專利名稱：控制面板系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型總體上涉及觸摸屏顯示面板，更為具體地，為特別用于機(jī)動(dòng)車輛的背 投顯示器提供觸摸屏控制。
背景技術(shù)：
據(jù)有顯示圖像/文字的視頻屏幕和感應(yīng)用戶輸入的觸摸監(jiān)測(cè)器的控制面板通常 用在機(jī)動(dòng)車輛的中央控制臺(tái)(center stack)或儀表板。諸如氣候控制系統(tǒng)或音頻系統(tǒng)的 各種車輛系統(tǒng)可連接至控制面板并由其控制。在一個(gè)典型結(jié)構(gòu)中，顯示屏連接至單個(gè)集成 電路中的電胝性或電容性觸摸屏。這種常規(guī)控制面板具有有限的形式要素而不能容易地支 持所需要的風(fēng)格特征，例如復(fù)合曲度(compound curvature)。例如，通常使用的IXD顯示單 元或通常使用的電阻性或電容性觸摸屏均不能夠適用于圓形的中央控制臺(tái)。為了在中央控制臺(tái)中制造一種令人喜愛的風(fēng)格的控制面板和顯示器界面，已經(jīng)公 開了一種在復(fù)雜彎曲屏幕上的背投視頻。然而，電容性或電阻性觸摸屏覆蓋層僅僅支持至多 一個(gè)曲率軸。而且，常規(guī)觸摸屏覆蓋層不利地削弱了需要透過該覆蓋層的投射圖像的亮度。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提供了一種先進(jìn)的觸摸屏顯示面板，其能夠具有復(fù)雜的曲率而不會(huì)減 少顯示的亮度。在本實(shí)用新型的一個(gè)方面中，控制面板系統(tǒng)包含投射屏，其具有被照亮的內(nèi)表面 用于產(chǎn)生圖形顯示，和用戶能夠接觸的外表面。發(fā)光源投射光線以照亮杯射屏，其中光線包 括可見光和紅外輻射。光學(xué)分配系統(tǒng)根據(jù)圖像分配可見光用于圖形顯示并根據(jù)預(yù)定圖案 分配紅外輻射，其中投射屏使紅外輻射從外表面?zhèn)鞒?，這里由用戶根據(jù)圖像放置的手動(dòng)控 制物體可以使紅外輻射反射回到光學(xué)分配系統(tǒng)。紅外傳感器從光學(xué)分配系統(tǒng)接收反射的紅 外輻射并依據(jù)預(yù)定圖案產(chǎn)生表明手動(dòng)控制物體的位置的檢測(cè)信號(hào)。所述光學(xué)分配系統(tǒng)包含 相應(yīng)于所述多個(gè)區(qū)域的可變紅外線衰減的紅外線過濾器。所述光學(xué)分配系統(tǒng)包含鏡子，所 述紅外線過濾器設(shè)置在所述鏡子的表面上。所述發(fā)光源由多個(gè)發(fā)光二極管組成。根據(jù)本實(shí)用新型的另一方面，公開了一種在投射觸摸屏顯示面板上檢測(cè)用戶手動(dòng) 輸入的方法，包含如下步驟從光學(xué)分配系統(tǒng)投射可視圖像在投射屏的內(nèi)表面上，其中投射 屏具有用戶可接觸的外表面；從光學(xué)分配系統(tǒng)以預(yù)定圖案在可視圖像上投射紅外輻射，其 中投射屏使紅外輻射穿過外表面；將物體手動(dòng)放置在接近圖像處使一部分紅外輻射反射回 來朝向光學(xué)分配系統(tǒng)；以及感應(yīng)光學(xué)分配系統(tǒng)中所反射的紅外輻射來生成確定手動(dòng)控制物 體相應(yīng)于預(yù)定圖案的位置的檢測(cè)信號(hào)。本實(shí)用新型解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題。

