CN102262478B - 触摸式液晶狭缝光栅、立体显示装置以及计算机系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种触摸式液晶狭缝光栅，包括依次层叠设置的第一偏振片、上电极结构、液晶层、下电极结构以及第二偏振片，所述第一偏振片、上电极结构、液晶层、下电极结构以及第二偏振片被配置成具有交替的遮光条纹和透光条纹的液晶狭缝光栅；所述第一偏振片、上电极结构、液晶层、下电极结构以及第二偏振片还被配置为检测在所述触摸式液晶狭缝光栅上发生的至少一个触摸，并为所述触摸产生表示所述触摸在所述触摸式液晶狭缝光栅上的触摸位置信号。本发明触摸式液晶狭缝光栅同时具有液晶狭缝光栅和多点触摸功能。本发明还提供一种应用上述触摸式液晶狭缝光栅的立体显示装置和计算机系统。

Description

触摸式液晶狭缝光栅、立体显示装置以及计算机系统

【技术领域】

本发明属于立体显示领域，尤其涉及一种触摸式液晶狭缝光栅及其驱动方法，还涉及一种应用触摸式液晶狭缝光栅的立体显示装置以及应用该立体显示装置的计算机系统。 

【背景技术】

随着液晶技术的不断发展，液晶材料广泛地应用于各种领域。 

例如，传统的光学变焦镜组至少需要两片以上透镜相互配合移动才能达到变焦的效果。在实际应用过程中，此种光学变焦镜组往往较为厚重且体积大，给用户的使用带来极大的不便。 

LC Lens(Liquid Crystal Lens，液晶狭缝光栅)是一种利用液晶分子双折射特性以及随电场分布变化排列特性让光束聚焦或是发散的光学组件。LC Lens可通过改变操作电压来改变液晶分子的排列方向，进而实现调变焦距的效果，LC Lens的轻薄特性更是一大优势，其可以在小空间内达到有效的光学变焦效果。 

液晶狭缝光栅具有广泛的应用，其中一种典型应用为立体显示应用，液晶狭缝光栅配合显示装置，将显示装置显示的视差画面分光导向用户的左右眼，从而使用户形成立体视觉。同时还可以实现2D/立体画面的切换功能，方便用户的使用。 

随着显示技术的发展，能够给予用户指哪控制哪儿的触摸技术也逐渐成为显示技术发展的趋势。然而如果想在立体显示装置中同时实现立体显示和触摸功能，则必须要同时在显示装置中使用光栅面板及触摸面板才能实现。两种面板的使用增加了显示装置的复杂程度，造成显示装置的笨重，不方便携带。同时，由于光栅面板和触摸面板有可能存在光学或电气上的干扰，这会大大影响显示效果，降低用户的体验。 

【发明内容】

本发明所解决的技术问题是提供一种触摸式液晶狭缝光栅及驱动方法，从而在同一面板上同时实现液晶狭缝光栅功能和触摸功能。本发明同时还提供一种应用上述触摸式液晶狭缝光栅及驱动方法的立体显示装置和计算机系统。 

一种触摸式液晶狭缝光栅，包括依次层叠设置的第一偏振片、上电极结构、液晶层、下电极结构以及第二偏振片，所述第一偏振片、上电极结构、液晶层、下电极结构以及第二偏振片被配置成具有交替的遮光条纹和透光条纹的液晶狭缝光栅；所述第一偏振片、上电极结构、液晶层、下电极结构以及第二偏振片还被配置为检测在所述触摸式液晶狭缝光栅上发生的至少一个触摸，并为所述触摸产生表示所述触摸在所述触摸式液晶狭缝光栅上的触摸位置信号。 

根据本发明的一优选实施例，所述上电极结构包括多个沿第一方向延的第一电极和多个沿第一方向延的第二电极，所述第一电极与第二电极相互交替平行且电气隔离设置，所述下电极结构包括多个沿第二方向延的第三电极和第四电极，所述第三电极与第四电极相互交替平行且电气隔离设置。 

根据本发明的一优选实施例，还包括驱动电路，所述驱动电路用于为所述第一条形电极、第二条形电极、第三条形电极、第四条形电极提供液晶狭缝光栅驱动信号、触摸驱动信号并识别产生的触摸位置信号。 

根据本发明的一优选实施例，所述第一条形电极、第二条形电极与第三条形电极、第四条形电极相交形成多个电容传感节点，所述电容传感节点耦合到所述驱动电路，所述驱动电路为所述电容传感节点提供驱动信号并检测所述电容传感节点的变化来识别触摸位置信号。 

根据本发明的一优选实施例，所述多个电容传感节点相互独立工作并且表示所述触摸式液晶狭缝光栅上的不同位置。 

根据本发明的一优选实施例，所述驱动电路包括液晶狭缝光栅驱动电路和触摸驱动电路，所述液晶狭缝光栅驱动电路为所述上电极结构和所述下电极结构提供液晶狭缝光栅驱动信号以在上电极结构和下电极结构之间形成 电场，所述电场驱动液晶层内的液晶分子重新排列以产生或保持或改变液晶狭缝光栅效果；所述触摸驱动电路为所述上电极结构或所述下电极结构提供触摸驱动信号，并检测所述下电极结构或所述上电极结构产生的触摸位置信号。 

根据本发明的一优选实施例，所述驱动电路还包括信号耦合电路，所述液晶狭缝光栅驱动信号和所述触摸驱动信号通过所述信号耦合电路耦合到所述上电极结构和所述下电极结构。 

根据本发明的一优选实施例，所述驱动电路还包括触摸信号分离电路，所述触摸信号分离电路检测并分离所述上电极结构或所述下电极结构产生的触摸位置信号，并将触摸位置信号传输至所述触摸驱动电路。 

