CN116755580A - 触摸感测装置 - Google Patents
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Abstract
一种触摸感测装置,其包括:板件(2,10),其具有凹入的触摸表面(20);显示面板(1);一组发射器(30a),其布置在所述触摸表面的周围以发射第一光束以传递经过所述触摸表面(20);一组光检测器(30b),其布置在所述触摸表面的周围以接收来自所述一组发射器的光;其中每一光检测器(30b)布置成接收来自多于一个发射器(30a)的光;处理部件,其配置成基于所述一组光检测器(30b)的输出信号来确定在所述触摸表面(20)上的物体的位置。框架组件(100,200,109)配置成支承所述板件(2,10),并且所述触摸表面根据第一抛物线在第一轴线上弯曲。
Description
本申请是分案申请,原案的申请号为201780076351.2,申请日为2017年12月07日,发明名称为“改进的触摸装置”。
技术领域
本发明大体涉及光学触摸敏感系统领域。更具体地说,本发明涉及一种触摸感测装置。
背景技术
在通称为表面上方光学触摸系统(above surface optical touch system)和通过例如US4459476而公知的一类触摸敏感面板中,多个光学发射器和光学接收器围绕触摸表面的外围来布置,以在触摸表面的上方创建由交叉光路构成的网格。每一光路在相应的一对发射器/接收器之间延伸。接触触摸表面的物件将阻断光路中的某些光路。基于检测到阻断的光路的接收器的标识,处理器能够确定在阻断的光路之间的截断位置。此类型的系统只能检测一个物件的位置(单触摸检测)。此外,发射器和接收器的所需数量和因此而来的成本和复杂性会随着触摸面板的表面面积和/或空间解析度的提升而迅速增加。
在例如W02006/095320中示出的变型中,每一光学发射器会发射光束,其发散穿越触摸表面,以及每一光束通过围绕触摸表面的外围来定位的一个以上的光学接收器来检测。
这些系统通常指引光线以在高达5mm的高度上穿越触摸表面。
其它的表面上方光学触摸系统会使用断层扫描触摸成像来感测触摸,例如在WO2016/130074中所述的那样。这样的系统允许将光线引导得更接近触摸表面,这继而使精度可显著提高以及需要较低的光束。光线通常以在高约1mm的高度上在板件上引导。
通常,触摸表面是玻璃板。在光线引导得较接近触摸表面的系统中,板内失真对光信号会有不成比例的巨大影响。因此,当光线较接近板件传递时,在先前公知的表面上方光学触摸系统中使用玻璃板是不适合的,因为系统的精度会因板内失真而受损。
另外,用于组装光学触摸系统的板件和面板(诸如LCD面板)的框架可能以不受控制的翘曲的形式来引入失真,即在板件中引入扭曲或弯曲,即使板件通常是平坦的。不受控制的翘曲甚至可能阻挡光线穿越板件。这是由于框架在连接到面板时不受控制地扭曲。
虽然没有相对于触摸系统来进行叙述,但是从窗户行业和显示面板行业已知有使玻璃翘曲最小化的方法。这种解决方案包括预弯曲玻璃以控制翘曲。然而,这样的解决方案对于触摸敏感系统来说是不适合/不足的,因为它们通常需要在玻璃边界处的笨重框架和/或较靠近面板中心的其处可施压的压力点以控制玻璃形状。这些解决方案不适用于需要极小/轻型边界沟缘,以及除边界之外不可再有任何支承物触摸玻璃的情况。另外,预弯曲玻璃价格昂贵且在运输时易碎。
因此,用于相对于面板保持光学触摸敏感系统的板件的改进型框架组件将是有利的,尤其是允许精度的提高、紧凑性的提升、成本效益和/或受控曲度将是有利的。此外,本领域需要触摸面板具有有益的形状,其有助于将尽可能多的来自发射器的光传递到检测器。
发明内容
因此,本发明的实施例优选寻求通过提供一种组件、一种组装方法以及一套框架部件来单独地或以任何组合的方式来减轻,缓解或消除本领域中的一或多个缺陷,缺点或问题,诸如上文识别的那些。实施例涉及弯曲板和用于相对于面板来保持系统的板件(诸如玻璃板)以使所述板件的曲度受控的组件。实施例还涉及以使曲度受控的方式将光学触摸敏感系统的板件与面板(诸如显示面板)一起组装的方法。
本发明公开一种触摸感测装置,其包括:板件,其具有凹入的触摸表面;显示面板;一组发射器,其布置在所述触摸表面的周围以发射第一光束以传递经过所述触摸表面;一组光检测器,其布置在所述触摸表面的周围以接收来自所述一组发射器的光;其中每一光检测器布置成接收来自多于一个发射器的光;处理部件,其配置成基于所述一组光检测器的输出信号来确定在所述触摸表面上的物体的位置。框架组件配置成支承所述板件,并且所述触摸表面根据第一抛物线在第一轴线上弯曲。
本发明的第一实施例叙述了一种用于保持和控制光学触摸敏感系统用的板件的曲度的组件,包括:第一框架部件,其在第一平面中延伸以及配置成至少部分地绕面板延伸;至少一第二框架部件,其在第二平面中延伸以及形成用于所述板件的支承部份;以及至少一间隔部件,其至少部分地定位在所述支承部分与所述第一框架部件之间,所述间隔部件配置成控制所述第一框架部件的曲度;以及其中所述至少一第二框架部件配置成在所述支承部分之处接合所述板件,并与所述第一框架部件连接,以及其中所述第二框架的形状和/或位置通过所述间隔部件而受控于所述第一框架部件的曲度,以控制所述板件的曲度。
所述第二框架部件可以从松弛状态屈挠到屈挠状态,在所述屈挠状态时,所述第二平面形成沿着所述支承部分的至少一部分长度的拋物线凹曲线。所述组件的螺钉装置与所述第一框架部件组装时可以将所述第二框架部件保持在屈挠状态。
所述第一框架部件可以包括框架部分,所述框架部分包括多个间隔部件,所述多个间隔部件与所述第一框架部件的所述框架部分的角部相隔开地布置。所述间隔部件的配置为以产生使得所述框架远离所述支承部分的力。
每一间隔部件可以包括布置在所述框架部分的孔中的螺钉。
每一间隔部件可以包括具有预定长度的螺钉以及布置在螺钉的头部和所述框架部分之间的间隔件。
所述组件可以包括绕所述框架部分布置和用于将所述第一框架部件连接到所述面板的多个连接部件。
每一所述连接部件可以包括布置在所述框架的孔中的多个螺钉。所述螺钉的至少一个可布置成向所述框架部分施加朝向所述支承部分的第一力,而所述螺钉的至少另一个可布置成向所述框架部分施加远离所述支承部分的第二力。
每一连接部件可以包括至少两螺钉,其中所述两螺钉的第一螺钉布置成与所述支承部分相对以及向所述框架施加朝向所述支承部分的所述第一力;以及所述两螺钉中的第二螺钉布置成接近所述第一框架部件的中心多于接近所述支承部分的周边,以及向所述框架部分施加远离所述支承部分的所述第二力。
每一连接部件可以包括至少三个螺钉,其中所述三个螺钉布置成接近所述第一框架部件的中心多于接近所述支承部分的周边;以及其中所述三个螺钉的第一螺钉布置成向所述框架部分施加朝向所述支承部分的所述第一力,以及所述三个螺钉中的第二螺钉和第三螺钉布置成向所述框架部分施加远离所述支承部分的所述第二力,所述第一螺钉布置在所述第二螺钉和所述第三螺钉之间。
在所述第二框架部件的另一支承部分上可以布置衬垫,其中所述衬垫具有沿其长度变化的厚度。
所述衬垫可以具有相对的端部,并且在所述相对的端部之间比在所述端部处薄。
在所述端部其中一端部处的所述衬垫的第一部分和在所述端部其中另一端部处的所述衬垫的第二部分可以具有第一厚度,以及在所述第一部分和所述第二部分之间的所述衬垫的至少第三部分具有第二厚度,其中所述第一厚度比所述第二厚度厚。
所述第二框架部件可以包括框架侧和所述第三框架部件包括边缘覆盖件,以及其中所述边缘覆盖件包括用于所述面板(1)的另一支承部分,其中框架侧的支承部分和边缘覆盖件的支承部分之间的距离在组装状态下是不连续的。
