CN110673760B - 一种屏幕手写膜型材及包含其的显示设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于显示领域，提供了一种屏幕手写膜型材，包括依次叠层设置的书写层、硬化层、基材层和缓冲粘结层，其中所述缓冲粘结层的邵氏硬度为A30～A65。本发明还提供了包含其的显示设备。本发明的有益效果在于：落笔时的笔尖振动得到有效控制，并且后期行笔流畅，转向时手感差别小，用户手指对施加压力大小的感知准确，容易快速培养书画手感，适用各种显示屏幕，使屏幕光透过率和光色纯度高。

Description

一种屏幕手写膜型材及包含其的显示设备

技术领域

本发明属于显示领域，涉及一种屏幕手写膜型材及包含其的显示设备。

背景技术

由于液晶显示器相对于传统的CRT显示器，具有机身薄而节省空间、省电而不产生高温、低辐射而有益健康、颜色柔且无频闪等优点，因此在目前主流的显示器件当中，应用已经初现独占特性。

但液晶显示屏表面耐划特性和耐撞击特性很低，改善上述两方面缺陷在触摸屏领域和手写屏领域具有重要意义。目前，将一膜型材贴于屏幕表面是最为常规的解决方案。

介于目前软件和硬件的突破性发展，手写屏较以往得到了更多的应用，如绘画创作和练习的电子化转变、工业设计的电子化手绘、数字文稿的在线及时审批和标注等。但技术问题的突显也随着应用的快速扩大而越发严重，最为明显的即为纸质与屏幕的手感差别十分明显。书写的顺畅度、精准性以及持续度，受到手感的严重影响，即便是细微的手感差别，也会随着使用者书写时间的逐步延长被显著放大。根据调研，目前为了解决上述技术问题，被迫刻意改变书写习惯和使用频率为用户最多采用的方法。

现有技术当中，存在一种表面带有粗糙面的膜型材，利用该粗糙面来模仿普通纸张在书写时对笔尖的摩擦作用力，改善行笔时的手感，同时利用摩擦声进一步增强用户的正向体验。但此种方法，虽对行笔时的手感有充分改善，但对起笔时的手感无改善。

以结构类描画如绘画为例，依据相关调查，绘画者起笔时、类直线行笔时、转折行笔时以及收笔时的注意力投入，分别占整个绘画投入的精力的50％、10％、20％和20％；因起笔落点和效果问题而导致该笔重画的情况约占所有重画情况的85％。

使用普通纸张进行绘画时，特别当使用如铅笔等硬质笔尖进行绘画创作时，往往纸张背部会垫加多张纸、厚本、绘画用木板、着软漆木板等，其目的在于丰满行笔着色间宽，以及减缓落笔时的笔尖振动。落笔的笔尖振动越小，笔尖与纸张构成稳定的摩擦系统的速度越快，越有助于行笔时处在施力与摩擦力可控的稳定状态。反之、笔尖振动会引起在起笔时，前段的行进速度由于摩擦力波动而造成突变，该种速度的突变会导致用户对该笔初期的得到绘画效果预判失误，过分要求绘画者的运笔能力。

另外我们知道，行笔时，人手运用笔尖对纸张施加力可分解为指向纸张的压力以及平行于纸张的推力。用户通过调节笔尖对纸张表面施加压力的大小，以控制该笔实际的书写效果和书写速度，如着色宽度和色彩深度，上述压力的大小直接影响到纸张对笔尖的反向摩擦力大小，人手通过感知上述反向摩擦力的大小来调节行笔时手对笔尖的推力。关键的，对纸张施加压力大小的动作并非来自于手臂而来自于手指，除依靠感知摩擦力大小来判定压力大小之外，更多的是依靠手指轻微伸展的外释放量来预判施加压力的大小。而在现有技术方案中，介于技术的原因，用户还无法通过手指轻微的伸展量来准确预判笔尖对书写面的施加压力。

