专利名称：一种用于红外线触摸屏的红外线发射和接收电路单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及利用红外线发射、接收光电器件构建的触摸装置的技术领域。
技术背景红外线触摸技术发展至今，在技术上已经比较成熟，从技术角度而言，原 理很简单，但要制造出各种尺寸高分辨率触摸屏就显得尤为困难。在现有技术中，如图1、图2所示的美国专利5, 162， 783中，红外线触摸装置的所有控制电 路包括红外线发射、接收管，红外线发射、接收电路及微处理器等全部是集成在 触摸屏的外框周围的印刷电路板上，并通过一条RS232串口或USB 口与电脑连 接，由于红外线发射、接收管必需连接到扫描电路上，若对其中电路进行切割 会导致红外线发射、接收信号无法传递到微处理器或其相对应连接的电路中， 当在设计大型红外线触摸屏时，现有技术需要将整个发射、接收阵列分成几个 部分重新设计，根据屏幕尺寸大小增加红外线发射、接受管的数目及其控制电 路，而每个独立部分需要相互连接，且需要通过微处理器控制每个独立部分完成 扫描控制及坐标定位，然后将拦截物的坐标上传到电脑上。由于现有技术中的 电路设计的复杂性，在每个不同尺寸触摸屏的设计时，电路基本必需要加以改 动，然后对产品所需的印刷电路板进行重新设计和制作。由于以上种种问题， 很大程度上限制了红外线触摸产品的生产和销售，更无法使红外线触摸产品走 入家庭达到大众化的普及应用的水平。发明内容本发明的目的是要为了简化红外线发射、接收电路板设计和制造上的复杂 性，缩短开发新产品的周期，提供出一比较简单的红外线发射、接收电路单元， 能够方便的设计出不同尺寸的红外线发射、接收电路板,以便适应不同尺寸的触摸屏。本发明的技术解决方案是一种红外线发射电路板单元，包括阵列设置的红外线发射管，该电路板单 元上设有贯通整个电路板单元的电源线、接地线和时钟信号线，在电路板单元的 一端上设置有行驱动器和列驱动器，其中行驱动器的信号输入端口连接时钟信号线，信号输出端口连接列驱动器的信号输入端口；阵列中的每个红外线发射管的列驱动线分别通过列控制三极管与列驱动器连接，行驱动线分别与行驱 动器的行控制线连接。一种红外线接收电路板单元，包括阵列设置的红外线接收管，该电路板单 元上设有贯通整个电路板单元的电源线、接地线、时钟信号线以及红外线接收 信号线，在电路板单元的一端上设置有行驱动器和列驱动器，其中行驱动器的信号输入端口连接时钟信号线，信号输出端口连接列驱动器的信号输入端口 ； 阵列中的每个红外线接收管的列驱动线分别通过列控制三极管与列驱动器连 接，行驱动线分别与行驱动器的行控制线连接。每块红外线发射电路板单元包括由电路板的一端延伸至另一端的电源线、 接地线、时钟信号线，每块红外线接收电路板单元包括由电路板的一端延伸至 另一端的电源线、接地线、时钟信号线以及红外线接收信号线，相邻两块电路 板单元可以分别通过焊接相应接线实现拼接，其中电源线和接地线是原用于提 供整个触摸屏装置所需要的电源电路；行、列驱动器分布在电路板单元的两端 的其中一端，使用该放置方法的目的是为了能够构成一个可切割的红外线发射 或接收电路板单元，因为在发射、接收电路板单元中的红外线发射或接收管是 以阵列方式连接的，只有使用这种放置方法，当在线路板切割时，印刷电路板 上的导线在切割后，阵列中的行驱动电路、列驱动电路不受影响，而在切割后， 放置有行、列驱动器的一段印刷电路板依然可以通过行、列驱动器控制选通与 其相连的所有红外线发射或接收管，而该段印刷电路板单元也就成为了一个不 同于原有标准尺寸的红外线发射或接收电路板单元，该单元可以用于与其它电 路板单元进行拼接，从而得出一个新的尺寸。