專利名稱：檢測(cè)觸摸位置的方法、觸摸位置檢測(cè)裝置以及顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
提供了一種檢測(cè)觸摸位置的方法、一種用于執(zhí)行所述方法的觸摸位置檢測(cè)裝置以 及一種具有所述觸摸位置檢測(cè)裝置的顯示裝置。更具體地講，提供了一種檢測(cè)多個(gè)觸摸元 件中的多個(gè)觸摸位置的方法、一種用于執(zhí)行所述方法的觸摸位置檢測(cè)裝置以及一種具有所 述觸摸位置檢測(cè)裝置的顯示裝置。
背景技術(shù)：
觸摸面板是一種輸入裝置，該輸入裝置在具有顯示器的信息通信裝置和用戶之間 提供界面。用戶用手指或筆直接接觸觸摸面板，從而用戶和信息通信裝置可以交換信息。使用觸摸面板是一種交互的并且相對(duì)直觀的操作計(jì)算機(jī)的方式，因?yàn)槭褂糜|摸面 板與觸摸按鈕類似，所以觸摸面板容易被所有年齡的人使用。因此，觸摸面板的使用被廣泛 地應(yīng)用到例如蜂窩式電話、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、銀行的信息板、公共辦公場(chǎng)所、醫(yī)療中心或 者游客中心導(dǎo)向板等。這種觸摸面板通常采用液晶顯示(IXD)裝置或陰極射線管(CRT)。觸摸面板可以通過(guò)用于檢測(cè)觸摸的方法來(lái)分類，包括例如電阻/壓力感應(yīng)式、電 容/靜電式以及紅外式等。例如，紅外式觸摸面板采用光的某些特性，例如，光直線傳播并且被障礙物阻擋， 從而檢測(cè)觸摸。紅外式觸摸面板包括紅外射線發(fā)光二極管(LED)和面對(duì)紅外射線LED的光 電晶體管。紅外射線LED發(fā)射光并且光電晶體管接收光。當(dāng)擋光物體(例如手指)放在觸 摸面板上時(shí)，從紅外射線LED發(fā)射的光被擋光物體阻擋。然后，可以基于光接收元件(例如 光電晶體管)接收到的光的量來(lái)檢測(cè)光被阻擋的單元位置。然而，紅外式觸摸面板不能區(qū)分由不同觸摸元件產(chǎn)生的觸摸。例如，紅外式觸摸面 板不能將手指的觸摸與筆的觸摸區(qū)分開(kāi)，結(jié)果可能檢測(cè)不到筆的觸摸位置。

發(fā)明內(nèi)容
提供了一種單獨(dú)地檢測(cè)多個(gè)觸摸元件的多個(gè)觸摸位置的方法。還公開(kāi)了一種用于執(zhí)行上述方法的觸摸位置檢測(cè)裝置以及一種具有所述觸摸位 置檢測(cè)裝置的顯示裝置。一方面，發(fā)射光。接收來(lái)自發(fā)射的光的多個(gè)光束。所述光束具有彼此不同的路徑。 所述光束根據(jù)觸摸件被部分地反射?；诮邮盏降墓馐械墓獾牧繖z測(cè)觸摸位置?？梢詥为?dú)地接收具有彼此不同的路徑的光束。所述光束可以被多個(gè)觸摸元件部分地反射，所述觸摸元件可以具有彼此不同的折射率。所述光可以通過(guò)均發(fā)射一個(gè)或多個(gè)光束的多個(gè)發(fā)光元件發(fā)射。通過(guò)使發(fā)射的光穿過(guò)光波導(dǎo)的入射表面來(lái)從所述發(fā)射的光得到所述光束，所述入 射表面具有多個(gè)傾斜表面。可以基于第η光束中的光的量來(lái)檢測(cè)第η觸摸元件的觸摸位置?？梢曰诘?η_1)光束中的光的量來(lái)檢測(cè)第η觸摸元件和第(η-1)觸摸元件的觸摸位置。可以利用檢測(cè)到的 第η觸摸元件的觸摸位置及檢測(cè)到的第η觸摸元件和第(η-1)觸摸元件的觸摸位置來(lái)檢測(cè) 第(η-1)觸摸元件的觸摸位置。這里，η是自然數(shù)。另一方面，一種觸摸位置檢測(cè)裝置包括發(fā)光部件、光波導(dǎo)、光接收部件和檢測(cè)部 件。發(fā)光部件發(fā)射光。光波導(dǎo)包括光入射表面、觸摸表面和光出射表面。光入射表面靠近 發(fā)光部件設(shè)置。所述光入射到光入射表面。觸摸表面被觸摸件觸摸。光出射表面與光入射 表面相對(duì)。多個(gè)光束射出光出射表面。所述光束具有彼此不同的路徑。所述光束根據(jù)所述 觸摸件而被部分地反射。光接收表面靠近光出射表面，并且包括分別接收從光出射表面射 出的光束的多個(gè)光接收元件。檢測(cè)部件基于光接收部件接收到的光束中的光的量來(lái)檢測(cè)觸 摸位置。所述發(fā)光部件可以包括發(fā)射光束的多個(gè)發(fā)光元件。發(fā)光元件的發(fā)光表面可以具有彼此不同的方向。光入射表面可以基本垂直于光波導(dǎo)的觸摸表面。光出射表面可以基本垂直于光波導(dǎo)的觸摸表面。光入射表面可以以第一傾斜角連接到光波導(dǎo)的觸摸表面。光出射表面以第二傾斜角連接到光波導(dǎo)的觸摸表面。第一傾斜角可以基本等于第 二傾斜角。光波導(dǎo)的光入射表面可以包括多個(gè)第一傾斜表面。第一傾斜表面可以將從發(fā)光部 件發(fā)射的光轉(zhuǎn)換為光束。光波導(dǎo)的光出射表面可以包括多個(gè)第二傾斜表面。第二傾斜表面可以分別面對(duì)第 一傾斜表面。又一方面，一種顯示裝置包括發(fā)光部件、光波導(dǎo)、光接收部件、檢測(cè)部件和顯示面 板。發(fā)光部件發(fā)射光。光波導(dǎo)包括光入射表面、觸摸表面和光出射表面。光入射表面靠近 發(fā)光部件設(shè)置。所述光入射到光入射表面。觸摸表面被觸摸件觸摸。光出射表面與光入射 表面相對(duì)。多個(gè)光束射出光出射表面。所述光束具有彼此不同的路徑。所述光束根據(jù)所述 觸摸件而被部分地反射。光接收表面靠近光出射表面，并且包括分別接收從光出射表面射 出的光束的多個(gè)光接收元件。檢測(cè)部件基于光接收部件接收到的光束中的光的量來(lái)檢測(cè)觸 摸位置。顯示面板設(shè)置在光波導(dǎo)的下方，并且根據(jù)觸摸位置顯示圖像。所述發(fā)光部件可以包括發(fā)射光束的多個(gè)發(fā)光元件。光入射表面可以以第一傾斜角連接到光波導(dǎo)的觸摸表面。光出射表面可以以第二 傾斜角連接到光波導(dǎo)的觸摸表面。第一傾斜角可以基本等于第二傾斜角。光波導(dǎo)的光入射表面可以包括多個(gè)第一傾斜表面。第一傾斜表面可以將從發(fā)光部 件發(fā)射的光轉(zhuǎn)換為光束。光波導(dǎo)的光出射表面可以包括多個(gè)第二傾斜表面。第二傾斜表面可以分別面向第 一傾斜表面?？梢岳帽徊糠址瓷洳⑶揖哂斜舜瞬煌窂降墓馐鴣?lái)單獨(dú)地檢測(cè)觸摸元件的觸 摸位置。因此，可以單獨(dú)使用幾個(gè)觸摸元件。另外，當(dāng)同時(shí)施加各種觸摸時(shí)，可以準(zhǔn)確地區(qū) 分觸摸元件的觸摸。


通過(guò)參照附圖對(duì)示例實(shí)施例進(jìn)行描述，以上和其它特征及優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚， 附圖中圖1是示出根據(jù)示例實(shí)施例的顯示裝置的透視圖；圖2是示出圖1中的觸摸位置檢測(cè)裝置的平面圖；圖3A至圖3C是示出根據(jù)圖2中的光波導(dǎo)、空氣和觸摸元件的第一折射率比的第 一光束在光波導(dǎo)中的傳輸條件的圖；圖4A至圖4C是示出根據(jù)圖2中的光波導(dǎo)、空氣和觸摸元件的第一折射率比的第 二光束在光波導(dǎo)中的傳輸條件的圖；圖5A至圖5C是示出根據(jù)圖2中的光波導(dǎo)、空氣和觸摸元件的第二折射率比的第 一光束在光波導(dǎo)中的傳輸條件的圖；圖6A至圖6C是示出根據(jù)圖2中的光波導(dǎo)、空氣和觸摸元件的第二折射率比的第 二光束在光波導(dǎo)中的傳輸條件的圖；圖7是沿著圖2中的線1-1’截取的觸摸位置檢測(cè)裝置的剖視圖；圖8是示出圖7中的第一光束和第二光束的光前進(jìn)角的圖；圖9是示出通過(guò)圖7中的觸摸位置檢測(cè)裝置執(zhí)行的檢測(cè)觸摸位置的方法的流程 圖；圖10是示出根據(jù)另一示例實(shí)施例的觸摸位置檢測(cè)裝置的剖視圖；圖11是示出圖10中示出的第一光束和第二光束的光前進(jìn)角的圖；圖12是通過(guò)圖10中示出的觸摸位置檢測(cè)裝置執(zhí)行的檢測(cè)觸摸位置的方法的流程 圖；圖13是示出根據(jù)另一示例實(shí)施例的觸摸位置檢測(cè)裝置的剖視圖；圖14是示出圖13中示出的第一光束和第二光束的光前進(jìn)角的圖；圖15是通過(guò)圖13中示出的觸摸位置檢測(cè)裝置執(zhí)行的檢測(cè)觸摸位置的方法的流程 圖。