发明内容

本发明的核心目的在于提供一种或几种解决方案，以使得上述讨论的技术问题得以解决。

具体的，本发明所要解决的主要问题包括：

1、如何有效降低笔尖振动，并对行笔时稳定的摩擦系统不造成破坏；

2、如何增强用户手指对施加压力大小的感知；

由此，本发明提供了一种屏幕手写膜型材，包括依次叠层设置的书写层、硬化层、基材层和缓冲粘结层，其中所述缓冲粘结层的邵氏硬度为A30～A65。

书写层提供书写面，直接与笔尖等书画工具接触，亦可与硬化层合并为单一层结构。

缓冲粘结层的作用在于两点，一是为屏幕手写膜型材对屏幕表面的贴附起粘结和固定的作用，二是降低落笔时笔尖振动的振幅、频率以及持续时间。

邵氏硬度是指材料硬度的一种测试和表示方法，测试原理是将规定的金刚石冲头从固定的高度落在试样的表面上，冲头弹起一定高度，将弹起高度与下落高度之比用以计算邵氏硬度。

多层纸张之间留存有空气，保证了笔尖按压的回弹力十分有限并且回弹过程非常缓慢；同时施压部位的下凹不会对周围区域造成有害的反向上升排挤。本技术方案中的缓冲粘结层有效平衡了上述两个相互对立的技术特性，根据具体应用环境合理的选择缓冲粘结层的邵氏硬度。当邵氏硬度小于A30时：1、相同施加压力情况下，周围区域的反向上升排挤程度过于明显，阻碍了后期行笔，特别是转向时的流畅程度；2、虽然降低了笔尖振动的频率和缩短了笔尖振动的持续时间，但对降低振幅的帮助不大。当邵氏硬度大于A65时：1、容易在落笔较重时引发笔尖跳脱书写面；2、当笔尖形状为非完美球形时，笔尖垂直下压和侧向下压时的感觉差别不明显。

当缓冲粘结层的邵氏硬度处在A30～A65之间时，不仅可以有效降低落笔时的笔尖振动，并且还能够有效保证后期行笔流畅，转向时手感差别小，用户手指下压行程适中，施加压力大小感知准确，容易快速培养书画手感。

进一步地，所述缓冲粘结层的邵氏硬度为A40～A45。上述技术方案最为适用笔尖呈刚体特性的书画情景，尤其还是在每分钟落笔次数在大于150次的速画情景或着色情景。

进一步地，所述缓冲粘结层为有机硅缓冲粘结层，进一步优选地，所述缓冲粘结层的厚度为3～30μm。缓冲粘结层厚度过大，容易造成压力传递不敏感而使得响应时间过长。缓冲粘结层厚度过小，不仅会导致膜型材与液晶表面粘结不可靠，并且会增加缓冲粘结层在长时间接受压力时的脆弱程度。在本技术方案所提供的厚度范围内，结合上述技术方案提供的邵氏硬度范围内，能够较为容易的搭建常规值在5～25ms响应时间，同时兼顾粘结可靠性以及力学强度。其中有机硅进一步优选自以下种类：聚二甲基硅氧烷、聚二乙基硅氧烷、羧基官能化聚二甲基硅氧烷、丙烯酸酯官能化聚二甲基硅氧烷、环氧官能化聚二甲基硅氧烷和氨基官能化聚二甲基硅氧烷。

进一步地，位于所述缓冲粘结层内混合有光吸收剂。对光吸收剂的合理选用，可以有效增加通过光线的纯度，特别是当光线波长在420～490nm、500～570nm、600～660nm范围内无吸收时，膜型材将极大适配量子点屏幕。

