触控屏幕、触控模块及控制方法

专利名称：触控屏幕、触控模块及控制方法
技术领域：
本发明是有关于一种触控模块、触控屏幕及触控模块的控制方法，且特别是有关 于一种光学式触控模块、触控屏幕及此触控模块的控制方法。
背景技术：
随着光电科技的进步，采用鼠标来控制作业平台及屏幕中的对象的方式已无法满 足使用者的需求，因此，比鼠标控制还为人性化的接口便逐渐被发展出来。在这些人性化的 接口中，以手指触控的方式最接近于人类一般日常生活中的经验，因此年长者或小孩或许 无法操作鼠标，但却能够轻易的采用手指来触控，这点可从一些自动提款机已采用触控屏 幕来获得部分的证实。公知技术中有多种实现触控接口的方式。举例而言，有些公知液晶显示器在面板 上贴附一层触控膜，来达成电容式或电阻式触控。或者，亦有公知技术将微小的触控组件作 在液晶显示面板内。然而，在面板上贴附一层触控膜或将微小的触控组件作在液晶显示面 板内均会影响液晶显示器的光穿透率，导致液晶显示器的光学质量下降。另有公知技术采用光学感测的方式来判断手指或触控笔相对于屏幕的位置，但这 些公知技术都采用捕捉暗点(即手指或触控笔挡住光所形成的暗点)的方式来判断手指的 位置。然而，为了使暗点能够清楚可辨，并降低误判的机率，须提供良好且均勻的光源，以使 暗点相对背光源较为明显。这些背光源的产生方式可以在屏幕的显示面的边缘贴附反光条 或发光条，但这却会同时增加了机构的复杂度与成本。再者，采用捕捉暗点的方法亦容易受 到环境光的影响。具体而言，当环境光照射于手指或触控物体上，并被其反射至影像传感器 时，将会造成无法判读到暗点的情形。

发明内容
本发明的目的在于提供一种触控屏幕、触控模块及控制方法。本发明提供的种触控模块，其结构较为简单。本发明提供的控制方法，其适用于一触控模块，且具有较低的误判率。本发明提供的触控屏幕，其具有较低的触控误判率。为实现上述目的，本发明的一实施例提出一种触控模块，其适用于一显示器，以使 显示器具有触控功能。显示器具有一显示面，且触控模块包括一第一影像传感器、一第二影 像传感器及一控制单元。第一影像传感器配置于显示面旁的一第一位置上。第二影像传感 器配置于显示面旁的一第二位置上。控制单元电性连接至光源、第一影像传感器及第二影 像传感器。当至少一触控物体进入显示面前的一感测空间时，第一影像传感器与第二影像 传感器会感测到触控物体所反射的光束，且控制单元适于根据第一影像传感器与第二影像 传感器所感测到触控物体反射的光束而判断出触控物体相对于显示面的位置。
在本发明的一实施例中，触控模块还包括至少一光源，配置于显示面旁，并适于发 出进入感测空间的光束。在本发明的一实施例中，上述光源包括一第一光源及一第二光源，其分别配置于 显示面旁的一第三位置及一第四位置。控制单元适于在多个连续的单位时间中持续控制第 一光源与第二光源。每一单位时间可包括一第一子单位时间与一第二子单位时间。在第一 子单位时间中，控制单元适于使第一光源处于开启状态，并使第二光源处于关闭状态。在第 二子单位时间中，控制单元适于使第一光源处于关闭状态，并使第二光源处于开启状态。在本发明的一实施例中，在第一子单位时间中，控制单元适于使第一影像传感器 处于开启状态，且使第二影像传感器处于关闭状态。在第二子单位时间中，控制单元适于使 第一影像传感器处于关闭状态，且适于使第二影像传感器处于开启状态。在本发明的一实施例中，每一单位时间还包括一第三子单位时间，在第三子单位 时间中，控制单元适于使第一光源与第二光源皆处于关闭状态。控制单元适于将第一影像 传感器在每一单位时间的第一子单位时间中所测得的影像亮度减去第一影像传感器在对 应的单位时间的第三子单位时间中所测得的影像亮度，以获得一第一触控影像。控制单元 适于将第二影像传感器在每一单位时间的第二子单位时间中所测得的影像亮度减去第二 影像传感器在对应的单位时间的第三子单位时间中所测得的影像亮度，以获得一第二触控 影像。控制单元根据第一触控影像与第二触控影像判断出触控物体相对于显示面的位置。在本发明的一实施例中，第三位置与第四位置分别落在显示面的相邻的二角落 旁。第一位置与第三位置可落在显示面的相同的角落旁，且第二位置与第四位置可落在显 示面的相同的角落旁。在本发明的一实施例中，触控模块还包括一第三影像传感器及一第四影像传感 器，其分别配置于显示面旁的一第五位置及一第六位置，且第三影像传感器与第四影像传 感器的感测面朝向感测空间。光源可还包括一第三光源及一第四光源，其分别配置于显示 面旁的一第七位置及一第八位置。每一单位时间还包括一第四子单位时间及一第五子单位 时间。在第一子单位时间中，控制单元适于使第三光源与第四光源处于关闭状态。在第二 子单位时间中，控制单元适于使第三光源与第四光源处于关闭状态。在第四子单位时间中， 控制单元适于使第三光源处于开启状态，并使第一、第二及第四光源处于关闭状态。在第五 子单位时间中，控制单元适于使第四光源处于开启状态，并使第一、第二及第三光源处于关 闭状态。在本发明的一实施例中，触控物体的数量例如为二个，当这些触控物体在这些单 位时间的至少其中之一中同时位于感测空间内时，在此单位时间中，第一、第二、第三及第 四影像传感器所感测到的触控影像中会各自有至少一反光点，且第一、第二、第三及第四影 像传感器的至少其中二者所感测到的触控影像中会各自有二个反光点。控制单元适于比 对这些反光点在这些触控影像中的位置，以剔除这些触控物体所不存在的相对显示面的位 置，并决定这些触控物体相对显示面的位置。在本发明的一实施例中，第一影像传感器与第二影像传感器在每一单位时间中的 全部时间内皆维持于开启状态。在本发明的一实施例中，第一位置与第二位置分别落在显示面的相邻的二角落旁。
