一种复用触摸显示屏的触控设备的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种复用触摸显示屏的触控设备，包括USB接口、处理器、触摸显示屏、比较模块和接口切换模块，通过比较模块检测外部主机是否插入，当外部主机没有插入时输出高电平，接口切换模块控制USB接口、处理器和触摸显示屏依次电连接，使处理器给显示屏和USB接口供电；当外部主机插入时输出低电平，接口切换模块控制处理器与USB接口和触摸显示屏断开连接、同时USB接口与触摸显示屏和外部主机电连接，使处理器不对USB接口和触摸显示屏供电，同时外部主机通过USB接口对触摸显示屏供电，从而触摸显示屏的触控信号可以通过USB接口传输给外部主机，实现对外部主机的控制，实现了触摸显示屏复用显示和触摸控制的功能。
【专利说明】一种复用触摸显示屏的触控设备
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电子设备领域，特别涉及一种复用触摸显示屏的触控设备。
【背景技术】
[0002]科学技术突飞猛进，在电子产品向着更简洁、更智能、更人性化发展的今天，触屏操作已成为主流的控制方式。手机、电脑、MP3、智能电视等触屏终端具有显示直观、操作方便、符合用户使用习惯等特点。
[0003]因为电视的屏幕尺寸大,部分用户使用电视机作为PC (personal computer,个人计算机)主机的显示器来使用以达到更好的观看效果，但此种方式仅限于台试电脑。而且由于电视触摸屏与电视机内部的机芯板的处理器电连接，使电视触摸屏的数据不能输给PC主机，因此，不能通过电视触摸屏来控制PC主机。可见，现有的电视机作为PC主机的显示器使用时，不能作为PC主机的触摸屏使用，其使用场景单一。
【发明内容】
[0004]鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种复用触摸显示屏的触控设备，以解决现有技术中的触控设备，不能通过触控方式控制外部主机的问题。
[0005]为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案:
[0006]一种复用触摸显示屏的触控设备，包括USB接口、处理器和触摸显示屏，其还包括:
[0007]用于检测外部主机是否接入USB接口，输出相应的高低电平信号的比较模块；
[0008]用于根据比较模块输出的高低电平信号，相应控制USB接口、处理器和触摸显示屏依次电连接，或者控制处理器与USB接口和触摸显示屏断开连接、同时使USB接口与触摸显示屏和外部主机电连接的接口切换模块；
[0009]所述接口切换模块连接USB接口、处理器、触摸显示屏和比较模块，所述比较模块连接USB接口。
[0010]所述的复用触摸显示屏的触控设备中，所述接口切换模块包括:第一切换芯片、第二切换芯片、第一二极管和开关控制单元；
[0011]所述第一切换芯片的VCC端和OE端连接VDD3V3供电端、第一切换芯片的D+端和D-端分别连接USB接口的D+端和D-端、第一切换芯片的S端连接比较模块的输出端、第一切换芯片的HSDl+端和HSDl-端连接处理器、第一切换芯片的HSD2+端和HSD2-端分别连接第二切换芯片的HSD2+'端和HSD2-'端；
[0012]所述第二切换芯片的VCCT端和OE'端连接VDD3V3供电端，第二切换芯片的Y端连接比较模块的输出端，第二切换芯片的D+端和D-端连接所述触摸显示屏，第二切换芯片的HSDl+'端和HSDl-'端连接处理器；
[0013]所述第一二极管的正极通过开关控制单元连接所述比较模块的输出端，第一二极管的负极连接USB接口的VUSB端和比较模块的输入端。[0014]所述的复用触摸显示屏的触控设备中，所述开关控制单元包括MOS管、三极管和第一电阻，所述MOS管的源极连接第一二极管的正极，所述MOS管的漏极连接5V供电端、还通过第一电阻连接三极管的集电极，MOS管的栅极连接三极管的集电极；所述三极管的基极连接比较模块的输出端，三极管的发射极接地。
