触摸屏装置及相关制造方法制造方法及图纸

一种适用于触摸屏的装置，该装置包括：基板（２０６），诸如基本上光学透明的膜或限定了通孔的膜，所述基板包括支持电子器件（２１２），诸如包括多个印刷导体的印刷电子器件，所述支持电子器件用来对其他电子部件（２１０）提供电力、控制和／或通信连接；多个发射器和检测器（２１０），布置在基板上与支持电子器件，分别用来发射和检测光；以及光导（２０８），布置在基板上，使得发射器和检测器以及可选地至少部分支持电子装置基本上浸入光导材料中，选择包含了光导材料的折射系数的光导的特性以及配置发射器和检查器，使得当使用时能够实现发射器与检查器之间的光导内的光的全内反射（ＴＩＲ）型传播，以及使得基于ＴＩＲ性能的下降能够识别触摸，其中ＴＩＲ性能的下降由经检测光来确定。披露了相关的制造方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术主要涉及光学器件和电子器件。特别地，但非排他地，本专利技术属于包括利用全内反射(TIR)现象(total internal reflection phenomenon)的触摸屏装置的 UI (用户界面)。
技术介绍
关于消费者和专业人员当前和将来使用的电子设备，合适的UI及可用性的重要性总体而言是再强调也不为过的。除了传统的键区、键盘或者按钮装置之外，已经开发了不同种类的触摸屏，从而向设备的使用者提供对于相关应用程序的更加快捷和通用的控制方式。触摸屏可以采用多种不同的技术来获得触摸敏感功能性。在各种其他可能的选择中，例如，电容性的、电阻性的、红外线的、光学成像(基于相机)、声学的以及混合方案是可行的。一些红外线方案在光源与接收器之间实现无限制的光学连接，因此手指或尖笔使覆盖了检测装置的光束和显示的屏幕覆盖物变形，接下来阻断一个或一些用于位置检测的光束，或者可选地，手指或尖笔可以按照不具有透明的覆盖板的方式直接阻断光束。红外线方案的触摸检测性能也会依赖于FIlR(受抑全内反射)现象，其中，到达检测器的光的量和分布依赖于(例如)由出于控制输入目的所应用的尖笔或指尖而引入到光导表面的干扰，从而出现了所谓的‘受抑全内反射(FTIR) ’现象，S卩，光(能量)泄漏。图Ia示出了与光导相关的FIlR现象。在示图102中，光线104按照以下方式在光导106的一端输入耦合(incouple)至光导，即，光线通过来自光导壁的全反射108在光导内部传播。光线104最终经由光导106的远端出射。在随后的示图110中，指尖112放在光导的顶面上，从而114在接触的特定位置处(例如，光导106的外部)不同方向上，至少部分光被吸收(在手指中)、被发散地反射以及/或者被折射，可能只有部分原始光线被镜面地反射并最终到达前述的远端。应该注意的是，在原始传播方向上，在交互点114之后，图中的光线114以细线表示，其用来描述前述由于发生FIlR而导致的能量损耗(图中的星形和小箭头)效应。接下来，可以在位置感应应用(诸如，通常利用光的IlR效应的触摸屏)中检测并利用基于FIlR的光泄漏/损耗。接下来，从公知的斯涅耳定理来简要推导(F)IlR现象背后的理论观点。考虑其标准的表达式，即，Ii1Sine 1 = 1128化02，其中，n分别表示介质界面两侧上的折射率，θ分别表示相对于介质界面法线的入射角，然后，将θ 2(由此称作折射线)设为90°，通过修正的斯涅耳等式H1SinQ 1 = η2，我们得到了入射角Q1的所谓“临界角”。通常，当光进入两种介质之间的边界区时，其部分被折射，部分被反射。然而，对于入射角大于临界角的情况，光在介质边界处将基本上被完全反射，其中，根据反射定理，入射角等于反射角。发生全内反射的一般先决条件为光的传播方向为从具有高折射率的介质(光密材料)至具有低折射率的介质(光疏材料)，即，Ii1 >η2。例如，在图Ia的实例中，将手指放在光导上可以从根本上改变相邻介质的折射率(例如，假设原始的相邻介质2是例如折射率约为1的空气，而人皮肤的折射率约为 1. 4-1. 5)，由于临界角的增大而潜在地导致了光导输入耦合与输出耦合端之间的相当大的耦合损失，并且甚至可能不再满足全内反射的必要条件Il1 > Il2，从而落入旧临界角与新临界角之间的许多光线可能现在实际上进行折射而不是反射。实际上，例如，光导的表面粗糙度影响以下事实，即，在光导的表面与手指之间(其也具有不规则的表面)的密合程度是不完美的，即，仍有空气存在于其间。然而，多亏了所谓的渐逝波耦合(evanescent wave coupling)，其中，渐逝波从光导跨过光导外部介质边界(例如，玻璃-空气界面)延伸至另外接近(光波长级)介质(诸如，人的手指，其具有比所夹介质(诸如空气)更高的折射率)，并像在量子遂穿中那样将能量传递至该接近介质，甚至不要求完美的密合用于耦合。 