一种利用人体电容触发的红外触摸屏制造技术

一种利用人体感应触发的红外触摸屏，包含有由边框、安装在边框内的电路板和用于保护显示器的玻璃板构成的结构组件，以及沿着所述边框的矩形对边排列安装的若干只红外发射和红外接收管，及其用于驱动所述红外发射管和用于处理红外接收管所输出的光电信号、并输出检测结果的微控制器系统，其特征在于：　　　　在所述的玻璃板的表面上覆盖有一层透明的导电膜；在红外触摸屏的电路中还包含有一套与所述导电膜相连接的信号处理电路；该电路能够检测、放大所述导电膜上的电信号，构成一套人体感应检测系统，该系统的输出端通过一个Ｉ／Ｏ端口，与所述微控制器系统相连接。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及传感测量和信号处理
，尤其用于提高红外触摸屏识别触摸操作 的准确性的检测装置。 技术背景红外触摸屏已经是一项很成熟的技术，应用非常广泛。美国专利3764813、 3775560、 3860754、 6439857和专利号为00121462.4、 00250806.0、 00200147.6、 00262072.3、 01202252.7 、 200420093591.3、 200420117952. 3等中国专利或申请已经给出了红外触摸 屏的很多技术，包括各种改进的技术方案。但是在实际应用中，现有的红外触摸屏都有 一个缺点即不能分辨环境物体的干扰。比如一只落在屏幕上的飞虫，或者尺寸较大的 漂浮物，以及其他偶然的阻挡等，都可能被触摸屏认为是人的手指在触摸，而引起误动 作。这在某些特殊场合是不能被允许的。号码为200610011193. 6的中国专利申请，给出 了一种利用应变片和拾音器来检测触摸力以及由触摸力所产生的振动来确认触摸操作的 技术方案。虽然这种技术方案能够解决上述误触发的问题，但是也有一些缺点。首先， 如果使用应变片， 一般来说要使用多片半导体应变片才能获得足够的灵敏度，这就增加 了产品的元器件成本；其次如果使用拾音器来检测振动，因为拾音器的频带很宽，则容 易受到触摸屏周围环境噪声的干扰；如果要消除这种干扰就需要在电路设计和信号处理方面投入更多的成本，同样会增加生产的成本。
技术实现思路
本专利技术的目的，就是针对上述现有产品和技术的缺陷，给出一种低成本的、利用人 体的导体特性，通过电容耦合的方式提升触摸识别的准确性的技术方案，用于红外触摸 屏检测由人体与触摸屏之间的寄生电容所产生的触摸电信号，以确认触摸操作。为了实现上述目的，在本专利技术红外触摸屏的内部，使用了一套由覆盖在触摸屏的保 护玻璃板的表面上的导电膜、 一套包含在红外触摸屏的电路中用于检测、放大所述导电膜上的电信号并与所述导电膜相连接的信号处理电路构成的人体感应检测系统；并且该 系统的输出端通过一个1/0端口，与红外触摸屏内部的微控制器系统相连接。上述人体 感应检测系统应用在包含有由边框、安装在边框内的电路板和用于保护显示器的玻璃板构成的结构组件，以及沿着所述边框的矩形对边排列安装的若干只红外发射和红外接收 管，及其用于驱动所述红外发射管和用于处理红外接收管所输出的光电信号、并输出检 测结果的微控制器系统所构成的红外触摸屏上。在本专利技术中，所述的人体感应检测系统中的基本结构有三种第一种，利用人体电容对一个振荡器的影响作用来检测是否有触摸操作，具体结构如下与导电膜相连接的信号处理电路中，包含有一个振荡发生单元和一个振荡检测单 元；所述导电膜与该振荡电路中振荡槽路中控制振荡频率的电容器相连接；所述振荡频 率检测单元的输入端与振荡发生单元的输出端相连接，其输出端与所述微控制器的I/O 端口耦合连接。这种技术方案，与机床等机械设备上常用的接近开关的原理基本相同。第二种，利用人体是导体这一基本特性，检测人体感应使用触摸屏的电脑周围的杂 散电磁辐射信号，来检测是否有触摸操作，具体技术方案如下与导电膜相连接的信号 处理电路包含有一个信号放大单元；该放大单元的输入端与所述导电膜相连接，其输出 端所述微控制器的1/0端口耦合连接。这里的耦合连接的含义是在所述电路的输出端与微控制器1/0端口之间，可能还犹 如滤波、整形等辅助电路插入。第三种，利用操作触摸屏的手指来耦合传递导电膜上的交流电信号，来检测是否有 触摸操作，具体技术方案如下所述导电膜由两个互相绝缘的、覆盖的区域互相交叉的 半膜构成，均匀地覆盖所述玻璃板的表面；与该形状的导电膜相对应，所述与导电膜相 连接的信号处理电路包含有一个振荡驱动单元和一个信号接收放大单元；所述振荡驱动 单元的输出端与一个半膜相连接，所述放大单元的输入端与另外一个半膜相连接。对于所述的导电膜，也有不同的构造方法。 一种是直接采用各种工艺直接涂覆在玻 璃的表面，g卩所述的透明导电膜是一层涂覆在所述玻璃板表面的导电膜；可以涂覆在 玻璃板的内表面或者外表面；如果涂覆在玻璃板的外表面，还应该在导电膜的表面再覆 盖一层透明的保护涂覆层以防止触摸操作损坏导电膜层。另一种是帖膜的结构，即所述透明导电膜是一层覆盖在柔性膜上的导电膜；所述 柔性膜粘贴在玻璃板的表面上，覆盖有导电膜的表面与玻璃板相接触。