專利名稱：檢測觸摸的方法以及光學(xué)觸摸傳感系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種檢測觸摸的方法，更具體地，涉及一種檢測觸摸的方法和使用該 方法的平板，其中設(shè)定高閾值水平和低閾值水平以在下面的結(jié)構(gòu)中進(jìn)行更靈敏的檢測，該 結(jié)構(gòu)使用定位在至少三個(gè)拐角處的用于接收和發(fā)射光的紅外相機(jī)以及用于將來自紅外相 機(jī)的光再次反射回紅外相機(jī)的逆反射板。
背景技術(shù)：
一般而言，觸摸屏是在使用多種顯示器的信息通信設(shè)備和用戶之間的界面(接 口)類型之一。觸摸屏是當(dāng)用戶親自以手或筆接觸屏幕時(shí)使用戶能夠與該設(shè)備交互的輸入 單元。由于任何人都可通過用手指觸摸顯示設(shè)備上顯示的按鈕來使用觸摸屏，因此觸摸 屏是允許對其進(jìn)行對話和直觀操作的設(shè)備。由于這些特點(diǎn)，觸摸屏被應(yīng)用于眾多領(lǐng)域，例如 銀行和公共機(jī)構(gòu)中的柜員機(jī)、各種醫(yī)療器械、旅游和主要設(shè)施引導(dǎo)設(shè)備和交通引導(dǎo)設(shè)備。觸摸屏存在多種類型，根據(jù)所使用的檢測方法，例如電阻式觸摸屏、微電容式觸摸 玻璃、超聲波觸摸玻璃、紅外型觸摸屏等等，但不局限于此。電阻式觸摸屏通常具有兩個(gè)透明導(dǎo)電層，其下層由涂覆有導(dǎo)電材料的玻璃或塑料 形成而其上層由涂覆有導(dǎo)電材料的薄膜形成。這兩層由縮微印刷的間隔物隔離開并且電性 絕緣。電阻式觸摸屏是這樣的設(shè)備在向涂覆有導(dǎo)電材料的兩層上施加固定電壓的狀態(tài)下， 當(dāng)用手或觸摸筆觸摸上板時(shí)導(dǎo)致在上板(X軸)和下板(Y軸)每個(gè)上的電阻式變化。在這 種情況下，控制器通過檢測電阻的變化來計(jì)算X(上板)位置和Y(下板)位置并在監(jiān)視器 上顯示上述位置或者作為數(shù)據(jù)輸入。微電容式觸摸玻璃具有用薄導(dǎo)電材料涂覆的透明玻璃傳感器。因此，沿著導(dǎo)電層 的外圍精確地印刷有電極圖案并且在薄導(dǎo)電涂層上緊密地布置有透明玻璃保護(hù)薄膜以保 護(hù)并封住傳感器。在微電容式觸摸玻璃中，電壓被施加給屏幕，電極圖案通過導(dǎo)電層在觸摸 傳感器表面上形成低電壓場。當(dāng)手指觸摸屏幕時(shí)，微電流流過觸摸點(diǎn)。來自每個(gè)角的電流 與該角至手指的距離成比例，觸摸屏控制器計(jì)算電流的比率以得到做出觸摸的位置。與100%由玻璃材料形成且甚至由于微小的表面損壞或磨損就導(dǎo)致昂貴的觸摸屏 的壽命就此終結(jié)的其他產(chǎn)品相比較，超聲波觸摸玻璃根本不受表面損壞或磨損的影響。觸 摸屏控制器向變換器提供5MHz電信號以產(chǎn)生超聲波，所產(chǎn)生的超聲波通過反射射線經(jīng)過 觸摸屏的表面。在超聲波觸摸玻璃中，如果使用者按壓觸摸屏的表面，經(jīng)過按壓點(diǎn)的一部分 超聲波被使用者吸收，因此丟失的信號立即被控制器通過所接收到的信號和電子地圖識別出來，并基于此，計(jì)算出當(dāng)前具有信號變化的點(diǎn)坐標(biāo)。這樣的一系列步驟不依賴于X和Y軸 執(zhí)行。 紅外射線沿直線傳播，因此如果紅外射線遇到障礙，那么紅外射線不能傳播，而紅 外型觸摸屏利用了紅外射線的屬性。被施加有壓力的部分在橫向和縱向上切斷紅外射線， 而切斷部分的X和Y坐標(biāo)被讀出用于感測。紅外線型觸摸屏通過檢測觸摸屏正面的紅外射 線掃描光的切斷來識別觸摸的位置。紅外型觸摸屏對X和y軸都具有從一側(cè)發(fā)射并在相對 側(cè)接收的紅外射線以形成紅外射線柵格。 盡管上述類型具有不同的優(yōu)點(diǎn)，但近來紅外型觸摸屏還是由于需要施加給觸摸屏 的壓力最小以及布置便利而引起注意。將參考附圖描述現(xiàn)有技術(shù)的紅外型觸摸屏。圖1圖示示出現(xiàn)有技術(shù)的紅外型觸摸屏的觸摸檢測方法的平面圖。參考圖1，現(xiàn)有技術(shù)的紅外型觸摸屏具有安裝在面板10的兩相鄰拐角處的紅外傳 感器5和安裝至面板10的三側(cè)的反射板7。按照下述來檢測紅外型觸摸屏的觸摸。即，反射來自面板10的兩相對端處的紅外 傳感器5的光，感測觸摸時(shí)的光切斷，并計(jì)算其角度，以感知觸摸。但是，紅外型觸摸屏在紅外傳感器5之間具有大于一定角度范圍的死區(qū)，在死區(qū) 中不能進(jìn)行檢測，使得特定區(qū)域的觸摸精度不足而需要調(diào)整。為了調(diào)整死區(qū)，將紅外傳感器 放置在液晶顯示面板的拐角的外面以在液晶面板的外側(cè)形成死區(qū)。在這種情況下，就需要 觸摸屏大于液晶面板，導(dǎo)致對圖像顯示不起作用的無效區(qū)域增加，從而使得顯示設(shè)備的效 率很差。通常，液晶面板與觸摸屏是分開的。