因此，全内反射被称为“受抑”。美国公开US20060114237披露了设置有红外线发射器/接收器的FIlR触摸屏。该公开方案的概念可以从作为等距图的图Ib中看出。披露的装置利用频闪式扫描 (strobing-type scan)，其中，沿着光导106的边缘设置了多个光发射器120、122和接收器 118、124，并且，其按照发射器-接收器对的方式被顺序触发/禁用(注意，虚线示出了在单对的发射器与接收器之间的光传播主方向)，从而，由于FTIP现象，可以通过触发的发射器-接收器对的接收器处减少的光量来检测光导上某个位置处的触摸。本专利技术无意否认由当前可用的触摸屏或在提供优于更传统的选择(诸如键盘、鼠标)的更精细的UI装置中的相应的方案所提供的优点和益处，但取决于每个特定使用情况，某些问题仍然存在其中。例如，传统触摸屏对于实现和制造通常有些昂贵，并且，它们会在成品中占据大量的空间并引入额外重量，因此，这在整个R&D项目的最开始就必须要考虑。例如，在移动设备中，触摸屏甚至会消耗大量的额外电力。此外，可能需要诸如光输入耦合和/或光输出耦合结构(例如，棱镜、反射器、光栅等)的附加结构以分别使光从光源集中到光导和/或从光导集中到接收器。这样的结构需要更多的设计工作并且在其他因素中会增加成品的重量、耦合损耗以及价格。
技术实现思路
本专利技术的实施方式的目的在于，在利用IlR现象的触摸屏(其例如包括各种基于 FIlR的触摸屏应用)环境中，至少减轻一个或多个在现有技术的装置中明显的前述缺陷。 通过诸如膜上模制(mold-on-film)FTIR触摸屏装置的触摸屏装置来实现该目的，其中，光导可以二次模制(over-mould，二次成型)在包括必要的电子器件的基板上，该必要的电子器件包含不同的光电部件。从而，根据本专利技术的一个方面，用于触摸屏的装置包括-基板，诸如基本上光学透明的膜，该基板包括支持电子器件，诸如经卷对卷 (roll-to-roll，连续卷绕)处理的、包括多个印刷导体的印刷电子器件，该支持电子器件用于为其它电子部件提供电力、控制和/或通信连接，-多个发射器和检测器，布置在该基板上与支持电子器件接触，该多个发射器和检测器分别用于发射和检测光，以及-光导，布置在基板上，从而该发射器和检测器以及可选地至少一部分该支持电子器件基本上浸入光导材料中，选择光导的特性(包含了光导材料的折射系数)以及配置发射器和检查器，使得当使用时能够实现在发射器与检查器之间的光导内的光的全内反射 (TIR)型传播，以及使得基于IlR性能的下降能够识别触摸，其中IlR性能的下降由经检测光来确定。在一个实施方式中，至少一部分上述装置被配置为用作覆盖显示器，从而显示器的使用者通过在预定的视角范围内，透过该装置(的一部分)，例如触摸区域部分或其“窗口”部分进行观看，可以看到显示器视图。该装置因而可以位于显示器上方，以提供触摸界面。该装置可以进一步与显示器结构集成，从而这二者(光导的触摸区域/下层基板部分和显示器)实质上物理接触。可替换地，它们可以物理上分离，即，只要仍设置有功能性连接，则其间具有(例如)空气。因此，在优选实施方式中，诸如柔性膜的基板基本上是光学透明的，从而显示器或其他光源/反射器可以透过其向使用者提供光。所需的透明本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种触摸屏装置（２０２，５０２），包括：基板（２０６），所述基板诸如是基本上光学透明的膜，所述基板包括支持电子器件（２１２），所述支持电子器件诸如是经卷对卷加工的包括多个印刷导体的印刷电子器件，所述支持电子器件用于向其他电子部件（２１０）提供电力、控制和／或通信连接；多个发射器和检测器（２１０），布置在所述基板上与所述支持电子器件接触，所述发射器和检测器分别用于发射光和检测光，以及光导（２０８），布置在所述基板上，使得所述发射器和检测器以及可选地至少部分所述支持电子器件被基本嵌在光导材料中，选择包含了所述光导材料的折射系数的所述光导的特性以及配置所述发射器和检测器，使得当使用时能够实现光在所述发射器与所述检测器之间在所述光导内的全内反射（ＴＩＲ）型传播，以及使得基于所述ＴＩＲ性能的下降能够识别触摸，其中所述ＴＩＲ性能由检测的光来确定。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：扬内·艾基奥，
申请(专利权)人：VTT技术研究中心，
类型：发明
国别省市：FI