專利名稱：觸摸屏裝置及相關(guān)制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及光學(xué)器件和電子器件。特別地，但非排他地，本發(fā)明屬于包括利用全內(nèi)反射(TIR)現(xiàn)象(total internal reflection phenomenon)的觸摸屏裝置的 UI (用戶界面)。
背景技術(shù)：
關(guān)于消費(fèi)者和專業(yè)人員當(dāng)前和將來使用的電子設(shè)備，合適的UI及可用性的重要性總體而言是再強(qiáng)調(diào)也不為過的。除了傳統(tǒng)的鍵區(qū)、鍵盤或者按鈕裝置之外，已經(jīng)開發(fā)了不同種類的觸摸屏，從而向設(shè)備的使用者提供對于相關(guān)應(yīng)用程序的更加快捷和通用的控制方式。觸摸屏可以采用多種不同的技術(shù)來獲得觸摸敏感功能性。在各種其他可能的選擇中，例如，電容性的、電阻性的、紅外線的、光學(xué)成像(基于相機(jī))、聲學(xué)的以及混合方案是可行的。一些紅外線方案在光源與接收器之間實(shí)現(xiàn)無限制的光學(xué)連接，因此手指或尖筆使覆蓋了檢測裝置的光束和顯示的屏幕覆蓋物變形，接下來阻斷一個(gè)或一些用于位置檢測的光束，或者可選地，手指或尖筆可以按照不具有透明的覆蓋板的方式直接阻斷光束。紅外線方案的觸摸檢測性能也會依賴于FIlR(受抑全內(nèi)反射)現(xiàn)象，其中，到達(dá)檢測器的光的量和分布依賴于(例如)由出于控制輸入目的所應(yīng)用的尖筆或指尖而引入到光導(dǎo)表面的干擾，從而出現(xiàn)了所謂的‘受抑全內(nèi)反射(FTIR) ’現(xiàn)象，S卩，光(能量)泄漏。圖Ia示出了與光導(dǎo)相關(guān)的FIlR現(xiàn)象。在示圖102中，光線104按照以下方式在光導(dǎo)106的一端輸入耦合(incouple)至光導(dǎo)，即，光線通過來自光導(dǎo)壁的全反射108在光導(dǎo)內(nèi)部傳播。光線104最終經(jīng)由光導(dǎo)106的遠(yuǎn)端出射。在隨后的示圖110中，指尖112放在光導(dǎo)的頂面上，從而114在接觸的特定位置處(例如，光導(dǎo)106的外部)不同方向上，至少部分光被吸收(在手指中)、被發(fā)散地反射以及/或者被折射，可能只有部分原始光線被鏡面地反射并最終到達(dá)前述的遠(yuǎn)端。應(yīng)該注意的是，在原始傳播方向上，在交互點(diǎn)114之后，圖中的光線114以細(xì)線表示，其用來描述前述由于發(fā)生FIlR而導(dǎo)致的能量損耗(圖中的星形和小箭頭)效應(yīng)。接下來，可以在位置感應(yīng)應(yīng)用(諸如，通常利用光的IlR效應(yīng)的觸摸屏)中檢測并利用基于FIlR的光泄漏/損耗。接下來，從公知的斯涅耳定理來簡要推導(dǎo)(F)IlR現(xiàn)象背后的理論觀點(diǎn)。考慮其標(biāo)準(zhǔn)的表達(dá)式，即，Ii1Sine 1 = 1128化02，其中，n分別表示介質(zhì)界面兩側(cè)上的折射率，θ分別表示相對于介質(zhì)界面法線的入射角，然后，將θ 2(由此稱作折射線)設(shè)為90°，通過修正的斯涅耳等式H1SinQ 1 = η2，我們得到了入射角Q1的所謂“臨界角”。通常，當(dāng)光進(jìn)入兩種介質(zhì)之間的邊界區(qū)時(shí)，其部分被折射，部分被反射。然而，對于入射角大于臨界角的情況，光在介質(zhì)邊界處將基本上被完全反射，其中，根據(jù)反射定理，入射角等于反射角。發(fā)生全內(nèi)反射的一般先決條件為光的傳播方向?yàn)閺木哂懈哒凵渎实慕橘|(zhì)(光密材料)至具有低折射率的介質(zhì)(光疏材料)，即，Ii1 >η2。
例如，在圖Ia的實(shí)例中，將手指放在光導(dǎo)上可以從根本上改變相鄰介質(zhì)的折射率(例如，假設(shè)原始的相鄰介質(zhì)2是例如折射率約為1的空氣，而人皮膚的折射率約為 1. 4-1. 5)，由于臨界角的增大而潛在地導(dǎo)致了光導(dǎo)輸入耦合與輸出耦合端之間的相當(dāng)大的耦合損失，并且甚至可能不再滿足全內(nèi)反射的必要條件Il1 > Il2，從而落入舊臨界角與新臨界角之間的許多光線可能現(xiàn)在實(shí)際上進(jìn)行折射而不是反射。實(shí)際上，例如，光導(dǎo)的表面粗糙度影響以下事實(shí)，即，在光導(dǎo)的表面與手指之間(其也具有不規(guī)則的表面)的密合程度是不完美的，即，仍有空氣存在于其間。然而，多虧了所謂的漸逝波耦合(evanescent wave coupling)，其中，漸逝波從光導(dǎo)跨過光導(dǎo)外部介質(zhì)邊界(例如，玻璃-空氣界面)延伸至另外接近(光波長級)介質(zhì)(諸如，人的手指，其具有比所夾介質(zhì)(諸如空氣)更高的折射率)，并像在量子遂穿中那樣將能量傳遞至該接近介質(zhì)，甚至不要求完美的密合用于耦合。 因此，全內(nèi)反射被稱為“受抑”。美國公開US20060114237披露了設(shè)置有紅外線發(fā)射器/接收器的FIlR觸摸屏。該公開方案的概念可以從作為等距圖的圖Ib中看出。披露的裝置利用頻閃式掃描 (strobing-type scan)，其中，沿著光導(dǎo)106的邊緣設(shè)置了多個(gè)光發(fā)射器120、122和接收器 118、124，并且，其按照發(fā)射器-接收器對的方式被順序觸發(fā)/禁用(注意，虛線示出了在單對的發(fā)射器與接收器之間的光傳播主方向)，從而，由于FTIP現(xiàn)象，可以通過觸發(fā)的發(fā)射器-接收器對的接收器處減少的光量來檢測光導(dǎo)上某個(gè)位置處的觸摸。本發(fā)明無意否認(rèn)由當(dāng)前可用的觸摸屏或在提供優(yōu)于更傳統(tǒng)的選擇(諸如鍵盤、鼠標(biāo))的更精細(xì)的UI裝置中的相應(yīng)的方案所提供的優(yōu)點(diǎn)和益處，但取決于每個(gè)特定使用情況，某些問題仍然存在其中。例如，傳統(tǒng)觸摸屏對于實(shí)現(xiàn)和制造通常有些昂貴，并且，它們會在成品中占據(jù)大量的空間并引入額外重量，因此，這在整個(gè)R&D項(xiàng)目的最開始就必須要考慮。例如，在移動(dòng)設(shè)備中，觸摸屏甚至?xí)拇罅康念~外電力。此外，可能需要諸如光輸入耦合和/或光輸出耦合結(jié)構(gòu)(例如，棱鏡、反射器、光柵等)的附加結(jié)構(gòu)以分別使光從光源集中到光導(dǎo)和/或從光導(dǎo)集中到接收器。這樣的結(jié)構(gòu)需要更多的設(shè)計(jì)工作并且在其他因素中會增加成品的重量、耦合損耗以及價(jià)格。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施方式的目的在于，在利用IlR現(xiàn)象的觸摸屏(其例如包括各種基于 FIlR的觸摸屏應(yīng)用)環(huán)境中，至少減輕一個(gè)或多個(gè)在現(xiàn)有技術(shù)的裝置中明顯的前述缺陷。 