CN101930325A - 定位方法及显示系统 - Google Patents

Abstract

本发明关于一种判断光笔装置位于显示装置前待定位区域的定位方法及显示系统，显示装置包括有多个显示区域，分别与内建坐标画面中多个定位编码图案对应。此定位方法包括下列步骤。首先根据坐标画面产生对应的正坐标画面及负坐标画面。接着将正及负坐标画面与第一原始影像画面相叠加以分别产生并分别于第一及第二图框时段中显示第一及第二显示画面。光笔装置分别自第一及第二显示画面撷取对应于待定位区域的第一及第二选取画面。然后将第一与第二选取画面相减产生待定位编码图案，并据以找出待定位区域的位置坐标。本发明可于一般的显示系统上实现触控操作的感测能力，更可降低制程复杂度及减少成本。

Description

定位方法及显示系统

技术领域

本发明是有关于一种定位方法及显示系统，且特别是有关于一种用以实现触控式显示系统的定位方法及其显示系统。

背景技术

在科技发展日新月异的现今时代中，触控式显示面板已被开发出来，并广泛地应用在多种电子产品中。在现有技术中，电容感应式触控显示面板为一种主流的触控式显示面板，其包括配置有透明电极的基板。此透明电极可感应导电体(例如是使用者的手指)接近此基板的触控操作事件，以对应地产生可侦测的电讯号。经由侦测并转换此电讯号，可实现可触控式操作的显示面板。

然而，传统电容感应式触控显示面板需在一般液晶显示面板(即是一般包括两个基板及位于其中的液晶层的液晶显示面板)上，额外配置此具有透明电极的基板。如此，将使得传统电容感应式触控显示面板的制程复杂度及成本较高。如此，如何在未配置此具有透明电极的基板的情况下，实现可感应使用者的触控操作的触控式显示面板为业界不断致力的方向之一。

发明内容

本发明有关于一种定位方法，应用于一个显示系统中。本发明相关的定位方法可在不使用触控式面板的情况下，于一般的显示系统上实现触控操作的感测能力。如此，相较于传统触控式显示面板，应用本发明相关的定位方法更具有可降低制程复杂度及减少成本的优点。

根据本发明的第一方面，提出一种显示系统实施一种判断光笔装置位于显示装置前待定位区域的定位方法，显示系统包括光笔装置、控制装置及显示装置，显示装置包括有多个显示区域，控制装置内建有坐标画面，坐标画面包括多个定位编码图案，分别对应于多个显示区域，使各显示区域均对应至一个独特的定位编码图案，各个独特的定位编码图案代表对应的多个显示区域的位置坐标。显示装置欲显示第一原始影像画面供使用者观看。控制装置用以执行此定位方法，其中包括下列的步骤。首先根据坐标画面产生对应的正坐标画面及负坐标画面，正坐标画面与负坐标画面相减可得到坐标画面。接着将正坐标画面与第一原始影像画面相叠加以产生第一显示画面。然后将负坐标画面与第一原始影像画面相叠加以产生第二显示画面。接着显示装置显示第一及第二显示画面，光笔装置分别自第一及第二显示画面撷取对应于待定位区域的第一选取画面及第二选取画面。然后将第一选取画面与第二选取画面相减产生待定位编码图案。之后自多个定位编码图案中比对出与待定位编码图案相同的定位编码图案，以相同的定位编码图案对应的位置坐标作为待定位区域的位置坐标。

根据本发明的第二方面，提出一种显示系统实施一种判断光笔装置位于显示装置前相对位移量的方法，显示装置包括有多个显示区域，并内建有位移量画面。此位移量画面包括多个周期性排列的位移量编码图案，此位移量编码图案在任两个显示区域间的出现次数，代表此两个显示区域相隔的间距。显示装置欲显示第二原始影像画面供使用者观看。此定位方法包括下列的步骤。首先根据位移量画面产生对应的正位移量画面及负位移量画面，正位移量画面与负位移量画面相减可得到位移量画面。接着将正位移量画面与第二原始影像画面相叠加以产生第三显示画面。然后将负位移量画面与第二原始影像画面相叠加以产生第四显示画面。接着如步骤(1)-(3)：(1)于第三图框时段中显示第三显示画面，光笔装置自第三显示画面撷取第三选取画面；(2)于第四图框时段中，显示第四显示画面，光笔装置自第四显示画面撷取第四选取画面；(3)将第三选取画面与第四选取画面相减产生测得图案。重复上述步骤(1)-(3)，光笔装置撷取多个测得图案，依据多个测得图案找出测得移动量。然后重力感测装置产生重力方向资讯。之后根据测得移动量及重力方向资讯产生光笔装置的相对位移量。

根据本发明的第三方面，提出一种显示系统实施一种判断光笔装置位于显示装置前待定位区域的定位方法，显示系统包括光笔装置、控制装置及显示装置，显示装置包括有多个显示区域，控制装置内建有坐标画面，坐标画面包括多个定位编码图案，分别对应于多个显示区域，使对应于相同水平方向位置的各显示区域均对应至一个独特的定位编码图案，各个独特的定位编码图案代表对应的多个显示区域的水平方向位置坐标。显示装置欲显示第一原始影像画面供使用者观看。控制装置用以执行此定位方法，其中包括下列的步骤。首先根据坐标画面产生对应的正坐标画面及负坐标画面，正坐标画面与负坐标画面相减可得到坐标画面。接着将正坐标画面与第一原始影像画面相叠加以产生第一显示画面。然后将负坐标画面与第一原始影像画面相叠加以产生第二显示画面。接着显示装置显示第一及第二显示画面，光笔装置自第一及第二显示画面撷取对应于待定位区域的第一选取画面及第二选取画面。然后将第一选取画面与第二选取画面相减产生待定位编码图案。接着自该多个定位编码图案中比对出与待定位编码图案相同的定位编码图案，以相同的定位编码图案对应的位置坐标作为待定位区域的水平方向位置坐标，藉此辨识待定位编码图案对应的待定位区域的水平方向位置坐标。然后感测第一选取画面的第一画面更新时点(或第二选取画面的第二画面更新时点)。之后根据第一画面更新时点(或第二画面更新时点)，参考与显示装置的图框更新起始点的时间关系，找出与选取画面对应的待定位区域的垂直方向位置坐标。

本发明提供一种判断光笔装置位于显示装置前待定位区域的定位方法，该显示装置包括有复数个显示区域，并内建有坐标画面，该坐标画面包括复数个定位编码图案，该复数个定位编码图案分别对应于该复数个显示区域，使各个显示区域均对应至一个独特的定位编码图案，该独特的定位编码图案代表对应的该些个显示区域的位置坐标，该显示装置用以显示第一原始影像画面供使用者观看，该定位方法包括以下步骤。根据该坐标画面产生对应的正坐标画面及负坐标画面，该正坐标画面与该负坐标画面相减得到该坐标画面。将该正坐标画面与该第一原始影像画面相叠加以产生第一显示画面。将该负坐标画面与该第一原始影像画面相叠加以产生第二显示画面。于第一图框时段中，该显示装置显示该第一显示画面，该光笔装置自该第一显示画面撷取对应于该待定位区域的第一选取画面。于第二图框时段中，该显示装置显示该第二显示画面，该光笔装置自该第二显示画面撷取对应于该待定位区域的第二选取画面。将该第一选取画面与该第二选取画面相减产生待定位编码图案。自该复数个定位编码图案中比对出与该待定位编码图案相同的定位编码图案，以该相同的定位编码图案对应的位置坐标作为该待定位区域的位置坐标。

本发明还提供一种判断光笔装置位于显示装置前待定位区域的定位方法，该显示装置包括有复数个显示区域，并内建有坐标画面，该坐标画面包括复数个定位编码图案，该复数个定位编码图案分别对应于该复数个显示区域，使对应于相同水平方向位置坐标的各个显示区域均对应至一个独特的定位编码图案，该独特的定位编码图案代表对应的该些个显示区域的水平方向位置坐标，该显示装置用以显示第一原始影像画面供使用者观看，该定位方法包括以下步骤。根据该坐标画面产生对应的正坐标画面及负坐标画面，该正坐标画面与该负坐标画面相减可得到该坐标画面。将该正坐标画面与该第一原始影像画面相叠加以产生第一显示画面。将该负坐标画面与该第一原始影像画面相叠加以产生第二显示画面。于第一图框时段中，该显示装置显示该第一显示画面，该光笔装置自该第一显示画面撷取对应于该待定位区域的第一选取画面。于第二图框时段中，该显示装置显示该第二显示画面，该光笔装置自该第二显示画面撷取对应于该待定位区域的第二选取画面。将该第一选取画面与该第二选取画面相减产生待定位编码图案。自该复数个定位编码图案中比对出与该待定位编码图案相同的定位编码图案，以该相同的定位编码图案对应的位置坐标作为该待定位区域的位置坐标，藉此辨识该待定位编码图案对应的待定位区域的水平方向位置坐标。感测该第一选取画面的第一画面更新时点或该第二选取画面的第二画面更新时点二者之一。根据该第一画面更新时点或第二画面更新时点二者之一，参考与该显示装置的图框更新起始点的时间关系，找出与该选取画面对应的该待定位区域的垂直方向位置坐标。

