CN104461177B - 一种触控面板和显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种触控面板和显示装置，所述触控面板包括：透明基板，其包括触控用的第一表面和与第一表面相对的第二表面，基板包括位于基板中部的触控区和基板周边的非触控区；至少一个光线发射单元，设置在第二表面的非触控区上，用于朝向基板内部发射包括红外光的光线；密封层，设置在光线发射单元与所述基板之间，用于密封光线发射单元的光线出射面，密封层远离光线发射单元的光线出射面为平面，使得光线在基板内全反射；至少一个光线接收单元，设置在第二表面的非触控区上，用于接收光线发射单元发射出的且通过基板的光线；其中，至少一个光线发射单元与至少一个光线接收单元的连线横穿所述触控区。
Description
技术领域
本发明涉及触控识别技术领域，具体涉及一种触控面板和显示装置。
背景技术
触控面板(英文全称为Touch Panel)，又称触摸屏、触控屏，是一种形成在图像显示装置显示面上，利用人体或电容笔等导体进行指令输入的装置，可代替鼠标、键盘等外接输入装置以及机械式输入按键等输入设备，可有效简化电脑、手机、电子仪表、游戏设备等电子产品结构，具有非常广阔的应用前景。
从技术原理来分，触控面板可分为五种：矢量压力传感触控面板、电阻触控面板、电容触控面板、红外触控面板、表面声波触控面板。现有红外触控面板如图1所示，包括基板1，分别对称设置在基板1两侧的若干光线发射单元2和若干光线接收单元3，光线发射单元2发出的红外光线在基板1内发生全内反射，最终被对应的光线接收单元3接收，对应形成横竖交叉的红外线矩阵。如图2所示，用户在触控屏幕时，外界媒质便会改变触控界面处光全反射条件，通过外部的图像采集设备7(通常为摄像头等光感设备)得到触控物体的位置信息，从而可以判断出触摸点在屏幕的位置。与其它触控面板相比，红外触控面板不受电流、电压和静电的干扰，易实现大尺寸化，更适宜恶劣的环境条件，因此，红外触控面板将成为主流的发展趋势。
然而，现有技术中的大多光线发射单元2并非绝对的平行光源，如图2所示，这就使得光线在基板1中传输的光线均匀化很差，从而降低了所述红外触控面板的触控灵敏性，限制了红外触控面板的应用范围。此外，为了实现多点触摸，还需要在基板1下侧设置多个摄像头等光感设备作为图像采集设备7，来采集受抑全内反射向接触点下方逸出的散射光来判断触摸位置，产品体积较大，不适用于现有平板显示设备。
值得注意的是，现有技术中光线发射单元2和若干光线接收单元3通常设置在基板1的侧面，为了有效实现全反射，不得不提高基板1的厚度使其与光线发射单元2的出光面相适配，这与平板显示设置追求轻薄的趋势相违背，进一步限制了红外触控面板在智能手机、平板电脑等触控显示领域的应用。同时，光线发射单元2和若干光线接收单元3需要绑定在基板1的侧面，不但体积大，而且制作难度高、成本昂贵。
发明内容
为此，本发明所要解决的是现有红外触控面板触结构复杂、体积大问题，从而提供一种结构轻薄、体积小且触控灵敏度高的触控面板。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种触控面板，包括：
透明基板，其包括触控用的第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，所述基板包括位于所述基板中部的触控区和所述基板周边的非触控区；
至少一个光线发射单元，设置在所述第二表面的所述非触控区上，用于朝向所述基板内部发射包括红外光的光线；
密封层，设置在所述光线发射单元与所述基板之间，用于密封所述光线发射单元的光线出射面，所述密封层远离所述光线发射单元的光线出射面为平面，使得所述光线在所述基板内全反射；
至少一个光线接收单元，设置在所述第二表面的所述非触控区上，用于接收所述光线发射单元发射出的且通过所述基板的光线；
其中，所述至少一个光线发射单元与所述至少一个光线接收单元的连线横穿所述触控区。
