CN103941923A - —种拼合触摸装置方法及拼合触摸装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种拼合触摸装置方法，包括至少两个触摸感应模块，但仅有一个触摸控制模块或总控模块执行全部触摸感应模块总控制器功能；在组合形式上可以采用各自物理上可独立的触摸感应模块进行拼合，或采用全部集成在物理上不能分离的同一个载体上的至少两个触摸感应模块构成的整体，或者前两者相结合；为减少拼合对性能的影响，可以尽可能将有关的器件部署在拼合后的外缘。本发明还公开了与上述方法对应的拼合触摸装置。本发明提供了一种简单易行的多点触控解决方案和尺寸扩大解决方案，同时也提高了触摸装置容错能力。

Description

—种拼合触摸装置方法及拼合触摸装置

技术领域

本发明涉及触摸技术领域，特别是一种拼合触摸装置方法及拼合触摸装置。

背景技术

触摸装置包括触摸屏、触摸笔、触摸板、触摸膜等，其中触摸屏、触摸笔、触摸板等一般是能够独立接受触觉输入的设备或部件，而触摸膜等则是具备触觉感应能力但一般还需要以此为基础进一步制成触摸设备或部件的半成品。上述触摸装置中，目前以触摸屏最为常见。触摸屏是用手指或其它触摸感应介质直接触摸显示器操作计算机（或其它类型电子产品）的一种输入设备。现今在各种电子产品市场中，移动电话、平板电脑、个人数字助理、MP3/MP4 等便携式电子产品，以及电脑家用电器等都在逐渐开始使用触摸屏作为用户和电子设备数据沟通的界面。触摸屏作为一种定位和输入设备，用户在使用时可以对显示的物件进行触摸、拖拽和手势等操控，这样使人机交互变得更加简单、直观和人性化，同时也符合电子产品轻薄化的发展趋势。触摸屏正在取代鼠标、键盘等传统输入设备，成为电子产品的重要组成部件。2007年美国苹果公司生产的iPhone手机等产品的推出，成为触摸屏发展的一个里程碑，iPhone手机等产品的热销，使触摸屏真正走入人们的日常生活。

按照触摸屏的工作原理和传输信息的介质，可以把触摸屏分为四种，分别是电阻式、电容式、声波式、光学式。

1、电阻式触摸屏。电阻式触摸屏结构为上下两层镀有导电功能的透明ITO（铟锡氧化物）膜，两片膜间设有空气层间隙，当屏幕处于未被按压的状态时，上下膜不接触，触摸屏处于未导电状态，而当操作者以指尖或笔尖压按屏幕时，上下膜发生形变接触导电，再通过侦测X 轴和Y 轴电压变化值定位出触控点的坐标，完成屏幕的触按处理机制。一般电阻式触摸屏为4 线结构，随着技术发展逐渐出现5 线、6 线与8 线等多种类型，线数越多，可侦测的精密度越高，电阻屏的性能也就越优异。电阻屏具有结构简单、成本较低，制造方法成熟等优点，曾经是市场的主流技术，得到广泛的应用。但是电阻屏功耗大、寿命较短、易出现检测点漂移，特别是不支持多点触控，已不能满足触控技术的发展和人们的需要，其地位目前已被电容式触摸屏取代。

2、电容式触摸屏。电容式触摸屏技术分为表面电容式和投射式两种。表面电容式触摸屏的原理是利用电场感应方式感测屏幕表面。其面板是一片均匀镀刻的ITO 层，面板的四角各有一条输出线与控制器连接在一起，使用时触摸屏表面会有一个电场，如果接地的物体触碰到屏表面，面板表面的电场就会发生电荷的转移，通过侦测这个电荷的转移就可以准确的定位触碰点的坐标。表面电容式触摸屏具有使用透光率高、寿命长、但是不支持多点触控、分辨率低，目前主要应用于大尺寸户外用触摸屏，如各类公共信息和服务平台。投射电容式触摸屏原理是借助电极发射出的静电场线来感应的。投射电容技术包括自我电容和交互电容两种，它们的投射电容式传感器中，传感电容在设计中遵循了相关的方法，在规定的时间内就能侦测到触摸，该触摸与以往不同的就是不仅能识别出单指，还能识别多根手指。自2009 年以来，美国苹果公司生产的iPhone、iPad 为其赢得了良好的效益，推动了投射式电容屏技术不断走向繁荣，根据市场研究机构Displaysearch 调查，投射式电容触控技术在2010 年正式超越电阻式触控技术，成为产值比重最高的触控面板技术。

