CN102214023B - 触控装置 - Google Patents

Abstract

一种触控装置，其包括显示屏、红外光源、红外感测模组及声音传感器，该红外光源、红外感测模组及声音传感器设置于显示屏的周边。该红外光源用于发出红外光线至显示屏表面，以在显示屏表面形成一光场。该红外感测模组用于感测触控物反射该光场的部分光线后的光线或摄取光场被触控物截断后的影像，以确定触控物在显示屏表面的位置。该声音传感器用于感测触控物敲击显示屏表面的声音或振动，以产生相应指令。

Description

触控装置

技术领域

本发明涉及一种触控装置。

背景技术

随着社会的发展和科技的进步，界面更人性化，输入更简便的带有触摸屏的显示器被广泛地应用于个人计算机、移动电话、电视、摄影机、测量仪器等显示器上，尤其是具有高画质、空间利用效率高、低消耗功率、无辐射等优越特性的薄膜晶体管液晶显示器(ThinFilmTransistorLiquidCrystalDisplay，TFTLCD)已逐渐成为市场的主流。

带有触摸屏的显示器通常包括显示面板及设置于显示面板上方的触控屏。目前较为常用的为电阻式和电容式两种，但其均需要在面板上设置感应的电路，结构及制程较为复杂。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种结构及制程简单的触控装置。

一种触控装置，其包括显示屏、红外光源、红外感测模组及声音传感器，该红外光源、红外感测模组及声音传感器设置于显示屏的周边。该红外光源用于发出红外光线至显示屏表面，以在显示屏表面形成一光场。该红外感测模组用于感测触控物反射该光场的部分光线后的光线或摄取光场被触控物截断后的影像，以确定触控物在显示屏表面的位置。该声音传感器用于感测触控物敲击显示屏表面的声音或振动，以产生相应指令。

该触控装置仅需在显示屏外侧设置红外光源、红外感测模组及声音传感器，结构及制程较为简单。另外，利用声音传感器感测触控物敲击显示屏的表面来实现指令操作，使利用该触控装置的电子设备的操作更加简单。

附图说明

图1是本发明第一实施例的触控装置的立体示意图。

图2是图1中触控装置的声音传感器的结构示意图。

图3是本发明第二实施例的触控装置的立体示意图。

图4是本发明第三实施例的触控装置的立体示意图。

图5是本发明第四实施例的触控装置的立体示意图。

图6是图5中沿VI-VI的剖面示意图。

主要元件符号说明

触控装置100，200，300，400

显示面板12，22，32，42

红外光源14，24，34，44

声音传感器16，26，36，46

影像摄取模组18，28，48

显示屏122，222，322，422

保护壳124，224，324，424

主声音接收部162

辅助声音接收部164

镜头单元182，282

遮光板142

处理单元166

反射板30

红外发射阵列38

红外接收阵列40

红外发射单元382

红外感测单元402

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，本发明第一实施例提供一种触控装置100，其包括一显示面板12、两个红外光源14、两个声音传感器16及一影像摄取模组18。

本实施例中，该显示面板12为一液晶显示面板，可以理解，该显示面板12还可以为场发射显示面板、等离子体显示面板等。该显示面板12包括一个长方形的显示屏122及一个包围该显示屏122四个侧边的保护壳124。该保护壳124用于固定该显示屏122，以方便显示面板12可以与其它结构，如显示器底座等相连。

该两个红外光源14安装于该显示面板12的保护壳上，且分别位于显示面板12的两个相邻的角落处，红外光源14可以为红外发光二极管(lightemittingdiode，LED)等。两个红外光源14的出光角度在与显示屏122平行的方向较大，均可覆盖整个显示屏122的表面，如此可在显示屏122的表面外侧形成一个光场。而两个红外光源14的出光角度在与显示屏122垂直的方向上较小，即红外光源14出射的光线与显示屏122的表面平行或接近于平行。本实施例中，在垂直于显示屏122的方向上，两个红外光源14相对于保护壳124的一侧分别设置与显示屏122的表面平行的遮光板142，用于截断自红外光源14向影像摄取模组18传输的光线。

