专利名称：波导触摸面板的制作方法
技术领域：
本发明的领域涉及用于便携式设备的控制的用户接口，并且更具体地涉及触摸面板。
背景技术：
出于控制设备的目的常常在便携式电子设备(例如，蜂窝电话、PDA等)上使用触摸面板。在蜂窝电话的情况下，触摸面板可以包括用于数字0-9的触摸敏感区域或键以及用于诸如拨打呼叫或结束呼叫的专用目的的触摸敏感区域。在PDA的情况下，触摸面板可以包括全QWERTY键盘以及开-关功能。触摸面板通常被构建有用作常规按钮的触摸敏感区域的二维阵列或矩阵。在例如电阻性触摸面板的一些触摸面板中，可以使用由细小间隔分离的若干材料层来形成二维阵列。触摸面板的表面通常由覆盖触摸敏感区域的单片材料构成。间隔可以围绕触摸敏感区域的每一个。用户可以通过在触摸敏感区域的表面上进行按压从而使触摸敏感区域的顶面朝着底层变形来激活触摸敏感区域。顶层的下侧可以包括引起由触摸面板接口进行检测的改变的电容性或电阻性材料。替代地，顶面的变形可以使穿过触摸敏感区域的光束中断。通常，阵列的每一行和每一列提供输出值。当用户激活触摸敏感区域时，激活的触摸敏感区域位于其中的行和列根据技术来提供输出或无法提供输出。触摸面板接口可以经由连接到触摸面板的每行和每列的光或电检测器来检测触摸敏感区域的激活。虽然为每行和每列提供光或电检测器是有效的，但这是昂贵的。因此， 存在对于识别触摸面板的激活的触摸敏感区域的更简单方法的需要。
发明内容
提供了一种用于检测触摸面板的激活的方法和装置。该方法包括下述步骤提供 N乘M触摸面板，包括沿着第一轴的N行触摸元件和沿着第二轴的M列触摸元件的矩阵，提供N个光束，其中N个束中的每个束的特性不同于N个光束中的任何其它束的相应特性，其中，N个光束的任何第一组的特性的总和不同于任何其它N个束的相应特性的总和，并且其中，N个光束的每个相应束与N行的每一个的输入相对应；以及对来自N行中的每一个的输出的特性求和。该方法还包括下述步骤提供M个光束，其中，M个束中的每个束的特性不同于M个光束中的任何其它束的相应特性，其中，M个光束的任何第一组的特性的总和不同于任何其它M个束的相应特性的总和，并且其中，M个光束中的每个相应束与M列中的每一个的输入相对应，对来自M列中的每一个的输出的特性求和，以及基于输出的和来确定地识别N行和M列触摸元件中的触摸元件。
图1描绘了根据本发明的说明性实施例的便携式电子设备；
图2是图1的电子设备的框图；图3描绘了图2的图中的触摸面板；图4描绘了根据替代实施例的图2的图中的触摸面板；图5描绘了根据另一替代实施例的图2的图中的触摸面板；以及图6描绘了根据另一替代实施例的图2的图中的触摸面板。
具体实施例方式图1是根据本发明的说明性实施例的一般示出的便携式电子设备(例如蜂窝电话、PDA等)。显示器16和触摸面板12被包括在电子设备10内。虽然在图2中显示器16 和触摸面板12被示为分立的设备，但是应当理解，显示器16和触摸面板12可以被集成到单个触摸面板显示器中。图2是电子设备10的框图。如所示，触摸面板12可以包括光学面板20和接口 14，其检测触摸面板20的触摸敏感点(site)的激活。光学面板20包括两个或更多个行和列的触摸敏感点(有时也称为触摸元件或键)22、沈、28。例如，如果电子设备10是电话，则该设备将包括标记了 0-9的触摸敏感点以及标记为拨打呼叫和结束呼叫的其它触摸敏感点。触摸面板20还可以包括光源(例如，激光二极管、具有准直透镜的点光源等)30 以及第一和第二光学检测器32、34。光源30可以包括沿着面板20的两个相邻边缘从光源 30分配光能的光学分配波导36。一旦被递送到相邻边缘，递送的光就通过面板20传播至相对侧。