根据本发明的一优选实施例，所述液晶狭缝光栅驱动信号的频率小于所述触摸驱动信号的频率。 

根据本发明的一优选实施例，所述触摸驱动信号的的电压幅值小于所述液晶层中液晶分子发生偏转的阈值电压。 

根据本发明的一优选实施例，所述第一电极、第二电极、第三电极、第四电极均为条形电极。 

根据本发明的一优选实施例，所述第一电极和所述第二电极的延伸方向基本平行，所述三电极和所述第四电极的延伸方向基本平行。 

根据本发明的一优选实施例，所述第一电极的宽度大于第二电极的宽度，所述第三电极的宽度大于第四电极的宽度。 

根据本发明的一优选实施例，所述所述第一电极与第二电极之间设置有遮光的遮光带，所述第三电极与第四电极之间设置有遮光的遮光带。 

根据本发明的一优选实施例，所述第一方向垂直于第二方向。 

根据本发明的一优选实施例，所述触摸式液晶狭缝光栅还包括设置在所述上电极结构与所述液晶层之间的第一配向层和设置在所述下电极结构与所述液晶层之间的第二配向层，所述第一配向层和所述第二配向层相互配合以使所述液晶层的液晶分子扭曲90度排列，所述第一配向层的配向方向平行于所述第一偏振片的偏振方向，所述第二配向层的配向方向平行于所述第二偏振片的偏振方向。 

根据本发明的一优选实施例，所述触摸式液晶狭缝光栅还包括第一基板和第二基板，所述上电极结构设置在所述第一基板，所述下电极结构设置在所述第二基板。 

一种触摸式液晶狭缝光栅的驱动方法，包括： 

配置所述触摸式液晶狭缝光栅，形成具有交替的遮光条纹和透光条纹的液晶狭缝光栅； 

配置所述触摸式液晶狭缝光栅，形成多个独立的触摸驱动点； 

检测所述多个触摸驱动点上产生的触摸信号以确定触摸信号在所述触摸式液晶狭缝光栅的位置。 

根据本发明的一优选实施例，所述触摸式液晶狭缝光栅为上述实施例中任意一种触摸式液晶狭缝光栅。 

一种触摸式液晶狭缝光栅的驱动方法，所述触摸式液晶狭缝光栅包括依次层叠设置的第一偏振片、上电极结构、液晶层、下电极结构以及第二偏振片，所述驱动方法包括： 

配置所述上电极结构与下电极结构之间的电压，形成驱动电场，以改变液晶层中的液晶分子的排列，从而形成具有交替的遮光条纹和透光条纹的液晶狭缝光栅； 

配置所述上电极结构与下电极结构之间的电压，形成多个电容式触摸驱动点； 

检测所述多个电容式触摸驱动点上产生的触摸信号以确定所述触摸信号在所述触摸式液晶狭缝光栅上的位置。 

根据本发明的一优选实施例，其特征在于，检测所述多个触摸驱动点上产生的触摸信号过程包括对触摸信号的滤波已减小干扰信号。 

一种立体显示装置，包括： 

显示面板； 

设置在显示面板上的触摸式液晶狭缝光栅，所述触摸式液晶狭缝光栅包括依次层叠设置的第一偏振片、上电极结构、液晶层、下电极结构以及第二偏振片；所述依次层叠设置的第一偏振片、上电极结构、液晶层、下电极结构以及第二偏振片被配置成具有改变光线传播方向作用的液晶狭缝光栅，从 而将所述显示面板显示的具有视差的图像传输至预定视场方向； 

所述依次层叠设置的第一偏振片、上电极结构、液晶层、下电极结构以及第二偏振片还被配置为检测在触摸式液晶狭缝光栅上发生的至少一个触摸，并为所述触摸产生表示所述触摸在所述触摸式液晶狭缝光栅上的触摸位置信号。 

根据本发明的一优选实施例，还包括头部追踪电路、图像处理电路，所述头部追踪电路用于采集用户头部位置信息，所述图像处理电路根据用户头部位置信息调整显示图像。 

根据本发明的一优选实施例，所述头部追踪电路包括头部摄取装置和头部位置分析电路，所述头部摄取装置用于摄取用户头部信息，所述头部位置分析电路用于根据用户头部信息识别用户头部相对于所述立体显示装置的位置。 

根据本发明的一优选实施例，所述触摸式液晶狭缝光栅还包括触摸式液晶狭缝光栅驱动电路，所述触摸式液晶狭缝光栅驱动电路驱动所述触摸式液晶狭缝光栅从而使其形成液晶狭缝光栅，并根据用户头部位置信息调整所述触摸式液晶狭缝光栅形成的液晶狭缝光栅的光学参数。 

根据本发明的一优选实施例，所述触摸式液晶狭缝光栅驱动电路包括触摸驱动电路，所述触摸驱动电路驱动所述触摸式液晶狭缝光栅并检测和识别产生在所述触摸式液晶狭缝光栅上的触摸位置信号。 

根据本发明的一优选实施例，所述上电极结构包括多个沿第一方向延的第一电极和多个沿第一方向延的第二电极，所述第一电极与第二电极相互交替平行且电气隔离设置，所述下电极结构包括多个沿第二方向延的第三电极和第四电极，所述第三电极与第四电极相互交替平行且电气隔离设置。 

根据本发明的一优选实施例，所述第一条形电极、第二条形电极与第三条形电极、第四条形电极相交形成多个电容传感节点，所述电容传感节点耦合到所述触摸驱动电路，所述触摸驱动电路为所述电容传感节点提供驱动信号并检测所述电容传感节点的变化来识别触摸位置信号。 

根据本发明的一优选实施例，所述多个电容传感节点相互独立工作并且表示所述触摸式液晶狭缝光栅上的不同位置。 

一种计算机系统，包括： 

处理器，其被配置成执行指令并执行与计算机系统相关的操作； 

显示面板； 

设置在显示面板上的触摸式液晶狭缝光栅，所述触摸式液晶狭缝光栅包括依次层叠设置的第一偏振片、上电极结构、液晶层、下电极结构以及第二偏振片；所述依次层叠设置的第一偏振片、上电极结构、液晶层、下电极结构以及第二偏振片被配置成具有改变光线传播方向作用的液晶狭缝光栅，从而将所述显示面板显示的具有视差的图像传输至预定视场方向； 

