CN105022533B - 显示模块 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种显示模块，该显示模块包括：平面显示面板，该平面显示面板具有作为接触表面的表面；主支撑件，该主支撑件位于所述平面显示面板的边缘处，其中，所述平面显示面板位于所述主支撑件上；至少两个红外传感器模块，所述至少两个红外传感器模块分别设置在所述平面显示面板的至少两个角部上，其中，所述红外传感器模块与所述平面显示面板的非显示区域的表面接触；以及上壳体，该上壳体环绕所述平面显示面板的形成有所述红外传感器模块的非显示区域的上部和侧部以及所述主支撑件的上部和侧部，其中，所述红外传感器模块位于所述上壳体内。

Description

显示模块
本发明申请是申请号为201010586056.1、发明名称为“光学传感单元、显示模块和使用光学传感单元的显示装置”、申请日为2010年12月13日的申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种光学传感单元，并且更具体地涉及光学传感单元、显示模块和使用所述光学传感单元的显示装置，在所述光学传感单元中，具有接触检测功能的红外传感器模块布置在显示面板上，从而实现装置的薄型化并且简化罩壳元件。
背景技术
通常而言，接触屏是用于在使用多个显示器的信息通信装置与用户之间构造界面的各种方案中的一种方案。接触屏是一种输入单元，当用户用他/她的手指接触接触屏时，该接触屏能够在用户与该接触屏所属的对应装置之间实现界面。
接触屏允许用户用他或她的手指接触显示在显示装置上的按钮，并且由用户交互且直观地操作，使得任何人(无论其年龄或性别)均可容易地使用接触屏。因此，接触屏变得日益普及，并且被应用于各种领域，包括例如在银行或政府机构使用的发行机、各种医疗器械、用于旅游景点和旅游组织的信息引导系统、交通信息系统等。
接触屏根据所采用的接触识别方法被分为各种类型，例如，电阻式、电容式、超声波式、红外式等。
尽管上述类型的接触屏具有不同的优点，但红外式接触屏由于施加于接触表面的压力最小并且设置方便因此吸引公众的注意力。
以下，将参照附图详细地描述传统的红外式接触屏组件。
图1是示出传统的红外式接触屏组件和与其连接的液晶显示模块的立体图，图2是示出传统的红外式接触屏组件和钢化玻璃面板的立体图。
参照图1和图2，传统的红外式接触屏组件20与液晶显示模块10的包括红外传感器模块15的上部以及单独的罩壳元件连接，以固定红外传感器模块15。
接触屏组件20在其不与液晶显示模块10连接的下部处包括钢化玻璃面板25，由此获得接触输入区。也就是说，钢化玻璃面板25位于液晶显示模块10上，并且用作接触表面。这里，钢化玻璃面板25的下表面与液晶显示模块10的上壳体的上表面接触。
液晶显示模块10包括液晶面板、光学片和设置在液晶面板下方的背光单元，液晶面板、光片和背光单元的边缘和下表面被罩壳元件(诸如上壳体和下盖)环绕。
在图1中，未描述的附图标记表示用于支撑液晶显示模块10的支撑件。
在该情况下，包括红外式接触屏组件20的液晶显示装置10的厚度大于接触屏组件20的罩壳元件的厚度、钢化玻璃面板20的厚度以及液晶显示模块10的厚度的总厚度，因此不能实现薄型化。
此外，传统的红外式接触屏组件20与液晶显示模块10分离地形成。因此，需要用于结合接触屏组件20和液晶显示模块10的过程，并且为了实现接触方案，需要用于集中相应分量并对接触屏组件20与液晶面板施加坐标的过程。
另外，上述红外式接触屏组件20包括两个红外传感器模块。因此，接触屏组件20因在连接两个红外传感器模块的线上的盲区而位于液晶面板的外部，在该盲区中难以识别坐标。在该情况下，液晶显示装置的外部区域增大，因此，边框的尺寸也增大。
此外，在包括两个红外传感器模块的传统红外式接触屏组件20中，当在接触表面上放置两个以上的物体时，与物体的实际坐标对应的实像和实际上不存在物体而可能测到物体存在的虚像(重影)彼此不可区分，因此，不能精确地识别多个接触点。
上述传统的红外式接触屏组件具有以下问题。
首先，接触屏组件和液晶显示模块彼此分离地形成，因此为了实现接触检测，必须使用不同的罩壳元件固定接触屏组件和液晶显示模块并且因此必须连接接触屏组件和液晶显示模块。此外，由于钢化玻璃面板位于接触屏组件和液晶显示模块之间，以保护液晶显示模块免受接触屏组件的罩壳元件的影响，因此，液晶显示装置厚且重。
第二，由于将钢化玻璃面板用作接触表面，因此液晶面板的亮度因光从钢化玻璃面板的表面反射而下降，并且室内照明的反射也显示在屏幕上。
第三，如果使用两个红外传感器模块，则产生盲区，因此难以使边框的宽度变窄并且难以识别多个接触点。
第四，由于用于控制接触屏组件的接触控制板和用于控制液晶面板的板分离地设置，因此，还需要用于连接这些板的接口装置。
发明内容
从而，本发明涉及光学传感单元、显示模块和使用该光学传感单元的显示装置。
本发明的目的是提供一种光学传感单元、显示模块和使用该光学传感单元的显示装置，在所述光学传感单元中，红外传感器模块布置在显示面板上，以实现装置的薄型化，并且简化罩壳元件。
本发明的附加优点、目的和特征将在随后的说明中被部分地阐述，并且本领域普通技术人员在察看下列内容之后将部分地清楚或者可从本发明的实践了解本发明的附加优点、目的和特征。本发明的目的和其它优点可通过在所写的说明书和其权利要求以及附图中具体指出的结构来实现和获得。
