CN101819730B - 显示装置及光感测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种显示装置及利用该显示装置的光感测系统。该显示装置包含有显示模块以及图案层。图案层以光学材料图案化设置于显示模块上。图案层包含有图案化涂布的光学材料、以及未具有光学材料的间隙。图案层中的光学材料可选择性地反射或吸收由显示模块发出的预定波长的不可见光，使得传感器感测不到被光学材料图案反射或吸收的不可见光或只能感测到部分穿透光学材料图案的不可见光，但是不可见光可从未具有光学材料的间隙射出，进而使传感器感测选择性射出的不可见光。基于传感器对明亮的感测差异，而判断出相对的图案。

Description

显示装置及光感测系统

技术领域

本发明涉及一种显示装置，特别是涉及一种具有可选择性地反射或吸收不可见光(如红外光)的图案层的显示装置。特别地，本发明另关于一种利用上述显示装置的光感测系统。

背景技术

近来，触控面板(touch panel)已被广泛地应用在各个领域，例如游客导览系统、自动柜员机、销售点终端机、工业控制系统、电玩娱乐平台等。一般而言，触控面板可分为下列几种：电阻式(resistive)、电容式(capacitive)、光学式(optics)以及音波式(surface acoustic wave)。

尤其是在大尺寸显示器的应用上，电阻式与电容式将会有成本过高的问题，而光学式与音波式则存在有解析度不足与易受干扰等问题。因此，确实需要提供一种低成本且又高解析度的手段，来应用于类似触碰的操作手段。

发明内容

本发明提供一种显示装置，其包含有显示模块以及图案层。该图案层以光学材料图案化设置于该显示模块上。图案层包含有图案化涂布的光学材料、以及未具有光学材料的间隙。该图案层中的光学材料可选择性地反射或吸收由该显示模块发出的预定波长的不可见光，使得传感器感测不到被光学材料图案反射或吸收的不可见光或只能感测到部分穿透光学材料图案的不可见光，但是预定波长的不可见光可从该图案层中未具有光学材料的间隙射出，进而使传感器感测选择性射出的不可见光。基于传感器对明亮的感测差异，而判断出相对的图案。

本发明另提供一种光感测系统，其包含有显示装置以及指向装置。显示装置包含有显示模块以及图案层。该图案层以光学材料图案化设置于该显示模块上。图案层包含有图案化涂布的光学材料、以及未具有光学材料的间隙。该图案层中的光学材料可选择性地反射或吸收由该显示模块发出的预定波长的不可见光。指向装置包含有光学感测单元。该光学感测单元用来在该图案层的特定位置上选择性地感测预定图案，该预定图案主要由预定波长的不可见光经由该图案层中未具有光学材料的间隙射出后构成，其中，预定波长的不可见光从该图案层中未具有光学材料的间隙射出。换言之，光学感测单元感测不到被光学材料图案反射或吸收的不可见光或只能感测到部分穿透光学材料图案的不可见光，但是不可见光可从未具有光学材料的间隙射出，进而使光学感测单元感测选择性射出的不可见光。基于光学感测单元对明亮的感测差异，而判断出相对的图案。

