专利名称：光感式触控感应系统、装置及其触控感应方法
技术领域：
本发明涉及一种触控感应系统及其触控感应方法，且特别是有关于ー种光感式触控感应系统、装置及其触控感应方法。
背景技术：
随着显示技术的发展，具触控操作功能的显示器，在目前人机界面的技术领域中扮演着愈来愈重要的角色。目前有部分的显示器生产者利用将触控模块以外挂组装的方式与显示器结合，借此使显示器具备触控操作的功能，然而上述的外挂组装方式常常造成显
示器变厚与变重，亦不符合轻薄短小的设计趋势。由于目前不同技术架构的触控模块在生产过程上面临技术瓶颈的问题，导致显示器的生产者在选择所需的触控模块时发生困扰。以投影式电容架构的触控模块来说，应用在10吋显示器以上的触控模块的制造成品率一直都不高，因此投影式电容架构的触控模块的价格也居高不下。而以CMOS光学式架构的触控模块来说，常因与显示器组装精准度需求高，容易造成产能过低的现象。另外，就其它架构的触控模块而言，往往整体表现都比上述的两种架构差。因此，对于显示器的生产者而言，若不采用外挂组装触控模块的方式，亦可采用直接导入触控操作技术至显示器中，来实现触控操作的功能。然而所述的直接导入方式，大部分需要通过更改显示器エ艺，或者是修改显示器硬件架构来实现所述的触控操作的功能。借此，将可能大幅增加显示器的制造成本。
发明内容
本发明提出一种光感式触控感应系统、装置及其触控感应方法，特别是于原显示画面中加入特定图案画面，来作为触控位置的识别记号。再利用成像装置扫描所述的特定图案画面，以进行对比分析的程序，并得到坐标位置，以进行触控动作。因此，本发明的光感式触控感应系统包括有显示单元、触控操作単元与数据处理単元。显示单元可用以显示至少ー个显示画面，并将ー个特定图案画面交错显示于各个显示画面之间。触控操作単元可提供使用者扫描显示単元所显示的特定图案画面的局部画面，并撷取与传送相应于局部画面的影像数据。数据处理単元可用以解译所述的影像数据所对应的坐标位置，进而提供后续触控动作所需的信息。另外，本发明的光感式触控感应装置包括有一个显示単元可用以显示至少ー个显示画面。所述的显示单元并交错显示ー个特定图案画面于各个显示画面之间。值得ー提的是，所述的特定图案画面以图案码组成作为光标定位的依据，进而提供后续触控动作所需的信息。另外，本发明的光感式触控感应方法包括有下列步骤首先，显示至少ー个显示画面；接着，交错显示ー个特定图案画面于各个显示画面之间；于显示所述的特定图案画面吋，同步扫描所述的特定图案画面的局部画面，以取得相应于所述的局部画面的影像数据；及解译所述的影像数据，以取得坐标位置，进而提供后续触控动作所需的信息。综上所述，本发明的光感式触控感应系统、装置及其触控感应方法，在目前的显示画面中插入特定图案画面，并利用具有影像感测功能的触控操作単元，取得使用者目前所点选区域的坐标位置，再进行相关的软件程序，以实现触控操作的功能。由于无需更改显示器的エ艺与硬件架构，故不影响显示器的成品率与产能，且在低成本的条件下即可使显示器具备触控操作的功能。另外，所述的光感式触控感应系统、装置及其触控感应方法可应用具有显示器的电子信息处理装置(例如，电视、笔记型电脑、平板电脑、桌上型电脑或智能型手机等)上，特别是任何尺寸的显示器上，具有高技术融合度。为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
图IA绘示为本发明实施例的系统方块图；图IB绘示为本发明另一实施例的系统方块图；图2绘示为本发明实施例的显示画面与特定图案画面交错显示的示意图；图3绘示为本发明实施例的特定图案画面的示意图；图3A绘示为本发明实施例的可见光与不可见光交错发出照射的示意图；图4A绘示为本发明实施例的图案码扫描的示意图；图4B绘示为本发明实施例的另ー图案码扫描的示意图；图5绘示为本发明实施例的光感式触控感应方法的步骤流程图。其中，附图标记10 光感式触控感应装置100 光感式触控感应系统110 光感式触控感应系统13 显示单元131 第一显示画面133 特定图案画面133a 图案码135 第二显示画面15 数据处理単元17 数据库19 传输单元191 有线传输193 无线传输195 无线传输20 第一画面更新率23 第二画面更新率25 第三画面更新率