如果旨在允許觸摸功能，則需要額外的工作來 組裝各個(gè)組件并將坐標(biāo)應(yīng)用到適于液晶面板的觸摸屏上，以及將觸摸屏固定至液晶模塊。在現(xiàn)有技術(shù)的觸摸屏中，精確坐標(biāo)的選擇很困難，且一次可能只感知一個(gè)觸摸點(diǎn)。 換句話說，如果在同一時(shí)間觸摸觸摸屏上的兩個(gè)點(diǎn)，那么觸摸屏不能感知上述觸摸或者感 知首先被觸摸的一個(gè)觸摸點(diǎn)，而引起錯(cuò)誤。圖2圖示示出現(xiàn)有技術(shù)觸摸屏的觸摸傳感方法的圖表，而圖3圖示示出根據(jù)上述 在面板上使用圖2的方法的光量、每個(gè)像素的閾值水平和觸摸感知的模擬圖。參考圖2，在現(xiàn)有技術(shù)的觸摸屏中，如果在感測每個(gè)區(qū)域的光量時(shí)存在光量減少的 部分，那么就確定該部分被觸摸。也就是說，如果所感測的光量大于預(yù)定的觸摸感知閾值水平，那么將該感測到的 光量確定為沒有發(fā)生觸摸，而如果所感測的光量小于預(yù)定的觸摸感知閾值水平，那么將該 感測到的光量確定為發(fā)生了觸摸。圖3示出將紅外相機(jī)感測的每個(gè)區(qū)域的實(shí)際光量與該些區(qū)域的觸摸感知水平相 比較的圖表。在現(xiàn)行紅外相機(jī)中，由于距紅外相機(jī)的距離差別和在逆反射板上入射角度的差 別，產(chǎn)生逆反射板反射的光量與返回到紅外相機(jī)的光量的差別，導(dǎo)致區(qū)域之間并非由于實(shí) 際觸摸所導(dǎo)致光量變化的固有光量差別。圖3圖示將上述情況考慮在內(nèi)時(shí)，觸摸感知閾值 水平隨著區(qū)域而變化。在這種情況下，在大約250像素和300像素處感測到小于觸摸感知閾值水平的光量，將這些部分確定為被觸摸的。但是，現(xiàn)有技術(shù)的觸摸傳感方法具有下列問題。在根據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)的觸摸傳感方法中，如果反射性材料，特別是諸如手指甲、金 屬或鏡子的具有高反射表面的觸摸工具做出觸摸，將檢測到大于閾值水平的反射光，導(dǎo)致 不存在觸摸的錯(cuò)誤判斷。另外，在現(xiàn)有技術(shù)的觸摸檢測中，每個(gè)區(qū)域的觸摸感知檢測閾值水平被設(shè)定為在 上述區(qū)域中沒有觸摸的情況下，從紅外相機(jī)射出的光到達(dá)逆反射面板并返回紅外相機(jī)的光 量的大約80%。然而，如果用細(xì)筆或類似物觸摸特定部分，那么如果以未觸摸光量的大約 80%或以下來確定觸摸，由上述觸摸導(dǎo)致的細(xì)微變化的光量會由于該細(xì)微變化而不能被檢 測到。由于紅外相機(jī)的布置和在逆反射板上的入射角導(dǎo)致與觸摸無關(guān)的在逆反射板處 反射的光量的固有差別，這也易于造成對在具有小光量部分處的輕微觸摸變化的檢測失 敗。

發(fā)明內(nèi)容
相應(yīng)地，本發(fā)明涉及檢測觸摸的方法。本發(fā)明的目的是提供一種在使用于至少三個(gè)角上設(shè)置有用于接收和發(fā)射光的紅 外相機(jī)以及用于將來自該紅外相機(jī)的光反射回紅外相機(jī)的逆反射板的結(jié)構(gòu)中，用于檢測觸 摸的方法，該方法設(shè)定高閾值水平和低閾值水平兩者以用于改進(jìn)的觸摸檢測。光學(xué)觸摸傳感方法包括感測對應(yīng)于觸摸區(qū)域的光，將感測到的對應(yīng)于觸摸區(qū)域的 光的第一量與第一低閾值相比較，如果第一量小于或等于第一低閾值則確定做出了觸摸， 將感測到的對應(yīng)于觸摸區(qū)域的光的第一量與高閾值相比較，如果第一量大于或等于高閾值 則確定做出了觸摸。光學(xué)觸摸傳感系統(tǒng)包括可用于感測對應(yīng)于觸摸區(qū)域的光的光學(xué)傳感器模塊，以及 與光學(xué)傳感器耦合的控制單元，該控制單元可用于將感測到的對應(yīng)于觸摸區(qū)域的光的第一 量與第一低閾值相比較，如果第一量小于或等于第一低閾值則確定做出了觸摸，將感測到 的對應(yīng)于觸摸區(qū)域的光的第一量與高閾值相比較，如果第一量大于或等于高閾值則確定做 出了觸摸。本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、目的和特征將部分地在下面描述的部分中闡明，而部分對于 本領(lǐng)域技術(shù)人員來說在研究下面的描述后是顯而易見的或可以從本發(fā)明的實(shí)踐中習(xí)得。本 發(fā)明的目的和其它優(yōu)點(diǎn)可以通過在此的文字描述和權(quán)利要求以及附圖中詳細(xì)指出的裝置 來實(shí)現(xiàn)和獲得。需要理解的是，關(guān)于本發(fā)明的前面的概要描述和下列的詳細(xì)描述都是示例性和說 明性的，并旨在提供對如所要求保護(hù)的本發(fā)明的進(jìn)一步的解釋。