3、声波式触摸屏。声波式触摸屏包括两种：表面声波式触摸屏和弯曲声波式触摸屏。表面声波式触摸屏是利用声波定位的一种触控技术。触摸屏四角设置有发射和接收声波的传感器，当手指触摸屏幕时，手指吸收部分声波能量，传感器就可以侦测信号在衰减，由此计算出触摸点的位置。表面声波触摸屏技术比较稳定，具有很高的精度，除了可以响应X和Y坐标外，还能响应第三轴z 轴坐标，也就是压力轴响应。表面声波触摸屏的透光率好，耐用性强，反应灵敏，寿命长，不影响图像质量，一般在办公室、机关单位等环境比较清洁的公共场所使用。弯曲声波式触摸屏是一种声音脉冲识别技术。弯曲式的声波在沿基板内部传播，因此弯曲声波式触摸屏可以排除衣物、灰尘和昆虫等环境因素造成的误识别。目前弯曲式触摸屏主要应用于中大尺寸的信息亭、金融设备等。

4、光学式触摸屏。光学式触摸屏包括两种：红外式触摸屏和CCD光学式触摸屏。红外式触摸屏原理是在X、Y 方向上设置一定数量的红外线矩阵来侦测定位用户的触摸。红外触摸屏在正面位置安装一个电路板外框，外框四边排布红外线发射管和接收管，发射管和接收管一一对应成垂直的矩阵。触摸屏幕时，触摸物体就会阻挡该位置的横竖两条红外发射线，相对应位置就不能接收到红外线，就可以定位出触摸点在屏幕的位置。红外线式触摸屏优点是透光率高、抗干扰能力强、触控稳定性高，缺点是红外触摸屏的准确度易受环境光线变化的干扰。目前先进的红外线式触摸屏寿命得到大幅提高，在对手指移动轨迹进行跟踪时，相关要求规定的精度、平滑度、跟踪速度都能实现，可以进行手写识别输入，还能很好的转换成图像轨迹。红外式触摸屏主要是在没有强光线干扰的公共场所、办公室或者是不需要精密要求的工业控制场所中使用。CCD光学式触摸屏，由含有镜头结构的两个CCD、背光源（例如红外线）以及位于屏幕边缘的反射条组成，CCD布置在触摸屏的左右两角，在系统中拥有独立的坐标值。工作时，背光源会发射红外线或其他不可见光，手指接触触摸屏后，CCD会测量CCD到手指的距离、CCD主光线与其光学系统光轴等的夹角等一系列数据，最后计算出手指的坐标值，将其转换为鼠标信息传递给电脑。