所述依次层叠设置的第一偏振片、上电极结构、液晶层、下电极结构以及第二偏振片还被配置为检测在触摸式液晶狭缝光栅上发生的至少一个触摸，并为所述触摸产生表示所述触摸在所述触摸式液晶狭缝光栅上的触摸位置信号； 

所述处理器根据所述触摸式液晶狭缝光栅产生的触摸位置信号执行相关的计算机操作。 

根据本发明的一优选实施例，所述触摸式液晶狭缝光栅为权利要求1-16所述的任意一种触摸式液晶狭缝光栅。 

相较于现有技术，触摸式液晶狭缝光栅仅使用一块面板，通过对电极、液晶等的配置，可以实现液晶狭缝光栅与触摸两种功能，简化了产品的结构，降低了产品的厚度，从而使采用上述触摸式液晶狭缝光栅电子装置更加轻薄；同时，由于实现液晶狭缝光栅和触摸控制功能的驱动信号的电压频率和幅值可以不同，这样避免了触摸驱动信号与液晶狭缝光栅驱动信号之间的干扰，有助于保持触摸式液晶狭缝光栅的稳定性。 

同时，由于触摸式液晶狭缝光栅的每一个触摸驱动点可以实现单独控制，可以实现多点触摸功能，大大方便用户的使用。 

相较于现有技术，计算机系统采用了平板显示面板和触摸式液晶狭缝光栅，可在不明显增加装置厚度和复杂度的情况下，集立体显示功能与多点触摸控制功能于一体，方便用户的操作；同时，计算机系统还通过摄像头等图像摄取装置和头部追踪电路的配合，实时检测用户位置，并通过图像处理电路和液晶狭缝光栅驱动电路调整显示画面和液晶狭缝光栅，使用户始终处于 最佳的观看位置，大大提升了用户的视觉和操作体验。 

【附图说明】

图1是本发明提供的触摸式液晶狭缝光栅的第一实施例的结构示意图； 

图2是图1所示触摸式液晶狭缝光栅的部分结构的立体示意图； 

图3是图1所示触摸式液晶狭缝光栅的电极结构的平面示意图； 

图4是触摸式液晶狭缝光栅及其驱动电路的示意图； 

图5是触摸式液晶狭缝光栅实现液晶狭缝光栅时的光路图； 

图6是触摸式液晶狭缝光栅形成液晶狭缝光栅的状态图； 

图7是触摸式液晶狭缝光栅形成另一种液晶狭缝光栅的状态图； 

图8是本发明提供的触摸式液晶狭缝光栅的第二实施例的结构示意图； 

图9是图8所示触摸式液晶狭缝光栅的电极结构的立体示意图； 

图10是图8所示触摸式液晶狭缝光栅的电极结构的平面示意图； 

图11a-图11d是触摸式液晶狭缝光栅形成不同液晶狭缝的示意图； 

图12是本发明的计算机系统的结构示意图。 

【具体实施方式】

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。 

本发明提供的触摸式液晶狭缝光栅包括两个间隔设置的电极结构以及液晶层。其中，液晶层设置于两个电极结构之间，液晶层包括多个液晶分子。 

在具体实施过程中，通过配置，该两个电极结构之间形成电场，电场使得液晶分子处于预定的排列状态，以形成具有狭缝作用的液晶狭缝光栅。进一步的，两个电极结构还构成可变电容，形成电容式触摸屏的触摸驱动点，通过在可变电容的一个电极上施加驱动电压，探测另一个电极上的电压/电流变化来实现电容型触摸定位功能。 

请参阅图1，图1示为本发明提供的触摸式液晶狭缝光栅的第一实施例的结构示意图。在本实施例中，触摸式液晶狭缝光栅100依次包括第一偏振片10、第一基板11、上电极结构12、第一配向层13、液晶层14、第二配 向层15、下电极结构16、第二基板17以及第二偏振片18。 

请同时参阅图2，图2是图1所示触摸式液晶狭缝光栅100的立体结构示意图，为方便描述本实施例，图2中仅示出了触摸式液晶狭缝光栅100的部分代表性结构。其中，上电极结构12设置于第一基板11上，包括多个第一条形电极121和多个第二条形电极122。多个第一条形电极121与第二条形电极122交替间隔设置且相互电气隔离，并均沿第一延伸方向D1延伸。图2示例性的显示了四个第一条形电极121a、121b、121c、121d及三个第二条形电极122a、122b、122c。 

下电极结构16设置于第二基板17上，包括多个第三条形电极161和多个第四条形电极262。多个第三条形电极161与第四条形电极162交替间隔设置且相互电气隔离，并均沿第二延伸方向D2延伸。图2示例性的显示了五个第三条形电极161a、161b、161c、161d、161e及四个第四条形电极162a、162b、162c、162d。 

液晶层14设置于上电极结构12和下电极结构16之间，第一配向层13设置于液晶层14与上电极结构12之间，第二配向层15设置于液晶层14与下电极结构16之间，第一配向层13与第二配向层15的配向方向垂直，从而可以对液晶层12内的液晶分子进行配向作用。 

第一偏振片10设置在第一基板11的外侧，即与第一配向膜13相对的一侧，第二偏振片18设置在第二基板17的外侧，即与第二配向膜15相对的一侧。当然，在某些改进型的设计中，第一偏振片10与第二偏振片18也可设置在第一基板11和第二基板17的内侧，在此不做具体限定。第一偏振片10与第二偏振片18的偏振方向相互垂直。 

在图1所示的实施例中，第一配向层13的配向方向、第一偏振片10的偏振方向均沿第一延伸方向D1延伸；第二配向层15的配向方向、第二偏振片18的偏振方向均沿第二延伸方向D2延伸。优选的，第一延伸方向D1和第二延伸方向D2相互垂直。可以通过摩擦配向或辐射配向等方式，使得第一配向层13的配向方向和第二配向层15的配向方向均与第二延伸方向D2平行。 

