触摸板显示器的制作方法

专利名称：触摸板显示器的制作方法
技术领域：
本发明涉及触摸板显示器，更具体地，涉及能够通过减少图像传感 器和红外发光二极管的数量以降低功耗和制造成本并且当屏幕为大尺寸 时能够改善触摸灵敏度的触摸板显示器。
背景技术：
本申请要求2007年12月3日提交的韩国专利申请 No. 10-2007-0124168的优先权，此处以引证的方式并入其全部内容，就 像在此进行了完整阐述一样。
随着计算机广泛用于数据处理，用户日益需要向例如工作站、个人 计算机等的数据处理器输入更多的数据，或者需要利用数据处理器进行 数据处理(例如，数据转换)。在最近开发的数据处理器上可应用各种应 用程序，并且可通过应用程序的组合实现复杂的数据处理。
然而，操作数据处理器非常困难。具体地，几乎没有计算机知识的 人对于处理显示器上显示的数据具有相当的难度。为此，增加了对于能 使甚至几乎没有计算机知识的人容易地处理所显示的数据的这样一种改 良设备的需求。
总体而言，为了处理显示器上显示的数据，操作者需要利用键盘或 鼠标输入用于处理数据的命令，或需要利用键盘或鼠标输入命令以选择 显示器上显示的图标(其表示程序、文件、目录或设备)，以执行期望的 功能。然而，因为利用键盘或鼠标以及图标输入期望命令比较麻烦，几 乎没有计算机知识的用户可能甚至连使用键盘或鼠标都有困难。
为此，为了使几乎没有计算机知识的用户能够容易地操作例如数据 处理器的装置，要求开发具有能够仅通过手指触摸来处理数据的触摸板 的显示器。总体而言，触摸板是在使用显示器的信息通信设备和用户之间形成 接口的各种类型之一。触摸板用作使用户用手指或触控笔直接触摸屏幕 以向设备输入期望信息的输入设备。
存在两种典型触摸板， 一种是电阻型触摸板，另一种是红外触摸板。
电阻型触摸板使用导电膜，并且其被构造为将化学物质涂敷于玻璃 和薄膜之间，并且将薄金属板附接于X轴和Y轴方向上的侧面。如果向 此板加电，则产生预定电阻。如果用手指或其他物体触摸到板的特定部 分，则化学物质对该触摸起反应，并且电阻立刻改变。在位于侧面的金 属板中，从电阻变化中得到用物体触摸的部分的位置坐标。
红外触摸板包括用于在显示面板上辐射交叉条状红外光的红外发生 设备，以及用于感测由红外发生设备产生的红外光的感测设备。在此类 红外触摸板中，如果用手指或其他物体触摸显示面板的特定部分，则中 断了穿过所触摸部分的红外光。例如图像传感器的感测设备感测到红外 光的中断，并由此获得所触摸部分的位置信息。
用户不一定仅触摸到触摸板的中部，而可以触摸到触摸板的任意部 分。为了在触摸板整个区域上提高触摸位置的检测精度，需要多个红外 发生设备，并且因此也需要多个红外感测设备。
美国专利No. 6972401 (于2005年12月6日授权)公开了此类常规 触摸板显示器的示例。
图1是示出常规触摸板显示器的平面图，图2是示出常规触摸板显 示器的红外发光二极管的透视图。
参考图1和图2，常规触摸板显示器1包括具有背光单元(未示出) 和显示面板58的液晶显示模块、以及位于液晶显示模块之上的触摸感测 部件68。
液晶显示模块的显示面板58显示图像，并且液晶显示模块的背光单 元向显示面板58提供光。图l和图2中省略了对背光单元的说明。
背光单元可包括向显示面板58照射光的多个光源(未示出)，安装 有光源的底盖(未示出)和用于将从光源发出的光导向显示面板58的光 学元件，用于将从光源发出的光向显示面板58的整个表面散射的散射板(未示出)，以及位于散射板之上以将从散射板上辐射的散射光导向垂直 于显示面板58的方向的多个光学片(未示出)。
根据向显示面板58提供光的光源的布置结构，背光单元分为侧光型
