CN101149491A - 触控式显示器的光信号检测方法与显示装置 - Google Patents

Abstract

一种触控式显示器的光信号检测方法，其是在第一时间以光传感器检测第一光信号；接着在第二时间插入一黑画面，并以该光传感器检测第二光信号；而后再比较第一光信号与第二光信号并输出第三光信号，以决定接触点于触控式面板上的位置。利用插入黑画面的显示与检测方式可更精准地检测触碰位置。

Description

触控式显示器的光信号检测方法与显示装置

技术领域

本发明是关于一种触控式显示器的光信号检测方法，特别是一种插入黑画面以检测触控式显示器的触碰位置的光信号检测方法。

背景技术

目前触控屏幕所使用的技术可分为三种，分别为电阻式屏幕、电容式屏幕以及波动式屏幕。用手指或无墨笔轻按屏幕可产生电压来操作电阻式屏幕。电容式屏幕利用人手指为导体以吸取微小的电流来决定触碰点位置。波动式屏幕的屏幕表面覆盖着超音波或红外线，而手指阻断驻波图样而完成位置检测。

一般交互式显示器可以通过外挂的电阻或电容检测模块来制作触控式面板，但也可以通过薄膜晶体管(TFT)阵列基板上制作光传感器阵列来制作触控式面板。

请参考图1，液晶显示器10中为一种触控式面板，其中设置有多个光传感器11A、11B、11C，用以感测光信号。液晶显示器10还设置有背光光源12。当使用者触碰触控式面板时，由于手指遮断环境光13B，因此光传感器11B将无法检测到环境光13B，其所检测到者为由手指反射的背光14。相反地，光传感器11A、11C是感测到环境光13A、13C。因此在环境光很暗的时候，光传感器所感测到的信号将如图2A所示，在环境光很亮的时候，光传感器所感测到的信号将如图2B所示。

如图1所示架构与检测方式，光传感器容易受到环境光的影响，使接触点的信号判断困难。

发明内容

本发明揭露一种触控式显示器的光信号检测方法，其是在第一时间以光传感器检测第一光信号；接着在第二时间插入一黑画面，并以该光传感器检测第二光信号；而后再比较第一光信号与第二光信号并输出第三光信号，以决定接触点于触控式面板上的位置。

本发明还揭露一种显示装置，其包括有触控式面板，用以显示图像信号，其中显示装置还包含有控制装置与信号传感器。控制装置于第一时间显示图像信号于触控式面板，且于第二时间显示黑色画面光信号于触控式面板。信号传感器可分别于第一时间检测第一光信号，且于第二时间检测第二光信号。

本发明利用插入黑画面的显示与检测方式以更精准地检测触碰位置。

本发明内容的说明及实施方式的说明是用以示范与解释本发明的精神与原理，并且提供本发明的专利申请范围更进一步的解释。

以下在实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使任何本领域技术人员了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的内容、申请专利范围及图式，任何本领域技术人员当能理解本发明的目的及优点。

附图说明

图1为先前技术所揭露的触控式面板的示意图。

图2A与图2B为先前技术所揭露的触控式面板的光信号感测结果。

图3为本发明所揭露的触控式显示器的光信号检测方法的流程图。

图4A至图4C为本发明所揭露的触控式显示器的光信号检测方法的感测结果。

图5A至图5C为本发明所揭露的触控式显示器的光信号检测方法的感测结果。

图6为本发明所揭露的触控式面板的示意图。

图7为本发明应用于液晶显示装置的示意图。

图8为本发明应用于液晶显示装置时的像素示意图。

[主要元件标号说明]