按安装方式触摸屏可以分为外挂式、内置式和整体式。外挂式触摸屏就是将触摸装置的触摸感应部分直接安装在显示设备的前面，内置式触摸屏是把触摸装置的触摸感应部分安装在显示设备的外壳内、显像管的前面，整体式触摸屏则是将触摸感应部分制作到显像管上。触摸屏技术发展日新月异，先有静电容量方式，后有在液晶面板中内置触摸传感器的“In-cell型”和玻璃盖板一体型OGS等多种新技术不断亮相。后两种技术因可实现智能手机薄型化和提高视认性而开始普及，Incell型因得到美国苹果公司最新款智能手机iPhone 5的采用而备受关注，玻璃盖板一体型OGS则由日本索尼移动通信的智能手机Xperia V等的采用。最近在玻璃盖板上贴有触摸传感器的“薄膜传感器型”（GIF）也很受推崇，苹果公司的最新款平板电脑iPad mini就采用了该技术，因其成品率低、产量少、价格也贵，但比较易于支持7～10英寸的中等尺寸，因此极有可能在平板终端中普及。 此外，在彩色滤光片基板上形成触摸传感器的“On-cell型”面板的量产制造装置也开始接受订货。对于手机来说，是In-cell和OGS的比拼，种种迹象显示，苹果采用的In-cell技术并不能称为最好的技术，成品率也难于往上提升，OGS则由于技术难度较低，因此预计近期将获得较大的采用机会而大放异彩。至于究竟哪种技术会成为主流，由于每种技术各有其优缺点，估计还不会有某一种技术成为市场的唯一选择。

2007 年以来，美国苹果公司i-Pad、iPhone 系列产品能够在激烈的市场竞争中获得巨大的成功，就是因为采用的投射式电容式触摸屏可支持多点触控，给用户带来了更加丰富的触控体验，开启了多点触摸技术应用的新风潮。多点触摸技术已经从最初的仅支持2 点缩放，逐渐发展实现3 指滚动、4 指拨移、5 指以上触控式别以及多重输入方式等。今后多点触控技术将向更细致的屏幕物件操控以及更具自由度的方向发展。多点触摸顾名思义就是识别到两个或以上手指的触摸。多点触摸技术目前有两种：Multi-Touch Gesture和Multi-Touch All-Point。通俗地讲，就是多点触摸识别手势方向和多点触摸识别手指位置。现在看到最多的是Multi-Touch Gesture，即两个手指触摸时，可以识别到这两个手指的运动方向，但还不能判断出具体位置，可以进行缩放、平移、旋转等操作。这种多点触摸的实现方式比较简单，轴坐标方式即可实现。把ITO分为X 、Y轴，可以感应到两个触摸操作，但是感应到触摸和探测到触摸的具体位置是两个概念。XY 轴方式的触摸屏可以探测到第2 个触摸，但是无法了解第二个触摸的确切位置。单一触摸在每个轴上产生一个单一的最大值，从而断定触摸的位置，如果有第二个手指触摸屏面，在每个轴上就会有两个最大值。这两个最大值可以由两组不同的触摸来产生，于是系统就无法准确判断了。有的系统引入时序来进行判断，假设两个手指不是同时放上去的，但是，总有同时触碰的情况，这时，系统就无法猜测了。我们可以把并不是真正触摸的点叫做“鬼点”。Multi-Touch All-Point是近期比较流行的话题。其可以识别到触摸点的具体位置，即没有“鬼点”的现象。多点触摸识别位置可以应用于任何触摸手势的检测，可以检测到双手十个手指的同时触摸，也允许其他非手指触摸形式，比如手掌、脸、拳头等，甚至戴手套也可以，它是人性化的人机接口方式，很适合多手同时操作的应用，比如游戏控制。Multi-Touch All-Point的扫描方式是每行和每列交叉点都需单独扫描检测，扫描次数是行数和列数的乘积。例如，一个10根行线、15根列线所构成的触摸屏，使用Multi-Touch Gesture 的轴坐标方式，需要扫描的次数为25 次，而多点触摸识别位置方式则需要150 次。Multi-Touch All-Point基于互电容的检测方式，而不是自电容，自电容检测的是每个感应单元的电容（也就是寄生电容Cp）的变化，有手指存在时寄生电容会增加，从而判断有触摸存在，而互电容是检测行列交叉处的互电容（也就是耦合电容Cm）的变化，当行列交叉通过时，行列之间会产生互电容（包括：行列感应单元之间的边缘电容，行列交叉重叠处产生的耦合电容），有手指存在时互电容会减小，就可以判断触摸存在，并且准确判断每一个触摸点位置。

