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CN110663015A - 触摸感应装置和用于组装的方法 - Google Patents

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CN110663015A
CN110663015A CN201880033555.2A CN201880033555A CN110663015A CN 110663015 A CN110663015 A CN 110663015A CN 201880033555 A CN201880033555 A CN 201880033555A CN 110663015 A CN110663015 A CN 110663015A
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light
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carrier
panel
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CN201880033555.2A
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D·斯卡莫
罗伯特·恩
哈坎·贝里斯特姆
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FlatFrog Laboratories AB
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Abstract

公开了一种触摸感应装置,包括:限定触摸表面的面板,沿着所述面板的周界布置的多个光发射器和光检测器。所述光发射器被布置为发射在所述触摸表面上方传播的相应光束的发射光,其中,所述光检测器被布置为接收来自所述发射光的检测光。所述多个光发射器和光检测器被布置在所述触摸表面上方,并且被连接到基板,所述基板沿与所述面板在其中延伸的平面的法线轴平行的方向延伸。还公开了一种组装触摸感应装置的方法。

Description

触摸感应装置和用于组装的方法
技术领域
本发明涉及触摸感应装置,该触摸感应装置通过漫射光在面板上方的散射来传播光以进行操作,具体地,涉及用于限定光路和控制面板曲率的光学和机械解决方案。此外,本发明涉及一种组装触摸感应装置的方法。
背景技术
在称为“高于表面的光学触摸系统”的一类触敏面板中,一组光发射器被布置在触摸表面的外周的周围以发射光,该光被反射后传播到触摸表面上方。一组光检测器还被布置在触摸表面的外周的周围,以从触摸表面上方接收来自该组发射器的光。接触触摸表面的物体将导致在光的一个或多个传播路径上的光发生衰减,并使一个或多个检测器接收到的光发生变化。物体的方位(坐标)、形状或面积可以通过对在检测器处接收到的光进行分析来确定。
在图1a中以截面图示出的这种“高于表面的光学触摸系统”的变型中,发射器301被布置在基板304上,并且来自发射器的光通过边缘反射器上的反射或扩散器303上的散射在面板305的触摸表面302上方传播。如图1b的俯视图所示,光将继续传播,直到被透光面板的相对边缘处的相应的边缘反射器偏转为止,在此处,光将通过透射面板散射回来,并到达检测器306。
检测器306分布在触摸表面302外周的周围,以接收一部分的传播光。因此,来自每个发射器301的光将在透射面板305内传播到多个光路D上的多个不同的检测器306。在所示的示例中,装置300还包括控制器320,该控制器被连接以选择性地控制发射器301的激活以及可能地从检测器306中读出数据。根据实施方式,发射器301和/或检测器306可以顺序地或同时地被激活。信号处理器330和控制器320可以被配置为独立的单元,或者它们可以合并成单个单元。信号处理器330和控制器320之一或两者可以至少部分地由处理单元340执行的软件来实现。
这种先前系统的问题在于其部件之间的复杂的对准,这使得组装更加困难且成本更高。次优的对准会导致信号丢失,此外,由于光散射过程中涉及多个部件,因此这也是先前解决方案中固有的问题。影响触摸感应装置中的信号和光的散射的另一个问题是不受控制的玻璃翘曲,即透光面板的曲率变形,这会影响光路和检测过程。尽管精确控制此类变形至关重要,但先前的解决方案采用了复杂的解决方案,这些解决方案可能在不限制生产量的情况下在批量生产线上无法充分优化玻璃翘曲控制。
一些现有技术系统依赖于准直光穿过透光面板的耦合和传播。然而,由于相对于其部件对准的小的公差,这种系统难以可靠地实现。例如,光发射器和光检测器需要相对于多种透镜精确对准,并通过凹反射和/或凸反射和/或折射来反射光,以获得所需的准直度。这种精确的对准可能难以在批量生产中实现。准直光或通过镜面反射所反射的光的使用也增加了这种复杂性,从而导致更昂贵和更不紧凑的系统。此外,为了降低系统成本,可能希望使电光部件的数量最小化。
发明内容
因此,目的是至少部分地克服现有技术的上述说明的一个或多个限制。
一个目的是提供一种坚固且易于组装的基于“高于表面”的光传播的触敏装置。
另一个目的是提供一种有效利用光的基于“高于表面”的触敏装置。
这些目的中的一个或多个以及可能在以下描述中出现的其他目的至少部分地通过根据独立权利要求的触敏装置来实现,其实施例由从属权利要求限定。
根据第一方面,提供了一种触摸感应装置,包括:限定触摸表面的面板,沿着所述面板的周界布置的多个光发射器和光检测器。所述光发射器被布置为在所述触摸表面上方发射相应光束的发射光,其中,所述光检测器被布置为接收来自所述发射光的检测光。所述多个光发射器和光检测器被连接到沿与平面的法线轴平行的方向延伸的基板,所述面板在所述平面中延伸。
优选地,所述多个光发射器和光检测器被布置在所述触摸表面上方。
优选地,所述基板至少部分地在所述触摸表面上方延伸,从而所述多个光发射器和光检测器被连接至所述基板的在所述触摸表面上方延伸的部分。
优选地,将所述基板固定到在所述面板的周界周围安装的载体。
优选地,所述载体被布置成至少部分地包围所述面板的边缘。
优选地,所述载体包括被配置为将所述载体附接到显示单元的固定元件。
优选地,所述固定元件被配置为将所述基板的位置附接于所述载体和/或所述显示单元。
优选地,所述固定元件被配置为与用于将所述载体和/或所述基板的位置锁定到所述显示单元的安装元件互锁。
优选地,所述固定元件包括开口,其中,所述载体形成具有壁的腔,所述壁至少部分地包围所述基板,并且其中,所述壁中的至少一个壁包括所述开口中的至少一个开口。
优选地,所述固定元件包括被布置在所述载体和所述基板中的开口,其中,所述载体的第一开口与所述基板的第二开口对准,所述第一开口和所述第二开口被配置为容置安装元件,所述安装元件被配置为将所述载体和/或所述基板的位置锁定到所述显示单元。
优选地,所述载体被配置为在沿着与所述法线轴平行的方向的可调节位置处可附接到所述显示单元,以在当在至少两个不同的可调节位置处将所述载体附接到所述显示单元时,所述面板和所述显示单元之间沿着法线轴的距离是可变的。
优选地,所述固定元件被配置为在沿着与所述法线轴平行的方向的可调节位置处将所述载体附接到所述显示单元。
优选地,所述开口沿平行于所述法线轴的方向被分开,和/或其中,所述载体可附接到所述显示单元的显示支撑件中的多个第二开口,所述多个第二开口沿法线轴被分开。
优选地,所述载体由单件整体材料形成。
优选地,所述基板沿所述面板的周界在纵向方向上延伸,所述基板包括第二固定单元,所述第二固定单元被配置为沿所述纵向方向和/或沿所述法向轴的方向将所述基板的位置可变地附接在所述载体上。
优选地,垂直对准单元被布置在沿所述面板的周界在纵向方向上延伸的相邻基板之间,其中,所述垂直对准单元被配置为在所述法线轴的方向上可变地定位所述相邻基板,使得所述相邻基板之间的角度是可调节的。
优选地,多个基板沿所述面板的周界在纵向方向上延伸,其中,所述多个基板中的第一基板包括连接单元,所述连接单元被配置为当邻近后续基板布置时直接与所述后续基板的后续连接单元互锁。
优选地,密封窗在所述面板的周界周围被布置,其中,所述密封窗包括面向所述光发射器或所述光检测器的第一表面以及相对的与所述触摸表面相邻布置的第二表面,从而发射光或检测到的光在所述第一表面和所述第二表面之间传播,以及其中,所述第一表面和所述第二表面中的至少一个表面包括光准直表面,所述光准直表面被配置为对在所述触摸表面上方传播的光进行准直。
