CN106782102A - 一种可导电的任意曲面的光纤导像屏 - Google Patents

一种可导电的任意曲面的光纤导像屏 Download PDF

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Abstract

一种可导电的任意曲面的光纤导像屏，属于显示技术、触摸屏技术领域。本发明包括光纤、导电镀膜、入光或入像面层、出光或出像面层组成。导电镀膜可以是喷镀或沾附在光纤之上，入光或入像面层在光1的入光面上，出光或出像面层在光纤的出光面上，该光纤导像屏是内圆球面、不规则凹凸面或浮雕面。优点在于，解决了常规的光纤导像屏附着在电容式触摸屏之上无法实现触摸的问题和常规的显示面无法做到任意曲面的问题，以此实现手机显示屏、IPAD显示屏、笔记本显示屏等带电容式触摸屏的小尺寸显示的显示实现人性化、无边框化以及视觉上的大屏幕化、沉浸化。

Description

一种可导电的任意曲面的光纤导像屏
技术领域
本发明属于显示技术、触摸屏技术领域，特别是提供了一种可导电的任意曲面的光纤导像屏，可应用于各种电容式触摸显示屏。
背景技术
电容式触摸显示屏广泛应用于手机、笔记版电脑、IPAD等各种小尺寸的显示屏之上。电容式触摸屏是将人体或触摸手指作为一个导电体的触摸方式，电容式触摸屏相较于其它形式的触摸屏具有稳定性高、触摸灵敏、寿命长等特点。
光纤导像屏是一种可以将一个平面的图像位移到与之相接触的光纤导像屏表面的一种导像屏，不仅可以实现不丢像素，而且可以实现将平面或柱面显示的影像转化成为内圆球面显示影像、不规则凹凸面显示的影像。因为组成光纤导像屏的是紧密堆积在一起的垂直光纤，无论是塑料光纤，还是玻璃光纤，都是不导电的，所以，由它们组成的光纤导像屏也是不导电的。由此，将不导电的光纤导像屏应用于电容式触摸屏的表面则势必会造成电容式触摸屏表面的断路，进而使电容式触摸屏用手指触摸失灵。
本发明提出了一种使光纤导像屏满足电容式触摸屏的触摸要求，并能够在光纤导像屏上触摸使电容式触摸屏动作的一种可导电的任意曲面的光纤导像屏。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可导电的任意曲面的光纤导像屏，解决了常规的光纤导像屏附着在电容式触摸屏之上无法实现触摸的问题和常规的显示面无法做到任意曲面的问题，以此实现手机显示屏、IPAD显示屏、笔记本显示屏等带电容式触摸屏的小尺寸显示的显示实现人性化、无边框化以及视觉上的大屏幕化、沉浸化。
本发明的原理是光纤的可弯曲、可导光、可成像原理，以及电容式触摸屏的触控原理，即：通过在平行与光纤的方向均匀排列一些相比光纤更细的细金属丝、或在光纤皮层之外镀导电膜、或在光纤之间填充纳米级导电颗粒、或在光纤之间浇注相比光纤皮层更低熔点的流动性好的低熔点合金等方法，使光纤导像屏既能满足图像放大、图像曲面和垂直于光纤导像屏表面(或平行于光纤排列方向)的导电功能，进而满足将手机显示屏的平面显示、圆柱形曲面显示转化为内圆球面显示并能不影响手机的触控功能。
本发明包括光纤1、导电镀膜2、入光(或入像)面层3、出光(或出像面)层4，如图1。导电镀膜2可以是喷镀或沾附在光纤1之上，入光或入像面层3在光纤1的入光面(上)，出光或出像面层4在光纤(1)的出光面上，该光纤导像屏是内圆球面、不规则凹凸面或浮雕面。
一种可导电的任意曲面的光纤导像屏可以是内圆球面、不规则凹凸面、浮雕面，如图2～4所示。
