CN110799931A - 显示装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种显示装置包括：显示器；边框沿所述显示器的至少一部分边缘延伸并被配置为覆盖所述显示器的所述边缘；至少一个信号收发器，被配置为将检测信号发送给所述边框并接收所发送的检测信号的反射信号；以及控制器，被配置为基于从所述至少一个信号收发器发送所述检测信号的时间点到所述至少一个信号收发器接收所述反射信号的时间点所花费的时间，来确定用户在所述边框上的触摸位置。

Description

显示装置及其控制方法

技术领域

根据本公开的装置和方法涉及具有用于显示图像的显示面板的显示装置及其控制方法，并且更具体地，涉及一种显示装置及其控制方法，该显示装置的框架或壳体被形成为支撑和围绕显示面板的图像显示表面的边框，并且响应于用户对该边框的触摸而执行预设的操作。

背景技术

显示装置处理从外部图像源接收的图像信号并将其作为图像显示在由诸如液晶等各种类型实现的显示面板上。提供给普通用户的显示装置是通过电视(TV)、监视器等实现的。例如，被实现为TV的显示装置将诸如调谐、解码等各种处理应用于从广播站接收的广播信号，从而显示用户期望的广播频道的图像，或者处理通过网络从内容提供方接收的图像数据，从而显示内容图像。

随着用户对更大屏幕的需求以及满足该需求的技术发展，显示装置的屏幕变得越来越大。另一方面，根据用户所要求的美学观点，除屏幕之外的辅助元件变得更薄或更小。例如，显示面板已变得更大，但是当远距离看时，显示面板周围的边框变得窄到无法识别。边框越窄，采用与安装在边框上的现有按钮部件相同的结构可能就越困难。

例如，如果将具有常规物理或机械结构的按钮部分应用于窄边框，则从美学观点来看，可能对显示装置的整体设计产生负面影响或与显示装置的整体设计不协调。因此，在这种情况下必须将按钮部分从物理或机械按钮结构重新设计为电容式触摸按钮结构等。此外，当使用相对较窄的边框结构来支撑具有较大屏幕的显示面板时，边框的材料可能会引起问题。由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)等塑料材料制成的边框并非耐用到足以支撑具有较大屏幕的显示面板。为了耐用性，可以将金属材料应用于边框。

顺便提及，由于金属材料很好地吸收电荷，因此金属材料从根本上不适于电容式触摸感测结构。因此，难以将电容式触摸按钮应用于金属边框。在将具有用于感测压力的结构的按钮应用于边框的情况下，触摸位置处的边框必须是柔性的以感测触摸输入。因此，由于金属边框是非柔性的，因此金属边框不适合。此外，塑料材料可能像金属材料一样是非柔性的。压力感测结构不适于该情况。

因此，需要提出一种在边框由诸如金属等各种材料制成并变得更薄且宽度相对较窄的条件下适于该边框的触摸感测结构。

发明内容

根据本公开的一个方面，提供了一种显示装置，包括：显示器；边框，沿显示器的边缘的至少一部分延伸，并被配置为覆盖显示器的边缘；至少一个信号收发器，被配置为将检测信号发送给边框并接收所发送的检测信号的反射信号；以及控制器，被配置为基于从至少一个信号收发器发送检测信号的时间点到至少一个信号收发器接收到反射信号的时间点所花费的时间量，来确定用户在边框上的触摸位置。因此，显示装置具有适于由金属等坚固材料制成的边框的用户触摸输入结构，以支撑较大屏幕的显示面板。

控制器可以确定在至少一个信号收发器中接收的反射信号由于用户触摸而强度改变的时间点，并且可以基于信号改变时间点来确定触摸位置。

控制器可以确定反射信号具有比预设的第一阈值高的强度的时间点，并且基于信号改变时间点确定触摸位置。

控制器可以将与信号改变时间点相对应的边框的位置确定为触摸位置，该触摸位置是在至少一个信号收发器发送检测信号的边框的第一位置与朝至少一个信号收发器发送反射信号的边框的第二位置之间的位置。

控制器可以通过将从触摸引起信号改变的时间点开始所花费的时间量除以从第二位置引起信号改变的时间点开始所花费的时间量来获得值，并且可以将第一位置与第二位置之间的距离乘以所获得的值，以确定从第一位置到触摸位置的距离。

当在第二位置处产生的反射信号比预设的第二阈值衰弱时，控制器可以确定用户触摸了边框。

控制器可以基于在有用户触摸的情况下检测到的第一反射信号与在没有用户触摸的情况下先前存储的第二反射信号之间的差，来确定由用户触摸引起的信号改变时间点。

控制器可以确定示出第一反射信号与第二反射信号之间的差的信号高于预设的第三阈值的区间内的峰值，可以将包络应用于朝该峰值上升的波形的区间，并且可以确定用户触摸是在与包络具有“0”的水平的点相对应的时间点执行的。

至少一个信号收发器响应于施加的电信号而振荡，从而将包括兰姆波的检测信号发送给边框。

至少一个信号收发器可以通过在发送检测信号的驱动模式和接收以驱动模式发送的检测信号的反射信号的接收模式之间交替来进行操作。

根据本公开的另一方面，提供了一种控制显示装置的方法，该方法包括：通过至少一个信号收发器，将检测信号发送给边框，该边框沿显示器的边缘的至少一部分延伸并覆盖显示器的边缘；通过至少一个信号收发器，接收所发送的检测信号的反射信号；以及基于从至少一个信号收发器发送检测信号的时间点到至少一个信号收发器接收到反射信号的时间点所花费的时间量来确定用户在边框上的触摸位置。

