CN102426501B - 一种内置式红外触摸屏 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种内置式红外触摸屏，涉及红外触摸屏的结构制造领域，为降低红外触摸屏厚度而设计，一种内置式红外触摸屏，包括触摸面板其上设置有红外发射管和红外接收管的印刷电路板、位于印刷电路板上面的上支撑件、位于印刷电路板下面的下支撑件以及位于红外发射管或红外接收管前面的透光片，其特征在于，所述下支撑件上设置有与位于所述印刷电路板下表面的电子器件相配合的、用于为所述电子器件避位的避位孔和/或避位槽，所述上支撑件、所述印刷电路板、所述下支撑件三者相互夹紧连接，本发明提供的红外触摸屏，应用于触摸显示器，可以降低显示器的厚度。

Description

一种内置式红外触摸屏

技术领域

本发明涉及红外触摸屏领域，尤其涉及一种超薄的内置结构的红外触摸屏。

背景技术

现有的红外触摸屏一般由安装在触摸检测区域四周的印刷电路板上的红外对管阵列构成，该红外对管阵列包括红外发射管或红外接收管，并且红外发射管或红外接收管一一相对，使得红外接收管可以接收相应的红外发射管发射的红外光。当触摸检测区域内具有触摸物时，红外发射管或红外接收管之间的光线被触摸物阻挡，红外接收管不能接收到红外发射管发射的红外光，根据不能接收到红外光的红外接收管的位置信息就可以确定触摸物的位置信息。

现有技术中的红外触摸屏，一般都是将安装有红外对管阵列的印刷电路板安装在一个边框内，并在边框内留有放置红外对管阵列及其他电子器件的空间，利用边框的强度和平整度来保持电路板的强度及平整度，但是由于边框和电路板的至少一面之间存在缝隙，电路板容易变形，即使使用泡棉压紧，也只是局部的点和点之间的接触，容易产生翘曲。如专利号为CN200620063264.2和专利号为CN200720190699.8的中国专利申请所公开的内容，这两个专利都是在边框的内部留有空腔，用于为红外发射管、红外接收管以及其他电子元器件避位，这种结构的触摸屏一方面增加了红外触摸屏的厚度，如果将此种结构的红外触摸屏安装在显示器的内部，很难将显示器做到很薄的程度；另一方面，位于空腔内的电路板也容易产生翘曲变形，严重时会影响红外触摸屏的性能。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明解决的技术问题是提供一种能够保证印刷电路板的平整性，且厚度较小的内置式红外触摸屏，也就是提供一种能够防止印刷电路板折弯或翘曲，并且能够减小厚度的内置式红外触摸屏。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种内置式红外触摸屏，包括触摸面板、其上设置有红外发射管和红外接收管的印刷电路板、位于印刷电路板上面的扁平状上支撑件、位于印刷电路板下面的扁平状下支撑件以及位于红外发射管和/或红外接收管前面的透光片，其特征在于，所述下支撑件上设置有与位于所述印刷电路板下表面的电子器件相配合的、用于为所述电子器件避位的避位孔和/或避位槽，所述上支撑件、所述印刷电路板、所述下支撑件三者相互夹紧连接。具有这种结构的内置式红外触摸屏，通过上支撑件、印刷电路板和下支撑件三者夹紧形成类似三明治一样的结构，可以增强印刷电路板的强度，防止印刷电路板折弯或变形，也可以降低红外触摸屏的厚度。

如上所述的内置式红外触摸屏，为了方便透光片的固定，并防止透光片折弯，所述印刷电路板的上表面还设置有用于支撑所述透光片的透明承载体，所述承载体位于所述红外发射管和/或所述红外接收管的前面，所述透光片设置在所述承载体的面向所述触摸面板的一侧。

如上所述的内置式红外触摸屏，所述印刷电路板位于所述触摸面板的边缘的外围，所述印刷电路板的上表面和所述触摸面板的上表面位于同一平面，通过使印刷电路板和触摸面板共面，可以进一步降低红外触摸屏的厚度。

如上所述的内置式红外触摸屏，为了加固所述印刷电路板与所述触摸面板之间的连接，所述印刷电路板与所述触摸面板通过连接件连接，所述印刷电路板的靠近所述触摸面板的边缘具有多个矩形凹槽，所述连接件与所述印刷电路板相邻的一侧具有与所述印刷电路板上的所述矩形凹槽相配合的矩形突起，所述矩形突起卡接到所述矩形凹槽中，所述连接件与所述印刷电路板和所述触摸面板之间通过胶体固定连接。