本发明的光纤1可以是塑料光纤，也可以是石英光纤。
本发明的光纤1可以是直径范围为0.01～0.2mm的圆柱体光纤，也可以是最大对角线范围为0.01～0.2mm的截面是六边形的光纤，还可以是满足欧拉公式的其它多边形光纤，比如：截面是四边形、八边形的光纤等。
本发明的光纤1的皮层之外可以是镀黑膜的，也可以是不镀黑膜的。如果是镀黑膜的，黑膜的厚度范围为0～25um。
本发明的导电镀膜2可以是喷镀或沾附在光纤1之上的导电薄膜，喷镀于光纤1皮层表面的导电膜可以是闭环的，也可以是不闭环的，如图5所示，导电膜的厚度为1～25um。
本发明的导电镀膜2可采用黑膜和导电镀膜合二为一的方法，可使用掺杂纳米级石墨粉或石墨烯的导电油墨、导电墨水等实现镀膜；也可以使用其它可导电的黑色材料作为光纤1皮层之外的镀膜，比如：黑灰色镍导电漆等实现镀膜，复合镀膜的厚度为1～25um。
本发明的导电薄膜2也可以是填充于排列好的光纤1缝隙之间的纳米级导电颗粒，纳米级导电颗粒的直径范围为0.2～5um，纳米级导电颗粒可以是纳米级石墨粉、石墨烯、铜粉、银粉等，也可以是其它导电性能良好的纳米级颗粒。
本发明的导电膜2还可以是与光纤1等长度的混排在光纤1间隙之内的细导电丝，比如：细铜丝、细银丝等，如图6所示。细导电丝的直径范围为：0.003～0.1，细导电丝在一种可导电的任意曲面的光纤导像屏上的分布率范围为：1～10根/mm2。
本发明的导电膜2在光纤1选用石英光纤时，也可以是采用熔点低于石英光纤皮层材料熔点至少200℃以上的导电率高且流动性好的低熔点合金浇注于排列完成的光纤1的缝隙之间，比如：锡铅合金、银铜锡合金、银铜镉合金等。
本发明的光纤1是塑料光纤时，实施的方法是：在光纤的拉制过程中，在光纤的皮层表面喷镀导电薄膜或沾附上导电线2；之后是顺序排列于模具之中并成型，形成导电丝或导电薄膜均布的光纤传导层；再后是对光纤传导层进行机械加工或雕刻至设计的曲面形状；最后是对已经形成的设计曲面的光纤传导层进行表面处理，形成一种可导电的任意曲面的光纤导像屏。
本发明的光纤1是石英光纤时，实施方法是：阳模为一种可导电的任意曲面光纤导像屏的显示面形状的反形状，将排列好的光纤1通过阳模向后推，将排列好的光纤1的与阳模的接触面压成一种可导电的任意曲面光纤导像屏要求的表面形状；之后可通过热成型或浇注低熔点导电合金使光纤1成型，然后用水切割将与显示屏接触的接触面切割成平面；最后是对已经形成的设计曲面的光纤传导层进行表面处理，形成一种可导电的任意曲面的光纤导像屏。
本发明的实施方法也可以是通过3D打印的方法形成一种可导电的任意曲面的光纤导像屏形状，具体方法是采用圆环套圆环的3D打印喷头，如图7所示，截面为三个同心圆，从内往外数其中第一个圆与第二个圆之间的间隙要远大于第二个圆与第三个圆之间的间隙，圆与圆之间的间隙都远远小于内圆的直径，第一个圆心喷头打印的是光纤的芯材材料，第一个圆与第二个圆的环形间隙打印的是光纤的皮层材料，第三个圆即最外层圆环打印的是可导电的镀膜材料。当光纤的皮层为可导电的皮层时，可省略第三个圆最外圆环之间的3D打印喷头，变为两个同心圆形状的内喷头和外圆环形喷头，如图8所示。
本发明一种可导电的任意曲面的光纤导像屏的入光(或入像)面层可以是平面的如图9所示，也可以是曲面的(如图10所示)。
本发明一种可导电的任意曲面的光纤导像屏的出光(或出像)面可以是内圆球面的，也可以是不规则凹凸面的，还可以是浮雕面的，如图2～4所示.
