CN101957692B - 触控装置及手写输入系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种触控装置，其包括一出光面板、设置于该出光面板的出光表面的第一偏振片、一透明基板、液晶层及一影像摄取模组。该出光面板发出的光经过该第一偏振片后形成一偏振光，该透明基板与该第一偏振片相对设置，该液晶层设置于该第一偏振片与该透明基板之间，该液晶层内液晶分子具有一预定配向方向。该影像摄取模组正对该第一透明基板且摄取范围为该透明基板表面，该影像摄取模组具有一第二偏振片，该液晶层使得经过该第一偏振片的偏振光的偏振方向与该第二偏振片的偏振方向垂直。该影像摄取模组用于摄取一触压物触压透明基板表面时触压处出射的与该第二偏振片的偏振方向平行的光线。本发明还涉及一种利用该触控装置的手写输入系统。

Description

触控装置及手写输入系统

技术领域

本发明涉及一种触控装置及应用该触控装置的手写输入系统。

背景技术

随着社会的发展和科技的进步，界面更人性化，输入更简便的带有触摸屏的显示器被广泛地应用于个人计算机、移动电话、电视、摄影机、测量仪器等显示器上，尤其是具有高画质、空间利用效率高、低消耗功率、无辐射等优越特性的薄膜晶体管液晶显示器(Thin FilmTransistor Liquid Crystal Display，TFT LCD)已逐渐成为市场的主流。

带有触摸屏的显示器通常包括显示面板及设置于显示面板上方的触控屏。触摸屏根据所用的介质以及工作原理，可分为电阻式、电容式、红外线式和表面声波式多种。目前较为常用的为电阻式和电容式两种，但其均需要在面板上设置多条交叉排列的感应线路，结构及制程较为复杂。另外，现有的手写板也具有多条交叉排列的感应线路，结构及制程也较复杂。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种结构及制程简单的触控装置及手写输入系统。

一种触控装置，其包括一出光面板、设置于该出光面板的出光表面的第一偏振片、一第一透明基板、液晶层及一影像摄取模组。该出光面板发出的光经过该第一偏振片后形成一偏振光，该第一透明基板与该第一偏振片相对设置，该液晶层设置于该第一偏振片与该第一透明基板之间，该液晶层内液晶分子具有一预定配向方向。该影像摄取模组正对该第一透明基板且摄取范围为该第一透明基板表面，该影像摄取模组具有一第二偏振片，该液晶层使得经过该第一偏振片的偏振光的偏振方向与该第二偏振片的偏振方向垂直。该影像摄取模组用于摄取一触压物触压第一透明基板表面时触压处出射的与该第二偏振片的偏振方向平行的光线。

一种手写输入系统，其包括一上述的触控装置，及与该触控装置电连接的输出装置，该输出装置用于输出该影像摄取模组摄取的该触压物的按压划动轨迹。

所述的触控装置仅需在出光面板附加一液晶层及一透明基板，在出光面板的出光侧设置一影像摄取装置，无需设置交叉排列的复杂的感应线路，结构及制程均比较简单。

所述的手写输入系统仅需在面光源表面附加一偏振片、一液晶层及一透明基板，在面光源的出光侧设置一影像摄取装置，无需设置交叉排列的复杂的感应线路，结构及制程均比较简单。

附图说明

图1是本发明第一实施例触控装置的部分立体截面示意图。

图2是本发明图1中的触控装置的截面示意图。

图3是一触按物对图1中的触控装置的表面按压的示意图。

图4是当触按物按压触控装置表面时液晶分子的排列受扰动时的示意图。

图5是本发明第二实施例的触控装置的立体示意图。

图6是本发明第三实施例的触控装置的部分立体截面示意图。

图7是本发明第四实施例的触控装置的立体示意图。

图8是本发明第五实施例的触控装置的立体示意图。

图9是本发明第六实施例的手写输入系统的立体示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步详细说明。

请参阅图1及图2，本发明第一实施例提供一种触控装置100，其包括一显示面板12、一液晶盒14及一影像摄取模组16。

本实施中，该显示面板12为一液晶显示面板，其包括一第一透明基板120、一第二透明基板122、设置于第一透明基板120和第二透明基板122之间且分别与第一透明基板120和第二透明基板122相邻设置的第一电极124和第二电极126，该第一电极124和第二电极126之间填充有液晶层128。本实施例中，该液晶层128为扭曲向列相(twisted nematic，TN)液晶。在第一电极124和第二电极126的与液晶层相邻的表面分别形成有配向层(图未示)，且两个配向层配向方向相互垂直。本实施例中，第一电极124表面的配向层的配向方向为沿X轴方向，第二电极126表面的配向层的配向方向沿Y轴方向，靠近第一电极124和第二电极126的液晶分子分别沿第一电极124表面配向层和第二电极126表面配向层的配向方向排列，从而使液晶层128的液晶分子长轴方向沿X轴方向自第一电极124至第二电极126连续扭转90度，形成一TN型液晶层。