触摸屏主要结构是由触摸检测部件和触摸屏控制器组成。触摸检测部件安装在显示器面板前面，用于检测用户触摸位置，接收后传送至触摸屏控制器；触摸屏控制器的主要作用是从触摸检测部件上接收触摸信息，并将它转换为触摸位置或手势，再送给CPU，它同时能接收CPU发来的命令并加以执行。触摸检测部件包含可以感应触摸的传感器，其它类型的触摸装置也有类似的部件，后文中统称为触摸感应模块；其它类型的触摸装置同样也有类似于触摸屏控制器的部件，后文中统称为触摸控制模块。

不同的触摸技术（有时也称为触控技术）各自有不同的优缺点，但总体来说，识别触摸点越多、尺寸越大，其实现的技术难度和成本均快速增长。另外，现有的触摸装置容错性不强，一旦出现故障则其影响是全局性的，甚至导致整个触摸输入失效。

发明内容

本发明的目的在于解决已有的触摸装置在实现更多点触摸、更大尺寸时其技术难度和成本均快速增长及容错性不强的问题，提供一种一种简单易行的多点触控解决方案和尺寸扩大解决方案，同时也提高了触摸装置容错能力。 

本发明的拼合触摸装置方法，相对于现有的触摸装置最大的不同是由多个类似于现有的触摸装置拼合而成，从而基本立足于现有技术来实现更多点触摸和尺寸倍增，具体方案如下：

包括至少两个触摸感应模块，但仅有一个触摸控制模块执行全部触摸感应模块总控制器功能，与现有触摸装置直接拼合的不同在于，参与拼合的是不带控制器的触摸感应模块，所有的触摸感应模块均受仅有的一个触摸控制模块控制，该触摸控制模块执行全部触摸感应模块总控制器功能，可以接收全部触摸感应模块上触摸信息，并在对接收的全部触摸信息进行整体分析后再转换为触摸位置或手势，由于各触摸感应模块的触摸检测信息是局部的检测信息，因此在转换为局部触摸位置后需要再转换为全局的触摸位置，在有些情况下还可以在得出同时的所有触摸位置信息放在一起进行进一步分析，如进行手势识别等，从而实现更多的解析功能。这样如果单个触摸感应模块均为单点触摸模块，那么两块拼合便可成为双点触摸，但和现有的双点触摸的不同在于这两点需在不同区域（即不同的触摸感应模块）上，以此类推，拼合后的可识别的多点触摸为所有模块的点的总和，但各自区域内可识别的点仍不变；同时拼合后的尺寸为全部触摸感应模块尺寸的总和，这样就可以在几乎无需任何新技术的情况下实现尺寸的倍增，当然也不是一点新技术都没有，各个触摸感应模块连接到同一个触摸控制模块的连接需要重新设计，最简单的设计方法就是各个触摸感应模块用各自不同的线路连接到同一个触摸控制模块，另外触摸控制模块的触摸识别算法要改进。也可以采用多个触摸控制模块，但有且仅有一个总控模块执行全部触摸感应模块总控制器功能，总控模块之外的其它触摸控制模块用以分担总控模块的职能执行原触摸控制器的职能，最后都传送到总控模块进行全局转换、手势解析等。

上述拼合触摸装置方法，可以进一步明确拼合的外观形式，具体方案如下：

采用各自物理上可独立的触摸感应模块进行拼合，这种情况就如同当前的各种拼接的大屏幕，制造时是一个一个模块单独制造的，各个模块在物理上是可以独立的，可以独立包装和运输，在拼接大屏幕时根据需要将模块拼接即可。或采用全部集成在物理上不能分离的同一个载体上的至少两个触摸感应模块构成的整体，这种方案是将各个触摸感应模块事先固化到同一个载体上，如同一块玻璃、PET上，具体加工工艺可以是在同一个载体上粘贴各自独立的触摸膜或蚀刻触摸模块，这样尽管各个触摸感应模块在逻辑上是独立的，但在物理上是一体的，这种方案其实不需要再进行物理上的拼合，因而更加稳固可靠。或者综合前面两种方案，采用至少两个物理上可独立的单元拼合且其中至少一个单元采用了全部集成在物理上不能分离的同一个载体上的至少两个触摸感应模块构成的整体。

