CN102446022A

CN102446022A - 触控屏幕系统

Info

Publication number: CN102446022A
Application number: CN2011102620452A
Authority: CN
Inventors: 范森雄; 黄乃杰; 廖胜泰; 林峰生
Original assignee: Integrated Digital Technologies Inc
Current assignee: Integrated Digital Technologies Inc
Priority date: 2010-10-04
Filing date: 2011-09-06
Publication date: 2012-05-09
Anticipated expiration: 2031-09-06
Also published as: TW201220162A; CN102446022B; TWI454997B

Abstract

一种触控屏幕系统，包括用以显示影像以及接收光学讯号的内嵌式光学触控元件、用以感测手指或非光学触控笔的外嵌式触控元件、与内嵌式光学触控元件连接的第一处理单元、与外嵌式触控元件连接的第二处理单元、以及与第一处理单元和第二处理单元连接的第三处理单元。外嵌式触控元件配置于内嵌式光学触控元件之上。第一处理单元将内嵌式光学触控元件接收的模拟感测讯号转换为第一电子讯号。由外嵌式触控元件所产生的物体感测讯号经第二处理单元处理后产生第二电子讯号。第三处理单元分析第一电子讯号与第二电子讯号并产生有效输出讯号。

Description

触控屏幕系统

技术领域

本发明涉及一种互动式显示面板，特别是涉及一种具有两种触控感测功能的互动式显示面板。

背景技术

显示面板传统上扮演显示讯息的角色或者当其他输入元件或提供一输入至此系统的元件的输出端。互动式元件，例如通过接触显示面板来接收使用者输入的触控面板，其结合输出与输入功能以及让使用者与显示器或与显示器连接的系统互动。举例而言，元件如个人数字助理(personal digitalassistants，PDAs)、移动电话、个人计算机(personal computers，PCs)、平板计算机(tablet PCs)等已结合触控面板以提供给使用者更多种输入方式的选择。

传统的触控面板或触控屏幕有数种不同的设计，例如电阻式、表面声波式、电容式、红外线式设计。所有这些设计典型地需要结合显示元件与另外的触控面板。电阻式、表面声波式、电容式、红外线式触控面板皆需通过使用者的手指或触控笔来操作。内嵌式光学触控显示面板包括显示面板、多个阵列排列的光感测器、多条扫描线、多条读出线。光感测器、多条扫描线以及多条读出线整合在显示面板中。一般而言，光感测器适于接收来自于光学触控笔的光学讯号。扫描线以及读出线与光感测器电性连接，这样一来，光感测器可依序地通过扫描线开启，而由光感测器产生的光电流则通过读出线传递至触控感测集成电路(IC)上。

相应的，一具有内嵌式与外嵌式触控显示面板优点却无其缺点的触控面板是为使用者所需求的。触控显示面板几乎与传统的液晶显示屏幕一起制造，而无明显增加其制造的复杂性。

发明内容

本发明提供一种互动式显示面板，其具有两种触控感应功能。

本发明提供一种触控屏幕系统包括用以显示影像以及接收光学讯号的内嵌式光学触控元件、用以感测手指或非光学触控笔的外嵌式触控元件、与内嵌式光学触控元件电性连接的第一处理单元、与外嵌式触控元件电性连接的第二处理单元、以及与第一处理单元和第二处理单元电性连接的第三处理单元。外嵌式触控元件配置于内嵌式光学触控元件之上。第一处理单元将内嵌式光学触控元件接收的模拟感测讯号转换为第一电子讯号。由外嵌式触控元件所产生的物体感测讯号经第二处理单元处理后产生第二电子讯号。第三处理单元分析第一电子讯号与第二电子讯号并产生有效输出讯号，其中该有效输出讯号包括通过该触控屏幕系统检测的一光点位置与一物体接触位置。

本发明提供一种触控屏幕系统包括显示元件、多个光感测器、处理器、物体感测元件、以及控制器。显示元件具有配置于显示区的多个像素电极。多个光感测器配置于一像素电极所排列的矩阵阵列中，该光感测器藉由光学讯号所激发，并藉由像素电极的讯号线所驱动以转换光学讯号为原始电流讯号。处理器根据经激发的光感测器决定光点位置并根据原始电流讯号产生第一电子讯号。物体感测元件可响应显示区上的实际接触并产生包含一组接触位置座标的第二电子讯号。控制器藉由比较第一电子讯号和第二电子讯号以决定第一电子讯号或第二电子讯号当做输出讯号。

