CN102722295A

CN102722295A - 一种触摸屏

Info

Publication number: CN102722295A
Application number: CN2012101994072A
Authority: CN
Inventors: 尚晓东; 刘新斌
Original assignee: Beijing Unitop New Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Irtouch Systems Co Ltd; Beijing Unitop New Technology Co Ltd
Priority date: 2012-06-14
Filing date: 2012-06-14
Publication date: 2012-10-10

Abstract

本发明公开了一种触摸屏，包括触摸面板、印刷电路板、红外发射元件和红外接收元件、导光部件，所述红外发射元件和所述红外接收元件安装在所述印刷电路板上，所述导光部件用于改变所述红外发射元件发射的光束的传播方向使其沿所述触摸面板的触摸表面传播，并改变沿着所述触摸面板触摸表面传播的光束的传播方向使其射向所述红外接收元件。本发明的触摸屏，能够使得光束覆盖范围宽，触摸精度高，有效降低触摸高度，以及良好的抗光性。

Description

一种触摸屏

技术领域

本发明涉及基于红外光网络的触摸屏。

背景技术

随着多媒体技术的发展，触摸控制技术已成为当今人机交互中的热点技术。许多产品的人机交互的方式（如键盘、鼠标等）都逐渐被触摸屏所代替。这些触摸屏覆盖了小尺寸屏幕设备(如移动电话和汽车娱乐系统)、到中等尺寸屏幕设备(如笔记本电脑)、再到大尺寸屏幕设备(如教学用的电子白板)。

现有的大多触摸屏系统都是基于电阻和电容层的，由于这种系统的通用性不强，以至于在应用方面不方便进行扩展。

如图1所示，为现有技术中一种触摸系统的示意图。该系统包括LCD显示表面101；安装在LCD显示表面101上面的电阻或电容覆盖层102；以及一个控制集成电路(IC)103，该控制集成电路连接到覆盖层上，用于将来自于覆盖层的输入信号转换成有用信号；主机系统(图中未示出)，如计算机，接收来自于控制IC103的信号；以及设备驱动程序或者其他程序，用于翻译信号以检测基于触摸输入的按压或滑动。

如图2所示，为现有技术中一种传统的电阻式触摸屏示意图。图2中，导电层和电阻层201被很薄的一层空间隔开。PET薄膜202叠置在顶层电路层203上，顶层电路层203叠置在导电涂层205上。相似地，具有间隔点207的导电涂层206叠置于底层电路层204上，底层电路层叠置于玻璃层208上。当有触摸物209（如手指或触摸笔）触摸屏幕时，电阻层之间形成接触而产生电压变化。控制集成电路103通过计算两层之间的电流来识别触摸点的位置。

电阻式触摸屏的优点是成本低，功耗小，能适应多种触摸物，如指甲、铅笔等硬物。

电阻式触摸屏的一个缺点是透光率低，影响视觉效果，尤其是在户外，另一个缺点是需要一定的压力才能激发触摸，如果触摸物触摸屏幕时压力太小就很难检测到触摸，因此，电阻式触摸屏对手指触摸不是很灵敏，又一个缺点是易刮伤、寿命低，第四个缺点是不支持多点触摸。

如图3所示，为现有技术中一种表面电容触摸屏示意图。图3中，触摸表面301叠置在镀膜玻璃基板302上。玻璃303的两边镀有导电氧化铟(ITO)镀层。而且，在一个ITO覆盖层304的前面涂有二氧化硅层305。在玻璃的四个角上连上电极306，用于形成电流。当手指触摸屏幕时，由于人体的电场，手指与ITO镀层将形成耦合电容，当由四边电极发出的电流流向触点，控制器103根据电流的变化比例和强弱就可计算出触摸点的位置。

表面电容触摸屏的优点是支持手指触摸和耐刮伤。

但是，表面电容式触摸屏也有很多缺点，如易受外界环境（温度，湿度，电场）干扰，产生漂移；只支持手指操作；触摸精度低；不支持多点触摸等。

如图4所示，为现有技术中一种传统的投射电容触摸屏示意图。图4中，投射电容触摸屏利用刻蚀后的ITO层401，形成多个水平（X轴）和垂直（Y轴）电极。刻蚀层401包括外部硬化膜层402和403，X轴电极图形404，Y轴电极图形405和位于中间的ITO玻璃406。AC信号407驱动一个轴的电极，作用于屏幕的响应回送至另一个轴的电极。通过扫描感测水平和垂直电极之间的信号电平的变化408判断触摸物900的位置。

