CN101930321B - 光学触控装置及应用该光学触控装置的电子装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光学触控装置，其包括液晶显示模组、应力感测部件和影像撷取模组，该液晶显示模组具有出光面，且其出射光为线偏振光，该应力感测部件位于该出光面前方，该应力感测部件透明且受外力压迫后呈各向异性，该影像撷取模组具有偏振片，该偏振片的偏振方向与该线偏振光的偏振方向正交，该线偏振光经过受外力压迫的应力感测部件后经该影像撷取模组产生干涉图样从而确定被外力所压迫的位置的坐标。本发明还提供一种应用该光学触控装置的电子装置。本发明提供的光学触控装置结构简单，无需使用红外线作为侦测光线，对触碰位置的坐标的计算直观。

Description

光学触控装置及应用该光学触控装置的电子装置
技术领域
本发明涉及一种触控装置，尤其涉及一种光学触控装置及使用该光学触控装置的电子装置。
背景技术
在现今各式消费性电子产品的市场中，手机、数字影音播放器、台式电脑、笔记本电脑、个人数字助理、卫星导航系统等具有液晶显示屏幕之电子产品均有使用触控装置作为人机数据沟通界面的趋势，以节省键盘、鼠标等外设所占用的空间，从而达到产品结构轻薄短小的目的。
目前的光学触控装置通常是在液晶显示器外装设两个或者两个以上的红外光源，以及两个或者两个以上的红外光接收管或者依靠红外光成像的影像撷取模组，由红外光源发出红外光在该液晶显示器表面形成红外光光网，当消费者用手指或者触控笔去触碰该液晶显示器时，同时也就触碰了该红外光光网，从而使得红外光被阻挡或者光路改变，这种变化体现在红外光接收管上或者影像撷取模组上就是未接收到光线或者图像改变，依此通过计算或者比对得到触碰点的坐标，从而产生触碰响应。
然而，上述方法存在以下缺点：首先，必须需要装设红外光源，因为要依靠红外光源发出的红外光作为侦测光线，因此必须装设红外光光源，这将增加光学触控装置的成本；其次，因为需要经过比对触碰前后的图像来确定触碰点的坐标由于需要取得触碰点坐标，所以算法复杂；再次，由于需要在两个维度上分别装设红外光接收管或者对红外线敏感的影像撷取模组，因此也会增加光学触控装置的成本。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种无需红外光光源、算法简单且成本较低的光学触控装置以及使用该光学触控装置的电子装置。
一种光学触控装置，其包括液晶显示模组、应力感测部件和影像撷取模组，该液晶显示模组具有出光面，且其出射光为线偏振光，该应力感测部件位于该出光面前方，该应力感测部件透明且受外力压迫后呈各向异性，该影像撷取模组具有偏振片，该偏振片的偏振方向与该线偏振光的偏振方向正交，该线偏振光经过受外力压迫的应力感测部件后经该影像撷取模组产生干涉图样从而确定被外力所压迫的位置的坐标。
一种电子装置，其包括一种光学触控装置，其包括液晶显示模组、应力感测部件和影像撷取模组，该液晶显示模组具有出光面，且其出射光为线偏振光，该应力感测部件位于该出光面前方，该应力感测部件透明且受外力压迫后呈各向异性，该影像撷取模组具有偏振片，该偏振片的偏振方向与该线偏振光的偏振方向正交，该线偏振光经过受外力压迫的应力感测部件后经该影像撷取模组产生干涉图样从而确定被外力所压迫的位置的坐标。
与现有技术相比，本发明提供的光学触控装置及应用该光学触控装置的电子装置利用液晶显示模组发出的光线为偏振光这一特点，通过设置应力感测部件以及偏振片而形成偏振光干涉图样，从而计算受外力压迫的位置的坐标，结构及计算方法简单，且无需使用红外光光源，成本较低。
附图说明
图1是本发明第一实施例提供的光学触控装置的结构示意图。
图2是图1所示的光学触控装置的影像撷取模组的结构示意图。
图3是图1所示的光学触控装置的液晶显示面板的结构剖视图。
图4是本发明第二实施例提供的光学触控装置的液晶显示面板的立体结构示意图。
