專(zhuān)利名稱(chēng)：一種紅外觸摸屏的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于光電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種紅外觸摸屏。
背景技術(shù)：
長(zhǎng)期以來(lái)，觸摸屏市場(chǎng)處于五彩紛呈的局面，采用不同技術(shù)的觸摸屏適用于不同 的應(yīng)用環(huán)境，紅外觸摸技術(shù)只是其中的一種，它以高度的穩(wěn)定性、適應(yīng)性及透光性贏得業(yè)內(nèi) 人士的好評(píng)。如圖1所示，為現(xiàn)有技術(shù)中的一種紅外觸摸屏的結(jié)構(gòu)示意圖，該紅外觸摸屏包 括兩組紅外發(fā)射管101、兩組紅外接收管102、觸摸檢測(cè)區(qū)域103及框架104。該紅外觸摸屏 通過(guò)橫向的紅外發(fā)射管與紅外接收管來(lái)確定觸摸物100的縱坐標(biāo)，通過(guò)縱向的紅外發(fā)射管 與紅外接收管來(lái)確定觸摸物100的橫坐標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)觸摸定位。這種紅外觸摸屏需要兩組 紅外發(fā)射管與兩組紅外接收管才能實(shí)現(xiàn)觸摸定位，生產(chǎn)成本過(guò)高。

實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種只需要一組紅外發(fā)射管與一 組紅外接收管就能實(shí)現(xiàn)觸摸定位的紅外觸摸屏，該紅外觸摸屏包括紅外發(fā)射管、紅外接收 管及觸摸檢測(cè)區(qū)域，所述紅外觸摸屏只包含有一組紅外發(fā)射管和一組紅外接收管且所述一 組紅外發(fā)射管和所述一組紅外接收管位置相對(duì)，所述紅外觸摸屏還包含有光束分散器，所 述光束分散器安裝在紅外發(fā)射管附近；每個(gè)紅外發(fā)射管所發(fā)射出的紅外光經(jīng)光束分散器處 理后生成至少一條紅外光束，從至少一個(gè)方向穿過(guò)觸摸檢測(cè)區(qū)域，被至少一個(gè)紅外接收管 所接收；所有的紅外光束在觸摸檢測(cè)區(qū)域形成了交叉的紅外光束陣列。依照本實(shí)用新型的一個(gè)方面，所述交叉的紅外光束陣列中包含有兩組平行的紅外 光束。依照本實(shí)用新型的一個(gè)方面，所述兩組平行的紅外光束與同一條框架邊的夾角相 同。依照本實(shí)用新型的一個(gè)方面，所述紅外觸摸屏還包含有框架，所述紅外發(fā)光管與 紅外接收管分別安裝在兩條較長(zhǎng)的框架邊上。依照本實(shí)用新型的一個(gè)方面，所述紅外觸摸屏還包含有框架，所述紅外發(fā)光管與 紅外接收管分別安裝在兩條較短的框架邊上。依照本實(shí)用新型的一個(gè)方面，所述光束分散器為片型聚合物材料，在所述片型聚 合物材料的一個(gè)面上設(shè)有偏轉(zhuǎn)發(fā)生元件。依照本實(shí)用新型的一個(gè)方面，所述偏轉(zhuǎn)發(fā)生元件為楔形槽。依照本實(shí)用新型的一個(gè)方面，所述光束分散器為非聚焦凹透鏡。依照本實(shí)用新型的一個(gè)方面，所述一組紅外發(fā)射管中的兩端部分的每個(gè)紅外發(fā)射 管所發(fā)射的紅外光經(jīng)所述紅外光束處理后生成至少兩條紅外光束，從至少兩個(gè)方向穿過(guò)觸 摸檢測(cè)區(qū)域，被至少兩個(gè)紅外接收管所接收。依照本實(shí)用新型的一個(gè)方面，所述一組紅外發(fā)射管中的兩端部分的紅外發(fā)射管與所述一組紅外接收管中的兩端部分的紅外接收管的安裝位置位于所述觸摸檢測(cè)區(qū)域之外。