本发明提供一种触控屏幕系统包括光笔、显示器以及运算子。光笔具有一光源以提供一光束。显示器适于感测至少一光束以及触碰显示区的触控笔，此显示器提供一输出以表示光束或触控笔在显示区上的位置。运算子用以处理来自于光束的第一电子讯号以及来自于触控笔的第二电子讯号，运算子会优先根据第一电子讯号产生一组相对应的位置座标。无论来自于内嵌式光学触控面板的接触讯号是否被第一处理单元接收到，运算子皆会根据来自于内嵌式光学触控面板的接触讯号或来自于外嵌式触控面板的接触讯号而输出一输出讯号。因此使用者可更方便地以手指或光学触控笔来操作互动式显示器。

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为根据本发明的一实施例所绘示的互动式显示面板示意图。

图2为本发明一实施例的由内嵌式光学触控元件与外嵌式触控元件组成的显示器示意图。

附图符号说明

100：触控屏幕系统

110：内嵌式光学触控元件

120：外嵌式触控元件

130：第一处理单元

140：第二处理单元

150：第三处理单元

110a：顶玻璃基板

110b：底玻璃基板

S1、S2、S3：触控感应讯号

IP1、IP2、IP3、IP4：输入端口

OP1、OP2、OP3：输出端口

PC：计算机

具体实施方式

以下将配合相应的附图详细地说明本发明的实施例。在各附图及描述中的相同的符号代表相同或相似的元件。

图1为根据本发明的一实施例所绘的互动式显示面板示意图。请参照图1，本实施例的触控屏幕系统100可包括内嵌式光学触控元件110、配置于内嵌式光学触控元件110外表面的外嵌式触控元件120、与内嵌式光学触控元件110电性连接的第一处理单元130、与外嵌式触控元件120电性连接的第二处理单元140以及与第一处理单元130和第二处理单元140电性连接的第三处理单元150。内嵌式光学触控元件110可以是一内嵌式光学触控液晶显示面板。外嵌式触控元件120例如是与内嵌式光学触控元件110贴合的电容式或电阻式感测薄膜。此液晶显示器面板可包括许多层别，最基本地可包括顶玻璃基板110a、液晶层(未绘示)以及底玻璃基板110b。顶玻璃基板110a和底玻璃基板110b可被图案化以提供驱动能量给特定的像素电晶体以及提供检测光笔光输入的感测功能。

本实施例的内嵌式光学触控元件110可为内建有多个内嵌式光学触控电极的液晶显示器。特别地，此光学触控电极可被整合于两玻璃基板之间，并且可被像素电极的讯号线所驱动。当然，本实施例的内嵌式光学触控元件110亦可为内建有多个内嵌式光学触控电路的其他种类的平面显示元件。更进一步地说，多个内嵌式光学触控电极可被配置在一像素电极阵列中并与像素电极一起被制造。当光笔施加于显示元件时，光学触控电极可被来自于光笔的光学讯号所激发。承上所述，当光学讯号加于显示元件表面时，由此光学讯号转化的模拟讯号可通过第一处理单元130转换为数字的第一触控感应讯号S1，之后此数字的第一触控感应讯号S1被传输至第三处理单元150。

在本实施例中，第一处理单元130具有第一输入端口IP1和第一输出端口OP1。第二处理单元140具有第二输入端口IP2和第二输出端口OP2。第三处理单元150具有第三输入端口IP3、第四输入端口IP4和第三输出端口OP3。第一输入端口IP1和第二输入端口IP2分别与内嵌式光学触控元件110和外嵌式触控元件120连接。第一输出端口OP1和第二输出端口OP2分别第三输入端口IP3与和第四输入端口IP4连接。