和直下型。上述背光单元为直下型背光单元。侧光型背光单元的结构是
将光源布置于显示面板58的下侧面。因此，侧光型背光单元具有导光板 以将从光源发出的光导向显示面板58。
在常规触摸板显示器1中，用于感测红外光的触摸感测部件68置于 显示面板58的上角，框64沿着显示面板58的边缘延伸，并且多个红外 发光二极管(IR-LED) 66a置于框64中。IR-LED 66a向显示面板58的 表面60发射红外光。更具体地，IR-LED66a布置于基板66b上，并安装 于框64中。
常规触摸板显示器1的结构使用户能够观察显示面板58上显示的图 像，并可触摸到面板上用户期望的部分，由此输入信息。为此，在显示 面板58的上角设有用于检测用户触摸位置的触摸感测部件68。
从图2所示的IR-LED 66a产生的红外光经由位于框64的光输出面 上的导光板66c向显示面板58的表面60照射。导光板66c用于扩大从
IR-LED 66a发射的红外光的照射范围。导光板66c通常被构造为膜或透
a血 la。
如图2和图3所示，从IR-LED 66a发射的红外光穿过导光板66c， 以扩大红外光的照射范围。接着，红外光照射到显示面板58的表面60。 图3的标号72表示红外光的照射范围被导光板66c扩大。
通过上述构造，从IR-LED 66a产生的红外光照射到显示面板58的 表面60。如果用户观察显示面板58上显示的图像，并且触摸了显示用户 期望信息的特定部分，则中断了入射到包括图像传感器的触摸感测部件 68上的红外光。
触摸感测部件68中所包括的图像传感器具有用于中断可见光并感 测红外光的红外通过滤光片(IR-通过滤光片)。如图4所示，当用户未触 摸到板时，因为红外光入射到图像传感器上，则输入白图像。
如果用户触摸到触摸板，由用户手指中断红外光，由此向图像传感器输入黑图像。
利用红外光的触摸板显示器1通常使用两个或更多个图像传感器分 析触摸到板的物体的图像。之后，利用三角测量方法得出图像的角度和
坐标，并且检测显示面板58的对应于所述坐标的部分，即显示面板58 上用户触摸的部分。结果，所触摸的位置得到确定。
如上构造的常规触摸板显示器1包括多个IR-LED 66a，以准确地检 测用户触摸的位置并提高触摸灵敏度。
因而，上述常规触摸板显示器1具有功耗高和制造成本高的问题。 此外，随着大尺寸显示面板的制造，更增加了IR-LED66a的数量。因此， 功耗和制造成本显著地增加。

发明内容
因为常规触摸板显示器包括位于液晶面板背面上的多个红外灯，以 准确地检测用户触摸的位置，所以常规显示器具有功耗高和制造成本高 的问题。此外，因为随着大尺寸显示面板的制造，更增加了红外灯的数 量，所以功耗和制造成本显著地增加。
因此，本发明涉及一种触摸板显示器，其基本消除由于现有技术的 限制和缺陷引起的一个或多个问题。
本发明的目的是提供一种触摸板显示器，其能够通过减少图像传感 器和红外灯的数量而减少功耗和制造成本，并且即使当显示屏具有大尺 寸时也能够改善触摸灵敏度。
本发明的附加优点、目的和特征将在下面的描述中描述且其一部分 对于阅读下面内容的本领域普通技术人员将变得明显，或者可以通过本 发明的实践来了解。通过书面的说明书及其权利要求以及附图中特别指 出的结构可以实现和获得本发明的目的和其他优点。
为了实现本发明的目的和其他优点，并且根据本发明的目的，如此
处具体体现和广泛描述的， 一种触摸板显示器，包括通过调节从背光