所述光线发射单元和所述光线接收单元为多个，且所述光线发射单元和所述光线接收单元分别靠近所述第二表面的不同边缘设置；或者存在设置在同一边缘的所述光线发射单元和所述光线接收单元。
所述光线发射单元设置在所述第二表面的相邻两个边缘上，所述光线接收单元设置在所述第二表面的另外两个相邻边缘上；或者所述第二表面的每个边缘上均设置有所述光线发射单元和所述光线接收单元。
所述密封层的雾度大于30％，透过率大于80％。
还包括设置在所述密封层与所述基板之间漫反射层，所述漫反射层用于改变透过所述密封层的光线角度。
所述漫反射层的入射面和出射面为光面，且内部含有散射颗粒。
所述漫反射层的厚度为1μm～2mm。
还包括设置在所述漫反射层与所述基板之间的增透层，所述增透层用于提高波长为760～1500nm的光线的透过率。
所述增透层包括增透基底层和若干对称层叠设置在所述增透基底层两侧的不同折射率的膜层。
所述增透层的厚度为1μm～1200μm。
所述密封层在所述漫反射层所在平面上的投影在所述漫反射层的范围内；所述漫反射层在所述增透层所在平面的投影在所述增透层的范围内。
所述密封层、所述漫反射层和所述增透层的厚度、在所述光线发射单元排列方向上的宽度应满足关系式(Ⅰ)，
其中，h1、h2、h3、h4分别表示所述密封层、所述漫反射层、所述增透层以及所述基板的厚度；
W0、W1、W2、W3分别表示所述光线发射单元、所述密封层、所述漫反射层、所述增透层在所述光线发射单元排列方向上的宽度；
θ1、θ2、θ3、θ4分别表示光线进入所述密封层的入射角、光线进入所述漫反射层的入射角，光线进入所述基板的入射角；
θmin、θmax分别为光线进入所述基板的入射角中的最小值和最大值。
所述增透层与所述基板之间还设置有滤光层，所述滤光层的滤出光波长范围为760nm～1550nm中的任一范围。
所述增透层与所述基板之间还设置有光学胶层，所述光学胶层用于将所述增透层粘附于所述基板的第二表面。
所述基板的折射率小于或等于2.5，且大于1.3。
所述光线发射单元为冷阴极荧光灯管、LED光源、OLED光源、激光光源中的至少一种。
本发明所述的一种显示装置，包括所述的触控面板。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
1、全反射(total internal reflection，TIR)，指光由光密介质(即光在此介质中的折射率大的介质)射到光疏介质(即光在此介质中折射率小的介质)的界面时，全部被反射回原介质内的现象。利用光线的全反射性质可以实现红外触控技术。根据菲涅尔定律和临界角的定义可知，当光从光疏介质比如空气进入到光密介质比如透明基板(其长度与宽度远大于其厚度，长度和宽度方向所形成的表面为第一表面和第二表面)的第一表面或第二表面时，光线会在空气与基板的界面发生折射，从而透过基板射出，无法在基板中发生全反射，从而实现波导内全内反射传输。因此，现有红外触控技术中通常将光线发射单元设置在基板的侧面，以实现光线在基板中的全反射。
本发明所述的触控面板，所述光线发射单元设置在所述基板的第二表面上，并通过设置在所述光线发射单元与所述基板之间的密封层朝向所述基板内部发射包括红外光线在内的光线，隔绝了光疏介质空气，使得光线有效进入基板以实现全反射，从而实现红外线网络，进而实现灵敏的触控功能，克服了现有技术中的技术偏见。同时，本发明所述的触控面板所形成的全反射灵敏度高，无须设置图像采集设备，不但有效减少了所述触控面板的体积，而且结构更加简单，有效节约了生产成本。
2、本发明所述的触控面板，所密封层的雾度大于30％，透过率大于80％，能够有效将光线耦合进入所述基板，从而实现光线在基板内的无损传播。
3、本发明所述的触控面板，所述光线发射单元与所述光线接收单元设置在所述基板的第二表面上，有效减少了所述触控面板的体积，更加轻薄，增加了所述触控面板的应用范围；同时，制作工艺更加简单。
4、本发明所述的触控面板，所述密封层与所述基板之间还设置有漫反射层，改变入射至漫反射层中光线的角度，从而提高了耦合进入基板中的光线比例，进而增加了所述触控面板的灵敏度。