根据本发明上述的定位方法，于产生该待定位编码图案的步骤中，是根据该第一选取画面及该第二选取画面的相对应各像素的灰阶值相减后的差值产生该待定位编码图案。

根据本发明上述的定位方法，该显示装置内建有位移量画面，该光笔装置包括重力感测装置，该位移量画面包括复数个周期性排列的位移量编码图案，该位移量编码图案在任两个显示区域间的出现次数，代表该两个显示区域相隔的间距，该显示装置还用以显示第二原始影像画面。当欲侦测该光笔装置的相对位移量时，该定位方法还包括以下步骤。根据该位移量画面产生对应的正位移量画面及负位移量画面，该正位移量画面与该负位移量画面相减可得到该位移量画面。(1)将该正位移量画面与该第二原始影像画面相叠加以产生第三显示画面；(2)将该负位移量画面与该第二原始影像画面相叠加以产生第四显示画面；(3)于第三图框时段中，显示该第三显示画面，该光笔装置自该第三显示画面撷取第三选取画面；(4)于第四图框时段中，显示该第四显示画面，该光笔装置自该第四显示画面撷取第四选取画面；(5)将该第三选取画面与该第四选取画面相减产生测得图案。重复上述步骤(1)～(5)，该光笔装置撷取复数个测得图案，依据该复数个测得图案找出测得移动量。该重力感测装置产生重力方向资讯。根据该测得移动量及该重力方向资讯，产生该光笔装置的相对位移量。

进一步地，该光笔装置前端还包括触动开关，该定位方法还包括以下步骤。当该触动开关由「未接触状态」变更为「接触状态」，且「接触状态」未达一预设时段前，该显示装置显示该坐标画面以决定该待定位区域的位置坐标。当该触动开关保持为「接触状态」超过该预设时段后，该显示装置显示该位移量画面以决定该光笔装置的相对位移量。

或者进一步地，该光笔装置还包括透镜与影像感测器，当该光笔装置前端接触于该显示装置时，该透镜将显示装置画面成像于该影像感测器上，该定位方法还包括以下步骤。当该影像感测器判断该显示装置画面由「未能成像于该影像感测器上」变更为「能成像于该影像感测器上」并成像未达一预设时段前，该显示装置显示该坐标画面以决定该待定位区域的位置坐标。当该影像感测器判断该显示装置画面保持为「能成像于该影像感测器上」超过该预设时段后，该显示装置显示该位移量画面以决定该光笔装置的相对位移量。

或者进一步地，该定位方法还包括以下步骤。当该显示装置尚未决定该待定位区域的位置坐标前，该显示装置显示该坐标画面以决定该待定位区域的位置坐标。当该显示装置已经决定该待定位区域的位置坐标后，该显示装置显示该位移量画面以决定该光笔装置的相对位移量。

根据本发明上述的定位方法，产生该第一显示画面的步骤还包括以下步骤。该第一原始影像画面各像素的原始灰阶值(gray level)为M位元(bits)资料，其原始灰阶值变化介于原始范围(0～2^M-1)。依据该第一原始影像画面产生第一调整影像画面，使该第一调整影像画面中各像素调整灰阶值变化介于调整范围(N～2^M-N-1)范围。该正坐标画面像素的灰阶值变化介于(0～N)。该负坐标画面像素的灰阶值变化介于(-N～0)。当该正坐标画面叠加至该第一调整影像画面时，其叠加后灰阶值变化介于范围(N～2^M-1)而小于该原始范围(0～2^M-1)。当该负坐标画面叠加至该第一调整影像画面时，其叠加后灰阶值变化介于范围(0～2^M-N-1)而小于该原始范围(0～2^M-1)。

本发明还提供一种判断光笔装置位于显示装置前相对位移量的定位方法，该显示装置包括有复数个显示区域，并内建有位移量画面，该光笔装置包括重力感测装置，该位移量画面包括复数个周期性排列的位移量编码图案，该位移量编码图案在任两个显示区域间的出现次数，代表该两个显示区域相隔的间距，该显示装置用以显示第二原始影像画面，该定位方法包括以下步骤。根据该位移量画面产生对应的正位移量画面及负位移量画面，该正位移量画面与该负位移量画面相减可得到该位移量画面。(1)将该正位移量画面与该第二原始影像画面相叠加以产生第三显示画面；(2)将该负位移量画面与该第二原始影像画面相叠加以产生第四显示画面；(3)于第三图框时段中，显示该第三显示画面，该光笔装置自该第三显示画面撷取第三选取画面；(4)于第四图框时段中，显示该第四显示画面，该光笔装置自该第四显示画面撷取第四选取画面；(5)将该第三选取画面与该第四选取画面相减产生测得图案。重复上述步骤(1)～(5)，该光笔装置撷取复数个测得图案，依据该复数个测得图案找出测得移动量。该重力感测装置产生重力方向资讯。根据该测得移动量及该重力方向资讯，产生该光笔装置的相对位移量。

根据本发明上述的定位方法，产生该第三显示画面的步骤还包括以下步骤。该第二原始影像画面各像素的原始灰阶值(gray level)为M位元(bits)资料，其原始灰阶值变化介于原始范围(0～2^M-1)。依据该第二原始影像画面产生第二调整影像画面，使该第二调整影像画面中各像素调整灰阶值变化介于调整范围(N～2^M-N-1)范围。该正位移量画面像素的灰阶值变化介于(0～N)。该负位移量画面像素的灰阶值变化介于(-N～0)。当该正位移量画面叠加至该第二调整影像画面时，其叠加后灰阶值变化介于范围(N～2^M-1)而小于该原始范围(0～2^M-1)。当该负位移量画面叠加至该第二调整影像画面时，其叠加后灰阶值变化介于范围(0～2^M-N-1)而小于该原始范围(0～2^M-1)。

本发明提供一种显示系统，用以显示第一原始影像画面供使用者观看，该显示系统包括显示装置、光笔装置和控制装置。显示装置包括复数个显示区域。控制装置内建有坐标画面，该坐标画面包括复数个定位编码图案分别对应于该复数个显示区域，使各个显示区域均对应至一个独特的定位编码图案，该独特的定位编码图案代表对应的该些个显示区域的位置坐标，该控制装置用以判断该光笔装置位于该显示装置前的待定位区域。其中，该控制装置根据该坐标画面产生对应的正坐标画面及负坐标画面，该正坐标画面与该负坐标画面相减得到该坐标画面；该控制装置将该正坐标画面及该负坐标画面分别与该第一原始影像画面相叠加以产生第一显示画面及第二显示画面。于第一图框时段中，该控制装置驱动该显示装置显示该第一显示画面，并驱动该光笔装置自该第一显示画面撷取对应于该待定位区域的第一选取画面。于第二图框时段中，该控制装置驱动该显示装置显示该第二显示画面，并驱动该光笔装置自该第二显示画面撷取对应于该待定位区域的第二选取画面。该控制装置将该第一选取画面与该第二选取画面相减产生待定位编码图案，并自该复数个定位编码图案中比对出与该待定位编码图案相同的定位编码图案，以该相同的定位编码图案对应的位置坐标作为该待定位区域的位置坐标。

本发明还提供一种显示系统，用以显示第一原始影像画面供使用者观看，该显示系统包括显示装置、光笔装置以及控制装置。显示装置包括复数个显示区域。控制装置内建有坐标画面，该坐标画面包括复数个定位编码图案分别对应于该复数个显示区域，使对应于相同水平方向位置坐标的各个显示区域均对应至一个独特的定位编码图案，该独特的定位编码图案代表对应的该些个显示区域的水平方向位置坐标，该控制装置用以判断该光笔装置位于该显示装置前的待定位区域。其中，该控制装置根据该坐标画面产生对应的正坐标画面及负坐标画面，该正坐标画面与该负坐标画面相减得到该坐标画面；该控制装置将该正坐标画面及该负坐标画面分别与该第一原始影像画面相叠加以产生第一显示画面及第二显示画面。于第一图框时段中，该显示装置显示该第一显示画面，该光笔装置自该第一显示画面撷取对应于该待定位区域的第一选取画面。于第二图框时段中，该显示装置显示该第二显示画面，该光笔装置自该第二显示画面撷取对应于该待定位区域的第二选取画面。该控制装置将该第一选取画面与该第二选取画面相减产生待定位编码图案，并自该复数个定位编码图案中比对出与该待定位编码图案相同的定位编码图案，以该相同的定位编码图案对应的位置坐标作为该待定位区域的位置坐标，藉此辨识该待定位编码图案对应的待定位区域的水平方向位置坐标。该控制装置感测该第一选取画面的第一画面更新时点或及该第二选取画面的第二画面更新时点二者之一，并根据该第一画面更新时点或第二画面更新时点二者之一，参考与该显示装置的图框更新起始点的时间关系，找出与该选取画面对应的该待定位区域的垂直方向位置坐标。

