CN105426019B - 一种触摸屏、触摸显示装置及触摸屏的制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种触摸屏、触摸显示装置及触摸屏的制作方法，以提高触摸屏的定位精度。触摸屏包括基板以及多个第一光学器件、多个第二光学器件、线光源、第三光学器件、多个第一光接收装置和多个第二光接收装置，多个第一光学器件与多个第一光接收装置分别位置相对，且分别设置于基板相对的第一侧边区域和第二侧边区域，多个第二光学器件与多个第二光接收装置分别位置相对，且分别设置于基板相对的第三侧边区域和第四侧边区域；线光源位于第一侧边区域与第四侧边区域的交汇处，第三光学器件位于第一侧边区域与第三侧边区域的交汇处；触摸屏还包括控制装置，用于根据第一光接收装置和第二光接收装置的光接收结果，确定触摸点位置信息。

Description

一种触摸屏、触摸显示装置及触摸屏的制作方法

技术领域

本发明涉及触摸显示技术领域，特别是涉及一种触摸屏、触摸显示装置及触摸屏的制作方法。

背景技术

触摸屏作为一种输入媒介，相比于键盘和鼠标，为使用者提供了更好的便利性，同时，其性能的优劣也直接影响到消费者的实际体验。

目前，市面上的触摸屏通常为互电容式触摸屏。互电容式触摸屏包括相互交叉且绝缘设置的一组驱动电极线和一组探测电极线，当有n(n指1以上的自然数)条驱动电极线和m(m指1以上的自然数)条探测电极线时，需要m+n条电极走线分别与柔性印刷线路板(Flexible Printed circuit，简称FPC)导电连接。其基本原理为：对驱动电极线加电压，检测探测电极线的信号变化。驱动电极线确定X向坐标，探测电极线确定Y向坐标。在检测时，对X向驱动电极线进行逐行扫描，在扫描每一行驱动电极线时，均读取每条探测电极线上的信号，通过一轮的扫描，就可以把每个行列的交点都扫描到，共扫描到m*n个信号。这种检测方式可以具体的确定多点的坐标，因此可以实现多点触控。其等效电路模型如图1所示，包括：信号源101，驱动电极线电阻103，驱动电极线与探测电极线之间的互电容102，驱动电极线、探测电极线与公共电极层间的寄生电容104，探测电极线电阻105，检测电路106。当手指触摸时，有一部分电流流入手指，等效为驱动电极线与探测电极线之间的互电容改变，在检测端检测由此导致的微弱电流变化即可确定多点坐标。

现有技术存在的缺陷在于，采用上述原理进行触摸检测，存在定位精度差，扫描频率低的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种触摸屏、触摸显示装置及触摸屏的制作方法，以提高触摸屏的定位精度，并提高触摸屏的扫描频率。

本发明实施例提供一种触摸屏，包括基板以及设置于基板上的多个第一光学器件、多个第二光学器件、线光源、第三光学器件、多个第一光接收装置以及多个第二光接收装置，其中：所述多个第一光学器件与所述多个第一光接收装置分别位置相对，且分别设置于基板相对的第一侧边区域和第二侧边区域，所述多个第二光学器件与所述多个第二光接收装置分别位置相对，且分别设置于基板相对的第三侧边区域和第四侧边区域；所述线光源位于第一侧边区域与第四侧边区域的交汇处，所述第三光学器件位于第一侧边区域与第三侧边区域的交汇处；所述线光源朝向第一侧边区域发射光线，所述第一光学器件向对应的第一光接收装置反射光线及向远离线光源的相邻的第一光学器件透射光线；所述第三光学器件向所述多个第二光学器件反射光线，所述第二光学器件向对应的第二光接收装置反射光线及向相邻的第二光学器件透射光线；所述触摸屏还包括控制装置，所述控制装置分别与所述多个第一光接收装置和所述多个第二光接收装置信号连接，用于根据多个第一光接收装置和所述多个第二光接收装置的光接收结果，确定触摸点位置信息。

本发明实施例提供的触摸屏，用户的手指在触摸屏幕时，在触摸点位置阻碍了线光源发出的光线的传播，与触摸点位置相对的第一光接收装置和第二光接收装置无法接收到光线，控制装置根据无法接收到光线的第一光接收装置和第二光接收装置的位置，确定用户的触摸点位置，从而实现精确定位，此外，本发明实施例的触摸屏采用光学扫描阵列，相比现有技术，其扫描频率得到了大大提高。

优选的，所述第一光学器件为半透射半反射棱镜，第三侧边区域中距离第三光学器件最远的第二光学器件为全反射棱镜，其余的第二光学器件为半透射半反射棱镜，所述第三光学器件为全反射棱镜。