[0015]所述的复用触摸显示屏的触控设备中，所述接口切换模块还包括第一压敏保护器和第二压敏保护器；所述第一压敏保护器的一端连接USB接口的D+端，所述第一压敏保护器的另一端接地；所述第二压敏保护器的一端连接USB接口的D-端，所述第二压敏保护器的另一端接地。
[0016]所述的复用触摸显示屏的触控设备中，所述接口切换模块还包括:第一滤波单元，所述第一滤波单元的一端连接第一二极管的负极、比较模块和USB接口的VUSB端，第一滤波单元的另一端接地。
[0017]所述的复用触摸显示屏的触控设备中，所述第一切换芯片和第二切换芯片均采用型号为FUSB30MUX的集成芯片。
[0018]所述的复用触摸显示屏的触控设备中，所述比较模块包括运放芯片和第二二极管，所述第一二极管的压降大于第二二极管的压降；
[0019]所述运放芯片的第2端连接所述第一二极管的负极和USB接口的VUSB端，所述运放芯片的第3端连接所述第二二极管的负极，所述第二二极管的正极连接5V供电端，所述运放芯片的第I端连接所述三极管的基极、第一切换芯片的S端和第二切换芯片的S,端，运放芯片的第8端连接Vcc_12V供电端。
[0020]所述的复用触摸显示屏的触控设备中，所述运放芯片采用型号为RC4558的集成
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[0021]所述的复用触摸显示屏的触控设备中，所述比较模块还包括第二滤波单元，所述第二滤波单元的一端连接所述Vcc_12V供电端和运放芯片的第8端，第二滤波单元的另一端接地。
[0022]所述的复用触摸显示屏的触控设备中，所述触控设备为平板电脑或者智能电视。
[0023]相较于现有技术，本实用新型提供的复用触摸显示屏的触控设备，通过比较模块来检测外部主机是否插入，当外部主机没有插入时，比较模块输出高电平,接口切换模块根据比较模块输出的高低电平信号，相应控制USB接口、处理器和触摸显示屏依次电连接使处理器给显示屏和USB接口供电；当外部主机插入时，比较模块输出低电平；接口切换模块控制处理器与USB接口和触摸显示屏断开连接、同时使USB接口与触摸显示屏和外部主机电连接，使处理器不对USB接口和触摸显示屏供电，同时由外部主机对USB接口与触摸显示屏供电，从而使触摸显示屏的触控信号可以通过USB接口传输给外部主机，实现对外部主机的控制，实现了触摸显示屏复用显示和触摸控制的功能，增加了触控设备的使用场景。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1为本实用新型复用触摸显示屏的触控设备的结构框图。
[0025]图2为本实用新型复用触摸显示屏的触控设备作为PAD模式使用时的接线示意图。
[0026]图3为本实用新型复用触摸显示屏的触控设备作为触摸屏使用时的接线示意图。[0027]图4为本实用新型复用触摸显示屏的触控设备中接口切换模块的电路图。
[0028]图5为本实用新型复用触摸显示屏的触控设备中比较模块的电路图。
【具体实施方式】
[0029]本实用新型提供一种复用触摸显示屏的触控设备，为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0030]本实用新型提供的复用触摸显示屏的触控设备，为平板电脑或者智能电视，该触控设备可以作为显示设备使用，实现触控设备的观看功能，当其USB接口中插入了外部主机时，可以作为外部主机的触摸屏使用，通过触控方式实现了对外部设备的控制。触控设备的工作模式包括主设备模式和从设备模式，其工作模式由触控设备自动识别，使用时，只需将外部主机插入USB接口中，触控设备将自动切换工作模式。
[0031]请参阅图1，其为本实用新型复用触摸显示屏的触控设备的结构框图。如图1所示，本实用新型提供的复用触摸显示屏的触控设备系统包括:USB接口 101、处理器102 (即CPU, CentralProcessingUnit，中央处理器)、触摸显示屏103、接口切换模块104和比较模块105。所述接口切换模块104连接USB接口 101、处理器102、触摸显示屏103和比较模块105，所述比较模块105连接USB接口 101。