根据本发明上述的显示系统，该待定位编码图案是根据该第一选取画面及该第二选取画面的相对应各像素的灰阶值相减后的差值产生。

根据本发明上述的显示系统，该显示装置内建有位移量画面，该光笔装置包括用以产生重力方向资讯的重力感测装置，该位移量画面包括复数个周期性排列的位移量编码图案，该位移量编码图案在任两个显示区域间的出现次数，代表该两个显示区域相隔的间距，该显示装置用以显示第二原始影像画面；当欲侦测该光笔装置的相对位移量时，该控制装置根据该位移量画面产生对应的正位移量画面及负位移量画面，该正位移量画面与该负位移量画面相减得到该位移量画面。于第三图框时段中，该显示装置显示第三显示画面，该第三显示画面是将该正位移量画面与该第二原始影像画面相叠加所产生，该光笔装置自该第三显示画面撷取第三选取画面。于第四图框时段中，该显示装置显示第四显示画面，该第四显示画面是将该负位移量画面与该第二原始影像画面相叠加所产生，该光笔装置自该第四显示画面撷取第四选取画面。该控制装置将该第三选取画面与该第四选取画面相减产生测得图案，该光笔装置重复撷取获得复数个测得图案，该控制装置依据该复数个测得图案找出测得移动量，并根据该测得移动量及该重力感测装置产生的该重力方向资讯产生该光笔装置的相对位移量。

进一步地，该光笔装置前端还包括触动开关，当该触动开关由「未接触状态」变更为「接触状态」，且「接触状态」未达一预设时段前，该显示装置显示该坐标画面以决定该待定位区域的位置坐标；及当该触动开关保持为「接触状态」超过该预设时段后，该显示装置显示该位移量画面以决定该光笔装置的相对位移量。

或者进一步地，该光笔装置还包括透镜与影像感测器，当该光笔装置前端接触于该显示装置时，该透镜将显示装置画面成像于该影像感测器上。当该影像感测器判断该显示装置画面由「未能成像于该影像感测器上」变更为「能成像于该影像感测器上」并成像未达一预设时段前，该显示装置显示该坐标画面以决定该待定位区域的位置坐标。当该影像感测器判断该显示装置画面保持为「能成像于该影像感测器上」超过该预设时段后，该显示装置显示该位移量画面以决定该光笔装置的相对位移量。

或者进一步地，当该显示装置尚未决定该待定位区域的位置坐标前，该显示装置显示该坐标画面以让该控制装置决定该待定位区域的位置坐标。当该显示装置已经决定该待定位区域的位置坐标后，该显示装置显示该位移量画面以让该控制装置决定该光笔装置的相对位移量。

相较于传统触控式显示面板，应用本发明相关的定位方法更具有可降低制程复杂度及减少成本的优点。

附图说明

图1绘示本发明实施例的显示系统的方块图。

图2绘示本发明实施例的光笔装置的详细方块图。

图3绘示本发明实施例之控制装置的详细方块图。

图4A和图4B绘示本发明实施例的定位方法的状态图。

图5A绘示本发明实施例显示萤幕的示意图。

图5B绘示本发明实施例坐标画面PX的示意图。

图6A至图6D绘示本发明实施例的编码图形单元的示意图。

图7A及图7B分别绘示本发明实施例的编码数值阵列的示意图及其对应的编码图案PX(I，J)的示意图。

图8A至图8D绘示本发明实施例的编码图形单元的另一示意图。

图9绘示本发明实施例的编码图案PX(I，J)的另一示意图。

图10绘示本发明实施例的首次定位状态200的详细流程图。

图11A至图11D分别绘示本发明实施例的正极性、负坐标画面PX+、PX-、原始影像画面Fo1及灰阶值缩减后的原始影像画面Fo1的示意图。

图11E至图11G分别绘示本发明实施例的显示画面Fm1、Fm2及待定位编码图案PW的示意图。

图12绘示本发明实施例的首次定位状态200的另一详细流程图。

图13绘示本发明实施例的位移量编码图案的示意图。

图14绘示本发明实施例的连续定位状态300的详细流程图。

图15绘示本发明实施例的控制装置的另一详细方块图。

图16绘示本发明实施例的显示系统的另一方块图。

具体实施方式

为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。

本发明实施例的定位方法是应用光笔来回应于使用者的触控操作，撷取显示装置的显示影像中所包含的定位编码图案，并经由影像比对找出使用者进行触控操作的待定位区域。

本实施例提出一种判断光笔装置位于显示装置前待定位区域的定位方法。显示装置包括有多个显示区域，并内建有坐标画面，坐标画面包括多个定位编码图案。多个定位编码图案分别对应于多个显示区域，使各个显示区域均对应至一个独特的定位编码图案。独特的定位编码图案代表对应的这些个显示区域的位置坐标。且显示装置同时欲显示第一原始影像画面供使用者观看。

此定位方法包括下列步骤。首先，根据坐标画面产生对应的正坐标画面及负坐标画面，正坐标画面与负坐标画面相减可得到坐标画面。然后，将正坐标画面与第一原始影像画面相叠加以产生第一显示画面，将负坐标画面与第一原始影像画面相叠加以产生第二显示画面。

于第一图框时段中，显示装置显示第一显示画面，光笔装置自第一显示画面撷取对应于待定位区域的第一选取画面。于第二图框时段中，显示装置显示第二显示画面，光笔装置自第二显示画面撷取对应于待定位区域的第二选取画面。

之后，将第一选取画面与第二选取画面相减产生待定位编码图案。然后，自多个定位编码图案中比对出与待定位编码图案相同的定位编码图案，以相同的定位编码图案对应的位置坐标作为待定位区域的位置坐标。兹举一较佳实施例进一步说明如下。

请参照图1，其绘示本发明实施例的显示系统的方块图。显示系统1包括控制装置10、显示装置20及光笔装置30。显示装置20包括显示萤幕22，其例如是液晶显示萤幕(LCD monitor)；而控制装置10可设置于个人电脑中。如此显示装置20可经由视讯传输介面60(例如是类比影像图形阵列介面(Video Graphic Array，VGA)、数位视讯介面(Digital Visual Interface，DVI)或高清晰度多媒体介面(High Definition Multimedia Interface，HDMI)与控制装置10相连接。光笔装置30经由装置汇流排50(例如是万用周边汇流排(Universal Serial Bus，USB))与控制装置10相连接。另外，控制装置10亦可设置于显示装置20中，如此视讯传输介面60就是显示装置20中的资料汇流排。

请参照图2，其绘示本发明实施例的光笔装置的详细方块图。光笔装置30包括光笔笔尖的触动开关30a、装置端控制器30b、透镜30c及影像感测器30d。透镜30c用以将显示萤幕22上的影像IM成像于影像感测器30d上，据此，影像感测器30d可提供影像讯号S_IM。触动开关30a回应于使用者的触控操作E_T，以提供致能讯号S_E。装置端控制器30b回应于致能讯号S_E以致能透镜30c及影像感测器30d，使透镜30c及影像感测器30d可根据影像IM产生影像讯号S_IM。装置控制器30b接收影像讯号S_IM，并将其经由装置汇流排50提供至控制装置10。

请参照图3，其绘示本发明实施例的控制装置的详细方块图。举例来说，控制装置10可由个人电脑来实现，其包括中央处理器10a、显示驱动电路10b及触控控制单元10c。显示驱动电路10b及触控控制单元10c均与中央处理器10a连接，并受到中央处理器10a的控制以进行对应的操作。触控控制单元10c例如是装置汇流排控制器，经由装置汇流排50接收光笔装置30回传的操作资讯，并将其提供至中央处理器10a。显示驱动电路10b经由类比视讯传输介面60驱动显示装置20显示对应的显示画面。

中央处理器10a做为显示系统1中的主控电路，以驱动显示装置20进行相关的影像显示操作，并驱动光笔装置30进行对显示装置20显示的影像进行撷取操作，以实现本发明实施例的定位方法。接下来举例对控制装置10所执行的定位方法做进一步的说明。

