专利名称：控制面板系统的制作方法
技术领域：
本实用新型总体上涉及触摸屏显示面板，更为具体地，为特别用于机动车辆的背 投显示器提供触摸屏控制。
背景技术：
据有显示图像/文字的视频屏幕和感应用户输入的触摸监测器的控制面板通常 用在机动车辆的中央控制台(center stack)或仪表板。诸如气候控制系统或音频系统的 各种车辆系统可连接至控制面板并由其控制。在一个典型结构中，显示屏连接至单个集成 电路中的电胝性或电容性触摸屏。这种常规控制面板具有有限的形式要素而不能容易地支 持所需要的风格特征，例如复合曲度(compound curvature)。例如，通常使用的IXD显示单 元或通常使用的电阻性或电容性触摸屏均不能够适用于圆形的中央控制台。为了在中央控制台中制造一种令人喜爱的风格的控制面板和显示器界面，已经公 开了一种在复杂弯曲屏幕上的背投视频。然而，电容性或电阻性触摸屏覆盖层仅仅支持至多 一个曲率轴。而且，常规触摸屏覆盖层不利地削弱了需要透过该覆盖层的投射图像的亮度。
实用新型内容本实用新型提供了一种先进的触摸屏显示面板，其能够具有复杂的曲率而不会减 少显示的亮度。在本实用新型的一个方面中，控制面板系统包含投射屏，其具有被照亮的内表面 用于产生图形显示，和用户能够接触的外表面。发光源投射光线以照亮杯射屏，其中光线包 括可见光和红外辐射。光学分配系统根据图像分配可见光用于图形显示并根据预定图案 分配红外辐射，其中投射屏使红外辐射从外表面传出，这里由用户根据图像放置的手动控 制物体可以使红外辐射反射回到光学分配系统。红外传感器从光学分配系统接收反射的红 外辐射并依据预定图案产生表明手动控制物体的位置的检测信号。所述光学分配系统包含 相应于所述多个区域的可变红外线衰减的红外线过滤器。所述光学分配系统包含镜子，所 述红外线过滤器设置在所述镜子的表面上。所述发光源由多个发光二极管组成。根据本实用新型的另一方面，公开了一种在投射触摸屏显示面板上检测用户手动 输入的方法，包含如下步骤从光学分配系统投射可视图像在投射屏的内表面上，其中投射 屏具有用户可接触的外表面；从光学分配系统以预定图案在可视图像上投射红外辐射，其 中投射屏使红外辐射穿过外表面；将物体手动放置在接近图像处使一部分红外辐射反射回 来朝向光学分配系统；以及感应光学分配系统中所反射的红外辐射来生成确定手动控制物 体相应于预定图案的位置的检测信号。本实用新型解决了现有技术中存在的上述技术问题。
图1为本实用新型的光学和电学系统的一个实施例的示意图。[0009]图2为投射屏上的图像的前视图。图3为根据一个优选实施例的投射透镜上的红外过滤器的平面图。图4为图3中沿着线4-4的侧面横截面图。图5为图表，显示了由红外过滤器生成的各个热点处的红外辐射强度。图6为根据本实用新型另一优选实施例的镜面上的红外过滤器的平面图。图7为图表，显示了图像上的各点处的红外辐射强度。图8-10为图表，显示了又一优选实施例中红外辐射扫描过图像时不同时间的红 外辐射强度。
具体实施方式
现在参考图1，控制面板系统10包括背投屏11，其可具有复合形状(即多轴曲率) 并由诸如那些通常用于背投电视的常规材料(例如玻璃、聚碳酸酯或丙烯酸)制成。背投光 学分配系统12在控制器13的控制下运转以生成图像向用户图形显示。控制器13进一步感 应用户的手指(或其他手动控制物体)沿着屏11的外表面在任何具体位置的放置。用户 通过将其手指贴近图像的具体位置(其将由控制器关联至所显示图像内呈现的预定动作) 来获得所需动作。根据本实用新型，光学分配系统12投射生成图像的可见光并投射红外辐射，并接 收反射的红外辐射以执行触摸屏功能。