液晶层14内包括有向列型的液晶分子141，在第一配向层13和第二配 向层15的配向作用下，向列型液晶分子141形成如图1所示的扭曲排列结构。 

根据第一条形电极121、第二条形电极122、第三条形电极161、第四条形电极162的排列方向，上电极结构12和下电极结构16形成如图3所示的矩阵交叉栅格结构。 

一般的，第一条形电极121、第二条形电极122通过在一整块透明电极上蚀刻形成，二者之间具有一定的间隙，在一定的情况下，该间隙不影响液晶狭缝光栅的形成；在某些特定的情况下，其间隙过大，将会造成不必要的漏光现象。为防止漏光现象的发生，可以在第一条形电极121与第二条形电极122之间的间隙设置遮光带123(如黑矩阵)的方式克服此技术问题。同样，第三条形电极161、第四条形电极162之间的间隙也可以设置遮光带163。 

优选的，第一基板11和第二基板17均为玻璃基板，当然也可以是其它材料的透明基板，只要使得光线能够透过即可，此处不一一列举。 

优选的，上电极结构12和下电极结构16均为透明导电层，譬如可为铟锡氧化物(Indium Tin Oxide，ITO)或铟锌氧化物(Indium Zinc Oxide，IZO)，此处不一一列举。 

根据上述结构，配合适当的驱动方法，触摸式液晶狭缝光栅100可实现液晶狭缝光栅功能和触摸功能的结合。 

请参阅图4，触摸式液晶狭缝光栅100进一步包括触摸式液晶狭缝光栅驱动电路190。触摸式液晶狭缝光栅驱动电路190可以包括液晶狭缝光栅驱动电路191、触摸驱动电路192、信号耦合电路193以及触摸信号分离电路194。液晶狭缝光栅驱动电路191用于产生液晶狭缝光栅驱动信号，如驱动电压，并将液晶狭缝光栅驱动信号传输给信号耦合电路193；触摸驱动电路192用于产生触摸驱动信号，如驱动电压，并将触摸驱动信号传输给信号耦合电路193；信号耦合电路193将液晶狭缝光栅驱动信号和触摸驱动信号耦合为一复合信号后，分别传输给上电极结构12和下电极结构16，从而实现相应的液晶狭缝光栅或触摸功能。触摸信号分离电路194电耦合至下电极结构16，用于将下电极结构16的触摸探测电压分离并传输给触摸驱动电路192，实现对触摸位置的识别。 

以下具体介绍液晶狭缝光栅功能及触摸功能的实现原理。 

对于液晶狭缝光栅功能，当多个第三条形电极161上同时施加驱动电压V1、多个第四条形电极162、第一条形电极121以及第二条形电极122(即上电极结构12)同时施加相同的零电压V0或参考电压Vref。这样在第三条形电极161与上电极结构12之间产生一较强电场，该电场驱动液晶分子141长轴按照电场方向排列(如图6中的竖直排列的液晶分子141)；第四条形电极162与上电极结构12之间无电场，液晶分子141仍然按照扭曲方式排列。 

如图5所示，当偏振方向与第二偏振片18的偏振方向相同的偏振光(以实心圆点表示其偏振方向)由第二基板17向第一基板11方向传播时，在第三条形电极161对应的条形区域，偏振光可以穿过第二基板17，同时液晶分子141不改变偏振光的偏振方向，则偏振光无法通过第一偏振片10，在第一基板11外形成暗条纹(或称遮光条纹)；在第四条形电极162对应的条形区域，偏振光穿过第二基板17，在扭曲排列的液晶分子141的作用下，偏振光的偏振方向逐渐改变为与第一偏振片10偏振方向相同的偏振光(以短横线表示其偏振方向)，则偏振光可以通过第一偏振片10，在第一基板11外形成亮条纹(或称透光条纹)。遮光条纹与透光条纹交替排列，作用与常见的狭缝光栅相似，从而形成液晶狭缝光栅。如图6所示的液晶狭缝光栅示意图，由于驱动电压V1施加在第三条形电极161上，则液晶狭缝光栅的延伸方向平行于第三电极161的延伸方向(D2方向)。 

液晶狭缝光栅配合显示面板可实现立体显示。由于狭缝光栅与显示面板配合实现立体显示的原理已为共公众所知，在此不做具体描述。 

可以理解，上电极结构12与下电极结构16上的驱动电压可以互换，即第一条形电极121上施加驱动电压V1、第二条形电极122上、第三条形电极161和第四条形电极162上同时施加相同的零电压V0或参考电压Vref，亦可形成液晶狭缝光栅。在此种驱动中，液晶狭缝光栅的延伸方向将平行第一条形电极121的延伸方向(D1方向)。也就是液晶狭缝光栅产生了90度的旋转。这种驱动方式在某些特殊的应用中产生重要作用，如在便携式的显示装置中应用上述液晶狭缝光栅时，当显示画面产生90度旋转时，需要相 应的调整液晶狭缝光栅产生90度的旋转才能实现立体显示，上述驱动方式则可以满足此类要求。 

一般地，用于立体显示的狭缝光栅，遮光条纹的宽度一般大于透光条纹的宽度，则在设计中，第一条形电极121的宽度大于第二条形电极122的宽度；第三条形电极161的宽度大于第四条形电极162的宽度。遮光条纹与透光条纹的宽度比例可根据具体的立体显示要求进行设计，在此不做限定。 

对于触摸定位功能，由于液晶层141可以看做近似绝缘材料，第一条形电极121、第二条形电极121与第三条形电极161、第四条形电极162相互交叉，形成如图3所示的矩阵栅格结构。这样每个第一条形电极121或第二第二条形电极122与第三条形电极161或第四条形电极162的交叉点形成互感电容，每一个互感电容形成一个独立的触摸驱动点，通过探测每个交叉点的电容参数的变化，可以实现电容式触摸屏的功能。 

