扁平结构的红外触摸屏制造技术

本实用新型专利技术涉及一种扁平结构的红外触摸屏。在本实用新型专利技术中，通过将安装在红外触摸屏上的红外发射和接收元件扁平化，通过对红外触摸屏光路的分析，将对红外触摸屏厚度影响最大的元件的厚度，减小到与其他元件相同的水平，实现了本实用新型专利技术的目的。进一步的措施是在本实用新型专利技术的红外触摸屏中使用低厚度的印刷电路板，以得到更好的技术效果。本实用新型专利技术的红外触摸屏能够应用于现有各个种类的平面显示器上，大大地扩展了红外触摸屏的应用范围。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种应用在显示屏幕表面的触摸输入设备，尤其是以红外线为传感介质的红外触摸屏，属于计算机多媒体
触摸屏作为最简单、成熟的计算机多媒体人机交互设备已经得到了广泛的应用。现有的触摸屏技术主要有电阻膜、电容、表面声波和红外线等几种形式。在这些触摸屏技术之中，红外触摸屏以其生产工艺简单、生产成本较低等优势得到了很大的发展，并被应用到了许多领域。红外触摸屏的基本结构，是在一个适合安装在显示器显示表面边缘的框架内，沿着显示器的显示表面的四个边缘按照一定的顺序，安装许多对红外发射接收管(为叙述方便起见，在本专利中统称为红外元件)；这些发射接收对管沿显示表面边缘纵向和横向排列，构成一个互相垂直的发射接收阵列，其中每一对发射接收管均安装在一条轴线上；因而这些轴线就在显示表面上构成了一个栅格的结构；上述阵列中的红外元件，分别通过选通电路与红外发射驱动电路和一个红外光电信号放大处理电路相连接；上述这些部分分别与一个微型计算机系统的I/O线相连接，并且在其控制下工作；该微型计算机系统通过一个端口与上位计算机的输入输出端口相连接；在上位机内安装有使用该触摸屏的驱动程序。这里的微型计算机系统基本上都是单片机系统，因此下文均统称为单片机系统。这种结构的红外触摸屏的基本工作原理，是通过地址扫描发生器按照一定的顺序分别接通每一对发射接收管，然后由单片机系统检验每一对红外发射接收管之间红外光线是否被阻断，来判定是否有触摸事件发生。更详细的工作原理请参阅号码为5,162,783美国专利申请及其相关专利，以及申请号或专利号为95105303、00121462.4、00262072.3的中国专利，在显示器上的应用方案，可以参考申请号或专利号为01202252.7、00250806.0、00262072.3的中国专利申请。上述一般红外触摸屏的结构，在以往已经基本上能够适应大部分的应用。但随着计算机显示技术的发展，液晶显示器已经被越来越广泛地应用，现有结构的触摸屏开始不适合安装在许多液晶显示器上。这是因为液晶显示器的厚度越来越薄，显示器显示表面边缘的空间随之也越来越小，常常只有几毫米，而现有红外触摸屏的厚度一般都超出了这个尺寸，无法装入这个狭小的空间。这就限制了现有的红外触摸屏应用在许多种类的成品液晶显示器上，在许多场合无法使用。针对上述缺陷，本专利技术的目的就是公开一种扁平结构的红外触摸屏，以适应其在各种新型液晶显示器上的应用。随着表面安装元件的发展，在红外触摸屏上，几乎所有的元器件都可以使用表面安装的品种，这些元器件在电路板上的安装高度都只有1、2mm，只有通用的红外元件的安装高度最大，现有产品使用的红外元件的安装高度都在3mm以上。因此为了实现上述专利技术目的，在本专利技术中，安装在红外触摸屏印刷电路板上构成红外线扫描阵列的红外元件，是一种在扁平结构的红外元件，其宽度方向的尺寸大于厚度方向的尺寸。这里使用的红外元件，可以是表面安装的结构，也可以是插孔引线安装的结构；与光轴相垂直的方向的截面的形状可以是矩形，八角形等其他形状。为进一步实现本专利技术的目的，配合扁平结构的红外元件，本专利技术的红外触摸屏使用了厚度小于1mm的印刷电路板。由于本专利技术能够有效地减小红外触摸屏在厚度方向的尺寸，现在可以实现的最小厚度能够小只有现有红外触摸屏厚度的二分之一，取得了明显的技术效果，因此几乎能安装在现有的所有平面显示器的边框内。这样本专利技术就大大地扩展了红外触摸屏的应用范围，能够配合包含配置了最新型显示器的计算机在内的各种档次的计算机，广泛应用到办公、教育、家庭等各个领域，方便各种水平的用户普及使用计算机。以下结合附图来详细说明实施本专利技术的技术方案。