为了实现这些目的和其它优点并且针对本发明的目的，如这里实施和宽泛描述的那样，将平面显示面板的表面用作接触表面的光学传感单元包括设置在所述平面显示面板的角部处的红外传感器模块。
此外，为了实现这些目的和其它优点并且针对本发明的目的，如这里实施且宽泛描述的那样，显示模块包括：平面显示面板，该平面显示面板具有作为接触表面的表面；主支撑件，该主支撑件位于所述平面显示面板的边缘处，其中，所述平面显示面板位于所述主支撑件上；以及至少两个红外传感器模块，该至少两个红外传感器模块分别设置在所述平面显示面板的至少两个角部上。
此外，为了实现这些目的和其它优点并且针对本发明的目的，如这里实施且宽泛描述的那样，一种显示装置包括：平面显示面板，该平面显示面板具有作为接触表面的表面；主支撑件，该主支撑件位于所述平面显示面板的边缘处，其中，所述平面显示面板位于所述主支撑件上；至少两个红外传感器模块，所述至少两个红外传感器模块分别设置在所述平面显示面板的至少两个角部上；以及罩壳，该罩壳环绕所述平面显示面板的包括所述红外传感器模块的边缘并环绕所述主支撑件。
应理解，本发明的前述的概括说明和下列的详细说明是示例性和说明性的，并且旨在对所主张的本发明提供进一步的说明。
附图说明
附图示出了本发明的实施方式并与说明书一起用于说明本发明的原理，包含附图是为了进一步理解本发明，并且这些附图结合在本申请中并构成本申请的一部分。在附图中：
图1是示出传统的红外式接触屏组件和与之连接的液晶显示模块的立体图；
图2是示出传统的红外式接触屏组件和钢化玻璃面板的立体图；
图3是示出根据本发明的第一实施方式的光学传感单元的立体图；
图4是示出根据本发明的第二实施方式的光学传感单元的立体图；
图5是示出根据本发明的第三实施方式的光学传感单元的立体图；
图6是示出根据本发明的第四实施方式的光学传感单元的立体图；
图7是示出根据本发明的第五实施方式的光学传感单元的立体图；
图8是示出图7的光学传感单元与平面显示面板之间的关系的平面图；
图9是图8的部分E的立体图；
图10A是示出在上壳体中安装图8的红外传感器模块和回复反射板的图；
图10B是图10A的部分E的放大图；
图10C是图10B的红外传感器模块的分解立体图；
图11是示出根据本发明的系统盖和光学传感单元之间的连接状态的纵向剖视图；
图12是从上部所见的位于根据本发明的显示模块的角部处的红外传感器模块的平面图；
图13是根据本发明的显示模块的被切下的一侧的立体图；
图14是示出图12的红外传感器模块的连接结构的立体图；
图15A和图15B是示出图13的引导结构和回复反射板的立体图；
图16是示出光学传感单元的回复反射板的剖视图；
图17是示出图16中所示的回复反射板的内部棱镜的照片；
图18是示出根据回复反射板的滤光器的传输特性的波长与透射率的比的曲线图；
图19A至图19D是示出根据本发明的光学传感单元的各种操作方法的平面图；
图20是示出当包括根据本发明的光学传感单元的显示装置的红外传感器模块面向回复反射板的指定区域时测得的角度的图；
图21是示出回复反射板在图20中所示的相应区域①、②和③处的入射角的图；
图22A至图22C是示出根据红外传感器模块面向回复反射板的角度的光量的曲线图；
图23是示出根据本发明的实施方式的接触传感过程的流程图；
图24是示出接触位置的角度与坐标关系的图；
图25是示出当设置一对红外传感模块时盲区的图；
图26是示出图23中所示的在步骤S89中控制流程的流程图；以及
图27是示出用于去除虚像的算法的原理图。
具体实施方式
现在将详细地说明本发明的优选实施方式，在附图中示出优选实施方式的实施例。在所有附图中尽可能使用相同的附图标记表示相同或类似的部件。
以下，将参照附图详细地描述根据本发明的实施方式的光学传感单元、显示模块和使用该光学传感单元的显示装置。
根据本发明的实施方式的光学传感单元的相同之处在于每个光学传感单元均与平面显示面板的角部直接或间接地接触，并且用在显示模块的形成过程期间待与显示模块一起形成的上壳体或前盖覆盖。现在，接着描述根据本发明的实施方式的光学传感单元。
图3是示出根据本发明的第一实施方式的光学传感单元的立体图。
如图3所示，根据本发明的第一实施方式的光学传感单元包括红外传感器模块200。光学传感单元可仅包括红外传感器模块200，或者还可包括位于该红外传感器模块200周围的回复反射板(未示出)。
红外传感器模块200可包括发光单元(IR LED)和光接收单元两者，或者可仅包括光接收单元。如果红外传感器模块仅包括光接收单元，则光学传感单元可包括单独的发光单元。
红外传感器模块200的光接收单元包括传感器和透镜，在所述传感器中布置多个光接收元件，以接收光并因此产生电荷，所述透镜聚焦传感器上的入射光。
此外，红外传感器模块200与接触控制单元650连接(参照图19A)，该接触控制单元控制红外传感器模块200的操作，并且根据由光接收单元接收的光学信号计算用户在接触表面上的接触位置。
这里，除了红外传感器模块200之外，光学传感单元还可包括位于平面显示面板50的未形成红外传感器模块200的边缘的上表面上的回复反射板，或者除了回复反射板之外还包括发光单元。
红外传感器模块200位于显示面板50的两个或多个角部处。为了防止产生盲区或者为了实现多点接触方案，优选地设置至少三个红外传感器模块。在该情况下，如果物体位于连接两个相邻的红外传感器模块的线上，则其余的红外传感器模块可以与两个红外传感器模块不同的角度检测物体的角度，因此不产生盲区。
