專利名稱：包含有觸摸檢測裝置的液晶顯示模組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液晶顯示器的照明技術(shù)和光學影像技術(shù)領(lǐng)域，尤其是應用于計算機液 晶觸摸屏的背光照明和光電影像技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的采用圖像捕捉設備(攝像頭)作為觸摸屏上觸摸物檢測的設備的技術(shù)，基 本上都是基于外掛圖像捕捉設備的方式。號碼為5448263、 7274356、 WO2006CA00706、 DE20016024549的美國和歐洲專利以及號碼為200410077389.6、 200610086634.9、 200610122463.0的中國專利申請，公開了兩類使用攝像頭(圖像捕捉設備)作為觸摸 檢測傳感設備的、不同結(jié)構(gòu)的應觸摸屏的工作原理。這兩類基本原理相同的觸摸檢測 技術(shù)方案，都具有結(jié)構(gòu)簡單、適用顯示器種類較廣、硬件成本較低等優(yōu)點，已經(jīng)在某 些領(lǐng)域被應用。但是這兩類技術(shù)方案也有很多不足之處。首先，這兩類方案所使用的 圖像捕捉設備都是外掛結(jié)構(gòu)，有的需要臨時安裝，有的需要定期校準，因此對于一些 很固定的應用，使用起來不是那么方便；第二，圖像捕捉設備的外掛式結(jié)構(gòu)，本身就 決定了這些設備的易損性，需要經(jīng)常維護；第三，外掛式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)件的尺寸、結(jié)構(gòu) 需要和顯示器相配合，在沒有專業(yè)人員或者不是針對某種顯示器而設計的情況下，很 難普及應用；第四，在某些情況下圖像捕捉的效果不佳，因此對環(huán)境光的要求或者同 樣外掛結(jié)構(gòu)的照明光源的配置、安裝等要求比較高。
本發(fā)明的目的，就是針對現(xiàn)有使用圖像捕捉設備的觸摸屏的缺點，公開了一種帶 有觸摸檢測功能液晶顯示模組，用于在液晶顯示器上構(gòu)建一體化的觸摸屏。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的顯示模組中包含有液晶板的液晶面板及其驅(qū)動電路、 包含有背光源的背光模組、至少一個圖像捕獲設備。在本發(fā)明中，所述的液晶板與所 述背光模組的背光源分離安裝，構(gòu)成背光模組的集光片和擴散片，以及構(gòu)成液晶面板 的一個偏振片，都安裝在液晶板和背光源之間；所述的圖像捕捉設備安裝在所述液晶 板與所述背光源之間的空間內(nèi)；在該空間內(nèi)還安裝有發(fā)光方向指向所述液晶板的紅外 光源；所述的圖像捕捉設備的光路上，還安裝有其通帶與紅外光源相配合的紅外帶通 濾色片。在本發(fā)明中，所述紅外光源由若干只紅外發(fā)光管構(gòu)成，安裝在構(gòu)成所述背光源的 照明元件之間的空隙內(nèi)，在該空隙內(nèi)還安裝有所述的圖像捕捉設備；所述構(gòu)成背光模 組的集光片和擴散片，安裝在所述背光源、紅外光源和圖像捕捉設備的前方、所述液 晶板與所述背光源之間的空間內(nèi)。
為了得到觸摸物在液晶面板上更清晰的影像，在本發(fā)明所述圖像捕捉設備鏡頭前 方的集光片和擴散片上，還可以開有與鏡頭的通光孔徑和視場角相配合的通光孔。
在本發(fā)明中，僅僅為液晶板提供照明的背光模組中所使用的光學部件于一般背光 模組所使用的基本相同，只是在加入圖像捕捉設備和紅外光源之后，為得到更好的圖 像捕捉效果，可以將這些部件在排列順序或者局部構(gòu)造上作一些改變，可以有以下幾 種不同的具體結(jié)構(gòu)。