该影像摄取模组18设置于显示面板12的保护壳124上，且与其中一个红外光源14相邻，影像摄取模组18的摄取范围为整个显示屏122。影像摄取模组18包括一个镜头单元182，外界红外光线通过该镜头单元182进入影像摄取模组18。在垂直于显示屏122的方向上，镜头单元182与显示屏122的距离大于遮光板142与显示屏122之间的距离，以使影像摄取模组18在无任何物体与红外光源14发出的光线所形成的光场发生干扰时，不会摄取到自红外光源14发出的光线。

请一并参阅图2，该声音传感器16设置于保护壳124上，且位于显示面板12的不同于红外光源14所在角落的另外两个角落处。声音传感器16包括一个主声音接收部162、辅助声音接收部164及与该主声音接收部162和辅助声音接收部164电连接的处理单元(processingunit)166。该主声音接收部162和辅助声音接收部164为传声器，如电容式传声器、动圈式传声器等。该主声音接收部162朝向显示屏122所在的一侧，用于接收声源在显示屏122表面区域内的声频信号并将该声频信号转化为主电信号；该辅助声音接收部164朝向背离显示屏122所在的一侧，用于接收显示屏122表面区域以外的声频信号并将该声频信号转化为辅助电信号。该处理单元166用于接收来自于主声音接收部162的主电信号和辅助声音接收部164的辅助电信号，并将该主电信号和辅助电信号进行比较处理，滤除主电信号中有关显示屏122表面区域以外的声频信号所对应的电信号。本实施例中，主电信号中有关显示屏122表面区域以外的声频信号所对应的电信号称为噪声信号。

辅助声音接收部164及处理单元166形成一噪声滤除模组，利用此噪声滤除模组滤除该主声音接收部162接收到的声频信号中的噪声信号的方法如下：处理单元166将接收到的来自主声音接收部162的主电信号和辅助声音接收部164的辅助电信号进行比较，因为主声音接收部162朝向显示屏122所在的一侧，辅助声音接收部164背离显示屏122所在一侧，所以主声音接收部162接收到的对应于显示屏122表面区域的声频信号强度会远远大于显示屏122表面区域以外的声频信号，而辅助声音接收部164接收到的对应于显示屏122表面区域以外的声频信号强度会远远大于显示屏122表面区域的声频信号，即，辅助电信号中对应于声频信号强度较大的部分与主电信号中对应于噪声信号相对应，因此，通过上述主电信号与辅助电信号的比较，可将主电信号中的噪声信号滤除，得到对应于显示屏122表面区域的声频信号的有效电信号。可以理解，噪声滤除模组也可以为其它结构，只要可以将显示屏122表面区域以外的噪声信号滤除即可，并不限于本实施例。

触控装置100的触控原理如下：

调整影像摄取模组18的摄取范围为整个显示屏122，并确定显示屏122各处与影像摄取模组18的摄取范围之间的坐标位置关系。如通过一处理芯片将显示屏122的四个角落处的已确认坐标位置的点与影像摄取模组18的摄取范围比较分析，以确定显示屏122各点与影像摄取模组18的摄取范围的坐标位置关系。

一物体如手指对显示屏122表面进行触摸，手指会与显示屏122表面由红外光源14发出的光线所形成的光场相交，此时手指会将光场的红外光线反射至影像摄取模组18，影像摄取模组18感测该反射光线在影像摄取模组18的摄取范围内的相对位置，再根据显示屏122各点与影像摄取模组18的摄取范围的坐标位置关系加以分析，确认手指在显示屏122表面的坐标位置。

以手指敲击一次显示屏122或连续敲击多次显示屏122，声音传感器16接收到敲击显示屏122的声音信号并转化为电信号后传输至一处理芯片，该处理芯片发出对应于敲击位置及敲击次数的指令，以实现类似于鼠标点击等的功能。如敲击显示屏122所显示的一个文件夹的位置一次，对应于将该文件夹选中；敲击显示屏122所显示的一个文件夹的位置两次，对应于将该文件夹打开。

