TWI657367B - 觸控顯示裝置及觸控位置偵測系統 - Google Patents

觸控顯示裝置及觸控位置偵測系統 Download PDF

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TWI657367B
TWI657367B TW107115288A TW107115288A TWI657367B TW I657367 B TWI657367 B TW I657367B TW 107115288 A TW107115288 A TW 107115288A TW 107115288 A TW107115288 A TW 107115288A TW I657367 B TWI657367 B TW I657367B
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Abstract

一種觸控顯示裝置及觸控位置偵測系統。觸控顯示裝置包括一顯示面板以及一觸控層。觸控層設置於顯示面板上，觸控層包括一觸控金屬網格層及數個已位置編碼的幾何圖案，此些已位置編碼的幾何圖案係分佈於觸控金屬網格層中。

Description

觸控顯示裝置及觸控位置偵測系統
本發明是有關於一種觸控顯示裝置及觸控位置偵測系統，且特別是有關於一種將位置編碼技術應用在觸控層中之觸控顯示裝置及觸控位置偵測系統。
隨著科技進步，觸控技術之發展也日漸成熟，並已廣泛地應用於各種電子產品之顯示裝置中，以便於使用者利用觸控方式操作電子產品。現有的一種觸控顯示裝置係利用金屬網格(metal mesh)來作為觸控層。然而，此類型之觸控顯示裝置的觸控解析度較低，無法使用例如是原子筆之筆尖大小的觸控筆來操作。
因此，亟需提供一種觸控顯示裝置及觸控位置偵測系統，以解決習知技術所面臨的問題。
本發明係有關於一種觸控顯示裝置及觸控位置偵測系統，可提升觸控之解析度。
根據本發明之一方面，提出一種觸控顯示裝置。觸控顯示裝置包括一顯示面板以及一觸控層。觸控層設置於顯示面板上，觸控層包括一觸控金屬網格層及數個已位置編碼的幾何圖案，此些已位置編碼的幾何圖案係分佈於觸控金屬網格層中。
根據本發明之另一方面，提出一種觸控位置偵測系統。觸控位置偵測系統包括一觸控顯示裝置、一光學收發器以及一影像解碼單元。觸控顯示裝置包括一顯示面板及一觸控層。觸控層設置於顯示面板上，觸控層包括一觸控金屬網格層及數個已位置編碼的幾何圖案，此些已位置編碼的幾何圖案係分佈於觸控金屬網格層中。光學收發器包括一發光單元及一影像讀取單元。發光單元用以發出光線於觸控金屬網格層及已位置編碼的幾何圖案上，發光單元發出之光線之波長不在觸控顯示裝置所發出之波長範圍內。影像讀取單元用以取得觸控金屬網格層及已位置編碼的幾何圖案之影像。影像解碼單元用以解碼影像讀取單元所取得之影像。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式詳細說明如下：
以下係提出各種實施例進行詳細說明，本發明並非顯示出所有可能的實施例，未於本發明提出的其它實施態樣也可以應用。再者，圖式上的尺寸比例並非按照實際產品等比例繪製。因此，說明書和圖示內容僅作敘述實施例之用，而非作為限縮本發明保護範圍之用。此外，實施例中之圖式係省略部分元件，以清楚顯示本發明之技術特點。以下是以相同/類似的符號表示相同/類似的元件或步驟做說明。
請參照第1圖，其繪示根據本發明一實施例之觸控位置偵測系統1的示意圖。觸控位置偵測系統1包括一觸控顯示裝置100、一光學收發器200以及一影像解碼單元300。觸控顯示裝置100包括一顯示面板110、一觸控層120及一蓋板140。觸控層120設置於顯示面板110上。蓋板140例如是透過一黏膠層而固定於觸控層120上。在一實施例中，觸控顯示裝置100可為非自發光型顯示器，其可包括一背光模組130。背光模組130可以是直下式背光模組，設置於顯示面板110下方，但不用以限制本發明。在另一實施例中，背光模組130可以是側入式背光模組，設置於顯示面板110之側邊。在又一實施例中，觸控顯示裝置100可為自發光型的顯示器，故可省略背光模組130之設置。
