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本发明涉及触摸检测方法和系统，其实现了用于将光引导通过触摸传感器的光控层。该光控层可以设置为触摸传感器的结构元件。具有光控功能的结构元件可以提供触摸传感器的触摸表面。用于制造光控触摸传感器的方法包括：提供包括光控制的结构元件，以及在结构元件上形成有源触摸检测元件。

1.  一种触摸检测方法，包括：
提供触摸传感器的结构元件；以及
利用所述结构元件控制通过所述触摸传感器的光的方向可视度。

2.  根据权利要求1所述的方法，其中，所述结构元件包括微百叶窗层。

3.  根据权利要求1所述的方法，其中，所述结构元件包括所述触摸传感器的基片。

4.  根据权利要求1所述的方法，其中，所述结构元件包括所述触摸传感器的上覆层。

5.  根据权利要求1所述的方法，其中，所述结构元件包括所述触摸传感器的触摸表面。

6.  根据权利要求1所述的方法，其中，所述触摸传感器是透明触摸传感器。

7.  根据权利要求1所述的方法，其中，所述触摸传感器是柔性触摸传感器。

8.  一种触摸传感器，包括：
所述触摸传感器的结构元件，所述结构元件被配置为控制通过所述触摸传感器的可视角度范围；以及
有源元件，其与所述结构元件相连并且适于检测所述触摸传感器上的触摸。

9.  根据权利要求8所述的触摸传感器，其中，所述结构元件包括微百叶窗层。

10.  根据权利要求8所述的触摸传感器，其中，所述有源元件包括一个或多个导电层。

11.  根据权利要求10所述的触摸传感器，其中，所述一个或多个导电层包括透明导电氧化物。

12.  根据权利要求10所述的触摸传感器，其中，所述一个或多个导电层包括导电聚合物。

13.  根据权利要求8所述的触摸传感器，其中，所述触摸传感器是电容式触摸传感器。

14.  根据权利要求8所述的触摸传感器，其中，所述该触摸传感器是电阻式触摸传感器。

15.  根据权利要求8所述的触摸传感器，还包括控制系统，所述控制系统与所述触摸传感器相连并且被配置为确定所述触摸传感器上的触摸位置。

16.  根据权利要求8所述的触摸传感器，还包括配置为通过光控层显示信息的显示器。

17.  根据权利要求16所述的触摸传感器，还包括处理器，所述处理器与所述显示器相连，并且适于处理要显示在所述显示器上的触摸位置信息和数据。

18.  一种触摸传感器，包括：
结构元件，其包括用于控制通过所述触摸传感器的可视角度范围的光控层；以及
与所述光控层相连的有源元件，其适于检测所述光控层上的触摸。

19.  根据权利要求18所述的传感器，其中，所述光控层包括微百叶窗层。

20.  根据权利要求18所述的传感器，其中，所述触摸传感器是透明触摸传感器。

21.  根据权利要求18所述的传感器，其中，所述有源元件包括一个或多个力触摸传感器。

22.  根据权利要求18所述的传感器，其中，所述有源元件包括多个导电传感器条。

23.  根据权利要求18所述的传感器，其中，所述触摸传感器是表面声波触摸传感器。

24.  根据权利要求18所述的传感器，其中，所述触摸传感器是红外触摸传感器。

25.  根据权利要求18所述的传感器，还包括控制系统，其与所述触摸传感器相连并且被配置为确定所述触摸传感器上的触摸位置。

26.  根据权利要求18所述的传感器，还包括配置为通过所述光控层显示信息的显示器。

27.  根据权利要求18所述的传感器，还包括处理器，所述处理器与所述显示器相连，并且适于处理要显示在所述显示器上的触摸位置信息和数据。

28.  一种用于制造触摸传感器的方法，包括：
提供适于控制所述透明触摸传感器视角的触摸传感器的结构元件；以及
形成与所述结构元件相连的有源元件，所述有源元件适于检测所述触摸传感器上的触摸。

