CN204288180U - 光触控结构、光触控显示基板和光触控显示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光触控结构、光触控显示基板和光触控显示装置，该光触控结构包括：第一导电层、第二导电层和光导材料层，第一导电层上的电压高于第二导电层上的电压，第一导电层的周边设置有第一非零恒压源，第一非零恒压源与第一导电层之间连接有电流检测单元，电流检测单元与触控信号判断单元连接。当一定亮度的光线照射在光导材料层上时，光导材料层上的光照区域由绝缘状态变为导电状态，第一导电层上的电荷通过光照区域移动至第二导电层上，第一非零恒压源通过向第一导电层供电以恢复第一导电层上的电荷损失，电流检测单元检测流经过的电流大小并生成相应的电流信号，触控信号判断单元根据电流信号判断出触控位置，以实现光感触控功能。

Description

光触控结构、光触控显示基板和光触控显示装置

技术领域

本实用新型涉及显示领域，特别涉及一种光触控结构、光触控显示基板和光触控显示装置。

背景技术

随着科技的进步，触控屏技术也经历了从低档向高档逐步升级和发展的过程。根据其工作原理，其目前一般被分为四大类：电阻式触控屏、电容式触控屏、红外线式触控屏和表面声波触控屏。

然而，上述四种触控屏在实现触控功能时，均需要相应的触控物(例如：手指、触控笔)与触控屏进行实体接触，即需要使用者与触控屏保持近距离。同时，在触控结构与触控屏进行实体接触时，触控结构会对触控屏的表面产生磨损。

实用新型内容

本实用新型提供一种光触控结构、光触控显示基板光触控显示装置，可实现使用者在远距离处通过发射一定亮度的光线以进行光感触控，从而能有效的避免触控物与触控屏进行实体接触时对触控屏的表面产生磨损。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种光触控结构，包括：第一导电层、第二导电层和光导材料层，所述第一导电层与所述第二导电层相对设置，所述光导材料层设置在所述第一导电层和所述第二导电层之间，所述第一导电层上的电压大于所述第二导电层上的电压，所述第一导电层的周边设置有第一非零恒压源，所述第一非零恒压源与所述第一导电层之间还连接有电流检测单元，所述电流检测单元还与触控信号判断单元连接；

所述第一非零恒压源用于从不同方为第一导电层供电以维持所述第一导电层处于恒压；

所述电流检测单元用于检测所述第一非零恒压源与所述第一导电层之间的电流大小并生成相应的电流信号；

所述触控信号判断单元用于根据所述电流信号判断触控位置。

可选地，所述电流检测单元的数量为四个，四个所述电流检测单元分别与所述第一导电层的四个顶角连接。

可选地，所述第一导电层和所述第二导电层中至少一个的材料为透明导电材料。

可选地，所述透明导电材料为氧化铟锡。

可选地，当所述光导材料层的材料为无机材料时，所述无机材料包括：硒、硒碲合金、硫化镉或氧化锌；

当所述光导材料层的材料为有机材料时，所述有机材料包括：聚乙烯咔唑、酞菁络合物、偶氮化合物或斯夸啉化合物。

可选地，所述第二导电层连接有第二非零恒压源，所述第一非零恒压源输出的电压大于所述第二非零恒压源输出的电压；

或，所述第二导电层接地。

为实现上述目的，本实用新型还提供了一种光触控显示基板，包括：显示基板和光触控结构，所述光触控结构设置于所述显示基板上，所述光触控结构采用上述的光触控结构。

可选地，所述显示基板包括：衬底基板、彩膜层和黑矩阵，所述光触控结构、所述彩膜层和所述黑矩阵位于所述衬底基板的同一侧；

所述第二导电层形成于所述衬底基板的上方，所述光导材料层形成于所述第二导电层的上方，所述光导材料层的形状为网状，呈现网状的所述光导材料层限定出若干个像素区域，所述彩膜层形成于所述像素区域内，所述第一导电层形成于所述彩膜层和所述光导材料层的上方，所述黑矩阵形成于所述第一导电层的上方，所述黑矩阵在垂直于所述衬底基板的方向上的投影覆盖所述光导材料层。

可选地，所述第二导电层的形状为网状。

为实现上述目的，本实用新型还提供了一种光触控显示装置，包括：光触控显示基板，所述光触控显示基板采用上述的光触控显示基板。

为实现上述目的，本实用新型还提供了一种光触控显示基板的制备方法，所述光触控显示基板包括：显示基板和光触控结构，所述光触控结构采用上述的光触控结构，所述显示基板包括：衬底基板、彩膜层和黑矩阵，所述光触控结构、所述彩膜层和所述黑矩阵位于所述衬底基板的同一侧，所述制备方法包括：

