CN105138160A - 一种自发电式触控面板、显示装置及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种自发电式触控面板、显示装置及其控制方法，涉及显示技术领域，能够解决在没有电源的情况下将导致触控面板无法使用的问题。所述自发电式触控面板包括盖板，以及设置于盖板上异层设置的触控感应电极和触控驱动电极，触控感应电极相对于触控驱动电极，靠近所述盖板。触控感应电极和触控驱动电极之间设置有弹性部件。此外该自发电式触控面板还包括透明摩擦层，该透明摩擦层的一侧表面与触控感应电极相接触，另一侧表面与弹性部件相接触。用于触控显示。

Description

一种自发电式触控面板、显示装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种自发电式触控面板、显示装置及其控制方法。
背景技术
触控面板作为一种特殊的计算机外设，能够提供电子系统与使用者之间一人机交互界面，并已经广泛应用在显示技术领域中，例如，在移动电话、个人数字助理(PersonalDigitalAssistant，PDA)、游戏机、液晶显示器(LiquidCrystalDisplay，LCD)、等离子显示器(PlasmaDisplayPanel，PDP)等。
然而，用户在使用触控面板的过程中，需要电源对其进行供电。因此在没有电源的情况下将导致触控面板无法使用。
发明内容
本发明的实施例提供一种自发电式触控面板、显示装置及其控制方法，能够解决在没有电源的情况下将导致触控面板无法使用的问题。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
本发明实施例的一方面，提供一种自发电式触控面板，包括盖板，其特征在于，还包括设置于所述盖板上异层设置的触控感应电极和触控驱动电极，所述触控感应电极相对于所述触控驱动电极，靠近所述盖板；所述触控感应电极和所述触控驱动电极之间设置有弹性部件；还包括透明摩擦层，所述透明摩擦层的一侧表面与所述触控感应电极相接触，另一侧表面与所述弹性部件相接触。
优选的，所述透明摩擦层的材料包括氟化乙烯丙烯共聚物。
优选的，所述弹性部件的形变率为10％-15％，回弹率大于等于95％。
优选的，所述弹性部件主要由光刻胶材料构成；所述光刻胶材料包括50％-90％醚类或酯类的溶剂、5％-20％的丙烯酸酯类单体、5％-7％的丙烯酸酯类聚合物、0.1％-2％的分散剂、0.1％-5％的引发剂。
优选的，所述光刻胶材料还包括亚克力颗粒和无机填料颗粒中的至少一种；所述无机填料颗粒为粒径为1um-11um的碳酸钙、粒径为0.09um的超细陶瓷或粒径为3um-10um的硅球。
优选的，所述触控感应电极为多个沿第一方向设置的条状电极，所述触控驱动电极为多个沿第二方向设置的条状电极，所述第一方向和所述第二方向交叉。
优选的，构成所述触控感应电极和所述触控驱动电极的材料包括透明导电材料。
优选的，所述构成所述盖板的材料为介电常数为3.5-3.7的玻璃或树脂材料。
本发明实施例的另一方面，提供一种显示装置，包括如上所述的任意一种自发电式触控面板，以及显示面板，所述自发电式触控面板设置于所述显示面板的显示侧。
优选的，所述显示装置还包括压力采集器、驱动器以及振动器；所述自发电式触控面板设置于所述显示面板的显示侧；所述压力采集器与所述自发电式触控面板和所述驱动器相连接，用于对所述自发电式触控面板上的触控压力进行采集，并将采集信号发送至驱动器；所述驱动器还连接振动器，所述驱动器根据所述采集信号驱动所述振动器进行振动；所述振动器还连接所述自发电式触控面板，用于驱动所述自发电式触控面板中的弹性部件进行振动。
优选的，所述自发电式触控面板的四周通过胶合层与所述显示面板相粘合，所述胶合层的厚度为0.4mm-0.6mm。
优选的，所述自发电式触控面板与所述显示面板之间设置有相互接触的绝缘层和屏蔽层，所述绝缘层还与所述自发电式触控面板相接触，所述屏蔽层还与所述胶合层相接处。
本发明实施例的又一方面，提供一种显示装置的控制方法，所述方法包括：所述自发电式触控面板接收触控信号；所述压力采集器根据所述触控信号对所述自发电式触控面板上的触控压力进行采集，并将采集信号发送至驱动器；所述驱动器根据所述采集信号驱动所述振动器进行振动；所述自发电式触控面板中的弹性部件在所述振动器的带动下发生变形，使得所述自发电式触控面板中的透明摩擦层与触控驱动电极相互摩擦产生电荷。