[0032]以触控设备为智能电视、外部主机为台式电脑为例，所述USB接口 101可采用标准USB2.0接口的A型插座，智能电视可通过USB总线与台式电脑连接。
[0033]所述比较模块105用于检测外部主机(图中未示出)是否接入USB接口，并根据外部主机的插入状态，输出相应的高低电平信号。其中，当外部主机插入USB接口 101中时，所述比较模块105输出低电平；当外部主机没有插入USB接口 101中时，所述比较模块105输出高电平。
[0034]所述接口切换模块104用于根据比较模块105输出的高低电平信号，相应控制USB接口 101、处理器102和触摸显示屏103依次电连接，或者控制处理器102与USB接口 101和触摸显示屏103断开连接、同时使USB接口 101与触摸显示屏103和外部主机电连接。
[0035]本实用新型通过比较模块105来判断外部主机是否插入USB接口 101中，当外部主机没有插入USB接口 101中时，比较模块105输出高电平，使接口切换模块104控制USB接口 101、处理器102和触摸显示屏103依次电连接，由处理器给USB接口 101和触摸显示屏103供电；其连接方式如图2所示，此时触控设备作为主设备，此时智能电视使用其电视功能，USB接口 101中可插入U盘、鼠标等USB设备。
[0036]当外部主机插入USB接口 101中时，比较模块105输出低电平，使接口切换模块104控制处理器102与USB接口 101和触摸显示屏103断开连接，断开处理器102对USB接口 101和触摸显示屏103的供电，同时使USB接口 101与触摸显示屏103和外部主机连接，由外部主机给USB接口 101和触摸显示屏103供电；此时触控设备作为从设备，其连接方式由图2切换成图3的接线方式，此时智能电视作为台式电脑的触摸屏使用，触摸显示屏103输出的触控信号可通过USB总线传输给台式电脑，通过触摸显示屏103对台式电脑进行控制。
[0037]请一并参阅图4，其为本实用新型复用触摸显示屏的触控设备中接口切换模块的电路图。如图1和图4所示，在本实用新型的复用触摸显示屏的触控设备中，所述接口切换模块104包括:第一切换芯片Ul、第二切换芯片U2、第一二极管Dl和开关控制单元1041。
[0038]其中，所述第一切换芯片Ul的VCC端和OE端连接VDD3V3供电端、第一切换芯片Ul的D+端和D-端分别连接USB接口 101的D+端和D-端、第一切换芯片Ul的S端连接比较模块105的输出端、第一切换芯片Ul的HSDl+端和HSDl-端连接处理器102、第一切换芯片Ul的HSD2+端和HSD2-端分别连接第二切换芯片U2的HSD2+'端和HSD2-'端。
[0039]所述第二切换芯片U2的VCC'端和OE'端连接VDD3V3供电端，第二切换芯片U2的S,端连接比较模块105的输出端，第二切换芯片U2的D+端和D-端连接所述触摸显示屏103，第二切换芯片U2的HSDl+'端和HSD1」端连接处理器102和比较模块105的输入端。
[0040]所述第一切换芯片Ul和第二切换芯片U2为高速切换开关，均采用型号为FUSB30MUX的集成芯片。所述第一二极管Dl的正极通过开关控制单元1041连接所述比较模块105的输出端，第一二极管Dl的负极连接USB接口 101的VUSB端。
[0041]当比较模块105输出高电平时，即开关控制单元1041的输入端的SWICH信号、第一切换芯片Ul的S端的SWICH信号和第二切换芯片U2的S'端的SWICH信号均为高电平。该高电平信号使开关控制单元1041导通，5V电压通过第一二极管Dl给USB接口 101供电；同时，第一切换芯片Ul的D+端和D-端分别连接HSDl+端和HSDl-端、第二切换芯片U2的D+'端和D-'端分别连接HSDl+'端和HSDl-'端。此时，处理器102与USB接口 101和触摸显示屏103电连接，使触接设备能够给插入USB接口 101的USB设备供电。