触摸面板20包括第一光学波导40，该第一光学波导40接收来自面板20的第一相对边缘(即，沿着底部水平边缘)的输出光，并且将该输出光引导至第一光学检测器32。 类似地，触摸面板20包括第二光学波导38，该第二光学波导38接收来自面板20的第二相对边缘(即，沿着右侧垂直边缘)的输出光，并且将输出光引导至第二光学检测器34。由检测器32、34沿着水平和垂直边缘接收到的光的特性(例如，幅度)被耦合到触摸面板控制器14，该触摸面板控制器14通过将所测量的幅度与一组参考值作比较来识别已经激活的触摸敏感区域22、26、观。包括在波导36内的可以是一系列光学分流器42、44、46、48、50，其包括等于光学面板20内的触摸敏感点22、26的行数的第一系列光学分流器42、44和等于光学面板20中的触摸敏感点22J8的列数的第二系列的光学分流器48、50。光学分流器42、44用于传送与输入边缘平行地行进的冲击光能的一部分，并且将另一部分跨域垂直于输入边缘的面板 20分流到相对边缘。波导38、40还提供有许多光学分流器52、54、56、58。在该情况下，分流器5254将从光学面板20的相应行接收到的光能耦合到检测器34。类似地，分流器56、58将从光学面板20的相应列接收到的光能耦合到检测器32。实际上，分流器5254对面板20的行的特性(例如，光学振幅)求和，而耦合器56、58对列的特性求和。可以使用注模成型工艺来制造光学面板20。可以沿着水平方向用许多光学波导并且沿着垂直方向用另一数目的光波导来模制触摸面板20。根据一个说明性实施例，沿着面板20的四个边缘提供波导78、80、82、84、86、88。波导78、80、82、84、86、88可以是相对短的，短截(stub)波导在面板20的外部边缘与触摸敏感区域之间延伸。各波导78、80、82、 84、86、88对从源30接收到的光的振幅进行调制，并且对跨越每行和每列行进的调制光束进行校准。波导78、80、82、84、86、88可以在一个或两个末端上包括透镜。沿着边缘的波导78、80、82、84、86、88被或多或少地从由波导围绕的面板20的凹陷中心部分提升。根据本实施例，在凹陷中心部分的每行和每列的交叉点被印有关联触摸面板键的适当图例(例如，0至9等)。为了激活特定的触摸敏感区域22、沈、28，用户简单地将手指置于适当的区域中，并且用户的手指的存在阻挡在特定行和列的相对侧的相应组波导(例如，80和82,82和88等)之间传播的光能。虽然图2的每行和每列被示为具有一对波导，但是还应当理解，在其它实施例中， 对于每行和每列仅需要单个波导。在该情况下，单个波导78、80、82、84可以位于行和列的源末端上。图3描绘了对于11X12触摸面板在水平和垂直方向上跨触摸面板10传送的光束 60、62。图3的束60、62的不同厚度表示不同的光信号，例如强度、振幅、相位、能量等(以及每个波导78、80、82、84、86、88的相应的横截面区域)。每个光束的交叉点表示触摸面板
激活点。根据另一说明性实施例，可以用薄柔性盖90来保护触摸面板20的凹陷区域。可以在触摸敏感区域22、26、观的每个角中设置间隔91，使得当用户激活一个触摸敏感区域 22、26、观时，盖90不会阻挡跨越相邻触摸敏感区域22、26、观的光束60、62。根据该实施例，在光学面板20的凹陷基座和上盖90之间的空间中发生每个光束 60,62的交叉。触摸点的角处的一组间隔86允许用于在交叉点处向下按压上盖的一部分， 从而阻挡特定行和列的交叉点处的光信号。如上所述，在制造过程期间，例如通过注模成型，形成行或列的每个波导78、80、 82、84、86、88的横截面面积。如图3所示，每个波导78、80、82、84、86、88的光学强度和横截面面积被制造为不同于任何其它的相应行或列的横截面面积。