TWI517005B - 觸控顯示裝置及觸控感測方法 - Google Patents

Description

觸控顯示裝置及觸控感測方法

本揭示文件係有關觸控顯示裝置，特別是一種感測模組配置於顯示面板四周的觸控顯示裝置。

近年來，隨著資訊技術的快速發展，多數電子產品採用觸碰感測的方式以接收使用者的操控輸入。一般而言，觸碰輸入的感測可大致分為電阻/電容式感測以及光學式感測。電阻式感測係藉由使用者對觸控螢幕的輕壓來獲得觸碰輸入，而電容式感測則係藉由使用者手指與觸控螢幕玻璃板外側之導電層上的電場產生電容耦合，以獲得觸碰輸入。光學式感測係利用光源接收的遮斷原理來取得觸碰輸入。

然而，電阻/電容式的感測方式僅操作於距離觸控螢幕兩公分的空間內。當手指與觸控螢幕的距離大於兩公分時，電阻/電容式的觸控螢幕無法感測觸控輸入。也就是說，電阻/電容式的感測方式無法提供手指於空間中精確的深度資訊，使得手指於三維空間中的操作未能被準確地辨 識。此外，光學式感測方式雖可感測三維空間中使用者的操控，但光學式感測方法存在擷取光源視角的限制。當使用者操作於感測死角(例如：與觸控螢幕距離較近的位置)時，光學式的觸控螢幕無法感測使用者的操作。

本揭示文件之目的是提供觸控顯示裝置，此觸控顯示裝置包含複數個感測模組，上述感測模組配置於不同水平高度，以感測不同範圍的光源變化，進而判定至少一物件於三維空間中的動態。

本揭示文件內容之一態樣係關於一種觸控顯示裝置。此觸控顯示裝置包含顯示面板、邊框以及複數個感測模組。邊框設置環繞顯示面板，且邊框上開設有複數個通孔。複數個感測模組分別配置於不同水平高度且各自用以產生感測資料。感測模組各自包含複數個感測單元，感測單元分別配置於邊框上，用以感測穿過通孔的光源。

在本揭示文件一實施例中，其中感測模組中之一者與通孔間的第一軸線相對顯示面板具有第一傾斜角度，感測模組中之另一者與通孔間的第二軸線相對顯示面板具有第二傾斜角度，且第一傾斜角度與第二傾斜角度相異。

在本揭示文件次一實施例中，其中感測單元各自為長條平面感測器，分別設置於邊框之其中一側邊上。

在本揭示文件再一實施例中，其中長條平面感測器的長度各自對應於邊框之其中一側邊。

在本揭示文件另一實施例中，其中感測單元各自 由複數個片段感測器所組成，且片段感測器係依據通孔的位置設置。

在本揭示文件又一實施例中，觸控顯示裝置更包 含分析模組。分析模組用以分析感測資料以獲得至少一物件於三維空間中操作顯示面板的狀態，其中配置於不同水平高度的感測模組分別用以感測三維空間中不同區域內光源的變化。

本揭示文件內容之一態樣係關於一種觸控感測方 法，適用於觸控顯示裝置其包含邊框以及複數個感測模組，觸控感測方法包含藉由感測模組感測穿過複數個通孔的光源，通孔開設於邊框上不同位置，其中感測模組配置於顯示面板的側邊，且感測模組分別配置於不同水平高度，以感測三維空間中不同區域內光源的變化；藉由演算法分析感測模組所感測的複數個感測資料；以及由演算法分析獲得至少一物件於三維空間中操作顯示面板的狀態。

在本揭示文件另一實施例中，其中感測模組中之 一者與通孔間的第一軸線相對顯示面板具有第一傾斜角度，感測模組中之另一者與通孔間的第二軸線相對顯示面板具有第二傾斜角度，且第一傾斜角度與第二傾斜角度相異。