其一，傳統(tǒng)的排列順序和構(gòu)造在所述液晶板和背光源之間，各個部件的安裝順 序是液晶板、偏振片、集光片和散光片、圖像捕捉設備的鏡頭、背光源和紅外光源。
其二，紅外光源發(fā)射的紅外線和圖像捕捉設備的入射光線均不通過偏振片的構(gòu)造， 以提高透過液晶板的紅外線和被觸摸物反射的紅外線的透過率在所述液晶板和背光 源之間，各個部件的安裝順序是液晶板、集光片和散光片、圖像捕捉設備的鏡頭和 紅外光源、偏振片、背光源。更進一步還可以有兩個方案第一是將整體的偏振片分 成若干片，分別包圍在構(gòu)成背光源的照明元件的表面；第二是在所述安裝在液晶板和 背光源之間偏振片上，開有若干個位置、尺寸和數(shù)量與所述的紅外光源和圖像捕捉設 備的位置、數(shù)量和外部尺寸相配合的通孔，所述紅外光源的發(fā)光部分和圖像捕捉設備 的鏡頭，從這些通孔中伸出。
其三紅外光源發(fā)射的光線通過偏振片，但圖像捕捉設備的入射光線不通過偏振 片的構(gòu)造，各個部件的安裝順序是液晶板、集光片和散光片、圖像捕捉設備的鏡頭 和偏振片、紅外光源和背光源。
另外的一類可用結(jié)構(gòu)，是將圖像捕捉設備或者紅外光源，安裝在液晶板與集光散 光片以及偏振片之間的空間內(nèi)的內(nèi)側(cè)的邊角處，發(fā)光面或鏡頭傾斜面對液晶板。這類 結(jié)構(gòu)也可以分為三種具體結(jié)構(gòu)其一，圖像捕捉設備安裝在所述邊角處，紅外光源同 樣由紅外發(fā)光管構(gòu)成，安裝在背光源的照明元件之間的空隙內(nèi)；其二，由紅外發(fā)光管 構(gòu)成的紅外光源安裝在所述邊角處，圖像捕捉設備安裝在背光源的照明元件之間的空 隙內(nèi)；其三，由紅外發(fā)光管構(gòu)成的紅外光源和圖像捕捉設備均安裝在所述邊角處。對 于第二、第三個結(jié)構(gòu)方案，還可以在紅外光源的表面再安裝上集光散光片，以獲得比較均勻的觸摸檢測用的紅外照明光。
液晶顯示器的一個優(yōu)勢是厚度較薄，為了保持這個優(yōu)勢，顯示部分的厚度應盡可 能小一些。但圖像捕捉設備的視場角是一定的，"拍攝"的距離近就意味著采集的面積 小，因此為了保證整個顯示面積上的觸摸物都能被檢測到，，本發(fā)明可以在顯示模組內(nèi) 的不同位置安裝多只圖像捕捉設備，進行分布式的并行檢測其視場面積的總和覆蓋整 個液晶板即可實現(xiàn)全屏幕檢測。
發(fā)明的益處從上面對技術(shù)方案的描述可以看到，本發(fā)明有兩個益處。第一，免 除了一般觸摸屏需要外掛的安裝問題，所有結(jié)構(gòu)安裝、調(diào)試和校準的過程，均可以在 生產(chǎn)過程中完成，尤其適合沒有任何專業(yè)技術(shù)的公眾甚至家庭用戶使用；第二，沒有
外露部件，免除了日常維護維修的麻煩，適合各種場合應用。


附圖l:本發(fā)明基本結(jié)構(gòu)的立體示意附圖2 附圖6:均為圖1中A-A截面方向的結(jié)構(gòu)示意圖，其中 附圖2:圖1在A-A截面的結(jié)構(gòu)示意附圖3: —種擴散板與液晶面板分離的結(jié)構(gòu)在A-A方向的結(jié)構(gòu)示意附圖4: 一種擴散板、偏振片都與液晶面板分離的結(jié)構(gòu)在A-A方向的結(jié)構(gòu)示意附圖5: —種偏振片包圍背光元件的結(jié)構(gòu)在A-A方向的結(jié)構(gòu)示意附圖6: —種偏振片覆蓋背光元件的結(jié)構(gòu)在A-A方向的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中