圖1為本實(shí)用新型的光學(xué)和電學(xué)系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。[0009]圖2為投射屏上的圖像的前視圖。圖3為根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的投射透鏡上的紅外過濾器的平面圖。圖4為圖3中沿著線4-4的側(cè)面橫截面圖。圖5為圖表，顯示了由紅外過濾器生成的各個(gè)熱點(diǎn)處的紅外輻射強(qiáng)度。圖6為根據(jù)本實(shí)用新型另一優(yōu)選實(shí)施例的鏡面上的紅外過濾器的平面圖。圖7為圖表，顯示了圖像上的各點(diǎn)處的紅外輻射強(qiáng)度。圖8-10為圖表，顯示了又一優(yōu)選實(shí)施例中紅外輻射掃描過圖像時(shí)不同時(shí)間的紅 外輻射強(qiáng)度。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)在參考圖1，控制面板系統(tǒng)10包括背投屏11，其可具有復(fù)合形狀(即多軸曲率) 并由諸如那些通常用于背投電視的常規(guī)材料(例如玻璃、聚碳酸酯或丙烯酸)制成。背投光 學(xué)分配系統(tǒng)12在控制器13的控制下運(yùn)轉(zhuǎn)以生成圖像向用戶圖形顯示?？刂破?3進(jìn)一步感 應(yīng)用戶的手指(或其他手動(dòng)控制物體)沿著屏11的外表面在任何具體位置的放置。用戶 通過將其手指貼近圖像的具體位置(其將由控制器關(guān)聯(lián)至所顯示圖像內(nèi)呈現(xiàn)的預(yù)定動(dòng)作) 來獲得所需動(dòng)作。根據(jù)本實(shí)用新型，光學(xué)分配系統(tǒng)12投射生成圖像的可見光并投射紅外輻射，并接 收反射的紅外輻射以執(zhí)行觸摸屏功能。發(fā)光源14包括藍(lán)色LED源15、綠色LED源16以及紅外/紅色LED源17。各個(gè)LED 將其光線輻射引導(dǎo)進(jìn)入角錐棱鏡18以朝向角錐棱鏡20組合并校準(zhǔn)可見和紅外輻射構(gòu)成。 角錐棱鏡20包括使光線從角錐棱鏡18改道至圖像形成器22和背襯鏡23的內(nèi)表面21。圖 像形成器22連接至控制器13并可包含本技術(shù)領(lǐng)域已知的像素IXD單元(pixilated IXD device) 0圖像生成器22根據(jù)將要投射的所需圖像的像素削弱紅、綠和藍(lán)光。留下的光線 從鏡面23反射回來通過角錐棱鏡20并通過另一個(gè)角錐棱鏡M到達(dá)投射透鏡25。從投射透鏡25投射出的可見光圖像照亮屏11的內(nèi)表面26。屏11在圖像輻射穿 過外表面27時(shí)擴(kuò)散了圖像的輻射從而使得投射的圖像能夠在屏11的外部較大的視角范圍 內(nèi)可以看到。雖然可見光的一部分被阻隔用來形成圖像，在這一點(diǎn)上所討論的光學(xué)系統(tǒng)12的 所有部件總體上對(duì)于紅外輻射是透明的(即它們對(duì)于通過圖形顯示器的紅外輻射總體上 一致)。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，通過光學(xué)元件例如紅外線過濾元件30來引入圖形顯示器上 的紅外輻射強(qiáng)度偏離，光學(xué)元件能夠使觸摸屏的操作如下文詳細(xì)描述地定位。通過投射透鏡25的紅外輻射照亮投射屏，其總體上對(duì)于紅外輻射透明從而使得 紅外輻射能夠穿過屏11的外側(cè)，這里可以由貼近投射屏11圖像用戶的手指31或由用戶 放置的其他手動(dòng)控制物體反射回來朝向光學(xué)分配系統(tǒng)12，從而獲得所需的控制器13的輸 入。更為具體地，紅外輻射從手指31反射回來朝向投射透鏡25和角錐棱鏡M。角錐棱鏡 24的內(nèi)表面32將紅外輻射朝向紅外傳感器33反射其產(chǎn)生表明物體31位置的檢測(cè)信號(hào)。 將檢測(cè)信號(hào)提供給控制器13，其可將用戶輸入通訊至適當(dāng)?shù)目刂颇K用于實(shí)施由用戶確定 的相應(yīng)操作。如圖2所示圖形顯示器上的圖像可相應(yīng)于具有無線電廣播顯示器35的音頻系統(tǒng)控制。無線電頻率顯示36顯示為帶有音量設(shè)置顯示37。該圖像包括調(diào)諧調(diào)節(jié)圖標(biāo)38、39 以及音量調(diào)節(jié)圖標(biāo)40和41。