图5是本发明第三实施例提供的光学触控装置的液晶显示面板的结构剖视图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步详细说明。
请参阅图1、图2和图3，本发明第一实施例提供的光学触控装置1包括液晶显示模组101、应力感测部件102和影像撷取模组14。
该液晶显示模组101为液晶显示面板。该应力感测部件102是一片由各向同性透光材料，例如各向同性玻璃或者塑料做成的薄片，其厚度以薄但不失耐用性为宜，与该液晶显示模组101一起封装，其设置于该液晶显示模组101的前方，也就是液晶显示模组101的出光处。该应力感测部件102的尺寸和该液晶显示模组101的出光面的尺寸相同。由于液晶显示模组101本身包括两片偏振片(图未示)，因此其出射光是偏振光。
该应力感测部件102的特点是可在外力压迫的作用下呈现各向异性，当偏振光入射时会发生双折射。
该应力感测部件102还可以起到保护该液晶显示模组101的作用。
该影像撷取模组14包括镜头模组140、影像感测器142以及偏振片144。该偏振片144的偏振方向与该液晶显示模组101的出射光的偏振方向正交。该影像撷取模组14设置在该液晶显示模组101的上方，例如，其可位于该液晶显示模组101的某个顶角，总之，该影像撷取模组14的视场覆盖整个液晶显示模组10的出光面，以接收偏振光干涉图样。
当该液晶显示模组101处于明亮状态时，该影像撷取模组14基本接收不到来自该液晶显示模组101的光线。这是因为影像撷取模组14的偏振片144的偏振方向和该液晶显示模组101的光线的偏振方向正交，所以偏振片144阻挡了该光线进入该镜头模组140以及影像感测器142，考虑到可能会有来自其他物体的光线会被镜头模组140摄入，因此，虽然此时影像撷取模组14相对于该液晶显示模组101是消光状态，但并不是说视场就是黑暗的，只是处于最暗的状态。
当用手指或其它物体触碰应力感测部件102时，该应力感测部件102受到外力触碰的位置产生应力，来自液晶显示模组101的光线发生应力双折射后变成两束振动方向不同的光线，这两束振动方向不同的光线经过偏振片144后发生偏振光干涉，从而在影像撷取模组14的视场内形成干涉图样，由于这两束振动方向不同的光线之间的附加相位差随应力感测部件102的应力分布的不同而不同，因此该干涉图样也反映了该应力感测部件102的应力分布信息，而且，应力越集中，干涉条纹越密集，亮度越亮，而应力最集中的位置正是触碰位置，因此，可以说，亮点区正是触碰位置。
影像撷取模组14的视场原本处于最暗状态，现在由于液晶显示模组101的出射光偏振状态改变，而且发生偏振光干涉，因此视场变得较亮，而且更重要的是，可以观察到带有应力分布信息的干涉条纹。
同样地，对于连续移动的触碰轨迹，影像撷取模组14也能做出相应的记录。连续移动的触碰轨迹，反映在干涉图样上，就是干涉图样连续变换，但只要记录其亮点的连续移动轨迹即可，除此之外的干涉条纹可作为辅助分析，以更进一步精确地计算触碰位置的坐标。
这种通过观察干涉图样的方式来确定触碰位置坐标的方式直观且灵敏度高。由于感测到干涉图样即可计算触碰位置的坐标，因此一个视场覆盖液晶显示模组101出光面的影像撷取模组就足够，无需使用多个。
光学触控装置1不需要其他侦测光线，例如红外光，仅利用液晶显示模组101的出射光即可，也不需要多个影像撷取模组，因此成本低。
请参阅图4，本发明第二实施例提供的光学触控装置2与光学触控装置1的结构大致相同，包括液晶显示模组(图未示)、应力感测部件202和影像撷取模组24，该影像撷取模组24通过支撑杆25支撑设置于该液晶显示模组的前方，且朝向其出光面，不同之处在于其应力感测部件202的装配方式不同。
应力感测部件202是一片由各向同性透光材料，例如各向同性玻璃或者塑料做成的薄片，尺寸与该液晶显示模组的出光面的尺寸相同，但是与第一实施例提供的应力感测部件102不同，其未与该液晶显示模组封装在一起。