5、本发明所述的触控面板，所述漫反射层与所述基板之间还设置有增透层，利用平行平板干涉原理，对波长为760～1500nm范围内的光线发生干涉和增透，从而增加了该波段内光线的透过率，同时使得基板内全反射的光线均匀化，进而提高了所述触控面板的触控灵敏度。
6、本发明所述显示装置，设置有所述触控面板，厚度小，更加轻薄；触控灵敏度高，具有极佳的使用效果。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1现有红外触控面板的结构示意图；
图2是图1的剖视图；
图3是根据本发明实施例的触控面板的结构示意图；
图4是沿图3中的线AA’的剖视图；
图5是本发明另一实施例的触控面板的结构示意图；
图6是根据本发明实施例的触控面板的制备流程图。
图中附图标记表示为：1-基板、2-光线发射单元、3-光线接收单元、4-密封层、5-漫反射层、6-增透层、7-图像采集设备、A-第一表面、B-第二表面。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。
本发明可以以许多不同的形式实施，而不应该被理解为限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例，使得本公开将是彻底和完整的，并且将把本发明的构思充分传达给本领域技术人员，本发明将仅由权利要求来限定。在附图中，为了清晰起见，会夸大层和区域的尺寸和相对尺寸。
根据本发明实施例提供了一种触控面板，如图3所示，包括：透明基板1、至少一个光线发射单元2、至少一个光线接收单元3以及密封层4。以下对根据本发明实施例的触控面板进行详细说明。
透明基板1包括触控用的第一表面A和与所述第一表面A相对的第二表面B。优选地，基板1选自但不限于具有一定硬度、折射率为1.3～2.5、且厚度为1mm～4mm的透明基板，可以为玻璃基板，也可以为聚合物基板，本实施例中所述基板1为矩形，优选为折射率1.5、厚度为3mm的透明亚克力基板。所述基板1包括位于所述基板1中部的触控区和所述基板1周边的非触控区。
光线发射单元2设置在所述第二表面B的所述非触控区上，用于朝向所述基板1内部发射包括红外光的光线。具体地，所述光线发射单元2的光线发射面朝向所述基板1设置，所述光线发射单元2的出光面的切线与所述基板1所在平面平行，用于朝向所述基板1内部发射包括红外光线在内的光线。
所述光线发射单元2选自但不限于冷阴极荧光灯管、LED光源、OLED光源、激光光源中的一种，本实施例优选为LED光源，中心波长为850nm，作为发明的可变换实施例，所述中心波长还可以为760nm～1500nm，均可以现实本发明的目的，属于本发明的保护范围。
光线接收单元3设置在所述第二表面B的所述非触控区上，用于接收对应所述光线发射单元2发射出的且通过所述基板1的光线。本实施例中，所述光线接收单元3为光电二极管。
如图3所示，本实施例中，所述光线发射单元2形成单行、单列阵列，分别设置在所述第二表面B的相邻长边和宽边上。与之对应的所述光线接收单元3，同样形成单行、单列阵列，分别设置在所述第二表面B的其余两个相邻长边和宽边上，用于接收对应所述光线发射单元2发射出的且通过所述基板1的光线。
作为本发明的可变换实施例，所述光线发射单元2与所述光线接收单元3还可以按照图5所示的方式排列，沿所述基板1的长度方向和宽度方向上所述光线发射单元2与所述光线接收单元3间隔排布。同时，所述基板1还可以为多边形基板或者其他不规则形状的基板，所述光线发射单元2与所述光线接收单元3相对设置，在所述基板1中形成光线的发射和接收网即可实现本发明的目的，属于本发明的保护范围。本领域技术人员应当理解，以上只是通过示例的方式来说明根据本发明实施例的光线发射单元2与光线接收单元3的排布方式，而并非用于限制本发明，其他排布方式也是可能的。
所述密封层4设置在所述光线发射单元2与所述基板1之间，用于密封所述光线发射单元2的光线出射面，所述密封层4远离所述光线发射单元2的光线出射面的表面为平面，所述密封层4隔绝了光疏介质空气，使得光线有效耦合进入基板1以实现全反射，而不需要将光线发射单元2设置在所述基板1侧面，有效减少了所述触控面板的体积，更加轻薄，增加了所述触控面板的应用范围。
