专利名称：一种光学触摸屏装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光学触摸屏装置。
背景技术：
为了操作上的方便，人们用触摸液晶显示器来代替鼠标或键盘。工作时，我们必须首先用手指或其它物体触摸安装在显示器前端的触摸液晶显示器，然后系统根据手指触摸的图标或菜单位置来定位选择信息输入。按照触摸液晶显示器的工作原理和传输信息的介质，触摸液晶显示器分为四种，分别为电阻式、电容感应式、红外线式以及表面声波式。然而，采用声学和其它材料学技术的触屏都有其难以逾越的屏障，如单一传感器的受损、老化，触摸界面怕受污染、破坏性使用，维护繁杂等等问题。红外触摸屏也存在抗暴性差的缺点。此外，作为发散型显示设备，液晶显示器可以自己发光，所以即使在光线暗淡的条件下也可以正常使用。但是，随着环境光强度的增加，这种显示器的显示效果就不那么令人满意了，因为较强的环境光提高了黑色素的亮度并降低了对比度，这也是无法在阳光直射的情况下看清显示器上文字的原因。因此，有必要提高显示设备的可读性。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型的能够克服上述缺点的触摸屏设备。为实现上述目的，本发明提供一种光学触摸屏设备。该设备包括显示屏，排列在显示屏周边的交错排列的多个光脉冲发射单元和多个光脉冲接收单元；当具有反射面的指物棒接近显示屏的某位置时，光脉冲发射单元发射的光被反射回与该光脉冲发射单元相邻的光脉冲接收单元，并且光学触摸屏设备根据所述光脉冲接收单元的坐标确定所述位置的坐标。优选地，所述光脉冲是红外或可见光。可选的是，显示屏是电子纸。本发明的光学触摸屏设备显著提高了显示设备的寿命和可读性，也提高了触摸屏的触摸分辨率。
图1为本发明实施例的指物棒触摸端为四方体时由红外线反射式检测触摸点位置的示意图，其中四方体侧表面与显示屏侧壁面平行；图2为本发明实施例的指物棒触摸端为四方体时由红外线反射式检测触摸点位置的示意图，其中四方体侧表面不与显示屏侧壁面平行；图3为本发明实施例的指物棒触摸端为四方体时由红外线反射式检测触摸点位置的示意图，其中四方体侧表面不与显示屏侧壁面平行；图4为本发明实施例的指物棒触摸端为圆柱体时由红外线反射式检测触摸点位置的示意图。
具体实施例方式下面通过附图，对本发明的具体实施方案做进一步的详细描述。图1-图4为反射模式的电子纸触摸显示屏示意图。图1中，指物棒触摸端为四方体，四方体侧表面与显示屏侧壁面平行；图2和3中，指物棒触摸端为四方体，四方体侧表面不与显示屏侧壁面平行；图4中，指物棒触摸端为圆柱体。图中包括显示屏3、多个光脉冲发射单元4(圆形符号表示)和多个光脉冲接收单元5(三角符号表示)。其中显示屏3为矩形的电子纸显示屏，光脉冲发射单元4A-4R和光脉冲接收单元5a-5r围绕显示屏3的四个直角边的外边缘相间排列且分布均勻。另外，图中P表示指物棒位置，S与S’分别表示显示屏3的侧壁面与指物棒的侧表面。空心三角表示未接收到光信号，实心三角表示接收到光信号。光脉冲发射单元4与光脉冲接收单元5 分别与光发射电路与光接收电路相连接，后者用于控制使各个发射单元/接收单元以固定的时间间隙依次逐个发射或接收光脉冲。下面以其中某一发射单元与其邻近的接收单元的工作过程为例，对反射式电子纸触摸屏的工作原理进行讨论。如图1所示，当一指物棒点在显示屏3的某一位置Pl处时，由光脉冲发射单元4C 发射出光脉冲。光束到达指物棒时，在指物棒侧表面S’发生反射返回到光脉冲发射单元4C 两侧的光脉冲接收单元恥和5c。与光脉冲发射电路与光脉冲接收电路还连接有一个计算元件，用于根据接收到光信号的各个单元的坐标值和各单元与接收到的光信号强度有关的权值计算出指物棒位置的确切坐标值。所以根据接收单元恥和5c的坐标值与其接收到的光信号强度就可以计算出指物棒所在位置的水平坐标值xl。这里指物棒侧表面的光滑程度决定了光脉冲在此发生的是镜面反射或是漫反射。需要说明，本发明的方案对于镜面反射和漫反射同样适用。在图1中，指物棒侧表面S’ (即光脉冲入射面)为平面且平行于显示屏3的侧壁面S。光脉冲接收单元恥和5c接收到的光脉冲能量是基本相等的，所以对单元恥和5c对应的水平方向坐标值求平均，就可以得到点P的水平坐标xl。同理，由光脉冲发射单元4G 发射出的光脉冲由指物棒侧表面反射到达单元4G两侧的光脉冲接收单元5f和5g，由单元 5f和5g的竖直方向坐标求平均可得到点P的竖直坐标yl。于是，点P位于显示屏3的精确位置(xl，yl)得以确定。在图2中，指物棒的各个侧表面不与显示屏3的侧壁面平行，则发射单元两侧的接收单元接收到的光脉冲能量不相等。比如，由发射单元5G发射出的光脉冲，在指物棒侧表面发生反射后返回到接收单元k、5f和5g，这时就需要根据接收单元k、5f和5g的坐标值与其接收到的光信号强度权值来计算点P竖直方向的坐标值y 1。为了更加精确地计算得到点P的竖直坐标，可以由对端的接收单元进行辅助判断。图中可以看到由发射单元5G发射出的光脉冲，可以到达对端区域(1)以外的接收单元，而接收单元5o、5p和5q则被指物棒阻挡而接收不到光脉冲信号，所以可以根据5o、5p和5q的坐标求平均计算得到点P竖直坐标的一个近似值y2。于是由两端分别计算得到的坐标值yl与y2结合分析便可以得到点ρ 的竖直坐标的精确值y。同理，也可以得到点P水平坐标的精确值χ。于是点P的坐标(χ， y)得以确定。