在所述衬底基板的上方形成所述第二导电层；

在所述第二导电层的上方形成所述光导材料层，所述光导材料层的形状为网状，呈现网状的所述光导材料层限定出若干个像素区域；

在所述像素区域内形成所述彩膜层；

在所述彩膜层和所述光导材料层的上方形成所述第一导电层；

在所述第一导电层的上方形成所述黑矩阵，所述黑矩阵在垂直于所述衬底基板的方向上的投影覆盖所述光导材料层。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型提供了一种光触控结构、光触控显示基板和光触控显示装置，该光触控结构包括：第一导电层、第二导电层和光导材料层，第一导电层与第二导电层相对设置，光导材料层设置在第一导电层和第二导电层之间，第一导电层上的电压高于第二导电层上的电压，第一导电层的周边设置有第一非零恒压源，第一非零恒压源与第一导电层之间还连接有电流检测单元，电流检测单元还与触控信号判断单元连接。在本实用新型中，当一定亮度的光线照射在光导材料层上时，光导材料层上的光照区域由绝缘状态变为导电状态，第一导电层上的电荷通过光照区域移动至第二导电层上，第一非零恒压源通过向第一导电层供电以恢复第一导电层上的电荷损失，电流检测单元检测第一非零恒压源与第一导电层之间的电流大小并生成相应的电流信号，触控信号判断单元根据电流信号判断出触控位置，从而实现了光感触控功能。

附图说明

图1为本实用新型实施例一提供的一种光触控结构的结构示意图；

图2为图1所示的光触控结构实现光感触控的原理示意图；

图3为图1中第一导电层、电流检测单元、第一非零恒压源以及触控信号判断单元的示意图；

图4为本实用新型中触控信号判断单元判断触控位置的原理示意图；

图5为本实用新型实施例二提供的一种光触控显示基板的结构示意图；

图6为图5中光导材料层的结构示意图；

图7为制备图5所示的光触控显示基板的方法流程图；

图8a为在衬底基板的上方形成第二导电层的示意图；

图8b为在第二导电层的上方形成光导材料层的示意图；

图8c为在在像素区域内形成彩膜层的示意图；

图8d为在彩膜层和光导材料层的上方形成第一导电层的示意图；

图9为本实用新型实施例二提供的又一种光触控显示基板的结构示意图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图对本实用新型提供的光触控结构、光触控显示基板及其制备方法和光触控显示装置进行详细描述。

实施例一

图1为本实用新型实施例一提供的一种光触控结构的结构示意图，图2为图1所示的光触控结构实现光感触控的原理示意图，图3为图1中第一导电层、电流检测单元、第一非零恒压源以及触控信号判断单元的示意图，如图1至图3所示，该光触控结构包括：第一导电层1、第二导电层3和光导材料层2，第一导电层1与第二导电层3相对设置，光导材料层2设置在第一导电层1和第二导电层3之间，第一导电层1上的电压大于第二导电层3上的电压，第一导电层1的周边设置有第一非零恒压源8，第一非零恒压源8与第一导电层1之间还连接有电流检测单元7，电流检测单元7还与触控信号判断单元9连接。

在本实施例中，当一定亮度(与光导材料层2的材料相关)的光线5照射在光导材料层2上时，光导材料层2上的光照区域6由绝缘状态变为导电状态，第一导电层1上的电荷通过光照区域6移动至第二导电层3上，第一非零恒压源8从不同方向为第一导电层1供电以恢复第一导电层1上的电荷损失，进而维持第一导电层1处于恒压；电流检测单元7检测第一非零恒压源8与第一导电层1之间的电流大小并生成相应的电流信号，触控信号判断单元9根据电流信号判断出触控位置，从而实现了光感触控功能。

需要说明的是，上述第一非零恒压源8从不同方向第一导电层1供电具体是指，第一非零恒压源8与第一导电层1上不同的位置连接(如第一导电层1为多变形,可以是不同的边或顶角,如第一导电层1为圆形,可以是对称的不同位置)，并从连接处向第一导电层1进行供电。

本实施例中，为保证第一导电层1上的电压大于第二导电层3上的电压，可在第二导电层3上连接第二非零恒压源，该第二非零恒压源输出的电压小于第一非零恒压源8输出的电压。当然，本实施例中也可将第二导电层3直接接地，从而可省去设置第二非零恒压源所带来的成本。