触摸位置的确定可以包括：确定在至少一个信号收发器中接收的反射信号由于用户触摸而改变强度的时间点，并且基于信号改变时间点确定触摸位置。

触摸位置的确定可以包括：确定反射信号具有比预设的第一阈值高的强度的时间点，并且基于信号改变时间点确定触摸位置。

触摸位置的确定可以包括：将与信号改变时间点相对应的边框的位置确定为触摸位置，该触摸位置是在至少一个信号收发器发送检测信号的边框的第一位置与朝至少一个信号收发器发送反射信号的边框的第二位置之间的位置。

触摸位置的确定可以包括：通过将从触摸引起信号改变的时间点开始所花费的时间量除以从第二位置引起信号改变的时间点开始所花费的时间量来获得值，并且可以将第一位置与第二位置之间的距离乘以所获得的值以确定从第一位置到触摸位置的距离。

该方法还可以包括：当在第二位置处产生的反射信号比预设的第二阈值衰弱时，确定用户触摸了边框。

触摸位置的确定可以包括：基于在有用户触摸的情况下检测到的第一反射信号与在没有用户触摸的情况下先前存储的第二反射信号之间的差，来确定由用户触摸引起的信号改变时间点。

触摸位置的确定可以包括：确定示出第一反射信号与第二反射信号之间的差的信号高于预设的第三阈值的区间内的峰值，将包络应用于朝该峰值上升的波形的区间，并且确定用户触摸是在与包络具有“0”的水平的点相对应的时间点执行的。

至少一个信号收发器响应于施加的电信号而振荡，以将包括兰姆波的检测信号发送到边框。

信号收发器可以通过至少一个信号收发器在发送检测信号的驱动模式与接收以驱动模式发送的检测信号的反射信号的接收模式之间交替来进行操作。

在进行下文的详细描述之前，对整个专利文档所使用的特定词语和短语的定义进行阐述，可能是有利的：术语“包括”和“包含”及其派生词，意思是包括但不限于；术语“或者”是包含性的，意指和/或；短语“与......相关联”和“与其相关联”及其派生词，可以意指包括、被包括在......内、与......相互连接、包含、被包含在......内、连接到或与......连接、耦接到或与......耦接、与......可通信的、与......协作、交错、并置、接近于、绑定到或与......绑定、具有、具有......的属性等；以及术语“控制器”意味着控制至少一种操作的任何装置、系统或其一部分，这种装置可以实现为硬件、固件或软件、或它们中的至少两种的某种组合。需要注意，与任何特定控制器相关联的功能可以是集中式或分布式的，无论本地还是远程。

此外，下文所描述的各种功能可以由一个或多个计算机程序实现或支持，每个计算机程序由计算机可读程序代码形成并被实施在计算机可读介质中。术语“应用”和“程序”是指一个或多个计算机程序、软件组件、指令集、过程、功能、对象、类、实例、相关数据或其适于在适当的计算机可读程序代码中实现的部分。短语“计算机可读程序代码”包括任何类型的计算机代码，包括源代码、目标代码和可执行代码。短语“计算机可读介质”包括能够由计算机访问的任何类型的介质，诸如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、硬盘驱动器、高密度盘(CD)、数字视频盘(DVD)或任何其他类型的存储器。“非瞬时”计算机可读介质排除了传输瞬时电信号或其他信号的有线、无线、光学或其他通信链路。非暂时性计算机可读介质包括其中能够永久存储数据的介质和其中能够存储数据且随后能够被重写的介质，诸如可重写的光盘或可擦除的存储器设备。

贯穿本专利文档提供了对某些词语和短语的定义。本领域普通技术人员应当理解，在许多情况下(如果不是大多数情况)，这样的定义适用于如此定义的词语和短语的之前以及将来的使用。

附图说明

图1是根据本公开一个实施例的显示装置的透视图；

图2示出了根据本公开一个实施例的在显示装置中的边框处安装信号收发器的示例；

图3是根据本公开一个实施例的显示装置的框图；

图4是示出了根据本公开一个实施例的确定显示装置中的边框上的触摸位置的方法的流程图；

图5是示出了根据本公开一个实施例的在显示装置中当用户没有触摸边框时感测到的兰姆波的时域波形的图；

图6是示出了根据本公开一个实施例的在显示装置中当用户触摸边框时感测到的兰姆波的时域波形的图；

图7是示出了根据本公开一个实施例的根据用户是否触摸显示装置的边框的与边框上的第二端部相对应的反射波之间的波形差的图；

图8示出了根据本公开一个实施例的在显示装置中的边框中安装信号发送器和信号接收器的示例；

图9示出了根据本公开一个实施例的在显示装置中的边框中安装信号发送器和信号接收器的另一示例；

图10是根据本公开一个实施例的确定显示装置中的触摸位置的流程图；

图11是示出了根据本公开一个实施例的显示装置中的参考信号与检测信号的波形以及它们之间的绝对差的图；

图12是示出了根据本公开一个实施例的显示装置中的参考信号与检测信号之间的差的图；

图13示出了根据本公开一个实施例的显示装置显示与触摸位置相对应的用户界面(UI)的示例。

具体实施方式

在下文中，将参照附图来详细描述式示例性实施例。此外，除非另外提及，否则参考附图描述的实施例并不彼此排斥，并且多个实施例可以在一个装置内选择性地组合。本领域的普通技术人员可以任意选择和应用这些多个的实施例的组合以实现本发明构思。

在示例实施例的描述中，采用在诸如第一元件、第二元件等的术语中使用的序数号来描述各种元件，并且这些术语用于区分一个元件与另一个元件。因此，元件的含义不受这些术语所限制，并且这些术语仅用于解释相应的实施例，而不限制本公开。

图1是根据本公开一个实施例的显示装置的透视图；

如图1中所示，根据本公开的显示装置100可以通过各种装置来实现，而不受限制。例如，电视(TV)在本实施例中将被描述为显示装置100。然而，本公开可以应用于各种显示装置100，比如计算机的监视器、电子相框、视频墙、多媒体播放器、平板计算机、移动显示装置等。

