一種觸控螢幕組件及包含該組件的觸控螢幕的製作方法

2023-04-28 13:57:36

一種觸控螢幕組件及包含該組件的觸控螢幕的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種觸控螢幕組件，包括板狀透明觸摸介質和光學感應元件，所述光學感應元件通過透光的粘接固化材料粘接到所述觸摸介質的非觸摸面。本實用新型還提供一種觸控螢幕，包括具有控制電路和數據處理電路的電路板，所述電路板與上述觸控螢幕組件上的光學發射元件和光學感應元件連接。本實用新型上述技術方案中由於採用透光的粘接固化材料將紅外發射管和紅外接收管直接粘接到觸摸面板例如玻璃的側面，能夠減少光損失，而且固定的光路不容易因為元器件的移動而受影響。
【專利說明】一種觸控螢幕組件及包含該組件的觸控螢幕
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及觸控螢幕領域，尤其涉及一種受抑內全反射式觸控螢幕組件和包含該組件的觸控螢幕。
【背景技術】
[0002]觸控螢幕的應用越來越廣泛，觸控螢幕是提供人機互動所必不可少的裝置，目前的觸摸技術包括紅外觸控螢幕技術、表面聲波觸控螢幕技術、電阻式觸控螢幕技術、電容式觸控螢幕技術及光學影像觸控螢幕，對於紅外觸控螢幕有兩種方式，一種是紅外光網形成在觸摸表面的上方，採用觸摸物直接阻擋光線的方式進行識別；另一種是光網在透明介質中進行全內反射傳播，利用觸摸物影響全內反射的方式去識別觸摸點；如圖1所示，觸控螢幕包括發射器120(紅外發射管)以及對應的檢測器130 (紅外接收管)，以及發射器120和檢測器130之間的用於電磁信號的路徑150，圖中還示出了阻擋體142和140，避免電磁信號(例如紅外光)從發射器120直接發送到檢測器130。電磁信號在發射器120和檢測器130之間傳播的路徑150包括一個或者多個在透明平板110的上表面112和/或下表面114上的全內反射152、154和156，透明平板110的折射率大於其外部的折射率，才使得發生全內反射，圖2中示出當觸摸物116觸摸透明平板時光路發生的改變，當用戶觸摸透明平板110的上表面112時，一部分電磁信號在觸摸區域被透射，繼而被散射或者吸收，這樣路徑150被改變了，使得電磁信號的一部分不能到達檢測器130，致使檢測器130處的電磁信號下降到足夠低的水平，從而使用戶的觸摸被檢測到。這樣就實現了觸摸識別功能。這種方案由於光線在到達檢測器130之前要經過空氣、觸摸面板的透明介質、空氣，光信號衰減嚴重，尤其是在應用一對多掃描時，並不能像在空氣中有效的接收光信號。檢測器130檢測到的信號強度較弱。這樣要滿足正常工作就必須採用功率較大的發射器，既增加了成本，也增加了能源損耗。
實用新型內容
[0003]本實用新型所要解決的技術問題是提供一種降低光損耗的觸控螢幕組件和應用這種觸控螢幕組件的觸控螢幕。
[0004]為解決上述技術問題，本實用新型提供一種觸控螢幕組件，包括板狀透明觸摸介質和光學感應元件，所述光學感應元件通過透光的粘接固化材料粘接到所述觸摸介質的非觸摸面。
[0005]所述光學感應元件的接收面中心線與所述板狀透明觸摸介質的觸摸面可以垂直、平行或傾斜。
[0006]所述光學感應元件部分表面粘接在所述觸摸介質的非觸摸面。
[0007]還可以包括光學發射元件，所述光學發射元件通過所述透光粘接材料粘接到所述觸摸介質的非觸摸面。
[0008]還可以包括遮擋物，所述遮擋物附著在粘接所述光學發射元件的所述觸摸介質的非觸摸面上。[0009]所述遮擋物可以為不透光的薄膜或反射膜。
[0010]所述遮擋物為橫截面為三角形的柱體，在柱體與所述觸摸介質側面不接觸的表面具有反光材料。
[0011]所述光學發射元件設置在所述觸摸介質的側面偏下方。
[0012]在所述光學發射元件的不與觸摸介質粘接的方向設置光反射材料。
[0013]所述粘接固化材料可以是光環氧膠黏劑。
[0014]本實用新型還提供一種觸控螢幕，包括具有控制電路和數據處理電路的電路板，所述電路板與上述觸控螢幕組件上的光學發射元件和光學感應元件連接。
[0015]本實用新型上述技術方案中由於採用透光的粘接固化材料將紅外發射管和紅外接收管直接粘接到觸摸面板例如玻璃的側面，能夠減少光損失，而且固定的光路不容易因為元器件的移動而受影響。 【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為現有技術無觸摸狀態下的光路圖；