10   液晶显示器           11A  光传感器

11B  光传感器             11C  光传感器

12   背光光源             13A  环境光

13B  环境光               13C  环境光

14   背光                 15A  环境光

15B   环境光                16    背光

200   可触碰区              201   手指

202   亮点                  203   亮点

310   控制装置              320   信号传感器

330   缓冲器                340   数据处理器

341   比较器                350   触碰式面板

360   背光光源              370   像素电极

410   阵列基板              420   彩色滤光片基板

430   液晶层                440   背光模块

450   偏光层                460   偏光层

470A  光信号传感器          470B  光信号传感器

510   扫描驱动器            520   数据驱动器

530   感测信号驱动器        540   液晶单元

550   光信号传感器          G1    扫描线

G2    扫描线                D1    数据线

D2    数据线                S1    感测信号线

S2    感测信号线

具体实施方式

图3为本发明所揭露的触控式显示器的光信号检测方法的流程图，以检测触控式面板的接触点的位置，其是在第一时间以光传感器检测第一光信号(步骤100)；接着在第二时间插入一黑画面，并以该光传感器检测第二光信号(步骤102)；而后再比较第一光信号与第二光信号并输出第三光信号，以决定接触点于触控式面板上的位置(步骤102)。比较第一光信号与第二光信号的步骤系将该第一光信号与该第二光信号进行减法运算。触控式面板检测到最大值的第三光信号的区域为接触点。

在具有背光光源的触控式显示器的实施例中，光传感器在第一时间检测接触点反射背光光源提供的光线以及环境光线，第一光信号则包括有反射背光光源提供的光线以及环境光线。在第二时间检测环境光线，第二光信号则包括环境光线。

在另一实施例中，当使用者触碰屏幕时，可将触控式显示器的操作频率增加，例如倍频；举例来说，若原来的操作频率为45Hz，则在触碰模式下触控式显示器的操作频率增加为90Hz。当显示器的操作频率过高时，使用者的眼睛将感受到屏幕上的闪烁现象，因此，若要在倍频的模式下进行光信号的检测，显示器的原始操作频率不能过高。需注意的是，45Hz的操作频率仅作为示例性说明。

在具有背光光源的触控式显示器中，可利用关闭背光光源的方法来插入黑画面。在另一具有多个像素电极的触控式显示器的实施例中，可传输显示黑色画面光信号至多个像素电极来插入黑画面。

图4A至图4C是绘示应用图2所揭露的方法的实施例，其是在环境光较亮的情形下进行检测。触碰式屏幕的可触碰区200可以二维坐标表示，其上可划分区多个检测点。当使用者以手指触碰屏幕时，光传感器检测的第一光信号可由多个检测点的光信号来表示。在此实施例中，光传感器是在有背光的情形下进行检测，因此使用者的手指201在环境光的状态下呈现阴影状态，所触碰的屏幕位置因为背光因素而呈现亮点202，因此，当使用者以手指触碰屏幕时，亦即第一时间时，使用者以手指触碰屏幕时的状态由光传感器检测到第一光信号来记录。

在第一时间后的第二时间插入一黑画面，此时光传感器将感测不到任何的光信号，因此，即便使用者仍然触碰着屏幕，但是触碰位置所产生的亮点202将消失，此时的状态由光传感器检测的第二光信号来记录。

接着，再比较第一光信号与第二光信号，例如利用减法运算，将第一光信号的值与第二光信号的值相减以决定接触点于触控式面板上的位置。由图中可知，除了亮点202之外，光传感器所检测到的光信号几乎相同，因此将两个信号相减之后可产生第三光信号，并留下表示触碰位置的亮点202，其余位置的信号相减后会实质上相等，此最大值的第三光信号的区域为接触点。如此一来，可消除环境光的影响，所留下的信号为真正触碰点的位置，俾以增加判断接触点的准确度。

图5A至图5C是绘示应用图2所揭露的方法的另一实施例，其是在环境光较暗的情形下进行检测。在较暗的情形下，屏幕将呈现黑暗；因此，当使用者触碰屏幕时，在第一时间将只会检测到表示触碰位置的亮点203。在第二时间插入黑画面后，此时光传感器将感测不到任何的光信号。接着，将第一光信号与第二光信号进行减法运算，由图中可知，除了亮点203之外，光传感器所检测到的光信号几乎相同，因此将两个信号相减之后，则会留下表示触碰位置的亮点203，其余位置的信号相减后会实质上相等。