当然，也可以依据彼此距离最近的接收到未被指物棒阻挡而透射的光脉冲的对端光脉冲接收单元来校正点P的坐标。在图2中，由光脉冲接收单元!“和！!进行校正工作。在一个例子中，将光脉冲接收单元r和η的竖直坐标位置和此前计算得到的yl做比较，如果误差在阈值范围内则确认yl就是点P的坐标1。否则，丢弃计算得到的yl。在图3中，也可以由对端的发射与接收情况做以辅助判断。比如由发射单元5P发射出的光脉冲，在指物棒侧表面发生反射后返回到接收单元5p、5o和5η，根据接收单元5p、 5o和5η的竖直坐标值与其接收到的光信号强度权值计算得到点P竖直方向的坐标值为 12。依据yl与y2可以计算得到P竖直坐标的精确值y。在一个例子中，对yl与y2求算术平均值便可以得到点P竖直坐标的精确值1。同理，也可以得到点P水平坐标的精确值χ。 于是点P的坐标(χ，y)得以确定。在图4中，指物棒侧表面不是平面，而是曲面(如圆柱面S’)，则由某一发射单元发射出的光脉冲经过指物棒侧表面反射后进入发射单元两侧的接收单元的光信号强度总是对称分布的，也就是说不随指物棒在显示屏所在平面内发生的转动而变化。所以只需要分析水平与竖直方向各自其中一端的发射与接收情况便可确定指物棒确切位置。即根据接收到光信号的各个单元的坐标值和各单元接收到的光信号强度权值计算出点P的水平坐标值X与竖直坐标值y。于是点P的坐标(X，y)得以确定。本领域的技术人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器 (ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。本领域的技术人员意识到，可以采用红外或可见光形式的光脉冲。当采用可见光时，多个光脉冲发射单元起照明设备的作用。周期性发射的光脉冲增加了环境光的强度。反射型显示器是通过反射环境光来显示图像的，图像的亮度会根据环境光线的强度改变，而且对比度也会随之变化。所以，采用可见光脉冲有助于提升本发明电子纸触摸屏的优势。虽然前文结合电子纸触摸显示屏对本发明的具体实施例做了描述，但是本发明还可以应用于其它显示屏的光学触摸屏设备。此外，指物棒也可以是其它形式或类型的物体， 比如手指。以上所述的具体实施方式
，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式
而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种光学触摸屏设备，包括显示屏，排列在显示屏周边的交错排列的多个光脉冲发射单元和多个光脉冲接收单元；当具有反射面的指物棒接近显示屏的某位置时，光脉冲发射单元发射的光被反射回与该光脉冲发射单元相邻的光脉冲接收单元，并且光学触摸屏设备根据所述光脉冲接收单元的坐标确定所述位置的坐标。
2.如权利要求1所述的光学触摸屏设备，其中所述光脉冲是红外或可见光。
3.如权利要求1所述的光学触摸屏设备，其中多个光脉冲起照明设备的作用。
4.如权利要求1所述的光学触摸屏设备，其中反射面是反射镜面或漫反射面。
5.如权利要求1所述的光学触摸屏设备，其中指物棒的截面是圆形或长方形。
6.如权利要求1所述的光学触摸屏设备，其中接收反射光的光脉冲接收单元分别是光脉冲发射单元左侧和右侧的接收单元。
7.如权利要求1-5之一所述的光学触摸屏设备，其中根据与所述光脉冲发射单元相对的对端光脉冲接收单元来校正所述位置的坐标。
8.如权利要求7所述的光学触摸屏设备，其中所述对端光脉冲接收单元是彼此距离最近的接收到未被指物棒阻挡而透射的光脉冲的至少两个光接收单元。
9.如权利要求7所述的光学触摸屏设备，其中所述对端光脉冲接收单元是被指物棒阻挡而未接收到光脉冲的光接收单元。
10.如权利要求1所述的光学触摸屏设备，其中接收反射光的光脉冲接收单元有两个以上，依据和光脉冲发射单元相对的光脉冲接收单元光接收情况从所述两个以上的光脉冲接收单元中选择至少两个，作为确定指物棒坐标的依据。
11.如权利要求1所述的光学触摸屏设备，其中采用相对的两个光脉冲发射单元发射光脉冲，在分别依据每个光脉冲发射单元确定的坐标的基础上确定指物棒的坐标。
12.如权利要求1所述的电子纸触摸屏设备，其中指物棒是手指。
13.如权利要求1所述的电子纸触摸屏设备，其中显示屏是电子纸。
全文摘要
本发明提供一种光学触摸屏设备。该设备包括显示屏，排列在显示屏周边的交错排列的多个光脉冲发射单元和多个光脉冲接收单元；当具有反射面的指物棒接近显示屏的某位置时，光脉冲发射单元发射的光被反射回与该光脉冲发射单元相邻的光脉冲接收单元，并且光学触摸屏设备根据所述光脉冲接收单元的坐标确定所述位置的坐标。本发明的光学触摸屏设备显著提高了显示设备的寿命和可读性，也提高了触摸屏的触摸分辨率。
文档编号G06F3/042GK102360256SQ201110287978
公开日2012年2月22日 申请日期2011年9月26日 优先权日2011年9月26日
发明者姜亦春, 曹堪宇, 李昂, 洪鹏谊, 翟振宇 申请人:无锡宇科万通科技有限公司