具體實(shí)施例方式在下文中，參照附圖更加充分地描述示例實(shí)施例。然而，本發(fā)明可以以許多不同的 形式實(shí)施，而不應(yīng)被理解為限于在此提出的示例實(shí)施例。相反，提供這些示例實(shí)施例，使得 本公開(kāi)將是徹底的，并且將把本發(fā)明的范圍傳達(dá)給本領(lǐng)域技術(shù)人員。在圖中，為了清晰起 見(jiàn)，可以夸大層和區(qū)域的尺寸和相對(duì)尺寸。應(yīng)該理解，當(dāng)元件或?qū)颖环Q作“在”另一元件或?qū)印吧稀?、“連接到”另一元件或?qū)?、?者“結(jié)合到”另一元件或?qū)訒r(shí)，該元件或?qū)涌梢灾苯釉谒隽硪辉驅(qū)由稀⒅苯舆B接到所 述另一元件或?qū)?、或者直接結(jié)合到所述另一元件或?qū)?，或者可以存在中間元件或?qū)?。相反?當(dāng)元件被稱作“直接在”另一元件或?qū)印吧稀薄ⅰ爸苯舆B接到”另一元件或?qū)?、或者“直接結(jié)合 到”另一元件或?qū)訒r(shí)，不存在中間元件或?qū)?。相同的?biāo)號(hào)始終表示相同的元件。如這里所使 用的，術(shù)語(yǔ)“和/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)所列術(shù)語(yǔ)的任何一個(gè)和所有組合。應(yīng)該理解，雖然這里可以使用術(shù)語(yǔ)第一、第二、第三等來(lái)描述各個(gè)元件、組件、區(qū) 域、層和/或部分，但是這些元件、組件、區(qū)域、層和/或部分不應(yīng)受這些術(shù)語(yǔ)限制。這些術(shù)語(yǔ)僅是用來(lái)將一個(gè)元件、組件、區(qū)域、層或部分等與另一元件、組件、區(qū)域、層或部分等區(qū)分 開(kāi)來(lái)。因此，在不脫離本公開(kāi)的教導(dǎo)的情況下，下面討論的第一元件、組件、區(qū)域、層或部分 可以被定義為第二元件、組件、區(qū)域、層或部分。為了描述方便，這里可以使用空間相對(duì)術(shù)語(yǔ)，例如“下面”、“在……下方”、“下 方”、“上面”、“上方”等來(lái)描述圖中示出的一個(gè)元件或特征與其它元件或特征的關(guān)系。應(yīng) 該理解，空間相對(duì)術(shù)語(yǔ)意圖包括除了圖中示出的方位之外的裝置在使用或操作中的不同方 位。例如，如果圖中的裝置被反轉(zhuǎn)，則被描述為“在”其它元件或特征“下方”或“下面”的元
件隨后將被定位為“在”其它元件或特征“上面”。因此，示例性術(shù)語(yǔ)“在......下方”可以
根據(jù)方位而包括上下兩個(gè)方位。所述裝置可以被另外定位(旋轉(zhuǎn)90度或者在其它方位)， 并且相應(yīng)地解釋在這里使用的空間相對(duì)描述符。這里使用的術(shù)語(yǔ)僅出于描述特定示例實(shí)施例的目的，而不意圖進(jìn)行限制。如這里 所使用的，除非上下文明確地指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復(fù)數(shù)形式。將進(jìn)一步理解，當(dāng) 在本說(shuō)明書中使用術(shù)語(yǔ)“包含”和/或“包括”時(shí)，說(shuō)明存在所述特征、整體、步驟、操作、元件 和/或組件，但是不排除存在或添加一個(gè)或多個(gè)其它特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/ 或它們的組合。這里參照作為理想示例實(shí)施例(和中間結(jié)構(gòu))的示意性示出的剖視圖來(lái)描述示例 實(shí)施例。這樣，例如由于制造技術(shù)和/或公差導(dǎo)致的示出的形狀的變化是預(yù)料之中的。因 此，示例實(shí)施例不應(yīng)該被理解為限于這里示出的區(qū)域的特定形狀，而是包括例如由制造導(dǎo) 致的形狀的偏差。例如，被示出為矩形的注入?yún)^(qū)通常具有倒圓或彎曲的特征和/或在其邊 緣具有注入濃度的梯度，而不是從注入?yún)^(qū)到非注入?yún)^(qū)的二元變化。同樣，通過(guò)注入形成的埋 區(qū)會(huì)導(dǎo)致在埋區(qū)和發(fā)生注入的表面之間的區(qū)域內(nèi)的一些注入。因此，圖中示出的區(qū)域在本 質(zhì)上是示意性的，它們的形狀不意圖示出裝置的區(qū)域的實(shí)際形狀，并且不意圖限制本發(fā)明 的范圍。除非另外限定，否則這里使用的所有術(shù)語(yǔ)(包括技術(shù)術(shù)語(yǔ)和科學(xué)術(shù)語(yǔ))具有與相 關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所通常理解的意思相同的意思。還將理解，除非在此明確定義，否則 術(shù)語(yǔ)(例如，在通用字典中定義的術(shù)語(yǔ))應(yīng)該被解釋為與相關(guān)領(lǐng)域的上下文中它們的意思 一致的意思，而不應(yīng)該以理想地或者過(guò)于正式的意思進(jìn)行解釋。在下文中，將參照附圖來(lái)詳細(xì)解釋示例實(shí)施例。圖1是示出根據(jù)示例實(shí)施例的顯示裝置的透視圖。參照?qǐng)D1，顯示裝置1包括觸摸位置檢測(cè)裝置10和顯示面板700。觸摸位置檢測(cè)裝置10設(shè)置在顯示面板700上。觸摸位置檢測(cè)裝置10包括發(fā)光部件100、光波導(dǎo)300和光接收部件500。當(dāng)外部觸摸作用于顯示面板700時(shí)，觸摸位置檢測(cè)裝置10檢測(cè)發(fā)生觸摸的位置， 并且將關(guān)于觸摸位置的信息提供給顯示面板700。發(fā)光部件100設(shè)置在光波導(dǎo)300的光入射表面310上。發(fā)光部件100發(fā)射光，所 述光入射到光入射表面310上。入射到光入射表面310的光傳播通過(guò)光波導(dǎo)300。光波導(dǎo)300將來(lái)自發(fā)光部件100 的多個(gè)光束或者射線朝向光波導(dǎo)300的內(nèi)側(cè)全反射或者部分反射。所述光束源于入射到光 入射表面的光，并且具有彼此不同的路徑。
光接收部件500設(shè)置在光波導(dǎo)300的光出射表面330上，并且面對(duì)光入射表面 310。光接收部件500接收穿過(guò)光波導(dǎo)300的光束。光波導(dǎo)300包括第一側(cè)表面Si、第二側(cè)表面S2、第三側(cè)表面S3和第四側(cè)表面S4。 第一側(cè)表面Sl和第二側(cè)表面S2彼此面對(duì)，第三側(cè)表面S3和第四側(cè)表面S4彼此面對(duì)。第一側(cè)表面Sl和第三側(cè)表面S3代表光入射表面310，第二側(cè)表面S2和第四側(cè)表 面S4代表光出射表面330。光束被光波導(dǎo)300的上表面和下表面全反射或者部分反射，并且總體上沿著第一 方向Dl或者第二方向D2傳輸。第三方向D3可以被定義為從光波導(dǎo)300的下表面到上表 面的方向。這里，上表面可以為例如手指或筆的觸摸元件在其上進(jìn)行觸摸的觸摸表面。觸摸位置檢測(cè)裝置10基于光接收部件接收的光的量來(lái)檢測(cè)觸摸位置。在下面描 述觸摸位置檢測(cè)裝置10。顯示面板700設(shè)置在光波導(dǎo)300下方，并且通過(guò)透明的光波導(dǎo)300顯示圖像。顯 示面板700根據(jù)從觸摸位置檢測(cè)裝置10提供的觸摸位置來(lái)顯示圖像。顯示面板700包括第一基底710和與第一基底710相對(duì)的第二基底730。顯示面 板700可以為例如液晶顯示(IXD)面板、場(chǎng)發(fā)射顯示(FED)面板、等離子體顯示面板(PDP)、 發(fā)光顯示(LED)面板或者其它類型的顯示面板。第一基底710可以包括多條數(shù)據(jù)線；多條柵極線，與數(shù)據(jù)線交叉；像素區(qū)，由數(shù)據(jù) 線和柵極線限定；薄膜晶體管(TFT)，形成在像素區(qū)上。TFT響應(yīng)從柵極線接收的柵極信號(hào)， 將從數(shù)據(jù)線接收的圖像信號(hào)提供給像素區(qū)。第二基底730也可以包括濾色器、共電極、黑色矩陣等?？