—種拼合觸摸裝置方法及拼合觸摸裝置製造方法
2023-05-16 07:41:01 1
—種拼合觸摸裝置方法及拼合觸摸裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開的一種拼合觸摸裝置方法，包括至少兩個觸摸感應模塊，但僅有一個觸摸控制模塊或總控模塊執行全部觸摸感應模塊總控制器功能；在組合形式上可以採用各自物理上可獨立的觸摸感應模塊進行拼合，或採用全部集成在物理上不能分離的同一個載體上的至少兩個觸摸感應模塊構成的整體，或者前兩者相結合；為減少拼合對性能的影響，可以儘可能將有關的器件部署在拼合後的外緣。本發明還公開了與上述方法對應的拼合觸摸裝置。本發明提供了一種簡單易行的多點觸控解決方案和尺寸擴大解決方案，同時也提高了觸摸裝置容錯能力。
【專利說明】一種拼合觸摸裝置方法及拼合觸摸裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及觸摸【技術領域】，特別是一種拼合觸摸裝置方法及拼合觸摸裝置。
【背景技術】
[0002]觸摸裝置包括觸控螢幕、觸摸筆、觸摸板、觸摸膜等，其中觸控螢幕、觸摸筆、觸摸板等一般是能夠獨立接受觸覺輸入的設備或部件，而觸摸膜等則是具備觸覺感應能力但一般還需要以此為基礎進一步製成觸摸設備或部件的半成品。上述觸摸裝置中，目前以觸控螢幕最為常見。觸控螢幕是用手指或其它觸摸感應介質直接觸摸顯示器操作計算機(或其它類型電子產品)的一種輸入設備。現今在各種電子產品市場中，行動電話、平板電腦、個人數字助理、MP3/MP4等可攜式電子產品，以及電腦家用電器等都在逐漸開始使用觸控螢幕作為用戶和電子設備數據溝通的界面。觸控螢幕作為一種定位和輸入設備，用戶在使用時可以對顯示的物件進行觸摸、拖拽和手勢等操控，這樣使人機互動變得更加簡單、直觀和人性化，同時也符合電子產品輕薄化的發展趨勢。觸控螢幕正在取代滑鼠、鍵盤等傳統輸入設備，成為電子產品的重要組成部件。2007年美國蘋果公司生產的iPhone手機等產品的推出，成為觸控螢幕發展的一個裡程碑，iPhone手機等產品的熱銷，使觸控螢幕真正走入人們的日常生活。
[0003]按照觸控螢幕的工作原理和傳輸信息的介質，可以把觸控螢幕分為四種，分別是電阻式、電容式、聲波式、光學式。
[0004]1、電阻式觸控螢幕。電阻式觸控螢幕結構為上下兩層鍍有導電功能的透明ITO (銦錫氧化物)膜，兩片膜間設有空氣層間隙，當屏幕處於未被按壓的狀態時，上下膜不接觸，觸控螢幕處於未導電狀態，而當操作者以指尖或筆尖壓按屏幕時，上下膜發生形變接觸導電，再通過偵測X軸和Y軸電壓變化值定位出觸控點的坐標，完成屏幕的觸按處理機制。一般電阻式觸控螢幕為4線結構，隨著技術發展逐漸出現5線、6線與8線等多種類型，線數越多，可偵測的精密度越高，電阻屏的性能也就越優異。電阻屏具有結構簡單、成本較低，製造方法成熟等優點，曾經是市場的主流技術，得到廣泛的應用。但是電阻屏功耗大、壽命較短、易出現檢測點漂移，特別是不支持多點觸控，已不能滿足觸控技術的發展和人們的需要，其地位目前已被電容式觸控螢幕取代。