27第四画面更新率30触控操作单元31扫描区域33第一触控操作单元35第二触控操作单元37第三触控操作単元Dl发光期间
D2发光期间S501 S509 步骤流程说明
具体实施例方式请參照图1A，图IA为本发明实施例的系统方块图。如图IA所示，本发明实施例的光感式触控感应系统100包括有光感式触控感应装置10与触控操作单元30。所述的光感式触控感应装置10包括有显示单元13、数据处理単元15、数据库17与传输单元19。显示单元13可相当于显示器的功能，并可用以显示动/静态影像或图形的画面，或是依据其所接收的影像信号显示至少ー个显示画面。所述的显示単元13还交错显示ー个特定图案画面于各个显示画面之间。所述的特定图案画面可由多个彼此相异形状的图案码所排列組成。所述的显示単元13可包括但不限制为有机发光二极管显示器、液晶显示器、等离子显示器等其他类型显示器。所述的显示单元13以第一画面更新率显示各个显示画面，并以第二画面更新率交错显示特定图案画面于各个显示画面之间。所述的第二画面更新率较佳者慢于所述的第一画面更新率。更进ー步说，所述的第一画面更新率可为所述的第二画面更新率的整数倍。数据处理単元15与显示单元13连接。数据处理単元15可用以接收来自传输单元19的影像数据或信号，或者通过传输単元19传输信号至触控操作単元30。数据处理单元15可对所述的影像数据进行分析与/或对比等运算。更进ー步说，所述的数据处理単元15可用以解译所述的影像数据所对应的坐标位置。所述的解译可例如是由数据处理単元15依据解译演算法即时运算执行，或者是由数据处理単元15至数据库17中进行影像数据的对比与分析等运算，以取得所述的影像数据所对应的坐标位置的数据。接着，所述的数据处理単元15可依据解译出的坐标位置选择性在所述的显示单元13的至少ー个显示画面上显示ー个光标位置。所述的数据处理単元15可依据所述的坐标位置，取得使用者目前通过触控操作単元30所点选区域的信息，再依据所述的信息进行相关的软件程序，并将结果回馈于显示単元13的显示画面上，以进行触控操作的动作。简单来说，所述解译出的坐标位置可用以作为是否触发执行应用程序的判断依据，以进行后续的触控操作。所述的数据处理单元15可例如是中央处理器(Central Processing Unit,CPU)、微控制器(Micro Control Unit, MCU)或数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)，或者其他具有数据输出/输入单元、存储单元、逻辑运算单元、信号转换单元、计时单元与/或计数单元等功能的单芯片所构成。数据库17与数据处理単元15连接。所述的数据库17可储存有所述的特定图案画面，以及所述的特定图案画面所对应坐标位置的对照表。所述的对照表可提供数据处理単元15运算时所需的数据。更进ー步说，所述的对照表可用以提供数据处理単元15解译出所述的影像数据所对应的坐标位置。所述的对照表亦可由使用者自行修改、更新或删除。另外，数据库17还可储存所述的影像数据。所述的数据库17可储存于的存储器中。所述的存储器可例如是非挥发性存储器或是挥发性存储器或其组合。所述的非挥发性存储器可包括但不限制为R0M、PR0M、EAR0M、EPROM、EEPROM及闪速存储器等。所述的挥发性存储器可包括但不限制为DRAM、EDRAM、SRAM等。另外，在本发明的另ー个实施例中，数据库17亦可省略，而由数据处理単元15以即时运算方式解译出影像数据所对应的坐标位置。传输单元19与数据处理単元15连接。所述的传输单元19可接收来自触控操作単元30的影像数据，或者传输信号至触控操作単元30。所述的传输单元19可用以将数据与信号转换成符合特定通讯协议的传输格式。所述传输単元19可例如是采用有线传输191 与/或无线传输193的方式传输数据、信号与电源。所述的有线传输191可包括但不限制为串行总线、RS-232与/或IEEE1394等。