专利名称：由触摸力选通的红外触摸屏以及定位触摸事件的方法
技术领域：
本公开涉及触摸屏，以及更具体地涉及由触摸力选通的红外触摸屏。
背景技术：
触摸屏是触敏显示设备，通过将感觉覆盖层合并到计算机显示 器从而可以在同一屏幕上显示或接收信息，触摸屏可同时用作输入 设备和输出设备。通常触摸屏包括在通用计算机、计算机终端、电
子设备以及计算机化的设备、计算机化的资讯站(kiosk)、个人数 字助理(PDA)、智能电话以及其它便携式电子设备中。触摸屏尤 其适用于其中携带性、简单性和/或持久性很重要的设备。
已有多种不同类型的触摸屏技术。电阻式触摸屏利用通过 一 组 绝缘隔离片与薄的透明内层相分隔的薄的透明外层。内层的外表面 和外层的内表面分别涂敷有诸如铟锡氧化物(ITO)的透明金属氧化 物涂层。因此内层和外层起到开关的功能。触摸事件强迫使内层和 外层处于电接触因此形成回路。通过改变施加到各层的电压并且通 过依靠ITO涂层的电阻性，可以计算触摸事件在触摸屏上的位置。
然而，由于电阻式触摸屏在显示设备和用户之间利用了多个局 部透明层，显示的清晰度大打折扣。并且，随着使用的扩展，可能 随着层的劣化出现视觉缺陷由此产生局部化的区域显示失真。
电容性触摸屏利用诸如ITO的透明金属氧化物涂层来提供通过 传感器的持续电流，该传感器具有参考电容场。当有人以手指或导 电触笔触摸ITO涂层的一个区域，参考电容场发生改变。电容场的 变化可以被感应并加以分析用于识别触摸事件的坐标。
然而，电容性触摸屏存在长期精确性较差的问题以及其它相关问题。并且，电容性触摸屏可能无法识别不导电物体的触碰。
声脉冲识别触摸屏利用多个压电式换能器来提供来自触摸所引
起的观测振动的电信号。继而将该电信号与已知触摸特征数据相比
较以确定触摸事件的位置。
声脉冲识别触摸屏目前相当昂贵并且因此无法适用于普通应用。
如图1和图2所示，红外触摸屏10利用一行x轴红外发射器16 以及对应的一行x轴红外传感器18。还使用了一列y轴红外发射器 12以及对应的一列y轴红外传感器14。红外发射器16、 12以及红 外传感器18、 14位于显示设备的表面之上。在没有触摸事件时，所 有的红外传感器14和18都感应来自对应发射器12和16的红外线。 当手20或触笔开始接触显示设备时，发射自一个或多个发射器的红 外线被阻断，并且该阻断由一个或多个没有检测到红外线的对应传 感器检测出。例如，发射自x轴发射器26的光线被阻断，并且该阻 断由没有检测到红外线的对应的x轴传感器28检测出。继而将受影 响的x轴传感器28的位置解释为触摸事件的x轴坐标。类似地，发 射自y轴发射器22的光线被阻断，并且该阻断由没有检测到红外线 的对应的y轴传感器24检测出。继而将受影响的y轴传感器24的 位置解释为触摸事件的y轴坐标。
然而，红外触摸屏可能容易受到由意外物体带来的意外激活的 影响，例如昆虫或掉落的餐巾的意外物体可能暂时地阻断红外光束。
发明内容
触敏显示设备包括显示器。该显示器的前方提供有透明板。触 觉传感器感测触摸事件。触摸事件可以例如是用户有意发起。 一个 或多个红外传感器位于该透明板前方。其中当该触觉传感器检测到 触摸事件时，该一个或多个红外传感器识别该触摸事件的位置。因 此，无意事件，例如掉落到红外传感器的范围内的意外物体，将不 会被作为触摸事件加以记录，并且意外触摸事件将得到最小化。一种用于在触敏显示设备上定位触摸事件的方法包括监测触觉 传感器以检测触摸事件的发生。当该触觉传感器已检测到触摸事件 的发生时，基于一个或多个红外传感器来识别该触摸事件的位置。
一种用于改装触敏显示器的方法，包括将触觉传感器附加于该 触敏显示器，使得该触觉传感器与该触敏显示器的透明板之间传递 振动。将该触觉传感器对接于该触敏显示器的微处理器。修改该触 敏显示器的逻辑，使得该触敏显示器的红外传感器基于触觉传感器 数据被激活。
一种计算机系统包括处理器和该计算机系统可读取的程序存储 设备，实施有可由该处理器执行以实现用于在触敏显示设备上定位 触摸事件的方法步骤的程序指令。该方法包括监测触觉传感器以检 测触摸事件的发生。当该触觉传感器已检测到触摸事件的发生时， 基于一个或多个红外传感器来识别该触摸事件的位置。
当考虑结合附图参照以下详细描述时，将容易获得并更好地理
解本公开更完整的改进方案以及其所带来的众多优势，其中 图1示出了常规的红外触摸屏；