投射电容触摸屏的优点是支持多点手指触摸和耐刮伤。

投射电容触摸屏的一个缺点是由于覆盖层的存在，屏幕不完全透明；另一个缺点是成本较高；再一个缺点是易受外界环境（温度，湿度，电场）干扰；再一个缺点是触摸物的速度受到限制；又一个缺点是触摸精度受到电容量的限制。

由于现有技术中的触摸屏应用到小型移动设备和大屏幕设备都不是很理想，因此提供一种克服上述电阻式和电容式触摸屏的缺点的触摸屏是很有必要的。

现有技术中的红外触摸屏触摸高度很高，容易造成误识别，且抗光性能较差。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种能够提高触摸精度，有效降低触摸高度以及良好的抗光性的触摸屏。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案，一种触摸屏包括触摸面板、印刷电路板、红外发射元件和红外接收元件，其中所述红外发射元件和所述红外接收元件安装在所述印刷电路板上，还包括

位于触摸面板边缘的导光部件，用于改变所述红外发射元件发射的光束的传播方向使其沿所述触摸面板的触摸表面传播，并改变沿着所述触摸面板触摸表面传播的光束的方向使其射向所述红外接收元件。

优选地，所述导光部件包括用于改变所述红外发射元件发射的光束的传播方向使其沿所述触摸面板的触摸表面传播的第一导光件；和用于改变沿着所述触摸面板的触摸表面传播的光束的方向使其射向所述红外接收元件的第二导光件。

优选地，所述红外发射元件的发光面朝向所述触摸面板的外侧方向，所述第一导光件包括：第一反射表面，用于反射所述红外发射元件发射的光，使其相对于触摸面板向上传播；第二反射表面，用于反射被所述第一反射表面反射后的光，使其沿着所述触摸面板的触摸表面传播。

可选地，所述第一反射表面与所述触摸面板的夹角为45°，所述第二反射表面与所述第一反射表面相互垂直。

优选地，所述红外接收元件的感光面朝向所述触摸面板的外侧方向，所述第二导光件包括：第三反射表面，用于反射沿所述触摸面板的触摸表面传播的光，使其相对于触摸面板向下传播；第四反射表面，用于反射被所述第三反射表面反射后的光，使其射向所述红外接收元件。

可选地，所述第三反射表面与所述触摸面板的夹角为45°，所述第四反射表面与所述第三反射表面相互垂直。

优选地，所述导光部件具有容纳所述印刷电路板的凹槽，所述印刷电路板固定在所述凹槽中。

优选地，所述导光部件延伸至所述触摸面板的表面。

优选地，还包括与所述导光部件相配合的外框，所述外框与所述导光部件一起构成用于容纳所述印刷电路板、所述红外发射元件和所述红外接收元件的空间。

优选地，所述外框的横截面为“L”形。

优选地，所述红外发射元件和/或所述红外接收元件位于所述印刷电路板的下表面。

应用本发明的上述技术方案，有下列优点：第一、通过光线的遮挡情况识别触摸点，任何不透明的触摸物都适用；第二、红外发射元件发射的光束，经过第一导光件的两次反射，到达触摸表面时已经经历了较长的路程，可以形成较宽的光束，因此可以减少红外发射元件和/或红外接收元件的个数，能够降低成本，也可以实现多点触摸；第三、光束经过第一导光件的两次反射后，沿着触摸面板表面传播，与现有技术中红外发射元件发射的光直接射向触摸面板相比，减少了红外发射元件占用的高度，因此能够减小触摸高度；第四、本发明提供的触摸屏具有较高的抗光性。