附图说明

图1为本发明实施例的光感测系统的外观示意图。

图2为图1中的光感测系统的元件示意图。

图3为图1中的显示模块的局部前视图。

图4为对应特定位置，光学感测单元的感测结果示意图。

图5为对应另一特定位置，光学感测单元的感测结果示意图。

图6为对应具有相同透光率的图案层，光学感测单元的感测结果示意图。

图7为对应具有不同透光率的图案层，光学感测单元的感测结果示意图。

图8为图案层的光学材料具有等比例的厚度的示意图。

图9为本发明另一实施例相对于图案层的辨识样版的示意图。

图10为本发明另一实施例的显示装置的元件示意图。

图11为本发明另一实施例的显示装置的元件示意图。

附图标记说明

1：光感测系统      10、30、40：显示装置

12：指向装置       100：第一壳体

102：显示模块      104：图案层

106：发光单元      108：处理单元

110：无线接收单元  120：第二壳体

122：光学感测单元  124：无线传送单元

300：反光构件      400：光学薄膜

1040：光学材料     1042：间隙

1220：透镜    1222：感测元件

具体实施方式

请参阅图1以及图2，图1为本发明实施例的光感测系统1的外观示意图，图2为图1中的光感测系统1的元件示意图。光感测系统1包含显示装置10以及指向装置12。显示装置10可为液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)、等离子体显示器(Plasma Display Panel，PDP)、有机发光显示器(OrganicLight Emitting Display，OLED)或其他可用来显示影像的显示器。如图1至图3所示，显示装置10主要包含第一壳体100、显示模块102、图案层104以及处理单元108。图案层104以光学材料1040图案化设置于显示模块102上，这其中，图案层104的光学材料1040主要是以不可见光反射或吸收材料或局部透光材料所构成。举例而言，该不可见光可为红外光，但不以此为限。在此实施例中，图案层104包含有图案化涂布的光学材料1040、以及未具有光学材料的间隙1042。因此，图案层104中的光学材料1040可选择性地反射或吸收由发光单元106或显示模块102本身发出的预定波长的不可见光，但是预定波长的不可见光可从图案层104中未具有光学材料的间隙1042射出。

需说明的是，上述构成本发明的图案层104的光学材料1040仅会选择性地反射或吸收预定波长的不可见光，亦即不会影响可见光的射出。换言之，纵然显示模块102上有图案层104，也不会遮闭住显示模块102所显示的影像画面。

显示装置10中的发光单元106与无线接收单元110为选择性设置。指向装置12主要包含第二壳体120以及光学感测单元122。指向装置12中的无线传送单元124为选择性设置。光学感测单元122可包含透镜(lens)1220、感测预定波长的不可见光(如红外光)的感测元件(如CCD、CMOS或其它感测元件)1222及/或其他必要的光学元件(未绘示于图中)。显示装置10与指向装置12之间的通讯管道可为无线或有线。

若显示装置10为液晶显示器时，为液晶面板的显示模块102、发光单元106、处理单元108以及无线接收单元110皆安装于第一壳体100内，图案层104形成于显示模块102上，且发光单元106设置于显示模块102的一侧。需说明的是，图案层104亦可形成于显示模块102的另一侧，不以图2所示的为限。虽然图2所绘示的发光单元106设置于显示模块102的下方，如直下式背光模块，但本发明并不以此为限。亦即，液晶显示器中的发光单元106亦可设置于显示模块102四周的任一侧，且只要能使液晶面板所显示的画面成为可视即可。发光单元106可为发光二极管模块、背光模块或其他可发出光线的光源。此外，若显示装置10为等离子体显示器或有机发光显示器时，由于等离子体显示器或有机发光显示器皆为自发光显示器，因此不需上述的发光单元106，其本身即可发出光线。等离子体显示器或有机发光显示器的作用原理为本领域的技术人员可轻易达成，在此不再赘述。

简单来说，在本发明中，主要利用形成在显示模块102上的不可见光反射或吸收材料的图案层104对于来自发光单元106或显示模块102本身光线的选择能力，使得感测预定波长的不可见光(如红外光)的感测元件1222在特定位置上感测、读取到相对的图案或文字(通常代表了基准座标系统的座标数据或某种涵义)，并经转码运算成座标数据或相对涵义，即可达到显示器荧幕指向或预定功能。进一步说明，由于感测元件1222是用来感测预定波长的不可见光，如果预定波长的不可见光被图案层104的光学材料1040反射或吸收，则感测元件1222便感测不到被光学材料图案反射或吸收的不可见光或只能感测到部分穿透光学材料图案的不可见光，亦即感测元件1222所感测到的亮度较低。反之，如果预定波长的不可见光从图案层104中未具有光学材料的间隙1042射出，则感测元件1222所感测到的亮度较高。基于感测元件1222对明亮的感测差异，感测元件1222即可在图案层104的特定位置上感测、读取到相对的图案或文字。