单元提供的光的透射率而显示图像的液晶面板；以及位于上述液晶面板 的一t.边缘以检测用户触摸的位置的触摸感测部件。所述触摸感测部件包括用于产生和发射红外光的多个红外灯；安装有红外灯的红外光反射 管，每个红外光反射管具有在与液晶面板上表面相面对的表面上均匀形 成的多个光输出区域和多个非输出区域，以使得从红外灯发射的红外光 均匀地照射到液晶面板的上表面；以及用于感测从红外灯发射的红外光 的多个图像传感器。
应当理解上述一般描述和下面的详细描述是示例性和说明性的，且 旨在提供如权利要求限定的本发明实施方式的进一步解释。


附图被包括在本说明书中以提供对本发明的进一步理解，并结合到 本说明书中且构成本说明书的一部分，附图示出了本发明的实施方式， 且与说明书一起用于解释本发明的原理。附图中
图1是示例出常规触摸板显示器的平面图2是示例出常规触摸板显示器的红外发光二极管的透视图3是示例出从图2中的红外发光二极管发射的红外光范围的视图4是示例出利用图像传感器感测触摸板上的触摸的方法的视图5是示例出根据本发明的触摸板显示器的截面图6是示例出根据本发明的触摸板显示器的触摸感测部件的透视
图7至图9是示例出根据本发明的触摸板显示器的红外光反射管的
视图10是示例出从红外灯发射的红外光依据距离变化的强度的视图； 图11是示例出适用于大尺寸显示屏的红外灯和图像传感器的布置的 视图；以及
图12是示例出适用于小尺寸显示屏的红外灯和图像传感器的布置 的视图。
具体实施例方式
下面将详细描述涉及触摸板显示器的本发明优选实施方式，在附图中示例出了其示例。在可能的情况下，相同的标号在整个附图中代表相 同或类似部件。
图5是示例出根据本发明的示例性实施方式的触摸板显示器的截面 图，图6是示例出根据本发明的示例性实施方式的触摸板显示器的触摸 感测部件的透视图。
参考图5和图6，根据本发明的触摸板显示器100包括背光单元、 接收从背光单元提供的光并通过调节光透射率显示图像的液晶面板118、 以及位于包括背光单元和液晶面板118的液晶显示模块之上的触摸感测 部件130。
背光单元包括用于向液晶面板118照射光的多个灯110 (光源)、安 装有灯110的底盖102和用于将从灯110发射的光导向液晶面板118的 光学元件、以及连接于底盖102以支撑灯110的灯座112。在此实施方式 中，所述光学元件包括用于将从灯110发射的光向液晶面板118的整个 表面散射的散射板104、以及位于所述散射板104之上用于将从散射板 104辐射的散射光导向垂直于液晶面板118的方向的多个光学片106。此 外，位于侧框108之上的透明板122支撑液晶面板118。
用于向液晶面板118提供光的每一个灯110主要构造为冷阴极荧光 灯，所述冷阴极荧光灯包括玻璃管、位于玻璃管内的惰性气体、以及分 别位于玻璃管两个端部的阴极和阳极。惰性气体填充于玻璃管中，并且 荧光物质涂覆在玻璃管的内壁上。已经将冷阴极荧光灯描述为用作向液 晶面板118提供光的光源，然而光源不限于冷阴极荧光灯。发光二极管 (LED)或用于平板显示器的其他类型的光源也可应用于本发明。
如图5所示，触摸感测部件130位于液晶面板118的上边缘，以感 测用户或物体在板上的触摸。
液晶面板118设置于透明板122之上。液晶面板118通过调节来自 背光单元的光的透射率显示图像。液晶面板118包括上基板116和下基 板114。在上基板116和下基板114之间设置有液晶，并且上基板116和 下基板114之间还设置有间隔物(未示出)，以在基板116和114之间保 持恒定间隙。尽管未在附图中示出，在液晶面板118的上基板116上形成滤色片、 公共电极、以及黑底。并且尽管未在附图中示出，在液晶面板118的下 基板114上形成例如数据线和选通线的信号线。在数据线和选通线的交 叉处形成薄膜晶体管(TFT，未示出)。TFT对来自选通线的扫描信号(选 通驱动信号)做出响应，并且将来自数据线的模拟视频信号提供到液晶 单元。上偏振片粘接于液晶面板118的上基板116，下偏振片粘接于下基 板114的背面。
