CN202372961U - 改变红外光传输路径的红外触摸屏 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种改变红外光传输路径的红外触摸屏，所述红外发射单元和红外接收单元设置在触摸屏体的非触摸面，且还包括用于将红外发射单元发出的红外光改变方向后传输到触摸面形成红外线光网的发射导光单元，用于将红外线光网改变方向后传输到红外接收单元的接收导光单元。采用本实用新型后，能有效降低传统红外触摸屏中普遍存在的悬浮高度问题，能够基本不受外部的光线影响，可以有效解决传统红外触摸屏的抗光干扰问题，同时可以有效降低现有红外触摸屏凸起的边沿高度和宽度。

Description

改变红外光传输路径的红外触摸屏

技术领域

本实用新型涉及一种红外触摸屏，尤其涉及一种改变红外光传输路径的红外触摸屏。

背景技术

现有红外触摸***，其采用方式都是通过由沿着触摸区域四周安装在X、Y方向排布均匀的红外发射管和红外接收管，控制和驱动电路在MCU执行代码的控制下驱动红外发射管和红外接收管，对应扫描形成X方向和Y方向横竖交叉的红外线矩阵。当有触摸时，手指或其它物体就会挡住经过该点的横竖红外线，由控制***判断出触摸点在触摸屏上的位置。

目前在红外触摸屏领域，如专利号为200820109789.4的“一种应用于触摸屏上的反射镜”，此发明主要目的是：利用反射原理将，减少红外触摸屏上的发射和接收单元数量减半；如专利号为201020271758.6的“一种纯平结构的多点触摸屏”此发明的主要原理是：在普通红外触摸屏的基础上增加了一个导光板，用于填充普通触摸屏体触摸面上的凹腔，从而达到表面看似纯平的效果；如200710028616.X的“一种红外触摸屏及其多点触摸定位方法”等。现有红外触摸屏专利技术或产品中无论是单点还是多点红外触摸屏，其红外触摸屏的基本组装方式，都是将红外管放于触摸屏的触摸面之上，在该结构中，都存在以下三个方面的问题：

1、触摸悬浮高度较高。由于从红外发射管发出的红外光射向红外接收管，其红外光主要集中在管子的中部，当触摸体还没触摸到触摸屏的玻璃表面时，事实上红外光已经被阻断，这是触摸已经响应，该现象在本领域内叫做触摸悬浮高度，该问题会影响触摸手感，而且容易产生误动作，一般都希望该值越小越好，但是现在市面上的红外触摸屏体一般都有2-5mm触摸悬浮高度。

2、抗强光干扰的能力差。现有红外触摸屏，由于红外管是放在触摸面之上，外部的光线很容易射到红外接收单元，从而影响触摸屏的正常工作，因此一般的   屏体都不能在强光（如阳光或较强的白炽灯）下正常工作。

3、红外触摸屏触摸面的四边都存在较宽和较高的边沿凸起。在现有红外触摸屏领域，红外管一般都安装在屏体触摸面的上方，加上红外管保护结构的厚度，从而在屏体的四边形成较高和较宽的边沿凸起，对触摸屏的安装和触摸设备外观设计产生很大的限制。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有红外触摸屏存在的上述问题，提供一种改变红外光传输路径的红外触摸屏，采用本实用新型后，能有效降低传统红外触摸屏中普遍存在的悬浮高度问题，能够基本不受外部的光线影响，可以有效解决传统红外触摸屏的抗光干扰问题，同时可以有效降低现有红外触摸屏凸起的边沿高度和宽度。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种改变红外光传输路径的红外触摸屏，包括红外发射单元和红外接收单元，其特征在于：所述红外发射单元和红外接收单元设置在触摸屏体的非触摸面，且还包括用于将红外发射单元发出的红外光改变方向后传输到触摸面形成红外线光网的发射导光单元，用于将红外线光网改变方向后传输到红外接收单元的接收导光单元。