就外部结构而言，显示装置100包括壳体110、以及支撑在壳体110中并显示图像的显示面板120。在支架式的情况下，显示装置100的壳体110可以由支架115支撑。在壁挂式的情况下，壳体110可以在没有支架115的情况下安装到墙壁。由于壳体110在前侧打开以向用户示出显示面板120，因此壳体110支撑显示面板120，同时在上、下、左和右即四个方向上围绕显示面板120的边缘。在四个方向上围绕显示面板120的边缘的壳体110的端部将被称为边框111、112、113和114。

边框111、112、113和114被布置为形成矩形环形状，包括在垂直方向即Y方向上延伸的左边框111和右边框113，以及在水平方向即X方向上延伸的上边框112和下边框114。在该实施例中，边框111、112、113和114被设置为均具有比常规边框窄的宽度，并且均由金属等坚固材料制成，即使显示面板120具有较大的屏幕，也能够支撑显示面板120。当然，边框111、112、113和114的材料不限于金属，并且可以包括诸如塑料、玻璃、陶瓷等的各种材料，只要确保其强度和硬度即可。

边框111、112、113和114设置有用于感测用户的触摸输入并产生输入信号的输入部分130。利用输入部分130，用户触摸设置在边框111、112、113和114的特定区域上的输入部分130，从而设置显示装置100的操作。

下面，将描述在该实施例中可安装在边框111、112、113和114上的输入部分130的结构。

图2示出了根据本公开一个实施例的在显示装置中的边框处安装信号收发器的示例；

如图2中所示，边框210在一个方向上延伸。例如，该实施例中的边框210在Y方向上延伸，但是可以如图1所示在X方向上延伸。该实施例中，边框210可以是与图1中所示的四个方向相对应的四个边框中的一个边框。在图2中，边框210的上表面对应于要被用户触摸的显示装置的外侧，并且边框210的下表面对应于显示装置的内侧。边框210的两个端部211和212对应于显示装置的顶点，作为图1中彼此垂直的两个边框相遇的位置。

根据该实施例，用于产生和接收无线电波的信号收发器220安装在显示装置的内侧(即边框210的下表面)上与边框210的第一端部211相邻的位置处。信号收发器220可以操作在基于电信号进行振荡以将无线电波发送给边框210的驱动模式下，或在转换接收的无线电波以作为电信号输出的接收模式下。为此，信号收发器220可以实现为换能器。

换能器基本上是指一种设备，其接收某种类型的能量，将能量转换为另一种类型的能量，然后输出转换后的能量。因此，可以根据要转换的能量的种类来不同地实现换能器。该实施例中的换能器被设置用于电信号与机械振动之间的转换。换言之，换能器将接收到的电信号转换成振动并输出该振动，或者将振动转换成电信号并输出该电信号。

换能器的种类很多。由于使用陶瓷的锆钛酸铅(PZT)型换能器具有比薄膜状的聚偏二氟乙烯(PVDF)型换能器的驱动力强的驱动力，因此在本实施例中PZT型换能器而不是PVDF型传感器适合于信号收发器220。

该实施例描述了一个信号收发器220安装在边框210的第一端部211上。备选地，可以设计为在每个边框上安装两个或更多个信号收发器。这里，一个边框210是指在显示装置的上、下、左和右即四个方向上延伸的四个边框中的一个边框。换言之，一个边框210是指在显示装置的四个边缘中的一个边缘上延伸的边框。稍后将对安装在边框210上的两个或更多个信号收发器220进行描述。

信号收发器220随时间在驱动模式与接收模式之间交替操作。在驱动模式下操作的信号收发器220基于接收到的电信号而振荡，从而将机械振动施加到边框210。由振动产生的发射波的检测信号沿边框210朝边框210的第二端部212移动，并且发射波在与边框210的第二端部212相遇之后改变为反射波的反射信号，然后朝边框210的第一端部211移动。

在将机械振动施加到边框210之后，信号收发器220切换到接收模式。接收模式中的信号收发器220感测反射波，将其转换为电信号，并且输出电信号。然后，信号收发器220切换到驱动模式，并且重复前面的过程。

耦接构件230将信号收发器220耦接到边框210。耦接构件230的种类或类型不限于一种，并且耦接构件230例如可以通过使用双面胶带的粘合型、使用螺钉的紧固型、使用钩结构的保持型等来实现。其中粘合型更好地将振动从信号收发器220传递到边框210。

粘合型的耦接构件230可以包括环氧树脂。在这种情况下，使吸收在耦接构件230中的振动最小化，从而提高了信号收发器220的感测效率。

通过该结构，信号收发器220连续地执行测量从发射波的发送到反射波的接收所花费的时间的处理。在这种情况下，当用户触摸边框210上的某个位置时，信号收发器220感测与该触摸位置相对应的反射波。在该实施例中，显示装置通过基于时间测量由用户触摸引起的反射波来确定边框210上的触摸位置。稍后将关于触摸位置的确定进行详细描述。

因此，该实施例中的显示装置可以采用金属等不适合于电容式触摸传感器的材料，并且具有在宽度较窄的边框210上容易感测触摸的结构。

各种无线电波可以作为从信号收发器220发送的发射波和在信号收发器220中接收的反射波。在该实施例中，兰姆波作为无线电波。兰姆波也被称为板波。兰姆波是在薄的弹性体内传播的无线电波，并且是在特定的频率、特定的入射角和特定的材料厚度的条件下产生的。为了产生兰姆波，信号收发器220使纵波倾斜地入射到边框210的表面。倾斜入射的纵波传播，同时在边框210的表面上被重复反射，因此纵波和横波混合在一起。通常，纵波和横波相互干扰并在薄板中消失，因此兰姆波仅在其不消失的特定入射角处产生。在该实施例中使用兰姆波的原因是因为边框210的形状像薄板，并且容易感测和测量在边框210内传播的无线电波。信号收发器220以从30kHz到几百kHz的频率振荡，从而在边框210的表面上产生兰姆波。