进一步地，所述硬化层由UV固化胶水固化形成，按照重量百分比计算，所述UV固化胶水包括以下组分：

进一步地，单体为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、2-甲基丙烯酸甲酯、2-甲基丙烯酸乙酯、异冰片丙烯酸酯、异冰片甲基丙烯酸酯、邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯、1,6己二醇二甲基丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯中的一种或几种的混合物；光引发剂为1-羟基环己基苯基甲酮、2-羟基-2-甲基苯丙酮、1,1'-(亚甲基二-4,1-亚苯基)双[2-羟基-2-甲基-1-丙酮]、2-羟基-4’-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮、三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦中的一种或几种的混合物；双官能度和三官能度聚合物为改性聚氨酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯及环氧丙烯酸酯中的一种或几种的混合物，且所述改性聚氨酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯及环氧丙烯酸酯的官能度均大于或等于2。更进一步优选的，所述改性聚氨酯丙烯酸酯具体为有机硅改性聚氨酯丙烯酸酯，其中有机硅组分占总聚合物组分的1～5％，优选2％，有益效果在于可为书写层提供较好的粘结力。

进一步地，所述硬化层的涂膜硬度为HB～4H，进一步优选地，所述硬化层的厚度为0.2～5μm。硬化层不仅是膜型材刚性特质和防划特性的保证，同时硬化层位于缓冲粘结层的前端，还是传递压力的关键部件，合理控制涂膜硬度和厚度，可以有效保证笔尖施加压力传递集中、回弹柔和、行笔流畅。进一步优选地，当涂膜硬度选定为HB时，缓冲粘结层的邵氏硬度取A30～A36之间；当涂膜硬度选定为H时，缓冲粘结层的邵氏硬度取A37～A43之间；当涂膜硬度选定为2H时，缓冲粘结层的邵氏硬度取A44～A50之间；当涂膜硬度选定为3H时，缓冲粘结层的邵氏硬度取A51～A57之间；当涂膜硬度选定为4H时，缓冲粘结层的邵氏硬度取A58～A65之间。硬化层与缓冲粘结层的厚度比为1:1～1:15，更进一步优选的，厚度比为1:6。

进一步地，所述硬化层与所述基材层的折射率之比为0.965～1.035。在此范围内，两者折射率接近或一致，不会使显示图像的光线通过两者发生明显弯曲断层现象，即光线通过不同折射率界面发射折射。进一步优选的，所述基材层为PET层，厚度为12～250μm。

进一步地，所述书写层的材料选自有机硅改性聚丙烯酸或氟化改性聚丙烯酸酯。当选用有机硅改性聚丙烯酸酯时，可以有效提高书写层的耐划伤性、耐候性和耐化学性。当选用氟化改性聚丙烯酸酯时，有利于降低膜层表面能，提高书写的流畅性及防污特性。通常厚度优选为1～5μm，更优选为3μm。

进一步地，所述书写层和所述硬化层之间还设置有微透镜层。微透镜层能够有效提高光源出光率以及光强分布均匀度。

进一步地，所述书写层由混合有扩散粒子的胶水固化形成，进一步优选地，所述扩散粒子粒径为0.02～5μm。更进一步优选地，所述扩散粒子的材料为PMMA或有机硅微球中的一种或两种。

进一步地，屏幕手写膜型材，还包括位于所述缓冲粘结层上的离型膜。

进一步地，在制作屏幕手写膜型材时，可以遵循以下制备方法，包括如下步骤：

提供基材层；

在基材层的一侧涂布UV固化胶水并经固化形成硬化层；

在基材层的另一侧布置缓冲粘结层；

在硬化层的一侧布置书写层，使硬化层位于书写层和基材层之间。

还可以遵循以下制备方法，包括如下步骤：

提供基材层；

在基材层的一侧涂布UV固化胶水并经固化形成硬化层；

在基材层的另一侧布置缓冲粘结层；

在硬化层的一侧布置微透镜层，并将书写层布置在微透镜层的一侧，形成书写层、微透镜层、硬化层、基材层和缓冲粘结层的依次叠加结构。

根据本发明的另一个方面，还提供了显示设备，包括了上述各技术方案中提及的屏幕手写膜型材。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