此外，如果两个以上的物体接触平面显示面板50，那么通过借助三角测量法将分别由包括相邻的第一和第二红外传感器模块的第一传感器模块对和包括相邻的第二和第三红外传感器模块的第二传感器模块对测量的坐标进行对比来将虚像与实像区分开来并去除虚像，因此可检测多个接触点。
根据需要，如果单独的虚像移除算法合适，则在平面显示面板50的角部处设置两个红外传感器模块200。
包括以上的红外传感器模块200的光学传感单元与平面显示面板的非显示区域(除了A/A的区域：虚线外部的区域)的表面接触。
在该情况下，平面显示面板50的表面用作接触表面，因此，用户可接触平面显示面板50，而在平面显示面板50上无任何中间材料，诸如钢化玻璃面板。
在中间层55被夹设在第一基板51与第二基板52之间的情况下，通过使彼此面对的第一基板51和第二基板52结合而获得平面显示面板50。中间层55根据平面显示面板50的操作原理而改变，并且可由液晶体、电泳材料、有机发光材料、场发射材料、量子点、真空或空气形成。此外，根据中间层55的组分，平面显示面板50可以是液晶显示面板、电泳显示面板、有机发光显示面板、场发射显示面板、量子点显示面板和等离子显示面板中的任意一种。此外，可以用现在已研究出的或者将来将被研究出的任何种类的平面显示面板来代替所述平面显示面板。
例如，如果平面显示面板50是液晶显示面板，则第一偏振板和第二偏振板被粘附到第一基板51和第二基板52的后表面。在该情况下，第二偏振板的与红外传感器模块200接触的表面优选被加强。这防止第二偏振板因接触红外传感器模块200而损坏。
平面显示面板50的布置红外传感器模块200的每个角部覆盖有罩壳(未示出，参照图10A)。该罩壳可以是环绕平面显示面板50的非显示区域的上部和侧部的上壳体。另外，所述罩壳可以包括覆盖包括平面显示面板50的非显示区域的系统的系统盖，或者包括上壳体和系统盖两者。
上壳体由金属制成，并且环绕显示面板的边缘和下表面。此外，系统盖被称作盖结构，并且环绕包括平面显示面板的系统。该系统盖包括位于平面显示面板的上部上方的前盖和位于显示面板的后表面上的后盖，系统盖的覆盖红外传感器模块200的一部分与前盖对应。
图4是示出根据本发明的第二实施方式的光学传感单元的立体图。
如图4中所示，根据本发明的第二实施方式的光学传感单元包括位于主支撑件400上的红外传感器模块200，主支撑件400位于平面显示面板50的边缘处。
红外传感器模块200可在主支撑件400和平面显示面板50的非显示区域的上方延伸。
在任何情况下，红外传感器模块200覆盖有上壳体或前盖。
图5是示出根据本发明的第三实施方式的光学传感单元的立体图。
如图5中所示，根据本发明的第三实施方式的光学传感单元包括红外传感器模块200，该红外传感器模块200插入到支架560中并且因此位于显示面板50的角部处。这里，支架560可与上壳体连接。此外，如果设置回复反射板，则该回复反射板可以延伸到支架560的侧表面或者可与支架560重叠。
图6是示出根据本发明的第四实施方式的光学传感单元的立体图。
如图6中所示，根据本发明的第四实施方式的光学传感单元包括通过粘合件280粘附到平面显示面板的红外传感器模块200。在该情况下，粘合件280可以是双面胶带或粘合剂。
如果设置粘合件280，则可以省略上壳体，并且前盖可以直接覆盖红外传感器模块200。
图7是示出根据本发明的第一实施方式的光学传感单元的立体图。
如图7中所示，根据本发明的第五实施方式的光学传感单元包括回复反射板300和布置在平面显示面板50的角部处的红外传感器模块200。
光学传感单元位于环绕平面显示面板50的边缘的上壳体95内。在该情况下，红外传感器模块200可通过粘合件粘附到上壳体95的内表面，或者使用单独的元件(即，支架等)与上壳体95的内表面连接。
如果上壳体95以该方案与平面显示面板50组装在一起使得红外传感器模块200位于上壳体95的内表面上，则红外传感器模块200可直接接触显示面板50，或者可在红外传感器模块200与显示面板50之间设置分离空间。
这里，如图7中所示，光学传感单元形成为包括红外传感器模块200和回复反射板300的框架形状，并且因为其形状而被称作光学传感框架。
如图3至7中所示，根据本发明的实施方式的上述光学传感单元均可以与主支撑件连接，该主支撑件位于平面显示面板50的边缘处，以支撑显示面板50的边缘，由此限定显示模块。此外，显示模块与环绕显示模块的边缘、侧部分和下表面的罩壳连接，因此限定显示装置。
以下，将详细地描述本发明的光学传感单元在显示模块或显示装置上的应用。
图8是示出图7的光学传感单元与平面显示面板的关系的平面图，图9是图8的部分E的立体图，图10A是示出在上壳体中安装图8的红外传感器模块和回复反射板的图，图10B是图10A的部分E的放大图，图10C是图10B的红外传感器模块的分解立体图。
如图8至10B中所示，当红外传感器模块200位于矩形的平面显示面板50的三个角部处时，如果回复反射板300形成为与平面显示面板50的相应侧对应，则回复反射板300包括回复反射表面300a，该回复反射表面300a设置在平面显示面板50的未形成红外传感器模块200的角部处，并且以大约45°的角弯曲，从而与对角地面向回复反射表面300a的红外光模块200相对。
