CN102346600A - 光扫描型触摸面板 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光扫描型触摸面板。该光扫描型触摸面板包括：至少两个光扫描单元，位于显示屏外部的一侧；多个光导单元，位于显示屏的其它侧；以及光接收单元，位于多个光导单元的每个的至少一端。每个光导单元包括：光引导构件，具有光入射面和光出射面；扩散片，位于光入射面处；多个反射片，位于光引导构件的除光入射面和光出射面之外的各面处；以及漫反射引发单元，位于光引导构件的一侧，并面对多个反射片之一。

Description

光扫描型触摸面板

技术领域

所描述的技术总地涉及光扫描型触摸面板。

背景技术

触摸面板安装在显示装置的屏幕上以计算用户触摸的特定位置的坐标。作为触摸面板识别触摸点的方法，已经发展了使用电阻膜的方法、使用检测电容变化的方法、使用电波的方法、使用光阻挡的方法以及各种其它的方法。

使用光阻挡的方法包括光扫描型触摸面板。光扫描型触摸面板具有如下结构：其中至少两个光扫描单元位于显示装置的一端(或一侧)的外侧，每个光扫描单元由光发射元件和扫描驱动单元形成，并且光导单元和光接收元件位于显示装置的其它端(或其它侧)。光接收元件电连接信号处理器。

当光扫描单元在显示装置的屏幕上方的位置沿平行于屏幕的方向扫描光时，光传输到光导单元，并且光导单元将光传输到光接收单元。当用户使用障碍物(例如，手指或记录笔)触摸屏幕上的特定点时，在触摸点处的光被阻挡，从而光接收元件和信号处理器通过一系列操作过程来计算由障碍物引起的黑区的坐标。

在本背景技术部分公开的以上信息仅是为了增强对所描述技术的背景的理解，因此它可以包含并不形成在该国中已经为本领域普通技术人员知晓的现有技术的信息。

发明内容

所描述的技术提供了能够通过增大光导单元的光传输效率来改善光接收元件的光接收效率的光扫描型触摸面板。

所描述的技术还提供了能够通过简化信号处理来减少或抑制坐标失真及降低制造成本的光扫描型触摸面板。

根据本发明示范性实施例的光扫描型触摸面板包括：至少两个光扫描单元，位于显示屏外部的一侧；多个光导单元，位于显示屏的其它侧；以及光接收单元，位于多个光导单元中的每个的至少一端。每个光导单元包括：光引导构件，具有光入射面和光出射面；扩散片，位于光入射面处；多个反射片，位于光引导构件的除光入射面和光出射面之外的各面处；以及漫反射引发单元，位于光引导构件的一侧，面对多个反射片之一。

漫反射引发单元可以与所述反射片之一相邻设置并面对扩散片。

漫反射引发单元可以包括形成在光引导构件处的凹槽。

每个凹槽可以具有棱锥形状。

漫反射引发单元可以布置为沿光引导构件的长度方向彼此间隔开。

光接收单元可以位于光导单元的一端，漫反射引发单元可以沿光引导构件的长度方向彼此不规则地间隔开。

漫反射引发单元的相邻两个之间的距离可以从光接收单元所在的一端朝向光引导构件的相反端逐渐减小。

反射片之一可以附接到光引导构件的没有设置光接收单元的相反端。

至少一个反射片可以与扩散片形成倾斜角，光接收单元可以位于光导单元的一端。

漫反射引发单元可以沿光引导构件的长度方向彼此规则地间隔开。

随着漫反射引发单元设置得远离光接收单元，漫反射引发单元的相邻两个之间的距离可以逐渐减小。

漫反射引发单元可以沿光引导构件的长度方向彼此接触。

光扫描单元的数目可以为三以用于多点触摸识别(multi-touchrecognition)，三个光扫描单元的每个可以包括光发射元件和扫描驱动单元，扫描驱动单元转动扫描从光发射元件发射的光。所发射的光可以是激光束。

