CN103543854A - 混合式触摸屏 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种混合式触摸屏，包括一电容式触控模组以及一电磁式触控模组，所述电容式触控模组及电磁式触控模组层叠设置；所述电容式触控模组设置在靠近用户的一侧，所述电磁式触控模组设置在远离用户的一侧；所述电容式触控模组包括一透明导电层，其中，所述透明导电层为一多孔的碳纳米管层，所述多孔的碳纳米管层对600KHz-2000MHz的电磁波的透过率达到80%。

Description

混合式触摸屏

技术领域

本发明涉及一种混合式触摸屏。

背景技术

近年来，伴随着触控技术的高性能化和多样化的发展，在手机等便携式电子设备的前面安装透光性良好的触摸屏的电子设备逐步增加。使用者通过所述触摸屏，一边可以对位于触摸屏背面的显示设备的显示内容进行视觉确认，一边可以利用手指或笔等方式按压触摸屏来进行操作。由此，可以操作手机等便携式电子设备的各种功能。

然而，现有技术中的电容式触摸屏一般只能通过手指操作，而电磁式触摸屏一般只能通过可发射电磁波的电磁笔操作，故而限制了两种触摸屏的应用。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种混合式触摸屏。

一种混合式触摸屏，包括一电容式触控模组以及一电磁式触控模组，所述电容式触控模组及电磁式触控模组层叠设置；所述电容式触控模组设置在靠近用户的一侧，所述电磁式触控模组设置在远离用户的一侧；所述电容式触控模组包括一透明导电层，其中，所述透明导电层为一多孔的碳纳米管层，所述多孔的碳纳米管层对600KHz -2000 MHz的电磁波的透过率达到80%。

本发明提供的混合式触摸屏包括一电容式触控模组以及一电磁式触控模组，故，该混合式触摸屏可以同时支持手指触控和电磁笔触控。其次，由于该电容式触控模组中的透明导电层为一多孔的碳纳米管层，故，当使用电磁笔触控该混合式触摸屏时，该电磁笔发射出的电磁波可以容易的透过所述透明导电层，从而实现所述电磁式触控模组对所述显示模组的控制。再次，由于该电容式触控模组中的透明导电层为一多孔的碳纳米管层，故，该电磁笔发射出的电磁波不会被所述透过所述透明导电层所屏蔽，从而提高所述电磁式触控模组的精度。

附图说明

图1为本发明实施例提供的混合式触摸屏的结构示意图。

图2为本发明实施例提供的混合式触摸屏中的电容式触控模组的剖面图。

图3为本发明实施例提供的混合式触摸屏中的电容式触控模组中透明导电层所使用的碳纳米管膜的扫描电镜照片。

图4为本发明实施例提供的混合式触摸屏中的显示模组的结构示意图。

图5为本发明实施例提供的混合式触摸屏中的电磁式触控模组的结构示意图。

主要元件符号说明

混合式触摸屏	100
		钝化层	104
间隙	106
		支撑体	108
电容式触控模组	10
		透明基板	12
透明导电层	14
		电极	16
保护层	18
		电磁式触控模组	20
第一电极板	22
		第一基板	222、322
X轴线圈阵列	224
		第二电极板	24
第二基板	242、342
		Y轴线圈阵列	244
第一传感单元	26
		第二传感单元	28
显示模组	30
		第一基体	32
第一透明电极层	324
		第一配向层	326
第一沟槽	3262
		第二基体	34
第二透明电极层	344
		第二配向层	346
第二沟槽	3462
		液晶层	35
液晶分子	352
		第一偏光片	36
第二偏光片	38

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

请参阅图1，本发明实施例提供一种混合式触摸屏100，其包括一电容式触控模组10以及电磁式触控模组20。所述电容式触控模组10及所述电磁式触控模组20间隔一显示模组30设置，即，所述显示模组30设置于所述电容式触控模组10及所述电磁式触控模组20之间。所述电容式触控模组10设置在所述显示模组30靠近用户的一侧，所述电磁式触控模组20设置在所述显示模组30远离用户的一侧。