[0017]圖2為現有技術有觸摸狀態下的光路圖；
[0018]圖3-圖12為本實用新型各種實施例示意圖。
[0019]圖中:
[0020]120-發射器；130_檢測器；150_電磁信號的路徑；142、140_阻擋體；
[0021]110-透明平板；112-上表面；114-下表面；
[0022]152、154、156-全內反射光路；116-觸摸物；
[0023]1-觸摸面板；2_光接收管(光學感應元件)；3_粘接固化材料；
[0024]4-光接收管的管腳；5_觸摸面板的側面；6_遮擋物；
[0025]7、8、9_反射材料；10-橫截面為三角形的柱體；22-光發射管。
【具體實施方式】
[0026]下面將結合【具體實施方式】及附圖，對本實用新型的技術方案進行清楚、完整地描述。
[0027]如圖3所示，本實用新型的觸控螢幕組件包括觸摸面板1、光接收管2 (光學感應元件)及透光的粘接固化材料3，附圖標記4為光接收管2的管腳；其中，觸摸面板採用玻璃材料，可是普通玻璃，也可以是鋼化玻璃，透光的粘接固化材料3採用光環氧膠黏劑，光環氧膠黏劑與光學玻璃的折射率相近，一般為1.50~1.60，常用的光環氧膠粘劑的折射率為1.5505~1.5520。固化後的膠層無色透明或接近無色，對可見光和其他要求透過的特定光譜區域少吸收或不吸收，例如紅外光和紫外光。為了進一步減少成本，粘接固化材料只需要將光接收管的一部分面積進行粘接。如圖4所示，將光接收管直接利用少量的光環氧膠黏劑進行粘接即可。
[0028]下面對光環氧膠黏劑進行簡單的介紹，光環氧膠黏劑配製所用的環氧樹脂為無色透明、低黏度的環氧樹脂，如E — 54^16)、D.E.R.332等，所選固化劑能室溫固化，無色透明液體，一般選長碳鏈改性的胺類。例如螺環二胺(ATU)作固化劑，可減小固化時內應力，還有良好的耐光老化性能。由於雙酚A型環氧樹脂的折射率為1.6200~1.6500之間，高於光學玻璃的折射率，故此必須選擇較低折射率的脂環族環氧稀釋劑和長碳鏈的鄰苯二甲酸酯類增塑劑。若能採用膨脹性聚合單體與環氧樹脂一起固化，可使膠黏劑在固化過程中體積收縮趨於零，對於大直徑光學零件的粘接，無內應力作用，不改變大型光學鏡面(垂2.16m)的光學精度，不降低儀器的使用性能。製造環氧樹脂混合物的方法還可以參考現有專利文獻 CN102206324B 和 CN102604577A。
[0029]若於光環氧膠黏劑中加3?5份IOnm的納米Si02組成複合環氧膠黏劑，仍保持高度透明性，折射率可調節，固化速度加快，固化物收縮率和熱膨脹係數降低。還可大幅提高衝擊強度和拉伸強度。
[0030]對於市面上的國產650光環氧膠黏劑，A組分由E — 51環氧樹脂65質量份、690稀釋劑18份、鄰苯二甲酸二丁酯17份等組成，折射率1.5472。B組分為651低分子聚醯胺，淡黃色透明黏稠液體，胺值380?420mgK0H/g，折射率1.5152。A:B=10:2.5 (質量比)，混合後的折射率為1.5433?1.5437。60°C /18h固化，粘接玻璃的室溫拉伸強度9.5MPa(玻璃破壞，膠層完好)，透光率>90.8%，固化收縮率2%。
[0031]美國環氧樹脂技術公司(Epoxy Technology Inc)生產的雙組分光環氧膠,能在室溫下快速固化，表現出卓越的光學性能，該產品被推薦用於需要在室溫下快速而便利地固化的通用膠。
[0032]圖3中的光路是針對光接收管的光路，從圖中可以看出，由於透光的粘接固化材料3的折射率與玻璃接近，而且透光率高，光接收管2對全反射的光能夠進行高效的接收，而且由於緊密的固定在玻璃上，穩定性得到加強，佔用的空間進一步縮小，如果採用扁平狀接收管，能使觸摸面板做的超薄超窄。
[0033]圖3中所示實施例中光接收管的接收面中心線與玻璃平面(觸摸面)垂直，不限於此，光接收管的放置方式還可以如圖5、圖6、圖7所示，光接收管的接收面的中心線平行玻璃平面或傾斜朝向玻璃平面。