本发明的入光(或入像)面层3是与光纤芯材有亲和力的可固化、可导电的高透明液体，喷镀、涂膜在光纤1入光头并固化之后形成入光(或入像)面层3，比如：可采用可导电的透明硅胶类材料；也可以是其它可以溅镀于光纤1制成的光纤传导层表面的高透明导电材料，镀膜之后形成入光(或入像)面层3，比如：可采用ITO电极类材料。本发明的入光(或入像)面层3的厚度范围为0～0.01mm，在入光(或入像)面高度抛光时，可以为零。
本发明的出光(或出像面)层4是与光纤芯材有亲和力的固化之后折射率小于1.5的高透明液体之中添加重量小于高透明液体重量2％的纳米光扩散剂颗粒和重量小于高透明液体重量2％的黑色剂，其中黑色剂是可以导电的纳米级的石墨颗粒、石墨烯或其它可导电材料，喷镀或涂膜在光纤1出光头并固化之后形成出光(或出像面)层4。本发明的出光(或出像面)层4厚度范围为0～0.05mm，在不考虑对比度和视角时，其厚度可以为零。
本发明的一种可导电的任意曲面的光纤导像屏的表面电阻率大于垂直于其表面或平行于光纤方向的电阻率，既：入光(或入像)面层3和出光(或出像面)层4的电阻率大于一种可导电的任意曲面的光纤导像屏在厚度方向的电阻率。
本发明的优点在于：既可以解决显示屏的无边框问题、任意曲面问题，也可以解决光纤导像屏之上的触控问题。对于手机、IPAD之类的小型显示屏实现人性化显示具有重要意义。
附图说明
图1为本发明组成示意图。其中，光纤1、导电镀膜2、入光(或入像)面层3、出光(或出像面)层4。
图2为可导电的任意曲面的光纤导像屏是内圆球面的示意图。
图3为可导电的任意曲面的光纤导像屏是内圆球面的、不规则凹凸面的示意图。
图4为可导电的任意曲面的光纤导像屏是内圆球面的浮雕面示意图。
图5为导电镀膜2闭环或开环的示意图，其中，光纤1、导电镀膜2。
图6为导电镀膜2用导电丝时，与光纤1混排的示意图。
图7为三个同心圆的3D打印喷头的示意图。
图8为两个同心圆的3D打印喷头的示意图。
图9为一种可导电的任意曲面的光纤导像屏的入光(或入像)面是平面的示意图。
图10为一种可导电的任意曲面的光纤导像屏的入光(或入像)面是曲面的示意图。
具体实施方式
图1～10为本发明的一种具体实施方式。
本发明包括光纤1、导电镀膜2、入光(或入像)面层3、出光(或出像面)层4组成，如图1。
一种可导电的任意曲面的光纤导像屏可以是内圆球面、不规则凹凸面、浮雕面，如图2～4所示。
本发明的光纤1可以是塑料光纤，也可以是石英光纤。
本发明的光纤1可以是直径范围为0.01～0.2mm的圆柱体光纤，也可以是最大对角线范围为0.01～0.2mm的截面是六边形的光纤，还可以是满足欧拉公式的其它多边形光纤，比如：截面是四边形、八边形的光纤等。
本发明的光纤1的皮层之外可以是镀黑膜的，也可以是不镀黑膜的。如果是镀黑膜的，黑膜的厚度范围为0～25um。
本发明的导电镀膜2可以是喷镀或沾附在光纤1之上的导电薄膜，喷镀于光纤1皮层表面的导电膜可以是闭环的，也可以是不闭环的，如图5所示，导电膜的厚度为1～25um。
本发明的导电镀膜2可采用黑膜和导电镀膜合二为一的方法，可使用掺杂纳米级石墨粉或石墨烯的导电油墨、导电墨水等实现镀膜；也可以使用其它可导电的黑色材料作为光纤1皮层之外的镀膜，比如：黑灰色镍导电漆等实现镀膜，复合镀膜的厚度为1～25um。