所述的无线传输193可包括但不限制为蓝牙与/或无线网络等。触控操作単元30可相当于触控笔的功能。所述的触控操作単元30可由具有数据与/或影像扫描功能的光学成像装置(例如，有光电稱合元件(Charge Coupled Device,CCD)、互补式金属氧化半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor, CMOS)、电荷注入元件(Charge Injection Device,CID)或其混合型元件)、数据储存器、数据处理器等电路所构成。所述的触控操作単元30可用以扫描所述的显示単元13所显示的特定图案画面的局部画面。接着，所述的触控操作単元30可用以撷取与传送相应于所述的局部画面的影像数据。所述的触控操作単元30较佳者具有可携性与重复充电性。另外，在本发明的另ー实施例中，所述的数据处理単元15与数据库17亦可设置或整合于触控操作単元30中。值得ー提的是，如图IB所示，在本发明的另ー个实施例中，还可通过增加触控操作単元30的数量，以同时对多处的影像数据进行撷取与解译，进而达到多点触控的效果。另外，图IB中是以无线传输195作举例说明子，但不以此为限。举例来说，光感式触控感应系统110包括有光感式触控感应装置10、第一触控操作単元33、第二触控操作単元35与第三触控操作单元30。第一触控操作单元33、第二触控操作单元35与第三触控操作单元37分别扫描所述的显示単元13所显示的特定图案画面的局部画面。第一触控操作単元33、第二触控操作単元35与第三触控操作単元37分别撷取与传送相应于所述的局部画面的影像数据经传输単元19至数据处理単元15。所述的第一触控操作単元33、第二触控操作単元35与第三触控操作単元37可采用串行传输或是并列传输方式将影像数据传输至传输单元19，并通过预先定义数据封包格式的方式，以供数据处理単元15区分或辨识各触控操作単元所撷取的影像数据。接着，数据处理単元15可对所述的影像数据进行分析与/或对比等运算。数据处理单元15可依据解译出的坐标位置选择性于所述的显示单元13的至少ー个显示画面上显示三个光标位置。所述的数据处理単元15可依据所述的坐标位置，取得使用者目前通过触控操作単元30所点选区域的信息，再依据所述的信息进行相关的软件程序，并将结果回馈于显示单元13的显示画面上，以进行多点触控操作的动作。值得注意的是，所述的特定图案画面的显示时序与触控操作単元30的扫描时序为同歩。举例来说，当显示单元13显示特定图案画面吋，则触控操作単元30被设定开启运作，以进行扫描。当显示单元13不显示特定图案画面吋，则触控操作単元30被设定为关闭运作，以停止进行扫描。请參照图2,图2为本发明实施例的显示画面与特定图案画面交错显示的示意图。 如图2所示，第一显示画面131与第二显示画面135插入有特定图案画面133。同样的，第ニ显示画面135与次ー显示画面(图中未示)之间可插入特定图案画面133，依此类推。所述的第一显示画面131与第二显示画面135是以第一画面更新率20显示于显示单元13上。所述的特定图案画面133是以第二画面更新率23显示于显示单元13上。值得注意的是，所述的第二画面更新率23慢于所述的第一画面更新率20。另外，第一画面更新率20较佳者可大于等于120Hz，借此可维持60Hz的显示品质。在本发明的另ー实施例中，一般显示画面以第三画面更新率25显示于显示单元13上,而特定图案显示画面133以第四画面更新率27显示于显示单元13上。换句话说,在显示三张一般显示画面后，才显示ー张特定图案显示画面133。另外，所述的第二画面更新率23或第四画面更新率27影响触控操作的灵敏度。更进ー步说，当第二画面更新率23或第四画面更新率27愈快时，则可能导致触控操作愈灵敏。接下来，请同时參照图3，图3为本发明实施例的特定图案画面的示意图。如图3所示，特定图案画面133由多个图案码133a所排列組成。更进ー步说，所述的特定图案画面133分为多个区块，每个区块设置有独特形状的图案码133a (或称符号)。各个图案码133a具有彼此相异的图案形状。