包括附圖以提供對于本發(fā)明的進(jìn)一步理解并將附圖結(jié)合進(jìn)來組成本說明書的一 部分，用于圖示本發(fā)明實(shí)施例，并和說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。在附圖中圖1圖示示出現(xiàn)有技術(shù)的紅外型觸摸屏的觸摸檢測方法的平面圖2圖示示出在現(xiàn)有技術(shù)的觸摸屏中的觸摸傳感方法的圖表；圖3圖示模擬的圖表，在該模擬中通過在實(shí)際面板上使用圖2的方法以示出在不 同像素位置的光量和閾值水平以及觸摸檢測；圖4圖示具有光學(xué)傳感框架的顯示設(shè)備的平面圖，在該光學(xué)傳感器結(jié)構(gòu)上應(yīng)用有 根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的觸摸檢測方法；圖5圖示在圖4中的拐角部分的透視圖；圖6圖示示出當(dāng)將逆反射板放置在顯示面板的一側(cè)時(shí)，實(shí)測角與入射角的差別的 圖表；圖7圖示示出反射效率對逆反射板入射角的圖表；圖8圖示示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的用于檢測觸摸的方法的步驟的流程圖；圖9圖示示出具有光學(xué)傳感框架的顯示面板的方框圖，在該光學(xué)傳感框架上應(yīng)用 有根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的觸摸檢測方法；圖10圖示在圖9中的觸摸控制器；圖11圖示示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的檢測觸摸的方法的圖表；圖12圖示模擬的圖表，在該模擬中將圖11中檢測觸摸的方法應(yīng)用至實(shí)際面板上 不同光量的區(qū)域；圖13圖示當(dāng)應(yīng)用本發(fā)明檢測觸摸的方法時(shí)，用于檢測像手指甲的有表面反射的 主體的觸摸的方案的模擬的圖表；圖14圖示當(dāng)應(yīng)用本發(fā)明檢測觸摸的方法時(shí)，用于檢測細(xì)筆等的輕微觸摸的方案 的模擬的圖表。
具體實(shí)施例現(xiàn)將詳細(xì)參考本發(fā)明的具體實(shí)施例，其例子在附圖中示出。在附圖中盡可能始終 使用相同的附圖標(biāo)記指示相同或相似的部分。在描述了應(yīng)用本發(fā)明檢測觸摸的方法的結(jié)構(gòu)之后，將描述在該結(jié)構(gòu)上應(yīng)用的檢測 觸摸的方法。圖4圖示具有光學(xué)傳感框架的顯示設(shè)備的平面圖，在該光學(xué)傳感框架中應(yīng)用根據(jù) 本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的觸摸檢測方法，而圖5圖示在圖4中的拐角部分的透視圖。參考圖4，具有嵌入的光學(xué)傳感框架的液晶顯示設(shè)備1000在平面上包括在顯示 面板80的三個(gè)角處，分別面對的紅外相機(jī)傳感器模塊200，分別在四條側(cè)邊上且不包括安 裝有紅外相機(jī)傳感器模塊200的拐角處提供的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)(未示出)，以及附接到每個(gè)導(dǎo)向結(jié) 構(gòu)側(cè)面的具有多組連續(xù)棱鏡的逆反射層的逆反射板300。紅外傳感器模塊200、導(dǎo)向結(jié)構(gòu)和 逆反射板300總體被稱作光學(xué)傳感框架550。在一些情況下，可在光學(xué)傳感框架550中省略導(dǎo)向結(jié)構(gòu)。在這種情況下，提供三個(gè)或者更多的紅外相機(jī)傳感器模塊200用于防止死區(qū)的形 成。當(dāng)僅僅提供兩個(gè)傳感器模塊時(shí)，在通常鄰近光學(xué)傳感框架一側(cè)邊于兩個(gè)傳感器模塊之 間形成的死區(qū)處的觸摸檢測很差。利用三個(gè)或更多紅外相機(jī)傳感器模塊200，第三紅外相機(jī) 傳感器模塊200和另一側(cè)的一個(gè)紅外相機(jī)傳感器模塊200都測量觸摸點(diǎn)，使得能夠在現(xiàn)有 技術(shù)的死區(qū)的大體區(qū)域上進(jìn)行觸摸檢測。
7
