光学传感单元、显示模块和使用光学传感单元的显示装置的制作方法

专利名称：光学传感单元、显示模块和使用光学传感单元的显示装置的制作方法
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IOA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IOB是图IOA的部分E的放大图；图IOC是图IOB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。
具体实施例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 夕卜，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IOA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IOB是图IOA的部分E的放大图，图IOC是图IOB的红外传感器模块的分解立体图。如图8至IOB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IOC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 —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IlOa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IlOa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IlOc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IlOc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IlOb的突出长度可与回复反射板300的厚度相同或比其大。突起IlOc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IlOa和下支撑件IlOb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IOmm 以下(优选地为I-IOmm)，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IOmm以 下(优选地，I-IOmm)，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IlOc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IlOc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IlOc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(concatenated microprism)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ο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22k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M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。图沈是 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(SSl和SS^ (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SSl中计算红外传感器模块SSl 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(SSl 和SS;3)(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SSl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)
权利要求
1.一种光学传感单元，该光学传感单元将平面显示面板的表面用作接触表面，该光学 传感单元包括红外传感器模块，该红外传感器模块设置在所述平面显示面板的角部处。
2.根据权利要求1所述的光学传感单元，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。
3.根据权利要求1所述的光学传感单元，其中，所述红外传感器模块位于所述平面显 示面板的三个以上的角部处。
4.根据权利要求1所述的光学传感单元，其中，所述红外传感器模块包括光接收单元， 以感测所述平面显示面板的侧部之间的光量。
5.根据权利要求4所述的光学传感单元，该光学传感单元还包括回复反射板，该回复 反射板位于所述平面显示面板的未形成有所述红外传感器模块的侧部。
6.根据权利要求4所述的光学传感单元，该光学传感单元还包括发光单元，该发光单 元位于所述平面显示面板的未形成有所述红外传感器模块的边缘处。
7.根据权利要求4所述的光学传感单元，其中，所述红外传感器模块还包括与所述光 接收单元一体形成的发光单元。
8.根据权利要求4所述的光学传感单元，其中，所述红外传感器模块与控制单元连接， 所述控制单元控制所述红外传感器模块的操作，并且根据由所述光接收单元接收的光信号 计算所述接触表面上的用户接触位置。
9.根据权利要求1所述的光学传感单元，其中，所述平面显示面板的所述角部覆盖有eg卓冗。
10.根据权利要求9所述的光学传感单元，其中，所述罩壳是上壳体，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。
11.根据权利要求9所述的光学传感单元，其中，所述罩壳是覆盖系统以及所述平面显 示面板的形成有所述红外传感器模块的非显示区域的系统盖。
12.根据权利要求10所述的光学传感单元，其中，所述红外传感器模块位于所述上壳 体内。
13.根据权利要求1所述的光学传感单元，其中，所述平面显示面板的所述边缘安放在 主支撑件上。
14.根据权利要求13所述的光学传感单元，其中，所述红外传感器模块与所述主支撑 件接触。
15.根据权利要求2所述的光学传感单元，其中，所述红外传感器模块通过粘合件被粘 附到所述平面显示面板的所述非显示区域的角部。
16.根据权利要求9所述的光学传感单元，该光学传感单元还包括支架，以将所述红外 传感器模块固定到所述平面显示面板的非显示区域的角部。
17.根据权利要求16所述的光学传感单元，其中，所述支架联接到所述上壳体。
18.根据权利要求1所述的光学传感单元，其中，所述平面显示面板是从由液晶显示面 板、有机发光显示面板、电泳显示面板、量子点显示面板、等离子显示面板以及场发射显示 面板组成的组中所选择的一种面板。
