CN100350218C - 位置编码感测装置及感测显示器上的位置的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

一位置编码感测装置，包括：一显示层；一导光层，其中该导光层设置于该显示层上并具有编码信息于其中；以及一收发器，用以探测自该导光层输出的光线以及编码信息。

Description

位置编码感测装置及感测显示器上的位置的方法及系统
技术领域
本发明涉及一种位置编码感测装置以及感测显示器上的位置的方法及系统，特别涉及一种具有位置编码的导光层以及收发器所组成的位置编码感测装置，其中该收发器可发射光至导光层以及接收自导光层反射的光，藉此本发明可根据位置编码信息，感测或判定相对于该显示器的收发器的精确位置。
背景技术
在电子工业中，平板显示器已变得相当热门。如今平板显示器普遍地使用在电子商品中，例如：笔记本计算机、桌上型计算机屏幕、电视、数码相机、DVD播放机，PDA、移动电话、便携式游戏机、汽车导航系统以及其它的应用。这些装置中，有些平板显示器是位置感测液晶显示器(positionsensible liquid crystal display；PSLCD)，然而该装置仅在探笔直接接触该显示器面板时才可感测出探笔所在的位置。
举例说明，图1显示了一具有电磁数字层13的液晶显示面板10。其中包括一用以覆盖以及保护的玻璃层11、一液晶显示层(LCD)12以及一电磁数字化层13。该电磁数字化层13包含一由金属线形成的网状感测板15。该电磁数字化层13设置于该显示面板10的底层。该显示面板10为压感式显示器，因此探笔14需直接接触该显示面板10。由此可知，需利用压力的提供并通过显示面板10的电磁数字化层13的感测板15以感测出该探笔14的位置。其中，显示面板10的结构因感测板15所含的网状金属线复杂，因此该结构也十分复杂。
图2显示了一集成有触控式感应器的PSLCD装置20的另一例子，该PSLCD装置20包括一液晶显示层(LCD)21以及一偏光滤片22。此外，该PSLCD装置20包括一弹性导体层23设置于该偏光滤片22上。由于该PSLCD装置20为触控式，因此探笔24需直接接触该弹性导体层23。为使PSLCD装置20感测出探笔24的位置，该弹性导体层23需感应出探笔24所提供至显示器上的触控。由于弹性导体层23设置于PSLCD装置20的偏光滤片22上，因此会在该偏光滤片22上进行大量的工序而使该PSLCD装置20的透光度大幅降低。
此外，图3显示了PSLCD装置30的另一例子，其包括一液晶显示面板(LCD)31以及一探笔32。该PSLCD装置30包括设置于液晶显示面板(LCD)31两端的多个感测单元33。图3中的PSLCD装置30为一压感式装置，因此该探笔32需直接接触该液晶显示面板(LCD)31，以使该PSLCD装置30感测出探笔32的位置。具体地说，探笔32须提供压力至液晶显示面板(LCD)31，且该感测装置33需测出探笔32以及所提供的压力，以使该PSLCD装置30正确地感测出位置。然而图3显示的PSLCD装置30却存在着许多缺点。例如，该装置需架设多个感测单元33于液晶显示面板(LCD)31的边角，如此将使装置在制作过程中过于累赘且笨拙。此外，感测单元33也会增加该装置的重量。此外，外来光及微尘与PSLCD装置30的接触也容易减小装置功能的准确性，尤其在接触该装置的感测单元33时特别明显。
发明内容
综上所述，若欲解决该PSLCD装置的缺点，则必需利用一具有位置编码信息的导光层以及一收发器所组成的位置编码感测装置，以省掉附加的控制电路使该显示装置的架构简化。此外，如市场所需该液晶显示感测装置还将变得更轻且薄。
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种位置编码感测装置，其包括一显示层，一设置于该显示层上的导光层，其中该导光层中具有编码信息，以及一收发器，用以探测自该导光层输出的光线以及编码信息。