在一些情況下，當(dāng)使用用于死區(qū)補(bǔ)償?shù)奶囟ㄋ惴〞r(shí)，能夠在顯示面板的兩個(gè)角上 布置兩個(gè)紅外相機(jī)傳感器模塊。在附圖中，公開了三個(gè)紅外相機(jī)傳感器模塊，但是并不局限 于附圖。將紅外相機(jī)傳感器模塊200和逆反射板300放置在顯示面板80上。每個(gè)紅外相 機(jī)傳感器模塊200都感測來自相對的不同紅外相機(jī)傳感器模塊和逆反射板300的光量(強(qiáng) 度)。因此，優(yōu)選紅外相機(jī)傳感器模塊200和逆反射板300在同一平面上。逆反射板300附接在導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的內(nèi)壁上，在紅外相機(jī)傳感器模塊200所在的區(qū)域 處省略導(dǎo)向結(jié)構(gòu)。導(dǎo)向結(jié)構(gòu)和紅外相機(jī)傳感器模塊200安裝在殼頂180中。在光學(xué)傳感框 架550中，紅外相機(jī)傳感器模塊200與觸摸控制器(在圖10中為700)電連接。當(dāng)顯示設(shè) 備中不使用殼頂時(shí)，用系統(tǒng)蓋(未示出)覆蓋光學(xué)傳感框架陽0。紅外傳感器模塊200包括發(fā)射紅外光的LED和感測自兩個(gè)或更多側(cè)邊上的逆反射 板300反射的光的傳感器。傳感器包括光傳感器，諸如包括成列的多個(gè)像素的線性傳感器陣列。在這種情況 下，紅外傳感器模塊200的傳感區(qū)域在鄰近紅外傳感器模塊200的兩個(gè)側(cè)邊之內(nèi)。從紅外 傳感器模塊200起始的一個(gè)側(cè)邊被測定為角度0°而從紅外傳感器模塊200起始的另一個(gè) 側(cè)邊被測定為角度90°。如果傳感器包括500個(gè)像素，那么鄰近第0個(gè)像素和第500個(gè)像素的一些像素(η 像素，m像素)被逆反射板300和導(dǎo)向結(jié)構(gòu)所覆蓋。因此，在紅外傳感器模塊200的傳感器 中，第η個(gè)像素至第(500-m)個(gè)像素實(shí)際上可以感測光量。第η個(gè)像素至第(500_m)個(gè)像 素分別對應(yīng)測量角度0° 90°。沿像素所感測的光量被傳送給觸摸控制器，且觸摸控制器在光被阻擋時(shí)檢測觸摸。殼頂180置于導(dǎo)向結(jié)構(gòu)110上，逆反射板300附接至該導(dǎo)向結(jié)構(gòu)110的側(cè)面，塑料 系統(tǒng)蓋(未示出)形成在殼頂180和導(dǎo)向結(jié)構(gòu)110的外側(cè)以包裹殼頂180和導(dǎo)向結(jié)構(gòu)110。 在這種情況下，系統(tǒng)蓋的上部延展至甚至覆蓋逆反射板300。因此，在具有嵌入的光學(xué)傳感框架的液晶顯示設(shè)備中，通過提供固定在殼頂180 的檢測觸摸的光學(xué)傳感框架而不增加顯示設(shè)備的平面空間，能在檢測觸摸的同時(shí)保持狹邊 框。另外，逆反射板至殼體上部180的上面的延伸能夠改善逆反射效率。在這種情況 下，當(dāng)生產(chǎn)具有逆反射板的液晶顯示設(shè)備時(shí)，通過用系統(tǒng)蓋(未示出)覆蓋逆反射板，使得 逆反射板不暴露于液晶顯示設(shè)備的外部。在這種情況下，如果從液晶顯示設(shè)備的內(nèi)部看，那 么殼頂180被逆反射板300覆蓋。每個(gè)紅外相機(jī)傳感器模塊200都具有一正面，該正面面向顯示面板在對角線方向 上的相對角。同時(shí)，控制紅外傳感器模塊200的觸摸控制器可包括在控制顯示面板80的控制單 元中。顯示面板80可以是，例如，液晶面板、有機(jī)電致發(fā)光顯示面板、電泳顯示面板或等 離子顯示面板。如果顯示面板80是有機(jī)電致發(fā)光顯示面板或電泳顯示面板，那么可以省略 背光單元。
背光單元包括諸如熒光燈或LED (未示出)的光源、增加光源的光發(fā)射效率的光學(xué) 濾光片(未示出)、在光源(未示出)底面的反射板(未示出)以及覆蓋光源和光學(xué)濾光片 的底面和側(cè)面的底蓋。光源可以是直下式或者可以是側(cè)光式，在直下式中多個(gè)熒光燈或LED平行排列在 顯示面板80下方，在側(cè)光式中光源排列在顯示面板的側(cè)邊，且在顯示面板下方具有用于將 光導(dǎo)向顯示面板的光板。殼頂180可以是框架形狀且以適合顯示面板的形狀布置以封入顯示面板80。當(dāng) 在拐角處于對角線方向上對長方形殼頂180增加側(cè)邊時(shí)，殼頂180可以是其他多邊形形狀。 總之，殼頂180形成為與相框類似以暴露顯示面板80的中心部分。逆反射板300包括逆反射器層(未示出)、分別形成在逆反射層(未示出)的下面 和上面的第一粘合層(未示出)和第二粘合層(未示出)。逆反射板還包括在第二粘合層 上的第二光學(xué)濾光片(未示出)。逆反射板300附接于與拐角處的紅外相機(jī)傳感器模塊200相鄰的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的側(cè)面。逆反射器層是一種在入射角為0° 65°處具有良好效率的立方隅角結(jié)構(gòu)的立 方體且可以是連續(xù)形成的微棱鏡模式。第二光學(xué)濾光片可具有僅傳播大約700nm波長的紅外射線的特性。第二光學(xué)濾光 片可由諸如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚碳酸酯的丙烯酸基樹脂形成。另外，第二光學(xué)濾光片可由黑色樹脂或類似物形成以具有黑色，使得第二光學(xué)濾 光片吸收可見光而發(fā)送紅外射線。