请参照图4A，其绘示本发明一实施例的定位方法的状态图。举例来说，本发明实施例的定位方法包括初始状态100、首次定位状态200及连续定位状态300。

初始状态100

举例来说，当光笔装置30笔尖并未触碰到显示萤幕22时，即可视为在初始状态100中；此时需持续侦测使用者是否欲进行显示系统1的触控操作功能。故在初始状态100中，中央处理器10a持续侦测是否接收到致能讯号S_E，以判断光笔装置30是否应进入首次定位状态200。

当中央处理器10a未接收到致能讯号S_E时，表示使用者并未进行触控操作E_T，如此，中央处理器10a执行的定位方法保持在初始状态100，显示装置20此时只需显示原始影像画面，而无需显示原始影像分别叠加正坐标画面和负坐标画面后的画面。

当中央处理器10a接收到致能讯号S_E时，表示使用者手持光笔装置30，并使光笔装置30触碰到显示萤幕22，以进行触控操作E_T。此时，控制装置10执行的定位方法将跳出初始状态100并进入首次定位状态200。显示装置20将会交错显示原始影像画面分别叠加正坐标画面和负坐标后的画面，来定位光笔装置30笔尖处碰到显示萤幕22的位置。

中央处理器10a可参考不同的致能讯号S_E，来决定是否跳出初始状态100并进入首次定位状态200。例如：致能讯号S_E可取决于光笔笔尖处触动开关30a的状态来决定是否跳出初始状态100并进入首次定位状态200。当触动开关30a由「非接触状态」转换至「接触状态」并维持接触一预设时段后，控制装置10驱动显示装置20跳出初始状态100并进入首次定位状态200。

又例如：致能讯号S_E亦可取决于影像感测器30d上的成像结果来决定是否跳出初始状态100并进入首次定位状态200。当影像感测器30d判断其上感测到的显示装置30画面由「未能成像于影像感测器30d上」(例如是影像感测器30d感测到对焦失败的画面的情形)变更为「能成像于影像感测器30d上」(例如是影像感测器30d感测到对焦成功的画面的情形)并维持成像一预设时段后，控制装置10驱动显示装置20跳出初始状态100并进入首次定位状态200。

首次定位状态200

在首次定位状态200中，控制装置10驱动影像装置20显示控制装置10内建的坐标画面的影像画面，据此，控制装置10可经由分析光笔装置30的撷取影像，对光笔装置30与显示萤幕22接触的待定位区域进行第一次定位操作。如此，使使用者可经由光笔装置30对显示装置20进行触控操作。

首次定位状态200-坐标画面

控制装置10内建坐标画面PX，坐标画面PX包括多笔独立的定位编码图案，其分别对应至显示萤幕22的多个显示区域。据此，使显示萤幕22的各显示区域均对应至一个独特的定位编码图案，并以此独特的定位编码图案表示此显示区域的位置坐标。举例来说，若显示装置20的显示萤幕22包括M×N个显示区域A(1，1)、A(1，2)、…、A(1，N)、A(2，1)、A(2，2)、…、A(2，N)、A(M，1)、A(M，2)、…、A(M，N)，则此坐标画面PX具有分别与M×N个显示区域A(1，1)至A(M，N)相对应的M×N个定位编码图案PX(1，1)、PX(1，2)、…、PX(1，N)、PX(2，1)、PX(2，2)、…、PX(2，N)、PX(M，1)、PX(M，2)、…、PX(M，N)，如图5A及图5B所示，其中M与N为大于1的自然数。

对于各个编码图案PX(1，1)至PX(M，N)来说，各个编码图案可根据某一特定编码方式，来由多笔像素资料代表之。举例来说，本实施例所使用的编码图案PX(1，1)至PX(M，N)的编码方式可参考美国专利号码6,502,756所揭露的二维坐标编码方法。

依据US 6502756专利图式第5图及相关说明书第15栏(Column)第46行至第16栏第39行的实施例，PX(1，1)至PX(M，N)中的各个编码图案均各自包括16个编码图形单元，且这16个编码图形单元排列成4×4阵列；而各个编码图形单元可选择性地对应至编码数值1、2、3及4其中之一。

请参照图6A至图6D，其绘示本发明实施例的编码图形单元的示意图。举例来说，各个编码图形单元可由相邻3个像素(每个像素含RGB三原色)，亦即相邻9个次像素所形成的九宫格图形构成。此九宫格图形中至少一个次像素对应至特定灰阶值，而此至少一个具有特定灰阶值的次像素在此九宫格图形中的相对位置与此编码图形单元对应的编码数值相关。举例来说，此特定灰阶值为灰阶值28。

于图6A至图6D例中，是仅让一个次像素对应至特定灰阶值。藉由改变此具有特定灰阶值的次像素于此矩阵排列的9个次像素中的相对位置，来决定其所代表的值为编码数值1、2、3或4。以图6A至图6D所绘示的编码图形单元来说，其九宫格图形包括矩阵排列的9个次像素。图6A至图6D中，涂以斜线之次像素表示具有此特定灰阶值的次像素。

以图6A所示的编码图形单元来说，其对应至特定灰阶值的次像素位于此编码图形单元的中心位置的次像素的右侧。本例中，具有如图6A所示的编码图形单元对应至编码数值1。

以图6B所示的编码图形单元来说，其对应至特定灰阶值的次像素位于此编码图形单元的中心位置的次像素的上方。在此例中，具有如图6B所示的编码图形单元对应至编码数值2。

以图6C所示的编码图形单元来说，其对应至特定灰阶值的次像素位于此编码图形单元的中心位置的次像素的左侧。在此例中，具有如图6C所示的编码图形单元对应至编码数值3。

以图6D所示的编码图形单元来说，其中对应至此特定灰阶值的次像素位于此编码图形单元的中心位置的次像素的下方。在此实施例中，具有如图6D所示的编码图形单元对应至编码数值4。

如此各编码图案PX(1，1)至PX(M，N)各自包括4×4阵列排列的16个编码图形单元，而各个编码图形单元为图6A至图6D其中一所示。

假设编码图案PX(I，J)具有如图7A所示编码数值的4×4阵列排列的16个编码图形单元，其中I与J分别为小于或等于M及N的自然数，而每列编码图形单元所代表的编码数值分别为(4，4，4，2)，(3，2，3，4)，(4，4，2，4)及(1，3，2，4)，则依据图6A至图6D所示的编码图形单元，编码图案PX(I，J)所对应的次像素阵列将如图7B所示。

经由把各M×N定位编码图案PX(1，1)至PX(M，N)分别对应至不同的编码数值的组合，控制装置10可各自指派一个特定的定位编码图案至显示萤幕22的各显示区域，并以其表示此显示区域的位置坐标。据此，图5A所示各个显示区域A(1，1)至A(M，N)将对应至一组独立的坐标资讯。

在本实施例中，虽仅以M×N笔定位编码图案PX(1，1)至PX(M，N)具有如图7B所示的九宫格图样的情形为例做说明，然本实施例的定位编码图案并不局限于此。举例来说，M×N笔定位编码图案PX(1，1)至PX(M，N)中的编码图形单元亦可如图8A至图8D所示，来分别代表编码数值1，2，3，4，其中各个编码图形单元的中心次像素亦对应至此特定灰阶值(以斜线标示)。假设编码图案PX(I，J)成4×4阵列排列的16个编码图形单元，每列编码图形单元所代表的编码数值仍如图7A所示，分别为(4，4，4，2)，(3，2，3，4)，(4，4，2，4)及(1，3，2，4)，则依据图8A至图8D所示的编码图形单元，编码图案PX(I，J)其中的所对应的次像素阵列将如图9所示。

在本实施例中，虽仅以各个定位编码图案PX(I，J)具有4×4编码图形单元阵列或12×12的次像素阵列的情形为例做说明，然各个定位编码图案PX(1，1)至PX(M，N)不局限于此，而更可包括数量较少或较多的次像素资料阵列。

在本实施例中，虽仅以M×N笔定位编码图案PX(1，1)至PX(M，N)具有如第7B或图9所示的九宫格图样配合US6502756专利二维坐标实施例做说明，然本实施例的定位编码图案并不局限于此，而更可应用其他阵列条码图案来实现。举例来说，本实施例的定位编码图案亦可以其他二维阵列条码，例如是QR码(QR Code)来实现。