依照本實(shí)用新型的一個(gè)方面，所述一組紅外發(fā)射管中的兩端部分的紅外發(fā)射管與 所述一組紅外接收管中的兩端部分的紅外接收管的安裝位置位于所述觸摸檢測(cè)區(qū)域之外。本實(shí)用新型的其它方面和/或優(yōu)點(diǎn)將在下面的說(shuō)明中部分描述，并且其中部分在 該說(shuō)明中是顯而易見(jiàn)的，或者可以穿過(guò)本實(shí)用新型的實(shí)踐中學(xué)習(xí)到。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的一種紅外觸摸屏的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型所述紅外觸摸屏的一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖2所示紅外觸摸屏的紅外光束的一種設(shè)置方式的示意圖；圖4為圖2所示紅外觸摸屏的紅外光束的另一種設(shè)置方式的示意圖；圖5為圖2中光束分散器一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為圖5所示光束分散器在應(yīng)用時(shí)的立體示意圖；圖7為圖5所示光束分散器的另一種結(jié)構(gòu)圖；圖8為圖5所示光束分散器的第三種種結(jié)構(gòu)圖；圖9為圖5所示光束分散器的第四種結(jié)構(gòu)圖；圖10為圖2中光束分散器另一種實(shí)施例的立體結(jié)構(gòu)圖；圖11為圖10所示光束分散器的應(yīng)用時(shí)的平面示意圖；圖12為本實(shí)用新型實(shí)施例所述紅外觸摸屏的一種優(yōu)化方案的結(jié)構(gòu)示意圖；圖13為本實(shí)用新型實(shí)施例所述紅外觸摸屏的另一種優(yōu)化方案的結(jié)構(gòu)示意圖；圖14為用于本實(shí)用新型實(shí)施例所述紅外觸摸屏的觸摸定位方法的流程圖；以及圖15為圖14所示觸摸定位方法中用計(jì)算觸摸物位置坐標(biāo)的公式的參照?qǐng)D。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。下面將開(kāi)始本實(shí)用新型的實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明，根據(jù)相應(yīng)的附圖說(shuō)明其實(shí)施例，其 中通篇相同的附圖標(biāo)記指代相同的元件。下面將穿過(guò)參照附圖說(shuō)明實(shí)施例以解釋本實(shí)用新型。盡管公知的零件或元件對(duì)本實(shí)用新型重要，但是在下面將不說(shuō)明或簡(jiǎn)要說(shuō)明，如 紅外觸摸屏的內(nèi)部重要結(jié)構(gòu)組件之間的連接關(guān)系等，只詳細(xì)地對(duì)本實(shí)用新型的特征結(jié)構(gòu)進(jìn) 行描述。如圖2所示為本實(shí)用新型所述紅外觸摸屏的一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，這種紅外 觸摸屏包括一組紅外發(fā)射管101、一組紅外接收管102、觸摸檢測(cè)區(qū)域103、框架104及光束 分散器105，一組紅外發(fā)射管101與一組紅外接收管102位置相對(duì)，光束分散器105安裝在 紅外發(fā)射管101前方，每個(gè)紅外發(fā)射管101所發(fā)射出的紅外光106經(jīng)光束分散器105處理 后生成至少一條紅外光束107，紅外光束107從至少一個(gè)方向穿過(guò)觸摸檢測(cè)區(qū)域103被至少 一個(gè)紅外接收管102所接收，所有的紅外光束107在觸摸檢測(cè)區(qū)域103形成了交叉的紅外 光束陣列(或稱(chēng)為紅外光束網(wǎng)格)，即在本實(shí)用新型中，每一個(gè)紅外發(fā)射管101所發(fā)出的光 經(jīng)光束分散器105后最終被至少一個(gè)紅外接收管102所接收，也就是說(shuō)，在本實(shí)用新型中，有的紅外發(fā)射管101所發(fā)出的光經(jīng)光束分散器105后最終可能被一個(gè)紅外接收管102所接 收，有的紅外發(fā)射管101所發(fā)出的光經(jīng)光束分散器105后最終可能被兩個(gè)或兩個(gè)以上的紅 外接收管102所接收。