或者，第二光學(xué)濾光片可形成為具有玻璃成分。在此情況下，逆反射板300用于接收從紅外相機(jī)傳感器模塊200發(fā)射的光并反射 所接收的光。同時(shí)，在具有光學(xué)傳感框架的顯示設(shè)備中，在單點(diǎn)觸摸的情況下，將紅外相機(jī)傳感 器模塊200布置在三個(gè)拐角處，通過使用兩個(gè)傳感器，感測在逆反射板300上反射的光或由 觸摸主體(諸如手或筆的輸入工具)在觸摸點(diǎn)切斷來自紅外相機(jī)的光。在兩點(diǎn)或多于兩點(diǎn) 的多點(diǎn)觸摸的情況下，將紅外相機(jī)傳感器模塊200布置在三個(gè)拐角處來感測該多點(diǎn)觸摸， 首先使用兩個(gè)相鄰的紅外相機(jī)感測在觸摸時(shí)間發(fā)生的錯(cuò)誤點(diǎn)并使用第三紅外相機(jī)和鄰近 第三相機(jī)的紅外相機(jī)以應(yīng)用錯(cuò)誤圖像去除算法再次感知上述多點(diǎn)觸摸。圖6圖示示出當(dāng)將圖5的逆反射板放置在顯示面板的四個(gè)側(cè)邊時(shí)，每個(gè)區(qū)域的實(shí) 測角與入射角的差別的圖表。圖7圖示示出反射效率對逆反射板入射角的圖表。圖5中的逆反射板300布置為使得逆反射板的棱柱頂點(diǎn)相對于顯示面板的每側(cè)邊 指向外部。在此情況下，逆反射板300形成在顯示面板的邊緣處高于顯示面板80的位置。在此情況下，參考圖6，如果一個(gè)紅外相機(jī)傳感器模塊200被布置在顯示面板左側(cè) 的上面，參照上述紅外相機(jī)傳感器模塊200，上面和右上角①具有0角度，右下角③具有大 約四°的角度而左下角具有90°的角度。也就是說，例如，如果假定一個(gè)紅外相機(jī)傳感器 模塊200能夠感測500像素，具有大約98°的視角并具有被布置為面向?qū)蔷€方向上的相 對角的正面，在紅外相機(jī)傳感器模塊兩側(cè)上布置有導(dǎo)向結(jié)構(gòu)110，那么98°的視角并不全 落在顯示面板上，而在前后方向上大約4°被導(dǎo)向結(jié)構(gòu)110遮住。如果將像素與實(shí)測角匹配，那么大約19像素至大約481像素的區(qū)域?qū)?yīng)于0°至90°的實(shí)測角。在此情況下，考慮到逆反射板300的棱鏡312，盡管在0°和90°的實(shí)測角度點(diǎn)的 入射角是0°，例如在點(diǎn)②處，但是從紅外相機(jī)傳感器200入射在其上的光不在垂直方向 上，而在傾斜的方向上。因此，在點(diǎn)②處的入射角為大約10°。同時(shí)，參考圖7，逆反射效率隨著入射角變化，以當(dāng)入射角是0° (與逆反射板的三 棱柱的底表面垂直)時(shí)具有最大的逆反射效率，而在入射角變成大于0°的情況下逆反射 效率變得較差。因此，如果考慮到逆反射效率，那么在逆反射板上的入射角為0°，實(shí)測角為0° 和90°的處所接收的光量最大，而實(shí)測角介于0°和90°之間的區(qū)域所接收的光量較小。圖8圖示示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的檢測觸摸的方法的步驟的流程圖。參考圖8，用于檢測觸摸的方法如下。首先，設(shè)定每個(gè)像素區(qū)域的觸摸感知的高閾值水平和低閾值水平(SlO)。接著，通過使用紅外相機(jī)傳感器感測每個(gè)區(qū)域的光量(S15)。接著，將感測到的光量與低閾值水平比較以確定光量是否小于低閾值水平(S20)。如果感測到的光量被確定為小于低閾值水平，則確定做出了觸摸(S30)。讀取光量被確定為小于低閾值水平的區(qū)域的坐標(biāo)，以確定觸摸點(diǎn)(S40)。如果在步驟S20中確定光量不小于低閾值水平，那么，將感測到的光量與高閾值 水平比較以確定光量是否大于高閾值水平(S50)。如果感測到的光量被確定為大于高閾值水平，則確定做出了觸摸(S30)。讀取光量 被確定為大于高閾值水平的區(qū)域的坐標(biāo)，以確定觸摸點(diǎn)(S40)。如果在步驟S50中確定光量不大于高閾值水平，則確定沒有對所檢測光的區(qū)域做 出觸摸。之后，從S15步驟開始以預(yù)定時(shí)間間隔重復(fù)，以確定是否對上述區(qū)域做出了觸摸 并確定觸摸點(diǎn)。同時(shí)，在具有上述光學(xué)傳感框架的顯示設(shè)備中，由于光學(xué)上彼此類似的連續(xù)大量 光量的存在，導(dǎo)致存在難以檢測觸摸的區(qū)域?？紤]到這一點(diǎn)，在上面的步驟10中，可通過在光學(xué)上輕微觸摸區(qū)分較困難的區(qū)域 中有意地將低閾值水平?jīng)]定得較高，來改善輕微觸摸區(qū)分的靈敏度。圖9圖示示出具有光學(xué)傳感框架的顯示面板的框圖，在該光學(xué)傳感框架上應(yīng)用根 據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的觸摸檢測方法。