本发明的另一目的在于提供一种感测显示器上的位置的方法。该方法包括下列步骤：显示信息于一显示面板上，在接近该显示面板处设置一收发器。自一导光层的至少一光源发射光，引导具有编码信息的光线射出该导光层，利用该收发器探测自该导光层输出的光线以及编码信息。以及，处理由该收发器探测到的编码信息。
本发明的再一目的在于提供一种感测显示器上的位置的系统，包括：一显示装置以显示信息于一显示面板上，一定位装置以定位一收发器于接近该显示面板处，一发射装置以自一导光层的至少一光源发射光，一导光装置以引导具有编码信息的光线射出该导光层，一感测装置以利用该收发器探测由该导光层引导出的光线以及编码信息。以及，一处理装置以处理该收发器探测到的编码信息。
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合附图作详细说明。
附图说明
图1为示出触控式位置感测液晶显示器的结构图；
图2为示出另一触控式位置感测液晶显示器的结构图；
图3为示出另一触控式位置感测液晶显示器的结构图；
图4为示出根据本发明实施例的位置编码感测装置的结构图；
图5a以及5b为示出根据本发明实施例的导光板剖面图；
图6为示出根据本发明另一实施例的导光板剖面图；
图7为示出根据本发明实施例的PESD装置的剖面图；以及
图8为示出根据本发明实施例的流程图。
符号说明
10～平板显示面板；11～玻璃层；12～液晶显示层；13～电磁数字化层；14～探笔；15～感测板；20～PS液晶显示器(LCD)；21～液晶显示器(LCD)；22～偏光滤片；23～弹性导体层；24～探笔；30～PS液晶显示器(LCD)装置；31～液晶显示面板(LCD)；32～探笔；33～感测单元；40～PESD装置；41～液晶显示器(LCD)面板；42～导光板；43～收发器；44～光源；45～程序信息；46～处理装置；50～透明导光层；51～下导光板；52～上导光板；53～上导光板的上表面；54～上导光板的侧表面；55～导光面；56～光源；57～入射光；58～导光表面；C、C’～编码信息；L、L’～理想长度；S1、S2～下表面的侧表面；A°～理想角度；60～倒V形透明导光板；61～倒V形透明导光板的上导光板；62～倒V形透明导光板下导光板；63～上导光板的上表面；64～上导光板的侧表面；65～上导光板的下表面；66～光源；67～入射光；68～倒V形凹陷；70～PESD装置；71～PESD装置的下层；72～PESD装置的中间层；73～PESD装置的上层；74～两偏光板或薄层；75～薄膜晶体管；76～两发光二极管(LED)光源；77～透明导光板；78～导光面；79～位置编码信息；80～收发器；81～发射器；82～接收器/探测器；83～滤光片；84～PESD面板；85～显示信息于显示面板上；90～在接近PESD面板处设置一收发器；92～自光源发射光；93～导引具有编码信息的光；95～接收自透明导光层导引出的光以及编码信息；100～探测该编码信息；105～传送探测的编码信息；110～感测相对于PESD面板的收发器的位置。
具体实施方式
本发明涉及一种由一设置于显示层上的具有编码信息的导光层，以及一收发光线的收发器(例如：探笔)所组成的位置编码感测装置。
请参照图4，其显示了根据本发明实施例的一PESD装置40。其中，该PESD装置40包括一液晶显示层41，一具有位置编码信息的透明导光层42，以及一收发器43。根据本发明的优选实施例，该透明导光层42设置于液晶显示层41的表面上。
透明导光层42可为任何形状。例如图4中的透明导光层42可为矩形，并可随液晶显示层41所需的尺寸调整。该导光层42包含一上表面、一下表面以及四个侧表面，其中下表面设置在液晶显示层41的显示表面上。此外，一或多个侧表面可与光源44连接。如图4所示，透明导光层42的相对两侧表面连接有光源44(例如：LED光源)。