更具体地，请同时参阅图3、图4和图5，触摸驱动方法包括： 

产生驱动信号：触摸驱动电路192通过信号耦合电路193施加触摸驱动电压Vt至第一条形电极121a，由于互感电容效应，第三条形电极161a、161b、161c、161d、161e，以第四条形电极162a、162b、162c、162d与第一条形电极121a的交叉处分别感生出电荷。由于此互感电容极易受到外部电极的影响而改变电容值，因此互感电容可以看做为可变电容； 

读取触摸信号：触摸信号分离电路194首先从第三条形电极161a读取其电容参数，如电压、电流等，并过滤其他干扰信号，例如寄生电容信号、液晶狭缝光栅驱动信号等，并将过滤的触摸信号反馈给触摸驱动电路192。 

识别触摸信号：触摸驱动电路192接收到触摸信号分离电路194反馈的触摸信号后，将当前读取信号与上一时刻的读取信号进行识别来判断当前该位置是否有触摸动作。具体地，如果当前时刻有手指触摸第三条形电极161a与第一条形电极121a的交叉点，则手指构成一个电极，手指与第一条形电极121a形成电容效应，其影响第三条形电极161a与第一条形电极121a的交叉点构成的互感电容值，具体的说是减小了第三条形电极161a与第一条形电极121a的交叉点的互感电容值，此时将在第三条形电极161a上重新分配电荷，形成感生电流，则判断当前位置有触摸信号，识别出当前的触摸位 置信号。如果读取的电压、电流值相对于参考值无变化，则判断当前位置无触摸信号；参考值可以是某一特定的参考值，也可以是上一个周期检测的同一触摸驱动点的电容参考值。 

然后分别继续识别第三条形电极161b、161c、161d、161e以及第四条形电极162a、162b、162c、162d与第一条形电极121a的交叉点触摸信号，此过程与识别第三条形电极161a与第一条形电极121a的交叉点的触摸信号步骤类似，不再赘述。 

采用上述同样的方法可进一步识别任一第一条形电极121或第二条形电极122与任一第三条形电极161或第四条形电极162交叉点的触摸信号，实现全屏的触摸信号识别，此为一个扫描识别周期。 

触摸驱动电路192还包括对所有触摸驱动点的触摸信号进行复合计算，如对触摸区域进行判断等，并根据触摸位置的变化识别当前触摸控制动作等。 

可以看出，由于任一第一条形电极121与任一第三条形电极161或第四条形电极162交叉点形成的触摸驱动点相互独立，并且可以对触摸驱动点的触摸信号进行了独立识别，理论上一次全屏扫描可以识别M*N个触摸信号，其中M为第一条形电极121和第二条形电极122的个数综合、N为第三条形电极161和第四条形电极162的个数总和，实现多点触摸。多点触摸对于当前的计算机系统尤为重要，可以通过多点触摸实现多种操作指令，提高用户体验。 

考虑到用户的触摸点的面积一般较大，如大约等于普通人手指触摸的面积，因此对触摸点面积的识别和尤为重要，这有助于更精确的检测触摸动作和触摸位置。 

可以理解的是，由于第一条形电极121的宽度大于第二条形电极122的宽度，第三条形电极161的宽度大于第四条形电极162的宽度，则交叉点形成的互感电容面积亦产生相应的差异。这样触摸动作对不同的互感电容产生的影响也不同，不利于采用统一的触摸动作的检测识别和计算。为了解决此问题，可在触摸功能中，仅驱动较宽的第一条形电极121和第三条形电极161，或仅驱动较窄的第二条形电极122和第四条形电极162，这样在任一 触摸驱动点形成的互感电容面积一致，有利于对触摸驱动点采取统一驱动和识别，实现更为精确的触摸动作的识别。 

进一步地，为实现一次全屏触摸信号的识别，电极的扫描次数为M*N。而为了配合显示画面及其他控制，全屏扫描频率F一般在几十到几百赫兹。综上所述，电极的扫描频率应为F＝M*N*F，其数值甚至可以达到几千至几万赫兹以上。一般的液晶分子产生偏转响应时，要求电场的变化频率几百赫兹以下才能作出响应。在上述高频率的触摸驱动信号扫描下，液晶层14中的液晶分子141来不及进行偏转响应，也就是触摸驱动信号对液晶分子141的偏转角度不够成影响，从而也不对液晶狭缝光栅的形成与控制产生影响，这一点尤为重要。也就是，在液晶狭缝光栅的形成过程中，液晶层14承担了改变光线偏振方向的功能；而在触摸控制的过程中，液晶层14仅承担了透明电介质的功能，两种功能互不干扰，实现液晶狭缝光栅与触摸功能的共存。 

根据液晶狭缝光栅以及触摸控制对电场频率的要求不同，可以将液晶狭缝光栅驱动信号与触摸驱动信号通过信号耦合电路193进行耦合，形成复合信号。例如可以在高频窄脉宽的触摸驱动信号中插入低频高脉宽的液晶狭缝光栅驱动信号，使触摸驱动信号与液晶狭缝光栅驱动信号同时传输至上电极结构121和/或下电极结构16；也可以通过信号耦合电路193控制，在特定的时间段内，仅允许触摸驱动信号或液晶狭缝光栅驱动信号传输至上电极结构121和/或下电极结构16。 

更进一步的，在实现液晶狭缝光栅功中，需要液晶分子141产生相应的倾斜排列，这要求上电极结构121和/或下电极结构16之间具有较高的电场强度，电场强度大于液晶分子产生偏转的阈值；而要实现触摸控制功能，仅需要上电极结构121和/或下电极结构16之间形成一定的电场(即互感电容效应)，此电场一般较弱，且更容易受外界条件的影响，这样才更利于检测触摸动作对互感电容的影响，识别触摸控制动作。因此，还可以利用上述特性来设计触摸驱动信号与液晶狭缝光栅驱动信号强度，避免触摸驱动信号与液晶狭缝光栅驱动信号之间的干扰。例如可以设计触摸驱动信号的电场强度小于液晶分子发生偏转的阈值电压，这样即使在某些极端的情况下，触摸驱 动信号与液晶狭缝光栅驱动信号产生干扰，也不至于对引起触摸功能与液晶狭缝光栅功能的紊乱，有助于保持触摸式液晶狭缝光栅100的稳定性。 