需要说明的是，上述光导材料层2的材料可以为无机材料，例如：硒、硒碲合金、硫化镉以及氧化锌。当然，该光导材料层2的材料还可以为有机材料，例如：聚乙烯咔唑、酞菁络合物、偶氮化合物以及斯夸啉化合物。

作为实施例中的一种可选方案，电流检测单元7的数量为四个，四个电流检测单元7分别与第一导电层1的四个顶角连接。此外，第一非零恒压源8的数量也为四个，四个第一非零恒压源8分别与四个电流检测单元7一一对应连接。当然，本实用新型中也可仅设置一个第一非零恒压源8，然后将四个电流检测单元均连接至该第一非零恒压源8。本申请中对第一非零恒压源8的数量没有限制，仅需保证第一导电层11的四个顶角处的电压相同即可。

当没有光线5照射在光导材料层2上或亮度较低的光线5照射在光导材料层2上时，整个光导材料层2处于绝缘状态，第一导电层1与第二导电层3不导通。

当一定亮度的光线5照射在光导材料层2上时，光导材料层2上的光照区域6由绝缘状态变为导电状态，而其他区域继续维持绝缘状态。由于光导材料层2上的光照区域6具有导电性，则第一导电层1与第二导电层3通过光照区域6导通，第一导电层1上的电荷通过光照区域6移动至第二导电层3上，即产生的电流由第一导电层1流向第二导电层3(图2中箭头4所指方向)。由于第一导电层1上发生了电荷损失，因此第一非零恒压源8会开始向第一导电层1的四个顶角进行供电以恢复第一导电层1上的电荷损失。在第一非零恒压源8供电的过程中，四个电流检测单元7分别检测四个顶角与对应的第一非零恒压源8之间的电流大小并生成相应的电流信号，该四个电流信号被发送至触控信号判断单元9，触控信号判断单元9可根据其中任意三个电流信号以计算出光照区域6的位置(即触控位置)。

下面将结合附图对触控信号判断单元9根据三个电流检测单元7发送的电流信号以计算出触控位置的过程进行详细描述。

图4为本实用新型中触控信号判断单元9判断触控位置的原理示意图，如图4所示，第一导电层1的四个顶角分别记为A、B、C、D，触控位置记为Q,点Q到边AB、边CD、边AD、边BC的距离分别记为L1、L2、L3、L4。

当第一非零恒压源8通过四个顶角向第一导电层1供电时，可等效于从四个顶角A、B、C、D处向点Q处输出四个电流，该四个电流的大小可通过与四个顶角A、B、C、D连接的电流检测单元7检测到。本实施例中，将流经四个顶角A、B、C、D的电流分别记为i_A、i_B、i_C、i_D，其中四个电流i_A、i_B、i_C、i_D的大小与四个距离L1、L2、L3、L4的大小关系满足如下关系：

$\frac{L1}{L2}=\frac{i\_A}{i\_D}=\frac{i\_B}{i\_C}$

$\frac{L3}{L4}=\frac{i\_D}{i\_C}=\frac{i\_A}{i\_B}$

因此，在知晓i_A、i_B、i_C、i_D中任意三个值时，即可计算出L1与L2的比值以及L3与L4的比值，通过L1与L2的比值以及L3与L4的比值可确定出点Q在第一导电层1上的坐标，即可得到触控位置的坐标，光感触控得以实现。

需要说明的是，实用新型以第一导电层为矩形为例,需要的电流检测单元7的数量最少为三个，上述将在第一导电层1四个顶角处分别设置电流检测单元7的目的在于，触控信号判断单元9可通过选取不同的三个电流信号以计算出多个触控位置的坐标，然后对多个坐标进行数据处理以得到一个可信度较高的触控位置的坐标，例如，对多个坐标取平均值。

在本实用新型中，为使得光线5能透射至光导材料层2，即需要使得第一导电层1和第二导电层3中的至少一个为透明导电材料构成。可选地，该透明导电材料为氧化铟锡(ITO)。

本实用新型实施例一提供了一种光触控结构，该光触控结构包括：第一导电层、第二导电层和光导材料层，第一导电层与第二导电层相对设置，光导材料层设置在第一导电层和第二导电层之间，第一导电层上的电压高于第二导电层上的电压，第一导电层的周边设置有第一非零恒压源，第一非零恒压源与第一导电层之间还连接有电流检测单元，电流检测单元还与触控信号判断单元连接。在本实用新型中，当一定亮度的光线照射在光导材料层上时，光导材料层上的光照区域由绝缘状态变为导电状态，第一导电层上的电荷通过光照区域移动至第二导电层上，第一非零恒压源通过向第一导电层供电以恢复第一导电层上的电荷损失，电流检测单元检测第一非零恒压源与第一导电层之间的电流大小并生成相应的电流信号，触控信号判断单元根据电流信号判断出触控位置，从而实现了光感触控功能。