落笔时的笔尖振动得到有效控制，并且后期行笔流畅，转向时手感差别小，用户手指对施加压力大小的感知准确，容易快速培养书画手感，适用各种显示屏幕，使屏幕光透过率和光色纯度高。

附图说明

图1为表1数字的变化曲线。

具体实施方式

为了使阅读者能够更好的理解本发明之设计宗旨，特提供下述具体实施例，以使得阅读者能够形象的理解本发明所涉及到结构、结构组成、作用原理和技术效果。其中的内容包括各零部件之结构、配合关系、静力方向、以及合力之形成方式与结果等。

阅读者应该明白，下述实施例只供分析与理解之用，本发明之技术方案并非局限于此。在阅读者通过阅读实施例内容和理解本发明宗旨之后，根据提供的实施方案所做出的一系列变形、等效替换、特征元素之糅合等，均应理解为被囊括在本发明的精神之内。

阅读者应当特别注意的，各具体实施方案所对应的附图以为辅助理解的形式存在，能够方便阅读者通过理解具体形象化的下位概念以充分理解本发明所涉及的技术理念之抽象化的上位概念。在对本发明的整体理解和与其他除本发明所提供的技术方案之外的技术方案进行比对时，不应当以附图之表象作为唯一参考依据，还应在理解了本发明理念之后，依照附图或不依照附图做出的一系列变形、等效替换、特征元素之糅合、非必要技术特征元素之删减重组、现有技术中常见的非必要技术特征元素之合理增加重组等，均应理解为被囊括在本发明的精神之内。

由于本发明对技术方案无法进行穷举，下述情形也应理解为被包括在本发明的精神之内：

1、在它之结构利用了与本发明技术基本相同的原理、或实现了与本发明技术基本相同的功能、又或得到了与本发明技术基本相同的有益效果的情况下，该它之结构的变形或变形方式为在本领域技术或极相近技术领域中为常见的手段，则它之结构被包括在本发明的精神之内。

2、本具体实施例涉及的有益效果指向所举的具体实施例中之具体结构特征，该有益效果可以为：被本发明宗旨所囊括的下位所得；亦可以为新的所得，即由上位概念引申的具体下位结构而得到的必然所得。当它之结构所带来的它之有益效果虽未对应或未完全对应实施例中提及的上述有益效果或根据本发明宗旨所明确指出的有益效果，但它之有益效果可根据本发明设计理念和宗旨合理推导而出时，则它之结构被包括在本发明的精神之内。

下述实施例采用以下两种制备方法中的一种进行制备：1、提供基材层；在基材层的一侧涂布UV固化胶水并经固化形成硬化层；在基材层的另一侧布置缓冲粘结层；在硬化层的一侧布置书写层，使硬化层位于书写层和基材层之间。2、供基材层；在基材层的一侧涂布UV固化胶水并经固化形成硬化层；在基材层的另一侧布置缓冲粘结层；在硬化层的一侧布置微透镜层，并将书写层布置在微透镜层的一侧，形成书写层、微透镜层、硬化层、基材层和缓冲粘结层的依次叠加结构。

本发明提供了屏幕手写膜型材的具体实施例方案，均包括以下共性结构：依次叠层设置的书写层、硬化层、基材层和邵氏硬度在A30～A65之间的缓冲粘结层。

在一些实施例中，缓冲粘结层为有机硅材质，厚度为3～30μm之间。在一些实施例中，有机硅材料选自聚二甲基硅氧烷、聚二乙基硅氧烷、羧基官能化聚二甲基硅氧烷、丙烯酸酯官能化聚二甲基硅氧烷、环氧官能化聚二甲基硅氧烷和氨基官能化聚二甲基硅氧烷。

在一些实施例中，位于缓冲粘结层内混合有光吸收剂。在一些实施例中，仅吸收除波长为420～490nm(蓝色波段)、500～570nm(绿色波段)、600～660nm(红色波段)之外的光线，从而减少外界杂光对显示屏显示效果的影响。特别适用于具有量子点光转化膜的液晶显示屏，液晶屏中背光模组的原始LED发出蓝光，经过红绿量子点光转化膜的转换后，背光模组发出的RGB三色光颜色纯粹。光吸收剂避开了上述波段，可以更好地发挥量子点光转换膜的显示效果。