在本发明的一实施例中，触控模块还包括至少一吸光条或至少一折光条，其配置 于显示面的至少一边上，其中折光条适于将光束往远离显示面的方向反射。本发明的另一实施例提出一种触控模块，其适用于一显示器，以使显示器具有触 控功能。显示器具有一显示面，且触控模块包括一第一影像传感器、一第二影像传感器、一 第一光源、一第二光源及一控制单元。第一影像传感器配置于显示面旁的一第一位置上。 第二影像传感器配置于显示面旁的一第二位置上。第一光源配置于显示面旁的一第三位置 上，并适于发出进入感测空间的光。第二光源配置于显示面旁的一第四位置上，并适于发出 进入感测空间的光。控制单元电性连接至第一光源、第二光源、第一影像传感器及第二影像 传感器。控制单元适于在多个连续的单位时间中持续控制第一光源与第二光源，且每一单 位时间包括一第一子单位时间与一第二子单位时间。在第一子单位时间中，控制单元适于 使第一光源处于开启状态，并使第二光源处于关闭状态。在第二子单位时间中，控制单元适 于使第一光源处于关闭状态，并使第二光源处于开启状态。当至少一触控物体进入感测空 间时，第一影像传感器与第二影像传感器会感测到触控物体的影像，且控制单元适于根据 第一影像传感器与第二影像传感器所感测到的影像而判断出触控物体相对于显示面的位 置。本发明的又一实施例提出一种控制方法，其适于控制一触控模块。触控模块适用 于一显示器，且显示器具有一显示面。触控模块包括一第一影像传感器及一第二影像传感 器。第一影像传感器与第二影像传感器分别配置于显示面旁的一第一位置与一第二位置。 此控制方法包括下列步骤。首先，当至少一触控物体进入显示面前的一感测空间时，使第一 影像传感器与第二影像传感器感测到触控物体所反射的光束。接着，根据第一影像传感器 与第二影像传感器所感测到触控物体反射的光束而判断出触控物体相对于显示面的位置。在本发明的一实施例中，触控模块包括一第一光源及一第二光源，其分别配置于 显示面旁的一第三位置及一第四位置。此控制方法适于在多个连续的单位时间中持续控制 第一光源与第二光源，其中每一单位时间包括一第一子单位时间与一第二子单位时间。控 制方法还包括下列步骤在第一子单位时间中，使第一光源处于开启状态，并使第二光源处 于关闭状态。在第二子单位时间中，使第一光源处于关闭状态，并使第二光源处于开启状 态。在本发明的一实施例中，控制方法适于在这些连续的单位时间中持续控制第一影 像传感器与第二影像传感器，其中控制方法还包括下列步骤在第一子单位时间中，使第一 影像传感器处于开启状态，且使第二影像传感器处于关闭状态。在第二子单位时间中，使第 一影像传感器处于关闭状态，且使第二影像传感器处于开启状态。在本发明的一实施例中，每一单位时间还包括一第三子单位时间，且控制方法还 包括下列步骤。在第三子单位时间中，使第一光源与第二光源皆处于关闭状态。此外，将第 一影像传感器在每一单位时间的第一子单位时间中所测得的影像亮度减去第一影像传感 器在对应的单位时间的第三子单位时间中所测得的影像亮度，以获得一第一触控影像。再 者，将第二影像传感器在每一单位时间的第二子单位时间中所测得的影像亮度减去第二影 像传感器在对应的单位时间的第三子单位时间中所测得的影像亮度，以获得一第二触控影 像。之后，根据第一触控影像与第二触控影像判断出触控物体相对于显示面的位置。在本发明的一实施例中，触控模块还包括一第三影像传感器及一第四影像传感器，其分别配置于显示面旁的一第五位置及一第六位置。光源可还包括一第三光源及一第 四光源，其分别配置于显示面旁的一第七位置及一第八位置。每一单位时间可还包括一第 四子单位时间及一第五子单位时间，控制方法适于在这些连续的单位时间中持续控制第三 光源、第四光源、第三影像传感器及第四影像传感器，且控制方法还包括下列步骤。在第一 子单位时间中，还使第三光源与第四光源处于关闭状态。在第二子单位时间中，还使第三光 源与第四光源处于关闭状态。在第四子单位时间中，使第三光源处于开启状态，并使第一、 第二及第四光源处于关闭状态。在第五子单位时间中，使第四光源处于开启状态，并使第 一、第二及第三光源处于关闭状态。在本发明的一实施例中，触控物体的数量例如为二个。当这些触控物体在这些单 位时间的至少其中之一中同时位于感测空间内时，在单位时间中，第一、第二、第三及第四 影像传感器所感测到的触控影像中可各自有至少一反光点，且第一、第二、第三及第四影像 传感器的至少其中二者所感测到的触控影像中可各自有二个反光点，而控制方法还包括比 对这些反光点在这些触控影像中的位置，以剔除这些触控物体所不存在的相对显示面的位 置，并决定这些触控物体相对显示面的位置。在本发明的一实施例中，控制方法还包括使第一影像传感器与第二影像传感器在 每一单位时间中的全部时间内皆维持于开启状态。本发明的再一实施例提出一种控制方法，其适于控制一触控模块。触控模块适用 于一显示器，且显示器具有一显示面。触控模块包括一第一光源、一第二光源、一第一影像 传感器及一第二影像传感器。第一影像传感器与第二影像传感器分别配置于显示面旁的一 第一位置与一第二位置，且第一光源与第二光源分别配置于显示面旁的一第三位置与一第 四位置。控制方法适于在多个连续的单位时间中持续控制第一光源与第二光源。每一单位 时间包括一第一子单位时间与一第二子单位时间，且控制方法包括下列步骤。在第一子单 位时间中，使第一光源处于开启状态，并使第二光源处于关闭状态。在第二子单位时间中， 使第一光源处于关闭状态，并使第二光源处于开启状态。当一触控物体进入感测空间时，使 第一影像传感器与第二影像传感器感测触控物体的影像。接着，根据第一影像传感器与第 二影像传感器所感测到的影像来判断出触控物体相对于显示面的位置。本发明的另一实施例提出一种触控屏幕，其包括一显示器、至少二触控单元及一 控制单元。显示器具有一显示面。这些触控单元配置于显示面旁，且每一触控单元包括一 光源及一影像传感器。光源配置于显示面旁，并适于朝向显示面前的一感测空间发出一光 束。影像传感器配置于显示面旁，且影像传感器的感测面朝向感测空间，其中影像传感器适 于捕捉感测空间中的亮点，并产生一影像信号。控制单元电性连接至这些光源及这些影像 传感器，其中控制单元适于接收来自这些影像传感器的这些影像信号，并根据这些影像信 号判断出亮点相对于显示面的位置。 在本发明的一实施例中，控制单元适于轮流驱动这些触控单元中的这些光源。