红外传感器模块200和回复反射板300放置在平面显示面板50上。此外，每个红外传感器模块200在其上表面上均设置有突起215，并且在上壳体95中形成供插入相应的红外传感器模块200的引导槽95b。红外传感器模块200通过将该红外传感器模块200的突起215插入上壳体95的引导槽95b中而与上壳体95连接。此外，当回复反射板300粘附到引导结构580的侧部并因此将引导结构580安装在上壳体95内时，回复反射板300位于平面显示面板50的非显示区域处。
此外，均与安装红外传感器模块200的支架560接触的引导结构580位于上壳体95内的相应侧处。这里，回复反射板300位于支架560与引导结构580两者的侧面上。
在该结构的情况下，上壳体95、引导结构580、回复反射板300和红外传感器模块200形成为一体，并且然后与平面显示面板50组装在一起，由此与显示模块和接触屏组件分开组装然后彼此连接的传统结构相比，简化了组装过程，并且减少了待被组装的部件数量。
如图10C中所示，红外传感器模块200包括：发射红外光的红外LED 220；控制从红外LED 220发射的光的发射角的照明透镜(未示出)；聚集接收光的物镜(未示出)；感测由物镜聚集的光的光电传感器225；以及位于红外LED 220的前表面上的第一滤光器240。红外传感器模块200还包括外壳210和盖模233。红外LED 220安装在外壳210上，光电传感器225布置在外壳210的后表面上。第一滤光器240插入盖模233中，盖模233覆盖外壳210的上部，以保护该外壳210的内部结构。
这里，盖模233可与支架560一体形成。
在该情况下，照明透镜沿竖直方向以窄角分散光，并且沿水平方向以90°角分散光，由此使发光期间的发光效率最大。
另外，光电传感器225可以是包括多个传感器的线型传感器阵列，该线型传感器阵列布置在印刷电路板(PCB)226上，并且PCB 226可通过柔性印刷电缆(FPC)250直接连接到平面显示面板50的控制单元(未示出)。在该情况下，红外传感器模块200的控制单元与平面显示面板50的控制单元耦合，因此红外传感器模块200由平面显示面板50的控制单元直接控制。FPC 250沿红外传感器模块200的后表面的方向弯曲，并且通过双面胶带(未示出)粘附到上壳体95的侧表面。
优选地，光电传感器225沿水平方向具有500个以上的像素的分辨率(从而沿水平方向检测500个以上的像素)。
光电传感器225还可以被称作“图像传感器”。
这样的红外传感器模块200被布置成使红外传感器模块200的前表面沿对角方向面向平面显示面板50的角部。因此，红外传感器模块200用于接收从平面显示面板50的两侧回复反射的光，并且用于感测沿对角方向从位于平面显示面板50的角部处的另一个红外传感器模块200发射的光。
此外，红外显示模块200检测通过回复反射板300反射的光或者从红外LED 220发射的光是否被阻挡在与接触物体(例如输入单元，诸如手指或笔)接触的接触位置处。
同时，回复反射板300布置在平面显示面板50的边缘上，并且粘附到引导结构580的横向部和支架560。在该情况下，引导结构580和位于平面显示面板50的角部处的红外传感器模块200的高度大约为4mm(优选地，1-3.5mm的高度)。
本发明的光学传感单元应用到显示装置和显示模块上的实施方式
图11是示出系统盖和根据本发明的光学传感单元之间的连接状态的纵向剖视图，图12是从上部所见的位于根据本发明的显示模块的角部处的红外传感器模块的平面图，图13是根据本发明的显示模块的被切下的一侧的立体图，图14是示出图12的红外传感器模块的连接结构的立体图，图15A和15B是示出图13的引导结构和回复反射板的立体图。
如图11至15B中所示，根据本发明的显示装置包括：平面显示面板50；主支撑件400，该主支撑件位于平面显示面板50的边缘，以支撑平面显示面板50；红外传感器模块200，该红外传感器模块位于平面显示面板50的两个以上的角部处；上壳体95，该上壳体环绕红外传感器模块200的上部和主支撑件400的侧表面；以及系统盖600，该系统盖覆盖上壳体95和引导结构的露出的上表面。
根据本发明的显示装置还包括位于平面显示面板50的未定位红外传感器模块200的边缘的上表面上的回复反射板300。回复反射板300粘附到引导结构110的侧部，并且因此定位在平面显示面板50的非显示区域处。
根据本发明的显示装置还包括位于平面显示面板50下方的背光单元500。
在该情况下，主支撑件400在平面显示面板50与背光单元500之间具有突起，并且平面显示面板50安放在该突起上。
引导结构110包括：位于上壳体95下方的主体110a；联接部115，该联接部从主体110a突出，并且联接到上壳体95的槽；下支撑件110b，该下支撑件支撑回复反射板300的下部，并且按压平面显示面板50；以及上突起110c，该上突起从主体110a突出，并且到达上壳体95。在该情况下，在回复反射板300和引导结构110的突起110c之间夹设双面粘合剂(未示出)，由此增强回复反射板300和突起110c之间的粘合。
根据需要，可以省略上壳体95的槽和联接部115。
下支撑件110b的突出长度可与回复反射板300的厚度相同或比其大。
突起110c从上壳体95露出，并且可由位于上壳体95上的系统盖600覆盖。也就是说，系统盖600具有覆盖回复反射板300的上表面。