图2示出了在图1的常规红外触摸屏上发生的触摸事件；
图3示出了根据本发明示例性实施方式的触摸屏；
图4示出了在图3的触摸屏上发生的触摸事件；
图5示出了根据本发明示例性实施方式的触摸屏的分解透视图;
图6示出了根据本发明示例性实施方式的用于在触摸屏上定位
触摸事件的方法；
图7示出了能够实施根据本发明示例性实施方式的方法和装置
的计算冲几系统的示例。
具体实施例方式
在对附图所示的本公开的示例性实施方式进行的描述中，出于清楚的目的使用了特定术语。然而，本公开并非意在受限于如此选 择的特定术语，而是应理解每个特定元素包括所有以相似方式工作 的技术上的等同物。
本发明示例性实施方式利用这样的红外触摸屏，当使用红外传 感器以外的技术检测触摸事件的触觉传感器触发该红外触摸屏时， 该红外触摸屏激活和/或进行读取。由于触摸屏检测利用了红外传感 器和触觉传感器二者，因此意外检测得以最小化。
触觉传感器可以是能够感测冲击、碰撞、振动和/或移位的传感 器。例如，触觉传感器可以是低成本的压电传感器。
图3和图4示出了本发明的示例性实施方式。参考图3，触摸屏 30可以包括显示设备(未示出)。显示设备例如可以是液晶显示器 (LCD)。作为替代，显示设备可以是本领域内已知的任何其它显 示器技术，例如，阴极射线管(CRT )监视器、有机发光二极管(OLED ) 显示器，或等离子体显示器面板(PDP)。
可以将透明板31安装在显示设备前方。透明板31例如可以是 玻璃、塑料或晶体。透明板31可用于保护显示设备，例如，当触摸 屏在公共场合使用或处于不利的条件下。
透明板31可以是与显示设备分离和不同的板。作为替代，透明 板31可以是显示设备的一部分，例如，LCD的外层。
透明板31可以用允许板31振动的这种方式安装。因此，可以 安装透明板31使得不会对振动过度减震。例如，可以使用双面泡棉
胶带将玻璃板附接到显示设备和/或触摸屏的框架或玻璃框。
一组x轴红外发射器36可以安装在透明板31之上。因此，从 面对触摸屏30的用户的视角来看，x轴红外发射器36可以占据最靠 近于用户的面，透明板31可以占据x轴红外发射器36之后的面， 并且显示设备可以占据透明板31之后的面。
对应于x轴红外发射器36的一組x轴红外传感器38,可以安装 在基本上与x轴红外发射器36相同的面上。因此，从x轴红外发射 器36发出的光线可以由对应的x轴红外传感器38所检测到。类似地， 一组y轴红外发射器32可以安装在基本上与x轴红外 发射器36和传感器38相同的面上。对应的一组y轴红外传感器34 可以安装在基本上与其它红外发射器36、 32以及传感器38相同的 面上。因此，从y轴红外发射器32发出的光线可以由对应的y轴红 外传感器34所检测到。
红外发射器36和32可以包括在大约750nm到lmm的范围内发 射光线的发光二极管(LED)、白炽灯光源或激光二极管。发射器 还可以包括一个或多个光学镜片其可以将红外线聚焦为狭窄的射 束。
红外传感器38和34可以包括用于检测红外线的光电二极管。 传感器还可以包括红外透镜以阻断环境光线。红外传感器38和34 可以直接对应于红外发射器36和32。作为替代，也可不要求直接对应。
如图4中所示，当用户通过用手指40或触笔触摸透明板31来 创建指点事件时，到x轴传感器38和y轴传感器34中的一个或多 个的红外线被阻断。例如，来自特定x轴发射器46的红外线可能被 阻断而无法到达对应的x轴传感器48，并且来自特定y轴发射器42 的红外线可能被阻断而无法到达对应的y轴传感器44。
然而，在发射器和传感器之间并不需要存在一对一的对应。发 射器(或简单的一个单独的发射器)可以提供红外线光源而由一组
红外传感器检测。可以继而分析传感器数据以检测受阻断的区域， 在该区域中所感应到的红外线基本上低于其未阻断的水平。作为替 代，由触摸事件带来的对红外线的阻断可以在该组传感器上创建干 涉图样，可以对该干涉图样进行解析以定位触摸事件。
在每个轴仅使用了一个单独红外发射器的情况下，红外线可以
聚焦为扇形射束形状或从 一 侧重复扫描到另 一 侧。