在本发明的一实施例中，当控制单元在结束驱动这些触控单元之一的光源之后， 且在开启驱动这些触控单元的另一的光源之前，控制单元适于使这些触控单元的这些光源 保持关闭，且控制单元适于将每一触控单元的影像传感器在触控单元的光源被驱动时所感 测到的影像亮度减去在这些光源保持关闭时所感测到的影像亮度，以获得一触控影像，并 根据触控影像来判断出亮点的位置。
在本发明的一实施例中，控制单元包括至少二信号处理器及一后端处理器。这些 信号处理器分别电性连接至这些触控单元的影像传感器，其中每一信号处理器适于根据对 应的影像传感器所感测到的影像判断出亮点的位置，并产生一一维坐标信号。后端处理器 电性连接至这些信号处理器，其中后端处理器适于接收这些信号处理器所产生的这些一维 坐标信号，并根据这些一维坐标信号判断出亮点相对于显示面的位置。在本发明的一实施例中，控制单元适于使这些影像传感器反复捕捉感测空间中的 亮点，并藉此判断出亮点的位置变化。在本发明的实施例的触控屏幕、触控模块及其控制方法中，影像传感器是用以捕 捉亮点，即捕捉触控物体的反射光。相较于采用捕捉暗点(即捕捉遮光点)的触控模块，其 须由反光条或发光条配置于显示面边缘以形成良好的背光源，本发明的实施例的触控屏幕 及触控模块结构可以较为简单，此有助于降低触控屏幕及触控模块的成本，且亦可使触控 屏幕较为美观。此外，在本发明的实施例的触控屏幕、触控模块及其控制方法中，是采用使光源轮 流处于开启状态的方法，来避免影像传感器受到不必要的光源所发出的光束的干扰，因此 本发明的实施例的触控屏幕、触控模块及其控制方法的误判率较低。为让本发明的上述特征和优点能还明显易懂，下文特举实施例并配合附图作详细 说明。


图IA为本发明的一实施例的触控屏幕及作业平台的主视图。图IB为图IA的触控屏幕沿着I-I线的剖面示意图。图IC为图IA中的触控单元的放大图。图2A为图IA的控制单元的驱动时间分布图。图2B为图IA的触控模块的控制方法的流程图。图3A为本发明的另一实施例的触控屏幕及作业平台的主视图。图;3B为图3A的触控屏幕沿着II-II线的剖面示意图。图4A为图3A的控制单元的驱动时间分布图。图4B为图3A的触控模块的控制方法的流程图。图5A为本发明的又一实施例的触控屏幕及作业平台的主视图。图5B为图5A的触控屏幕沿着III-III线的剖面示意图。图5C绘示图5B的触控屏幕的另一变化。图6A为本发明的再一实施例的触控屏幕及作业平台的主视图。图6B为图6A的触控屏幕沿着IV-IV线的剖面示意图。图7为本发明的另一实施例的触控屏幕及作业平台的主视图。图8A为图7的控制单元的驱动时间分布图。图8B为图7的触控模块的控制方法的流程图。图9为本发明的又一实施例的触控屏幕及作业平台的主视图。附图主要组件符号说明50、50a、50b 触控物体；70 环境光源；72 环境光；90 作业平台；100、101、102、103,104,105 触控屏幕；200,201 显示器；210 显示面；220 边框；222 凹陷；224 前表 面；300、302、305 触控模块；310 触控单元；312 光源；312a 第一光源；312b 第二光源； 312c 第三光源；312d 第四光源；313 光束；314 影像传感器；31 第一影像传感器； 314b 第二影像传感器；314c 第三影像传感器；314d 第四影像传感器；315 感测面；316 成像组件；318、318a、318b 信号处理器；319 后端处理器；320 控制单元；330 吸光条； 330a 折光条；S 感测空间；S110、S110，、S110”、S112、S112”、S114、S114”、S116、S116”、 S118”、S120、S120’、S120”、S122、S124 步骤；T、T’、T”:单位时间；Ul 第一子单位时间；U2 第二子单位时间 ’U3 第三子单位时间 ’U4 第四子单位时间；U5 第五子单位时间。
具体实施例方式图IA为本发明的一实施例的触控屏幕及作业平台的主视图，图IB为图IA的触控 屏幕沿着I-I线的剖面示意图，而图IC为图IA中的触控单元的放大图。请参照图1Α、图IB与图1C，本实施例的触控屏幕100包括一显示器200、至少二触 控单元310及一控制单元320。在本实施例中，触控单元310与控制单元320可构成一触控 模块300。显示器200具有一显示面210。在本实施例中，这些触控单元310配置于显示面 210旁，且每一触控单元310包括至少一光源312 (在图IA中是以两个光源312为例)及一 影像传感器314。换言之，在本实施例中，触控模块300包括至少一光源312、一第一影像传 感器314a、一第二影像传感器314b及控制单元320。光源312配置于显示面210旁，并适于发出进入显示面210前的一感测空间S的 一光束313。影像传感器314配置于显示面210旁，在本实施例中，影像传感器314的感测 面315朝向感测空间S。