CN106371685A - 电子设备及其悬浮电容式触摸屏 - Google Patents

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胡亚云
施锐波
张开立
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Abstract

本发明涉及一种电子设备及其悬浮电容式触摸屏，悬浮电容式触摸屏包括保护面板、电容感应结构、悬浮触控电极及悬浮控制IC，悬浮控制IC的内部电路通入直流后能够产生交流信号，交流信号传递至悬浮触控电极产生可变电场，产生的可变电场的波长远大于悬浮触控电极的尺寸，此时的可变电场等效为准静电场，可以用来检测导体，而人体本身就相当于导体，当手指或者手掌进入可变电场时，可变电场会发生变化，悬浮控制IC通过侦测可变电场产生的变化，以此检测到触控位置点，实现远距离悬浮触控功能。

Description

电子设备及其悬浮电容式触摸屏
技术领域
本发明涉及触摸屏技术领域，特别是涉及一种电子设备及其悬浮电容式触摸屏。
背景技术
电容式触摸屏目前主要应用于智能手机、平板电脑、车载触摸屏等等。电容式触摸屏的主要结构有GG、GFF、PG、PFF等，大部分电容式触摸屏实现触控功能必须要手指完全接触触摸屏表面，小部分电容式触摸屏可以通过自电容的原理实现手指隔空操作，但是隔空距离仅仅只有20mm或者最大能够做到50mm，无法真正实现远距离悬浮触控。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种可以实现远距离悬浮触控的电子设备及其悬浮电容式触摸屏。
一种悬浮电容式触摸屏，包括：
保护面板，包括可视区及围绕所述可视区设置的非可视区；
电容感应结构，设置于所述保护面板的可视区；
悬浮触控电极，设置于所述保护面板的非可视区；及
悬浮控制IC，所述悬浮控制IC与所述悬浮触控电极电连接，所述悬浮控制IC的内部电路通入直流后能够产生交流信号，所述交流信号传递至所述悬浮触控电极，产生的可变电场的波长远大于所述悬浮触控电极的尺寸，所述可变电场等效为准静电场以用来检测导体。
在其中一个实施例中，所述保护面板呈内凹圆弧型或者外凸圆弧型，所述电容感应结构通过粘结层设置于所述保护面板上。
在其中一个实施例中，所述保护面板的非可视区为外凸弧形，所述保护面板的可视区为长方形。
在其中一个实施例中，所述电容感应结构包括多个第一导电图案及多个第二导电图案，所述第一导电图案与所述第二导电图案相互绝缘设置，多个所述第一导电图案相互绝缘，多个所述第二导电图案相互绝缘，所述第一导电图案及所述第二导电图案分别与所述悬浮触控电极相互绝缘。
在其中一个实施例中，所述第一导电图案与所述第二导电图案设置于同一平面，所述第一导电图案通过第一电极引线与所述悬浮控制IC电连接，所述第二导电图案通过第二电极引线与所述悬浮控制IC电连接。
在其中一个实施例中，所述电容感应结构包括第一导电层及第二导电层，所述第一导电层与所述第二导电层位于不同平面，所述第一导电层与所述第二导电层位于所述保护面板同一侧或者不同侧，所述第一导电层通过第一电极引线与所述悬浮控制IC电连接，所述第二导电层通过第二电极引线与所述悬浮控制IC电连接。
在其中一个实施例中，所述电容感应结构的导电线路为柔性导电线路，所述柔性导电线路的材料为碳纳米管、金属网格、纳米银线或者石墨烯。
在其中一个实施例中，所述保护面板包括首尾相连的四条边，其中两条边相互平行设置，另外两条边相互平行设置，四条边上均设置有所述悬浮触控电极。
在其中一个实施例中，产生的可变电场的波长大于所述悬浮触控电极的尺寸100倍以上。
一种电子设备，包括：
如以上任意一项所述的悬浮电容式触摸屏；及
显示屏，所述触摸屏与所述显示屏层叠设置。
上述悬浮电容式触摸屏至少具有以下优点：
悬浮控制IC的内部电路通入直流后能够产生交流信号，交流信号传递至悬浮触控电极产生可变电场，产生的可变电场的波长远大于悬浮触控电极的尺寸，此时的可变电场等效为准静电场，可以用来检测导体，而人体本身就相当于导体，当手指或者手掌进入可变电场时，可变电场会发生变化，悬浮控制IC通过侦测可变电场产生的变化，以此检测到触控位置点，实现远距离悬浮触控功能。
附图说明
图1为一实施方式中悬浮电容式触摸屏的正视图；
图2为图1所示悬浮电容式触摸屏的剖视图；
图3为当手指接近图1所示悬浮电容式触摸屏的电场变化示意图；
图4为图2中保护面板的结构示意图；
