CN105867701A - 集成光电触摸屏、装置和电子设备及触摸识别方法、系统 - Google Patents

Abstract

一种集成光电触摸屏、装置和电子设备及触摸识别方法、系统，该集成光电触摸屏包括：多个显示元件构成的显示器部分；用集成在所述显示器部分中的多个光敏元件。该集成光电触摸装置包括该集成光电触摸屏、显示驱动系统和光电转换控制系统。所述触摸识别方法包括：实时检测得到集成光电触摸屏上各个光敏单元的光电流信息；根据所述各个光敏单元的光电流信息，分别判定所述各个光敏单元是否被触摸；其中，所述集成光电触摸屏划分为多个触摸识别区域，每一个触摸识别区域内的一个或多个光敏元件组成一个光敏单元。本发明的集成光电触摸屏整体厚度薄，功耗小。

Description

集成光电触摸屏、装置和电子设备及触摸识别方法、系统

技术领域

本发明涉及电子技术，更具体地，涉及具有显示和触摸功能的屏幕、相应的装置和电子设备，及触摸识别方法、系统。

背景技术

随着技术的发展，OLED屏(或者是LED屏)在终端显示上，尤其是通讯终端，越来越被广泛的使用中。同时，触摸技术也被广泛使用在各种有显示器的终端设备中，如：手机，ATM机，各种信息查询机等。但，目前的显示屏都是采用的显示器加上触摸屏的分离方案，其显示器和触摸屏分别是两种产品。在终端中，采用粘贴或机械安装等方式结合在一起。这种对生产组装的要求非常高，严重影响产能并导致生产整机的良品率不高。另外，由于显示器和触摸屏是两种产品，其厚度都会超过一个显示器的厚度，严重制约了手机等通讯终端变薄的要求。

目前终端上使用的触摸技术主要分为四种：

1、电阻式触摸屏

这种触摸屏利用手指的压力感应进行控制，其特点是：不怕灰尘和水汽，可以使用任何物体进行触摸。缺点是：电阻触摸屏的外层薄膜容易被划伤导致触摸屏不可用，多层结构会导致很大的光损失，对于手持设备通常需要加大背光源来弥补透光性不好的问题，但这样也会增加电池的消耗。而且，由于是压力感应的，触控的灵敏和响应都不是很高，且无法完成非接触式和多点同时的控制。

2、电容式触摸屏

电容式触摸屏的原理是当用户触摸电容屏时，由于人体电场，用户手指和工作面形成一个耦合电容，因为工作面上接有高频信号，于是手指吸收走一个很小的电流，这个电流分别从屏的四个角上的电极中流出，且理论上流经四个电极的电流与手指头到四角的距离成比例，控制器通过对四个电流比例的精密计算，得出位置信息。相对于电阻屏，电容屏有更高的灵敏度，且不会对屏造成损伤。而且可以实现多点触控检测。其缺点主要是，抗干扰的能力比较差，水汽或水珠，温度等等都会对灵敏度产生巨大的影响。

3、红外或光学触摸屏

目前红外触摸屏或光学触摸屏的原理差不多，区别在与使用的光源是红外还是可见光。其实现方式分为两种。

图1A所示为第一种方式，该方式为：在屏幕101的左上角设置一个光源103，光源投射光覆盖整个屏幕。屏幕的右上脚设置感光元件105接收光线。当有手指107靠近屏幕时，发光源103的部分光线经过手指107的反射进入到感光元件105，软件系统计算图中的α和β两个夹角，可以确定手指107的坐标位置，确定触摸发生。

图1B所示为第二种方式：在屏幕201的两个直角边，分别放置若干光源203，在对应的另外两个直角边放置感光器件205。当有手指207靠近时，部分光束被挡住，导致有部分感光器件205无法接受到光线，从而可以确定手207指的位置，确定触摸事件发生。

其缺点是：由于需要有光源和感光元件，要增加一个外框，对大屏手机类产品的窄边框很难实现，而且厚度也会增加。而且由于光源发射管的排列和个数问题，无法做到高分辨率。同时也不能支持多点触摸。外界的强光等也会造成触摸的误动作。

4、表面声波触摸屏

表面声波是一种沿介质表面传播的机械波。该种触摸屏由触摸屏、声波发生器、反射器和声波接受器组成，其中声波发生器能发送一种高频声波跨越屏幕表面，当手指触及屏幕时，触点上的声波即被阻止，由此确定坐标位置。表面声波触摸屏不受温度、湿度等环境因素影响，分辨率极高，有极好的防刮性，寿命长。其缺点是：由于该技术无法加以封装，容易受到表面脏污及水分的破坏，其同时也难以避免受到不必要的干扰，如外部声音的干扰。

上面的几种技术中，除了电容触摸屏和红外触摸屏可以做到近距离的非接触控制外，其他几种都无法做到非接触控制。但电容触摸屏和红外触摸屏的非接触控制的距离都需要很近，无法实现远距离的控制。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种集成光电触摸屏，包括：

