《紅外多點觸控螢幕》是程抒一於2009年8月21日申請的發明專利，該專利的申請號為2009100567764，公布號為CN101819340A，公布日為2010年9月1日，發明人是程抒一、周愛國、竇曉鳴、袁正、秦鍵。
《紅外多點觸控螢幕》包括一液晶面板、背光模組，背光模組設有紅外光源，還設有將紅外光源發出的紅外線傳導至液晶面板前方的光學傳導組件；背光模組上排布有用於感應紅外線的光敏元件，光敏元件的感光面朝向液晶面板的前方；還包括一判斷觸摸位置的信息處理系統，信息處理系統連線所述光敏元件，光敏元件產生的電信號傳送到信號處理系統，信號處理系統通過分析光敏元件產生的電信號，獲得觸摸位置信息。信號處理系統採用可以處理多點觸摸操作的多點觸摸信號處理系統，多點觸摸信號處理系統連線所述光敏元件。
2014年11月6日，《紅外多點觸控螢幕》獲得第十六屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《紅外多點觸控螢幕》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：紅外多點觸控螢幕
- 公布號：CN101819340A
- 公布日：2010年9月1日
- 申請號：2009100567764
- 申請日：2009年8月21日
- 申請人：程抒一
- 地址：上海市閔行區華寧路1399弄136號601室
- 發明人：程抒一、周愛國、竇曉鳴、袁正、秦鍵
- 分類號：G02F1/133（2006.01）I；G06F3/042（2006.01）I
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
2009年8月前，市場上流行的觸控螢幕主要包括電阻式觸控螢幕、紅外觸控螢幕。生產工藝比較容易生產出面積較小的電阻式觸控螢幕，很難生產出25寸以上的電阻式觸控螢幕。套用範圍主要是手機、掌上電腦、上網本等裝有較小螢幕的設備。隨著電阻式觸控螢幕面積的增大，成本會急劇上升，並且性能難以保障。正在日益普及的大螢幕顯示器上，不便採用電阻式觸控螢幕。另外，電阻式觸控螢幕本身比較脆弱，很容易被刮傷，沒造成損壞。可見電阻式觸控螢幕在實際使用中受到了諸多限制。
2009年8月前已有的紅外觸控螢幕，相對於其他觸控螢幕，具有性能穩定、抗干擾能力強、壽命長、精度高等一系列優點。幾乎以壓倒性的優勢，逐漸占領其他觸控螢幕的市場。但紅外觸控螢幕仍有一致命性的弱點難以克服，就是紅外視窗怕髒。在不清潔的環境不宜使用，比如不能套用在工廠車間、礦區等油污較重的場合；比如不能套用在火車候車廳、市外的取款機等開放性的公共場合。另外在螢幕外側要裝紅外對射管，影響到了結構的緊湊性，小型的螢幕上不便採用，如不便用在手機和掌上電腦的螢幕上。
我們需要一種成本低、適用於大面積顯示器、性能穩定、能夠很好的套用於多點觸摸技術的觸控螢幕。
發明內容
專利目的
《紅外多點觸控螢幕》的目的在於，提供紅外多點觸控螢幕，具有成本低、適用於大面積顯示器、性能穩定、能夠很好的套用於多點觸摸技術等特點。
技術方案
《紅外多點觸控螢幕》包括一液晶面板，所述液晶面板後方設有背光模組，其特徵在於，所述背光模組設有紅外光源，還設有將所述紅外光源發出的紅外線傳導至液晶面板前方的光學傳導組件；所述背光模組上排布有用於感應紅外線的光敏元件，所述光敏元件的感光面朝向所述液晶面板的前方；還包括一判斷觸摸位置的信息處理系統，所述信息處理系統連線所述光敏元件，光敏元件產生的電信號傳送到信號處理系統，信號處理系統通過分析光敏元件產生的電信號，獲得觸摸位置信息。
上述設計中，紅外光源通過光學傳導組件將紅外線發射到液晶面板前方。在沒有對液晶面板進行觸摸時，紅外線發生反射的較少，只有少部分紅外線返回到光敏元件處被光敏元件接收。在光敏元件接收的紅外線強度較低的情況下，信息處理系統視為沒有發生觸摸操作。
在對紅外多點觸控螢幕進行觸摸時，人手、觸摸筆，或者其他觸摸件，會對紅外線產生反射，以至光敏元件接收的紅外線強度相對增強。信息處理系統視為發生了觸摸操作，並根據接收到紅外線強度增強的光敏元件的相對位置，判斷進行觸摸操作的位置。