可以根据需要，制造出相同长度 的电路板单元，每块红外线发射电路板单元或接收电^各泽反单元均设计在电路板 在制造时可容许的最大尺寸的电路板上，每个相同尺寸的电路板单元上都设置 有相同的数目的行与列驱动器，其电路设计相同，所以可以重复使用。在开发 生产不同尺寸的触摸屏时，可才艮据显示屏的尺寸大小，先将相同的电路板单元 拼接成一个小于显示屏幕宽度或高度的最大尺寸的电路板，然后再切割出剩余 尺寸大小的电路板单元，通过连接线将不同长度尺寸的电路板单元相互连接， 采用这种方式能够更节省成本，同时新产品的开发周期也较短。在红外线发射、接收电路板单元的两端上设置有与相邻电^各板单元连接的 焊接口，可利用连接线将相邻的焊接口连接，可利用预设的焊4妾口可以完成电 路板与电路板相互之间的连4^工作。如上所述发射电^各板单元的焊接口包括有 电源线、接地线、时钟信号线，接收电路板单元的焊接口包括有，电源线、接 地线、时钟信号线，以及红外线接收信号线，相邻两块电路板单元可以分别通 过焊接相应连接线实现拼接。其中电源线和接地线是原用于提供整个触摸屏装置所需要的电源电路；至少有一组的行、列驱动器可设置在电^4反单元的任意位置上。在红外线发射或接收电路板单元中所述的行驱动器，列驱动器各有一个时 钟输入端口，行驱动器的时钟输入端口与时钟发生器相连，该时钟发生器所产生的一个周期为T的脉冲信号控制每次只选通一个行控制线，该行控制线再通过三极管或直接控制选通阵列中的一个行驱动线，当依次完成n个行控制线的选通后，即在n个时钟周期T后，行驱动器的时钟输出端口产生一个周期为nxT脉冲信号，该脉冲信号输入到列驱动器的时钟输入端口，使列驱动器每次只选 通下一个列控制线，如此循环直至完成整个红外线发射或接收阵列中所有的行与列的扫描。只利用一根时钟信号线控制所有连接的行、列驱动器对阵列中的 红外线发射、接收管的顺序扫描选通方法是最简单的设计结构，该发方法具有 速度最快、开关延时短、线数少等优点，适合应用于大型红外线触摸屏装置。由于发射电路板单元与接收电路板单元上的行驱动器的时钟输入端口所用的是 同一个时钟信号，所以每对发射、接收管的扫描是同步的。其中所述的行驱动器、 列驱动器选用的可以是计数器(Counter )、位移寄存器(Shift Register)或 具有等同功效的集成电路，如可编程芯片。在每个发射电路板单元上设有与所述列控制三极管相连接的红外线脉冲信 号线，在发射阵列开始扫描时可以使每个被接通的红外线发射管发出带有频率 的红外线，即^l是高红外线波的抗干扰能力。与阵列中的每个红外线发射或接收管连接的行、列驱动线分别通过行、列 控制三极管与行、列驱动器连接，每个行控制三极管的发射极连接行驱动线， 基极连接行驱动器的控制线，集电极连接电源线；列控制三极管的集电极连接 列驱动线，基极连接列驱动器的控制线，发射极连接红外线脉冲信号线或红外 线接收信号线或接地线，使用三极管相当于开关作用并可控制提高电流驱动能力，避免行、列驱动器集成电路的负载过大对电路造成的损害。在本发明的电路板单元中所涉及红外线发射、接收阵列中所连接行、列驱动线的三极管是NPN 型，同时也可选择使用PNP型，行、列三极管的发射极和集电极连接方式相应 改变，但无论使用哪种三极管，其目的是提高行、列驱动线的电流驱动能力和 开关导通作用。在使用中若行、列控制器的控制线输出为低电平有效则使用PNP . 若为高电平有效则使用NPN。 NPN与PNP的连接方式有所不同但该连接方式的变 化不影响利用行、列驱动器控制扫描红外线发射、接收阵列最终目的。本发明的优点是设计结构简单、性能可靠、集成度高、生产成本低、可 大批量、大规模进行生产。本发明与现有触摸屏装置技术相比，由于本发明大 大提高了产品开发设计效率，降低产品的前期投入成本，提高产品更新换代的 速度及可无限制增加和扩充产品的种类，且产品大批量生产时的一致性强，可 靠性高。
