CN101957696A - 光学触控模块与光学触控显示器 - Google Patents

Abstract

一种光学触控模块与光学触控显示器。该光学触控模块使显示元件具有触控功能。该显示元件具有显示面与位在显示面前的感测空间。该光学触控模块包括第一触控单元、第二触控单元、连接其间的接口电路及传输接口。第一触控单元配置在显示面旁的一角落，第二触控单元配置在显示面旁的另一角落。传输接口电性连接第一触控单元与第二触控单元的至少其中之一。当触控物体进入感测空间时，第一触控单元与第二触控单元感测到触控物体而分别产生一维坐标信号，这些一维坐标信号汇集至第一触控单元与第二触控单元的其中之一，并转换成二维坐标信号后从传输接口传出光学触控模块。本发明还揭示了一种光学触控显示器。

Description

光学触控模块与光学触控显示器

技术领域

本发明涉及一种触控模块与触控显示器，特别是涉及一种光学触控模块与光学触控显示器。

背景技术

近年来，由于影像显示技术不断地进步，触控式显示器因为具有可直接通过接触方式进行输入的优点，已成为现今市面上常见的一种显示装置，并且广泛地应用于各类电子产品中，例如自动柜员机、销售点终端机、游客导览系统或工业控制系统等。

现有技术中有多种实现触控接口的方式。举例而言，有些现有液晶显示器在面板上贴附一层触控膜，来实现电容式或电阻式触控。或者，亦有现有技术将微小的触控元件作在液晶显示面板内。

另亦有现有技术采用光学感测的方式来判断手指或触控笔相对于屏幕的位置，其是利用多个光学感测元件分别感测手指或触控笔在相对于屏幕位置，进而将感测信号传送至额外设置的一控制器中，再藉由控制器对这些感测信号进行运算处理而得知物体相对于屏幕的位置。然而，此举却必须在屏幕或操作平台上另行设置包括控制器的相关装置，因而容易造成额外的制造成本且降低触控效能。

发明内容

本发明提供一种光学触控模块，具有整合式的触控单元。

本发明提供一种光学触控显示器，其整合触控单元及传输接口而具有较佳的触控效能。

本发明的一实施例提出一种光学触控模块，适用于一显示器，以使显示器具有触控功能。显示器具有一显示面与位在显示面前的一感测空间。光学触控模块包括一第一触控单元、一第二触控单元、一接口电路以及一传输接口。第一触控单元配置在显示面旁的一角落，而第二触控单元配置在显示面旁的另一角落。接口电路连接在第一触控单元与第二触控单元之间。传输接口电性连接至第一触控单元与第二触控单元的至少其中之一。当至少一触控物体进入感测空间时，第一触控单元与第二触控单元感测到触控物体而分别产生一一维座标信号，这些一维座标信号汇集至第一触控单元与第二触控单元的其中之一，并转换成一二维座标信号后从传输接口传出光学触控模块。

本发明的一实施例提出一种光学触控显示器，包括一显示元件、一第一触控单元、至少一第二触控单元以及一传输接口。显示元件具有一显示面与位在显示面前的一感测空间。第一触控单元包括一第一系统芯片组与一储存元件。第二触控单元包括与第一系统芯片组电性连接的一第二系统芯片组。传输接口电性连接第一触控单元。当至少一触控物体进入感测空间时，第一触控单元与第二触控单元感测到触控物体而分别产生一一维座标信号，这些一维座标信号汇集至储存元件，并经第一系统芯片组转换成一二维座标信号后从传输接口传出第一触控单元。

基于上述，在本发明的上述实施例中，藉由将光学触控显示器中的光学触控模块区分为多个触控单元，并将各个触控单元所产生的一维座标信号汇集至具有储存元件的其中的一触控单元，以使这些一维座标信号转换成一二维座标信号，并经由一传输接口传送出光学触控模块。此举将触控单元内的相关系统芯片组整合在一起，以藉此提高光学触控模块与光学触控显示器的执行效率。

