利用反射光的光学触摸屏幕系统技术方案

一种触摸屏幕系统，所述触摸屏幕系统包括：近红外透明屏幕，所述近红外透明屏幕包括嵌入在其中的多个反射元件；电路板，所述电路板包括电路，所述电路用于受控地选择启动与其相连的电子元件；至少一个光源，所述至少一个光源连接至所述电路板，用于发射光；以及至少一个光检测器，所述至少一个光检测器连接至所述电路板，用于检测由所述至少一个光源发射出的并被所述反射元件反射的光。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种触摸屏幕系统，所述触摸屏幕系统包括：近红外透明屏幕，所述近红外透明屏幕包括嵌入在其中的多个反射元件；电路板，所述电路板包括电路，所述电路用于受控地选择启动与其相连的电子元件；至少一个光源，所述至少一个光源连接至所述电路板，用于发射光；以及至少一个光检测器，所述至少一个光检测器连接至所述电路板，用于检测由所述至少一个光源发射出的并被所述反射元件反射的光。【专利说明】利用反射光的光学触摸屏幕系统 本申请为专利技术人为"内奥诺德公司"、专利技术名称为"利用反射光的光学触摸屏幕系 统"的中国专利申请No. 201080015160. 3(国际申请号为PCT/US2010/031248,国际申请日 为2010年4月15日）的分案申请。
本专利技术的领域是基于光的触摸屏幕。
技术介绍
许多消费电子装置如今都构建有触敏屏幕，供手指或触针触摸而进行用户输入。 这些装置从诸如移动电话和车载娱乐系统之类的小型屏幕装置到诸如笔记本计算机之类 的中型尺寸的屏幕装置再到诸如机场的登记站之类的大型屏幕装置。 大多数传统的触摸屏幕系统基于电阻层或电容层。这种系统并不足够通用而提供 涵盖所有的解决方案，因为它们的规格不容易改变。 参照图1，图1是传统的触摸屏幕系统的现有技术图示。这种系统包括IXD显示器 表面、放置在LCD显示表面之上的电阻或电容覆层、以及控制器集成电路（IC)，所述控制器 集成电路连接至所述覆层并且将来自所述覆层的输入转换成有意义的信号。诸如计算机之 类的主装置（未示出）从控制器IC接收信号，并且设备驱动器或其他这种程序解释所述信 号以检测基于触摸的输入，诸如键按压或滚动运动。 参照图2,图2是传统的电阻式触撙屏幕的现有技术图示。图2中所示的是通过薄 空间分离开的导电和电阻层1。当诸如手指或触针之类的指示器2触摸屏幕时，在电阻层之 间形成接触，从而将开关闭合。控制器3确定层之间的电流以得到触摸点的位置。 电阻式触摸屏幕的优点在于其低成本、低功耗并且支持触针。 电阻式触摸屏幕的缺点在于，由于覆层而使得屏幕并不是完全透明的。另一个缺 点是屏幕需要周期性再校准。另一个缺点是需要压力进行接触检测，即没有用足够压力触 摸屏幕的指示器不会被检测到。结果，电阻式触摸屏幕不能利用手指来很好地使用。另一 个缺点是电阻式触摸屏幕在阳光直射下无法阅读。另一个缺点是电阻式触摸屏幕对刮擦敏 感。又一个缺点是电阻式触摸屏幕不能够辨别同时触摸屏幕的两个或更多个指示器（称为 "多重触摸"）。 参照图3,图3是传统的表面电容式触撙屏幕的现有技术图示。如图3中所示，玻 璃基板1的两侧涂覆有均匀的导电铟锡氧化物（ITO)涂层。另外，在ITO涂层中的一个涂 层上涂覆有二氧化硅硬涂层。电极2附装至玻璃的四个角部处，用于产生电流。诸如手指 或触针之类的指示器3触摸所述屏幕，并且将少量电流拉向接触点。控制器4然后基于流 过四个电极的电流的比例确定触摸点的位置。 表面电容式触摸屏幕的优点是支持手指触摸并且表面耐用。 表面电容式触摸屏幕的缺点在于，由于所述覆层而使得屏幕并不是完全透明的。 另一个缺点是用于操作的温度范围有限。另一个缺点是由于触摸屏幕的电容特性而导致指 示器运动的捕获速度有限。另一缺点是表面电容式接触屏幕容易受到射频（RF)干扰和电 磁（EM)干扰。另一个缺点是触摸位置确定精度取决于电容量。另一个缺点是表面电容式 触摸屏幕不能戴手套使用。另一个缺点是表面电容式触摸屏幕需要周期性再校准。另一个 缺点是表面电容式触摸屏幕需要大屏幕边框。结果，表面电容式触摸屏幕不能供小型屏幕 装置使用。又一个缺点是表面电容式触摸屏幕无法辨别多重触摸。 参照图4,图4是传统的投射型电容式触撙屏幕的现有技术图示。图4中所示的 是形成多个水平（X轴）电极和坚直（Y轴）电极的蚀刻的ITO层1。交流信号2驱动一个 轴，并且通过屏幕的响应借助于其他电极回送。触摸屏幕的指示器的位置基于在水平电极 和坚直电极之间的信号水平变化3来确定。 投射型电容式触摸屏幕的优点是可以检测到手指多重触摸并且表面耐用。 投射型电容式触摸屏幕的缺点是由于覆层而使得屏幕并不是完全透明的。另一个 缺点是它们的成本很高。另一个缺点是操作温度范围有限。另一个缺点是由于触摸屏幕的 电容特性而导致捕获速度有限。另一个缺点是屏幕尺寸有限，通常小于5英寸。另一个缺 点是表面电容式触摸屏幕容易受到RF干扰和EM干扰。又一个缺点是触摸位置确定的精度 取决于电容量。 因而应认识到传统的触摸屏幕并不适用于小型移动装置和具有大屏幕的装置的 普遍使用。