如图1以及图2所示，指向装置12可用来于显示装置10的显示模块102上指示特定位置。此时，指向装置12中的光学感测单元122会感测到对应特定位置的预定图案，其中，此预定图案主要是预定波长的不可见光由图案层104中未具有光学材料的间隙1042射出后所构成。接着，指向装置12再通过无线传送单元124输出感测结果至显示装置10的无线接收单元110。在无线接收单元110接收该感测结果后，处理单元108即可将该感测结果经转码运算成座标数据或相对涵义。需注意的是，上述感测结果的形式会随着构成图案层104的光学材料1040的性质以及图案层104的光学材料1040的排列方式而有所不同。

本发明的图案层104的光学材料1040可由不可见光反射材料、不可见光吸收材料、局部透光材料或其组合构成。此外，图案层104的光学材料1040可在显示模块102上呈均匀分布或呈疏密分布。

请参阅图3至图5，图3为图1中的显示模块102的局部前视图，图4为对应特定位置P1，光学感测单元122的感测结果示意图，图5为对应另一特定位置P2，光学感测单元122的感测结果示意图。如图3所示，图案层104的光学材料1040由左至右并且由上至下呈现愈来愈稀疏的排列。如果图案层104的光学材料1040由不可见光反射材料构成，则发光单元106所发出的不可见光便会被图案层104中的光学材料1040反射。同理，如果图案层104的光学材料1040由不可见光吸收材料构成，则发光单元106所发出的不可见光便会被图案层104中的光学材料1040吸收。在上述情况下，发光单元106所发出的不可见光就只会穿透未具有光学材料的间隙1042。因此，光学感测单元122在特定位置P1所感测到的感测结果即会呈现如图4所示的亮度曲线分布(包含X轴以及Y轴方向)。同理，光学感测单元122在另一特定位置P2所感测到的感测结果即会呈现如图5所示的亮度曲线分布。明显地，图4所示的亮度分布密度与图5所示的亮度分布密度不同。换言之，根据感测结果中的亮度分布密度即可决定使用者所指示的特定位置的座标或预定功能。

请参阅图6以及图7，图6为对应具有相同透光率的图案层104，光学感测单元122的感测结果示意图，图7为对应具有不同透光率的图案层104，光学感测单元122的感测结果示意图。在另一实施例中，图案层104的光学材料1040亦可由局部透光材料构成，亦即发光单元106所发出的光线可穿透过图案层104中的透光材料。如果图案层104的透光材料皆具有相同的透光率，则光学感测单元122所感测到的感测结果即会呈现如图6所示的亮度曲线分布(包含X轴以及Y轴方向)。另一方面，如果图案层104的透光材料具有不同的透光率时，则光学感测单元122所感测到的感测结果即会呈现如图7所示的渐层式亮度曲线分布。需注意的是，根据不同透光率的选择与安排，光学感测单元122所感测到的感测结果也可以呈现非渐层式的亮度曲线分布，例如呈现高亮度、低亮度、高亮度的分布顺序，视实际应用而定。此外，如果图案层104的透光材料具有不同的透光率，则感测结果中可用以决定座标的参数除了上述的亮度分布密度外，还可包含亮度强度，或是组合上述这种形式，以由此更有弹性地判断使用者所指示的位置座标或所欲执行的预定功能。

请参阅图8，图8为图案层104的光学材料1040具有等比例的厚度的示意图。除了可利用具有不同透光率的透光材料来改变亮度强度外，本发明亦可使用具有相同透光率且具有不同厚度的透光材料来改变亮度强度。如图8所示，图案层104上的透光材料的厚度呈等比例关系。由此，光学感测单元122所感测到的感测结果亦会呈现如图7所示的亮度曲线分布。此外，图案层104上的透光材料的厚度亦可呈特定比例关系，视实际应用而定。