此外，透明导光层42可由任何透明材料组成，例如玻璃。此外，导光层42中镶嵌有编码信息45，例如：位置编码信息，而该位置编码信息的镶嵌工序包括：印刷工序，机械工序及/或其它工序例如激光切割、机械切割、注入制模以及光刻工序以形成编码图案，如图5a所示，可镶嵌位置编码信息于显示层的上导光板51的导光面55上。
图4中还包括一收发器43以发射光以及接收及/或探测光，例如红外光(IR)及/或紫外光(UV)。该收发器43包括：一数字探笔，其集成有发射器，以发射光与接收及/或探测光波；以及一滤光片，例如：光学截止滤光片。此外，收发器43可连接至一处理装置46，以通过处理装置46传送及接收该收发器43的数据。其中，该收发器43可经由有线连接或无线遥控来传送及接收数据。
请参照图5a以及5b，其显示了根据本发明实施例的一透明导光层50的剖面图。
具体地说，图5a的透明导光层50，包括：一导光板、以及一设置于导光板的一端的光源56，其中该导光板上具有一导光面55。而该导光板包括上导光板51以及下导光板52，且上导光板51与下导光板52成对形成，例如该上导光板51与下导光板52沿着各自的表面彼此相契形成，而该上导光板51与下导光板52皆由透明材料形成(例如：玻璃)。此外，该导光板上形成有多个导光面55，而导光面55镶嵌有编码信息C(例如：位置编码信息)。
其中，图5a的上导光板51具有至少一上表面53，一侧表面54以及一导光面55。该上表面53及侧表面54为彼此垂直的平坦表面。此外，光源56与透明导光层50连接，并邻接于侧表面54。该光源56包括发光二极管(LED)，其所发射的光57透过侧表面54进入该透明导光层50。
同样如图5a所示，导光面55包括一或多排凹陷的导光表面58，其中该导光表面58可为锯齿状边缘、阶梯状边缘或其它类似状边缘。而每一凹陷的两端点间具有理想长度L以适于引导发射光57沿上表面53的方向射出透明导光层50。在本发明的实施例中，每一凹陷的理想长度L大体为0.4-0.6毫米。
此外，每一凹陷与水平面(例如：上表面53)具有理想角度A°(度)，该角度可适于引导发射光57沿上表面53的方向射出透明导光层50。图5b显示了有关图5a的导光表面58的一凹陷的轮廓59放大剖面图，其中该凹陷轮廓59具有侧表面S1以及S2。在本发明实施例中该侧表面S1向左倾斜并与水平面(例如：上表面53)成3度或更小的角度。其中该S1为一反射表面且每一编码信息C设置于该对应的反射表面S1上。
如上所述，图5a中所形成的锯齿状边缘导光表面58的凹陷具有理想长度L以及理想角度A°以适于引导自光源56发射的光沿上表面53方向射出该透明导光层50，并输出或引导出该编码信息C。
此外，图5a显示的透明导光层50的下导光板52具有一上表面。该上表面具有锯齿状表面且与上导光板51的导光面55成对形成，以使该下导光板52的上表面以及上导光板51的导光面55会沿各自的锯齿状表面彼此相契。
请参照图6，其显示了根据本发明另一实施例的透明导光层60剖面图。
具体地说，图6为一具有上导光板61以及下导光板62的透明导光层60的剖面图，其中该上导光板61与下导光板62成对形成。例如，该上导光板61与下导光板62沿着各自的表面彼此相契形成，而该上导光板61与下导光板62皆由透明材料形成，例如玻璃。此外，该上导光板61上形成有导光面65，而导光面65镶嵌有编码信息C’(例如：位置编码信息)。
其中，图6的上导光板61具有至少一上表面63，一侧表面64以及一导光面65。该上表面63及侧表面64为彼此垂直的平坦表面。此外，光源66与透明导光层60连接，并邻接于侧表面64。该光源66包括发光二极管(LED)，该入射光67透过侧表面64进入该透明导光层60。
同样如图6所示，导光面65包括一或多个导光表面68，其中该导光表面68可由多个倒V形凹陷形成。而每一倒V形凹陷具有一尖端，根据本发明实施例，每一倒V形凹陷以理想长度L与另一倒V形凹陷分隔，其中该理想长度L为倒V形凹陷的尖端至相邻尖端的距离，而该理想长度L大体为0.4-0.6毫米。