为使本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并结合附图详细说明如下。

附图说明

图1是本发明一实施例的一种光学触控显示器的示意图。

图2是图1的光学触控显示器中光学触控模块的方块图。

图3是本发明另一实施例的光学触控显示器的示意图。

图4是图3的光学触控显示器中光学触控模块的方块图。

图5是本发明又一实施例的一种光学触控模块中第一触控单元的方块图。

图6是本发明又一实施例的一种光学触控模块中第一触控单元的方块图。

图7是本发明又一实施例的一种光学触控模块的方块图。

附图符号说明

10、30：光学触控显示器

20：触控物体

100、300、600：光学触控模块

110、410、510、610：第一触控单元

112、412、512：第一系统芯片组

112a、122a、412a：感测器

112b、122b、316、412b、512b：信号处理器

114、312、412c、512c：储存元件

114a：第一固件

114b：第二固件

116：第一光源

118：第一电路板

120、620：第二触控单元

122：第二系统芯片组

124：第二光源

126：第二电路板

130、340：接口电路

140、314：传输接口

200：显示元件

310：网络摄影机

320、330：触控单元

P1：感测空间

S1：显示面

具体实施方式

图1是本发明一实施例的一种光学触控显示器的示意图。图2是图1的光学触控显示器中光学触控模块的方块图。请同时参考图1及图2，在本实施例中，光学触控显示器10包括一光学触控模块100与一显示元件200，其中显示元件200具有一显示面S1与位在显示面S1前的一感测空间P1。光学触控模块100配置在显示面S1旁，光学触控模块100包括一第一触控单元110、一第二触控单元120、一接口电路130以及一传输接口140。

在本实施例中，第一触控单元110包括一第一电路板118与封装在第一电路板118上且相互电连接的一第一系统芯片组112、一储存元件114与一第一光源116。第二触控单元120包括一第二电路板126与封装在第二电路板126上且相互电连接的一第二系统芯片组122与一第二光源124。接口电路130为一串行周边接口(Serial Peripheral Interface，SPI)电路，其连接在第一触控单元110与第二触控单元120之间，藉以同步这些触控元件110、120的序列数据。

当至少一触控物体20(在图1中是以一个手指作为触控物体20)进入感测空间P1时，第一触控单元110的第一系统芯片组112与第二触控单元120的第二系统芯片组122会感测到此触控物体20而分别产生一维座标信号。此时位在第一触控单元110的储存元件114便会接收来自第一系统芯片组112与第二系统芯片组122的一维座标信号，并藉由一编译程序将这些一维座标信号转换成一二维座标信号后，再将此二维座标信号从传输接口140传送出触控模块100。在本实施例中，传输接口140为一通用串行总线，亦可为其他人机接口装置。

基于上述，本实施例将光学触控模块100分隔为至少两个触控单元，并将储存元件114整合于其中之一的触控单元110中，以使配置有储存元件的触控单元(在本实施例中为第一触控单元110)尚能将来自其他触控单元的一维座标信号转换成二维座标信号。换句话说，本实施例将触控单元110、120区分为彼此具有主(master)、从(slave)的相对关系，其中作为主触控单元的第一触控单元110同时兼具产生一维座标信号与将一维座标信号转换成二维座标信的功能。如此一来，第一触控单元110除了与第二触控单元120具有相同的触控感应功能之外，尚能对一维座标信号进行汇集与转换，因此能有效地提升光学触控模块100的执行效率。