觸控層120包括一觸控金屬網格層124。其中，觸控層120更包括數個已位置編碼的幾何圖案126(標示於第2圖)，這些已位置編碼的幾何圖案126分佈於觸控金屬網格層124中。光學收發器200例如是一光學筆，其可同時包含觸控及書寫之功能。光學收發器200包括一發光單元210及一影像讀取單元220。發光單元210用以發出光線於觸控金屬網格層124及已位置編碼的幾何圖案126上，且發光單元210所發出之光線係在一特定範圍的波長內，此特定範圍的波長不在觸控顯示裝置100所發出之波長範圍內。例如在第1圖之實施例中，發光單元210所發出之光線的波長不在背光模組130所發出之波長範圍內。影像讀取單元220例如是一電荷耦合元件(Charge-Coupled Device, CCD)，用以取得觸控金屬網格層124及已位置編碼的幾何圖案126之影像。影像解碼單元300例如是一處理單元，其耦接於觸控顯示裝置100，用以解碼影像讀取單元220所取得之影像，據以獲得光學收發器200之觸控位置，例如是將影像透過演算法解碼，即可得到至少二維之座標訊息。影像解碼單元300可經由無線的方式接收並解碼影像讀取單元220所取得之影像，例如是透過藍芽訊號接收並解碼影像讀取單元220所取得之影像。
第2圖繪示第1圖之觸控層120之局部區域A的放大圖。請參照第1圖及第2圖，觸控層120包括一基板123，觸控金屬網格層124和數個已位置編碼的幾何圖案126形成在基板123上。
在一實施例中，觸控金屬網格層124可包括數條第一金屬網格線121及數條第二金屬網格線122。第一金屬網格線121彼此之間互相平行，第二金屬網格線122彼此之間互相平行。第一金屬網格線121可與第二金屬網格線122交錯配置。其中，數個已位置編碼的幾何圖案126係分佈於觸控金屬網格層124中。舉例而言，已位置編碼的幾何圖案126可分佈在第一金屬網格線121與第二金屬網格線122的交界處；及/或，已位置編碼的幾何圖案126可分佈於第一金屬網格線121上、由第一金屬網格線121所形成；及/或，已位置編碼的幾何圖案126可分佈於第二金屬網格線122上、由第二金屬網格線122所形成。並且，上述包括已位置編碼的幾何圖案126之各種配置的觸控金屬網格層124可形成不斷線的金屬網格結構，這些不同配置的第一金屬網格線121、第二金屬網格線122及已位置編碼的幾何圖案126可組合成數個不同的位置識別圖碼單元。進而，當一觸控事件發生時，即可透過解碼在觸控位置附近的多個位置識別圖碼單元，來獲得觸控的位置座標，藉此提升觸控之解析度。
舉例而言，請參照第3A圖至第3E圖，其繪示根據本發明一些實施例之已位置編碼的幾何圖案126的配置圖，由已位置編碼的幾何圖案126配置在相對於第一金屬網格線121和第二金屬網格線122的位置，來舉例說明如何運用位置識別圖碼單元來執行編碼。在這些實施例中，位置識別編碼係以四個位元儲存為例子說明，但並非用以限制本發明。在其它實施例中，位置識別編碼亦可以兩個位元儲存。在第3A圖至第3E圖的每一圖中，各繪示出了五種位置識別圖碼單元為例子說明，分別代表位置識別編碼為(0000)、(1000)、(0100)、(0010)和(0001)。代表其餘位置識別編碼的位置識別圖碼單元並未繪示出，但可依照類似的方式進行其餘位置識別圖碼單元的設置。
已位置編碼的幾何圖案126可包括一圖形組合，此圖形組合例如是選自於點、線段、圓形、弧形、多邊形及其組合。