扫描驱动单元可以包括电机以及安装在电机上的反射镜，三个扫描驱动单元可以通过时分法驱动。

三个光扫描单元可以包括设置在光发射元件与扫描驱动单元之间的三种调制过滤器。

光接收单元可以包括对应于三种调制过滤器的三种滤光器。

根据本发明的示范性实施例，光接收单元的光接收效率可以通过增大光导单元的光传输效率而改善。因此，可以实现具有高分辨率和低坐标识别错误的高质量触摸面板。此外，制造成本可以通过减少触摸面板的部件的数目来降低。

附图说明

图1是根据本发明第一示范性实施例的光扫描型触摸面板的示意性俯视平面图。

图2是图1的光扫描型触摸面板的扫描驱动器的示意图。

图3是图1的光扫描型触摸面板的一个光导单元和两个光接收单元的截面图。

图4是沿图3的IV-IV线取得的剖开透视图。

图5是用于描述多点触摸识别的示例的光扫描型触摸面板的示意性俯视平面图。

图6是光接收信号的波形。

图7是根据本发明第二示范性实施例的光扫描型触摸面板的示意性俯视平面图。

图8是图7的光扫描型触摸面板的光导单元的截面图。

图9是根据本发明第三示范性实施例的光扫描型触摸面板的示意性俯视平面图。

图10A、图10B和图10C是图9的光扫描型触摸面板的光导单元的截面图。

一些附图标记的说明

100，110，120：触摸面板

101，102，103：光扫描单元

11：光发射元件    12：扫描驱动单元

131，132，133：调制过滤器    201-209：光导单元

21：光入射面      22：光出射面

23，231：光引导构件   24：扩散片

25：反射片

26，261，262：漫反射引发单元

30：光接收单元        31：光接收元件

32：会聚透镜          40：信号处理器

具体实施方式

在下文将参照附图更充分地描述本发明，本发明的示范性实施例在附图中示出。如本领域技术人员将理解的，所描述的实施例可以以各种不同的方式修改，而都不背离本发明的精神或范围。

图1是根据本发明第一示范性实施例的光扫描型触摸面板的示意性俯视平面图。

参照图1，第一示范性实施例的光扫描型触摸面板100安装在显示装置上，并包括光扫描单元101、102和103、光导单元201、202和203、光接收单元30以及信号处理器40。光扫描单元101、102和103位于显示装置屏A10外部的一端(例如，一侧)，光导单元201、202和203分别位于显示装置屏A10的除设置光扫描单元101、102和103的端部之外的端部(例如，侧)。

图1示范性地示出了光扫描单元101、102和103位于显示装置屏A10外部的下端(例如，下侧)，三个光导单元201、202和203分别位于显示装置屏A10的上端、右端和左端(例如，上侧、右侧和左侧)。然而，光扫描单元101、102和103以及光导单元201、202和203的位置可以被不同地修改。

光扫描型触摸面板100包括至少两个光扫描单元，并可以包括三个光扫描单元101、102和103以用于多点触摸识别。这里，多点触摸表示两个或更多的障碍物同时触摸显示装置屏A10。三个光扫描单元101、102和103彼此平行地位于显示装置屏A10外部的一端(例如，一侧)，且它们之间分别具有间隙。换句话说，图1的三个光扫描单元101、102和103布置在相同行上并彼此间隔开。

图2是图1的光扫描型触摸面板的扫描驱动单元(也就是，扫描驱动器)的示意图。

参照图2，每个光扫描单元101、102和103包括光发射元件11和扫描驱动单元12，扫描驱动单元12转动地扫描从光发射元件11发射的光(例如，激光束)。

在一个实施例中，光发射元件11由发射非可见光谱的激光束的激光发射元件形成。扫描驱动单元12可以由电机121和安装在电机121上的反射镜(例如，多角境)122形成。扫描驱动单元12通过电机121转动反射镜122从而转动地扫描从光发射元件11发射的平行于显示装置的屏幕的激光束。