所述框架侧可以包括布置在所述框架侧的相对端以及在第一平面上的第一孔和第二孔,以及布置在所述第一孔和所述第二孔之间以及在与所述第一平面不同的另一平面上的第三孔。所述边缘覆盖件可包括布置在所述边缘覆盖件的相对端处的第一孔和第二孔以及布置在所述边缘覆盖件的所述第一孔和所述第二孔之间的第三孔。在所述边缘覆盖件与所述框架侧分离时,所述边缘覆盖件的所述第一孔,所述第二孔和所述第三孔布置在同一平面上。所述边缘覆盖件的刚性比所述框架侧的低以及可屈挠,以致于所述边缘覆盖件的所述孔(与所述框架侧的所述孔对齐,以及使得所述边缘覆盖件的所述支承部分在弯曲的平面上延伸。
本发明的第二实施例叙述了一种用于光学触摸敏感系统用的面板和板件的组装方法,包括:提供第一框架部件,其在第一平面中延伸以及配置成至少部分地绕面板延伸;提供至少一第二框架部件,其形成用于所述板件的支承部份;通过所述支承部分支承所述板件;将所述第二框架部件与所述第一框架部件连接,使得所述支承部分至少部分地在与所述第一框架部件的至少一部分大致相对以及与所述第一平面相隔开的第二平面中延伸;以及通过与所述第一框架部件连接的间隔部件来控制所述第一框架部件的曲度,并从而使所述支承部分倾斜以控制所述板件的曲度。
本发明的第三实施例叙述了一套用于组装触摸敏感系统用的面板和板件的框架部件,包括:在第一平面中延伸的第一框架部件;形成用于所述板件的支承部份以及可与所述第一框架部件连接的至少一第二框架部件;以及可与所述第一框架部件可调整地连接的间隔部件;其中所述支承部分的至少一部分能够通过所述间隔部件相对于所述第一框架部件倾斜,以在弯曲的所述第二平面中延伸。
本发明的一些实施例提供了用于控制光学触摸敏感系统用的板件的曲度,使得当板件与面板组装时不会发生弯曲。这可以防止板件中的变形影响传递经过板件的光信号,这继而允许系统具有提高的精确度和较低的光束。额外地或可选择地,实施例提供了曲度控制,使得与基本平坦的板相比,接收来自触摸敏感系统的光发射器的光的检测器的视野增大。此外,改进的视野提供了改进的触摸敏感系统的精度以及允许更好的光束。此外,实施例提供了曲度可控同时又紧凑的组件。而且,可在不接触板件的中心的情况下控制曲度。
本发明的第四实施例叙述了一种触摸感测装置,包括触摸表面;一组发射器,其布置在所述触摸表面的周围以发射第一光束以传递经过所述触摸表面;一组光检测器,其布置在所述触摸表面的周围以接收来自第一组发射器的光,其中每一光检测器布置成接收来自多于一个发射器的光;处理部件,其配置成基于所述一组光检测器的输出信号来确定在所述触摸表面上的物体的位置,其中所述触摸表面根据第一抛物线在第一轴线上弯曲。
所述触摸表面可以根据第二拋物线在第二轴线上弯曲。
所述触摸表面可以形成抛物面。
第一拋物线曲线抛物面可以是椭圆抛物面。
所述触摸表面的所述第一轴的每一点可以在数学拋物线的0.5mm以内。
所述数学拋物线可以根据z(x,y)=a+bx2+cx2y2+dy2来限定,其中z是深度,而x和y则是在玻璃的平面中的座标。
所述触摸表面可以包括板件的一部分表面。
所述板件可以包括玻璃或塑胶片。
所述触摸表面可以形成抛物面。
应该强调的是,当在本说明书中使用术语“包括/包含”时,其用于限定所述的特征、整体、步骤或构件的存在,但不排除一或多个其它特征、整体、步骤、构件或其组合的存在或添加。
附图说明
通过以下的对本发明的实施例的叙述和参照附图,本发明的实施例能够实现的这些和其它方面、特征和优点将会变得清楚和明白,其中:
图1是示出横断面轴线A-A和B-B的第一框架部件的顶视图;
图2a-2d是组件的实施例的横断面视图;
图3a是示出具有相对于所述第一框架部件以及将所述板件保持在平坦平面中的所述第二框架部件的所述组件的图1的横断面轴线B-B的示意图;
图3b是示出具有相对于所述第一框架部件以及将所述板件保持在平坦平面中的所述第二框架部件的所述组件的图1的横断面轴线A-A的示意图;
图3c是示出具有相对于所述第一框架部件弯曲以及将所述板件保持在凹的弯曲平面中的所述第二框架部件的所述组件的图1的横断面轴线B-B的示意图(横断面);
图3d是示出具有相对于所述第一框架部件弯曲以及将所述板件保持在凹的弯曲平面中的所述第二框架部件的所述组件的图1的横断面轴线A-A的示意图(横断面);
图4a是第一框架部件的透视图;
图4b是面板处于凸形形状和第一框架部件的框架处于凹形形状的包括板件2也受控成凹形形状的示意图;
图4c是示出螺钉116a和116b的侧视图;
图5a-5h是包括用于配置框架形状的螺钉装置的组件的实施例的侧视图和透视图;以及
图6是组件的实施例的第一方向的示意性横断面;
图7是用于提供板件2的曲度的另一实施例的示意性侧视图;
图8示出了图5a-5g的实施例的变型的等距视图;
图9是示出光学触摸系统的俯视图和相应的检测线的示意图;
图10a示出了光学触摸系统的平坦触摸表面的等距视图;
图10b示出了具有平坦触摸表面的光学触摸系统的截面图;
图11a示出了在x轴上具有弯曲轮廓的光学触摸系统的触摸表面的等距视图;
图11b示出了具有在x轴上具有弯曲轮廓的触摸表面的光学触摸系统的沿着x轴的截面图;
图11c示出了具有在x轴上具有弯曲轮廓的触摸表面的光学触摸系统的沿着x轴的截面图;
图11d示出了触摸面板可能展现的翘曲类型的示例。
图12a示出了光学触摸系统的触摸表面的俯视图;
图12b示出了具有在x轴上的弯曲轮廓和在y轴上的弯曲轮廓的光学触摸系统的触摸表面的等距视图;
图12c示出了具有在x轴上的弯曲轮廓和在y轴上的触摸表面的光学触摸系统的沿着x轴的截面图;
图12d示出了具有在x轴上的弯曲轮廓和在y轴上的触摸表面的光学触摸系统的沿着y轴的截面图;
图13a示出了从在弯曲的触摸表面的边缘处的点发射以及传播跨越弯曲的触摸表面的待由在触摸表面的相对边缘处的检测器接收的光线的截面描绘图;
图13b示出了从弯曲触摸表面的边缘处的点发射以及由相对于发射器光线的角度在触摸表面的相对边缘处的检测器接收的光线的曲线图;
图14a示出了从在弯曲的触摸表面的边缘处的点发射以及传播跨越弯曲的触摸表面的待由在触摸表面的相对边缘处的检测器接收的光线的截面呈现图;
图14b示出了从弯曲触摸表面的边缘处的点发射以及由相对于发射器光线的角度在触摸表面的相对边缘处的检测器接收的光线的曲线图;
图15a示出了从在弯曲的触摸表面的边缘处的点发射以及传播跨越弯曲的触摸表面的待由在触摸表面的相对边缘处的检测器接收的光线的截面渲染图;
图15b示出了从弯曲触摸表面的边缘处的点发射以及由相对于发射器光线的角度在触摸表面的相对边缘处的检测器接收的光线的曲线图;
图16a示出了从在弯曲的触摸表面的边缘处的点发射以及传播跨越弯曲的触摸表面的待由在触摸表面的相对边缘处的检测器接收的光线的截面渲染图;
图16b示出了从弯曲触摸表面的边缘处的点发射以及由相对于发射器光线的角度在触摸表面的相对边缘处的检测器接收的光线的曲线图;
图17a示出了从在弯曲的触摸表面的边缘处的点发射以及传播跨越弯曲的触摸表面的待由在触摸表面的相对边缘处的检测器接收的光线的截面渲染图;
图17b示出了从弯曲触摸表面的边缘处的点发射以及由相对于发射器光线的角度在触摸表面的相对边缘处的检测器接收的光线的曲线图;
图18a示出了沿着x轴的真实触摸表面相对于抛物线形弯曲表面的曲度;
图18b示出了沿着x轴的真实触摸表面与抛物线形曲面之间的偏差;
图19a示出了沿着x轴的真实触摸表面相对于抛物线形弯曲表面的曲度;
图19b示出了沿着x轴的真实触摸表面与抛物线形曲面之间的偏差;
图20a示出了根据实施例的触摸表面的位移等高线的顶视图;
图20b示出了根据图20a的实施例的沿着x轴的触摸表面的曲度;
图20c示出了根据图20a的实施例的沿着y轴的触摸表面的曲度;
图20d示出了根据图20a的实施例的沿着对角线的触摸表面的曲度;
图21a示出了根据另一实施例的触摸表面的位移等高线的顶视图;
图21b示出了根据图21a的实施例的沿着x轴线的触摸表面的曲度;
图21c示出了根据图21a的实施例的沿着y轴线的触摸表面的曲度;
图21d示出了根据图21a的实施例的沿着对角线的触摸表面的曲度。
具体实施方式