优选地,所述第二表面在密封窗的面向所述面板的底部表面和所述密封窗的相对的顶部表面之间沿所述法线轴的方向延伸,其中,所述底部表面沿着所述平面的方向从所述顶部表面偏移一偏移距离,使得所述第二表面相对于所述法线轴形成角度,并且其中,所述第二表面包括光准直表面。
根据第二方面,提供了一种触摸感应装置,包括:面板,所述面板在具有法线轴的平面中延伸,所述面板限定触摸表面;多个光发射器和光检测器,所述多个光发射器和光检测器沿所述面板的周界被布置,其中,所述光发射器被布置成在所述触摸表面上方发射相应光束的发射光,其中,所述光检测器被布置成接收来自所发射光的检测光。所述触摸感应装置包括密封窗,所述密封窗在所述周界周围布置,其中,所述密封窗包括面向所述光发射器或所述光检测器的第一表面以及相对的与所述触摸表面相邻布置的第二表面,从而发射光或检测到的光在所述第一表面和所述第二表面之间传播,其中,所述第二表面在密封窗的面向所述面板的底部表面和所述密封窗的相对的顶部表面之间沿所述法线轴的方向延伸,其中,所述底部表面沿着所述平面的方向从所述顶部表面偏移一偏移距离,使得所述第二表面相对于所述法线轴形成角度,并且其中,所述第二表面包括被配置为对在所述触摸表面上方传播的光进行准直的光准直表面。
优选地,所述第一表面和/或所述第二表面形成向所述密封窗凸出的弯曲边缘。
根据第三方面,提供了一种组装触摸感应装置的方法,包括:将具有多个光发射器和光检测器的基板附接到载体;在面板的周界周围附接所述载体;并且布置基板,以使所述基板在与平面的法线轴平行的方向上延伸,其中,所述面板在所述平面中延伸。
优选地,所述多个光发射器和光检测器被布置在所述触摸表面上方。
优选地,如果所述载体由单件整体材料形成,则所述载体形成具有壁的腔,所述壁至少部分地包围所述基板,其中,所述壁中的至少一个壁包括开口,所述方法包括通过穿过所述开口固定安装元件将所述载体固定到显示单元。
优选地,所述方法包括通过以下方式沿所述法线轴调节所述面板和显示单元之间的距离:沿平行于所述法线轴的方向在至少两个不同的可调节位置处将所述载体附接到所述显示单元。
优选地,所述方法包括通过以下方式调节所述面板在法线轴方向上的曲率半径:沿平行于所述法线轴的方向在至少两个不同的可调节位置处将所述载体附接到显示单元。
根据第四方面,提供了一种触摸感应装置,包括:面板,所述面板限定了触摸表面;多个光发射器和光检测器,所述多个光发射器和光检测器沿所述面板的周界被布置,并且所述光发射器布置成在所述触摸表面上方发射相应光束的发射光,并且所述光发射器布置成接收来自所发射光的检测光;基板,所述基板上可安装所述多个光发射器和光检测器;以及密封窗,所述密封窗可抵靠所述触摸感应装置的至少一个表面密封,以密封在所述多个光发射器和光检测器周围的腔,其中,所述密封窗包括至少一个参考表面,所述至少一个参考表面用于使所述基板相对于所述密封窗对准。
优选地,所述密封窗可在所述触摸表面与所述基板的表面之间进行密封。
优选地,所述基板的表面是用于保护所述触摸感应装置的部件的载体的表面。
优选地,所述载体包括与所述面板的周界的一部分重叠的上部,并且所述密封窗可在所述触摸表面与所述重叠的上部的下侧之间密封。
优选地,所述至少一个参考表面被布置为与所述基板上的协作参考表面接合。
优选地,所述至少一个参考表面包括用于在第一方向上对准的第一部分和用于在第二方向上对准的第二部分。
优选地,所述至少一个参考表面在与所述触摸表面平行的平面上相对于所述基板对准所述密封窗。
优选地,所述至少一个参考表面在所述触摸表面上方的一高度处相对于所述基板对准所述密封窗。
优选地,所述密封窗包括与所述基板接合的至少一个弹性可变形密封件。
优选地,所述弹性可变形密封件包括所述至少一个参考表面。
优选地,所述密封件可沿着所述密封窗的一个或多个表面被挤压。
优选地,所述至少一个参考表面基本上在所述密封窗的整个长度上延伸。
优选地,所述密封窗和/或所述基板包括突出部,所述突出部具有用于与所述基板和/或所述密封窗中的协作孔强制接合的截面形状,并且所述至少一个参考表面是所述突出部的一部分。
优选地,所述密封窗和/或所述基板包括弹性可变形突出部,其中,所述突出部包括所述至少一个参考表面,并且所述突出部在与所述基板和/或所述密封窗接合时可变形,并且在所述突出部与所述基板和/或所述密封窗之间形成卡扣配合接合。
优选地,所述密封窗包括多个参考表面。
优选地,所述至少一个参考表面包括用于与所述基板中的协作孔接合的至少一个离散的直立突出部。
优选地,所述至少一个直立突出部是销、钩、插销、夹具或紧固件中的一个或多个。
根据第五方面,提供了一种触摸感应装置的制造方法,包括:将多个光发射器和光检测器安装到基板上,将所述基板附接在面板的周界周围;以及将密封窗抵靠在所述触摸感应装置的至少一个表面进行安装,以密封在所述多个光发射器和光检测器周围的腔,其中,所述密封窗包括至少一个参考表面,所述至少一个参考表面用于使所述基板相对于所述密封窗对准。
在从属权利要求中限定了本发明的其他示例,其中,本公开的第二方面的特征在细节上作必要修改后与第一方面相同。
本公开的一些示例提供了一种更易于制造和组装的触摸感应装置。
本公开的一些示例提供了具有更少组装步骤的触摸感应装置。
本公开的一些示例提供了一种制造成本较低的触摸感应装置。
本公开的一些示例提供用于促进触摸感应装置的发射器和检测器的对准。
本公开的一些示例提供用于促进控制触摸感应装置的触摸表面的曲率。
本公开的一些示例提供了更坚固的触摸感应装置。
本公开的一些示例提供了可供使用的更加可靠的触摸感应装置。
本公开的一些示例提供了一种使检测到的光具有更好的信噪比的触摸感应装置。
本公开的一些示例提供了更紧凑的触摸感应装置。
本公开的其他目的、特征、方面和优点将在以下的具体实施方式、所附权利要求书以及附图中呈现。
应该强调的是,当在本说明书中使用术语“包括(comprises/comprising)”时,是用来指定存在所述特征、整体、步骤或部件,但是不排除存在或增加一个或多个其他特征、整体,步骤、部件或它们的组合。
附图说明
根据下面对本发明的示例的描述,本发明的示例能够实现的这些和其他方面、特征和优点将变得显而易见并得到阐明,参考附图,其中
图1a是根据现有技术的触摸感应装置的截面图;
图1b是根据现有技术的触摸感应装置的俯视图;
图2是根据一个示例的触摸感应装置的截面侧视示意图;
图3是根据一个示例的触摸感应装置的透视侧视示意图;
图4a是图2的根据一个示例的触摸感应装置的侧视示意图;
图4b是图4a的根据一个示例的放大截面的示意图;
图4c是图4a的根据一个示例的放大截面的示意图;
图5a是根据一个示例的触摸感应装置的截面侧视示意图;
图5b是图5a的根据一个示例的放大截面的示意图;
图6是根据一个示例的一种组装触摸感应装置的方法的流程图;
图7是根据一个示例的触摸感应装置的不同层的分解透视示意图;
图8是根据一个示例的触摸感应装置的截面的透视示意图;
图9是根据一个示例的触摸感应装置的截面图;
图10是根据一个示例的触摸感应装置的截面图;
图11是根据一个示例的触摸感应装置的截面图;
图12是根据一个示例的触摸感应装置的截面的透视示意图;
图13是根据一个示例的触摸感应装置的透视示意图;
图14是根据一个示例的触摸感应装置的截面图;
图15a至图15d是根据不同示例的触摸感应装置的放大截面图;以及
图16是根据一个示例的触摸感应装置的透视示意图。
具体实施方式
在下文中,将针对触敏装置100的特定示例来呈现本发明的实施例。在整个说明书中,相同的附图标记用于标识相应的元件。
图1示意性地示出了“高于表面的光学触摸系统”的变型,如在上面的背景技术部分中所讨论的,其中,来自发射器301的光经由边缘反射器303上的反射在面板305的触摸表面302上方传播。图1b示出了图1的触敏装置100的示例的俯视图。
图2示意性地示出了触摸感应装置100,该触摸感应装置包括限定触摸表面102的透光面板101。在一些实施例中,透光面板101位于显示器130上方,并允许显示器130产生的光通过该透光面板传播。然而,在其他实施例中,透光面板101可以包括遮光材料,并且不允许光通过该遮光材料透射。例如,触摸感应装置100可以是触控板或远离显示单元130的另一触摸界面。在下文中,术语“透光面板”101将被用于描述透光面板101或固体的、不透明的面板101。
沿着透光面板101的周界104布置多个光发射器103和光检测器103'。光发射器103被布置为在触摸表面102上方发射相应光束的发射光105。即,当触摸表面102沿着平面108延伸时,该平面的法线轴107指向在触摸表面102上的执行触摸操作的用户,而发射光105平行于平面108传播并且在法线轴107的方向上与触摸表面102相距一定距离,如图2中示意性地示出的光束105、105'。因此,光105、105'可以在其相对的两侧之间越过触摸表面102传播,而不会在透光面板101自身内部反射。
