CN114488602A - 光感触控屏以及显示装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种光感触控屏以及显示装置，该光感触控屏包括：显示基板；彩色滤光片，所述彩色滤光片设置在所述显示基板上；第一膜层，所述第一膜层覆盖所述彩色滤光片；边框，所述边框包围所述显示基板、彩色滤光片以及第一膜层；其中，所述边框内还设置有光源和光感应器，所述光源和所述光感应器相对设置在所述彩色滤光片两侧，且所述光源和所述光感应器分别与所述彩色滤光片之间形成一夹角。本申请将光源和光感应器设置在边框内，且光源和光感应器相对设置在彩色滤光片的两侧，使得边框不会突出显示屏，并且，光源也不会对边框造成损伤。

Description

光感触控屏以及显示装置

技术领域

本申请属于显示技术领域，尤其涉及一种光感触控屏以及显示装置。

背景技术

光感触摸技术作为一种人机交互技术，其是靠在显示屏的四周，均匀放置一对对的光源与接收器件，其发射与接收管之间的光线构成了一个光线网格，这个网络覆盖在触摸表面，任何不透光的物体接触到显示屏表面就会阻挡到光线，导致接收器件接收不到信号或信号变弱，从而判定触摸的位置。

然而，目前的光感触摸屏是将光源设置于边框的表面，使得光源可以在玻璃表面上形成一个光网络，从而检测人的触摸，但是，由于将光源设置于边框的表面，导致边框会突出显示屏，并且，还会对边框造成损伤。

发明内容

本申请实施例提供一种光感触摸屏以及显示装置，使得边框不会突出显示屏，并且，光源也不会对边框造成损伤。

第一方面，本申请实施例提供一种光感触控屏，包括：

显示基板；

彩色滤光片，所述彩色滤光片设置在所述显示基板上；

第一膜层，所述第一膜层覆盖所述彩色滤光片；

边框，所述边框包围所述显示基板、彩色滤光片以及第一膜层；

其中，所述边框内还设置有光源和光感应器，所述光源和所述光感应器相对设置在所述彩色滤光片两侧，且所述光源和所述光感应器分别与所述彩色滤光片之间形成一夹角。

可选的，所述边框包括第一侧边、第二侧边、第三侧边以及第四侧边，所述第一侧边和第三侧边相对设置，所述第二侧边和第四侧边相对设置，所述第二侧边设置在所述第一侧边和第三侧边之间；

其中，多个所述光源分别设置在所述第一侧边和第二侧边，多个所述光感应器分别设置在所述第三侧边和第四侧边。

可选的，多个所述光源间隔设置，且所述光源与所述光感应器一一对应。

可选的，当所述第一膜层未被施加压力时，所述光源发出的光线在所述第一膜层中形成全反射。

可选的，当所述第一膜层的预设位置被施加压力时，所述光源发出的光线在所述第一膜层中形成发生折射，且由未感应到所述光线的光感应器确定预设位置的坐标。

可选的，所述光源被配置为使入射光入射到全反射界面的入射角，大于或等于所述入射光在所述全反射界面发生全反射的临界角。

可选的，所述边框内还设置有多个导光板，所述导光板设置在所述光源的出光侧，所述光源通过所述导光板将所述光源发出的光线导入至所述第一膜层中。

可选的，所述第一膜层与所述彩色滤光片之间还设置有第二膜层，所述第二膜层在所述彩色滤光片的正投影与所述第一膜层在所述彩色滤光片的正投影重合。

可选的，所述第一膜层的折射率大于所述第二膜层的折射率。

第二方面，本申请实施例还提供一种显示装置，所述显示装置为如上任一项所述的光感触摸屏。

本申请实施例提供的光感触摸屏包括显示基板、彩色滤光片、第一膜层、边框、光源和光感应器，所述彩色滤光片设置在所述显示基板上，所述第一膜层覆盖所述彩色滤光片，所述光源和所述光感应器相对设置在所述彩色滤光片两侧，且所述光源和所述光感应器分别与所述彩色滤光片之间形成一夹角。本申请将光源和光感应器设置在边框内，且光源和光感应器相对设置在彩色滤光片的两侧，使得边框不会突出显示屏，并且，光源也不会对边框造成损伤。