顺便提及，信号收发器220不必与边框210的第一端部211或第二端部212相邻。例如，信号收发器220可以安装在诸如边框210的中心的各种位置处。

根据该实施例，基于从信号收发器220通过振动将发射波发送给边框210的时间点到感测到反射波的时间点所花费的时间来估计触摸位置。顺便提及，当触摸位置太靠近于信号收发器220时，在信号收发器220中产生振动的时间点与由用户触摸引起的反射波返回到信号收发器220的时间点之间所花费的时间非常短。这样花费的时间越短，产生反射波的时间点的确定就越不可靠。因此，信号收发器220安装在距用户通常触摸的位置预定距离或更远处。顺便提及，用户通常触摸的位置是边框210的中央部分，或靠近于中央部分而不是边框210的第一端部211或第二端部212。考虑到这些点，信号收发器220安装在边框210的第一端部211或第二端部212附近的位置。

下面，将描述用于控制信号收发器220的元件。

图3是根据本公开一个实施例的显示装置的框图。

如图3中所示，显示装置300包括：通信电路310，被配置为执行与诸如内容源、广播发送器等的外部设备进行通信；处理器320，被配置为处理通过通信电路310接收的内容信号；显示器330，被配置为基于由处理器320处理的内容信号的视频数据显示图像；扬声器340，被配置为基于由处理器320处理的内容信号的音频数据输出声音；以及存储装置350，被配置为存储数据。

通信电路310包括数据输入接口，其中组合了分别与各种通信协议相对应的通信芯片组、通信模块或端口等。通信电路310基本上被设置为从外部接收信号或数据，但是不限于此。备选地，通信电路310可以执行交互式通信。通信电路310例如可以包括以下元件中的至少一种：比如用于接收射频(RF)广播信号的天线模块、用于通过有线从互联网接收分组数据的以太网模块、用于无线接收分组数据的无线通信模块、以及连接诸如通用串行总线(USB)存储器设备的外部存储器设备的连接端口。

处理器320处理在通信电路310中接收到的内容信号，从而可以再现内容。处理器320将内容信号分离为视频分量和音频分量，并且处理要在显示器330上显示的内容图像和要通过扬声器340输出的内容声音。处理器320包括用安装到印刷电路板的芯片组、缓冲器、电路等来实现的硬件处理器，并且可以被设计为片上系统(SoC)。

处理器320包括与各种处理相对应的芯片组模块，比如解复用器、解码器、缩放器、音频数字信号处理器(DSP)、放大器、中央处理单元(CPU)、微处理器等，并且它们中的一些可以被实现为SoC。例如，解复用器、解码器、缩放器等视频处理模块和CPU集成到视频处理SoC中，并且音频DSP和放大器可以被实现为与SoC分离的芯片组。

显示器330在有效屏幕上显示基于视频信号的图像，并且包括具有光接收结构(比如，液晶显示器(LCD)型)或自发射结构(比如，有机发光二极管(OLED)型)的显示面板。此外，根据显示面板的类型，显示器330除显示面板以外还可以包括辅助元件。例如，显示器330可以包括LCD面板、用于向LCD面板发射光的背光单元、用于驱动LCD面板的液晶的面板驱动基板。

扬声器340基于音频信号输出声音。扬声器340包括与某个音频通道的音频数据相对应而设置的单元扬声器，并且可以包括分别与多个音频通道的音频数据相对应而设置的多个单元扬声器。

存储装置350存储各种数据。在存储装置350中，数据由处理器320读取、记录、修改、删除和更新。存储装置350包括：闪存、硬盘驱动、固态驱动等非易失性存储器，其中无论显示装置300是通电还是断电，数据都保留；以及缓冲器、随机存取存储器(RAM)等易失性存储器，其中数据被临时加载以由处理器320处理。

利用这种结构，根据该实施例的显示装置300包括如下附加元件。

显示装置300包括信号收发器360、多路复用器(MUX)370、放大器380和控制器390。MUX 370和放大器380可以被设计为可选地采用，并且控制器390可以被设计为集成到处理器320中。在该实施例中，采用了MUX 370和放大器380，并且分开设置控制器390与处理器320。但是，应当理解，这些设计不构成对该实施例的限制。

信号收发器360如上所述在驱动模式与接收模式之间交替地切换来进行操作。信号收发器360在驱动模式下基于电信号进行振动，从而将兰姆波施加到边框。此外，信号收发器360将在接收模式下感测到的反射波转换为电信号并输出电信号。在该实施例中，信号收发器360在驱动模式与接收模式之间切换来进行操作，但是不限于此。备选地，可以分开设置用于驱动模式的信号收发器和用于接收模式的信号收发器。

在发送兰姆波时，信号收发器360施加强度彼此不同的多个脉冲。因此，可以更容易地识别在信号收发器360中感测到的反射波。

当设置信号收发器360在驱动模式与接收模式之间切换时，应用MUX 370。当信号收发器360在驱动模式下操作时，MUX 370允许将电信号施加至信号收发器360，但是当信号收发器360在接收模式下操作时，MUX 370阻止将电信号施加至信号收发器360。换言之，MUX370用作一种开关。当分开设置用于驱动模式的信号收发器和用于接收模式的信号收发器时，不使用MUX 370。

放大器380用于放大信号。放大器380被设置用于驱动模式和接收模式中的至少一种模式，并且放大输入到信号收发器360或从信号收发器360输出的电信号。

控制器390由微处理器等来实现。控制器390产生驱动波形并将其施加到信号收发器360，从而信号收发器360振荡与该驱动波形相对应的波形。该波形可以由数模转换器(DAC)或脉宽调制(PWM)产生。该波形可以由模数转换器(ADC)感测。