本发明实施例提供一种自发电式触控面板、显示装置及其控制方法。该自发电式触控面板包括盖板以及设置于所述盖板异层设置的触控感应电极和触控驱动电极，触控感应电极相对于触控驱动电极，靠近盖板。触控感应电极和触控驱动电极之间设置有弹性部件。此外该自发电式触控面板还包括透明摩擦层，该透明摩擦层的一侧表面与触控感应电极相接触，另一侧表面与弹性部件相接触。这样一来，在触控的过程中，当手指与自发电式触控面板接触时，上述弹性部会因受力而发生变形，使得透明摩擦层与触控驱动电极接触，而当手指离开触控感应电极后，弹性部件会为了达到形变恢复而进行振动，从而使得透明摩擦层与触控驱动电极在接触的过程中产生摩擦。通过摩擦产生的正电荷能够通过触控感应电极导出，而摩擦产生的负电荷可以通过触控驱动电极导出，以将触控过程中的机械能转换为电能。此外，上述摩擦产生的电能能够对触控驱动电极加载触控驱动信号，并检测触控感应电极通过互电容耦合出的感应电压信号，由于手指接触触控面板时，该互电容的电容值发生变化，从而改变上述感应电压信号，进而根据该感应电压信号的变化，确定触点位置。综上所述，通过该自发电式触控面板能够达到自发电触控显示的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种自发电式触控面板的结构示意图；
图2为图1中的触控感应电极和触控驱动电极的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种显示装置的结构示意图；
图4为图3中自发电式触控面板和显示面板的连接结构示意图；
图5为本发明实施例提供的一种显示装置控制方法的流程图。
附图标记：
01-自发电式触控面板；10-触控感应电极；11-触控驱动电极；12-弹性部件；13-透明摩擦层；20-显示面板；21-胶合层；22-绝缘层；23-屏蔽层；24-盖板；30-压力采集器；31-驱动器；32-振动器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种自发电式触控面板01，如图1所示，包括盖板24，以及设置于所述盖板24上异层设置的触控感应电极10和触控驱动电极11，该触控感应电极10相对于触控驱动电极11而言，更靠近盖板24。其中，触控感应电极10和触控驱动电极11之间设置有弹性部件12。
此外，该自发电式触控面板还可以包括透明摩擦层13，透明摩擦层13的一侧表面与触控感应电极10相接触，另一侧表面与弹性部件12相接触。
需要说明的是，为了提高触控显示面板的触控感应灵敏度，构成上述盖板24的材料可以是介电常数为3.5-3.7的玻璃或树脂材料。
本发明实施例提供的自发电式触控面板，包括盖板以及设置于所述盖板异层设置的触控感应电极和触控驱动电极，触控感应电极相对于触控驱动电极，靠近盖板。触控感应电极和触控驱动电极之间设置有弹性部件。此外该自发电式触控面板还包括透明摩擦层，该透明摩擦层的一侧表面与触控感应电极相接触，另一侧表面与弹性部件相接触。这样一来，在触控的过程中，当手指与自发电式触控面板接触时，上述弹性部会因受力而发生变形，使得透明摩擦层与触控驱动电极接触，而当手指离开触控感应电极后，弹性部件会为了达到形变恢复而进行振动，从而使得透明摩擦层与触控驱动电极在接触的过程中产生摩擦。通过摩擦产生的正电荷能够通过触控感应电极导出，而摩擦产生的负电荷可以通过触控驱动电极导出，以将触控过程中的机械能转换为电能。此外，上述摩擦产生的电能能够对触控驱动电极加载触控驱动信号，并检测触控感应电极通过互电容耦合出的感应电压信号，由于手指接触触控面板时，该互电容的电容值发生变化，从而改变上述感应电压信号，进而根据该感应电压信号的变化，确定触点位置。综上所述，通过该自发电式触控面板能够达到自发电触控显示的目的。
以下对上述自发电式触控面板中各个薄膜层和部件的结构进行详细的举例说明。
为了提高摩擦起电的效果，上述透明摩擦层13的材料可以包括聚氟乙烯类化合物，例如氟化乙烯丙烯共聚物(英文名：FluorinatedEthylenePropylene，英文简称：FEP)。
