CN108475151A - 一种3d触摸屏及触摸膜结构 - Google Patents

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Abstract

一种3D触摸屏和触摸膜结构，其中，3D触摸屏包含：显示屏；贴合于该显示屏上表面的触摸膜结构；覆盖于该触摸膜结构上表面的玻璃盖板；该触摸膜结构由下至上依次包括第一导电层、第二导电层以及第三导电层，该第一导电层与该第二导电层之间设置有绝缘颗粒层；3D触摸屏具有较低的厚度和更高的灵敏度，用户体验度更佳，并且完全兼容了多点触控的2D电容屏，在实现3D触摸的同时采用硬的盖板，可以更好的提高可靠性和体验。

Description

一种3D触摸屏及触摸膜结构 技术领域
本发明涉及3D触摸屏技术领域，特别涉及一种3D触摸屏及触摸膜结构。
背景技术
触摸屏是一种可接收触头等输入讯号的感应式液晶显示装置，当接触了屏幕上的图形按钮时，屏幕上的触觉反馈系统可根据预先编程的程式驱动各种连接装置，可用以取代机械式的按钮面板，并借由液晶显示画面制造出生动的影音效果。
现有的触摸屏分为2D触摸和3D触摸，其中，现有的3D触摸屏用电阻或者电容的方案在显示屏背后增加传感器，这个方法原则上避免了第三维材料的透光性要求，可是因为离人手接触的地方更远，所以灵敏度要求更高。
发明内容
本发明是鉴于上述情况做出的，其发明目的在于提供一种制作工艺简单、触摸灵敏度高的3D触摸屏。
为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案。
本发明提供一种3D触摸屏，其包含：
显示屏；
贴合于所述显示屏上表面的触摸膜结构；
覆盖于所述触摸膜结构上表面的玻璃盖板；
所述触摸膜结构由下至上依次包括第一导电层、第二导电层以及第三导电层，所述第一导电层与所述第二导电层之间设置有绝缘颗粒层；
其中，通过测量所述第一导电层和第二导电层之间的电容变化或电路短路情况来判定是否有压力信号，并且通过对所述第二导电层和第三导电层与 外界之间的电容进行扫描以判定触摸信号产生的位置。
进一步，所述3D触摸屏还包含第一基材和第二基材，所述第一导电层设置于所述第一基材的上表面，所述第二导电层与所述第三导电层分别设置于所述第二基材的下表面和上表面。
进一步，所述3D触摸屏还包含第一基材、第二基材和第三基材，所述第一导电层设置于所述第一基材的上表面，所述第二导电层设置于所述第二基材的上表面，所述第三导电层设置于所述第三基材的上表面。
进一步，所述3D触摸屏还包含第一基材、第二基材和第三基材，所述第一导电层设置于所述第一基材的上表面，所述第二导电层设置于所述第二基材的下表面，所述第三导电层设置于所述第三基材的上表面。
进一步，所述第一导电层的导电图案与所述第二导电层的导电图案均为若干个平行设置的条形块，所述第一导电层的导电图案与所述第二导电层的导电图案平行或垂直。
进一步，所述第一导电层的导电图案为若干个平行设置的条形块，所述第二导电层的导电图案为若干个独立的导电块。
进一步，所述绝缘颗粒层包括多个绝缘颗粒，各个所述绝缘颗粒的厚度为5-50微米，所述各绝缘颗粒之间的距离为2-7毫米。
可选地，所述绝缘颗粒的厚度为15-25微米。
可选地，所述第一导电层和所述第二导电层的导电图案由ITO或纳米银材料制成。
可选地，所述显示屏与所述触摸膜结构之间、所述触摸膜结构与所述玻璃盖板之间通过OCA胶粘合。
可选地，所述基板由PET材料制成。
可选地，当触摸压力在300g以上时，所述第一导电层和第二导电层相接触，电路发生短路；当触摸压力在50g-300g范围以内时，所述第一导电层和第二导电层的电容值发生变化。
本发明还提供一种触摸膜结构，所述触摸膜结构由下至上依次包括第一导电层、第二导电层以及第三导电层，所述第一导电层与所述第二导电层之间设置有绝缘颗粒；所述第一导电层的导电图案与所述第二导电层的导电图案平行或垂直；其中，通过测量所述第一导电层和第二导电层之间的电容变化或电路短路情况来判定是否有压力信号，并且通过对所述第二导电层和第三导电层与外界之间的电容进行扫描以判定触摸信号产生的位置。
进一步，所述3D触摸屏还包含第一基材和第二基材，所述第一导电层设置于所述第一基材的上表面，所述第二导电层与所述第三导电层分别设置于所述第二基材的下表面和上表面。