因此，图6中的倒V形凹陷具有理想长度L以及理想角度A°(例如45度)，以适于引导自光源66发射的光沿上表面63方向射出该透明导光层60，并输出或引导出该编码信息C。
此外，图5a以及图6的透明导光层50、60中的导光面55、65镶嵌有编码信息C、C’用以显示位置编码信息C’。其中，该编码信息C、C’可通过印刷工序、机械工序、激光切割、机械切割、注入制模以及光刻工序等镶嵌于该透明导光层50、60中的导光面55、65上。
请参照图7，其显示了根据本发明实施例的PESD装置70剖面图。
该PESD装置70具有一下层71、一中间层72及一上层73。图7的下层71为一发射背光至中间层72的背光组件。该PESD装置70的中间层72包括两偏光板或薄层74，以及一薄膜晶体管75。该中间层72与该下层71组成一液晶显示层。该上层73为一透明导光层73，其设置于该液晶显示层上。该透明导光层73具有两发光二极管(LED)光源76，以及一透明导光板77。每一发光二极管光源76设置于该透明导光板77的相对两端，并发射光进入该透明导光板77。该透明导光板77为透明材料(例如：玻璃)且具有一或多排凹陷的导光表面78的导光面。该导光表面78具有一或多排凹陷，如图5a所示，或一或多排倒V形凹陷，如图6所示。该导光面上镶嵌有位置编码信息79(例如：C，C’)。该导光层73包括一透明光导板77以及两发光二极管光源76，当该导光层73与中间层72以及下层71组合可形成一位置编码感测显示面板(PESD)84。
此外，图7的PESD装置70进一步包括一收发器80以发射光以及接收及/或探测光，例如红外光(IR)及/或紫外光。该收发器80为一数字探笔，其集成有一发射光波的发射器81，一探测光波的接收器/探测器82，以及一作为光学截止滤光片来过滤光的滤光片83。其中，该接收器/探测器82可为，一CMOS图像探测器。此外，该收发器80与一处理装置(如图4所示)连接，以使该收发器80输出数据至该处理装置以及自该处理装置接收数据。例如该收发器80通过联机或无线遥控以利用处理装置收发数据。
请参照图8，其显示了利用本发明的PESD装置70根据位置编码信息，感测或判定相对于该显示器的收发器80的精确位置。
步骤85为显示信息(例如：文字及/或图像)于该PESD面板84上。步骤90为当信息显示于该PESD面板84时，将PESD装置70的收发器80设置在接近该PESD面板84的透明导光层73表面的位置上。虽然该收发器80可通过直接接触该PESD面板84的透明导光层73表面而被探测到，然而本发明的PESD装置70可更进一步地在不需直接接触该PESD面板84的情况下，感应或感测出收发器80的理想位置。因此，该收发器80的位置的感测可在接近但不直接接触该PESD面板84的条件下进行。
如上所述，该PESD面板84包括一透明导光层73(其具有发光二极管(LED)光源76)以及具有一或多排凹陷的导光表面78的导光面。在步骤92中，该发光二极管(LED)光源76自导光板77的相对两端发射光以进入该导光板77。在步骤93中，该具有一或多排凹陷的导光表面78的导光面可引导具有位置编码信息(亦即编码信息)的光射出该透明导光层73。
将收发器80的一端设置于接近该PESD面板84的透明导光层73上表面后，该收发器80在步骤95接收自该PESD面板84的透明导光层73引导出的光，例如：红外光或紫外光。特别是，该收发器80在步骤95接收自该IR LED及/或UV LED光源76的光，如此，通过形成于PESD面板84中的一或多排凹陷的导光表面78的导光面以适于引导收发器80所接收的光。
如上所述，该导光面镶嵌有位置编码信息79。因此，该收发器80在步骤95中接收由导光表面78导引出的光线，其中该光线为具有位置编码信息79的红外光。此外，该光线自光源76射出，再与一或多排凹陷的导光表面78接触后被引导出该透明导光板77。当光线被引导出透明导光板77的同时，该镶嵌于导光面的位置编码信息79将容易地从透明导光板77中被引导出。