尽管描述了根据本发明的图像显示器中使用了 TFT型液晶面板，有 机发光二极管(OLED)、等离子显示面板(PDP)、表面传导电子发射式 显示器(SED)、场发射显示器(FED)或阴极射线管(CRT)也可应用 于根据本发明的触摸板显示器。
根据本发明的触摸板显示器100构造为使得用户能够观察液晶面板 118上显示的图像，并触摸面板118上用户期望的部分，由此输入信息。 为此，用于检测用户或物体触摸的位置的触摸感测部件130设置于液晶 面板118的上边缘，并位于间隔物124之上。
如图5和图6所示，触摸感测部件130包括用于产生和发射红外光 的多个红外灯132、安装有红外灯132的并用于将来自红外灯132的红外 光均匀地照射在液晶面板118的上表面上的红外光反射管150、以及用于 感测从红外灯132发射的红外光的多个图像传感器160。在一个实施方式 中，红外灯132可以是发光二极管，但不限于此。'
红外灯132安装于红外光反射管150的内部。
如图6所示，包含多个红外灯132的每个红外光反射管150以长直 角平行六面体形状形成，并具有2mm到10mm的宽度和2mm到10mm 的高度。各红外光反射管150的长度可以根据液晶面板118的尺寸改变。
并且，各红外光反射管150的宽度和高度可根据位于红外光反射管 150内的红外灯132的尺寸改变。
红外光反射管150由能够反射红外光的材料制成，以减少从红外灯 132产生的红外光的损失。红外光反射管150的整个表面可由能够反射红 外光的材料制成，或者仅仅是红外光照射到的红外光反射管150的内表面涂覆有反射片或反射材料。
红外光反射管150的一个表面包括多个狭缝，从红外灯132产生的 红外光可通过所述狭缝向外照射。详细地说，照射进红外光反射管150 的红外光完全从位于红外光反射管150的内表面上的反射片或反射材料反射。
为了使从红外光反射管150的内表面反射的红外光向外照射，在红 外光反射管150的与液晶面板118的上表面相面对的表面形成多个狭缝， 并且由所述狭缝限定光输出区域154，以使得红外光能够透过光输出区域 154向外照射。如果照射进红外光反射管150的红外光入射到由反射材料 制成的非输出区域152上，则红外光连续反射。如臬红外光入射到由狭 缝限定的光输出区域154上，则红外光向外输出(照射)，即输出到液晶 面板118的上表面上。
图6中示出了在红外光反射管150形成的各狭缝形成为沿垂直方向 延伸的长矩形形状，然而如图8所示，光输出区域154可通过均匀布置 于红外光反射管150的整个表面的方形狭缝限定。可选地，如图9所示， 光输出区域154和非输出区域152可由类似砌砖方式形成的狭缝限定。
如图7所示，除了安装有图像传感器160的液晶面板118的上边缘， 每个均具有在与液晶面板118的上表面相面对的表面上形成的狭缝的红 外光反射管150沿液晶面板118的上边缘以"U"形布置，以均匀地向液 晶面板118的上表面照射红外光。
如上所述，根据本发明的触摸板显示器IOO包哮红外光反射管150， 各红外光反射管150具有由在与液晶面板118的上表面相面对的表面形 成的狭缝所限定的光输出区域和非输出区域。因此，可利用比常规触摸 板显示器的红外灯数量更少的红外灯132将红外光均匀地照射到液晶面 板118的上表面。此外，在不需要常规触摸板显示器中使用的导光板的 情况下，红外光可均匀地照射到液晶面板118的上表面。