通過諸如膜上模制(mold-on-film)FTIR觸摸屏裝置的觸摸屏裝置來實(shí)現(xiàn)該目的，其中，光導(dǎo)可以二次模制(over-mould，二次成型)在包括必要的電子器件的基板上，該必要的電子器件包含不同的光電部件。從而，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，用于觸摸屏的裝置包括-基板，諸如基本上光學(xué)透明的膜，該基板包括支持電子器件，諸如經(jīng)卷對卷 (roll-to-roll，連續(xù)卷繞)處理的、包括多個(gè)印刷導(dǎo)體的印刷電子器件，該支持電子器件用于為其它電子部件提供電力、控制和/或通信連接，-多個(gè)發(fā)射器和檢測器，布置在該基板上與支持電子器件接觸，該多個(gè)發(fā)射器和檢測器分別用于發(fā)射和檢測光，以及-光導(dǎo)，布置在基板上，從而該發(fā)射器和檢測器以及可選地至少一部分該支持電子器件基本上浸入光導(dǎo)材料中，選擇光導(dǎo)的特性(包含了光導(dǎo)材料的折射系數(shù))以及配置發(fā)射器和檢查器，使得當(dāng)使用時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)在發(fā)射器與檢查器之間的光導(dǎo)內(nèi)的光的全內(nèi)反射 (TIR)型傳播，以及使得基于IlR性能的下降能夠識別觸摸，其中IlR性能的下降由經(jīng)檢測光來確定。在一個(gè)實(shí)施方式中，至少一部分上述裝置被配置為用作覆蓋顯示器，從而顯示器的使用者通過在預(yù)定的視角范圍內(nèi)，透過該裝置(的一部分)，例如觸摸區(qū)域部分或其“窗口”部分進(jìn)行觀看，可以看到顯示器視圖。該裝置因而可以位于顯示器上方，以提供觸摸界面。該裝置可以進(jìn)一步與顯示器結(jié)構(gòu)集成，從而這二者(光導(dǎo)的觸摸區(qū)域/下層基板部分和顯示器)實(shí)質(zhì)上物理接觸?？商鎿Q地，它們可以物理上分離，即，只要仍設(shè)置有功能性連接，則其間具有(例如)空氣。因此，在優(yōu)選實(shí)施方式中，諸如柔性膜的基板基本上是光學(xué)透明的，從而顯示器或其他光源/反射器可以透過其向使用者提供光。所需的透明程度取決于具體使用情況。在一個(gè)實(shí)施方式中，對于預(yù)定的光波長(例如紅外線)，例如，優(yōu)選的透射率可能因而例如駐留在約80 %至95 %的范圍內(nèi)。在可替換實(shí)施方式中，基板是半透明的，從而使光漫射地透過。在又一可替換方式中，基板甚至可以是基本上不透明的，于是本發(fā)明的裝置不適于使光透過，然而其仍然適合于并可用作各種其他目的(例如像，便攜式計(jì)算機(jī)的觸摸板)的控制 (觸摸)輸入裝置。另外，在一個(gè)實(shí)施方式中，基板的一部分(諸如中央部分)可以設(shè)置有開口，該開口可以基本上限定通孔，從而(例如)顯示光可以穿過該通孔以及光導(dǎo)進(jìn)行傳播。因此，在這種情況下，基板可以是透明的、半透明的、或不透明的，其還應(yīng)用于將該裝置實(shí)現(xiàn)為顯示器覆蓋物的情形。在上述或另一個(gè)實(shí)施方式中，本發(fā)明的觸摸屏裝置可以通過注塑成型來獲得，其中基板(例如柔性膜)在其上設(shè)置有電子器件，包括了支持電子器件以及其它電子部件 (如，光電發(fā)射器和檢測器)的該電子器件用作注塑成型工藝期間的插入物，在該注塑成型工藝中光導(dǎo)材料被二次模制在電子器件和相關(guān)的基板表面上。有利地，已經(jīng)設(shè)置在基板上以將該裝置連接至外部元件(諸如主機(jī)的主板)的一個(gè)或多個(gè)耦合體(諸如，連接器或觸點(diǎn))可能不完全是二次模制的，或者至少后來被清除。此外，用于生產(chǎn)光導(dǎo)和/或附加層的其他方法(諸如迭片)可以被額外應(yīng)用或代替(二次)模制。該裝置自然可以進(jìn)一步包括未浸入光導(dǎo)材料中的一個(gè)或多個(gè)附加發(fā)射器和/或檢測器，但是其仍然可選地被光學(xué)耦合。在補(bǔ)充或可替換實(shí)施方式中，光導(dǎo)材料可以是異質(zhì)的并包括不同材料的多個(gè)子部或“子塊”，進(jìn)行布置使得各種子部分接合在一起或至少彼此緊鄰地設(shè)置以形成總光導(dǎo)。例如，在其中浸入至少一個(gè)發(fā)射器和/或檢測器的部分可以包括不同于一個(gè)或多個(gè)其余光導(dǎo)部分的材料。在上述或一些其他實(shí)施方式中，支持電子器件的至少一部分(諸如導(dǎo)體)可以包括印刷電子器件。同樣地，在上述或一些其他實(shí)施方式中，其余電子器件(諸如發(fā)射器、檢測器、和/ 或其他部件和元件)的至少一部分可以通過使用所選擇的印刷技術(shù)印刷在基板上，或通過例如膠水或其他粘接劑作為例如SMT (表面安裝技術(shù))的預(yù)制體和/或倒裝體附至基板上。在本發(fā)明的各種實(shí)施方式中，觸摸動(dòng)作可以是指，將作用元件(諸如手指或尖筆)
6置于基本上與光導(dǎo)(S卩，光導(dǎo)本身)連接，或者如果有的話，與其最外部的附加材料層連接。 取決于每個(gè)具體實(shí)施方式
以及例如相關(guān)的檢測器靈敏度，該連接可以例如包括，僅經(jīng)由漸逝耦合的近范圍連接、或真正的物理觸點(diǎn)、或其組合。在上述或其他實(shí)施方式中，可以校準(zhǔn)該裝置，從而以便將接觸表示為實(shí)際“觸摸”， 根據(jù)本發(fā)明的觸摸屏裝置的使用者需要或通過手指或通過尖筆來物理地接觸覆蓋表面， 即，不是僅僅依賴于漸逝耦合，從而可以清楚地檢測到根據(jù)TIR性能的下降進(jìn)行識別被認(rèn)作的觸摸，以避免惱人的誤檢測等。通常為了控制輸入處理，諸如在至少功能性地耦合至觸摸屏裝置的目標(biāo)設(shè)備處發(fā)起該觸摸(諸如，觸發(fā)一個(gè)動(dòng)作)。優(yōu)選地，將光導(dǎo)的一個(gè)或多個(gè)特性(諸如，折射率)選擇和/或設(shè)計(jì)為與預(yù)定外部介質(zhì)(諸如空氣)或者一系列預(yù)定介質(zhì)(任選地包括空氣)相協(xié)作地作用，以向輸入耦合光提供TIR效應(yīng)。代替空氣，相鄰?fù)獠拷橘|(zhì)可以包括例如，設(shè)置在光導(dǎo)的一個(gè)或多個(gè)(例如) 頂部或底部或所有(當(dāng)使用時(shí))側(cè)面上的材料層。材料層可以被布置為足夠薄，以使得漸逝耦合能夠通過它到達(dá)作用元件，并因此能夠經(jīng)由FIlR效應(yīng)進(jìn)行觸摸檢測，而IlR效應(yīng)可能已在光導(dǎo)材料層界面處發(fā)生。在另一實(shí)施方式中，將材料層和光導(dǎo)的一個(gè)或多個(gè)光學(xué)特性(諸如折射率)選擇為大致相同，從而在IlR條件下光在光導(dǎo)內(nèi)的傳播不會實(shí)質(zhì)上對界面起作用，并且在材料層-另一外部介質(zhì)(即，空氣)界面處發(fā)生TIR。