本发明的导电薄膜2也可以是填充于排列好的光纤1缝隙之间的纳米级导电颗粒，纳米级导电颗粒的直径范围为0.2～5um，纳米级导电颗粒可以是纳米级石墨粉、石墨烯、铜粉、银粉等，也可以是其它导电性能良好的纳米级颗粒。
本发明的导电膜2还可以是与光纤1等长度的混排在光纤1间隙之内的细导电丝，比如：细铜丝、细银丝等，如图6所示。细导电丝的直径范围为：0.003～0.1，细导电丝在一种可导电的任意曲面的光纤导像屏上的分布率范围为：1～10根/mm2。
本发明的导电膜2在光纤1选用石英光纤时，也可以是采用熔点低于石英光纤皮层材料熔点至少200℃以上的导电率高且流动性好的低熔点合金浇注于排列完成的光纤1的缝隙之间，比如：锡铅合金、银铜锡合金、银铜镉合金等。
本发明的光纤1是塑料光纤时，实施的方法是：在光纤的拉制过程中，在光纤的皮层表面喷镀导电薄膜或沾附上导电线2；之后是顺序排列于模具之中并成型，形成导电丝或导电薄膜均布的光纤传导层；再后是对光纤传导层进行机械加工或雕刻至设计的曲面形状；最后是对已经形成的设计曲面的光纤传导层进行表面处理，形成一种可导电的任意曲面的光纤导像屏。
本发明的光纤1是石英光纤时，实施方法是：阳模为一种可导电的任意曲面光纤导像屏的显示面形状的反形状，将排列好的光纤1通过阳模向后推，将排列好的光纤1的与阳模的接触面压成一种可导电的任意曲面光纤导像屏要求的表面形状；之后可通过热成型或浇注低熔点导电合金使光纤1成型，然后用水切割将与显示屏接触的接触面切割成平面；最后是对已经形成的设计曲面的光纤传导层进行表面处理，形成一种可导电的任意曲面的光纤导像屏。
本发明的实施方法也可以是通过3D打印的方法形成一种可导电的任意曲面的光纤导像屏形状，具体方法是采用圆环套圆环的3D打印喷头，如图7所示，截面为三个同心圆，从内往外数其中第一个圆与第二个圆之间的间隙要远大于第二个圆与第三个圆之间的间隙，圆与圆之间的间隙都远远小于内圆的直径，第一个圆心喷头打印的是光纤的芯材材料，第一个圆与第二个圆的环形间隙打印的是光纤的皮层材料，第三个圆即最外层圆环打印的是可导电的镀膜材料。当光纤的皮层为可导电的皮层时，可省略第三个圆最外圆环之间的3D打印喷头，变为两个同心圆形状的内喷头和外圆环形喷头，如图8所示。
本发明一种可导电的任意曲面的光纤导像屏的入光(或入像)面可以是平面的(如图9)，也可以是曲面的(如图10所示)。
本发明一种可导电的任意曲面的光纤导像屏的出光(或出像)面可以是内圆球面的，也可以是不规则凹凸面的，还可以是浮雕面的，如图2～4所示。
本发明的入光(或入像)面层3是与光纤芯材有亲和力的可固化、可导电的高透明液体，喷镀、涂膜在光纤1入光头并固化之后形成入光(或入像)面层3，比如：可采用可导电的透明硅胶类材料；也可以是其它可以溅镀于光纤1制成的光纤传导层表面的高透明导电材料，镀膜之后形成入光(或入像)面层3，比如：可采用ITO电极类材料。本发明的入光(或入像)面层3的厚度范围为0～0.01mm，在入光(或入像)面高度抛光时，可以为零。