现在将参照附图来叙述本发明的具体实施例。然而,本发明可以以许多不同的形式来实施,以及不应该被认为限于在此阐述的实施例;相反,提供这些实施例是为了使本公开的内容透彻和完整,以及将本发明的范围完全地传达给本领域技术人员。在附图中示出的实施例的详细叙述中所使用的术语并不旨在限制本发明。在附图中,相同的数字表示相同的部件。
在光学触摸敏感系统中,系统的板件2,诸如玻璃板,可以布置在面板1对面,诸如LCD面板或附加框架。板件2通常是大体平坦的。在整合/集成后,板件2的周边是受人关注的事项:从触摸表面(即板件2的光线在其上传递的一面)看时,板件2的四个面/边缘必须全部是平面或略微凹入的。其一个方面是确保保持或支承板件2的周边的机械部件没有凸弯/凸度。有时候,保持板件2会涉及到若干部件(后盖,托架,边缘覆盖件,螺旋夹持器(screwbosses))。组件的部件越硬,其将越能支配板件2的最终形状。
在现有技术的解决方案中,将板件2保持在边缘/周边的框架可能会对板件引入一些扭曲(角部不会完美地安装于平面上)。扭曲可能会沿板件对角线产生凸起/凸度,因此应尽量减少或避免。扭曲容差取决于例如玻璃规格,产品,尺寸,集成玻璃周边形状以及VESA固定件是如何连接。
图1示出框架组件100,200的实施例,其防止沿着板件产生凸度,诸如沿着板件边缘和/或对角线。一些实施例避免了凸度以及甚至可以产生凹度以进一步改进触摸系统。框架109由第一框架部件102形成。连接部件112和间隔部件116会在下面的实施例中叙述。
根据本发明的一些实施例,配置成保持或支承板件2和面板1的组件100,200向板件2施加受控的力,从而控制板件2的曲度。在图2a-2c和图3a-3d所示的实施例中,该力将扭矩施加到用于板件2的支承部分101a,101b。在图4a-4c的实施例中,该力大体是直的以及垂直于板件2。在下文中,将分开叙述图2a-2c,3a-3d,4a-4c和5a-5g。然而,这些实施例可以组合来提供更多的实施例,诸如在图6中所示的组合。
图2a-2d示出了实施例,其中框架组件100包括第一框架部件102和至少一第二框架部件103a,103b。第一框架部件102可以形成至少部分地在面板1的背侧上延伸的后支架框架。第二框架部件103a,103b可以形成固定器或支架。此外,第二框架部件103a,103b可沿着板件2和/或面板1的周边的至少一部分延伸。分离的第二框架部件103a,103b可至少部分地沿板件2和/或面板1的不同侧的周边延伸。例如,两个第二框架部件103a,103b可沿板件2和/或面板1的相对的周边延伸。或者,四个第二框架部件103a,103b可以沿板件2和/或面板1的周边延伸,即各自在沿矩形板件2和/或面板1的每一侧延伸。
如图4a-4c所示,面板1可以保持在第一框架部件102和第二框架部件103a,103b之间。板件2可以支承或保持在形成支承部分101a,101b的第二框架部件103a,103b的一部分的第一侧。面板1可以由形成面板1的支承部分的支承部分101a,101b的第二侧保持或支承。粘合件104,诸如胶粘带可布置在支承部分101a,101b和板件2之间。衬垫105可以布置在支承部分101a,101b和面板1之间。
在一个实施例中,部件102,103(在图中示出为包括部件103a和103b)由单件形成。
第二框架部件103a,103b可以连接到第一框架部件102。
在图2a-2c和图3a-3d的实施例中,第二框架部件103a,103b通过至少一连接构件106a,106b(诸如螺钉,焊接点/件,铆钉等)连接到第一框架部件102。因此,第二框架部件103a,103b可刚性地连接到第一框架部件102。
第一框架部件102可以包括在第一框架部件102的周边延伸的凸缘107a,107b。类似地,第二框架部件103a,103b可以包括凸缘108a,108b。当组装时,第一框架部件102的凸缘107a,107b可以布置成与第二框架部件103a,103b的凸缘108a,108b靠接。第一框架部件102的凸缘107a,107b可以通过连接构件106a,106b与第二框架部件103a,103b的凸缘108a,108b保持在一起。
第一框架部件102可以形成在第一平面中延伸的框架109(在图1中示出)。框架109配置成至少部分地绕面板1的第一侧延伸。面板1的第一侧可以是面板1的后侧。在一些实施例中,框架109具有诸如3-10cm的宽度。框架109可以从第一侧的边缘朝向面板1的第一侧的中心延伸。因此,框架109可以是矩形的以及由单件材料制成。
如图3a和3b所示,组件100可以包括用于支承后盖111的至少一支承区域110a,110b。支承区域110a,110b可以在基本平行于框架109所延伸的第一平面的平面中延伸。支承区域110a,110b可以位于比框架109更远离第二框架部件103a,103b的支承部分101a,101b的位置,使得框架109和后盖111相隔开。在所示的实施例中,支承区域110a,110b设置在凸缘107a,107b与第一框架部件102的框架109之间。后盖111可以连接到支承区域110a,110b,例如通过诸如螺钉的连接部件。
在其它实施例中,支承区域110a,110b由第二框架部件103a,103b的凸缘108a,108b提供。第一框架部件102的凸缘107a,107b可以与在第二框架部件103a,103b的凸缘108a,108b与支承部分101a,101b之间的第二框架部件103a,103b连接。
第二框架部件103a,103b可以形成支承部分101a,101b。例如,第二框架部件103a,103b可以形成长型构件,其横断面至少部分为L形。在组装时,第二框架部件103a,103b可以沿面板1的周边延伸,并回绕面板的周边,使得支承部分101a,101b至少部分地在与框架109大致相对并与第一平面相隔开的第二平面中延伸。由此第二框架部件103a,103b配置成至少部分地在面板1的第二侧延伸,例如在面板1的前侧延伸。
在一些实施例中,第二框架部件103a,103b具有第一部分和第二部分。第一部分可以相对于第二部分成一定角度设置。第二部分可以形成支承部分101a,101b以及配置成在与框架109相对的第二平面中延伸。第一部分可以在第二部分和第一框架部件102之间延伸。而且,第一部分可以在组装时沿着板件2的边缘或侧表面延伸。第一框架部件102可以连接到第二框架部件103a,103b的第一部分。第一部分可以大体垂直于第二部分。
如图3a-3d所示,第一框架部件102可以连接到第二框架部件103a,103b的第一部分,使得它们相对于彼此固定。此外,第二框架部件103可相对于第一框架部件102倾斜。施加到第一框架部件102的力被传递到第二框架部件103,使得支承部分101a,101b朝向第一框架部件102倾斜。因此,扭矩可以控制第二框架部件103a,103b的第二部分,即支承板件2的支承部分101a,101b,相对于第一框架部件102的倾斜度,其在图3c和3d中以弯箭头示出。在一些实施例中,支承部分101a,101b的倾斜角度被控制为中性,即支承部分101a,101b的倾斜角度控制成使得其大体平行于面板1和/或将板件2控制成处于平面内,正如图3a和3b所示。在其它实施例中,支承部分101a,101b的倾斜角度被控制为相对于接触表面成负值,即支承部分101a,101b的倾斜角度控制成使得支承部分101a,101b的自由端朝向框架109倾斜,正如图3c和3d所示。在后一种情况下,板件2被赋予稍微凹入的形状,即从板件2的触摸表面朝向面板1的方向。在这些情况中的每一情况中,曲度这样控制,以使得用于接收来自触摸敏感系统的光发射器的光的检测器的视野得到改善,因为板件的凸弯得以避免。同样,改进的视野提供了改进的触摸敏感系统精度以及允许较低的光束。此外,由于支承部分101a,101b仅需要于周边在板件2上延伸短的距离,组件在曲度可控的同时变得紧凑。而且,可在不接触板件的中心的情况下控制曲度。当应用/施加凹度时,系统的灵敏度可进一步提高。
