选的，所述凸起单元的底面的外边界为圆形或者方形。

可选的，所述通孔的半径由一比例系数乘以底面的外边界的半径或者半个边长计算得出，所述比例系数为0.02-0.35。

可选的，所述凸起单元的位置对应于触摸面板中的数据线和扫描线的交叉位置。

可选的，所述凸起单元底面的外边界的直径或者边长L=xH,其中x为比例系数，取值为0.5~1.5；H为扫描线线宽。

可选的，所述柔性材料包含有挥发性化学物质。

可选的，在所述凸起单元的中空部分添加有挥发性化学物质。

可选的，所述柔性材料为可挤压的聚合物复合材料。

可选的，所述凸起单元阵列四周区域的密度与中心区域的密度相同或不同。

可选的，所述挥发性化学物质为空气清新原料。

本发明还提供一种交互式触摸屏幕的制造方法，该方法包括以下步骤：

S1、制作有触摸功能的触摸面板；

S2、一有凹槽的母版上制作柔性凸起单元阵列；

S3、将柔性凸起单元阵列转印到触摸面板上面并进行固化。

所述步骤S2进一步包括:

S21、制作一有凹槽的母版；

S22、将柔性材料填充在该母版的凹槽中；

S23、利用带有凸起的阵列基板将填充在母版的凹槽中的柔性材料制成具有中空结构的凸起单元阵列，凸起单元阵列中的每个凸起单元具有通孔。

可选的，在所述步骤S23之后还包括：S24、向所述凸起单元的中空结构添加挥发性化学物质。

可选的，在步骤S3之后还包括步骤S4：在柔性触摸点阵列外部涂覆可挥发性化学物质。

可选的，所述凸起单元的底面的外边界的直径或者边长为比例系数与扫描线线宽的乘积，其中该比例系数为0.5~1.5。

可选的，如图3所示，在所述步骤S3中，将所述凸起单元（1）的位置对应于触摸面板中数据线（2）和扫描线（3）的交叉位置。

可选的，所述柔性材料为可挤压的聚合物复合材料。

可选的，所述可挥发性化学物质为空气清新原料。

本发明能在改善人体触觉的情况下，还能够同时产生嗅觉，给用户以清爽的感觉，改善用户的触摸操控体验，提供新的产业增长点。

附图说明

图1为凸起单元在母版上排列的俯视图；

图2为凸起单元在母版上排列的侧视图；

图3为触摸面板上设置的凸起单元的位置图；

图4为本发明中凸起单元阵列在触摸面板上的分布图；

图5为本发明提出的交互式触摸屏幕的俯视图；

图6为本发明提出的交互式触摸屏幕侧视图；

图7为一个凸起单元的结构图；

图8为本发明中提出的交互式触摸屏幕的制作流程图；

图9为本发明中凸起单元阵列的制作流程图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作详细的说明。

实施例1

本发明提出一种交互式触摸屏幕，如图5所示，包括触摸面板（6），在所述触摸面板上设置有呈阵列排布的由柔性材料构成的多个凸起单元（1）。如图7表示，所述凸起单元具有中空结构（8），且上方具有通孔（7），所述通孔的半径由一比例系数乘以底面的外边界的半径或者半个边长计算得出，所述比例系数为0.02-0.35。对通孔设置这样的数值范围方便工艺制作提高良率，产生较高的压强。所述柔性材料为可挤压的聚合物复合材料，优选的，凸起单元设置在与触摸面板中的数据线和扫描线的交叉位置相对应的位置。如图6、7所示，每个凸起单元类似于半球体，半球体是中空的，由外形为半球体的侧壁围成一中空结构（8），中空结构（8）通过凸起单元上方设置的通孔（7）和外界空气相通。通过设置通孔（7），用户在触摸凸起单元时，中空结构（8）中的空气被挤出，手指皮肤处会有气动刺激，能够产生不同寻常的触觉。在设置中空空间时，要考虑凸起单元和触摸面板有足够的接触面，以保证凸起单元能够稳定的固化在触摸面板上。所述凸起单元的底面的外边界可以设置为圆形、方形、菱形、不规则图形等任何图形，当然凸起单元也不一定是半球形，也可以是正方体、长方体等各种体形。