例如低成本振动传感器诸如低成本压电传感器的触觉传感器 39,可以用于检测触摸事件的压力或振动。触觉传感器39不需要敏 感到足以定位触摸事件的精确位置，触觉传感器39可以感应到触摸事件的存在便足以。触觉传感器39可以安装为与透明板31相接触， 使得与触摸事件相关联的振动和/或沖击49通过玻璃板传导至触觉 传感器39。触觉传感器39还可以锚定在触摸屏30的相对稳定的位 置上，这样可以经受很少乃至不经受触摸事件所导致的振动和/或沖 击。
图5是示出了根据本发明示例性实施方式的触摸屏显示器50的 配置的透视分解视图。例如，显示设备以及LCD面板52可以位于 触摸屏显示器50的后部。例如玻璃板54的透明板可以位于LCD面 板52的前方，用以保护LCD面板52并用以传导来自触摸事件的振 动/冲击。例如振动/冲击传感器59的触觉传感器被提供为与玻璃板 54之间传递振动。可以在玻璃板54的前方提供x轴和y轴发射器和 传感器56，使得接触玻璃板54的触摸事件可以由发射器和传感器 56检测。
本发明示例性实施方式利用一个或多个触觉传感器来确定触摸 事件的存在并继而使用红外发射器和传感器以定位触摸事件在该触 摸屏上的位置。图6是示出了根据本发明的示例性实施方式用于定 位触摸事件的方法的流程图。首先，使用一个或多个触觉传感器确 定是否已发生了触摸事件(步骤S60)。例如，与触摸屏的透明板之 间传递振动的振动和/或冲击传感器可以由触摸屏控制器监测。只要 没有检测到触摸事件(步骤S60，"否")，触摸屏控制器将持续监 测触觉传感器的触摸事件信号(步骤S60)。当检测到触摸事件(步 骤S60,"是，，)，则激活x轴和y轴红外发射器和传感器的网格(步 骤S62)。对红外网格的激活可以包括对红外发射器进行供能以及监 测红外传感器。作为替代的，红外发射器可以被持续供能，并且对 该网格的激活可以包括监测红外传感器。
对红外网格的激活还可以包括执行重复的传感器扫描，其中每 次读取该多个传感器中的一个传感器。
在红外传感器网格已被激活后，所读取的传感器数据可以由触 摸屏控制器加以解释来确定该触摸事件的位置。触摸屏控制器可以是集成电路或印刷电路板，负责与确定触摸 事件位置相关联的功能和数据处理。可以由关联于计算机或其它利
用触摸屏的电子设备的中央处理单元(CPU)执行一个或多个触摸
屏控制器功能。在这方面，触摸屏控制器可以具体实现为硬件分立
元件或作为一个或多个在CPU上执行的应用，或它们的某些组合。
根据本发明示例性实施方式的触摸屏可以作为连接于计算机或
其它电子设备的输入-输出设备来操作。图7是示出了根据本发明示 例性实施方式的这种计算机系统的示意图。计算机系统70可以包括 主数据总线71，例如前端总线(FSB) 。 CPU72可以连接到主数据 总线71。例如随机存取存储器(RAM)的系统存储器73,也可以连 接到主数据总线71。例如硬盘74或基于闪存的存储设备的一个或多 个数据存储设备可以例如通过高级技术配件(ATA)接口连接到主 数据总线71。例如光盘驱动器(未示出)的其它存储设备可以例如 通过ATA接口连接到主数据总线71。诸如键盘和/或鼠标的输入设 备可以通过通用串^f亍总线(USB)和/或通过一个或多个传统端口连 接到主数据总线71。网络适配器80例如通过外围部件互连(PCI) 总线也可以连接到主数据总线71。网络适配器80可以连接到例如互 联网计算机网络81。
显示适配器和触摸屏控制器75也可以连接于主数据总线71。显 示适配器以及触摸屏控制器75可以实现在一个或多个设备中。例如， 分立的显示适配器可以通过加速图形接口 (AGP)数据总线或PCI Express数据总线连接于主数据总线71。显示适配器可以提供视频处 理功能用于驱动显示器76。红外传感器网格可以具有其自身的控制 器并可以通过USB接口或传统接口连接于主数据总线71。类似地， 振动/冲击传感器78可以具有其自身的控制器或可以与红外传感器 网格77共享控制器。
CPU 72可以用于执行安装在硬盘74上的操作系统。 一个或多个 用于与触摸屏进行对接的驱动器也可以安装在硬盘74上。实施了用 于执行本发明示例性实施方式的 一组指令的应用也可以安装在硬盘74上。
CPU 72以及相关计算机硬件可以实现在连接了触摸屏的通用计 算机中。作为替代地， 一个或多个硬件元件可以合并到常规的集成 电路板用于并入进触摸屏产品。