所述信號處理系統設有一調整接收光敏元件信號靈敏度的靈敏度調整模組。在通過靈敏度調整模組將接收光敏元件信號靈敏度調整到較高時，人手、觸摸筆，或者其他觸摸件沒有接觸到紅外多點觸控螢幕時，其反射回的紅外光信號強度能夠使所述信號處理系統回響，進而完成觸摸操作。因此該發明允許在不與紅外多點觸控螢幕接觸的情況下完成非接觸式觸摸操作。
所述背光模組的反光片上設有透光孔，所述透光孔後方設有光敏元件。通過上述設計將光敏元件設定到反光板的後方，光敏元件的排布不會影響反光板的反光效果，可以有效避免因為排布了光敏元件造成液晶面板上光線不均勻的現象。
所述紅外光源可以採用多種形式。紅外光源可以採用條狀的紅外光源，條狀的紅外光源位於，背光模組的導光板的可見光條狀光源安裝處。通過導光板將紅外光源發出的紅外線較均勻的傳導向液晶面板前方。在紅外線的傳導過程中還會經過背光模組的其他器件，不再詳細描述。以上這種結構可以直接套用原有的背光模組，基本上可以不對原有的背光模組進結構行改變。有助於節省成本。
所述紅外光源可以採用紅外發光二極體，所述紅外發光二極體排布在所述背光模組上，發光方向朝向所述液晶面板的前方。以上結構，有利於使紅外光線分布更加均勻，進而使信息處理系統對進行觸摸的位置的確定更加精確。
所述一個光敏元件與一個距離較近的紅外發光二極體並行排列，構成一反射式紅外感測器。光敏元件設有與之搭配的紅外發光二極體，有利於提高紅外多點觸控螢幕對觸摸操作感應的靈敏度，以及觸摸操作的精度。
各個所述反射式紅外感測器間的距離，大於所述反射式紅外感測器內的光敏元件與紅外發光二極體的距離。以免一個反射式紅外感測器內的紅外發光二極體發出的光線對相鄰的其他反射式紅外感測器的光敏元件產生較大影響。有利於提高觸摸操作的精度。
所述信號處理系統採用可以處理多點觸摸操作的多點觸摸信號處理系統，所述多點觸摸信號處理系統連線所述光敏元件。顯然，該發明中的多個光敏元件可以並行輸出電信號，在信號處理系統可以支持多點觸摸的情況下，該發明便可以實現多點觸摸。可以處理多點觸摸操作的多點觸摸信號處理系統，是2009年8月前已有技術，套用於該發明的多點觸摸信號處理系統可以採用基本架構。
改善效果
由上述技術方案可見，該發明具有成本低、適用於大面積顯示器、性能穩定、能夠很好的套用於多點觸摸技術等特點。
附圖說明
圖1為紅外多點觸控螢幕的一種整體結構示意圖；
圖2為紅外多點觸控螢幕的反射式紅外感測器排布結構圖；
圖3為紅外多點觸控螢幕的信息處理系統電路原理結構圖；
圖4為紅外多點觸控螢幕的光敏元件排布結構圖。
權利要求
1.《紅外多點觸控螢幕》包括一液晶面板，所述液晶面板後方設有背光模組，其特徵在於，所述背光模組設有紅外光源，還設有將所述紅外光源發出的紅外線傳導至液晶面板前方的光學傳導組件；所述背光模組上排布有用於感應紅外線的光敏元件，所述光敏元件的感光面朝向所述液晶面板的前方；還包括一判斷觸摸位置的信號處理系統，所述信號處理系統連線所述光敏元件，光敏元件產生的電信號傳送到信號處理系統，信號處理系統通過分析光敏元件產生的電信號，獲得觸摸位置信息；所述信號處理系統採用可以處理多點觸摸操作的多點觸摸信號處理系統，所述多點觸摸信號處理系統連線所述光敏元件，多個光敏元件並行輸出電信號，實現多點觸摸；所述信號處理系統設有一調整接收所述光敏元件信號靈敏度的靈敏度調整模組；在通過所述靈敏度調整模組將接收光敏元件信號靈敏度調整到較高時，允許在不與紅外多點觸控螢幕接觸的情況下完成非接觸式觸摸操作；所述背光模組的反光片上設有透光孔，所述透光孔後方設有所述光敏元件；所述紅外光源採用紅外發光二極體，所述紅外發光二極體排布在所述背光模組的導光板的後方，發光方向朝向所述液晶面板的前方；一個所述光敏元件與一個距離較近的所述紅外發光二極體並行排列，構成一反射式紅外感測器；所述反射式紅外感測器間的距離，大於所述反射式紅外感測器內的光敏元件與紅外發光二極體的距離。
2.根據權利要求1所述的紅外多點觸控螢幕，其特徵在於：所述光敏元件集成在一塊板上。
實施方式
參照圖1，紅外多點觸控螢幕，包括一液晶面板1，液晶面板1後方設有背光模組2。背光模組2一般包括上擴散片21、上集光片22、下集光片23、下擴散片24、導光板25、增發射罩26、反光片27、模組框28。