29.  根据权利要求28所述的方法，其中，所述结构元件是基片。

30.  根据权利要求28所述的方法，其中，所述结构元件是上覆层。

31.  根据权利要求28所述的方法，其中，所述结构元件包括所述触摸传感器的触摸表面。

32.  根据权利要求28所述的方法，其中，所述光控层是微百叶窗层。

33.  根据权利要求28所述的方法，其中，所述有源元件是导电层。

34.  根据权利要求33所述的方法，其中，所述导电层包括导电聚合物。

利用光控制的触摸传感器
技术领域
本发明一般涉及触摸传感器，尤其涉及利用光控制的触摸传感器。
背景技术
触摸屏为计算机或者其它数据处理设备提供了简单而直观的界面。用户能够通过触摸屏幕上的图标或者在屏幕上写或画来借助触摸屏传送信息，而不是使用键盘来输入数据。已经发展了多种用于检测触摸屏上存在的触摸的技术。触摸检测技术包括例如电容式、电阻式、红外(IR)、表面声波(SAW)和基于力的传感器。
触摸屏用于多种信息处理应用中。透明触摸传感器尤其用于还包括计算机控制的显示器的交互系统中。典型地设置这些系统，以便可以通过透明触摸屏观看显示器上显示的信息。用户通过触摸该触摸屏上由显示器上的符号表示的位置来与计算机系统进行交互。
将触摸屏和显示器用于诸如信息亭、自动售货机和销售点终端等的交互用途存在诸多急待解决的问题。变化的光照条件可能会导致可读性降低。例如，当光源反射成问题时，在日光直射期间或者夜间，户外位置的可读性降低更为显著。对于使用公共场所放置的终端进行金融或者其它个人交易的顾客来说，防偷窥也是一个重要的考虑因素，即，遮挡除了用户之外的观察者观看。
发明内容
本发明涉及用于控制透射通过触摸传感器的光的可视度方向的系统和方法。根据一个实施例，一种触摸检测方法包括提供作为触摸传感器的结构元件的光控层。使用结构元件的光控功能来控制通过该触摸传感器的光的方向。例如，该结构元件可以是基片或者是上覆层，并且还可以提供触摸传感器的触摸表面。
根据另一实施例，一种触摸传感器包括设置为触摸传感器的结构元件的光控层。该光控层被配置为控制通过该触摸传感器的光的方向。触摸传感器还包括有源元件，该有源元件与光控层相连并且适于检测触摸传感器上的触摸。
本发明的再一实施例提供了一种用于制造具有光控制的触摸传感器的方法。该方法包括提供触摸传感器的结构元件。该结构元件适于控制通过该触摸传感器的光的方向。并且在结构元件上形成适于检测触摸传感器上的触摸的有源元件。
以上对于本发明的概述的本意并不是描述本发明的各个实施例和每种的实现方案。通过参照以下详细的描述和权利要求并结合附图，可以清楚并理解本发明的优点和成就以及更完整地理解本发明。
附图说明
图1是根据本发明实施例的具有光控制的触摸检测系统的框图；
图2是表示根据本发明实施例的触摸检测方法的流程图；
图3表示了根据本发明实施例的使用具有光控制的触摸屏来增强显示器的可读性；
图4表示了根据本发明实施例的使用具有光控制的触摸屏来提供对显示器的防偷窥；
图5A-C是根据本发明实施例的配置为实现电阻式、电容式和近场成像触摸检测技术的具有光控制的触摸传感器的简图；
图6A-C是根据本发明实施例的配置为实现力、SAW和IR触摸检测技术的具有光控制的触摸传感器的简图；
图7是表示根据本发明实施例的用于制造触摸传感器的方法的流程图；
图8是表示根据本发明实施例的用于制造电容式触摸传感器的方法的流程图；
尽管本发明可以具有多种变型和可选形式，但是在附图中以通过举例地方式表示了其具体形式，并且将对其进行详细描述。然而，应当理解，其本意并不是将本发明限定为所述的特定实施例。相反，其本意在于覆盖落入权利要求限定的本发明范围内的全部修改、等同物和变型。