在本实施例中，虽仅以M×N笔定位编码图案PX(1，1)至PX(M，N)编载有二维坐标资讯的情形为例做说明，然，本实施例的定位编码图案并不局限于此。在其他例子中，M×N笔定位编码图案PX(1，1)至PX(M，N)亦可仅编载有一维(One Dimensional)坐标资讯，例如仅包括水平方向的一维坐标资讯。换言之，M×N笔定位编码图案PX(1，1)至PX(M，N)中对应至相同水平位置(例如是定位编码图案PX(1，1)、PX(2，1)、PX(3，1)、…、PX(M，1))是对应至相同的定位编码图案。据此，在进行定位操作时，控制装置10需参考编码图案外的其他资讯，来进行完整的二维定位操作，详细操作见图12。

首次定位状态200-详细流程

请参照图10，其绘示本发明实施例的首次定位状态200的详细流程图。状态200中包括流程步骤(a)至(g)。首先如步骤(a)，中央处理器10a根据图5B坐标画面PX产生对应的正坐标画面PX+及负坐标画面PX-。

正坐标画面PX+中，各笔编码图案PX+(1，1)至PX+(M，N)中对应至特定灰阶值的次像素资料系被设定为″灰阶值+14″，如此稍后与原始影像画面叠加时，原始影像画面对应的次像素资料灰阶将会增加14；如图11A所示为正坐标画面PX+中对应待定位区域AW的编码图案PX+(X，Y)的灰阶值。

负坐标画面PX-中各笔编码图案PX-(1，1)至PX-(M，N)中对应至特定灰阶值的次像素资料被设定为″灰阶值-14″，如此稍后与原始影像画面叠加时，原始影像画面对应的次像素资料灰阶将会降低14；如图11B所示为负坐标画面PX-中对应待定位区域AW的编码图案PX-(X，Y)的灰阶值。

据此，若将正坐标画面PX+与负坐标画面PX-中对应至相同位置的各笔次像素资料进行一对一相减，可得到图5B坐标画面PX。

接着如步骤(b)，中央处理器10a将正坐标画面PX+与原始影像画面Fo1相叠加，以产生显示画面Fm1。举例来说，在显示系统1中，控制装置10扮演影像讯号源，原始影像画面Fo1为控制装置10欲驱动显示装置20显示的影像画面。然后如步骤(c)，中央处理器10a将负坐标画面PX-与显示装置20欲显示的原始影像画面Fo1相叠加，以产生显示画面Fm2。举例来说，原始影像画面Fo1中待定位区域AW各次像素灰阶值的示意图如图11C所示。

在不增加灰阶值位元数的实施例中，在将正坐标画面PX+或将负坐标画面PX-叠加至原始影像画面Fo1之前，中央处理器10a会先缩减原始影像画面Fo1的灰阶值变化范围，使得叠加产生的显示画面Fm1不会发生灰阶值溢位(Over flow)或产生负灰阶值的情形。

举例来说，假设原始影像画面Fo1的原始灰阶值是以8位元(Bit)来表示，换言之，原始影像画面Fo1的原始灰阶值数值范围介于灰阶值0至灰阶值255(＝2⁸-1)之间。中央处理器10a例如在步骤(b)及(c)之前，将原始影像画面Fo1的灰阶值范围由灰阶值0至255线性缩减为14(＝0+14)至241(＝255-14)。如此，即便原始影像画面Fo1中具有最高灰阶值241的次像素资料与正坐标画面PX+中具有最高灰阶值14的次像素资料叠加，或原始影像画面Fo1中具有最低灰阶值14的次像素资料与负坐标画面PX-中具有最低灰阶值-14的次像素资料叠加，对应得到的次像素资料仍在8位元所能表示数值范围0至255的范围中。

举例来说，图11C所示待定位区域AW的灰阶值经过灰阶值线性缩减后，将得到如图11D所示原始影像画面Fo1′，所有次像素资料落在数值范围14至241范围中。将原始影像画面Fo1的灰阶值范围由灰阶值0至255线性缩减为14至241时，可使用下列公式：缩减后灰阶值＝14+(原始灰阶值/255)*(241-14)。例如：原始灰阶值＝64，则缩减后灰阶值约为＝70.9，小数点下一位四舍五入而为71；原始灰阶值＝255，则缩减后灰阶值为＝241。

相反地，假设原始影像画面Fo1的原始灰阶值是以8位元来表示，亦即原始灰阶值范围为0至255。而为了实施本发明而增加灰阶值位元数为9位元，亦即可表示灰阶值范围为0至511；如此只要把Fo1的原始灰阶值范围0至255，平移到Fo1′的灰阶值范围由14至269，而不需要线性缩减。

步骤(b)，将图11A所示正坐标画面PX+与图11D所示灰阶值缩减后的原始影像画面Fo1′相叠加产生图11E所示显示画面Fm1。画面Fm1中待定位区域AW的灰阶值如图11E所示。

步骤(c)，将图11B所示负坐标画面PX-与图11D所示灰阶值缩减后的原始影像画面Fo1′相叠加产生图11F所示的显示画面Fm2。画面Fm2中待定位区域AW的灰阶值如图11F所示。

接着如步骤(d)，中央处理器10a于第一图框时段中，驱动显示装置20显示显示画面Fm1，而光笔装置30此时位于待定位区域AW；故光笔装置30可对应地自显示画面Fm1中撷取如图11E所示12×12的次像素阵列的选取画面Fs1。

然后如步骤(e)，在与第一图框时段相邻的第二图框时段中，中央处理器10a驱动显示装置20显示显示画面Fm2，而光笔装置30此时仍位于待定位区域AW；故光笔装置30可对应地自显示画面Fm2中撷取如图11F所示12×12的次像素阵列的选取画面Fs2。

接着如步骤(f)，中央处理器10a经由触控控制单元10c接收光笔装置30撷取的选取画面Fs1及Fs2，并将选取画面Fs1及Fs2相减，产生待定位编码图案PW。举例来说，选取画面Fs1及Fs2各自包括12×12的次像素阵列，亦即选取画面Fs1为显示画面Fm1中待定位区域的12x12次像素阵列(如图11E所示)，选取画面Fs2为显示画面Fm2中待定位区域的12x12次像素阵列(如图11F所示)。中央处理器10a将选取画面Fs1及Fs2中，对应的像素资料进行灰阶值相减，如此相减得到的差值产生待定位编码图案PW；举例来说，将图11E减去图11F所得到的待定位编码图案PW如图11G所示。

之后如步骤(g)，中央处理器10a自图5B坐标画面多个定位编码图案PX(1，1)至PX(M，N)中比对出与图11G所示待定位编码图案PW相同的定位编码图案。因为各定位编码图案PX(1，1)至PX(M，N)是依据美国专利号码6,502,756来进行二维坐标编码，因此各定位编码图案各自编载有二维坐标资讯，据此，中央处理器10a可经由前述比对操作，找出待定位区域AW的位置坐标。

请参照图12，本发明首次定位状态200的另一实施例详细流程图。在其他例子中，定位编码图案PX(1，1)至PX(M，N)中仅编载有水平方向的一维坐标资讯，如此，在步骤(g′)中，中央处理器10a仅能根据待定位编码图案的比对操作找出待定位区域AW的水平方向位置坐标，而需要执行其他步骤来参考其他指示垂直方向的定位资讯，始能对待定位区域AW进行完整的二维定位操作。

举例来说，显示装置20为液晶显示器，在一个图框时段中，其回应于扫瞄控制同步sync讯号来依序地由上到下地逐条扫描线进行画面更新。据此图框时段的起始时点与选取画面Fs1/Fs2的画面更新时点间的相对时间关系与选取画面Fs1/Fs2在显示画面Fm1/Fm2中的垂直方向位置相关。这样一来，中央处理器10a可经由参考选取画面Fs1及Fs2的画面更新时间点与显示装置20的图框时段起始时点的关系，找出选取画面Fs1及Fs2的垂直方向定位资讯。

更详细的说，于步骤(g′)之后更包括步骤(h′)，中央处理器10a找出选取画面Fs1/Fs2在显示画面Fm1/Fm2中的画面更新时点。接着如步骤(i′)，中央处理器10a根据选取画面Fs1/Fs2的画面更新时点，参考显示装置20的图框更新起始时点，找出选取画面Fs1/Fs2在其对应的显示画面Fm1/Fm2中的垂直方相位位置坐标。例如：假设液晶显示器每16msec更新1024水平扫描线像素值一次，而选取画面Fs1第一列像素更新时点与该显示画面Fm1图框更新起始时点(第一列像素更新)相差8msec，如此则可计算得知该选取画面Fs1第一列像素垂直坐标系位于第512条水平扫描线处(512＝1024*(8msec/16msec))。

如此，定位编码图案PX(X，Y)决定水平方向坐标，选取画面Fs1/Fs2的画面更新时点决定垂直方向坐标，在状态200中，中央处理器10a可完成对光笔装置30与显示萤幕22接触的待定位区域进行第一次定位操作。