例如，材料層可以被配置為在光導(dǎo)的觸摸表面上提高觸感或改善/減少作用元件的滑動(dòng)，例如，通過摩擦調(diào)節(jié)。 可替換地或額外地，材料層可以用作防御物理或化學(xué)沖擊的保護(hù)層。只要IlR和FIlR效應(yīng)仍然可以起作用，則在光導(dǎo)的表面上可以存在多個(gè)(不同)材料層。在一個(gè)實(shí)施方式中，將光導(dǎo)材料選擇為足夠耐用的，以用作對于下層顯示器元件的屏幕覆蓋物。在一個(gè)補(bǔ)充或可替換的實(shí)施方式中，可以利用多層方案，從而通過局部地觸摸，因而例如，通過手指或尖筆或其他合適的設(shè)備使上層(例如保護(hù))層變形，下層光導(dǎo)層部分也變形(觸摸可以被看作集中于此)，以及(例如)由于在光導(dǎo)與鄰近層的邊界處的能量泄漏引起相關(guān)的IlR性能下降，這可以應(yīng)用于識別觸摸。在多層結(jié)構(gòu)的最頂部的接觸層與光導(dǎo)之間可以存在設(shè)置的一個(gè)或多個(gè)附加層。附加層可以將以最頂層為目標(biāo)的力傳遞朝向光導(dǎo)且使其也發(fā)生變形。可替換地，光導(dǎo)層可以通過手指或尖筆直接接觸，并且隨之變形?？梢赃x擇基板(薄膜或較厚的塑料基板或者一些其他材料)的特性，使得光在光導(dǎo)-基板界面處以預(yù)定的、期望的方式做出行為。在一個(gè)實(shí)施方式中，基板和光導(dǎo)的一個(gè)或多個(gè)光學(xué)特性(諸如折射率)被選擇為大致相同，從而在IlR條件下光在光導(dǎo)內(nèi)的傳播實(shí)質(zhì)上不會對界面起作用。在另一實(shí)施方式中，選擇基板和光導(dǎo)的該一個(gè)或多個(gè)光學(xué)特性 (例如折射率)，使得IlR傳播光從光導(dǎo)-基板界面被反射，優(yōu)選地，反射越多越好。在任何情況下，當(dāng)觸摸屏裝置的觸摸屏覆蓋物設(shè)置在顯示器上方時(shí)(這確實(shí)是典型使用情形)，應(yīng)當(dāng)選擇基板，以對光保持光學(xué)透明，即，對用于通過該裝置向使用者照明所顯示的細(xì)節(jié)的可見光(的波長)透明。可以通過在檢測器處測試其響應(yīng)和/或變化a)當(dāng)發(fā)射器常開時(shí)，以及b)當(dāng)預(yù)定作用元件或諸如指尖(皮膚)的一系列元件與光導(dǎo)相接觸時(shí)，或至少在漸逝耦合的范圍內(nèi)， 來確定用于識別IlR性能中的充分下降(其表明故意觸摸)的檢測水平。檢測閾值可以是固定的或適應(yīng)性的。在一個(gè)實(shí)施方式中，適應(yīng)性閾值分析器確定光的檢測強(qiáng)度相對于適應(yīng)性基本強(qiáng)度水平(代替絕對閾值)的變化，用于識別觸摸。能夠以恒定或者以定時(shí)方式(例如，間隔)的較長時(shí)間窗口來測量基本水平。例如，發(fā)射器可以包括諸如LED(發(fā)光二極管)或OLED(有機(jī)LED)的光電組件。例如，檢測器可以包括諸如光電二極管或光電晶體管的光電部件。此外或可替換地，可以應(yīng)用諸如CCD(電荷耦合器件)、MOS (金屬氧化物半導(dǎo)體)的圖像傳感器或其他類型的傳感器。光導(dǎo)材料可以包括例如PC (聚碳酸酯)、PMMA (聚甲基丙烯酸甲酯)、PA (聚酰胺、 尼龍)、COC (環(huán)烯烴共聚物)、和/或COP (環(huán)烯烴聚合物)?；宀牧峡梢园ɡ鏟ET (聚對苯二甲酸乙二醇酯)、PC、PEN(聚鄰苯二甲酸酯)、PI (聚酰亞胺)、LCP(液晶聚合物)、PE(聚乙烯)、和/或PP(聚丙烯)。發(fā)射器和檢測器的數(shù)量可以是(但不必須是)相等的。在一個(gè)實(shí)施方式中，成對組織發(fā)射器和檢測器，于是在一次觸發(fā)選擇中，一對可以被設(shè)置為同時(shí)觸發(fā)。在最小量的情況下，存在設(shè)置在基板上的單個(gè)發(fā)射器和檢測器。在本發(fā)明的另一方面中，用于制造觸摸屏裝置的方法包括-設(shè)置基板，諸如基本上光學(xué)透明的膜，-在基板上布置支持電子器件，諸如包括多個(gè)印刷導(dǎo)體的印刷電子器件，該支持電子器件用于向其他電子部件提供電源、控制和/或通信連接，-在基板上布置多個(gè)發(fā)射器和檢測器與支持電子器件接觸，該發(fā)射器和檢測器分別用于發(fā)射和檢測光，以及-在基板上制造光導(dǎo)，從而發(fā)射器和檢測器以及可選地至少一部分支持電子器件基本上浸入光導(dǎo)材料中，選擇光導(dǎo)的特性(包含了所述光導(dǎo)材料的折射系數(shù))以及配置發(fā)射器和檢查器，使得當(dāng)使用時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)射器與檢查器之間的光導(dǎo)內(nèi)的光的全內(nèi)反射 (TIR)型傳播，以及使得基于IlR性能的下降能夠識別觸摸，其中IlR性能的下降由經(jīng)檢測光來確定。如上文所暗示的，本發(fā)明不同方面的效用起因于取決于每個(gè)具體實(shí)施方式
的多個(gè)問題。用于生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明的觸摸屏裝置的制造成本可以保持較低，這是由于相當(dāng)廣泛地使用負(fù)擔(dān)得起并且容易獲得的材料、部件和工藝技術(shù)?？尚械墓に嚰夹g(shù)還可以使得除了單純的原型化情形之外，能夠?qū)崿F(xiàn)該裝置的快速產(chǎn)業(yè)規(guī)模制造。該裝置可以保持薄、輕以及節(jié)能，以便通過對外圍元件和設(shè)計(jì)進(jìn)行很小的修正，適應(yīng)大多數(shù)使用情形。由于外部的(通常是有損的)光集中(light furmeling，光漏斗)裝置(諸如光柵等)不是必需的，因此在發(fā)射器、光導(dǎo)以及檢測器之間的耦合損耗可以被最小化。具有對于(例如)觸摸表面上的污垢的低靈敏度的該裝置的各種實(shí)施方式的觸摸檢測能力是良好的，并且甚至可以構(gòu)造多觸摸應(yīng)用。該裝置可以容易地與現(xiàn)有顯示器或器件布局組合，并且例如經(jīng)由柔性電纜將其方便地連接至外部目標(biāo)體(諸如主機(jī)主板)，這還使得將來能夠容易地對其進(jìn)行替換。取決于所使用的材料，該裝置可以進(jìn)一步被制造為對外部影響是堅(jiān)固的，在這種情況下，該裝置還可選地充當(dāng)用于下層顯示器元件的可更換屏幕覆蓋物。此外，由于該裝置可以提供對于惡劣的使用環(huán)境(像潮濕和/或含塵空氣)的密封(防濺)隔離，因此其尤其良好地適于各種工業(yè)應(yīng)用，例如包括，工業(yè)自動(dòng)化/電子控制設(shè)備。例如，本發(fā)明的實(shí)施方式可以在各種手持裝置、腕上裝置、游戲裝置、家用電器、運(yùn)動(dòng)裝置以及機(jī)動(dòng)車產(chǎn)品中使用。