附图说明图1构成本专利技术红外触摸屏的印刷电路板在平行于红外元件光轴方向的正视图图2图1的侧视图，插孔引线结构的红外元件在印刷电路板上的安装示意图图3图1的侧视图，表面安装结构的红外元件在印刷电路板上的安装示意图图4构成本专利技术红外触摸屏的一条印刷电路板的顶视图图5本专利技术红外触摸屏在垂直于显示器表面的光学分析图图6本专利技术红外触摸屏在平行于显示器表面的光学分析图从前面的叙述可以看到，随着各种元器件安装的表面化，减小红外触摸屏厚度的基本条件已经具备。但红外触摸屏是一种光电检测设备，必须考虑设备本身的实用性。如果因红外元件的结构形状的改变而影响这种检测，那么就无法实现本专利技术的目的。图5、图6给出了本专利技术的红外触摸屏的光学路径。从图5可以看到，当安装红外触摸屏的显示表面11是平面显示器的表面时，即现在正在快速普及的纯平或液晶显示器时，真正起到检测作用的红外线是集中在红外发射管12和接收管13光轴附近的红外线16，这些红外线能够穿过显示器边框14上的窗口15(一般安装有红外滤光材料，即图6中的19，本图中为了其他部分清晰而没有画出)；而在与光轴成一定角度的方向上，尤其是与显示屏幕相垂直的方向上发射管所散射的红外线17，则没有参与这种检测。图6表现的是发射管发射的红外线在水平方向的散射情况，其中17就是图5中通过光轴10的红外线，18是散射到其他接收管表面8上的红外线。因为这部分红外线毕竟是照射到接收管13上的，也许在某些设计中能够被利用，但图5中散射的红外线17则没有任何利用价值。如果显示屏幕是以前常用的直角平面显示器或者更早的球面、柱面显示器时，这部分散射的红外线17则是很重要的，因为这时如果印刷电路板1靠近显示表面11，因显示表面11有一定弧度，红外发射元件和接收元件的光轴不能重合，散射光就很重要。从图5、图6可以看到，只要保证红外元件在光轴10和平行于显示表面11方向上，红外线的发射和接收不受红外元件结构、形状的影响，那么这种检测功能就能够在任何红外触摸屏上被正常实现。因此，本专利技术使用了如图1所示截面的红外元件2，也就是图5、图6中的红外发射管12或者红外接收管13。图1虽是安装在印刷电路板1上的红外元件在平行于红外元件光轴方向的正视图，但也可以看作是本专利技术使用的红外元件在垂直于其光轴方向上的截面图，截面形状4在本图中为矩形，其宽度方向的尺寸W大于厚度方向的尺寸H。这种截面形状红外元件能够保证红外线在光轴方向，和平行于显示表面的方向即宽度W方向上的发射和接收，与一般常用圆柱形截面的红外元件有相同的性能，而在垂直于显示表面方向，即厚度H方向上的散射红外线17又无需考虑。当然，截面轮廓形状4还可以是其他形状，如八角形等，在基本扁平结构的基础上，只要方便安装、焊接即可。图中部件3是红外元件的管芯。图中的印刷电路板可以选用厚度为1.5mm的品种，但是如果为配合扁平结构的红外元件以取得最好的技术效果即最小的厚度，在触摸屏尺寸不是很大、强度允许的情况下，最好选用厚度小于1mm品种，即使只有零点几毫米厚的柔性电路板，在一般情况下也能够满足对本专利技术红外触摸屏的强度要求。图2和图3分别给出了本专利技术使用的红外元件两种不同的安装结构。图2是插孔焊接结构的红外元件，其引脚6能够插入印刷电路板1上的焊接孔7内焊接安装红外元件；这时需要注意引线6不要完全穿过焊接孔7，在电路板的另一面形成凸起的焊点而增加了触摸屏的整体厚度，图3是表面安装结构，红外元件的引线9的焊接面平行于电路板1，能够焊接安装在电路板表面的焊盘上。图中其它元件5表示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种扁平结构的红外触摸屏，包含有红外元件阵列、红外元件选通电路、红外发射驱动电路、红外光电信号接收处理电路、单片机系统及其与上位机的接口，以及安装上述各种元器件的印刷电路板，其特征在于：安装在红外触摸屏印刷电路板上构成红外线扫描阵列的红外元件，是一种在扁平结构的红外元件，其宽度方向的尺寸（Ｗ），大于其厚度方向的尺寸（Ｈ）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘新斌，叶新林，刘建军，邹镇中，
申请(专利权)人：北京汇冠科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]