附图1为现有技术的红外线发射或接收电路板设计图； 附图2为现有技术的红外线发射或接收电路板设计图 附图3为本发明实施例中红外线触摸屏电路板单元切割示意图； 附图4为本发明实施例中红外线触4錄电路板单元拼接示意图； 附图5为本发明实施例中红外线触摸屏中的发射电路板单元的电路原理图； 附图6为本发明实施例中红外线触摸屏中的接收电路板单元的电路原理图； 1、触摸屏，2、红外线发射阵列，3、红外线接收阵列，4、标准的红外线 发射电路板单元，5、 6切割后的发射电路板单元，7、标准红外线接收电路板单 元，8、 9切割后的红外线接收电路板单元，10、阵列中的红外线发射管，11、 阵列中的红外线接收管，12、行驱动器，13、列驱动器，14、缆线焊接口， 15、 红外线接收信号线，16、时钟信号线，17、红外线脉冲信号线，18、电源线， 18、接地线，20、行控制三极管，21、列控制三极管。
具体实施方式
实施例参阅图3、 4、 5和6,是一个由红外线发射、接收电路板单元构成的红外线触摸屏1，在其四周设有由标准发射电路板单元4及切割后的红外线发射电路板5、 6连接构成的触4菱屏红外线发射阵列2;及在发射阵列2对面设置有由 标准的接收电路板单元7及切割后的接收电路板单元8、 9设置构成的接收阵列 3;每个发射电^各板单元4、 5、 6包括阵列设置的红外线发射管10，且设有贯通 整个发射电路板单元的电源线18、接地线19、时钟信号线16及红外线脉冲信 号线17,在电路板单元的一端上设有行驱动器12和列驱动器13,电路板单元 的两端设有分别连接电源线18、接地线19、时钟信号线16及红外线脉冲信号 线17的缆线焊接口 14，方便与相邻的发射电3各板单元连接。每个接收电路板单元7、 8、 9包括阵列设置的红外线接收管11，且设有贯通 整个接收电路板单元的电源线18、接地线19、时钟信号线16及红外线接收信 号线15，电路板单元的两端设有分别连接电源线18、接地线19、时钟信号线 16及红外线接收信号线15的缆线焊接口 14,方便与相邻的发射电路板单元连 接。参阅图5,每个红外线发射电路板单元上设有贯通的电源线18、接地线19, 时钟信号线16及红外线脉冲信号线17;在每个红外线发射电路板单元的一端上 设置有行驱动器12,列驱动器13，其中行驱动器12的信号输入端口与一个时 钟信号线16相连，信号输出端口连接列驱动器13的信号输入端口；阵列中的 每个红外线发射管10的列驱动线分别通过列控制三极管n与列驱动器13连接， 行驱动线分别通过行控制三极管20与行驱动器12连接；其中在红外线发射电 路板单元中列控制三极管21的发射极连接红外线脉沖信号线17上或接地线19上；参阅图6，每个红外线接收电路板单元上设置有贯通的电源线18、接地线 19、时钟信号线16及红外线接收信号线15，在每个红外线发射电路板单元的一 端上设置有行驱动器12，列驱动器13，其中行驱动器12的信号输入端口与一 个时钟信号线16相连，信号输出端口连接列驱动器13的信号输入端口；阵列 中的每个红外线接收管11的列驱动线分别通过列控制三极管21与列驱动器13 连接，行驱动线分别通过控制三极管20与行驱动器12连接；其中在红外线接 收电路板单元中列控制三极管21发射极连接红外线接收信号线15。以上所述的红外线发射、接收电路板单元中的电源线18与电源正极相连，接地线19与电源负极相连，时钟信号线16与一个时钟信号产生器相连，红外 线脉冲信号线17与一个红外线脉冲产生器相连，红外线接收信号线15与红外 线信号接收处理电路相连。其中所述的行驱动器、列驱动器选用的可以是计数 器(Counter )、位移寄存器(Shift Register)或具有等同功效的集成电路， 如可编程芯片。上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体i兑明，该实施例并非用以限 制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本 案的专利范围中。
