专利名称：触摸显示装置及触摸位置检测方法
技术领域：
本发明涉及触控显示，尤其涉及触摸显示装置及触摸位置检测方法。
背景技术：
随着手机等电子设备的高性能及多样化的发展，表面安装有透光性触摸单元的液晶显示器产量逐步增加，这种液晶显示器通常称为触摸显示装置。安装有触摸显示装置的电子设备的使用者一边对液晶显示器的显示内容进行视觉确认，一边用手指或触摸笔接触触摸单元，从而实现对电子设备各项功能的触摸控制。目前被广泛应用的触摸显示装置是电容式触摸显示装置；电容式触摸显示装置包括设置在最外层的、用于保护触摸单元的透明保护层，触摸单元位于保护层与液晶显示器之间，触摸单元是由透明电极和绝缘层形成的多层结构。当用手指或触摸笔接触到保护层的表面时，由于人体电场的作用，人体和透明电极间形成一个耦合电容，在触摸点，透明电极会与手指或触摸笔形成电流通路，使得透明电极上的电流流向该触摸点，通过检测电流的强弱就能获取触摸点的位置。使用上述电容式触摸显示装置时，由于液晶显示器表面上形成的触摸单元为多层结构，这个多层结构中的每一层对不同波长光的透光率不同，液晶显示器表面显示图像时发出的光线经过该多层结构后进入人眼，会产生图像色彩失真的问题；另外，由于光线会在各层间的反射，液晶显示器表面显示图像时发出的光线经过该多层结构后进入人眼，会产生图像模糊的问题。
发明内容
本发明的实施例提供一种触摸显示装置及触摸位置检测方法，解决了使用现有的电容式触摸显示装置时，存在图像色彩失真和图像模糊的问题。为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案:一种触摸显示装置，包括显示器，还包括导光组件及检测单元；所述导光组件与所述显示器的除出光面以外的表面相对设置，用于当触摸物与所述显示器出光面接触时将所述触摸物表面反射的光线及此时所述显示器出光面发出的光线导入所述检测单元；所述检测单元与所述显示器的底面相对设置，用于根据获取的所述光线生成包含所述触摸物在所述显示器出光面上触摸位置的触摸图像。具体地，所述导光组件包括第一反射镜、第二反射镜及凹面镜；所述显示器的出光面与所述显示器的侧面相交形成顶面侧边，所述显示器的底面与所述显示器的侧面相交形成底面侧边；所述第一反射镜环绕所述顶面侧边；所述第二反射镜环绕所述底面侧边；所述凹面镜贴覆于所述显示器的底面。优选地，所述检测单元为面阵电荷耦合器件，所述面阵电荷耦合器件与所述凹面镜相对设置。
为了保护显示器，触摸显示装置还包括保护层，覆盖于所述显示器的出光面上。
本发明实施例提供的触摸显示装置中，由于导光组件能够当触摸物与显示器出光面接触时将触摸物表面反射的光线及此时显示器出光面发出的光线导入检测单元；而且检测单元与显示器的底面相对设置，还能够根据获取的上述光线生成包含触摸物在显示器出光面上触摸位置的触摸图像，因此能实现触摸物的触摸位置检测，而且由于导光组件与显示器的除出光面以外的表面相对设置，且检测单元与显示器的底面相对设置，使得显示器出光面上发出的光线能够不受导光组件和检测单元的阻挡，直接进入人眼，从而使得显示器显示的图像看起来清晰且色彩逼真。一种触摸位置检测方法，使用了上述触摸显示装置，所述方法包括:(I)、当触摸物与所述显示器出光面接触时，所述导光组件将所述触摸物表面反射的光线及此时所述显示器出光面发出的光线导入所述检测单元；(2)、所述检测单元根据获取的所述光线生成包含所述触摸物在所述显示器出光面上触摸位置的触摸图像。进一步地，所述触摸图像为灰度图像，所述触摸位置检测方法还包括:将所述触摸物与所述显示器出光面接触时，所述显示器显示的图像进行灰度处理形成第一灰度图像；利用预设的补偿参数对所述触摸图像进行修正，得到第二灰度图像；将所述第二灰度图像与所述第一灰度图像进行图像差分，得到第三灰度图像；根据所述第三灰度图像中所述触摸物图像的坐标，获取所述触摸物在所述显示器出光面上的触摸位置。