在上述根据本发明的触摸板显示器100中，如果用户观察液晶面板 188上显示的图像，并触摸了板上显示有用户期望的信息的部分，由图像 传感器160检测到用户在板上的触摸。图像传感器160具有红外通过滤光片(IR-通过滤光片)。当用户或 物体不触摸液晶面板118时，从红外灯132发射的红外光通过IR-通过滤 光片入射到图像传感器160，并且向图像传感器160输入白图像。
另一方面，如果用户或物体触摸到液晶面板118，红外光被用户手指 或物体中断，并且不能入射到图像传感器160上，则向图像传感器160 输入黑图像。
根据本发明的使用红外光的触摸板显示器100利用两个或更多个图 像传感器160分析触摸了板的物体的图像。之后，利用三角测量方法得 出图像的角度和坐标，并且检测液晶面板118对应于所述坐标的部分， 即液晶面板118的由用户或物体触摸的部分。结果，确定所触摸的位置。
上述根据本发明的触摸板显示器消除了常规触摸板显示器的缺点 (高功耗和高制造成本)，在常规触摸板显示器中，多个红外灯与背光单 元的光源一起设置以获得精确的触摸灵敏度并且利用导光板检测用户或 物体是否触摸了板或所触摸的位置。换句话说，根据本发明的触摸板显 示器通过使用数量更少的红外灯并取消导光板来实现精确的触摸灵敏 度，同时减少功耗和制造成本。
液晶面板118以包括四个边的矩形形成。位于液晶面板118的上边 缘的图像传感器160可置于液晶面板118的四个边任意之一上，或可置 于液晶面板118的相邻边结合的角上。
图IO是示例从红外灯发射的红外光依据距离变化的强度的视图，图 11是示例出适用于大尺寸显示屏的红外灯和图像传感器的布置的视图。
如上所述，存在制造大尺寸显示器的增长趋势，因此也正在开发大 尺寸触摸板显示器。随着大尺寸显示面板的进展，用户或物体可更方便 地触摸显示了用户期望信息的板的部分。然而，如图10所示，大尺寸触 摸板可能具有的问题是从红外灯发射的红外光的强度根据距离变化而变 得较弱，并且对用户或物体的触摸的灵敏度变差。
为了解决此类问题，如图11所示，根据本发明的触摸板显示器构造 为在从红外灯132发射的红外光的强度下降到图像传感器160能够感测 到用户或物体的触摸的阈值之下的位置上额外地提供红外灯132。结果，即使是大尺寸触摸板显示器(例如42英寸的)也可对用户或物体的触摸
具有高灵敏度。 .
如图12所示，在小尺寸触摸板显示器(例如7英寸的)中，在每个 红外光反射管150的端部仅布置一个或两个红外灯132可满足图像传感 器160能够感测到用户或物体的触摸的阈值条件。然而，在大尺寸显示 器中由仅仅一个或两个红外灯132不能保持高触摸灵敏度。这是因为从 红外灯132发射的红外光的强度与距离增加成反比地降低(参考图10)。
示出红外光强度和距离之间的关系的图10是从利用具有160至 200mW的输出的红外发光二极管的测量测试而获得的。基于该测试结果， 根据本发明的触摸板显示器构造为使得红外灯132沿红外光反射管150 的纵向以150mm规则间隔布置。此外，为了保持对用户或物体的触摸的 较高灵敏度，图像传感器160额外地布置于显示器的宽度方向或纵向的 中部以及角部。
尽管参考图10和图11描述了红外灯132以150mm间隔布置，红外 灯之间的间隙可根据红外灯132的输出而改变。例如，如果每个红外发 光二极管132的输出低于上述测量测试中所使用的红外发光二极管的160 到200mW的输出，则红外灯132之间的间隙变为小于150mm。另一方 面，如果每个红外发光二极管132的输出大于160到200mW的输出，则 间隙变为大于150mm。
如上所述，根据本发明的触摸板显示器构造为使得在从红外灯132 发射的红外光的强度降低到图像传感器160能够感测到用户或物体的触 摸的阈值之下的位置额外地提供红外灯132。结果，即使是大尺寸触摸板 显示器也可对用户或物体的触摸具有高灵敏度。