在另一实施例中，上述图案层104的光学材料1040除了可单独由不可见光反射材料、不可见光吸收材料或局部透光材料构成外，亦可由不可见光反射材料、不可见光吸收材料及局部透光材料组合构成。由此，可使感测结果具有更多变化，以更加精确地计算或比对出特定位置的座标或相对涵义。意即本发明可根据感测结果中的亮度分布密度决定使用者所指示的特定位置的座标或相对涵义、或根据感测结果中的亮度强度决定使用者所指示的特定位置的座标或相对涵义，或同时根据感测结果中的亮度分布密度与亮度强度决定使用者所指示的特定位置的座标或相对涵义，端视设计需求而定。

在另一实施例中，上述图案层104的光学材料1040除了可呈现如图3所示的疏密分布外，亦可均匀地分布在显示模块102上。此时，可利用具有不同透光率的透光材料来改变亮度强度，或者可使用具有相同透光率且具有不同厚度的透光材料来改变亮度强度，进而达成如上所述的感测方式。

本发明可在显示装置10中预先建立一个数据库。该数据库包含显示模块102上每一个位置的绝对座标以及与其对应的感测样板(例如光强度分布或单纯图案)。由此，处理单元108即可将光学感测单元122的感测结果(如图4至图7所示的光强度分布，或是单纯图案)与该数据库中的感测样板比对，并借着数据库中感测样板与绝对座标的对应关系，进而决定指向装置12在显示模块102上所指示的特定位置的座标。在另一实施例中，本发明亦可在显示装置10中预先建立座标/亮度分布关系式，处理单元108只要将图4、图5、图6或图7所示的感测结果代入该座标/亮度分布关系式，即可计算出特定位置的座标。由此，可以不用在显示装置10中储存庞大的比对用的感测样板，可进一步节省硬体资源。

请参阅图9，图9为本发明另一实施例相对于图案层104的辨识样版的示意图。在另一实施例中，本发明亦可在图案层104中设置多个预先设定好的辨识样版。如图9所示，英文字母A～Z分别对应一个预先设定好的辨识样版，图中具有斜线的方块即是涂布有不可见光反射材料、不可见光吸收材料或局部透光材料。因此，本发明可将图9中的26个辨识样版按照一定数目做排列组合，再将排列好的辨识样版设置在显示模块102上的每个位置。当指示装置12中的光学感测单元122感测到一组辨识样版时，显示装置10中的处理单元108即可将该组辨识样版与数据库比对，进而决定对应该组辨识样版的座标或相对涵义。需注意的是，图9中的辨识样版虽由方块图形构成，但本发明并不以此为限。亦即，本发明的辨识样版也可以由其他图形、文字、符号或其组合构成。此外，辨识样版的数目也不以26个为限，可视实际应用而定。

在另一实施例中，本发明可进一步设定上述图案层104中的预定图案对应预定功能。当光学感测单元122感测到此预定图案所传来的光线而输出对应的感测结果至显示装置10时，处理单元108即会根据此感测结果控制显示模块102显示此预定功能。举例而言，可将图3中的特定位置P1所对应的预定图案设定为“开启邮件”功能。当使用者将指示装置12移动到特定位置P1上方时，光学感测单元122便会感测到特定位置P1所对应的预定图案所传来的光线，而输出对应的感测结果至显示装置10，再者，对应该预定功能的显示模块102的该预定图案可预先显示相对应该预定功能的画面，如相对应“开启邮件”功能的邮件图式，其可通过处理单元108控制显示模块102显示该画面。接着，处理单元108即会根据此感测结果在显示模块102上执行“开启邮件”功能。需注意的是，使用者可根据本身的需求，自行在显示模块102上的任一位置设定对应的功能。

此外，为了防止指示装置12在显示模块102上的移动过程中，误将预定功能开启，本发明可设计在光学感测单元122持续预定时间(例如，三秒)感测到对应预定功能的预定图案所传来的光线后，光学感测单元122再输出对应的感测结果至显示装置10。换言之，当指示装置12在显示模块102上持续移动时，即可控制游标的移动，而当指示装置12在显示模块102上的特定位置静止一段时间后，对应此特定位置的预定功能即会被开启而显示在显示模块102上。此外，使用者亦可通过程序软件的设定，选择性地开启或关闭上述预定功能的设定。