请参照图4A，在完成状态200中的各个操作步骤以对待定位区域AW进行第一次定位操作后，中央处理器10a执行的定位方法将跳出状态200并进入状态300。若中央处理器10a无法决定待定位区域AW的位置坐标而无法完成第一次定位操作时，中央处理器10a将持续地操作于状态200中。

在本实施例中，虽仅以将正坐标画面PX+及负坐标画面PX-分别叠加至原始影像画面Fo1，以显示画面Fm1及Fm2中编载坐标画面，再以两个图框时段交错显示画面Fm1及Fm2编载坐标画面的情形为例做说明，然本实施例的定位方法不局限于此，而更可以其他方法来显示坐标画面。在其他例子中，本实施例的定位方法亦可在原始影像画面Fo1外，利用额外图框时段，经由控制装置10驱动显示装置20显示坐标画面PX或正坐标/负坐标画面PX+/PX-，让光笔装置30直接读取坐标画面PX，或正坐标/负坐标画面PX+/PX-的变化，而非显示根据坐标画面与原始影像画面叠加而成的显示画面。

在本实施例中，虽仅以中央处理器10a在完成第一次定位操作后，控制其所执行的定位方法跳出状态200并进入状态300的情形为例做说明，然本发明实施例的中央处理器10a并不局限于此，而更可参考其他操作事件来进行前述状态200至状态300的切换操作。

在一个例子中，中央处理器10a参考触动开关30a的处于「接触状态」的时间长度。当触动开关30a保持为「接触状态」超过一段预设时段后，中央处理器10a判断在此段预设时段中，中央处理器10a应具有充足的运算时间完成状态200中的第一次定位操作。据此，中央处理器10a将在触动开关30a保持为「接触状态」超过一段预设时段后，控制其所执行的定位方法跳出状态200并进入状态300。

在另一个例子中，中央处理器10a参考触动开关30a的处于「接触状态」的时间长度。在另一例子中，当中央处理器10a判断显示装置30画面保持为「能成像于影像感测器30d上」超过一段预设时段后，中央处理器10a判断在此段预设时段中，中央处理器10a应具有充足的运算时间完成状态200中的第一次定位操作，如此，以对应地控制其所执行的定位方法跳出状态200并进入状态300。

连续定位状态300

请参照图4A，在首次定位状态200中，控制装置10完成对光笔装置30与显示萤幕22接触的待定位区域AW进行第一次定位操作，取得该待定位区域AW的绝对坐标值。接着于连续定位状态300中，控制装置10依照其他操作流程，来对光笔装置30与显示萤幕22接触的待定位区域进行连续性位操作，以找出光笔装置30经由连续性的触控操作于显示萤幕22上留下连续操作轨迹的相对位移量。

连续定位状态300-位移量画面

控制装置10内建位移量画面PP，而光笔装置30中更包括重力感测装置30e，用以感测使用者操作光笔装置30时，施加于光笔装置上的加速度方向，以产生重力方向资讯S_G。位移量画面PP包括多个周期性排列的位移量编码图案，位移量编码图案在任两个显示区域间的出现次数，代表两个显示区域相隔的间距。举例来说，位移量编码图案如图13所示，可为黑白交错棋盘图。在奇数序行(Column)中，偶数序次像素资料及奇数序次像素资料分别对应至灰阶值28及灰阶值0；在偶数序行中，偶数序次像素资料及奇数序次像素资料分别对应至灰阶值0及灰阶值28。

状态300-详细流程

请参照图14，其绘示本发明实施例的连续定位状态300的详细流程图。首先如步骤(a″)，中央处理器10a根据位移量画面PP产生对应的正位移量画面PP+及负位移量画面PP-，正位移量画面PP+与负位移量画面PP-相减可得到位移量画面PP。举例来说，中央处理器10a将位移量画面PP中具有特定灰阶值的次像素资料设定为灰阶值14，并维持其中具有灰阶值0的次像素资料，以产生正位移量画面PP+；中央处理器10a将位移量画面PP中具有特定灰阶值的次像素资料设定为灰阶值-14，并维持其中具有灰阶值0的次像素资料，以产生负位移量画面PP-。

接着类似图10步骤(b)及(c)，于步骤(b″)及(c″)，中央处理器10a分别将正位移量画面PP+与灰阶值缩减后的原始影像画面Fo1′相叠加以产生显示画面Fm3，及将负位移量画面PP-与灰阶值缩减后的原始影像画面Fo1′相叠加以产生显示画面Fm4。

然后如步骤(d″)，中央处理器10a驱动显示装置20在第三图框时段中显示显示画面Fm3，如此，光笔装置30可对应地自显示画面Fm3撷取选取画面Fs3。接着如步骤(e″)，中央处理器10a驱动显示装置20在第四图框时段中显示显示画面Fm4，如此，光笔装置30可对应地自显示画面Fm4撷取选取画面Fs4，其中此第三与此第四图框时段具有相同的时间长度。然后如步骤(f″)，中央处理器10a将第三选取画面Fs3与第四选取画面Fs4相减，以对应地产生测得图案，该测得图案属于该位移量画面PP中12x12次像素阵列大小的区域。

经由重复上述步骤(d″)至(f″)，光笔装置30撷取多笔测得图案，而中央处理器10a可依据此些测得图案找出测得移动量，即是使用者操作光笔装置30产生的连续触控操作的无方向性移动量。步骤(g″)，当使用者操作光笔装置30时，重力感测装置30e同时感测重力施加于光笔装置上的加速度方向，以产生向下重力方向资讯S_G。之后如步骤(h″)，中央处理器10a根据此测得移动量及向下重力方向资讯S_G产生光笔装置30的相对位移量，藉此找出光笔装置30经由连续性的触控操作于显示萤幕22上留下连续操作轨迹的上下左右相对位移量。例如：当影像感测器30d侦测到黑白交错棋盘图向着重力方向移动一格，便代表光笔装置30向上方移动一次像素距离。当影像感测器30d侦测到黑白交错棋盘图向着重力90′夹角右方移动一格，便代表光笔装置30向水平右方移动一次像素距离。

在步骤(h″)之后更包括步骤(i″)，中央处理器10a判断使用者是否欲持续其对显示系统1进行触控操作，并对应地判断其所执行的定位方法是否跳出状态300的操作。举例来说，中央处理器10a经由判断光笔装置30是否持续地处于「接触状态」，来判断是否跳出连续定位状态300。

若光笔装置30持续地处于「接触状态」中，中央处理器10a判断使用者欲持续其对显示系统1进行的触控操作。如此，在连续定位状态300的步骤(i″)后，中央处理器10a所执行的定位方法回到连续定位状态300的步骤(b″)，以重复地驱动显示装置20显示正位移量画面PP+及负位移量画面PP-，并持续地找出光笔装置30经由连续性的触控操作，于显示萤幕22上留下连续操作轨迹的相对位移量。如此中央处理器10a无需从整张坐标画面PX比对寻找对应于连续操作轨迹上复数个待定位区域AW的定位编码图案PX(I，J)，减少复杂运算，进而加快光笔装置30画出连续轨迹的反应速率。

若光笔装置30由「接触状态」转换为「非接触状态」，控制装置10判断使用者欲终止其对显示系统1进行的触控操作。如此，在连续定位状态300的步骤(i″)后，控制装置10将跳出连续定位状态300，并回到初始状态100。此时光笔装置30已经丧失待定位区域AW的绝对坐标值，若使用者重新操作光笔装置30时，中央处理器10a需重新进入首次定位状态200，从整张坐标画面PX比对寻找对应于待定位区域AW的定位编码图案PX(I，J)，重新决定待定位区域AW的绝对坐标，因此需耗费较多运算量。

经由前述初始状态100、首次定位状态200及连续定位状态300的操作，显示系统1可持续地对光笔装置30接触显示萤幕22的待定位区域AW进行定位操作，并对光笔装置30于显示萤幕22上留下的连续操作轨迹进行侦测，以实现出具有触控功能的1显示系统。

如图4B，在本发明另一实施例中，若中央处理器10a运算速度够快，整个流程只需要前述初始状态100与首次定位状态200，利用首次定位状态200程序对光笔装置30于显示萤幕22上的连续操作轨迹，连续比对复数个定位编码图案以取得复数个绝对坐标，也能实现出具有触控功能的1显示系统。如此可以省略实施「连续定位状态300」所需的相关细节。