具体实施方式
在以下对所示实施例的说明中，参照了构成说明书一部分的附图，并且通过说明的方式表示了可以实现本发明的各种实施例。应当理解，可以在不背离本发明范围的情况下利用这些实施例，并且可以进行结构变化。
本发明涉及用于控制通过触摸传感器的光的方法和系统。已经发现，当具有光控制的触摸传感器用于包括计算机控制的显示器的触摸检测系统中时，其特别有用。光控触摸传感器可以与多种类型的显示器组合使用，以控制显示光的方向，这些显示器包括例如阴极射线管(CRT)显示器、液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)显示器、电致发光显示器(ELD)、等离子显示器以及静态图形显示器等。在这些系统中，配置触摸传感器，以便可以通过该触摸传感器观看显示器。
光控触摸传感器尤其适用于希望或需要防偷窥的用途中，例如公共场所放置的ATM。在这些用途中，具有光控制的触摸传感器减小了显示器的视角。未授权观察者的视线受到了光控触摸传感器的遮挡，从而允许用户在公共终端进行私人交易。
还可以将具有光控制的触摸传感器用于通过遮挡离轴光来增强触摸检测系统的可读性。例如，可以将光控制用于在日光直射期间或光源反射时改进显示器的可读性。在提高从显示器到用户的光透射率的同时，该光控制遮挡离轴光。而且，离轴光的减少也减少了眩光，并且通过减少环境光反射来改善夜间观看。本发明中可以使用任何合适的光控元件。示例性光控装置包括美国专利号为No.4764410、5147716、5204160、5254388以及No.6398370中公开的那些装置。
本发明涉及将光控功能包含到触摸传感器的结构元件中。为实现本发明的目的，触摸传感器的结构元件是该触摸传感器的一个或多个为其它元件提供支撑的元件，并且是这样的元件：即，如果将其去除，则会导致触摸传感器失效的元件。例如，可以将其上沉积了用于检测触摸输入的透明导电层的基片当作结构元件。在某些触摸技术的上下文中将讨论其它的实例。该结构元件可以提供或不提供触摸传感器的触摸表面。
现在参照图1，图1表示了使用根据本发明实施例的具有光控制的触摸检测系统100的实施例。图1所示的触摸检测系统100包括与控制器130通信连接的触摸传感器110。在典型的配置中，将触摸传感器110与计算机系统140的显示器120组合使用，从而在用户与计算机系统140之间提供视觉和触觉的交互。可以将触摸传感器110和显示器120设置成通过触摸传感器110可观看到显示器120。
触摸传感器110可以实现为与计算机系统140的显示器120分离、但又相互作用的装置。可选择的是，该触摸传感器110可以实现为单一系统的一部分，所述单一系统包括显示设备或结合触摸传感器110的其它类型的显示技术，所述显示设备是诸如等离子、LCD等的设备。还应理解，触摸传感器110可以实现为仅包括触摸传感器110和控制器130的系统的组件，它们共同实现了本发明的光控触摸检测技术。
在图1所示的示例性配置中，经由控制器130实现触摸传感器110与计算机系统140之间的通信。该控制器130典型地被配置为执行对施加到触摸传感器110上的触摸提供检测的固件/软件。该控制器130可选地设置为计算机系统140的组件。
根据本发明的一个实施例的触摸检测方法如图2的流程图所示。该方法包括：提供作为触摸传感器的结构元件的光控层的步骤210。使用光控层来控制通过触摸传感器的光的方向的步骤220。在一个实施例中，将微百叶窗膜用作光控层。例如，该微百叶窗膜可以实现为包括多个紧密间隔的不透光微百叶窗的薄层，以遮挡不想要的光，并且将显示器的光引导通过触摸传感器。