[0005]2、電容式觸控螢幕。電容式觸控螢幕技術分為表面電容式和投射式兩種。表面電容式觸控螢幕的原理是利用電場感應方式感測屏幕表面。其面板是一片均勻鍍刻的ITO層，面板的四角各有一條輸出線與控制器連接在一起，使用時觸控螢幕表面會有一個電場，如果接地的物體觸碰到屏表面，面板表面的電場就會發生電荷的轉移，通過偵測這個電荷的轉移就可以準確的定位觸碰點的坐標。表面電容式觸控螢幕具有使用透光率高、壽命長、但是不支持多點觸控、解析度低，目前主要應用於大尺寸戶外用觸控螢幕，如各類公共信息和服務平臺。投射電容式觸控螢幕原理是藉助電極發射出的靜電場線來感應的。投射電容技術包括自我電容和交互電容兩種，它們的投射電容式傳感器中，傳感電容在設計中遵循了相關的方法，在規定的時間內就能偵測到觸摸，該觸摸與以往不同的就是不僅能識別出單指，還能識別多根手指。自2009年以來，美國蘋果公司生產的iPhone、iPad為其贏得了良好的效益，推動了投射式電容屏技術不斷走向繁榮，根據市場研究機構Displaysearch調查,投射式電容觸控技術在2010年正式超越電阻式觸控技術，成為產值比重最高的觸控面板技術。
[0006]3、聲波式觸控螢幕。聲波式觸控螢幕包括兩種:表面聲波式觸控螢幕和彎曲聲波式觸控螢幕。表面聲波式觸控螢幕是利用聲波定位的一種觸控技術。觸控螢幕四角設置有發射和接收聲波的傳感器，當手指觸控螢幕幕時，手指吸收部分聲波能量，傳感器就可以偵測信號在衰減，由此計算出觸摸點的位置。表面聲波觸控螢幕技術比較穩定，具有很高的精度，除了可以響應X和Y坐標外，還能響應第三軸z軸坐標，也就是壓力軸響應。表面聲波觸控螢幕的透光率好，耐用性強，反應靈敏，壽命長，不影響圖像質量，一般在辦公室、機關單位等環境比較清潔的公共場所使用。彎曲聲波式觸控螢幕是一種聲音脈衝識別技術。彎曲式的聲波在沿基板內部傳播，因此彎曲聲波式觸控螢幕可以排除衣物、灰塵和昆蟲等環境因素造成的誤識別。目前彎曲式觸控螢幕主要應用於中大尺寸的信息亭、金融設備等。
[0007]4、光學式觸控螢幕。光學式觸控螢幕包括兩種:紅外式觸控螢幕和CCD光學式觸控螢幕。紅外式觸控螢幕原理是在X、Y方向上設置一定數量的紅外線矩陣來偵測定位用戶的觸摸。紅外觸控螢幕在正面位置安裝一個電路板外框，外框四邊排布紅外線發射管和接收管，發射管和接收管一一對應成垂直的矩陣。觸控螢幕幕時，觸摸物體就會阻擋該位置的橫豎兩條紅外發射線，相對應位置就不能接收到紅外線，就可以定位出觸摸點在屏幕的位置。紅外線式觸控螢幕優點是透光率高、抗幹擾能力強、觸控穩定性高，缺點是紅外觸控螢幕的準確度易受環境光線變化的幹擾。目前先進的紅外線式觸控螢幕壽命得到大幅提高，在對手指移動軌跡進行跟蹤時，相關要求規定的精度、平滑度、跟蹤速度都能實現，可以進行手寫識別輸入，還能很好的轉換成圖像軌跡。紅外式觸控螢幕主要是在沒有強光線幹擾的公共場所、辦公室或者是不需要精密要求的工業控制場所中使用。CCD光學式觸控螢幕，由含有鏡頭結構的兩個CCDZg光源(例如紅外線)以及位於屏幕邊緣的反射條組成，CCD布置在觸控螢幕的左右兩角，在系統中擁有獨立的坐標值。工作時，背光源會發射紅外線或其他不可見光，手指接觸觸控螢幕後，CCD會測量CCD到手指的距離、CCD主光線與其光學系統光軸等的夾角等一系列數據，最後計算出手指的坐標值，將其轉換為滑鼠信息傳遞給電腦。
[0008]按安裝方式觸控螢幕可以分為外掛式、內置式和整體式。外掛式觸控螢幕就是將觸摸裝置的觸摸感應部分直接安裝在顯示設備的前面，內置式觸控螢幕是把觸摸裝置的觸摸感應部分安裝在顯示設備的外殼內、顯像管的前面，整體式觸控螢幕則是將觸摸感應部分製作到顯像管上。觸控螢幕技術發展日新月異，先有靜電容量方式，後有在液晶面板中內置觸摸傳感器的「In-cell型」和玻璃蓋板一體型OGS等多種新技術不斷亮相。後兩種技術因可實現智慧型手機薄型化和提高視認性而開始普及，Incell型因得到美國蘋果公司最新款智慧型手機iPhone 5的採用而備受關注，玻璃蓋板一體型OGS則由日本索尼移動通信的智慧型手機Xperia V等的採用。