如第3A圖所示，其繪示分別代表位置識別編碼為(0000)、(1000)、(0100)、(0010)和(0001)的五種位置識別圖碼單元。其中，已位置編碼的幾何圖案126為圖形態樣126A，圖形態樣126A可包括弧形。在一位置識別圖碼單元中，當位置識別圖碼單元中並未包括任何圖形態樣126A，即第一金屬網格線121和第二金屬網格線122上均不包括任何圖形態樣126A時，表示位置識別編碼為(0000)。在一位置識別圖碼單元中，當圖形態樣126A由第一金屬網格線121所形成，且鄰近第一金屬網格線121與第二金屬網格線122交界處並位於交界處上方時，表示位置識別編碼為(1000)。在一位置識別圖碼單元中，當圖形態樣126A由第二金屬網格線122所形成，且鄰近第一金屬網格線121與第二金屬網格線122交界處並位於交界處上方時，表示位置識別編碼為(0100)。在一位置識別圖碼單元中，當圖形態樣126A由第一金屬網格線121所形成，且鄰近第一金屬網格線121與第二金屬網格線122交界處並位於交界處下方時，表示位置識別編碼為(0010)。在一位置識別圖碼單元中，當圖形態樣126A由第二金屬網格線122所形成，且鄰近第一金屬網格線121與第二金屬網格線122交界處並位於交界處下方時，表示位置識別編碼為(0001)。
在一實施例中，一座標演算法係以五個位置識別圖碼單元來辨別一位置座標。例如，請參照第2圖及第3A圖。在第2圖中，區域R中具有五個位置識別圖碼單元，其共有五個位置識別編碼，分別為左上角的位置識別編碼(0000)、右上角的位置識別編碼(0100)、中間的位置識別編碼(0100)、左下角的位置識別編碼(0100)及右下角的位置識別編碼(0100)。這五個位置識別編碼可組合成一序列(0000 0100 0100 0100 0100)，此序列即可代表一位置座標。當然，序列之編排不以左上、右上、中間、左下、右下之順序為限，其可依據演算法的定義來調整。
在其它實施例中，位置識別圖碼單元亦可有其它種設置方式。如第3B圖所示，其繪示分別代表位置識別編碼為(0000)、(1000)、(0100)、(0010)和(0001)的五種位置識別圖碼單元。其中，已位置編碼的幾何圖案126可為圖形態樣126B，圖形態樣126B可包括一線段。在一位置識別圖碼單元中，當一位置識別圖碼單元中並未包括任何圖形態樣126B，即第一金屬網格線121和第二金屬網格線122上均不包括任何圖形態樣126B時，表示位置識別編碼為(0000)。在一位置識別圖碼單元中，當圖形態樣126B由第一金屬網格線121所形成，且鄰近第一金屬網格線121與第二金屬網格線122交界處並位於交界處上方時，表示位置識別編碼為(1000)。在一位置識別圖碼單元中，當圖形態樣126B由第二金屬網格線122所形成，且鄰近第一金屬網格線121與第二金屬網格線122交界處並位於交界處上方時，表示位置識別編碼為(0100)。在一位置識別圖碼單元中，當圖形態樣126B由第一金屬網格線121所形成，且鄰近第一金屬網格線121與第二金屬網格線122交界處並位於交界處下方時，表示位置識別編碼為(0010)。在一位置識別圖碼單元中，當圖形態樣126B由第二金屬網格線122所形成，且鄰近第一金屬網格線121與第二金屬網格線122交界處並位於交界處下方時，表示位置識別編碼為(0001)。
如第3C圖所示，其繪示分別代表位置識別編碼為(0000)、(1000)、(0100)、(0010)和(0001)的五種位置識別圖碼單元。其中，已位置編碼的幾何圖案126為圖形態樣126C及126C1，圖形態樣126C可包括圓形，圖形態樣126C1可包括圖形態樣126C之變化，例如是弧形或圓弧。在一位置識別圖碼單元中，當圖形態樣126C分佈於第一金屬網格線121與第二金屬網格線122的交界處時，表示位置識別編碼為(0000)。在一位置識別圖碼單元中，當圖形態樣126C1之開口朝右方時，表示位置識別編碼為(1000)。在一位置識別圖碼單元中，當圖形態樣126C1之開口朝上方時，表示位置識別編碼為(0100)。在一位置識別圖碼單元中，當圖形態樣126C1之開口朝左方時，表示位置識別編碼為(0010)。在一位置識別圖碼單元中，當圖形態樣126C1之開口朝下方時，表示位置識別編碼為(0001)。當然，本發明之圖形態樣126C1並不限於上述之變化。