[0042]当比较模块105输出低电平时，即开关控制单元1041的输入端的SWICH信号、第一切换芯片Ul的S端的SWICH信号和第二切换芯片U2的S'端的SWICH信号均为低电平。该低电平信号使开关控制单元1041关闭，断开USB接口 101的供电；同时，第一切换芯片Ul的D+端和D-端分别连接HSD2+端和HSD2-端、第二切换芯片U2的D+'端和D-'端分别连接HSD2+'端和HSD2-'端。此时，断开处理器102给USB接口 101和触摸显示屏103的供电，并使USB接口 101通过第一切换芯片Ul和第二切换芯片U2连接触摸显示屏103，使主部主机给USB接口 101和触摸显示屏103供电，触摸显示屏的触控信号通过USB总线输入到外部主机中，实现对外部主机的触控操作。
[0043]请继续参阅图4，所述开关控制单元1041包括三极管Ql ,MOS管Q2和第一电阻Rl，所述MOS管Q2的源极连接第一二极管Dl的正极，所述MOS管Q2的漏极连接5V供电端、还通过第一电阻Rl连接三极管Ql的集电极，MOS管Q2的栅极连接三极管Ql的集电极；所述三极管Q2的基极连接比较模块105的输出端，三极管Ql的发射极接地。
[0044]本实施例中，所述三极管Ql为NPN三极管，MOS管Q2为P沟道MOS管。当比较模块105输出高电平时，三极管Ql导通，使MOS管Q2的栅极拉低，此时MOS管Q2的栅极电平低于源极电平而导通，使5V供电端能够给USB接口 101的VUSB端供电；当比较模块105输出低电平时，三极管Ql截止，MOS管Q2的栅极电平被第一电阻Rl拉高为高电平，使MOS管Q2的栅极电平高于源极电平而截止，5V供电端不能能够给USB接口 101的VUSB端供电。
[0045]应当说明的是，开关控制单元1041中的三极管Ql和MOS管Q2还可以采用其它类型的开关管代替，如三极管Ql可采用PNP三极管加反相器来代替NPN三极管。
[0046]进一步地，所述接口切换模块104还包括第一压敏保护器El和第二压敏保护器E2，所述第一压敏保护器El的一端连接USB接口 101的D+端，所述第一压敏保护器El的另一端接地；所述第二压敏保护器E2的一端连接USB接口 101的D-端，所述第二压敏保护器E2的另一端接地。该第一压敏保护器El和第二压敏保护器E2高速信号的压敏保护器件，防止损坏第一切换芯片Ul和第二切换芯片U2。
[0047]更进一步的，所述接口切换模块104还包括第一滤波单元1042，所述第一滤波单元1042的一端连接第一二极管Dl的负极、比较模块105和USB接口 101的VUSB端，第一滤波单元1042的另一端接地。
[0048]该第一滤波单元1042主要用于在外部主机插入时，去除从USB接口 101处输入的噪声信号，使第一切换芯片Ul和第二切换芯片U2快速切换其内部的导通状态。
[0049]具体实施时，所述第一滤波单元1042包括第一电容Cl、第二电容C2和第三电容C3 ;第一电容Cl的一端、第二电容C2的一端和第三电容C3的一端均连接第一二极管Dl的负极、比较模块105和USB接口 101的VUSB端，第一电容Cl的另一端、第二电容C2的另一端和第三电容C3的另一端均接地。
[0050]请一并参阅图5，其为本实用新型复用触摸显示屏的触控设备中比较模块的电路图。如图1和图5所示，在本实用新型复用触摸显示屏的触控设备中，所述比较模块105包括运放芯片U3和第二二极管D2，所述第一二极管Dl的压降大于第二二极管D2的压降。如第一二极管Dl的压降为0.3V，第二二极管D2的压降为0.2V，使运放芯片U3的两个输入之间产生一定的电压差，从而能使运放芯片U3输出相应的高低电平信号。
[0051]所述运放芯片U3的第2端连接所述第一二极管Dl的负极和USB接口 101的VUSB端，所述运放芯片U3的第3端连接所述第二二极管D2的负极，所述第二二极管D2的正极连接5V供电端，所述运放芯片U3的第I端连接所述三极管Ql的基极、第一切换芯片Ul的S端和第二切换芯片U2的V端，运放芯片U3的第8端连接Vcc_12V供电端。所述运放芯片采用型号为RC4558的集成芯片，所述运放芯片U3的第5、6、7端悬空，第4端接地。