而适用于常规红外触敏显示器。在对常规显示器的改装中，触觉传 感器可以附加于触敏显示器，例如，附加于触敏显示器的透明板。 如果传统的触敏显示器利用保护性玻璃板则触觉传感器可以附加于 该保护性玻璃板。如果传统的触敏显示器并不具有保护性玻璃板则 该触觉传感器可以直接附加于显示器的外层。
在保护性玻璃板存在的情况下，可以调整玻璃板安装的方式以 允许振动的更大自由度。可以附加触觉传感器，使其与玻璃板之间 传递振动。
触觉传感器可以对接于传统的触敏显示器的微处理器，例如， 通过将其连接于红外传感器控制器。继而可以修改传统的触敏显示 器的逻辑，从而基于触觉传感器数据激活该触敏显示器的红外传感器。
上述具体的示例性实施方式是示意性的，并且可以引入这些实 施方式的多种变体而不脱离所随附权利要求书的范围中所公开的精 神。例如，不同示例性实施方式的元件和/或特征可以在本公开和随 附权利要求书的范围内彼此组合和/或彼此替代。
权利要求
1. 一种触敏显示设备，包括显示器；透明板，提供于所述显示设备前方；触觉传感器，用于感测触摸事件；以及一个或多个红外传感器，其位于所述透明板前方，其中当所述触觉传感器检测到触摸事件时，所述一个或多个红外传感器识别所述触摸事件的位置。
2. 根据权利要求1所述的触敏显示设备，其中所述显示器是LCD 面板。
3. 根据权利要求1所述的触敏显示设备，其中安装所述透明板 以允许所述透明板振动。
4. 根据权利要求1所述的触敏显示设备，其中使用双面泡棉胶 带将所述透明板安装于所述触敏显示设备。
5. 根据权利要求1所述的触敏显示设备，其中所述透明板是所 述显示器的外层。
6. 根据权利要求1所述的触敏显示设备，其中所述透明板是玻 璃板。
7. 根据权利要求1所述的触敏显示设备，其中所述触觉传感器 是检测所述透明板的振动、冲击或移位的传感器。
8. 根据权利要求1所述的触敏显示设备，其中所述触觉传感器 是压电传感器。
9. 根据权利要求1所述的触敏显示设备，其中所述触觉传感器 与所述透明^反之间传递振动。
10. 根据权利要求1所述的触敏显示设备，其中所述一个或多 个红外传感器包括用于#r测所述触4莫事件的x轴坐标的 一 组x轴红 外传感器，以及用于检测所述触摸事件的y轴坐标的一组y轴红外 传感器，其中一个或多个对应的x轴红外发射器向所述x轴红外传感器的方向发射红外线，以及一个或多个对应的y轴红外发射器向 所述y轴红外传感器的方向发射红外线，并且基于由所述各个红外 传感器检测到的红外线的量而检测所述触摸事件的坐标。
11. 一种用于在触敏显示设备上定位触摸事件的方法，包括 监测触觉传感器以检测触摸事件的发生；以及 当所述触觉传感器已检测到所述触摸事件的发生时，基于一个或多个红外传感器来识别所述触摸事件的位置。
12. 根据权利要求11所述的方法，其中所述基于一个或多个红 外传感器来识别所述触摸事件的位置的步骤包括激活一个或多个红外发射器；读取由所述 一 个或多个红外传感器4企测到的红外线的量；以及 基于由所述一个或多个红外传感器中的每个红外传感器检测到的红外线的量以及所述各红外传感器的相对位置来计算所述触摸事件的位置。
13. 根据权利要求11所述的方法，其中所述触觉传感器通过感 应所述触敏显示设备的振动、冲击或移位来检测触摸事件的发生。
14. 一种用于改装触敏显示器的方法，包括 将触觉传感器附加于所述触敏显示器，使得所述触觉传感器与所述触敏显示器的透明板之间传递振动；将所述触觉传感器对接于所述触敏显示器的微处理器；以及 修改所述触敏显示器的逻辑，使得所述触敏显示器的红外传感器基于触觉传感器数据被激活。
15. 根据权利要求14所述的方法，其中所述触觉传感器是检测 所述透明板的振动、冲击或移位的传感器。
16. 根据权利要求14所述的方法，其中所述触觉传感器是压电 传感器。
17. 根据权利要求14所述的方法，其中所述修改所述触敏显示 器的逻辑的步骤包括改变或替换由所述触敏显示器的微处理器执行 的计算机可执行代码。
全文摘要
一种触敏显示设备包括显示器。在显示器前方提供有透明板。触觉传感器感测触摸事件。一个或多个红外传感器位于透明板前方。当触觉传感器检测到触摸事件时，该一个或多个红外传感器识别该触摸事件的位置。
文档编号G06F3/042GK101299174SQ20081009129
公开日2008年11月5日 申请日期2008年4月28日 优先权日2007年5月1日
发明者J·L·莱文, S·A·吕里奇 申请人:国际商业机器公司