如第3D圖所示，其繪示分別代表位置識別編碼為(0000)、(1000)、(0100)、(0010)和(0001)的五種位置識別圖碼單元。其中，已位置編碼的幾何圖案126為圖形態樣126D及126D1，圖形態樣126D可包括四邊形，圖形態樣126D1可包括圖形態樣126D之變化，例如是由四邊形的其中三條線段所組成。在一位置識別圖碼單元中，當圖形態樣126D分佈於第一金屬網格線121與第二金屬網格線122的交界處時，表示位置識別編碼為(0000)。在一位置識別圖碼單元中，當圖形態樣126D1之開口朝左方時，表示位置識別編碼為(1000)。在一位置識別圖碼單元中，當圖形態樣126D1之開口朝右方時，表示位置識別編碼為(0100)。在一位置識別圖碼單元中，當圖形態樣126D1之開口朝上方時，表示位置識別編碼為(0010)。在一位置識別圖碼單元中，當圖形態樣126D1之開口朝下方時，表示位置識別編碼為(0001)。當然，本發明之圖形態樣126D1並不限於上述之變化。
如第3E圖所示，其繪示分別代表位置識別編碼為(0000)、(1000)、(0100)、(0010)和(0001)的五種位置識別圖碼單元。其中，已位置編碼的幾何圖案126為圖形態樣126E，圖形態樣126E可包括二線段。在一位置識別圖碼單元中，當位置識別圖碼單元中並未包括任何圖形態樣126E，即第一金屬網格線121和第二金屬網格線122上均不包括任何圖形態樣126E時，表示位置識別編碼為(0000)。在一位置識別圖碼單元中，當圖形態樣126E由第一金屬網格線121所形成，且鄰近第一金屬網格線121與第二金屬網格線122交界處並位於交界處上方時，表示位置識別編碼為(1000)。在一位置識別圖碼單元中，當圖形態樣126E由第二金屬網格線122所形成，且鄰近第一金屬網格線121與第二金屬網格線122交界處並位於交界處上方時，表示位置識別編碼為(0100)。在一位置識別圖碼單元中，當圖形態樣126E由第一金屬網格線121所形成，且鄰近第一金屬網格線121與第二金屬網格線122交界處並位於交界處下方時，表示位置識別編碼為(0010)。在一位置識別圖碼單元中，當圖形態樣126E由第二金屬網格線122所形成，且鄰近第一金屬網格線121與第二金屬網格線122交界處並位於交界處下方時，表示位置識別編碼為(0001)。
請配合參照第1圖。在一實施例中，發光單元210所發出之光線可為紅外光，觸控金屬網格層124及已位置編碼的幾何圖案126可包括一吸收或反射紅外光之材料。由於發光單元210所發出之光線之波長不在觸控顯示裝置100所發出之波長範圍內，故影像讀取單元220可接收觸控顯示裝置100所發出之光線、或是接收由觸控金屬網格層124及已位置編碼的幾何圖案126所反射之紅外光，藉此獲得已位置編碼的幾何圖案126之影像。進一步地說，當使用者以光學收發器200進行觸控時，影像讀取單元220可依上述方式獲得觸控位置附近的多個位置識別圖碼單元之影像。
透過上述設置在不同位置的已位置編碼的幾何圖案126，可形成不斷線的金屬網格結構，且亦可維持原有的開口率。並且，這些不同配置的第一金屬網格線121、第二金屬網格線122及已位置編碼的幾何圖案126可組合成數個不同的位置識別圖碼單元，透過事先建立編碼資料的方式，使這些不同的位置識別圖碼單元分別代表數個不同的位置識別編碼。一旦觸控位置附近的多個位置識別圖碼單元之影像由影像讀取單元220取得，此影像可經影像解碼單元300解碼，進而計算出觸控的位置座標，從而得到光學收發器200之觸控位置。藉由此方式，可提升觸控之解析度，故光學收發器200可使用例如是原子筆之筆尖大小(例如小於1毫米)的觸控筆來進行觸控。