當(dāng)觸摸物(如用戶的手指、手寫(xiě)筆等)105在觸摸檢測(cè)區(qū)域103內(nèi)觸 擊，就會(huì)阻斷至少兩條紅外光束107，而每條紅外光束107所對(duì)應(yīng)的紅外發(fā)射管101與紅外 接收管102的位置是固定的，根據(jù)相似三角形定理，很容易就能計(jì)算出任意兩條斜率不同 的被阻斷的紅外光束107的交點(diǎn)的位置，該交點(diǎn)的位置即為觸摸物100的位置。這種結(jié)構(gòu) 的紅外觸摸屏只需要一組紅外發(fā)射管與一組紅外接收管就能夠?qū)崿F(xiàn)觸摸定位，極大的減少 了電子元件的數(shù)量，既簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)又降低了生產(chǎn)成本。這種紅外觸摸屏中的紅外光束107 只需要在觸摸檢測(cè)區(qū)域103內(nèi)構(gòu)造出有足夠多的交點(diǎn)的交叉的紅外光陣列即可，紅外光束 107的設(shè)置可以是無(wú)序的交叉紅外陣列，具體可參照?qǐng)D3 ；紅外光束107的分布也可以設(shè)置 成有序的，例如，紅外光束107可設(shè)置成兩組平行的紅外光束107且該兩組平行的紅外光 束107兩兩相交，圖2所示的紅外觸摸屏中的紅外光束107就是這種設(shè)置方式中的一種情 況，在實(shí)際應(yīng)用中也多采用這種設(shè)置方式，這樣設(shè)計(jì)利于紅外觸摸屏的大批量組裝，減少因 紅外發(fā)射管與紅外接收管安裝角度偏差所造成的檢測(cè)精度降低。為了進(jìn)一步優(yōu)化這種設(shè)置 方式，可令兩組平行的紅外光束107與同一條框架邊所形成的夾角相同，圖4就為此種情況 中的一種情況，第一平行紅外光束401與第一框架邊1041的夾角為α，第二平行紅外光束 402與第一框架邊1041的夾角為β，α = β。這種對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)更便于安裝，提高紅外觸摸屏 的檢測(cè)精度。同樣也可以令每個(gè)紅外發(fā)射管101對(duì)應(yīng)四個(gè)、五個(gè)或更多個(gè)紅外接收管，這里 不再做圖進(jìn)行具體描述。在實(shí)際應(yīng)用中，如該紅外觸摸屏為大尺寸紅外觸摸屏，則紅外發(fā)射 管101與紅外接收管102 —般被安裝在兩條長(zhǎng)度較長(zhǎng)的框架邊上；如該紅外觸摸屏為小尺 寸紅外觸摸屏，則紅外發(fā)射管101與紅外接收管102 —般被安裝在兩條長(zhǎng)度較短的框架邊 上。這兩種安裝方式在保證檢測(cè)精度地條件下盡可能的降低了成本，因其安裝方式簡(jiǎn)單，所 以不再作圖描述。在實(shí)際應(yīng)用中，框架不是必需，在有些情況下，也可以沒(méi)有。 如圖5所示為圖2中光束分散器一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，該光束分散器105可 由一個(gè)片型聚合物材料(如有機(jī)玻璃)構(gòu)成，沿著光束發(fā)散器105的前壁501有一列/組 偏轉(zhuǎn)發(fā)生元件502，每個(gè)偏轉(zhuǎn)發(fā)生元件502是由第一斜面503和第二斜面504構(gòu)成的楔形 槽，紅外發(fā)射管101所發(fā)射的紅外光106射入偏轉(zhuǎn)發(fā)生元件502時(shí)，紅外光106接觸第一斜 面503和第二斜面504發(fā)生第一次折射，之后接觸后壁505發(fā)生第二次折射，從而使得紅外 光106被該光束分散器105分散成不同角度的第一紅外光束1071與第二紅外光束1072，達(dá)到了分散光束的作用。