在本发明前述实施例中，虽仅以中央处理器10a做为显示系统1中的主控电路，用以控制显示系统1其他电路的操作以执行定位方法的情形为例做说明，然，本实施例的显示系统1并不局限于此。在其他例子中，显示系统1′中亦可直接以触控控制单元10c′扮演主控电路，以执行定位方法来对显示系统1′中其余之电路进行控制，如图15所示。在这个例子中，中央处理器10a′仅扮演提供原始影像画面Fo1至触控控制单元10c′的原始讯号源。触控控制单元10c′具有完整的运算能力来执行定位方法中初始状态100、首次定位状态200及连续定位状态300中的各流程步骤。据此，触控控制单元10c′可根据其内建的坐标画面PX产生正及负坐标画面PX+及PX-，并根据原始影像画面Fo1、正坐标及负坐标画面PX+及PX-产生显示画面Fm1至Fm4，并根据撷取选取画面Fs1至Fs4与重力方向资讯S_G完成针对光笔装置30与显示萤幕22接触的待定位区域的定位操作。

在本发明前述实施例中，虽仅以触控控制单元10c为整合在控制装置10内的情形为例做说明，然，本发明实施例的显示系统1并不局限于此，而更可以其他的结构来实现。举例来说，本发明实施例的显示系统亦可具有如图16的结构，其中控制装置10″亦可整合在显示装置20′中。在这个例子中，个人电脑40仅扮演原始讯号源，用以提供原始影像画面Fo1至控制装置10″，而整合在显示装置20′中的控制装置10″具有完整的运算能力，来执行定位方法中初始状态100、首次定位状态200及连续定位状态300中的各流程步骤。

本实施例的定位方法应用于一个显示系统中。本实施例的定位方法产生包括多个独特定位编码图案的坐标画面、根据此坐标画面产生正坐标画面及负坐标画面、将正坐标及负坐标画面分别叠加至显示装置欲显示的两个原始影像画面上及于显示装置中显示分别叠加此正坐标及此负坐标画面的原始影像画面，其中此多个独特的定位编码图案与显示装置的多个显示区域对应，以指示各显示区域的位置坐标。本实施例的定位方法更经由光笔装置于此两个原始影像画面上撷取对应至一个待定位区域的第一及第二选取画面，并据以产生待定位编码图案。本实施例的定位方法更比对多笔定位编码图案及此待定位编码图案以找出此待定位区域的位置坐标。据此，相较于传统触控式显示器，本实施例的定位方法具有可在未配置具有电极的基板的情况下于显示系统上实现触控感测能力及制程复杂度与成本较低的优点。

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。

Claims (17)

1.一种判断光笔装置位于显示装置前待定位区域的定位方法，其特征在于，该显示装置包括有复数个显示区域，并内建有坐标画面，该坐标画面包括复数个定位编码图案，该复数个定位编码图案分别对应于该复数个显示区域，使各个显示区域均对应至一个独特的定位编码图案，该独特的定位编码图案代表对应的该些个显示区域的位置坐标，该显示装置用以显示第一原始影像画面供使用者观看，该定位方法包括：

根据该坐标画面产生对应的正坐标画面及负坐标画面，该正坐标画面与该负坐标画面相减得到该坐标画面；

将该正坐标画面与该第一原始影像画面相叠加以产生第一显示画面；

将该负坐标画面与该第一原始影像画面相叠加以产生第二显示画面；

于第一图框时段中，该显示装置显示该第一显示画面，该光笔装置自该第一显示画面撷取对应于该待定位区域的第一选取画面；

于第二图框时段中，该显示装置显示该第二显示画面，该光笔装置自该第二显示画面撷取对应于该待定位区域的第二选取画面；

将该第一选取画面与该第二选取画面相减产生待定位编码图案；以及

自该复数个定位编码图案中比对出与该待定位编码图案相同的定位编码图案，以该相同的定位编码图案对应的位置坐标作为该待定位区域的位置坐标。

2.一种判断光笔装置位于显示装置前待定位区域的定位方法，其特征在于，该显示装置包括有复数个显示区域，并内建有坐标画面，该坐标画面包括复数个定位编码图案，该复数个定位编码图案分别对应于该复数个显示区域，使对应于相同水平方向位置坐标的各个显示区域均对应至一个独特的定位编码图案，该独特的定位编码图案代表对应的该些个显示区域的水平方向位置坐标，该显示装置用以显示第一原始影像画面供使用者观看，该定位方法包括：

根据该坐标画面产生对应的正坐标画面及负坐标画面，该正坐标画面与该负坐标画面相减可得到该坐标画面；

将该正坐标画面与该第一原始影像画面相叠加以产生第一显示画面；

将该负坐标画面与该第一原始影像画面相叠加以产生第二显示画面；

于第一图框时段中，该显示装置显示该第一显示画面，该光笔装置自该第一显示画面撷取对应于该待定位区域的第一选取画面；

于第二图框时段中，该显示装置显示该第二显示画面，该光笔装置自该第二显示画面撷取对应于该待定位区域的第二选取画面；

将该第一选取画面与该第二选取画面相减产生待定位编码图案；

自该复数个定位编码图案中比对出与该待定位编码图案相同的定位编码图案，以该相同的定位编码图案对应的位置坐标作为该待定位区域的位置坐标，藉此辨识该待定位编码图案对应的待定位区域的水平方向位置坐标；

感测该第一选取画面的第一画面更新时点或该第二选取画面的第二画面更新时点二者之一；以及

根据该第一画面更新时点或第二画面更新时点二者之一，参考与该显示装置的图框更新起始点的时间关系，找出与该选取画面对应的该待定位区域的垂直方向位置坐标。

3.如权利要求1或2所述的定位方法，其特征在于，于产生该待定位编码图案的步骤中，是根据该第一选取画面及该第二选取画面的相对应各像素的灰阶值相减后的差值产生该待定位编码图案。

4.如权利要求1或2所述的定位方法，其特征在于，该显示装置内建有位移量画面，该光笔装置包括重力感测装置，该位移量画面包括复数个周期性排列的位移量编码图案，该位移量编码图案在任两个显示区域间的出现次数，代表该两个显示区域相隔的间距，该显示装置还用以显示第二原始影像画面；当欲侦测该光笔装置的相对位移量时，该定位方法还包括以下步骤：

根据该位移量画面产生对应的正位移量画面及负位移量画面，该正位移量画面与该负位移量画面相减可得到该位移量画面；

(1)将该正位移量画面与该第二原始影像画面相叠加以产生第三显示画面；

(2)将该负位移量画面与该第二原始影像画面相叠加以产生第四显示画面；

(3)于第三图框时段中，显示该第三显示画面，该光笔装置自该第三显示画面撷取第三选取画面；

(4)于第四图框时段中，显示该第四显示画面，该光笔装置自该第四显示画面撷取第四选取画面；

(5)将该第三选取画面与该第四选取画面相减产生测得图案；

重复上述步骤(1)～(5)，该光笔装置撷取复数个测得图案，依据该复数个测得图案找出测得移动量；

该重力感测装置产生重力方向资讯；及

根据该测得移动量及该重力方向资讯，产生该光笔装置的相对位移量。

5.如权利要求4所述的定位方法，其特征在于该光笔装置前端还包括触动开关，该定位方法还包括以下步骤：

当该触动开关由「未接触状态」变更为「接触状态」，且「接触状态」未达一预设时段前，该显示装置显示该坐标画面以决定该待定位区域的位置坐标；及

当该触动开关保持为「接触状态」超过该预设时段后，该显示装置显示该位移量画面以决定该光笔装置的相对位移量。

6.如权利要求4所述的定位方法，其特征在于该光笔装置还包括透镜与影像感测器，当该光笔装置前端接触于该显示装置时，该透镜将显示装置画面成像于该影像感测器上，该定位方法还包括以下步骤：

当该影像感测器判断该显示装置画面由「未能成像于该影像感测器上」变更为「能成像于该影像感测器上」并成像未达一预设时段前，该显示装置显示该坐标画面以决定该待定位区域的位置坐标；及

