TW201506741A - 觸控顯示面板 - Google Patents

Abstract

一種觸控顯示面板，係用以解決習用大尺寸觸控顯示面板之製造成本過高的問題，該觸控顯示面板包含：一面板，由透明材質製成；一光源，用以朝向該面板投射光線；一攝影機，用以拍攝該面板之影像；一投影膜，結合於該面板；及一投影機，透過一第一反射鏡將一畫面投影至該投影膜。

Description

觸控顯示面板

本發明係關於一種觸控顯示面板，尤其是一種利用影像辨識技術實現觸控功能之觸控顯示面板。

中華民國公開第201222386號「類比電阻式多點觸控顯示螢幕」專利申請案係揭示一種習用電阻式(resistive)觸控顯示面板，其包含取決於該觸控顯示面板經接觸處而改變的電阻網路，當該觸控顯示面板未經接觸時，該觸控顯示面板具有第一平面電阻值與第二平面電阻值；及觸碰控制器，其構成以基於在該等平面電阻值中的至少一者的變化來識別在該觸控顯示面板上的多個接觸點的座標，該變化是由該多個接觸點在該顯示螢幕中造成的一或多個並聯電阻值所引起。

中華民國公告第I381300號「觸控面板、觸控顯示面板與電容式觸控感應器」專利案係揭示一種習用電容式(capacitive)觸控顯示面板，其包含多個觸控感應器，以陣列方式排列，而每一該些觸控感應器至少包括：電容感測電路和輸出控制電路。電容感測電路具有一感測電容，其電容值是依據觸控感應器是否被碰觸而決定。另外，電容感測電路依據一第一控制訊號和一第二控制訊號而輸出一第一感測訊號給輸出控制電路。其中，第一控制訊號和第二控制訊號的工作週期分別位於相鄰的時間區間。藉此，輸出控制電路可以依據該第一感測訊號、該第一控制訊號和第二控制訊號而輸出一第二感測訊號，以指示觸控感應器的狀態。

上述習用電阻式觸控顯示面板及習用電容式觸控顯示面板 儼然成為現今觸控顯示面板之主流製造技術，廣泛地被應用在各式各樣之電子產品中，舉凡行動電話、個人數位助理、全球定位系統、平板電腦、筆記型電腦等可攜式運算裝置；甚至是桌上型電腦、電視、觸控桌或是其他非可攜式運算裝置均大量採用觸控顯示面板，逐步取代傳統之輸入裝置(如：鍵盤及滑鼠等)。

然而，由於習用電阻式或電容式觸控顯示面板分別需要大量的電阻與電容等電子元件，並配合掃描線、資料線、電源線或導電層來建構，結構較為複雜，因此所能製作之觸控顯示面板的尺寸通常只能達到數十吋。況且若需製作支援多點觸控(multi-touch)功能之觸控顯示面板，將進一步增加其結構複雜度，致使欲生產大尺寸之習用電阻式或電容式觸控顯示面板時存在製造成本過高的問題。據此，由於非可攜式運算裝置可能需要尺寸較大之觸控顯示面板，習用電阻式或電容式觸控顯示面板遂不符合其需求。

有鑑於此，亟需提供一種進一步改良之觸控顯示面板，適用於生產支援多點觸控功能之觸控顯示面板，並有效降低大尺寸觸控顯示面板之製造成本。

本發明主要目的乃改善上述問題，以提供一種觸控顯示面板，係利用影像辨識技術偵測該觸控顯示面板受觸碰之情形，具有降低大尺寸觸控顯示面板之製造成本之功效。

為達到前述發明目的，本發明之觸控顯示面板係包含：一面板，由透明材質製成；一光源，用以朝向該面板投射光線；一攝影機，用以拍攝該面板之影像；一投影膜，結合於該面板；及一投影機，透過一第一反射鏡將一畫面投影至該投影膜。