技术实现思路
本专利技术提供了一种克服了传统的电阻式和电容式触摸屏幕的缺点的触摸屏幕。 本专利技术的各个方面涉及触摸屏幕的各种实施方式，尤其包括（i)既响应被阻挡光 又响应反射光的触摸屏幕；（ii)具有选择性区域触摸的触摸屏幕；（iii)具有嵌入的反射 兀件的触摸屏.；（iv)具有多层屏.的触摸屏.；（v)具有览光束的触摸屏.；和（vi)具 有图像传感器和图像处理逻辑电路的触摸屏幕。 响应被阻挡光和反射光的触摸屏幕 在本专利技术的这些实施方式中，光束由一个或更多个光源发射出。诸如手指或触针 之类的触摸屏幕的指示器阻挡一些发射出的光，并且还反射一些发射出的光。通过测量被 阻挡光和反射光来确定指示器在屏幕上的位置。 具有选择性区域触摸的触摸屏幕 在本专利技术的这些实施方式中，屏幕的子区域是触敏的，而屏幕的其余区域不是触 敏的。通常，选择性触摸区域供中型尺寸和大型尺寸触摸屏使用，为此，不必要整个屏幕表 面区域都是触敏的。 例如，用户接口可以包括用于文本输入的触敏键盘。所述键盘在所述屏幕中的位 置是指定的，并且因而光源和光检测器被定位成使得能够检测到所述键盘键上的触摸。也 就是说，所述光源和光检测器被排列成与所述用户接口匹配。 本专利技术的特别优点在于提供了低成本的具有选择性区域触摸的触摸屏幕。传统的 电容式和电阻式触摸屏幕昂贵，这是因为所需的屏幕覆层通常不能用于仅仅覆盖屏幕表面 的子区域。而且，在传统的电容式和电阻式触摸屏幕中使用的布线通常穿过整个屏幕。这 样，对于大型屏幕来说，布线必须长且粗。 相比而言，本专利技术的规模是可改变的，并且触摸屏幕的成本通常与触摸屏幕子区 域的周长成比例。 具有嵌入的反射元件的触摸屏幕 在本专利技术的这些实施方式中，反射光的元件嵌入在所述触摸屏幕内。使用光传感 器或照相机来在一个或更多个指示器触摸所述屏幕或接近所述屏幕时捕获所述屏幕的图 像。对图像进行分析以确定所述一个或更多个指示器的位置，特别是多个触摸的位置。 具有多层屏幕的触摸屏幕 在本专利技术的这些实施方式中，所述屏幕多个层。由一个或更多个光源发射出的光 被引导通过所述层中的一些层，并且由一个或更多个光电检测器接收的光被引导通过所述 层中的其他层。 具有览光束的触摸屏辱 在本专利技术的这些实施方式中，来自窄光源（例如近红外LED)的光被利用透镜或反 射元件加宽以投射在长而宽的屏幕区域上。为了加宽窄的光锥，所述光源被放置在距离屏 幕边缘较远的距离处。在一个实施方式中，所述光源放置在所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种触摸屏幕系统，该触摸屏幕系统包括：显示屏幕，所述显示屏幕用于在该屏幕的相应区域处显示至少一个按钮和至少一个附加按钮；用于横跨所述显示屏幕发射光束的多个光源，所述光源被定位和定向成使得两个光束在所述屏幕上的显示所述至少一个按钮中的任一个按钮的每个区域上通过，并且使得仅一个光束在所述屏幕的显示所述至少一个附加按钮中的任一个附加按钮的每个区域上通过；多个光电二极管，所述多个光电二极管用于检测所述光束中的一个或多个光束被触摸所述显示屏幕的物体阻挡；以及与所述光电二极管联接的计算单元，该计算单元：用于基于所述光电二极管检测到两个光束被阻挡而识别出所述物体触摸所述至少一个按钮中的具体一个按钮，并启动与被触摸的按钮相关联的功能；并且用于基于所述光电二极管检测到仅一个光束被阻挡而识别出所述物体触摸所述至少一个附加按钮中的具体一个附加按钮，并启动与被触摸的附加按钮相关联的功能。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：芒努斯·格尔茨，托马斯·埃里克松，约瑟夫·沙因，
申请(专利权)人：内奥诺德公司，
类型：发明
国别省市：美国;US