当然，这层柔性 软膜可以粘贴玻璃板的内外表面上，但从防止刮擦、提高使用寿命的角度出发，最好贴 在玻璃板两个表面中靠近显示器的那个表面，利用玻璃板来保护导电膜。这里，制造导 电膜的材料以铟、锌、锡的金属氧化物为主，如IT0、 Zn0、 Sn02等。通过分析上面的技术方案，可知本方案具有技术成熟、成本低廉、安装维护方便等 优点，克服了现有技术的缺陷，很适合应用在红外触摸屏系统中。如果再在检测方法中 使用如号码为200610165375.9的专利申请中所公开的待机扫描检测方法，还能有效地延长红外触摸屏的工作寿命。 附图说明图1本专利技术红外触摸屏的系统结构示意图；图2人体手指在保护玻璃板表面形成电容的示意图；图3人体电容对振荡器影响作用的原理示意图；图4通过手指耦合传递导电膜上的交流电信号的系统方案的示意图； 图5利用放大器检测人体感应的杂散电磁信号的系统方案的结构示意图； 图6用于图5所示系统的放大器的一种电路结构。 具体实施方案本专利技术可以有多个具体的实施方案。下面结合附图来说明本专利技术的一些基本实施方 案及其组合。图1给出了本专利技术的红外触摸屏系统的基本结构。图中，由安装在触摸屏边框101 中的微控制器系统106、红外发射管和接收管阵列及其对应的驱动和选通电路107，构成 了现有红外触摸屏的主体结构。图中的保护玻璃板102对于一般红外触摸屏而言是选装 件，用于保护显示器表面；但在本专利技术中则是透明导电膜104的载体。与现有红外触摸 屏相比，本专利技术增加了透明导电膜104，与透明导电膜相配和、输出端与微控制器系统的 1/0端口相连接的人体感应信号检测系统105。如图2所示，当手指103触摸在覆盖有导 电膜104的玻璃板表面时，手指与导电膜之间形成的寄生耦合电容202将因为排除了介 电常数很小的空气而大幅度增大；正是因为这个增大的寄生电容，才能够将人体己经触 摸到玻璃板这个信息传递给所述的人体感应信号检测系统，经该系统将这个信息处理后 通过所述1/0端口传送到微控制器，来确认触摸操作的存在。对于人体手指与玻璃板表面的导电膜之间的寄生电容的检测，有三种基本技术方案。 图3给出的是一种利用这个寄生电容对一个振荡器的影响来检测触摸操作是否发生的基 本系统结构。图中， 一个振荡单元302和一个振荡状态检测单元303构成了人体感应检 测系统。这里导电膜一般与振荡单元中控制振荡频率的电容器，即振荡槽路中的电容器 相连接，这样如果这个振荡器不是锁频的振荡器，那么人体寄生电容作用在振荡槽路，一般都会对振荡器的振荡频率产生影响，甚至导致电路停振。而与这个振荡单元的输出 端相连接的振荡比较检测单元，在其它振荡条件不变的情况下，就可以通过检测振荡频 率的变化来确定振荡电路的槽路电容上是否附加了额外的容量，即是否附加了手指触摸 所产生寄生电容。事实上，这个检测原本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用人体感应触发的红外触摸屏，包含有由边框、安装在边框内的电路板和用于保护显示器的玻璃板构成的结构组件，以及沿着所述边框的矩形对边排列安装的若干只红外发射和红外接收管，及其用于驱动所述红外发射管和用于处理红外接收管所输出的光电信号、并输出检测结果的微控制器系统，其特征在于：在所述的玻璃板的表面上覆盖有一层透明的导电膜；在红外触摸屏的电路中还包含有一套与所述导电膜相连接的信号处理电路；该电路能够检测、放大所述导电膜上的电信号，构成一套人体感应检测系统，该系统的输出端通过一个Ｉ／Ｏ端口，与所述微控制器系统相连接。

【技术特征摘要】
1. 一种利用人体感应触发的红外触摸屏，包含有由边框、安装在边框内的电路板和用于保护显示器的玻璃板构成的结构组件，以及沿着所述边框的矩形对边排列安装的若干只红外发射和红外接收管，及其用于驱动所述红外发射管和用于处理红外接收管所输出的光电信号、并输出检测结果的微控制器系统，其特征在于在所述的玻璃板的表面上覆盖有一层透明的导电膜；在红外触摸屏的电路中还包含有一套与所述导电膜相连接的信号处理电路；该电路能够检测、放大所述导电膜上的电信号，构成一套人体感应检测系统，该系统的输出端通过一个I/O端口，与所述微控制器系统相连接。2. 根据权利要求1所述的利用人体感应触发的红外触摸屏，其特征在于所述与导电 膜相连接的信号处理电路，包含有一个振荡发生单元和一个振荡检测单元；所述导 电膜与该振荡电路中振荡槽路中控制振荡频率的电容器相连接；所述振荡频率检测 电路的输入端与振荡发生电路的输出端相连接，其输出端与所述微控制器的I/O端 口耦合连接。3. 根据权利要求1所述的利用人体感应触发的红外触摸屏，其特征在于所述与导电 膜相连接的信号处理电路包含有一个信号放大单元；该放大单元的输入端与所述导电膜相连接，其输出端所述微控制器的i/o端口耦合连接。4. 根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘中华，
申请(专利权)人：北京汇冠新技术有限公司，
类型：发明
国别省市：11