CN102237015B - 光学式触摸显示系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光学式触摸显示系统及其方法。所述系统包括显示器、处理器、发光控制模块和光感应模块。显示器包括显示面板和背光模块，可发出可见光和不可见光。处理器接收多张画面并控制显示面板显示这些画面。发光控制模块根据时间交错模式或画面分配模式控制背光模块选择性地发出可见光和不可见光。光感应模块检测显示器的表面的不可见光信号，而处理器根据不可见光信号判断对象在显示器的表面的位置。
Description
技术领域
本发明是涉及一种光学式触摸显示系统及其方法，特别是，涉及一种背光模块选择性发出可见光和不可见光的光学式触摸显示技术。
背景技术
目前，触摸式操作界面越来越受重视，其中，小尺寸屏幕大部分通过电阻式、电容式等技术来实现。而随着触摸式屏幕的尺寸逐渐多样化，针对大尺寸的触摸式屏幕，例如，17-30寸的屏幕，主要以红外光配上外挂在面板之外的前框的图像提取模块的光学式触摸技术来实施。光学式触摸技术主要是在屏幕的左上角和右上角分别设置红外光传感器和红外光源，并在外围设置反光条(reflector)。通过两个红外光源发出红外光并照射到反光条来形成光幕，再通过两个红外光传感器接收光幕上的结果，当有对象触碰屏幕时，对象会遮挡住光幕从而在红外光传感器的接收画面上产生阴暗区，因此，通过阴暗区位置和三角函数即可算出对象触碰位置。
在另一种光学式触摸技术中，上述红外光源设置在显示器内，位于面板下，所发出的红外光透过面板到达外部，照射位于显示屏幕表面的对象。在接收画面中，对象被红外光照射的区域比其它区域的亮度较高，所以可以通过图像处理的方式分析出对象在接收画面的位置，再通过明亮区位置以及三角函数即可算出对象触碰位置。这种光学式触摸技术不需反光条，可有效地降低显示器的厚度。然而，红外光透过面板时容易受到显示画面的影响，使得接收画面上的明亮区不明显，导致触摸灵敏度下降。
发明内容
由于现有技术中存在上述问题，本发明的一个目的是提供一种光学式触摸显示系统及其方法，以降低显示画面对于不可见光触摸判断的影响。
根据本发明的目的，提出一种光学式触摸显示系统，所述系统包括显示器、处理器、发光控制模块和光感应模块。显示器包括显示面板和背光模块，可发出可见光和不可见光。处理器接收多张画面并控制显示面板显示这些画面。发光控制模块根据时间交错模式或画面分配模式控制背光模块选择性地发出可见光和不可见光。光感应模块检测显示器的表面的不可见光信号，而处理器根据不可见光信号判断对象在显示器的表面的位置。
其中，光感应模块设置在显示器的边缘，或是设置在显示器内与显示面板对应的区域。
其中，在时间交错模式中，发光控制模块控制背光模块以在显示面板显示多张画面中的一张时发出可见光。
其中，在时间交错模式中，发光控制模块控制背光模块以在显示面板不显示多张画面时发出不可见光。
其中，背光模块发出可见光的第一时隙与发出不可见光的第二时隙之间的交错模型是固定模型、周期性模型或触发性模型。
其中，在画面分配模式中，发光控制模块控制背光模块的第一部分发出可见光，并控制背光模块的第二部分发出不可见光。
其中，发光控制模块时序性地改变第一部分和第二部分的配置区域。
根据本发明之目的，还提出一种光学式触摸显示方法，适用于显示器，所述显示器包括显示面板和背光模块，所述背光模块发出可见光和不可见光，所述光学式触摸显示方法包括下列步骤：接收所张画面，并控制显示面板显示所述多张画面；根据时间交错模式或画面分配模式控制背光模块选择性地发出可见光和不可见光；使用光感应模块检测显示器的表面的不可见光信号；根据不可见光信号判断对象在显示器的表面的位置。
其中，光感应模块设置在显示器的边缘，或是设置在显示器内与显示面板对应的区域。
其中，光学式触摸显示方法还包括：在时间交错模式中，控制背光模块以在显示面板显示多张画面中的一张时发出可见光。
其中，光学式触摸显示方法还包括：在时间交错模式中，控制背光模块以在显示面板不显示多张画面时发出不可见光。