多个显示元件构成的显示器部分；

集成在所述显示器部分中的多个光敏元件。

较佳地，

所述多个光敏元件中的每一光敏元件的周边均为显示元件；

所述每一光敏元件的全部侧面均设有遮光层，顶部开窗。

较佳地，

所述多个光敏元件分为多组，每组包括相邻设置的N个光敏元件，每组N个光敏元件的周边为显示元件，N为大于等于2的正整数；

所述每组N个光敏元件与显示元件相邻的部分侧面设有遮光层，顶部开窗。

较佳地，

所述每一光敏元件的周边均为显示元件，所述多个光敏元件在所述集成光电触摸屏上均匀分布；或者

所述每组N个光敏元件的周边为显示元件，所述多组光敏元件在所述集成光电触摸屏上均匀分布。

较佳地，

所述显示元件和光敏元件使用同一基底制成。

较佳地，

所述显示元件为发光二极管；

所述光敏元件为光敏电阻、光电二极管、光电三极管和光电耦合器中的一种。

有鉴于此，本发明还提供了一种集成光电触摸装置，其特征在于，包括：

如上所述的任一集成光电触摸屏；

显示驱动系统，用于驱动所述显示器部分的多个显示元件；

光电转换控制系统，用于为所述集成光电触摸屏上的各个光敏元件供电，实时采集所述各个光敏元件的光电流并进行处理，得到所述各个光敏元件的光电流信息。

较佳地，

所述光电转换控制系统包括电源子系统、信号采集子系统、信号放大子系统和信号处理及传输子系统，其中：

所述电源子系统，用于给所述各个光敏元件提供工作电压，及为所述光电转换控制系统中的其他子系统供电；

所述信号采集子系统，用于实时采集所述各个光敏元件的光电流，输出多个电流或电压模拟信号；

所述信号放大子系统，用于将所述信号采集子系统输出的多个电流或电压模拟信号放大；

所述信号处理及传输子系统，用于将放大后的所述多个电流或电压模拟信号转换成多个数字信号，作为所述各个光敏元件的光电流信息。

上述集成光电触摸屏和装置，将光敏元件集成在显示器中来实现触摸识别，减少了显示屏的整体厚度，无需对显示器和触摸屏进行组装，功耗小。

有鉴于此，本发明还提供了一种基于集成光电触摸屏的触摸识别方法，所述集成光电触摸屏采用如上所述的任一集成光电触摸屏，所述方法包括：

实时检测得到集成光电触摸屏上各个光敏单元的光电流信息；

根据所述各个光敏单元的光电流信息，分别判定所述各个光敏单元是否被触摸；

其中，所述集成光电触摸屏划分为多个触摸识别区域，每一个触摸识别区域内的一个或多个光敏元件组成一个光敏单元。

较佳地，

根据所述各个光敏单元的光电流信息，判定所述各个光敏单元是否被触摸，包括：

周期性进行所述判定，对一个光敏单元的一次判定中，如满足设定的被触摸条件，则判定所述光敏单元被触摸；所述被触摸条件包括以下条件中的一种或多种：

条件一

所述光敏单元的光电流值与环境光电流值的差值大于设定的第一阈值；其中，所述环境光电流值根据设定区域中光敏单元的光电流值计算得到；

条件二：

所述光敏单元的光电流值和预期值的差值小于设定的第二阈值；其中，所述预期值根据所述光敏单元周围显示单元的光强度信息和指定触摸物的光反射率确定；

条件三：

所述光敏单元当前的光电流值与上次判定时的光电流值的差值大于设定的第三阈值。

较佳地，

所述设定区域为所述集成光电触摸屏的整个区域，或为部分区域。

较佳地，

所述指定触摸物包括手指和书写笔中的一种或多种。

较佳地，

根据所述各个光敏单元的光电流信息，判定所述各个光敏单元是否被触摸之后，还包括：

根据判定为被触摸的光敏单元的位置信息确定被触摸区域；

如所述被触摸区域和预期触摸区域的形状和/或大小相匹配，则判定发生触摸操作，否则判定未发生触摸操作。

较佳地，

所述方法还包括：配置触摸模式为近距离触摸模式或远距离触摸模式；

在近距离触摸模式下，所述被触摸条件包括所述条件一、条件二和条件三中的一种或多种，所述预期触摸区域至少包括手指触摸时的预期触摸区域；

在远距离触摸模式下，所述被触摸条件包括所述条件一和条件三中的一种或多种，所述预期触摸区域至少包括光束触摸时的预期触摸区域。

有鉴于此，本发明还提供了一种基于集成光电触摸屏的触摸识别系统，所述集成光电触摸屏采用如上所述的任一集成光电触摸屏，所述系统包括：

信息接收模块，用于接收实时检测得到的集成光电触摸屏上各个光敏单元的光电流信息；

第一判定模块，根据所述各个光敏单元的光电流信息，分别判定所述各个光敏单元是否被触摸；

其中，所述集成光电触摸屏划分为多个触摸识别区域，每一个触摸识别区域内的一个或多个光敏元件组成一个光敏单元。