圖10圖示圖9中的觸摸控制器。如圖9所示，觸摸控制器700從紅外(IR)相機(jī)傳感器模塊200接收所感測到的光 量(強(qiáng)度)，檢測觸摸并計(jì)算觸摸的坐標(biāo)。接著，將關(guān)于測得的觸摸和觸摸坐標(biāo)的信息發(fā)送 給系統(tǒng)800。系統(tǒng)800基于發(fā)送來的信息執(zhí)行觸摸事件。觸摸控制器700連接至每個(gè)紅外傳感器模塊200。如圖10所示，觸摸控制器700 包括閾值水平(具有高閾值水平和低閾值水平)設(shè)定部分710、用于將所感測的光量與高/ 低閾值水平相比較的比較器720以及用于檢測觸摸并計(jì)算觸摸坐標(biāo)的觸摸計(jì)算器730。觸 摸計(jì)算器730將檢測到的觸摸和觸摸坐標(biāo)發(fā)送給系統(tǒng)800。在一些情況下，觸摸控制器700可以與顯示面板的控制單元一起或者單獨(dú)布置。圖11示意性地示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的檢測觸摸的方法的圖表。
例如，參考圖11，將在輕微觸摸區(qū)分較困難的區(qū)域的觸摸感知的低閾值水平設(shè)定 為普通狀態(tài)下所感測光量的90%，而將其它區(qū)域(普通區(qū)域)的低閾值水平設(shè)定為普通狀 態(tài)下所感測光量的80%。盡管圖11圖示在普通區(qū)域的觸摸感知的低閾值水平相同，但如果將上述示意圖 應(yīng)用到實(shí)際模擬中，那么低閾值水平和高閾值水平可隨著不同的區(qū)域而變化。當(dāng)紅外相機(jī) 和逆反射板被實(shí)際布置到顯示面板上時(shí)，閾值水平的變化可能是由于在逆反射板上從不同 區(qū)域所接收的光的入射角的不同，以及由于其它紅外相機(jī)的存在或離其它紅外相機(jī)的間隔程度。圖12圖示模擬的示例性圖表，在該模擬中將圖11的檢測觸摸的方法應(yīng)用至在實(shí) 際面板上具有不同光量的區(qū)域。如前面所述，在顯示面板上的紅外相機(jī)和逆反射板的實(shí)際布置中，基于在逆反射 板上從不同區(qū)域所接收的光的入射角的不同，普通狀態(tài)(沒有做出觸摸)下的光量存在差 別。在普通狀態(tài)下，光量同樣可基于其它紅外相機(jī)的存在或離紅外相機(jī)的間隔程度而不同。 考慮到上述情況，低閾值水平和高閾值水平的差異可根據(jù)區(qū)域不同而不同并且可在特定區(qū) 域處調(diào)整數(shù)值。也就是說，觸摸感知的低閾值水平可以被設(shè)定為在除了特定區(qū)域以外的區(qū)域中的 普通狀態(tài)下的光量的0.8倍(80%)。在特定區(qū)域，在普通狀態(tài)下所接收的光量增加。在這 種情況下，特定區(qū)域?qū)?yīng)于具有500像素分辨率的光學(xué)傳感器中大約350 450像素。例 如，參考圖4，考慮到左上角的紅外相機(jī)傳感器，如果右上角是0°而左下角是90°，那么特 定區(qū)域?qū)?yīng)大約60° 87°。從結(jié)構(gòu)上考慮所述特定區(qū)域，特定觸摸區(qū)域包括大體上三角形的區(qū)域，該三角形 的區(qū)域具有在光學(xué)傳感器上的第一頂點(diǎn)，大體上在遠(yuǎn)離光學(xué)傳感器布置的觸摸區(qū)域的長邊 上布置的逆反射板上接近所述光學(xué)傳感器的一端的第二頂點(diǎn)，以及在位于所述逆反射板上 的離所述第二頂點(diǎn)為所述逆反射板長度大約八分之三(3/8)的點(diǎn)處的第三端點(diǎn)，其中所述 觸摸區(qū)域是具有長寬比約為16比9(16 9)的長方形。高閾值水平被設(shè)定為普通狀態(tài)光量的大約1. 3倍，提供用于感測由諸如金屬或手 指甲的高反射率材料做出的觸摸輸入。也就是說，如果感測到的光量超過高閾值水平，則確 定做出了觸摸。在這種情況下，由超過高閾值水平的光量確定的觸摸是用反射材料和導(dǎo)致 不規(guī)則反射的材料(如手指甲或類似物)所做出的觸摸。低閾值水平被設(shè)定為在普通狀態(tài)期間(當(dāng)未做出觸摸時(shí))所接收的光量的大約 0. 8 倍。在這種情況下，高閾值水平和低閾值水平并不局限于如上所述的應(yīng)用至普通狀態(tài) 光量的倍增系數(shù)1. 3和0. 8，而可考慮將要使用的具有光學(xué)傳感框架的顯示設(shè)備的分辨率 和靈敏度，將其增加或減少。例如，為了改善靈敏度，優(yōu)選將高閾值水平設(shè)定在普通狀態(tài)的 光量的1.3士0. 15倍的范圍內(nèi)。另外，更佳的是調(diào)整低閾值水平使得在特定區(qū)域和其它區(qū)域之間的光量倍增因數(shù) 差為大約0.1。例如，更佳的是特定區(qū)域的低閾值水平是普通狀態(tài)光量的大約0.9，而其它區(qū)域 (除了特定區(qū)域的區(qū)域)的低閾值水平是普通狀態(tài)光量的大約0. 8。
