[發明專利]利用反射光的光學觸摸屏幕系統

有效

• 申請號: 201080015160.3
• 申請日: 2010-04-15
• 公開（公告）號: CN102378957A
• 公開（公告）日: 2012-03-14
• 發明（設計）人: 芒努斯·格爾茨;托馬斯·埃里克松;約瑟夫·沙因
• 申請（專利權）人: 內奧諾德公司
• 主分類號: G06F3/042
• 分類號: G06F3/042
• 代理公司: 北京金思港知識產權代理有限公司 11349
• 代理人: 邵毓琴

技術領域

本發明的領域是基于光的觸摸屏幕。

背景技術

許多消費電子裝置如今都構建有觸敏屏幕，供手指或觸針觸摸而進行用戶輸入。這些裝置從諸如移動電話和車載娛樂系統之類的小型屏幕裝置到諸如筆記本計算機之類的中型尺寸的屏幕裝置再到諸如機場的登記站之類的大型屏幕裝置。

大多數傳統的觸摸屏幕系統基于電阻層或電容層。這種系統并不足夠通用而提供涵蓋所有的解決方案，因為它們的規格不容易改變。

參照圖1，圖1是傳統的觸摸屏幕系統的現有技術圖示。這種系統包括LCD顯示器表面、放置在LCD顯示表面之上的電阻或電容覆層、以及控制器集成電路(IC)，所述控制器集成電路連接至所述覆層并且將來自所述覆層的輸入轉換成有意義的信號。諸如計算機之類的主裝置(未示出)從控制器IC接收信號，并且設備驅動器或其他這種程序解釋所述信號以檢測基于觸摸的輸入，諸如鍵按壓或滾動運動。

參照圖2，圖2是傳統的電阻式觸摸屏幕的現有技術圖示。圖2中所示的是通過薄空間分離開的導電和電阻層1。當諸如手指或觸針之類的指示器2觸摸屏幕時，在電阻層之間形成接觸，從而將開關閉合。控制器3確定層之間的電流以得到觸摸點的位置。

電阻式觸摸屏幕的優點在于其低成本、低功耗并且支持觸針。

電阻式觸摸屏幕的缺點在于，由于覆層而使得屏幕并不是完全透明的。另一個缺點是屏幕需要周期性再校準。另一個缺點是需要壓力進行接觸檢測，即沒有用足夠壓力觸摸屏幕的指示器不會被檢測到。結果，電阻式觸摸屏幕不能利用手指來很好地使用。另一個缺點是電阻式觸摸屏幕在陽光直射下無法閱讀。另一個缺點是電阻式觸摸屏幕對刮擦敏感。又一個缺點是電阻式觸摸屏幕不能夠辨別同時觸摸屏幕的兩個或更多個指示器(稱為“多重觸摸”)。

參照圖3，圖3是傳統的表面電容式觸摸屏幕的現有技術圖示。如圖3中所示，玻璃基板1的兩側涂覆有均勻的導電銦錫氧化物(ITO)涂層。另外，在ITO涂層中的一個涂層上涂覆有二氧化硅硬涂層。電極2附裝至玻璃的四個角部處，用于產生電流。諸如手指或觸針之類的指示器3觸摸所述屏幕，并且將少量電流拉向接觸點。控制器4然后基于流過四個電極的電流的比例確定觸摸點的位置。

表面電容式觸摸屏幕的優點是支持手指觸摸并且表面耐用。

表面電容式觸摸屏幕的缺點在于，由于所述覆層而使得屏幕并不是完全透明的。另一個缺點是用于操作的溫度范圍有限。另一個缺點是由于觸摸屏幕的電容特性而導致指示器運動的捕獲速度有限。另一缺點是表面電容式接觸屏幕容易受到射頻(RF)干擾和電磁(EM)干擾。另一個缺點是觸摸位置確定精度取決于電容量。另一個缺點是表面電容式觸摸屏幕不能戴手套使用。另一個缺點是表面電容式觸摸屏幕需要周期性再校準。另一個缺點是表面電容式觸摸屏幕需要大屏幕邊框。結果，表面電容式觸摸屏幕不能供小型屏幕裝置使用。又一個缺點是表面電容式觸摸屏幕無法辨別多重觸摸。

參照圖4，圖4是傳統的投射型電容式觸摸屏幕的現有技術圖示。圖4中所示的是形成多個水平(X軸)電極和豎直(Y軸)電極的蝕刻的ITO層1。交流信號2驅動一個軸，并且通過屏幕的響應借助于其他電極回送。觸摸屏幕的指示器的位置基于在水平電極和豎直電極之間的信號水平變化3來確定。

投射型電容式觸摸屏幕的優點是可以檢測到手指多重觸摸并且表面耐用。

投射型電容式觸摸屏幕的缺點是由于覆層而使得屏幕并不是完全透明的。另一個缺點是它們的成本很高。另一個缺點是操作溫度范圍有限。另一個缺點是由于觸摸屏幕的電容特性而導致捕獲速度有限。另一個缺點是屏幕尺寸有限，通常小于5英寸。另一個缺點是表面電容式觸摸屏幕容易受到RF干擾和EM干擾。又一個缺點是觸摸位置確定的精度取決于電容量。

因而應認識到傳統的觸摸屏幕并不適用于小型移動裝置和具有大屏幕的裝置的普遍使用。

發明內容

本發明提供了一種克服了傳統的電阻式和電容式觸摸屏幕的缺點的觸摸屏幕。

本發明的各個方面涉及觸摸屏幕的各種實施方式，尤其包括(i)既響應被阻擋光又響應反射光的觸摸屏幕；(ii)具有選擇性區域觸摸的觸摸屏幕；(iii)具有嵌入的反射元件的觸摸屏幕；(iv)具有多層屏幕的觸摸屏幕；(v)具有寬光束的觸摸屏幕；和(vi)具有圖像傳感器和圖像處理邏輯電路的觸摸屏幕。

響應被阻擋光和反射光的觸摸屏幕