再加以详述如下，在本实施例中，第一系统芯片组112与第二系统芯片组122是藉由系统芯片(system on chip，SoC)技术将感测器112a、122a与信号处理器112b、122b整合于单一芯片中，其中感测器112a、122a的感测面朝向感测空间P1。在此，感测空间P1定义为显示面S1前第一光源116、第二光源124发射的光线所能涵盖且感测器112a、122a所能感测到的空间，其位置与范围例如为图1所绘示的虚线框的位置与范围。此外，第一光源116、第二光源124以及感测器112a、122a可再装设成像元件(未绘示)，其例如为针孔或透镜，用以将从第一光源116、第二光源124所发射的光线能涵盖感测空间220，并使触控物体20所反射的光线投射于感测器112a、122a上。此外，第一系统芯片组112与第二系统芯片组122内的感测器112a、122a、信号处理器112b、122b以及光源116、124亦能被封装在一单一芯片封装中(system in package，SiP)。在此，本实施例并未对上述相关元件的组成方式予以限制。

具体而言，第一光源116与第二光源124分别发射进入感测空间P1的光线，当触控物体20进入感测空间P1时，感测器112a、122a会感测到触控物体20所反射的光线，而此触控物体20成像于感测器112a、122a上的即为一亮点或一暗点。此时感测器112a、122a便会产生感测信号传送至信号处理器112b、122b，而信号处理器112b、122b便会根据对应的感测器112a、122a所感测到的光线亮度变化判断出触控物体20的位置，以产生一维座标信号。在此，一维座标信号例如是代表触控物体20所反射的光线入射至感测器112a、122a的入射角。

接着，第一触控单元110的储存元件114便会汇集这些一维座标信号，并经由储存元件114中的编译程序而从这些一维座标信号判断出触控物体20相对于显示面S1的位置。举例来说，储存元件114的编译程序可根据光线入射第一、第二触控单元110、120的两个不同的感测器112a、122a的两个入射角而计算出触控物体20相对于显示面S1的位置。

最后，当储存元件114中的编译程序计算出触控物体20相对于显示面S1的位置后，便会传送一二维座标信号经由传输接口140至一操作平台90。如此一来，操作平台90便可判断出触控物体20相对于显示面S 1所显示的画面的位置，进而实现触控功能。在本实施例中，操作平台90例如为一电脑，然而，在其他实施例中，操作平台90亦可以是一手机本体、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)本体、数字相机本体或其他适当的电子控制系统或电子元件。

在本实施例中，第一光源116、第二光源124例如为发光二极管(lightemitting diode，LED)、激光二极管(laser diode)或其他适当的发光元件，而触控物体20例如为使用者的手指或触控笔的笔尖，但本实施例并不以此为限。本实施例亦未限制光源116、124的数量及第一触控单元110、第二触控单元120配置在显示元件200上的位置，设计者可依据使用需求而予以变更。

另一方面，本实施例并未限定从触控单元120(即第二触控单元120)的数量，设计者可依据光学触控显示器10的触控需求而予以增减。在其他未绘示的实施例中，可藉由增加从触控单元(即第二触控单元120)的数量而提升光学触控模块100判断触控物体20的位置的准确度。而在上述本实施例中仅以一第二触控单元120作为说明。再者，并发明亦未限制各个触控单元110或120所产生的一维座标信号的传输汇集机制，亦即在本发明的另一未绘示的实施例中，光学触控模块包括一第一触控单元与多个第二触控单元，其中第一触控单元与第二触控单元所产生的一维座标信号可先汇集至第二触控单元的其中之一并转换成二维座标信号。另外，亦可使这些一维座标信号汇集至第二触控单元的其中之一后，再传送至第一触控单元以转换成二维座标信号。此举同样能达到上述实施例相同的效果。

本实施例亦未限定储存元件114必须与特定的触控单元110或120电性连接。在此，储存元件114仅需和触控单元110或120的其中之一电性连接即可。换句话说，与储存元件114电性连接的任一触控单元即可成为本发明的主触控单元(即第一触控单元110)。

举例来说，在另一未绘示的实施例中，触控模块包括一第一触控单元、一第二触控单元与一第三触控单元，其分别配置在显示面的上方与两侧，且彼此电性连接，而其中储存元件与第一触控单元结合在一印刷电路板上，故而在本实施例中，第一触控单元便会成为主触控单元。