附图说明

图1为现有技术中一种触摸系统的示意图；

图2为现有技术中一种电阻式触摸屏示意图；

图3为现有技术中一种表面电容触摸屏示意图；

图4为现有技术中一种投射电容触摸屏示意图；

图5为本发明提供的一个实施例中的触摸屏的俯视图及沿俯视图中AA’的横截面示意图；

图6为本发明提供的一个实施例中的触摸屏的透视图。

具体实施方式

下面将结合具体实施方式及附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图5所示，为本发明一个实施例中的触摸屏俯视图及沿俯视图中AA’的横截面示意图，本实施例中的触摸屏包括一个触摸面板501（可以为一个玻璃面板，也可以为一个触摸检测区域）、印刷电路板502、红外发射元件503和红外接收元件504、导光部件，印刷电路板502可以为一个一体的框形结构，也可以为四个长条形结构首尾拼接成的框形结构，或者为其他形状结构，框形结构的印刷电路板502可以安装在触摸面板501的四周；红外发射元件503安装在框形结构的印刷电路板502的相邻的两个边上，其发光面朝向触摸面板501的外侧，使其发射的光束的方向朝向触摸面板501外边缘的方向传播，红外接收元件504安装在印刷电路板502的另外两个边上，(如图6所示)，其感光面也朝向触摸面板501的外侧，使其接收从触摸面板501的边缘方向传播过来的光，这里所谓的“触摸面板的外侧方向”是指从触摸面板的中心区域指向触摸面板的边缘的方向；导光部件位于触摸面板501的边缘，进一步包括第一导光件505和第二导光件506，其中第一导光件505，用于改变红外发射元件503发射的光束的传播方向使其沿着所述触摸面板501的触摸表面传播，所谓“触摸面板的触摸表面”是指能够在其上进行触摸以实现用户的操作目的的一个表面，优选地，该第一导光件505包括第一反射表面507和第二反射表面508，其中第一反射表面507用于反射红外发射元件503发射的光束，使其相对于触摸面板向上传播，在图5中红外发射元件503向左发射的红外光经第一反射表面反射后反射光向上传播（这里的向左和向上并不一定必须是水平向左和竖直向上）；第二反射表面508用于反射被第一反射表面507反射后的光束使其沿着触摸面板501的触摸表面传播，优选地，第一反射表面507与触摸面板501的夹角为45°，也即当触摸面板水平放置时，第一反射表面507与水平面的夹角为45°，第二反射表面508与第一反射表面507相互垂直；第二导光件506用于改变沿着触摸面板501触摸表面传播的光束的方向，将沿触摸表面传播的光导向红外接收元件504，优选地，该第二导光件506包括第三反射表面509和第四反射表面510，其中第三反射表面509用于反射经第二反射表面508反射后沿着触摸面板501的触摸表面传播的光，使其相对于触摸面板向下传播，图5中，在触摸表面向右传播的光经过第三反射表面发射后的反射光向下传播(这里的向右和向上的方向不一定必须为水平向右和竖直向下)，第四反射表面510用于反射被第三反射表面509反射后的光，使其射向红外接收元件504，被红外接收元件504接收，也即第四反射表面510用于改变经过第三反射表面509反射后的光束的方向，使射向红外接收元件504；优选地，第三反射表面509与触摸面板501的触摸表面的夹角为45°，也即当触摸面板水平放置时，第三反射表面509与水平面的夹角为45°，第四反射表面510与第三反射表面509相互垂直。

优选地，红外发射元件503和红外接收元件504都位于印刷电路板502的下表面（相对于触摸表面），印刷电路板502沿着触摸面板501的边缘设置，且印刷电路板平面与触摸面板501平行，如果印刷电路板与触摸面板501位于同一平面，还可以进一步减少触摸屏的厚度。

当上述触摸屏处于工作状态时，红外发射元件向触摸面板的外侧方向发射光束，该光束首先被第一反射表面反射，光束的方向转变90°后向上传播（设定触摸表面为面朝上），又被第二反射表面反射，由于第二反射表面与第一反射表面垂直，该被第一反射表面反射的光束被第二反射表面反射后方向转变90°，沿着触摸面板的触摸表面传播，然后被位于触摸面板另一侧的导光部件的第三反射表面和第四反射表面反射后射向红外接收元件，被红外接收元件接收，当触摸面板上存在触摸物时，部分光线被触摸物遮挡，与被遮挡的光线相对应的红外接收元件接收的信号发生变化，处理单元根据与被触摸物遮挡的光线相对应的红外发射元件和红外接收元件的位置获取触摸物的位置坐标，根据光线的遮挡情况获取触摸位置的方法可以采用现有技术中的任一种方法，这里就不再赘述。

作为一种优选方式，如图5，第一和第二导光件有凹槽，用于容纳和固定印刷电路板；触摸屏还可以包括分别与第一导光件505和第二导光件506相配合的第一外框511和第二外框512，其中第一外框511位于第一导光件505的下面，与第一导光件505合在一起构成用于安装印刷电路板502和红外发射元件503的空间；第二外框512位于第二导光件506的下面，与第二导光件506合在一起构成用于容纳印刷电路板502和红外接收元件504的空间。第一外框511和第一导光件505、第二外框512和第二导光件506组合在一起相当于一个外壳，可以作为外挂式触摸屏，能够保护印刷电路板及其上的电子元器件513不受损坏，为了配合导光部件的形状，第一外框511和第二外框512的横截面可以设置成“L”型。

当然，红外发射元件与红外接收元件也可以在印刷电路板上交替排列，这种情况下红外发射元件与红外接收元件的发光面与感光面有朝相同方向的，也有朝相反方向的。对于在同一块电路板上交替排列红外发射元件和红外接收元件的情况，这里就不再区分第一导光件和第二导光件及第一外框和第二外框。