具体的，所述半透射半反射棱镜包括拼合呈正四棱柱形状的两个等腰直角三棱柱棱镜；所述全反射棱镜包括等腰直角三棱柱棱镜。

优选的，所述第一光学器件为半透射半反射镀膜透镜，第三侧边区域中距离第三光学器件最远的第二光学器件为全反射镀膜透镜，其余的第二光学器件为半透射半反射镀膜透镜，所述第三光学器件为全反射镀膜透镜。

优选的，所述半透射半反射镀膜透镜包括平面镜和设置在平面镜表面的半透射半反射膜层，所述半透射半反射膜层朝向线光源的发射光线方向，所述全反射镀膜透镜包括平面镜和设置在平面镜表面的全反射膜层，所述全反射膜层朝向线光源的发射光线方向。

更优的，所述多个第一光学器件随与线光源距离的增大，透射率依次减小，反射率依次增大；所述多个第二光学器件随与线光源距离的增大，透射率依次减小，反射率依次增大。

优选的，多个第一光学器件之间还设置有至少一个与线光源发光方向相同的辅助线光源，和/或多个第二光学器件之间还设置有至少一个与线光源发光方向相同的辅助线光源。

可选的，所述线光源包括发光二极管或者激光发射器。

优选的，当线光源为激光发射器时，激光发射器为脉冲激光发射器。当用户的手指不触摸屏幕时，第一光接收装置和第二光接收装置接收到的脉冲激光与激光发射器发射的脉冲激光波形一致，当用户的手指触摸屏幕时，与触摸点相对的第一光接收装置和第二光接收装置无法接收到脉冲激光，控制装置根据无法接收脉冲激光的第一光接收装置和第二光接收装置的位置，确定触摸点信息，从而实现精准定位。

具体的，所述第一光接收装置和第二光接收装置分别为光电敏感器。

本发明实施例提供一种触摸显示装置，包括上述任一技术方案所述的触摸屏。该触摸显示装置的扫描频率较高，定位精度较高。

本发明实施例还提供了一种上述任一技术方案所述的触摸屏的制作方法，包括：

在基板上形成放置第一光学器件、第二光学器件、第三光学器件、线光源、第一光接收装置以及第二光接收装置的容置空间；

在所述容置空间内填充第一光学器件、第二光学器件、第三光学器件、线光源、第一光接收装置以及第二光接收装置；

在填充第一光学器件、第二光学器件、第三光学器件、线光源、第一光接收装置以及第二光接收装置后的基板上安装玻璃盖板，形成触摸屏。

采用该方法制作的触摸屏，其扫描频率较高，定位精度也较高。

附图说明

图1为互电容式触摸屏的等效电路模型示意图；

图2为本发明一实施例触摸屏的结构示意图；

图3为本发明另一实施例触摸屏的结构示意图；

图4为本发明实施例手指触摸屏幕时的示意图；

图5为本发明实施例不触摸屏幕时，发射脉冲激光与接收脉冲激光示意图；

图6为本发明实施例触摸屏幕时，发射脉冲激光与接收脉冲激光的示意图。

附图标记说明：

101-信号源

102-互电容

103-驱动电极线电阻

104-寄生电容

105-探测电极线电阻

106-检测电路

1-第一光学器件

2-第二光学器件

3-第三光学器件

4-第一光接收装置

5-第二光接收装置

6-线光源

10-第一侧边区域

20-第二侧边区域

30-第三侧边区域

40-第四侧边区域

100-基板

具体实施方式

为了提高触摸屏的定位精度，并提高触摸屏的扫描频率，本发明实施例提供了一种触摸屏、触摸显示装置及触摸屏的制作方法。

如图2所示，本发明实施例提供了一种触摸屏，包括基板100以及设置于基板100上的多个第一光学器件1、多个第二光学器件2、线光源6、第三光学器件3、多个第一光接收装置4以及多个第二光接收装置5，其中：多个第一光学器件1与多个第一光接收装置4分别位置相对，且分别设置于基板相对的第一侧边区域10和第二侧边区域20，多个第二光学器件2与多个第二光接收装置5分别位置相对，且分别设置于基板相对的第三侧边区域30和第四侧边区域40；线光源6位于第一侧边区域10与第四侧边区域40的交汇处，第三光学器件3位于第一侧边区域10与第三侧边区域30的交汇处；线光源6朝向第一侧边区域10发射光线，第一光学器件1向对应的第一光接收装置4反射光线及向远离线光源的相邻的第一光学器件透射光线；第三光学器件3向多个第二光学器件2反射光线，第二光学器件2向对应的第二光接收装置5反射光线及向远离第三光学器件的相邻的第二光学器件透射光线；触摸屏还包括控制装置(图中未示出)，控制装置分别与多个第一光接收装置4和多个第二光接收装置5信号连接，用于根据多个第一光接收装置4和多个第二光接收装置5的光接收结果，确定触摸点位置信息。