所述电容式触控模组10可以为一表面电容型触控面板、投射式电容型触控面板。请一并参阅图2，本实施例中，所述电容式触控模组10为一表面电容型的触控面板。该电容式触控模组10包括：一透明基板12、一透明导电层14、多个电极16以及一保护层18。

所述透明基板12靠近所述显示模组30设置。该透明基板12为一曲面型或平面型的绝缘透明基板。该透明基板12由硬性材料或柔性材料形成。所述硬性材料为玻璃、石英、金刚石等，所述柔性材料为塑料、树脂等。具体地，所述柔性材料可以为聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等聚酯材料，以及聚醚砜(PES)、聚亚酰胺(PI)、纤维素酯、苯并环丁烯(BCB)、聚氯乙烯(PVC)及丙烯酸树脂等材料。可以理解，所述柔性材料并不限于上述列举的材料，只要确保透明基板12具有一定柔性及较好的透明度即可。该透明基板12主要起支撑作用。在本实施例中，所述透明基板12聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜。

所述透明导电层14设置于所述透明基板12远离所述显示模组30的表面。该透明导电层14为一具有多个间隙的透明导电结构，所述多个间隙在所述透明导电结构中均匀分布，该多个间隙可以使电磁波穿透。本实施例中，该透明导电层14为一多孔的透明碳纳米管层。

所述透明碳纳米管层包括至少一碳纳米管膜，所述碳纳米管膜是从一碳纳米管阵列中直接拉取获得。本实施例中，该透明导电层14为一碳纳米管膜，该碳纳米管膜通过一UV胶贴覆于所述透明基板12的一个表面。请参阅图3，所述碳纳米管膜是由若干碳纳米管组成的自支撑结构。所述若干碳纳米管为沿同一方向择优取向排列，所述择优取向排列是指在碳纳米管膜中大多数碳纳米管的整体延伸方向基本朝同一方向。而且，所述大多数碳纳米管的整体延伸方向基本平行于碳纳米管膜的表面。进一步地，所述碳纳米管膜中多数碳纳米管是通过范德华力首尾相连。具体地，所述碳纳米管膜中基本朝同一方向延伸的大多数碳纳米管中每一碳纳米管与在延伸方向上相邻的碳纳米管通过范德华力首尾相连。所述碳纳米管膜的基本朝同一方向延伸的多数碳纳米管中并列的碳纳米管之间存在多个间隙。所述间隙的宽度为10纳米到10微米；优选地，所述间隙的宽度为1微米到10微米；更优选地，所述间隙的宽度为5微米到10微米。所述多个间隙的总面积占所述碳纳米管膜表面积的比例可达到80%以上；优选地，所述多个间隙的总面积占所述碳纳米管膜表面积的比例可达到90%以上; 更优选地，所述多个间隙的总面积占所述碳纳米管膜表面积的比例可达到95%以上。所述碳纳米管膜的透光率与所述多个间隙的总面积占所述碳纳米管膜表面积的比例有关，即，所述碳纳米管膜的透光率可达到80%以上；优选地，所述碳纳米管膜的透光率可达到90%以上; 更优选地，所述碳纳米管膜的透光率可达到95%以上。所述碳纳米管膜对600KHz -2000 MHz的电磁波的透过率可达到80%以上。具体的，所述碳纳米管膜对电磁式触控模组20的工作频率范围内的电磁波，即600KHz -1MHz的电磁波的透过率可达到80%以上。优选地，该碳纳米管膜对600KHz -1MHz的电磁波的透过率可达到90%以上；更优选地，该碳纳米管膜对600KHz -1MHz的电磁波的透过率可达到95%以上。