另外，在某些特定的场合，可能只需要液晶狭缝光栅功能或者只需要触摸功能，通过信号耦合电路193控制，可以单独实现液晶狭缝光栅功能或者单独实现触摸功能。 

相较于现有技术，上述触摸式液晶狭缝光栅200仅使用一块面板，通过对电极、液晶等的配置，可以实现液晶狭缝光栅与多点触摸两种功能，简化了产品的结构，降低了产品的厚度，从而使采用上述触摸式液晶狭缝光栅电子装置更加轻薄；同时，由于实现液晶狭缝光栅和触摸控制功能的驱动信号的电压频率和幅值可以不同，这样避免了触摸驱动信号与液晶狭缝光栅驱动信号之间的干扰，有助于保持触摸式液晶狭缝光栅的准确性和稳定性。 

请参阅图8和图9，图8是本发明提供的第二实施例的触摸式液晶狭缝光栅的结构示意图，图9是图8所示触摸式液晶狭缝光栅部分结构示意图。第二实施例的触摸式液晶狭缝光栅200与第一实施例的触摸式液晶狭缝光栅100结构相似，其主要不同之处在于，上电极结构22的条形电极具有相同的结构，为长、宽相同的第一条形电极221，相邻第一条形电极221之间具有遮光作用的第一遮光带223；下电极结构26的条形电极具有相同的结构，为长、宽相同的第二条形电极261，第二条形电极261之间具有遮光作用的第二遮光带263。 

可以理解第一遮光带223、第二遮光带263并非必要的，在某些情况下可以省略。 

进一步地，第一条形电极221与第二条形电极261的宽度亦相同，这有助于形成性能更加均一的液晶狭缝和电容触摸屏。 

触摸式液晶狭缝光栅200形成液晶狭缝光栅和电容式触摸功能的原理与上述第一实施方式的触摸式液晶狭缝光栅100的原理相似，不同之处在于： 

对于液晶狭缝光栅：由于多个第一条形电极221具有相同的结构，在形成遮光条纹和透光条纹的过程中具有更多的灵活性，可以选择在相邻的若干条第一条形电极221上施加驱动电压，用于形成遮光条纹，在另外相邻的若 干条第一条形电极221上施加零电压或参考电压，用于形成透光条纹。通过改变形成遮光条纹和透光条纹的第一条形电极221的个数，可以改变遮光条纹和透光条纹，从而调节液晶狭缝光栅的栅节和栅距，实现动态的液晶狭缝光栅。 

具体的，如图11a所示，可以选择在相邻的两条第一条形电极221施加驱动电压V1，在相邻的一条第一条形电极221施加驱动电压V1，这样形成的遮光条纹和透光条纹的宽度比为2∶1； 

如图11b所示，与图11a不同之处在于：施加电压V1和V0的第一条形电极221均向右移动了一个第一条形电极221的距离，形成的遮光条纹和透光条纹也相应的向右移动了一个第一条形电极221的距离，实现了液晶狭缝的向右平移；同样的方法可以实现液晶狭缝的向左平移 

如图11c所示，与图11a不同之处在于：驱动电压V1同时施加在相邻的三个第一条形电极221，形成的遮光条纹的宽度相应地增加了一个第一条形电极221，实现了对液晶狭缝光栅的遮光条纹的宽度的调节，即可增大亦可减小遮光条纹的宽度； 

如图11d所示，采用类似的方法，改变施加零电压V0的第一条形电极221的个数，可以实现对液晶狭缝光栅的透光条纹的宽度的调节。 

可以理解，下电极26的第二条形电极261采用类似的操作，可以在D1方向上实现可调节的液晶狭缝光栅，具体操作如上所述，此处不再赘述。 

采用上述的配置和操作，在立体显示中具有很重要的应用，即，当立体显示装置的显示图像或用户的位置发生改变时，可以通过调节液晶狭缝光栅的遮光条纹和透光条纹的具体参数，能够使用户始终处于最佳的观看位置，提高用户的立体观看体验。 

同时，采用动态扫描的方法控制液晶狭缝光栅的形成，配合时间分割和空间分割的显示驱动方法，也可以提高立体显示的分辨率，即，立体图像的分辨率可以和显示器的分辨率一致，达到高清的水平，大大提升立体显示品质和用户体验。 

请参阅图12，本发明还提供一种应用触摸式液晶狭缝光栅的计算机系统。计算机系统300包括立体显示装置31、摄像头32、头部追踪电路33、 图像处理电路34、通用处理器35、以及触摸式液晶狭缝光栅驱动电路190。立体显示装置31包括显示面板310和设置在显示面板310显示面的触摸式液晶狭缝光栅400。液晶狭缝光栅驱动电路190可以包括液晶狭缝光栅驱动电路191、触摸驱动电路192、信号耦合电路193以及触摸信号分离电路194。触摸式液晶狭缝光栅400可以是第一实施例的触摸式液晶狭缝光栅400或第二实施例的触摸式液晶狭缝光栅200。触摸式液晶狭缝光栅400与触摸式液晶狭缝光栅驱动电路190的工作原理如上文所述，此处不再赘述。 

以下具体描述计算机系统300的工作原理： 

显示面板310可以为液晶显示面板、等离子显示面板、有机发光显示面板等，此处不受限制，其用于配置成执行指令并执行与计算机系统相关的操作。液晶狭缝光栅驱动电路190用于分离显示面板310显示的具有视差的多个图像进入用户的左右眼等特定视场区域，从而使用户的左右眼接收到不同的视差图像，产生立体视觉。 