发光源14包括蓝色LED源15、绿色LED源16以及红外/红色LED源17。各个LED 将其光线辐射引导进入角锥棱镜18以朝向角锥棱镜20组合并校准可见和红外辐射构成。 角锥棱镜20包括使光线从角锥棱镜18改道至图像形成器22和背衬镜23的内表面21。图 像形成器22连接至控制器13并可包含本技术领域已知的像素IXD单元(pixilated IXD device) 0图像生成器22根据将要投射的所需图像的像素削弱红、绿和蓝光。留下的光线 从镜面23反射回来通过角锥棱镜20并通过另一个角锥棱镜M到达投射透镜25。从投射透镜25投射出的可见光图像照亮屏11的内表面26。屏11在图像辐射穿 过外表面27时扩散了图像的辐射从而使得投射的图像能够在屏11的外部较大的视角范围 内可以看到。虽然可见光的一部分被阻隔用来形成图像，在这一点上所讨论的光学系统12的 所有部件总体上对于红外辐射是透明的(即它们对于通过图形显示器的红外辐射总体上 一致)。在一个优选实施例中，通过光学元件例如红外线过滤元件30来引入图形显示器上 的红外辐射强度偏离，光学元件能够使触摸屏的操作如下文详细描述地定位。通过投射透镜25的红外辐射照亮投射屏，其总体上对于红外辐射透明从而使得 红外辐射能够穿过屏11的外侧，这里可以由贴近投射屏11图像用户的手指31或由用户 放置的其他手动控制物体反射回来朝向光学分配系统12，从而获得所需的控制器13的输 入。更为具体地，红外辐射从手指31反射回来朝向投射透镜25和角锥棱镜M。角锥棱镜 24的内表面32将红外辐射朝向红外传感器33反射其产生表明物体31位置的检测信号。 将检测信号提供给控制器13，其可将用户输入通讯至适当的控制模块用于实施由用户确定 的相应操作。如图2所示图形显示器上的图像可相应于具有无线电广播显示器35的音频系统控制。无线电频率显示36显示为带有音量设置显示37。该图像包括调谐调节图标38、39 以及音量调节图标40和41。根据本实用新型可视图像中的图标38-41的位置相应于红外 辐射(其将以能够探测到反射物体位置的方式反射至红外传感器)的预定图案内的各自区 域。图标的位置与所需功能例如调高或调低调谐频率或调高或调低音频系统音量相联系。如上所述，光学分配系统12依据图形显示器的图像分配可见光并依据预定图案 分配红外辐射。根据本实用新型的一个优选实施例的预定图案由图形显示器上空间上相隔 离开的多个区域组成，这些区域每个均具有各自唯一的红外辐射强度。因此，检测信号具有 与反射红外辐射的具体区域(即用户手指所放置的位置)唯一关联的阶梯值。在一个优选 实施例中，预定图案可使用红外线过滤器30产生，该过滤器30可变地削弱红外辐射来确定 不同的区域，同时对可见光辐射总体上透明。如图3和4所示，红外线过滤器元件30通常 使用由介质薄膜形成的多层涂层沉积在投射透镜25的平坦内表面上。多层涂层通过结合 不同的涂层成分或不同的厚度形成所需的区域或热点来获得所需的红外线衰减。图4说明 了不同的厚度，其中可以在区域44处获得总体上完全阻隔的红外辐射，而在区域45和46 处可以透过不同的红外辐射强度，从而由用户的手指产生各自的热点用于生成可识别的返 回反射。如图3的平面图所示，与特定的热点区域相关联的可变强度也可通过与每个热点 相关联的表面区域的差异(例如在中间具有削弱区域47)获得。图5显示了可与可见光辐射图像上设置的多个红外线热点#1_#10相关联的可变 红外辐射强度。通过检测所反射红外线的强度，可以确定发生了反射的区域。图1中的 红外传感器33可以优选地由红外探测器例如德国多特蒙德埃尔莫斯半导体公司(Elmos Semiconductor AG of Dortmund, Germany)的 Halios 光电传感器。