CN107422907B - 光学触控装置以及具有其的显示器和电子设备 - Google Patents

光学触控装置以及具有其的显示器和电子设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种光学触控装置以及具有其的显示器和电子设备，所述光学触控装置包括：像素阵列，所述像素阵列具有多个像素单元，每个所述像素单元包括M个第一像素和N个第二像素，其中，通过所述第二像素发射预设频率的检测光线，M、N为正整数；光接收阵列，所述光接收阵列具有多个光接收器，所述多个光接收器与所述多个像素单元对应，每个所述光接收器通过接收相应的第二像素发射的检测光线的反射光线以生成感应信号；检测模块，所述检测模块与所述多个光接收器相连，所述检测模块根据所述每个光接收器生成的感应信号进行触控定位，从而能够实现显示与光学触控的集成，达到较高的集成度。

Description

光学触控装置以及具有其的显示器和电子设备
技术领域
本发明涉及显示技术领域，特别涉及一种光学触控装置、一种显示器以及一种电子设备。
背景技术
相关技术中，如图1所示，基于OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管)的光学触控技术大多采用电容方案，并采用调制光技术实现光学触控，即通过EM信号的调制控制OLED以一定频率亮暗，并通过后端的解调对固定频率的光进行检测，从而实现光学触控，由此能够降低外界环境光干扰。
但是，相关技术存在以下问题是：一是，OLED材料很难承受高温，对于触控传感器的集成难度很高；二是，EM’信号与读取线会产生耦合，而EM’信号与光信号同频，这样对后端检测造成极大的干扰，耦合严重的情况甚至会导致运放前端形成较大过冲从而饱和，而且显示画面的不同会造成光源亮度的不同，从而造成检测困难，导致光调制方式很难集成到显示器中。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种光学触控装置，能够实现显示与光学触控的集成，达到较高的集成度。
本发明的另一个目的在于提出一种显示器。本发明的又一个目的在于提出一种电子设备。
为达到上述目的，本发明一方面实施例提出的一种光学触控装置，包括：像素阵列，所述像素阵列具有多个像素单元，每个所述像素单元包括M个第一像素和N个第二像素，其中，通过所述第二像素发射预设频率的检测光线，M、N为正整数；光接收阵列，所述光接收阵列具有多个光接收器，所述多个光接收器与所述多个像素单元对应，每个所述光接收器通过接收相应的第二像素发射的检测光线的反射光线以生成感应信号；检测模块，所述检测模块与所述多个光接收器相连，所述检测模块根据所述每个光接收器生成的感应信号进行触控定位。
根据本发明实施例提出的光学触控装置，通过第二像素发射预设频率的检测光线，每个光接收单元通过接收相应的第二像素发射的检测光线的反射光线以生成感应信号，检测模块根据每个光接收单元生成的感应信号进行触控定位，从而能够实现显示与光学触控的集成，达到较高的集成度。
根据本发明的一个实施例，所述M个第一像素包括R像素、G像素和B像素，所述N个第二像素包括红外像素。
根据本发明的一个实施例，所述的光学触控装置，还包括：第一控制线路，所述第一控制线路与所述第一像素相连，所述第一控制线路通过输出第一驱动信号以驱动所述第一像素；第二控制线路，所述第二控制线路与所述第二像素相连，所述第二控制线路通过输出第二驱动信号以驱动所述第二像素发射所述预设频率的检测光线，从而，能够避免信号耦合，有效抑制干扰，提高检测精度。
根据本发明的一个实施例，所述多个光接收器构造出P组光接收单元，所述每组光接收单元包括至少一个所述光接收器，每组所述光接收单元具有第一输出端和第二输出端，所述检测模块包括P个检测单元和解调器，每个所述检测单元的第一输入端通过晶体管与相应的光接收单元的第一输出端相连，每个所述检测单元的第二输入端与相应的光接收单元的第二输出端相连，每个所述检测单元的第二输入端还与所述第二控制线路相连，每个所述检测单元的输出端与所述解调器相连，其中，P为大于1的整数。