[0034]本實用新型觸控螢幕組件還可以將光發射管22固定在觸摸面板上，如果圖8所示，觸控螢幕組件包括觸摸面板1(可以是玻璃板或透明聚合物材料板)、光發射管22、透光的粘接固化材料3及遮擋物6 (可以使遮擋膜，不透光的薄膜)；遮擋物6附著在粘接光發射管22的觸摸面板I的側面5上，用於遮擋光發射管22發射的平行於觸摸面的光，防止沒有經過全內反射的光直接被光接收管2接收，導致檢測精度的降低。遮擋物6還可以是反射膜，將觸摸面板I側面的中間位置的光線反射後再利用，減少光損失。作為另外一種優選實施方式(如圖9所示)，遮擋物6可以是橫截面為三角形的柱體10，在柱體與玻璃側面不接觸的表面具有反光材料，且與觸摸面板不接觸的相鄰兩邊能夠將光發射管22發射的光線分別反射到觸摸面板I的上、下表面，然後在上、下表面進行全內反射傳播。
[0035]為了減少光損失，還可以在光發射管22的周圍(不與觸摸面板粘接的方向)設置光反射材料，如圖10所示，在光發射管周邊設置的反射材料7、8、9能夠減少光損失，並非一定要在三個面上均設置光反射材料，只在其中一個面上設置光反射材料也可以減少光損失。同樣，如圖11所示，光接收管的周圍也可以設置反光材料，增加接收光信號的強度。
[0036]作為另一種優選方式，可以將光發射管22設置在玻璃的側面偏下方，如圖12所示，透光的粘接固化材料3進行粘接，絕大部分光能量通過固化材料形成的側壁全反射後入射到玻璃中。此時可以不必設置遮擋物6，但是還可以設置反射材料。[0037]利用本實用新型的上述觸控螢幕組件製作紅外觸控螢幕時，只需要將包含控制電路和數據處理電路的電路板與上述紅外發射管和紅外接收管連接既可實現，此時光發射管為紅外發射管，光接收管為紅外接收管。具體如何連接屬於很成熟的現有技術，這裡就不再贅述。
[0038]上述實施例對應的附圖中的光發射管或接收管為圓形頭，但在實際應用中還可以採用現有的其它形狀的發射管和接收管，例如扁平狀或其它形狀。觸摸面板還可以採用透光的高分子聚合材料。
[0039]本實用新型的觸控螢幕組件不限於紅外發射管和紅外接收管，只要是具有光發射功能和光感應功能的元件均可替代。可以統稱為光學發射元件和光學感應元件。
[0040]本實用新型上述實施例中由於採用透光的粘接固化材料將紅外發射管和紅外接收管直接粘接到觸摸面板例如玻璃的側面，能夠減少光損失，而且固定的光路不容易因為元器件的移動而受影響。使得觸控螢幕的性能大大增強。
[0041]顯然，本領域的技術人員可以對本實用新型進行各種改動和變型而不脫離本實用新型的精神和範圍。這樣，倘若本實用新型的這些修改和變型屬於本實用新型權利要求及其同等技術的範圍之內，則本實用新型也意圖包含這些改動和變型在內。
【權利要求】
1.一種觸控螢幕組件，包括板狀透明觸摸介質和光學感應元件，其特徵在於，所述光學感應元件通過透光的粘接固化材料粘接到所述觸摸介質的非觸摸面。
2.根據權利要求1所述的觸控螢幕組件，其特徵在於，所述光學感應元件的接收面中心線與所述板狀透明觸摸介質的觸摸面垂直、平行或傾斜。
3.根據權利要求1所述的觸控螢幕組件，其特徵在於，所述光學感應元件部分表面粘接在所述觸摸介質的非觸摸面。
4.根據權利要求1所述的觸控螢幕組件，其特徵在於，還包括光學發射元件，所述光學發射元件通過所述透光粘接材料粘接到所述觸摸介質的非觸摸面。
5.根據權利要求4所述的觸控螢幕組件，其特徵在於，還包括遮擋物，所述遮擋物附著在粘接所述光學發射元件的所述觸摸介質的非觸摸面上。
6.根據權利要求5所述的觸控螢幕組件，其特徵在於，所述遮擋物為不透光的薄膜或反射膜。
7.根據權利要求5所述的觸控螢幕組件，其特徵在於，所述遮擋物為橫截面為三角形的柱體，在柱體與所述觸摸介質側面不接觸的表面具有反光材料。
8.根據權利要求4所述的觸控螢幕組件，其特徵在於，所述光學發射元件設置在所述觸摸介質的側面偏下方。
9.根據權利要求4-8任一項所述的觸控螢幕組件，其特徵在於，在所述光學發射元件的不與觸摸介質粘接的方向設置光反射材料。
10.一種觸控螢幕，包括具有控制電路和數據處理電路的電路板，所述電路板與權利要求1-8中任一項所述的觸控螢幕組件上的光學發射元件和光學感應元件連接。
【文檔編號】G06F3/042GK203480477SQ201320551800
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年9月5日 優先權日:2013年9月5日
【發明者】金兆棟, 劉新斌 申請人:北京匯冠新技術股份有限公司