同時(shí)，可參照?qǐng)D6，圖6為光束分散器在應(yīng)用時(shí)的立體演示圖。在 實(shí)際應(yīng)用中，通過(guò)改變偏轉(zhuǎn)發(fā)生元件502的形狀，可以改變被其所分散出的紅外光束的發(fā) 射角度及數(shù)量，如圖7所示，令偏轉(zhuǎn)發(fā)生元件502中的第一斜面503與第二斜面504的傾斜 方向?qū)ΨQ(chēng)，紅外光106可被其分散為+45度的第一紅外光束1071與-45度的第二紅外光束 1072 ；如圖8所示，縮小偏轉(zhuǎn)發(fā)生元件502的開(kāi)口，部分紅外光接觸第一斜面503和第二斜 面504，發(fā)生第一次折射，之后接觸后壁505發(fā)生第二次折射。部分紅外光垂直接觸前壁501 和后壁505，不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。即該光束分散器105將紅外光106分散成正角度的第一紅外光 束1071、負(fù)角度的第二紅外光束1072和0度第三紅外光束1073 ；如圖9所示，令第二斜面 504為0度，則紅外光106在接觸第一斜面503發(fā)生第一次折射，之后接觸后壁505發(fā)生第 二次折射后形成一正角度紅外光束107，以上所有角度均為與紅外光106傳輸方向的夾角。[0035]如圖10與圖11所示為圖2中光束分散器的另一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖，在圖10中， 光束分散器為一個(gè)非聚焦凹透鏡1001，非聚焦凹透鏡1001的前表面1002由大量小平斜面 1003組成。圖11中的紅外發(fā)射器101為廣角紅外發(fā)射器，其所發(fā)射出的紅外光106穿過(guò)背 表面1101進(jìn)入非聚焦凹透鏡1001，非聚焦凹透鏡1001將紅外光106發(fā)散成第一紅外光束 1071和第二光束1072，達(dá)到了分散光束的作用。 如圖12所示為本實(shí)用新型實(shí)施例所述紅外觸摸屏的一種優(yōu)化方案的結(jié)構(gòu)示意 圖，在該優(yōu)化方案中兩端部分的紅外發(fā)射管1012所發(fā)射的紅外光束107能被紅外接收管 1024、紅外接收管1025與紅外接收管1026所接收。經(jīng)過(guò)這種優(yōu)化方案優(yōu)化過(guò)的紅外觸摸 屏與圖2所示紅外觸摸屏相比在框架邊區(qū)域1201 (虛線區(qū)域)處的紅外光束107的數(shù)量更 多，在框架邊區(qū)域1201內(nèi)的紅外網(wǎng)格也更為密集，從而提高了框架邊區(qū)域1201處的檢測(cè)精 度。如圖13所示為對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例所述紅外觸摸屏的另一種優(yōu)化方案的結(jié)構(gòu)示 意圖，構(gòu)成框架104的四條框架邊分別為第一框架邊1041、第二框架邊1042、第三框架邊 1043及第四框架邊1044。紅外發(fā)射管101與紅外接收管102分別安裝在第一框架邊1041 與第三框架邊1043內(nèi)(紅外發(fā)射管101與紅外接收管102也可以分別安裝在第二框架邊 1042與第四框架邊1044內(nèi))。為了進(jìn)一步提高框架邊區(qū)域1201處的檢測(cè)精度，可將一組 紅外發(fā)射管101中的兩端部分的紅外發(fā)射管101與一組紅外接收管102中的兩端部分的紅 外接收管102的安裝位置位于觸摸檢測(cè)區(qū)域103之外。