可以理解，本实施例中影像摄取模组18还可以位于其它位置，只要其摄取范围覆盖整个显示屏122即可，并不限于本实施例。两个红外光源14也可以位于其它位置，只要每个红外光源14的出光角度可覆盖整个显示屏122的表面且即可；另外，与影像摄取模组18距离较远的红外光源14还可以省略。该声音传感器16的个数也可以为一个或多于两个，并限于本实施例。

请参阅图3，本发明第二实施例提供一种触控装置200，其包括一显示面板22、两个红外光源24、两个声音传感器26、两个影像摄取模组28及三个反射板30。

显示面板22包括一个显示屏222及一个包围该显示屏222四个侧边的保护壳224，该显示面板22与第一实施例的显示面板12相同，这里不再赘述。该三个反射板30设置在保护壳224上且分别沿显示面板22的三个边延伸，用于反射红外光源24发出的光线。红外光源24与第一实施例的红外光源14的不同之处在于，遮光板142被省略，该红外光源24设置于保护壳224上，且位于显示面板22未设置反射板30的边的两端所对应的两个角落处，每个红外光源24的出光角度均覆盖整个显示屏222表面，以在显示屏222表面形成一个光场。声音传感器26与第一实施例的声音传感器16相同，设置于保护壳224上，且位于显示面板22的另外两个相邻角落处。该两个影像摄取模组28均设置于保护壳224上，且两个影像摄取模组28分别位于显示面板22的两个红外光源24所在的角落处，两个影像摄取模组28分别与其对应角落处的红外光源24相邻，影像摄取模组28的镜头单元282和红外光源24的出光部242与该显示屏222表面的距离基本相同，影像摄取模组28用于摄取经反射板30反射的该红外光源24发出的红外光线。

本实施例中，当一触控物如手指靠近显示屏222的显示表面时，手指会与显示屏222显示表面的光场相交，此时进入两个影像摄取模组28的一部分光线被手指截断，则两个影像摄取模组28分别摄取到对应于光线被手指截断的图像，根据手指分别和两个影像摄取模组28的连线分别与两个影像摄取模组28的光轴之间的夹角，手指在显示屏222的坐标位置被计算得出。另外，利用手指敲击显示屏222以发出指令的功能在第一实施例已说明，这里不再赘述。

请参阅图4，本发明第三实施例提供一种触控装置300，其包括一显示面板32、两个声音传感器36、两个红外发射阵列38及两个红外接收阵列40。

该显示面板32及声音传感器36与第一实施例的显示面板12及声音传感器16分别对应相同，这里不再赘述，该显示面板32包括一个显示屏322及一个包围该显示屏322四个侧边的保护壳324。两个红外发射阵列38设置于保护壳324上，每个红外发射阵列38包括多个排列成一行的红外发射单元382，该红外发射单元382用于发出准直的较细的红外光束，该两个红外发射阵列38分别沿显示面板32相邻的两边延伸，两个红外发射阵列38发出的红外光线的传播方向在显示屏322的表面区域相互交叉，形成一纵横交叉的光网。两个红外接收阵列40设置于显示屏保护壳324上且与两个红外发射阵列38两两相对，本实施例中，该红外接收阵列40包括多个线性排列的红外感测单元402，每个红外接收阵列40的红外感测单元402的数量与与其相对的红外发射阵列38的红外发射单元382的数量相一致，且该多个红外感测单元402与该多个红外发射单元382一一对应，每个红外感测单元402用于接收与其相对的红外发射单元382发出的红外光线。本实施例中，两个红外发射阵列38和两个红外接收阵列40的延伸长度分别与其相对应的显示屏322的边的长度基本相同。

可以理解，该红外发射阵列38及红外接收阵列40还可以设置于保护壳324的内侧，只要可以在显示屏322表面形成一纵横交叉的光网，并使每个红外感测单元402可以接收到对应的红外发射单元382发出的光线即可，并不限于本实施例。

本实施例中，当一触控物如手指靠近显示屏322的显示表面时，手指会与显示屏222显示表面的光网相交，此时从红外发射单元382发出的光线均有一部分被手指截断，而使与红外发射单元382相对的红外感测单元402未感测到光线，根据两个红外接收阵列40中未感测到光线的红外感测单元402的位置，即可判断手指在显示屏322的位置。另外，利用手指敲击显示屏222以发出指令的功能在第一实施例已说明，这里不再赘述。