可选地，所述3D触摸屏还包含第一基材、第二基材和第三基材，所述第一导电层设置于所述第一基材的上表面，所述第二导电层设置于所述第二基材的上表面，所述第三导电层设置于所述第三基材的上表面。
可选地，所述3D触摸屏还包含第一基材、第二基材和第三基材，所述第一导电层设置于所述第一基材的上表面，所述第二导电层设置于所述第二基材的下表面，所述第三导电层设置于所述第三基材的上表面。
可选地，所述第一导电层的导电图案与所述第二导电层的导电图案均为若干个平行设置的条形块。
优选地，所述第一导电层的导电图案为若干个平行设置的条形块，所述第二导电层的导电图案为若干个独立的导电块。
本发明的3D触摸屏，其具有较低的厚度和更高的灵敏度，用户体验度更佳。本发明完全兼容了多点触控的2D电容屏，在实现3D触摸的同时采用硬的盖板，可以更好的提高可靠性和体验。采用本发明的3D触摸屏制造工艺，其简化了制作工艺和对IC驱动的要求，极大地降低了生产成本。
附图说明
图1是本发明的3D触摸屏的第一实施方式的结构；
图2是本发明的3D触摸屏的第二实施方式结构；
图3是本发明的3D触摸屏的第三实施方式的结构；
图4是本发明的3D触摸屏的第四实施方式的结构；
图5为本发明的3D触摸屏的导电层图案的一种实施方式；
图6为本发明的3D触摸屏的导电层图案的另一种实施方式。
具体实施方式
下面结合附图来详细说明本发明的3D触摸屏的较佳的实施方式，但本发明并不局限于这些实施方式。
实施例一
如图1所示，本发明的一种3D触摸屏，其包含：
显示屏；
贴合于显示屏上表面的触摸膜结构；
覆盖于触摸膜结构上表面的玻璃盖板；
触摸膜结构由下至上依次包括第一导电层、第二导电层以及第三导电层，第一导电层与第二导电层之间设置有绝缘颗粒层；其中，通过测量所述第一导电层和第二导电层之间的电容变化或电路短路情况来判定是否有压力信号，并且通过对所述第二导电层和第三导电层与外界之间的电容进行扫描以判定触摸信号产生的位置。注意，在本发明中，下侧是指靠近显示屏的那一侧，上侧是指远离显示屏的一侧。导电层与外界之间的电容主要是指导电层与用户手指之间形成的电容，当用户手指触摸该3D触摸屏时,用户手指和导电层工作面会形成一个耦合电容。
应予说明，压力信号的产生是由于按压触摸操作引起的，当用户按压该3D触摸屏时则产生压力信号；触摸信号则是一般的触摸操作就可以引发的，压力信号和触摸信号的检测是分开进行的，在按压的同时会既产生按压信号又产生触摸信号；而当只触摸不进行按压操作时，则只会产生触摸信号。
具体地，当触摸压力在300g以上时，第一导电层和第二导电层相接触，导电通道发生短路，此时会产生压力信号以及触摸信号；当触摸压力在50g-300g范围以内时，第一导电层和第二导电层并不发生接触，但是第一导电层和第二导电层的电容值因为形变而发生变化，此时也会产生触摸信号和压力信号。而当触摸压力在50g以内时，电容值变化较小，并不会触发压力信号，此时只会产生触摸信号。
其中，绝缘颗粒可以印刷在第一导电层上，其厚度为5-50微米，绝缘颗粒的直径可以为20到100微米，各绝缘颗粒之间的距离为2到7毫米。当绝缘颗粒的厚度以及各自之间的距离控制在上述范围时，可以使得压力信号和触摸信号的产生更为精确，如前述那样，控制器可以根据绝缘颗粒的设置而准确控制触摸压力范围，从而更精准地确定何种力度下用户进行的是按压操作，何种力度下进行的是触摸操作。
导电层上的导电图案可由ITO或纳米银材料制成。显示屏与触摸膜结构之间、触摸膜结构与玻璃盖板之间通过OCA胶粘合。ITO是氧化铟锡，其透过率高，导电能力强。OCA胶是一种用于胶结透明光学元件的特种胶粘剂。
在本实施例中，如图1所示，3D触摸屏还包含第一基材和第二基材，第一导电层设置于第一基材的上表面，第二导电层与第三导电层分别设置于第二基材的下表面和上表面。基材由PET材料制成。PET的化学名是聚对苯二甲酸乙二酯，是一种高聚合物。
实施例一中的触摸膜结构可通过如下方法制成：
步骤A、制作第一导电基板：在第一基材上表面的图案区涂布ITO导电层，在边框涂布导电银浆，激光雕刻(或者感光光刻)形成第一ITO导电层，在该ITO导电层上印刷间隔颗粒；