上述拼合触摸装置方法，可以进一步改进，具体方案如下：

尽可能将可能影响性能的器件部署在拼合后的外缘。在有些触摸技术当中，比如表面声波式触摸屏当中，一般要在触摸屏三个角安装两对声波发送器件，运用与本拼合触摸装置方法中相应的触摸感应模块也是如此，为了减少相互间的干扰及有利于散热，可以考虑尽可能将可能影响性能的器件部署在拼合后的外缘。

上述拼合触摸装置方法对应的拼合触摸装置，具体方案是：包括至少两个触摸感应模块，但仅有一个控制器模块，或有超过一个控制器模块但有且仅有一个总控模块。

上述拼合触摸装置进一步明确拼合的外观形式，具体方案是：触摸感应模块各自物理上可独立，或触摸感应模块全部整合在物理上不能分离的同一个物体上，或者包含至少两个物理上可独立的单元且其中至少一个单元为全部集成在物理上不能分离的同一个物体上的至少两个触摸感应模块构成的整体。

上述拼合触摸装置的进一步改进，具体方案是：尽可能将可能影响性能的器件部署在拼合后的外缘。

具体实施方案

实施例1

一种拼合电容式触摸屏

四块不带控制器的支持双点触摸的投射电容式触摸膜，以田字型紧密拼合，连接到同一个触摸控制器上，安装在LCD屏的前面，从而使该LCD屏具有触摸功能，最多可识别8点触摸（当每个触摸膜各有2点触摸的时候），尺寸是单片触摸膜的4倍，当一块触摸膜坏掉时，不影响其余区域的触摸事件识别。

实施例2

一种拼合表面声波式触摸屏

四块不带控制器的支持单点触摸的表面声波式触摸感应模块，但在制作表面声波式触摸感应模块时将两对声波发送器件部署在对应拼合后外缘的三个角。以田字型紧密拼合，连接到同一个触摸控制器上，安装在LCD屏的前面，从而使该LCD屏具有触摸功能，最多可识别4点触摸（当每个触摸膜各有单点触摸的时候），尺寸是单片触摸感应模块的4倍，当一块模块坏掉时，不影响其余区域的触摸事件识别。

Claims (6)

1.一种拼合触摸装置方法，其特征在于：

包括至少两个触摸感应模块，但仅有一个触摸控制模块执行全部触摸感应模块总控制器功能，或有超过一个触摸控制模块但有且仅有一个总控模块执行全部触摸感应模块总控制器功能。

2.根据权利要求1所述的拼合触摸装置方法，其特征在于：采用各自物理上可独立的触摸感应模块进行拼合，或采用全部集成在物理上不能分离的同一个载体上的至少两个触摸感应模块构成的整体，或者采用至少两个物理上可独立的单元拼合且其中至少一个单元采用了全部集成在物理上不能分离的同一个载体上的至少两个触摸感应模块构成的整体。

3.根据权利要求1或2所述的拼合触摸装置方法，其特征在于：

尽可能将可能影响性能的器件部署在拼合后的外缘。

4.一种拼合触摸装置，其特征在于：

包括至少两个触摸感应模块，但仅有一个触摸控制模块，或有超过一个触摸控制模块但有且仅有一个总控模块。

5.根据权利要求4所述的拼合触摸装置，其特征在于：触摸感应模块各自物理上可独立，或触摸感应模块全部整合在物理上不能分离的同一个载体上，或者包含至少两个物理上可独立的单元且其中至少一个单元为全部集成在物理上不能分离的同一个载体上的至少两个触摸感应模块构成的整体。

6.根据权利要求4或5所述的拼合触摸装置，其特征在于：

尽可能将可能影响性能的器件部署在拼合后的外缘。