在本实施例中，外嵌式触控元件120可包括贴合于液晶面板或其他平面显示面板的手指感测箔，而对来自手指或其他电容物体的非光学感测讯号做出反应。外嵌式触控元件120例如为电容式或电阻式触控面板(但本发明并不以此为限)，于外嵌式触控元件120上的触控位置会形成一电压或电流，此电压或电流经第二处理单元140处理后会产生触控感应讯号S2，此触控感应讯号S2会传输至第三处理单元150。外嵌式触控元件120并不总是覆盖所有内嵌式光学触控元件110的显示面，其可被安排做附着于内嵌式光学触控元件110的发射器或检测器，例如表面声波式触控面板、电磁式触控面板或红外线式触控面板。选择性地，外嵌式触控元件120亦可为摄影式(camera-based)触控屏幕系统，其中摄影机被安排于内嵌式光学触控元件110显示面的角落来检测影像以决定触控位置。此外，虽然许多已被揭示的触控屏幕或内嵌式触控屏幕技术是单点(single-touch)触控屏幕，但其亦可应用在多点(multi-touch)触控屏幕中。

在本实施例中，第一处理单元130、第二处理单元140以及第三处理单元150例如是特殊用途集成电路(application specific integrated circuit，ASIC)、微控制器单元(microcontroller unit，MCU)或其他逻辑元件，但本发明并不以此为限。第一处理单元130可做为一处理器，其中此处理器可根据被激发的光感测器决定光点位置并根据原始电流讯号产生第一触控感应讯号S1。第一触控感应讯号S1可由显示面上光点所在位置与其他位置(例如显示元件的角落)的电流差所决定的。

在本实施例中，第二处理单元140直接与外嵌式触控元件120连接，且被视为物体感测元件。此物体感测元件能够对显示区上的实际接触做出反应，并产生包含一组接触位置座标的第二电子讯号。

在本实施例中，第三处理单元150可以是一控制器，其中控制器藉由比较第一触控感应讯号S1与第二触控感应讯号S2以决定以第一触控感应讯号S1或第二触控感应讯号S2当作输出讯号。当第一触控感应讯号S1与第二触控感应讯号S2同时被接收时，此控制器会优先根据第一电子讯号产生一组相对应的位置座标。

在本发明一实施例中，第一处理单元130、第二处理单元140以及第三处理单元150可被安排在三个不同的逻辑元件中，如图1所示。第三处理单元150接收来自于内嵌式光学触控元件110的第一触控感应讯号S1与(或)来自于外嵌式触控元件120的第一触控感应讯号S2。在本发明一实施例中，当第三处理单元150仅接收到一光学输入时，其输出讯号S3是由第一触控感应讯号S1转换而来。或者，当此触控屏幕系统是被切换至光学远端操作模式时，其输出讯号S3亦是由第一触控感应讯号S1转换而来。在另一实施例中，当第三处理单元150仅接收到一非光学输入时，其输出讯号S3是由第二触控感应讯号S2转换而来。或者，当此触控屏幕系统是被切换至实际接触操作模式时，其输出讯号S3亦是由第二触控感应讯号S2转换而来。于再一实施例中，当光点位置形成的触控感应讯号S1以及物体接触位置形成的触控感应讯号S2皆被输入触控屏幕系统100的屏幕上且为第三处理单元150同时接收时，第三处理单元150输出的输出讯号S3是由先于第二触控感应讯号S2的第一触控感应讯号S1转换而来。在又一实施例中，当使用者于书写期间令光笔离开显示面，但其手又停留在显示面上时，第三处理单元150是被设计忽略接触感应讯号S2的。为排除使用者的手掌的影响，当使用者的手掌于书写期间置于触控屏幕系统的屏幕上时，第三处理单元150可计算占据面积或接触感应讯号S2的作用时间以决定增强触控感应讯号S1。

在一较佳的实施例中，第一处理单元130具有运算及判断能力。举例而言，第一处理单元130和第三处理单元150被安装于第一逻辑元件，而第二处理单元140被安装于第二逻辑元件。在某些情况下，第一处理单元130、第二处理单元140以及第三处理单元150是被安排于同一组件中，例如一运算子，其处理转换自光束的第一电子讯号以及感测触控笔的第二电子讯号，而此运算子会优先根据第一电子讯号产生一组相对应的位置座标，。