较佳地，

所述第一判定模块根据所述各个光敏单元的光电流信息，判定所述各个光敏单元是否被触摸，包括：

周期性进行所述判定，对一个光敏单元的一次判定中，如满足设定的被触摸条件，则判定所述光敏单元被触摸；所述被触摸条件包括以下条件中的一种或多种：

条件一

所述光敏单元的光电流值与环境光电流值的差值大于设定的第一阈值；其中，所述环境光电流值根据设定区域中光敏单元的光电流值计算得到；

条件二：

所述光敏单元的光电流值和预期值的差值小于设定的第二阈值；其中，所述预期值根据所述光敏单元周围显示单元的光强度信息和指定触摸物的光反射率确定；

条件三：

所述光敏单元当前的光电流值与上次判定时的光电流值的差值大于设定的第三阈值。

较佳地，

所述系统还包括：

第二判定模块，用于根据判定为被触摸的光敏单元的位置信息确定被触摸区域；如所述被触摸区域和预期触摸区域的形状和/或大小相匹配，则判定发生触摸操作，否则判定未发生触摸操作。

较佳地，

所述系统还包括：

模式设置模块，用于配置触摸模式为近距离触摸模式或远距离触摸模式；

所述第一判定模块在近距离触摸模式下，使用的所述被触摸条件包括所述条件一、条件二和条件三中的一种或多种，在远距离触摸模式下，使用的所述被触摸条件包括所述条件一和条件三中的一种或多种；

所述第二判定模块在近距离触摸模式下，使用的所述预期触摸区域至少包括手指触摸时的预期触摸区域；在远距离触摸模式下，使用的所述预期触摸区域至少包括使用光束触摸时的预期触摸区域。

有鉴于此，本发明还提供了一种电子设备，包括：

如上所述的任一集成光电触摸装置；

如上所述的任一触摸识别系统；

所述集成光电触摸装置中的光电转换控制系统将得到的所述各个光敏元件的光电流信息和对应的位置信息一起发送给所述触摸识别系统。

上述触摸识别方法、系统及电子设备可以在集成光电触摸屏上实现触摸识别，减少了显示屏的厚度，无需对显示器和触摸屏进行组装，功耗小。由于使用的是光电转换，也适于通过手电筒或激光笔等实现远程控制，还可以方便地在水下等特殊的环境使用。

附图说明

图1A和图1B是现有红外触摸屏实现触摸识别的两种原理示意图；

图2是现有OLED的结构示意图；

图3是本发明实施例一集成光电触摸屏的局部结构示意图；

图4是本发明实施例一集成光电触摸屏的整体示意图；

图5是本发明实施例二集成光电触摸装置的结构图；

图6是本发明实施例三触摸识别方法的流程图；

图7是本发明实施例三触摸识别系统的模块图；

图8是本发明集成光电触摸屏在手指触摸时的光路示意图；

图9是本发明集成光电触摸屏在光束触摸时的光路示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

实施例一

本实施例提供一种集成光电触摸屏，将发电二极管集成在显示器中，无需另外的触摸屏。

为了方便说明，实施例的显示器以有机发光二极管(OLED，OrganicLight-Emitting Diode)显示器为示例，但本明不局限于此，可以是任何半导体发光器件，如有源矩阵有机发光二极管(AMOLED，active matrix organiclight emitting diode)和超级AMOLED等等。

OLED实质是在二极管的阴极和阳极中间增加了两层有机物质，分别导电层和光的发射层。发射层中发射红、绿、蓝三种原色光。图2示出了现有OLED屏的OLED10(可对应于OLED屏一个像素点)的基本结构，分为5层，从下往上分别是：

基底11，由透明塑料，玻璃等构成，用来支撑整个OLED；

阳极13，透明，在电流流过设备时消除电子；

导电层15，由有机塑料分子构成，这些分子传输由阳极而来的“空穴”(正电子)；

发射层17，由有机塑料分子(不同于导电层)构成，这些分子传输从阴极而来的电子，发光过程主要在这一层进行。由于自然界的光由红、绿、蓝三色光组成，因此在这一层中，分别由红、绿、蓝三个发光单元组成；

阴极19，可以是透明的，也可以不透明，视OLED类型而定，当设备内有电流流通时，阴极会将电子注入电路；

半导体材料中，除了可发光的LED外，还有基于半导体光电效应的光敏元件，即可以把光信号转换成电信号的光电传感器件。本实施例以光电二极管为例，但本发明也可以使用其他的光敏元件，如光敏电阻、光电耦合器、光电三极管等等。光电二极管是在反向电压作用下工作的，没有光照时，反向电流极其微弱，叫暗电流；有光照时，反向电流迅速增大到几十微安，称为光电流。光的强度越大，反向电流也越大。