所述发射导光单元和接收导光单元可以为导光柱、反光镜或导光柱和反光镜的组合。

所述发射导光单元和接收导光单元均为导光柱时，发射导光单元和接收导光单元为内部反射结构。

所述发射导光单元和接收导光单元均为反光镜时，发射导光单元和接收导光单元为表面反射结构。

所述发射导光单元为导光柱，接收导光单元为反光镜时，发射导光单元为内部反射结构，接收导光单元为表面反射结构。

所述发射导光单元为反光镜，接收导光单元为导光柱时，发射导光单元为表面反射结构，接收导光单元为内部反射结构。

所述屏摸屏体非触摸面包括触摸屏体的背面和侧面，红外发射单元和红外接收单元设置在触摸屏体的背面或侧面。

所述屏摸屏体非触摸面包括触摸屏体的背面和侧面，红外发射单元和红外接收单元设置在触摸屏体的背面和侧面。

所述发射导光单元和接收导光单元对称设置在触摸屏体两侧。

所述红外发射单元包括X轴红外发射单元和Y轴红外发射单元，X轴红外发射单元和Y轴红外发射单元并联后连接到处理单元MCU，红外接收单元包括X轴红外接收单元和Y轴红外接收单元，X轴红外接收单元和Y轴红外接收单元并联后连接到处理单元MCU。

采用本实用新型的优点在于： 

一、采用本实用新型后，红外触摸屏的红外发射单元发出的红外光线经发射导光单元后将红外光线调整到与屏体触摸面表面接近零高度传输,而传统红外触摸屏红外光线与屏体触摸面表面存在一定高差，从而降低了传统红外触摸屏的悬浮高度。

二、本实用新型中，由于红外管可嵌入到触摸屏体底部，因此外部的光线很难影响到红外接收单元，从而提升了传统红外触摸屏抗光干扰能力。

三、采用本实用新型后，降低了传统红外触摸屏的边框凸起的高度和宽度，可以做到超低超窄边框，改善了屏体的美观度，提升了触摸显示器可装配性，克服了传统红外触摸屏由于红外管安放在触摸屏体上表面，凸起的边缘太高太宽的问题。

四、本实用新型中，所述发射导光单元和接收导光单元均为导光柱时，发射导光单元和接收导光单元为内部反射结构，多次反射与传输，便于对有用信号的控制，能够有效的控制外界光对其干扰，提高触摸质量。

五、本实用新型中，所述发射导光单元和接收导光单元均为反光镜时，发射导光单元和接收导光单元为表面反射结构，将置于触摸屏体底部的红外线通过发射导光单元有效的反射到触摸介质上，提高了识别精度。

六、本实用新型中，所述发射导光单元为导光柱，接收导光单元为反光镜时，发射导光单元为内部反射结构，接收导光单元为表面反射结构，保证了红外光均在发射导光单元内传输，提高了导光效果。

七、本实用新型中，所述屏摸屏体非触摸面包括触摸屏体的背面和侧面，红外发射单元和红外接收单元设置在触摸屏体的背面或/和侧面，改变红外光的传输角度的方式多样，便于屏体的组装，保证了触摸屏体的边框成为低窄边框，应用范围广，采用此结构进一步降低了传统红外触摸屏的边框厚度。

八、本实用新型中，所述发射导光单元和接收导光单元可以为导光柱、反光镜或导光柱和反光镜的组合，可以根据实际需要进行组合设计，使用更加灵活多样。

九、本实用新型中，所述发射导光单元和接收导光单元对称设置在触摸屏体两侧，采用此方式不仅减小了边框厚度，而且保证了外观的美观性。

附图说明

图1为本实用新型的实施例1示意图；

图2为本实用新型的实施例2示意图；

图3为本实用新型的实施例3示意图；

图4为本实用新型的实施例4示意图；

图5为本实用新型***连接框图

图中标记为：1、红外发射单元，2、红外接收单元，3、发射导光单元，4、接收导光单元，5、触摸体，6、触摸面，7、背面，8、侧面。

具体实施方式

实例1

本实施例利用棱形结构的导光柱实施导光传输。如图1所示，红外发射单元1为红外发射管，红外接收单元2为红外接收管。红外发射管发出的红外光垂直于发射导光单元3的入射面射入发射导光单元3后，到达发射导光单元的第一个导光面，只要将此导光面与水平面的夹角设置在45°，其红外线在其导光面的入射角大于其导光材质的全反射临界角（光线从亚克力材质或玻璃材质入射到空气的临界角为42.8·；光线从PC材质入射到空气的临界角为39·；），此时就可以使在导光柱内部传输的红外光线在发射导光单元3的第一导光面形成全反射，红外线将会全部反射到发射导光单元的第二个反射面上，同样将此第二棱形面与水平面的夹角设置在45°，红外光在此面上再次全反射传输到触摸面6形成红外线光网后，继续传输到接收导光单元4，其红外光经过同样的导光方式传输到红外接收管被接收，形成一个完整的发射接收体系。