如上所述的内置式红外触摸屏，所述上支撑件、所述下支撑件、所述承载体通过胶体粘接、螺钉连接或者卡接的方式与所述印刷电路板固定在一起。

如上所述的内置式红外触摸屏，为了进一步加固所述印刷电路板和所述触摸面板之间的连接，所述承载体的靠近所述触摸面板的一侧延伸到所述触摸面板上，其中延伸的部分搭接在所述触摸面板上。通过承载体的强度，将上支撑件、下支撑件和印刷电路板固定在触摸面板的周围，使固定更加牢固。

如上所述的内置式红外触摸屏，所述内置式红外触摸屏还包括由具有高反射率的薄片制成的聚光元件，所述聚光元件包括多个用于将光束边缘的光线向光束中部反射的聚光罩，所述聚光罩套在所述红外发射管和/或所述红外接收管上，套在所述红外发射管上的所述聚光罩至少在所述红外发射管的前方具有开孔，套在所述红外接收管上的所述聚光罩至少在所述红外接收管的前方具有开孔。具有这种结构的红外触摸屏，红外光束边缘的光线可以通过聚光罩反射后射向光束的中心方向，使原来光束的边缘光线变成光束的内部光线，进而被红外接收管接收，或者是将接收端的边缘光线向红外接收管的接收面的中心聚拢，提高接收信号的强度，因此，采用聚光元件可以提高光能量的利用率。

如上所述的内置式红外触摸屏，所述聚光罩由一个顶面和两个侧面组成，两个所述侧面相互平行，分别和所述顶面垂直，这种结构的聚光元件结构简单，制作方便。

如上所述的内置式红外触摸屏，多个所述聚光罩之间相互分立，可以根据需要选择合适数量的聚光罩，依次套在红外发射管和/或红外接收管上。

如上所述的内置式红外触摸屏，所述聚光元件还包括连接部和开孔部，所述连接部连接多个所述聚光罩和多个所述开孔部，所述开孔部和所述聚光罩相互间隔排列，所述聚光罩的位置与所述印刷电路板上的红外发射管和/或红外接收管的位置一一对应，所述聚光罩的所述侧面展开后能够填充所述开孔部。采用一体结构的聚光元件，也即多个聚光罩通过连接部连接在一起，可以一次性安装多个聚光罩，安装更方便。

综上所述，本发明的内置式红外触摸屏，通过在下支撑件上设置避位孔，为位于印刷电路板的下表面的电子器件避位，并将上支撑件安装在红外发射管和红外接收管的后面，可以使上支撑件、下支撑件夹紧印刷电路板，一方面，可以增强印刷电路板的强度，保证印刷电路板的平整性，另一方面，红外发射管、红外接收管和其他电子器件不占用额外的厚度空间，可以大大减小红外触摸屏的厚度，作为内置式的红外触摸屏，可以应用到对厚度限制较高的触摸显示器上。

对本发明的各种具体结构及其作用与效果，将在下面结合附图作出进一步详细的说明。

附图说明

图1为本发明第一种实施方式的内置式红外触摸屏的整体结构图；

图2为图1中A部的局部放大图；

图3为图1中沿HH’的截面示意图；

图4为本发明第一种实施方式中触摸面板和印刷电路板的位置关系示意图；

图5为图4中F部的局部放大图；

图6为图1所示的内置式红外触摸屏的拆分结构图；

图7为图6中B部的局部放大图；

图8为本发明第二种实施方式的内置式红外触摸屏的聚光元件的结构图；

图9为本发明第二种实施方式中聚光元件和印刷电路板上红外发射管或红外接收管之间的对应关系示意图；

图10为聚光罩将边缘光线向中间反射的与光路示意图。

具体实施方式

在本说明书中，为了叙述方便，在红外触摸屏组装之后的状态下，从正面观察该状态，将印刷电路板上安装红外发射管或红外接收管的一面称为印刷电路板的上表面，将另一面称为印刷电路板的下表面，位于印刷电路板上面的支撑件称为上支撑件，位于印刷电路板下面的支撑件称为下支撑件。