图3是本发明另一实施例的光学触控显示器的示意图。图4是图3的光学触控显示器中光学触控模块的方块图。请同时参考图3及图4，光学触控显示器30包括光学触控模块300与显示元件200，光学触控模块300配置在显示元件200的显示面旁。以下仅针对与上述实施例不同的部分加以叙述，而与上述实施例相同的部分便不再赘述，。

在本实施例中，光学触控模块300包括一网络摄影机(webcam)310、两个触控单元320、330以及接口电路340，其中接口电路340连接在触控单元320、330与网络摄影机310之间。同样地，本实施例并未限制触控单元320、330的数量以及其配置在显示元件200上的位置。再者，本实施例的触控单元320、330于结构及功能上皆与图2的第二触控单元120相同，因此其相关叙述请参考上述实施例，在此便不再赘述。

与上述实施例不同的是，网络摄影机310包括储存元件312与传输接口314，在本实施例中，传输接口例如为一通用串行总线(universal serial bus，USB)。当触控物体20进入感测空间P1时，触控单元320、330所产生的一维座标信号便会经由接口电路340汇集至网络摄影机310的储存元件312中，并经由一信号处理器316转换成一二维座标信号后从传输接口314传送至操作平台90。换句话说，本实施例的网络摄影机310具有上述实施例中第一触控单元110的类似功能，亦即本实施例的触控单元320、330能藉由已配置于显示元件200上的网络摄影机310而达到与上述实施例相同的触控功能。

图5是本发明又一实施例的一种光学触控模块中第一触控单元的方块图。请参考图5，与上述图2实施例不同的是，在第一触控单元410中，储存元件412c与第一系统芯片组412的感测器412a、信号处理器412b是制作于单一晶粒上，藉以提高第一系统芯片组412的信号处理速度。此外，储存元件412c亦可为一一次性烧录元件(one time programming，OTP)。

图6是本发明又一实施例的一种光学触控模块中第一触控单元的方块图。请参考图6，与图5实施例同样的目的，为了提高第一系统芯片组512的信号处理速度，在本实施例的第一触控单元510中，信号处理器512b为一集成电路(integrated circuit，IC)，而储存元件512c为集成电路上的一静态随机存取储存器(static random access memory，SRAM)，此举同样也能达到上述实施例的效果。

基于上述，无论储存元件114、412c、512c与第一系统芯片组112、412、512的钮成结构为何，任何能让第一系统芯片组112、412、512达到上述汇集与转换座标信号的功能者，皆可适用于本发明的实施例。

图7是本发明又一实施例的一种光学触控模块的方块图。请参考图7，在本实施例中，光学触控模块600包括一第一触控单元610、一第二触控单元620、一接口电路130以及一传输接口140。第一触控单元610与第二触控单元620配置在显示面S1(标示于图1)旁，且第一触控单元610安装有一第一固件114a，第二触控单元620安装有一第二固件114b。传输接口140电性连接第二触控单元620。

详细而言，第一触控单元610与第二触控单元620各包括彼此电性连接的一第一光源116、一第一系统芯片组112以及一储存元件114，亦即在组成结构上，第一触控单元610与第二触控单元620均等同于图1实施例的第一触控单元110，而其中不同处即在于安装在不同触控单元610、620中储存元件114的第一固件114a与第二固件114b。据此，对于相同处便不再予以赘述。

当触控物体20(标示于图1)进入感测空间P1(标示于图1)后，第一触控单元610与第二触控单元620分别感测到感测空间P1中的光线变化，并分别藉由第一固件114a与第二固件114b产生一维座标信号。接着，这些一维座标信号汇集至第二触控单元620，至此，第二触控单元620便藉由第二固件114b将这些一维座标信号转换成二维座标信号，并经由传输接口140传出光学触控模块600。