摄像头32设置在显示面板310上，用于采集用户头像信息并将用户头像信息传送给头部追踪电路33，头部追踪电路33根据用户头像信息判断用户当前相对与显示面板310的观看位置，并将用户的位置信息传输给图像处理电路34和液晶狭缝光栅驱动电路190。图像处理电路34除了可以在普通情况下提供图像显示数据给显示面板310外，还可以根据用户位置调整立体图像信息，例如调整立体图像的像素排列、图像景深、立体渲染等；同时，液晶狭缝光栅驱动电路190可以根据用户的位置信息，动态调整所形成的液晶狭缝的具体参数，时从而使用户始终处于一个最佳的立体观看位置以得到最佳的立体观看效果。 

触摸驱动电路192驱动触摸式液晶狭缝光栅400并识别触摸信号后，将触摸信号传输给通用处理器35进行相应处理。通用处理电路识别当前的触摸动作，并执行与触摸操作相关的计算机操作，如控制图形图像操作、I/O、调用程序等，在此不做具体限定。 

计算机系统300采用了平板显示面板310和触摸式液晶狭缝光栅400，可在不明显增加装置厚度和复杂度的情况下，集立体显示功能与多点触摸控制功能于一体，同时，计算机系统300还通过摄像头32和头部追踪电路33 的配合，实时检测用户位置，并通过图像处理电路34和液晶狭缝光栅驱动电路191调整显示画面和液晶狭缝光栅，使用户始终处于最佳的观看位置，大大提升了用户的视觉和操作体验。 

在上述实施例中，仅对本发明进行了示范性描述，但是本领域技术人员在阅读本专利申请后可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明进行各种修改。 

Claims (25)

1.一种触摸式液晶狭缝光栅，包括依次层叠设置的第一偏振片、上电极结构、液晶层、下电极结构以及第二偏振片，其特征在于，所述第一偏振片、上电极结构、液晶层、下电极结构以及第二偏振片被配置成具有交替的遮光条纹和透光条纹的液晶狭缝光栅；

所述第一偏振片、上电极结构、液晶层、下电极结构以及第二偏振片还被配置为检测在所述触摸式液晶狭缝光栅上发生的至少一个触摸，并为所述触摸产生表示所述触摸在所述触摸式液晶狭缝光栅上的触摸位置信号；

所述上电极结构包括多个沿第一方向延伸的第一电极和多个沿第一方向延伸的第二电极，所述第一电极与第二电极相互交替平行且电气隔离设置，所述下电极结构包括多个沿第二方向延伸的第三电极和第四电极，所述第三电极与第四电极相互交替平行且电气隔离设置；

还包括驱动电路，用于为所述第一电极、第二电极、第三电极、第四电极提供液晶狭缝光栅驱动信号、触摸驱动信号并识别产生的触摸位置信号。

2.如权利要求1所述的触摸式液晶狭缝光栅，其特征在于，所述第一电极、第二电极与第三电极、第四电极相交形成多个电容传感节点，所述电容传感节点耦合到所述驱动电路，所述驱动电路为所述电容传感节点提供驱动信号并检测所述电容传感节点的变化来识别触摸位置信号。

3.如权利要求1所述的触摸式液晶狭缝光栅，其特征在于，所述多个电容传感节点相互独立工作并且表示所述触摸式液晶狭缝光栅上的不同位置。

4.如权利要求1所述的所述触摸式液晶狭缝光栅，其特征在于，所述驱动电路包括液晶狭缝光栅驱动电路和触摸驱动电路，所述液晶狭缝光栅驱动电路为所述上电极结构和所述下电极结构提供液晶狭缝光栅驱动信号以在上电极结构和下电极结构之间形成电场，所述电场驱动液晶层内的液晶分子重新排列以产生或保持或改变液晶狭缝光栅效果；所述触摸驱动电路为所述上电极结构或所述下电极结构提供触摸驱动信号，并检测所述下电极结构或所述上电极结构产生的触摸位置信号。

5.如权利要求4所述的所述触摸式液晶狭缝光栅，其特征在于，所述驱动电路还包括信号耦合电路，所述液晶狭缝光栅驱动信号和所述触摸驱动信号通过所述信号耦合电路耦合到所述上电极结构和所述下电极结构。

6.如权利要求4所述的所述触摸式液晶狭缝光栅，其特征在于，所述驱动电路还包括触摸信号分离电路，所述触摸信号分离电路检测并分离所述上电极结构或所述下电极结构产生的触摸位置信号，并将触摸位置信号传输至所述触摸驱动电路。

7.如权利要求4所述的所述触摸式液晶狭缝光栅，其特征在于，所述液晶狭缝光栅驱动信号的频率小于所述触摸驱动信号的频率。

8.如权利要求4所述的所述触摸式液晶狭缝光栅，其特征在于，所述触摸驱动信号的的电压幅值小于所述液晶层中液晶分子发生偏转的阈值电压。

9.如权利要求1所述的所述触摸式液晶狭缝光栅，其特征在于，所述第一电极、第二电极、第三电极、第四电极均为条形电极。

10.如权利要求1所述的所述触摸式液晶狭缝光栅，其特征在于，所述第一电极的宽度大于所述第二电极的宽度，所述三电极的宽度大于所述第四电极的宽度。

11.如权利要求1所述的所述触摸式液晶狭缝光栅，其特征在于，所述第一电极的宽度等于所述第二电极的宽度，所述第三电极的宽度等于所述第四电极的宽度。

12.如权利要求11所述的所述触摸式液晶狭缝光栅，其特征在于，改变所述第一电极、第二电极、第三电极、第四电极的配置，以改变液晶狭缝光栅的遮光条纹和透光条纹的宽度和/或位置。

13.如权利要求1所述的所述触摸式液晶狭缝光栅，其特征在于，所述第一方向垂直于所述第二方向。

14.如权利要求1所述的所述触摸式液晶狭缝光栅，其特征在于，所述所述第一电极与第二电极之间设置有遮光的遮光带，所述第三电极与第四电极之间设置有遮光的遮光带。

15.如权利要求1所述的所述触摸式液晶狭缝光栅，其特征在于，所述触摸式液晶狭缝光栅还包括设置在所述上电极结构与所述液晶层之间的第一配向层和设置在所述下电极结构与所述液晶层之间的第二配向层，所述第一配向层和所述第二配向层相互配合以使所述液晶层的液晶分子扭曲90度排列，所述第一配向层的配向方向平行于所述第一偏振片的偏振方向，所述第二配向层的配向方向平行于所述第二偏振片的偏振方向。