在本实施例中，光束313的行进方向可大约平行于显示面210，而 感测空间S定义为显示面210前光束313所能涵盖且影像传感器314所能感测到的空间， 其位置与范围例如为图IA与图IB所绘示的虚框的位置与范围。此外，在本实施例中，第一 影像传感器31 配置于显示面210旁的一第一位置上(例如图IA所绘示的位置)，而第二 影像传感器314b配置于显示面210旁的一第二位置上(例如图IA所绘示位置)。在本实施例中，影像传感器314适于捕捉感测空间S中的亮点，并产生一影像信 号。具体而言，当至少一触控物体50(在图IA中是以一个手指做为触控物体50为例)进 入该感测空间S时，第一影像传感器31 与第二影像传感器314b会感测到触控物体50所 反射的光束313，而此物体50成像于影像传感器314上的影像即为一亮点。在本实施例中， 影像传感器314前可配置有一成像组件316，以将物体50所反射的光束313成像于影像传 感器314上，其中成像组件316例如为透镜或针孔。在本实施例中，控制单元320电性连接至这些光源312及这些影像传感器314，其 中控制单元320适于接收来自这些影像传感器314的影像信号，并根据这些影像信号判断 出亮点相对于显示面210的位置。换言之，在本实施例中，控制单元320适于根据第一影 像传感器31 与第二影像传感器314b所感测到触控物体50反射的光束313而判断出触 控物体50相对于显示面210的位置。在本实施例中，光源312例如为发光二极管(light emitting diode, LED)、激光二极管(laser diode)或其它适当的发光组件，而光束313例 如为红外光束、可见光束、激光束或其它适当波长范围的电磁波射束，但本发明并不以此为 限。此外，触控物体50例如为使用者的手指或触控笔的笔尖。
在本实施例中，控制单元320包括至少二信号处理器318(在图IA中是以二信号 处理器318a与318b为例)及一后端处理器319。这些信号处理器318分别电性连接至这 些触控单元310的影像传感器314，亦即信号处理器318a与信号处理器31 分别电性连接 至第一影像传感器31 与第二影像传感器314b。每一信号处理器318适于根据对应的影 像传感器314所感测到的影像判断出亮点的位置，并产生一一维坐标信号，此一维坐标信 号例如是代表触控物体50所反射的光束313入射影像传感器314的入射角。后端处理器 319电性连接至这些信号处理器318，其中后端处理器319适于接收这些信号处理器318所 产生的这些一维坐标信号，并根据这些一维坐标信号判断出亮点相对于显示面的位置。具 体而言，后端处理器319可根据光束313入射两个不同的影像传感器314的两个入射角计 算出亮点相对于显示面的位置。在本实施例中，当后端处理器319计算出亮点相对于显示 面的位置后，可传送一位置讯号至与后端处理器319连接的作业平台90，如此作业平台90 便可判断出触控物体50相对于显示面所显示的画面的位置，由此实现触控功能。在本实施 例中，作业平台90例如为一计算机，然而，在其它实施例中，作业平台90亦可以是一手机本 体、个人数字助理(personal digital assistant, PDA)本体、数码相机本体或其它适当的 电子控制系统或电子组件。值得注意的是，本发明并不限定信号处理器318与后端处理器319的配置位置与 分合状态。举例而言，在本实施例中，信号处理器318是组合于触控单元310中，而后端处 理器319与信号处理器318间则是以传输线电性连接。然而，在其它实施例中，信号处理器 318亦可与后端处理器319整合于同一芯片中。或者，信号处理器318a与信号处理器318b 其中之一可与后端处理器319整合于同一芯片中，而信号处理器318a与信号处理器318b 的另一再通过传输线与此芯片电性连接。或者，后端处理器319亦可整合至作业平台90的 处理器中，亦即后端处理器319的运算功能可利用作业平台90中的程序及处理器来完成。在本实施例中，光源312包括至少一第一光源31 (在图IA中是以二个第一光源 312a为例)及至少一第二光源312b (在图IA中是以二个第二光源312b为例)，其分别配置 于显示面210旁的一第三位置及一第四位置(例如图IA所绘示的位置)。在本实施例中， 第三位置与第四位置分别落在显示面的相邻的二角落旁。第一位置与第三位置可落在显示 面的相同的角落旁，且第二位置与第四位置可落在显示面的相同的角落旁。此外，第一位置 与第二位置可分别落在显示面的相邻二角落旁。换言之，在本实施例中，第一光源31 与 第一影像传感器31 是整合在二触控单元310其中之一，第二光源312b与第二影像传感 器314b是整合在二触控单元310之另一，且此二触控单元310分别配置于显示面210的相 邻两角落旁。图2A为图IA的控制单元的驱动时间分布图。请参照图IA至图IC即图2A，在本 实施例中，控制单元320适于轮流驱动这些触单元310中的光源312。具体而言，控制单元 320适于在多个连续的单位时间T中持续控制第一光源31 与第二光源312b。每一单位时 间T可包括一第一子单位时间Ul与一第二子单位时间U2。在第一子单位时间Ul中，控制 单元320适于使第一光源31 处于开启状态，并使第二光源312b处于关闭状态。换言之， 如图2A所绘示，亦即在第一子单位时间Ul中以电流驱动第一光源31加，并使通过第二光源 312b的电流实质上为零。在第二子单位时间U2中，控制单元320适于使第一光源31 处 于关闭状态，并使第二光源312b处于开启状态。换言之，如图2A所绘示，亦即在第一子单位时间Ul中以使通过第一光源31 的电流实质上为零，并以电流驱动第二光源312b。