19.根据权利要求1所述的光学传感单元，其中，所述平面显示面板包括偏振板，该偏振板的表面被加强。
20.一种显示模块，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；以及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。
21.根据权利要求20所述的显示模块，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。
22.根据权利要求21所述的显示模块，其中，所述平面显示面板的所述角部覆盖有罩 壳。
23.根据权利要求22所述的显示模块，其中，所述罩壳是环绕所述平面显示面板的非 显示区域以及所述主支撑件的上部和侧部的上壳体。
24.根据权利要求22所述的显示模块，其中，所述罩壳是环绕所述平面显示面板的非 显示区域、所述主支撑件和系统的系统盖。
25.根据权利要求22所述的显示模块，其中，所述罩壳包括上壳体，该上壳体环绕所述平面显示面板的非显示区域以及所述主支撑件的上部和侧部；系统盖，该系统盖环绕所述上壳体和所述主支撑件以及系统；以及 系统盖，该系统盖覆盖系统以及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。
26.根据权利要求23所述的显示模块，其中，所述红外传感器模块位于所述上壳体内。
27.根据权利要求沈所述的显示模块，其中，所述红外传感器模块附连或固定在所述 上壳体内。
28.根据权利要求22所述的显示模块，其中，所述红外传感器模块位于所述平面显示 面板上，在所述红外传感器模块与所述平面显示面板之间夹设有介质。
29.根据权利要求观所述的显示模块，其中，所述介质是所述平面显示面板与所述红 外传感器模块之间的粘合件。
30.根据权利要求观所述的显示模块，其中，所述介质是支架，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。
31.根据权利要求30所述的显示模块，其中，所述介质和所述主支撑件联接到所述罩 壳。
32.根据权利要求20所述的显示模块，其中，所述红外传感器模块与所述主支撑件接触。
33.根据权利要求20所述的显示模块，其中，所述红外传感器模块与所述主支撑件和 所述平面显示面板的非显示区域接触。
34.一种显示装置，该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，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；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以及所述主支 撑件。
35.根据权利要求34所述的显示装置，该显示装置还包括回复反射板，该回复反射板布置在所述平面显示面板的未定位有所述红外传感器模块 的边缘上。
36.根据权利要求35所述的显示装置，其中，所述罩壳是由金属制成的上壳体。
37.根据权利要求35所述的显示装置，其中，所述罩壳是由塑料材料制成的系统盖。
38.根据权利要求35所述的显示装置，其中，所述罩壳包括由金属制成的上壳体和覆 盖所述壳体上部的系统。
39.根据权利要求38所述的显示装置，其中，所述系统具有覆盖所述回复反射板的上 表面。
40.根据权利要求36所述的显示装置，该显示装置还包括位于所述上壳体内的引导结 构，其中，所述回复反射板附连在所述引导结构的一侧上。
41.根据权利要求40所述的显示装置，其中，所述引导结构通过在所述上壳体的内部 处的所述上壳体的引导槽联接到所述上壳体。
42.根据权利要求40所述的显示装置，其中，所述引导结构位于所述平面显示面板的 四侧上。
43.根据权利要求42所述的显示装置，其中，所述引导结构连接在未形成有所述红外 传感器模块的相邻侧。
44.根据权利要求41所述的显示装置，其中，所述引导结构包括主体，该主体位于所述上壳体的下侧；联接部，该联接部从所述主体突出，并且联接到所述上壳体的所述引导槽；支撑件，该支撑件在下部处支撑所述回复反射板，并且按压所述平面液晶显示面板；以及上突起部，该上突起部从所述主体突出，从而与覆盖所述平面显示面板的所述上壳体 的上表面的横向侧接触。
45.根据权利要求44所述的显示装置，其中，包括所述突起部、所述主体、所述支撑件 的所述引导结构的高度被设定为大约Imm至3. 5mm。
46.根据权利要求44所述的显示装置，其中，所述引导结构的水平宽度大约等于Imm至 IOmm0
47.根据权利要求44所述的显示装置，其中，所述引导结构的所述支撑件与所述回复 反射板的厚度相等或比其厚，并且从所述主体突出到所述平面显示面板。
48.根据权利要求34所述的显示装置，其中，所述红外传感器模块包括红外LED，该红外LED用于发射红外光；以及光电传感器，该光电传感器用于感测所接收的光。
49.根据权利要求48所述的显示装置，其中，所述光电传感器实施成包括多个传感器的线性传感器阵列。
50.根据权利要求49所述的显示装置，其中，所述光电传感器沿水平方向具有至少500像素的分辨率。
51.根据权利要求48所述的显示装置，其中，所述红外传感器模块接收并检测从至少 两侧回复反射的光和从位于对角方向的前侧的角部处的另一个红外传感器模块发射的光。
52.根据权利要求48所述的显示装置，其中，如果接触动作发生在特定位置，则所述红 外传感器模块检测到从所述回复反射板反射的反射光和来自另一个红外传感器模块的发 射光被阻挡在所述接触位置处。
53.根据权利要求34所述的显示装置，其中，所述回复反射板包括由多个棱镜组成的 棱镜组，用于执行回复反射操作，其中，所述棱镜的顶点位于从所述平面显示面板至所述上 壳体的方向上。
54.根据权利要求53所述的显示装置，其中，所述回复反射板还包括仅供红外光通过 的滤光器。
55.根据权利要求M所述的显示装置，其中，所述滤光器由丙烯酸树脂形成。
56.根据权利要求M所述的显示装置，其中，所述滤光器由聚甲基丙烯酸(PMMA)或聚 碳酸酯形成。
57.根据权利要求M所述的显示装置，其中，所述滤光器包括玻璃材料。
58.根据权利要求34所述的显示装置，该显示装置还包括接触感测控制器，该接触感测控制器用于控制所述红外传感器模块，其中，所述接触感 测控制器被容纳于用于控制所述平面显示面板的控制单元中。
59.根据权利要求39所述的显示装置，其中，所述红外传感器模块的前部面向所述平 面显示面板的对角角部。
全文摘要
本发明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，所述光学传感单元将平面显示面板的表面用作接触表面，并且包括设置在平面显示面板的角部处的红外传感器模块。
文档编号G06F3/042GK102096526SQ20101058605
公开日2011年6月15日 申请日期2010年12月13日 优先权日2009年12月15日
发明者俞炳天, 孙敏镐, 宋文奉, 张亨旭, 朱炯达, 朴相大, 申载勋 申请人:乐金显示有限公司