作为另一优选方式，第一导光件和第二导光件延伸至触摸面板的表面（参见图5），比较利于固定和校准光线的方向。

本发明提供的触摸屏具有以下优点：第一、通过光线的遮挡情况识别触摸点，任何不透明的触摸物都可以应用在该触摸屏上；第二、红外发射元件发射的光束，经过第一导光件的两次反射，到达触摸表面时已经经历了较长的路程，光线已经被扩散开(因为对于扩散光束而言，光程越长，光束覆盖的面积越大)，形成较宽的光束，与每一个红外发射元件相对应的光束都比较宽，可以减少红外发射元件和红外接收元件的个数，能够降低成本，也可以实现多点触摸；第三、红外发射元件可以位于触摸面板上表面所在的平面以下的部位，光束经过第一导光件的两次反射后，沿着触摸面板表面传播，与现有技术中红外发射元件发射的光直接射向触摸面板相比，减少了红外发射元件占用的高度，因此能够减小触摸高度；第四、本发明提供的触摸屏还具有较高的抗光性。

需要说明的是，上述触摸屏的结构中，除了上面提到的部件之外还包括安装在电路板上的电子元器件、集成电路、处理电路、连接线等，由于这些部件的工作原理及在触摸屏中的连接关系属于现有技术，本发明再赘述。

上述的实施方式只是优选的实施方式，在本领域技术人员不经过创造性劳动就能想到的技术方案，也属于本发明的范围之内，如印刷电路板安装在触摸面板的背面，又如第一导光件和第二导光件的反射表面为弧面等，再如红外发射元件和红外接收元件只分别安装在触摸面板相对的两个边缘，同时只在分别安装有红外发射元件和红外接收元件的两个边缘安装导光部件等。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型。

Claims

1.一种触摸屏，包括触摸面板(501)、印刷电路板(502)、红外发射元件(503)和红外接收元件(504)，其中所述红外发射元件(503)和所述红外接收元件(504)安装在所述印刷电路板(502)上，其特征在于，还包括

位于触摸面板(501)边缘的导光部件，用于改变所述红外发射元件(503)发射的光束的传播方向使其沿所述触摸面板(501)的触摸表面传播，并改变沿着所述触摸面板(501)的触摸表面传播的光束的方向使其射向所述红外接收元件(504)。

2.根据权利要求1所述的触摸屏，其特征在于，所述导光部件包括

用于改变所述红外发射元件(503)发射的光束的传播方向使其沿所述触摸面板(501)的触摸表面传播的第一导光件(505)；和

用于改变沿着所述触摸面板(501)触摸表面传播的光束的方向使其射向所述红外接收元件(504)的第二导光件(506)。

3.根据权利要求2所述的触摸屏，其特征在于，所述红外发射元件(503)的发光面朝向所述触摸面板(501)的外侧方向，所述第一导光件(505)包括：

第一反射表面(507)，用于反射所述红外发射元件(503)发射的光，使其相对于触摸面板(501)向上传播；

第二反射表面(508)，用于反射被所述第一反射表面(507)反射后的光，使其沿着所述触摸面板(501)的触摸表面传播。

4.根据权利要求3所述的触摸屏，其特征在于，所述第一反射表面(507)与所述触摸面板(501)的夹角为45°，所述第二反射表面(508)与所述第一反射表面(507)相互垂直。

5.根据权利要求2所述的触摸屏，其特征在于，所述红外接收元件(504)的感光面朝向所述触摸面板(501)的外侧方向，所述第二导光件(506)包括：

第三反射表面(509)，用于反射沿所述触摸面板(501)的触摸表面传播的光，使其相对于触摸面板(501)向下传播；

第四反射表面(510)，用于反射被所述第三反射表面(509)反射后的光，使其射向所述红外接收元件(504)。

6.根据权利要求5所述的触摸屏，其特征在于，所述第三反射表面(509)与所述触摸面板(501)的夹角为45°，所述第四反射表面(510)与所述第三反射表面(509)相互垂直。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的触摸屏，其特征在于，所述导光部件具有容纳所述印刷电路板(502)的凹槽，所述印刷电路板(502)固定在所述凹槽中。

8.根据权利要求7所述的触摸屏，其特征在于，所述导光部件延伸至所述触摸面板(501)的表面。

9.根据权利要求7所述的触摸屏，其特征在于，还包括

与所述导光部件相配合的外框，所述外框与所述导光部件一起构成用于容纳所述印刷电路板(502)、所述红外发射元件(503)和所述红外接收元件(504)的空间。

10.根据权利要求9所述的触摸屏，其特征在于，所述外框的横截面为“L”形。

11.根据权利要求1至6中任一项所述的触摸屏，其特征在于，所述红外发射元件(503)和/或所述红外接收元件(504)位于所述印刷电路板(502)的下表面。