为防止凸起单元对面板正常显示区域形成光学方面的干扰，如图3所示，凸起单元（1）优选的设置于与数据线（4）和扫描线（5）的交叉位置处相对应的位置，凸起单元（1）底面的外边界的直径或者边长L=xH,其中x为比例系数，取值为0.5~1.5；H为扫描线线宽。

如图4a所示，凸起单元阵列可以均匀的排列在触摸面板的表面，也可以设置为凸起单元阵列中四周区域的凸起单元的密度与中心区域凸起单元的密度不同，如图4b所示，凸起单元阵列在触摸面板上的设置方式为中间区域B的凸起单元的密度大于四周区域A的凸起单元的密度；或者，如图4c所示，凸起单元阵列在触摸面板上的设置方式为中间区域D的凸起单元的密度小于四周区域C的凸起单元的密度。

所述柔性材料优选为可挤压的聚合物复合材料，所述聚合物复合材料可选用硅胶，聚氨酯，聚乳酸酯；首选材料为硅胶（又称硅橡胶），主要是其莫氏硬度较低，感觉接近于皮肤，有使用户产生良好的触觉体验；同时该物质有较好的热稳定性，弹性以方便产生气压刺激手指。

实施例2

本实施例中凸起阵列的设置以及凸起单元的结构与实施例1的内容基本相同，不同之处在于，本实施例中，用于形成凸起单元的柔性材料中包含有挥发性化学物质，挥发性化学物质可以涂覆在柔性材料的表面，也可以掺杂在柔性材料中，该挥发性化学物质优选挥发时间长、气味清新或者具有香味的空气清新原料，这样，由柔性材料构成的凸起单元能够不断地散发出怡人的气味，给人良好的嗅觉感受。

实施例3

本实施例中凸起阵列的设置以及凸起单元的结构与实施例1的内容基本相同，不同之处在于，在凸起单元的中空空间添加空气清新原料，这样用户在触摸凸起单元时，由于在压力作用下，凸起向下挤压，凸起内部压力上升，达到一定大小时，气流从按压在凸起单元的通孔处的手指皮肤和凸起单元的缝隙间溢出，从而释放出具有香味或者清新气味的微小气流，给人良好的触觉和嗅觉感受。

实施例4

本发明还提供一种交互式触摸屏幕的制造方法，如图8所示，其包括以下步骤：

S1、制作有触摸功能的触摸面板；

S2、在具有凹槽的母版上制作柔性凸起单元阵列；

S3、将柔性凸起单元阵列转印到触摸面板上面并进行固化。

其中，该有触摸功能的触摸面板可以是电容触摸面板、电阻触摸面板、光学触摸面板和红外触摸面板等触摸面板；另外，在本实施例中，柔性材料为聚合物复合材料。

如图9所示，所述步骤S2进一步包括:

S21、如图2所示，制作一具有凹槽（3）的母版（2）；

S22、将柔性材料填充在该母版的凹槽中；

S23、将填充在母版的凹槽中的柔性材料制成具有中空结构的凸起单元阵列并进行预固化，如图1所示，凸起单元阵列中的每个凸起单元（1）的表面中心具有通孔。

所述步骤S23具体为：利用带有凸起的阵列基板将柔性材料制成柔性凸起单元阵列，所述凸起单元阵列中的凸起单元具有中空结构，并将所述凸起单元预固化。

用柔性材料填充该母版的凹槽时，可以通过滴注法或涂覆发来实现，在本实施例中，是通过油墨滴注法将聚合物复合材料滴注在母版里。

图3为步骤S3转印后凸起单元在触摸面板上的位置图，所述凸起单元的位置应对应于数据线和扫描线的交叉位置处，以防止对面板正常显示区域形成光学方面的干扰；且该柔性凸起单元的底面的外边界的直径L=Xh,其中x为比例系数，变化范围是0.5~1.5；H为扫描线线宽。