图3和4的简图表示了根据本发明实施例的光控制的实现方式。图3表示了使用具有光控制的触摸屏来增强通过该触摸传感器观看的显示器的可读性。在电光显示器320与用户330之间设置具有诸如微百叶窗膜等的光控膜310的触摸传感器305。环境光源340产生受到光控膜310遮挡的离轴光。具有光控制的触摸传感器305介于电光显示器320与用户330之间。这种配置通过减少由于离轴环境光源340而造成的眩光来增强电光显示器320的可读性。
图4表示了使用具有光控制的触摸屏来提供对显示器的防偷窥。在这种实现方式中，包括诸如微百叶窗膜等的光控膜410的触摸传感器405介于用户430与显示器420之间。该存在的微百叶窗膜通过对相对于与触摸传感器和显示器呈一定角度的未授权观察者440的光提供物理屏蔽，以限制显示器的视角。显示器420发出的光通过触摸传感器的光控膜410，所述光控膜410用于遮挡未授权观察者440的观看。用户430的位置使得显示器420发出的光导向用户430。
根据本发明实施例的光控触摸传感器可以采用电阻式触摸检测技术。图5的简图表示了一种具有光控制的电阻式触摸传感器的配置。在这种实现方式中，电阻式触摸传感器的至少一个结构元件包括光控功能，例如微百叶窗控制膜。
通过从控制器向电阻式触摸传感器的一个或多个导电层施加驱动信号来激励电阻式触摸传感器。施加到电阻式触摸传感器表面的触摸使第一柔性导电层偏折，从而导致第一导电层与第二导电层接触。第一与第二导电层之间的接触使检测到的电信号发生变化。然后，按照导电层之间的接触点的函数来确定触摸的位置。
根据图5A的实施例，具有光控制的电阻式触摸传感器包括两个透明导电层510、520，并且间隙530介于导电层510、520之间。导电层510、520可以包括透明导电氧化物，例如氧化铟锡(ITO)、氧化锡锑(ATO)、氧化锡(TO)，或者其它任何适当的包括导电聚合物的透明导电材料。
柔性上覆层540或(和)基片550可以包括光控膜，使得光控膜形成电阻式触摸传感器的结构元件，并且在上覆层540的情况下还可以提供触摸表面。例如，可以提供作为柔性微百叶窗膜的上覆层540，所述微百叶窗膜既提供了触摸表面，又是在其上沉积了第一导电层510的结构元件。第二导电层520置于基片550上，其也形成了传感器的结构元件。基片550可以由任何适当的柔性或刚性材料构成，例如由玻璃或塑料构成，并且其也可以包括光控功能。可以将一个或多个间隔物560置于间隙层530内，以保持导电层510、520之间的适当间隔。
可以由连接触摸传感器与控制器(未示出)的分立线束(未示出)提供对触摸传感器的导电层的电接触。
图5B表示了根据本发明实施例的基于电容式触摸检测技术且包括光控制的触摸传感器。在本实例中，基片565为电容式触摸传感器提供了结构支撑。基片565支撑其上设置的导电层570。可以在导电层570上丝网印刷电阻图案(未示出)或者通过其它方式形成电阻图案，从而使触摸传感器控制器(未示出)在触摸传感器表面上施加的电场线性化。将介电层575置于导电层之上。当将介电层575放置得足够接近导电层时(例如当接触该介电层时)，通过介电层575能使导电触摸物体与导电层570相连，从而获得能够测量以确定触摸物体位置的电流。可以将附加层施加到介电层575上，例如保护涂层、防眩光涂层等等的附加层。基片565可以包括光控膜，以使光控膜形成传感器的结构元件。同样，介电层575也可以包括光控膜，以使光控膜提供传感器的触摸表面。