这里，包括突起110c、主体110a和下支撑件110b的引导结构110的最大高度可以被设定为4mm以下，并且优选地被设为成1-3.5mm。另外，引导结构110的水平宽度为10mm以下(优选地为1-10mm)，并且引导结构100覆盖有上壳体95或系统盖600。根据需要，如果减小上壳体95和系统盖600的覆盖平面显示面板50的边缘的部分的宽度，则引导结构100的水平宽度可被设计得较小。
引导结构110形成为与平面显示面板50的未形成红外传感器模块200的侧面相对应，并且因此与该侧面连接。
在省略上壳体95的结构的情况下，平面显示面板50的边缘仅由系统盖600环绕。在该情况下，包括红外传感器模块200、引导结构110和回复反射板300的光学传感单元用系统盖600覆盖。
金属制成的上壳体95位于平面显示面板50的边缘处，环绕平面显示面板50和主支撑件400的上边缘和侧面，并且与环绕背光单元500的下部的后表面的下盖(未示出)一起构成显示模块。上壳体95可与红外传感器模块200的底部或平面显示面板50接触。
此外，塑料制成的系统盖600包括：前盖，该前盖覆盖显示模块的边缘和侧表面的上部；以及后盖(未示出)，该后盖从下部环绕控制显示模块的系统(未示出)。
参照图9和14，红外传感器模块200的深度(e)和长度(f)均被设定为10mm以下(优选地，1-10mm)，红外传感器模块200的高度(g)设定为3.5mm以下。红外传感器模块200位于平面显示面板50与上壳体95之间的空间内。此外，红外传感器模块200面向平面显示面板50。
这里，由于高度(g)降低，因此实现显示装置的小型化，并且由于深度(e)减小，因此上壳体95的覆盖红外传感器模块200的区域减小，因此实现较窄的边框。
如果根据本发明的光学传感单元以这样的方式应用到显示装置，则上壳体95的上表面的水平宽度(w)因回复反射板300和上突起110c的厚度的总和而减小，并且回复反射板300粘附到上突起110c，并且因此从上壳体95露出。
上突起110c和回复反射板300的露出上端的高度近似等于上壳体95的上表面的高度，并且回复反射板300定位得比上壳体95的上表面高，由此增大反射光的面积，并且因此改善接触灵敏度。
与回复反射板覆盖有上壳体的结构相比，这样的结构增大了回复反射板300的面积并且省去回复反射板300的结构覆盖部，由此提高接触灵敏度。具体地，引导结构110的上部110c的高度与回复反射板300的高度近似相等，即，大约等于4mm(优选地，1-3.5mm)。回复反射板300延伸穿过所述高度，由此与覆盖有上壳体的回复反射板的结构对比，将由回复反射板300回复反射的光量提高大约30％以上。
系统盖600定位成覆盖回复反射板300。
在图13中，未被描述的标记53和54分别表示当液晶显示面板被用作平面显示面板50时形成的第一偏振板和第二偏振板。在该情况下，第二偏振板54的直接与引导结构110接触的表面优选被增强，从而保护平面显示面板50。
图16是示出光学传感单元的回复反射板的剖视图，图17是示出图16中所示的回复反射板的内部棱镜的照片。图18是示出根据回复反射板的滤光器的传输特性的波长与透射率的比的曲线图。
参照图16，回复反射板300包括：回复反射层312；形成在回复反射层312下部的第一粘合层310；形成在回复反射层312上部的第二粘合层313；以及形成在第二粘合层313上的第二滤光器314。
在该情况下，回复反射板300通过第一粘合层310附连于引导结构110的横向侧(上突起部110c)，并且形成为与角部的红外传感器模块200相邻。
另外，回复反射层312构造成立方角立方体的形式，使得其有益于与0°-65°的广角相关的入射角。如图17所示，回复反射层312可被构造成级联微棱镜(concatenatedmicroprism)的形式。
参照图18，第二滤光器314被设计成仅透过波长大约为700nm以上的红外光。在该情况下，第二滤光器314可由例如聚甲基丙烯酸(PMMA)的丙烯酸树脂或聚碳酸酯形成。
为了仅透过红外光，可将第二滤光器314涂成黑色。
此外，第二滤光器314中可包括玻璃材料。
在该情况下，回复反射板300接收来自红外传感器模块200的发射光，并且反射所接收的光。
同时，说明将红外传感器模块200布置在平面显示面板的三个角部处的原因。在单点接触方案的情况下，在接触位置处，通过使用两个相邻的传感器，可以识别从回复反射板300反射的反射光的阻挡，或者还可以识别在由接触物体(例如输入装置，诸如手指或笔)形成的接触位置处从红外传感器模块200发射的光的阻挡。在两个以上的接触部的多点接触方案的情况下，在接触位置首先由两个相邻的红外传感器模块200感测时产生的位置误差然后由其余的红外传感器模块200和其相邻的红外传感器模块200重新感测，使得虚像去除算法可适于识别多点接触。
图19A至19D是示出根据本发明的光学传感单元的各种操作方法的平面图。
图19A示出了红外传感器模块2000，每个红外传感器模块均包括光接收单元2010和发光单元2020。这里，回复反射板3000布置在平面显示面板50的未形成红外传感器模块2000的边缘处。
在该情况下，当在特定区域处接触平面显示面板时，通过检测由红外传感器模块2000发射的光和由回复反射板3000反射的光被接触物体(例如输入单元，诸如手指或笔)阻挡所在的位置来检测接触位置。
与相应的红外传感器模块2000连接的接触控制单元650控制红外传感器模块2000的操作，并且基于由光接收单元2010接收的光学信号计算接触物体在接触表面上的接触位置。
这里，未被描述的附图标记400表示主支撑件。