光电二极管同OLED一样都是半导体材料，光电二极管(以PN型光电二极管为例)20的结构可参见图3，包括三个部分：

基底11，由透明塑料，玻璃等构成，用来支撑整个光电二极管；

阳极21，吸收电子，产生空穴正电荷。

阴极23，在偏置电压的作用下，接收光子使电子活性增强，产生光电流的变化。

图3示出了本实施例集成光电触摸屏的局部结构，图4示出了本实施例集成光电触摸屏的整体结构。如图所示，该集成光电触摸屏1包括多个显示元件10构成的显示器部分；及集成在所述显示器部分中的多个光敏元件20。本实施例中，多个光敏元件20在集成光电触摸屏上1均匀分布，每一光敏元件20的周边均为显示元件10，每一光敏元件20的全部侧面均设有遮光层25，顶部开窗，以防止OLED 10的光线射入。但在另一实施例中，可以将集成光电触摸屏1上的多个光敏元件20分为多组，多组光敏元件在集成光电触摸屏1上均匀分布(以组为单位均匀分布)。每组包括相邻设置的N个光敏元件20，每组N个光敏元件20的周边为显示元件10，每组N个光敏元件20与显示元件10相邻的部分侧面设有遮光层，顶部开窗，以防止显示元件10的光线射入，N为大于等于2的正整数。

本实施例中的显示元件10为OLED，光敏元件20为光电二极管。如图3所示，OLED 10的结构没有改变，光电二级管20的侧边增加了遮光层25，顶部开窗。遮光层25采用不透光的物质制成以防止OLED 10的光线漫反射进入到光电二极管20中，使光电二极管20只接收垂直入射的光。较佳地，显示元件10和光敏元件20使用同一基底11制成。

图4示出了本实施例集成光电触摸屏1的整体结构，该集成光电触摸屏1上均匀分布有多个OLED 10和多个光电二极管20，且每一光电二极管20的周边均为OLED 10。该多个光电二极管20按照阵列形式排列，图中，多个光电二极管20以矩形阵列的形式排列，但本发明不局限于此，还可以构成其他多边形(如三角形、五边形、六边形等)、梯形、圆形等多种阵列形式。图中的每一OLED 10可以对应于显示屏上的一个像素点，每一光电二极管20也可以对应于显示屏上的一个像素。但本发明不局限于此，如也可以对应于一个次像素点、多个像素点等显示单位。集成光电触摸屏1上的光电二极管20的分布密度可以根据触摸需要的灵敏度和分辨率，以及OLED屏的像素排列结构来确定，本发明不做局限。

实施例二

本实施例涉及一种集成光电触摸装置，包括实施例一的集成光电触摸屏1，如图5所示，该集成光电触摸装置还包括显示驱动系统2和光电转换控制系统3，光电转换控制系统3是新增的模块，其中：

显示驱动系统2，用于驱动显示器部分的多个显示元件；

光电转换控制系统3，用于为集成光电触摸屏1上的各个光敏元件供电，实时采集所述各个光敏元件的光电流并进行处理，得到所述各个光敏元件的光电流信息。

如图5所示，所述光电转换控制系统3又包括：

电源子系统31，用于给所述各个光敏元件提供工作电压，及为所述光电转换控制系统中的其他子系统供电。

信号采集子系统33，用于实时采集所述各个光敏元件的光电流，输出多个电流或电压模拟信号，即可以采集各个光电二极管的光电流并输出，也可以通过标准电阻、三极管、集成运放等电路方式，将光电流转换成对应的电压后再输出。

信号放大子系统35，用于将所述信号采集子系统输出的多个电流或电压模拟信号放大；由于光电流的值一般比较小，基本都是微安级，因此可以将信号进行放大。从电路结构上，信号放大子系统可以单独存在，也可以与信号采集系统结合在一起，采集信号的同时进行信号放大。

信号处理及传输子系统37，用于将放大后的所述多个电流或电压模拟信号转换成多个数字信号，作为所述各个光敏元件的光电流信息。

上述所述光电转换控制系统3也可以视为包括相对独立的多个光电转换控制电路，每一光电转换控制电路用于对一个光电二极管的光电流进行采集、放大、处理和传输。

上述实施例一中的集成光电触摸屏和实施例二中的集成光电触摸装置，将光敏元件集成在显示器中来实现触摸识别，减少了显示屏的整体厚度，无需对显示器和触摸屏进行组装，另外，由于使用的光源是OLED的自发光，没有增加额外的LED光源，功耗可以做到很小。