值 得注意的是，图2A中的驱动电流的波形是以方波为例，但在其它实施例中，驱动电流的波 形亦可以是正弦波、三角波、圆波、左右不对称的波形、其它规则形状的波形或其它不规则 形状的波形。在本实施例中，在第一子单位时间Ul中，控制单元320适于使第一影像传感器 31 处于开启状态，且使第二影像传感器314b处于关闭状态，如图2A所绘示。此外，在第 二子单位时间U2中，控制单元320适于使第一影像传感器31 处于关闭状态，且适于使第 二影像传感器314b处于开启状态。值得注意的是，此处所谓影像传感器的开启或关闭包括 实质上的开启或关闭，或者亦可分别为数据有效或数据无效。如此一来，当第一影像传感器31 在第一子单位时间Ul中开启且感测时，便能够 感测到第一光源31 所发出的光束313的反射光，但不会感测到第二光源314b直射至第 一影像传感器31 的光束313或经由反射而传递到第一影像传感器31 的光束313，因 此第一影像传感器31 的感测结果不会受到第二光源314b的干扰。反之，当第二影像传 感器314b在第二子单位时间U2中开启且感测时，便能够感测到第二光源312b所发出的光 束313的反射光，但不会感测到第一光源31 直射至第二影像传感器314b的光束313或 经由反射而传递到第二影像传感器314b的光束313。因此第二影像传感器314b的感测结 果不会受到第一光源31 的干扰。由于影像传感器314所感测结果不会受到不同触控单 元310的光源312所干扰，因此本实施例的触控屏幕100及其触控模块300的误判率较低。值得注意的是，本发明并不限定第一子单位时间Ul与第二子单位时间U2在单位 时间T中的排列顺序及分布长度。举例而言，在其它实施例中，第二子单位时间U2可排在 第一子单位时间Ul前。或者，第一子单位时间Ul与第二子单位时间U2可以彼此相接或不 相接，且第一子单位时间与第二子单位时间亦没有一定要占满整段单位时间T。另外，本发 明并不限定第一影像传感器31 与第二影像传感器314b须交替开启。在其它实施例中， 第一影像传感器31 与第二影像传感器314b亦可以在每一单位时间T中的全部时间内皆 维持于开启状态，且控制单元320例如适于在第一子单位时间Ul中取第一影像传感器31 的感测结果来分析(亦即此时第一影像传感器31 的数据为有效，而第二影像传感器314b 的数据为无效)，并于第二子单位时间U2中取第二影像传感器314b的感测结果来分析(亦 即此时第二影像传感器314b的数据为有效，而第一影像传感器31 的数据为无效)。如此 一来，即使影像传感器314没有适时关闭，亦不会影响到控制单元320对触控物体50的位 置的判断结果。在本实施例的触控屏幕100及触控模块300中，影像传感器312是用以捕捉亮点， 即捕捉触控物体50的反射光。相较于采用捕捉暗点(即捕捉遮光点)的触控模块，其须由 反光条或发光条配置于显示面边缘以形成良好的背光源，本实施例的触控屏幕100及触控 模块300不须加装这些反光条或发光条，因此结构较为简单，且有助于降低触控屏幕100及 触控模块300的成本，且亦可使触控屏幕100较为美观。此外，本实施例的触控模块300是 设置于显示面210旁，而不会遮挡从显示面210出射的光线。相较于公知触控膜因覆盖显 示面而会影响显示器的光学质量，本实施例的触控模块300不会影响显示器200的光学质 量，因此本实施例的触控屏幕100具有较佳的光学质量。此外，在本实施例中，控制单元320适于使影像传感器314反复捕捉感测空间S中的亮点，并由此判断出亮点的位置变化。如此一来，作业平台90便能够得知触控物体50的 运动状态，以实现类似于鼠标拖曳的功能。值得注意的是，本发明并不限定触控模块300必须具有光源312，在其它实施例 中，触控模块300亦可不具有光源312，而光束313则是由其它光源(例如为环境的发光源 或反射光源)所提供。图2B为图IA的触控模块的控制方法的流程图。请参照图1A、图2A及图2B，本实 施例的控制方法适于控制图IA的触控模块300，而此控制方法可由控制单元320来执行。 本实施例的控制方法包括下列步骤首先，执行步骤S110，步骤SllO为当至少一触控物体50 (在本实施例中是以一个 触控物体50为例)进入感测空间S时，使第一影像传感器31 与第二影像传感器314b感 测到触控物体所反射的光束。在本实施例中，步骤SllO包括步骤S112与步骤S114。步骤 S112为在第一子单位时间Ul中，使第一光源31 处于开启状态，并使第二光源312b处于 关闭状态。步骤Sl 14为在第二子单位时间U2中，使第一光源31 处于关闭状态，并使第 二光源312b处于开启状态。在本实施例中，步骤S114是在步骤S112之后执行，然而，在其 它实施例中，两者的执行顺序亦可以对调。在执行步骤S112时，本实施例的控制方法可还包括使第一影像传感器31 处于 开启状态，且使第二影像传感器314b处于关闭状态。此外，在执行步骤Sl 14时，本实施例的 控制方法可还包括使第一影像传感器31 处于关闭状态，且使第二影像传感器314b处于 开启状态。然而，在其它实施例中，亦可以使第一影像传感器31 与第二影像传感器314b 在每一单位时间中的全部时间内皆维持于开启状态。接着，执行步骤S120，步骤S120为根据第一影像传感器31 与第二影像传感器 314b所感测到触控物体50反射的光束313而判断出触控物体50相对于显示面210的位置。之后，可重复执行步骤Sl 10与S120，如此便可持续感测触控物体50的位置变化状态。本实施例的控制方法采用感测亮点(即触控物体50反光点)的方式。相较于采 用感测暗点(即触控物体遮光点)的方式须利用反光条或发光条，本实施例的控制方法无 需利用反光条或发光条，因此有助于简化触控模块300的结构。