图19B示出了仅具有光接收功能的红外传感器模块2100和设置在平面显示面板50的未布置红外传感器模块2100的边缘处的发光单元2200。在该情况下，不需要分离的回复反射板，通过检测从发光单元2200发射并且然后入射在红外传感器模块2100上的光量分布来感测平面显示面板50的覆盖有接触物体的一部分，因此检测是否存在接触动作。
这里，发光单元2200通过成一排布置多个红外LED而形成。
与图19A相比，图19C示出在平面显示面板50上不设置回复反射板。在图19C的平面显示面板50的情况下，基于由接触物体反射的光感测接触。
因为不需要，因此省略对图19C的基本与图19A的部件相同的一些部件的详细描述。
图19D示出发光单元2300的一些部件被省略。由于红外传感器模块2100位于平面显示面板50的三个角部处，因此，即使发光单元2300设置在平面显示面板50的一些部分处，也可以使光照射在接触物体上并且检测由接触物体反射的光量。
由于上述光学传感单元在三个角部处包括红外传感器模块，因此，通过利用第一和第二红外传感器模块对来对相应接触点的角度数据进行三角法测量，可以去除虚像，第一和第二红外传感器模块对中的每个均包括两个相邻的红外传感器模块。此外，通过其余的红外传感器模块检测相邻的红外传感器模块的虚拟连接线上的接触点，从而防止产生盲区。
此外，由于上述光学传感单元直接形成在平面显示面板上并且光学传感单元的上部覆盖有环绕平面显示面板的上壳体，因此，接触控制单元可与形成在平面显示面板的后表面上的驱动单元耦合。
同时，在根据本发明的显示装置中，红外传感器模块优选布置在平面显示面板的三个以上的角部处，而不是布置在平面显示面板的两个角部处。
在两个以上的接触点的情况下，通过其余的红外传感器模块感测在由两个相邻的红外传感器模块检测接触位置时产生的位置误差，由此去除虚像并且精确地识别多个接触点。
图20是示出当包括根据本发明红外传感单元的显示装置的红外传感器模块面向回复反射板的指定区域时所测量的角度的图，图21是示出回复反射板入射在图20中①、②和③所示的相应区域处的角度的视图。
参照图20和21，当红外传感器单元200位于液晶板50的左上角时，红外传感器模块200与液晶面板50的相邻侧的其中一侧之间的角度设定为0°，并且红外传感器模块200与液晶面板50的相邻侧的另一侧之间的角度被设定为90°。由此，从红外传感器模块200发射的和入射在该红外传感器模块200上的光的角度在以上的角度之间调节。回复反射板300的棱镜布置成使棱镜的顶点面向液晶面板50的外部。进入回复反射板300的光的入射角是指与回复反射板300的上表面垂直的线和入射在回复反射板300上的光的直接射线之间的角度。在当图20的区域①和②中时的角度为0°至10°的情况下，获得相同的入射角。然而，在区域③中，相对于回复反射板300的棱镜的下表面获得对应于29°至61°的入射角。
同时，回复反射板300的反射效率与入射角成反比。如果入射角为大约65°以上，则回复反射效率极其低，使得回复反射板300未获得合适的回复反射效率，并且不能实现合适的信号接收。在与根据本发明的光学传感单元一体形成的液晶显示面板中，回复反射板300位于显示面板的四侧，并且回复反射板300在每侧的棱镜顶点均布置成面向上壳体，使得光在位于液晶面板每侧的回复反射板棱镜上的入射角相对于至少一个红外传感器模块200为61°以下。
图22A至22C是示出根据红外传感器模块的面向回复反射板的角度的光量的曲线图。
图22A至22C分别示出由与平面显示面板的右上角、左上角和左下角相对应定位的相应红外传感器模块感测的光量的分布。
图22A至22C的每个红外传感器模块均包括具有1至500个光接收元件的传感器。光接收元件的数量可以增加或减少。
在该情况下，由每个红外传感器模块所感测的区域被定义成第一光接收元件至第五百光接收元件，可由红外传感模块感测的视角被设定为大约98°。然而，红外传感器模块的两侧均部分地覆盖有引导结构，因此光量的分布形成在大约90°以下的区域中。因此，在每个红外传感器模块的500个光接收元件中，大约460个光接收元件存在于与光量充分分布的90°角对应的区域中，并且位于平面显示面板的相应角部处的红外传感器模块具有图22A至22C中所示的光量分布。
由于相应的红外传感器模块的位置和相应的红外传感器模块面向回复反射板的角度不同，因此由相应的红外传感器模块接收的光量的分布也不同。此外，光量分布中产生峰值的原因在于一个红外传感器模块以该红外传感器模块面向另一个红外传感器模块的角度直接接收从所述另一个红外传感器模块发射的红外光。
以下将详细地描述由根据本发明的包括接触组件的液晶显示部中容纳的红外传感器模块200和回复反射板300进行的接触过程。
图23是示出根据本发明的实施方式的接触感测过程的流程图，图24是示出接触位置的角度与坐标关系的图，图25是示出当设置一对红外传感模块时盲区的图。图26是示出图23中所示的在步骤S89中控制流程的流程图，图27是示出用于去除虚像的算法的原理图。
用于控制在包括光学传感单元的平面显示面板中使用的平面显示装置的控制单元包括用于控制接触过程的多点接触处理器。
参照图23，多点接触处理器接收来自红外传感器模块对的图像，计算红外传感器模块(以下称作“200”)与接触点之间的角度，基于被算出的角度计算各接触点的X和Y坐标，并且去除施加于盲区(DZ)的接触部的坐标值和虚像(MP)的坐标值。