此外，根据本发明的触摸板显示器可优化适用于触摸板的尺寸的红 外灯132和图像传感器160的数量，并且即使液晶面板118具有大尺寸， 所述触摸板显示器也可将从优化数量的红外灯132卢生的红外光均匀地 照射到液晶面板118的整个上表面。结果，即使是大尺寸触摸板显示器， 也可通过利用数量相对较少的红外灯132和取消导光板来实现精确触摸 灵敏度，同时减少功耗和制造成本。如上所述，根据本发明的触摸板显示器具有以下效果 首先，与红外灯安装于背光单元的常规触摸板显示器相比，通过大 大减少红外灯数量可降低功耗和产品价格。
第二，利用数量减少的红外灯和图像传感器，即使是大尺寸触摸板，
也可具有高触摸灵敏度。
第三，通过取消常规触摸板显示器中所使用的昂贵的导光板，可降 低产品价格。
第四，通过减少红外灯和图像传感器的数量并取消其他类型的触摸 板显示器中所使用的导光板，产品变得坚固并且生产效率提高。
对于本领域技术人员而言很明显，在不偏离本发明的精神或范围的 条件下，可以在本发明的实施方式中做出各种修改和变型。因而，本发 明的实施方式在落入所附权利要求及其等同物的范围内的条件下旨在涵 盖本发明的修改和变型。
权利要求
1、一种触摸板显示器，该触摸板显示器包括通过透射从背光单元提供的光而显示图像的液晶面板；以及位于所述液晶面板的上边缘以检测由用户或物体触摸的位置的触摸感测部件，其中所述触摸感测部件包括用于产生和发射红外光的多个红外灯；安装有所述红外灯的红外光反射管，每个红外光反射管具有在与所述液晶面板的上表面相面对的表面形成的多个光输出区域和多个非输出区域，以使得从所述红外灯发射的红外光照射到所述液晶面板的上表面；以及用于感测从所述红外灯发射的红外光的多个图像传感器。
2、 根据权利要求1所述的触摸板显示器，其中每个红外光反射管被 形成为长直角平行六面体形状。
3、 根据权利要求1所述的触摸板显示器，其中在每个红外光反射管 的表面形成的每个光输出区域具有沿垂直方向延伸的长矩形形状、或方 形形状。 .
4、 根据权利要求1所述的触摸板显示器，其中所述图像传感器设置 于所述液晶面板的上边缘。
5、 根据权利要求4所述的触摸板显示器，其中所述液晶面板被形成 为具有四条边的矩形形状，并且所述液晶面板的上边缘上的图像传感器位于所述液晶面板的四条边 的任意一边上，或位于所述液晶面板的相邻边结合的角部上。
6、 根据权利要求1所述的触摸板显示器，其中至少一个所述图像传 感器位于所述液晶面板的各个上边缘的中部。
全文摘要
触摸板显示器。本发明公开了一种触摸板显示器。所述触摸板显示器包括通过调节从背光单元提供的光的透射率而显示图像的液晶面板，以及位于所述液晶面板的上边缘以检测由用户或物体触摸的位置的触摸感测部件。所述触摸感测部件包括用于产生和发射红外光的多个红外灯；安装有所述红外灯的红外光反射管，每个红外光反射管具有在与液晶面板的上表面相面对的表面均匀形成的多个光输出区域和多个非输出区域，以使得从红外灯发射的红外光均匀地照射到液晶面板的上表面；以及用于感测从红外光反射管的光输出区域输出的红外光的多个图像传感器。因此，减少了红外灯和图像传感器的数量，降低了功耗和制造成本，并且提高了生产效率。即使是大尺寸显示器也具有高触摸灵敏度。
文档编号G06F3/041GK101452358SQ200810165969
公开日2009年6月10日 申请日期2008年9月28日 优先权日2007年12月3日
发明者俞炳天, 孙敏镐, 崔钟性, 张亨旭, 李相来, 裵相赫 申请人:乐金显示有限公司