本发明实施例提供的触摸屏，如图4所示，用户的手指在触摸屏幕时，在触摸点位置阻碍了线光源发出的光线的传播，与触摸点位置相对的第一光接收装置4和第二光接收装置5无法接收到光线，控制装置根据无法接收到光线的第一光接收装置4和第二光接收装置5的位置，确定用户的触摸点位置信息，从而实现精确定位，此外，本发明实施例的触摸屏采用光学扫描阵列，相比现有技术，其扫描频率也得到了大大提高。

值得一提的是，在本发明各个具体实施例中，实现触摸功能的物体仅以用户的手指为例，但是并不局限于手指，任何不透光物体均可以实现触摸功能。相比现有技术中，互电容式触摸屏实现触摸功能的物体局限于能够和触摸屏形成耦合电容的物体，本发明实施例大大提高了用户操作触摸屏的便利性。例如，在寒冷的冬天里，用户可以戴着手套对手机进行操作，而现有的互电容式触摸屏则需要摘下手套对手机进行操作，由此可见，本发明实施例提供的触摸屏为用户的触摸操作提供了较大的便利性。

在本发明的一个实施例中，请参考图2所示，第一光学器件1为半透射半反射棱镜，第三侧边区域30中距离第三光学器件3最远的第二光学器件2为全反射棱镜，其余的第二光学器件2为半透射半反射棱镜，第三光学器件为全反射棱镜。具体的，半透射半反射棱镜的结构可以为拼合呈正四棱柱形状的两个等腰直角三棱柱棱镜；全反射棱镜的结构可以为等腰直角三棱柱棱镜。

在本发明的又一实施例中，请参考图3所示，第一光学器件1为半透射半反射镀膜透镜，第三侧边区域30中距离第三光学器件3最远的第二光学器件2为全反射镀膜透镜，其余的第二光学器件2为半透射半反射镀膜透镜，第三光学器件3为全反射镀膜透镜。

其中，半透射半反射镀膜透镜包括平面镜和设置在平面镜表面的半透射半反射膜层，半透射半反射膜层朝向线光源的发射光线方向，类似的，全反射镀膜透镜也包括平面镜和设置在平面镜表面的全反射膜层，全反射膜层朝向线光源的发射光线方向。

需要注意的是，本发明各实施例中提到的半透射半反射概念，指的是光线一部分被透射，一部分被反射，而并不限制为透射光线为50％、反射光线为50％的特定比例。

优选的，所述多个第一光学器件随与线光源距离的增大，透射率依次减小，反射率依次增大；所述多个第二光学器件随与线光源距离的增大，透射率依次减小，反射率依次增大。采用这样的设计，反射光线的光强可以保持相对稳定，第一光接收装置和第二光接收装置可以稳定接收反射光线，进而有利于实现光学触控的稳定性。

在本发明的一个优选实施例中，多个第一光学器件之间还设置有至少一个与线光源发光方向相同的辅助线光源，和/或，多个第二光学器件之间还设置有至少一个发光方向与第三侧边区域平行的辅助线光源。通过设置辅助线光源，可以保证在光线的传播方向上，透射光线和反射光线都有足够的光强，有利于实现光学扫描阵列，并实现精确定位。

在本发明各实施例中，线光源的具体类型不限，例如可以为发光二极管或者激光发射器。当线光源为激光发射器时，激光发射器优选采用脉冲激光发射器；第一光接收装置和第二光接收装置的具体类型也不限，优选均采用光电敏感器。

下面仅以线光源为脉冲激光发射器为例，详细分析脉冲激光的传播过程，在本实施例中，我们规定平行于第三侧边区域和第四侧边区域的方向为H方向，平行于第一侧边区域和第二侧边区域的方向为V方向，在H方向上具有m个第一光接收装置，在V方向上具有n个第二光接收装置。

如图5所示，当用户的手指不触摸屏幕时，第一光接收装置和第二光接收装置接收到的脉冲激光与激光发射器发射的脉冲激光波形一致；如图6所示，当用户的手指触摸屏幕时，不难发现，第α个第一光接收装置和第β个第二光接收装置无法接收到脉冲激光，控制装置根据无法接收脉冲激光的第一光接收装置和第二光接收装置的位置，确定触摸点的坐标为(α，β)，从而实现精准定位。