图5C表示了使用光控膜作为结构元件或者作为投影电容式触摸传感器的触摸表面的另一实施例，该传感器包括设置成诸如栅格或者一系列平行线的图案的多个导电物体，例如导线、导电条或者迹线等的导电物体。在不失共性的情况下，所述实施例采用了近场成像(NFI)触摸检测技术。
NFI触摸传感器使用了设置在非导电基片上的一系列透明导电条以检测触摸。典型的是，通过电介质检测触摸，该电介质本身可以是传感器基片。该非导电基片可以由例如玻璃或塑料构成，并且可以是刚性或柔性的。如果提供了独立的电介质，可以将其设置在与基片相对一面上的导体条上。该电介质可以是涂层或者玻璃或膜覆层。该透明导体可以由沉积在基片上的适当金属氧化物(例如ITO或ATO)或者导电聚合物形成。施加到导电图形上的AC信号在触摸传感器的表面上生成静电场。当手指或其它工具接触触摸屏表面时，静电场受到扰乱，然后检测到触摸。在图5C所示的实施例中，基片585为形成图案的透明导电条595提供结构支撑，介电覆层590提供触摸表面，通过该表面连接导电触摸物体。基片585或者覆层590可以包括光控膜，以控制通过该触摸传感器的方向可视度。
根据本发明的实施例，采用力技术检测触摸位置的触摸传感器可以使用包括光控层的触摸表面。与触摸传感器的触摸表面相连的一个或多个力传感器产生表示触摸作用在触摸平面上的力的信号。确定触摸位置的过程包括分析该传感器信号。
在图6A所示的配置中，覆层610，优选的是刚性覆层，可以包括诸如微百叶窗膜等的光控膜，例如将其层叠或者永久粘贴到刚性或半刚性的玻璃或塑料基片上。可选择的是，可以将刚性或半刚性的光控元件用作覆层610，而不用层叠到其它层上。覆层610还可以形成触摸传感器的触摸表面605。施加到触摸表面605的力传递到多个力传感器630上，这些力传感器例如可以设置在覆层610的各个角落处。通过分析力传感器630产生的信号来确定触摸的位置。覆层610是传感器600A的结构元件。
根据本发明的另一实施例，采用置于触摸表面之上的传感器的触摸检测技术可以用于实现本发明的光控技术，例如利用表面声波(SAW)和红外(IR)触摸传感器的触摸检测技术。
利用诸如玻璃等的刚性触摸表面来实现SAW触摸屏。SAW发射器、一系列反射器、一系列集光器和SAW检测器在触摸表面的表面上发射表面声波。一般而言，将一组SAW发射器、一系列反射器、一系列集光器和SAW检测器用于确定“x”轴触摸位置，而将另一组SAW发射器、一系列反射器、一系列集光器和SAW检测器用于确定“y”轴触摸位置。当手指或者其它触摸工具触摸到触摸表面时，能够吸收声波能量。检测器电路检测能量的下降并且计算触摸位置。
红外触摸屏通过确定受到触摸干扰的光束栅中的光束来检测触摸位置。该光栅是典型的红外光，并且可以由发光二极管(LED)阵列或者由受到波导和引导以形成光栅的光源生成。可以设置一系列光敏晶体管检测器或者与检测器相连的集光器来检测光束。控制器电路引导光脉冲序列，从而利用正好在该表面之前的光束栅格来扫描屏幕。当固体物体将触摸施加到触摸表面时，红外光束受到遮挡。控制器电路检测光被遮挡的位置。
图6B表示了根据本发明的一个实施例的采用光控技术的SAW或红外触摸传感器。可以将光控层660层叠或者粘贴到刚性基片(例如玻璃)670上，从而形成了提供触摸传感器的触摸表面650的结构元件。由诸如SAW或者IR传感器680等的传感器检测施加到触摸表面650上的触摸。通过分析传感器680检测到的信号变化来确定触摸位置。图6C所示的另一实施例表示了位于刚性基片670的相对一面上的光控层660。