也就是將兩端處的紅外發(fā)射管1013 與紅外接收管1027安裝在第二框架邊1042內(nèi)，將紅外發(fā)射管1014與紅外接收管1028安 裝在第四框架邊1044內(nèi)。這種結(jié)構(gòu)上的調(diào)整將檢測(cè)精度低的原框架邊區(qū)域1201移至第二 框架邊1042與第四框架邊1044內(nèi)部，提高了觸摸檢測(cè)區(qū)域103的檢測(cè)精度。如圖14所示為用于本實(shí)用新型實(shí)施例所述觸摸屏的觸摸定位方法的流程圖，該 觸摸定位方法包括以下步驟進(jìn)入步驟1401，啟動(dòng)紅外觸摸屏，依次選通所有預(yù)設(shè)的紅外光束。在步驟1401中，依次選通所有紅外發(fā)射管與其所對(duì)應(yīng)的紅外發(fā)光管之間的紅外 光束，在觸摸檢測(cè)區(qū)域內(nèi)形成了交叉的紅外光陣列(或被稱(chēng)為紅外光網(wǎng)格)。如圖2所示的紅外觸摸屏執(zhí)行本步驟，其中紅外發(fā)射管101的編號(hào)為i1、i2、
i3......in，紅外接收管102的編號(hào)為r1、r2、r3......rn，依次選通紅外光束i1rp、i2rp+1、
i3rp+2.......in+1-prn、iqr1、iq-1r2, iq+2r3......inrn+1-q，在觸摸檢測(cè)區(qū)域內(nèi)形成了交叉的紅外
光陣列。其中，n、p、q為自然數(shù)且p<n，q<n。進(jìn)入步驟1402，判斷是否有紅外光束被阻斷，如無(wú)紅外光束被阻斷，則返回步驟 1401 ；如有紅外光束被阻斷，則記錄該被阻斷的紅外光束。在步驟1402中，如無(wú)紅外光束被阻斷，則說(shuō)明在觸摸檢測(cè)區(qū)域內(nèi)未存有觸摸物， 則返回步驟1401，重新依次選通所有紅外光束，檢測(cè)整個(gè)觸摸檢測(cè)區(qū)域；如有紅外光束被 阻斷，則說(shuō)明在觸摸檢測(cè)區(qū)域內(nèi)存有觸摸物，則記錄被阻斷的紅外光束所對(duì)應(yīng)的紅外發(fā)射 管及紅外接收管的坐標(biāo)；如圖2所示的紅外觸摸屏執(zhí)行本步驟，如紅外觸摸屏在依次選通紅外光束iirp、
i2rp+1、i3rp+2......in+1-prn、 iqr1、iq+1r2, iq+2r3......inrn+1-q 時(shí)沒(méi)有紅外光束被阻斷，則返回步
驟1401 ；如紅外光束i3rp+2、iq+4r5被阻斷，則記錄紅外光束i3rp+2、iq+4r5所對(duì)應(yīng)的紅外發(fā)射管込、、+4、紅外接收管rp+2、r5的坐標(biāo)。進(jìn)入步驟1403，計(jì)算被阻斷的紅外光束之間的交點(diǎn)的坐標(biāo)，該交點(diǎn)的坐標(biāo)即為觸 摸物的坐標(biāo)，并把坐標(biāo)數(shù)據(jù)送到計(jì)算機(jī)中進(jìn)行處理。參照?qǐng)D15，在步驟1403中，從步驟1401中所獲取的被阻斷的紅外光束中選取任意 兩條被阻斷的紅外光束AC、BD，其中，被阻斷的紅外光束AC所對(duì)應(yīng)的紅外發(fā)射管A的內(nèi)部 坐標(biāo)為(m，a)，所對(duì)應(yīng)的紅外接收管C的內(nèi)部坐標(biāo)為(n，c)；被阻斷的紅外光束B(niǎo)D所對(duì)應(yīng) 的紅外發(fā)射管B的內(nèi)部坐標(biāo)為(m，b)，所對(duì)應(yīng)的紅外接收管D的內(nèi)部坐標(biāo)為(n，d)。同時(shí)需 要滿足c-a興d-b，即AC與BD相交。4fA(m，a)、C(n，c)、B(m，b)、D(n，d)帶入公式將步驟