实施例三

本实施例涉及一种基于集成光电触摸屏的触摸识别方法，集成光电触摸屏采用实施例一中的集成光电触摸屏，如图6所示，所述方法包括：

步骤110，实时检测得到集成光电触摸屏上各个光敏单元的光电流信息；

步骤120，根据所述各个光敏单元的光电流信息，分别判定所述各个光敏单元是否被触摸；

其中，所述集成光电触摸屏被划分为多个触摸识别区域，每一个触摸识别区域内的一个或多个光敏元件组成一个光敏单元。如上述步骤描述的，各个光敏单元分别进行是否被触摸的判定。

本实施例中，根据所述各个光敏单元的光电流信息，判定所述各个光敏单元是否被触摸，包括：

周期性进行所述判定，对一个光敏单元的一次判定中，如满足设定的被触摸条件，则判定所述光敏单元被触摸；所述被触摸条件包括以下条件中的一种或多种：

条件一

所述光敏单元的光电流值与环境光电流值的差值大于设定的第一阈值；其中，所述环境光电流值根据设定区域中光敏单元的光电流值计算得到；

条件二：

所述光敏单元的光电流值和预期值的差值小于设定的第二阈值；其中，所述预期值根据所述光敏单元周围显示单元的光强度信息和指定触摸物的光反射率确定；

条件三：

所述光敏单元当前的光电流值与上次判定时的光电流值的差值大于设定的第三阈值。

上述条件一中的设定区域可以为所述集成光电触摸屏的整个区域，也可以为部分区域。

上述条件二中的指定触摸物包括手指和书写笔中的一种或多种，还可以包括其他允许使用以实现触摸操作的其他物体。

除特别指出外，上述条件一和条件二中的光电流值、环境光电流值、预期值等指的是当前值。上述所述光敏单元的光电流值与环境光电流值的差值表示光敏单元的光电流值减去环境光电流值得到的差的绝对值。其他差值与此类似。

此外，对一个光敏单元的一次判定中，如所述光敏单元包括多个光敏元件，所述光敏单元的光电流值可以取所述多个光敏元件的光电流值的加权平均值(权值相同时即取均值)。环境光电流值根据设定区域中光敏单元的光电流值计算时，可以对设定区域中所有光敏单元的光电流值加权平均得到。

判定各个光敏单元是否被触摸后，如果存在被摸触的光敏单元，并不表示一定发生触摸操作。本实施例中，根据所述各个光敏单元的光电流信息，判定所述各个光敏单元是否被触摸之后，还包括：

根据判定为被触摸的光敏单元的位置信息确定被触摸区域；

如所述被触摸区域和预期触摸区域的形状和/或大小相匹配，则判定发生触摸操作，否则判定未发生触摸操作。

对于光电集成触摸屏，可以通过光束(如激光、手电筒等)来实现远距离触摸，远距离程控制和近距离触摸在触摸识别上以及预期触摸区域的大小和/或形状上可以有所不同，可以配置不同的模式以实现更准确的识别。因此，本实施例触摸识别方法还可以包括：

配置触摸模式为近距离触摸模式或远距离触摸模式；

在近距离触摸模式下，所述被触摸条件包括所述条件一、条件二和条件三中的一种或多种，所述预期触摸区域至少包括手指触摸时的预期触摸区域；

在远距离触摸模式下，所述被触摸条件包括所述条件一和条件三中的一种或多种，所述预期触摸区域至少包括光束触摸时的预期触摸区域。

被触摸区域和预期触摸区域的匹配算法可以采用现有的各种匹配算法。

相应地，本实施例还提供了一种基于集成光电触摸屏的触摸识别系统，所述集成光电触摸屏采用实施例一中的集成光电触摸屏，如图7所示，所述系统包括：

信息接收模块10，用于接收实时检测得到的集成光电触摸屏上各个光敏单元的光电流信息；

第一判定模块20，根据所述各个光敏单元的光电流信息，分别判定所述各个光敏单元是否被触摸；

其中，所述集成光电触摸屏被划分为多个触摸识别区域，每一个触摸识别区域内的一个或多个光敏元件组成一个光敏单元。

较佳地，

所述第一判定模块根据所述各个光敏单元的光电流信息，判定所述各个光敏单元是否被触摸，包括：

周期性进行所述判定，对一个光敏单元的一次判定中，如满足设定的被触摸条件，则判定所述光敏单元被触摸；所述被触摸条件包括以下条件中的一种或多种：

条件一

所述光敏单元的光电流值与环境光电流值的差值大于设定的第一阈值；其中，所述环境光电流值根据设定区域中光敏单元的光电流值计算得到；

条件二：

所述光敏单元的光电流值和预期值的差值小于设定的第二阈值；其中，所述预期值根据所述光敏单元周围显示单元的光强度信息和指定触摸物的光反射率确定；

条件三：

所述光敏单元当前的光电流值与上次判定时的光电流值的差值大于设定的第三阈值。

较佳地，

所述系统还包括：

第二判定模块，用于根据判定为被触摸的光敏单元的位置信息确定被触摸区域；如所述被触摸区域和预期触摸区域的形状和/或大小相匹配，则判定发生触摸操作，否则判定未发生触摸操作。