此外，上述弹性部件12是在受外力的情况下，该弹性部件12上各点相对位置会发生改变，而在外力撤销后，该弹性部件12又会恢复原状。并且该弹性部件12在恢复原状的过程中会发生多次振动，且振动的幅度依次递减，最终达到静止状态。其中为了在不影响触控的前提下，提高弹性部件12在恢复原状的过程中发生振动的次数，上述弹性部件12的形变率可以为10％-15％，回弹率可以大于等于95％。需要说明的是，弹性部件12的形变率是指弹性部件12在外力作用下发生变形后的长度与该弹性部件12初始状态(不受外力时)的长度的比值。此外，弹性部件12的回弹率是指弹性部件12在外力解除后能够恢复的长度与该弹性部件12初始状态(不受外力时)的长度的比值。
上述弹性部件12可以由弹性较好的树脂材料构成。例如可以由光刻胶材料构成。其中所述光刻胶材料可以包括50％-90％醚类或酯类的溶剂、5％-20％的丙烯酸酯类单体、5％-7％的丙烯酸酯类聚合物、0.1％-2％的分散剂、0.1％-5％的引发剂。上述材料构成的光刻胶具有较高的弹性。
具体的，可以通过掩膜曝光刻蚀工艺制作上述由光刻胶材料构成的弹性部件12。具体的，首先可以通过喷涂或旋涂的方式在触控驱动电极11上形成光刻胶薄膜层，然后通过真空干燥处理，最终得到厚度在5um～40um之间的光刻胶薄膜层。其中，当光刻胶薄膜层的厚度小于5um时，会导致形成的弹性部件12的变形量太小，从而使其在极短的时间内恢复原状。这样一来，会减小透明摩擦层13与触控驱动电极11之间相互接触和摩擦的次数，从而会导致摩擦生电过程中电荷数量的减小。此外，当光刻胶薄膜层的厚度大于40um时，虽然弹性部件12的变形量会很大，有利于增加透明摩擦层13与触控驱动电极11之间接触和摩擦次数和时间。但是会导致触控面板的厚度增加，不利于显示面板超薄化的设计趋势。
接下来，可以通过设置有预设图案的掩膜版对光刻胶薄膜层进行掩膜曝光。其中，当该光刻胶材料为正性光刻胶时，在之后的显影步骤中，可以将感光部分的光刻胶溶解掉，以形成上述弹性部件12。或者，当该光刻胶材料为负性光刻胶时，在之后的显影步骤中，可以将未感光部分的光刻胶溶解掉，以形成上述弹性部件12。其中上述掩膜版上预设图案的形状不同，得到的弹性部件12横截面的形状也不同，例如上述横截面形状可以是圆形、矩形、三角形等。该横截面平行于盖板24与相接触的表面。此外，为了提高弹性部件12的稳定性，可以将弹性部件12的纵向截面的图形如图1所示，设置为梯形。所述纵向截面与所述横向截面垂直。
在此基础上，为了增加上述光刻胶材料的韧性，使其在受压力时发生剪切屈服，吸收大量塑性形变能，在上述高弹性光刻胶材料中，还可以添加亚克力颗粒和无机填料颗粒中的至少一种。所述无机填料颗粒为粒径可以为1um-11um的碳酸钙、粒径为0.09um的超细陶瓷或粒径为3um-10um的硅球。
此外，上述触控感应电极10，如图2所示可以为多个沿第一方向X设置的条状电极，触控驱动电极11为多个沿第二方向Y设置的条状电极。其中，第一方向X和第二方向Y交叉设置。这样一来，触控感应电极10和触控驱动电极11之间形成了互电容；在触控阶段，对触控驱动电极11加载触控驱动信号时，检测触控感应电极10通过互电容耦合出的感应电压信号，在此过程中，有人体接触该触控面板时，人体电场就会作用在互电容上，使互电容的电容值发生变化，从而改变触控感应电极10通过互电容耦合出的感应电压信号，进而根据该感应电压信号的变化，确定触点位置。当然本发明触控感应电极10和触控驱动电极11的形状不做限定，例如触控感应电极10和触控驱动电极11的形状还可以为块状，且触控感应电极10和触控驱动电极11之间无交叠区域。这样一来当位于同一行的块状的触控感应电极10可以沿第一方向X相连接，位于同一列的块状的触控驱动电极11可以沿第二方向Y相连接时，同样能够实现触控。
需要说明的是，第一、优选的上述第一方向X可以与第二方向Y垂直设置。
第二、构成触控感应电极10和触控驱动电极11的材料可以包括透明导电材料，例如氧化铟锡(英文名称：IndiumTinOxides，英文缩写ITO)或者氧化铟锌(英文名称：IndiumZincOxides，英文缩写IZO)。