当然，所述碳纳米管膜中存在少数随机排列的碳纳米管，这些碳纳米管不会对碳纳米管膜中大多数碳纳米管的整体取向排列构成明显影响。所述自支撑为碳纳米管膜不需要大面积的载体支撑，而只要相对两边提供支撑力即能整体上悬空而保持自身膜状状态，即将该碳纳米管膜置于（或固定于）间隔一定距离设置的两个支撑体上时，位于两个支撑体之间的碳纳米管膜能够悬空保持自身膜状状态。所述自支撑主要通过碳纳米管膜中存在连续的通过范德华力首尾相连延伸排列的碳纳米管而实现。具体地，所述碳纳米管膜中基本朝同一方向延伸的多数碳纳米管，并非绝对的直线状，可以适当的弯曲；或者并非完全按照延伸方向上排列，可以适当的偏离延伸方向。因此，不能排除碳纳米管膜的基本朝同一方向延伸的多数碳纳米管中并列的碳纳米管之间可能存在部分接触。

所述透明碳纳米管层可以包括多个层叠设置的碳纳米管膜。相邻的两个碳纳米管膜之间通过范德华力紧密相连。相邻两个碳纳米管膜中的碳纳米管的延伸方向形成一交叉角α，该交叉角α大于等于0度小于等于90度。由该碳纳米管膜层叠而成的透明碳纳米管层对600KHz -2000 MHz的电磁波的透过率不会显著降低，还可以达到80%以上。

由于碳纳米管具有优异的力学特性并且耐弯折，故，采用上述的透明碳纳米管层作所述透明导电层14，可使得所述透明导电层14具有很好的韧性和机械强度。进一步地，由于所述透明碳纳米管层具有多个间隙，故，由该透明碳纳米管层制备而成的透明导电层14对电磁波不会产生屏蔽作用，从而使电磁波可以透过。

所述多个电极16设置在所述透明导电层14上。该多个电极16的一端与所述透明导电层14电连接，该多个电极16的另一端通过电路连接到一电容式触控模组控制器，从而使所述透明导电层14可以通过所述多个电极16与所述电容式触控模组控制器电连接。本实施例中，包括四个电极16，该四个电极16分别设置在所述透明导电层14的四个角上，并与所述透明导电层14电连接。

所述保护层18设置在所述触控面板12靠近用户的一侧，用于保护所述透明导电层14，提高耐用性。该保护层18可由氮化硅、氧化硅、苯丙环丁烯(BCB)、聚酯膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）薄膜以及丙烯酸树脂等材料形成。该保护层18还可用于提供一些其它的附加功能，如可以减少眩光或降低反射。在本实施例中，该保护层18也为一聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）薄膜。

所述显示模组30正对且靠近所述电容式触控模组10层叠设置，形成一层状结构。该电容式触控模组10及电磁式触控模组20可用于控制所述显示模组30的显示。进一步地，所述的显示模组30正对且靠近电容式触控模组10的透明基板12设置。所述的显示模组30与电容式触控模组10可间隔一预定距离设置或集成设置。

所述显示模组30可以为液晶显示器、场发射显示器、等离子显示器、电致发光显示器、真空荧光显示器及阴极射线管等传统显示屏中的一种，另外，该显示模组30也可为一柔性液晶显示器、柔性电泳显示器、柔性有机电致发光显示器等柔性显示器中的一种。

请参阅图4，本实施例中，所述显示模组30为一液晶显示器，其包括第一基体32、第二基体34及夹在第一基体32和第二基体34之间的液晶层35。

所述第一基体32与第二基体34相对设置。所述液晶层35包括多个长棒状的液晶分子352。所述第一基体32靠近液晶层35的表面依次设置一第一配向层326、一第一透明电极层324和一第一基板322，且第一基体32的远离液晶层35的表面设置一第一偏光片36。所述第二基体34靠近液晶层35的表面依次设置一第二配向层346、一第二透明电极层344和一第二基板342，且第二基体34的远离液晶层35的表面设置一第二偏光片38。