除了波导78、80、82、84、86、88的行和列的横截面面积是完全不同的之外，横截面面积被选择使得行的任何第一组的总能量的和不同于行的任何其它组的光信号的和。类似地，列的任何第一组的光信号的和不同于列的任何其它组的光信号的和。例如，触摸面板20可以包括触摸敏感点22、26、观的IOX 10阵列。第一行和第一列可以具有光学波导，该光学波导具有等于I1的基准光信号和基准横截面面积。下一个波导I2(例如，第二行或第二列)可以具有I1 ■^的光信号(即I2= ΙιΛ/^)。类似地，第三波导I3可以具有等于I1VJ的光信号，第四波导I4可以具有等于I1VF的光信号，第五波导15可以具有等于I1 V^的光信号，第六波导I6可以具有等于I1V7的光信号，第七波导I7可以具有等于I1 λ/ Τ的光信号，第八波导I8可以具有等于I1 ■^的光信号，第九波导I9可以具有等于 I1VTi的光信号，并且第十波导Iltl可以具有等于I1VIT的光信号。以数学术语来表示It。tal =VI2+…+Im，其中，对于所有 ο < i、j、k 彡 m，Ik^ Ii+Ijo来自每行和每列的非一致性强度的使用允许使用具有最小复杂度的处理特征来识别激活触摸点。例如，触摸面板接口 14内的中央处理单元(CPU)64可以周期性地激活模数转换器(ADC)66来测量撞击在光学检测器32、34上的累计光信号。
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包括在触摸面板接口 14内的可以是具有累计信号值70、72和键22、26、观的关联基准标识符74、76的表68的存储器。为了确定已经激活了哪个触摸敏感区域22、26J8，CPU 64可以检索行和列中的每一个的累计信号值，并且将累计信号值与存储器内的条目70、72 作比较来识别激活的触摸敏感区域22、26、观。例如，使用10X10阵列的上述示例，所有行或所有列的累计值可以具有如下基准信号值IMft。tal，在其中触摸敏感点或键22、26、观中没有一个被激活的情况下，
+ ^ ++ ^ + ^ +。实际上，可以将值 Irefttrtal 保存在
存储器位置70、72中的一个上作为用于验证触摸面板20的适当操作或用于检测键22、26、 观的序列的激活之间的间歇时间段的基准值。另一方面，如果具有信号值I1的第一键22J6、28被激活，则由检测器32、34中的一个测量的累计信号It。tal将具有等于 Itotal =/,(72+73+75+^ + 77+^ + 713+-^ + 717)的值。类似地，如果具有强度I8的键22、26、观被激活，则由检测器32、34测量的累计信号值将具有等于 A—= A (1+万++V ++万+λ/Π+>/ +VI7)的值。为了识别哪个键已经被激活，处理器64可以使用ADC 66来首先使用行检测器34 测量所有行的信号的累计值It。tal。在检测到值It。tal时，CPU 64可以使用比较器74来将值 It。tal与表68内的每个参考值70、72作比较。当比较器74指示基本匹配时，那么CPU 64检索与值It。tal匹配的值70、72相关联的行标识符74、76。接下来，CPU 64使用ADC 66来使用列检测器32测量所有列的累计值It。tal。如上所述，CPU 64可以使用比较器74来将列值It。tal与每个参考值70、72作比较以找到匹配。 当找到匹配时，CPU 64检索相关标识符74、76以识别与该匹配相关联的列。在确定行号和列号后，触摸面板接口 14确定地识别行和列的交叉点，并且最终识别已经被激活的触摸点22,26,28.在确定了触摸点22、26、观后，接口 14将触摸点22、26、 28的标识符传送到电子设备10的控制器18。