参照图23，多点接触处理器接收由第一对红外传感器模块(SS1和SS2)(以下被称作“第一红外传感器模块对”)捕获的图像，使得其在步骤SS1中计算红外传感器模块SS1和SS2观察相应接触点所在的角度。多点接触处理器接收由第二对红外传感器模块(SS1和SS3)(以下称“第二红外传感器模块对”)捕获的图像，使得其在步骤S83中计算红外传感器模块SS1和SS3观察相应接触点所在的角度。各接触点与各红外传感器模块之间的角度(θ)可由下列方程1表示。
(方程1)
在方程1中，P接触是接触物体在图像上的位置，L是图像的水平宽度，θ视角是红外传感器模块的视角。
在步骤S82和S84中，多点接触处理器在步骤S82和S84中利用由下列方程2表示的三角函数使用三角算法计算各接触点的坐标(请参照图24和25)。下列方程2适于使用一个接触点作为二维XY坐标系。
(方程2)
x＝b*cosA
y＝b*sinA
如从图24和25可看出，方程2包含多个函数，例如，在步骤S81和S84中计算的各接触点与红外传感器模块之间的角度A和B，以及红外传感器模块与各接触点之间的距离(a、b和c)。接触位置与各照相机之间的角度C可由方程“C＝180-角度A-角度B”表示。
在步骤S82与S84中，每个计算出的接触点可包括盲区(DZ)的坐标值和虚像(MP)的坐标值。多点接触处理器处理由步骤S85至S92组成的算法，从而去除盲区(DZ)和虚像(MP)的坐标值。在描述上述方法之前，以下描述虚像(MP)和盲区(DZ)。
假设在接触屏10a上存在两个实际接触点(RP1和RP2)，则不仅实际接触点的交点而且虚拟接触点(MP1和MP2)的交点存在于接触点(RP1和RP2)与红外传感器模块SS1和SS2的延长线上。在步骤S81至S84中，在不区分各实际接触点RP1或RP2与各虚拟接触点MP1或MP2的情况下，计算四个接触点的X和Y坐标值。如本发明中所示，为了构造两个红外传感器模块对，假设三个红外传感器模块SS1、SS2和SS3被分别布置在接触屏10a的三个角部处，并且两个实际接触点被输入到接触屏10a，那么不仅实际接触点，而且通过第一红外传感器模块对(SS1和SS2)观察的一对虚拟接触点(以下被称作虚拟接触点对)和由第二红外传感器模块对(SS1和SS3)观察的另一对虚拟接触点也被显示。如果一个接触点(即，单点接触)被输入到接触屏10a，则在红外传感器模块与单一接触点的延长线上仅存在一个交点，使得无虚像出现。因此，如果在步骤S81至S84中检测的接触点坐标的数量仅为一个，则多点接触处理器仅在步骤S86或S88中去除盲区(DZ)的坐标值，而不去除虚拟接触点。盲区(DZ)存在于红外传感器模块对之间的角度大且接触精度相当低的特定部分中。如果输入单点接触，则多点接触处理器对比单一接触点与盲区DZ12和DZ13的坐标值。如果确定单一接触点存在于盲区中，则多点接触处理器在步骤S85和S86中确定盲区包括单一接触点。
结果，如果单一接触点属于第二盲区DZ13，则在步骤S87中多点接触处理器输出由第一红外传感器模块对(SS1和SS2)计算的坐标值。如果单一接触点属于第一盲区DZ12，在步骤S88中多点接触处理器输出由第二红外传感器模块对(SS1和SS3)计算的坐标值。因此，多点接触处理器选择从第一和第二红外传感器模块(SS1和SS2，SS1和SS3)中具有更高接触精度的一个红外传感器模块对所获得的坐标值，使得其能够在不受由接触屏10a上的盲区(DZ12和DZ13)影响下选择坐标值。
在多点接触的情况下，多点接触处理器从由多点接触形成的多个接触点去除虚像，并且在步骤S85和S89-S92中去除盲区的坐标值。
参照图26，多点接触处理器在步骤S151中计算第三红外传感器模块SS3与两个实际接触点RP1和RP2中的每个之间的两个角度，并且将所计算的角度值存储在存储器中。多点接触处理器计算第一和第二红外传感器模块(SS1和SS2)中的每个与实际接触点(RP1和RP2)中的每个之间的角度，并且基于在步骤S152和S153中计算的角度计算实际接触点(RP1和RP2)和虚拟接触点(MP1和MP2)。
多点接触处理器计算在步骤S152中计算的各坐标值与第三红外传感器模块SS3之间的角度，使得其在步骤S154中计算四个角度值。多点接触处理器将第三红外传感器模块SS3与各实际接触点RP1或RP2之间的两个角度(在步骤S151中计算)与在步骤S154中计算的四个角度进行对比，并且根据步骤S155中的对比结果在上述角度中选择均具有最小差的坐标值。同时，已在步骤S81至S84中进行了角度和坐标的计算。因此，多点接触处理器将在步骤S81至S84中计算的角度和坐标存储在存储器中，并且不必执行步骤S151至S154中所示的计算处理。
在步骤S154中计算的接触点包括实际接触点(RP1和RP2)的角度值和虚拟接触点(MP1和MP2)的角度值。在这些角度值中，在实际接触点(RP1和RP2)中的每个角度值与步骤S155的两个预先计算的实际接触点的每个角度值之间存在较小差。因此，多点接触处理器可利用包括步骤S151至155的虚像去除算法去除虚拟接触点。
如果输入多点接触，则多点接触处理器利用步骤S89的虚像去除算法去除虚像，并且将实际接触点(RP1和RP2)的坐标值与盲区(DZ12和DZ13)的坐标值进行对比。如果确定在盲区DZ12和DZ13中存在实际接触点(RP1和RP2)，则多点接触处理器在步骤S90中确定盲区包括接触点。结果，如果接触点RP1和RP2属于第二盲区DZ13，则多点接触处理器在步骤S91中输出从第一红外传感器模块对(SS1和SS2)计算的坐标值。如果接触点(RP1和RP2)属于第一盲区DZ12，则多点接触处理器在步骤S92中输出从第二红外传感器模块对(SS1和SS3)计算的坐标值。