100‧‧‧觸控顯示裝置

110‧‧‧顯示面板

120‧‧‧背光板

132a、132b、132c、132d‧‧‧第一感測單元

134a、134b、134c、134d‧‧‧第二感測單元

140‧‧‧邊框

150‧‧‧通孔

400‧‧‧觸控感測方法

410、420、430‧‧‧步驟

R1a、R2a‧‧‧感測範圍

θ1、θ2‧‧‧傾斜角度

第1圖係根據本揭示文件一實施例繪示觸控顯示裝置之俯視圖。

第2圖係根據本揭示文件一實施例繪示觸控顯示裝置之剖面圖。

第3圖係根據本揭示文件另一實施例繪示觸控顯示裝置之俯視圖。

第4圖係根據本揭示文件一實施例繪示觸控感測方法的流程圖。

下文係舉實施例配合所附圖式作詳細說明，但所提供之實施例並非用以限制本揭示文件所涵蓋的範圍，而結構運作之描述非用以限制其執行之順序，任何由元件重新組合之結構，所產生具有均等功效的裝置，皆為本揭示文件所涵蓋的範圍。此外，圖式僅以說明為目的，並未依照原尺寸作圖。

在全篇說明書與申請專利範圍所使用之用詞(terms)，除有特別註明外，通常具有每個用詞使用在此領域中、在此揭露之內容中與特殊內容中的平常意義。某些用以描述本揭露之用詞將於下或在此說明書的別處討論，以提供本領域技術人員在有關本揭露之描述上額外的引導。

關於本文中所使用之『第一』、『第二』、...等，並 非特別指稱次序或順位的意思，亦非用以限定本揭示文件，其僅僅是為了區別以相同技術用語描述的元件或操作而已。

其次，在本文中所使用的用詞「包含」、「包括」、「具有、「含有」等等，均為開放性的用語，即意指包含但不限於此。

關於本文中所使用之『耦接』或『連接』，均可指二或多個元件相互直接作實體或電性接觸，或是相互間接作實體或電性接觸，亦可指二或多個元件相交互操作或動作。

第1圖係根據本揭示文件一實施例繪示觸控顯示裝置之俯視圖。第2圖係根據本揭示文件一實施例繪示觸控顯示裝置之剖面圖。如第1、2圖所示，本揭示文件之觸控顯示裝置100包含顯示面板110、背光板120、第一感測模組、第二感測模組以及邊框140。

顯示面板110設置於觸控顯示裝置100的中央，用以依據使用者的觸控操作來顯示影像。

背光板120設置於顯示面板110的下方(如第2圖所示)，用以產生高亮度且亮度分佈均勻的背光，以作為顯示面板110的光源。值得說明的是，背光板120可以是發光二極體(Light Emitting Diode,LED)組成的發光源或是任何形式的光源。

邊框140沿著顯示面板110的側邊設置，邊框140上開設複數個通孔150，使得空間中的光線可藉由上述通孔 150通過邊框140以繼續傳遞。

第一感測模組用以產生感測資料，第一感測模組包含四個第一感測單元132a、132b、132c、132d。第一感測單元132a、132b、132c、132d分別設置於邊框140的側邊(如第1圖所示)。第一感測單元132a設置於下側邊框140的側邊，用以感測通過下側邊框140內通孔150的光源。 第一感測單元132b設置於上側邊框140的側邊，用以感測通過上側邊框140內通孔150的光源。第一感測單元132c設置於右側邊框140的側邊，用以感測通過右側邊框140內通孔150的光源。第一感測單元132d設置於左側邊框140的側邊，用以感測通過左側邊框140內通孔150的光源。

此外，如第1、2圖所示，第一感測單元132a、132b、132c、132d為長條平面感測器，且與通孔150間的第一軸線相對顯示面板110具有第一傾斜角度θ1，使得第一感測單元132a接收傳輸自感測範圍R1a並通過通孔150之光線，據此，第一感測單元132a所能感測到的空間為感測範圍R1a。也就是說，當使用者的手指操作於感測範圍R1a時，第一感測單元132a接收到的光線產生變化，以獲知使用者於感測範圍R1a存在動作。

同樣地，第一感測單元132b也具有一感測範圍，使得使用者於上述感測範圍的操作得以被第一感測單元132b所感測。此外，第一感測單元132c、132d也各自具有可感測到的空間。

操作上，當使用者的手指懸空(Hover)操作顯示面 板110時，第一感測模組的第一感測單元132a、132b、132c、132d透過通孔150感測空間中光線的亮度變化並產生感測資料，接著，分析模組(未繪示)分析上述感測資料，以獲得多根手指於三維空間中操作顯示面板110的動態。