蛇x地，第一基底710可 以包括濾色器和共電極。例如，當(dāng)顯示面板700是IXD面板時(shí)，顯示面板700還可以包括設(shè)置在第一基底 710和第二基底730之間的液晶層以及設(shè)置在顯示面板700下方并且向顯示面板700提供 光的背光組件。通過(guò)共電極和連接到TFT的像素電極形成像素區(qū)，其中，像素電極與共電極 相對(duì)。液晶層設(shè)置在共電極和像素電極之間，從而共電極和像素電極可以形成液晶電容器。 像素區(qū)可以包括存儲(chǔ)電容器，存儲(chǔ)電容器保持充入的圖像信號(hào)，直到下一個(gè)圖像信號(hào)被充 入。圖2是示出圖1中的觸摸位置檢測(cè)裝置的平面圖。參照?qǐng)D1和圖2，觸摸位置檢測(cè)裝置10包括發(fā)光部件100、光波導(dǎo)300、光接收部件 500和檢測(cè)部件600。觸摸位置檢測(cè)裝置10利用光全反射的光學(xué)現(xiàn)象，具體地利用受抑全內(nèi)反射 (FTIR)。光的全反射是當(dāng)光穿過(guò)從稠密介質(zhì)到稀疏介質(zhì)的邊界時(shí)發(fā)生的一種光學(xué)現(xiàn)象，或 者，換而言之，是當(dāng)光從具有較高折射率的介質(zhì)向具有較低折射率的介質(zhì)傳播時(shí)發(fā)生的光 學(xué)現(xiàn)象。當(dāng)光穿過(guò)這樣兩種介質(zhì)之間的邊界表面，并且相對(duì)于兩種介質(zhì)之間的邊界表面的 垂直方向光的入射角大于臨界角時(shí)，發(fā)生全反射。在下文中，相對(duì)于兩種介質(zhì)之間的邊界表 面的平行方向定義臨界角，所以當(dāng)入射角小于臨界角時(shí)發(fā)生光的全反射。發(fā)光部件100包括沿著第一側(cè)表面Sl和第三側(cè)表面S3設(shè)置的發(fā)光陣列，以向光 入射表面310提供入射光。光波導(dǎo)300向光波導(dǎo)300的內(nèi)側(cè)全反射進(jìn)入光波導(dǎo)300的光束。光波導(dǎo)300可以包含丙烯酸樹脂(例如，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA))或者耐火玻璃材料(例如，白玻璃)。 另外，光波導(dǎo)300可以包含聚碳酸酯或者聚苯乙烯。當(dāng)外部物體接觸光波導(dǎo)時(shí)，光波導(dǎo)300的內(nèi)側(cè)的光的全反射可以被抑制，即，一部 分光可以不被全反射。光接收部件500可以包括對(duì)應(yīng)于發(fā)光陣列沿著第二側(cè)表面S2和第四側(cè)表面S4設(shè) 置的光接收陣列。第二側(cè)表面S2和第四側(cè)表面S4是面對(duì)光入射表面的光出射表面。光接 收部件500接收穿過(guò)光波導(dǎo)300的光束。例如，設(shè)置在第一側(cè)表面Sl上的發(fā)光部件100沿著第一方向Dl發(fā)射光，光波導(dǎo) 300傳輸沿著第一方向Dl進(jìn)入光波導(dǎo)300的光，然后當(dāng)光射出光波導(dǎo)300時(shí)，設(shè)置在第二側(cè) 表面S2上的光接收部件500接收光。設(shè)置在第三側(cè)表面S3上的發(fā)光部件100沿著與第一方向Dl基本垂直的的第二方 向D2發(fā)射光，光波導(dǎo)300傳輸沿著第二方向D2進(jìn)入光波導(dǎo)300的光，然后當(dāng)光射出光波導(dǎo) 300時(shí)，設(shè)置在第四側(cè)表面S4上的光接收部件500接收光。檢測(cè)部件600基于光接收部件500接收的光的量來(lái)檢測(cè)光波導(dǎo)300的觸摸位置。圖3A至圖3C是示出根據(jù)圖2中的光波導(dǎo)、空氣和觸摸元件的第一折射率比的第 一光束在光波導(dǎo)中的傳輸條件的圖。這里，X軸表示光波導(dǎo)和空氣之間的邊界表面，或者當(dāng) 存在觸摸元件時(shí)X軸表示光波導(dǎo)和觸摸元件之間的邊界表面。X軸也表示第一方向D1。參照?qǐng)D2至圖3C，在本示例中，根據(jù)第一折射率比，從發(fā)光部件發(fā)射的光的波長(zhǎng)為 大約850nm，空氣的折射率為大約1，光波導(dǎo)300的折射率為大約1. 484，第一觸摸元件的折 射率為大約1. 417，第二觸摸元件的折射率在大約1. 485和大約1. 6之間。例如，第一觸摸 元件可以為人手，第二觸摸元件可以為筆。在本示例實(shí)施例中，折射率為大約1. 484的PMMA用作光波導(dǎo)300。聚碳酸酯和聚 苯乙烯也可以用作光波導(dǎo)300。聚碳酸酯的折射率為大約1.569，聚苯乙烯的折射率為大約 1. 576。另外，在本示例實(shí)施例中，因?yàn)檎凵渎蕿榇蠹s1. 484的PMMA用作光波導(dǎo)300，所以 第二觸摸元件可以包含聚丙烯酸脂、聚碳酸酯或者聚苯乙烯。聚丙烯酸酯、聚碳酸酯或者聚 苯乙烯具有大約1. 484和大約1. 6之間的折射率，所述折射率大于PMMA的折射率。例如， 聚丙烯酸酯的折射率為大約1. 488。圖3A中示出的角a表示當(dāng)光從光波導(dǎo)300入射到空氣時(shí)的全反射的第一臨界角， 角b表示當(dāng)光從光波導(dǎo)300入射到第一觸摸元件時(shí)的全反射的第二臨界角。在本示例實(shí)施例中，相對(duì)于X軸，第一臨界角a可以為大約48度；相對(duì)于X軸，第 二臨界角b可以為大約17度。等式1表示在光波導(dǎo)300中的第一臨界角a和第二臨界角b。[等式1]θ = COS “1-^·
tτι2在這種情況下，θ。是相對(duì)于介質(zhì)之間的邊界表面的臨界角，nl是空氣或者第一觸 摸元件的折射率，n2是光波導(dǎo)300的折射率。當(dāng)光相對(duì)于介質(zhì)之間的邊界表面的入射角小 于θ。時(shí)發(fā)生全反射。然而，當(dāng)光的入射角大于θ。時(shí)，全反射被抑制。
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再次參照?qǐng)D2和圖3A，第一光束CHLl穿過(guò)光波導(dǎo)300傳播，并且入射到光波導(dǎo)300 的表面，通常為上表面，該表面為光波導(dǎo)300和空氣之間的邊界。相對(duì)于光波導(dǎo)300的表面， 第一光束可以具有在第一臨界角a和第二臨界角b之間的入射角(光束CHLl的潛在入射 角的范圍在圖3A至3C中被表示為陰影區(qū)域)。當(dāng)光波導(dǎo)300不與觸摸元件接觸時(shí)，因?yàn)榈?一光束CHLl的入射角小于第一臨界角a，所以第一光束CHLl被全反射。參照?qǐng)D2和圖;3B，第一光束CHLl穿過(guò)光波導(dǎo)300傳播，并且以第一臨界角a和第二 臨界角b之間的角入射到光波導(dǎo)300的表面。然而，在圖:3B中，在第一光束CHLl入射到光 波導(dǎo)300的表面上的位置處(即，圖:3B中的Y軸與X軸交叉的位置)，第一觸摸元件(未示 出)與光波導(dǎo)300接觸，例如，光波導(dǎo)300與人手接觸。在這種情況下，因?yàn)榈谝还馐鳦HLl 的入射角大于第二臨界角b，所以第一光束CHLl被部分地吸收，并且被部分地反射。例如，到光波導(dǎo)300的表面上的入射角在大約17度和大約48度之間(第一臨界 角和第二臨界角之間的范圍)的第一光束CHLl被部分地折射為在大約0度和大約46之間 的角度，然后被第一觸摸元件部分地吸收。參照?qǐng)D2和圖3C，第一光束CHLl穿過(guò)光波導(dǎo)300傳播，并且以第一臨界角a和第 二臨界角b之間的角入射到光波導(dǎo)300的表面。然而，在這種情況下，在第一光束CHLl入 射到光波導(dǎo)300的表面上的位置處(即，圖3C中的Y軸與X軸交叉的位置)，第二觸摸元件 (未示出)(例如，筆)與光波導(dǎo)300接觸。由于第二觸摸元件的折射率大于光波導(dǎo)300的 折射率，所以第一光束CHLl被部分地吸收，并且沿著第三方向D3被部分地反射為更靠近Y 軸ο例如，以大約17度和大約48度之間的角(第一臨界角和第二臨界角之間的范圍) 前進(jìn)的第一光束CHLl被部分地折射為在大約27度和大約52度之間的角，然后被第二觸摸 元件部分地吸收。