圖13圖示當(dāng)應(yīng)用本發(fā)明檢測觸摸的方法時(shí)，用于檢測諸如金屬或手指甲的有高 表面反射的主體的觸摸的設(shè)計(jì)的模擬的示例性圖表。參考圖13，如果觸摸由具有不規(guī)則反射特性的表面的物體做出，例如手指甲，在紅 外相機(jī)傳感器所接收的光量增加或急劇飽和?？蓪⑦@樣的光量與閾值水平比較以確定所接 收的光量大于高閾值水平來感知該光量為不規(guī)則反射，從而確定做出了觸摸。同樣可以確 定觸摸的位置。如上所述，在此情況下，可將高閾值水平設(shè)定為普通狀態(tài)光量的1.3士0. 15倍。圖14圖示當(dāng)應(yīng)用本發(fā)明的檢測觸摸的方法時(shí)，用于檢測輕微觸摸如由細(xì)筆等做 出的觸摸的方案的模擬的示例性圖表。圖14圖示對于大約350像素 450像素區(qū)域?qū)⒌烷撝邓皆O(shè)定得更高，在該區(qū)域 中觸摸的感知，尤其關(guān)于輕微觸摸的感知很弱。這樣的結(jié)構(gòu)增強(qiáng)輕微觸摸的分辨率，并通過使得可檢測由細(xì)筆等做出輕微觸摸時(shí) 的輕微觸摸來提供可靠并且改善的觸摸性能。如果對于整個(gè)區(qū)域?qū)㈤撝邓皆O(shè)定為普通狀 態(tài)光量的0. 8倍，那么將很難測量到輕微觸摸。 根據(jù)本發(fā)明，紅外相機(jī)傳感器可以通過FPC (柔性印刷電路)連接到顯示面板的控 制單元?？刂茊卧ㄓ|摸感知處理器，該觸摸感知處理器具有用于將在紅外相機(jī)傳感器 接收到和檢測到的光量與預(yù)定高閾值水平和預(yù)定高閾值水平相比較的比較單元。
在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，對本發(fā)明做出眾多的修改和變型對于本 領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的。因此，如果關(guān)于本發(fā)明的修改和變形落在附加的權(quán)利要 求及其等效變型的范圍內(nèi)，本發(fā)明意圖包括上述關(guān)于本發(fā)明的修改和變形。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)觸摸傳感方法，包括 感測對應(yīng)于觸摸區(qū)域的光；將所感測到的對應(yīng)于觸摸區(qū)域的光的第一量與第一低閾值相比較； 如果所述第一量小于或等于所述第一低閾值，則確定做出了觸摸； 將所感測到的對應(yīng)于觸摸區(qū)域的光的第一量與高閾值相比較；以及 如果所述第一量大于或等于所述高閾值，則確定做出了觸摸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中將所述第一量與所述高閾值相比較包括如果所述第一量大于所述第一低閾值，那么將所感測到的對應(yīng)于觸摸區(qū)域的光的所述 第一量與所述高閾值相比較。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中高閾值水平相當(dāng)于沒有做出觸摸時(shí)，所接收到的 對應(yīng)于觸摸區(qū)域的反射光的大約115% 145%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中第一低閾值水平相當(dāng)于沒有做出觸摸時(shí)，所接收 到的對應(yīng)于觸摸區(qū)域的反射光的大約80%。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，進(jìn)一步包括 感測對應(yīng)于特定觸摸區(qū)域的光；將所感測到的對應(yīng)于特定觸摸區(qū)域的光的第二量與第二低閾值相比較； 如果所述第二量小于或等于所述第二低閾值，則確定做出了觸摸； 其中第二低閾值高于第一低閾值。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中特定觸摸區(qū)域包括對應(yīng)于約60° 87°的角度測 量的區(qū)域。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述特定觸摸區(qū)域包括對應(yīng)在具有500像素的一 維分辨率的光學(xué)傳感器中的大約350 450像素的區(qū)域。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中特定觸摸區(qū)域包括大體上三角形的區(qū)域，所述三 角形的區(qū)域具有在光學(xué)傳感器上的第一頂點(diǎn)、大體上在遠(yuǎn)離光學(xué)傳感器布置的觸摸區(qū)域的 長邊上布置的逆反射板上接近所述光學(xué)傳感器的一端的第二頂點(diǎn)、以及位于所述逆反射板 上的離所述第二頂點(diǎn)為所述逆反射板長度大約八分之三的點(diǎn)處的第三端點(diǎn)，其中所述觸摸 區(qū)域是具有長寬比約為16比9的長方形。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，所述第二低閾值相當(dāng)于沒有做出觸摸時(shí)，所接收到的 對應(yīng)于特定觸摸區(qū)域的反射光的大約90%。
