触控显示装置及显示面板的定位方法

技术领域

本发明是有关于一种触控显示装置，且特别是有关于一种可以利用压力传感器(force sensor)进行触控定位的触控显示装置及显示面板的定位方法。

背景技术

现今的触控显示面板一般是采用电容式触控感测技术来感测显示面板的触碰事件的位置。对于被设计用于简单应用的显示面板而言，电容式触控感测技术是一个昂贵的解决方案。找出更适合简单应用的显示面板定位技术，是触控感测技术领域的技术课题之一。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种触控显示装置及显示面板的定位方法，以定位发生于显示面板上的按压事件的按压位置。

在本发明的一实施例中，所述触控显示装置包括显示面板、多个压力传感器以及处理电路。显示面板显示画面。多个压力传感器配置于显示面板下方。多个压力传感器感测于显示面板上的按压事件以提供多个压力感测结果。处理电路耦接至多个压力传感器。处理电路依据多个压力感测结果中的至少两个计算按压事件的按压位置。

在本发明的一实施例中，所述显示面板的定位方法包括：配置多个压力传感器于显示面板下方；通过多个压力传感器感测于显示面板上的按压事件；以及通过处理电路依据多个压力传感器的多个压力感测结果中的至少两个计算按压事件的按压位置。

基于上述，本发明诸实施例所述的触控显示装置可以通过这些压力传感器感测显示面板上的按压事件。处理电路可以依据在显示面板下方的至少两个压力传感器的压力感测结果来计算/定位发生于显示面板上的按压事件的按压位置。如此一来，所述触控显示装置具有成本低、复杂度低、容易实现等功效，更适合简单应用。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合说明书附图作详细说明如下。

附图说明

图1是依照本发明一实施例的触控显示装置的电路方块(circuit block)示意图。

图2是依照本发明一实施例的显示面板的定位方法的流程图。

图3A与图3B是依照本发明一实施例说明触控显示装置的不同使用情境的上视透视示意图。

图3C是依照本发明一实施例说明触控显示装置的电路连接示意图。

图4A为依照本发明一实施例所绘示，显示面板的上视透视示意图。

图4B是依照本发明一实施例说明按压位置的计算方式示意图。

图4C依照本发明一实施例所绘示，显示面板与压力传感器的侧视透视示意图。

其中：

100：触控显示装置；

110：显示面板；

120_1～120_3、120_11～120_15、120_21～120_25、120_n：压力传感器；

130：处理电路；

C1、C2、C3、C4、C5：感测线；

F1、F2、Fn、Fa、Fb、Fc：压力感测结果；

Fg：按压压力；

G：按压位置；

IMG、IMG_1、IMG_2：画面；

PE：按压事件；

PL：电路基板；

R1、R2：扫描线；

S210～S230：步骤；

X、Y、Z：坐标轴；

x1、x2、xn、xa、xb、xc、xg、y1、y2、yn、ya、yb、yc、yg：坐标。

具体实施方式

在本案说明书全文(包括申请专利范围)中所使用的「耦接(或连接)」一词可指任何直接或间接的连接手段。举例而言，若文中描述第一装置耦接(或连接)于第二装置，则应该被解释成该第一装置可以直接连接于该第二装置，或者该第一装置可以通过其他装置或某种连接手段而间接地连接至该第二装置。本案说明书全文(包括申请专利范围)中提及的「第一」、「第二」等用语是用以命名元件(element)的名称，或区别不同实施例或范围，而并非用来限制元件数量的上限或下限，亦非用来限制元件的次序。另外，凡可能之处，在图式及实施方式中使用相同标号的元件/构件/步骤代表相同或类似部分。不同实施例中使用相同标号或使用相同用语的元件/构件/步骤可以相互参照相关说明。