此外，第一固件114a与第二固件114b被安装在储存元件114内，因此本实施例的光学触控模块600亦不限定储存元件114与第一系统芯片组112的组成关系。在本实施例的光学触控模块600，其组成结构如同图5的实施例所描述的结构而加以实施，储存元件114可类似图5的储存元件412c，其与感测器112a、信号处理器112b一同制作于单一晶粒上或是为一次性烧录元件。再者，于另一未绘示的实施例中，储存元件亦可类似图6的储存元件512c，其为集成电路上的一静态随机存取储存器。

另一方面，在本发明另一未绘示的实施例中，光学触控模块600亦可包括如图3及图4的网络摄影机310，使其具有储存元件114与传输接口140，而第二固件114b可被安装在网络摄影机310内的储存元件114，以让本实施例的光学触控模块同样也能达到与上述实施例相同的功能。

综上所述，在本发明的上述实施例中，藉由将触控模块区分为主、从触控单元，并将储存元件整合于主触控单元中，而使主触控单元同时具有触控感测以及信号处理、座标演算的功能，并以先期运算而降低数据传输量，藉以有效地节省传输时间，而使触控模块与应用此触控模块的触控屏幕具有更高的触控效率。再者，本发明亦利用已装设在电子装置上的网络摄影机的储存元件与传输接口，而使触控单元所产生的一维座标信号经由网络摄影机进行演算并传送出触控模块，而达到与上述同样的功能。

虽然本发明已以实施例揭示如上，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，可作若干的更动与润饰，故本发明的保护范围以本发明的权利要求为准。

Claims (24)

1.一种光学触控模块，适用于一显示元件，以使该显示元件具有触控功能，该显示元件具有一显示面与位在该显示面前的一感测空间，该光学触控模块包括：

至少一第一触控单元，配置在该显示面旁的一角落；

至少一第二触控单元，配置在该显示面旁的另一角落；

一接口电路，连接在该第一触控单元与该第二触控单元之间；以及

一传输接口，电性连接至该第一触控单元与该第二触控单元的至少其中之一，当至少一触控物体进入该感测空间时，该第一触控单元与该第二触控单元感测到该触控物体而分别产生一一维座标信号，该一维座标信号汇集至该第一触控单元与该第二触控单元的其中之一，并转换成一二维座标信号后从该传输接口传出该光学触控模块。

2.如权利要求1所述的光学触控模块，其中该第一触控单元包含一第一系统芯片组与一储存元件，而该第二触控单元包括一第二系统芯片组，该储存元件电性连接该第一系统芯片组与该第二系统芯片组，当该触控物体进入该感测空间时，该第一系统芯片组与该第一系统芯片组感测到该触控物体而分别产生该一维座标信号，该一维座标信号汇集至该储存元件，并经该第一系统芯片组转换成该二维座标信号。

3.如权利要求2所述的光学触控模块，还包括至少一光源，适于朝向该感测空间发出光线，当该触控物体进入该感测空间时，该第一系统芯片组与该第二系统芯片组感测到该触控物体所反射的光线，并判断出该触控物体相对于该显示面的位置而分别产生该一维座标信号。