该显示面板12进一步包括一第一偏振片130、第二偏振片132、一彩色滤光片134及一背光模组136，该第一偏振片130及第二偏振片132分别形成于第一透明基板120和第二透明基板122的外侧表面。第一偏振片130的偏振方向与第二偏振片132的偏振方向相互垂直，本实施例中，以双向箭头线表示偏振片的偏振方向，第一偏振片130的偏振方向130A与X轴方向平行，第二偏振片132的偏振方向132A与Y轴方向平行。可以理解，第一偏振片130与第二偏振片132的偏振方向也可以相互平行，并不限于本实施例。该彩色滤光片134设置于第一透明基板120及第一电极124之间，用于使显示面板12形成彩色显示。该背光模组136设置于第二偏振片132的外侧，用于提供显示所需的光线。该显示面板12用于显示彩色图像、视频等，其显示原理与常用的液晶显示面板的显示原理相同，这里不再赘述。

本实施例中，显示面板12为TN型液晶显示面板，可以理解，显示面板12还可以为STN型液晶显示面板、TFT型液晶显示面板等。同样可以理解，显示面板12还可以为反射式液晶显示面板或半穿透半反射式液晶显示面板，并不限于本实施例的透射式液晶显示面板。

该第一液晶盒14形成于第一偏振片130的外侧面，第一液晶盒14包括一第三透明基板142、一第四透明基板144及设置于第三透明基板142与第四透明基板144之间的液晶层146。该第三透明基板142贴附于第一偏振片130的表面，第三透明基板142的内侧形成有配向层142A，本实施例中，配向层142A的配向方向与第一偏振片130的偏振方向130A平行。第四透明基板144的内侧形成有配向层144A，且配向层144A的配向方向与配向层142A的配向方向相互垂直。本实施例中，该液晶层146为TN型液晶，即沿Z轴方向液晶层146的液晶分子的长轴方向自第三透明基板142向第四透明基板连续扭转90度。该第三、第四透明基板142、144与第一、第二透明基板120和第二透明基板122可以为同种材料，如玻璃或塑胶材料等。

该影像摄取模组16包括一镜筒162、一镜座164、一镜片组166、一第三偏振片168及一图像感测器170。本实施例中，镜筒162与镜座164相互螺纹连接，镜片组166收容于镜筒162内。该图像感测器170设置于镜座164内，且与镜片组166光学耦合。第三偏振片168收容于镜筒162内且位于镜片组166与图像感测器170之间。镜片组166与第一液晶盒14的第四透明基板144的表面正对，使得影像摄取模组16的摄取范围为第四透明基板144的整个表面1442，第三偏振片168的偏振方向168A与第一偏振片130的偏振方向130A相互平行，即第三偏振片168的偏振方向168A与X轴方向平行。可以理解，该第三偏振片168的位置也可以位于镜片组166的与图像感测器170相背离的另一侧，或位于镜片组166内的镜片之间，或位于镜座164内。另外，该第三偏振片168还可以为形成于影像感测器176或镜片组166的某一镜片表面的偏振膜层结构，并不限于本实施例。

请一并参阅图3及图4，触控装置100的触控原理如下：

调整影像摄取装置16的摄取范围为整个第四透明基板144的表面1442，并确定表面1442各处与影像摄取模组16的摄取范围之间的坐标位置关系。如通过一处理芯片将第四透明基板144的表面1442的四个角落处的已确认坐标位置的点与影像摄取模组16的摄取范围比较分析，以确定第四透明基板144的表面1442各点与影像摄取模组16的摄取范围的坐标位置关系。

此时，由于自显示面板12的第一偏振片130出射的光线具有与X轴平行的偏振方向，而第一液晶盒14的液晶层146具有将光线的偏振方向旋转90度的作用，因此，自第四透明基板144出射的光线的偏振方向与Y轴平行，即与影像摄取装置16内的第三偏振片168的偏振方向相垂直，因此，自第四透明基板144出射的光线被第三偏振片168所阻隔，不能被图像感测器170所感测。

利用一触按物18如一手写笔触按第四透明基板144的表面1442，此时，第四透明基板144被按压的部分会发生变形，液晶层146对应于触按物18所按压的部分由于第四透明基板144的变形而挤压液晶分子，使对应于触按物18所按压部分的液晶分子沿Z轴方向连续90度的排列被打乱，形成杂乱排列的液晶分子，因此，由第四透明基板144的表面1442被按压部分出射的一部分光线的偏振方向与X轴方向平行，可以通过第三偏振片168而被图像感测器170感测到，再根据第四透明基板144各点与影像摄取模组16的摄取范围的坐标位置关系加以分析，确认触按物18按压在第四透明基板144的表面1442的坐标位置。