在一些实施例中，硬化层由UV固化胶水固化形成。组成UV固化胶水的配方如下：聚氨酯丙烯酸酯预聚物15～35份；单体15～50份；光引发剂0.1～4.5份；双官能度和三官能度聚合物10～30份；流平剂0.1～0.9份。在一些实施例中，单体为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、2-甲基丙烯酸甲酯、2-甲基丙烯酸乙酯、异冰片丙烯酸酯、异冰片甲基丙烯酸酯、邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯、1,6己二醇二甲基丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯中的一种或几种的混合物；光引发剂为1-羟基环己基苯基甲酮、2-羟基-2-甲基苯丙酮、1,1'-(亚甲基二-4,1-亚苯基)双[2-羟基-2-甲基-1-丙酮]、2-羟基-4’-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮、三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦中的一种或几种的混合物；双官能度和三官能度聚合物为改性聚氨酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯及环氧丙烯酸酯中的一种或几种的混合物，且改性聚氨酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯及环氧丙烯酸酯的官能度均大于或等于2。在一些实施例中，改性聚氨酯丙烯酸酯具体为有机硅改性聚氨酯丙烯酸酯，其中有机硅组分占总聚合物组分的1～5％，优选为2％。

在一些实施例中，硬化层的涂膜硬度为HB～4H。在一些实施例中，硬化层的厚度为0.2～5μm。在一些实施例中，当涂膜硬度选定为HB时，缓冲粘结层的邵氏硬度取A30～A36之间；当涂膜硬度选定为H时，缓冲粘结层的邵氏硬度取A37～A43之间；当涂膜硬度选定为2H时，缓冲粘结层的邵氏硬度取A44～A50之间；当涂膜硬度选定为3H时，缓冲粘结层的邵氏硬度取A51～A57之间；当涂膜硬度选定为4H时，缓冲粘结层的邵氏硬度取A58～A65之间。硬化层与缓冲粘结层的厚度比为1:1～1:15，更进一步优选的，厚度比为1:6。

在一些实施例中，硬化层与基材层的折射率之比为0.965～1.035。在一些实施例中，基材层为PET层，厚度为12～250μm。

在一些实施例中，书写层的材料选自有机硅改性聚丙烯酸或氟化改性聚丙烯酸。在一些实施例中，厚度优选为1～5μm，尤其为3μm。

在一些实施例中，书写层和硬化层之间还设置有微透镜层。

在一些实施例中，书写层由混合有扩散粒子的胶水固化形成。在一些实施例中，扩散粒子粒径为0.02～5μm。在一些实施例中，扩散粒子的材料为PMMA或有机硅微球中的一种或两种。

在一些实施例中，屏幕手写膜型材，还包括位于所述缓冲粘结层上的离型膜。

根据本发明的另一个方面，提供了一种显示设备，包括上述任一所述的屏幕手写膜型材。

在一些实施例中，上述显示设备为液晶显示设备，该液晶显示设备包括量子点光转化膜。量子点光转化膜可以提高显示设备的显示效果(如色域、画质)，上述屏幕手写膜型材不影响量子点光转换膜的功能。在某些实施例中，上述屏幕手写膜型材同时促进屏幕显示效果。

具体的，为了实际定量的性能测定，特提供了以下具体的实施例。

实施例1

屏幕手写膜型材，依次叠层设置的书写层、硬化层、基材层和缓冲粘结层。书写层为有机硅改性聚丙烯酸酯构成，其中混合有平均粒径D90为1μm的有机硅微球扩散粒子。涂膜硬度为2H、厚度为1μm的硬化层由以下组分混合而成的UV固化胶水经固化得到，35份聚氨酯丙烯酸酯预聚物、35份等量的丙烯酸甲酯和丙烯酸乙酯混合物、3.5份1-羟基环己基苯基甲酮、10份改性聚氨酯丙烯酸酯、0.4份流平剂。基材层为PET层，厚度为210μm，与硬化层的折射率之比为0.965。缓冲粘结层材质为丙烯酸酯官能化聚二甲基硅氧烷，邵氏硬度为A50，厚度为6μm。