本發明之觸控顯示面板，其中，上述攝影機係透過一第二反 射鏡以拍攝上述面板之影像。

本發明之觸控顯示面板，其中，另包含一處理單元，該處理單元分別耦接上述攝影機及上述投影機，以接收該攝影機所拍攝之影像，並且輸出上述畫面至該投影機。

本發明之觸控顯示面板，其中，上述處理單元依據上述攝影機所拍攝之影像進行影像辨識，以偵測上述面板是否受到觸碰。

本發明之觸控顯示面板，其中，上述投影膜為一背投影膜，能夠成像於該投影膜與上述面板結合之一側。

本發明之觸控顯示面板，其中，上述光源為一紅外線光源。

本發明之觸控顯示面板，其中，上述光源由複數個紅外線發光二極體組成。

本發明之觸控顯示面板，其中，上述攝影機為紅外線攝影機。

本發明之觸控顯示面板，其中，上述面板為玻璃。

本發明之觸控顯示面板，其中，上述面板為壓克力。

1‧‧‧觸控顯示面板

11‧‧‧面板

12‧‧‧光源

13‧‧‧攝影機

14‧‧‧投影膜

15‧‧‧投影機

16‧‧‧第一反射鏡

17‧‧‧處理單元

18‧‧‧第二反射鏡

C‧‧‧容器

R‧‧‧容置空間

H‧‧‧物體

M1‧‧‧按鈕

M2‧‧‧按鈕

A‧‧‧面板之一部位

B‧‧‧面板之一部位

第1圖係本發明較佳實施例之示意圖。

第2圖係本發明較佳實施例另一實施態樣之示意圖。

第3圖係本發明較佳實施例之使用情形是意圖。

第4圖係本發明較佳實施例之處理單元運作流程圖。

第5圖係本發明較佳實施例之面板使用情形圖。

為讓本發明之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂， 下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：本發明全文所述之「耦接」(coupling)，係指二裝置之間藉由有線實體、無線媒介或其組合(例如：異質網路)等方式，使該二裝置可以相互傳遞資料，係本發明所屬技術領域中具有通常知識者可以理解。

請參閱第1圖所示，係本發明觸控顯示面板1一較佳實施例之示意圖。該觸控顯示面板1係包含一面板11，一光源12、一攝影機13、一投影膜14、一投影機15、一第一反射鏡16及一處理單元17。該面板11可以結合於一容器C，且該面板11與該容器C之間較佳形成一容置空間R，供容置該光源12、該攝影機13、該投影機15及該第一反射鏡16。該投影膜14係結合於該面板11，而該處理單元17可以一併設置於該容置空間R當中，亦可分離設置於該容器C外部。

該面板11較佳由壓克力或玻璃等透明材質製成。該光源12能夠朝向該面板11投射光線，且該光源12較佳由複數個發光體組成，該複數個發光體可以排列設置於該容置空間R當中，以均勻地對該面板11投射光線。其中，該光源12可以為一紅外線(infrared ray,IR)光源，且較佳由複數個紅外線發光二極體(infrared-emitting diode)組成，以對該面板11投射紅外光，惟本發明不以此為限。

該攝影機13係用以拍攝該面板11之影像，因此該攝影機13可以朝向該面板11設置，且該攝影機13之視角應涵蓋該面板11。該攝影機13係對應該光源12選用，換言之，該光源12若為一可見光源，該攝影機13即選用可見光攝影機；該光源12若為一紅外線光源，該攝影機13即選用紅外線攝影機。

該投影膜14為一背投影膜(back projection screen)，較佳結合於該面板11朝向該容置空間R之一表面。該投影機15能夠將一畫面投影於該第一反射鏡16，並且經由該第一反射鏡16反射至該投影膜14，以 成像於該投影膜14與該面板11結合之一側。由於該面板11係呈透明，因此使用者能夠由該容器C外部看見成像於該投影膜14上的畫面。

該處理單元17為一電腦主機、工作站或微控制單元(microcontroller unit,MCU)等習用運算設備，可以一併設置於該容置空間R當中，亦可分離設置於該容器C外部。該處理單元17分別耦接該攝影機13及該投影機15。據此，該處理單元17能夠接收該攝影機13所拍攝之影像，並且將所欲輸出之畫面傳輸至該投影機15，以經由該第一反射鏡16投影至該投影膜14上。