较佳地，

所述系统还包括：

模式设置模块，用于配置触摸模式为近距离触摸模式或远距离触摸模式；

所述第一判定模块在近距离触摸模式下，使用的所述被触摸条件包括所述条件一、条件二和条件三中的一种或多种，在远距离触摸模式下，使用的所述被触摸条件包括所述条件一和条件三中的一种或多种；

所述第二判定模块在近距离触摸模式下，使用的所述预期触摸区域至少包括手指触摸时的预期触摸区域；在远距离触摸模式下，使用的所述预期触摸区域至少包括使用光束触摸时的预期触摸区域。

另外，所述第一判定模块对一个光敏单元的一次判定中，如所述光敏单元包括多个光敏元件，所述光敏单元的光电流值可以取所述多个光敏元件的光电流值的均值。

下面以显示元件为OLED、光敏元件为发光二极管的集成光电触摸屏为例，对上述触摸识别方法中的被触摸条件进行分析。

集成光电触摸屏中的光电二极管可能接收三个方面的光源信号。第一，来自周围环境的光；第二，来自触摸时，手指反射的OLED屏的光；第三，来自外界主动光源的光(比如手电筒或激光笔等)。

图8和图9是集成光电触摸屏的光电转换实现的示意图。图8描述的是，当有手指接近集成光电触摸屏时，被手指覆盖区域的OLED发射的光有一部分经过手指的反射进入到OLED附近的光电二极管中。此部分的光电二极管将反射光转换成电流信号1输出。没有被手指覆盖部分的OLED光直接散射到空气中，此部分的光电二极管接收环境光的照射，将环境光转换成电流信号2输出。图9描述的是，当没有手指接近，但是有手电或激光等光源照射到集成光电触摸屏上时，在手电或激光等照射区域的光电二极管将手电或激光转换成电流信号1输出。没有被照射的区域，光电二极管接收环境光的照射，将环境光转换成电流信号2输出。

当有手指接近OLED屏时，由于手指头的遮挡，环境光无法照射到光电二级管上，因此在手指头大小的区域内只有OLED发射的光会通过手指的反射进入到光电二极管中，假定反射光对应的光电流为I_反射。而手指头以外的区域内，由于有遮光层，OLED的漫射光无法直接照射到光电二极管上，光电二极管接收的只能是环境光的直射，假定环境光对应的光电流为I_直射。OLED经过手指反射的光和环境光在光的强度上是不一样的(即使极个别情况下相近，也可以通过遮挡环境光、调整显示光强度、相应阈值等方式克服)，而在光电二极管的特性中，不同的光照强度对应不同的光电流，也即：I_反射-I_直射＝ΔI≠0。I_反射和I_直射可通过电路采集，放大得到具体的光电流值。

在每次判定时，先确定一个环境光直射的环境光电流值I_直射(在没有手指反射光时，可以读取每个光电二极管的光电流值进行加权平均得到)，并设定一个ΔI的阈值。当有手指靠近屏幕时，部分光电二极管接收反射光，光电流变为反射光对应的光电流I_反射。这时计算各个光电二极管(假定每一光敏单元包括一个光电二极管)的光电流值与I_直射的差值，即I-I_直射＝ΔI。由于环境光直射部分的光电二极管的光电流值与环境光电流值I_直射差别很小，因此这一部分的ΔI趋近为零。而手指反射部分的光与环境光差别很大，因此这一部分的I_反射-I_直射＝ΔI的绝对值将大于零。当部分光电二极管对应的ΔI的绝对值大于设定的阈值(对应于上述条件一)时，判定这部分光电二极管被触摸，再根据这部分光电二极管的位置数据，可以确定此时集成光电触摸屏上的被触摸区域。

由于任何形状的物体(黑体除外)都可以反射光，为了防止非手指的其他物体反射造成的误触发，可以通过算法确定ΔI值大于阈值的光电二极管(即接收反射光的部分)的大小和/或形状，只有大小和/或形状和预期触摸物如手指的大小和/或形状匹配才确定是一个有效的触摸操作。这样可以排除打电话时脸部接触或整个手掌接触等造成的误触发事件。同时，由于环境光可能不是一个稳定的状态，可能存在一半明亮一半阴影的情况，这个时候，可以根据阴影或明亮部分的大小和/或形状来对环境光电流值I_直射进行动态调整，将整个屏幕分成多个区域，在不同的部分区域设置不同的环境光电流值I_直射或对环境光电流基准值I_直射进行加权平均，消除环境光带来的影响，确定是否有触摸事件发生。

由于使用了光电二极管检测光线的变化实现触摸检测，因此，除了OLED反射光外，外界的手电、激光等也可以做为一个触摸操作的触发光源。这样，可以实现远距离的触摸操控。当有手电光照射在OLED屏上时，由手电照射的部分光电二极管的光电流为I_手电，由于手电光强于环境光，当手电光照射部分区域的光电流I_手电与环境光电流值I_直射的差值ΔI大于设置的ΔI阈值时，同样可以激发一个触摸操作。当然，为了防止不相干的光源照射产生误触发，可以设置照射光斑的大小，只有满足要求的手电或激光笔照射时，才触发一个触摸事件。