之后，在步骤100中探测由该透明导光板77所引导出的光以及位置编码信息79。例如，接收器82(例如CCD或其类似物)在步骤100中可探测由该透明导光板77的一或多排凹陷的导光表面78引导出的红外光以及位置编码信息79。
自一或多排凹陷的导光表面78接收到具有位置编码信息的光线后，在步骤105中输出该接收以及探测到的位置编码信息至处理装置。该处理装置处理自收发器80接收与探测到的位置编码信息，接着在步骤110中利用镶嵌于该PESD装置70的导光层73中的导光面上的位置编码信息感测出收发器80的理想位置。
虽然本发明已以优选实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，当可作更动与润饰，因此本发明的保护范围应以后附的权利要求所界定者为准。

Claims (8)

1.一种位置编码感测装置，包括：
一显示层；
一导光层，其设置于所述显示层上，其中所述导光层中具有编码信息；以及
一收发器，用以探测自所述导光层输出的光线以及所述编码信息，
其中所述编码信息包括至少一位置编码信息，
且其中所述导光层包括：
一导光板；
至少一设置于所述导光板的一端的光源；以及
一设置于所述导光板中的导光面，用以引导所述编码信息以及由所述光源射出的光线，所述编码信息形成于所述导光面上。
2.如权利要求1所述的位置编码感测装置，其中所述导光面包括至少一锯齿状导光表面，以适于引导所述编码信息以及由所述光源射出的光线。
3.如权利要求1所述的位置编码感测装置，其中所述导光面包括至少一倒V形导光表面，用以引导所述编码信息以及由所述光源射出的光线。
4.如权利要求1所述的位置编码感测装置，其中所述收发器包括：一探测器，以探测由所述导光层输出的光线以及所述编码信息；以及一滤片，用以滤光。
5.一种感测显示器上的位置的方法，包括下列步骤：
显示信息于所述显示器的一显示面板上；
在接近所述显示面板处设置一收发器；
自设置于所述显示面板上方的一导光层的至少一光源发射光线；
引导具有编码信息的光线射出所述导光层；
利用所述收发器探测自所述导光层输出的光线以及所述编码信息；以及
处理由所述收发器探测到的编码信息，
其中所述编码信息包括至少一位置编码信息，
且其中所述导光层包括：
一导光板；
所述至少一光源，设置于所述导光板的一端；以及
一设置于所述导光板中的导光面，用以引导所述编码信息以及由所述光源射出的光线，所述编码信息形成于所述导光面上。
6.如权利要求5所述的感测显示器上的位置的方法，其中所述处理由收发器探测到的编码信息的步骤，包括：
根据测得的所述编码信息，感测或判定相对于所述显示器的收发器的精确位置。
7.一种感测显示器上的位置的系统，包括：
一显示装置，用以显示信息于该显示装置的一显示面板上；
一定位装置，用以在接近所述显示面板处定位一收发器；
一导光装置，位于所述显示装置上方，包括一导光层和位于导光层端部的一发射装置，所述发射装置用以自至少一光源发射光线，所述导光装置用以引导具有编码信息的光线射出所述导光层；
一探测装置，用以利用所述收发器探测由所述导光层引导出的光线以及编码信息；以及
一处理装置，用以处理所述收发器探测到的所述编码信息，
其中所述编码信息包括至少一位置编码信息，
且其中所述导光层包括：
一导光板；以及
一设置于所述导光板中的导光面，用以引导所述编码信息以及由所述至少一光源射出的光线，所述编码信息形成于所述导光面上。
8.如权利要求7所述的感测显示器上的位置的系统，其中所述处理装置包括：
一判定装置，以根据探测得的编码信息来判定相对于显示面板的探测器的位置。
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