在本示例實(shí)施例中，由于第一臨界角a是大約48度，第二臨界角b是大約17度， 所以在第一觸摸元件和第二觸摸元件的觸摸位置處光的量被減少的第一光束CHLl可以具 有大約17度和大約48度之間或者大約-17度和大約-48度之間的入射角。圖4A至圖4C是示出根據(jù)圖2中的光波導(dǎo)、空氣和觸摸元件的第一折射率比的第 二光束在光波導(dǎo)300中的傳輸條件的圖。這里，X軸表示光波導(dǎo)300和空氣之間的邊界表 面，也表示光波導(dǎo)300和觸摸元件之間的邊界表面。X軸也表示第一方向D1。參照?qǐng)D2、圖3A和圖4A，第二光束CHL2穿過(guò)光波導(dǎo)300傳播，并且入射到光波導(dǎo) 300的表面，通常為上表面，該表面是光波導(dǎo)300和空氣之間的邊界。相對(duì)于光波導(dǎo)300的 表面，第二光束CHL2可以具有第二臨界角b和0度之間的入射角(第二光束CHL2的潛在 入射角的范圍在圖4A至4C中被表示為陰影區(qū)域)。當(dāng)光波導(dǎo)300不與觸摸元件接觸時(shí)， 例如，光波導(dǎo)300接觸空氣，因?yàn)榈诙馐鳦HL2的入射角小于第一臨界角a，所以第二光束 CHL2被全反射。再次參照?qǐng)D2、圖;3B和圖4B，第二光束CHL2穿過(guò)光波導(dǎo)300傳播，并且以第二臨 界角b和0度之間的入射角入射到光波導(dǎo)300的表面。然而，在圖4B中，在第二光束CHL2 入射到光波導(dǎo)300的表面上的位置處(即，圖4B中的Y軸與X軸交叉的位置)，第一觸摸元 件(未示出)與光波導(dǎo)300接觸，例如，光波導(dǎo)300與人手接觸。在這種情況下，因?yàn)榈诙?光束CHL2的入射角小于第二臨界角b，所以第二光束CHL2被全反射。
再次參照?qǐng)D2、圖3C和圖4C，第二光束CHL2穿過(guò)光波導(dǎo)300傳播，并且以第二臨 界角b和0度之間的入射角入射到光波導(dǎo)300的表面。然而，在這種情況下，在第二光束 CHL2入射到光波導(dǎo)300的表面上的位置處(即，圖4C中的Y軸與X軸交叉的位置)，第二 觸摸元件(未示出)(例如，筆)與光波導(dǎo)300接觸。由于第二觸摸元件的折射率大于光波 導(dǎo)300的折射率，所以第二光束CHL2被部分地吸收，并且被部分地反射。例如，到光波導(dǎo)300的表面上具有大約0度和大約17度之間的入射角的第二光束 CHL2被部分地折射為在大約22度和大約27度之間的角，然后被第二觸摸元件部分地吸收。在本示例實(shí)施例中，由于第二臨界角b相對(duì)于X軸為大約17度，所以第二光束 CHL2可以具有大約-17度和大約17度之間的入射角。當(dāng)?shù)谝还馐鳦HLl與第一觸摸元件或第二觸摸元件相遇時(shí)，圖3A至圖3C中示出的 第一光束CHLl的光的量減小。當(dāng)?shù)诙馐鳦HL2與第二觸摸元件相遇時(shí)，圖4A至圖4C中 示出的第二光束CHL2的光的量減少。因此，第一觸摸元件和第二觸摸元件的觸摸可以根據(jù) 圖2中示出的第一觸摸位置Pl和第二觸摸位置P2處接收的光的量區(qū)分開(kāi)來(lái)。例如，再次參照?qǐng)D2，第一光束CHLl和第二光束CHL2兩者在光波導(dǎo)300和第二觸 摸元件彼此接觸的第一觸摸位置Pl處僅被部分地反射。例如，第一光束CHLl的光的量在 第一觸摸位置Pl處減少，并且第二光束CHL2的光的量在第一觸摸位置Pl處減少。然而，在 光波導(dǎo)300與第一觸摸元件(例如，人手)彼此接觸的第二觸摸位置P2處僅第一光束CHLl 被部分地反射。然而，在第二觸摸位置P2處，第二光束CHL2的光的量沒(méi)有減少。因此，在 第二觸摸位置P2處，只有第一光束中的光的量減少。因此，檢測(cè)部件600可以利用第一光束CHLl來(lái)檢測(cè)第一觸摸元件和第二觸摸元件 的觸摸位置，利用第二光束CHL2來(lái)檢測(cè)第二觸摸元件的位置。結(jié)果，檢測(cè)部件600可以從 通過(guò)第一光束CHLl檢測(cè)到的觸摸位置中減去通過(guò)第二光束CHL2檢測(cè)到的觸摸位置，來(lái)檢 測(cè)僅第一觸摸元件接觸光波導(dǎo)300的觸摸位置。盡管僅采用入射到光波導(dǎo)300中的兩個(gè)光束描述了本示例實(shí)施例，但是η個(gè)光束 可以入射到光波導(dǎo)300，并且η個(gè)觸摸元件可以與光波導(dǎo)300接觸。這里，η是自然數(shù)。當(dāng)η個(gè)光束入射到光波導(dǎo)300時(shí)，利用第η光束檢測(cè)第η觸摸元件的觸摸位置，并 且利用第(η-1)光束檢測(cè)第η觸摸元件和第(η-1)觸摸元件的觸摸位置。結(jié)果，可以檢測(cè) 到僅第(η-1)觸摸元件與光波導(dǎo)接觸的觸摸位置。以類似的方式，利用第(η-1)光束檢測(cè)第(η-1)觸摸元件的觸摸位置，利用第 (η-2)光束檢測(cè)第η觸摸元件、第(η-1)觸摸元件和第(n-幻觸摸元件的觸摸位置。結(jié)果， 可以檢測(cè)到僅第(n-幻觸摸元件發(fā)生觸摸的觸摸位置。因此，當(dāng)η個(gè)光接收元件分別接收η個(gè)光束時(shí)，檢測(cè)部件600可以根據(jù)光束中的光 的量來(lái)檢測(cè)第一觸摸元件至第η觸摸元件的觸摸位置。圖5Α至圖5C是示出根據(jù)圖2中的光波導(dǎo)、空氣和觸摸元件的第二折射率比的第 一光束在光波導(dǎo)中的傳輸條件的圖。這里，X軸表示光波導(dǎo)和空氣之間的邊界表面，或者當(dāng) 存在觸摸元件時(shí)的光波導(dǎo)和觸摸元件之間的邊界表面。X軸也表示第一方向D1。參照?qǐng)D2和圖5Α至圖5C，對(duì)于第二折射率比，空氣的折射率為大約1，光波導(dǎo)300 的折射率為大約1.484，第一觸摸元件的折射率為大約1.417，第二觸摸元件的折射率在大 約1. 42和大約1. 48之間。例如，第一觸摸元件可以為人手，第二觸摸元件可以為筆。
在本示例實(shí)施例中，折射率為大約1. 484的PMMA用作光波導(dǎo)300。聚碳酸酯和聚 苯乙烯也可以用作光波導(dǎo)300。聚碳酸酯的折射率為大約1.569，聚苯乙烯的折射率為大約 1. 576。在本示例實(shí)施例中，因?yàn)檎凵渎蕿榇蠹s1.484的PMMA用作光波導(dǎo)300，所以第二觸 摸元件可以包含纖維素。纖維素具有大約1. 42和大約1. 48之間的折射率，所述折射率小 于PMMA的折射率(大約1. 484)，并且大于第一觸摸元件的折射率(大約1. 417)。這里，纖 維素的折射率為大約1.463。圖5A中示出的第一臨界角a和第二臨界角b與圖3A中示出的第一臨界角a和第 二臨界角b基本相同，并且將省略關(guān)于上述元件的重復(fù)解釋。參照?qǐng)D2、圖3A和圖5A，第一光束CHLl穿過(guò)光波導(dǎo)300傳播，并且入射到光波導(dǎo) 300的表面，通常為上表面。相對(duì)于光波導(dǎo)300的表面，第一光束CHLl可以具有在第一臨界 角a和第二臨界角b之間的入射角(光束CHLl的潛在入射角的范圍在圖5A至5C中被表 示為陰影區(qū)域)。當(dāng)光波導(dǎo)300不與觸摸元件接觸時(shí)，例如，光波導(dǎo)300與空氣接觸，因?yàn)榈?一光束CHLl的入射角小于第一臨界角a，所以第一光束CHLl被全反射。參照?qǐng)D2、圖;3B和圖5B，第一光束CHLl穿過(guò)光波導(dǎo)300傳播，并且以第一臨界角 a和第二臨界角b之間的角入射到光波導(dǎo)300的表面。然而，在圖5B中，在第一光束CHLl 入射到光波導(dǎo)300的表面上的位置處(S卩，圖5B中的Y軸與X軸交叉的位置)，第一觸摸元 件(未示出)與光波導(dǎo)300接觸，例如，光波導(dǎo)300與人手接觸。在這種情況下，因?yàn)榈谝?光束CHLl的入射角大于第二臨界角b，所以第一光束CHLl被部分地吸收，并且被部分地反 射。例如，到光波導(dǎo)300的表面上的入射角在大約17度和大約48度之間(第一臨界 角和第二臨界角之間的范圍)的第一光束CHLl被部分地折射為在大約0度和大約46之間 的角度，然后被第一觸摸元件部分地吸收。再次參照?qǐng)D2、圖3C和圖5C，第一光束CHLl穿過(guò)光波導(dǎo)300傳播，并且以第一臨 界角a和第二臨界角b之間的角入射到光波導(dǎo)300的表面。然而，在這種情況下，在第一光 束CHLl入射到光波導(dǎo)300的表面上的位置處(即，圖5C中的Y軸與X軸交叉的位置)，第 二觸摸元件(未示出)(例如，筆)與光波導(dǎo)300接觸。由于第一光束CHLl的入射角大于 第三臨界角(未示出)，所以第一光束CHLl被部分地吸收并且被部分地反射。這里，第三臨界角是當(dāng)光從光波導(dǎo)300入射到第二觸摸元件時(shí)全反射的臨界角。 與圖3C相比，因?yàn)榈诙|摸元件的折射率比光波導(dǎo)300的折射率小，所以第一光束CHLl被 折射為更靠近X軸。例如，以大約17度和大約48度之間的角(第一臨界角和第二臨界角之間的范圍) 前進(jìn)的第一光束CHLl被部分地折射為在大約14度和大約47度之間的角，然后被第二觸摸 元件部分地吸收。圖6A至圖6C是示出根據(jù)圖2中的光波導(dǎo)、空氣和觸摸元件的第二折射率比的第 二光束在光波導(dǎo)300中的傳輸條件的圖。這里，X軸表示光波導(dǎo)300和空氣之間的邊界表 面，也表示光波導(dǎo)300和觸摸元件之間的邊界表面。X軸也表示第一方向D1。另外，角c是 第三臨界角。第三臨界角可以為大約10度。參照?qǐng)D2、圖5A和圖6A，第二光束CHL2’穿過(guò)光波導(dǎo)300傳播，并且入射到光波導(dǎo)