由于第一液晶盒14贴附于显示面板12的表面，因此第四透明基板144的表面1442可与显示面板12的显示表面相对应，即第四透明基板144的表面1442的坐标位置可与显示面板12的显示表面的坐标位置一一对应，即影像摄取装置16可感测到触按物18按压处对应于显示面板12的显示表面的坐标位置。

可以理解，显示面板12并不限于液晶面板，其还可以为其它形式的显示面板，如发光二极管显示面板，场发射显示面板等，只需在其表面再附加一层偏振方向与第三偏振片168的偏振方向相平行的偏振片即可。

本实施例的触控装置100的显示侧具有第一偏振片130，仅需在显示面板12附加一第一液晶盒14及显示面板12的一显示侧设置一偏振影像摄取装置16，无需设置交叉排列的复杂的感应线路，结构及制程均比较简单。

请参阅图5，本发明第二实施例提供一种触控装置200。该触控装置200与第一实施例的触控装置100的结构相类似，不同之处在于，触控装置200省去了第一实施例的触控装置100的第三透明基板142，将原第三透明基板142表面的配向层形成在第一偏振片130的表面1302，将液晶层146填充于第四透明基板144与第一偏振片130之间。触控装置200的触控原理与触控装置100的触控原理相同，这里不再赘述。

请参阅图6，本发明第三实施例提供一种触控装置300。该触控装置300与第一实施例的触控装置100的结构相类似，不同之处在于，触控装置300包括一第二液晶盒24，该第二液晶盒24取代在第一实施例中第一液晶盒14的位置。

该第二液晶盒24包括一第五透明基板242、一第六透明基板244及设置于第五透明基板242与第六透明基板244之间的液晶层246，其中第五透明基板242贴附该第一偏振片130，该第六透明基板244与影像摄取装置16相对。本实施例中，该液晶层246的液晶分子排列为平行型方式，即液晶层246内的液晶分子的长轴方向相互平行且与显示面板12的第一偏振片130平行；另外，液晶层246内的液晶分子的长轴方向与该第一偏振片130的偏振方向130A相垂直。液晶层246内液晶分子排列的实现方式如下：该第五透明基板242和第六透明基板244的内表面分别形成配向方向与第一偏振片130的偏振方向相垂直的配向层242A和244A，在第五透明基板242和第六透明基板244之间填充液晶材料，可使液晶分子沿配向层242A和244A的方向排列，从而形成液晶层246。

光线自该第一偏振片130出射后，形成偏振光，进入该第二液晶盒24，液晶层246可近似为一光轴方向与液晶分子长轴方向平行的单轴双折射晶体，因此自该第一偏振片130出射的线偏振光经过第二液晶盒24后，形成一椭圆偏振光，该椭圆偏振光的长轴与短轴比值大于三，且长轴方向与该第一偏振片130的偏振方向垂直，因此，此椭圆偏振光可近似为一线偏振光，且偏振方向与该第一偏振片130的偏振方向130A垂直，即液晶层246近似将自第一偏振片130的偏振方向扭转90度。本实施例触控装置300的触控原理与第一实施例的触控装置100的触控原理相似，这里不再赘述。

请参阅图7，本发明第四实施例提供一种触控装置400。该触控装置400与第一实施例的触控装置100的结构相类似，不同之处在于，触控装置400包括一第三液晶盒34，该第三液晶盒34取代第一实施例的第一液晶盒14的位置，且影像摄取模组16的第三偏振片168的偏振方向168A与第一偏振片130的偏振方向130a相互垂直。

第三液晶盒34包括一第七透明基板342、一第八透明基板344及填充于第七透明基板342与第八透明基板344之间的液晶层346，其中第七透明基板342贴附该第一偏振片130，该第八透明基板344与影像摄取装置16相对。本实施例中，该第三液晶盒34内的液晶分子为垂直配向，即液晶分子的长轴方向基本垂直于第七透明基板342和第八透明基板344，其液晶分子的配向采用常用的垂直配向方式，这里不再赘述。由于液晶层346内的液晶分子垂直配向，自第一偏光片130的线偏振光经过第三液晶盒34后，偏振方向不会发生改变，此时，因为第三偏振片168的偏振方向与第一偏振片130的偏振方向130A相互垂直，所以，自该第三液晶盒34出射的光线被该影像摄取模组16的第三偏振片168(如图2所示)阻隔。当采用触按物如一手写笔第八透明基板344的表面触按时，第八透明基板344发生变形，并使第三液晶盒34内触按处的液晶分子受到扰动而发生液晶分子长轴方向发生改变，从而使自第三液晶盒34出射的光线的偏振方向发生改变，一部分偏振方向与第三偏振片168平行的光线出射后入射至影像摄取模组16，被图像感测器170感测到。触控装置400的触控原理与第一实施例的触控装置100相似，这里不再赘述。