图2a-2d和图3a-3d示出了用于将第一框架部件102连接到面板的连接部件112的实施例。多个连接部件112(例如以一式三份的方式示出的部件112a,112b和112c)可以布置在框架109周围,例如在框架109的每一角落处,正如图4a中的圆圈所示。每一连接部件可以包括一组螺钉112a,112b,112c,113a,113b。每一螺钉可以布置在框架109的孔中,该孔可以是螺纹孔。每一连接部件可以包括至少两个螺钉112a,112b,112c,113a,113b。至少一螺钉112a,113a可以布置成例如通过框架109中的螺纹和推压面板1而使框架109位移远离面板1,这在图2d中以箭头示出。至少另一螺钉112b,112c,113b可以布置成例如通过在面板中的螺纹和框架109中的孔而使框架109朝向面板1位移,这也在图2d中用箭头表示。
图2a的实施例示出了其中每一连接部件包括至少三个螺钉112a,112b,112c。该三个螺钉112a,112b,112c均布置成较接近第一框架部件102的中心,即该三个螺钉112a,112b,112c靠近第一框架部件102的中心多于靠近支承部分101a,101b的周边。即在如图2a中所示的横断面中观察时,每一螺钉112a,112b,112c的纵轴的假想延伸114a,114b,114c会穿过到达支承部分101a,101b之外。在所示实施例中,第一螺钉112a布置在第二螺钉112b和第三螺钉112c之间。图2a仅示出了一组螺钉作为示例。然而,螺钉组可以布置在框架109周围的任何位置,以将第一框架部件102连接到面板1。
在图2b示出的实施例中,每组螺钉仅包括两个螺钉113a,113b。第一螺钉113a与支承部分101a,101b相对地设置,即在如图2b所示的横断面中观察时,第一螺钉113a的纵向轴线的假想延伸115a穿过支承部分101b,例如穿过其中心。该两个螺钉的第二螺钉113b布置成较靠近第一框架部件102的中心,即第二螺钉113b靠近第一框架部件102的中心多于靠近支承部分101a,101b的周边。即在如图2b所示的横断面中观察时,第一螺钉113b的纵向轴线的假想延伸部115b会穿过到达支承部分101b之外。
如图2d所示,第一螺钉112a布置成以使框架109位移,移离面板1。这可以通过框架102中的螺纹孔112i来实现,当螺钉的头部靠接面板1时,第一螺钉啮合螺纹孔112i。第二螺钉112b布置成以使框架109朝向面板位移,移近面板1。这可以通过面板1中的螺纹孔112f来实现,当第二螺钉112b的头部靠接框架的表面时,第二螺钉112b啮合螺纹孔112f。通过使用螺钉112a和/或112b,可以将力施加到框架102和/或板件2以控制框架/板件的弯曲或转动。
在图2b的实施例中,由于第一螺钉113b对齐在支承部分101a,101b上,所以仅需要两个螺钉来控制框架的弯曲或转动。
在图2a-2b中,仅示出了一组螺钉。然而,螺钉组可以布置在框架109周围的任何位置,以支承板件2和面板1。
图2c示出了图2a和图2b的实施例的组合,即具有两个以及三个螺钉的多组螺钉可围绕框架109来布置。因此,提供了灵活性。
如图2a-2c和3c和3d所示,每组螺钉112a,112b,112c,113a,113b可以对框架109施加力。因此,可以通过控制框架109的曲度以向第二框架部件103a,103b施加扭力或扭矩,使得支承部分101a,101b倾斜,以及由此控制板件的曲度。在图3a所示的组件中,施加净力,以致于框架大体是平坦的以及与面板1平行。在图3c和3d所示的组件中,向框架109提供远离支承部分101a,101b的净力,当从板件2的接触表面观察时,框架109将略微凹入。因此,将在第二框架部件103a,103b处提供扭矩,这将使支承部分101a,101b沿着板件2的边缘或者周边倾斜。因此,通过控制第一框架部件102的曲度可以控制板件的曲度。在从板件2的触摸表面观察时,板件2可能变成凹入或內凹。
图4a-4c,5a-5g和6示出了其中可以引入对框架109形状作出可选择作为替代或额外控制的实施例。如图4a所示,连接部件112可以布置在框架109的角部。连接部件112可以包括上文中的相对于图2a-2c和3a-3d所述的一组螺钉112a,112b,112c,113a,113b。连接部件112可以布置成将面板1拉向框架109。这可以在通过或不通过上述的使支承部分101a,101b倾斜的情况下完成。至少一间隔部件116(其中间隔部件116可以包括螺钉112和独立的间隔构件)可以沿在两个连接部件112之间的框架109的周边布置。间隔部件116布置在该组件中以向框架109施加朝向远离面板1的力。因此,由间隔部件112施加的力可以传递到第二框架部件103a,103b,以致于支承件101a,101b如上所述地倾斜,从而控制板件2的曲度。
如图4b所示,框架109的大体形状将是凹形(即凹入形或內凹形),而面板1的大体形状可以是凸形(即外凸形或凸出形)。取决于其刚性,面板也可以保持为大致平面。板件2的结果形状将是凹形。因此,框架109的每一侧可以受控制以遵循曲形轨迹。曲度可以通过控制由每一间隔部件施加的力以调整和/或通过控制沿着框架109的每一侧的间隔部件116的数目来调整。结果,支承部分101a,101b,至少在支承部分的自由端101a,101b,也可以遵循曲形轨迹。因此,支承部分101a,101b的至少一部分可以在弯曲的平面中延伸。
当第二框架部件103a,103b拆卸或仅连接至第一框架部件102时,其可具有松弛状态。在松弛状态下,支承部分101a,101b在大致平坦的平面延伸。第二框架部件103a,103b可以通过诸如连接部件112和间隔部件116从松弛状态转到受力的屈挠状态或受力状态(或偏转状态,deflected state)。在支承件101a,101b的设置连接部件112的相对端处的倾斜度可以小于设置有间隔部件116的端部之间的倾斜度。结果,第二框架部件103a,103b可以转到屈挠或受力状态。在该屈挠状态或受力状态下,支承部分101a,101b沿着其长度在弯曲的平面(即弯曲面)延伸。该弯曲面沿支承部分101a,101b(诸如在支承部分101a,101b的自由端或末端处)截取的横断面沿支承部分101a,101b的至少一部分的长度可形成抛物线凹曲线。连接组件112与间隔部件116的结合,可形成螺钉装置组合,该螺钉组合与第一框架部件102组装时可将第二框架部件103a,103b保持在屈挠或受力状态。
间隔部件116可由单个螺钉提供,该单个螺钉与框架109中的螺纹啮合,同时其末端接合或靠接面板1上的表面。可选地,面板1包括螺纹孔,间隔部件116可螺进该螺纹孔。通过间隔部件116的螺进,使得框架109朝向面板1移动。另外,间隔部件116可以包括间隔构件,例如衬垫,隔板等。在图3a和3b中,为了说明的目的而示出了两个间隔部件116a,116b,以及它们可以形成不同的实施例。在其它实施例中可以使用单间隔部件116a,116b。间隔部件116a,116b的头部可靠接后盖111,同时间隔部件116a,116b可连接框架109,其中框架109可以被拉向后盖111。结果,框架109变成凹形。在一些实施例中,间隔部件116a不靠接或接合面板1,其中面板1可以不受施加到框架109的力的影响。在其它实施例中,间隔部件116b足够长,使得间隔部件116b的顶端靠接面板1的表面。这增加了对板件2的形状的进一步控制。
在一些实施例中,框架组件100包括多个间隔部件116,其与框架109的角部相隔开地布置。一个或多个间隔部件116可沿框架的每一周边或侧面布置。如果沿着每一侧布置单个间隔部件116,则其优选地居中于框架109的角部之间。
每一间隔部件116可以包括具有预定长度的螺钉。这意味着螺钉可以完全地容纳就位,使得头部和尖端靠接相应的表面,由此获得板件2的预定曲度。弯曲程度可以通过布置在头部和与头部接合的表面之间的一或多个间隔件来调整。如果多个间隔部件116沿单侧设置或者不同侧具有不同长度就会特别有用。提供的衬垫越多,施加到框架109的力就越小。或者,如图5h所示,预定的高度差可以通过其它方法产生,例如,通过将框架铣削到预定高度,以允许更连续的支承结构。