利用这种结构，控制器390基于在信号收发器360振动以产生发射波的第一时间点与感测到由用户触摸引起的反射波的时间点之间所花费的时间，确定边框上的触摸位置。

图4是示出了根据本公开一个实施例的确定显示装置中边框上的触摸位置的方法的流程图。

如图4中所示，在操作410，显示装置在驱动模式下操作信号收发器并将电信号施加到信号收发器，使得信号收发器可以振动，以在第一时间点将发射波施加到边框。

在操作420，显示装置将信号收发器切换到接收模式，从而信号收发器可以在第二时间点感测来自边框的反射波。

在操作430，显示装置计算在第一时间点与第二时间点之间花费的时间。

在操作440，显示装置调用与时间匹配的先前存储的位置设置信息。在此，可以以各种形式给出与时间匹配的位置设置信息。例如，可以以表格形式或预设的数学表达式给出位置设置信息。当以表格形式给出时，与时间匹配的位置设置信息包括多个字段，其中列出了在产生发射波的时间点与感测反射波的时间点之间花费的时间和与该时间相对应的位置的值。位置的值是指距信号收发器产生振动的点(即参考点，当将产生发射波的点视为参考点时)的距离。

在操作450，显示装置从调用的信息中检索或获取与计算的时间相对应的位置。

在操作460，显示装置执行与检索到的位置相对应的预设操作。

因此，显示装置容易地确定在边框上进行用户触摸输入的位置。

下面，将描述显示装置感测反射波并确定在产生发射波的时间点与感测反射波的时间点之间花费的时间。

图5是示出了根据本公开一个实施例的在显示装置中当用户没有触摸边框时感测到的兰姆波的时域波形的图。

如图5中所示，可以在时间对强度的曲线图中表示在显示装置中产生或感测到的兰姆波。在该图中，横坐标表示时间，纵坐标表示兰姆波的强度，其中横坐标和纵坐标均不限于特定单位。

在该图的波形中，其中波形的强度在时间点t1周围大幅波动的部分510示出了通过信号收发器的振动产生作为发射波的兰姆波。换言之，时间点t1指示产生发射波的时间点。

在时间点t1之后波形继续波形强度没有大的改变，然后其中波形的强度相对较大地增加和波动的部分520出现在时间点t2周围。换言之，在时间点t1之后波形具有比预设阈值低的强度，但是当达到时间点t2时具有比阈值高的强度。

在信号收发器安装在边框530的第一端部531上的状况下，当在边框530上没有进行任何触摸时，时间点t2被视为兰姆波撞击边框530的第二端部532并作为反射波返回的状态。换言之，在时间点t2与时间点t1之间花费的时间T1等于在没有进行用户触摸输入的状态下，兰姆波从边框530的第二端部532反射并返回到安装在边框530的第一端部中的信号收发器所花费的时间。

因此，当在产生发射波的时间点之后经过时间T1而波形没有实质性改变时，显示装置确定未进行用户触摸输入。

下面，将描述产生用户触摸输入的情况。

图6是示出了根据本公开一个实施例的在显示装置中当用户触摸边框时感测到的兰姆波的时域波形的图；

如图6中所示，在该图的波形中，其中波形的强度在时间点t1周围大幅波动的部分610示出了兰姆波产生作为边框630的第一端部631的发射波。换言之，时间点t1指示像前面图5的时间点t1那样产生发射波的时间点。

在时间点t1之后波形继续，波形强度没有大的改变，然后其中波形的强度相对较大地增加和波动的部分620出现在时间点t3周围。换言之，波形在时间点t1之后具有比预设阈值低的强度，但是当达到时间点t3时具有比阈值高的强度。

如上面参考图5所述，时间点t2等效于与边框630的第二端部632的位置相对应的状态。当未产生任何用户触摸输入时，在时间点t2与时间点t1之间花费的时间T1上不会存在波形强度比阈值高的部分。

另一方面，如图6中所示，当用户触摸边框630的某个位置633时，从边框630的第一端部631处的信号收发器传播到第二端部632的兰姆波从触摸位置633反射并返回到信号收发器。信号收发器在时间点t3感测到反射波的改变。因此，当在产生发射波的时间点t1与检测到反射波的改变的时间点t3之间花费的时间等于时间T2时，显示装置确定在边框630的某个位置633上进行了用户触摸输入。

因此，显示装置测量在产生作为发射波的兰姆波的时间点与感测作为反射波的兰姆波的时间点之间花费的时间，并且基于测量的时间确定在边框上进行的用户触摸输入的位置。

前面的实施例描述了确定用户在边框上的触摸位置的方法。备选地，可以仅确定用户是否触摸边框而不指定用户的触摸位置。在这方面，下面将进行描述。

图7是示出了根据本公开的一个实施例，根据用户是否触摸显示装置的边框，与边框上的第二端部相对应的反射波之间的波形差的图。

如图7中所示，显示装置确定通过信号收发器在边框内传播的兰姆波的波形710和720。图7示出了两个波形710和720，其中上部波形710指示用户没有触摸边框，并且下部波形720指示用户触摸了边框的预定位置。在该实施例中，显示装置仅确定用户是否触摸边框，而不确定触摸边框的哪个位置。

将由布置在边框的第一端部处的信号收发器产生兰姆波的时间点设为t1，将兰姆波从边框的第二端部反射并由信号收发器感测到的时间点设为t2，并且将时间点t1与时间点t2之间花费的时间设为T1。

当用户没有触摸边框时，波形711在时间点t2具有高于预设阈值的强度。在此，阈值是已通过实验等预先确定的。顺便提及，当人的手触摸金属等传播介质时，振荡信号会衰减。因此，当用户正触摸边框时，朝边框的第二端部传播的兰姆波的振荡会衰减。用户按压边框的力度越大，振荡就衰减得越多。