值得注意的是，本發明較佳實施例係適用於製作大尺寸之觸控顯示面板1，亦即該面板11之尺寸可能達數十吋甚至上百吋，然而該攝影機13若朝向該面板11設置，一旦該面板11之尺寸過大，該攝影機13之視角將難以涵蓋該面板11。詳言之，即便該攝影機13配有廣角鏡頭，其視角通常仍落在90°以下，因此一旦該面板11之尺寸過大，該攝影機13必須與該面板11保持相當的距離，才能使其視角完整涵蓋該面板11，導致該攝影機3之設置困難。據此，請參照第2圖所示，本發明較佳實施例另一實施態樣之觸控顯示面板1另包含一第二反射鏡18，該第二反射鏡18同樣可以容置於該容置空間R當中。該攝影機13係朝向該第二反射鏡18設置，以透過該第二反射鏡18之反射來拍攝該面板11，藉此該攝影機13較容易完整拍攝到該面板11。

請參閱第3圖所示，該觸控顯示面板1實際使用時，係透過該光源12朝向該面板11投射光線，再利用該攝影機13持續拍攝該面板11之影像並且輸出至該處理單元17。該處理單元17接收該攝影機13所拍攝之影像後，據以進行影像辨識以偵測該面板11是否受到觸碰。

詳言之，當該面板11並未受到任何物體觸碰時，該攝影機13所拍攝之面板11的影像中，光線的強度分布應維持固定，因此該處理 單元17將判定該面板11並未受到觸碰；然而，當一物體H觸碰該面板11之一部位時，該部位之折射率及反射率等性質會產生改變，因此該攝影機13所拍攝之面板11的影像中，光線的強度分布勢必會產生變化，該處理單元17進行影像辨識時，遂判定光線的強度改變之位置係為受到該物體H觸碰的部位，並且據以取得該部位於該面板11中所代表的座標值。

更詳言之，請參照第4及5圖所示，其中，第4圖係該處理單元17之運作流程圖，第5圖係該面板11之使用情形圖。首先，當該觸控顯示面板1被啟動時，該處理單元17係將所欲輸出之畫面傳輸至該投影機15，以投影至該投影膜14上，例如可以輸出包含二按鈕M1、M2之畫面；該處理單元17接著對所輸出之畫面進行座標化處理，換言之，該處理單元17可以賦予被投影至該投影膜14之畫面中的每一像素一獨立的座標值，由於該投影膜14係結合於該面板11，因此該面板11上之每一部位亦對應投影膜14而具有一座標值。

接著，藉由該攝影機13拍攝該面板11之影像並且輸出至該處理單元17；該處理單元17可針對該攝影機13所拍攝之影像進行相關之影像處理，以利後續影像辨識作業之進行，舉例而言，該處理單元17可進行平滑化、二值化、濾波處理、邊界運算、對比強化或亮度強化等習知影像處理運算，本發明不以此為限；該處理單元17繼續對該攝影機13所拍攝之影像進行影像辨識，以偵測該面板11是否受到觸碰，舉例來說，該處理單元17可以預設一閾值，當該攝影機13所拍攝之影像中的某一部位之色階變化量超過該閾值時，即可判定該部位受到觸碰。

若該面板11並未受觸碰時，該攝影機13所拍攝之面板11的影像中，光線的強度分布應維持固定，該處理單元17將無法偵測到該面板11上的任何位置受到觸碰，因此不進行任何後續處理，該處理單元17係待該攝影機13再次拍攝該面板11之影像，以重複上述之影像處理及觸 碰偵測步驟；然而，若該面板11受到觸碰，例如該面板11之一部位A受到觸碰時，該部位A之折射率及反射率等性質會產生改變，因此該攝影機13所拍攝之面板11的影像中，該部位A之光線的強度會產生變化，該處理單元17進行影像辨識時，遂判定該部位A之位置受到觸碰。