另外，由于本实施例的控制 方法采用使光源312交替闪烁的方式，因此影像传感器314不会受到不同的触控单元310 的光源312的干扰，因此本实施例的控制方法具有较低的误判率。图3A为本发明的另一实施例的触控屏幕及作业平台的主视图，图:3B为图3A的触 控屏幕沿着II-II线的剖面示意图，而图4A为图3A的控制单元的驱动时间分布图。请参 照图3A、图;3B与图4A，本实施例的触控屏幕101与上述触控屏幕100(如图IA与图IB所 绘示)类似，而两者的差异如下所述。在图IB的触控屏幕100中，显示面210内凹于显示 器200的边框220。然而，在本实施例的触控屏幕中，显示面210与边框220的表面实质上 在同一平面上。在使用此种显示器201时，环境光源70 (例如为发光源或反射光源)所发 出的环境光72容易干扰到影像传感器314的感测结果。为了解决此问题，在本实施例中， 每一单位时间T’还包括一第三子单位时间U3。在第三子单位时间U3中，控制单元320适 于使第一光源31 与第二光源312b皆处于关闭状态。控制单元320适于将第一影像传感器31 在每一单位时间T’的第一子单位时间Ul中所测得的影像亮度减去第一影像传感 器31 在对应的单位时间T’的第三子单位时间U3中所测得的影像亮度，以获得一第一触 控影像。控制单元320适于将第二影像传感器314b在每一单位时间T’的第二子单位时间 U2中所测得的影像亮度减去第二影像传感器314b在对应的单位时间T，的第三子单位时间 U3中所测得的影像亮度，以获得一第二触控影像。控制单元根据第一触控影像与第二触控 影像判断出触控物体50相对于显示面的位置。换言之，在第三子单位时间U3中，第一影像 传感器31 与第二影像传感器314b皆处于开启状态。然而，在其它实施例中，亦可以将第 三子单位时间U3分成两个不同的子单位时间，而第一影像传感器31 与第二影像传感器 314b分别在此两不同的子单位时间中开启。由控制单元320将影像亮度相减的方式，便可扣除环境光72所造成的影像，如此 仍然能够获得触控物体50的正确位置，而不受环境光72的干扰。此种触控模块300亦可 应用于投影屏幕上。由于投影屏幕没有边框，亦容易受到环境光的干扰，而本实施例的触控 模块300则可有效解决此问题。此外，本实施例的触控模块300亦可应用于图IA的触控屏 幕100中，以解决相对显示面210倾斜的环境光的干扰。值得注意的是，在其它实施例中，第一、第二及第三子单位时间Ul、U2、U3的顺序 亦可改变为其它任何可能的顺序。图4B为图3A的触控模块的控制方法的流程图。请参照图3A、图4A与图4B，本实 施例的控制方法与图2B的控制方法类似，而两者的差异如下所述在本实施例中，步骤S110’还包括步阀S116，而步骤S116为在第三子单位时间U3 中，使第一光源31 与第二光源312b皆处于关闭状态。另外，在本实施例中，步骤S120’ 包括步骤S122与步骤S1M。步骤S122为将第一影像传感器31 在第一子单位时间Ul中 所测得的影像亮度减去第一影像传感器31 在第三子单位时间U3中所测得的影像亮度， 以获得一第一触控影像。再者，将第二影像传感器314b在第二子单位时间U2中所测得的 影像亮度减去第二影像传感器314b在第三子单位时间U3中所测得的影像亮度，以获得一 第二触控影像。另外，步阀SlM于步骤S122后执行，步骤SlM为根据第一触控影像与第 二触控影像判断出触控物体50相对于显示面的位置。由将影像亮度相减的方式，便可扣除环境光72所造成的影像，如此仍然能够获得 触控物体50的正确位置，而不受环境光72的干扰。此种控制方法亦可应用于投影屏幕上。 由于投影屏幕没有边框，亦容易受到环境光的干扰，而本实施例的控制方法则可有效解决 此问题。此外，本实施例的控制方法亦可应用于图IA的触控屏幕100中，以解决相对显示 面210倾斜的环境光的干扰。图5A为本发明的又一实施例的触控屏幕及作业平台的主视图，图5B为图5A的触 控屏幕沿着III-III线的剖面示意图。请参照图5A与图5B，本实施例的触控屏幕102与上 述触控屏幕100(如图IA与图IB所绘示)类似，而两者的差异如下所述。在本实施例中， 触控模块302还包括至少一吸光条330 (图5A中是以三个吸光条330为例)，其配置于显示 面210的至少一边上(图5A中是以配置于三边上为例)。吸光条330可吸收原本会打在边 框220上的来自光源212的光束313，进而避免边框220所反射的光束313造成对不同触控 单元310的影像传感器314的干扰。在另一实施例中，如图5C所绘示，吸光条330亦可以 用折光条330a来取代，折光条330a适于将光束313往远离显示面210的方向反射，如此便能够避免边框220所反射的光束313造成对不同触控单元310的影像传感器314的干扰。图6A为本发明的再一实施例的触控屏幕及作业平台的主视图，而图6B为图6A的 触控屏幕沿着IV-IV线的剖面示意图。请参照图6A与图6B，本实施例的触控屏幕103与 上述触控屏幕102(如图5A与图5B所绘示)类似，而两者的差异如下所述。本实施例的触 控屏幕103是将图5A与图5B的触控屏幕102的显示器200置换为与图相同的显示器 201。此外，图5A与图5B的触控模块302的吸光条330是置于边框220所围绕的凹陷222 中，但本实施例的触控模块303的吸光条330则是置于边框220的前表面2M上。本实施 例的吸光条330可吸收平行于显示面210的环境光，以免避环境光干扰影像传感器314的 感测结果。图7为本发明的另一实施例的触控屏幕及作业平台的主视图，而图8A为图7的控 制单元的驱动时间分布图。