当有触摸体5触摸到触摸屏体时，从发射导光单元3射出的红外线的传输路径将被阻挡，红外接收单元2接收到的红外线信号强度就会减弱，控制器通过分析信号的变化就可以确定触摸体的坐标位置。从而达到对触摸体定位的效果。

实例2

本实施例利用柱形结构的导光柱实施导光传输。如图2所示，红外发射管发出的红外光垂直于发射导光单元3的入射面表面射入发射导光单元3后，通过调整发射导光单元3的弧形面的半径，使射入发射导光单元3弧形面的红外光的入射角大于全反射的临界角（光线从塑料材质入射到空气的临界角为42.8·，弧形面与平面的夹角是指弧形面的切线与平面的夹角），此时红外光在发射导光单元3内部可以形成全反射，红外线在发射导光单元3内经过多次全反射后射出发射导光单元3，并传输到触摸面形成红外线光网，在接收导光单元4经过同样方式传输后被红外接收单元2接收，形成一个完整的发射接收体系。

当有触摸体5触摸到屏体时，从发射导光单元3射出的红外线的传输路径将被阻挡，红外接收单元2收到红外线信号强度就会减弱，控制器通过分析信号的变化就可以确定触摸体的坐标位置。从而达到对触摸体定位的效果。

实例3

本实施例利用反射式导光结构实施导光传输，例如反光镜。如图3所示，红外发射单元1发出的红外光平行于水平方向射向发射导光单元3，只要保证发射导光单元3的第一反射面和第二反射面与水平面的夹角在45°，此时红外信号经第一反射面反射后，会以垂直于水平面的方向射向发射导光单元3的第二个反射面，再次反射后，光线将传输到触摸面形成红外线光网后，再通过接收导光单元4以同样的方式传输到红外接收单元2被其接收，完成一个完整的发射接收体系。

当有触摸体5触摸到屏体时，从发射导光单元3射出的红外线的传输路径将被阻挡，接收端收到红外线信号强度就会减弱，控制器通过分析信号的变化就可以确定触摸体的坐标位置。从而达到对触摸体定位的效果。

实例4 

本实施例为红外管侧置式的导光结构，如图4所示，红外发射单元1发出的红外光直接射入发射端的发射导光单元3后，此红外光信号通过发射导光单元3的反射面反射后，其光线传输到触摸面形成红外线光网，再传输到接收导光单元4，在接收导光单元4处以相同的方式逆向传输后被红外接收单元2接收，形成一个完整的发射接收体系。该结构红外管在触摸屏体侧面，可以减小屏体的厚度。

当有触摸体5触摸到屏体时，从发射导光单元3射出的红外线的传输路径在触摸面上将被阻挡，接收端收到红外线信号强度就会减弱，控制器通过分析信号的变化就可以确定触摸体的坐标位置。从而达到对触摸体定位的效果。

实施例5

一种改变红外光传输路径的红外触摸屏，包括红外发射单元1和红外接收单元2，所述红外发射单元1和红外接收单元2设置在触摸屏体的非触摸面，且还包括用于将红外发射单元1发出的红外光改变方向后传输到触摸面6形成红外线光网的发射导光单元3，用于将红外线光网改变方向后传输到红外接收单元2的接收导光单元4。

本实用新型的优选实施方式为，所述发射导光单元3和接收导光单元4可以为导光柱、反光镜或导光柱和反光镜的组合，但并不局限于此，也可以是其他能够改变光的传输方向的物体。