在其他实施例中,可选地,多个光发射器103和光检测器103'沿着透光面板101的周界104以不同的高度布置。在一些实施例中,光发射器103和/或光检测器103'被布置为在触摸表面102下方发射相应光束的发射光105,并且该光束在透光面板101周围被引导。可以利用附加的反射部件(未示出)在透光面板101周围引导光束。为了简洁起见,下文中讨论的实施例指的是多个光发射器103和光检测器103'被布置在触摸表面102上方,但是实施例还包括其中多个光发射器103和光检测器103'被安装在触摸表面102下方的布置。
光检测器103'被布置成接收来自发射光105的检测光105'。图2示出了触摸感应装置100的与透光面板101的周界104相邻的截面。在此截面中,为了清楚起见,在同一视图中显示了发射器103和检测器103',以及发射光105和检测到的光105'。多个光发射器103和光检测器103'被布置在触摸表面102上方,并且被连接到沿与透光面板在其中延伸的平面108的法线轴107平行的方向107'延伸的基板106。通过使基板106平行于法线轴107延伸,多个发射器103和检测器103'被合宜地布置在触摸表面102上方,以在触摸感应装置100的平面108的方向上的周界104周围实现紧凑的占位面积,同时为发射光105或检测到的光105'在接触表面102上方和越过接触表面102的位置实现直接光路。因此,发射光105不必为了在触摸表面102上方和越过触摸表面102的位置处扩散传播而被反射,并且检测器103'可以通过在位于触摸表面102上方的、周界104周围的任意相对位置处的相应地位置来直接接收检测光105’。因此,可用于检测和表征接触触摸表面102的物体的可用光的量可以被最大化,并且信噪比可以得到提高。触摸感应装置100可以包括如图2所示的密封窗126,该密封窗126将发射器103和检测器103'从外部屏蔽。因此,发射光105和检测到的光105'可以仅沿着发射器103和检测器103'之间的光路传播穿过密封窗126。密封窗126可以提供透光面板101的周界104周围的密封,并保护发射器103、检测器103'以及显示器。
将基板沿与法线轴107平行的方向107'延伸,并且将发射器103和检测器103'布置在触摸表面102上方,提供了简化的对准过程,以最大化触摸感应装置100的检测性能。基板106在法线轴107方向上的位置可以被精确地改变以实现相对于发射器103和检测器103'的光学对准。实现基板106以及因此附接到其上的发射器103和检测器103'的精确定位的能力还归因于提高的精度,通过该精度可以在沿着与图2中的法线轴107对准的基板106的方向上限定基板106的尺寸。即基板106是细长的,并且在透光面板101的周界104周围沿纵向123(图4a)延伸,并且基板106的短边沿平行于法线轴107的方向延伸。图2的截面图所示的基板106的短边可以被制造成具有较小的公差,并且通过使该短边与法线轴107对准,可以改善沿法线轴107的发射器103和检测器103'的对准公差。因此,如上所述,既可以改善又可以促进对准。后一个优点还提供了触摸感应装置100和可以在其中实现的各种触摸基座显示系统的便利且低成本的批量生产。
基板106可以至少部分地在触摸表面102上方延伸,由此,多个光发射器103和光检测器103'被连接到在触摸表面102上方延伸的基板的部分109。通过将发射器103和检测器103'直接连接到基板106,并且由此同时布置在触摸表面102上方,这进一步提供了发射器和检测器相对于透光面板101的更牢固的对准。然而,可以想到的是,发射器103和检测器103'经由在基板106和到达触摸表面102上方的位置之间延伸的连接元件(未示出)被连接到基板106。
如图1-图2所示,基板106可以被固定到在透光面板101的周界104的周围安装的载体110。通过将基板106直接接合到在周界104周围设置的载体110,可以进一步简化触摸感应装置100的组装,因为可以保持最少的部件数量。例如,如上所述,由于在与图1中的法线轴107平行排列的基板106的方向上的可能的小的公差,可以将基板106相对于载体110准确地固定。例如,载体110可以包括腔116,如下文进一步讨论的,腔116的尺寸被精确地确定为适应沿着方向107'的基板106的宽度,即基板106的短边的宽度。然后,由于载体110被安装在透光面板的周界104的周围,因此发射器103和检测器103'相对于透光面板101的精确定位是可能的。载体110基本可以在平行于法线轴107以及基板107的方向107'上延伸,以实现在周界104周围的紧凑安装。在一些实施例中,载体110也可以是基板106,或者将发射器103和检测器103'直接安装到载体110上。
将基板106固定到载体110上还使得能够将载体110布线为基板106的电接地参考层。
如图1的示例所示,载体110可以被布置为至少部分地包围透光面板101的边缘111。这进一步提高了触摸感应装置100的鲁棒性,并且提高了发射器103和检测器103'相对于透光面板101的对准精度,因为具有固定在其上的发射器103和检测器103'的载体110也可以直接支撑周界104周围的透光面板101。载体110可以包括在周界104周围装配有透光面板101的狭槽。
载体110可以包括固定元件112,该固定元件被配置为将载体110附接到显示单元113、121。显示单元可以包括显示支撑件121和显示面板113,在本公开中,它们被统称为显示单元。通过固定元件112使载体110可附接到显示单元113、121,有利地提供了用于进一步促进将触摸感应装置100组装到显示单元,因为载体110可以被直接结合到显示单元。由于需要这种彼此对准的部件的最小数量,因此促进了对准。触摸感应装置100的鲁棒性得到进一步提高,同时由于最小化了组装步骤,使得批量生产的复杂性降低。固定元件112可以包括被配置为用于将载体110的位置固定到显示单元113、121的任何元件。在图1-图2所示的示例中,载体110具有将在下面进一步讨论的开口115、115'、115”,该开口可以与显示单元121的支撑件的相应开口127对准,安装元件114可以通过该开口127被定位以用于固定。然而,可以想到的是,载体110具有可以与显示单元113、121的对应配合表面互锁的其他类型的凹陷或突起。
固定元件112可以被配置为相对于载体110固定基板106的位置。因此,除了相对于显示单元113、121固定载体110的位置之外,固定元件112还可以相对于载体110固定或至少支撑基板106的位置。可以想到的是,可以首先相对于载体110布置基板106,并且可以将固定元件112布置用于支撑并加强载体110和基板106之间的固定,同时将载体110固定至显示单元113、121。这可以进一步提供用于增加触摸感应装置100的稳定性以及最终的准确性。从类似的方面,固定元件112可以被配置为相对于显示单元113、121固定基板106的位置。可以看出,作为以上描述的结果,也就是说,固定元件112有助于将基板106固定到载体110,载体110又被固定到显示单元113、121。然而,可以想到的是,固定元件112可以将基板106直接固定到显示单元113、121,在这种情况下,载体110可以作为基板106的另一支撑件。
在一个示例中,如下面进一步讨论的,基板106可以包括提供用于这种固定或支撑的第二开口118。如所提及的,这可以进一步提供用于增加触摸感应装置100的稳定性以及最终的准确性。
固定元件112可以被配置为与安装元件114互锁,以将载体110和/或基板106的位置锁定到显示单元113、121。图2-图3显示了具有将载体110和/或基板106接合到显示单元113、121的细长安装元件114的示例。然而,安装元件112可以包括被配置为在载体110和/或基板106之间向显示单元113、121施加力的任何紧固元件,诸如钉、螺栓、螺钉、夹子、夹具、锁、条、杆、锚、插销、钩之类。
固定元件112可以包括开口115、115'、115”,如图2-图3所示。载体110可以形成腔116,该腔具有至少部分地包围基板106的壁117,如图2的示例所示。这可以提供相对于载体110固定基板106的位置的增加的稳定性。壁117中的至少一个可以包括开口115、115'、115”中的至少一个,如图2进一步所示的。能够将包围基板106的载体110的壁117直接固定到显示单元121、113,这提供了进一步的简化制造,并且同时进一步增加了例如发射器103和检测器103'相对于透光面板101的对准精度,因为最少数量的中间安装部件可以改善公差控制。也就是说,减少并控制每个组装步骤中累积的安装错误。可以想到的是,壁117可以通过其他固定元件112(诸如与显示单元113、121的相应配合表面互锁的凹陷或突起,和/或如上所述的紧固元件之类)被固定到显示单元113、121。