101，背光組底板；102，液晶面板框架；103，液晶面板；104，底板上的反光板； 105，背光源(包括照明元件)；106，圖像捕捉設備(攝像頭)；107，紅外光源(含發(fā) 光元件)；108，圖像捕捉設備在角落的安裝示意；109，觸摸物(圖中是手指)；
201，液晶面板中的外偏振片；202，三色濾色片；203，液晶板；204，液晶面板 中的內(nèi)偏振片；205,聚光板和散光板；
301，均勻散射的紅外線；302，均勻散射的照明光；303，攝像通光孔；
401，安裝在角上的攝像頭(圖像捕捉設備)； 501，包圍照明元件的小偏振片；
601，傾斜安裝的紅外發(fā)光元件；602，附加的集光散光板。
另外，圖2右側(cè)的帶箭頭的方向指示，代表后面對技術(shù)方案描述時的方位的含義。具體實施例以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)形式如圖l所示。在現(xiàn)有技術(shù)中，由面板框架102、液晶板、內(nèi) 外偏振片、濾色片所構(gòu)成的液晶面板103和由背光源、若干集光片和擴散片、反光板 和底板構(gòu)成的直下型背光模組是安裝在一起的，中間幾乎沒有空隙。而在本發(fā)明中， 將液晶面板和背光模組進行了拆分，如圖2及其后面的截面圖所示，將液晶面板和背 光模組中的液晶板、內(nèi)偏振片、聚光和散光板、背光源在空間上分離安裝，在它們之 間，還安裝了鏡頭面對液晶板的圖像捕捉設備(俗稱攝像頭)106和發(fā)光面朝向液晶板、 一般由紅外發(fā)光管構(gòu)成的紅外照明光源107。以下的幾個實施例給出了在這個基本結(jié)構(gòu) 的基礎上的幾種具體結(jié)構(gòu)。 實施例1:如圖1和圖2所示，尤其是圖2給出了這個實施例的橫截面上的具體結(jié)構(gòu)。在圖2 中，外偏振片201、濾色片202、液晶板203、內(nèi)偏振片204、集光板和擴散板205依 次層疊安裝在一起，可安裝在框架102之內(nèi)；在上述部件與安裝在底板上101的反射 板(可為底板的一個反射表面)照明元件105之間拉開有一定的距離，所述圖像捕捉 設備和紅外光源，也安裝在底板101上照明元件105的空隙之間。這樣，紅外光源所 發(fā)射的紅外線與背光源所發(fā)射的可見光一同通過集光板和擴散板205、內(nèi)偏振片204 照射到液晶板203上，并通過液晶板、濾色片202后到達外偏振片201。這時如果有觸 摸物109 (圖中是手指)觸摸在液晶面板的表面，就會反射紅外線。被反射的紅外線再 通過相反的路徑回到圖像捕捉設備的表面，被捕獲后在圖像捕捉設備的感光芯片上形 成光斑圖像。這個包含有光斑的圖像被用于檢測觸摸物的計算機系統(tǒng)處理以后，就可 以根據(jù)光斑在感光芯片上的位置，得到觸摸物在顯示表面的絕對或者相對位置坐標。 實施例2:在實施例1所給出的結(jié)構(gòu)中，由于用于檢測觸摸物的紅外線被觸摸物反射后還要 再次穿過集光片和散光片，因此在圖像捕捉設備內(nèi)觀光感光芯片上的成像比較模糊， 將會影響觸摸物檢測的靈敏度和精度。為解決這個問題，圖3給出了另外一種結(jié)構(gòu)， 使得被觸摸物反射的紅外線通過集光和散射板上的通光孔303直接到達圖像捕捉設備 的鏡頭，避免了二次散射。如圖所示，集光和散射板205靠近背光組底板上的照明元 件安裝，與層疊安裝在一起的內(nèi)外偏振片、液晶板和濾色片之間拉開了一定的距離， 下移到背光組的照明元件的前方；在集光和散射板開有與圖像捕捉設備的鏡頭口徑和視場角相適應的通光孔303。由于集光散光片與液晶板的距離較遠，而且孔徑比較小， 因此這個通光孔303不會影響到照明光線301和紅外線302分布的均勻性。