其中，背光模块发出可见光的第一时隙与发出不可见光的第二时隙之间的交错模型是固定模型、周期性模型或触发性模型。
其中，光学式触摸显示方法还包括：在画面分配模式中，控制背光模块的第一部分发出可见光，并控制背光模块的第二部分发出不可见光。
其中，光学式触摸显示方法还包括：时序性地改变第一部分和第二部分的配置区域。
附图说明
图1是本发明的光学式触摸显示系统的第一实施例框图；
图2是本发明的光学式触摸显示系统的时间交错模式的范例示意图；
图3是本发明的光学式触摸显示系统的画面分配模式的范例示意图；
图4是本发明的光学式触摸显示系统的第一实施例示意图；
图5是本发明的光学式触摸显示系统的第二实施例框图；
图6是本发明的光学式触摸显示方法的第一实施例流程图；以及
图7是本发明的光学式触摸显示方法的第二实施例流程图。
主要组件符号说明：1为光学式触摸显示系统，11、51为显示器，111为显示面板，112为背光模块，113为可见光光源，114为不可见光光源，115为显示驱动单元，12为处理器，121为画面，122为坐标计算单元，123为图像处理单元，13为发光控制模块，131为时间交错模式，132为画面分配模式，14、54为光感应模块，141、541为不可见光信号，21、22、31为表示画面的平行四边形方块，311、312为部分区域，61～64为步骤流程，71～76为步骤流程，ST1、ST2为时隙，θ为视角。
具体实施方式
参照图1，图1是本发明的光学式触摸显示系统的第一实施例框图。图中，光学式触摸显示系统1包括显示器11、处理器12、发光控制模块13和光感应模块14。显示器11包括显示面板111、背光模块112和显示驱动单元115，背光模块112包括可见光光源113和不可见光光源114。可见光光源113发出可见光以用于画面显示，不可见光光源114发出不可见光(例如，红外光)以用于触摸检测。其中，可见光光源113较佳为白光光源或是包含红光光源、绿光光源和蓝光光源；不可见光光源114较佳为红外光光源，例如，红外光发光二极管或是发光光谱覆盖至红外光光谱的红光发光二极管。显示面板111较佳为液晶面板。
处理器12包括图像处理单元123和坐标计算单元122。图像处理单元123的功能优选地包括图像数字化、图像解压缩或格式调整。处理器12接收多张画面121，然后通过图像处理单元123对其进行计算处理，然后显示器11显示多张画面121。其中，处理器12将画面121传送至显示驱动单元115内的缓冲存储器，并控制显示驱动单元115驱动显示面板111来显示这些画面121。其中，与驱动显示面板111显示画面相关的技术是本领域的普通技术人员所熟知的，所以在此不再赘述。发光控制模块13控制可见光光源113发出可见光使其透过显示面板111到达显示器11的外部，这样，用户可观看到显示面板111显示的画面121；发光控制模块13还控制不可见光光源114发出不可见光使其透过显示面板111到达显示器11的外部，光感应模块14检测显示器11的表面的不可见光信号141，而处理器12的坐标计算单元122根据不可见光信号141计算出对象在显示器11的表面的位置。其中，光感应模块14设置在显示器的边缘，或是设置在显示器内的与显示面板对应的区域。光感应模块14较佳为摄影机。其中，不可见光信号141较佳为一维红外光图像或是二维红外光图像。
由于显示面板111所显示的画面内容可能会阻挡不可见光光源114发出的不可见光，从而影响触摸检测，因此，发光控制模块13可根据时间交错模式131或画面分配模式132控制背光模块112来选择性地发出可见光和不可见光，以降低不可见光受到显示画面的影响程度。在时间交错模式131中，背光模块112发出可见光的时隙(time slot)ST1与发出不可见光的时隙ST2交错配置。即，当显示面板显示画面121时，发光控制模块13控制背光模块112发出可见光，而当显示面板111不显示画面121时发出不可见光。当显示面板111不显示画面121时其每一像素的光学特性大致相同，较佳为设定为对不可见光穿透影响较低的状态。例如，如果以液晶面板来实现显示面板111，则不显示画面121时，每一像素的液晶偏转角度大致相同，均为0度或180度，这样将对不可见光的穿透影响降到最低。这样，背光模块112交错地发出可见光和不可见光，在不影响用户的观看感受的情况下，有效避免不可见光被阻挡而导致触摸灵敏度的降低。