根据本发明的一个实施例，所述每个检测单元包括：第一放大器，所述第一放大器的反相端通过晶体管与相应的光接收单元的第一输出端相连，所述第一放大器的同相端与相应的光接收单元的第二输出端相连，所述第一放大器的同相端还与所述第二控制线路相连，所述第一放大器的输出端与所述解调器相连；第一电阻，所述第一电阻的一端与所述第一放大器的反相端相连，所述第一电阻的另一端与所述第一放大器的输出端相连。
根据本发明的一个实施例，所述每个检测单元还包括连接在所述第一放大器的输出端与所述解调器之间的减法器，以滤除所述第二驱动信号。
根据本发明的一个实施例，所述减法器包括：第二电阻，所述第二电阻的一端与所述第一放大器的输出端相连，第三电阻，所述第三电阻的一端与所述第二电阻的另一端相连并具有第一节点，所述第三电阻的另一端接地；第四电阻，所述第四电阻的一端与所述第二控制线路相连；第五电阻，所述第五电阻的一端与所述第四电阻的另一端相连并具有第二节点；第二放大器，所述第二放大器的同相端与所述第一节点相连，所述第二放大器的反相端与所述第二节点相连，所述第二放大器的输出端分别与所述第五电阻的另一端和所述解调器相连。
根据本发明的一个实施例，所述光接收器包括光敏二极管，当所述每组光接收单元包括多个光敏二极管时，所述多个光敏二极管的阳极连接在一起，且所述多个光敏二极管的阴极连接在一起。
为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出的一种显示器，包括所述的光学触控装置。
根据本发明实施例提出的显示器，能够实现显示与光学触控的集成，达到较高的集成度。
为达到上述目的，本发明又一方面实施例提出的一种电子设备，包括所述的显示器。
根据本发明实施例提出的电子设备，能够实现显示与光学触控的集成，达到较高的集成度。
附图说明
图1是相关技术中光学触控装置的电路原理图；
图2是根据本发明实施例的光学触控装置的结构示意图；
图3是根据本发明一个实施例的光学触控装置的原理示意图；
图4是根据本发明一个实施例的光学触控装置的电路原理图；以及
图5是根据本发明一个实施例的光学触控装置中光接收单元的电路原理图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图来描述本发明实施例的光学触控装置、显示器以及电子设备。
图2是根据本发明实施例的光学触控装置的结构示意图。如图2-图4所示，光学触控装置包括：像素阵列11、光接收阵列12和检测模块13。
如图2-图4所示，像素阵列11具有多个像素单元101，每个像素单元101包括M个第一像素1011和N个第二像素1012，其中，通过M个第一像素1011生成图像，通过第二像素1012发射预设频率的检测光线，M、N为正整数。
如图2-图4所示，光接收阵列12具有多个光接收器121，多个光接收器121与多个像素单元101对应，每个光接收器121通过接收相应的第二像素1012发射的检测光线的反射光线以生成感应信号。
也就是说，光接收器121可对应于第二像素1012设置，通过第二像素1012可发射检测光线，通过第二像素1012发射的检测光线遇到障碍物例如手指后会被反射，光接收器121可接收该被反射的检测光线。
举例来说，如图3所示，光接收器121A与第二像素1012A相对应，光接收器121B与第二像素1012B相对应，光接收器121A发射的检测光线被反射后由光接收器121A接收，光接收器121B发射的检测光线被反射后由光接收器121B接收。
如图2-图4所示，检测模块13与多个光接收器121相连，检测模块13根据每个光接收器121生成的感应信号进行触控定位。
也就是说，检测模块13可检测每个光接收器121的输出信号，每个光接收器121在接收到反射的检测光线后生成感应信号，该感应信号的频率与检测光线的频率相同，检测模块13在检测到相应频率的感应信号后，通过生成相应频率的感应信号的光接收器121所处的位置即可进行触控定位。