本发明实施例提供一种显示装置，如图3所示，包括上述任意一种自发电式触控面板01以及显示面板20，其中，自发电式触控面板01设置于显示面板20的显示侧。所述显示面板20可以为TFT-LCD(ThinFilmTransistorLiquidCrystalDisplay，薄膜晶体管-液晶显示面板)或者有机发光二极管(OrganicLightEmittingDiode，OLED)显示面板等具有显示功能的平板装置。本发明对此不做限定。
需要说明的是，当该显示面板20为LCD显示面板时，由于LCD显示面板需要设置两个偏振方向垂直的偏光片，可以将其中一个偏光片设置于LCD显示面板的阵列基板与背光模组之间。另一个可以设置于盖板24与触控感应电极10之间。此外，为了提高显示效果还可以在盖板24与触控感应电极10之间设置光学胶片，例如防反射层。
本发明实施例提供的显示装置，包括自发电式触控面板以及显示面板。其中，自发电式触控面板设置于显示面板的显示侧。这样一来，在触控的过程中，当手指与自发电式触控面板接触时，上述弹性部会因受力而发生变形，使得透明摩擦层与触控驱动电极接触，而当手指离开触控感应电极后，弹性部件会为了达到形变恢复而进行振动，从而使得透明摩擦层与触控驱动电极在接触的过程中产生摩擦。通过摩擦产生的正电荷能够通过触控感应电极导出，而摩擦产生的负电荷可以通过触控驱动电极导出，以将触控过程中的机械能转换为电能。此外，上述摩擦产生的电能能够对触控驱动电极加载触控驱动信号，并检测触控感应电极通过互电容耦合出的感应电压信号，由于手指接触触控面板时，该互电容的电容值发生变化，从而改变上述感应电压信号，进而根据该感应电压信号的变化，确定触点位置。综上所述，通过该自发电式触控面板能够达到自发电触控显示的目的。
此外，为了使得自发电式触控面板01能够提供持续稳定的电能，所述显示装置还可以包括压力采集器30、驱动器31以及振动器32。
在此情况下，压力采集器30与自发电式触控面板01和驱动器31相连接，用于对自发电式触控面板01上的触控压力进行采集，并将采集信号发送至驱动器31。
所述驱动器31还连接振动器32，用于根据采集信号驱动振动器32进行振动。例如当压力采集器30采集到自发电式触控面板01上的触控压力较大时，其向驱动器31发出的采集信号较强，这样一来驱动器31可以控制振动器32以较高频率进行振动。当压力采集器30采集到自发电式触控面板01上的触控压力较小时，其向驱动器31发出的采集信号较弱，这样一来驱动器31可以控制振动器32以较低频率进行振动。
此外，所述振动器32还连接自发电式触控面板01，这样一来在驱动器31的驱动下，振动器32可以进行持续的振动，从而带动自发电式触控面板01中的弹性部件12进行持续的振动，从而使得透明摩擦层13与触控驱动电极10相互接触并持续产生摩擦，从而在摩擦的过程中产生持续稳定的电荷，以提供给该自发电式触控面板用于实现触控显示。
进一步的，如图4所示，自发电式触控面板01的四周通过胶合层21与显示面板20相粘合，该胶合层21的厚度可以为0.4mm-0.6mm。由于胶合层21只将自发电式触控面板01的四周与显示面板20的四周进行粘合，因此可以在自发电式触控面板01与显示面板20之间形成厚度为0.4mm-0.6mm的空气间隙。通过该空气间隙能够减小显示面板20对自发电式触控面板01的辐射噪声和寄生电容。
此外，为了更好地阻隔显示面板20产生的干扰杂讯对自发电式触控面板01的不良影响。如图4所示，在自发电式触控面板01与显示面板20之间可以设置相互接触的绝缘层22和屏蔽层23。该绝缘层22还与自发电式触控面板01相接触，屏蔽层23还与胶合层21相接触。
本发明实施例提供一种显示装置的控制方法。所述显示装置如图3所示包括自发电式触控面板01、显示面板20、压力采集器30、驱动器31以及振动器32。如图5所示，所述方法可以包括：
S101、自发电式触控面板01接收触控信号。
S102、压力采集器30根据触控信号对自发电式触控面板01上的触控压力进行采集，并将采集信号发送至驱动器31。
S103、驱动器31根据采集信号驱动振动器32进行振动。
S104、自发电式触控面板01中的弹性部件12在振动器32的带动下发生变形，使得自发电式触控面板01中的透明摩擦层13与触控驱动电极10相互摩擦产生电荷。