此外，上述觸控金屬網格層124及已位置編碼的幾何圖案126的圖樣亦可應用於紙張400上。在一實施例中，紙張400之表面可以碳粉印製成與觸控金屬網格層124及已位置編碼的幾何圖案126相同或不同的圖樣。如此一來，光學收發器200可如同原子筆一般地在紙張400上書寫，且書寫的樣式亦可同步顯示於觸控顯示裝置100的畫面中。
再者，已位置編碼的幾何圖案126可不限於上述之形狀及位置。請參照第4A圖至第4E圖，其繪示根據本發明一些實施例之不同變化的已位置編碼的幾何圖案126。
在一些實施例中，如第4A圖所示，已位置編碼的幾何圖案126可基於上述第3E圖之圖形態樣126E，再做形狀及位置上的改變。在一些實施例中，如第4B圖所示，其繪示已位置編碼的幾何圖案126為圖形態樣126F，圖形態樣126F可包括弧形，且已位置編碼的幾何圖案126可基於圖形態樣126F，再做形狀及位置上的改變。在一些實施例中，如第4C圖所示，其繪示已位置編碼的幾何圖案126為圖形態樣126G，圖形態樣126G可包括圓形，且已位置編碼的幾何圖案126可基於圖形態樣126G，再做形狀及位置上的改變。如第4D圖所示，其繪示已位置編碼的幾何圖案126為圖形態樣126H，圖形態樣126H可包括四邊形，且已位置編碼的幾何圖案126可基於圖形態樣126H，再做形狀及位置上的改變。如第4E圖所示，其繪示已位置編碼的幾何圖案126為圖形態樣126I，圖形態樣126I可包括三角形，且已位置編碼的幾何圖案126可基於圖形態樣126I，再做形狀及位置上的改變。
請參照第5圖，其繪示根據本發明另一實施例之觸控層之局部區域A’的放大圖。在此實施例中，已位置編碼的幾何圖案126可為第3B圖之圖形態樣126B。由第2圖和第5圖中可見，已位置編碼的幾何圖案126更可不規則地分佈於觸控金屬網格層124中，如此可降低光學干涉紋(Moiré)的現象發生，進而影響畫面顯示之品質。
上述提供之觸控顯示裝置及觸控位置偵測系統，係將位置編碼技術應用在觸控層中。具體而言，數個已位置編碼的幾何圖案係分佈於觸控金屬網格層中。並且，已位置編碼的幾何圖案與觸控金屬網格層之間可組合成數個不同的位置識別圖碼單元，透過事先建立編碼資料的方式，使這些不同的位置識別圖碼單元分別代表數個不同的位置識別編碼。一旦觸控位置附近的多個位置識別圖碼單元之影像由影像讀取單元取得，此影像可經影像解碼單元解碼，進而計算出觸控的位置座標，從而得到光學收發器之觸控位置。
綜上所述，雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。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‧‧‧觸控位置偵測系統
100‧‧‧觸控顯示裝置
110‧‧‧顯示面板
120‧‧‧觸控層
121‧‧‧第一金屬網格線
122‧‧‧第二金屬網格線
123‧‧‧基板
124‧‧‧觸控金屬網格層
126‧‧‧已位置編碼的幾何圖案
126A、126B、126C、126C1、126D、126D1、126E、126F、126G、126H、126I‧‧‧圖形態樣
130‧‧‧背光模組
140‧‧‧蓋板
200‧‧‧光學收發器
210‧‧‧發光單元
220‧‧‧影像讀取單元
300‧‧‧影像解碼單元
400‧‧‧紙張
A、A’‧‧‧局部區域
R‧‧‧區域