[0052]为保证所述比较模块105的正常工作，所述比较模块105还包括第二滤波单元1051，所述第二滤波单元1051的一端连接Vcc_12V供电端和运放芯片的第8端，第二滤波单元1051的另一端接地。
[0053]其中，所述第二滤波单元1051包括第四电容C4和第五电容C5，所述第四电容C4的一端和第五电容5的一端均连接Vcc_12V供电端和运放芯片U3的第8端，第四电容C4的另一端和第五电容C5的另一端均接地。该第四电容C4和第五电容C5用于对Vcc_12V供电端输出的电压进行稳压和滤波，使输入运放芯片U3的第8端的电压更稳定，确保运放芯片U3正常稳定的工作。
[0054]以下以触控设备为智能电视、外部主机为台式电脑为例，并结合图1、图4和图5，对本实用新型的复用触摸显示屏的触控设备的工作方式进行详细说明:
[0055]触控设备(即智能电视)上电时，USB接口 101的VUSB端的初始电压为0V，此时输入运放芯片U3的第2端(即比较模块105的负输入端)的电压为O，而输入运放芯片U3的第3端(即比较模块105的正输入端)的电压为5V，使运放芯片U3的第I端(即比较模块105的输出端)输出高电平，此时三极管Ql和MOS管Q2均导通，第一二极管Dl中有电流流过，5V供电端给USB接口 101的VUSB端供电；同时第一切换芯片Ul和第二切换芯片U2连接处理器102和触摸显示屏103，使智能电视内部的处理器102给触摸显示屏103供电。[0056]所述触控设备上电后，由于三极管Ql和MOS管Q2导通，使第一二极管Dl中有电流通过，又由于该第一二极管Dl的压降为0.3V，使得运放芯片U3的第2端(即反向输入)的电压为:VUSB=5V-0.3V=4.7V，而此时运放芯片U3的第3端(即正向输入)电压为:5V-VD2=5-0.2=4.8V，使运放芯片U3的正向输入高于反向输入，所以运放芯片Ul的输出第I端输出高电平，也就是图4和图5中的SWITCH信号为高电平，第一切换芯片Ul的D+端和D-端分别连接HSDl+端和HSDl-端、第二切换芯片U2的D+'端和D-'端分别连接HSDl+'端和HSD1」端，使处理器102与USB接口 101和触摸显示屏103电连接，则此时触控设备的工作模式为主设备模式，由处理器处理器102给USB接口 101和触摸显示屏103供电，从而使用智能电视的电视观看功能，此时智能电视上还可以外接U盘等USB设备。
[0057]当外部主机(如台式电脑)通过USB总线连接本实用新型的触控设备(如智能电视)时，因为图4中的VUSB信号是由台式电脑的USB供电，所以图4中的VUSB=5V，使得运放芯片U3的正向电压就低于反向电压，此时运放芯片U3的第I端输入低电平，因此图4和图5中的SWITCH信号为低电平，此时第一切换芯片Ul和第二切换芯片U2的内部信号进行高速切换，使第一切换芯片Ul的D+端和D-端分别连接HSD2+端和HSD2-端、第二切换芯片U2的D+'端和端分别连接HSD2+Z端和HSD2」端，使处理器102与USB接口 101和触摸显示屏103断开连接，并使USB接口 101和触摸显示屏103连接；同时三极管Ql和MOS管Q2均截止，5V供电端不能给USB接口 101供电，改为由外部主机通过USB接口 101给触摸显示屏103供电，此时智能电视的工作模式为从设备模式，作为触摸屏使用，用户可在触摸显示屏103中输入触控信号，通过USB接口 102传输给台式电脑，对台式电脑进行触控操作。
[0058]综上所述，本实用新型提供的复用触摸显示屏的触控设备能够自动判断触控设备的工作模式，避免因人为选择工作模式错误而造成的触控设备损坏，并且通过接口切换模块高速切换处理器、USB接口和触摸显示屏的连接状态，实现了触摸显示屏复用显示和触摸控制的功能，可保证在两种模式之下USB接口的性能不受影响。而且整个识别过程、切换模式的过程由硬件实现，降低了软件工作消耗。
[0059]另外，本实用新型可将大屏幕的触摸屏电视机作为其它电脑主机的触摸屏来使用，增加了电视机的使用场景，增加了电视机的市场竞争力，适合推广使用。