最近在玻璃蓋板上貼有觸摸傳感器的「薄膜傳感器型」(GIF)也很受推崇，蘋果公司的最新款平板電腦iPad mini就採用了該技術，因其成品率低、產量少、價格也貴，但比較易於支持7?10英寸的中等尺寸，因此極有可能在平板終端中普及。此外，在彩色濾光片基板上形成觸摸傳感器的「On-cell型」面板的量產製造裝置也開始接受訂貨。對於手機來說，是In-cell和OGS的比拼，種種跡象顯示，蘋果採用的In-cell技術並不能稱為最好的技術，成品率也難於往上提升，OGS則由於技術難度較低，因此預計近期將獲得較大的採用機會而大放異彩。至於究竟哪種技術會成為主流，由於每種技術各有其優缺點，估計還不會有某一種技術成為市場的唯一選擇。
[0009]2007年以來，美國蘋果公司1-Pad、iPhone系列產品能夠在激烈的市場競爭中獲得巨大的成功，就是因為採用的投射式電容式觸控螢幕可支持多點觸控，給用戶帶來了更加豐富的觸控體驗，開啟了多點觸摸技術應用的新風潮。多點觸摸技術已經從最初的僅支持2點縮放，逐漸發展實現3指滾動、4指撥移、5指以上觸控式別以及多重輸入方式等。今後多點觸控技術將向更細緻的屏幕物件操控以及更具自由度的方向發展。多點觸摸顧名思義就是識別到兩個或以上手指的觸摸。多點觸摸技術目前有兩種:Mult1-Touch Gesture和Mult1-Touch All-Point。通俗地講，就是多點觸摸識別手勢方向和多點觸摸識別手指位置。現在看到最多的是Mult1-Touch Gesture,即兩個手指觸摸時,可以識別到這兩個手指的運動方向，但還不能判斷出具體位置，可以進行縮放、平移、旋轉等操作。這種多點觸摸的實現方式比較簡單，軸坐標方式即可實現。把ITO分為X、￥軸，可以感應到兩個觸摸操作，但是感應到觸摸和探測到觸摸的具體位置是兩個概念。XY軸方式的觸控螢幕可以探測到第2個觸摸，但是無法了解第二個觸摸的確切位置。單一觸摸在每個軸上產生一個單一的最大值，從而斷定觸摸的位置，如果有第二個手指觸控螢幕面，在每個軸上就會有兩個最大值。這兩個最大值可以由兩組不同的觸摸來產生，於是系統就無法準確判斷了。有的系統引入時序來進行判斷，假設兩個手指不是同時放上去的，但是，總有同時觸碰的情況，這時，系統就無法猜測了。我們可以把並不是真正觸摸的點叫做「鬼點」。Mult1-Touch All-Point是近期比較流行的話題。其可以識別到觸摸點的具體位置，即沒有「鬼點」的現象。多點觸摸識別位置可以應用於任何觸摸手勢的檢測，可以檢測到雙手十個手指的同時觸摸，也允許其他非手指觸摸形式，比如手掌、臉、拳頭等，甚至戴手套也可以，它是人性化的人機接口方式，很適合多手同時操作的應用，比如遊戲控制。Mult1-Touch All-Point的掃描方式是每行和每列交叉點都需單獨掃描檢測，掃描次數是行數和列數的乘積。例如，一個10根行線、15根列線所構成的 觸控螢幕,使用Mu111-Touch Gesture的軸坐標方式,需要掃描的次數為25次，而多點觸摸識別位置方式則需要150次。Mult1-Touch All-Point基於互電容的檢測方式，而不是自電容，自電容檢測的是每個感應單元的電容(也就是寄生電容Cp)的變化，有手指存在時寄生電容會增加，從而判斷有觸摸存在，而互電容是檢測行列交叉處的互電容(也就是耦合電容Cm)的變化，當行列交叉通過時，行列之間會產生互電容(包括:行列感應單元之間的邊緣電容，行列交叉重疊處產生的耦合電容)，有手指存在時互電容會減小，就可以判斷觸摸存在，並且準確判斷每一個觸摸點位置。