步骤B、制作第二导电基板：采用上述方法，在第二基板的上下表面分别丝印或者光刻形成第三ITO导电层和第二ITO导电层，其中，第三ITO导电层的导电图案与第二ITO导电层的导电图案垂直；
步骤C、将第一导电基板与第二导电基板进行组合使得所述第一ITO导 电层与所述第二导电层相对。
当用户触摸该3D触摸屏时,用户和3D触摸屏的工作面(比如ITO涂层的导电层)形成一个耦合电容,于是手指从接触点吸走一个很小的电流。通过对第二和第三两层导电体的第一维(如x方向)和第二维(y方向)的扫描，控制器可以精确的判断触摸的位置；通过对第一和第二层的电容变化测量，控制器可以判断第三维(z方向)的压力大小。
实施例二
如图2所示为本发明的第二种3D触摸屏的结构，其大致结构与实施例1中的结构类似，区别仅在于间隔颗粒厚度的不同。该实施方式中，间隔颗粒的厚度大约为15-25微米。
采用该种薄间隔颗粒的厚度，当用户轻触3D触摸屏时可以采用电容传感的方式测量出X、Y轴方向的位置从而精确定位，当用户的触摸压力较大时，可以使得第一导电层与第二导电层接触，通过测量电阻变化的方式测量出X、Y轴方向的位置从而精确定位。
实施例三
图3示出了本发明的第三种3D触摸屏的结构，其包含：
显示屏；
贴合于所述显示屏上表面的触摸膜结构；
覆盖于所述触摸膜结构上表面的玻璃盖板；
所述触摸膜结构由下至上依次包括第一导电层、第二导电层以及第三导电层，所述第一导电层与所述第二导电层之间设置有绝缘颗粒；所述第一导电层的导电图案与所述第二导电层的导电图案垂直。3D触摸屏还包含第一基材、第二基材和第三基材，第一导电层设置于所述第一基材的上表面，所述第二导电层设置于所述第二基材的上表面，所述第三导电层设置于所述第 三基材的上表面。
其中，绝缘颗粒可以印刷在第一导电层上，其厚度为10-50微米。导电层上的导电图案可由ITO或纳米银材料制成。显示屏与触摸膜结构之间、触摸膜结构与玻璃盖板之间通过OCA胶粘合。所述基板由PET材料制成。
实施例3中的触摸膜结构可由如下方法制得：
步骤A、制作第一导电基板：在第一基板上表面的图案区丝网印刷形成纳米银导电图案，在边框区形成导电银浆边框绕线，从而形成第一导电层，在该导电层上印刷间隔颗粒；
步骤B、制作第二导电基板：采用与上述相同的方法在第二基板的下表面形成第二导电层；
步骤C、制作第三导电基板：在第三基板的上表面形成第三导电层；
步骤D、组合完成触摸膜结构：由下至上依次贴合第一导电基板、第三导电基板和第二导电基板。
实施例四
图4示出了本发明的第四种触摸膜结构的结构，其与第三种触摸膜结构的区别在于：第三导电基板的导电层位于第三基板的下表面。
《导电层图案》
本发明中，导电层的图案可以有多种实现方式，如图5所示，第一导电层的图案与第二导电层的图案均为若干个平行设置的条形块,并且两层图案互相垂直。其中，触摸压力的变化和位置的测量可以通过比较在无压力的情况下两层之间互电容的数字和使用中的电容值情况。
具体可以采用如下方法：首先，测量第二导电层的第n个通道，扫描第一层的第一个到最后一个通道，测量他们的互电容值；其次，测量第二导电层的第n+1个通道，扫描并测量它和第一导电层的所有通道的互电容；总共 测量N(第一层的通道总数)×M(第二层的通达总数)次，然后判断是否有触摸和触摸的深度。
此外，如图6所示，第二导电层的图案可以为若干个平行设置的条形块，第一导电层的图案为若干个独立的导电块，其中，导电层上设置了导线，每一个导电块由导线连接至边框绕线和驱动IC以用于判断压力的大小。具体的测量跟图5的方案类似，例如，选定第二导电层的一个通道，扫描这个通道内的第一层的所有小块的电容(及短路情况)，然后换第二导电层的下一个通道，重复小块的扫描。直到完成所有的测量再去判断压力的情况。
采用本发明的3D触摸屏，其具有较低的厚度和较高的透光率，并且其灵敏度更高，用户体验度更佳。采用本发明的3D触摸屏制造工艺，其简化了制作工艺，极大地降低了生产成本。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (18)

  1. 一种3D触摸屏，其特征在于，包含：
    显示屏；
    贴合于所述显示屏上表面的触摸膜结构；
    覆盖于所述触摸膜结构上表面的玻璃盖板；
    所述触摸膜结构由下至上依次包括第一导电层、第二导电层以及第三导电层，所述第一导电层与所述第二导电层之间设置有绝缘颗粒层；