1300的表面，通常為上表面，該表面是光波導(dǎo)300和空氣之間的邊界。相對(duì)于光波導(dǎo)300的 表面，第二光束可以具有第二臨界角b和第三臨界角c之間的入射角(第二光束CHL2’的 潛在入射角的范圍在圖6A至6C中被表示為陰影區(qū)域)。當(dāng)光波導(dǎo)300不與觸摸元件接觸 時(shí)，例如，光波導(dǎo)300接觸空氣，因?yàn)榈诙馐鳦HL2’的入射角小于第一臨界角a，所以第二 光束CHL2’被全反射。參照?qǐng)D2、圖5B和圖6B，第二光束CHL2’穿過(guò)光波導(dǎo)300傳播，并且以第二臨界角 b和第三臨界角c之間的角入射到光波導(dǎo)300的表面。然而，在圖6B中，在第二光束CHL2’ 入射到光波導(dǎo)300的表面上的位置處(即，圖6B中的Y軸與X軸交叉的位置)，第一觸摸元 件(未示出)與光波導(dǎo)300接觸，例如，光波導(dǎo)300與人手接觸。在這種情況下，因?yàn)榈诙?光束CHL2’的入射角小于第二臨界角b，所以第二光束CHL2’被全反射。參照?qǐng)D2、圖5C和圖6C，第二光束CHL2’穿過(guò)光波導(dǎo)300傳播，并且以第二臨界 角b和第三臨界角c之間的角入射到光波導(dǎo)300的表面。然而，在這種情況下，在第二光束 CHL2’入射到光波導(dǎo)300的表面上的位置處(S卩，圖6C中的Y軸與X軸交叉的位置)，第二 觸摸元件(未示出)(例如，筆)與光波導(dǎo)300接觸。由于第二光束CHL2’的入射角大于第 三臨界角c，所以第二光束CHL2’被部分地吸收，并且被部分地反射。例如，以大約0度和大約17度之間的角(其小于第二臨界角b)前進(jìn)的第二光束 CHL2’被部分地折射為在大約0度和大約14度之間的角，并且被第二觸摸元件部分地吸收。圖7是沿著圖2中的線1-1’截取的觸摸位置檢測(cè)裝置10的剖視圖。圖8是示出 圖7中的第一光束和第二光束的光前進(jìn)角的圖。在圖8中，X軸表示第一入射光束LSLl 1和 第二入射光束LSL12的光前進(jìn)角，Y軸表示第一光束CHLll和第二光束CHL12的光前進(jìn)角。參照?qǐng)D2、圖7和圖8，觸摸位置檢測(cè)裝置10包括設(shè)置在光入射表面310上的發(fā)光 部件100和設(shè)置在光出射表面330上的光接收部件500。發(fā)光部件100包括第一發(fā)光元件110和第二發(fā)光元件120。第一發(fā)光元件110和 第二發(fā)光元件120可以為例如紅外射線LED。第一發(fā)光元件110和第二發(fā)光元件120可以沿著光入射表面310順序地設(shè)置。第 一發(fā)光元件Iio和第二發(fā)光元件120的發(fā)光表面通常朝向光入射表面310定位。第一發(fā)光 元件110和第二發(fā)光元件120的發(fā)光表面可以在彼此不同的方向定位。第一發(fā)光元件110以相對(duì)于第一方向Dl的大約40度的角朝向光入射表面310發(fā) 射第一入射光束LSL11，其中，第一方向Dl是光波導(dǎo)300中的光前進(jìn)方向。第一發(fā)光元件 110相對(duì)于前方的光發(fā)射角在大約-10度和大約10度之間。第二發(fā)光元件120基本平行于光波導(dǎo)300的上表面設(shè)置。第二發(fā)光元件120以相 對(duì)于第一方向Dl的大約0度的角朝向光入射表面310發(fā)射第二入射光束LSL12。第二發(fā)光 元件120相對(duì)于前方的光發(fā)射角在大約-10度和大約10度之間。因此，第一入射光束LSLll在空氣中以大約30度和大約50之間的角度前進(jìn)，第二 入射光束LSL12在空氣中以大約-10度和大約10度之間的角度前進(jìn)。這里，第一入射光束LSLll和第二入射光束LSL12可以被表示為入射光L11，所述 入射光Lll是入射到光波導(dǎo)300之前的光。光波導(dǎo)300的上表面可以基本垂直于光入射表面310。第一入射光束LSLll和第二入射光束LSL12在穿過(guò)光波導(dǎo)300的光入射表面310之后分別成為第一光束CHLll和第二光束CHL12。第一光束CHLll和第二光束CHL12可以 被表示為傳輸光L12。光接收部件500包括第一光接收元件510和第二光接收元件520。第一光接收元件510和第二光接收元件520可以為例如光電晶體管。第一光接收元件510和第二光接收元件520沿著光出射表面330設(shè)置，并且被定 位為分別與第一發(fā)光元件Iio和第二發(fā)光元件120對(duì)應(yīng)。此外，光入射表面310和光出射表面330具有對(duì)稱形狀并且對(duì)稱地設(shè)置，從而第一 光接收元件510接收第一光束CHL11，第二光接收元件520接收第二光束CHL12。第一光束CHLll和第二光束CHL12的光前進(jìn)角可以通過(guò)第一觸摸元件(例如，人 手)的折射率、光波導(dǎo)的折射率以及第二觸摸元件(例如，筆)的折射率來(lái)調(diào)節(jié)。第一入射光束LSLll和第二入射光束LSL12在光入射表面310上折射，從而形成 第一光束CHLll和第二光束CHL12。等式2表示第一光束CHLll和第二光束CHL12相對(duì)于 第一方向Dl的光前進(jìn)角。[等式2]^2 -90- α - sm [j^ sm( - a - θ這里，a是光波導(dǎo)300的上表面和光入射表面310之間的角。θ 是第一發(fā)光元件 110和第一方向Dl之間的角(如圖7中所示)或者第二發(fā)光元件120和第一方向Dl之間 的角(未示出)。在本示例實(shí)施例中，光波導(dǎo)300的上表面和光入射表面310之間的角a是大約90 度，第一發(fā)光元件110和第一方向Dl之間的角Q1是大約40度。當(dāng)?shù)谝蝗肷涔馐鳯SLll以 大約30度和大約50度之間的角前進(jìn)并穿過(guò)光入射表面310時(shí)，第一光束CHLll從光入射 表面310以大約20度和大約31度之間的角(被表示為θ 2)前進(jìn)進(jìn)入光波導(dǎo)300。光波導(dǎo)300的上表面和光入射表面310之間的角a是大約90度，第二發(fā)光元件 120和第一方向Dl之間的角是大約0度。當(dāng)?shù)诙肷涔馐鳯SL12以大約-10度和大約10 度之間的角前進(jìn)并且穿過(guò)光入射表面310時(shí)，第二光束CHL12以大約-7度和大約7度之間 的角從光入射表面310進(jìn)入光波導(dǎo)300。因此，參照?qǐng)D3A至圖3C以及圖5A至圖5C中示出的實(shí)施例，第一光束CHLll的光 前進(jìn)角的范圍(在大約20度和大約31度之間)包括在圖3A至圖3C和圖5A至圖5C中的 大約17度和大約48度之間的范圍內(nèi)，從而當(dāng)?shù)谝还馐鳦HLll遇到第一觸摸元件和第二觸 摸元件時(shí)，第一光束CHLll被部分地反射。按照類似的方式，參照?qǐng)D4A至圖4C中示出的實(shí)施例，第二光束CHL12的光前進(jìn) 角的范圍(在大約-7度和大約7度之間)包括在圖4A至圖4C中的大約-17度和大約17 度之間的范圍內(nèi)，從而當(dāng)?shù)诙馐鳦HL12遇到第二觸摸元件時(shí)，第二光束CHL12被部分地反射。參照?qǐng)D6A至圖6C中示出的實(shí)施例，僅有光前進(jìn)角在與大約-17度和第三臨界角c 之間的范圍以及與大約第三臨界角c和大約17度之間的范圍重疊的在大約-7度和大約7 度之間的范圍的第二光束CHL12被第二觸摸元件部分地反射。因此，當(dāng)?shù)诙|摸元件的折 射率被充分地調(diào)節(jié)在大約1. 42和大約1. 48之間的范圍內(nèi)從而第三臨界角c大于-7度并且小于7度時(shí)，整個(gè)第二光束CHL12在第二光束CHL12遇到第二觸摸元件時(shí)被部分地反射。