对于某个光电二极管上的反射光而言，与触摸物的反射率和周边显示单元(指最小的显示单位)的光强度有关，具体的对应关系可以根据理论计算和/或实际测试确定。OLED在显示图像时，图像的动态变化，会导致OLED发光强弱的变化，但OLED的光强度是可以获取的，触摸物的反射率也可以预先设定(如可以设定为手指的反射率，书写笔的反射率、其他允许使用的触摸物体的反射率等)。因此在判定时，可以根据光敏单元周围显示单元的光强度信息和指定触摸物的光反射率确定一个预期值，然后比较所述光敏单元的光电流值和预期值的差值，如果小于设定的阈值即判定该光敏单元被触摸(即上述条件二)。这种判定条件受外界环境光的影响较小。

另外，当发生触摸操作时，被触摸的光电二极管接受的光线由环境光直射变成周边OLED的反射光，因此，光敏单元当前的光电流值与上次判定时的光电流值的差值会发生较大小化，如果大于设定的阈值可以判定所述光敏单元被触摸(条件三)。当然，对于上次判定为被触摸的光敏单元，由于其光线变化并不一定很大，需要通过其他的条件来判定。

上述触摸识别方法实现了基于集成光电触摸屏的触摸识别。可以使用手电筒或激光笔等对其实现远程的触摸控制。由于使用的是光电转换，还可以方便地在水下等特殊的环境使用，解决电容触摸屏等在水下等环境触控灵敏降低或失灵的问题。由于可以使用手电或激光等远距离非接触式触摸操控，还可以方便的应用于人无法进入，如，有毒，易爆、密闭等环境中。

实施例四

本实施例提供一种电子设备，包括如实施例二所述的集成光电触摸装置和实施例三所述的触摸识别系统。所述集成光电触摸装置中的光电转换控制系统将得到的所述多个光敏元件的光电流信息和对应的位置信息(可以用编号表示，编号如用行序号和列序号组成)一起发送给所述触摸识别系统。所述设备可以是手机、PDA、笔记本电脑等终端设备。

本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现，相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (19)

1.一种集成光电触摸屏，其特征在于，包括：

多个显示元件构成的显示器部分；

集成在所述显示器部分中的多个光敏元件。

2.如权利要求1所述的集成光电触摸屏，其特征在于：

所述多个光敏元件中的每一光敏元件的周边均为显示元件；

所述每一光敏元件的全部侧面均设有遮光层，顶部开窗。

3.如权利要求1所述的集成光电触摸屏，其特征在于：

所述多个光敏元件分为多组，每组包括相邻设置的N个光敏元件，每组N个光敏元件的周边为显示元件，N为大于等于2的正整数；

所述每组N个光敏元件与显示元件相邻的部分侧面设有遮光层，顶部开窗。

4.如权利要求2或3所述的集成光电触摸屏，其特征在于：

所述每一光敏元件的周边均为显示元件，所述多个光敏元件在所述集成光电触摸屏上均匀分布；或者

所述每组N个光敏元件的周边为显示元件，所述多组光敏元件在所述集成光电触摸屏上均匀分布。

5.如权利要求1或2或3所述的集成光电触摸屏，其特征在于：

所述显示元件和光敏元件使用同一基底制成。

6.如权利要求1或2或3所述的集成光电触摸屏，其特征在于：

所述显示元件为发光二极管；

所述光敏元件为光敏电阻、光电二极管、光电三极管和光电耦合器中的一种。

7.一种集成光电触摸装置，其特征在于，包括：

如权利要求1至6中任一所述的集成光电触摸屏；

显示驱动系统，用于驱动所述显示器部分的多个显示元件；

光电转换控制系统，用于为所述集成光电触摸屏上的各个光敏元件供电，实时采集所述各个光敏元件的光电流并进行处理，得到所述各个光敏元件的光电流信息。

8.如权利要求7所述的集成光电触摸装置，其特征在于：

所述光电转换控制系统包括电源子系统、信号采集子系统、信号放大子系统和信号处理及传输子系统，其中：

所述电源子系统，用于给所述各个光敏元件提供工作电压，及为所述光电转换控制系统中的其他子系统供电；

所述信号采集子系统，用于实时采集所述各个光敏元件的光电流，输出多个电流或电压模拟信号；

所述信号放大子系统，用于将所述信号采集子系统输出的多个电流或电压模拟信号放大；

所述信号处理及传输子系统，用于将放大后的所述多个电流或电压模拟信号转换成多个数字信号，作为所述各个光敏元件的光电流信息。

9.一种基于集成光电触摸屏的触摸识别方法，所述集成光电触摸屏采用如权利要求1至6中任一所述的集成光电触摸屏，所述方法包括：

实时检测得到集成光电触摸屏上各个光敏单元的光电流信息；

根据所述各个光敏单元的光电流信息，分别判定所述各个光敏单元是否被触摸；

其中，所述集成光电触摸屏划分为多个触摸识别区域，每一个触摸识别区域内的一个或多个光敏元件组成一个光敏单元。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于：