图7的流程图表示了根据本发明实施例的用于制造采用光控制的触摸传感器的方法。根据本实施例，提供包括光控功能的基片作为支撑元件712或者作为触摸传感器的触摸表面714的步骤710。将可以包括例如一个或多个导电层的触摸传感器的有源元件或者用于确定触摸位置的多个传感器放置在支撑元件上的步骤720。根据所采用的触摸检测技术，可以随意地施加附加涂层以保护触摸传感器的有源元件。通过光控层对引导通过触摸传感器的光进行控制的步骤730。
利用本文中所述的触摸检测技术或者其它已知的触摸检测技术，可以实施多种方法来制造触摸传感器。图8是表示根据本发明实施例的用于制造电容式触摸传感器的示例方法的流程图。根据本实施例，提供包括光控膜(LCF基片)的基片作为触摸传感器的结构元件的步骤810。
将有源元件(例如透明导电层)连接到LCF基片的步骤820。以下提供了用于制备和施加导电层的一个实例。
例如，在电容式触摸传感器的情况下，可以在导电层上形成电极以提供触摸传感器的导电层与控制器之间的连接的步骤830。通过向导电层施加电阻图案可以增强电容式触摸传感器的性能。该电阻图案被配置为使控制器在导电层表面上施加的电场线性化。
在形成电极之后，可以将线束连接到电极上的步骤940。可以将保护涂层沉积到触摸传感器上的步骤950。
以下提供了用于生产电容式触摸传感器的制造方法的更详细实例。以下提供的实施例表示了一种用于制造光控触摸传感器的方法。本领域技术人员可以认识到光控触摸传感器的制造不限于本文中提供的示例方法。
利用去离子水将微百叶窗光控膜基片(可以从3M公司购得，商品名称为LCF-P)清洁干净。
首先制备导电聚合物涂层溶液，然后将其施加到光控膜基片上。通过将1287.6g的聚(3，4-次乙二氧基噻吩)和聚苯乙烯磺酸酯的水分散体(可以从Bayer公司购得，商品名称为Baytron P)、77.4g的乙二醇、27g的3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、1600.2g的异丙醇和60滴(从可以得到的名称为SAMCO 212吸液管的吸液管施加)含氟表面活性剂(商品名称FC-171，3M公司)混合来制备导电聚合物涂层溶液。在室温下搅拌该混和物24小时，然后在使用前过滤为5μm。使用设定为0.170英寸/秒的排出速度的定制精密浸涂机将导电涂层溶液施加到基片上。然后在箱式炉中将经涂敷的基片在85℃下固化6分钟。然后围绕经涂敷基片的周围丝网印刷电阻材料(可以从DuPont购得，名称为5089 Membrane Switch Compound)，以形成线性化图案。然后在130℃下固化已印好的基片6分钟。
利用导电环氧化树脂(Circuitworks CW2400)将分立的电线束连接到线性化图案的四个角落中的每一个角落上，并且在120℃下固化6分钟。
通过将87.5g的有机硅改性聚丙烯酸酯(BYK Chemical的Silclean 3700)、0.03g的二月桂酸二丁基锡在丙二醇甲基乙基醋酸酯中的10％溶液以及12.47g的树脂溶液(Bayer公司的DesmodurL-75N)混合来制造触摸传感器的保护涂层溶液。然后利用95g的丙二醇甲基乙基醋酸酯稀释该混和物。将该溶液喷洒到触摸屏上，然后在66℃下固化1小时。
得到的是柔性电容式触摸屏，其包括作为信号检测层的导电聚合物，该导电聚合物被涂敷到作为基片的光控膜上。该光控膜基片允许在法线入射以及接近法线入射时通过触摸屏观看物体，并且在较大视角时遮挡通过触摸屏对物体的观看。
为了说明和描述的目的，前面已经表述了对本发明各个实施例的描述。其本意并不是穷举或将本发明限制为所述的明确形式。按照以上教导，许多修改和变形都是可以的。其意图在于：本发明的范围不受详细描述的限制，而应由所附权利要求来限定。