最後，該處理單元17係運算產生該部位A之座標值，並且比對該部位A之座標值對應被投影至該投影膜14之畫面中所代表之功能，以觸發該功能。由於該部位A之座標值係對應於該畫面中的按鈕M2，因此該處理單元17可以觸發該按鈕M2之功能，並且傳輸該按鈕M2之功能被觸發後所產生的畫面至該投影機15，以投影至該投影膜14上。反之，若該面板11之另一部位B受到觸碰，由於該部位B之座標值係對應於該畫面中的按鈕M1，因此該處理單元17可以觸發該按鈕M1之功能，並且傳輸該按鈕M1之功能被觸發後所產生的畫面至該投影機15，以投影至該投影膜14上。

基於上述技術概念，該處理單元17藉由比較該攝影機13所連續拍攝之影像，即可輕易觸發點擊、拖曳、縮放、長按等動作。再者，由於該處理單元17係依據該攝影機13所拍攝之影像進行影像辨識以偵測該面板11是否受到觸碰，因此當該面板11上有複數個部位同時受到觸碰時，該處理單元17能夠由該攝影機13所拍攝之影像中偵測到複數個光線的強度改變之位置，據以取得該面板11上複數個受到觸碰之部位的座標值，進而完成多點觸控之功能。據此，本發明較佳實施例之觸控顯示面板1係可以支援多點觸控功能。

綜上所述，本發明觸控顯示面板1主要利用一投影機15將一畫面投影至一投影膜14，該投影膜14結合於一面板11上，透過一光源12朝向該面板11投射光線，並且以一攝影機13拍攝該面板11之影像，即可藉由影像辨識來偵測該面板11是否受到觸碰，據以觸發該面板11受 觸碰之部位對應被投影至該投影膜14之畫面中所代表之功能。據此，本發明觸控顯示面板1僅需設置該光源12及該攝影機13就能夠完成觸控功能，且可配合該攝影機13設置一第二反射鏡18以進一步擴大觸控顯示面板1之尺寸，相較於習用電阻式或電容式觸控顯示面板確實具有降低大尺寸觸控顯示面板之製造成本之功效。

雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1‧‧‧觸控顯示面板

11‧‧‧面板

12‧‧‧光源

13‧‧‧攝影機

14‧‧‧投影膜

15‧‧‧投影機

16‧‧‧第一反射鏡

17‧‧‧處理單元

18‧‧‧第二反射鏡

C‧‧‧容器

R‧‧‧容置空間

Claims (10)

1. 一種觸控顯示面板，係包括：一面板，由透明材質製成；一光源，用以朝向該面板投射光線；一攝影機，用以拍攝該面板之影像；一投影膜，結合於該面板；及一投影機，透過一第一反射鏡將一畫面投影至該投影膜。
2. 根據申請專利範圍第1項之觸控顯示面板，其中，上述攝影機係透過一第二反射鏡以拍攝上述面板之影像。
3. 根據申請專利範圍第1項之觸控顯示面板，其中，另包含一處理單元，該處理單元分別耦接上述攝影機及上述投影機，以接收該攝影機所拍攝之影像，並且輸出上述畫面至該投影機。
4. 根據申請專利範圍第3項之觸控顯示面板，其中，上述處理單元依據上述攝影機所拍攝之影像進行影像辨識，以偵測上述面板是否受到觸碰。
5. 根據申請專利範圍第1項之觸控顯示面板，其中，上述投影膜為一背投影膜，能夠成像於該投影膜與上述面板結合之一側。
6. 根據申請專利範圍第1、2、3、4或5項之觸控顯示面板，其中，上述光源為一紅外線光源。
7. 根據申請專利範圍第6項之觸控顯示面板，其中，上述光源由複數個紅外線發光二極體組成。
8. 根據申請專利範圍第6項之觸控顯示面板，其中，上述攝影機為紅外線攝影機。
9. 根據申請專利範圍第6項之觸控顯示面板，其中，上述面板為玻璃。
10. 根據申請專利範圍第6項之觸控顯示面板，其中，上述面板為壓克 力。