请参阅图10，图10为本发明另一实施例的显示装置30的元件示意图。显示装置30与上述显示装置10的主要不同的处在于显示装置30另包含反光构件300。反光构件300安装于第一壳体100内，且发光单元106设置于显示模块102与反光构件300之间。发光单元106发出的光线可由反光构件300进一步反射至显示模块102，进而增加指向装置12所能感测到的光线强度。需注意的是，图10中的第一壳体100、显示模块102、图案层104、发光单元106、处理单元108以及无线接收单元110皆与图1中相同编号的元件具有相同功能，在此不再赘述。

请参阅图11，图11为本发明另一实施例的显示装置40的元件示意图。显示装置40与上述显示装置10的主要不同之处在于显示装置40另包含光学薄膜400。光学薄膜400贴设在显示模块102上，且图案层104的光学材料涂布在光学薄膜400上。在实际应用时，可先在光学薄膜400上涂布不可见光反射材料、不可见光吸收材料及/或局部透光材料，以形成上述图案层104。接着，再将涂布完成的光学薄膜400贴设在显示模块102上。需注意的是，图11中的第一壳体100、显示模块102、图案层104、发光单元106、处理单元108以及无线接收单元110皆与图1中相同编号的元件具有相同功能，在此不再赘述。

相较于先前技术，本发明是将不可见光反射材料、不可见光吸收材料及/或局部透光材料设置在显示装置的显示模块上，以形成图案层，再利用显示装置中的发光单元或显示模块本身将光线投射在图案层上。当使用者使用装设有光学感测单元的指向装置在显示模块上移动时，光学感测单元即会侦测到如上所述的亮度分布曲线(可包含亮度分布密度、亮度强度等参数)，并且将感测结果传送至显示装置。显示装置的处理单元即可根据收到的感测结果，计算或比对出对应的座标或相对涵义。由于本发明直接利用显示装置中的发光单元或显示模块本身的发光特性，指向装置仅需设置光学感测单元、传输介面等元件，因此指向装置的体积可小型化，便于携带。

以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所做的等同变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (9)

1.一种显示装置，其特征在于，包含有：

显示模块；以及

图案层，其以光学材料图案化设置于该显示模块上，所述光学材料由不可见光吸收材料或局部透光材料所构成，该图案层允许由该显示模块发出的预定波长的不可见光部分穿透。

2.如权利要求1所述的显示装置，其中该图案层包含有图案化涂布的光学材料、以及未具有光学材料的间隙，且预定波长的不可见光从该图案层中未具有光学材料的间隙射出。

3.如权利要求1所述的显示装置，其中该不可见光为红外光。

4.如权利要求1所述的显示装置，其中该图案层的光学材料具有相同或不同的透光率。

5.如权利要求1所述的显示装置，其中该图案层包含多个辨识样版，该多个辨识样版包含选自下列群组的形式的至少之一：文字、符号、图形及其组合。

6.如权利要求1所述的显示装置，其中该图案层的光学材料具有等比例或呈特定比例的厚度。

7.一种光感测系统，其特征在于，包含有：

显示装置，其包含有：

显示模块；以及

图案层，其以光学材料图案化设置于该显示模块上，所述光学材料由不可见光吸收材料或局部透光材料构成，该图案层允许由该显示模块发出的预定波长的不可见光部分穿透；以及

指向装置，包含有：

光学感测单元，其用来在该图案层的特定位置上选择性地感测预定图案。

8.如权利要求7所述的光感测系统，其中该光学感测单元所感测的该预定图案对应预定功能，当该光学感测单元感测到该预定图案而输出感测结果至该显示装置时，该显示模块根据该感测结果显示该预定功能。

9.如权利要求8所述的光感测系统，其中该光学感测单元持续预定时间感测到该预定图案后，输出该感测结果至该显示装置。

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