图2为由内嵌式光学触控元件110与外嵌式触控元件120组成的显示器示意图。此显示器适于感测由光笔提供的光束以及施加于显示区的触控笔，其中光束例如是当一光笔施压于显示区时由此光笔所发出的。此显示器提供一输出以代表显示区上的光束或触控笔的位置。此显示器例如在第一基板上具有可寻址的像素阵列以及多个配置于可寻址像素阵列中的光感测器，其中光感测器藉由和像素阵列相连的扫描线所驱动。此外，此显示器例如可包括第一基板、第二基板以及配置于第一基板与第二基板间的电光介质。此显示器可进一步地包括至少一检测器，此检测器可为电阻式、表面声波式、电容式或电磁式触控面板其中之一。

第一处理单元130至少具有与内嵌式光学触控元件110电性连接的一第一输入端口IP1、一第二输入端口IP2以及一第一输出端口OP1。第二处理单元140至少具有与外嵌式触控元件120电性连接的一第三输入端口IP3、与第一处理单元130的第二输入端口IP2电性连接的一第二输出端口OP2。举例而言，第一处理单元130例如是特殊用途集成电路(application specificintegrated circuit，ASIC)，第二处理单元140例如亦是特殊用途集成电路(application specific integrated circuit，ASIC)。但是，第一处理单元130以及第二处理单元140的配置并不以此为限。第一处理单元130以及第二处理单元140亦可进一步地整合和被制作于具有第一输入端口IP1、第二输入端口IP2以及第一输出端口OP1的单一特殊用途集成电路(application specificintegrated circuit，ASIC)中。

当一可发出光束的光学式触控笔实质上触碰互动式显示面板100并且此光学式触控笔被外嵌式触控元件120感测到时，第一触控感应讯号S1与第二触控感应讯号S2被产生并被分别地传输至第一处理单元130以及第二处理单元140。第一触控感应讯号S1从第一输入端口IP1被输入至第一处理单元130，而第二触控感应讯号S2从第三输入端口IP3被输入至第二处理单元140。在此状况下，第一处理单元130接收来自于内嵌式光学触控元件110的触控感应讯号S1以及来自于外嵌式触控元件120的触控感应讯号S2。此外，第一处理单元130输出一相应于来自于内嵌式光学触控元件110的触控感应讯号S1的输出讯号S3至计算机PC中。

当通过手指或无法被内嵌式光学触控元件110感测的其他触控笔实质上地触碰互动式显示面板100时，仅有第二触控感应讯号S2被产生而传输至第二处理单元140。第二触控感应讯号S2从第三输入端口IP3被输入至第二处理单元140，然后被传输至第一处理单元130的第二输入端口IP2。在此状况下，第一处理单元130仅接收来自于外嵌式触控元件120的触控感应讯号S2。此外，第一处理单元130输出一相应于来自于外嵌式触控元件120的触控感应讯号S2的输出讯号S3至计算机PC中。在本实施例中，第一处理单元130可判断是否有接收到触控感应讯号S1从而正确地输出输出讯号S3。相对应地，触控感应讯号S1与触控感应讯号S2的优先顺序可容易地由第一处理单元130来决定。

关于光笔，它是一具有光源的笔型指示物(pointer)，其包括一可控制其光源的开或关的开关。此开关可被置于笔型指示物(pointer)的圆柱桶之外或之内。在一实施例中，此开关与光笔的笔尖连接，当光笔施压于触控屏幕系统的显式面时，一光束即被发射出。当光笔被用于写入操作模式时，可有效地区分光笔使用者仅是将光笔暂时提起(不正确的接触)或者是以光笔真实地触碰(真正的接触)。举例而言，光笔于书写期间真实地触碰显示区，并且光笔是开启且发光的。当使用者于书写期间将光笔提起，光笔会关闭并熄灭。在其他实施例中，光笔或光学触控笔具有两端，一端用于发光以激发光学触控感应电极，而另一端用于对外嵌式触控元件进行输入。

综上所述，藉由外嵌式触控元件与内嵌式光学触控元件的整合，使用者可更方便地以手指和光学触控笔操作互动式显示器。使用者可以一只手的手指操作此互动式显示器，同时间可用另外一只手握住一光笔来对此互动式显示器进行操控。使用者亦可选择性地仅藉由一触控笔来操作此触控屏幕系统以达到光学或非光学的输入。

