[發明專利]接收觸摸輸入的裝置和方法

無效

• 申請號: 201080061007.4
• 申請日: 2010-11-17
• 公開（公告）號: CN102934058A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: D·庫庫爾吉
• 申請（專利權）人: RPO私人有限公司
• 主分類號: G06F3/042
• 分類號: G06F3/042;G02B6/28;G02B27/30
• 代理公司: 北京市浩天知識產權代理事務所 11276
• 代理人: 劉云貴

技術領域

本發明涉及觸摸屏，尤其涉及具有相對較少的部件的紅外式觸摸屏，減少了邊框(bezel)尺寸和/或降低了成本。然而，應該明白的是，本發明并不限于該特定的應用領域。

相關申請

本發明要求享有來自澳大利亞的臨時專利申請號為2009905626和2010902780的優先權，以及來自美國的臨時專利申請號為61/347330的優先權，其內容已通過引用包含在此。

背景技術

下面關于現有技術的討論是為了將本發明置于合適的技術背景中，并使得本發明的優勢能夠更充分地理解。然而，應當理解的是，在整個說明書中關于現有技術的任何討論都不應被理解為明確地或暗示地承認這樣的現有技術在本領域內是公知的或形成了公知常識的一部分。

基于觸摸傳感的輸入設備（這里指的是不考慮輸入區域是否與顯示屏相對應的觸摸屏）一直被用于電子設備，例如計算機，個人數字助理(PDA)，手持型游戲機以及報攤銷售點，如今又出現在其他便攜式消費電子設備例如移動電話上。通常，觸摸使能的設備允許用戶通過觸摸一個或多個圖形元件（例如呈現在顯示屏上的圖標或虛擬鍵盤的按鍵），或者通過在顯示屏或pad上書寫，來與設備進行交互。一些觸摸傳感技術是已知的，包括電阻式，表面電容式，投射電容式，表面聲波式，光學和紅外式，所有這些技術都在某方面具有優點和缺點，例如成本，可靠性，強光下觀察的舒適度，感知觸摸物體（例如手指，戴手套的手指或尖筆）的不同類型的能力，以及單點觸摸或多點觸摸能力。最常見的方式是使用一層柔韌的電阻式覆蓋層，盡管該覆蓋層容易被損壞，會導致刺眼問題，且容易使位于下面的屏幕變得暗淡，而需要使用額外的功率來彌補這樣的暗淡。電阻式設備還可能對濕度敏感，且電阻式覆蓋層的成本由周長的平方決定。另一種方式是電容式觸摸屏，其也需要一層覆蓋層。在這種情況中，覆蓋層通常更耐用，但是刺眼和暗淡的問題依然存在。

在通常被稱為“紅外”觸摸的另外一種常見方式中，在顯示屏的前方建立起光束矩陣（通常但不一定在紅外線中），通過一個或多個光束的中斷來檢測觸摸。如圖1所示，在例如美國專利US?3,478,220和US?3,673,327中描述的最早期形式的紅外式觸摸屏2，包括沿著矩形輸入區域6的兩個相鄰的側面的離散光源（例如LED）陣列4，該離散光源陣列4朝向對面的沿著該輸入區域的另外兩個側面的光電檢測器陣列10發出兩組平行光束8。如果在輸入區域內的觸摸物體12阻擋了兩條軸線中每條軸線中的至少一束光束的主要部分，則該觸摸物體12的位置將很容易被確定。

如圖2所示，在美國專利號5,914,709的專利中描述了一種不同的紅外式觸摸屏14，其大大減少了光電子部件的數量（并因此降低了部件成本），由集成在L型基板18上的“發射”光波導陣列16代替了光源陣列，該“發射”光波導陣列16通過1×N分路器20將來自單一光源4的光進行分發，以產生網格狀光束8，由集成在另一塊L型基板24上的“接收”光波導陣列22代替了光電檢測器陣列，該“接收”光波導陣列22收集光束，并將收集到的光束引導至檢測器陣列26（例如線陣相機或數碼相機芯片）。每個發射光波導包括同平面式透鏡28，同樣的，每個接收光波導包括同平面式透鏡29，用以準直（collimate）或聚焦信號光在輸入區域6的平面上，觸摸屏還可以包含圓柱形曲面垂直準直透鏡（VCL）30，用以準直在平面外方向上的信號光。如圖1的觸摸屏2中所示，觸摸物體位于每條軸線上阻擋了光束。為簡單起見，在圖2中，輸入區域6的每個側面僅示出了四個波導；在實際的觸摸屏中，同平面式透鏡會間隔足夠緊密，以至于最小的可能的觸摸物體將阻擋在每條軸線上的至少一束光束的主要部分。

另一種不同的紅外式觸摸屏31如圖3所示，該紅外式觸摸屏31已在US?2008/0278460A1、名稱為“傳輸主體”的專利中公開，且這里通過引用而被引入，圖2的觸摸屏中的“發射”波導16以及相關聯的同平面式透鏡28被傳輸主體32所取代，該傳輸主體32包括導光板34以及兩個包含拋物面反射器38的準直/重定向元件36。來自一對光源4（例如LED）的紅外線40被發射進導光板，然后由準直/重定向元件進行準直和重定向，以產生在導光板前面朝向接收波導22傳輸的兩個片光42。根據片光（light?sheet）被觸摸物體阻擋的那些部分，來檢測觸摸事件，并確定觸摸的位置和大小。顯然，導光板34需要對光源4發出的紅外線40是透明的，而且，如果存在置于下方的顯示屏（未示出），導光板34還需要對可見光透明。可選地，顯示屏可以位于導光板和片光之間，在這種情況中導光板不需要對可見光透明。