此外，由於第一感測單元132a、132b、132c、132d分別設置於顯示面板110的四側邊，手指於三維空間中的動作不會被其他手指所遮蔽，使得本揭示文件之觸控顯示裝置100準確地感測多根手指於三維空間中的動態。

第二感測模組亦包含四個第二感測單元134a、134b、134c、134d。第二感測單元134a、134b、134c、134d分別設置於邊框140的側邊(如第1圖所示)。第二感測單元134a、134b、134c、134d的配置及操作與第一感測單元132a、132b、132c、132d相似，故於此不再贅述。

此外，如第2圖所示，第二感測單元134a、134b為長條平面感測器，且與通孔150間的第二軸線相對顯示面板110具有第二傾斜角度θ2，使得第二感測單元134a接收傳輸自感測範圍R2a並通過通孔150之光線，據此，第二感測單元134a所能感測到的空間為感測範圍R2a。也就是說，當使用者的手指操作於感測範圍R2a時，第二感測單元134a所接收到的光線產生變化，以獲知使用者於感測範圍R2a存在動作。

同樣地，第二感測單元134b也具有一感測範圍，使得使用者於上述感測範圍的操作得以被第二感測單元134b所感測。此外，第二感測單元134c、134d也各自具有 可感測到的空間。

值得說明的是，第一感測單元132a、132b、132c、132d與第二感測單元134a、134b、134c、134d設置於不同水平高度(如第2圖所示)，且第一感測單元132a、132b、132c、132d所具有的第一傾斜角度θ1與第二感測單元134a、134b、134c、134d所具有的第二傾斜角度θ2相異。 因此，第一感測單元132a、132b、132c、132d及第二感測單元134a、134b、134c、134d接收不同水平高度之區域的光線，使得觸控顯示裝置100感測相異高度之區域的光線變化，以判定使用者多根手指於三維空間中的操作動態。

另外，本揭示文件雖敘述手指於三維空間中操作觸控顯示裝置，但本領域通常知識者可依據實際需求選擇操作觸控顯示裝置的物件(例如：觸控筆)，不以上述為限。

此外，本揭示文件雖揭示兩感測模組設置於觸控顯示裝置，但本領域通常知識者可依據實際需求調整感測模組的數量，不以上述為限。舉例而言，若使用者期望高靈敏度的觸控顯示裝置，則配置較多數量的感測模組環繞於邊框，使得使用者多根手指的動作皆可被準確地感測並分析其操作動態。

值得說明的是，於上述實施例中，設置於觸控感測裝置內的感測單元為長條平面感測器，但本揭示文件之感測單元不以上述實施例為限。以下以另一實施例說明藉由片段感測器實現三維空間中光線的感測。第3圖係根據本揭示文件另一實施例繪示觸控顯示裝置之俯視圖。

本揭示文件之觸控顯示裝置100包含顯示面板110、第一感測模組、第二感測模組以及邊框140。第一感測模組與第二感測模組分別包含第一感測單元132a、132b、132c、132d以及第二感測單元134a、134b、134c、134d，且上述感測單元的配置及操作與上述實施例相似，故於此不再贅述。

本實施例與上述實施例不同之處在於第一感測單元132a、132b、132c、132d及第二感測單元134a、134b、134c、134d各自由複數個片段感測器所組成。如第3圖所示，第一感測單元132a、132b、132c、132d以及第二感測單元134a、134b、134c、134d對應邊框140內之兩通孔150配置，以接收通過相應兩通孔150的光線。

此外，於本實施例中，第一感測單元132a、132b、132c、132d與第二感測單元134a、134b、134c、134d設置於不同水平高度，且上述感應單元與通孔150間的第一軸線相對顯示面板110具有相異的傾斜角度，據此，第一感測單元132a、132b、132c、132d及第二感測單元134a、134b、134c、134d接收不同水平高度之區域的光線，使得觸控顯示裝置100感測相異高度之區域的光線變化，進而判定使用者多根手指於三維空間中的操作動態。

第4圖係根據本揭示文件一實施例繪示觸控感測方法的流程圖。第4圖所示的觸控感測方法400適用於上述實施例，但不以上述實施例為限。

首先，藉由感測模組感測穿過複數個通孔的光源 (步驟410)。接著，藉由演算法分析感測模組所感測的複數個感測資料(步驟420)。最後，由演算法分析獲得至少一物件於三維空間中操作顯示面板的狀態(步驟430)。