因此，多点接触处理器在接收多点接触时去除虚像，并且从其余的实际接触点的坐标值中选择具有高接触精度的坐标值，使得其可以在不受接触屏10a上的盲区DZ12和DZ13的影响下选择坐标值。
尽管本发明的上述实施方式公开了仅使用三个红外传感器模块来构造两对图像传感器并去除虚像和盲区的坐标值，但应注意，本发明还可应用三个以上的红外传感器模块，而不脱离本发明的范围和精神。例如，假设使用四个红外传感器模块并且该四个红外传感器模块分别被布置在接触屏10a的四个角部处，则用于检测虚像的红外传感器模块的数量也增多，利用前述的虚像去除算法将从增加的红外传感器模块获得的角度值彼此对比，使得可以更精确地移除虚像，并且盲区影响可被大大地降低。
以下将详细地描述使用于与根据本发明的光学传感单元一体形成的液晶显示装置中的接触检测方案。
如果红外传感器模块200的发光单元(即，IR LED)发射红外光，则回复反射板300反射所发射的红外光，并且将所反射的光再次透射到红外传感器模块200。在该情况下，如果在显示面板的特定位置发生接触动作，则防止所发射或接收的光在对应位置处被透射，因此可检测与阻挡光透射的位置对应的接触位置。
如从上述说明清楚，根据本发明的光学传感单元、显示模块和使用该光学传感单元的显示装置具有以下效果。
首先，红外传感器模块位于显示面板上，并且覆盖有上壳体或前盖，由此允许光学传感单元被布置在显示模块中。因此，光学传感单元的形成过程与显示模块的制造过程一起进行，由此简化组装并降低组装时间和组装成本。
第二，钢化玻璃面板被省略，并且包括红外传感器模块的光学传感单元位于显示模块的罩壳元件内，而不是使用分离的罩壳元件。从而，实现显示装置的薄型化，实施重量轻的产品并且降低产品成本。
第三，通过利用三个以上的红外传感器模块的三角测量法去除虚像，因此感测多个接触点。
第四，使用三个以上的红外传感器模块，使得通过其余的红外传感器模块来检测连接两个红外传感器模块的线上的接触动作的存在与否，由此防止产生盲区。
第五，红外传感器模块形成在显示面板上，使得光学传感单元覆盖有尺寸足以环绕显示面板而不增大显示面板的外部尺寸的罩壳。因此，尽管设置具有光学式接触坐标函数的光学传感单元，但实现窄的边框。
第六，IR过滤器粘附到回复反射板，并且因此降低噪声信号，并且IR过滤器的颜色为黑色，因此防止眩光。
第七，回复反射板的高度延伸到上壳体的上表面，因此，与回复反射板用上壳体覆盖的传统结构对比，回复反射板自身的回复反射效率提高大约30％以上。因此，也提高产品的接触灵敏度。
第八，用于驱动接触屏的控制单元与显示模块的控制单元耦合。
本领域技术人员将清楚，在不背离本发明的精神或范围的情况下，可以对本发明进行各种修改和改变。因此，只要这些修改和改变落入所附权利要求及其等同物的范围内，本发明就覆盖所有这些修改和改变。
本申请要求2009年12月15日提交的韩国专利申请No.P 10-2009-0124519和2010年9月30日提交的韩国专利申请No.P 10-2010-0095260的权益，这些专利申请如同完全在本文所闸述的一样通过引用结合于此。

Claims (7)

1.一种显示模块，该显示模块包括：
平面显示面板，该平面显示面板具有作为接触表面的表面；
主支撑件，该主支撑件位于所述平面显示面板的边缘处，其中，所述平面显示面板位于所述主支撑件上；
至少两个红外传感器模块，所述至少两个红外传感器模块分别设置在所述平面显示面板的至少两个角部上，其中，所述红外传感器模块与所述平面显示面板的非显示区域的表面接触；
上壳体，该上壳体环绕所述平面显示面板的形成有所述红外传感器模块的非显示区域的上部和侧部以及所述主支撑件的上部和侧部；
回复反射板；以及
位于所述上壳体内的相应侧处的引导结构，其中，这些引导结构中的每个引导结构均包括：位于所述上壳体下方的主体；下支撑件，该下支撑件支撑所述回复反射板的下部并且按压所述平面显示面板；以及上突起，该上突起从所述主体突出并且到达所述上壳体，其中，所述上突起从所述上壳体露出，
其中，所述回复反射板位于所述上突起中的每个上突起的横向侧，
其中，所述上突起和所述回复反射板的露出的上端的高度等于所述上壳体的上表面的高度，并且
其中，所述红外传感器模块在竖直方向上仅位于所述平面显示面板的所述表面与所述上壳体之间。
2.根据权利要求1所述的显示模块，该显示模块还包括：
系统盖，该系统盖环绕所述上壳体、所述主支撑件以及系统。
3.根据权利要求1所述的显示模块，其中，所述红外传感器模块附连或固定在所述上壳体内。
4.根据权利要求1所述的显示模块，该显示模块还包括所述平面显示面板与所述红外传感器模块之间的粘合件。
5.根据权利要求1所述的显示模块，该显示模块还包括支架，该支架将所述红外传感器模块固定到所述平面显示面板的所述角部。
6.根据权利要求5所述的显示模块，其中，所述支架和所述主支撑件联接到所述上壳体。
7.根据权利要求1所述的显示模块，其中，所述红外传感器模块一起接触所述主支撑件和所述平面显示面板的非显示区域。
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