换言之，当用户触摸边框时，在时间点t2的波形721具有低于阈值的强度。至少，用户正触摸边框时的时间点t2的波形721的强度比用户没有触摸边框时的波形711的对应强度小。这是因为介质(即，边框)内传播的振荡由于用户触摸而衰减。用户触摸压力越高，波形721的强度衰减得越多。

因此，当从边框的端部反射并返回的反射波显著衰减时，显示装置确定用户触摸了边框。具体地，当在时间点(其中从产生兰姆波的时间点开始直到兰姆波从边框的端部反射并回到信号收发器经过了时间T1)感测到的波形的强度比阈值低时，显示装置确定用户触摸了边框，否则确定用户没有触摸边框。当用户没有触摸边框时，反射波的强度高于阈值。

因此，显示装置可以仅确定用户是否触摸边框。利用该确定，显示装置可以执行简单的基于拨动开关的操作。例如，当确定用户触摸了边框时，显示装置执行在系统通电或系统断电之间切换的操作。

在前面的实施例中，一个信号收发器安装在边框中并在驱动模式与接收模式之间交替切换来进行操作，以产生和感测兰姆波。备选地，可以设计为在边框中安装并使用两个或更多个信号收发器。在这方面，下面将描述实施例。

图8示出了根据本公开一个实施例的在显示装置中的边框中安装信号发送器和信号接收器的示例。

如图8中所示，信号发送器820和信号接收器830布置在边框810的下表面上，在边框810的第一端部811附近的位置处。在该实施例中，信号发送器820和信号接收器830基本上类似于前面实施例的信号收发器，但是在它们之间共享前面实施例的信号收发器的角色。这里，术语信号发送器820和信号接收器830只是根据功能划分信号收发器的角色。

信号发送器820用作根据前面实施例的驱动模式下的信号收发器，而信号接收器830用作根据前面实施例的接收模式下的信号收发器。在前面实施例中，一个信号收发器安装在边框中并必须在驱动模式与接收模式之间交替切换来进行操作，从而产生并感测兰姆波。另一方面，在该实施例中，采用两个信号收发器。信号收发器中的一个信号收发器被实现为在驱动模式下操作的信号发送器820，并且另一个被实现为在接收模式下操作的信号接收器830。当然，可以针对每个单独的模式分别指定相同地制造的信号收发器，或者可以根据功能不同地制造和使用信号发送器820和信号接收器830。

当接收到电信号时，信号发送器820使边框810振动，从而在边框810中产生发射波。信号接收器830感测在边框810中传播的反射波。对布置信号发送器820和信号接收器830的位置没有限制。然而，由于在触摸布置有信号发送器820和信号接收器830的位置的情况下感测触摸的可靠性下降，因此信号发送器820和信号接收器830至少布置在边框810的相对端811和812附近而不是在边框810的中心附近。

为便于触摸感测，信号发送器820和信号接收器830必须一起布置在边框810的第一端部811中。当信号发送器820布置在边框810的第一端部811中且信号接收器830被布置在边框810的第二端部812中时，传输波在到达边框810的第二端部812之前就被信号接收器830检测到了。因此，检测触摸很复杂。

然而，可以根据操作将信号收发器分别布置在边框的相对端处。在这方面，下面将描述实施例。

图9示出了根据本公开一个实施例的在显示装置中的边框中安装信号发送器和信号接收器的另一示例。

如图9中所示，两个信号收发器920和930布置在边框910中。第一信号收发器920布置在边框910的第一端部911附近的位置，并且第二信号收发器930布置在边框910的第二端部912附近的位置。就功能而言，第一信号收发器920和第二信号收发器930与前面实施例的信号收发器基本相同。第一信号收发器920和第二信号收发器930在驱动模式与接收模式之间交替切换以进行操作。

第一信号收发器920和第二信号收发器930的操作序列如下。第一信号收发器920在驱动模式下将第一发射波施加到边框910。第一发射波撞击边框910的第二端部912并成为第一反射波。第一信号收发器920在接收模式下检测第一反射波。接下来，第二信号收发器930在驱动模式下将第二传输波施加到边框910。第二发射波撞击边框910的第一端部911，并成为第二反射波。第二信号收发器930在接收模式下检测第二反射波。连续地重复这种过程。

利用根据该实施例的该结构，用途如下。如上所述，当用户触摸信号收发器附近的位置时，感测这种触摸的可靠性降低。为了提高信号收发器感测触摸的可靠性，用户的触摸位置必须与信号收发器相距预定距离或更远。当像前面的实施例一样，在信号收发器仅安装在边框910的第一端部911的状态下用户触摸边框910的第一端部911周围的位置时，可能难以检测到在该位置而不是边框910的其他位置上的触摸。

顺便提及，在该实施例中，第一信号收发器920远离边框910的第二端部912，并且第二信号收发器930远离边框910的第一端部911。利用根据该实施例的结构，通过布置在边框910的第二端部912中的第二信号收发器930来检测边框910的第一端部911附近的位置上的触摸，并且通过布置在边框910的第一端部911中的第一信号收发器920来检测边框910的第二端部912附近的位置上的触摸。

因此，根据该实施例，可以覆盖在前面实施例中可能出现的死区。

如前面实施例中所述，显示装置通过在时域中测量反射波的强度来确定触摸位置。在理想情况下，由于在边框的第二端部和用户的触摸位置产生的反射波的强度相对明显较高，因此容易确定触摸位置。然而，根据边框的结构，在用户没有进行任何触摸的初始状态下，反射波可以根据边框的区域来产生。