表達(dá)“許多(a number of)”這里可以指從一(1)開始的任何正整數(shù)。表達(dá)“多個(gè) (a plurality of)”分別可以指從二(2)開始的任何正整數(shù)。這里可交換地使用術(shù)語“浸入”和“嵌入”。在下文詳細(xì)描述的一個(gè)實(shí)施方式中，遵循上文中所闡述的基本原理的觸摸屏裝置還設(shè)置有多種公開了的可替換特征。在所附從屬權(quán)利要求中也公開了本發(fā)明的不同實(shí)施方式。


接下來，參照附圖，更密切地觀察本發(fā)明的實(shí)施方式，其中圖Ia示出了觸摸屏中的全內(nèi)反射現(xiàn)象及其利用；圖Ib示出了具有沿光導(dǎo)的側(cè)面設(shè)置的多個(gè)發(fā)射器和檢測器的一種現(xiàn)有技術(shù)觸摸
屏裝置。圖加示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式。圖2b示出了沿圖加中所示類型的實(shí)施方式的A-A線的示例性截面。圖2c示出了本發(fā)明的另一實(shí)施方式，其中，基板限定其中央具有開口的框。圖3a總體上示出了用于制造本發(fā)明的觸摸屏裝置的一個(gè)實(shí)施方式。圖北是用于制造本發(fā)明的觸摸屏裝置的實(shí)施方式的流程圖。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的觸摸屏裝置的一個(gè)實(shí)施方式的俯視圖和仰視圖。圖fe是包括了根據(jù)本發(fā)明的觸摸屏裝置的設(shè)備的一個(gè)實(shí)施方式的框圖。圖恥是根據(jù)本發(fā)明的觸摸屏裝置的一個(gè)實(shí)施方式的框圖。圖6示出了用于按順序驅(qū)動(dòng)根據(jù)本發(fā)明的觸摸屏裝置的發(fā)射器和檢測器的兩個(gè)實(shí)施方式的時(shí)序圖。
具體實(shí)施例方式圖Ia和圖Ib在上文中已結(jié)合對于發(fā)明的背景技術(shù)的回顧進(jìn)行了思考?，F(xiàn)參照圖2a，描繪了觸摸屏裝置的一個(gè)實(shí)施方式的透視圖202?？蓪?shí)施為顯示器的覆蓋板的觸摸屏裝置包括基板(諸如(柔性)膜)206，該基板容納有諸如支持電子器件 (如導(dǎo)體)的電子器件204和/或控制電路，并且還包括諸如光電發(fā)射器、檢測器的電子元件以及其他可選部件。光導(dǎo)208設(shè)置在基板上。例如，可應(yīng)用內(nèi)模制一體(in-mould integration)，使得導(dǎo)光材料被二次模制在基板上的電子器件上，其中，設(shè)置有電子器件的基板在注塑成型工藝中被用作內(nèi)模插入物。 因此，經(jīng)二次模制的材料用作發(fā)射器與檢測器之間的光導(dǎo)，并且還向其他下層元件提供密
封/封裝。裝置的維度X、Y、Z可被選擇為盡可能地適合每個(gè)特定的制造以及使用場景(如， 主機(jī)和顯示器布局)。例如，基板尺寸可以約為150mm⑴X 150mm⑴X 125 μ m(Z)，如果需要的話，從基板的尺寸可進(jìn)一步確定更小的專用部分以進(jìn)行二次模制。例如，基板的厚度 (Z)可根據(jù)實(shí)施方式自然地改變并位于(例如)約50μπι至500μπι的范圍內(nèi)。例如，光導(dǎo) 208的厚度也可以根據(jù)使用情況來改變，并在約Imm至10mm。在檢測靈敏度和響應(yīng)優(yōu)先于硬度的應(yīng)用中，<=Imm的厚度是所期望的。與之相比，大于5mm的厚度尤其適合于要求硬
9度和相關(guān)附加耐用性的情形。中間厚度1. 5mm至2mm也可以適合于多種應(yīng)用，如移動(dòng)終端以及PDA。裝置的形狀及其組件(如，光導(dǎo)208及基板206)可根據(jù)所使用的制造方法和所期望的目標(biāo)形狀來限定。例如，所示的裝置(然而僅僅是示例性的)具有基本矩形(立方)形狀，(例如)利用卷對卷式制造方法以及通常的顯示應(yīng)用可以將其加工得很好，而(例如) 圓形形狀是可行的并通過適當(dāng)?shù)那懈钍强蓪?shí)現(xiàn)的。仍在所示的實(shí)施例中，平行于Y軸的邊緣在使用位置中被稍微地向下彎曲，以更好地適合于目標(biāo)裝置，該目標(biāo)裝置可以例如是移動(dòng)終端、PDA(個(gè)人數(shù)字助理)、音樂播放器、多媒體播放器、或工業(yè)用電子器件和/或自動(dòng)設(shè)備。圖2b公開了沿圖加所示類型的實(shí)施方式的線A-A的示例性截面。在該實(shí)施例中， 光導(dǎo)208覆蓋基板206的表面的大部分，該基板上已設(shè)置有電子器件204，該電子元件204 包括發(fā)射器/檢測器210和支持電子器件212。然而，不是所有的電子器件204必須存在為被光導(dǎo)208封裝。該事實(shí)是通過位于光導(dǎo)208右邊的單個(gè)電子器件204和導(dǎo)體部分來顯現(xiàn)的，其中導(dǎo)體是由沿著基板206與光導(dǎo)208之間的邊界線延伸的粗水平線來示出的。通過改變截面的高度和寬度，電子器件204可以包括不同尺寸的元件，如圖中所示。在一個(gè)實(shí)施方式中，發(fā)射器和檢測器210位于光導(dǎo)208的邊界附近，優(yōu)選地被定位使得光在由發(fā)射器輸出之后并在被檢測器捕獲之前在預(yù)定的方向中基本上穿過光導(dǎo)的整個(gè)長度進(jìn)行傳播。例如，兩行發(fā)射器可定位成平行，并且分別靠近光導(dǎo)的兩相鄰側(cè)面(例如，兩相鄰側(cè)面平行于圖1中的平面^和監(jiān))，并且相對于相對的相鄰側(cè)面以類似方式定位兩行檢測器，使得由預(yù)定發(fā)射器發(fā)射的光被相對側(cè)面附近的一個(gè)或多個(gè)預(yù)定檢測器捕獲。 在其他的實(shí)施方式中，發(fā)射器和/或檢測器210中的至少一些可以按照其他方式被定位。例如，發(fā)射器和/或檢測器210可以放射狀定位，從而檢測器構(gòu)成具有距離預(yù)定中心點(diǎn)或線的某一第一半徑(距離)，而發(fā)射器具有相對同一參考的另一第二半徑。在有角度的光導(dǎo)的情況下，檢測器/發(fā)射器210還可以位于其頂點(diǎn)(角點(diǎn))附近。圖2c公開了其中基板206的部分214 (在該實(shí)施例中具體為中央部分)設(shè)置有通孔的實(shí)施方式。因此，例如，顯示光可通過該通孔傳播然后穿過光導(dǎo)材料208朝向使用者。 因此，基板206在該情形下可以是透明的、半透明的或不透明的，其還應(yīng)用于裝置被實(shí)現(xiàn)為顯示覆蓋板的情形。圖3a以非常通用的理解描繪了用于制造本發(fā)明的觸摸屏裝置的一個(gè)實(shí)施方式。 在階段302，基板設(shè)置有諸如導(dǎo)體、檢測器、發(fā)射器的必要電子器件以及必要的控制電路 (其由工作在基板表面上的旋轉(zhuǎn)臂或噴嘴示出)。例如，該臂可以屬于倒裝裝置或噴式印刷機(jī)。在階段304，將光導(dǎo)布置在基板/電子器件集合體上，使得至少部分電子器件被嵌入光導(dǎo)中，從而將前述部分封裝，這可參見在表示觸摸屏裝置能夠用作(例如)顯示覆蓋板的一個(gè)實(shí)施方式的階段306。覆蓋板可被現(xiàn)成安裝在主設(shè)備(外殼)或設(shè)置在其顯示器之上并只在需要時(shí)功能性地耦合至主設(shè)備或顯示器。圖北是用于制造本發(fā)明的觸摸屏裝置的一個(gè)實(shí)施方式的更詳細(xì)的流程圖。在308處，參照啟動(dòng)步驟，進(jìn)行諸如材料、部件以及裝置的選擇和獲得的必要任務(wù)。在確定發(fā)射器和傳感器類型或如其他電子器件和基板/光導(dǎo)/導(dǎo)體材料以及形狀時(shí)， 必須給予以下特別的注意，即，各元件和材料的選擇一起進(jìn)行并且經(jīng)受得住所選的整個(gè)裝