附图说明

下面结合附图，通过对本申请的具体实施方式详细描述，将使本申请的技术方案及其有益效果显而易见。

图1是本申请实施例提供的光感触控屏的结构示意图。

图2是本申请实施例提供的光感触控屏沿AA’线的截面示意图。

图3是本申请实施例提供的光感触控屏在发生触摸时的结构示意图。

图4是光线入射至两种介质的界面的示意图。

图5是本申请实施例提供的光感触控屏的另一结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其它元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

请参阅图1，本申请实施例提供一种光感触控屏1，图1是本申请实施例提供的光感触控屏的结构示意图，可选的，该光感触控屏1包括显示基板10、彩色滤光片20、第一膜层30、边框40、设置于边框40内的光源51和光感应器52。

其中，该光感触控屏可以是红外触摸屏，红外触摸屏是利用X，Y方向上密布的红外线矩阵来检测并定位用户的触摸，红外线式触摸屏具有透光率高、不受电流、电压和静电的干扰、触控稳定性高等优点。目前的红外触摸屏在屏幕四边排布红外线发射管和红外接收管，一一对应成横竖交叉的红外矩阵。用户在触摸屏幕时，手指就会挡住经过该位置的横竖两条红外线，由此可以判断出触摸点在屏幕的位置。

显示基板是光感触控屏的重要组成部分之一，其包括用于显示画面的各种组件，以液晶显示面板(Liquid Crysta Display，LCD)为例，该显示基板具体可以包括驱动电路、偏光片、液晶材料以及配向膜等等，驱动电路的最大作用就是通过调整施加到像素电极上面的电压、相位、峰值、频率、时序、有效值、占空比等等一系列的参数来建立在驱动电路上，其中，驱动电路包括扫描/数据驱动芯片、印刷电路板及柔性电路板，扫描/数据驱动芯片通过异方性导电胶膜(Anisotropic Conductive Film，ACF)邦定于液晶显示面板的阵列基板4上，柔性电路板的一端通过ACF与扫描/数据驱动芯片电性连接，另一端通过ACF与印刷电路板电性连接，在印刷电路板上通常设有时钟控制芯片(TCON)、电源管理芯片(Powermanage IC)、及可编程伽马校正芯片(P-gamma IC)等数个芯片，其中，时钟控制芯片主要用于低压差分(Low-Voltage Differential Signaling，LVDS)信号转化为低幅值传输频率高的Mini-LVDS信号以及产生驱动液晶面板的时序讯号，电源管理芯片主要用于产生驱动液晶显示面板各类电压，可编程伽马校正芯片主要用于产生伽马电压。

偏光片的最主要用途就是使通过偏光膜二向色性介质的光线产生出偏振性。偏光片由塑料膜材料所制成，涂的有一层光学压敏胶，是可以贴在液晶盒表面的。在目前为止，液晶显示屏上最常用的偏光片大多都是将聚乙烯醇来作为基材的。前偏光片的表面上还有着一层保护膜，使用时应当揭去，偏光片是很怕高温、高湿的，在高温高湿的条件之下会使其退偏振或者起泡。液晶材料则是液晶显示屏的主体材料。

不同的器件所选用的液晶材料都是不同的，液晶材料大多都是由几种甚至于十几种的单体液晶材料混合而成。每一种液晶材料都有着自己很固定的清亮点TL以及结晶点TS。因此必须要求每一种液晶显示屏在使用或保存在TS～TL之间的一定的温度范围之内，如果使用或者保存的温度太过于低，结晶就会破坏掉液晶显示屏的定向层；而温度如果过高，液晶将会失去液晶态，那么也就失去了液晶显示屏的所有功能。

配向膜是控制住液晶显示品质的最关键材料，为了使液晶材料达到一个很良好的旋转效果，则需要在液晶显示屏的上下两电极基板的内侧涂上一层配向膜。涂好配向膜之后，接着要进行摩擦的制程，配向膜的表面将会因为摩擦而形成一个按一定方向排列着的沟槽，配向膜上面的液晶材料也会因为分子之间的作用力而达到一个定向效果，产生配向的作用。这样我们就可以控制住液晶分子预定的方向和预定的倾斜角度排列，很有利于液晶显示屏的动作。