换言之，当用户的手指触摸某一位置后，该位置对应的像素单元101中的第二像素1012发射的预设频率的检测光线将被用户的手指反射，该位置对应的光接收器121接收到预设频率的反射光线并生成感应信号，检测模块13可检测到该位置对应的光接收器121生成了感应信号，由此，即可确定用户的手指触摸到该位置，实现触控定位。
具体地，根据本发明的一个实施例，M个第一像素1011对应具有M种颜色。换言之，每个像素单元101可包括M个不同颜色的第一像素1011。更具体地，如图3和图4所示，M个第一像素1011可包括R(红)像素、G(绿)像素和B(蓝)像素，N个第二像素1012包括红外像素。也就是说，M＝3，N＝1，每个像素单元101可包括R像素、G像素和B像素以及红外像素，每个像素单元101可通过R像素、G像素和B像素生成图像，并可通过红外像素发射预设频率的红外光线。
具体来说，在本发明实施例中，在R像素、G像素和B像素的基础上增加红外像素以构造像素单元101，R像素、G像素和B像素以及红外像素均可由像素驱动电路进行驱动。通过信号调制可使红外像素发射出预设频率的红外光，预设频率的红外光照射到手指后经过手指的反射被相应的光接收器121吸收，检测模块13通过光接收器121吸收到的光的强弱进行触控定位。
进一步地，根据本发明的一个实施例，如图4所示，光学触控装置还包括：第一控制线路14和第二控制线路15。其中，第一控制线路14与第一像素1011相连，第一控制线路14通过输出第一驱动信号EM以驱动第一像素1011；第二控制线路15与第二像素1012相连，第二控制线路15通过输出第二驱动信号EM-IR以驱动第二像素1012发射预设频率的检测光线。
也就是说，每个像素单元101中的M个第一像素1011可由第一控制线路14输出的第一驱动信号EM驱动，每个像素单元101中的N个第二像素1012可由第二控制线路15输出的第二驱动信号EM-IR驱动。具体到R像素、G像素和B像素以及红外像素，R像素、G像素和B像素可由第一控制线路14输出的第一驱动信号EM驱动，红外像素可由第二控制线路15输出的第二驱动信号EM-IR驱动。由此，RGB像素与红外像素采取两个不同的驱动信号，能够避免信号耦合，有效抑制干扰，提高检测精度。
其中，需要说明的是，不同像素单元中的R像素、G像素和B像素可由不同的第一驱动信号EM驱动，或者同一行的像素单元中的R像素、G像素和B像素可由同一的第一驱动信号EM-驱动，而不同行的像素单元中的R像素、G像素和B像素可由不同的第一驱动信号EM驱动。类似地，不同像素单元中的红外像素可由不同的第二驱动信号EM-IR驱动，或者同一行的像素单元中的红外像素可由同一的第二驱动信号EM-IR驱动，而不同行的像素单元中的红外像素可由不同的第二驱动信号EM-IR驱动。
进一步地，根据本发明的一个实施例，多个光接收器121可构造出P组光接收单元，每组光接收单元包括至少一个光接收器121。具体来说，可将预设区域范围内Q个光接收器121构成一组光接收单元，由此，多个光接收器121中以每Q个光接收器121为一组构造光接收单元，以构造出P组光接收单元，其中，P为大于1的整数，Q为正整数。
更具体地，预设区域范可为4mm*4mm的范围，也就是说，可将整屏的光接收器121分割成大约P个4mm*4mm的子阵列即P组光接收单元。
具体地，根据本发明的一个实施例，光接收器121可包括光敏二极管，当每组光接收单元包括多个光敏二极管时，多个光敏二极管D1可并联连接，多个光敏二极管D的阳极连接在一起，且多个光敏二极管D1的阴极连接在一起。举例来说，如图5所示，每组光接收单元可包括8个光敏二极管D1，8个光敏二极管D1的阳极连接在一起，8个光敏二极管D1的阴极连接在一起，这样将多个光敏二极管以并联方式连接，可增大光电流。
根据本发明的一个具体实施例，每组光接收单元可具有第一输出端和第二输出端，如图5和图4所示，可将一个或多个光敏二极管D1的阴极作为每组光接收单元的第一输出端，并将一个或多个光敏二极管D1的阳极作为每组光接收单元的第二输出端。