值得說明的是，複數個通孔開設於邊框上不同位置，其中感測模組配置於顯示面板的側邊，且感測模組分別配置於不同水平高度，以感測三維空間中不同區域內光源的變化。

於另一實施例中，感測模組中之一者與通孔間的第一軸線相對顯示面板具有第一傾斜角度，感測模組中之另一者與通孔間的第二軸線相對顯示面板具有第二傾斜角度，且第一傾斜角度與第二傾斜角度相異。

在上述實施例中所提及的步驟，除特別敘明其順序者外，均可依實際需要調整其前後順序，甚至可同時或部分同時執行，第4圖所示之流程圖僅為一實施例，並非用以限定本發明。

綜上所述，本揭示文件之觸控顯示裝置藉由環繞邊框設置的感測單元感測通過邊框內通孔的光線之變化，以判定使用者於三維空間中對觸控顯示裝置的多點操控。

此外，本揭示文件設置感測器於顯示面板的四側邊，有效避免使用者多點觸控時手指相互遮蔽使得感測單元無法感測的狀況。

另外，本揭示文件之感測單元相對顯示面板具有傾斜角度，藉由上述傾斜角度，觸控感測裝置感測顯示面板上方不同水平高度的光源，進而分析出使用者的手指於三 維空間中的動態。

雖然本揭示文件已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本揭示文件，任何本領域具通常知識者，在不脫離本揭示文件之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本揭示文件之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧觸控顯示裝置

110‧‧‧顯示面板

120‧‧‧背光板

132a、132b‧‧‧第一感測單元

134a、134b‧‧‧第二感測單元

140‧‧‧邊框

150‧‧‧通孔

R1a、R2a‧‧‧感測範圍

θ1、θ2‧‧‧傾斜角度

Claims (8)

1. 一種觸控顯示裝置，包含：一顯示面板；一邊框，設置環繞該顯示面板，該邊框上開設有複數個通孔；複數個感測模組，分別配置於不同水平高度且各自用以產生一感測資料，該些感測模組各自包含：複數個感測單元，該些感測單元分別配置於該邊框上，用以感測穿過該些通孔的光源。
2. 如請求項1所述之觸控顯示裝置，其中該些感測模組中之一者與該些通孔間的一第一軸線相對該顯示面板具有一第一傾斜角度，該些感測模組中之另一者與該些通孔間的一第二軸線相對該顯示面板具有一第二傾斜角度，且該第一傾斜角度與該第二傾斜角度相異。
3. 如請求項2所述之觸控顯示裝置，其中該些感測單元各自為一長條平面感測器，分別設置於該邊框之其中一側邊上。
4. 如請求項3所述之觸控顯示裝置，其中該些長條平面感測器的長度各自對應於該邊框之該其中一側邊。
5. 如請求項2所述之觸控顯示裝置，其中該些感測單元各自由複數個片段感測器所組成，且該些片段感測器係 依據該些通孔的位置設置。
6. 如請求項1所述之觸控顯示裝置，更包含：一分析模組，用以分析該些感測資料以獲得至少一物件於三維空間中操作該顯示面板的狀態，其中配置於不同水平高度的該些感測模組分別用以感測三維空間中不同區域內光源的變化。
7. 一種觸控感測方法，適用於一觸控顯示裝置其包含一邊框以及複數個感測模組，該觸控感測方法包含：藉由該些感測模組感測穿過複數個通孔的光源，該些通孔開設於該邊框上不同位置，其中該些感測模組配置於該顯示面板的側邊，且該些感測模組分別配置於不同水平高度，以感測三維空間中不同區域內光源的變化；藉由一演算法分析該些感測模組所感測的複數個感測資料；以及由該演算法分析獲得至少一物件於三維空間中操作一顯示面板的狀態。
8. 如請求項7所述之觸控感測方法，其中該些感測模組中之一者與該些通孔間的一第一軸線相對該顯示面板具有一第一傾斜角度，該些感測模組中之另一者與該些通孔間的一第二軸線相對該顯示面板具有一第二傾斜角度，且該第一傾斜角度與該第二傾斜角度相異。