[0010]觸控螢幕主要結構是由觸摸檢測部件和觸控螢幕控制器組成。觸摸檢測部件安裝在顯示器面板前面，用於檢測用戶觸摸位置，接收後傳送至觸控螢幕控制器；觸控螢幕控制器的主要作用是從觸摸檢測部件上接收觸摸信息，並將它轉換為觸摸位置或手勢，再送給CPU，它同時能接收CPU發來的命令並加以執行。觸摸檢測部件包含可以感應觸摸的傳感器，其它類型的觸摸裝置也有類似的部件，後文中統稱為觸摸感應模塊；其它類型的觸摸裝置同樣也有類似於觸控螢幕控制器的部件，後文中統稱為觸摸控制模塊。
[0011]不同的觸摸技術(有時也稱為觸控技術)各自有不同的優缺點，但總體來說，識別觸摸點越多、尺寸越大，其實現的技術難度和成本均快速增長。另外，現有的觸摸裝置容錯性不強，一旦出現故障則其影響是全局性的，甚至導致整個觸摸輸入失效。
【發明內容】
[0012]本發明的目的在於解決已有的觸摸裝置在實現更多點觸摸、更大尺寸時其技術難度和成本均快速增長及容錯性不強的問題，提供一種一種簡單易行的多點觸控解決方案和尺寸擴大解決方案，同時也提高了觸摸裝置容錯能力。
[0013]本發明的拼合觸摸裝置方法，相對於現有的觸摸裝置最大的不同是由多個類似於現有的觸摸裝置拼合而成，從而基本立足於現有技術來實現更多點觸摸和尺寸倍增，具體方案如下:
包括至少兩個觸摸感應模塊，但僅有一個觸摸控制模塊執行全部觸摸感應模塊總控制器功能，與現有觸摸裝置直接拼合的不同在於，參與拼合的是不帶控制器的觸摸感應模塊，所有的觸摸感應模塊均受僅有的一個觸摸控制模塊控制，該觸摸控制模塊執行全部觸摸感應模塊總控制器功能，可以接收全部觸摸感應模塊上觸摸信息，並在對接收的全部觸摸信息進行整體分析後再轉換為觸摸位置或手勢，由於各觸摸感應模塊的觸摸檢測信息是局部的檢測信息，因此在轉換為局部觸摸位置後需要再轉換為全局的觸摸位置，在有些情況下還可以在得出同時的所有觸摸位置信息放在一起進行進一步分析，如進行手勢識別等，從而實現更多的解析功能。這樣如果單個觸摸感應模塊均為單點觸摸模塊，那麼兩塊拼合便可成為雙點觸摸，但和現有的雙點觸摸的不同在於這兩點需在不同區域(即不同的觸摸感應模塊)上，以此類推，拼合後的可識別的多點觸摸為所有模塊的點的總和，但各自區域內可識別的點仍不變；同時拼合後的尺寸為全部觸摸感應模塊尺寸的總和，這樣就可以在幾乎無需任何新技術的情況下實現尺寸的倍增，當然也不是一點新技術都沒有，各個觸摸感應模塊連接到同一個觸摸控制模塊的連接需要重新設計，最簡單的設計方法就是各個觸摸感應模塊用各自不同的線路連接到同一個觸摸控制模塊，另外觸摸控制模塊的觸摸識別算法要改進。也可以採用多個觸摸控制模塊，但有且僅有一個總控模塊執行全部觸摸感應模塊總控制器功能，總控模塊之外的其它觸摸控制模塊用以分擔總控模塊的職能執行原觸摸控制器的職能，最後都傳送到總控模塊進行全局轉換、手勢解析等。
[0014]上述拼合觸摸裝置方法，可以進一步明確拼合的外觀形式，具體方案如下:
採用各自物理上可獨立的觸摸感應模塊進行拼合，這種情況就如同當前的各種拼接的
大屏幕，製造時是一個一個模塊單獨製造的，各個模塊在物理上是可以獨立的，可以獨立包裝和運輸，在拼接大屏幕時根據需要將模塊拼接即可。或採用全部集成在物理上不能分離的同一個載體上的至少兩個觸摸感應模塊構成的整體，這種方案是將各個觸摸感應模塊事先固化到同一個載體上，如同一塊玻璃、PET上，具體加工工藝可以是在同一個載體上粘貼各自獨立的觸摸膜或蝕刻觸摸模塊，這樣儘管各個觸摸感應模塊在邏輯上是獨立的，但在物理上是一體的，這種方案其實不需要再進行物理上的拼合，因而更加穩固可靠。或者綜合前面兩種方案，採用至少兩個物理上可獨立的單元拼合且其中至少一個單元採用了全部集成在物理上不能分離的同一個載體上的至少兩個觸摸感應模塊構成的整體。