固定元件112可以包括被布置在载体110和基板106中的开口115、115'、115”、118。载体110的第一开口115、115'、115”可以与基板106的第二开口118对准,如图2中的示例所示。第一开口115、115'、115”和第二开口118可以被配置为容置安装元件114,该安装元件被配置为将载体110和/或基板106的位置锁定到显示单元113、121。这提供了进一步的有利的和改进的对准和组装,以及增加的鲁棒性。在图2的示例中,载体110包围基板106,使得载体的两个相对的开口115、115”被布置在基板106的两侧,但是可以想到的是,载体110可以被布置在基板106的仅一侧上。
载体110可以被配置为沿着平行于法线轴的方向117”在可调节位置119、119'处可附接到显示单元121、113。因此,在至少两个不同的可调节位置119、119'处将载体附接到显示单元113、121时,透光面板101与显示单元113之间沿着法线轴107的距离120可以是可变的。例如,转到图3,载体110经由固定单元112在第一位置119处被附接到显示单元121的支撑件。第一位置119提供了显示单元113的面板之间的给定距离120。然后,可以通过替代地将载体110附接在第二位置119'上来减小距离120,该第二位置相对于第一位置119在法线轴107的正方向上或在方向107”上偏移,如图3所示。如果到显示单元121的支撑件的固定点保持恒定,例如,在示出的支撑件121的开口127处,载体110将沿与法线轴107相反的方向移动,并且距离120将减小。使载体110沿着平行于法线轴107的方向117”在可调节位置119、119'处能够附接到显示单元121、113,这因此提供了对透光面板101的位置的简单而有效的调节。
如所讨论的,除了从总体上控制距离120之外,这种调节还提供用于有效地控制和改变透光面板101的曲率。也就是说,在沿着纵向方向123的第二中间方位128'处改变载体110的相对端之间的如所讨论的距离120,而在例如第一方位128处保持相对端处的距离120,这将影响载体110的曲率,从而影响透光面板101的曲率。例如,在第二方位128'处减小距离120可以在法线轴107的方向上产生载体110和透光面板101的更凹的形状,即减小的曲率半径。相反,在所提及的相对端之间增加距离120,可以增加在法线轴107方向上的曲率半径。因此,可以以便利的方式有效地控制透光面板101的曲率或翘曲,这有利于在结合了触摸感应装置100的显示器的批量生产中提高产量,同时有控制地保持透光面板101的翘曲。透光面板101的优化的曲率增加了触摸感应装置100的可靠性和准确性。
固定元件112可以被配置为沿着平行于法线轴107的方向107”在可调节位置119、119'处将载体110附接到显示单元121。因此,固定单元112被布置在不同的可调节位置119、119',以调节透光面板101曲率和距离120,同时提供用于将载体牢固地附接到显示单元113、121。因此,固定元件112可以如上所讨论的沿着纵向方向123至少布置在第一方位128和第二方位128'处,其中,在纵向方向123上的每个方位可以具有至少两个可调节位置119、119',如图3的示例所示。
如图3所示,载体110的开口115、115'可以沿着平行于法线轴107的方向117”被分开。可选地或此外,载体110可以可附接到显示单元的显示支撑件121中的多个第二开口122,其中,多个第二开口122沿着法线轴107被分开。因此,在将载体110在不同的第二开口122处附接到支撑件121时,位置119、119'可以保持固定,以调节如上所讨论的透光面板101的曲率和/或距离120。虽然图2-图3中的示例示出了开口115、115'、115”、127,但是可以想到的是,载体110与显示单元121、113之间的附接由如上示例性的其他固定元件112提供。
载体110可以由单件整体材料形成。由此可以增加载体110的结构完整性和稳定性,这进一步优化了如上所讨论的关于对准、鲁棒性、易组装性等方面的参数。一个示例的可以将载体形成为单件材料的可能工艺是挤压工艺,但是可以想到的是,载体110可以由诸如拉伸、轧制或模制工艺的其他热金属或冷金属或聚合物加工工艺形成。
基板106可以沿着透光面板101的周界104在纵向方向123上延伸。图4a示出了沿纵向方向123延伸的多个基板106、106'的视图。为了清楚起见,在视图中已经排除了透光面板101和承载基板的载体110。基板106、106'可以包括第二固定单元124、124',该第二固定单元被配置为沿纵向方向123和/或沿法线轴107的方向将基板106、106'中的每个基板的位置可变地附接在载体110上。这提供用于相对于透光面板101更精确地调节基板106、106'的位置。尽管基板106、106'中的每个基板可以在公差范围内,但是在多个基板106、106'沿着纵向方向123被连接时所获得的累积的误差可能超过透光面板101的全长的总公差。如上所述,通过具有第二固定单元124、124'可以有效地防止这种误差的累积。第二固定单元124、124'可以设置在基板106、106'上的各个位置上,以使得能够在例如基板的相对端上调节位置。
触摸感应装置100可以包括被布置在相邻基板106、106'之间的垂直对准单元135,垂直对准单元135沿着透光面板101的周界104在纵向方向123上延伸。垂直对准单元135被配置为在法线轴107的方向上可变地定位相邻基板106、106',从而可以调节相邻基板106、106'之间的角度136。图4b示意性地示出了位于相邻基板106、106'之间的垂直对准单元135,以沿法线轴107的方向(即沿箭头137)改变垂直对准单元的位置,从而可以将角度136设置为期望值。因此,垂直对准单元135提供用于促进多个基板106、106'对准透光面板101的曲率。例如,如果透光面板101(最初平行于基板106、106')在法线轴107的方向上是凹的,则可以通过增加基板106、106'之间的角度136而形成一定角度以紧密地遵循透光面板101的凹入形状,如图4b中示意性地示出的。因此,对于透光面板101的各种曲率而言,基板106、106'上的发射器103和检测器103'的位置可以相对于透光面板101保持在优化的垂直位置。垂直对准单元135可以包括被配置为在法线轴107的方向上改变相邻基板106、106'的位置的各种单元,诸如螺栓、螺钉、钉或可以在基板106、106'的端部提供偏移的任何其他元件。
触摸感应装置100可以包括位于相邻基板106、106'之间的力分配单元138,该力分配单元被配置为在相邻基板之间提供固定力,如图4c中示意性地示出的。力分配单元138可以提供用于改善和促进将基板106、106'固定到载体而不需要专用的将元件(例如螺钉、螺栓等)固定到各个基板106、106'的每一端,从而减少这种固定元件的数量,这有利于触摸感应装置100的组装。
因此,触摸感应装置可以包括沿着透光面板101的周界104在纵向方向123上延伸的多个基板106、106'。多个基板中的第一基板106可以包括连接单元125,该连接单元被配置为当邻近后续基板106'布置时与所述后续基板106'的后续连接单元125'直接互锁,如图4a中示意性地示出的。从而可以直接连接后续基板106、106',并且不需要中间连接器,这进一步提供用于促进触摸感应装置100的组装。
触摸感应装置100可以包括如图5a-图5b中示意性示出的密封窗126。密封窗126可以布置在透光面板101的周界104周围。密封窗126可以包括面向光发射器103或光检测器103'的第一表面129,以及与触摸表面102相邻布置的相对的第二表面130。发射光或检测到的光因此在第一表面129和第二表面130之间传播。第一表面129和第二表面130中的至少一个可以包括光准直表面129、130,其被配置为准直在触摸表面102上方传播的光。也就是说,发射光105将被密封窗126准直,因此在触摸表面102上方传播的光将被准直。检测器103'将接收通过相应的密封窗126聚焦的准直光。由于发射器103和检测器103'被布置在触摸表面102上方,并被连接到沿平行于法线轴107的方向延伸的基板106,这可以提供发射器和检测器相对于密封窗126非常精确和改善的对准,这使得能够以高度优化的方式获得准直光,并且由于检测器103'可以收集更多的发射光,因此信号强度也相应增强。发射光在与透光面板101在其中延伸的平面108平行的方向上被准直。用密封窗126对光进行准直还使得能够减小密封窗126的孔径,即沿法线轴107方向的密封窗126的厚度,同时仍然能够检测到足够量的光。这提供用于减少到达检测器103'的环境光的量,并因此改善信噪比。