图5为图4所示保护面板的另一视角的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
一实施方式中的电子设备，包括一悬浮电容式触摸屏10(如图1所示)及显示屏，悬浮电容式触摸屏10与显示屏层叠设置。该悬浮电容式触摸屏10能够实现远距离悬浮触控，例如手指触控的距离提高至12cm，手掌触控的距离提高至20cm。显示屏用于显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息。
显示屏可以为液晶显示模组，例如可以是TFT液晶显示模组，也可以是IPS液晶显示模组，或者OLED显示器。
具体地，请一并参阅图1至图3，悬浮电容式触摸屏10包括保护面板100、电容感应结构200、悬浮触控电极300及悬浮控制IC400。
保护面板100包括可视区及围绕可视区设置的非可视区。保护面板100可以为2D的平面面板，也可以为在2D保护面板100的基础上采用热弯成型或者注塑成型等工艺制成的3D曲面面板。例如，保护面板100可以呈内凹圆弧型或者外凸圆弧型。
请一并参阅图4及图5，保护面板100为3D曲面面板。例如，可以通过热弯设备，在不同模型的治具下，调整压力、温度、时间，得到不同形状的3D曲面面板，其弯曲高度、曲率半径、弯曲角度等产品参数可以通过制程控制。
3D曲面面板的参数可以为尺寸2.8寸～15寸。弯曲角度可达到75°，弯曲高度可达20mm，曲率半径R可达80mm，可以满足常见的3D曲面面板的要求。
保护面板100也可以是曲面复合板。曲面复合板是先通过挤压成型得到的复合板，然后通过热弯成型得到曲面复合板。
保护面板100也可以是曲面IML(In Molding Label，模内镶件注塑)。曲面IML是通过注塑成型，将薄膜、塑胶粒子、油墨通过一定温度、压力和时间，得到具有不同形状的IML产品。
当然，在其它的实施方式中，保护面板100也可以为非可视区为外凸弧形，可视区为长方形的结构，称为2.5D保护盖板。
电容感应结构200设置于保护面板100的可视区。电容感应结构200可以是以COP、PRT或者玻璃为基材的感应结构。电容感应结构200用于实现当手指或手掌直接触控到悬浮电容式触摸屏10时，对触控动作进行侦测和定位。具体地，电容感应结构200通过粘结层500设置于保护面板100上。
具体到本实施方式中，粘结层500可以由固态压敏胶形成，也可以由液态水胶形成，具有优良的绝缘作用和良好的光学透过度。粘结层500可以使电容感应结构200与保护面板100通过框贴的方式贴合，也可以使电容感应结构200与保护面板100通过全贴合的方式贴合。
请再次参阅图1，具体到本实施方式中，悬浮电容式触摸屏10为单面单层结构。电容感应结构200包括多个第一导电图案210及多个第二导电图案220，第一导电图案210与第二导电图案220相互绝缘设置。多个第一导电图案210相互绝缘，多个第二导电图案220相互绝缘。
第一导电图案210与第二导电图案220设置于同一平面，多个第一导电图案210形成感应结构，多个第二导电图案220形成驱动结构。第一导电图案210通过第一电极引线230与悬浮控制IC400电连接，第二导电图案220通过第二电极引线240与悬浮控制IC400电连接。
当然，在其它的实施方式中，悬浮电容式触摸屏还可以为双层双面或者双层单面结构。此时电容感应结构包括第一导电层及第二导电层，第一导电层与第二导电层位于不同平面。第一导电层与第二导电层位于保护面板的同一侧或者不同侧，第一导电层通过第一电极引线与悬浮控制IC电连接，第二导电层通过第二电极引线与悬浮控制IC电连接。
电容感应结构200的导电线路为柔性导电线路，柔性导电线路的材料可以为碳纳米管、金属网格、纳米银线或者石墨烯等等，以实现电容感应结构200具有较强的弯折性。例如柔性导电线路的耐弯折次数可提高至1200次以上。可以通过磁控溅射、真空蒸镀等技术得到电容感应结构200，利用全镭射等技术得到柔性导电线路。
柔性导电线路还具备较高的可见光线透过度，通过悬浮控制IC400对电容感应结构200的柔性导电线路发出信号，经过悬浮控制IC400将信号进行判定和数据处理，可以识别悬浮电容式触摸屏10是否存在直接触摸以及直接触摸的具体坐标位置。