图5a-5h示出了组件200的实施例,其可以结合上述的第一框架部件102。图5a-5h中所示的实施例是相对于先前所示的实施例而倒转地示出,其中板件2在顶部。
如图5a和图5b所示,框架组件200可以包括第一框架部件202和第二框架部件203。第一框架部件202和第二框架部件203可以是长型构件,每一具有支承部分201a,201b。第一框架部件202和第二框架部件203可以例如具有L形的横断面。第一框架部件202和第二框架部件203中的每一个的第一部分可以配置成沿着面板1的边缘延伸。第一框架部件202和第二组件203中的每一个的第二部分形成支承部分201a,201b,以及可以配置成于组装时在板件2的表面上方从板件2的周边延伸短的距离,诸如1-3cm。此外,第二框架部件203可以布置在第一框架部件202的顶部,以及使得当组装时,板件2的周边布置在每一框架部件202,203的第二部分之间。因此,每一支承部分201a,201b可以支承或接合板件2的相对表面,正如图5g所示。
在一些实施例中,诸如图5c-5d所示,衬垫205(例如衬垫205a,205b,205c,205d,205e)布置在第一框架部件202和第二框架部件203之间。衬垫205可以例如布置在第一框架部件202的支承部分201a之上。而且,密封件204a可以布置在第二框架部件203的支承部分201b之上。
衬垫205沿着其长度,即也沿着第一框架部件202的长度,可以具有变化的厚度。这配置是为了当销定在第一框架部件202和第二框架部件203之间时,可获得要求的板件2周边弯曲形状,正如图5f-5g所示。例如,衬垫205具有相对的端部以及在相对的端部之间可以比在所述端部处薄。这配置是为了获得预定的板件2周边凹面。该衬垫足够刚硬,使得即使在压缩时其端部也较厚。衬垫205的端部可以约为1.5-2.0mm,而在中心则薄约1mm。
在一些实施例中,衬垫205沿其长度具有多个部分。每一部分的厚度可能会有所不同。例如,衬垫的第一部分205a设置在其一端,衬垫的第二部分205b设置在其另一端。第一部分205a和第二部分205b可以具有第一厚度,其在每一部分处可以相等。在第一部分205a和第二部分205b之间至少布置有衬垫的第三部分205c。第三部分205c具有第二厚度。第一厚度比第二厚度厚。例如,厚度差约为0.5-2mm,优选约为1.0mm。厚度差可以根据衬垫205的长度和板件2的要产生凹度的边缘而变化。在一些实施例中,第四和第五部分205d,205e可以分别设置在第一和第二部分205a,205b以及第三部分205c之间。第四部分205d和第五部分205e可以进一步控制由装置/组件200提供的凹曲线的形状。第一部分205a和第二部分205b中的每一个的长度可以约为衬垫205的总长度的2-20%。第三部分的长度可以约为衬垫205的总长度的60-96%。第四和第五部分205d,205e中的每一个的长度可以约为衬垫205的总长度的10-20%。在一些实施例中,第四和第五部分205d,205e的总长度短于第三部分205c的长度,以及第一部分205a和第二部分205a的总长度短于第四部分205d和第五部分205e的总长度。这提供了沿着框架组件200的长度的抛物线凹形曲线。
如图5e所示,第一框架部件202的支承部分201a与第二框架部件203的支承部分201b之间的距离在组装状态下可以不连续。
为了保持板件2的凹面,第一框架部件202和第二框架部件203可以保持在一起,使得支承部分201a,201b之间的距离保持在组装状态。第一框架部件202具有第一孔217a和第二孔217b,其布置在第一框架部件202的相对端,诸如在第一框架部件202的第二部分之处。第一孔217a和第二孔217b布置在第一平面。第三孔217c布置在第一孔217a和第二孔之间,例如居中在第一孔之间217a和第二孔217之间b。第三孔217c设置在与第一平面不同的平面上。在第一和第二孔217a,217b所布置的平面与第三孔217c所布置的平面之间的距离或偏移可以与第一和第二部分205a,205b以及第三部分205c之间的厚度差基本相同,即约0.5-2mm。在一些实施例中,第一孔217a和第二孔217b沿着第一框架部件202的长度居中于在第一部分和第二部分205a,205b中的每一个。
类似地,第二框架部件203可以包括布置在第二框架部件203的相对端处的第一孔218a和第二孔218b。第三孔218c可以布置在第二框架部件203的第一孔218a和第二孔218b之间。第二框架部件203的第一孔218a,第二孔218b和第三孔在第二框架部件203与第一框架部件202断开连接时大体布置在同一平面中。第二框架部件203可以比第一框架部件202更硬或更弱以及可以转向,使得第二框架部件203的每一孔218a,218b,218c与第一框架部件202的孔217a,217b,217c对齐。因此,第二框架部件203的支承部分201b可以转向,使得它在平面内延伸,该平面在框架组件200的组装状态下弯曲。螺钉219a,219b,219c可以插入通过对齐的孔217a,217b,217c;218a,218b,218c以及可以直接啮合面板或啮合面板1中的螺纹孔,这将使框架部件202,203保持在组装状态。孔217a,217b,217c;218a,218b,218c的其它相对布置是可预见的,其中每一框架部件202,203的中心孔217c,218c在第二框架部件203的松弛状态下未对齐,而是在第二框架部件203的屈挠或受力状态下对齐。
在一些实施例中,第一框架部件202形成框架侧,以及第二框架部件203形成边缘覆盖件。如果与相对于图4a-4c来论述的框架109一起使用,则框架侧可以取代图4a-4c的实施例的第二框架部件。因此,框架侧包括支承部分201a,其具有大致与框架109相对的支承表面以及配置成支承衬垫205。
如图6所示,可以在支承部分201a和板件2之间设置构件(例如密封件204a)。图6示出了当将力220施加到第二框架部件203a时所产生的力和扭矩。第二力221被施加到支承部分201。因此,产生净扭矩222,即在所示布置中的逆时针方向。板件2将呈现曲形轨迹,如虚线223所示。
在图7所示的实施例中,提供了用于限定板件2的弯曲的替代布置。在此实施例中,支承块301布置成支承玻璃板件2。支承块301具有表面部分,其包括与第二框架部件103A成一定角度的锥形边缘。板件2通过来自第一框架部件102和密封件204a的压力201b而压靠在支承块301的顶面。压力201b导致板件2跟随支承块301的顶面的轮廓,以及板件2被迫进入与第二框架部件103A的平面成一定角度的弯曲平面。板件2的最终路径由曲度路径310示出。锥形表面部分303与第二框架部件103A成0.5度和3度之间的角度。
在图8所示的实施例中,提供了图5a-5g中所示的实施例的变体。在该实施例中,第二框架部件203业已改良,以致于部分410已经从第二框架部件203的边缘部分203c移除。这以导致板件2弯曲的方式减小了弯曲第二框架部件203所需的力。部分410可以通过铣削工艺,雕刻或切割工艺来移除,或者第二框架部件203可以通过模制工艺或类似工艺来成型而没有部分410。部分410优选地将第二框架部件203在最窄点处的深度减少达5-20%之间。
组件的实施例的框架部件可以由金属片制成以及被给予要求的设计,厚度和/或由不同的材料制成,以便获得上面论述的力,形状,扭矩等。
实施例包括用于组装光学触摸感应系统用的面板1和板件2的方法。该方法可以包括设置/提供根据本文提出的实施例的框架部件。该方法进一步包括将第一框架部件连接到第二框架部件;将板件支承于组件的支承部分;以及将第一框架部件和第二框架部件中的至少之一连接到面板,使得支承部分在平坦或弯曲平面中延伸。而且,该方法包括将第二框架部件连接到第一框架部件,使得所述支承部分至少部分地在与所述第一框架部件的至少一部分相对的第二平面中延伸以及与所述第一平面相隔开。第一框架部件的曲度可以通过连接到第一框架部件的间隔部件来控制,以及由此可以倾斜支承部分以控制板的曲度。