所述第一配向层326靠近液晶层35的表面形成有多个相互平行的第一沟槽3262。所述第二配向层346靠近液晶层35的表面形成有多个相互平行的第二沟槽3462。所述第一沟槽3262和第二沟槽3462的排列方向相互垂直，从而可对液晶层35中的液晶分子352进行定向，也就是使靠近第一沟槽3262和第二沟槽3462的液晶分子352分别沿着第一沟槽3262和第二沟槽3462的方向定向排列。从而使得液晶分子352的排列由上而下自动旋转90度。

所述第一偏光片36和第二偏光片38可对光线进行偏振；第一透明电极层324和第二透明电极层344在液晶显示器中可起到导电的作用。

所述显示模组30还包括一背光模组（未标识）设置于所述第一偏光片36靠近所述电磁式触控模组20的表面，该背光模组用于向所述显示模组30提供背光。

进一步地，当所述显示模组30与所述电容式触控模组10间隔一定距离设置时，可在电容式触控模组10远离基板22的一个表面上设置一钝化层104，该钝化层104可由苯并环丁烯(BCB)、聚酯或丙烯酸树脂等柔性材料形成。该显示模组30与所述钝化层104间隔一间隙106设置。具体地，在所述的钝化层104与显示模组30之间设置两个支撑体108。该钝化层104可作为介电层使用，所述钝化层104与间隙106可保护显示模组30不致于由于外力过大而损坏。

当所述显示模组30与电容式触控模组10集成设置时，电容式触控模组10和显示模组30之间接触设置。所述钝化层104无间隙地设置在显示模组30的表面。

请参阅图5，所述电磁式触控模组20包括一第一电极板22、一第二电极板24、一第一传感单元26以及一第二传感单元28。所述第一电极板22以及第二电极板24之间间隔设置。所述第一电极板22包括一第一基板222以及多个设置于所述第一基板222的X轴线圈阵列224，所述多个X轴线圈阵列224并排且间隔设置，该X轴线圈阵列224用于感测X轴坐标；所述第二电极板24包括一第二基板242以及设置于所述第二基板242的多个Y轴线圈阵列244，所述多个Y轴线圈阵列244并排且间隔设置，该Y轴线圈阵列244用于感测Y轴坐标。所述X轴线圈阵列224及Y轴线圈阵列244为具有一端开口的“U”形结构，且所述X轴线圈阵列224及Y轴线圈阵列244相互垂直。每一X轴线圈阵列224的一端通过导线接地设置，该X轴线圈阵列224的另一端通过导线与所述第一传感单元26电连接；每一Y轴线圈阵列244的一端通过导线接地设置，该Y轴线圈阵列244的另一端通过导线与所述第二传感单元28电连接。所述X轴线圈阵列224及Y轴线圈阵列244的材料可以为金属、ITO、碳纳米管等。所述第一基板222及第二基板242可以由绝缘透明材料制备而成。该第一基板222及第二基板242主要起支撑作用。

本发明实施例提供的混合式触摸屏100在使用时，一方面，当手指等导电体触碰所述混合式触摸屏100时，所述电容式触控模组10可以在一驱动信号的驱动下感测作用在该混合式触摸屏100上的触摸动作并反馈一坐标信号给一中央处理器；所述中央处理器进一步根据所述坐标信息读取一信息数据或图像数据并将所述信息数据或图像数据传通过所述显示模组30显示出来，从而实现对所述显示模组30的控制。另一方面，当一电磁笔触碰所述混合式触摸屏100时，所述电磁笔的电磁信号可以透过所述电容式触控模组10及显示模组30传导到所述电磁式触控模组20；所述电磁笔的触碰点所对应的X轴线圈阵列224及Y轴线圈阵列244会分别产生一定电压，该电压可以传到所述第一传感单元26以及所述第二传感单元28，从而获得所述触碰点的坐标信息；该坐标信息进一步传输到所述中央处理器，所述中央处理器进一步根据所述坐标信息读取一信息数据或图像数据并将所述信息数据或图像数据传通过所述显示模组30显示出来，从而实现对所述显示模组30的控制。此外，由于外界的电磁信号也可以容易的穿透所述电容式触控模组10到达所述电磁式触控模组20从而引起误操作，故，还可以在所述中央处理器设置一个初始的阈值，使小于该初始的阈值的信号不能被所述中央处理器执行，从而可以防止外界电磁波的干扰，避免误操作。