实施例二

本实用新型实施例二提供了一种光触控显示基板，该光触控显示基板包括：显示基板和光触控结构，光触控结构设置于显示基板上，该光触控结构可采用上述实施例一中的光触控结构。

作为本实施例中的一种具体方案，该显示基板为彩膜基板，该彩膜基板包括：衬底基板、彩膜层和黑矩阵，该光触控结构与彩膜层和黑矩阵位于衬底基板的同一侧，其具体结构如下。

图5为本实用新型实施例二提供的一种光触控显示基板的结构示意图，图6为图5中光导材料层的结构示意图，如图5和图6所示，光触控结构中的第二导电层3形成于衬底基板10的上方，光触控结构中的光导材料层2形成于第二导电层3的上方，该光导材料层2的形状为网状，呈现网状的光导材料层2限定出若干个像素区域13，彩膜层11形成于像素区域13内，光触控结构中的第一导电层1形成于彩膜层11和光导材料层2的上方，黑矩阵12形成于第一导电层1的上方，黑矩阵12在垂直于衬底基板10的方向上的投影覆盖光导材料层2。

在将图5所示的光触控显示基板应用于光触控显示装置中时，由于光导材料层2呈现网状，且黑矩阵12在垂直于衬底基板10的方向上的投影覆盖光导材料层2，因此该光触控显示装置中光源模组产生的光线将无法透射到光导材料层2上，从而避免了光源模组对光触控结构的光感触控。此时，用于进行光感触控的光线仅可通过衬底基板10上未设置黑矩阵12的一侧射向光导材料层2。

上述技术方案有效的将光触控结构与现有的彩膜基板进行了整合，实现了一种IN-CELL式的光感触控，上述整合有利于光触控显示装置的薄型化和轻量化。

本实施例还提供了一种光触控显示基板的制备方法，可用于制备图5所示的光触控显示基板。

图7为制备图5所示的光触控显示基板的方法流程图，如图7所示，该制备方法包括：

步骤101：在衬底基板的上方形成第二导电层。

图8a为在衬底基板的上方形成第二导电层的示意图，如图8a所示，通过气相沉积技术以在衬底基板10的上方沉积形成第二导电层3。可选地，第二导电层的材料为ITO。

步骤102：在第二导电层的上方形成光导材料层，光导材料层的形状为网状，呈现网状的光导材料层限定出若干个像素区域。

图8b为在第二导电层的上方形成光导材料层的示意图，如图8b所示，首先，通过涂布或气相沉积的方式在第二导电层3的上方形成一层光导材料；然后，对该层光导材料进行构图工艺以形成光导材料层2，该光导材料层2的形状为网状，呈现网状的光导材料层2限定出若干个像素区域13。

本实用新型中的构图工艺具体包括光刻胶的涂覆、曝光、显影、刻蚀等步骤，在采用的膜层可以充当光刻胶时，可以不包括光刻胶涂覆的步骤，例如彩膜层即可实现光刻胶的功能时。

步骤103：在像素区域内形成彩膜层。

图8c为在在像素区域内形成彩膜层的示意图，如图8c所示，通过喷墨或蒸镀的方式以在像素区域13内形成彩色矩阵图形，该彩色矩阵图形构成彩膜层11。

步骤104：在彩膜层和光导材料层的上方形成第一导电层。

图8d为在彩膜层和光导材料层的上方形成第一导电层的示意图，如图8d所示，通过气相沉积技术以在彩膜层11和光导材料层2的上方沉积形成第一导电层1。可选地，第一导电层1的材料为ITO。

步骤105：在第一导电层的上方形成黑矩阵，黑矩阵在垂直于衬底基板的方向上的投影覆盖光导材料层。

形成黑矩阵后的结构参见图5。通过涂布或气相沉积的方式在第一导电层1的上方形成一层遮光材料；然后，对该层遮光材料进行构图工艺以形成黑矩阵12，该黑矩阵12呈现网状，该黑矩阵12在垂直于衬底基板10的方向上的投影覆盖光导材料层2，以遮挡光触控显示装置中光源模组所产生的光线，防止在显示过程中漏光或由于背光导致的误触控。

图9为本实用新型实施例二提供的又一种光触控显示基板的结构示意图，如图9所示，图9所示的光触控显示基板与图5所示的光触控显示基板的区别在于，图9所示的光触控显示基板中的第二导电层3呈现网状，第二导电层3与光导材料层2在衬底基板10上的投影重合，此时，第二导电层3与光导材料层2采用同一次构图工艺制作，既不会增加工艺，同时还可以提高透过率。