如图4所示为柔性凸起单元阵列在触摸面板上的分布图，该凸起单元阵列可以在整个面板平均分布，也可以在四周的密度小于中心的密度，或者其四周的密度大于中心的密度，以方便人们能在第一时间区分所触摸到面板的位置，制备后的该触摸面板的俯视图和侧视图，如图5和图6所示。

实施例5

本实施例的制造方法与实施例4基本相同，不同之处在于：在柔性触摸阵列中添加有可挥发的化学物质，可挥发的化学物质可通过下列方式添加到凸起单元阵列中：

1、在所述步骤S23之后进行步骤S24：向在所述凸起单元的中空部分添加挥发性化学物质；

2、在步骤S3之后进行步骤S4：在柔性凸起单元阵列外部涂覆挥发性化学物质；

3、在制备柔性材料时，直接在柔性材料中掺杂挥发性化学物质。

该可挥发的化学物质优选挥发较慢的去除空气异味的空气清新原料，该原料可以是乙醇、乙醚、香精、去离子水等，通过空气清新原料散发的香味来掩盖异味，给用户以清爽的感觉。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种交互式触摸屏幕，包括触摸面板，其特征在于，在所述触摸面板上设置有呈阵列排布的由柔性材料构成的多个凸起单元，所述凸起单元具有中空结构，且表面中心具有通孔；

其中，所述柔性材料包含有挥发性化学物质，或，所述凸起单元的中空部分添加有挥发性化学物质；

所述挥发性化学物质为空气清新原料。

2.如权利要求1所述的交互式触摸屏幕，其特征还在于，所述凸起单元的底面的外边界为圆形或者正方形。

3.如权利要求2所述的交互式触摸屏幕，其特征还在于，所述通孔的半径由一比例系数乘以底面的外边界的半径或者半个边长计算得出，所述比例系数为0.02-0.35。

4.如权利要求1所述的交互式触摸屏幕，其特征还在于，所述凸起单元的位置对应于所述触摸面板中的数据线和扫描线的交叉位置。

5.如权利要求2或4所述的交互式触摸屏幕，其特征还在于，

所述凸起单元底面的外边界的直径或者边长为触摸面板中扫描线的线宽与比例系数的乘积，其中所述比例系数为0.5-1.5。

6.如权利要求1或2所述的交互式触摸屏幕，其特征还在于，所述柔性材料为可挤压的聚合物复合材料。

7.如权利要求1所述的交互式触摸屏幕，其特征还在于，所述凸起单元阵列四周区域的密度与中心区域的密度相同或不同。

8.一种交互式触摸屏幕的制造方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1、制作有触摸功能的触摸面板；

S2、在具有凹槽的母版上制作柔性凸起单元阵列；

S3、将柔性凸起单元阵列转印到触摸面板上面并进行固化；

所述步骤S2进一步包括:

S21、制作一具有凹槽的母版；

S22、将柔性材料填充在该母版的凹槽中；

S23、将填充在母版的凹槽中的柔性材料制成具有中空结构的凸起单元阵列并进行预固化，凸起单元阵列中的每个凸起单元的表面中心具有通孔；

其中，在所述步骤S23之后还包括以下步骤：S24、向所述凸起单元的中空结构添加挥发性化学物质；或，在步骤S3之后还包括步骤S4：在柔性触摸点阵列外部涂覆挥发性化学物质；

所述挥发性化学物质为空气清新原料。

9.如权利要求8所述的方法，其特征还在于，所述凸起单元的底面的外边界的直径或者边长为触摸面板中扫描线线宽与比例系数的乘积，其中该比例系数为0.5-1.5。

10.如权利要求8所述的方法，其特征还在于，所述凸起单元的位置对应于触摸面板中数据线和扫描线的交叉位置。

11.如权利要求8所述的方法，其特征还在于，所述柔性材料为可挤压的聚合物复合材料。

12.一种显示装置，包括如权利要求1-7任一项所述的交互式触摸屏幕。