例如，在边框在一个方向上延伸的结构中，可以将支撑或紧固结构放置在边框的特定区域中，或者可以使边框的特定区域变形。反射波的强度在时域中变化的图中，反射波的强度与这些区域相对应而增加，因此显示装置不容易检测在用户的触摸位置处产生的反射波。

下面，将描述使显示装置更容易确定用户的触摸位置的一个实施例。

图10是根据本公开一个实施例的确定显示装置中的触摸位置的流程图。

如图10中所示，在操作1010，显示装置周期性地执行发送和感测兰姆波的处理。

在操作1020，显示装置基于周期性地执行的处理，确定示出了未感测到用户触摸的状态的参考信号。例如，预期的是，即使在操作1010期间存在感测用户触摸的时间点，出现最多次的波形也等同于参考信号，只要处理执行足够多次即可。此外，显示装置可以通过用户界面等引导用户被通知执行了操作1010的处理，并且不触摸边框。

在操作1030，显示装置存储参考信号。在此，周期性地确定参考信号，从而可以用新的参考信号来更新先前存储的参考信号。

在操作1040，当施加并感测到兰姆波时，显示装置获取检测信号。如前面实施例中所述，检测信号可以用时域中的波形来表示。

在操作1050，显示装置基于参考信号归一化检测信号。检测信号的归一化基本上通过从检测信号中减去参考信号的分量来实现，但是可以以各种备选实施例来实现。

在操作1060，显示装置从归一化的检测信号的波形中指定产生反射波的时间点。当用时域的波形来表示检测信号时，估计在波形的灵敏度大于阈值的时间点产生反射波。

在操作1070，显示装置确定边框上与指定时间点相对应的位置。

因此，显示装置能够确定能够具有各种结构的边框上的触摸位置。

下面，将关于确定时间点的方法进行描述，其中在该时间点产生反射波以便基于检测信号来确定用户的触摸位置。

图11是示出了根据本公开一个实施例的显示装置中的参考信号与检测信号的波形以及它们之间的绝对差的图。

如图11中所示，可以用时域中的波形来表示在没有用户触摸的情况下感测到的兰姆波的参考信号和在有用户触摸的情况下感测到的兰姆波的检测信号。

显示装置计算参考信号与检测信号之间的绝对差之和(SAD)。绝对差是取自两个变量之间的差而与符号无关的值。显示装置可以用一种波形来表示时间点的参考信号与检测信号之间的绝对差，该波形在图11中被示为SAD结果。

显示装置可以确定在SAD结果大于预定阈值的时间点进行了触摸输入。为了确定这样的时间点，可以应用各种参考。例如，显示装置检测波形中反射波的峰值1110，并且确定用户触摸对应于在波形朝峰值1110上升的区间内波形达到阈值的时间点t4。这里，峰值1110表示在波形高于预设阈值的区间内示出最高波形的点，除了波形对应于由边框上的第二端部引起的反射波的区间之外。

不将与峰值1110相对应的时间点t5而是将峰值1110之前的时间点t4确定为产生用户触摸的时间点的原因如下。具体地，用户的触摸操作不是在某个时间点而是在一段时间上产生的，因此由用户触摸引起的压力在该时间段内改变。与峰值1110相对应的时间点t5表示用户已经触摸边框并保持的时间点。因此，为了更准确地确定产生用户触摸的时间点，可以在波形在峰值1110之前上升的区间内检测到该时间点。当然，该确定方法只是示例，并且各种方法可以用于确定。

图12是示出了根据本公开一个实施例的显示装置中的参考信号与检测信号之间的差的图。

如图12中所示，可以用时域中的波形来表示在没有用户触摸的情况下感测到的兰姆波的参考信号和在有用户触摸的情况下感测到的兰姆波的检测信号。

显示装置计算参考信号与检测信号之间的差。如图12中所示，根据时间点计算参考信号与检测信号之间的强度差，然后用时域中的信号差波形来表示。

显示装置检测信号差波形内由反射波引起的峰值1210。显示装置使朝峰值1210上升的波形的区间经历包络处理，并且确定在包络具有“0”水平的时间点产生了用户触摸。

因此，显示装置可以通过各种方法基于检测信号的波形来确定用户的触摸位置。

包络是众所周知的数学概念。在几何中，平面上一系列曲线的包络是指接触每条曲线的边缘的曲线。包络处的一个点可以被视为两条相邻曲线之间的交点。在这种情况下，包络表示相邻曲线之间的交点的极限。当多个脉冲在时域中传播振荡时，包络就好像在这些脉冲的边缘周围传播一样。例如，当波形如图12中所示以多个脉冲振荡直到到达峰值1210为止时，包络表现为连接脉冲的边缘的曲线。包络的概念已经在各种描述中公知，因此在该实施例中将避免其重复的描述。

当指定某个时间点时，显示装置基于该指定时间点来确定边框上的触摸位置。当安装信号收发器的位置，即产生发射波的位置被设置为参考位置时，触摸位置可以由距参考位置的距离来表示。在数学上，它可以表示为[(触摸位置)＝(边框的长度)*(由触摸引起反射波的时间点)/(由边框的第二端部引起反射波的时间点)]。

例如，假设边框具有80cm的长度，信号收发器安装在边框的第一端部中，并且在边框的第二端部处感测到反射波花费930μs的时间。当由于用户触摸边框上的特定位置而感测到反射波花费500μs的时间时，基于[800*500/930]的计算确定触摸位置与信号收发器相距约430mm。

当确定用户在边框上的触摸位置时，显示装置根据确定的位置执行预设操作。下面，将描述显示装置与所确定的触摸位置相对应地进行操作的实施例。

图13示出了根据本公开一个实施例的显示装置显示与触摸位置相对应的用户界面(UI)的示例。

如图13中所示，显示装置1300包括被配置为显示内容图像的显示器1320和被配置为围绕显示器1320的四个方向边缘的边框1310。在该实施例中，将仅描述用户触摸右边框1310。然而，该实施例可以等同地应用于其他边框。