本实用新型中，当所述发射导光单元3和接收导光单元4均为导光柱时，发射导光单元3和接收导光单元4为内部反射结构。

当所述发射导光单元3和接收导光单元4均为反光镜时，发射导光单元3和接收导光单元4为表面反射结构。

当所述发射导光单元3为导光柱，接收导光单元4为反光镜时，发射导光单元3为内部反射结构，接收导光单元4为表面反射结构。

当所述发射导光单元3为反光镜，接收导光单元4为导光柱时，发射导光单元3为表面反射结构，接收导光单元4为内部反射结构。

内部反射结构是指：红外发射单元（1）发出的红外光进入发射导光单元（3）在其内部通过反射的方式改变光线传输方向后传输到触摸面（6），进入接收导光单元（4）的红外光在其内部通过反射的方式改变光线传输方向后传输到位于触摸屏体非触摸面的红外接收单元（2）。反射结构除本实用新型中例举的外，还有很多，并不局限于所列举的方式。

表面反射结构是指：红外发射单元发出的红外光，进入发射导光单元（3）通过表面反射的方式改变光线传输方向后传输到触摸面（6），进入接收导光单元（4）的红外光通过表面反射的方式改变光线传输方向后传输到位于触摸屏体非触摸面的红外接收单元（2）。表面反射结构除本实用新型中例举的外，还有很多，并不局限于所列举的方式。

本实用新型中，所述屏摸屏体非触摸面包括触摸屏体的背面7和侧面8，红外发射单元1和红外接收单元2设置在触摸屏体的背面7或侧面8，例如均设置在背面7，或均设置在侧面8。

或者所述屏摸屏体非触摸面包括触摸屏体的背面7和侧面8，红外发射单元1和红外接收单元2设置在触摸屏体的背面7和侧面8，例如一个设置在背面7，另一个设置在侧面8。

本实用新型的又一优选实施方式为，所述发射导光单元3和接收导光单元4对称设置在触摸屏体两侧。

所述的导光柱为利用全反射原理，可以改变光线传输方向的一定形状的透明或半透明物体，导光柱采用全反射为最佳实施方式，但并不局限于全反射。所述的反射镜为表面涂有反光材质物体或利用全反射原理设计成的透镜。

本实用新型中，采用导光柱时，如图1中的导光柱结构，可以包括第一传输部、第一反射部、第二传输部、第二反射部和第三传输部，红外发射单元发出的红外光依次通过发射导光单元的第一传输部、第一反射部、第二传输部、第二反射部和第三传输部传输到触摸面。采用此结构时，所述红外发射单元发出的红外光在发射导光单元的第一反射部和第二反射部形成全反射。所述红外发射单元发出的红外光与发射导光单元的第一传输部的射入面垂直，第一反射部和第二反射部与触摸面的夹角为42.8—45°，第二传输部内传输的红外光与第一传输部和第三传输部内传输的红外光垂直。导光柱的材料和结构有很多，并不局限于此方式，只要能够保证红外光在导光柱内形成全反射即可。

如图5所示，所述红外发射单元1包括X轴红外发射单元和Y轴红外发射单元，X轴红外发射单元和Y轴红外发射单元并联后连接到处理单元MCU，红外接收单元2包括X轴红外接收单元和Y轴红外接收单元，X轴红外接收单元和Y轴红外接收单元并联后连接到处理单元MCU。

本实用新型的工作原理为：位于触摸屏体非触摸面的红外发射单元发出的红外光，通过发射导光单元改变光线传输方向后传输到触摸面形成红外线光网，再通过接收导光单元传输到位于触摸屏体非触摸面的红外接收单元；当有触摸体触摸时，传输的红外线在触摸面上被阻挡，处理单元MCU通过对红外接收单元接收到光信号强度的变化情况，确定触摸体的坐标位置。

具体处理过程为：***初始化后，启动X、Y轴的红外发射单元和红外接收单元，对X、Y轴进行红外扫描，各扫描单元对接收信号进行触摸分析，如有触摸，则分别产生X、Y的触摸位置信息，***处理单元MCU判断扫描单元是否有有效触摸位置信息，当没有有效触摸位置信息时，返回初始化，当有有效触摸位置信息时，***处理单元MCU收集X、Y轴扫描单元的有效触摸位置数据，即为真实触摸点的位置信息，***处理单元MCU判断是否有满足条件的触摸点位置信息产生，没有时返回初始化，当有时，将得出的各触摸点坐标传输到计算机***中，然后返回初始化。