悬浮触控电极300设置于保护面板100的非可视区。具体地，保护面板100包括首尾相连的四条边，其中两条边相互平行设置，另外两条边相互平行设置。四条边上均设置有悬浮触控电极300。四条边上的悬浮触控电极300的长度、面积等允许一定范围的差异。悬浮触控电极300可以直接设置于保护面板100的非可视区，与电容感应结构200位于同一平面。也可以不直接设置于保护面板100的表面，而是单独设置于一承载基板上，只要保证悬浮触控电极300对应位于保护面板100的非可视区即可。悬浮触控电极300可以在多种结构通过多种导电物质实现。
悬浮控制IC400与悬浮触控电极300及电容感应结构200均电连接。悬浮控制IC400主要利用电场悬浮技术。其中，悬浮控制IC400的内部电路通入直流后能够产生交流信号，交流信号传递至悬浮触控电极300，悬浮触控电极300产生的可变电场(如图2及图3中的虚线部分所示)的波长远大于悬浮触控电极300的尺寸，此时可变电场等效为准静电场用来检测导体(例如图3中的手)。例如，产生的可变电场的波长大于悬浮触控电极300的尺寸的100倍以上，视为可变电场的波长远大于悬浮触控电极300的尺寸。
人体本身就相当于导体，当手指或手掌进入可变电场时，可变电场发生失真，悬浮控制IC400通过可变电场的变化进行侦测，以此实现检测位置点并进行反馈信号，实现悬浮触控功能。例如，可实现手套操作、自动唤醒、位置追踪、触摸按键、摆动手势、旋转触控等悬浮触控功能，增加用户新型体验，开拓人机交互方式新的领域。
上述悬浮电容式触摸屏10至少具有以下优点：
悬浮控制IC400的内部电路通入直流后能够产生交流信号，交流信号传递至悬浮触控电极300产生可变电场，产生的可变电场的波长远大于悬浮触控电极300的尺寸，此时的可变电场等效为准静电场，可以用来检测导体，而人体本身就相当于导体，当手指或者手掌进入可变电场时，可变电场会发生变化，悬浮控制IC400通过侦测可变电场产生的变化，以此检测到触控位置点，实现远距离悬浮触控功能。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种悬浮电容式触摸屏，其特征在于，包括：
保护面板，包括可视区及围绕所述可视区设置的非可视区；
电容感应结构，设置于所述保护面板的可视区；
悬浮触控电极，设置于所述保护面板的非可视区；及
悬浮控制IC，所述悬浮控制IC与所述悬浮触控电极电连接，所述悬浮控制IC的内部电路通入直流后能够产生交流信号，所述交流信号传递至所述悬浮触控电极，产生的可变电场的波长远大于所述悬浮触控电极的尺寸，所述可变电场等效为准静电场以用来检测导体。
2.根据权利要求1所述的悬浮电容式触摸屏，其特征在于，所述保护面板呈内凹圆弧型或者外凸圆弧型，所述电容感应结构通过粘结层设置于所述保护面板上。
3.根据权利要求1所述的悬浮电容式触摸屏，其特征在于，所述保护面板的非可视区为外凸弧形，所述保护面板的可视区为长方形。
4.根据权利要求1所述的悬浮电容式触摸屏，其特征在于，所述电容感应结构包括多个第一导电图案及多个第二导电图案，所述第一导电图案与所述第二导电图案相互绝缘设置，多个所述第一导电图案相互绝缘，多个所述第二导电图案相互绝缘，所述第一导电图案及所述第二导电图案分别与所述悬浮触控电极相互绝缘。
5.根据权利要求4所述的悬浮电容式触摸屏，其特征在于，所述第一导电图案与所述第二导电图案设置于同一平面，所述第一导电图案通过第一电极引线与所述悬浮控制IC电连接，所述第二导电图案通过第二电极引线与所述悬浮控制IC电连接。
6.根据权利要求1所述的悬浮电容式触摸屏，其特征在于，所述电容感应结构包括第一导电层及第二导电层，所述第一导电层与所述第二导电层位于不同平面，所述第一导电层与所述第二导电层位于所述保护面板同一侧或者不同侧，所述第一导电层通过第一电极引线与所述悬浮控制IC电连接，所述第二导电层通过第二电极引线与所述悬浮控制IC电连接。
7.根据权利要求1所述的悬浮电容式触摸屏，其特征在于，所述电容感应结构的导电线路为柔性导电线路，所述柔性导电线路的材料为碳纳米管、金属网格、纳米银线或者石墨烯。
8.根据权利要求1所述的悬浮电容式触摸屏，其特征在于，所述保护面板包括首尾相连的四条边，其中两条边相互平行设置，另外两条边相互平行设置，四条边上均设置有所述悬浮触控电极。
9.根据权利要求1所述的悬浮电容式触摸屏，其特征在于，产生的可变电场的波长大于所述悬浮触控电极的尺寸100倍以上。
10.一种电子设备，其特征在于，包括：
如权利要求1至9中任意一项所述的悬浮电容式触摸屏；及
显示屏，所述触摸屏与所述显示屏层叠设置。
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