根据所述各个光敏单元的光电流信息，判定所述各个光敏单元是否被触摸，包括：

周期性进行所述判定，对一个光敏单元的一次判定中，如满足设定的被触摸条件，则判定所述光敏单元被触摸；所述被触摸条件包括以下条件中的一种或多种：

条件一

所述光敏单元的光电流值与环境光电流值的差值大于设定的第一阈值；其中，所述环境光电流值根据设定区域中光敏单元的光电流值计算得到；

条件二：

所述光敏单元的光电流值和预期值的差值小于设定的第二阈值；其中，所述预期值根据所述光敏单元周围显示单元的光强度信息和指定触摸物的光反射率确定；

条件三：

所述光敏单元当前的光电流值与上次判定时的光电流值的差值大于设定的第三阈值。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于：

所述设定区域为所述集成光电触摸屏的整个区域，或为部分区域。

12.如权利要求10所述的方法，其特征在于：

所述指定触摸物包括手指和书写笔中的一种或多种。

13.如权利要求10或11或12所述的方法，其特征在于：

根据所述各个光敏单元的光电流信息，判定所述各个光敏单元是否被触摸之后，还包括：

根据判定为被触摸的光敏单元的位置信息确定被触摸区域；

如所述被触摸区域和预期触摸区域的形状和/或大小相匹配，则判定发生触摸操作，否则判定未发生触摸操作。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于：

所述方法还包括：配置触摸模式为近距离触摸模式或远距离触摸模式；

在近距离触摸模式下，所述被触摸条件包括所述条件一、条件二和条件三中的一种或多种，所述预期触摸区域至少包括手指触摸时的预期触摸区域；

在远距离触摸模式下，所述被触摸条件包括所述条件一和条件三中的一种或多种，所述预期触摸区域至少包括光束触摸时的预期触摸区域。

15.一种基于集成光电触摸屏的触摸识别系统，所述集成光电触摸屏采用如权利要求1至6中任一所述的集成光电触摸屏，所述系统包括：

信息接收模块，用于接收实时检测得到的集成光电触摸屏上各个光敏单元的光电流信息；

第一判定模块，根据所述各个光敏单元的光电流信息，分别判定所述各个光敏单元是否被触摸；

其中，所述集成光电触摸屏划分为多个触摸识别区域，每一个触摸识别区域内的一个或多个光敏元件组成一个光敏单元。

16.如权利要求15所述的系统，其特征在于：

所述第一判定模块根据所述各个光敏单元的光电流信息，判定所述各个光敏单元是否被触摸，包括：

周期性进行所述判定，对一个光敏单元的一次判定中，如满足设定的被触摸条件，则判定所述光敏单元被触摸；所述被触摸条件包括以下条件中的一种或多种：

条件一

所述光敏单元的光电流值与环境光电流值的差值大于设定的第一阈值；其中，所述环境光电流值根据设定区域中光敏单元的光电流值计算得到；

条件二：

所述光敏单元的光电流值和预期值的差值小于设定的第二阈值；其中，所述预期值根据所述光敏单元周围显示单元的光强度信息和指定触摸物的光反射率确定；

条件三：

所述光敏单元当前的光电流值与上次判定时的光电流值的差值大于设定的第三阈值。

17.如权利要求16所述的系统，其特征在于：

所述系统还包括：

第二判定模块，用于根据判定为被触摸的光敏单元的位置信息确定被触摸区域；如所述被触摸区域和预期触摸区域的形状和/或大小相匹配，则判定发生触摸操作，否则判定未发生触摸操作。

18.如权利要求17所述的系统，其特征在于：

所述系统还包括：

模式设置模块，用于配置触摸模式为近距离触摸模式或远距离触摸模式；

所述第一判定模块在近距离触摸模式下，使用的所述被触摸条件包括所述条件一、条件二和条件三中的一种或多种，在远距离触摸模式下，使用的所述被触摸条件包括所述条件一和条件三中的一种或多种；

所述第二判定模块在近距离触摸模式下，使用的所述预期触摸区域至少包括手指触摸时的预期触摸区域；在远距离触摸模式下，使用的所述预期触摸区域至少包括使用光束触摸时的预期触摸区域。

19.一种电子设备，其特征在于，包括：

如权利要求7或8所述的集成光电触摸装置；

如权利要求15至18中任一所述的触摸识别系统；

所述集成光电触摸装置中的光电转换控制系统将得到的所述各个光敏元件的光电流信息和对应的位置信息一起发送给所述触摸识别系统。