对比例1

未使用手写膜型材，在同一显示屏上用手写笔画。

利用4096级压感笔对实施例1提供的屏幕手写膜型材进行13组压感值定量测试，实验方法如下：1，使用贴有手写膜的纳晶科技销售的NajingTech平板电脑P1(含量子点光转化膜的液晶显示屏)，通过WIFI无线路由器连接笔记本电脑，确认笔记本电脑可以记录平板电脑的日志信息。2，将贴有手写膜的平板电脑P1放置于高精度电子秤之上，电子秤清零。3，实验员使用4096级压感手写笔在平板电脑上反复书写，直至获得压力范围在90克至270克的有效数据。4，使用未贴有手写膜的平板电脑P1，重复以上1～3的步骤，并获得有效数据。

并对比提供13组对比例1数据，参看表1。

笔点序号	使用手写膜压感值	不使用手写膜压感值
			1	1056	1042
2	1376	1292
			3	1652	1697
4	1868	1955
			5	2064	2043
6	2212	2143
			7	2376	2397
8	2552	2604
			9	2696	2687
10	2824	2735
			11	2904	2913
12	2960	2984
			13	3028	2928

表1

根据表1和图1所示，使用本实施例1提供的屏幕手写膜型材时，压感值曲线更为平滑。

Claims (10)

1.一种屏幕手写膜型材，其特征在于，包括依次叠层设置的书写层、硬化层、基材层和缓冲粘结层，所述缓冲粘结层的邵氏硬度为A30～A65；所述硬化层的涂膜硬度为HB～4H；

当涂膜硬度选定为HB时，缓冲粘结层的邵氏硬度取A30～A36之间；当涂膜硬度选定为H时，缓冲粘结层的邵氏硬度取A37～A43之间；当涂膜硬度选定为2H时，缓冲粘结层的邵氏硬度取A44～A50之间；当涂膜硬度选定为3H时，缓冲粘结层的邵氏硬度取A51～A57之间；当涂膜硬度选定为4H时，缓冲粘结层的邵氏硬度取A58～A65之间；

所述缓冲粘结层为有机硅缓冲粘结层，所述缓冲粘结层的厚度为3～30μm；

所述书写层和所述硬化层之间还设置有微透镜层；

所述书写层由混合有扩散粒子的胶水固化形成。

2.根据权利要求1所述的屏幕手写膜型材，其特征在于，所述缓冲粘结层的邵氏硬度为A40～A45。

3.根据权利要求1～2任一所述的屏幕手写膜型材，其特征在于，位于所述缓冲粘结层内混合有光吸收剂。

4.根据权利要求1所述的屏幕手写膜型材，其特征在于，所述硬化层由UV固化胶水固化形成，按照重量百分比计算，所述UV固化胶水包括以下组分：

5.根据权利要求1所述的屏幕手写膜型材，其特征在于，所述硬化层的厚度为0.2～5μm。

6.根据权利要求1所述的屏幕手写膜型材，其特征在于，所述硬化层与所述基材层的折射率之比为0.965～1.035。

7.根据权利要求1所述的屏幕手写膜型材，其特征在于，所述书写层的材料选自有机硅改性聚丙烯酸或氟化改性聚丙烯酸酯。

8.根据权利要求1所述的屏幕手写膜型材，其特征在于，所述扩散粒子粒径为0.02～5μm。

9.根据权利要求1所述的屏幕手写膜型材，其特征在于，还包括位于所述缓冲粘结层上的离型膜。

10.一种显示设备，其特征在于，包括如权利要求1～9任一所述的屏幕手写膜型材。