以下配合图6说明应用图2的方法的显示装置的实施例。需注意的是，图6所示的实施例仅作为示例性说明，并非用以限制图2的方法实际所能应用的装置。

如图所示，显示装置包括有触碰式面板350用以显示图像信号。显示装置又包括有控制装置310与信号传感器320。控制装置310与信号传感器320可设置于液晶显示装置中，或者有机发光二极管显示器中。

控制装置310于第一时间显示图像信号于触控式面板，且于第二时间显示黑色画面光信号于触控式面板。信号传感器分别于第一时间检测第一光信号，且于第二时间检测第二光信号。如前所述，控制装置的操作频率至少为45Hz。

在具有背光光源360的触控式显示器的一实施例中，背光光源360提供背光给显示装置中的触碰式面板350，控制装置310电性连接背光光源360。在此实施例，光传感器在第一时间检测接触点反射背光光源360提供的光线以及环境光线，第一光信号则包括有反射背光光源360提供的光线以及环境光线。控制装置310于第二时间关闭背光光源360，光信号传感器320于第二时间检测环境光线，第二光信号则包括环境光线。

在另一实施例中，显示装置还包括缓冲器330，电性连接信号传感器320，用以接收信号传感器320所感测的第一光信号与第二光信号，并暂存该第一光信号与该第二光信号。

显示装置可包括数据处理器340电性连接缓冲器330，或者至接电性连接至信号传感器320，用以接收第一光信号与第二光信号，以处理第一光信号与第二光信号，以决定接触点于触控式屏幕上的位置。数据处理器340可包含比较器341用以比较第一光信号与第二光信号，以输出第三光信号。

在另一实施例中，显示装置还包括有背光光源360，其中控制装置310电性连接背光光源360，且控制装置310于第二时间关闭背光光源360，以插入一黑画面。

在另一实施例中，显示装置包括有多个像素电极370，其中控制装置310电性连接该像素电极370，且于第二时间传输显示黑色画面信号至该多个像素电极370。

根据以上所揭露的实施例，利用插入一黑画面来检测环境光的影响，可提高接触点定位的精准度。

图7为本发明应用于液晶显示装置的示意图，该图所示的实施例仅作为示例性说明，并非用以限制图2的方法实际所能应用的装置。图中所示的液晶显示装置包括阵列基板410、彩色滤光片基板420、设置于阵列基板410与彩色滤光片基板420之间的液晶层430、背光模块440、以及偏光层450、460。阵列基板410上可包含薄膜晶体管(图中未示)、公共电极(图中未示)以及像素电极(图中未示)，彩色滤光片基板420包含黑色矩阵(图中未示)以及彩色滤光片层(图中未示)。背光模块440用以提供充足的亮度与分布均匀的光源，使液晶显示装置能正常显示图像。偏光层460位于彩色滤光片基板420的表层，用以将自然光转变成具有偏振特性的偏极化光(polarized light)。偏光层450则配置于阵列基板410与背光模块440之间。实施例所使用的光信号传感器470A、470B是设置于阵列基板上，详细配置请参考图8。

扫描线G1至G2和数据线D1至D2形成在阵列基板410上，并且扫描线与数据线彼此相交定义像素区域，图中仅标示扫描线G1至G2和数据线D1至D2，实际上扫描线与数据线均具有多条。每一像素区域中都具有液晶单元540与光信号传感器550。像素区域中的每一液晶单元540连接扫描线与数据线，光信号传感器550则连接至扫描线G1至G2与感测信号线S1至S2。