彩色滤光片20为LCD彩色化之关键零组件。液晶平面显示器为非主动发光之组件，其色彩之显示必需透过内部的背光模块(穿透型LCD)或外部的环境入射光(反射型或半穿透型LCD)提供光源，再搭配驱动IC(Drive IC)与液晶(Liquid Crystal)控制形成灰阶显示(Gray Scale)，而后透过彩色滤光片的R,G,B彩色层提供色相(Chromacity)，形成彩色显示画面。彩色滤光片20的工艺过程是在透明的玻璃基板上制作防反射的遮光层-黑色矩阵(Black matrix)，再依序制作具有透光性红、绿、蓝三原色的彩色滤光膜层，然后在滤光层上涂布一层平滑的保护层(Over Coat)，最后溅镀上透明的ITO导电膜。

可选的，在一些实施例，第一膜层30可以为玻璃或者透明膜层等，在此不作限定。

边框40包围显示基板10、彩色滤光片20和第一膜层30，在边框40内还设置由光源51和光感应器52，可选的，光源51设置在彩色滤光片20的左侧，光感应器52设置在彩色滤光片20的右侧，且光源51和光感应器52分别与彩色滤光片20之间形成一夹角，以便光源51发出的光线能够射入第一膜层30中，当光源51发出的光线受到遮挡时，可以通过光感应器52进行检测，从而确定遮挡处的坐标，实现对光感触控屏的控制。

进一步的，请继续参阅图1，可选的，在一些实施例中，第一膜层30与彩色滤光片20之间还设置由第二膜层60，该第二膜层60在彩色滤光片20上的正投影与第一膜层30在彩色滤光片20的正投影重合，即，第一膜层30覆盖第二膜层60。

可选的，本申请的光源可以为红外光源，光感应器可以为红外线感应器，采用红外光源和红外线感应器可以避免显示装置中的其它光源(如液晶显示装置中的背光源或主动发光显示装置中的发光元件)发出的光被光感应器52接收造成的干扰。当然，也可以采用其他的可发出预设波长光的光源，比如可以选择波长为450nm的蓝光光源，可以选择波长为580nm的黄光光源，相应地，光感应器52可感应该预设波长的光。

可选的，在一些实施例中，第一膜层30的材料可以为玻璃，第二膜层60的材料可以为树脂材料，该树脂材料可以采用聚碳酸酯、聚甲基苯烯酸甲酯或聚对苯二甲酸乙二酯等材料，只要使第一膜层30的折射率大于第二膜层60的折射率即可。

进一步的，请继续参阅图1，并结合参阅图2，图2是本申请实施例提供的光感触控屏沿AA’线的截面示意图。

该边框40包括第一侧边401、第二侧边402、第三侧边403以及第四侧边404，第一侧边401与第三侧边403相对设置，第二侧边402与第四侧边404相对设置，第二侧边402设置在第一侧边401和第三侧边403之间，可以理解的是，第四侧边404也设置在第一侧边401和第三侧边403之间。

其中，多个光源51分别设置在第一侧边401和第二侧边402之间，从而在第一膜层30中形成光源网格，如图2所示，多个光感应器52分别设置在第三侧边403和第四侧边404。可选的，在一些实施例中，网格的形状可以为矩形、正方形或菱形。

可选的，若光感触控屏的形状为矩形，光源51从拐角位置发出光线，多个光感应器52分布在光源51的两侧，以接收光源51发射的光线，相对于从矩形的光感触控屏的任一侧发射光线，光源51从拐角处发射的光线的覆盖面积更大，更有利于光感应器52检测不同的触摸位置处。

可选的，在一些实施例中，设置在第一侧边401的光源与设置在第三侧边403的光感应器一一对应，设置在第二侧边402的光源与设置在第四侧边404的光感应器一一对应。

可选的，在一些实施例中，设置在第一侧边401中的光源51的数量等于设置在第二侧边402中的光源51的数量，即，设置在第三侧边403的光感应器数量等于设置在第四侧边404的光感应器。

可选的，在一些实施例中，设置在第一侧边401中的光源51的数量大于设置在第二侧边402中的光源51的数量，即，设置在第三侧边403的光感应器数量大于设置在第四侧边404的光感应器。

可选的，在一些实施例中，多个光源51间隔设置，光源51之间的间隔距离可以根据实际进行调整，比如，光源51a和光源51b之间的间隔距离为1毫米，光源51b和光源51c之间的间隔距离为1毫米；当然，光源51a和光源51b之间的间隔距离可以为2毫米，光源51b和光源51c之间的间隔距离为1毫米，具体根据实际进行选择，在此不再赘述。