參照圖1、圖2，背光模組2設有紅外光源3，還設有將紅外光源3發出的紅外線傳導至液晶面板1前方的光學傳導組件。光學傳導組件可以採用背光模組2本身的已有器件。背光模組2上排布有用於感應紅外線的光敏元件4，光敏元件4的感光面朝向液晶面板1的前方。
參照圖3，還包括一判斷觸摸位置的信息處理系統5，信息處理系統5連線光敏元件4，光敏元件4產生的電信號傳送到信號處理系統5，信號處理系統5通過分析光敏元件4產生的電信號，獲得觸摸位置信息。上述設計中，紅外光源3通過光學傳導組件將紅外線發射到液晶面板1前方。在沒有對液晶面板1進行觸摸時，紅外線發生反射的較少，只有少部分紅外線返回到光敏元件4處被光敏元件4接收。在光敏元件4接收的紅外線強度較低的情況下，信息處理系統5視為沒有發生觸摸操作。
在對紅外多點觸控螢幕進行觸摸時，人手、觸摸筆，或者其他觸摸件，會對紅外線產生反射，以至光敏元件4接收的紅外線強度相對增強。信息處理系統5視為發生了觸摸操作，並根據接收到紅外線強度增強的光敏元件4的相對位置，判斷進行觸摸操作的位置。
信號處理系統5設有一調整接收光敏元件4信號靈敏度的靈敏度調整模組51。在通過靈敏度調整模組51將接收光敏元件4信號靈敏度調整到較高時，人手、觸摸筆，或者其他觸摸件沒有接觸到紅外多點觸控螢幕時，其反射回的紅外光信號強度能夠使信號處理系統5回響，進而完成觸摸操作。因此該發明允許在不與紅外多點觸控螢幕接觸的情況下完成非接觸式觸摸操作。
參照圖4，背光模組2的反光片27上設有透光孔6，透光孔6後方設有光敏元件4。通過上述設計將光敏元件4設定到反光板27的後方，光敏元件4的排布不會影響反光板27的反光效果，可以有效避免因為排布了光敏元件4造成液晶面板1上光線不均勻的現象。
紅外光源3可以採用多種形式。參照圖1，紅外光源3可以採用條狀的紅外光源3，條狀的紅外光源3位於，背光模組2的導光板25的可見光條狀光源安裝處，即增發射罩26內，與原有的發射可見光的條狀光源並排按放。通過導光板25將紅外光源3發出的紅外線較均勻的傳導向液晶面板1前方。在紅外線的傳導過程中還會經過背光模組2的其他器件，不再詳細描述。以上這種結構可以直接套用原有的背光模組2，基本上可以不對原有的背光模組2進結構行改變。有助於節省開發成本。
參照圖2，紅外光源3可以採用紅外發光二極體，紅外發光二極體排布在背光模組2上，發光方向朝向液晶面板1的前方。以上結構，有利於使紅外光線分布更加均勻，進而使信息處理系統5對進行觸摸的位置的確定更加精確。
一個光敏元件4與一個距離較近的紅外發光二極體並行排列，構成一反射式紅外感測器6。光敏元件4設有與之搭配的紅外發光二極體，有利於提高紅外多點觸控螢幕對觸摸操作感應的靈敏度，以及觸摸操作的精度。
各個反射式紅外感測器6間的距離，大於反射式紅外感測器6內的光敏元件4與紅外發光二極體的距離。以免一個反射式紅外感測器6內的紅外發光二極體發出的光線對相鄰的其他反射式紅外感測器6的光敏元件4產生較大影響。有利於提高觸摸操作的精度。
信號處理系統5採用可以處理多點觸摸操作的多點觸摸信號處理系統，多點觸摸信號處理系統連線光敏元件4。顯然，該發明中的多個光敏元件4可以並行輸出電信號，在信號處理系統可以支持多點觸摸的情況下，該發明便可以實現多點觸摸。可以處理多點觸摸操作的多點觸摸信號處理系統，是2009年8月前已有技術，套用於該發明的多點觸摸信號處理系統可以採用相關技術的基本架構，因此不做詳述。
參照圖4，該發明中使用的大量光敏元件4可以集成在一塊板上，集成有密度不是很高的光敏元件4的板的成本較低，因此該發明的成本也較低。採用圖2所述的反射式紅外感測器6結構，是在圖4結構的基礎上增加了一些紅外發光二極體，成本略有增加，但是增加不大。
2009年8月前已有的技術允許將大量光敏元件4集成到50寸以上的板上，因此採用該發明中所描述的技術，可以以較低的價格生產出50寸以上的多點觸控螢幕。紅外光源和光敏元件4隱藏在液晶面板1後面，不易受到外界干擾，並且結構緊湊。
由上述技術方案可見，該發明具有成本低、適用於大面積顯示器、性能穩定、能夠很好的套用於多點觸摸技術等特點。
榮譽表彰
2014年11月6日，《紅外多點觸控螢幕》獲得第十六屆中國專利優秀獎。