圖9是示出通過(guò)圖7中的觸摸位置檢測(cè)裝置執(zhí)行的檢測(cè)觸摸位置的方法的流程 圖。 參照?qǐng)D7和圖9，第一發(fā)光元件110發(fā)射具有大約30度和大約50度之間的第一前 進(jìn)角的第一入射光束LSL11，第二發(fā)光元件120發(fā)射具有大約-10度和大約10度之間的第 二前進(jìn)角的第二入射光束LSL12 (步驟Sl 10)。當(dāng)?shù)谝蝗肷涔馐鳯SLll和第二入射光束LSL12穿過(guò)光入射表面310時(shí)，產(chǎn)生具有 大約20度和大約31度之間的第三前進(jìn)角的第一光束CHLll和具有大約-7度和大約7度 之間的第四前進(jìn)角的第二光束CHL12 (步驟S130)。第一光接收元件510和第二光接收元件520分別接收被觸摸元件部分反射的第一 光束CHLll和第二光束CHL12(步驟S150)。檢測(cè)部件600根據(jù)第一光接收元件510和第二光接收元件520分別接收的第一光 束CHLll和第二光束CHL12的光的量檢測(cè)觸摸位置(步驟S170)。例如，通過(guò)檢測(cè)第一光束CHLll中的光減少的量來(lái)檢測(cè)第一觸摸元件和第二觸摸 元件的觸摸位置，并且通過(guò)檢測(cè)第二光束CHL12中的光減少的量來(lái)檢測(cè)僅第二觸摸元件的 觸摸位置。檢測(cè)部件600可以基于第η光束來(lái)檢測(cè)第η觸摸元件的觸摸位置，并且基于第 (η-1)光束來(lái)檢測(cè)第η觸摸元件和第(η-1)觸摸元件的觸摸。結(jié)果，檢測(cè)部件600可以檢測(cè) 第(η-1)觸摸元件的觸摸位置。根據(jù)本示例實(shí)施例，發(fā)光元件向光波導(dǎo)300提供路徑彼此不同的光束，并且光波 導(dǎo)300傳輸具有不同路徑的光束，從而可以檢測(cè)觸摸元件的各自的觸摸位置。圖10是示出根據(jù)另一示例實(shí)施例的觸摸位置檢測(cè)裝置的剖視圖。圖11是示出圖 10中的第一光束和第二光束的光前進(jìn)角的圖。在圖11中，X軸表示第一入射光束LSL21和 第二入射光束LSL22的光前進(jìn)角，Y軸表示第一光束CHL21和第二光束CHL22的光前進(jìn)角。根據(jù)本示例實(shí)施例的顯示裝置的透視圖和平面圖與圖1和圖2中示出的前一示例 實(shí)施例的顯示裝置的透視圖和平面圖相同。因此，相同的標(biāo)號(hào)將用來(lái)表示與圖1和圖2中的 前一示例實(shí)施例中描述的部件相同或相似的部件，并且將省略關(guān)于以上元件的重復(fù)解釋。在本示例實(shí)施例中，根據(jù)光波導(dǎo)、空氣和觸摸元件的第一折射率比的在光波導(dǎo)中 第一光束的傳輸條件和第二光束的傳輸條件與圖3Α至圖4C中示出的前一示例實(shí)施例的根 據(jù)光波導(dǎo)、空氣和觸摸元件的第一折射率比在光波導(dǎo)中第一光束的傳輸條件和第二光束的 傳輸條件基本相同。因此，相同的標(biāo)號(hào)將用來(lái)表示與圖3Α至圖4C的前一示例實(shí)施例中描 述的部件相同或相似的部件，并且將省略對(duì)以上元件的重復(fù)解釋。另外，在本示例實(shí)施例中，根據(jù)光波導(dǎo)、空氣和觸摸元件的第二折射率比的在光波 導(dǎo)中第一光束的傳輸條件和第二光束的傳輸條件與圖5Α至圖6C中示出的前一示例實(shí)施例 的根據(jù)光波導(dǎo)、空氣、折射率比的第二折射率比的在光波導(dǎo)中第一光束的傳輸條件和第二 光束的傳輸條件基本相同。因此，相同的標(biāo)號(hào)將用來(lái)表示與圖5Α至圖6C的前一示例實(shí)施 例中描述的部件相同或相似的部件，并且將省略關(guān)于以上元件的重復(fù)解釋。參照?qǐng)D2、圖10和圖11，觸摸位置檢測(cè)裝置20包括設(shè)置在光入射表面311上的發(fā) 光部件101以及設(shè)置在光出射表面331上的光接收部件501。
發(fā)光部件101包括第一發(fā)光元件130和第二發(fā)光元件140。第一發(fā)光元件130和第二發(fā)光元件140可以沿著光入射表面311順序設(shè)置。根據(jù)本示例實(shí)施例的觸摸位置檢測(cè)裝置20可以用在圖2中示出的前一示例實(shí)施 例的觸摸檢測(cè)裝置10的位置處。因此，發(fā)光部件101與圖2中的發(fā)光部件100對(duì)應(yīng)。光入射表面311和光出射表 面331與圖2中的光入射表面310和光出射表面330對(duì)應(yīng)。光接收部件501與圖2中的光 接收部件500對(duì)應(yīng)。第一發(fā)光元件130相對(duì)于第一方向Dl以大約20度的角朝向光波導(dǎo)300的上表面 發(fā)射第一入射光束LSL21，所述角為光波導(dǎo)300中的光前進(jìn)方向。第二發(fā)光元件140相對(duì)于第一方向Dl以大約-20度的角朝向光波導(dǎo)300的下表 面發(fā)射第二入射光束LSL22，所述角為光波導(dǎo)300中的光前進(jìn)方向。因此，第一入射光束LSL21在空氣中以大約10度和大約30度之間的角前進(jìn)，第二 入射光束LSL22在空氣中以大約-30度和大約-10度之間的角前進(jìn)。這里，第一入射光束 LSL21和第二入射光束LSL22可以被表示為入射光L21，所述入射光L21是入射到光波導(dǎo) 300之前的光。光入射表面311的上表面可以相對(duì)于光波導(dǎo)300傾斜大約45度的角。第一入射光束LSL21和第二入射光束LSL22在穿過(guò)光波導(dǎo)300的光入射表面311 之后分別變成第一光束CHL21和第二光束CHL22。第一光束CHL21和第二光束CHL22可以 被表示為傳輸光L22。光接收部件501包括第一光接收元件530和第二光接收元件M0。第一光接收元 件530和第二光接收元件540沿著光出射表面331設(shè)置，并且被定位為分別與第一發(fā)光元 件130和第二發(fā)光元件140對(duì)應(yīng)。另外，光入射表面311和光出射表面331具有對(duì)稱形狀并且被對(duì)稱設(shè)置，從而第一 光接收元件530接收第一光束CHL21，第二光接收元件540接收第二光束CHL22。第一入射光束LSL21和第二入射光束LSL22在光入射表面311上被折射，從而形 成第一光束CHL21和第二光束CHL22。可以利用前面示例實(shí)施例的等式2來(lái)確定第一光束 CHL21和第二光束CHL22相對(duì)于第一方向Dl的光前進(jìn)角。在本示例實(shí)施例中，光波導(dǎo)300的上表面和光入射表面311之間的角a為大約45 度，第一發(fā)光元件130和第一方向Dl之間的角Q1為大約20度。當(dāng)?shù)谝蝗肷涔馐鳯SL21以 大約10度和大約30度之間的角前進(jìn)并且穿過(guò)光入射表面311時(shí)，第一光束CHL21以大約 22度和大約35度之間的角前進(jìn)，該角被表示θ2。光波導(dǎo)300的上表面和光入射表面311之間的角a是大約45度，第二發(fā)光元件 140和第一方向Dl之間的角Q1是大約-20度。當(dāng)?shù)诙肷涔馐鳯SL22以大約-30度和大 約-10度之間的角前進(jìn)并且穿過(guò)光入射表面311時(shí)，第二光束CHL22以大約4度和大約11 度之間的角前進(jìn)，該角被表示為θ3。因此，第一光束CHL21的光前進(jìn)角的范圍(在大約22度和大約35度之間)包括 在圖3Α至圖3C和圖5Α至圖5C中的大約17度和大約48度之間的范圍內(nèi)，從而當(dāng)?shù)谝还?束CHL21遇到第一觸摸元件和第二觸摸元件時(shí)，第一光束CHL21被部分地反射。按照類似的方式，第二光束CHL22的光前進(jìn)角的范圍(在大約4度和大約11度之