第1圖繪示根據本發明一實施例之觸控位置偵測系統的示意圖。 第2圖繪示第1圖之觸控層之局部區域的放大圖。 第3A圖至第3E圖繪示根據本發明一些實施例之已位置編碼的幾何圖案的配置圖。 第4A圖至第4E圖繪示根據本發明一些實施例之不同變化的已位置編碼的幾何圖案。 第5圖繪示根據本發明另一實施例之觸控層之局部區域的放大圖。

Claims (12)

  1. 一種觸控顯示裝置，包括： 一顯示面板；以及 一觸控層，設置於該顯示面板上，該觸控層包括一觸控金屬網格層及複數個已位置編碼的幾何圖案，該些已位置編碼的幾何圖案係分佈於該觸控金屬網格層中。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之觸控顯示裝置，其中該些已位置編碼的幾何圖案包括一圖形組合，該圖形組合選自於點、線段、圓形、弧形、多邊形及其組合。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之觸控顯示裝置，其中該觸控金屬網格層包括複數條第一金屬網格線及複數條第二金屬網格線，該些第一金屬網格線實質上相互平行，該些第二金屬網格線實質上相互平行，其中該些已位置編碼的幾何圖案係由該些第一金屬網格線形成、或由該些第二金屬網格線形成。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之觸控顯示裝置，其中該些已位置編碼的幾何圖案分佈在該些第一金屬網格線與該些第二金屬網格線的交界處。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之觸控顯示裝置，其中該些已位置編碼的幾何圖案係不規則地分佈於該觸控金屬網格層中。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之觸控顯示裝置，其中該觸控金屬網格層及該些已位置編碼的幾何圖案包括一吸收或反射紅外光之材料。
  7. 一種觸控位置偵測系統，包括： 一觸控顯示裝置，包括： 一顯示面板；及 一觸控層，設置於該顯示面板上，該觸控層包括一觸控金屬網格層及複數個已位置編碼的幾何圖案，該些已位置編碼的幾何圖案係分佈於該觸控金屬網格層中； 一光學收發器，包括： 一發光單元，用以發出一光線於該觸控金屬網格層及該些已位置編碼的幾何圖案上，該光線之波長不在該觸控顯示裝置所發出之波長範圍內；及 一影像讀取單元，用以取得該觸控金屬網格層及該些已位置編碼的幾何圖案之影像；以及 一影像解碼單元，用以解碼該影像讀取單元所取得之影像。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之觸控位置偵測系統，其中該些已位置編碼的幾何圖案包括一圖形組合，該圖形組合選自於點、線段、圓形、弧形、多邊形及其組合。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之觸控位置偵測系統，其中該觸控金屬網格層包括複數條第一金屬網格線及複數條第二金屬網格線，該些第一金屬網格線實質上相互平行，該些第二金屬網格線實質上相互平行，其中該些已位置編碼的幾何圖案係由該些第一金屬網格線形成、或由該些第二金屬網格線形成。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之觸控位置偵測系統，其中該些已位置編碼的幾何圖案分佈在該些第一金屬網格線與該些第二金屬網格線的交界處。
  11. 如申請專利範圍第7項所述之觸控位置偵測系統，其中該些已位置編碼的幾何圖案係不規則地分佈於該觸控金屬網格層中。
  12. 如申請專利範圍第7項所述之觸控位置偵測系統，其中該觸控金屬網格層及該些已位置編碼的幾何圖案包括一吸收或反射紅外光之材料。
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