10.一種光學(xué)觸摸傳感系統(tǒng)，包括光學(xué)傳感器模塊，用于感測對應(yīng)于觸摸區(qū)域的光； 耦合至所述光學(xué)傳感器模塊的控制單元，用于 將所感測到的對應(yīng)于觸摸區(qū)域的光的第一量與第一低閾值相比較； 如果所述第一量小于或等于所述第一低閾值，則確定做出了觸摸 將所感測到的對應(yīng)于觸摸區(qū)域的光的第一量與高閾值相比較；以及 如果所述第一量大于或等于所述高閾值，則確定做出了觸摸。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光學(xué)觸摸傳感系統(tǒng)，其中所述控制單元進(jìn)一步用于如果所述第一量大于所述第一低閾值，將所感測到的對應(yīng)于觸摸區(qū)域的光的所述第一 量與所述高閾值相比較。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光學(xué)觸摸傳感系統(tǒng)，其中高閾值水平相當(dāng)于沒有做出觸摸 時(shí)所接收到的對應(yīng)于觸摸區(qū)域的反射光的大約115% 145%。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光學(xué)觸摸傳感系統(tǒng)，其中第一低閾值水平相當(dāng)于沒有做出 觸摸時(shí)所接收到的對應(yīng)于觸摸區(qū)域的反射光的大約80%。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的光學(xué)觸摸傳感系統(tǒng)，其中所述光學(xué)傳感模塊進(jìn)一步用于感測對應(yīng)于特定觸摸區(qū)域的光；以及所述控制單元進(jìn)一步用于將所感測到的對應(yīng)于特定觸摸區(qū)域的光的第二量與第二低閾值相比較；以及如果所述第二量小于或等于所述第二低閾值，則確定做出了觸摸；其中第二低閾值高于第一低閾值。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的光學(xué)觸摸傳感系統(tǒng)，其中特定觸摸區(qū)域包括對應(yīng)于約 60° 87°的角度測量的區(qū)域。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的光學(xué)觸摸傳感系統(tǒng)，其中所述特定觸摸區(qū)域包括對應(yīng)在具 有500像素的一維分辨率的光學(xué)傳感器中的大約350 450像素的區(qū)域。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的光學(xué)觸摸傳感系統(tǒng)，其中特定觸摸區(qū)域包括大體上三角形 的區(qū)域，所述三角形的區(qū)域具有在光學(xué)傳感器上的第一頂點(diǎn)、大體上在遠(yuǎn)離光學(xué)傳 感器布 置的觸摸區(qū)域的長邊上布置的逆反射板上接近所述光學(xué)傳感器的一端的第二頂點(diǎn)、以及位 于所述逆反射板上的離所述第二頂點(diǎn)為所述逆反射板長度大約八分之三的點(diǎn)處的第三端 點(diǎn)，其中所述觸摸區(qū)域基本上是具有長寬比約為16比9的長方形。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的光學(xué)觸摸傳感系統(tǒng)，其中所述第二低閾值相當(dāng)于沒有做出 觸摸時(shí)所接收到的對應(yīng)于特定觸摸區(qū)域的反射光的大約90%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光學(xué)觸摸傳感方法以及光學(xué)觸摸傳感系統(tǒng)，該光學(xué)觸摸傳感方法包括感測對應(yīng)于觸摸區(qū)域的光，將所感測到的對應(yīng)觸摸區(qū)域的光的第一量與第一低閾值相比較，如果所述第一量小于或等于所述第一低閾值則確定做出了觸摸，將所感測到的對應(yīng)觸摸區(qū)域的光的第一量與高閾值相比較，如果所述第一量大于或等于所述高閾值則確定做出了觸摸。
文檔編號G06F3/042GK102103441SQ20101061042
公開日2011年6月22日 申請日期2010年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月17日
發(fā)明者宋時(shí)喆 申請人:樂金顯示有限公司