当确定用户触摸边框1310上的第一位置1311时，显示装置1300在第一位置1311附近的显示器1320的特定区域上显示UI 1330。对于UI 1330中涉及的信息没有限制。该信息可以包括关于当前正在显示器1320上显示的内容图像的内容的信息。例如，UI 1330可以包括关于当前正在显示的广播节目图像的广播节目的标题和广播公司的信息。

当用户触摸第一位置1311然后沿边框1310将触摸拖动到第二位置1312时，显示装置1300将UI 1330从第一位置1311附近的区域移动到第二位置1312附近的区域。当用户触摸停止在第二位置1312时，显示装置1300使UI 1330固定地显示在第二位置1312附近的区域中。

当UI 1330连续移动时，显示装置1300可以依据UI 1330的移动，保持UI 1330中的信息或使UI 1330中的信息连续改变。例如，显示装置1300可以响应于第一位置1311的触摸而显示具有关于当前广播节目的信息的UI 1330，并且当触摸移动到第二位置1312时显示具有关于预设推荐节目的替换信息的UI 1330。

此外，显示装置1300可以在用户最初触摸第一位置1311时显示具有音量控制条的UI 1330，从而当用户触摸移动到第二位置1312时控制音量。

尽管已经利用各种实施例描述了本公开，但是本领域技术人员可以提出各种改变和修改。本公开意在包括落在所附权利要求范围内的这些改变和修改。

Claims (15)

1.一种显示装置，包含：

显示器；

边框，沿所述显示器的边缘的至少一部分延伸并被配置为覆盖所述显示器的所述边缘；

至少一个信号收发器，被配置为将检测信号发送给所述边框并接收所发送的检测信号的反射信号；以及

控制器，被配置为基于从所述至少一个信号收发器发送所述检测信号的时间点到所述至少一个信号收发器接收到所述反射信号的时间点所花费的时间量，来确定用户在所述边框上的触摸位置。

2.根据权利要求1所述的显示装置，其中所述控制器确定在所述至少一个信号收发器中接收的所述反射信号由于用户触摸而改变强度的时间点，并且基于信号改变时间点确定所述触摸位置。

3.根据权利要求2所述的显示装置，其中所述控制器确定所述反射信号具有比预没的第一阈值高的强度的时间点，并且基于所述信号改变时间点确定所述触摸位置。

4.根据权利要求2所述的显示装置，其中所述控制器将与所述信号改变时间点相对应的所述边框的位置确定为所述触摸位置，所述触摸位置是在所述至少一个信号收发器发送所述检测信号的所述边框的第一位置与朝所述至少一个信号收发器发送所述反射信号的所述边框的第二位置之间的位置。

5.根据权利要求4所述的显示装置，其中所述控制器通过将从所述触摸引起信号改变的时间点开始花费的时间量除以从所述第二位置引起信号改变的时间点开始花费的时间量来获得值，并且将所述第一位置与所述第二位置之间的距离乘以所获得的值，以确定从所述第一位置到所述触摸位置的距离。

6.根据权利要求4所述的显示装置，其中当在所述第二位置处产生的所述反射信号比预设的第二阈值衰弱时，所述控制器确定所述用户触摸了所述边框。

7.根据权利要求2所述的显示装置，其中所述控制器基于在有所述用户触摸的情况下检测到的第一反射信号与在没有所述用户触摸的情况下先前存储的第二反射信号之间的差，来确定由所述用户触摸引起的所述信号改变时间点。

8.根据权利要求7所述的显示装置，其中所述控制器确定示出在所述第一反射信号与所述第二反射信号之差的信号高于预设的第三阈值的区间内的峰值，将包络应用于朝所述峰值上升的波形的区间，并且确定所述用户触摸是在与所述包络具有“0”水平的点相对应的时间点执行的。

9.根据权利要求1所述的显示装置，其中所述至少一个信号收发器响应于施加的电信号而振荡，以将包括兰姆波的所述检测信号发送给所述边框。

10.根据权利要求1所述的显示装置，其中所述至少一个信号收发器通过在发送所述检测信号的驱动模式与接收以所述驱动模式发送的所述检测信号的所述反射信号的接收模式之间交替来进行操作。

11.一种控制显示装置的方法，所述方法包括：

由至少一个信号收发器将检测信号发送给边框，所述边框沿显示器的边缘的至少一部分延伸并覆盖所述显示器的所述边缘；

由所述至少一个信号收发器接收所发送的检测信号的反射信号；以及

基于从所述至少一个信号收发器发送所述检测信号的时间点到所述至少一个信号收发器接收到所述反射信号的时间点所花费的时间量，来确定用户在所述边框上的触摸位置。

12.根据权利要求11所述的方法，其中确定所述触摸位置包括：确定在所述至少一个信号收发器中接收的所述反射信号由于用户的触摸而改变强度的时间点，并且基于信号改变时间点确定所述触摸位置。

13.根据权利要求12所述的方法，其中确定所述触摸位置包括：确定所述反射信号具有比预设的第一阈值高的强度的时间点，并且基于信号改变时间点来确定所述触摸位置。

14.根据权利要求11所述的方法，其中确定所述触摸位置包括：将与信号改变时间点相对应的所述边框的位置确定为所述触摸位置，所述触摸位置是在所述至少一个信号收发器发送所述检测信号的所述边框的第一位置与朝所述至少一个信号收发器发送所述反射信号的所述边框的第二位置之间的位置。

15.根据权利要求12所述的方法，其中确定所述触摸位置包括：基于在有所述用户触摸的情况下检测到的第一反射信号与在没有所述用户触摸的情况下先前存储的第二反射信号之间的差，来确定由所述用户触摸引起的所述信号改变时间点。

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