[0060]可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种复用触摸显示屏的触控设备，包括USB接口、处理器和触摸显示屏，其特征在于，还包括: 用于检测外部主机是否接入USB接口，输出相应的高低电平信号的比较模块； 用于根据比较模块输出的高低电平信号，相应控制USB接口、处理器和触摸显示屏依次电连接，或者控制处理器与USB接口和触摸显示屏断开连接、同时使USB接口与触摸显示屏和外部主机电连接的接口切换模块； 所述接口切换模块连接USB接口、处理器、触摸显示屏和比较模块，所述比较模块连接USB 接口。
2.根据权利要求1所述的复用触摸显示屏的触控设备，其特征在于，所述接口切换模块包括:第一切换芯片、第二切换芯片、第一二极管和开关控制单元； 所述第一切换芯片的VCC端和OE端连接VDD3V3供电端、第一切换芯片的D+端和D-端分别连接USB接口的D+端和D-端、第一切换芯片的S端连接比较模块的输出端、第一切换芯片的HSDl+端和HSDl-端连接处理器、第一切换芯片的HSD2+端和HSD2-端分别连接第二切换芯片的HSD2+'端和HSD2-'端； 所述第二切换芯片的VCCi端和OE'端连接VDD3V3供电端，第二切换芯片的Si端连接比较模块的输出端，第二切换芯片的D+端和D-端连接所述触摸显示屏，第二切换芯片的HSDl+'端和HSD1」端连接处理器； 所述第一二极管的 正极通过开关控制单元连接所述比较模块的输出端，第一二极管的负极连接USB接口的VUSB端和比较模块的输入端。
3.根据权利要求2所述的复用触摸显示屏的触控设备，其特征在于，所述开关控制单元包括MOS管、三极管和第一电阻，所述MOS管的源极连接第一二极管的正极，所述MOS管的漏极连接5V供电端、还通过第一电阻连接三极管的集电极，MOS管的栅极连接三极管的集电极；所述三极管的基极连接比较模块的输出端，三极管的发射极接地。
4.根据权利要求2所述的复用触摸显示屏的触控设备，其特征在于，所述接口切换模块还包括第一压敏保护器和第二压敏保护器；所述第一压敏保护器的一端连接USB接口的D+端，所述第一压敏保护器的另一端接地；所述第二压敏保护器的一端连接USB接口的D-端，所述第二压敏保护器的另一端接地。
5.根据权利要求2所述的复用触摸显示屏的触控设备，其特征在于，所述接口切换模块还包括:第一滤波单元，所述第一滤波单元的一端连接第一二极管的负极、比较模块和USB接口的VUSB端，第一滤波单元的另一端接地。
6.根据权利要求5所述的复用触摸显示屏的触控设备，其特征在于，所述第一切换芯片和第二切换芯片均采用型号为FUSB30MUX的集成芯片。
7.根据权利要求3所述的复用触摸显示屏的触控设备，其特征在于，所述比较模块包括运放芯片和第二二极管，所述第一二极管的压降大于第二二极管的压降； 所述运放芯片的第2端连接所述第一二极管的负极和USB接口的VUSB端，所述运放芯片的第3端连接所述第二二极管的负极，所述第二二极管的正极连接5V供电端，所述运放芯片的第I端连接所述三极管的基极、第一切换芯片的S端和第二切换芯片的S,端，运放芯片的第8端连接Vcc_12V供电端。
8.根据权利要求7所述的复用触摸显示屏的触控设备，其特征在于，所述运放芯片采用型号为RC4558的集成芯片。
9.根据权利要求7所述的复用触摸显示屏的触控设备，其特征在于，所述比较模块还包括第二滤波单元，所述第二滤波单元的一端连接所述Vcc_12V供电端和运放芯片的第8端，第二滤波单元的另一端接地。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的复用触摸显示屏的触控设备，其特征在于，所述触控设备为平板电脑或者智能电视。
【文档编号】G06F3/041GK203552220SQ201320717504
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年11月13日 优先权日:2013年11月13日
【发明者】闫龙阁 申请人:Tcl集团股份有限公司