10置制造工藝，優(yōu)選地，這自然要根據(jù)制造工藝與部件數(shù)據(jù)表進(jìn)行比對或例如通過分析生產(chǎn)的原型來預(yù)先進(jìn)行檢查。參考標(biāo)號322通常指的是制造階段，在制造階段期間，向基板設(shè)置電子器件，該電子器件包含用于驅(qū)動(dòng)光電元件等的支持電子器件以及實(shí)際的光電元件。內(nèi)部階段310和 312可以按照最適于正被討論的特定應(yīng)用方案的變換次序來執(zhí)行。此外，如果被認(rèn)為是有利的，則所示階段的內(nèi)部任務(wù)可在階段310和312之間進(jìn)行再分配。例如，所使用的基板可以包括諸如PET或PC膜的聚合物?？蓱?yīng)用的基板通常被選擇為滿足期望的撓性、堅(jiān)固性以及其他要求(如鑒于電子器件與光導(dǎo)材料或如鑒于可利用的制造技術(shù)的粘合性質(zhì))。所選擇的基板還可在所示的處理階段之前和/或期間被預(yù)處理。例如，基板可被預(yù)處理以增大與其他材料(例如，注塑成型光導(dǎo)塑料)的粘合性。在310中，在基板上、在一個(gè)或多個(gè)側(cè)面(如，使用時(shí)預(yù)定的頂部和/或底部)上印制或以其他方式形成支持電子器件(如，導(dǎo)電體和電路)。用于設(shè)置電子器件的可行技術(shù)通常包括絲網(wǎng)印刷、輪轉(zhuǎn)絲網(wǎng)印刷、凹版印刷、凸版印刷、噴墨印刷、移印、蝕刻(如利用PWB 基板)、轉(zhuǎn)印-層壓、薄膜沉積等。例如，在導(dǎo)電膠的情況下，可利用銀基PTF (聚合物厚膜)膠在基板上絲網(wǎng)印制電路設(shè)計(jì)。此外，可使用如銅或碳基PTF膠?？商鎿Q地，通過蝕刻可獲得銅/鋁層。在其他可替換方式中，導(dǎo)電LTCC(低溫共燒結(jié)陶瓷)或HTCC(高溫共燒結(jié)陶瓷)膠可被燒結(jié)在基板上。在選擇用于導(dǎo)體的材料時(shí)，需要考慮基板的性質(zhì)。例如，LTCC膠的燒結(jié)溫度可約為 850°C至900°C，這可能要求使用陶瓷基板。此外，銀/金基納米粒子墨可用于生產(chǎn)導(dǎo)體?；氐娇尚械挠∷⒓夹g(shù)，例如，將結(jié)合印刷技術(shù)以及基板材料來選擇膠/墨，這是因?yàn)椴煌挠∷⒓夹g(shù)要求所使用的墨/膠的不同的流變性質(zhì)。此外，不同的印刷技術(shù)每時(shí)間單位提供的墨/膠的量是不同的，這通常會影響可實(shí)現(xiàn)的導(dǎo)電圖樣。例如，電子SMT部件和電路或(倒裝)芯片可利用諸如環(huán)氧樹脂粘合劑的粘合劑附至基板。可利用導(dǎo)電的(用于實(shí)現(xiàn)電接觸)以及不導(dǎo)電的(僅用于固定)粘合劑。優(yōu)選地，這種元件被選擇為經(jīng)受得住所利用的光導(dǎo)建立工藝(諸如，注塑二次模制工藝)的壓力和溫度。在312中，包括光發(fā)射器和檢測器的光電元件通過例如粘合劑與基板粘合。因此， 可采用合適的印刷技術(shù)，如，通過噴墨式印刷機(jī)或其他可利用的裝置來將OLED印制在基板上。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解以下事實(shí)，在本發(fā)明的各種其他實(shí)施方式中，可在所示出的僅是示例性步驟310和312之間將光電器件和其他電子元件以分開的且不同的方式 (如果有的話)設(shè)置在基板上，并且生產(chǎn)階段的相關(guān)標(biāo)號可被相應(yīng)地改寫。例如，在同一生產(chǎn)階段或多個(gè)后續(xù)階段期間可將部件(包括支持器件和光電部件)的大部分添加至實(shí)質(zhì)上僅為已形成導(dǎo)體的電路模型中。柔性材料的使用通過卷對卷式方法優(yōu)選地能夠執(zhí)行項(xiàng)322、310、312中的至少一些，或其他項(xiàng)，該方法可以提供額外的有利于時(shí)間、成本、甚至空間的明智考慮(如，運(yùn)輸和存儲)。在卷對卷式或雙卷軸方法中，期望的元件(如，光學(xué)的和/或電子的元件)可沉積在連續(xù)“卷”的基板上，該基板可既長又寬，提高了在該過程期間從源卷筒或多個(gè)源卷筒到目的卷筒的恒定速度或動(dòng)態(tài)速度。因而，基板由此可以包括稍后要被切割分離的多個(gè)產(chǎn)品。 卷對卷式制造還有利于實(shí)現(xiàn)快速且節(jié)省成本地制造根據(jù)本發(fā)明的產(chǎn)品。在卷對卷式工藝期間，幾個(gè)材料層可“懸浮(on the fly)”接合一起，且上述元件(如，電子器件)可在實(shí)際的接合瞬間時(shí)、之前、或之后造在這些材料層上。在工藝期間，源層和產(chǎn)生的帶狀集合體可進(jìn)一步經(jīng)受各種處理。應(yīng)當(dāng)選擇層厚度(通常，諸如膜的更薄層在便于進(jìn)行卷對卷式處理中是優(yōu)選的)并且可選地其他性質(zhì)，以將卷對卷式處理實(shí)現(xiàn)至優(yōu)選程度。在314中，將光導(dǎo)形成在基板上，使得至少部分電子元件浸入光導(dǎo)中。從而，光導(dǎo)可用作電子器件的覆蓋物以及用作發(fā)射器與檢測器之間的光傳輸(TIR)介質(zhì)。在一個(gè)實(shí)施方式中，光導(dǎo)包括諸如PC的塑料材料，該塑料材料被二次模制在基板上，該基板如熱塑聚合物膜(如，PET膜)且具有已設(shè)置在其上的電子器件。基板可被應(yīng)用為注塑成型裝置的模子的插入物，使得PET鑄在基板上。優(yōu)選地，選擇光導(dǎo)材料和所使用的結(jié)合方法，使得在該工藝期間基板上的電子器件保持未受傷害，而光導(dǎo)材料被恰當(dāng)?shù)馗街粱宀⑶移涔鈱W(xué)特性是所期望的。在316和320中，可選地，檢查是否需要對光導(dǎo)基板集合進(jìn)行進(jìn)一步的處理，如果需要進(jìn)行處理，則分別采取必要的步驟。例如，可以將補(bǔ)充的材料層添加至觸摸屏裝置。在一個(gè)實(shí)施方式中，裝置的至少一部分(如，光導(dǎo)(的一部分))可設(shè)置有防止劃傷的硬涂層。 