根據(jù)本實(shí)用新型可視圖像中的圖標(biāo)38-41的位置相應(yīng)于紅外 輻射(其將以能夠探測(cè)到反射物體位置的方式反射至紅外傳感器)的預(yù)定圖案內(nèi)的各自區(qū) 域。圖標(biāo)的位置與所需功能例如調(diào)高或調(diào)低調(diào)諧頻率或調(diào)高或調(diào)低音頻系統(tǒng)音量相聯(lián)系。如上所述，光學(xué)分配系統(tǒng)12依據(jù)圖形顯示器的圖像分配可見光并依據(jù)預(yù)定圖案 分配紅外輻射。根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的預(yù)定圖案由圖形顯示器上空間上相隔 離開的多個(gè)區(qū)域組成，這些區(qū)域每個(gè)均具有各自唯一的紅外輻射強(qiáng)度。因此，檢測(cè)信號(hào)具有 與反射紅外輻射的具體區(qū)域(即用戶手指所放置的位置)唯一關(guān)聯(lián)的階梯值。在一個(gè)優(yōu)選 實(shí)施例中，預(yù)定圖案可使用紅外線過濾器30產(chǎn)生，該過濾器30可變地削弱紅外輻射來確定 不同的區(qū)域，同時(shí)對(duì)可見光輻射總體上透明。如圖3和4所示，紅外線過濾器元件30通常 使用由介質(zhì)薄膜形成的多層涂層沉積在投射透鏡25的平坦內(nèi)表面上。多層涂層通過結(jié)合 不同的涂層成分或不同的厚度形成所需的區(qū)域或熱點(diǎn)來獲得所需的紅外線衰減。圖4說明 了不同的厚度，其中可以在區(qū)域44處獲得總體上完全阻隔的紅外輻射，而在區(qū)域45和46 處可以透過不同的紅外輻射強(qiáng)度，從而由用戶的手指產(chǎn)生各自的熱點(diǎn)用于生成可識(shí)別的返 回反射。如圖3的平面圖所示，與特定的熱點(diǎn)區(qū)域相關(guān)聯(lián)的可變強(qiáng)度也可通過與每個(gè)熱點(diǎn) 相關(guān)聯(lián)的表面區(qū)域的差異(例如在中間具有削弱區(qū)域47)獲得。圖5顯示了可與可見光輻射圖像上設(shè)置的多個(gè)紅外線熱點(diǎn)#1_#10相關(guān)聯(lián)的可變 紅外輻射強(qiáng)度。通過檢測(cè)所反射紅外線的強(qiáng)度，可以確定發(fā)生了反射的區(qū)域。圖1中的 紅外傳感器33可以優(yōu)選地由紅外探測(cè)器例如德國多特蒙德埃爾莫斯半導(dǎo)體公司(Elmos Semiconductor AG of Dortmund, Germany)的 Halios 光電傳感器。該 Halios 光電傳 感器可配置用于生成含有代表所接收到的反射信號(hào)的紅外輻射強(qiáng)度的梯狀幅度值的輸出 信號(hào)?？刂破鲗⑻轄罘戎蹬c相應(yīng)的區(qū)域比對(duì)并將所確定的區(qū)域轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的控制功能 (例如調(diào)節(jié)氣候調(diào)節(jié)系統(tǒng)的溫度)。在替代實(shí)施例中，削弱紅外線的圖案可設(shè)置在另一種光學(xué)元件例如處于光的路徑 之內(nèi)的反射鏡、角錐棱鏡之一、投射屏或單獨(dú)的平面膜或玻璃板之上。圖6顯示了具有多層 涂層50沉積其上的鏡23用于提供除了空間上分離的區(qū)域51之外的紅外輻射完全阻隔。區(qū) 域51每個(gè)均提供唯一的紅外輻射強(qiáng)度，圖7顯示了在圖形顯示器上的不同位置X處的紅外 輻射強(qiáng)度。強(qiáng)度的每個(gè)峰值例如中央峰值對(duì)應(yīng)于圖6中各自的區(qū)域51，并可用于如同已經(jīng) 描述過的唯一地確定用戶手指在觸摸屏上的位置。在一個(gè)替代實(shí)施例中，可以將光學(xué)系統(tǒng)改變?yōu)樘峁╇S著時(shí)間變化的紅外輻射。這 樣，可以通過圖形顯示器上的空間上分離的多個(gè)區(qū)域掃描紅外輻射的局部區(qū)域，其中在檢 測(cè)信號(hào)出現(xiàn)的時(shí)候確定了用戶手指放置的具體位置。