图9示出了触摸敏感设备99的示例的俯视平面图。发射器30a围绕触控板10的外围分布,以使光传播通过触摸表面20。检测器30b围绕触摸表面20的周边分布,以接收部分的传播光。来自每一发射器30a的光将传播到多个光路50上的多个不同的检测器30b。
以上实施例叙述了实现板件形状和曲度控制的方法。以下实施例叙述了用于实现改进触摸感测器系统性能的板件的理想形状。光路50在概念上可以表示为在成对的发射器30a和检测器30b之间的延伸跨越触摸表面20的“检测线”。如俯视平面图所示,发射器30a和检测器30b在触摸表面20上共同限定由检测线50构成的网格(“检测网格”)。检测网格中的交叉点的间隔限定了触摸敏感设备99的空间解析度,即可在触摸表面20上检测到的最小物体。检测线的宽度是发射器以及相应的检测器的宽度的函数。检测来自宽发射器的光的宽检测器提供具有更宽表面覆盖范围的宽检测线,将检测线之间的空间最小化就不可提供任何触摸覆盖。宽检测线的缺点可能是降低区分不同物体的能力和较低的信噪比。
如本文所使用的,发射器30a可以是能够发射要求波长范围的辐射的任何类型的装置,例如二极管激光器,VCSEL(垂直腔面发射激光器),LED(发光二极管),白炽灯,卤素灯等。所述发射器30a也可以是由光纤末端形成。发射器30a可以产生任何波长范围的光。以下实例假定光在红外区(IR)发生,即以约750nm以上的波长发生。类似地,检测器30b可以是能够将光(在相同的波长范围内)转换为电信号的任何装置,例如光电检测器,CCD装置,CMOS装置等。
检测器30b共同提供输出信号,其由信号处理器130接收和采样。输出信号包含多个也称为“投影信号”的子信号,每一子信号表示由光检测器30b之一所接收的来自发光器30a之一的光的能量。取决于实施情况,信号处理器130可能需要处理输出信号以分离个别的投影信号。投影信号表示在各个检测线50上的由检测器30b接收的光的接收能量,强度或功率。每当物体部分地或完全地堵塞检测线50时,该检测线上的接收能量就会减小或“衰减”。
信号处理器130可配置成处理投射信号,以便确定触摸物件的性质,诸如位置(例如在x,y坐标系中的位置)、形状或面积。该确定可涉及例如在US7432893和WO2010/015408中公开的基于衰减检测线的直接三角测量(straight-forward triangulation),或者更加先进的处理,以重建跨越触摸表面20的衰减值的分布(为简明性起见,称为“衰减图案”),其中每一衰减值表示局部的光衰减程度。衰减图案可以由信号处理器130或由独立的装置(未示出)作进一步处理,以确定触摸物件的位置、形状或面积。衰减图案可例如基于投射信号值由用于图像重构的任何可用的演算法来生成,包括诸如滤波反投影的断层重构方法、基于FFT的演算法、ART(代数重构技术)、SART(同步代数重构技术)等。可选择地,可通过调节一或多个基函数和/或通过诸如贝叶斯反演的统计方法来生成衰减图案。设计成用于触摸确定的这种重构函数的实例可在WO2009/077962、WO2011/049511、WO2011/139213、WO2012/050510和WO2013/062471找到,它们全都通过引用的方式并入本文。
在所示的示例中,设备99还包括控制器120,控制器120被连接以选择性地控制发射器30a的启动,以及可能控制来自检测器30b的数据的读出。取决于实施方式,可以依次或同时启动发射器30a和/或检测器30b,例如正如US8581884中所公开的。信号处理器130和控制器120可以配置成分离的单元,或者它们可以集成于单个单元中。信号处理器130和控制器120中的任一或两者皆可至少部分地由通过处理单元140执行的软体来实现。
图10a示出了根据现有技术的大致扁平的矩形触控板10。在此例子中,触控板由玻璃,塑胶或任何其它的诸如PMMA(聚(甲基丙烯酸甲酯))的材料制成。图10a中限定了两个轴。x轴限定为与矩形的长边对平行并等距相隔以及沿触摸表面的平坦表面延伸的轴。y轴限定为与矩形的短边对平行并等距相隔以及沿触摸表面的平坦表面延伸的轴。触控板10的顶表面的至少一部分包括触摸表面20。
图10b示出了根据现有技术的触摸设备的示例。图10b示出了横断面中的触摸设备,其中横断面沿着板10的x轴延伸。光由发射器30a发射,穿过透射板10和经过触摸表面20以及被边缘反射器70的反射器表面80反射到在大体平行于触摸表面20的平面内传播。然后,光将继续直到由位于透射板10的相对边缘的边缘反射器70的反射器表面80转向,其中光将转向至向下通过透射板10和到检测器30b之上。在物体被施加到触摸表面20的情况下,触摸表面20上方的一些光被遮挡。这种遮挡由触摸设备检测并用于确定物体的存在、大小和/或形状。发射器和探测器可以设置在许多其它配置中,使得来自发射器的光被传递到触摸表面并从触摸表面传递到检测器。其它已知的布置是将发射器和检测器布置在触摸表面上方以及直接发射和接收光而不使用反射表面。光线也可以通过波导、光缆或其它光学构件而传送到触摸表面。
图11a示出了类似于图10a所示的触控板10的实施例,但其中触控板10是弯曲的。在此实施例中,板在y轴的方向上保持大体平坦,但相对于x轴在凹入方向上弯曲。在此实施例中,x轴被限定为与矩形的一对长边平行和等距相隔地延伸的轴。触摸表面的抛物线或抛物面的顶点是触摸表面相对于触控板的边缘最远的地方。当x轴位于触控板边缘的高度处时,可以用触摸表面与x轴的距离来测量板的曲度。图11b示出了图11a中的触控板10沿着x轴的横断面视图。
图11c示出了弯曲触控板10的示例性实施例。触控板10具有沿着x轴的1900mm的宽度以及沿着y轴的1070mm的高度。在此示例性实施例中,玻璃被成型为使得触摸表面相对于x轴遵循抛物线曲线。触摸表面20的中点O是触摸表面的中心和x轴的中点。触摸表面20的弯曲是抛物线状的,触摸表面和x轴之间的最大距离a位于触摸表面的中心点O。
图11d显示了最大的允许凹入距离a和最大的允许凸度b。允许的最大凸度b可能是重要的考虑因素,因为触摸表面的大致凸形的一部分可能导致发射器和探测器之间的光线被阻挡以及使触摸信号大大地损耗。在此实施例中,最大的允许凸度b是负值。
在一个实施例中,垂直定向的触控板的距离a的范围受到限制,以提高触摸系统的产量和性能。范围取决于触摸系统的大小。需要最小的值来确保在集成时的玻璃形状和凸度中的非抛物线偏差不会导致凸起的集成的触摸表面。需要最大的值来确保最终触摸系统的光场高度保持合理的低,以便能够对触摸物体作出更好的接触检测和离升检测。优选地,距离a的范围是0-2.5mm。
对于此实施例中的凹型玻璃而言,最大距离a是正值。触摸表面的曲度因此可以模拟为:
F(x)=-a+cx2
在本示例实施例中,在图11c中的触摸表面的1900mm长横断面与x轴之间的最大距离a为2.0mm。因此,触摸表面20的理想抛物线曲线可以是:
F(x)=5.5*10-6*x2-2.0
其中F(x)是在位置x处的在x轴与触摸表面之间的距离,其中在边缘的中点处,即x轴与周边相交的地方,F(x)为零。
图12a和12b示出类似于图11a中所示的触控板10的实施例,但是其中触控板10在两个轴上弯曲。图12a示出了触控板10的俯视平面图,而图12b则示出了等距视图。在该实施例中,触控板相对于x轴在凹入方向弯曲以及还相对于y轴在凹入方向上弯曲。与图11a所示的实施例一样,x轴被限定为与矩形的一对长边平行和等距相隔地延伸以及穿过触摸表面上的中心点O的轴。因此,可以通过从触摸表面到x轴的距离来测量板的曲度。类似地,y轴被限定为与矩形的一对短边平行和等距相隔地延伸以及穿过触摸表面上的中心点O的轴。因此,触控板的沿着该轴的曲度可以通过从触摸表面到y轴的距离来测量。