扫描线G1至G2由扫描驱动器510控制，扫描驱动器510依次提供扫描脉冲至G1至G2。数据线D1至D2由数据驱动器520控制，数据驱动器520向提供数据脉冲。扫描脉冲为开启电压，用于开启液晶单元540中薄膜晶体管(图中未示)，数据脉冲为液晶材料驱动电压，用于改变液晶分子的配向。感测信号线S1至S2由感测信号驱动器530控制。

配合图6的实施例，当使用者触碰触控式面板时，控制装置310于第一时间显示图像信号于触控式面板，此时当使用者触碰触控式面板时，由于手指遮断环境光15A，因此光信号传感器470A将无法检测到环境光15A，其所检测到者为由手指反射的背光16。光信号传感器470B是感测到环境光15B。光传感器470A、470B在第一时间检测接触点反射背光光源提供的光线以及环境光线，第一光信号则包括有反射背光光源提供的光线以及环境光线。接着，控制装置310于第二时间显示黑色画面光信号于触控式面板。光信号传感器470A、470B于第二时间检测环境光线，第二光信号则包括环境光线。

虽然本发明以前述实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。在不脱离本发明的精神和范围内，所为的更动与润饰，均属本发明的权利要求范围。

Claims (17)

1.一种触控式显示器的光信号检测方法，该触控式显示器包含光传感器，用以检测触控式面板的接触点位置，该方法包括下列步骤：

在第一时间以该光传感器检测第一光信号；

在第二时间插入一黑画面，并以该光传感器检测第二光信号；及

比较该第一光信号与该第二光信号，以决定该接触点于该触控式面板上的位置。

2.根据权利要求1所述的方法，其中该触控式显示器的操作频率至少为45Hz。

3.根据权利要求1所述的方法，其中比较该第一光信号与该第二光信号的步骤是针对该第一光信号与该第二光信号进行减法运算。

4.根据权利要求1所述的方法，其中该触控式显示器还包括有背光光源，该光传感器检测该背光光源提供的光线。

5.根据权利要求4所述的方法，其中该光传感器检测该接触点反射该背光光源提供的光线。

6.根据权利要求1所述的方法，其中该光传感器检测环境光线。

7.根据权利要求6所述的方法，其中该光传感器于该第二时间检测环境光线。

8.根据权利要求1所述的方法，其中比较该第一光信号与该第二光信号以输出第三光信号，该触控式面板检测到最大值的该第三光信号的区域为该接触点。

9.根据权利要求1所述的方法，其中该触控式显示器还包括有背光光源，其中该插入黑画面的步骤包含关闭该背光光源。

10.根据权利要求1所述的方法，其中该触控式显示器还包括有多个像素电极，其中该插入黑画面的步骤包含传输显示黑色画面光信号至该多个像素电极。

11.一种显示装置，包含：

触控式面板；

控制装置，该控制装置于第一时间显示该图像信号于该触控式面板，且于第二时间显示黑色画面光信号于该触控式面板；以及

信号传感器，该信号传感器分别于该第一时间检测第一光信号，且于该第二时间检测第二光信号。

12.根据权利要求11所述的显示装置，还包括缓冲器，电性连接该信号传感器，用以接收该第一光信号与该第二光信号，用以暂存该第一光信号与该第二光信号。

13.根据权利要求11所述的显示装置，还包括数据处理器，电性连接该信号传感器，用以接收该第一光信号与该第二光信号，用以处理该第一光信号与该第二光信号，以决定该接触点于该触控式屏幕上的位置。

14.根据权利要求13所述的显示装置，其中该数据处理器包含比较器，用以比较第一光信号与第二光信号。

15.根据权利要求11所述的显示装置，其中该控制装置的操作频率至少为45Hz。

16.根据权利要求11所述的显示装置，还包括有背光光源，其中控制装置电性连接该背光光源，且于第二时间关闭该背光光源。

17.根据权利要求11所述的显示装置，还包括有多个像素电极，其中该控制装置电性连接该像素电极，且于第二时间传输显示黑色画面信号至该多个像素电极。

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