其中，用于可见光与不见可光的时隙配置的交错模型较佳为固定模型、周期性模型或触发性模型。参照图2，图2示出本发明的光学式触摸显示系统的时间交错模式的示例示意图。图中，每一个平行四边形方块21表示显示面板111显示的画面并且背光模块112发出可见光；而斜线绘制的平行四边形方块22表示显示面板111不显示画面而背光模块112发出不可见光，上述平行四边形方块根据时间先后顺序排列。示例(A)表示固定模型，发出可见光的时隙ST1与发出不见可光的时隙ST2以一定比例配置，例如，示例(A)所示的时隙ST1与时隙ST2的比例为2∶1。
示例(B)表示周期性模型，即，发出可见光的时隙ST1与发出不见可光的时隙ST2的配置进行周期性变化，例如，示例(B)所示的时槽ST1与时槽ST2的周期性配置变化为3∶1∶2∶1∶1∶1。示例(C)表示触发性模型，即，当处理器12判断显示器11的表面有对象时，发光控制模块13提高背光模块112发出不可见光的频率，这样进一步加强触摸灵敏度。例如，处理器12在示例(C)中的时间点T判断出显示器11的表面有对象，所以时间点T之前时隙ST1与时隙ST2的比例为3∶1，时间点T之后的比例便改为1∶1，提高不可见光的发出频率。
在画面分配模式132中，发光控制模块13控制背光模块112的第一部分发出可见光，以及背光模块112的第二部分发出不可见光。请参照图3，图3示出本发明的光学式触摸显示系统的画面分配模式的示例示意图。图中，每一个平行四边形方块31表示显示面板111期望显示的画面，其中，以斜线绘制的部分312表示显示面板111不显示画面而背光模块112发出不可见光的区域，而其它部分311是显示面板111显示画面而背光模块112发出可见光的区域。图中，示例(A)表示画面分成左上、左下、右上及右下四部份，发光控制模块13控制背光模块112在不同时隙按顺序在每一部分系出不可见光。示例(B)表示画面垂直分成四个部份，发光控制模块13控制背光模块112在不同时隙按顺序在每一部分发出不可见光。而示例(C)表示画面以棋盘状分成两部份，发光控制模块13控制背光模块112在不同时隙按顺序在每一部分发出不可见光。上述画面分配方式仅是示例，并不限于此，其它任何逻辑上可行的画面分配方式均包含在本发明的保护范围内。例如，示例(C)的棋盘状，还可以以像素为基本分配单位，相邻的像素在不同时隙分配为与不可见光对应的发光区域。此外，还可根据需要将时间交错模式131和画面分配模式132结合使用。
还可以用自发光显示面板来实施上述显示面板111和背光模块112，例如，有机发光二极管显示面板。如果以发光显示面板来实施，则发光控制模块在时间交错模式或画面分配模式的操作方式与图2和图3所示的内容相同，故在此不再赘述。
参照图4，图4是本发明的光学式触摸显示系统的第一实施例示意图。图中，两个光感应模块14分别设置在显示器11的左上角和右上角，其视角为θ，用于提取显示器表面上的图像。
参照图5，图5是本发明的光学式触摸显示系统的第二实施例方块图。图中，第二实施例与第一实施例的不同之处在于，光感应模块54设置在显示器51内，用于接收外部对象反射的不可见光，以将不可见光信号541输出至处理器12来进行坐标计算。