所述的图案码133a可由数个线条连结而成。另外，在本发明的其他实施例中，图案码133a亦可由曲线、点或特定几何图形构成。举例来说，以21. 5吋的显示单元13而言，其长度约为476. 64mm,而宽度约为268. 11mm。当单ー个图案码133a具有5X5像素大小时，且每个图案码133a的间距为I. 24mm，则特定图案画面133可划分成82944个区块。另外，当单ー个图案码133a具有12X12像素大小时，且每个图案码133a的间距为2. 98mm，则特定图案画面133可划分成14400个区块。另外，当单ー个图案码133a具有20 X 20像素大小时，且每个图案码133a的间距为4. 97mm，则特定图案画面133可划分成5184个区块，依此类推。在本实施例中，为了达成有良好的影像品质与有足够的时间扫描特定图案画面133,显示单元13可以是ー非自发光显示装置(例如，液晶显示装置(Liquid CrystalDisplay device, IXD device)),如下例子来加以说明。显示单元13配置有与侧光式背光源或直下式背光源(图中未绘示)，但不以此为限。上述的背光源架构在交错模式中能够发出可见光与不可见光，而所述的可见光与不可见光可以在同一封装体或各自独立。如图3A所示，可见光与不可见光具有不同的发光期间Dl与D2 (可见光的发光期间为D1，而不可见光的发光期间为D2)，且可见光与不可见光各具有一更新率(例如高于或等于60赫兹的更新率)。借此，除了可増加触控操作単元30、33、35与37在扫描过程的进光量外，还可消除在显示过程中显示画面131与135与特定图案画面133可能出现迭影的问题。可见光可以是白光，而不可见光可以是近红外线、远红外线或紫外线(Ultraviolet, UV)。举例来说，可见光由在背光源中的白光发光二极管(Light Emitting Diode, LED)或传统的冷阴极管(Cold-Cathode Fluorescent Lamps,CCFLs)所发出，而不可见光由在背光源中的红外线发光二极管(Infrared LED, IR LED)所发出。此外，被交错显示的各个显示画面131与135与特定图案画面133皆分别同步于被交错发出的可见光与不可见光。换句话说，可见光在各个显示画面131与135的显示期间用以提供照射，而不可见光在特定图案画面133的显示期间用以提供照射。相应地，光学成像装置为ー不可见光成像装置，而所述的触控操作単元30、33、35与37可配置有此不可见光成像装置，进而用以扫描不可见光所显示的特定图案画面133中的图案。接下来，说明图案码扫描与解译的过程，但不以此作为限制。请參照图4A，图4A为本发明实施例的图案码扫描的示意图。如图4A所示，使用者可通过触控操作単元30在显 示単元13上进行触控操作，而触控操作単元30可在显示单元13形成一个扫描区域31。当扫描区域31落在特定图案画面133的单ー个图案码133a上时，触控操作単元30可撷取与传送对应于图案码133a的影像数据至数据处理単元15。接着，数据处理単元15根据数据库中17的对照表对比与分析影像数据，以解译出影像数据所对应的坐标位置，进而作为执行触控程序的判断依据。请继续參照图4B，图4B为本发明实施例的另ー图案码扫描的示意图。如图4B所示，当扫描区域31落在特定图案画面133的各个图案码133a之间时，触控操作単元30可撷取与传送对应于各个图案码133a的局部影像数据至数据处理単元15。接着，数据处理单元15可通过内插演算法对比计算出所述局部影像数据所对应的各图案码的信息。然后，所述的数据处理単元15可再根据对照表解译出扫描区域31所对应的坐标位置，进而作为执行触控程序的判断依据。请參照图5，图5为本发明实施例的光感式触控感应方法的步骤流程图。首先，在步骤S501中，通过显示単元13以第一画面更新率显示至少ー个显示画面，以作为使用者进行触控的操作画面。接着，在步骤S503中，通过显示単元13以第二画面更新率交错显示ー个特定图案画面于各个显示画面之间。所述的第二画面更新率可慢于所述的第一画面更新率。