16間)包括在圖4A至圖4C中的大約-17度和大約17度之間的范圍內(nèi)，從而當(dāng)?shù)诙馐鳦HL22 遇到第二觸摸元件時(shí)，第二光束CHL22被部分地反射。僅有光前進(jìn)角在與大約-17度和第三臨界角c之間的范圍以及與大約第三臨界角 c和大約17度之間的范圍重疊的在大約4度和大約11度之間的范圍的第二光束CHL22被 第二觸摸元件部分地反射。因此，當(dāng)?shù)诙|摸元件的折射率被充分地調(diào)節(jié)在大約1. 42和 大約1. 48之間的范圍內(nèi)從而第三臨界角c小于11度時(shí)，整個(gè)第二光束CHL22在第二光束 CHL22遇到第二觸摸元件時(shí)被部分地反射。圖12是示出通過(guò)圖10中的觸摸位置檢測(cè)裝置執(zhí)行的檢測(cè)觸摸位置的方法的流程 圖。參照?qǐng)D10和圖12，第一發(fā)光元件130發(fā)射具有大約10度和大約30度之間的第五 前進(jìn)角的第一入射光束LSL21，并且第二發(fā)光元件140發(fā)射具有大約-30度和大約-10度之 間的第六前進(jìn)角的第二入射光束LSL22(步驟S210)。當(dāng)?shù)谝蝗肷涔馐鳯SL21和第二入射光束LSL22穿過(guò)光入射表面311時(shí)，產(chǎn)生具有 大約22度和大約35度之間的第七前進(jìn)角的第一光束CHL21和具有大約4度和大約11度 之間的第八前進(jìn)角的第二光束CHL22(步驟S230)。第一光接收元件530和第二光接收元件540分別接收被觸摸元件部分反射的第一 光束CHL21和第二光束CHL22 (步驟S250)。檢測(cè)部件600根據(jù)第一光接收元件530和第二光接收元件540接收的第一光束 CHL21和第二光束CHL22的量檢測(cè)觸摸位置(步驟S270)。例如，通過(guò)檢測(cè)第一光束CHL21中的光減少的量來(lái)檢測(cè)第一觸摸元件和第二觸摸 元件的觸摸位置，并且通過(guò)檢測(cè)第二光束CHL22中的光減少的量來(lái)檢測(cè)僅第二觸摸元件的 觸摸位置。根據(jù)本示例實(shí)施例，發(fā)光元件向光波導(dǎo)300的具有傾度的光入射表面311提供光 束，從而向光波導(dǎo)300提供具有彼此不同路徑的光。光波導(dǎo)300傳輸具有不同路徑的光束， 從而可以單獨(dú)地檢測(cè)觸摸元件的觸摸位置。圖13是示出根據(jù)又一示例實(shí)施例的觸摸位置檢測(cè)裝置的剖視圖。圖14是示出圖 13中的第一光束和第二光束的光前進(jìn)角的圖。在圖14中，X軸表示入射光L31的光前進(jìn) 角，Y軸表示第一光束CHL31和第二光束CHL32的光前進(jìn)角。本示例實(shí)施例的顯示裝置的透視圖和平面圖與圖1和圖2中示出的前面的示例實(shí) 施例的顯示裝置的透視圖和平面圖相同。因此，相同的標(biāo)號(hào)將用來(lái)表示與圖1和圖2的前 面的示例實(shí)施例中描述的部件相同或類似的部件，并且將省略關(guān)于以上元件的重復(fù)解釋。在本示例實(shí)施例中，根據(jù)光波導(dǎo)、空氣和觸摸元件的第一折射率比的在光波導(dǎo)中 第一光束的傳輸條件和第二光束的傳輸條件與圖3A至圖4C中示出的前面的示例實(shí)施例的 根據(jù)光波導(dǎo)、空氣和觸摸元件的第一折射率比在光波導(dǎo)中第一光束的傳輸條件和第二光束 的傳輸條件基本相同。因此，相同的標(biāo)號(hào)將用來(lái)表示與圖3A至圖4C的前面的示例實(shí)施例 中描述的部件相同或相似的部件，并且將省略對(duì)以上元件的重復(fù)解釋。另外，根據(jù)光波導(dǎo)、空氣和觸摸元件的第二折射率比的在光波導(dǎo)中第一光束的傳 輸條件和第二光束的傳輸條件與圖5A至圖6C中示出的前面的示例實(shí)施例的根據(jù)光波導(dǎo)、 空氣和觸摸元件的第二折射率比的在光波導(dǎo)中第一光束的傳輸條件和第二光束的傳輸條件基本相同。因此，相同的標(biāo)號(hào)將用來(lái)表示與圖5A至圖6C的前面的示例實(shí)施例中描述的 部件相同或相似的部件，并且將省略關(guān)于以上元件的重復(fù)解釋。參照?qǐng)D2、圖13和圖14，觸摸位置檢測(cè)裝置30包括設(shè)置在光入射表面312上的發(fā) 光部件102以及設(shè)置在光出射表面332上的光接收部件502。發(fā)光部件102包括發(fā)光元件150。根據(jù)本示例實(shí)施例的觸摸位置檢測(cè)裝置30可以用在圖2中示出的示例實(shí)施例的 觸摸檢測(cè)裝置10的位置處。因此，發(fā)光部件102與圖2中的發(fā)光部件100對(duì)應(yīng)。光入射表面312和光出射表 面332與圖2中的光入射表面310和光出射表面330對(duì)應(yīng)。光接收部件502與圖2中的光 接收部件500對(duì)應(yīng)。發(fā)光元件150沿著第一方向Dl向光波導(dǎo)300發(fā)射入射光L31。光入射表面312包括連接到光波導(dǎo)300的下表面的第一表面31 和連接到光波 導(dǎo)300的上表面的第二表面312b。光波導(dǎo)300的下表面可以相對(duì)于第一表面31 傾斜大約-30度的角，并且光波導(dǎo) 300的上表面可以相對(duì)于第二表面312b傾斜大約60度的角。因此，光入射表面312將入射 光L31轉(zhuǎn)換為第一光束CHL31和第二光束CHL32。第一光束CHL31和第二光束CHL32可以 表示為傳輸光L32。光接收部件502包括第一光接收元件550和第二光接收元件560。光入射表面312 和光出射表面332具有對(duì)稱形狀并且被對(duì)稱設(shè)置，從而第一光束CHL31和第二光束CHL32 沿著彼此不同的路徑傳輸穿過(guò)光波導(dǎo)300，但第一光束CHL31和第二光束CHL32兩者均沿著 第一方向Dl從光出射表面332射出。第一光束CHL31可以被第一光接收元件550接收，第 二光束CHL32可以被第二光接收元件560接收。入射光L31在光入射表面312上被折射，從而形成第一光束CHL31和第二光束 CHL32?？梢岳们懊媸纠龑?shí)施例的等式2來(lái)確定第一光束CHL31和第二光束CHL32相對(duì) 于第一方向Dl的光前進(jìn)角。在本示例實(shí)施例中，光波導(dǎo)300的下表面和光入射表面312之間的角a為大約-30 度，發(fā)光元件150和第一方向Dl之間的角為大約0度，從而當(dāng)入射光L31以大約-10度和 大約10度之間的角前進(jìn)并且穿過(guò)光入射表面312時(shí)，第一光束CHL31以大約-21度和大 約- 度之間的角(通過(guò)第一表面31 表示為θ2)前進(jìn)。光波導(dǎo)300的上表面和光入射表面312之間的角a是大約60度，發(fā)光元件150和 第一方向Dl之間的角是大約0度，從而當(dāng)入射光L31以大約-10度和大約10度之間的角 前進(jìn)并且穿過(guò)光入射表面312時(shí)，第二光束CHL32以大約4度和大約17度之間的角(通過(guò) 第二表面312b表示為θ 3)前進(jìn)。因此，第一光束CHL31根據(jù)發(fā)光元件150和第一表面31 的結(jié)構(gòu)的光前進(jìn)角的范 圍(在大約-21度和大約- 度之間)包括在圖3A至圖3C和圖5A至圖5C中的大約17度 和大約48度之間的范圍內(nèi)，從而當(dāng)?shù)谝还馐鳦HL31遇到第一觸摸元件和第二觸摸元件時(shí)， 第一光束CHL31被部分地反射。按照類似的方式，第二光束CHL32根據(jù)發(fā)光元件150和第二表面312b的結(jié)構(gòu)的光 前進(jìn)角的范圍(在大約4度和大約17度之間)包括在圖4A至圖4C中的大約-17度和大約17度之間的范圍內(nèi)，從而當(dāng)?shù)诙馐鳦HL32遇到第二觸摸元件時(shí)，第二光束CHL32被部 分地反射。僅有光前進(jìn)角在與大約-17度和第三臨界角c之間的范圍以及與大約第三臨界角 c和大約17度之間的范圍重疊的在大約4度和大約17度之間的范圍的第二光束CHL32被 第二觸摸元件部分地反射。