触摸点22、26、观的确定识别可以包括由矩阵处理器92实现的触摸点22、26、观的标识符根据格式Kij的公式化和到控制器18的传输，其中，i识别触摸面板12的行并且 j识别触摸面板12的列。替代地，矩阵处理器92可以使用行和列号94作为到查找表中的入口以检索选择键的标识符(例如，0-9、发起呼叫、结束呼叫等)。如上所述，列的任何第一组的光信号的和不同于列的任何其它组的光学强度的和。用数学术语表示Itrtal = IJIA^Im，其中，对于所有0<i、j、k彡m，Ik兴Ii+Ij。在其中对于所有0 < i、j、k彡m，Itotal = I^l2+-+Iffl且IJI1 Φ I^Ij的情况下，能够识别两个不同触摸元件处的两个同时触摸事件，在后文中为多触摸(双触摸或最简单多触摸)。注意，上述10X10阵列的示例如许多其它数目的阵列一样满足该标准。本领域的技术人员可以准备满足确定地识别多触摸所需的条件的较大阵列，借以多触摸在两个或更多不同的触摸元件处发生两个或多个同时触摸事件。根据另一说明性实施例，波导78、80、82、84、86、88在源30与输入面板边缘106之间和在相对的输出面板边缘108与相应光学检测器32、34之间可以是连续的。图4示出了其中波导78、80、82、84、86、88 (现在标记为10 从源30延伸到光学面板100的输入边缘的示例。波导102可以被独立地或与波导102相结合地耦合到透镜104，提供适当的光信号，其中，每行和每列具有不同的光信号，并且每个组合的和是不同的。可以通过首先用堆焊层(imderclad)材料并且然后用芯材料涂敷衬底来制造触摸面板100，其中，堆焊层和芯材料两者都是聚合物，但是每一个具有不同的折射率。一旦已经沉积了堆焊层和芯材料，就可以使用光刻法和蚀刻工艺来产生波导102和透镜104。可以将石英模具置于在蚀刻的波导102和透镜104上，并且可以将清漆置于蚀刻的波导102和透镜104上，以完成图4所示的触摸面板100。如上所述，可以用柔性上盖90来保护图4的触摸面板100。根据另一说明性实施例，图2的波导38、40被组合为如图5所示的单个波导100 和单个检测器102。如所示，光学分流器104将通过波导100的第一部分106从行接收到的光能重新定向到第二光学部分108，其中，将来自行的光能与来自列的能量进行组合。根据另一说明性实施例，用如图6所示的多个子波导110、112来替换每个波导78、 80、82、84、86、88，其中，每个子波导110、112提供具有由原始描述的相应波导78、80、82、 84、86、88提供的相同光能的子束。该布置具有以下优点，可以使用触笔116或手指114来激活相应触摸敏感区域22、26、观。根据另一实施例，光束的每一个都可以具有使用许多不同方法中的任何一个(例如，强度、振幅、相位、能量、极化等)施加在相应束上的独特特性。例如，一些束N、M可以使用强度(如上文所讨论的)，而其它的可以使用极化、或由适当旋转器施加的相位。可以使用任何方法或方法的组合。已经出于举例说明进行和使用本发明的方式的目的描述了用于确定地识别触摸面板上的触摸敏感点的方法和装置的特定实施例。应当理解，本发明的其它变更和修改及其各方面的实现对于本领域的技术人员来说将是显而易见的，并且本发明不受所述特定实施例的限制。因此，可以预期涵盖本发明和落入本文公开并要求保护的基本原理的真实精神和范围内的任何和所有修改、变更或等价物。
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权利要求