另外地或可替換地，可提供其他的功能性或裝飾性層或處理，如從使用者的觀點(diǎn)來看用于增強(qiáng)表面觸感的層。此外，步驟318可指的是將附加的和/或外部的元件(如，連接器或 (柔性)電纜)耦接至該裝置，且甚至將該裝置置于諸如移動(dòng)終端或控制顯示器的目標(biāo)產(chǎn)品中。然而，可執(zhí)行與二次模制元件、光導(dǎo)和/或剩余的實(shí)體的功能有關(guān)的不同的質(zhì)量檢查和測試。應(yīng)當(dāng)理解，階段316可能不必指的是如根據(jù)裝置的實(shí)時(shí)監(jiān)控特性(如，電子器件或光導(dǎo)的功能)進(jìn)行的實(shí)時(shí)檢查，這是因?yàn)樵摗皺z查”還可指的是被編碼在工藝控制數(shù)據(jù)中的預(yù)定處理控制參數(shù)值(例如，添加硬涂層=真)，其接下來用于定義裝置所經(jīng)歷的處理。在階段318中，該方法的執(zhí)行結(jié)束，并且可將所獲得的觸摸屏裝置向前傳送。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的觸摸屏裝置布局的輪廓的一個(gè)實(shí)施方式的頂視圖和仰視圖。在條目402中，示出了“頂”視圖，在條目408中示出了仰視圖。導(dǎo)體、連接器、芯片以及其他元件在圖中是可辨別的，其中，發(fā)射器/檢測器陣列圍成矩形，基本為正方形，例如， 觸摸屏窗口用作顯示器的觸摸區(qū)域覆蓋板。圖如是設(shè)備501的一個(gè)實(shí)施方式的通用框圖，該設(shè)備包括根據(jù)本發(fā)明的觸摸屏裝置。該設(shè)備可以包括或可以是移動(dòng)終端、PDA、工業(yè)應(yīng)用的控制裝置、多用途計(jì)算機(jī)(桌上型 /膝上型/掌上型)等。對本領(lǐng)域技術(shù)人員清楚的是，設(shè)備501的各個(gè)元件可直接集成在同一殼內(nèi)或至少設(shè)置有對于彼此的功能性連接(如有線或無線連接)。例如，顯示器514和相關(guān)的觸摸屏502作為集成或分離元件可結(jié)合于設(shè)備501中。如果不是必要的，則包括在設(shè)備中的一個(gè)可能的功能元件是在一個(gè)或多個(gè)物理存儲器芯片和/或卡之間可以進(jìn)行劃分的存儲器506，其可以包括必要的代碼(如，以計(jì)算機(jī)程序/應(yīng)用程序的形式)以實(shí)現(xiàn)對于設(shè)備的控制和操作，并還包括其他數(shù)據(jù)(如，當(dāng)前的設(shè)定和用戶數(shù)據(jù))。存儲器506可以包括如R0M(只讀存儲器)或RAM型(隨機(jī)存取存儲器)實(shí)現(xiàn)方式。存儲器506還可指的是以有利方式可拆卸的存儲卡/棒、軟盤、光盤(如，⑶-ROM)、或固定的/可移除的硬盤驅(qū)動(dòng)器。需要可選地包括多個(gè)協(xié)作或平行(子)單元的處理裝置504(如，諸如微處理器、 DSP (數(shù)字信號處理器)、微控制器或可編程邏輯芯片的處理/控制單元)，用于對存儲在存儲器506中的應(yīng)用代碼進(jìn)行實(shí)際執(zhí)行。除了與顯示器514結(jié)合的觸摸屏502(用戶界面， UI)之外，顯示器514和鍵盤/小鍵盤512或其他補(bǔ)充控制輸入裝置(如，鍵、按鈕、旋鈕、聲控接口、滑塊、搖桿開關(guān)等)可為設(shè)備501的使用者提供數(shù)據(jù)可視裝置以及控制輸入裝置。 處理器504可控制觸摸屏裝置，或可替換或可附加地提供特定的控制裝置用于此目的。通常需要數(shù)據(jù)接口 508(如，無線收發(fā)機(jī)(GSM(移動(dòng)通信的全球系統(tǒng))、UMTS (通用移動(dòng)電信系統(tǒng))、WLAN(無線局域網(wǎng))、藍(lán)牙、紅外線等))，和/或固定的/有線連接的接口(如，USB(通用串行總線)端口、LAN(如，以太網(wǎng))接口、或火線相容(如，IEEE1394)接口)，以與其他的設(shè)備進(jìn)行通信。例如，該設(shè)備可以包括各種補(bǔ)充的元件510，其可通過觸摸屏裝置502而使用。顯而易見的，可以根據(jù)各具體的實(shí)施方式為設(shè)備添加其他的功能并且修改上述功能。圖恥是根據(jù)本發(fā)明的觸摸屏裝置502的一個(gè)實(shí)施方式的框圖。鑒于設(shè)備501的剩余部分或類似的主系統(tǒng)，觸摸屏裝置實(shí)際上可以包括本身的、外部的、和/或共用的控制或其他裝置，如處理器524。例如，如果設(shè)置有至光導(dǎo)/基板裝置的支持電子器件的必要連接，則處理器504還可控制觸摸屏502 (即，處理器504 = 524)。裝置502可以包括控制器開關(guān)(如，“多路信號分離器”)516，其驅(qū)動(dòng)實(shí)際的觸摸屏覆蓋板(即，包括預(yù)定的觸摸表面(區(qū)域)以及發(fā)射器/檢測器陣列或其他圖樣的功能部)522的發(fā)射器，并由處理器5M控制該控制器開關(guān)，該處理器另外地或可替換地可以指的是共用單元504，其還控制如上所述的設(shè)備501的其他功能。所提供的控制被示為LED選擇器信號(LED SEL)和LED驅(qū)動(dòng)器信號(LED DRV)。此外，檢測器可由處理器5 或一些其他的處理裝置(如，經(jīng)由多路復(fù)用器開關(guān)518)來控制。所提供的控制被示為檢測器選擇信號(DETECTOR SELECT)。所獲得的檢測器信號(如，所示的信號數(shù)據(jù)(SIGNAL DATA)信號)在發(fā)送至處理器5 或如處理器504的一些其他處理裝置之前可被預(yù)處理(如，放大、 過濾、和/或A/D轉(zhuǎn)換)520。所示的功能元件可以包括對于在觸摸屏裝置的外部或?qū)崿F(xiàn)在同一基板上的元件的其他連接，如經(jīng)由連接器或?qū)w(可能包括數(shù)據(jù)電纜)的連接。一種這樣的連接如圖中所示的POSITION OUT。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解到，根據(jù)實(shí)施方式，圖fe和圖恥中的所示框的功能在實(shí)際情況中在所示和/或其他實(shí)體之間是分開成不同的。圖6描繪了用于順序地驅(qū)動(dòng)觸摸屏裝置的發(fā)射器和檢測器的兩個(gè)實(shí)施方式的幾個(gè)僅為示例性的時(shí)序圖。在標(biāo)記有參考標(biāo)號602的示例中，如通過控制信號的上和下部分所示，LED或其他類型的發(fā)射器以及相應(yīng)的檢測器(如，光電晶體管或光電二極管)基本同時(shí)地觸發(fā)。以連續(xù)方式，發(fā)射器/檢測器被順序地觸發(fā)，使得在一個(gè)時(shí)刻僅有一對是觸發(fā)的。這用于檢測和定位觸摸。