参照图6，图6是本发明的光学式触摸显示方法的第一实施例流程图。图中，光学式触摸显示方法包含下列步骤。在步骤61，接收多张画面，并控制显示器的显示面板显示多张画面。在步骤62，根据时间交错模式或画面分配模式控制显示器的背光模块选择性地发出可见光和不可见光。在步骤63，使用光感应模块检测显示器的表面的不可见光信号。在步骤64，根据不可见光信号判断对象在显示器的表面的位置。其中，在时间交错模式时，光学式触摸显示方法包含步骤：控制背光模块以在显示面板显示所述多张画面中的一张时发出可见光，而在显示面板不显示多张画面时发出不可见光，如图2所示。其中，背光模块发出可见光的第一时隙与发出不可见光的第二时隙之间的交错模型是固定模型、周期性模型或触发性模型，如图2所的示例(A)、示例(B)和示例(C)。其中，在画面分配模式中，光学式触摸显示方法包含步骤：控制背光模块的第一部分发出可见光，以及背光模块的第二部分发出不可见光，如图3所示。其中，第一部分和第二部分的配置区域时序性地改变。
参照图7，图7是本发明的光学式触摸显示方法的第二实施例流程图。此实施例说明使用触发性模型的交错模型，图中，第二实施例包含下列步骤。在步骤71，接收多张画面，并控制显示器的显示面板显示多张画面。在步骤72使用时间交错模式，根据第一交错比例控制显示器的背光模块交错地发出可见光和不可见光。在步骤73使用至少二个摄影机提取显示器的表面的不可见光图像。在步骤74判断是否有对象在显示器的表面。如果没有，则执行步骤72。如果判断有对象在显示器的表面，在步骤75计算对象的坐标，并在步骤76以第二交错比例控制显示器的背光模块交错地发出可见光和不可见光，在继续执行步骤73。如图2所示的示例(C)，时间点T为判断有对象的时间点，第一交错比例为3∶1，而第二交错比例为1∶1。
以上所述仅是示例性的目的，而非不是限制性的目的。任何未脱离本发明的精神和范围的情况下，而对其进行的等效修改或变化，均应包含在所附权利要求范围内。
Claims (7)
1.一种光学式触摸显示系统，所述系统包括：
显示器，包括显示面板和背光模块，所述背光模块发出可见光和不可见光；
处理器，接收多张画面，并控制显示面板显示所述多张画面；
发光控制模块，根据时间交错模式或画面分配模式控制背光模块选择性地发出可见光和不可见光；以及
光感应模块，检测显示器的表面的不可见光信号；
其中，处理器根据不可见光信号判断对象在显示器的表面的位置，
其中，在时间交错模式中，发光控制模块控制背光模块以在显示面板显示所述多张画面中的一张时发出可见光，
其中，在时间交错模式中，发光控制模块控制背光模块以在显示面板不显示所述多张画面时发出不可见光，
其中，在画面分配模式中，发光控制模块控制背光模块的第一部分发出可见光，并控制背光模块的第二部分发出不可见光。
2.如权利要求1所述的光学式触摸显示系统，其中，光感应模块设置在显示器的边缘或者设置在显示器内的与显示面板对应的区域。
3.如权利要求1所述的光学式触摸显示系统，其中，背光模块发出可见光的第一时隙与发出不可见光的第二时隙之间的交错模型是固定模型、周期性模型或触发性模型。
4.如权利要求1所述的光学式触摸显示系统，其中，发光控制模块时序性地改变第一部分和第二部分的配置区域。
5.一种光学式触摸显示方法，适用于显示器，所述显示器包含显示面板和背光模块，所述背光模块发出可见光和不可见光，所述光学式触摸显示方法包括下列步骤：
接收多张画面，并控制显示面板显示所述多张画面；
根据时间交错模式或画面分配模式控制背光模块选择性地发出可见光和不可见光；
使用光感应模块检测显示器的表面的不可见光信号；
根据不可见光信号判断对象在显示器的表面的位置，
在时间交错模式中，控制背光模块以在显示面板显示所述多张画面中的一张时发出可见光，
在时间交错模式中，控制背光模块以在显示面板不显示所述多张画面时发出不可见光，
在画面分配模式时，控制背光模块的第一部分发出可见光，以及控制背光模块的第二部分发出不可见光。
6.如权利要求5所述的光学式触摸显示方法，其中，背光模块发出可见光的第一时隙与发出不可见光的第二时隙之间的交错模型是固定模型、周期性模型或触发性模型。
7.如权利要求5所述的光学式触摸显示方法，还包括：
时序性地改变第一部分和该第二部分的配置区域。
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