如圖8-10所示，紅外峰值53在第一 時(shí)間在可視圖像的第一位置處出現(xiàn)，紅外峰值M在第二時(shí)間出現(xiàn)在第二位置，且峰值55在 第三時(shí)間在第三位置處出現(xiàn)。每個(gè)峰值在不同的時(shí)間產(chǎn)生于不同的空間分離區(qū)域中，其與 控制器同步從而可以確定反射物體的位置。在圖1中的控制器13確定了發(fā)生紅外反射的具體區(qū)域且將該區(qū)域與可視圖像內(nèi) 的具體功能相關(guān)聯(lián)后，控制器13可發(fā)出相應(yīng)的指令或數(shù)據(jù)至適當(dāng)?shù)母郊蜍囕v內(nèi)的其他 電子控制器從而使得能夠執(zhí)行選定的功能。
權(quán)利要求1.一種控制面板系統(tǒng)，其特征在于包含具有被照亮用于產(chǎn)生圖形顯示的內(nèi)表面以及用戶能夠接觸的外表面的投射屏； 用于投射光線照亮投射屏的發(fā)光源，其中所述光線包括可見光和紅外輻射； 用于根據(jù)圖形顯示器的圖像分配所述可見光以及根據(jù)預(yù)定圖案分配紅外輻射的光學(xué) 分配系統(tǒng)，其中所述投射屏使紅外輻射從所述外表面?zhèn)鞒?，這里所述紅外輻射能夠由用戶 依據(jù)所述圖像放置的手動(dòng)控制物體反射回來朝向所述光學(xué)分配系統(tǒng)；用于從所述光學(xué)分配系統(tǒng)接收所述反射紅外輻射并依據(jù)所述預(yù)定圖案生成表明所述 手動(dòng)控制物體的位置的檢測(cè)信號(hào)的紅外傳感器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制面板系統(tǒng)，其特征在于所述光學(xué)分配系統(tǒng)包含相應(yīng)于所 述多個(gè)區(qū)域的可變紅外線衰減的紅外線過濾器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制面板系統(tǒng)，其特征在于所述光學(xué)分配系統(tǒng)包含投射透 鏡，其中所述紅外線過濾器設(shè)置在所述投射透鏡的表面上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制面板系統(tǒng)，其特征在于所述光學(xué)分配系統(tǒng)包含鏡子，所 述紅外線過濾器設(shè)置在所述鏡子的表面上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制面板系統(tǒng)，其特征在于所述發(fā)光源由多個(gè)發(fā)光二極管組成。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種控制面板系統(tǒng)，其帶有投射屏，投射屏具有被照亮用于產(chǎn)生圖形顯示的內(nèi)表面和用戶能夠接觸的外表面。發(fā)光源投影光線以照亮投射屏，其中光線包括可見光和紅外輻射。光學(xué)分配系統(tǒng)根據(jù)圖像分配可見光用于圖形顯示并根據(jù)預(yù)定圖案分配紅外輻射，其中投射屏使紅外輻射從外表面?zhèn)鞒?，這里由用戶根據(jù)圖像放置的手動(dòng)控制物體可以使紅外輻射反射回到光學(xué)分配系統(tǒng)。紅外傳感器從光學(xué)分配系統(tǒng)接收反射的紅外輻射并依據(jù)預(yù)定圖案產(chǎn)生表明手動(dòng)控制物體的位置的檢測(cè)信號(hào)。本實(shí)用新型的控制系統(tǒng)面板能夠具有復(fù)雜的曲率而不會(huì)減少顯示的亮度。
文檔編號(hào)G06F3/042GK201897780SQ201020558818
公開日2011年7月13日 申請(qǐng)日期2010年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月26日
發(fā)明者唐納德·P·比爾格, 馬亨德拉·S·達(dá)森納亞克 申請(qǐng)人:福特全球技術(shù)公司