转向图5b,第二表面130可以沿法线轴107的方向在密封窗126的面向透光面板101的底部表面131和密封窗126的相对的顶部表面132之间延伸。底部表面131可以沿着平面108的方向从顶部表面132偏移一偏移距离133,使得第二表面130相对于法线轴107形成角度134。如图5b进一步所示,第二表面可以包括光准直表面130。因此,除了具有如图5b所示的凸形形状之外,第二表面130还被布置成呈现由偏移距离133提供的倾斜构造。这种成角构造提供用于减少菲涅耳反射的影响。否则,菲涅耳反射会产生额外的不需要的光路,这将减少某些检测线上的明显衰减,尤其是当它们在平行于密封窗126并在其附近传播时。这些菲涅耳反射也可能导致伪像和错误的触摸信息。通过具有密封窗126的成角和/或弯曲的第二表面130,光可以替代地以这样的角度从第二表面130反射,使得光离开平面108,从而不干扰剩余光的检测。
如上所述的密封窗126可以提供用于如具有以多种构造布置的多个光发射器和光检测器的触摸感应装置所描述的有利效果,所述构造不限于上述图2和图3中示例性的构造。因此,提供了一种触摸感应装置100,其包括在具有法线轴107的平面108中延伸的透光面板101,其中,该透光面板限定了触摸表面102。触摸感应装置100包括沿透光面板的周界104布置的多个光发射器103和光检测器103',其中,光发射器布置在触摸表面上方以发射相应光束的发射光105,其中,光检测器被布置成从发射光接收检测光105'。触摸感应装置100包括在周界的周围布置的密封窗126;其中,密封窗包括面向光发射器或光检测器的第一表面129和与触摸表面相邻布置的相对的第二表面130,从而发射光或检测到的光在第一表面和第二表面之间传播;其中,第二表面在密封窗的面向透光面板的底部表面131与密封窗的相对的顶部表面132之间沿着法线轴方向延伸;其中,底部表面沿着平面方向从顶部表面偏移一偏移距离133,以使第二表面相对于法线轴形成角度134;并且其中,第二表面包括被配置为对触摸表面上方传播的光进行准直的光准直表面130。
如图5a中示意性示出的,面向发射器103或检测器103'的第一表面129也可以倾斜一角度134',以提供分别来自或朝向发射器103或检测器103'的所需光路。如图5a所示,除了以角度134'布置之外,第一表面129还可以包括光准直表面并且具有朝向发射器103或检测器103'的凸形形状。相对于法线轴107的角度134、134'可以在2-10度的范围内,以提供对于菲涅耳反射的特别有利的减小。大于2度的角度避免了菲涅耳反射,并且小于10度的角度减少了光场高度。
密封窗126可以包括被配置为与载体110互锁的固定元件139。在图5a的示例中,固定元件包括被布置成与载体110中的相应凹陷互锁的突起139。由于固定元件139可以卡扣到载体110中,而不需要具有将密封窗126接合到载体110的单独的固定单元或粘合剂,因此可以促进和改善密封窗126的安装和固定。在某些情况下,优选不使用粘合剂,因为粘合剂在高温下可能不具有弹性。使用粘合剂来固定密封窗126可能是有问题的,因为未固化的粘合剂会造成部件之间的相对运动并且可能导致难以精确对准。可以想到的是,固定元件139可以包括例如凹陷的任何其他形状,以用于与载体110的相应的配合表面互锁。
现在将参照图7至图16描述密封窗126的替代实施例。
图7示出了触摸感应装置100的分解透视示意图。虚线示出了在透光面板101中心处的触摸表面102的法线轴107。为清楚起见,图7中的分解透视图并排示出了单独的部件,但是法线轴107的虚线表示部件如何堆叠在一起的顺序。如前所述,载体110可以基本在平行于法线轴107的方向上延伸。这样,载体110包括从上表面702向下突出的裙部700。
密封窗126可以安装在载体110上,这将在下面进一步详细讨论。密封窗126具有与多个光发射器103和光检测器103'(为了清楚起见在图7中未示出)的布置相似的形状。密封窗126被安装成使得多个光发射器103和光检测器103'位于密封窗126和裙部700之间。如图7所示,密封窗126是矩形环结构。
在一些实施例中,密封窗126可以由单件整体材料形成,从而提供坚固的密封窗126以及对载体110和透光面板101的稳定附接。密封窗126可以通过挤压工艺形成。在一个实施例中,密封窗由两种单独的材料形成。第一材料(例如染色的PMMA或类似的NIR透明材料)用于透明部分,以及第二材料(例如可压缩的遮光材料)用于密封E/D隔室。这可以例如通过诸如使用共挤工艺的方式实现。
在其他实施例中,密封窗126由多个纵向件(未示出)形成并且接合在一起以形成矩形排列。每个纵向件可以是单件整体材料。考虑到图7中的密封窗126,如图7所示的布置是由四片挤压的密封窗材料126形成的。然后将这四片接合在一起以构建如图7所示的矩形环。四片挤压的密封窗126可以用胶粘贴在一起,或者用螺钉、夹子、夹具或任何其他合适的紧固件紧固在一起。可以在将密封窗126滑动到载体110中之前施加胶并使胶固化,或者一旦将密封窗126定位在载体110中就可以使胶保留以固化。可替代地,这四片材料未紧固或胶合在一起,并且通过摩擦配合被保持在适当的位置。
密封窗126一旦组装,就被夹在载体110的上表面702和透光面板101之间。在一些实施例中,密封窗126被滑动到载体110与透光面板101之间的位置。图8示出了方向A,其中,密封窗126相对于载体110和透光面板101移动。在该实施例中,密封窗126在平行于透光面板101的平面的方向上滑动。在下面将更详细讨论的其他实施例中,密封窗126可以以不同的方向(例如平行于法线轴107并垂直于触摸表面102的方向)插入载体110。
在一些实施例中,不要求透光面板101是透光的。例如,触摸表面102可以位于光无法传播通过的介质上。在一些实施例中,触摸表面102可以是无需来自显示单元113、121的光穿过其可见的表面的一部分。也就是说,触摸感应装置100远离显示单元113、121,并且显示单元113、121并未与如图7所示的其他部件堆叠在一起。这样,透光面板101可以被认为是面板101。为清楚起见,面板101被称为透光面板101,但是所有实施例也适用于包括不透明或遮光材料的面板。
转到图8,现在将更详细地讨论载体110、密封窗126和透光面板的构造。图8示出了触摸感应装置100的局部透视截面图。特别地,图8被放大以示出载体110、密封窗126和透光面板101之间的布置。
密封窗126包括双重目的。首先,密封窗126提供透光面板101的周界104周围的密封,并保护发射器103和检测器103'以及透光面板101的边缘。这意味着密封窗126防止灰尘、水和其他污染物进入触摸感应装置100的内部。这有助于保护诸如多个发射器103和检测器103'之类的内部部件。其次,密封窗126能够使得来自发射器103和检测器103'的光通过其传播。在一些实施例中,如参考图5a所讨论的,密封窗可以可选地包括用于使穿过其中的光束发生折射、偏转、转向或聚焦的光学元件。然而,在其他实施例中,密封窗是光学无源的,并且不包括用于使穿过其中的光束发生折射、偏转、转向或聚焦的任何光学元件。
从图8可以看出,密封窗126的上部密封表面800与载体110的内部下侧表面802接合。载体110的上表面702被布置为突出于透光面板101。以这种方式,载体110在透光面板101的周界周围与透光面板101的一部分重叠。上表面702的与透光面板101重叠的部分810在图8中用括号指示。载体110的重叠部分810为周界的透光面板101提供保护,使其免受冲击和其他物理力的影响。重叠部分810还提供其上安装有密封窗126的突出部。载体的内部下侧表面802是与上表面702相对的面。密封窗126的下部密封表面804与触摸表面102接合。
为了帮助密封,密封窗126可选地包括分别安装在上部密封表面800和下部密封表面804上的一个或多个可变形密封件或整体垫圈806、808。当将透光面板101推向载体110时,布置可变形密封件806、808以变形。可变形密封件806、808沿着密封窗126的纵向长度被挤出。在一些实施例中,可变形密封件806、808与密封窗126形成一体。如前所述,在一些实施例中,可变形密封件806、808可以在共挤工艺中与密封窗126同时被制造。可替代地,在密封窗126已经被挤出之后,可变形密封件806、808被安装并且被粘附至密封窗126。在一些实施例中,可变形密封件806、808由热塑性弹性体(thermoplastic elastomer,TPE)制成。可变形密封件806、808可以被涂成黑色,以阻挡来自密封窗126的光的透射。可变形密封件806、808可以是用于吸收光并使光耦合最小化的任何合适的颜色或材料。