作為具體的實(shí)施例，通道可被定義成X或Y方向上的發(fā)射器-檢測器對，其中X和 Y定義了兩個(gè)正交軸，兩個(gè)正交軸分別與由發(fā)射器和檢測器包圍的矩形觸摸表面區(qū)域(窗口)606的兩條邊界線平行。接下來，特定、位置非獨(dú)立通道上的信號基于由特定發(fā)射器發(fā)射的光的強(qiáng)度水平并在相應(yīng)的檢測器處被檢測。在所示的實(shí)施例中，在觸摸區(qū)域606的相對邊上平行于X和Y軸設(shè)置有三個(gè)發(fā)射器和檢測器，該區(qū)域分別通過表示橫過光導(dǎo)表面的“通道”的水平虛線和垂直虛線來示出。通過保持所有的發(fā)射器和檢測器連續(xù)地開啟，而在與特定通道(其鏈接至光導(dǎo)的整個(gè)觸摸區(qū)域上的特定發(fā)射器與相應(yīng)檢測器之間延伸的特定觸摸表面“帶”)相關(guān)聯(lián)的區(qū)域上給與觸摸，檢測器仍會捕獲來自其他觸發(fā)的發(fā)射器的幾乎大部分光，這自然降低了裝置的觸摸識別和定位能力以及靈敏度。因而，優(yōu)選地，發(fā)射器應(yīng)逐通道地被脈沖?！ら_啟LED Xl長達(dá)時(shí)間tp，并同時(shí)讀取傳感器Xl處的信號·如果需要，則施加等待時(shí)間長達(dá)時(shí)段tl·開啟LED X2長達(dá)時(shí)間tp，并同時(shí)讀取傳感器X2處的信號·如果需要，則施加等待時(shí)間長達(dá)時(shí)段tl·開啟LED Yl長達(dá)時(shí)間tp，并同時(shí)讀取傳感器Yl處的信號如果關(guān)于通道交叉(Xt，Yt)檢測到明確的信號衰減，則光導(dǎo)上的觸摸位置可被程序性地映射至相關(guān)顯示器上的相應(yīng)點(diǎn)。此外，多個(gè)交叉可被映射為離散的多個(gè)同時(shí)觸摸或大的手指或尖筆的觸摸。光電部件的典型上升/下降時(shí)間可以是幾微妙量級。因而，用硬件來獲得小于約 0. 5ms的脈沖時(shí)間是容易的。在測試啟動(dòng)時(shí)(如12個(gè)通道)，用于一整個(gè)序列的全部時(shí)間可被壓至小于約0. Ols0這對大部分應(yīng)用是足夠快的。在標(biāo)記有參考標(biāo)號604的實(shí)施例中，使用“串話”定序，其中一個(gè)LED與多個(gè)檢測器(在該示例中為三個(gè)檢測器)相關(guān)聯(lián)，即一個(gè)真正與LED相對的檢測器(即，“主”檢測器)以及兩個(gè)相鄰的檢測器。在特定發(fā)射器的觸發(fā)部分以及定序期間，在移動(dòng)到下一組發(fā)射器和三個(gè)檢測器之前，相關(guān)聯(lián)的三個(gè)檢測器的檢測信號于是被依次地讀取為所示。一些檢測器可與多個(gè)發(fā)射器相關(guān)聯(lián)，即，多個(gè)組關(guān)于檢測器重疊。通過此過程，所獲得的辨析度至少可在靠近屏幕中心的區(qū)域上的兩個(gè)方向(X/Y)被加倍，這是因?yàn)橛蓹z測器捕獲的光的時(shí)間和位置分布(該組的每個(gè)檢測器處的局部時(shí)間強(qiáng)度水平)可用于分析。其他的組配置 (如，每組多個(gè)發(fā)射器-多個(gè)檢測器)也是可能的。除了觸摸識別和定位方面之外，還可監(jiān)視觸摸強(qiáng)度或壓力(如，手指或尖筆以多大的壓力壓在光導(dǎo)上)以對目標(biāo)裝置進(jìn)行附加的控制。例如，壓力可從檢測器處的基于 FIlR的光強(qiáng)度損失(S卩，越多的FIlR感應(yīng)損失表示越大的觸摸壓力)的量以及任選的性質(zhì)推導(dǎo)出。根據(jù)相關(guān)的工藝參數(shù)和裝置來考慮本發(fā)明，可基于導(dǎo)電測試給出幾個(gè)其他的準(zhǔn)則。當(dāng)基板是PET并且要二次模制到基板上的光導(dǎo)塑料是PC時(shí)，熔融的PC的溫度可以約為280°C至320°C且模制溫度約為20°C至95°C (如，約80°C )。應(yīng)選擇所使用的基板(膜) 和工藝參數(shù)，使得在該工藝期間基板沒有熔融且保持為基本固態(tài)。基板將被定位在模上以使其保持適當(dāng)?shù)毓潭?。同樣，預(yù)安裝的電子器件應(yīng)被附至基板以使其在模制期間保持靜態(tài)。在一些實(shí)施方式中，光發(fā)射器與相應(yīng)光檢測器之間的零級路徑(沒有反射的直接路徑)可被阻擋，為了相同目的，除使用一定的發(fā)射器/檢測器校正之外或替代使用一定的發(fā)射器/檢測器，利用特定的遮擋結(jié)構(gòu)(如，掩膜)來增加檢測器處TIR傳播光的相對比例， 這進(jìn)一步有利于檢測基于FIlR的損失，而不論光導(dǎo)表面(或相關(guān)的涂層表面)上的IlR現(xiàn)
14象何時(shí)被手指(尖)或其他尖筆的觸摸干擾。因此，利用遮擋結(jié)構(gòu)可保護(hù)檢測器免受外部干擾光(如，太陽光或顯示照明)。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等價(jià)物一起來確定。再則，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解這樣的事實(shí)，即明確公開的實(shí)施方式只被解釋為示意性目的，并且本發(fā)明的范圍將覆蓋更好地適合于本發(fā)明的每一個(gè)特定的應(yīng)用情形的其他的實(shí)施方式、實(shí)施方式的組合、變化及等價(jià)物。例如，在一個(gè)可替換的方案中，只有支持電子元件、或部分支持電子元件、和/ 或部分發(fā)射器/檢測器可由光導(dǎo)材料來進(jìn)行外模制。在剩余的發(fā)射器/檢測器可位于其他位置的情形下，優(yōu)選地，仍在基板上，從而這些剩余的發(fā)射器/檢測器至少以光學(xué)方式耦接至外模制的光導(dǎo)。該耦接可直接出現(xiàn)在發(fā)射器/檢測器與光導(dǎo)之間(如，在發(fā)射器/檢測器與光導(dǎo)之間具有小的間隙或直接接觸)，或經(jīng)由專用的輸入耦合和/或輸出耦合結(jié)構(gòu)(如， 光柵)。
權(quán)利要求