在一个实施例中，扫描驱动单元12扫描从三个光发射元件11发射的激光束使得相应的激光束能够有时间差地到达光导单元201、202和203。也就是，三个扫描驱动器101、102和103将相应激光束的扫描起始时间设定为彼此不同并使用时分法。通过时分法，信号处理器40能够分开三个光扫描单元101、102和103的信号。

此外，光扫描单元101、102和103具有设置在光发射元件11与扫描驱动单元12之间的不同类型的调制过滤器131、132和133从而以不同的频率调制从三个光发射元件11发射的激光束。在此情形下，能够减少或有效抑制由于外部光噪声导致的错误操作。在其它的实施例中，可以省略扫描驱动单元12，光扫描单元可以由光发射元件11和调制过滤器131、132和133形成。

扫描驱动单元12不限于图2中公开的实施例，可以使用诸如压电致动器的其它器件(例如，机械器件)。此外，当光扫描单元101、102和103具有调制过滤器131、132和133时，光接收单元30具有使特定波长的激光束通过的三种类型的滤光器。信号处理器40能够使用滤光器分开三个光扫描单元101、102和103的信号。

返回参照图1，光导单元201、202和203位于显示装置屏A10的没有设置光扫描单元101、102和103的其它端(例如，其它侧)，以接收从光发射元件11发射的激光束。此外，光接收单元30位于光导单元201、202和203的每个的两端。光导单元201、202和203将从光发射元件11发射的激光束传输到各自的光接收单元30。

图3是图1的光扫描型触摸面板的一个光导单元(例如，一个光导)和两个光接收单元(例如，两个光接收器)的截面图，图4是沿图3的IV-IV线取得的剖开透视图。

参照图3和图4，光导单元201具有长条形，并包括面对光扫描单元101、102和103且接收激光束(L/B)的光入射面21以及面对两个光接收单元30以发射光的光出射面22。光接收单元30可以由光接收元件31和位于光接收元件31前面的透镜(例如，会聚透镜)32形成。

光导单元201包括：形成为长条形的透明光导构件(或光引导构件)23；位于光导构件23的光入射面21处的扩散片24；以及位于光导构件23的除光入射面21和光出射面22之外的其它三个面的反射片25。光导构件23可以由透明的丙烯酸类材料(acryl material)制成。光导单元202和203可以具有与光导单元201基本相同的构造。

此外，光导单元201包括形成在光导构件23的一侧且面对反射片25之一的漫反射引发单元26。漫反射引发单元26是形成在光导构件23的一侧的凹槽，例如，每个凹槽具有棱锥形状。

漫反射引发单元26位于光导构件23的与扩散片24相反的一侧，也就是与扩散片24相对的一侧，漫反射引发单元26和扩散片24彼此间隔开(例如，以预定的距离设置)。漫反射引发单元26不限于棱锥形状。也就是，漫反射引发单元26的凹槽形状可以被不同地修改。

从光扫描单元101、102和103扫描的激光束L/B通过光导单元201的扩散片24传输到光导构件23中，并通过位于光导构件23的三个面处的反射片25进行反复的光反射到达光出射面22。因此，光导单元201通过光出射面22发射被传输的激光束L/B，所发射的激光束L/B通过透镜(例如，会聚透镜)32传输到光接收元件31。

在此情形下，由于漫反射引发单元26位于光导构件23的一侧，与反射片25相对，所以在光导构件23与反射片25之间进行有效的漫反射，从而可以提高从光入射面21到光出射面22的光传输效率。

也就是，如果没有提供漫反射引发单元，大部分激光束将会被反射片朝向扩散片反射。然而，被反射片25反射的激光束是这样的，即相对大量的激光束发射到光出射面22。因此，根据一个示范性实施例的光扫描型触摸面板100可以增大光接收单元30的光接收效率并改善触摸识别灵敏度。