4.如权利要求2所述的光学触控模块，其中该第一系统芯片组与该第二系统芯片组各包括：

一感测器，当该触控物体进入该感测空间时，该感测器会感测到该触控物体所反射的光线，而产生一感测讯号；以及

一信号处理器，电性连接该感测器，该信号处理器接收该感测讯号而判断该触控物体相对于该显示面的位置，并产生该一维座标信号。

5.如权利要求4所述的光学触控模块，其中该储存元件、该感测器与该信号处理器是制作于单一晶粒上。

6.如权利要求4所述的光学触控模块，其中该第一系统芯片组的该信号处理器为一集成电路，而该储存元件为该集成电路上的一静态随机存取储存器。

7.如权利要求2所述的光学触控模块，其中该储存元件为一串行快闪存储器。

8.如权利要求2所述的光学触控模块，其中该储存元件为一一次性烧录元件。

9.如权利要求1所述的光学触控模块，其中该接口电路为一串行周边接口电路。

10.如权利要求1所述的光学触控模块，其中该传输接口为一通用串行总线。

11.如权利要求1所述的光学触控模块，其中该光学触控模块包括一第一触控单元与多个第二触控单元，且该第一触控单元与该第二触控单元所产生的该一维座标信号汇集至该第二触控单元的其中之一。

12.如权利要求11所述的光学触控模块，其中该第二触控单元所产生的该一维座标信号汇集至该第二触控单元的其中之一后再传送至该第一触控单元。

13.一种光学触控显示器，包括：

一显示元件，具有一显示面与位在该显示面前的一感测空间；

一第一触控单元，包括：

一第一系统芯片组；

一储存元件；

至少一第二触控单元，包括：

一第二系统芯片组，其中该第一系统芯片组电性连接至该第二系统芯片组；以及

一传输接口，电性连接该第一触控单元，当至少一触控物体进入该感测空间时，该第一触控单元与该第二触控单元感测到该触控物体而分别产生一第一信号，该第一信号汇集至该储存元件，并经该第一系统芯片组转换成一第二信号后从该传输接口传出该第一触控单元。

14.如权利要求13所述的光学触控显示器，其中该第一触控单元为一网络摄影机，具有该储存元件与该传输接口。

15.如权利要求13所述的光学触控显示器，还包括一串行周边接口电路，电性连接在该第一触控单元与该第二触控单元之间。

16.如权利要求13所述的光学触控显示器，其中该传输接口为一通用串行总线。

17.如权利要求13所述的光学触控显示器，其中该第一信号分别为一一维座标信号，而该第二信号为一二维座标信号。

18.如权利要求17所述的光学触控显示器，还包括至少一光源，适于朝向该感测空间发出光线，当该触控物体进入该感测空间时，该第一系统芯片组与该第二系统芯片组感测到该触控物体所反射的光线，并判断出该触控物体相对于该显示面的位置而分别产生该一维座标信号。

19.如权利要求17所述的光学触控显示器，其中该第一系统芯片组与该第二系统芯片组各包括：

一感测器，当该触控物体进入该感测空间时，该感测器会感测到该触控物体所反射的光线，而产生一感测讯号；以及

一信号处理器，电性连接该感测器，该信号处理器接收该感测讯号而判断该触控物体相对于该显示面的位置，并产生该一维座标信号。

20.如权利要求19所述的光学触控显示器，其中在该第一系统芯片组中，该储存元件、该感测器与该信号处理器系制作于单一晶粒上。

21.如权利要求19所述的光学触控显示器，其中该第一系统芯片组的该信号处理器为一集成电路，而该储存元件为该集成电路上的一静态随机存取储存器。

22.如权利要求13所述的光学触控显示器，其中该储存元件为一一次性烧录元件。

23.如权利要求13所述的光学触控显示器，其中该储存元件为一串行快闪存储器。

24.一种光学触控显示器，包括：

一显示元件，具有一显示面与位在该显示面前的一感测空间；

一网络摄影机，配置在该显示面旁，该网络摄影机具有一通用串行总线；

至少两个触控单元，配置在该显示面旁且电性连接该网络摄影机，各该触控单元包括：

一系统芯片组，该系统芯片组具有一感测器，且该感测器面向该感测空间；以及

至少一不可见光源，用以产生一不可见光分布于该感测空间中；

一储存元件，配置在该些触控单元与该网路摄影机的其中之一，电性连接该系统芯片组；

其中当至少一触控物体进入该感测空间时，该触控单元感测到该触控物体而分别产生的信号，经由该通用串行总线传出该网络摄影机。

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