实施例6

将红外触摸屏的红外发射单元1和红外接收单元2放于触摸屏体的非触摸面，从而达到无边框或是小边框的效果。而要达到此目的必须将放于触摸屏侧面8或背面7的红外发射单元1发出的红外光通过导光或是反射的方式引导到触摸屏体的触摸面6形成红外线光网，再在触摸屏体的另外一边通过同样的方式将红外光引导到其侧面8或背面7的红外接收单元2上。

而要达到以上目的的关键是如何将红外光的传输方向改变，技术方案包括：

1、使用导光柱利用全反射原理将光线从侧面或是背面引导到触摸面，再从触摸面采用相同的方式引导到触摸屏体的侧面或是背面；

2、使用反光镜或反光镜组将光线从侧面或是背面引导到触摸面；再从触摸面采用相同的方式引导到触摸屏的侧面或是背面；

3、可以采用以上两种方式的组合方式，一边用反光方式，一边用导光柱方式；

本实用新型中，改变红外光传输路径的方式有很多，并不局限于上述方式，其中反射镜包括喷涂反射材质的反射镜和利用全反射原理的反射镜。

本实用新型是将红外触摸屏的红外接收单元和红外发射单元安装在屏体的背面或侧面，通过导光结构将红外线从触摸屏屏体背面或侧面传输到触摸屏屏体正面，从而在屏体触摸面上方构成红外线阵列，识别触摸***置的红外触摸屏。本实用新型的红外触摸屏既可以降低触摸屏的悬浮高度，又可以达到滤除外界光干扰，同时实现了低窄边框。

Claims (9)

1.一种改变红外光传输路径的红外触摸屏，包括红外发射单元（1）和红外接收单元（2），其特征在于：所述红外发射单元（1）和红外接收单元（2）设置在触摸屏体的非触摸面，且还包括用于将红外发射单元（1）发出的红外光改变方向后传输到触摸面（6）形成红外线光网的发射导光单元（3），用于将红外线光网改变方向后传输到红外接收单元（2）的接收导光单元（4）；所述发射导光单元（3）和接收导光单元（4）为导光柱、反光镜或导光柱和反光镜的组合。

2.根据权利要求1所述的改变红外光传输路径的红外触摸屏，其特征在于：所述发射导光单元（3）和接收导光单元（4）均为导光柱时，发射导光单元（3）和接收导光单元（4）为内部反射结构。

3.根据权利要求1所述的改变红外光传输路径的红外触摸屏，其特征在于：所述发射导光单元（3）和接收导光单元（4）均为反光镜时，发射导光单元（3）和接收导光单元（4）为表面反射结构。

4.根据权利要求1所述的改变红外光传输路径的红外触摸屏，其特征在于：所述发射导光单元（3）为导光柱，接收导光单元（4）为反光镜时，发射导光单元（3）为内部反射结构，接收导光单元（4）为表面反射结构。

5.根据权利要求1所述的改变红外光传输路径的红外触摸屏，其特征在于：所述发射导光单元（3）为反光镜，接收导光单元（4）为导光柱时，发射导光单元（3）为表面反射结构，接收导光单元（4）为内部反射结构。

6.根据权利要求1所述的改变红外光传输路径的红外触摸屏，其特征在于：所述屏摸屏体非触摸面包括触摸屏体的背面（7）和侧面（8），红外发射单元（1）和红外接收单元（2）设置在触摸屏体的背面（7）或侧面（8）。

7.根据权利要求1—6中任一所述的改变红外光传输路径的红外触摸屏，其特征在于：所述屏摸屏体非触摸面包括触摸屏体的背面（7）和侧面（8），红外发射单元（1）和红外接收单元（2）设置在触摸屏体的背面（7）和侧面（8）。

8.根据权利要求1—6中任一所述的改变红外光传输路径的红外触摸屏，其特征在于：所述发射导光单元（3）和接收导光单元（4）对称设置在触摸屏体两侧。

9.根据权利要求1—6中任一所述的改变红外光传输路径的红外触摸屏，其特征在于：所述红外发射单元（1）包括X轴红外发射单元和Y轴红外发射单元，X轴红外发射单元和Y轴红外发射单元并联后连接到处理单元MCU，红外接收单元（2）包括X轴红外接收单元和Y轴红外接收单元，X轴红外接收单元和Y轴红外接收单元并联后连接到处理单元MCU。

Images