请参阅图5和图6，本发明第四实施例提供一种触控装置400，其包括一个显示面板42、两个红外光源44、两个声音传感器46及一个影像摄取模组48。

本实施例的显示面板42、红外光源44及影像摄取模组48与第一实施例的显示面板12、红外光源14及影像摄取模组18分别对应相同，这里不再赘述。两个声音传感器46设置于该显示面板42内部且与显示屏422的一侧面紧密接触，本实施例中，该声音传感器46为接触式传声器，如压电式传声器等，该声音传感器46用于感测触控物如手指敲击显示屏422时的振动。本实施例中，判断触控物在显示屏422表面的位置的原理及利用手指敲击显示屏422以发出指令的功能在第一实施例已作说明，这里不再赘述。可以理解，声音传感器46的数量还可以为一个或多于两个，并不限于本实施例。同样可以理解，本实施例的声音传感器46还可以取代第二和第三实施例的声音传感器26和36。

本发明实施例的触控装置100、200、300及400仅需在显示面板上设置光源模组、影像摄取模组及声音传感器，结构及制程较为简单。另外，利用声音传感器感测触控物敲击显示屏的表面来实现指令操作，使利用该触控装置的电子设备的操作更加简单。

另外，本领域技术人员还可以在本发明精神内做其它变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (8)

1.一种触控装置，其包括显示屏、红外光源、两个红外感测模组、声音传感器及处理芯片，该红外光源、红外感测模组及声音传感器设置于显示屏的周边，该红外光源用于发出红外光线至显示屏表面，以在显示屏表面形成一光场，该两个红外感测模组用于分别摄取光场被触控物截断后的影像，根据触控物分别和该两个红外感测模组的连线与对应红外感测模组的光轴之间的夹角，以确定触控物在显示屏表面的位置，该声音传感器用于感测触控物敲击显示屏表面的声音或振动，该处理芯片发出对应于敲击位置及敲击次数的指令。

2.如权利要求1所述的触控装置，其特征在于，该触控装置进一步包括一个包围该显示屏的侧边的保护壳。

3.如权利要求2所述的触控装置，其特征在于，该红外光源的数量为至少一个，设置于该保护壳上且与该显示屏的一个角落相邻，该两个红外感测模组均为红外影像摄取模组，该红外影像摄取模组包括一镜头单元，在垂直于该显示屏的方向上，该镜头单元到该显示屏的距离与该红外光源的出光部到该显示屏的距离相同。

4.如权利要求2所述的触控装置，其特征在于，该触控装置进一步包括三个反射板，该三个反射板设置于该保护壳上且分别沿该显示屏的三个侧边延伸，该红外光源的数量为两个，分别设置于该保护壳上且分别与该显示屏的另一侧边的两端所对应的角落相邻，该红外感测模组为红外影像摄取模组，该两个红外影像摄取模组设置于该保护壳上且分别与该两个红外光源相邻设置，该两个红外影像摄取模组用于摄取经该反射板反射的该两个红外光源发出的红外光线。

5.如权利要求2至4任一项所述的触控装置，其特征在于，该声音传感器设置于该保护壳上，该声音传感器包括一个朝向该显示屏所在一侧的主声音接收部及一个噪声滤除模组。

6.如权利要求5所述的触控装置，其特征在于，该噪声滤除模组包括一个辅助声音接收部及一个处理单元，该辅助声音接收部朝向背离该显示屏的一侧设置，用于接收该显示屏表面区域以外的声频信号，该处理单元与该主声音接收部和辅助声音接收部分别电连接，通过比较分别来自该主声音接收部和辅助声音接收部的声频信号，将该主声音接收部接收到的声频信号中相关于显示屏表面区域以外的声频信号滤除。

7.如权利要求6所述的触控装置，其特征在于，该主声音接收部及辅助声音接收部为电容式传声器或动圈式传声器。

8.如权利要求2至4任一项所述的触控装置，其特征在于，该声音传感器为接触式传声器，该声音传感器设置于该保护壳内且与该显示屏的侧面相接触，以感测触控物敲击显示屏表面所形成的振动。