优选地，在所述步骤(I)之前还包括:获取所述显示器出光面在无触摸状态下显示的第一图像及此时检测单元生成的第四灰度图像；对所述第一图像进行灰度处理生成第五灰度图像；将所述第四灰度图像与所述第五灰度图像进行图像差分，获取所述补偿参数。本发明实施例提供的触摸位置检测方法，由于使用了上述触摸显示装置，使得其显示的图像看起来清晰且色彩逼真。另外，由于根据检测单元生成的触摸图像可以获知触摸物在显示器出光面上的触摸位置，因此，可实现触摸物对显示器的触控操作。
为了更清楚地说明 本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。图1为本发明实施例提供的触摸显示装置的剖面图；图2为图1的触摸显示装置的俯视图；图3为本发明实施例提供的一种触摸位置检测方法的流程图；图4为本发明实施例提供的对触摸图像进一步处理的步骤流程图；图5为本发明实施例提供的获得补偿参数的方法流程图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。本发明实施例提供了一种触摸显示装置，如图1和图2所示，包括显示器11，还包括导光组件12及检测单元13 ;导光组件12与显示器11的除出光面113以外的表面相对设置(如侧面111和底面112)，用于当触摸物14与显示器出光面113接触时将触摸物14表面反射的光线及此时显示器11出光面113发出的光线导入检测单元13 ;检测单元13与显示器11的底面112相对设置，用于根据获取的上述光线生成包含触摸物14在显示器出光面113上触摸位置的触摸图像。本发明实施例提供的触摸显示装置中，由于导光组件12能够当触摸物14与显示器11出光面113接触时将触摸物14表面反射的光线及此时显示器11出光面113发出的光线导入检测单元13 ;而且检测单元13与显示器11的底面112相对设置，还能够根据获取的上述光线生成包含触摸物14在显示器11出光面113上触摸位置的触摸图像，因此能实现触摸物14的触摸位置检测，而且由于导光组件12与显示器11的除出光面113以外的表面相对设置，且检测单元13与显示器11的底面112相对设置，使得显示器11出光面113上发出的光线能够不受导光组件12和检测单元13的阻挡，直接进入人眼，从而使得显示器11显示的图像看起来清晰且色彩逼真。需要说明的是:图1中所示的带黑色实心箭头的线为触摸物14表面反射的光线及显示器11出光面113发出 的光线。显示器可以为任何具有显示图像功能的装置，如常用的液晶显示器。上述实施例描述的触摸显示装置中，如图1和图2所示，导光组件12优选地包括第一反射镜121、第二反射镜122及凹面镜123 ;显示器11的出光面113与显示器11的侧面111相交形成顶面侧边，显示器11的底面112与显示器11的侧面111相交形成底面侧边；第一反射镜121环绕顶面侧边；第二反射镜122环绕底面侧边；凹面镜123贴覆于显示器11的底面112。当触摸物14与显示器出光面113接触时第一反射镜121和第二反射镜122能够将触摸物14表面反射的光线及此时显示器11出光面发出的光线导入凹面镜123，由于检测单元13的体积通常较小，所以需要先将上述光线经凹面镜123聚焦后再导入检测单元13。当然，导光组件12中各组成构件的位置也可不局限于图1和图2所示，只要不与显示器11的出光面113相对，且能够将触摸物14表面反射的光线与显示器出光面113发出的光线导入检测单元13的位置均可设置导光组件12。上述实施例描述的触摸显示装置中，如图1和图2所示，检测单元13优选为面阵CCD (Charge-coupled Device,电荷耦合器件)，面阵电荷耦合器件与凹面镜123相对设置。