專利名稱：一種光學觸摸屏裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種光學觸摸屏裝置。
背景技術：
為了操作上的方便，人們用觸摸液晶顯示器來代替鼠標或鍵盤。工作時，我們必須首先用手指或其它物體觸摸安裝在顯示器前端的觸摸液晶顯示器，然后系統(tǒng)根據(jù)手指觸摸的圖標或菜單位置來定位選擇信息輸入。按照觸摸液晶顯示器的工作原理和傳輸信息的介質(zhì)，觸摸液晶顯示器分為四種，分別為電阻式、電容感應式、紅外線式以及表面聲波式。然而，采用聲學和其它材料學技術的觸屏都有其難以逾越的屏障，如單一傳感器的受損、老化，觸摸界面怕受污染、破壞性使用，維護繁雜等等問題。紅外觸摸屏也存在抗暴性差的缺點。此外，作為發(fā)散型顯示設備，液晶顯示器可以自己發(fā)光，所以即使在光線暗淡的條件下也可以正常使用。但是，隨著環(huán)境光強度的增加，這種顯示器的顯示效果就不那么令人滿意了，因為較強的環(huán)境光提高了黑色素的亮度并降低了對比度，這也是無法在陽光直射的情況下看清顯示器上文字的原因。因此，有必要提高顯示設備的可讀性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種新型的能夠克服上述缺點的觸摸屏設備。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種光學觸摸屏設備。該設備包括顯示屏，排列在顯示屏周邊的交錯排列的多個光脈沖發(fā)射單元和多個光脈沖接收單元；當具有反射面的指物棒接近顯示屏的某位置時，光脈沖發(fā)射單元發(fā)射的光被反射回與該光脈沖發(fā)射單元相鄰的光脈沖接收單元，并且光學觸摸屏設備根據(jù)所述光脈沖接收單元的坐標確定所述位置的坐標。優(yōu)選地，所述光脈沖是紅外或可見光?？蛇x的是，顯示屏是電子紙。本發(fā)明的光學觸摸屏設備顯著提高了顯示設備的壽命和可讀性，也提高了觸摸屏的觸摸分辨率。


圖1為本發(fā)明實施例的指物棒觸摸端為四方體時由紅外線反射式檢測觸摸點位置的示意圖，其中四方體側(cè)表面與顯示屏側(cè)壁面平行；圖2為本發(fā)明實施例的指物棒觸摸端為四方體時由紅外線反射式檢測觸摸點位置的示意圖，其中四方體側(cè)表面不與顯示屏側(cè)壁面平行；圖3為本發(fā)明實施例的指物棒觸摸端為四方體時由紅外線反射式檢測觸摸點位置的示意圖，其中四方體側(cè)表面不與顯示屏側(cè)壁面平行；圖4為本發(fā)明實施例的指物棒觸摸端為圓柱體時由紅外線反射式檢測觸摸點位置的示意圖。
具體實施例方式下面通過附圖，對本發(fā)明的具體實施方案做進一步的詳細描述。圖1-圖4為反射模式的電子紙觸摸顯示屏示意圖。圖1中，指物棒觸摸端為四方體，四方體側(cè)表面與顯示屏側(cè)壁面平行；圖2和3中，指物棒觸摸端為四方體，四方體側(cè)表面不與顯示屏側(cè)壁面平行；圖4中，指物棒觸摸端為圓柱體。圖中包括顯示屏3、多個光脈沖發(fā)射單元4(圓形符號表示)和多個光脈沖接收單元5(三角符號表示)。其中顯示屏3為矩形的電子紙顯示屏，光脈沖發(fā)射單元4A-4R和光脈沖接收單元5a-5r圍繞顯示屏3的四個直角邊的外邊緣相間排列且分布均勻。另外，圖中P表示指物棒位置，S與S’分別表示顯示屏3的側(cè)壁面與指物棒的側(cè)表面?？招娜潜硎疚唇邮盏焦庑盘?，實心三角表示接收到光信號。光脈沖發(fā)射單元4與光脈沖接收單元5 分別與光發(fā)射電路與光接收電路相連接，后者用于控制使各個發(fā)射單元/接收單元以固定的時間間隙依次逐個發(fā)射或接收光脈沖。下面以其中某一發(fā)射單元與其鄰近的接收單元的工作過程為例，對反射式電子紙觸摸屏的工作原理進行討論。如圖1所示，當一指物棒點在顯示屏3的某一位置Pl處時，由光脈沖發(fā)射單元4C 發(fā)射出光脈沖。光束到達指物棒時，在指物棒側(cè)表面S’發(fā)生反射返回到光脈沖發(fā)射單元4C 兩側(cè)的光脈沖接收單元恥和5c。與光脈沖發(fā)射電路與光脈沖接收電路還連接有一個計算元件，用于根據(jù)接收到光信號的各個單元的坐標值和各單元與接收到的光信號強度有關的權值計算出指物棒位置的確切坐標值。