优选地，所述密封层4的雾度大于30％，透过率大于80％，折射率略小于基板1，选自但不限于环氧树脂层、聚碳酸酯层、聚甲基丙烯酸甲酯层、有机硅层、硅胶层中的一层或多层的组合；本实施例优选为硅胶层，厚度为1mm；作为本发明的可变换实施例，所述密封层4的厚度还可以为1mm～4mm。
优选的，所述密封层4与所述基板1之间还设置有依次堆叠的漫反射层5和增透层6。
所述漫反射层5的入射面和出射面均为光面，内部含有散射颗粒，用于改变透过所述密封层4的光线角度，从而提高了耦合进入基板1中的光线比例，进而增加了所述触控面板的灵敏度；本实施例中所述漫反射层5的制备材料购自上海吉顶包装材料有限公司，其厚度为50μm，基体材料为聚碳酸酯，所述散射粒子为SiO2纳米颗粒，粒径为80nm。作为本发明的可变换实施例，所述反射层5的基体材料还可以为环氧树脂、硅氧烷树脂、UV胶等，散射粒子还可以为TiO2粒子，厚度为1μm～2mm,，均可以实现本发明的目的，属于本发明的保护范围。
所述增透层6包括增透基底层和若干对称层叠设置在增透基底层两侧的不同折射率的膜层。本实施例中所述增透层6的结构为：丙烯酸酯(300nm)/聚碳酸酯(100nm)/聚丙烯酸甲酯(100μm)/聚碳酸酯(100nm)/丙烯酸酯(300nm)。作为本发明的可变换实施例，所述增透层6的厚度可以为1μm～1200μm，均可以实现本发明的目的，属于本发明的保护范围。
所述增透层6，利用平行平板干涉原理，对波长为760～1500nm范围内的光线发生干涉和增透，从而增加了该波段内光线的透过率，同时使得基板1内全反射的光线均匀化，进而提高了所述触控面板的触控灵敏度。
所述密封层4在所述漫反射层5所在平面上的投影在所述漫反射层5的范围内；所述漫反射层5在所述增透层6所在平面的投影在所述增透层6的范围内。
为了使光线更好地在基板1内全反射，优选地，使所述密封层4、所述漫反射层5和所述增透层6的厚度比为1:1:10～1:1:50，或所述密封层4、所述漫反射层5的厚度、宽度应满足如下关系式(Ⅰ)。
其中，Δw1＝2×h1×tanθ1,Δw2＝2×h2×tanθ2，
Δw13＝2×h3×tanθ3,θmin≤θ4≤θmax；
其中，h1、h2、h3、h4分别表示所述密封层4、所述漫反射层5、所述增透层6以及所述基板1的厚度；
W0、W1、W2、W3分别表示所述光线发射单元2、所述密封层4、所述漫反射层5、所述增透层6在所述光线发射单元2排列方向上的宽度。
θ1、θ2、θ3、θ4分别表示光线进入所述密封层4的入射角、光线进入所述漫反射层5的入射角，光线进入所述基板1的入射角；θmin、θmax分别为光线进入所述基板1的入射角中的最小值和最大值。
本实施例中，所述增透层6与所述基板1之间还设置有滤光层和光学胶层，所述滤光层的滤出光波长为710nm～1550nm中的任一范围；所述光学胶层用于将所述滤光层粘附于所述基板1的第二表面。所述滤光层的滤光范围优选为820nm～880nm，所述光学胶层厚度优选为0.1mm。
如图6所示，根据本发明实施例的触摸面板的制备方法包括如下步骤：
S1、通过涂敷工艺在设置有所述光线发射单元2阵列的第一条状电路板上形成密封层4；
S2、通过涂敷工艺在所述密封层4上依次形成漫反射层5、增透层6、滤光层和光学胶层；
S3、通过所述光学胶层将所述条状电路板贴合在所述第二表面B上的非触控区；
S4、将设置有光线接收单元3阵列的第二条状电路板连接在所述第二表面B上的非触控区。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (13)
1.一种触控面板，其特征在于，包括：
透明基板(1)，其包括触控用的第一表面(A)和与所述第一表面(A)相对的第二表面(B)，所述基板(1)包括位于所述基板(1)中部的触控区和所述基板(1)周边的非触控区；