所述的第一画面更新率可为所述的第二画面更新率的整数倍。所述的特定图案画面可由多个彼此相异形状的图案码所排列组成。在另ー实施例中，上述的特定图案画面以不可见光照射，此不可见光例如是近红外线、远红外线或紫外线。在步骤S505中，在显示单元13显示所述的特定图案画面时，使触控操作単元30同步开启扫描所述的特定图案画面的局部画面，以通过触控操作単元30取得相应于所述的局部画面的影像数据。在触控操作単元30同步扫描所述的特定图案画面的局部画面吋，若所扫描的区域为各个相异形状的图案码之间时，则数据处理単元15以内插演算法对比计算出所述的影像数据所对应的坐标位置。在本发明另一实施例中，触控操作単元30亦可通过连续性撷取的方式取得所述的影像数据。在步骤S507中，数据处理単元15可通过传输単元19取得所述的影像数据，再由数据处理単元15以查询对照表方式解译所述的影像数据，以取得坐标位置。另外，在本发明另ー实施例中，还可通过增加触控操作単元30的数量(如图IB所示)，以同时对多处的影像数据进行撷取与解译，进而达到多点触控的效果。
接下来，在步骤S509中，数据处理単元15依据所述的坐标位置在显示单元13上显示光标位置，以供使用者确认目前触控程序是否可正常运作。另外，在本发明另一实施例中，所述的数据处理単元15可依据所述的坐标位置，取得使用者目前通过触控操作単元30所点选区域的信息，再依据所述的信息进行相关的软件程序，并将结果回馈于显示単元13的显示画面上，以进行触控操作的动作。综上所述，本发明的光感式触控感应系统、装置及其触控感应方法，在目前的显示画面中插入特定图案画面，并利用具有影像感测功能的触控操作単元，取得使用者目前所点选区域的坐标位置，再进行相关的软件程序，以实现触控操作的功能。
由于无需更改显示器的エ艺与硬件架构，故不影响显示器的成品率与产能，且在低成本的条件下即可使显示器具备触控操作的功能。另外，所述的光感式触控感应系统、装置及其触控感应方法可应用具有显示器的电子信息处理装置(例如，电视、笔记型电脑、平板电脑、桌上型电脑或智能型手机等)上，特别是任何尺寸的显示器上，具有高技术融合度。当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种光感式触控感应系统，其特征在于，包括有 一显示单元，用以显示至少ー显示画面，并交错显示ー特定图案画面于各该显示画面之间； ー触控操作単元，用以扫描该显示単元所显示的该特定图案画面的局部画面，并撷取与传送相应于该局部画面的影像数据；及 一数据处理単元，用以解译该影像数据所对应的坐标位置。
2.根据权利要求I所述的光感式触控感应系统，其特征在于，其中包括有一数据库，储存有该特定图案画面以及该特定图案画面所对应坐标位置的对照表，该对照表用以提供该数据处理単元解译出该影像数据所对应的坐标位置。
3.根据权利要求I所述的光感式触控感应系统，其特征在于，其中该数据处理单元依据解译出的坐标位置在该显示単元的至少ー显示画面上显示一光标位置。
4.根据权利要求I所述的光感式触控感应系统，其特征在于，其中该特定图案画面的显示时序与该触控操作单元的扫描时序为同步。
5.根据权利要求I所述的光感式触控感应系统，其特征在于，其中该显示单元以一第一画面更新率显示各该显示画面，并以ー第二画面更新率交错显示该特定图案画面于各该显示画面之间。
6.根据权利要求5所述的光感式触控感应系统，其特征在于，其中该第二画面更新率慢于该第一画面更新率。
7.根据权利要求5所述的光感式触控感应系统，其特征在于，其中该第一画面更新率为该第二画面更新率的整数倍。
8.根据权利要求I所述的光感式触控感应系统，其特征在于，其中该特定图案画面由多个彼此相异形状的图案码所排列組成。
9.根据权利要求8所述的光感式触控感应系统，其特征在于，其中该触控操作单元扫描的区域为各该相异形状的图案码之间时，该数据处理单元以ー内插演算法对比计算出该影像数据所对应的坐标位置。
10.根据权利要求I所述的光感式触控感应系统，其特征在于，其中包括有一传输单元，用以接收该影像数据。