16.一种触摸式液晶狭缝光栅的驱动方法，所述触摸式液晶狭缝光栅包括依次层叠设置的第一偏振片、上电极结构、液晶层、下电极结构以及第二偏振片，所述驱动方法包括：

配置所述上电极结构与下电极结构之间的电压，形成驱动电场，以改变液晶层中的液晶分子的排列，从而形成具有交替的遮光条纹和透光条纹的液晶狭缝光栅；

配置所述上电极结构与下电极结构之间的电压，形成多个电容式触摸驱动点；

检测所述多个电容式触摸驱动点上产生的触摸信号以确定所述触摸信号在所述触摸式液晶狭缝光栅上的位置；

改变配置在所述上电极结构与下电极结构之间的电压，从而驱动电场，从而改变液晶狭缝光栅的遮光条纹和透光条纹宽度和/或位置。

17.如权利要求16所述的触摸式液晶狭缝光栅的驱动方法，其特征在于，检测所述多个触摸驱动点上产生的触摸信号过程包括对触摸信号的滤波已减小干扰信号。

18.一种立体显示装置，包括：

显示面板；

设置在显示面板上的触摸式液晶狭缝光栅，所述触摸式液晶狭缝光栅包括依次层叠设置的第一偏振片、上电极结构、液晶层、下电极结构以及第二偏振片；所述依次层叠设置的第一偏振片、上电极结构、液晶层、下电极结构以及第二偏振片被配置成具有改变光线传播方向作用的液晶狭缝光栅，从而将所述显示面板显示的具有视差的图像传输至预定视场方向；

所述依次层叠设置的第一偏振片、上电极结构、液晶层、下电极结构以及第二偏振片还被配置为检测在触摸式液晶狭缝光栅上发生的至少一个触摸，并为所述触摸产生表示所述触摸在所述触摸式液晶狭缝光栅上的触摸位置信号；

所述上电极结构包括多个沿第一方向延伸的第一电极和多个沿第一方向延伸的第二电极，所述第一电极与第二电极相互交替平行且电气隔离设置，所述下电极结构包括多个沿第二方向延伸的第三电极和第四电极，所述第三电极与第四电极相互交替平行且电气隔离设置；

所述触摸式液晶狭缝光栅包括驱动电路，用于为所述第一电极、第二电极、第三电极、第四电极提供液晶狭缝光栅驱动信号、触摸驱动信号并识别产生的触摸位置信号。

19.如权利要求18所述的立体显示装置，其特征在于，还包括头部追踪电路、图像处理电路，所述头部追踪电路用于采集用户头像位置信息，所述图像处理电路根据用户头像位置信息调整显示图像。

20.如权利要求19所述的立体显示装置，其特征在于，所述头部追踪电路包括头像摄取装置和头像位置分析电路，所述头像摄取装置用于摄取用户头像信息，所述头像位置分析电路用于根据用户头像信息识别用户头像相对于所述立体显示装置的位置。

21.如权利要求19所述的立体显示装置，其特征在于，所述触摸式液晶狭缝光栅还包括触摸式液晶狭缝光栅驱动电路，所述触摸式液晶狭缝光栅驱动电路驱动所述触摸式液晶狭缝光栅从而使其形成液晶狭缝光栅，并根据用户头像位置信息调整所述触摸式液晶狭缝光栅形成的液晶狭缝光栅的光学参数。

22.如权利要求21所述的立体显示装置，其特征在于，所述触摸式液晶狭缝光栅驱动电路包括触摸驱动电路，所述触摸驱动电路驱动所述触摸式液晶狭缝光栅并检测和识别产生在所述触摸式液晶狭缝光栅上的触摸位置信号。

23.如权利要求18所述的立体显示装置，其特征在于，所述第一电极、第二电极与第三电极、第四电极相交形成多个电容传感节点，所述电容传感节点耦合到所述触摸驱动电路，所述触摸驱动电路为所述电容传感节点提供驱动信号并检测所述电容传感节点的变化来识别触摸位置信号。

24.如权利要求23所述的立体显示装置，其特征在于，所述多个电容传感节点相互独立工作并且表示所述触摸式液晶狭缝光栅上的不同位置。

25.一种计算机系统，包括：

处理器，其被配置成执行指令并执行与计算机系统相关的操作；

显示面板；

设置在显示面板上的触摸式液晶狭缝光栅，所述触摸式液晶狭缝光栅包括依次层叠设置的第一偏振片、上电极结构、液晶层、下电极结构以及第二偏振片；所述依次层叠设置的第一偏振片、上电极结构、液晶层、下电极结构以及第二偏振片被配置成具有改变光线传播方向作用的液晶狭缝光栅，从而将所述显示面板显示的具有视差的图像传输至预定视场方向；

所述依次层叠设置的第一偏振片、上电极结构、液晶层、下电极结构以及第二偏振片还被配置为检测在触摸式液晶狭缝光栅上发生的至少一个触摸，并为所述触摸产生表示所述触摸在所述触摸式液晶狭缝光栅上的触摸位置信号；

所述处理器根据所述触摸式液晶狭缝光栅产生的触摸位置信号执行相关的计算机操作；

所述上电极结构包括多个沿第一方向延伸的第一电极和多个沿第一方向延伸的第二电极，所述第一电极与第二电极相互交替平行且电气隔离设置，所述下电极结构包括多个沿第二方向延伸的第三电极和第四电极，所述第三电极与第四电极相互交替平行且电气隔离设置；

所述触摸式液晶狭缝光栅包括驱动电路，用于为所述第一电极、第二电极、第三电极、第四电极提供液晶狭缝光栅驱动信号、触摸驱动信号并识别产生的触摸位置信号。

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