1.一種觸摸屏裝置(202，50 ，包括基板(206)，所述基板諸如是基本上光學(xué)透明的膜，所述基板包括支持電子器件 012)，所述支持電子器件諸如是經(jīng)卷對卷加工的包括多個(gè)印刷導(dǎo)體的印刷電子器件，所述支持電子器件用于向其他電子部件(210)提供電力、控制和/或通信連接；多個(gè)發(fā)射器和檢測器O10)，布置在所述基板上與所述支持電子器件接觸，所述發(fā)射器和檢測器分別用于發(fā)射光和檢測光，以及光導(dǎo)O08)，布置在所述基板上，使得所述發(fā)射器和檢測器以及可選地至少部分所述支持電子器件被基本嵌在光導(dǎo)材料中，選擇包含了所述光導(dǎo)材料的折射系數(shù)的所述光導(dǎo)的特性以及配置所述發(fā)射器和檢測器，使得當(dāng)使用時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)光在所述發(fā)射器與所述檢測器之間在所述光導(dǎo)內(nèi)的全內(nèi)反射(TIR)型傳播，以及使得基于所述TIR性能的下降能夠識別觸摸，其中所述TIR性能由檢測的光來確定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述光導(dǎo)二次模制在承載所述電子器件(204， 210，212)的所述基板上。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述基板包括選自以下組的至少一個(gè)元件，所述組包括基本上光學(xué)透明的柔性膜、以及設(shè)置有諸如通孔的開口的基板部分。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，至少所述光導(dǎo)的預(yù)定觸摸表面 (606)已設(shè)置有附加保護(hù)材料層或被配置為改善觸感的層。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，與在IlR條件下根據(jù)預(yù)定的或適應(yīng)性確定的基本接收水平和/或分布來識別不同，所述配置使得能夠根據(jù)由一個(gè)以上檢測器捕獲的光強(qiáng)水平和/或分布中FTIR(受抑全內(nèi)反射)導(dǎo)致的下降來識別所述觸摸、可選地定位所述觸摸、以及進(jìn)一步可選地確定所述觸摸的壓力。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述發(fā)射器包括至少一個(gè)LED(發(fā)光二極管)或OLED (有機(jī)發(fā)光二極管)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述檢測器包括選自以下組的至少一個(gè)元件，所述組包括光電二極管、光電晶體管以及圖像傳感器。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述光導(dǎo)包括選自以下組的至少一種材料，所述組包括PC (聚碳酸酯)、PA (聚酰胺，尼龍)、COC (環(huán)烯烴共聚物)、COP (環(huán)烯烴聚合物)以及PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述基板包括選自以下組的至少一種材料，所述組包括PET (聚對苯二甲酸乙二醇酯)、PC(聚碳酸酯)、PEN(聚鄰苯二甲酸酯)、PI (聚酰亞胺)、LCP(液晶聚合物)、PE(聚乙烯)以及PP(聚丙烯)。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，包括多個(gè)被配置為以組的方式被順序地觸發(fā)和禁用(604)的發(fā)射器和檢測器，使得在一個(gè)組中至少一個(gè)發(fā)射器與多個(gè)檢測器關(guān)聯(lián)，以增加相對于所述光導(dǎo)表面定位所述觸摸的辨析率。
11.一種電子設(shè)備(501)，包括前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，并且可選地，所述電子設(shè)備包括與所述裝置相關(guān)聯(lián)的顯示器或觸摸墊，其中，所述設(shè)備進(jìn)一步可選地包括從以下組中選擇的一個(gè)元件，所述組包括移動(dòng)終端、個(gè)人數(shù)字助理、音樂播放器、多媒體播放器、便攜式計(jì)算機(jī)、桌上型計(jì)算機(jī)、掌上型計(jì)算機(jī)、便攜式無線電設(shè)備以及用于工業(yè)應(yīng)用的控制器。
12.一種用于制造觸摸屏裝置的方法，所述方法包括設(shè)置基板(308)，所述基板諸如是基本上光學(xué)透明的膜；在所述基板上設(shè)置支持電子器件(302，322，310)，所述支持電子器件諸如是包括多個(gè)印刷導(dǎo)體的印刷電子器件，所述支持電子器件用于向其他電子部件提供電力、控制和/或通信連接；在所述基板上布置多個(gè)發(fā)射器和檢測器(302,322,31 與所述支持電子器件接觸，所述發(fā)射器和檢測器分別用于發(fā)射光和檢測光，以及在所述基板上制成光導(dǎo)(304，314)，使得所述發(fā)射器和檢測器以及可選地至少部分所述支持電子器件被基本浸在光導(dǎo)材料中，選擇包含了所述光導(dǎo)材料的折射系數(shù)的所述光導(dǎo)的特性以及配置所述發(fā)射器和檢測器，使得當(dāng)使用時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)光在所述發(fā)射器與所述檢測器之間的所述光導(dǎo)內(nèi)的全內(nèi)反射(TIR)型傳播，以及使得基于所述TIR性能的下降能夠識別觸摸，其中所述TIR性能由檢測的光來確定。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述光導(dǎo)材料二次模制在承載所述發(fā)射器、所述檢測器以及所述支持電子器件的所述基板上。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述基板被用作注塑成型工藝中的插入物。
15.根據(jù)權(quán)利要求12至14中任一項(xiàng)所述的方法，其中，卷對卷制造被用于生產(chǎn)所述基板或向所述基板提供以下中的至少一些所述支持電子器件、所述發(fā)射器、或所述檢測器， 或者所述卷對卷制造用于向所述基板提供所述光導(dǎo)或一些其他功能層。
全文摘要
一種適用于觸摸屏的裝置，該裝置包括基板(206)，諸如基本上光學(xué)透明的膜或限定了通孔的膜，所述基板包括支持電子器件(212)，諸如包括多個(gè)印刷導(dǎo)體的印刷電子器件，所述支持電子器件用來對其他電子部件(210)提供電力、控制和/或通信連接；多個(gè)發(fā)射器和檢測器(210)，布置在基板上與支持電子器件，分別用來發(fā)射和檢測光；以及光導(dǎo)(208)，布置在基板上，使得發(fā)射器和檢測器以及可選地至少部分支持電子裝置基本上浸入光導(dǎo)材料中，選擇包含了光導(dǎo)材料的折射系數(shù)的光導(dǎo)的特性以及配置發(fā)射器和檢查器，使得當(dāng)使用時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)射器與檢查器之間的光導(dǎo)內(nèi)的光的全內(nèi)反射(TIR)型傳播，以及使得基于TIR性能的下降能夠識別觸摸，其中TIR性能的下降由經(jīng)檢測光來確定。披露了相關(guān)的制造方法。
文檔編號G06F3/042GK102203706SQ200980142351
公開日2011年9月28日 申請日期2009年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月24日
發(fā)明者安蒂·克雷嫩, 揚(yáng)內(nèi)·艾基奧 申請人:Vtt技術(shù)研究中心