但是因為 孔的位置和尺寸要與圖像捕捉設備的鏡頭較嚴密地配合，所以生產(chǎn)的工藝會復雜一些。實施例3:將集光散光片下移到背光組的照明元件的前方以后，還可以將原來貼在液晶板內(nèi)側(cè)表面的內(nèi)偏光片204下移到集光散光片205的上表面(圖中未畫出)，或者下移到集 光散光片205與圖像捕捉設備106的鏡頭之間；下移之后再與集光散光板205 —樣， 在內(nèi)偏光片上開設與圖像捕捉設備的鏡頭口徑和視場角相適應的通光孔，進一步減小 內(nèi)偏振片對圖像捕捉設備成像的影響。因為集光散光片一般都是用非旋光的材料制作 的，整個安裝液晶面板和背光源的客體的側(cè)面的內(nèi)表面也可以使用非旋光的材料，因 此偏振片的下移不會影響顯示器的顯示效果。 實施例4:再實施例2、 3的基礎上，還可以將攝像頭安裝在整個顯示模組(液晶面板和背光 組)的殼體內(nèi)的底板101所在的內(nèi)側(cè)的邊角上，攝像頭的鏡頭傾斜指向液晶板，如圖1 中虛線所示的攝像頭108所在的位置，或者圖4中的圖像捕捉設備401所示。這樣就 不需在集光散光板以及內(nèi)偏振片上開孔，簡化了生產(chǎn)制造的工藝。在上面兩個實施例中，從紅外發(fā)光元件發(fā)出后被觸摸物反射的紅外線，要4次通 過兩個偏振片，才能被圖像捕捉設備接收到，如圖3中的光線304，因此一般情況下光 線的衰減很嚴重，尤其在顯示圖像的比較暗的情況下，甚至不能檢測到觸摸物。這其 中的主要原因，視給圖像捕捉設備照明用的紅外光線，也通過了內(nèi)偏振片，變成了偏 振光以后，才被觸摸物反射回到攝像頭。圖5和圖6給出了兩種不同的結(jié)構(gòu)，其目的 都是為液晶扳提供經(jīng)過偏振的背光源，同時為圖像捕捉設備提供全向振動的紅外光源。 實施例5:如圖5所示，將原來貼在液晶板內(nèi)側(cè)表面的內(nèi)偏光片204下移到背光照明元件105 表面的前方，整體的偏振片204分成若干片單獨的偏振片501，分別包圍在照明元件的 表面；其余部分的結(jié)構(gòu)與實施例3相同。這個實施方案還可以有另外一種相似的結(jié)構(gòu)，即如上所述，將內(nèi)偏光片204下 移后，在所述安裝在液晶板和背光源之間偏振片上，開有若干個位置、尺寸和數(shù)量與 所述的紅外光源和圖像捕捉設備的位置、數(shù)量和外部尺寸相配合的通孔，所述紅外光 源的發(fā)光元件107和圖像捕捉設備106的鏡頭，從這些通孔中伸出；或者說這兩者的光路不會被這些開孔的孔壁阻擋。這里，內(nèi)偏振片表面的各種開孔的尺寸、形狀，可 參照圖3所示的在集光散光板205開孔的結(jié)構(gòu)；并且偏振片上的開孔，要與紅外光源
中發(fā)光元件的尺寸和圖像捕捉設備的鏡頭的尺寸相配合，以保證沒有非偏振光從這些 部件的結(jié)合處泄露，而導致液晶顯示器對比度的降低。
實施例6:
為實現(xiàn)為圖像捕捉設備提供全向振動的紅外光源的目的，還可以采用外置紅外光 源的結(jié)構(gòu)。如圖6所示，構(gòu)成紅外光源的若干個發(fā)光元件601，安裝在整個顯示模組(液 晶面板和背光組)的殼體內(nèi)部、底板101的周圍，其發(fā)光面傾斜面對液晶扳。紅外光 源的這種結(jié)構(gòu)安裝結(jié)構(gòu)，與圖4所示的圖像捕捉設備的安裝結(jié)構(gòu)相似。為了盡可能保 證紅外光線的均勻性，還可以在紅外發(fā)光元件的前方安裝附加的集光散光板602，可如 圖所示與底板垂直地直立安裝，也可以與底板成一定角度傾斜安裝(圖中未畫出)。 實施例7:
與實施例4和6相似，還可以把由紅外發(fā)光管構(gòu)成的紅外光源和圖像捕捉設備均 安裝在所述邊角處，即圖4所示結(jié)構(gòu)和圖6所示結(jié)構(gòu)的組合。這時偏振片和集光散光 片均安裝在背光源的上方，僅對照明光源偏振化，并且偏振片和集光散光片均不需改 變形狀或者開孔，能夠簡化生產(chǎn)工藝。
在上述的實施例中，至少需要一個圖像捕捉設備。但圖像捕捉設備在視場角一定 的情況下，"拍攝"的距離的遠近將決定捕捉的面積的大小，因此為了保證整個顯示面 積上的觸摸物都能被檢測到，本發(fā)明的各個實施例，都可以在顯示模組內(nèi)的不同位置 安裝多只圖像捕捉設備，進行分布式的并行檢測，典型如圖l、圖2和圖4所示，其視 場面積的總和覆蓋整個液晶板，即可實現(xiàn)全屏幕檢測。
上述實施例所給出結(jié)構(gòu)，是本發(fā)明顯示模組的基本技術(shù)方案下的一般性結(jié)構(gòu)，不 是本發(fā)明的全部實施方案。因為在實施本發(fā)明時，還需要更加細化和針對不同液晶板、 發(fā)光元件以及圖像捕捉設備的結(jié)構(gòu)、性能等參數(shù)來進行針對性的設計，因此本發(fā)明的 保護范圍包括但不局限于上述的具體結(jié)構(gòu)方案。
權(quán)利要求
1.一種包含有觸摸檢測裝置的液晶顯示模組，包含有液晶板的液晶面板及其驅(qū)動電路、包含有背光源的背光模組、至少一個圖像捕獲設備，其特征在于所述的液晶板與所述背光模組的背光源分離安裝，構(gòu)成背光模組的集光散光片，以及構(gòu)成液晶面板的一個偏振片，都安裝在液晶板和背光源之間；所述的圖像捕捉設備安裝在所述液晶板與所述背光源之間的空間內(nèi)；在該空間內(nèi)還安裝有發(fā)光方向指向所述液晶板的紅外光源；所述的圖像捕捉設備的光路上，還安裝有其通帶與紅外光源相配合的紅外帶通濾色片。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示模組，其特征在于在所述紅外光源由若干只紅外發(fā) 光管構(gòu)成，安裝在構(gòu)成所述背光源的照明元件之間的空隙內(nèi)，在該空隙內(nèi)還安裝有所 述的圖像捕捉設備；所述構(gòu)成背光模組的集光擴散片，安裝在所述背光源、紅外光源 和圖像捕捉設備的前方、所述液晶板與所述背光源之間的空間內(nèi)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的液晶顯示模組，其特征在于在所述圖像捕捉設備鏡頭前方的集光片和擴散片上，開有與鏡頭的通光孔徑和視場角相配合的通光孔。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的液晶顯示模組，其特征在于在所述液晶板和背光源之間，各個部件的安裝順序是液晶板、偏振片、集光散光片、圖像捕捉設備的鏡頭、背光源和紅外光源。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的液晶顯示模組，其特征在于在所述液晶板和背光源之間， 各個部件的安裝順序是液晶板、集光散光片、圖像捕捉設備的鏡頭和紅外光源、偏 振片、背光源。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的液晶顯示模組，其特征在于所述安裝在液晶板和背光源之間 偏振片，由若干個包圍在構(gòu)成所述背光源的照明元件的表面的偏振片構(gòu)成。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的液晶顯示模組，其特征在于在所述安裝在液晶板和背光源之 間偏振片上，開有若干個位置、尺寸和數(shù)量與所述的紅外光源和圖像捕捉設備的位置、 數(shù)量和外部尺寸相配合的通孔，所述紅外光源的發(fā)光部分和圖像捕捉設備的鏡頭，從 這些通孔中伸出。