其中，面阵CCD是由多个CCD在同一个平面内阵列排布形成的装置，电荷耦合器件在接受光线照射时，能够将该光线中的光强信号转换为电压信号输出，且光强信号与电压信号成线性关系。面阵CCD接受由导光组件导入的光线，其中的每一个电荷耦合器件将其接受到的光强信号转换为电压信号输出，电压信号的值与一幅图像中一个像素的灰阶值对应，所以面阵CCD产生的所有电压信号就能形成一幅灰度图像，即形成触摸图像，该灰度图像反映的是显示器11显示的图像连同显示器附近物体(触摸物14)的影像，触摸物14的影像在该灰度图像中的坐标位置反映了触摸物14在显示器11出光面113上触摸位置，也就是说，触摸图像包含触摸物14在显示器出光面113上触摸位置的触摸图像。当然，检测单元13并不限于面阵(XD，也可以是本领域技术人员所知的其它装置以将获取的光线转换为包含触摸物14在显示器出光面113上触摸位置的触摸图像。上述实施例描述的触摸显示装置中，触摸显示装置还可以包括保护层(图中未示出)，覆盖于显示器11的出光面113上。保护层能够对显示器11起保护作用，防止显示器11在触摸物14外力的作用下被刮伤或撞击。
本发明实施例还提供了一种触摸位置检测方法，如图3所示，使用了上述实施例描述的触摸显示装置，该方法包括如下步骤。301、当触摸物与显示器出光面接触时，导光组件将触摸物表面反射的光线及此时显示器出光面发出的光线导入检测单元。具体地，当触摸物与显示器出光面接触时，显示器有图像，该图像的光线从显示器出光面发出。302、检测单元根据获取的光线生成包含触摸物在显示器出光面上触摸位置的触摸图像。本发明实施例提供的触摸位置检测方法中，由于使用了上述实施例描述的触摸显示装置，使得其显示的图像看起来清晰且色彩逼真。另外，由于根据检测单元生成的触摸图像可以获知触摸物在显示器出光面上的触摸位置，因此，可实现触摸物对显示器的触控操作。作为上述实施例提供的触摸位置检测方法的改进，该方法还可以包括对触摸图像进一步处理的步骤，待处理的触摸图像必须是灰度图像，如图4所示。需要说明的是:下面实施例中在“灰度图像”之前使用的“第一”、“第二”等词中的数量词仅为了区别各“灰度图像”，各数量词中的数字并不代表各“灰度图像”形成的顺序。401、将触摸物与显示器出光面接触时，显示器显示的图像进行灰度处理形成第一灰度图像。402、利用预设的补偿参数对触摸图像进行图像修正，得到第二灰度图像。具体地，由于导光组件在导引触摸物表面反射的光线及显示器出光面产生的光线时，会将一部分环境光导引至检测单元，使得检测 的精度变差，因此，必须消除环境光的不利影响。这个补偿参数就是用来将环境光引入的检测噪声从检测得到的触摸图像中消除的。这个补偿参数是对应每个像素的显示灰阶值的集合，可以是本领域技术人员反复实验后获得的经验值，也可以通过下面图5描述的方法获得。通过补偿参数消除了触摸图像中存在的环境光噪声后，可以获得修正后的触摸图像，即第二灰度图像。403、将第二灰度图像与第一灰度图像进行图像差分，得到第三灰度图像。具体地，图像差分就是将两个图像相同位置像素的显示灰阶值相减，这个操作会将第二灰度图像中与第一灰度图像相同的内容去除，也就是将第二灰度图像中对应显示器上显示图像的部分去除，从而得到的单纯的触摸物的图像。404、根据第三灰度图像中触摸物图像的坐标，获取触摸物在显示器出光面上的触摸位置。具体地，根据触摸物图像的坐标，可以映射得出触摸物在显示器出光面上的坐标，从而获取触摸物在显示器出光面上的触摸位置。图5示出了获得补偿参数的一种方法，该方法包括如下步骤。501、获取显示器出光面在无触摸状态下显示的第一图像及此时检测单元生成的第四灰度图像。具体地，检测单元运行过程中会将接受到的光线转换成灰度图像。502、对第一图像进行灰度处理生成第五灰度图像。