本发明实施例提供的显示装置的控制方法包括，首先自发电式触控面板接收触控信号；接下来压力采集器根据触控信号对自发电式触控面板上的触控压力进行采集，并将采集信号发送至驱动器；然后，驱动器根据采集信号驱动振动器进行振动；接下来，自发电式触控面板中的弹性部件在振动器的带动下发生变形，使得自发电式触控面板中的透明摩擦层与触控驱动电极相互摩擦产生电荷，以将触控过程中的机械能转换为电能。这样一来，上述摩擦产生的电能能够对触控驱动电极加载触控驱动信号，并检测触控感应电极通过互电容耦合出的感应电压信号，当手指接触该触控面板时，该互电容的电容值发生变化，从而改变触控感应电极通过互电容耦合出的感应电压信号，进而根据该感应电压信号的变化，确定触点位置。综上所述，通过该显示装置的控制方法能够达到自发电触控显示的目的。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (13)

1.一种自发电式触控面板，包括盖板，其特征在于，还包括设置于所述盖板上异层设置的触控感应电极和触控驱动电极，所述触控感应电极相对于所述触控驱动电极，靠近所述盖板；
所述触控感应电极和所述触控驱动电极之间设置有弹性部件；
还包括透明摩擦层，所述透明摩擦层的一侧表面与所述触控感应电极相接触，另一侧表面与所述弹性部件相接触。
2.根据权利要求1所述的自发电式触控面板，其特征在于，所述透明摩擦层的材料包括氟化乙烯丙烯共聚物。
3.根据权利要求1所述的自发电式触控面板，其特征在于，所述弹性部件的形变率为10%-15%，回弹率大于等于95%。
4.根据权利要求3所述的自发电式触控面板，其特征在于，所述弹性部件主要由光刻胶材料构成；
所述光刻胶材料包括50％-90％醚类或酯类的溶剂、5％-20％的丙烯酸酯类单体、5％-7％的丙烯酸酯类聚合物、0.1％-2％的分散剂、0.1％-5％的引发剂。
5.根据权利要求4所述的自发电式触控面板，其特征在于，所述光刻胶材料还包括亚克力颗粒和无机填料颗粒中的至少一种；
所述无机填料颗粒为粒径为1um-11um的碳酸钙、粒径为0.09um的超细陶瓷或粒径为3um-10um的硅球。
6.根据权利要求1所述的自发电式触控面板，其特征在于，所述触控感应电极为多个沿第一方向设置的条状电极，所述触控驱动电极为多个沿第二方向设置的条状电极，所述第一方向和所述第二方向交叉。
7.根据权利要求1所述的自发电式触控面板，其特征在于，构成所述触控感应电极和所述触控驱动电极的材料包括透明导电材料。
8.根据权利要求1所述的自发电式触控面板，其特征在于，所述构成所述盖板的材料为介电常数为3.5-3.7的玻璃或树脂材料。
9.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的自发电式触控面板，以及显示面板，所述自发电式触控面板设置于所述显示面板的显示侧。
10.根据权利要求9所述的显示装置，其特征在于，还包括压力采集器、驱动器以及振动器；
所述压力采集器与所述自发电式触控面板和所述驱动器相连接，用于对所述自发电式触控面板上的触控压力进行采集，并将采集信号发送至驱动器；
所述驱动器还连接振动器，所述驱动器根据所述采集信号驱动所述振动器进行振动；
所述振动器还连接所述自发电式触控面板，用于驱动所述自发电式触控面板中的弹性部件进行振动。
11.根据权利要求9所述的显示装置，其特征在于，所述自发电式触控面板的四周通过胶合层与所述显示面板相粘合，所述胶合层的厚度为0.4mm-0.6mm。
12.根据权利要求11所述的显示装置，其特征在于，所述自发电式触控面板与所述显示面板之间设置有相互接触的绝缘层和屏蔽层，所述绝缘层还与所述自发电式触控面板相接触，所述屏蔽层还与所述胶合层相接处。
13.一种用于控制如权利要求10所述的显示装置的方法，其特征在于，所述方法包括：
所述自发电式触控面板接收触控信号；
所述压力采集器根据所述触控信号对所述自发电式触控面板上的触控压力进行采集，并将采集信号发送至驱动器；
所述驱动器根据所述采集信号驱动所述振动器进行振动；
所述自发电式触控面板中的弹性部件在所述振动器的带动下发生变形，使得所述自发电式触控面板中的透明摩擦层与触控驱动电极相互摩擦产生电荷。
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