该光学触控装置2具有一框体204，该液晶显示模组及应力感测部件202都收容在该框体204中。特别地，该框体204上侧面201设置有插槽22，使得该应力感测部件202可沿该插槽22插入，并覆盖整个液晶显示模组200的出光面。这种设计方便应力感测部件202更换。该插槽22呈狭长开孔状，其开孔宽度略大于该应力感测部件202的厚度以便插入。
当然，狭长开孔22也可设于该框体左侧面或右侧面或下侧面，也可以采用其他设置应力感测部件202的方式，例如将该应力感测部件202粘帖于框体204上，以方便更换。
其他部分的结构与本发明第一实施例的光学触控装置1相同。
请参阅图5，本发明第三实施例提供的光学触控装置3与光学触控装置1的结构大致相同，其包括液晶显示模组300、应力感测部件302和影像撷取模组(图未示)，不同之处在于其应力感测部件302的结构不同。
应力感测部件302包括第一应力感测片41和第二应力感测片42以及封装于该第一应力感测片41和该第二应力感测片42之间的液晶层40。当该第一应力感测片41靠近该液晶显示模组300的出光面时，该第二应力感测片42远离该出光面。该应力感测部件302的尺寸和该液晶显示模组300的出光面的尺寸相同。
该第一应力感测片41和该第二应力感测片42分别由两片各向同性透光材料，例如各向同性玻璃或者塑料制成，两片应力感测片的材料可以不同，但以材料相同为佳。
该应力感测部件302既可以和该液晶显示模组300一起封装固定在该该液晶显示模组300的出光面，也可以单独设于该液晶显示模组300的出光面以便更换。
由于液晶层40对压力的反应非常灵敏，因此其能更准确更快速地对外力做出反应，使得应力感测部件302的内部产生应力，破坏原本是线偏振光的出射光的偏振态，达到形成偏振光干涉图样的目的。
本发明提供的光学触控装置还可作为手机、数字影音播放器、台式电脑、笔记本电脑、个人数字助理、卫星导航系统等电子装置的人机数据沟通界面，成本较低，且对触碰点坐标的计算过程简单直观。

Claims (7)

1.一种光学触控装置，其特征在于：其包括液晶显示模组、应力感测部件和影像撷取模组，该液晶显示模组具有出光面，且其出射光为线偏振光，该应力感测部件位于该出光面前方，该应力感测部件透明且受外力压迫后呈各向异性，该影像撷取模组设置在该液晶显示模组的上方，该影像撷取模组的视场覆盖整个液晶显示模组的出光面，该影像撷取模组具有偏振片、影像感测器及镜头模组，其中该偏振片位于该镜头模组的前方，该影像感测器位于该镜头模组的后方，该偏振片的偏振方向与该线偏振光的偏振方向正交，该线偏振光经过受外力压迫的应力感测部件后经该影像撷取模组产生干涉图样从而确定被外力所压迫的位置的坐标。
2.如权利要求1所述的光学触控装置，其特征在于：该应力感测部件由各向同性的玻璃或塑料制成，该应力感测部件的尺寸与该液晶显示模组的出光面的尺寸相同。
3.如权利要求1所述的光学触控装置，其特征在于：该应力感测部件与该液晶显示模组封装在一起。
4.如权利要求1所述的光学触控装置，其特征在于：该光学触控装置进一步包括框体，该框体设有插槽，该液晶显示模组及该应力感测部件收容于该框体，该应力感测部件从该插槽插入及取出。
5.如权利要求1所述的光学触控装置，其特征在于：该应力感测部件包括第一应力感测片、第二应力感测片以及封装于该第一应力感测片和该第二应力感测片之间的液晶层。
6.如权利要求5所述的光学触控装置，其特征在于：该光学触控装置进一步包括框体，该框体设有插槽，该液晶显示模组及该应力感测部件收容于该框体，该应力感测部件从该插槽插入及取出。
7.一种电子装置，其特征在于：该电子装置包括如权利要求1至6中任一项所述的光学触控装置。
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