进一步的，请继续参阅图1，在第一膜层30覆盖彩色滤光片20且彩色滤光片20覆盖第二膜层60的情况下，第二膜层60的折射率小于第一膜层30的折射率。在未施加压力时，光源51发出的光线在第一膜层30中形成全反射，具体的，可以通过使得光源51发出的光线入射到第一膜层30表面的入射角，大于或等于光源51发出的光线入射到第一膜层30表面处发生全反射的临界角，以保证光源51发出的光线在第一膜层30表面处发生全反射，从而避免部分光源51发出的光线射入第二膜层60中。

当第一膜层30的预设位置被施加压力时，请参阅图3，图3是本申请实施例提供的光感触控屏在发生触摸时的结构示意图，比如，手指直接与第一膜层30的S区域接触，则会导致第一膜层30内的入射光(即光源51发出的光线)从手指与第一膜层30的表面接触的位置射出，导致对应的光感应器52未感应到光线，从而确定触摸的位置。

此外，为了避免感光触控屏被误触，当第一膜层30的预设位置被施加压力时，可以检测压力值和持续按压时长，当压力值大于预设值且持续按压时长大于预设时长时，触发光感应器52执行确定触摸位置的步骤；否则，则不触发光感应器52执行确定触摸位置的步骤。

比如，预设值为5牛顿，预设时长为1秒，当检测到压力值为3牛顿且持续按压时长2秒时，可以判定该次操作为误触，则不触发光感应器52执行确定触摸位置的步骤；当检测到压力值为6牛顿且持续按压时长1秒时，触发光感应器52执行确定触摸位置的步骤。

进一步的，若光源51为红外光源时，还可以对触摸物进行活体检测，比如，可以采用指静脉识别的方法对触摸物进行活体检测，指静脉识别技术是利用近红外线穿透手指后所得的静脉纹路影像来进行个人识别，是具有高精度、高速度的世界上最尖端的生物识别技术。用手指静脉进行身份认证时，获取的是手指静脉的图像特征，是手指活体时才存在的特征。在该系统中，非活体的手指是得不到静脉图像特征的，因而无法识别，从而也就无法造假。

具体的，可以预先对压力值和持续按压时长进行检测，当压力值大于预设值且持续按压时长大于预设时长时，触发活体检测流程，在此过程中，可以调节部分光源51的角度，以获得手指的红外图像，从而进行活体检测。当活体检测通过时，触发光感应器52执行确定触摸位置的步骤；当活体检测不通过时，则不触发光感应器52执行确定触摸位置的步骤。

需要说明的是，光传播到两种介质的界面上时，通常要同时发生反射和折射现象。

全反射现象是指光由光密介质(即光在此介质中的折射率大的)入射到光疏介质(即光在此介质中折射率小的)的界面时，光线不再发生折射(即：θ＝90°)现象，而全部返回到原介质中传播的现象叫全反射现象。其中，入射角必须大于等于临界角，折射才会消失，发生全反射。

光从一种透明介质斜射入另一种透明介质时，传播方向一般会发生变化，这种现象叫光的折射。光的折射与光的反射一样都是发生在两种介质的交界处，只是反射光返回原介质中，而折射光则进入到另一种介质中，由于光在两种不同的物质里传播速度不同，故在两种介质的交界处传播方向发生变化，这就是光的折射。

光疏光密是相对值，两种介质中，折射率大的介质为光密介质，比如，空气的折射率约为1，水的折射率约为1.33，玻璃的折射率约为1.5，则水对空气而言为光密介质，水对玻璃而言又是光疏介质。绝对折射率以真空为最小，等于1，其它介质的绝对折射率均大于1。所以绝对折射率大于等于1。相对折射率可大于1，也可小于1，光密介质对光疏介质的相对折射率大于1，光疏介质对光密介质的相对折射率小于1。

请参阅图4，图4是光线入射至两种介质的界面的示意图，其中，第一种介质为聚对苯二甲酸乙二醇酯(简称PET)，PET的折射率为1.6，第二种介质为空气，空气的折射率为1，临界角c与折射角θ的关系为

其中，θ＝90°。

可选的，请参阅图5，图5是本申请实施例提供的光感触控屏的另一结构示意图，本申请还提供一种光感触控屏，与图2所示的光感触控屏的区别在于：边框40内还设置有多个导光板53，该导光板53设置在光源51的出光侧，光源51发出的光线通过导光板53导入至第一膜层30中，可选的，光源51与导光板53之间的夹角可以根据实际需求进行调整，在此不作限制。