本发明的出光(或出像面)层4是与光纤芯材有亲和力的固化之后折射率小于1.5的高透明液体之中添加重量小于高透明液体重量2％的纳米光扩散剂颗粒和重量小于高透明液体重量2％的黑色剂，其中黑色剂是可以导电的纳米级的石墨颗粒、石墨烯或其它可导电材料，喷镀或涂膜在光纤1出光头并固化之后形成出光(或出像面)层4。本发明的出光(或出像面)层4厚度范围为0～0.05mm，在不考虑对比度和视角时，其厚度可以为零。
本发明的一种可导电的任意曲面的光纤导像屏的表面电阻率大于垂直于其表面或平行于光纤方向的电阻率，既：入光(或入像)面层3和出光(或出像面)层4的电阻率大于一种可导电的任意曲面的光纤导像屏在厚度方向的电阻率。

Claims (7)

1.一种可导电的任意曲面的光纤导像屏，其特征在于，包括光纤(1)、导电镀膜(2)、入光或入像面层(3)、出光或出像面层(4)；导电镀膜(2)是喷镀或沾附在光纤(1)之上，出光或出像面层(4)在光纤(1)的出光面上，该光纤导像屏是内圆球面、不规则凹凸面或浮雕面。
2.根据权利要求1所述的在可导电的任意曲面的光纤导像屏，其特征在于，所述的光纤(1)为直径范围为0.01～0.2mm的圆柱体光纤，或以是最大对角线范围为0.01～0.2mm的截面是六边形的光纤，或满足欧拉公式的截面为四边形、八边形的光纤；光纤(1)的皮层之外是镀黑膜的，或不镀黑膜的；当镀黑膜时，黑膜的厚度范围为0～25um。
3.根据权利要求1所述的在可导电的任意曲面的光纤导像屏，其特征在于，所述的导电镀膜是喷镀或沾附在光纤(1)之上的导电薄膜，喷镀于光纤(1)皮层表面的导电膜闭环或是不闭环；导电膜的厚度为1～25um；导电镀膜(2)采用黑膜和导电镀膜合二为一的方法，使用掺杂纳米级石墨粉或石墨烯的导电油墨、导电墨水实现镀膜；或使用可导电的黑色材料作为光纤(1)皮层之外的镀膜。
4.根据权利要求1所述的在可导电的任意曲面的光纤导像屏，其特征在于，所述的导电薄膜(2)是填充于排列好的光纤(1)缝隙之间的纳米级导电颗粒，纳米级导电颗粒的直径范围为0.2～5um，纳米级导电颗粒为纳米级石墨粉、石墨烯、铜粉或银粉。
5.根据权利要求1所述的在可导电的任意曲面的光纤导像屏，其特征在于，所述的导电镀膜(2)与光纤(1)等长度的混排在光纤(1)间隙之内的细导电丝，细导电丝为：细铜丝或细银丝；细导电丝的直径范围为：0.003～0.1，细导电丝在一种可导电的任意曲面的光纤导像屏上的分布率范围为：1～10根/mm2。
6.根据权利要求1所述的在可导电的任意曲面的光纤导像屏，其特征在于，所述的入光或入像面层(3)是与光纤芯材有亲和力的可固化、可导电的高透明液体，喷镀、涂膜在光纤(1)入光头并固化之后形成入光或入像面层(3)。
7.根据权利要求1所述的在可导电的任意曲面的光纤导像屏，其特征在于，所述的出光或出像面层(4)是与光纤芯材有亲和力的固化之后折射率小于1.5的高透明液体之中添加重量小于高透明液体重量2％的纳米光扩散剂颗粒和重量小于高透明液体重量2％的黑色剂；其中，黑色剂是可以导电的纳米级的石墨颗粒或石墨烯，喷镀或涂膜在光纤(1)出光头并固化之后形成出光或出像面层(4)。
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