    其中，通过测量所述第一导电层和第二导电层之间的电容变化或电路短路情况来判定是否有压力信号，并且通过对所述第二导电层和第三导电层与外界之间的电容进行扫描以判定触摸信号产生的位置。
  2. 如权利要求1所述的3D触摸屏，其特征在于，所述3D触摸屏还包含第一基材和第二基材，所述第一导电层设置于所述第一基材的上表面，所述第二导电层与所述第三导电层分别设置于所述第二基材的下表面和上表面。
  3. 如权利要求1所述的3D触摸屏，其特征在于，所述3D触摸屏还包含第一基材、第二基材和第三基材，所述第一导电层设置于所述第一基材的上表面，所述第二导电层设置于所述第二基材的上表面，所述第三导电层设置于所述第三基材的上表面。
  4. 如权利要求1所述的3D触摸屏，其特征在于，所述3D触摸屏还包含第一基材、第二基材和第三基材，所述第一导电层设置于所述第一基材的上表面，所述第二导电层设置于所述第二基材的下表面，所述第三导电层设置于所述第三基材的上表面。
  5. 如权利要求1-4中任一项所述的3D触摸屏，其特征在于，所述第一导电层的导电图案与所述第二导电层的导电图案为若干个平行设置的条形块，所述第一导电层的导电图案与所述第二导电层的导电图案平行或垂直。
  6. 如权利要求1-4中任一项所述的3D触摸屏，其特征在于，所述第一导电层的导电图案为若干个平行设置的条形块，所述第二导电层的导电图案为若干个独立的导电块。
  7. 如权利要求1-4中任一项所述的3D触摸屏，其特征在于，所述绝缘颗粒层包括多个绝缘颗粒，各个所述绝缘颗粒的厚度为5-50微米，所述各绝缘颗粒之间的距离为2-7毫米。
  8. 如权利要求7所述的3D触摸屏，其特征在于，所述绝缘颗粒的厚度为15-25微米。
  9. 如权利要求1-4中任一项所述的3D触摸屏，其特征在于，所述第一导电层和所述第二导电层的导电图案由ITO或纳米银材料制成。
  10. 如权利要求1-4中任一项所述的3D触摸屏，其特征在于，所述显示屏与所述触摸膜结构之间、所述触摸膜结构与所述玻璃盖板之间通过OCA胶粘合。
  11. 如权利要求1-4中任一项所述的3D触摸屏，其特征在于，所述基板由PET材料制成。
  12. 如权利要求1所述的3D触摸屏，其特征在于，当用户按压触摸屏的压力在300g以上时，所述第一导电层和第二导电层相接触，电路发生短路；当用户按压触摸屏的压力在50g-300g范围内时，所述第一导电层和第二导电层的电容值发生变化。
  13. 一种触摸膜结构，其特征在于，所述触摸膜结构由下至上依次包括第一导电层、第二导电层以及第三导电层，所述第一导电层与所述第二导电层之间设置有绝缘颗粒；所述第一导电层的导电图案与所述第二导电层的导电图案平行或垂直；其中，其中，通过测量所述第一导电层和第二导电层之间的电容变化或电路短路情况来判定是否有压力信号，并且通过对所述第二导电层和第三导电层与外界之间的电容进行扫描以判定触摸信号产生的位置。
  14. 如权利要求13所述的触摸膜结构，其特征在于，所述3D触摸屏还包含第一基材和第二基材，所述第一导电层设置于所述第一基材的上表面，所述第二导电层与所述第三导电层分别设置于所述第二基材的下表面和上表面。
  15. 如权利要求13所述的触摸膜结构，其特征在于，所述3D触摸屏还包含第一基材、第二基材和第三基材，所述第一导电层设置于所述第一基材的上表面，所述第二导电层设置于所述第二基材的上表面，所述第三导电层设置于所述第三基材的上表面。
  16. 如权利要求13所述的触摸膜结构，其特征在于，所述3D触摸屏还包含第一基材、第二基材和第三基材，所述第一导电层设置于所述第一基材的上表面，所述第二导电层设置于所述第二基材的下表面，所述第三导电层设置于所述第三基材的上表面。
  17. 如权利要求13-16中任一项所述的触摸膜结构，其特征在于，所述第一导电层的导电图案与所述第二导电层的导电图案为若干个平行设置的条形块。
  18. 如权利要求13-16中任一项所述的触摸膜结构，其特征在于，所述第一导电层的导电图案为若干个平行设置的条形块，所述第二导电层的导电图案为若干个独立的导电块。
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