图12c和图12d示出了沿着图12a和图12b的触控板10的x轴和y轴的相应截面图。在弯曲触控板10的示例性实施例中,触控板10具有沿着x轴的1900mm的宽度以及沿着y轴的1070mm的高度。在此示例性实施例中,玻璃被成型为使得触摸表面相对于x轴遵循抛物线曲线。触摸表面20的中点O是触摸表面的中心以及与x轴的中点平行。触摸表面20的弯曲是抛物线状的,触摸表面和x轴之间的最大距离a位于中心点O。对于此实施例中的凹型玻璃而言,最大距离a是正值。触摸表面的曲度因此可以模拟为:
z(x,y)=-a+b*x2+c*x2y2+d*y2
其中z是由x轴和y轴限定的平面与触摸表面之间的距离,x和y是玻璃的平面中的座标。
在具有围绕板的平坦周边与在y=0(即板的中间)和沿着x方向测量的最大距离为2.0mm的示例实施例中:
z(x,y)=--2+5.56e-06*x2-4.74e-11*x2y2+1.7e-05*y2
在具有围绕板的凹形周边与在y=0(屏幕的中短到短)和沿着x方向测量的最大距离为2.0mm以及在x=0(屏幕的中长到长)和沿着y方向测量的最大距离为1.5mm的另一示例性实施例中,其中项和底边缘具有1.0mm的最大距离以及左和右边缘具有的最大距离为0.5mm:
z(x,y)=-2.5+5.56e-06*x2-2.37e-11*x2*y2+1.28e-05*y2
图13a示出沿着x轴的传播跨越弯曲触控板10的示例实施例的光的截面图。触摸表面在x轴上具有弯曲轮廓。在截面图中,示出了来自点光源1310的光的传播路径。虚线1320表示从点光源1310发出的未由检测器表面1340接收的光的传播路径。实线1330示出了从点光源1310发出的由检测器表面1340接收的光的传播路径。如图所示,光的一部分在检测器上方丢失,一部分在检测器下方丢失,一部分光在检测器表面被接收。一个人从发射点向探测器的镜像(在触摸表面中映出)观看时将感知探测器尺寸为实际探测器的2.2倍。这种放大效应是使用离轴抛物面镜的效果。在触摸系统的特定情况下,与平坦触摸表面相比,这会导致2.2倍的检测信号增强/放大。该放大仅适用于信号,以及对于由检测器接收的环境光而言不重要。在优选实施例中,触摸系统的检测器和发射器在触摸表面之上的3mm或以下之处(直接或间接)以及检测线的长度在100至2500mm的范围内,入射角极接近90度。因此,在触摸表面上增加入射、污垢或防眩光涂层对反射没有实际影响,因此它实际上是一面镜子。
图13b提供了来自点光源1310的发射光相对于在图13a的模型的边缘处的光路的z座标的角度的图。探测器表面z座标范围由纵轴表示。在该范围内的z座标处接收的由点光源1310发射的光由检测器接收。
图14a示出了图13a的实施例的截面图。在截面图中,示出了来自第二点光源1410的光的传播路径。在这个例子中,检测信号增强大约为3.3。图14b示出了相对于第二点光源1410的图13b的对应图。
图15a示出了图13a的实施例的截面图。在截面图中,示出了来自第三点光源1510的光的传播路径。图15b示出了关于第三点光源1510的图13b的对应图。在该示例中,检测信号增强约为3.03。
图16a示出了图13a的实施例的截面图。在截面图中,示出了来自第四点光源1610的光的传播路径。图16b示出了适于第四点光源1610的图13b的对应图。在该示例中,检测信号增强约为2.71。
图17a示出了图13a的实施例的截面图。在截面图中,示出了来自第五点光源1710的光的传播路径。图17b示出了用于第五点光源1710的图13b的对应图。在该示例中,检测信号增强约为2.19。
图13a-17b说明不同的发射器位置利用了触摸表面的不同部分。触摸表面的用作反射器的部分将取决于玻璃的实际形状以及发射器和检测器孔径表面1340的位置和尺寸。
然而,触控板10不能被完美地制造,定位或保持形状。因此,可以预期在触摸表面跟随的曲线与理想的抛物线曲线之间会出现一定的偏差。
图18a示出数学上定义的抛物线曲线和现实世界的拋物线型触摸表面的曲线图。在图18a的示例性实施例中,弯曲的触控板10沿x轴具有1900mm的宽度以及沿y轴具有1070mm的高度(其中x轴和y轴的限定如同图12a,4b所示的实施例中的限定)。在该示例实施例中,玻璃这样成型,以致于触摸表面相对于x轴来遵循抛物线曲线1810。触摸表面和x轴之间的最大距离a是10mm。数学上定义的抛物线曲线限定为1820。所述曲线图示出由虚线1820表示的数学上定义的抛物线与真实触摸表面1810之间的偏差。在本文中,真实触摸表面不对称地弯曲/翘曲。图10b示出了对角线为2180mm,比例为16:9,刚刚在或小于凹入距离的最大极限<6mm以及|抛物线偏差|<0.5毫米的热钢化玻璃的短至短中截面。
触摸表面1810的抛物线配合具有s形痕迹(残留物)。这种不对称的弯曲可能是由于在制造期间的回火过程的快速冷却阶段期间的与传送辊或温度分布不均匀的问题造成的结果。
图18b显示了数学上定义的抛物线曲线和图18a的真实世界抛物型触摸表面之间的偏差的曲线图。
下表限定了对触摸表面形状的一组优选限制,以实现最佳的触摸表面形状。术语“弯曲/翘曲”限定触摸表面和在z轴方向与中心点O相交的相应轴的距离。
图18a示出了凸度b。图18b示出了抛物线偏差。
图19a示出了数学定义的抛物线曲线和与图18a类似的玻璃的另一曲线图,但是其中图19a的玻璃对于触摸系统的生产而言是超出适用范围之外以及不建议使用。图19a所示的大凹度的一个原因可能是在制造时的淬火过程中,回火过程是在底部和顶部冷却参数之间的差异过大的情况下运行。数学定义的抛物线曲线限定为1920。所述曲线图显示了数学定义的抛物线曲线和真实触摸表面1910之间的偏差。
图19b示出了数学定义的抛物曲线与图19a的真实世界抛物触摸表面之间的偏差的图。图19a的真实世界抛物触摸表面是对称但更高阶的弯曲(例如W形)的示例。这种弯曲可能会大大地降低信号增强,并可能是由在制造回火过程中的对称温度问题(例如,玻璃的中心或边缘太热)所引起。
图20a示出了触摸表面形成抛物面的实施例。在图20a中,触摸表面的俯视图用等高线示出,该等高线示出了触摸表面相对于与触摸表面的四个角相交的平坦平面的深度。每一等高线上显示的数位代表等高线的深度。x轴,y轴和对角轴d皆在图中示出。x轴限定为与矩形的一对长边平行并等距相隔地延伸的轴。y轴限定为与矩形的一对短边平行并等距相隔地延伸的轴。对角轴d被限定为从一角部对角地延伸到一斜对角部的轴。在该实施例中,触摸表面20的x轴,y轴和对角轴d各自相对于触摸表面的深度描绘出抛物线。在图20b中,对角轴d显示为从左下角延伸到右上角。在图20a的示例性实施例中,弯曲的触控板10具有沿x轴的1900毫米的宽度,沿y轴的1070毫米的高度。
图20b-20d显示了图20a所示实施例的可选的抛物线形态。图20b示出了在x轴下面和相对于x轴的触摸表面的理想抛物线的图。与x轴的偏差(底轴)相对于沿x轴的位置(左轴)示出。图20c示出了在y轴下面和相对于y轴的触摸表面的理想抛物线的图。与x轴的偏差(底轴)相对于沿y轴的位置(左轴)示出。图20d示出了在对角轴下面和相对于对角轴的触摸表面的理想抛物线的图。与x轴的偏差(底轴)相对于沿对角轴的位置(左轴)示出。
图20a-20d所示的实施例叙述了为在大多数发射器和检测器之间传播的信号提供相当大的信号增强的触摸表面。然而,触摸表面的非平坦周边使得这种系统的制造和组装更加复杂。