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是以本发明的权利要求为准。

Claims

1.一种触控屏幕系统，包括：

一内嵌式光学触控元件，用以显示影像以及接收光学讯号；

一外嵌式触控元件，用以感测手指或非光学触控笔，该外嵌式触控元件配置于该内嵌式光学触控元件的外表面之上；

一第一处理单元，与该内嵌式光学触控元件电性连接，该第一处理单元将该内嵌式光学触控元件接收的一模拟感测讯号转换为一第一电子讯号；

一第二处理单元，与该外嵌式触控元件电性连接，由该外嵌式触控元件所产生的一物体感测讯号经该第二处理单元处理后产生一第二电子讯号；以及

一第三处理单元，与该第一处理单元和该第二处理单元电性连接，该第三处理单元分析该第一电子讯号与该第二电子讯号并产生一有效输出讯号，其中该有效输出讯号包括通过该触控屏幕系统检测的一光点位置与一物体接触位置。

2.如权利要求1所述的触控屏幕系统，其中该内嵌式光学触控元件包括一有光感测器植入的液晶显示器。

3.如权利要求1所述的触控屏幕系统，其中该外嵌式触控元件包括一电阻式、一表面声波式、一电容式、一电磁式触控面板。

4.如权利要求1所述的触控屏幕系统，其中该第一处理单元与该第三处理单元安装于一第一逻辑元件，而该第二处理单元安装于一第二逻辑元件。

5.如权利要求1所述的触控屏幕系统，其中该第一处理单元、该第二处理单元以及该第三处理单元分别安装于三个不同的逻辑元件。

6.如权利要求1所述的触控屏幕系统，其中该外嵌式触控元件包括一贴合于该内嵌式光学触控元件的电容式或电阻式薄膜。

7.如权利要求1所述的触控屏幕系统，还包括一光笔，该光笔具有一光源可输出一光学讯号至该触控屏幕系统。

8.一种触控屏幕系统，包括：

一显示元件，具有配置于显示区的多个像素电极；

多个光感测器，配置于该些像素电极所排列的矩阵阵列中，该光感测器经由一光学讯号所激发，并藉由一像素电极的讯号线所驱动以转换该光学讯号为一原始电流讯号；

一处理器，该处理器根据该经激发的光感测器决定一光点位置并根据该原电流讯号产生一第一电子讯号；

一物体感测元件，该物体感测元件可响应实际接触该显示区的触控并产生包含一组该触控位置座标的一第二电子讯号；以及

一控制器藉由比较该第一电子讯号和该第二电子讯号以决定该第一电子讯号或该第二电子讯号当做一输出讯号。

9.如权利要求8所述的触控屏幕系统，其中当该第一电子讯号与该第二电子讯号同时地被接收到时，该控制器优先根据该第一电子讯号产生一组相对应的位置座标。

10.如权利要求8所述的触控屏幕系统，还包括一光笔，该光笔具有两端，其中一端用来发光以激发光感测器，而另外一端用来对物体感测元件进行输入。

11.如权利要求10所述的触控屏幕系统，其中当一光笔对该显示元件施压时该光学讯号被产生。

12.如权利要求8所述的触控屏幕系统，其中该第一电子讯号由比较该显示器上的该光点位置与该显示器上的其他位置的电流差来决定。

13.如权利要求8所述的触控屏幕系统，其中该光学感测器与该像素电极是在同一工艺所制作。

14.一种触控屏幕系统，包括：

一光笔，具有一光源以提供一光束；

一显示器，适于感测至少一该光束以及一触碰显示区的触控笔，该显示器提供一输出以表示光束或触控笔在该显示区上的位置；以及

一运算子，用以处理一来自于光束的第一电子讯号以及来自于触控笔的第二电子讯号，该运算子优先根据第一电子讯号产生一组相对应的位置座标。

15.如权利要求14所述的触控屏幕系统，其中该显示器在一第一基板上具有可寻址的像素阵列与多个配置在该可寻址像素阵列中的光感测器。

16.如权利要求15所述的触控屏幕系统，其中该光感测器藉由一与该像素阵列连接的扫描线所驱动。

17.如权利要求14所述的触控屏幕系统，其中该显示器包括一第一基板、一第二基板以及一配置于该第一基板与该第二基板间的电光介质。

18.如权利要求14所述的触控屏幕系统，其中该显示器包括：

至少一检测器，该检测器可由一电阻式、一表面声波、一电容式以及一电磁式触控面板中择一。

19.如权利要求14所述的触控屏幕系统，其中当该光笔对该显示区施压时该光笔发出该光束。