如图4所示，检测模块13包括与P组光接收单元相对应的P个检测单元131和解调器132，每个检测单元131的第一输入端通过晶体管M1与相应的光接收单元的第一输出端例如光敏二极管D1的阴极相连，每个检测单元131的第二输入端与相应的光接收单元的第二输出端例如光敏二极管D1的阳极相连，每个检测单元131的第二输入端还与第二控制线路15相连，每个检测单元131的输出端与解调器132相连，其中，检测单元131用于根据相应的光接收单元输出的感应信号生成检测信号，解调器132用于对检测单元131生成的检测信号进行解调以获取触控定位信息，P为大于1的整数。
具体地，如图4所示，晶体管M1的第一端与检测单元131的第一输入端相连，晶体管M1的第二端与相应的光接收单元的第一输出端相连，晶体管M1的控制端与控制信号接收端相连以接收控制信号，晶体管M1根据控制信号导通或关断，其中，当晶体管M1导通时，检测单元131可检测光接收单元输出的感应信号；当晶体管M1关断时，检测单元131无法检测光接收单元输出的感应信号，也就是说，晶体管M1可控制感应信号的读取。
具体地，如图4所示，每个检测单元131包括：第一放大器1311和第一电阻R1。其中，第一放大器1311的反相端通过晶体管M1与相应的光接收单元的第一输出端相连，第一放大器1311的同相端与相应的光接收单元的第二输出端相连，第一放大器1311的同相端还与第二控制线路15相连，第一放大器1311的输出端与解调器132相连；第一电阻R1的一端与第一放大器1311的反相端相连，第一电阻R1的另一端与第一放大器1311的输出端相连。
也就是说，将整屏的光接收器121分割成大约P个4mm*4mm的子阵列即P组光接收单元，每个子阵列中光敏二极管D1的阴极通过晶体管M1与第一放大器1311的反向端相连，光敏二极管D1的阳极与第一放大器1311的正相端相连。
进一步地，如图4所示，每个检测单元131还包括连接在第一放大器1311的输出端与解调器132之间的减法器133，以滤除第二驱动信号。具体地，减法器133包括：第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5和第二放大器1312。
其中，第二电阻R2的一端与第一放大器1311的输出端相连；第三电阻R3的一端与第二电阻R2的另一端相连并具有第一节点，第三电阻R3的另一端接地；第四电阻R4的一端与第二控制线路15相连；第五电阻R5的一端与第四电阻R4的另一端相连并具有第二节点；第二放大器1312的同相端与第一节点相连，第二放大器1312的反相端与第二节点相连，第二放大器1312的输出端分别与第五电阻R5的另一端和解调器132相连。
具体而言，在本发明实施例中，由第一控制线路14输出的第一驱动信号EM控制M个第一像素1011即R像素、G像素和B像素的亮和暗，以控制显示器显示图像。并且，还通过第二控制线路15输出的第二驱动信号单独控制N个第二像素1012即红外像素发光，这样，通过施加预设频率为f的第二驱动信号EM-IR，红外像素就可以预设频率f发射检测光线。
并且，将第二控制线路15与检测单元131前端的第一放大器1311的同相端相连，并施加所需的预设频率f的第二驱动信号，由于此时光接收单元通过晶体管M1输出的信号readline与第二驱动信号EM-IR相同，所以不会产生耦合效果，即对检测前端不会产生冲击效果，解决了相关技术中光调制方式很难集成到显示器的问题。
此外，在第一放大器1311后面连接减法器133，从而将叠加的第二驱动信号EM-IR滤除，最终，由红外像素以预设频率f进行照射并有光接收器进行接收的电流信号进入解调器132解调，完成检测过程，实现触控定位。
由此，在本发明实施例中，RGB像素与红外像素采取两个不同驱动，光接收单元的两端接到检测模块13中前端的第一放大器131的同相端及反相端，并且同步施加与第二驱动信号EM-IR同频的驱动信号，有效消除第二驱动信号EM-IR驱动时产生的干扰，在OLED显示器上实现光学触控。