至少一个光线发射单元(2)，设置在所述第二表面(B)的所述非触控区上，用于朝向所述基板(1)内部发射包括红外光的光线；
密封层(4)，设置在所述光线发射单元(2)与所述基板(1)之间，用于密封所述光线发射单元(2)的光线出射面，所述密封层(4)远离所述光线发射单元(2)的光线出射面为平面，使得所述光线在所述基板(1)内全反射；
至少一个光线接收单元(3)，设置在所述第二表面(B)的所述非触控区上，用于接收所述光线发射单元(2)发射出的且通过所述基板(1)的光线；
其中，所述至少一个光线发射单元(2)与所述至少一个光线接收单元(3)的连线横穿所述触控区；
还包括设置在所述密封层(4)与所述基板(1)之间漫反射层(5)，所述漫反射层(5)用于改变透过所述密封层(4)的光线角度；
还包括设置在所述漫反射层(5)与所述基板(1)之间的增透层(6)，所述增透层(6)用于提高波长为760～1500nm的光线的透过率，所述增透层(6)包括增透基底层和若干对称层叠设置在所述增透基底层两侧的不同折射率的膜层；
所述密封层(4)、所述漫反射层(5)和所述增透层(6)的厚度、在所述光线发射单元(2)排列方向上的宽度应满足关系式(Ⅰ)，
其中，h1、h2、h3、h4分别表示所述密封层(4)、所述漫反射层(5)、所述增透层(6)以及所述基板(1)的厚度；
W0、W1、W2、W3分别表示所述光线发射单元(2)、所述密封层(4)、所述漫反射层(5)、所述增透层(6)在所述光线发射单元(2)排列方向上的宽度；
θ1、θ2、θ3、θ4分别表示光线进入所述密封层(4)的入射角、光线进入所述漫反射层(5)的入射角，光线进入所述基板(1)的入射角；
θmin、θmax分别为光线进入所述基板(1)的入射角中的最小值和最大值。
2.根据权利要求1所述的触控面板，其特征在于，所述光线发射单元(2)和所述光线接收单元(3)为多个，且所述光线发射单元(2)和所述光线接收单元(3)分别靠近所述第二表面(B)的不同边缘设置；或者存在设置在同一边缘的所述光线发射单元(2)和所述光线接收单元(3)。
3.根据权利要求2所述的触控面板，其特征在于，所述光线发射单元(2)设置在所述第二表面(B)的相邻两个边缘上，所述光线接收单元(3)设置在所述第二表面(B)的另外两个相邻边缘上；或者所述第二表面(B)的每个边缘上均设置有所述光线发射单元(2)和所述光线接收单元(3)。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的触控面板，其特征在于，所述密封层(4)的雾度大于30％，透过率大于80％。
5.根据权利要求1所述的触控面板，其特征在于，所述漫反射层(5)的入射面和出射面为光面，且内部含有散射颗粒。
6.根据权利要求1所述的触控面板，其特征在于，所述漫反射层(5)的厚度为1μm～2mm。
7.根据权利要求1所述的触控面板，其特征在于，所述增透层(6)的厚度为1μm～1200μm。
8.根据权利要求1所述的触控面板，其特征在于，所述密封层(4)在所述漫反射层(5)所在平面上的投影在所述漫反射层(5)的范围内；所述漫反射层(5)在所述增透层(6)所在平面的投影在所述增透层(6)的范围内。
9.根据权利要求1所述的触控面板，其特征在于，所述增透层(6)与所述基板(1)之间还设置有滤光层，所述滤光层的滤出光波长范围为760nm～1550nm中的任一范围。
10.根据权利要求1所述的触控面板，其特征在于，所述增透层(6)与所述基板(1)之间还设置有光学胶层，所述光学胶层用于将所述增透层(6)粘附于所述基板(1)的第二表面(B)。
11.根据权利要求1所述的触控面板，其特征在于，所述基板(1)的折射率小于或等于2.5，且大于1.3。
12.根据权利要求1所述的触控面板，其特征在于，所述光线发射单元(2)为冷阴极荧光灯管、LED光源、OLED光源、激光光源中的至少一种。
13.一种显示装置，包括权利要求1-12任一所述的触控面板。
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