所以根據(jù)接收單元恥和5c的坐標值與其接收到的光信號強度就可以計算出指物棒所在位置的水平坐標值xl。這里指物棒側(cè)表面的光滑程度決定了光脈沖在此發(fā)生的是鏡面反射或是漫反射。需要說明，本發(fā)明的方案對于鏡面反射和漫反射同樣適用。在圖1中，指物棒側(cè)表面S’ (即光脈沖入射面)為平面且平行于顯示屏3的側(cè)壁面S。光脈沖接收單元恥和5c接收到的光脈沖能量是基本相等的，所以對單元恥和5c對應的水平方向坐標值求平均，就可以得到點P的水平坐標xl。同理，由光脈沖發(fā)射單元4G 發(fā)射出的光脈沖由指物棒側(cè)表面反射到達單元4G兩側(cè)的光脈沖接收單元5f和5g，由單元 5f和5g的豎直方向坐標求平均可得到點P的豎直坐標yl。于是，點P位于顯示屏3的精確位置(xl，yl)得以確定。在圖2中，指物棒的各個側(cè)表面不與顯示屏3的側(cè)壁面平行，則發(fā)射單元兩側(cè)的接收單元接收到的光脈沖能量不相等。比如，由發(fā)射單元5G發(fā)射出的光脈沖，在指物棒側(cè)表面發(fā)生反射后返回到接收單元k、5f和5g，這時就需要根據(jù)接收單元k、5f和5g的坐標值與其接收到的光信號強度權值來計算點P豎直方向的坐標值y 1。為了更加精確地計算得到點P的豎直坐標，可以由對端的接收單元進行輔助判斷。圖中可以看到由發(fā)射單元5G發(fā)射出的光脈沖，可以到達對端區(qū)域(1)以外的接收單元，而接收單元5o、5p和5q則被指物棒阻擋而接收不到光脈沖信號，所以可以根據(jù)5o、5p和5q的坐標求平均計算得到點P豎直坐標的一個近似值y2。于是由兩端分別計算得到的坐標值yl與y2結合分析便可以得到點ρ 的豎直坐標的精確值y。同理，也可以得到點P水平坐標的精確值χ。于是點P的坐標(χ， y)得以確定。
當然，也可以依據(jù)彼此距離最近的接收到未被指物棒阻擋而透射的光脈沖的對端光脈沖接收單元來校正點P的坐標。在圖2中，由光脈沖接收單元!“和！!進行校正工作。在一個例子中，將光脈沖接收單元r和η的豎直坐標位置和此前計算得到的yl做比較，如果誤差在閾值范圍內(nèi)則確認yl就是點P的坐標1。否則，丟棄計算得到的yl。在圖3中，也可以由對端的發(fā)射與接收情況做以輔助判斷。比如由發(fā)射單元5P發(fā)射出的光脈沖，在指物棒側(cè)表面發(fā)生反射后返回到接收單元5p、5o和5η，根據(jù)接收單元5p、 5o和5η的豎直坐標值與其接收到的光信號強度權值計算得到點P豎直方向的坐標值為 12。依據(jù)yl與y2可以計算得到P豎直坐標的精確值y。在一個例子中，對yl與y2求算術平均值便可以得到點P豎直坐標的精確值1。同理，也可以得到點P水平坐標的精確值χ。 于是點P的坐標(χ，y)得以確定。在圖4中，指物棒側(cè)表面不是平面，而是曲面(如圓柱面S’)，則由某一發(fā)射單元發(fā)射出的光脈沖經(jīng)過指物棒側(cè)表面反射后進入發(fā)射單元兩側(cè)的接收單元的光信號強度總是對稱分布的，也就是說不隨指物棒在顯示屏所在平面內(nèi)發(fā)生的轉(zhuǎn)動而變化。所以只需要分析水平與豎直方向各自其中一端的發(fā)射與接收情況便可確定指物棒確切位置。即根據(jù)接收到光信號的各個單元的坐標值和各單元接收到的光信號強度權值計算出點P的水平坐標值X與豎直坐標值y。于是點P的坐標(X，y)得以確定。本領域的技術人員應該還可以進一步意識到，結合本文中所公開的實施例描述的各示例的單元及算法步驟，能夠以電子硬件、計算機軟件或者二者的結合來實現(xiàn)，為了清楚地說明硬件和軟件的可互換性，在上述說明中已經(jīng)按照功能一般性地描述了各示例的組成及步驟。這些功能究竟以硬件還是軟件方式來執(zhí)行，取決于技術方案的特定應用和設計約束條件。專業(yè)技術人員可以對每個特定的應用來使用不同方法來實現(xiàn)所描述的功能，但是這種實現(xiàn)不應認為超出本發(fā)明的范圍。結合本文中所公開的實施例描述的方法或算法的步驟可以用硬件、處理器執(zhí)行的軟件模塊，或者二者的結合來實施。