503、将第四灰度图像与第五灰度图像进行图像差分，获取补偿参数。第五灰度图像是由显示器出光面在无触摸状态下显示的图像生成的，第四灰度图像是由检测单元生成的，图像差分就是将两个图像相同位置像素的显示灰阶值相减，得到灰阶差值就是环境光所引起的图像噪声，所有像素的灰阶差值的集合构成该补偿参数。本发明实施例主要用于具有触摸控制功能的设备。以上所述，仅为本发明的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为
准。`
权利要求
1.一种触摸显示装置，包括显示器，其特征在于，还包括导光组件及检测单元； 所述导光组件与所述显示器的除出光面以外的表面相对设置，用于当触摸物与所述显示器出光面接触时将所述触摸物表面反射的光线及此时所述显示器出光面发出的光线导入所述检测单元；所述检测单元与所述显示器的底面相对设置，用于根据获取的所述光线生成包含所述触摸物在所述显示器出光面上触摸位置的触摸图像。
2.根据权利要求1所述的触摸显示装置，其特征在于，所述导光组件包括第一反射镜、第二反射镜及凹面镜； 所述显示器的出光面与所述显示器的侧面相交形成顶面侧边，所述显示器的底面与所述显示器的侧面相交形成底面侧边； 所述第一反射镜环绕所述顶面侧边；所述第二反射镜环绕所述底面侧边； 所述凹面镜贴覆于所述显示器的底面。
3.根据权利要求1或2所述的触摸显示装置，其特征在于，所述检测单元为面阵电荷耦合器件，所述面阵电荷耦合器件与所述凹面镜相对设置。
4.根据权利要求1所述的触摸显示装置，其特征在于，还包括保护层，覆盖于所述显示器的出光面上。
5.一种触摸位置检测方法，其特征在于，使用了权利要求1-4任一项所述的触摸显示装置，所述方法包括: (1)、当所述触摸物与所述显示器出光面接触时，所述导光组件将所述触摸物表面反射的光线及此时所述显示器出光面发出的光线导入所述检测单元； (2)、所述检测单元根据 获取的所述光线生成包含所述触摸物在所述显示器出光面上触摸位置的触摸图像。
6.根据权利要求5所述的触摸位置检测方法，其特征在于，所述触摸图像为灰度图像，该方法还包括: 将所述触摸物与所述显示器出光面接触时，所述显示器显示的图像进行灰度处理形成第一灰度图像； 利用预设的补偿参数对所述触摸图像进行修正，得到第二灰度图像； 将所述第二灰度图像与所述第一灰度图像进行图像差分，得到第三灰度图像； 根据所述第三灰度图像中所述触摸物图像的坐标，获取所述触摸物在所述显示器出光面上的触摸位置。
7.根据权利要求6所述的触摸位置检测方法，其特征在于，在所述步骤(I)之前还包括: 获取所述显示器出光面在无触摸状态下显示的第一图像及此时检测单元生成的第四灰度图像； 对所述第一图像进行灰度处理生成第五灰度图像； 将所述第四灰度图像与所述第五灰度图像进行图像差分，获取所述补偿参数。
全文摘要
本发明实施例提供了一种触摸显示装置及触摸位置检测方法，涉及触控显示技术领域，解决了使用现有的电容式触摸显示装置时，存在图像色彩失真和图像模糊的问题。本发明实施例提供的触摸显示装置，包括显示器，还包括导光组件及检测单元；导光组件与显示器的除出光面以外的表面相对设置，用于当触摸物与显示器出光面接触时将触摸物表面反射的光线及此时显示器出光面发出的光线导入检测单元；检测单元与显示器的底面相对设置，用于根据获取的光线生成包含触摸物在显示器出光面上触摸位置的触摸图像。本发明实施例主要用于具有触摸控制功能的设备。
文档编号G06F3/041GK103235668SQ20131017898
公开日2013年8月7日 申请日期2013年5月15日 优先权日2013年5月15日
发明者王智勇 申请人:北京京东方光电科技有限公司