1.一种检测触摸面板的激活的方法，包括提供NXM触摸面板，所述NXM触摸面板包括沿着第一轴的N行触摸元件和沿着第二轴的M列触摸元件的矩阵；提供N个光束，其中，所述N个束中的每个束的特性不同于所述N个光束的任何其它光束的相应特性，其中，所述N个光束的任何第一组的特性的总和不同于任何其它N个束的相应特性的总和，并且其中，所述N个光束的每个相应束与所述N行中的每一个的输入相对应；对来自所述N行中的每一个的输出的特性求和；提供M个光束，其中，所述M个束中的每个束的特性不同于所述M个光束的任何其它光束的相应特性，其中，所述M个光束的任何第一组的特性的总和不同于任何其它M个束的相应特性的总和，并且其中，所述M个光束的每个相应束与所述M列中的每一个的输入相对应；对来自所述M列中的每一个的输出的特性求和；以及基于所述输出的总和来确定地识别所述N行和M列触摸元件中的触摸元件。
2.如权利要求1所述的检测触摸面板的激活的方法，其中，所述N个束和所述M个束中的每一个还包括多个光学子束。
3.如权利要求1所述的检测触摸面板的激活的方法，其中，所述方法附加地基于所述输出的总和来确定地识别所述N行和M列触摸元件中的多触摸元件。
4.如权利要求2所述的检测触摸面板的激活的方法，其中，所述确定地识别触摸元件的步骤还包括测量所述N行和所述M列的光信号，并且将所述N行和所述M列的求和的光信号的测量幅度与多个相应基准值作比较。
5.如权利要求1所述的检测触摸面板的激活的方法，还包括将所述M个束和N个束的特性定义为与从由i、V^、λ/3, S、Λ/6, 77^/11、#、#和717组成的组中选择的多个值中的一个相等的光信号。
6.如权利要求5所述的检测触摸面板的激活的方法，还包括为所述行和列中的每一个提供源波导，其具有等于从所述组中选择的值中的不同相应一个相等的相对横截面面积。
7.如权利要求6所述的检测触摸面板的激活的方法，其中，所述源波导还包括从光源到相应行和列的连续波导。
8.一种用于检测触摸面板的激活的装置，包括NXM触摸面板，所述NXM触摸面板包括沿着第一轴的N行触摸元件和沿着第二轴的M 列触摸元件的矩阵；用于提供N个光束的装置，其中，所述N个束中的每个束的特性不同于所述N个光束的任何其它光束的相应特性，其中，所述N个光束的任何第一组的特性的总和不同于任何其它N个束的相应特性的总和，并且其中，所述N个光束的每个相应束与所述N行中的每一个的输入相对应；用于对来自所述N行中的每一个的输出的特性求和的装置；M个光束，其中，所述M个束中的每个束的特性不同于所述M个光束的任何其它光束的相应特性，其中，所述M个光束的任何第一组的特性的总和不同于任何其它M个束的相应特性的总和，并且其中，所述M个光束的每个相应束与所述M列中的每一个的输入相对应； 用于对来自所述M列中的每一个的输出的特性求和的装置；以及用于基于所述输出的总和来确定地识别所述N行和M列触摸元件中的触摸元件的装置。
9.如权利要求8所述的用于检测触摸面板的激活的装置，其中，所述N个束和所述M个束中的每一个还包括多个光学子束。
10.如权利要求8所述的用于检测触摸面板的激活的装置，其中，所述用于确定地识别所述触摸元件或多触摸元件的装置还包括用于将所述N行和M列的求和的特性与多个相应基准值作比较的装置。
11.如权利要求8所述的用于检测触摸面板的激活的装置，其中，所述M个束和所述N 个束的每个特性还包括与从由1、V^、V3> S、S、λ/7. VTT , Vl3, ‘和VT7组成的组中选择的多个值中的一个相等的光信号。
12.如权利要求11所述的用于检测触摸面板的激活的装置，还包括用于为每个行和列提供源波导的装置，其具有与从所述组中选择的值中的不同相应一个相等的相对横截面面积。