在一些实施例中,密封窗126被配置安装在两个表面之间,以密封和保护发射器103和检测器103'免受外部环境的影响。在一些实施例中,密封窗126被布置成抵靠在触摸表面102和载体110的内部下侧表面802之间密封。在其他实施例中,密封窗126可以被安装在任何其他表面之间,以在发射器103和检测器103'周围提供密封腔116。在一些实施例中,密封窗126在内部下侧表面802和其他表面之间密封。其他表面不必是触摸表面102。替代地,所述其他表面是载体110的另一内部表面,例如其上安装有基板106的表面。在一些其他实施例中,密封窗126被安装并抵靠另一部件密封,并且触摸表面102和内部下侧面802均不被密封。在一些实施例中,密封窗126可抵靠触摸感应装置100的至少一个表面密封,以密封在多个光发射器103和光检测器103'周围的腔116。在一些实施例中,载体110也可以是基板106,或者将发射器103和检测器103'直接安装到载体110上。
在一些实施例中,密封窗126包括至少一个参考表面812,用于使密封窗126相对于载体110对准。为了清楚起见,将相对于图9更详细地讨论参考表面812。
图9是触摸感应装置100的截面示意图。密封窗126被插入到透光面板101和载体110之间。上部可变形密封件806包括用于将密封窗126相对于载体110对准的参考表面812。上部可变形密封件806包括从上部可变形密封件806和密封窗126向上突出的突出部814。这样,参考表面812相对于密封窗126是竖直的。突出部814还可选地包括除了参考表面812之外的倒角816。
倒角816意味着当将密封窗126插入到载体110和透光面板101之间时,可变形的上部密封件806不会卡在载体110上。因此,当密封窗126被推入就位时,倒角816推靠在载体110的内部下侧表面802上。最初,当密封窗126被压入载体110和透光面板101之间时,可变形的上部密封件806被挤压在载体110和透光面板101之间。
密封窗126被推向位于载体110的内部下侧表面802中的凹口820。在一些实施例中,凹口820是在载体110的外围周围延伸的凹槽。凹口820包括用于与突出部814的参考表面812对准的协作参考表面818。特别地,凹口820是用于指示密封窗126充分插入重叠部分810下方以形成密封并保护触摸感应装置100的内部部件的参考点。凹口820被定位成距载体110的边缘822一预定距离。在一些实施例中,预定距离是密封窗126的宽度的至少一半。
当密封窗126在载体110和透光面板101之间被充分推动时,变形的突出部814位于凹口820内。在该点上,当密封窗126相对于载体110位于正确的位置时,参考表面812紧靠载体110中的凹口820中的协作参考表面818。
被压紧的突出部814一旦位于凹口820中,便恢复原状并膨胀。以这种方式,突出部814卡入就位并且与凹口820可靠地接合。当密封窗126被定位并且突出部814卡入就位时,密封窗126发出可听见的“喀哒”声。附加地或可替代地,将突出部814卡入就位提供了在组装期间密封窗126被正确安置的触觉反馈。
凹口820的尺寸略大于突出部814的尺寸。因此,突出部814紧密地配合在凹口820内。这意味着载体110、透光面板101和密封窗126之间的摩擦力足以将密封窗126保持在适当的位置。不需要粘合剂来将密封窗126固定在适当的位置。然而,在一些实施例中,除了卡扣配合强制接合之外,还可选地使用粘合剂。
在一些实施例中,参考表面812紧靠协作参考表面818。这意味着,密封窗126通过接合的参考表面812、818与方向A相对。密封窗126的移除只能通过用于压紧突出部814的专用工具来实现。
一旦密封窗126已经正确地安置在载体110中,参考表面812、818就保持载体110与密封窗126之间的对准。可变形密封件806、808保持密封窗126相对于载体的相对位置,并防止在平行于透光面板101的平面中的横向运动。此外,参考表面812、818确保密封窗126保持在触摸表面102上方的特定高度。
可变形密封件806、808的形状和尺寸可以改变。具有这种变型的另一实施例在图10中示出。图10示出了触摸感应装置100的截面侧视图。除了可变形密封件806、808的截面形状不同之外,该布置与参考图8和图9所示的布置相同。在该实施例中,突出部1002包括在上部可变形密封件806上的弯曲的向上突出的凸起1002。凸起1002包括弯曲的参考表面1004,该参考表面与凹口820的一个或多个协作参考表面818接合。当将密封窗126插入透光面板101和载体110之间时,弯曲的参考表面1004以与参考先前实施例所述的倒角814相似的方式起作用。凸起1002具有与凹口820的宽度基本相同的宽度的尺寸,从而使得密封窗126在平行于透光面板101的平面的方向上不经历横向运动。下部密封件808可选地包括类似的凸起1006,用于接合并抵靠触摸表面102密封。通过使上部密封件806和下部密封件808具有相同的截面,可以简化制造,这是因为在可变形密封件806、808的挤压过程中可以使用相同的模具(未示出)。
有利地,突出部1002的形状意味着可以以与在组装期间插入所需的力大小类似的力来移除密封窗126。因此,移除密封窗126可以不需要工具。这可以使得需要移除密封窗126的维护更加容易。
图11示出了另一个实施例。图11示出了触摸感应装置100的截面侧视图。除了有一个附加的突出部和凹口之外,图11与图10所示相同。第一凹口1100和第一凸起1104与参考图10所讨论的凹口820和凸起1002基本相同。另外,存在第二凹口1102和第二凸起1106。同样,下部密封件808包括类似的第一凸起1108和第二凸起1110。具有两个突出的凸起1104、1106意味着在密封窗126、透光面板101和载体110之间分别存在两个密封接合点。这意味着密封窗126在可变形密封件806、808周围的旋转将更少。因此,容纳密封窗在密封窗纵轴周围的旋转运动所需的公差可以更低。可变形密封件806、808的表面积也增加,因此可变形密封件在制造期间将更快地冷却。
在另一个实施例中,第一凸起1104和第二凸起1106与如图10所示的单个凹口820接合。第一凹口1100和第二凹口1102之间的虚线表示单个凹口,类似于图10中的凹口820。在这种情况下,第一凸起1104与第一协作参考表面1114接合,第二凸起116与第二协作参考表面1112接合。第一协作参考表面1114和第二协作参考表面1112是凹口820的壁。
现在将参考图12讨论另一实施例。图12示出了触摸感应装置100的透视和截面示意图。除了可变形密封件806包括多个离散的突出部1200、1202、1204之外,图12所示的布置与图8和图9所示的布置相同。每个突出部都是可变形的,并且以与先前实施例所述相同的方式插入到透光面板101和载体110之间。载体110包括大量的协作凹陷(为了清楚起见未示出)以容置各自的的突出部1200、1202、1204。这样,需要较少的可变形材料来执行对准功能。突出部可以粘附到可变形密封材料806,或者突出部可以被挤出。突出部1200、1202、1204中的每一个突出部包括用于将突出部和密封窗126与载体110中的协作凹陷对准的参考表面。在一些实施例中,突出部1200、1202、1204可以包括任何合适的截面形状。例如,突出部可以包括椭圆形的弯曲截面,类似于参考图10和图11讨论的实施例中所示的凸起。
图13示出了又一个实施例。图13示出了触摸感应装置100的分解透视示意图。为了清楚起见,未示出透光面板101。密封窗126与参考先前实施例中所描述的相同。上部可变形密封件806被安装在上部密封表面800上。与之前的实施例相反,可变形密封件806不包括具有参考表面的向上突出部。替代地,密封窗126包括定位销1300、1302,以接合到位于载体110中的协作定位孔1304、1306中。这样,参考面便与可变形密封件806分开。定位销1300、1302中的每一个定位销包括用于对准密封窗126的参考表面1308、1310。这样,当密封窗沿方向A在载体110下方滑动时,销1300、1302插入定位孔1304、1306中。孔1304、1306是盲孔,并且当参考表面1308、1310邻接盲孔1304、1306的端部时,密封窗126处于正确位置。孔1304、1306足够深,以使得密封窗126完全在载体110下方,类似于先前实施例中所示的布置。