上述的液晶盒除了第一、三及四实施例所述的形式之外，还可以为其它形式，如超扭曲向列相液晶盒(super twisted nematic，STN)等，只要通过触按液晶盒表面可以造成出射光的偏振状态变化并且该变化可被影像摄取模组16识别即可，并不以本实施例为限。

请参阅图8，本发明第五实施例提供一种触控装置500。该触控装置500为一手写板。该触控装置500包括一面光源52、一贴附于面光源52的第四偏振片54、一第一液晶盒14及一影像摄取装置16。第一液晶盒14贴附于第四偏振片54的表面，该影像摄取装置16正对该第一液晶盒14的第四透明基板144的表面设置，且第四偏振片54的偏振方向与影像摄取装置16内的第三偏振片168的偏振方向平行。

当面光源52启动，一触按物如一手写笔在第四透明基板144的表面按预定轨迹划动时，由第一实施例的触控原理可知，影像摄取装置16可实时感测触按物按压的位置，当按照一预定频率连续摄取触按物的按压位置，即可将触按物的划动轨迹记录下来，将影像摄取装置16的摄取信息通过一输出装置如液晶显示器进行显示，即可实现手写输入功能。

可以理解，触控装置500中第一液晶盒14的第三透明基板142也可以省略，而将第三透明基板142表面的配向层形成于第四偏振片54的表面，使液晶层146填充于第四透明基板144与第四偏振片54所形成的收容空间内。同样可以理解，本实施例的第一液晶盒14还可以被第三、四实施例的第二液晶盒24、第三液晶盒34或STN液晶盒等所取代，此时，第四偏振片54的偏振方向与第三偏振片168偏振方向的关系应相应改变。

请参阅图9，本发明第六实施例提供一种手写输入系统600。该手写输入系统600包括如第五实施例的触控装置500及一输出装置62。

该输出装置62为包括一装置主体64及一显示屏幕66，本实施例中，该输出装置为一电脑，装置主体64为一电脑主机。该装置主体64通过数据线68与该影像摄取模组16电连接，将影像摄取模组16摄取的触压物的划动轨迹输出至显示屏幕66上。该手写输入系统600还可以采用实施例一至四中的任意一个输入装置作为手写板，不限于触控装置500。

另外，本领域技术人员还可以在本发明精神内做其它变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种触控装置，其包括一出光面板及设置于该出光面板的出光表面的第一偏振片，该出光面板发出的光经过该第一偏振片后形成一偏振光，其特征在于，进一步包括一第四透明基板、液晶层及一影像摄取模组，该第四透明基板与该第一偏振片相对设置，该液晶层设置于该第一偏振片与该第四透明基板之间，该液晶层内液晶分子具有一预定配向方向，该影像摄取模组正对该第四透明基板且摄取范围为该第四透明基板表面，该影像摄取模组具有一第三偏振片，该液晶层使得经过该第一偏振片的偏振光的偏振方向与该第三偏振片的偏振方向垂直，该影像摄取模组用于摄取一触压物触压第四透明基板表面时触压处出射的与该第三偏振片的偏振方向平行的光线。

2.如权利要求1所述的触控装置，其特征在于，该液晶层为扭曲向列相液晶层或超扭曲向列相液晶层，该第一偏振片的偏振方向与第三偏振片的偏振方向平行。

3.如权利要求1所述的触控装置，其特征在于，该液晶层内液晶分子为平行型排列方式，且该液晶分子长轴方向与该第一偏振片的偏振方向垂直，该第一偏振片的偏振方向与第三偏振片的偏振方向平行。

4.如权利要求1所述的触控装置，其特征在于，该液晶层内液晶分子为垂直排列方式，该第一偏振片的偏振方向与第三偏振片的偏振方向垂直。

5.如权利要求1所述的触控装置，其特征在于，进一步包括一第三透明基板，该第三透明基板设置于该第一偏振片与该液晶层之间，该第四透明基板和该第三透明基板的内侧设置配向层以对该液晶层进行初始配向。

6.如权利要求1所述的触控装置，其特征在于，该出光面板为一发光二极管显示面板或场发射显示面板。

7.如权利要求1所述的触控装置，其特征在于，该出光面板与该第一偏振片组成一液晶显示面板。

8.如权利要求7所述的触控装置，其特征在于，该液晶显示面板为反射式、穿透式或半穿透半反射式液晶显示面板。

9.如权利要求1至5任一项所述的触控装置，其特征在于，该出光面板为一面光源。

10.一种手写输入系统，其包括一如权利要求9所述的触控装置，及与该触控装置电连接的输出装置，该输出装置用于输出该影像摄取模组摄取的该触压物的按压划动轨迹。

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