中所得到的被阻擋的紅外光束所對(duì)應(yīng)的紅外發(fā)射管與紅外接收管的坐標(biāo)代入公式
Γ πan - bn + md — mc
權(quán)利要求一種紅外觸摸屏，包括紅外發(fā)射管、紅外接收管、觸摸檢測(cè)區(qū)域，其特征在于所述紅外觸摸屏只包含有一組紅外發(fā)射管和一組紅外接收管且所述一組紅外發(fā)射管和所述一組紅外接收管位置相對(duì)，所述紅外觸摸屏還包含有光束分散器，所述光束分散器安裝在紅外發(fā)射管附近；每個(gè)紅外發(fā)射管所發(fā)射出的紅外光經(jīng)光束分散器處理后生成至少一條紅外光束，從至少一個(gè)方向穿過(guò)觸摸檢測(cè)區(qū)域，被至少一個(gè)紅外接收管所接收；所有的紅外光束在觸摸檢測(cè)區(qū)域形成了交叉的紅外光束陣列。
2.如權(quán)利要求1所述的紅外觸摸屏，其特征在于所述觸摸屏還包含有框架，所述紅外 發(fā)光管與紅外接收管分別安裝在兩條較長(zhǎng)的框架邊上。
3.如權(quán)利要求1所述的紅外觸摸屏，其特征在于所述觸摸屏還包含有框架，所述紅外 發(fā)光管與紅外接收管分別安裝在兩條較短的框架邊上。
4.如權(quán)利要求1所述的紅外觸摸屏，其特征在于所述光束分散器為片型聚合物材料， 在所述片型聚合物材料的一個(gè)面上設(shè)有偏轉(zhuǎn)發(fā)生元件。
5.如權(quán)利要求4所述的紅外觸摸屏，其特征在于所述偏轉(zhuǎn)發(fā)生元件為楔形槽。
6.如權(quán)利要求1所述的紅外觸摸屏，其特征在于所述光束分散器為非聚焦凹透鏡。
7.如權(quán)利要求1至6之一所述的紅外觸摸屏，其特征在于所述一組紅外發(fā)射管中的 兩端部分的每個(gè)紅外發(fā)射管所發(fā)射的紅外光經(jīng)所述光束分散器處理后生成至少兩條紅外 光束，從至少兩個(gè)方向穿過(guò)觸摸檢測(cè)區(qū)域，被至少兩個(gè)紅外接收管所接收。
8.如權(quán)利要求7所述的紅外觸摸屏，其特征在于所述一組紅外發(fā)射管中的兩端部分 的紅外發(fā)射管與所述一組紅外接收管中的兩端部分的紅外接收管的安裝位置位于所述觸 摸檢測(cè)區(qū)域之外。
9.如權(quán)利要求1至6之一所述的紅外觸摸屏，其特征在于所述一組紅外發(fā)射管中的 兩端部分的紅外發(fā)射管與所述一組紅外接收管中的兩端部分的紅外接收管的安裝位置位 于所述觸摸檢測(cè)區(qū)域之外。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種紅外觸摸屏，包括紅外發(fā)射管、紅外接收管、觸摸檢測(cè)區(qū)域，該紅外觸摸屏只包含有一組紅外發(fā)射管和一組紅外接收管且一組紅外發(fā)射管和一組紅外接收管位置相對(duì)，紅外觸摸屏還包含有光束分散器，光束分散器安裝在紅外發(fā)射管附近，每個(gè)紅外發(fā)射管所發(fā)射出的紅外光經(jīng)光束分散器處理后生成至少一條紅外光束，從至少一個(gè)方向穿過(guò)觸摸檢測(cè)區(qū)域，被至少一個(gè)紅外接收管所接收，所有的紅外光束在觸摸檢測(cè)區(qū)域形成了交叉的紅外光束陣列。這種紅外觸摸屏只需要一組紅外發(fā)射管與一組紅外接收管就能實(shí)現(xiàn)觸摸定位，簡(jiǎn)化了紅外觸摸屏的結(jié)構(gòu)，降低了生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)G06F3/042GK201773381SQ20092021963
公開(kāi)日2011年3月23日 申請(qǐng)日期2009年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月30日
發(fā)明者劉建軍, 劉新斌, 葉新林, 張海兵 申請(qǐng)人:北京匯冠新技術(shù)股份有限公司