下面结合附图1至图7对本发明第一种实施方式内置式红外触摸屏的具体结构做详细说明。

在图1、图2至3图示意出的本发明第一种实施方式的内置式红外触摸屏包括红外发射管101、红外接收管102、印刷电路板103、透光片104、用于支撑印刷电路板103的扁平状上支撑件105和扁平状下支撑件106，其中红外发射管101和红外接收管102一一对应地安装在印刷电路板103上，透光片104位于红外发射管101和红外接收管102的前面，下支撑件106上开设有与位于印刷电路板103的下表面的电子器件302相配合的避位孔301（如图3），该避位孔301的位置与电子器件302的位置相对应，用于为位于印刷电路板103下表面的电子器件302避位，如图2和图3，安装时，将上支撑件105安装在印刷电路板103的上表面，并位于红外发射管101和红外接收管102的后面，下支撑件106安装在印刷电路板103的下表面，使位于印刷电路板103下表面的电子器件302位于避位孔301中，这样以来，上支撑件105和下支撑件106可以夹紧印刷电路板103，也即上支撑件105、印刷电路板103和下支撑件106三者可以相互夹紧连接，形成一种三明治夹紧结构，一方面，红外发射管101、红外接收管102及其他电子器件302分别占有上支撑件105和下支撑件106的厚度，不需要在印刷电路板103和上支撑件105、下支撑件106之间留有用于放置位于印刷电路板103上表面的红外发射管101、红外接收管102以及位于印刷电路板103下表面的电子器件302的空间，因此能够减少触摸屏的厚度，另一方面，扁平状的上支撑件105、下支撑件106与印刷电路板103相互贴紧连接，上支撑件105、下支撑件106与印刷电路板103之间大面积接触，可以增强印刷电路板103的强度，防止印刷电路板103折弯或翘曲。

为了固定透光片，避免透光片因厚度或强度不够而折弯，如图1、图2和图3所示，可以在印刷电路板103的上表面设置一个用于支撑透光片的透明承载体107，可以在红外发射管101和红外接收管102的前面分别设置承载体107，也可以在红外发射管101和红外接收管102之一的前面设置承载体107，而透光片108设置在透明承载体107的面向触摸面板108的一侧，由于红外发射管或红外接收管与上支撑件和透明承载体位于同一水平面上，红外发射管和红外接收管、上支撑件、透明承载体占用同一厚度空间，因此不会增加红外触摸屏的厚度。

为了进一步减小红外触摸屏的厚度，如图3至图5，可以将上支撑件106、印刷电路板103和下支撑件107三者夹紧形成的三明治结构设置在触摸面板108的外围，也即将印刷电路板103设置在触摸面板108的边缘的外围，并使印刷电路板103的上表面与触摸面板108的上表面位于同一平面。由于印刷电路板占用了玻璃的厚度，与现有技术的红外触摸屏将印刷电路板与触摸面板部分重叠的方案相比，本发明的红外触摸屏的厚度至少减小了印刷电路板占用的厚度，因此能够进一步减小红外触摸屏的厚度。

印刷电路板和触摸面板之间可以通过连接件连接，印刷电路板的靠近触摸面板的一个边缘设置有多个矩形凹槽，连接件和印刷电路板相邻的一侧设置有与印刷电路板上的矩形凹槽相配合的矩形突起，连接时，将矩形突起嵌入矩形凹槽中，然后可以通过胶体固定连接，印刷电路板和触摸面板之间也可以通过胶体固定连接，对于印刷电路板的远离触摸面板的一个边缘的形状不做限定，可以设置矩形凹槽，也可以不设置矩形凹槽。

更进一步地，为了方便固定，如图3所示，可以使承载体107靠近触摸面板108的一侧延伸到触摸面板108上，其中延伸的部分搭接在触摸面板108上，也就是说，承载体107在靠近触摸面板的一侧与印刷电路板103靠近触摸面板108的一侧不对齐，承载体107与触摸面板108部分重叠，重叠的部分与触摸面板108固定连接，可以通过胶体粘接。具有这种结构的内置式红外触摸屏，通过承载体的硬度及强度，可以加固三明治夹紧结构与触摸面板之间的连接，防止三明治夹紧结构从触摸面板脱落。