軟件模塊可以置于隨機存儲器(RAM)、內(nèi)存、只讀存儲器 (ROM)、電可編程ROM、電可擦除可編程ROM、寄存器、硬盤、可移動磁盤、CD-ROM、或技術領域內(nèi)所公知的任意其它形式的存儲介質(zhì)中。本領域的技術人員意識到，可以采用紅外或可見光形式的光脈沖。當采用可見光時，多個光脈沖發(fā)射單元起照明設備的作用。周期性發(fā)射的光脈沖增加了環(huán)境光的強度。反射型顯示器是通過反射環(huán)境光來顯示圖像的，圖像的亮度會根據(jù)環(huán)境光線的強度改變，而且對比度也會隨之變化。所以，采用可見光脈沖有助于提升本發(fā)明電子紙觸摸屏的優(yōu)勢。雖然前文結合電子紙觸摸顯示屏對本發(fā)明的具體實施例做了描述，但是本發(fā)明還可以應用于其它顯示屏的光學觸摸屏設備。此外，指物棒也可以是其它形式或類型的物體， 比如手指。以上所述的具體實施方式
，對本發(fā)明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施方式
而已，并不用于限定本發(fā)明的保護范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種光學觸摸屏設備，包括顯示屏，排列在顯示屏周邊的交錯排列的多個光脈沖發(fā)射單元和多個光脈沖接收單元；當具有反射面的指物棒接近顯示屏的某位置時，光脈沖發(fā)射單元發(fā)射的光被反射回與該光脈沖發(fā)射單元相鄰的光脈沖接收單元，并且光學觸摸屏設備根據(jù)所述光脈沖接收單元的坐標確定所述位置的坐標。
2.如權利要求1所述的光學觸摸屏設備，其中所述光脈沖是紅外或可見光。
3.如權利要求1所述的光學觸摸屏設備，其中多個光脈沖起照明設備的作用。
4.如權利要求1所述的光學觸摸屏設備，其中反射面是反射鏡面或漫反射面。
5.如權利要求1所述的光學觸摸屏設備，其中指物棒的截面是圓形或長方形。
6.如權利要求1所述的光學觸摸屏設備，其中接收反射光的光脈沖接收單元分別是光脈沖發(fā)射單元左側(cè)和右側(cè)的接收單元。
7.如權利要求1-5之一所述的光學觸摸屏設備，其中根據(jù)與所述光脈沖發(fā)射單元相對的對端光脈沖接收單元來校正所述位置的坐標。
8.如權利要求7所述的光學觸摸屏設備，其中所述對端光脈沖接收單元是彼此距離最近的接收到未被指物棒阻擋而透射的光脈沖的至少兩個光接收單元。
9.如權利要求7所述的光學觸摸屏設備，其中所述對端光脈沖接收單元是被指物棒阻擋而未接收到光脈沖的光接收單元。
10.如權利要求1所述的光學觸摸屏設備，其中接收反射光的光脈沖接收單元有兩個以上，依據(jù)和光脈沖發(fā)射單元相對的光脈沖接收單元光接收情況從所述兩個以上的光脈沖接收單元中選擇至少兩個，作為確定指物棒坐標的依據(jù)。
11.如權利要求1所述的光學觸摸屏設備，其中采用相對的兩個光脈沖發(fā)射單元發(fā)射光脈沖，在分別依據(jù)每個光脈沖發(fā)射單元確定的坐標的基礎上確定指物棒的坐標。
12.如權利要求1所述的電子紙觸摸屏設備，其中指物棒是手指。
13.如權利要求1所述的電子紙觸摸屏設備，其中顯示屏是電子紙。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光學觸摸屏設備。該設備包括顯示屏，排列在顯示屏周邊的交錯排列的多個光脈沖發(fā)射單元和多個光脈沖接收單元；當具有反射面的指物棒接近顯示屏的某位置時，光脈沖發(fā)射單元發(fā)射的光被反射回與該光脈沖發(fā)射單元相鄰的光脈沖接收單元，并且光學觸摸屏設備根據(jù)所述光脈沖接收單元的坐標確定所述位置的坐標。本發(fā)明的光學觸摸屏設備顯著提高了顯示設備的壽命和可讀性，也提高了觸摸屏的觸摸分辨率。
文檔編號G06F3/042GK102360256SQ201110287978
公開日2012年2月22日 申請日期2011年9月26日 優(yōu)先權日2011年9月26日
發(fā)明者姜亦春, 曹堪宇, 李昂, 洪鵬誼, 翟振宇 申請人:無錫宇科萬通科技有限公司