当该影像感测器判断该显示装置画面保持为「能成像于该影像感测器上」超过该预设时段后，该显示装置显示该位移量画面以决定该光笔装置的相对位移量。

7.如权利要求4所述的定位方法，其特征在于该定位方法还包括以下步骤：

当该显示装置尚未决定该待定位区域的位置坐标前，该显示装置显示该坐标画面以决定该待定位区域的位置坐标；及

当该显示装置已经决定该待定位区域的位置坐标后，该显示装置显示该位移量画面以决定该光笔装置的相对位移量。

8.如权利要求1或2所述的定位方法，其特征在于产生该第一显示画面的步骤还包括：

该第一原始影像画面各像素的原始灰阶值为M位元资料，其原始灰阶值变化介于原始范围(0～2^M-1)；

依据该第一原始影像画面产生第一调整影像画面，使该第一调整影像画面中各像素调整灰阶值变化介于调整范围(N～2^M-N-1)范围；

该正坐标画面像素的灰阶值变化介于(0～N)；

该负坐标画面像素的灰阶值变化介于(-N～0)；

当该正坐标画面叠加至该第一调整影像画面时，其叠加后灰阶值变化介于范围(N～2^M-1)而小于该原始范围(0～2^M-1)；及

当该负坐标画面叠加至该第一调整影像画面时，其叠加后灰阶值变化介于范围(0～2^M-N-1)而小于该原始范围(0～2^M-1)。

9.一种判断光笔装置位于显示装置前相对位移量的定位方法，其特征在于，该显示装置包括有复数个显示区域，并内建有位移量画面，该光笔装置包括重力感测装置，该位移量画面包括复数个周期性排列的位移量编码图案，该位移量编码图案在任两个显示区域间的出现次数，代表该两个显示区域相隔的间距，该显示装置用以显示第二原始影像画面，该定位方法包括：

根据该位移量画面产生对应的正位移量画面及负位移量画面，该正位移量画面与该负位移量画面相减可得到该位移量画面；

(1)将该正位移量画面与该第二原始影像画面相叠加以产生第三显示画面；

(2)将该负位移量画面与该第二原始影像画面相叠加以产生第四显示画面；

(3)于第三图框时段中，显示该第三显示画面，该光笔装置自该第三显示画面撷取第三选取画面；

(4)于第四图框时段中，显示该第四显示画面，该光笔装置自该第四显示画面撷取第四选取画面；

(5)将该第三选取画面与该第四选取画面相减产生测得图案；

重复上述步骤(1)～(5)，该光笔装置撷取复数个测得图案，依据该复数个测得图案找出测得移动量；

该重力感测装置产生重力方向资讯；及

根据该测得移动量及该重力方向资讯，产生该光笔装置的相对位移量。

10.如权利要求9所述的定位方法，其特征在于产生该第三显示画面的步骤还包括：

该第二原始影像画面各像素的原始灰阶值为M位元资料，其原始灰阶值变化介于原始范围(0～2^M-1)；

依据该第二原始影像画面产生第二调整影像画面，使该第二调整影像画面中各像素调整灰阶值变化介于调整范围(N～2^M-N-1)范围；

该正位移量画面像素的灰阶值变化介于(0～N)；

该负位移量画面像素的灰阶值变化介于(-N～0)；

当该正位移量画面叠加至该第二调整影像画面时，其叠加后灰阶值变化介于范围(N～2^M-1)而小于该原始范围(0～2^M-1)；

当该负位移量画面叠加至该第二调整影像画面时，其叠加后灰阶值变化介于范围(0～2^M-N-1)而小于该原始范围(0～2^M-1)。

11.一种显示系统，用以显示第一原始影像画面供使用者观看，其特征在于，该显示系统包括：

显示装置，包括复数个显示区域；

光笔装置；以及

控制装置，内建有坐标画面，该坐标画面包括复数个定位编码图案分别对应于该复数个显示区域，使各个显示区域均对应至一个独特的定位编码图案，该独特的定位编码图案代表对应的该些个显示区域的位置坐标，该控制装置用以判断该光笔装置位于该显示装置前的待定位区域；

其中，该控制装置根据该坐标画面产生对应的正坐标画面及负坐标画面，该正坐标画面与该负坐标画面相减得到该坐标画面；该控制装置将该正坐标画面及该负坐标画面分别与该第一原始影像画面相叠加以产生第一显示画面及第二显示画面；

于第一图框时段中，该控制装置驱动该显示装置显示该第一显示画面，并驱动该光笔装置自该第一显示画面撷取对应于该待定位区域的第一选取画面；

于第二图框时段中，该控制装置驱动该显示装置显示该第二显示画面，并驱动该光笔装置自该第二显示画面撷取对应于该待定位区域的第二选取画面；

该控制装置将该第一选取画面与该第二选取画面相减产生待定位编码图案，并自该复数个定位编码图案中比对出与该待定位编码图案相同的定位编码图案，以该相同的定位编码图案对应的位置坐标作为该待定位区域的位置坐标。

12.一种显示系统，用以显示第一原始影像画面供使用者观看，其特征在于，该显示系统包括：

显示装置，包括复数个显示区域；

光笔装置；以及

控制装置，内建有坐标画面，该坐标画面包括复数个定位编码图案分别对应于该复数个显示区域，使对应于相同水平方向位置坐标的各个显示区域均对应至一个独特的定位编码图案，该独特的定位编码图案代表对应的该些个显示区域的水平方向位置坐标，该控制装置用以判断该光笔装置位于该显示装置前的待定位区域；

其中，该控制装置根据该坐标画面产生对应的正坐标画面及负坐标画面，该正坐标画面与该负坐标画面相减得到该坐标画面；该控制装置将该正坐标画面及该负坐标画面分别与该第一原始影像画面相叠加以产生第一显示画面及第二显示画面；

于第一图框时段中，该显示装置显示该第一显示画面，该光笔装置自该第一显示画面撷取对应于该待定位区域的第一选取画面；

于第二图框时段中，该显示装置显示该第二显示画面，该光笔装置自该第二显示画面撷取对应于该待定位区域的第二选取画面；

该控制装置将该第一选取画面与该第二选取画面相减产生待定位编码图案，并自该复数个定位编码图案中比对出与该待定位编码图案相同的定位编码图案，以该相同的定位编码图案对应的位置坐标作为该待定位区域的位置坐标，藉此辨识该待定位编码图案对应的待定位区域的水平方向位置坐标；

该控制装置感测该第一选取画面的第一画面更新时点或及该第二选取画面的第二画面更新时点二者之一，并根据该第一画面更新时点或第二画面更新时点二者之一，参考与该显示装置的图框更新起始点的时间关系，找出与该选取画面对应的该待定位区域的垂直方向位置坐标。

13.如权利要求11或12所述的显示系统，其特征在于，该待定位编码图案是根据该第一选取画面及该第二选取画面的相对应各像素的灰阶值相减后的差值产生。

14.如权利要求11或12所述的显示系统，其特征在于，该显示装置内建有位移量画面，该光笔装置包括用以产生重力方向资讯的重力感测装置，该位移量画面包括复数个周期性排列的位移量编码图案，该位移量编码图案在任两个显示区域间的出现次数，代表该两个显示区域相隔的间距，该显示装置用以显示第二原始影像画面；当欲侦测该光笔装置的相对位移量时，该控制装置根据该位移量画面产生对应的正位移量画面及负位移量画面，该正位移量画面与该负位移量画面相减得到该位移量画面；

于第三图框时段中，该显示装置显示第三显示画面，该第三显示画面是将该正位移量画面与该第二原始影像画面相叠加所产生，该光笔装置自该第三显示画面撷取第三选取画面；

于第四图框时段中，该显示装置显示第四显示画面，该第四显示画面是将该负位移量画面与该第二原始影像画面相叠加所产生，该光笔装置自该第四显示画面撷取第四选取画面；

该控制装置将该第三选取画面与该第四选取画面相减产生测得图案，该光笔装置重复撷取获得复数个测得图案，该控制装置依据该复数个测得图案找出测得移动量，并根据该测得移动量及该重力感测装置产生的该重力方向资讯产生该光笔装置的相对位移量。

15.如权利要求14所述的显示系统，其特征在于该光笔装置前端还包括触动开关，当该触动开关由「未接触状态」变更为「接触状态」，且「接触状态」未达一预设时段前，该显示装置显示该坐标画面以决定该待定位区域的位置坐标；及当该触动开关保持为「接触状态」超过该预设时段后，该显示装置显示该位移量画面以决定该光笔装置的相对位移量。

16.如权利要求14所述的显示系统，其特征在于该光笔装置还包括透镜与影像感测器，当该光笔装置前端接触于该显示装置时，该透镜将显示装置画面成像于该影像感测器上；

当该影像感测器判断该显示装置画面由「未能成像于该影像感测器上」变更为「能成像于该影像感测器上」并成像未达一预设时段前，该显示装置显示该坐标画面以决定该待定位区域的位置坐标；及

当该影像感测器判断该显示装置画面保持为「能成像于该影像感测器上」超过该预设时段后，该显示装置显示该位移量画面以决定该光笔装置的相对位移量。

17.如权利要求14所述的显示系统，其特征在于

当该显示装置尚未决定该待定位区域的位置坐标前，该显示装置显示该坐标画面以让该控制装置决定该待定位区域的位置坐标；及

当该显示装置已经决定该待定位区域的位置坐标后，该显示装置显示该位移量画面以让该控制装置决定该光笔装置的相对位移量。

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