[0015]上述拼合觸摸裝置方法，可以進一步改進，具體方案如下:
儘可能將可能影響性能的器件部署在拼合後的外緣。在有些觸摸技術當中，比如表面聲波式觸控螢幕當中，一般要在觸控螢幕三個角安裝兩對聲波發送器件，運用與本拼合觸摸裝置方法中相應的觸摸感應模塊也是如此，為了減少相互間的幹擾及有利於散熱，可以考慮儘可能將可能影響性能的器件部署在拼合後的外緣。[0016]上述拼合觸摸裝置方法對應的拼合觸摸裝置，具體方案是:包括至少兩個觸摸感應模塊，但僅有一個控制器模塊，或有超過一個控制器模塊但有且僅有一個總控模塊。
[0017]上述拼合觸摸裝置進一步明確拼合的外觀形式，具體方案是:觸摸感應模塊各自物理上可獨立，或觸摸感應模塊全部整合在物理上不能分離的同一個物體上，或者包含至少兩個物理上可獨立的單元且其中至少一個單元為全部集成在物理上不能分離的同一個物體上的至少兩個觸摸感應模塊構成的整體。
[0018]上述拼合觸摸裝置的進一步改進，具體方案是:儘可能將可能影響性能的器件部署在拼合後的外緣。
具體實施方案
[0019]實施例1
一種拼合電容式觸控螢幕
四塊不帶控制器的支持雙點觸摸的投射電容式觸摸膜，以田字型緊密拼合，連接到同一個觸摸控制器上，安裝在LCD屏的前面，從而使該LCD屏具有觸摸功能，最多可識別8點觸摸(當每個觸摸膜各有2點觸摸的時候)，尺寸是單片觸摸膜的4倍，當一塊觸摸膜壞掉時，不影響其餘區域的觸摸事件識別。
[0020]實施例2
一種拼合表面聲波式觸控螢幕
四塊不帶控制器的支持單點觸摸的表面聲波式觸摸感應模塊，但在製作表面聲波式觸摸感應模塊時將兩對聲波發送器件部署在對應拼合後外緣的三個角。以田字型緊密拼合，連接到同一個觸摸控制器上，安裝在LCD屏的前面，從而使該LCD屏具有觸摸功能，最多可識別4點觸摸(當每個觸摸膜各有單點觸摸的時候)，尺寸是單片觸摸感應模塊的4倍，當一塊模塊壞掉時，不影響其餘區域的觸摸事件識別。
【權利要求】
1.一種拼合觸摸裝置方法，其特徵在於: 包括至少兩個觸摸感應模塊，但僅有一個觸摸控制模塊執行全部觸摸感應模塊總控制器功能，或有超過一個觸摸控制模塊但有且僅有一個總控模塊執行全部觸摸感應模塊總控制器功能。
2.根據權利要求1所述的拼合觸摸裝置方法，其特徵在於:採用各自物理上可獨立的觸摸感應模塊進行拼合，或採用全部集成在物理上不能分離的同一個載體上的至少兩個觸摸感應模塊構成的整體，或者採用至少兩個物理上可獨立的單元拼合且其中至少一個單元採用了全部集成在物理上不能分離的同一個載體上的至少兩個觸摸感應模塊構成的整體。
3.根據權利要求1或2所述的拼合觸摸裝置方法，其特徵在於: 儘可能將可能影響性能的器件部署在拼合後的外緣。
4.一種拼合觸摸裝置，其特徵在於: 包括至少兩個觸摸感應模塊，但僅有一個觸摸控制模塊，或有超過一個觸摸控制模塊但有且僅有一個總控模塊。
5.根據權利要求4所述的拼合觸摸裝置，其特徵在於:觸摸感應模塊各自物理上可獨立，或觸摸感應模塊全部整合在物理上不能分離的同一個載體上，或者包含至少兩個物理上可獨立的單元且其中至少一個單元為全部集成在物理上不能分離的同一個載體上的至少兩個觸摸感應模塊構成的整體。
6.根據權利要求4或5所述的拼合觸摸裝置，其特徵在於: 儘可能將可能影響性能的器件部署在拼合後的外緣。
【文檔編號】G06F3/042GK103941923SQ201410164767
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月23日 優先權日:2014年4月23日
【發明者】倪龍 申請人:寧波保稅區攀峒信息科技有限公司