权利要求
1、一种红外线发射电路板单元，包括阵列设置的红外线发射管(10)，其特征在于该电路板单元上设有贯通整个电路板单元的电源线(18)、接地线(19)和时钟信号线(16)，在电路板单元的一端上设置有行驱动器(12)和列驱动器(13)，其中行驱动器(12)的信号输入端口连接时钟信号线(16)，信号输出端口连接列驱动器(13)的信号输入端口；阵列中的每个红外线发射管(10)的列驱动线分别通过列控制三极管(21)与列驱动器(13)连接，行驱动线分别与行驱动器(12)的行控制线连接。
2、 根据权利要求1所述的一种红外线发射电路板单元，其特征在于阵列中 的每个红外线发射管(10)的行驱动线分别通过4亍控制三^l管(20)与所 述行驱动器(12)连接。
3、 根据权利要求1或2所述一种红外线发射电踏、板单元，其特征在于在红 外线发射电路板单元上设有分别与所述电源线(18)、接地线(19)和时 钟信号线(16 )分别相连接的缆线焊接口 ( 14 )。
4、 根据权利要求1或2所述一种红外线发射电路板单元，其特征在于在该 电路板单元上设有贯通的且与所述列控制三才及管(21)相连接的红外线脉 冲信号线(17)。
5、 根据权利要求1或2所述一种红外线发射电路板单元，其特征在于所述 行驱动器(12 )和列驱动器(13 )是计数器或者位移寄存器或者可编程芯 片。
6、 一种红外线接收电路板单元，包括阵列设置的红外线接收管(11),其特 征在于该电路板单元上设有贯通整个电3各板单元的电源线(18)、接地 线(19)和时钟信号线(16)以及红外线接收信号线(l5)，在电路板单 元的一端上设置有行驱动器(12 )和列驱动器(13 ),其中行驱动器(12 ) 的信号输入端口连接时钟信号线(16)，信号输出端口连接列驱动器(13) 的信号输入端口 ；阵列中的每个红外线接收管(11)的列驱动线分别通过列 控制三极管(21)与列驱动器(13)连接，行驱动线分别与行驱动器(12)的行 控制线连接。
7、 根据权利要求5所述一种红外线接收电路纟反单元，其特征在于阵列中的 每个红外线发射管(11)的行驱动线分别通朽-控制三极管(20)与所迷行 驱动器(12)连接。
8、 根据权利要求6或7所述一种红外线接收电路板单元，其4争征在于在红 外线接收电路板单元上设有分别与所述电源线(18)、接地线(19)和时 钟信号线(16 )以及红外线接收信号线(15 )分别相连接的缆线焊接口 ( 14 )。
9、 根据权利要求6或7所述的一种红外线接收电路板单元，其特征在于所 述行驱动器(12)和列驱动器(13)是计数器或者位移寄存器或者可编程芯片。
全文摘要
本发明公开了一种红外线发射和接收电路板单元，包括阵列设置的红外线发射管或接收管，该电路板单元上设有贯通整个电路板单元的电源线、接地线和时钟信号线，在电路板单元的一端上设置有行驱动器和列驱动器，其中行驱动器的信号输入端口连接时钟信号线，信号输出端口连接列驱动器的信号输入端口；阵列中的每个红外线发射管或接收管的列驱动线分别通过列控制三极管与列驱动器连接，行驱动线分别与行驱动器的行控制线连接。本发明设计结构简单、性能可靠、集成度高、生产成本低、可大批量、大规模进行生产，大大提高了产品开发设计效率，降低产品的前期投入成本，提高产品更新换代的速度及增加和扩充产品的种类，大批量生产时的一致性强，可靠性高。
文档编号G06F3/041GK101329612SQ200710028679
公开日2008年12月24日 申请日期2007年6月19日 优先权日2007年6月19日
发明者伟 贺 申请人:伟 贺