因此，當(dāng)?shù)诙|摸元件的折射率被充分地調(diào)節(jié)在大約1. 42和 大約1.48之間的范圍內(nèi)從而第三臨界角c小于17度時(shí)，整個(gè)第二光束CHL32在第二光束 CHL32遇到第二觸摸元件時(shí)被部分地反射。圖15是示出通過(guò)圖13中的觸摸位置檢測(cè)裝置執(zhí)行的檢測(cè)觸摸位置的方法的流程 圖。參照?qǐng)D13和圖15，發(fā)光元件150發(fā)射具有大約-10度和大約10度之間的第九前 進(jìn)角的入射光L31(步驟S310)。當(dāng)入射光L31穿過(guò)光入射表面312時(shí)，產(chǎn)生具有大約-21度和大約- 度之間的 第十前進(jìn)角的第一光束CHL31和具有大約4度和大約17度之間的第十一前進(jìn)角的第二光 束 CHL32 (步驟 330)。這里，光入射表面312的具有彼此不同的傾度的第一表面31 和第二表面312b 將入射光L31轉(zhuǎn)換為彼此具有不同路徑的第一光束CHL31和第二光束CHL32。第一光接收元件550和第二光接收元件560分別接收被觸摸元件部分地反射的第 一光束CHL31和第二光束CHL32 (步驟S350)。檢測(cè)部件600根據(jù)第一光接收元件550和第二光接收元件560分別從第一光束 CHL31和第二光束CHL32接收的光的量來(lái)檢測(cè)觸摸位置(步驟S370)。例如，通過(guò)檢測(cè)第一光束CHL31中的光減少的量來(lái)檢測(cè)第一觸摸元件和第二觸摸 元件的觸摸位置，并且通過(guò)檢測(cè)第二光束CHL32中的光減少的量來(lái)檢測(cè)僅第二觸摸元件的 觸摸位置。傳統(tǒng)的發(fā)光部件可以向光波導(dǎo)300提供路徑彼此不同的光，所以根據(jù)本示例實(shí)施 例可以單獨(dú)檢測(cè)觸摸元件的觸摸位置。如上所述，根據(jù)本發(fā)明，可以利用被部分地反射并且具有彼此不同的路徑的光束 來(lái)單獨(dú)地檢測(cè)觸摸元件的觸摸位置。因此，可以單獨(dú)使用幾個(gè)觸摸元件。此外，當(dāng)同時(shí)施加 幾種觸摸時(shí)，可以準(zhǔn)確地選擇觸摸元件的觸摸。前面的描述是示出性的，不應(yīng)該被理解為對(duì)其進(jìn)行限制。盡管已經(jīng)描述了幾個(gè)示 例實(shí)施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該容易地理解，在本質(zhì)上不脫離本公開(kāi)的新穎性教導(dǎo)和 優(yōu)點(diǎn)的情況下，可以對(duì)示例實(shí)施例進(jìn)行許多修改。因此，意圖將所有這樣的修改包括在本發(fā) 明的范圍內(nèi)。在權(quán)利要求中，功能性限定意圖覆蓋這里描述的執(zhí)行所述功能的結(jié)構(gòu)，不僅覆 蓋結(jié)構(gòu)上的等同物，也包括等同的結(jié)構(gòu)。因此，應(yīng)該理解，前面的描述是示出性的，而不應(yīng)該 被理解為限于公開(kāi)的特定示例實(shí)施例，意圖將對(duì)所公開(kāi)示例實(shí)施例的修改以及其它示例實(shí) 施例包括在本公開(kāi)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種檢測(cè)觸摸位置的方法，所述方法包括以下步驟 發(fā)射光；接收來(lái)自所述光的多個(gè)光束，所述光束具有彼此不同的路徑，所述光束根據(jù)觸摸被部 分地反射；基于接收到的光束中的光的量檢測(cè)觸摸位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，單獨(dú)地接收所述光束。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述光束被多個(gè)觸摸元件部分地反射，所述觸摸 元件具有彼此不同的折射率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述光通過(guò)均發(fā)射一個(gè)或多個(gè)光束的多個(gè)發(fā)光 元件發(fā)射。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，通過(guò)使發(fā)射的光穿過(guò)光波導(dǎo)的入射表面來(lái)從所 述光得到所述光束，所述入射表面具有多個(gè)傾斜表面。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，檢測(cè)觸摸位置的步驟包括 基于第η光束中的光的量來(lái)檢測(cè)第η觸摸元件的觸摸位置；基于第(η-1)光束中的光的量來(lái)檢測(cè)第η觸摸元件和第(η-1)觸摸元件的觸摸位置； 利用檢測(cè)到的第η觸摸元件的觸摸位置及檢測(cè)到的第η觸摸元件和第(η-1)觸摸元件 的觸摸位置來(lái)檢測(cè)第(η-1)觸摸元件的觸摸位置， 其中，η是自然數(shù)。
7.一種觸摸位置檢測(cè)裝置，所述觸摸位置檢測(cè)裝置包括 發(fā)光部件，發(fā)射光；光波導(dǎo)，所述光波導(dǎo)包括光入射表面、觸摸表面和光出射表面，其中，光入射表面靠近 發(fā)光部件設(shè)置，所述光入射到光入射表面，觸摸表面被觸摸件觸摸，光出射表面與光入射表 面相對(duì)，從光出射表面射出的光中得到多個(gè)光束，所述光束具有彼此不同的路徑，所述光束 根據(jù)所述觸摸件而被部分地反射；光接收表面，靠近光出射表面，并且包括分別接收從光出射表面射出的光束的多個(gè)光 接收元件；檢測(cè)部件，基于光接收部件接收到的光束中的光的量來(lái)檢測(cè)觸摸位置。
8.一種顯示裝置，所述顯示裝置包括 發(fā)光部件，發(fā)射光；光波導(dǎo)，所述光波導(dǎo)包括光入射表面、觸摸表面和光出射表面，其中，光入射表面靠近 發(fā)光部件設(shè)置，所述光入射到光入射表面，觸摸表面被觸摸件觸摸，光出射表面與光入射表 面相對(duì)，多個(gè)光束射出光出射表面，所述光束具有彼此不同的路徑，所述光束根據(jù)所述觸摸 件而被部分地反射；光接收表面，靠近光出射表面，并且包括分別接收從光出射表面射出的光束的多個(gè)光 接收元件；檢測(cè)部件，基于光接收部件接收到的光束中的光的量來(lái)檢測(cè)觸摸位置； 顯示面板，設(shè)置在光波導(dǎo)的下方，并且根據(jù)觸摸位置顯示圖像。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的顯示裝置，其中，所述發(fā)光部件包括發(fā)射光束的多個(gè)發(fā)光元件，其中，光入射表面以第一傾斜角連接到光波導(dǎo)的觸摸表面，光出射表面以第二傾斜角 連接到光波導(dǎo)的觸摸表面，第一傾斜角基本等于第二傾斜角。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的顯示裝置，其中，光波導(dǎo)的光入射表面包括多個(gè)第一傾斜表 面，第一傾斜表面將從發(fā)光部件發(fā)射的光轉(zhuǎn)換為光束，其中，光波導(dǎo)的光出射表面包括多個(gè)第二傾斜表面，第二傾斜表面分別面向第一傾斜 表面。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種檢測(cè)觸摸位置的方法、執(zhí)行所述方法的觸摸位置檢測(cè)裝置以及具有該觸摸位置檢測(cè)裝置的顯示裝置。在檢測(cè)觸摸位置的方法中，發(fā)射光。接收來(lái)自發(fā)射的光的多個(gè)光束。所述光束具有彼此不同的路徑。所述光束根據(jù)觸摸被部分地反射?；诮邮盏墓馐械墓獾牧縼?lái)檢測(cè)觸摸位置。根據(jù)本發(fā)明，可以單獨(dú)地檢測(cè)幾個(gè)觸摸元件的觸摸位置。
文檔編號(hào)G06F3/042GK102122219SQ201010611140
公開(kāi)日2011年7月13日 申請(qǐng)日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月7日
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