图21a所示的实施例中的触摸表面形成图20a所示的实施例的选择性的抛物面。与图20a一样,图21a提供了触摸表面的俯视平面图,其中等高线示出了触摸表面相对于与触摸表面20的四个边缘相交的平坦平面的深度。每一等高线上所示的数字代表等高线的深度。x轴,y轴和对角轴d皆在图中示出。x轴限定为与矩形的一对长边平行并等距相隔地延伸的轴。在该实施例中,触摸表面20的x轴相对于触摸表面的深度描绘出抛物线。y轴限定为与矩形的一对短边平行并等距相隔地延伸的轴。在该实施例中,触摸表面20的y轴也相对于触摸表面的深度描绘出抛物线。对角轴d被限定为从一角部对角地延伸到一斜对角部的轴。在图21b中,对角轴d显示为从左下角延伸到右上角。在图21b的示例性实施例中,弯曲的触控板10具有沿x轴的1900毫米的宽度以及沿y轴的1070毫米的高度。该实施例的触摸表面的周边是平坦的或接近平坦的。在触摸表面的周边平坦或接近平坦的实施例中,在一些检测线下方的表面将不是完美的抛物线。即使是具有介于1-2.5毫米的弯曲的近乎完美地集成的玻璃形状,一些检测线(很小的一部分)具有的信号实际上将会少于平坦玻璃。这个小缺点通过显著的整体信号改进来抵消。此外,在触摸表面的周边平坦或接近平坦下,触摸系统可能更容易制造和组装。
图21b示出了在x轴下面和相对于x轴的触摸表面的理想抛物线的图。与x轴的偏差(底轴)相对于沿x轴的位置(左轴)示出。图21c示出了在y轴下面和相对于y轴的触摸表面的理想抛物线的图。与x轴的偏差(底轴)相对于沿y轴的位置(左轴)示出。图21d示出了在对角轴下面和相对于对角轴的触摸表面的理想抛物线的图。与x轴的偏差(底轴)相对于沿对角轴的位置(左轴)示出。
显而易见的是,以上公开的具体实施例的特征和属性可以不同方式组合以形成额外的实施例,所有这些实施例均落入本公开的范围内。
在此使用的条件语言,其中诸如“能够”,“可以”,“可能”,“可”,“例如”等等,除非另有明确说明,或者在所使用的上下文中可以其它方式理解,否则通常意味要传达某些实施例包括,同时其它实施例不包括某些特征,部件和/或状态。因此,这样的条件语言通常不旨在暗示一或多个实施例在任何情况下都要求所述特征,部件和/或状态,或者一或多个实施例必然包括用于在有或者没有作者输入或提示的情况下决定该些特征,部件和/或状态是否被包括或将在任何特定实施例中运行的逻辑。
以上参照具体实施例叙述了本发明。然而,除了上述以外的其它实施例在本发明的范围内同样是可能的。在本发明的范围内可以提供与上述那些不相同的方法步骤。本发 明的不同特征和步骤可以组合成除了所述的那些之外的其它组合。本发明的范围仅由所附的专利权利要求来限定。
Claims (26)
1.一种触摸感测装置,其包括:
板件(2,10),其具有凹入的触摸表面(20);
显示面板(1);
一组发射器(30a),其布置在所述触摸表面的周围以发射第一光束以传递经过所述触摸表面(20);
一组光检测器(30b),其布置在所述触摸表面的周围以接收来自所述一组发射器的光;
其中每一光检测器(30b)布置成接收来自多于一个发射器(30a)的光;
处理部件,其配置成基于所述一组光检测器(30b)的输出信号来确定在所述触摸表面(20)上的物体的位置,
其特征在于,框架组件(100,200,109)配置成支承所述板件(2,10),并且所述触摸表面根据第一抛物线在第一轴线上弯曲。
2.根据权利要求1所述的触摸感测装置,其中所述触摸表面被配置为为在所述发射器(30a)和所述光检测器(30b)之间传播的信号提供信号增强或放大。
3.根据权利要求1或2所述的触摸感测装置,其中所述触摸表面具有非平坦周边。
4.根据前述权利要求中任一项所述的触摸感测装置,其中所述框架组件(100,200,109)配置为通过向所述板件(2)施加受控的力来产生凹度。
5.根据前述权利要求中任一项所述的触摸感测装置,其中所述框架组件(100,200,109)包括第一框架部件和第二框架部件,并且其中所述第二框架部件相对于所述第一框架部件弯曲以及将所述板件保持在凹的弯曲平面中。
6.根据权利要求5所述的触摸感测装置,其中所述第二框架部件具有支承部分(101a,101b)并且可配置为松弛状态或受力状态,并且其中,所述第二框架部件在其受力状态下沿所述支承部分(101a,101b)的部分的长度形成抛物线型凹曲线。
7.根据前述权利要求中任一项所述的触摸感测装置,其中所述触摸表面在x轴上具有弯曲轮廓,和/或其中所述触摸表面在y轴上具有弯曲轮廓。
8.根据前述权利要求中任一项所述的触摸感测装置,其中所述触摸表面根据第二拋物线在第二轴线上弯曲。
9.根据前述权利要求中任一项所述的触摸感测装置,其中所述触摸表面(20)相对于x轴在凹入方向弯曲以及相对于y轴在凹入方向上弯曲,其中所述x轴与所述y轴正交。
10.根据前述权利要求中任一项所述的触摸感测装置,其中所述板件由玻璃制成,并且所述玻璃被成型为使得所述触摸表面相对于x轴遵循抛物线型曲线。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的触摸感测装置,其中所述板件(10)是矩形的,所述x轴为与矩形的长边平行和等距相隔的第一轴线,并且y轴为与矩形的短边平行和等距相隔的第二轴线。
12.根据权利要求11所述的触摸感测装置,其中所述板件具有沿所述第一轴线的第一凹型曲度。
13.根据权利要求12所述的触摸感测装置,其中所述第一凹型曲度是抛物线形。
14.根据权利要求11所述的触摸感测装置,其中所述板件具有沿所述第二轴线的第二凹型曲度。
15.根据权利要求14所述的触摸感测装置,其中所述第二凹型曲度是抛物线形。
16.根据前述权利要求中任一项所述的触摸感测装置,其中所述触摸表面形成抛物面。
17.根据前述权利要求中任一项所述的触摸感测装置,其中所述触摸表面具有x轴、y轴和对角轴,并且其中,所述x轴、所述y轴和所述对角轴各自相对于所述触摸表面的深度描绘出抛物线。
18.根据前述权利要求中任一项所述的触摸感测装置,其中所述第一抛物线是不完美的抛物线。
19.根据前述权利要求中任一项所述的触摸感测装置,其中所述框架组件包括:
第一框架部件(102;202),所述第一框架部件在第一平面延伸以及配置成至少部分地绕所述显示面板(1)延伸;
至少一个第二框架部件(103a,103b;203),所述第二框架部件与所述第一框架部件连接以及在第二平面绕所述板件(2,10)的周边延伸;
其中,所述第一框架部件和/或第二框架部件包括用于所述板件(2,10)的支承部分(101a,101b,201a,201b),沿所述板件(2,10)的周边施加受控的力,从而产生所述板件(2,10)的曲度。
20.根据权利要求14所述的触摸感测装置,其包括布置在所述第一框架部件(102;202)和所述第二框架部件(103a,103b;203)之间的衬垫(105,205),其中所述衬垫(105,205)沿着其长度具有变化的厚度。
21.根据权利要求20所述的触摸感测装置,其中所述衬垫(105,205)具有相对的端部,以及在相对的端部之间比在所述端部处薄。
22.根据权利要求19或20所述的触摸感测装置,其中所述第一框架部件(102;202)的支承部分(101a,101b)与所述第二框架部件(103a,103b;203)的支承部分(201a,201b)之间的距离是不连续的。
23.根据权利要求19或20所述的触摸感测装置,其中所述第二框架部件(103a,103b;203)形成所述板件(2,10)的边缘覆盖件。
24.根据权利要求19或20所述的触摸感测装置,其包括布置在所述第二框架部件(103a,103b;203)的支承部分(201a,201b)和所述板件(2,10)之间的密封件(204a),从而,当将力施加到所述第二框架部件(103a,103b;203)时,产生扭矩以产生所述板件(2,10)的所述曲度。
25.根据权利要求19或20所述的触摸感测装置,其包括支承块(301)以支承所述板件(2,10),所述支承块(301)具有表面部分,所述表面部分包括与所述第二框架部件(103a,103b;203)成一定角度的锥形边缘(303),从而,所述板件(2,10)压靠在所述表面部分以产生所述板件(2,10)的所述曲度。
26.根据权利要求19或20所述的触摸感测装置,其中所述第一框架部件(102;202)和所述第二框架部件(103a,103b;203)由单件形成。
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