根据本发明的一个实施例，第二像素即红外像素可集成在显示器例如OLED显示器的背板上，并且在背板上还集成光接收器即光敏二极管。更具体地，检测模块13可设置于集成电路IC中，像素阵列11、光接收阵列12和晶体管M1可集成在屏幕panel中。
综上，根据本发明实施例提出的光学触控装置，通过第二像素发射预设频率的检测光线，每个光接收单元通过接收相应的第二像素发射的检测光线的反射光线以生成感应信号，检测模块根据每个光接收单元生成的感应信号进行触控定位，从而能够实现显示与光学触控的集成，达到较高的集成度。
此外，本发明实施例还提出了一种显示器，包括上述实施例的光学触控装置。
根据本发明实施例提出的显示器，能够实现显示与光学触控的集成，达到较高的集成度。
最后，本发明实施例又提出了一种电子设备，包括上述实施例的显示器。
根据本发明实施例提出的电子设备，能够实现显示与光学触控的集成，达到较高的集成度。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种光学触控装置，其特征在于，包括：
像素阵列，所述像素阵列具有多个像素单元，每个所述像素单元包括M个第一像素和N个第二像素，其中，通过所述第二像素发射预设频率的检测光线，M、N为正整数；
光接收阵列，所述光接收阵列具有多个光接收器，所述多个光接收器与所述多个像素单元对应，每个所述光接收器通过接收相应的第二像素发射的检测光线的反射光线以生成感应信号；
检测模块，所述检测模块与所述多个光接收器相连，所述检测模块根据所述每个光接收器生成的感应信号进行触控定位；
第一控制线路，所述第一控制线路与所述第一像素相连，所述第一控制线路通过输出第一驱动信号以驱动所述第一像素；
第二控制线路，所述第二控制线路与所述第二像素相连，所述第二控制线路通过输出第二驱动信号以驱动所述第二像素发射所述预设频率的检测光线；
其中，所述多个光接收器构造出P组光接收单元，所述检测模块包括P个检测单元和解调器，每个所述检测单元与所述第二控制线路相连，其中，P为大于1的整数；
所述第一控制线路和所述第二控制线路相互独立；
所述每个检测单元包括第一放大器，所述第一放大器的反相端通过晶体管与相应的光接收单元的第一输出端相连，所述第一放大器的同相端与相应的光接收单元的第二输出端相连，所述第一放大器的同相端还与所述第二控制线路相连，所述第一放大器的输出端与所述解调器相连；
所述每个检测单元还包括连接在所述第一放大器的输出端与所述解调器之间的减法器，以滤除所述第二驱动信号。
2.根据权利要求1所述的光学触控装置，其特征在于，所述M个第一像素包括R像素、G像素和B像素，所述N个第二像素包括红外像素。
3.根据权利要求1所述的光学触控装置，其特征在于，所述每个检测单元还包括：
第一电阻，所述第一电阻的一端与所述第一放大器的反相端相连，所述第一电阻的另一端与所述第一放大器的输出端相连。
4.根据权利要求1所述的光学触控装置，其特征在于，所述减法器包括：
第二电阻，所述第二电阻的一端与所述第一放大器的输出端相连，
第三电阻，所述第三电阻的一端与所述第二电阻的另一端相连并具有第一节点，所述第三电阻的另一端接地；
第四电阻，所述第四电阻的一端与所述第二控制线路相连；
第五电阻，所述第五电阻的一端与所述第四电阻的另一端相连并具有第二节点；
第二放大器，所述第二放大器的同相端与所述第一节点相连，所述第二放大器的反相端与所述第二节点相连，所述第二放大器的输出端分别与所述第五电阻的另一端和所述解调器相连。
5.根据权利要求1所述的光学触控装置，所述光接收器包括光敏二极管，当所述每组光接收单元包括多个光敏二极管时，所述多个光敏二极管的阳极连接在一起，且所述多个光敏二极管的阴极连接在一起。
6.一种显示器，其特征在于，包括根据权利要求1-5中任一项所述的光学触控装置。
7.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求6所述的显示器。
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