请参照图7与图8A，本实施例的触控屏幕104与图IA的触控屏 幕100类似，而两者的差异如下所述。在本实施例中，触控屏幕104多了两个触控模块310。 具体而言，触控模块304还包括一第三影像传感器3Hc及一第四影像传感器314d，其分别 配置于显示面210旁的一第五位置及一第六位置(例如图7所绘示的位置)，在本实施例 中，第三影像传感器3Hc与第四影像传感器314d的感测面315朝向感测空间S。在本实施 例中，四个触控模块310分别配置于显示面210的四个角落。然而，在其它实施例中，触控 模块310亦可以配置于其它适当的位置。光源312可还包括至少一第三光源312c (在图7中是以二个第三光源312c为例) 及一第四光源312d(在图7中是以二个第四光源312d为例)，其分别配置于显示面210旁 的一第七位置及一第八位置(例如图7所绘示的位置)。每一单位时间T”还包括一第四 子单位时间U4及一第五子单位时间U5。在第一子单位时间Ul中，控制单元3M适于还使 第三光源312c与第四光源312d处于关闭状态。在第二子单位时间U2中，控制单元3 适 于还使第三光源312c与第四光源312d处于关闭状态。在第四子单位时间U4中，控制单元 324适于使第三光源312c处于开启状态，并使第一、第二及第四光源31h、312b、312d处于 关闭状态。在第五子单位时间U5中，控制单元3M适于使第四光源处312d于开启状态，并 使第一、第二及第三光源31h、312b、312c处于关闭状态。在本实施例中，第一、第二、第三 及第四影像传感器314a、314b、314c、314d可分别于第一、第二、第三及第四子单位时间U1、 U2、U3、U4中开启并感测影像。然而，在其它实施例中，第一、第二、第三及第四影像传感器 3Ha、314b、3Hc、314d亦可在每一单位时间T”中的全部时间中接维持开启。在实施例中，触控物体50的数量例如为二个，即触控物体50a与触控物体50b。当 这些触控物体50在这些单位时间T”的至少其中之一中同时位于感测空间S内时，在此单 位时间T”中，第一、第二、第三及第四影像传感器3Ha、314b、314c、314d所感测到的触控影 像中会各自有至少一反光点。举例而言，由于第一影像传感器314a、触控物体50b、触控物 体50a及第四影像传感器314d是排列在同一直在线，因此第一影像传感器31 只会感测 到触控物体50b所形成的反光点，但不会感测到触控物体50a所形成的反光点。反之，第四 影像传感器314d只会感测到触控物体50a所形成的反光点，但不会感测到触控物体50b所 形成的反光点。因此第一影像传感器31 与第四影像传感器314d各器只会感测到一个反 光点。此外，第一、第二、第三及第四影像传感器314a、314b、314c、314d的至少其中二者所 感测到的触控影像中会各自有二个反光点。举例而言，在本实施例中，第二及第三影像传感器314b、3Hc各自能感测到两个反光点。如此一来，在本实施例中，第一、第二、第三及第四 影像传感器314a、314b、314c、314d所输出的四个一维坐标信号中，其中有两个会各自包含 两个一维坐标，而另两个则各自包含一个一维坐标。如此一来，便会组合出多于两个的触控 物体50的位置，而与实际情况不符合。此外，在通常的情况中，四个一维坐标信号会各自包 含二个一维坐标，这会组合出还多与实际情况不符合的位置。为了解决此一问题，控制单元3M适于比对这些反光点在这些触控影像中的位 置，以剔除这些触控物体50所不存在的相对显示面210的位置，并决定这些触控物体50 相对显示面的位置。换言之，控制单元3M在接收四个一维坐标信号且由此运算出多个位 置的数据后，可取这些数据的交集者来当作触控物体50的实际位置，而其它数据则予以剔 除。如此一来，本实施例的触控屏幕104及触控模块304便能够准确判断出双触控物体50 的位置。根据这样的原理，便能够实现多点触控。此外，随着触控点的增加(例如增加至三 个以上)，本发明的其它实施例亦可采用还多的触控单元310来准确判断出还多点的触控。值得注意的是，本实施例的触控屏幕104及触控模块304不仅适用于判断双触控 物体50的位置。假设在只有单一的触控物体50进入感测空间S的情况下，四个影像传感 器314所传出的四个一维坐标信号只会让控制单元3M运算出一个位置，此时控制单元便 不须剔除其它与实际状况不吻合的位置数据。再者，在另一实施例中，亦可以将四个触控单 元310分成二组，例如图7中上方两个触控单元310为一组，而图7中下方两个触控单元为 另一组。此外，在第一子单位时间Ul时同时开启上方那一组触控单元310的光源31 与 312b，并同时关闭下方那一组触控单元310的光源312c与312d。再者，在第二子单位时间 U2时同时开启下方那一组触控单元310的光源312c与312d，并同时关闭上方那一组触控 单元310的光源31 与312b。只要由光源312位置的设计，而使上方那一组触控单元310 的光源312所发出的光束313不要或几乎不直射彼此的影像传感器314，且使下方那一组触 控单元310的光源312所发出的光束313不要或几乎不直射彼此的影像传感器314，如此同 样能够达到正确判断触控物体50的位置的功效。图8B为图7的触控模块的控制方法的流程图。请参照图7、图8A与图8B，本实施 例的控制方法与图2B的控制方法类似，而两者的差异如下所述。在步骤S110”的步骤S112” 中，即在第一子单位时间Ul中，还使第三光源312c与第四光源312d处于关闭状态。在步骤 S114”中，即在第二子单位时间U2中，还使第三光源312c与第四光源312d处于关闭状态。 