在图3和图4中未示出的光导单元202和203可以具有与光导单元201基本相同的形状和构造。

返回参照图1，信号处理器40电连接到光接收单元30。当用户使用障碍物触摸屏幕上的特定点时，触摸点处的光被阻挡，这被光接收单元30识别。然后，信号处理器40通过一系列操作过程计算由障碍物引起的黑区(blackarea)的坐标。

图5是用于描述多点触摸识别的示例的光扫描型触摸面板100的示意性俯视平面图，图6示出光接收信号的波形。

参照图5和图6，三个光扫描单元101、102和103以0°至180°之间的转动扫描角度来扫描激光束L1、L2和L3且同时激光束之间具有时间差。当两个障碍物B1和B2存在于显示装置屏A10的特定点时，从三个光扫描单元101、102和103发射的激光束L1、L2和L3不能传输到光导单元201、202和203的相应位置，因为它们被两个障碍物B1和B2阻挡。

返回参照图1，信号处理器40计算激光束L1、L2和L3被阻挡的时间以及障碍物B1和B2相对于光扫描单元101、102和103的角度，使得信号处理器40能够使用三角测量来计算第一障碍物B1的坐标(x1，y1)和第二障碍物B2的坐标(x2，y2)。

在图5中，第一障碍物B1相对于第一光扫描单元101、第二光扫描单元102和第三光扫描单元103的角度分别标记为α1、β1和γ1，第二障碍物B2相对于第一光扫描单元101、第二光扫描单元102和第三光扫描单元103的角度分别标记为α2、β2和γ2。信号处理器40的操作过程为本领域技术人员所知晓，因此将不提供进一步的描述。

图7是根据本发明第二示范性实施例的光扫描型触摸面板的示意性俯视平面图，图8是图7的光扫描型触摸面板的光导单元的截面图。与第一示范性实施例相同的构成元件将具有相同的附图标记，将描述不同的部件。

参照图7和图8，根据第二示范性实施例的光扫描型触摸面板110的漫反射引发单元261布置为沿光导构件23的长度方向在漫反射引发单元261之间具有非均匀间隙，光接收单元30分别位于光导单元204、205和206的仅一端。漫反射引发单元261之间的间隙从光导构件23的设置光接收单元30的一侧端到相反侧端逐渐减小，从而随着漫反射引发单元261位于距离光接收单元30更远的位置，漫反射引发单元261更密集地布置。

由于随着漫反射引发单元261之间的间隙减小，光导单元204的光传输效率能够提高，所以能够减少光接收单元30的数目。也就是说，相对于一个光导单元204提供一个光接收单元30，从而能够减少部件的数目。在此情形下，反射片25可以附接到光导构件23的没有提供光接收单元30的相反侧端。

图9是根据本发明第三示范性实施例的光扫描型触摸面板的示意性俯视平面图，图10A至图10C是图9的光扫描型触摸面板的截面图。与第一示范性实施例相同的构成元件将具有相同的附图标记，将描述不同的部件。

参照图9和图10A至图10C，在根据第三示范性实施例的光扫描型触摸面板120中，反射片251相对于扩散片24以倾斜角度(例如，预定倾斜角)设置，光接收单元30位于每个光导单元207、208和209的一侧端。

如图10A所示，漫反射引发单元26可以沿光导构件(或光引导构件)231的长度方向布置为其间具有恒定的间隙。或者，如图10B所示，漫反射引发单元261可以随着它们位于距离光接收单元30更远的位置而布置得更密集。或者，如图10C所示，漫反射引发单元262可以在光导构件231的长度方向彼此相邻地布置而其间没有间隙(或者基本没有间隙)。

光导构件231从光接收单元30所在的一侧端朝向相反侧端在宽度上逐渐减小，因此，随着远离光接收单元30，扩散片24与反射片251之间的间隙减小。在三个光导单元207、208和209中，三个扩散片24设置为分别平行于显示装置屏A10的三侧，面对三个扩散片24的三个反射片251相对于显示装置屏A10的三侧分别具有斜度(例如，预定斜度)。