13.一种用于检测触摸面板的激活的装置，包括NXM触摸面板，所述NXM触摸面板包括沿着第一轴的N行触摸元件和沿着第二轴的M 列触摸元件的矩阵；N个光束，其中，所述N个束中的每个束的特性不同于所述N个光束的任何其它光束的相应特性，其中，所述N个光束的任何第一组的特性的总和不同于任何其它N个束的相应特性的总和，并且其中，所述N个光束的每个相应束与N行中的每一个的输入相对应；第一光学检测器，所述第一光学检测器对来自所述N行中的每一个的输出的特性求和；M个光束，其中，所述M个束中的每个束的特性不同于所述M个光束的任何其它光束的相应特性，其中，所述M个光束的任何第一组的特性的总和不同于任何其它M个束的相应特性的总和，并且其中，所述M个光束的每个相应束与所述M列中的每一个的输入相对应；第二光学检测器，所述第二光学检测器对来自所述M列中的每一个的输出的特性求和；以及矩阵处理器，所述矩阵处理器基于所述输出的总和来确定地识别所述N行和M列触摸元件中的触摸元件。
14.如权利要求13所述的用于检测触摸面板的激活的装置，其中，所述N个束和所述M 个束中的每一个还包括多个光学子束。
15.如权利要求13所述的用于检测触摸面板的激活的装置，其中，所述矩阵处理器还包括比较器，所述比较器将所述N行和M列的求和的光信号的测量的幅度与多个相应基准值作比较。
16.如权利要求13所述的用于检测触摸面板的激活的装置，其中，所述M个束和所述N 个束的每一个特性还包括与从由1、V^、V^、VF、V^、λ/7, λ/ΓΤ、Vl3> λ/ Ι和λ/ 7组成的组中选择的多个值中的一个相等的光信号。
17.如权利要求16所述的用于检测触摸面板的激活的装置，还包括用于每个行和列的源波导，其具有与从所述组选择的值中的不同相应一个相等的相对横截面面积。
18.如权利要求17所述的用于检测触摸面板的激活的装置，其中，所述源波导还包括从光源到相应行和列的连续波导。
19.如权利要求17所述的用于检测触摸面板的激活的装置，其中，所述源波导还包括短截波导，所述短截波导在所述触摸面板的外部边缘与所述触摸面板的触摸敏感区域之间延伸。
20.如权利要求19所述的用于检测触摸面板的激活的装置，还包括分流波导，所述分流波导从光源延伸到所述触摸面板的至少一个边缘；以及多个光学分流器，所述光学分流器将来自所述连续波导的光能的一部分分流到每个相应行和列的短截波导。
21.如权利要求13所述的用于检测触摸面板的激活的装置，还包括设置在所述NXM触摸面板上的盖，并且其中，所述N个光束和所述M个光束在所述盖和所述触摸面板的衬底之间的所述触摸面板的相对侧之间传播。
全文摘要
提供了用于检测触摸面板(16)的激活的方法和装置。该方法包括提供N乘M触摸面板(16)，包括沿着第一轴的N行触摸元件(22、26)和沿着第二轴的M列触摸元件(22、28)的矩阵；提供N个光束(60、62)，其中N个束中的每个束的特性不同于N个光束中的任何其它光束的相应特性，其中，N个光束(60、62)的任何第一组的特性的总和不同于任何其它的N个束(60、62)的相应特性的总和，N个光束中的每个相应束与N行中的每一个的输入相相应；以及对来自N行中的每一个的输出的特性求和。该方法还包括提供M个光束(60、62)，其中，M个束(60、62)中的每个束的特性不同于M个光束中的任何其它光束的相应特性，其中，M个光束的任何第一组的特性的总和不同于任何其它M个束的相应特性的总和，并且其中，M个光束中的每个相应束与M列中的每一个的输入相对应；对来自M列中的每一个的输出的特性求和；以及基于输出的总和来确定地识别触摸元件的N行和M列的触摸元件或多触摸元件(22、26、28)。
文档编号G06F3/041GK102216884SQ200980145297
公开日2011年10月12日 申请日期2009年10月23日 优先权日2008年11月14日
发明者安德鲁·卡迪, 石川智, 罗伯特·D·波拉克 申请人:摩托罗拉移动公司