图14示出了另一实施例。图14示出了触摸感应装置100的截面侧视图。除了突出部1400形成在载体110上并且凹口1402形成在上部可变形密封件806中之外,图14所示的布置与图8和图9所示的布置相同。在该实施例中,突出部1400是刚性的并且从载体110向下突出。凹口1402是可变形的,并且当凹口1402与突出部1400强制接合并且参考表面处于接合状态时,凹口1402卡入就位。密封窗126以与前面讨论的相同的方式插入载体和透光面板101之间。
在替代实施例中,载体110、透光面板101和密封窗126以不同的顺序组装。这些部件与参考先前实施例所描述的部件相同。转到图15a-图15d以及图16,现在将讨论组装的另一种方法。
图15a-图15d示出了触摸感应装置100的侧面截面图。为了清楚起见,已经省略了透光面板101。密封窗126在方向B上被推向载体110。也就是说,在平行于法线轴107的方向上被推向载体110。图15a示出了两个可变形突出部1500、1502,其与载体中的协作凹槽具有卡扣配合接合。当密封窗正确地安置在载体110中时,具有截面形状的可变形突出部1500、1502卡入协作孔中。
除了存在不具有卡扣配合接合的单个突出部1504之外,图15b示出了与图15a类似的布置。可选地,由具有紧密摩擦配合的突出部1504提供强制接合的功能。当密封窗126不能相对于载体110进一步移动时,突出部1504将邻接载体110中的孔的协作表面,并且密封窗将被正确地安置。
图15c和图15d示出了相同布置的逐步接合。可变形密封件806包括卡扣配合插销1506、1508,一旦密封窗完全安置在载体110中,卡扣配合插销1506、1508弯曲并卡入就位。
一旦密封窗126和载体110被组装,则透光面板101被安装在载体110中。
图16示出了载体110和密封窗126的分解透视示意图。除了在组装期间密封窗126相对于载体110的相对运动是垂直的之外,图16所示的布置与图13所示的布置相同。也就是说,沿着平行于法线轴107的方向B运动。类似于图13所示的实施例,密封窗126包括多个参考表面,这些参考表面不是可变形密封件806的一部分。销1600、1606和卡扣配合插销1602、1604中的每一个都包括用于对准的参考表面。图16示出了用于与孔1608、1610接合的销1600、1606。图16还示出了用于与孔1612和1614卡扣配合接合的弹性可变形插销1604、1602。
另一安装单元140可以被设置在密封窗126和透光面板101之间,如图5a示意性示出的。安装单元140可以包括弹性材料,该弹性材料使得密封窗126能够相对于透光面板101采取牢固的固定位置。密封窗126可以具有安装单元140能够被牢固地定位在其中的对应凹槽。
提供了一种组装触摸感应装置100的方法200。图6示出了方法200的步骤。描述和示出方法200的步骤的顺序不应被解释为限制性的,并且可以想到的是,可以以变化的顺序执行步骤。方法200包括:将具有多个光发射器103和光检测器103'的基板106固定201到载体110;以及将载体110附接202在透光面板101的周界104周围。该方法还包括:布置203基板,以使基板在与透光面板101在其中延伸的平面108的法线轴107平行的方向107'上延伸,从而多个光发射器103和光检测器103'被布置在触摸表面102上方。因此,方法200提供了触摸感应装置100的便利的组装,同时实现了如上关于图2-图3所述的优化对准、鲁棒性和准确性。
如所提及的,载体110可以由单件整体材料形成,并且载体可以形成具有壁117的腔116,壁117至少部分地包围基板106。壁117中的至少一个壁可以包括开口115、115'、115”。方法200可以包括:通过将安装元件114穿过开口115、115'、115”固定,将载体106固定204到显示单元121、113,从而提供上述优点。
方法200可以包括:通过沿平行于法线轴107的方向117”在至少两个不同的可调节位置119、119'将载体110附接207到显示单元113、121,沿法线轴107调节205透光面板101与显示单元113、121之间的距离120。距离120的控制得到改善和促进,并且因此可以更容易地被优化以用于触摸感应装置100的多种应用。
方法200可以包括:通过沿平行于法线轴107的方向117”在至少两个不同的可调节位置119、119'处将载体110附接209到显示单元113、121,在法线轴107的方向上调节208透光面板101的曲率半径。因此,如上所述,提高了对透光面板101的曲率的控制。
上面主要参考一些实施例描述了本发明。然而,如本领域技术人员容易理解的,在仅由所附权利要求书限定和限制的本发明的范围和精神内,除了以上公开的实施例以外的其他实施例同样是可能的。
例如,前面示出和讨论的发射器和检测器的特定布置仅作为示例给出。本发明的耦合结构可用于任何触摸感应系统,触摸感应系统通过在透光面板内部透射由多个发射器产生的光,以及在多个检测器处检测由于与触摸点处的透射光的相互作用而引起的接收光的变化来进行操作。

Claims (42)

1.一种触摸感应装置(100),包括:
面板(101),所述面板限定触摸表面(102),
多个光发射器(103)和光检测器(103'),所述多个光发射器和光检测器沿着所述面板的周界(104)布置,
其中,所述光发射器被布置为在所述触摸表面上方发射相应光束的发射光(105),其中,所述光检测器被布置为接收来自所述发射光的检测光(105'),
其中,所述多个光发射器和光检测器被连接到基板(106),所述基板沿与平面(108)的法线轴(107)平行的方向(107')进行延伸,所述面板在所述平面中延伸。
2.根据权利要求1所述的触摸感应装置,其中,所述基板至少部分地在所述触摸表面上方延伸,以将所述多个光发射器和光检测器连接至所述基板的在所述触摸表面上方延伸的部分(109)。
3.根据权利要求1或2所述的触摸感应装置,其中,所述基板被固定到在所述面板的周界周围安装的载体(110)。
4.根据权利要求3所述的触摸感应装置,其中,所述载体被布置为至少部分地包围所述面板的边缘(111)。
5.根据权利要求3或4所述的触摸感应装置,其中,所述载体包括固定元件(112),所述固定元件被配置为将所述载体附接到显示单元(113、121)。
6.根据权利要求5所述的触摸感应装置,其中,所述固定元件被配置为将所述基板的位置附接于所述载体和/或所述显示单元。
7.根据权利要求5至6中任一项所述的触摸感应装置,其中,所述固定元件被配置为与用于将所述载体和/或所述基板的位置锁定到所述显示单元的安装元件(114)互锁。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的触摸感应装置,其中,所述固定元件包括开口(115、115'、115”),其中,所述载体形成具有壁(117)的腔(116),所述壁至少部分地包围所述基板,并且其中,所述壁中的至少一个壁包括所述开口中的至少一个开口。
9.根据权利要求5至6中任一项或权利要求8所述的触摸感应装置,其中,所述固定元件包括被布置在所述载体和所述基板中的开口(115、115'、115”、118),其中,所述载体的第一开口(115、115'、115”)与所述基板的第二开口(118)对准,所述第一开口和所述第二开口被配置为容置安装元件(114),所述安装元件被配置为将所述载体和/或所述基板的位置锁定到所述显示单元。
10.根据权利要求5至9中任一项所述的触摸感应装置,其中,所述载体被配置为在沿着与所述法线轴平行的方向(117”)的可调节位置(119、119')处能够附接到所述显示单元,以在当在至少两个不同的可调节位置(119、119')处将所述载体附接到所述显示单元时,所述面板和所述显示单元之间沿着所述法线轴的距离(120)是可变的。
11.根据权利要求10所述的触摸感应装置,其中,所述固定元件被配置为在沿着与所述法线轴平行的方向(117”)的所述可调节位置处将所述载体附接到所述显示单元。
12.根据权利要求8或9所述的触摸感应装置,其中,所述开口(115、115')沿着与所述法线轴平行的方向(117”)被分开,和/或
其中,所述载体能够附接到所述显示单元的显示支撑件(121)中的多个第二开口(122),所述多个第二开口沿所述法线轴被分开。