如图6和图7所示为本实施方式的内置式红外触摸屏的拆分结构图，组成本实施方式内置式红外触摸屏的部件从上到下依次为：上支撑件105、承载体107、透光片104、印刷电路板103、触摸面板108和下支撑件106，其中，上支撑件105与透明承载体107位于同一平面，它们之间留有盛装红外发射管101和红外接收管102的缝隙，透光片104位于承载体107的面向触摸面板108的一侧，组装后，印刷电路板103和触摸面板108位于同一平面，印刷电路板103位于上支撑件105和下支撑件106之间。

本实施方式中，下支撑件上的避位孔可以为下支撑件厚度方向上的通孔，也可以为在厚度方向上没有打通的避位槽，避位槽结构也适用于本发明的其他实施方式。本实施方式和本发明其他实施方式中，对避位孔的数量和电子器件的数量是否相等不做限制，但是，由于有些电子器件比较小，而且分布也可能比较密集，一般情况下，一个避位孔中可以盛放多个电子器件。

对于上述结构的内置式红外触摸屏，印刷电路板被上支撑件和下支撑件夹紧，形成一个三明治夹紧结构，三个部件单独的强度可能不是很高，但是通过三明治夹紧结构，达到一定的争抢效果，能够增强电路板的强度，保证电路板的平整性；同时，通过三明治夹紧结构，不需要在厚度方向上为红外发射管、红外接收管和其他电子器件留有空间，能够大大降低红外触摸屏的厚度，使具有上述结构的红外触摸屏应用在超薄显示器中成为可能。

本发明第二种实施方式的内置式红外触摸屏与第一种实施方式的区别在于，该内置式红外触摸屏还包括聚光元件，该实施方式的其他结构与第一种实施方式相同，因此，为了简单起见，本实施方式仅叙述与第一种实施方式不同的部分，即重点叙述聚光元件的具体结构。

图8示意了本实施方式中的聚光元件的部分结构图，该聚光元件800包括聚光罩801、连接部802和开孔部803，其中，连接部802连接多个聚光罩801和多个开孔部803，开孔部803和聚光罩801相互间隔排列，聚光罩801的位置与印刷电路板103上红外发射管101和/或红外接收管102的位置一一对应，用于将位于红外光束边缘的光线向光束内部反射，每一个聚光罩801的宽度略大于红外发射管801或红外接收管802的宽度，以使聚光罩801能够套到红外发射管101或红外接收管102上，使用时，聚光罩801套在红外发射管101或红外接收管102上，并半包围红外发射管101和/或红外接收管102。图9示出了聚光元件与印刷电路板上的红外发射管的对应关系，一个聚光罩801套住一个红外发射管101，如果以红外发射管101的发射面所在的一面为前面，聚光罩801在红外发射管101的上面、左面和右面封闭，以使聚光罩801将红外光束周围的边缘光线折射成光束的内部光线。

作为一种优选方式，如图8，每一个聚光罩801可以由一个顶面和两个侧面组成，其中，两个侧面相互平行，并分别和顶面垂直，聚光罩801两侧的侧面展开后可以填充开孔部803的开口，安装时，使聚光罩801的顶面位于红外发射管101或红外接收管102的上面，聚光罩801的两个侧面分别位于红外发射管101或红外接收管102的左右两侧，这种结构的聚光元件800可以通过在一个带状薄片上间隔地开设 “工”字形缝隙，然后沿 “工”字形缝隙的中间部分向两边折弯90°形成，“工”字形缝隙上下连接的部分形成连接部802，折弯的部分成为聚光罩801的侧面，聚光罩801的侧面在薄片原来的位置留下的开孔形成聚光元件的开孔部803。这种结构的聚光元件使用和制造都非常方便，使用时，红外发射管发射的红外光束的边缘光线经聚光罩的顶部及两个侧面的反射之后，可以向光束的中部偏转，能够有效利用光能量。

如图10所示为聚光罩将边缘光线向中间反射的光路示意图，图10中，光线1和2为红外发射管发射的一束红外光边缘的两条光线，该两条边缘光线不能被位于触摸面板另一侧的红外接收管接收，光线1’和2’为光线1和2被透光罩的两个侧面的反射后的出射光线，光线1’和2’偏向光束的中心方向传播，这两条边缘光线经反射后成为光束的中心附近的光线，能够被位于对面的红外接收管接收，因此可以变废为宝，充分利用光的能量，减少光能量的损失，提高接收信号的强度。由于光路是可逆的，对于接收端的聚光元件的工作原理也是一样的。