其中，导光板是利用光学级的亚克力/PC板材，然后用具有极高折射率且不吸光的高科技材料，在光学级的亚克力板材底面用激光雕刻、V型十字网格雕刻、UV网版印刷技术印上导光点。利用光学级亚克力板材吸取从灯发出来的光在光学级亚克力板材表面的停留，当光线射到各个导光点时，反射光会往各个角度扩散，然后破坏反射条件由导光板正面射出。通过各种疏密、大小不一的导光点，可使导光板均匀发光。因此，利用导光板53将光源51发出的光线导入至第一膜层30中，不仅可以使得边框40不会突出显示屏，还可以减少光源51的数量，从而降低光感触感屏1的功耗。

由上可知，本申请实施例提供的光感触摸屏1包括显示基板10、彩色滤光片20、第一膜层30、边框40、光源51和光感应器52，彩色滤光片20设置在显示基板10上，第一膜层30覆盖彩色滤光片20，光源51和光感应器52相对设置在彩色滤光片20两侧，且光源51和光感应器52分别与彩色滤光片20之间形成一夹角。本申请将光源51和光感应器52设置在边框40内，且光源51和光感应器52相对设置在彩色滤光片20的两侧，使得边框40不会突出显示屏，并且，光源51也不会对边框40造成损伤。

本申请实施例还提供了一种显示装置，该显示装置可包括上述实施例提供的光感触控屏。该显示装置可以为全面屏显示装置，例如，该显示装置可以为手表、手环等可穿戴设备，或者，该显示装置可以为手机或平板电脑等电子设备，或者，该显示装置可以为电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框或导航仪等具有显示功能的产品或部件等。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，程序可以存储于一种计算机可读的存储介质中，该存储介质可以是只读存储器、磁盘或光盘等。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上对本申请实施例所提供的光感触控屏及显示装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种光感触控屏，其特征在于，包括：

显示基板；

彩色滤光片，所述彩色滤光片设置在所述显示基板上；

第一膜层，所述第一膜层覆盖所述彩色滤光片；

边框，所述边框包围所述显示基板、彩色滤光片以及第一膜层；

其中，所述边框内还设置有光源和光感应器，所述光源和所述光感应器相对设置在所述彩色滤光片两侧，且所述光源和所述光感应器分别与所述彩色滤光片之间形成一夹角。

2.根据权利要求1所述的光感触控屏，其特征在于，所述边框包括第一侧边、第二侧边、第三侧边以及第四侧边，所述第一侧边和第三侧边相对设置，所述第二侧边和第四侧边相对设置，所述第二侧边设置在所述第一侧边和第三侧边之间；

其中，多个所述光源分别设置在所述第一侧边和第二侧边，多个所述光感应器分别设置在所述第三侧边和第四侧边。

3.根据权利要求2所述的光感触控屏，其特征在于，多个所述光源间隔设置，且所述光源与所述光感应器一一对应。

4.根据权利要求3所述的光感触控屏，其特征在于，当所述第一膜层未被施加压力时，所述光源发出的光线在所述第一膜层中形成全反射。

5.根据权利要求4所述的光感触控屏，其特征在于，当所述第一膜层的预设位置被施加压力时，所述光源发出的光线在所述第一膜层中形成发生折射，且由未感应到所述光线的光感应器确定预设位置的坐标。

6.根据权利要求5所述的光感触控屏，其特征在于，所述光源被配置为使入射光入射到全反射界面的入射角，大于或等于所述入射光在所述全反射界面发生全反射的临界角。

7.根据权利要求2所述的光感触控屏，其特征在于，所述边框内还设置有多个导光板，所述导光板设置在所述光源的出光侧，所述光源通过所述导光板将所述光源发出的光线导入至所述第一膜层中。

8.根据权利要求1至7任一项所述的光感触控屏，其特征在于，所述第一膜层与所述彩色滤光片之间还设置有第二膜层，所述第二膜层在所述彩色滤光片的正投影与所述第一膜层在所述彩色滤光片的正投影重合。

9.根据权利要求8所述的光感触控屏，其特征在于，所述第一膜层的折射率大于所述第二膜层的折射率。

10.一种显示装置，其特征在于，包括为如权利要求1至9任一项所述的光感触控屏。

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