需要说明的是，本领域的技术人员应该知晓的是，本实施例中的光触控结构还可外挂于衬底基板10上与彩膜层11和黑矩阵12处于不同的一侧，该中情况此处不再详细描述。

本实用新型实施例二提供了一种光触控显示基板和光触控显示基板的制备方法，其中该光触控显示基板包括：光触控结构和显示基板，该显示基板包括：衬底基板、彩膜层和黑矩阵，光触控结构中的第二导电层形成于衬底基板的上方，光触控结构中的光导材料层形成于第二导电层的上方，该光导材料层的形状为网状，呈现网状的光导材料层限定出若干个像素区域，彩膜层形成于像素区域内，光触控结构中的第一导电层形成于彩膜层和光导材料层的上方，黑矩阵形成于第一导电层的上方，黑矩阵在垂直于衬底基板的方向上的投影覆盖光导材料层。本实施例的技术方案有效的将光触控结构与现有的彩膜基板进行了整合，有利于光触控显示装置的薄型化和轻量化。

实施例三

本实用新型实施例三提供了一种光触控显示装置，该光触控显示装置包括：光触控显示基板，该光触控显示基板采用上述实施例二中的光触控显示基板。

本实用新型实施例三提供的光触控显示装置，其不但具备显示功能而且具备光感触控功能，使用者在远距离处通过发射一定亮度的光线以进行光感触控，从而能有效的避免触控物与触控屏进行实体接触时对触控屏的表面产生磨损，还可以在屏幕较大或不易用手触控时，实现触控的功能。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种光触控结构，其特征在于，包括：第一导电层、第二导电层和光导材料层，所述第一导电层与所述第二导电层相对设置，所述光导材料层设置在所述第一导电层和所述第二导电层之间，所述第一导电层上的电压大于所述第二导电层上的电压，所述第一导电层的周边设置有第一非零恒压源，所述第一非零恒压源与所述第一导电层之间还连接有电流检测单元，所述电流检测单元还与触控信号判断单元连接；

所述第一非零恒压源用于从不同方向为第一导电层供电以维持所述第一导电层处于恒压；

所述电流检测单元用于检测所述第一非零恒压源与所述第一导电层之间的电流大小并生成相应的电流信号；

所述触控信号判断单元用于根据所述电流信号判断触控位置。

2.根据权利要求1所述的光触控结构，其特征在于，所述电流检测单元的数量为四个，四个所述电流检测单元分别与所述第一导电层的四个顶角连接。

3.根据权利要求1所述的光触控结构，其特征在于，所述第一导电层和所述第二导电层中至少一个的材料为透明导电材料。

4.根据权利要求3所述的光触控结构，其特征在于，所述透明导电材料为氧化铟锡。

5.根据权利要求1所述的光触控结构，其特征在于，当所述光导材料层的材料为无机材料时，所述无机材料包括：硒、硒碲合金、硫化镉或氧化锌；

当所述光导材料层的材料为有机材料时，所述有机材料包括：聚乙烯咔唑、酞菁络合物、偶氮化合物或斯夸啉化合物。

6.根据权利要求1所述的光触控结构，其特征在于，所述第二导电层连接有第二非零恒压源，所述第一非零恒压源输出的电压大于所述第二非零恒压源输出的电压；

或，所述第二导电层接地。

7.一种光触控显示基板，其特征在于，包括：显示基板和光触控结构，所述光触控结构设置于所述显示基板上，所述光触控结构采用上述权利要求1-6中任一所述的光触控结构。

8.根据权利要求7所述的光触控显示基板，其特征在于，所述显示基板包括：衬底基板、彩膜层和黑矩阵，所述光触控结构、所述彩膜层和所述黑矩阵位于所述衬底基板的同一侧；

所述第二导电层形成于所述衬底基板的上方，所述光导材料层形成于所述第二导电层的上方，所述光导材料层的形状为网状，呈现网状的所述光导材料层限定出若干个像素区域，所述彩膜层形成于所述像素区域内，所述第一导电层形成于所述彩膜层和所述光导材料层的上方，所述黑矩阵形成于所述第一导电层的上方，所述黑矩阵在垂直于所述衬底基板的方向上的投影覆盖所述光导材料层。

9.根据权利要求8所述的光触控显示基板，其特征在于，所述第二导电层的形状为网状。

10.一种光触控显示装置，其特征在于，包括：光触控显示基板，所述光触控显示基板采用上述权利要求7-9中任一所述的光触控显示基板。