该 Halios 光电传 感器可配置用于生成含有代表所接收到的反射信号的红外辐射强度的梯状幅度值的输出 信号。控制器将梯状幅度值与相应的区域比对并将所确定的区域转化为相应的控制功能 (例如调节气候调节系统的温度)。在替代实施例中，削弱红外线的图案可设置在另一种光学元件例如处于光的路径 之内的反射镜、角锥棱镜之一、投射屏或单独的平面膜或玻璃板之上。图6显示了具有多层 涂层50沉积其上的镜23用于提供除了空间上分离的区域51之外的红外辐射完全阻隔。区 域51每个均提供唯一的红外辐射强度，图7显示了在图形显示器上的不同位置X处的红外 辐射强度。强度的每个峰值例如中央峰值对应于图6中各自的区域51，并可用于如同已经 描述过的唯一地确定用户手指在触摸屏上的位置。在一个替代实施例中，可以将光学系统改变为提供随着时间变化的红外辐射。这 样，可以通过图形显示器上的空间上分离的多个区域扫描红外辐射的局部区域，其中在检 测信号出现的时候确定了用户手指放置的具体位置。如图8-10所示，红外峰值53在第一 时间在可视图像的第一位置处出现，红外峰值M在第二时间出现在第二位置，且峰值55在 第三时间在第三位置处出现。每个峰值在不同的时间产生于不同的空间分离区域中，其与 控制器同步从而可以确定反射物体的位置。在图1中的控制器13确定了发生红外反射的具体区域且将该区域与可视图像内 的具体功能相关联后，控制器13可发出相应的指令或数据至适当的附件或车辆内的其他 电子控制器从而使得能够执行选定的功能。
权利要求1.一种控制面板系统，其特征在于包含具有被照亮用于产生图形显示的内表面以及用户能够接触的外表面的投射屏； 用于投射光线照亮投射屏的发光源，其中所述光线包括可见光和红外辐射； 用于根据图形显示器的图像分配所述可见光以及根据预定图案分配红外辐射的光学 分配系统，其中所述投射屏使红外辐射从所述外表面传出，这里所述红外辐射能够由用户 依据所述图像放置的手动控制物体反射回来朝向所述光学分配系统；用于从所述光学分配系统接收所述反射红外辐射并依据所述预定图案生成表明所述 手动控制物体的位置的检测信号的红外传感器。
2.根据权利要求1所述的控制面板系统，其特征在于所述光学分配系统包含相应于所 述多个区域的可变红外线衰减的红外线过滤器。
3.根据权利要求2所述的控制面板系统，其特征在于所述光学分配系统包含投射透 镜，其中所述红外线过滤器设置在所述投射透镜的表面上。
4.根据权利要求2所述的控制面板系统，其特征在于所述光学分配系统包含镜子，所 述红外线过滤器设置在所述镜子的表面上。
5.根据权利要求1所述的控制面板系统，其特征在于所述发光源由多个发光二极管组成。
专利摘要本实用新型公开了一种控制面板系统，其带有投射屏，投射屏具有被照亮用于产生图形显示的内表面和用户能够接触的外表面。发光源投影光线以照亮投射屏，其中光线包括可见光和红外辐射。光学分配系统根据图像分配可见光用于图形显示并根据预定图案分配红外辐射，其中投射屏使红外辐射从外表面传出，这里由用户根据图像放置的手动控制物体可以使红外辐射反射回到光学分配系统。红外传感器从光学分配系统接收反射的红外辐射并依据预定图案产生表明手动控制物体的位置的检测信号。本实用新型的控制系统面板能够具有复杂的曲率而不会减少显示的亮度。
文档编号G06F3/042GK201897780SQ201020558818
公开日2011年7月13日 申请日期2010年10月12日 优先权日2009年10月26日
发明者唐纳德·P·比尔格, 马亨德拉·S·达森纳亚克 申请人:福特全球技术公司