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的液晶顯示模組，其特征在于在所述液晶板和背光源之間，各個部件的安裝順序是液晶板、集光散光片、圖像捕捉設備的鏡頭和偏振片、紅外 光源和背光源。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示模組，其特征在于在所述液晶板和背光源之間；各 個部件的安裝順序是液晶板、偏振片、集光散光片、背光源和紅外光源；或者是液晶板、集光散光片、偏振片、背光源和紅外光源；所述紅外光源安裝在構(gòu)成所述背光 源的照明元件之間的空隙內(nèi)；所述圖像捕捉設備，安裝在液晶板與集光散光片以及偏 振片之間的空間內(nèi)的內(nèi)側(cè)的邊角處，鏡頭傾斜面對液晶板。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示模組，其特征在于在所述液晶板和背光源之間；各 個部件的安裝順序是液晶板、偏振片、集光散光片、背光源和圖像捕捉設備；或者 是液晶板、集光散光片、偏振片、背光源和圖像捕捉設備；所述圖像捕捉設備安裝在 構(gòu)成所述背光源的照明元件之間的空隙內(nèi)；所述紅外光源，安裝在液晶板與集光散光 片以及偏振片之間的空間內(nèi)的內(nèi)側(cè)的邊角處，發(fā)光面傾斜面對液晶板。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示模組，其特征在于在所述液晶板和背光源之間；各 個部件的安裝順序是液晶板、偏振片、集光散光片、背光源；或者是液晶板、集光 散光片、偏振片、背光源；所述圖像捕捉設備和紅外光源，安裝在液晶板與集光散光 片以及偏振片之間的空間內(nèi)的內(nèi)側(cè)的邊角處，發(fā)光面或鏡頭傾斜面對液晶板。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的液晶顯示模組，其特征在于所述紅外光源由紅外發(fā)光 管構(gòu)成；在紅外發(fā)光管的發(fā)光面的前方，還安裝有集光散光片。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示模組，其特征在于所述圖像捕捉設備有多個，分布 安裝在顯示模組內(nèi)的不同位置，其視場面積的總和覆蓋整個液晶板。
全文摘要
一種包含有觸摸檢測裝置的液晶顯示模組，包含有液晶面板、背光模組和至少一個圖像捕獲設備。在本發(fā)明中，所述的液晶板與所述背光模組的背光源分離安裝，構(gòu)成背光模組的集光片和擴散片，以及構(gòu)成液晶面板的一個偏振片，都安裝在液晶板和背光源之間；所述的圖像捕捉設備安裝在所述液晶板與所述背光源之間的空間內(nèi)；在該空間內(nèi)還安裝有發(fā)光方向指向所述液晶板的紅外光源；所述的圖像捕捉設備的光路上，還安裝有紅外濾色片。本發(fā)明公開了多種可用的實施結(jié)構(gòu)。本發(fā)明免除了一般觸摸屏需要外掛的安裝問題，尤其適合沒有任何專業(yè)技術(shù)的公眾甚至家庭用戶使用；并且因為沒有外露部件，實現(xiàn)了免維護性能，適合各種場合應用。
文檔編號G02F1/13GK101285952SQ20081011477
公開日2008年10月15日 申請日期2008年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月12日
發(fā)明者劉建軍, 劉新斌, 葉新林 申請人:北京匯冠新技術(shù)有限公司