如上所述，由于反射片251相对于扩散片24倾斜，所以从反射片251反射的激光束基本上朝向光接收单元30的方向。因此，通过漫反射引发单元26、261和262以及倾斜的反射片251，第三示范性实施例的光扫描型触摸面板120能够进一步改善光导单元207、208和209的光传输效率。

尽管已经结合目前认为是实际的示范性实施例描述了本公开，但是应理解，本发明不限于所公开的实施例，而是相反地，本发明旨在涵盖包括在权利要求书及其等同物的精神和范围内的各种修改和等同布置。

Claims (16)

1.一种光扫描型触摸面板，包括：

至少两个光扫描单元，位于显示屏外部的一侧；

多个光导单元，位于所述显示屏的其它侧；以及

光接收单元，位于所述多个光导单元的每个的至少一端，

其中所述多个光导单元中的每个包括：

光引导构件，具有光入射面和光出射面；

扩散片，位于所述光入射面处；

多个反射片，位于所述光引导构件的除光入射面和光出射面之外的各面处；以及

漫反射引发单元，位于所述光引导构件的一侧，并面对所述多个反射片之一。

2.如权利要求1所述的光扫描型触摸面板，其中所述漫反射引发单元与所述多个反射片之一相邻设置并与所述扩散片相对。

3.如权利要求2所述的光扫描型触摸面板，其中所述漫反射引发单元包括形成于所述光引导构件的凹槽。

4.如权利要求3所述的光扫描型触摸面板，其中每个所述凹槽具有棱锥形状。

5.如权利要求3所述的光扫描型触摸面板，其中所述漫反射引发单元布置为沿所述光引导构件的长度方向彼此间隔开。

6.如权利要求3所述的光扫描型触摸面板，其中所述光接收单元位于所述多个光导单元的每个的一端，所述漫反射引发单元沿所述光引导构件的长度方向彼此不规则地间隔开。

7.如权利要求6所述的光扫描型触摸面板，其中所述漫反射引发单元的相邻两个之间的距离从所述光接收单元所在的一端朝向所述光引导构件的相反端逐渐减小。

8.如权利要求7所述的光扫描型触摸面板，其中所述多个反射片之一附接到所述光引导构件的没有设置所述光接收单元的相反端。

9.如权利要求3所述的光扫描型触摸面板，其中所述多个反射片中的至少一个与所述扩散片形成倾斜角，所述光接收单元位于所述多个光导单元的每个的一端。

10.如权利要求9所述的光扫描型触摸面板，其中所述漫反射引发单元沿所述光引导构件的长度方向彼此规则地间隔开。

11.如权利要求9所述的光扫描型触摸面板，其中随着所述漫反射引发单元位于距离所述光接收单元更远的位置，所述漫反射引发单元的相邻两个之间的距离逐渐减小。

12.如权利要求9所述的光扫描型触摸面板，其中所述漫反射引发单元沿所述光引导构件的长度方向彼此接触。

13.如权利要求1所述的光扫描型触摸面板，其中所述至少两个光扫描单元包括三个光扫描单元以用于多点触摸识别，所述三个光扫描单元的每个包括光发射元件和扫描驱动单元，所述扫描驱动单元转动扫描从所述光发射元件发射的光。

14.如权利要求13所述的光扫描型触摸面板，其中所述扫描驱动单元包括电机以及安装在所述电机上的反射镜，且所述三个扫描驱动单元通过时分法驱动。

15.如权利要求13所述的光扫描型触摸面板，其中所述三个光扫描单元分别包括设置在所述光发射元件与所述扫描驱动单元之间的不同类型的调制过滤器。

16.如权利要求15所述的光扫描型触摸面板，其中所述光接收单元包括对应于三种所述调制过滤器的三种滤光器。

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