此外，步骤Sl 10”还包括步骤Sl 16”与步骤Sl 18”。在步骤Sl 16”中，即在第四子单位时间 U4中，使第三光源312c处于开启状态，并使第一、第二及第四光源31h、312b、312d处于关 闭状态。在步骤S118”中，即在第五子单位时间U5中，使第四光源312d处于开启状态，并 使第一、第二及第三光源31h、312b、312c处于关闭状态。在本实施例中，触控物体50的数 量例如为二个。当这些触控物体50在这些单位时间T”的至少其中之一中同时位于感测空 间S内时，在此单位时间T”中，第一、第二、第三及第四影像传感器3Ha、314b、3Hc、314d所 感测到的触控影像中可各自有至少一反光点，且第一、第二、第三及第四影像传感器314a、 314b、314c、314d的至少其中二者所感测到的触控影像中可各自有二个反光点。因此，在本 实施例中，步骤S120”还包括比对这些反光点在这些触控影像中的位置，以剔除这些触控物 体50所不存在的相对显示面210的位置，并决定这些触控物体50相对显示面210的位置。 如此一来，本实施例的控制方法便能够准确判断出双触控物体50的位置。
本发明并不限定触控屏幕所采用的触控单元310的数量为二个或四个，在其它实 施例中，亦可采用其它数量的触控单元310，以下举一实施例来加以说明。图9为本发明的又一实施例的触控屏幕及作业平台的主视图。请参照图9，本实施 例的触控屏幕105与图7的触控屏幕104类似，而两者的差异如下所述。在本实施例中，触 控模块305仅具有三个触控单元310，而其中一个触控单元310位于显示面210的底边上。 本实施例的控制单元325的功能与控制方法类似于图7、图8A与图8B的实施例。举例而 言，控制单元325可轮流驱动三个触控单元310的光源312。此外，控制单元325可整合三 个触控单元310的影像传感器314所捕捉到的亮点，剔除不正确的位置数据，以获得双触控 物体50的正确位置。此外，本实施例采用三个触控单元310亦有助于提升单触控物体50 的位置的判断的准确度。综上所述，在本发明的实施例的触控屏幕、触控模块及其控制方法中，影像传感器 是用以捕捉亮点，即捕捉触控物体的反射光。相较于采用捕捉暗点(即捕捉遮光点)的触 控模块，其须由反光条或发光条配置于显示面边缘以形成良好的背光源，本发明的实施例 的触控屏幕及触控模块不须加装这些反光条或发光条，因此结构较为简单，且有助于降低 触控屏幕及触控模块的成本，且亦可使触控屏幕较为美观。此外，在本发明的实施例的触控屏幕、触控模块及其控制方法中，是采用使光源轮 流处于开启状态的方法，来避免影像传感器受到不必要的光源所发出的光束的干扰，因此 本发明的实施例的触控屏幕、触控模块及其控制方法的误判率较低。虽然本发明已以实施例具体描述如上，然其并非用以限定本发明，本领域技术人 员在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的还动与润饰，故本发明的保护范围应当 以申请的权利要求范围所界定的内容为准。
权利要求
1.一种触控屏幕，包括一显示器，具有一显示面；至少二触控单元，配置于该显示面旁，每一该触控单元包括一光源，配置于该显示面旁，并适于朝向该显示面前的一感测空间发出一光束；以及一影像传感器，配置于该显示面旁，且该影像传感器的感测面朝向该感测空间，其中该 影像传感器适于捕捉该感测空间中的亮点，并产生一影像信号；以及一控制单元，电性连接至该些光源及该些影像传感器，其中该控制单元适于接收来自 该些影像传感器的该些影像信号，并根据该些影像信号判断出该亮点相对于该显示面的位 置。
2.如权利要求1所述的触控屏幕，其中，该控制单元适于轮流驱动该些触控单元中的 该些光源。
3.如权利要求2所述的触控屏幕，其中，当该控制单元在结束驱动该些触控单元之一 的该光源之后，且在开启驱动该些触控单元的另一该光源之前，该控制单元适于使该些触 控单元的该些光源保持关闭，且该控制单元适于将每一该触控单元的该影像传感器在该触 控单元的该光源被驱动时所感测到的影像亮度减去在该些光源保持关闭时所感测到的影 像亮度，以获得一触控影像，并根据该触控影像来判断出该亮点的位置。
4.如权利要求1所述的触控屏幕，其中，该控制单元包括至少二信号处理器，分别电性连接至该些触控单元的该影像传感器，其中每一该信号 处理器适于根据对应的该影像传感器所感测到的影像判断出该亮点的位置，并产生一一维 坐标信号；以及一后端处理器，电性连接至该些信号处理器，其中该后端处理器适于接收该些信号处 理器所产生的该些一维坐标信号，并根据该些一维坐标信号判断出该亮点相对于该显示面 的位置。
5.如权利要求1所述的触控屏幕，其中，该控制单元适于使该些影像传感器反复捕捉 该感测空间中的亮点，并由此判断出该亮点位置变化。
全文摘要
一种触控屏幕，包括一显示器、至少二触控单元及一控制单元。显示器具有一显示面。这些触控单元配置于显示面旁。每一触控单元包括一光源及一影像传感器。光源配置于显示面旁，并适于朝向显示面前的一感测空间发出一光束。影像传感器配置于显示面旁，且影像传感器的感测面朝向感测空间。影像传感器适于捕捉感测空间中的亮点，并产生一影像信号。控制单元电性连接至这些光源及这些影像传感器。控制单元适于接收来自这些影像传感器的这些影像信号，并根据这些影像信号判断出亮点相对于显示面的位置。一种触控模块及控制方法亦被提出。
文档编号G06F3/042GK102129330SQ20111005169
公开日2011年7月20日 申请日期2009年7月7日 优先权日2009年7月7日
发明者李季峰, 董培辉 申请人:松翰科技股份有限公司