本发明第二种实施方式中聚光罩的形状不限于图8所示的形状，也即聚光罩可以为其他形状，可以为与红外发射管或红外接收管相配合的形状，聚光罩半包围红外发射管或红外接收管，但至少在红外发射管的发光面的前方或者在红外接收管的接收面的前方具有开口；也可以将图8所示的聚光罩的两个侧面设置成具有一定弧度的曲面。另外，对于聚光元件的具体材料不做特别限定，一般是由具有高反射率的薄片制成，可以是具有高反射率的金属材料，也可以是在薄片上涂一层反射膜。

在本发明的两种实施方式中，对于上支撑件、下支撑件与印刷电路板的固定连接方式不做限定，可以是现有技术中常用固定连接方式中的一种或几种，如可以是胶体粘接、螺钉连接、卡扣卡接等方式。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域技术的技术人员在本发明公开的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，如，第二实施方式中的聚光罩之间是相互分立的，也就是说，聚光罩之间没有连接部连接，聚光元件是由一个个分立的聚光罩组成的，使用时，将一个一个的分立聚光罩安装在红外发射管和红外接收管上，这些变化或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种内置式红外触摸屏，包括触摸面板、其上设置有红外发射管和红外接收管的印刷电路板、位于印刷电路板上面的扁平状上支撑件、位于印刷电路板下面的扁平状下支撑件以及位于红外发射管和/或红外接收管前面的透光片，其特征在于，所述下支撑件上设置有与位于所述印刷电路板下表面的电子器件相配合的、用于为所述电子器件避位的避位孔和/或避位槽，所述上支撑件、所述印刷电路板、所述下支撑件三者相互夹紧连接。

2.按照权利要求1所述的内置式红外触摸屏，其特征在于，所述印刷电路板的上表面还设置有用于支撑所述透光片的透明承载体，所述承载体位于所述红外发射管和/或所述红外接收管的前面，所述透光片设置在所述承载体的面向所述触摸面板的一侧。

3.按照权利要求2所述的内置式红外触摸屏，其特征在于，所述印刷电路板位于所述触摸面板的边缘的外围，所述印刷电路板的上表面和所述触摸面板的上表面位于同一平面。

4.按照权利要求3所述的内置式红外触摸屏，其特征在于，所述印刷电路板与所述触摸面板通过连接件连接，所述印刷电路板的靠近所述触摸面板的边缘具有多个矩形凹槽，所述连接件与所述印刷电路板相邻的一侧具有与所述印刷电路板上的所述矩形凹槽相配合的矩形突起，所述矩形突起卡接到所述矩形凹槽中，所述连接件与所述印刷电路板和所述触摸面板之间通过胶体固定连接。

5.按照权利要求2至4中任一项所述的内置式红外触摸屏，其特征在于，所述上支撑件、所述下支撑件、所述承载体通过胶体粘接、螺钉连接或者卡接的方式与所述印刷电路板固定在一起。

6.按照权利要求5所述的内置式红外触摸屏，其特征在于，所述承载体的靠近所述触摸面板的一侧延伸到所述触摸面板上，其中延伸的部分搭接在所述触摸面板上。

7.按照权利要求1至4中任一项所述的内置式红外触摸屏，其特征在于，所述内置式红外触摸屏还包括由具有高反射率的薄片制成的聚光元件，所述聚光元件包括多个用于将光束边缘的光线向光束中部反射的聚光罩，所述聚光罩套在所述红外发射管和/或所述红外接收管上，套在所述红外发射管上的所述聚光罩至少在所述红外发射管的前方具有开孔，套在所述红外接收管上的所述聚光罩至少在所述红外接收管的前方具有开孔。

8.按照权利要求7所述的内置式红外触摸屏，其特征在于，所述聚光罩由一个顶面和两个侧面组成，两个所述侧面相互平行并与所述顶面垂直。

9.按照权利要求8所述的内置式红外触摸屏，其特征在于，多个所述聚光罩之间相互分立。

10.按照权利要求8所述的内置式红外触摸屏，其特征在于，所述聚光元件还包括连接部和开孔部，所述连接部连接多个所述聚光罩和多个所述开孔部，所述开孔部和所述聚光罩相互间隔排列，所述聚光罩的位置与所述印刷电路板上的红外发射管和/或红外接收管的位置一一对应，所述聚光罩的所述侧面展开后能够填充所述开孔部。