另外，当所述电容式触控模组10及电磁式触控模组20同时检测到信号时，可以通过所述中央处理器比较所述电容式触控模组10及电磁式触控模组20所检测到的信号强度的大小，并执行信号强度较大的信号，从而可以防止误操作。

本发明实施例提供的混合式触摸屏100具有以下优点：首先，由于所述混合式触摸屏100包括一电容式触控模组10以及一电磁式触控模组20，故，该混合式触摸屏100可以同时支持手指触控和电磁笔触控。其次，相对于现有技术中的ITO层，由于该电容式触控模组10中的透明导电层14为一具有多个间隙的碳纳米管层，故，当使用电磁笔触控该混合式触摸屏100时，该电磁笔发射出的电磁波可以容易的透过所述透明导电层14，从而实现所述电磁式触控模组20对所述显示模组30的控制。再次，由于该电容式触控模组10中的透明导电层14为一具有多个间隙的碳纳米管层，故，该电磁笔发射出的电磁波不会被所述透过所述透明导电层14所屏蔽，从而提高所述电磁式触控模组20的精度。最后，通过比较所述电容式触控模组10及电磁式触控模组20检测到信号的强弱，并执行强度较大的信号，从而可以防止误操作。

另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其他变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (11)

1.一种混合式触摸屏，包括一电容式触控模组以及一电磁式触控模组，所述电容式触控模组及电磁式触控模组层叠设置；所述电容式触控模组设置在靠近用户的一侧，所述电磁式触控模组设置在远离用户的一侧；所述电容式触控模组包括一透明导电层，其特征在于，所述透明导电层为一多孔的碳纳米管层，所述多孔的碳纳米管层对600KHz -2000 MHz的电磁波的透过率达到80%。

2.如权利要求1所述的混合式触摸屏，其特征在于，所述多孔的碳纳米管层对600KHz -1MHz的电磁波的透过率达到90%。

3.如权利要求1所述的混合式触摸屏，其特征在于，所述多孔的碳纳米管层对600KHz -1MHz的电磁波的透过率达到95%。

4.如权利要求1所述的混合式触摸屏，其特征在于，所述多孔的碳纳米管层包括至少一碳纳米管膜，所述碳纳米管膜包括多个沿同一方向延伸的碳纳米管。

5.如权利要求4所述的混合式触摸屏，其特征在于，所述沿同一方向延伸的多数碳纳米管中并列的碳纳米管之间存在多个间隙。

6.如权利要求5所述的混合式触摸屏，其特征在于，所述间隙的宽度为10纳米到10微米。

7.如权利要求5所述的混合式触摸屏，其特征在于，所述间隙的宽度为1微米到10微米。

8.如权利要求5所述的混合式触摸屏，其特征在于，所述多个间隙的总面积占所述碳纳米管膜表面积的比例达到80%以上。

9.如权利要求5所述的混合式触摸屏，其特征在于，所述多个间隙的总面积占所述碳纳米管膜表面积的比例达到90%以上。

10.如权利要求1所述的混合式触摸屏，其特征在于，进一步包括一显示模组，所述显示模组设置于所述电容式触控模组以及所述电磁式触控模组之间。

11.如权利要求1所述的混合式触摸屏，其特征在于，进一步包括一中央处理器，所述中央处理器用于比较所述电容式触控模组及电磁式触控模组所检测到的信号的强弱，并执行强度较强的信号。

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