本发明实施例还提供了一种触摸显示装置，包括上述任一实施例的触摸屏。该触摸显示装置的扫描频率较高，定位精度较高。

其中，触摸显示屏的具体类型不限，例如可以为：液晶面板、电子纸、OLED面板、液晶电视、液晶显示器、数码相框、手机、平板电脑等任何具有触摸显示功能的产品或部件。

本发明实施例还提供了一种上述任一实施例所述的触摸屏的制作方法，包括：

在基板上形成放置第一光学器件、第二光学器件、第三光学器件、线光源、第一光接收装置以及第二光接收装置的容置空间；

在所述容置空间内填充第一光学器件、第二光学器件、第三光学器件、线光源、第一光接收装置以及第二光接收装置；

在填充第一光学器件、第二光学器件、第三光学器件、线光源、第一光接收装置以及第二光接收装置后的基板上安装玻璃盖板，形成触摸屏。

采用该方法制作的触摸屏，其扫描频率较高，定位精度也较高。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (12)

1.一种触摸屏，其特征在于，包括基板以及设置于基板上的多个第一光学器件、多个第二光学器件、线光源、第三光学器件、多个第一光接收装置以及多个第二光接收装置，其中：

所述多个第一光学器件与所述多个第一光接收装置分别位置相对，且分别设置于基板相对的第一侧边区域和第二侧边区域，所述多个第二光学器件与所述多个第二光接收装置分别位置相对，且分别设置于基板相对的第三侧边区域和第四侧边区域；所述线光源位于第一侧边区域与第四侧边区域的交汇处，所述第三光学器件位于第一侧边区域与第三侧边区域的交汇处；

所述线光源朝向第一侧边区域发射光线，所述第一光学器件向对应的第一光接收装置反射光线及向远离线光源的相邻的第一光学器件透射光线；所述第三光学器件向所述多个第二光学器件反射光线，所述第二光学器件向对应的第二光接收装置反射光线及向远离第三光学器件的相邻的第二光学器件透射光线；

所述触摸屏还包括控制装置，所述控制装置分别与所述多个第一光接收装置和所述多个第二光接收装置信号连接，用于根据多个第一光接收装置和所述多个第二光接收装置的光接收结果，确定触摸点位置信息。

2.如权利要求1所述的触摸屏，其特征在于，所述第一光学器件为半透射半反射棱镜，第三侧边区域中距离第三光学器件最远的第二光学器件为全反射棱镜，其余的第二光学器件为半透射半反射棱镜，所述第三光学器件为全反射棱镜。

3.如权利要求2所述的触摸屏，其特征在于，

所述半透射半反射棱镜包括拼合呈正四棱柱形状的两个等腰直角三棱柱棱镜；所述全反射棱镜包括等腰直角三棱柱棱镜。

4.如权利要求1所述的触摸屏，其特征在于，所述第一光学器件为半透射半反射镀膜透镜，第三侧边区域中距离第三光学器件最远的第二光学器件为全反射镀膜透镜，其余的第二光学器件为半透射半反射镀膜透镜，所述第三光学器件为全反射镀膜透镜。

5.如权利要求4所述的触摸屏，其特征在于，所述半透射半反射镀膜透镜包括平面镜和设置在平面镜表面的半透射半反射膜层，所述半透射半反射膜层朝向线光源的发射光线方向，所述全反射镀膜透镜包括平面镜和设置在平面镜表面的全反射膜层，所述全反射膜层朝向线光源的发射光线方向。

6.如权利要求1～5任一项所述的触摸屏，其特征在于，所述多个第一光学器件随与线光源距离的增大，透射率依次减小，反射率依次增大；所述多个第二光学器件随与线光源距离的增大，透射率依次减小，反射率依次增大。

7.如权利要求6所述的触摸屏，其特征在于，多个第一光学器件之间还设置有至少一个与线光源发光方向相同的辅助线光源，和/或多个第二光学器件之间还设置有至少一个发光方向与第三侧边区域平行的辅助线光源。

8.如权利要求7所述的触摸屏，其特征在于，所述线光源包括发光二极管或者激光发射器。

9.如权利要求8所述的触摸屏，其特征在于，当线光源为激光发射器时，激光发射器为脉冲激光发射器。

10.如权利要求9所述的触摸屏，其特征在于，所述第一光接收装置和第二光接收装置分别为光电敏感器。

11.一种触摸显示装置，其特征在于，包括如权利要求1～10任一项所述的触摸屏。

12.一种如权利要求1～10任一项所述的触摸屏的制作方法，其特征在于，包括：

在基板上形成放置第一光学器件、第二光学器件、第三光学器件、线光源、第一光接收装置以及第二光接收装置的容置空间；

在所述容置空间内填充第一光学器件、第二光学器件、第三光学器件、线光源、第一光接收装置以及第二光接收装置；

在填充第一光学器件、第二光学器件、第三光学器件、线光源、第一光接收装置以及第二光接收装置后的基板上安装玻璃盖板，形成触摸屏。