13.根据权利要求3至12中任一项所述的触摸感应装置,其中,所述载体由单件整体材料形成。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的触摸感应装置,其中,所述基板沿所述面板的周界在纵向方向(123)上延伸,所述基板包括第二固定单元(124、124'),所述第二固定单元被配置为沿所述纵向方向和/或沿所述法向轴的方向将所述基板的位置可变地附接在所述载体上。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的触摸感应装置,包括垂直对准单元(135),所述垂直对准单元被布置在沿所述面板的周界在纵向方向(123)上延伸的相邻基板(106、106')之间,其中,所述垂直对准单元被配置为在所述法线轴的方向上可变地定位所述相邻基板,使得所述相邻基板之间的角度(136)是可调节的。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的触摸感应装置,包括沿所述面板的周界在纵向方向(123)上延伸的多个基板(106、106'),其中,所述多个基板中的第一基板(106)包括连接单元(125),所述连接单元被配置为当邻近后续基板(106')布置时直接与所述后续基板的后续连接单元(125')互锁。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的触摸感应装置,包括密封窗(126),所述密封窗在所述面板的周界周围被布置,其中,所述密封窗包括面向所述光发射器或所述光检测器的第一表面(129)以及相对的与所述触摸表面相邻布置的第二表面(130),以使所述发射光或检测到的光在所述第一表面和所述第二表面之间传播,以及
其中,所述第一表面和所述第二表面中的至少一个表面包括光准直表面(129、130),所述光准直表面被配置为对在所述触摸表面上方传播的光进行准直。
18.根据权利要求17所述的触摸感应装置,其中,所述第二表面在所述密封窗的面向所述面板的底部表面(131)和所述密封窗的相对的顶部表面(132)之间沿所述法线轴的方向延伸,
其中,所述底部表面沿着所述平面的方向从所述顶部表面偏移一偏移距离(133),使得所述第二表面相对于所述法线轴形成角度(134),并且其中,所述第二表面包括光准直表面(130)。
19.一种触摸感应装置(100),包括:
面板(101),所述面板在具有法线轴(107)的平面(108)中延伸,所述面板限定触摸表面(102),
多个光发射器(103)和光检测器(103'),所述多个光发射器和光检测器沿所述面板的周界(104)被布置,其中,所述光发射器被布置成在所述触摸表面上方发射相应光束的发射光(105),其中,所述光检测器被布置成接收来自所发射光的检测光(105'),
密封窗(126),所述密封窗在所述周界周围被布置,其中,所述密封窗包括面向所述光发射器或所述光检测器的第一表面(129)以及相对的与所述触摸表面相邻布置的第二表面(130),以使所述发射光或检测到的光在所述第一表面和所述第二表面之间传播,
其中,所述第二表面在密封窗的面向所述面板的底部表面(131)和所述密封窗的相对的顶部表面(132)之间沿所述法线轴的方向延伸,
其中,所述底部表面沿着所述平面的方向从所述顶部表面偏移一偏移距离(133),使得所述第二表面相对于所述法线轴形成角度(134),并且其中,所述第二表面包括光准直表面(130),所述光准直表面被配置为对在所述触摸表面上方传播的光进行准直。
20.根据权利要求19所述的触摸感应装置,其中,所述第一表面和/或所述第二表面形成向所述密封窗(126)凸出的弯曲边缘。
21.一种组装触摸感应装置(100)的方法(200),包括:
将具有多个光发射器(103)和光检测器(103')的基板(106)附接(201)到载体(110),
在面板(101)的周界(104)周围附接(202)所述载体,并且布置(203)所述基板,以使所述基板在与平面(108)的法线轴(107)平行的方向(107')上延伸,其中,所述面板在所述平面中延伸。
22.根据权利要求21所述的方法,其中,如果所述载体由单件整体材料形成,则所述载体形成具有壁(117)的腔(116),所述壁至少部分地包围所述基板,其中,所述壁中的至少一个壁包括开口(115、115'、115”),所述方法包括:
通过穿过所述开口固定安装元件(114)将所述载体固定(204)到显示单元(121、113)。
23.根据权利要求21或22所述的方法,包括
通过以下方式沿所述法线轴调节(205)所述面板和显示单元(121、113)之间的距离(120):
沿平行于所述法线轴的方向(117”)在至少两个不同的可调节位置(119、119')处将所述载体附接(207)到所述显示单元。
24.根据权利要求21至23中任一项所述的方法,包括
通过以下方式调节(208)所述面板在所述法线轴方向上的曲率半径:
沿平行于所述法线轴的方向(117”)在至少两个不同的可调节位置(119、119')处将所述载体附接(209)到显示单元。
25.一种触摸感应装置,包括:
面板,所述面板限定触摸表面,
多个光发射器和光检测器,所述多个光发射器和光检测器沿所述面板的周界布置,并且所述光发射器被布置成在所述触摸表面上方发射相应光束的发射光,并且所述光发射器被布置成接收来自所发射光的检测光,
基板,所述基板上安装有所述多个光发射器和光检测器;以及
密封窗,所述密封窗能够抵靠所述触摸感应装置的至少一个表面密封,以密封在所述多个光发射器和光检测器周围的腔,其中,所述密封窗包括至少一个参考表面,所述参考表面用于使所述基板相对于所述密封窗对准。
26.根据权利要求25所述的触摸感应装置,其中,所述密封窗能够在所述触摸表面与所述基板的表面之间密封。
27.根据权利要求26所述的触摸感应装置,其中,所述基板的表面是用于保护所述触摸感应装置的部件的载体的表面。
28.根据权利要求27所述的触摸感应装置,其中,所述载体包括与所述面板的周界的一部分重叠的上部,并且所述密封窗能够在所述触摸表面与重叠的上部的下侧之间进行密封。
29.根据权利要求25至28所述的触摸感应装置,其中,所述至少一个参考表面被布置为与所述基板上的协作参考表面接合。
30.根据权利要求25至29中任一项所述的触摸感应装置,其中,所述至少一个参考表面包括用于在第一方向上对准的第一部分和用于在第二方向上对准的第二部分。
31.根据权利要求25至30中任一项所述的触摸感应装置,其中,所述至少一个参考表面在与所述触摸表面平行的平面上相对于所述基板对准所述密封窗。
32.根据权利要求25至31中任一项所述的触摸感应装置,其中,所述至少一个参考表面在所述触摸表面上方的一高度处相对于所述基板对准所述密封窗。
33.根据权利要求25至32中任一项所述的触摸感应装置,其中,所述密封窗包括与所述基板接合的至少一个弹性可变形密封件。
34.根据权利要求33所述的触摸感应装置,其中,所述弹性可变形密封件包括所述至少一个参考表面。
35.根据权利要求33或34所述的触摸感应装置,其中,所述密封件能够沿着所述密封窗的一个或多个表面被挤压。
36.根据权利要求25至35中任一项所述的触摸感应装置,其中,所述至少一个参考表面基本上在所述密封窗的整个长度上延伸。
37.根据权利要求25至36中任一项所述的触摸感应装置,其中,所述密封窗和/或所述基板包括突出部,所述突出部具有用于与所述基板和/或所述密封窗中的协作孔强制接合的截面形状,并且所述至少一个参考表面是所述突出部的一部分。
38.根据权利要求25至37中任一项所述的触摸感应装置,其中,所述密封窗和/或所述基板包括弹性可变形突出部,其中,所述突出部包括所述至少一个参考表面,并且所述突出部在与所述基板和/或所述密封窗接合时是可变形的,并且在所述突出部与所述基板和/或所述密封窗之间形成卡扣配合接合。
39.根据权利要求25至38中任一项所述的触摸感应装置,其中,所述密封窗包括多个参考表面。
40.根据权利要求25至39中任一项所述的触摸感应装置,其中,所述至少一个参考表面包括用于与所述基板中的协作孔接合的至少一个离散的直立突出部。
41.根据权利要求40所述的触摸感应装置,其中,所述至少一个直立突出部是销、钩、插销、夹具或紧固件中的一个或多个。
42.一种触摸感应装置的制造方法,包括:
将多个光发射器和光检测器安装到基板上,
将所述基板附接在面板的周界周围;以及
将密封窗抵靠在所述触摸感应装置的至少一个表面进行安装,以密封在所述多个光发射器和光检测器周围的腔,其中,所述密封窗包括至少一个参考表面,所述至少一个参考表面用于使所述基板相对于所述密封窗对准。
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