11.根据权利要求10所述的光感式触控感应系统，其特征在于，其中该触控操作単元采用有线或无线传输技术传送该影像数据至该传输单元。
12.根据权利要求I所述的光感式触控感应系统，其特征在于，其中该显示单元为一非自发光显示装置，且配置有一背光源，该背光源用以交错发出可见光与不可见光，被交错显示的各该显示画面与该特定图案画面皆分别同步于被交错发出的可见光与不可见光。
13.根据权利要求12所述的光感式触控感应系统，其特征在于，其中可见光与不可见光皆具有不同的发光期间，且可见光与不可见光具有高于或等于60赫兹的更新率。
14.根据权利要求12所述的光感式触控感应系统，其特征在于，其中该触控操作単元配置有一不可见光成像装置。
15.根据权利要求12所述的光感式触控感应系统，其特征在于，其中不可见光选自于近红外线、远红外线与紫外线所组成的群组。
16.一种光感式触控感应装置，其特征在干，包括有一显示单元，用以显示至少ー显示画面，并交错显示ー特定图案画面于各该显示画面之间，该特定图案画面以图案码组成，作为光标定位的依据。
17.根据权利要求16所述的光感式触控感应装置，其特征在于，其中该显示单元以一第一画面更新率显示各该显示画面，并以ー第二画面更新率交错显示该特定图案画面于各该显示画面之间。
18.根据权利要求17所述的光感式触控感应装置，其特征在于，其中该第二画面更新率慢于该第一画面更新率。
19.根据权利要求17所述的光感式触控感应装置，其特征在于，其中该第一画面更新率为该第二画面更新率的整数倍。
20.根据权利要求16所述的光感式触控感应装置，其特征在于，其中该特定图案画面由多个彼此相异形状的图案码所排列組成。
21.根据权利要求16所述的光感式触控感应装置，其特征在于，其中该显示单元为一非自发光显示装置，且配置有一背光源，该背光源用以交错发出可见光与不可见光，被发出的可见光用以照射各该显示画面，而被发出的不可见光用以照射该特定图案画面。
22.—种光感式触控感应方法，其特征在于，包括有下列步骤 显示至少ー显示画面； 交错显示一特定图案画面于各该显示画面之间； 在显示该特定图案画面吋，同步扫描该特定图案画面的局部画面，以取得相应于该局部画面的影像数据 '及 解译该影像数据，以取得ー坐标位置。
23.根据权利要求22所述的光感式触控感应方法，其特征在于，其中各该显示画面以一第一画面更新率显示,该特定图案画面以ー第二画面更新率显示。
24.根据权利要求23所述的光感式触控感应方法，其特征在干，其中该第二画面更新率慢于该第一画面更新率。
25.根据权利要求23所述的光感式触控感应方法，其特征在于，其中该第一画面更新率为该第二画面更新率的整数倍。
26.根据权利要求22所述的光感式触控感应方法，其特征在于，其中于解译该影像数据，以取得ー坐标位置的步骤后，还包括有依据该坐标位置显示一光标位置的步骤。
27.根据权利要求22所述的光感式触控感应方法，其特征在于，其中该影像数据通过一查询对照表方式进行解译，以取得该坐标位置。
28.根据权利要求22所述的光感式触控感应方法，其特征在于，其中该特定图案画面由多个彼此相异形状的图案码所排列組成。
29.根据权利要求28所述的光感式触控感应方法，其特征在于，其中于同步扫描该特定图案画面的该局部画面时，若所扫描的区域为各该相异形状的图案码之间时，则以一内插演算法对比计算出该影像数据所对应的该坐标位置。
30.根据权利要求22所述的光感式触控感应方法，更包括以不可见光照射该特定图案画面。
全文摘要
一种光感式触控感应系统、装置及其触控感应方法。光感式触控感应系统，包括有显示单元，可显示至少一个显示画面，并交错显示一个特定图案画面于各个显示画面之间；触控操作单元，可扫描显示单元所显示的特定图案画面的局部画面，并撷取与传送相应于局部画面的影像数据；及数据处理单元，可解译出影像数据所对应的坐标位置。
文档编号G06F3/042GK102662528SQ20121006678
公开日2012年9月12日 申请日期2012年3月13日 优先权日2011年10月4日
发明者宋光涛, 王炯翰, 简智伟, 蔡卲瑜 申请人:友达光电股份有限公司