图1是依照本发明一实施例的触控显示装置100的电路方块(circuit block)示意图。于图1所示实施例中，触控显示装置100包括显示面板110、压力传感器120_1、120_2、…、120_n以及处理电路130。显示面板110用以显示画面IMG。依照实际应用，显示面板110的种类可以是液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)、电子纸显示器(Electronic PaperDisplay，EPD)、聚合物分散液晶(Polymer-dispersed Liquid Crystal)、胆固醇液晶(Cholesteric Liquid Crystal)、发光二极管(Light Emitting Diode，LED)显示器、场发射显示器(Field Emission Display，FED)、有机发光二极管(Organic Light EmittingDiode，OLED)、主动式矩阵有机发光二极管(Active-Matrix Organic Light-EmittingDiode，AMOLED)显示器、柔性显示器(Flexible Display)、透明发光二极管显示器(Transparent Light Emitted Diode Display)或其他提供显示功能的显示单元。依照实际需求，显示面板110可以应用于电子装置的主屏幕、辅助屏幕(例如触控栏(touch bar))或是其他可以进行触控输入的显示应用上。在针对一些简单应用的设计范例中，显示面板110可以是不具备触碰感测功能的任何显示面板。

压力传感器120_1～120_n可以是任何将压力转换为电信号的传感器，例如使用压电材料来制作的压力传感器。压力传感器120_1～120_n被配置于显示面板110的下方。使用者可以触碰显示面板110的上表面(亦即对显示面板110施加按压事件PE)，而压力传感器120_1～120_n可以感测于显示面板110上表面的按压事件PE以提供多个压力感测结果F1、F2、…、Fn给处理电路130。在一些实施例中，压力传感器120_1～120_n的任一者或全部可以为垂直压力传感器(vertical force sensor)，压力感测结果F1～Fn的任一者或全部可以为垂直压力值，以感测垂直于显示面板110方向上的压力。压力传感器120_1～120_n的数量n可以依照实际需求来设置，本实施例并不设限。处理电路130耦接至压力传感器120_1～120_n，以接收压力传感器120_1～120_n提供的压力感测结果F1～Fn。

依照设计需求，处理电路130的相关功能可以利用硬件描述语言(hardwaredescription languages，例如Verilog HDL或VHDL)或其他合适的编程语言来实现为硬件。举例来说，处理电路130的相关功能可以被实现于一或多个微控制器、微处理器、特殊应用集成电路(Application-specific integrated circuit，ASIC)、数字信号处理器(digitalsignal processor，DSP)、场可编程逻辑闸阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)及/或其他处理单元中的各种逻辑区块、模块和电路。以软件形式及/或固件形式而言，处理电路130的相关功能可以被实现为编程代码(programming codes)。例如，利用一般的编程语言(programming languages，例如C、C++或组合语言)或其他合适的编程语言来实现。所述编程代码可以被记录/存放在「非临时的电脑可读取媒体(non-transitory computerreadable medium)」中，例如包括只读存储器(Read Only Memory，ROM)、带(tape)、碟(disk)、卡(card)、半导体存储器、可编程设计的逻辑电路及/或存储装置。中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、微控制器或微处理器可以从所述非临时的电脑可读取媒体中读取并执行所述编程代码，从而达成相关功能。

图2是依照本发明一实施例的触控显示装置的定位方法的流程示意图。请同时参照图1与图2。于步骤S210中，压力传感器120_1～120_n可以被配置于显示面板110的下方。举例而言，图3A与图3B是依照本发明一实施例说明触控显示装置100的不同使用情境的上视透视示意图。于图3A与图3B所示实施例中，以长条形状的显示面板110为范例，显示面板110可以显示如图3A所示的彩条(color bar)画面IMG_1、图3B所示的按钮图标(icon)画面IMG_2或是其他影像画面。图1所示压力传感器120_1～120_n的排列与分布方式可以参照图3A与图3B所示压力传感器120_1～120_n的相关说明加以类推。然而，图1所示压力传感器120_1～120_n的具体排列与分布方式不应受限于图3A与图3B所示实施例。压力传感器120_1～120_n可以依照实际设计来设置，本实施例并不设限。

于图2所示步骤S220中，图1所示压力传感器120_1～120_n可以感测于显示面板110上的按压事件。在一些实施例中，压力传感器120_1～120_n中的每一个的第一端可以耦接至多个扫描线中的对应扫描线，压力传感器120_1～120_n中的每一个的第二端可以耦接至处理电路130。处理电路130可以基于多个扫描线的扫描时序读取压力传感器120_1～120_n的压力感测结果F1～Fn。

举例而言，图3C是依照本发明一实施例说明触控显示装置100的电路连接示意图。于图3C所示实施例中，触控显示装置100可以包括压力传感器120_11、120_12、120_13、120_14、120_15以及压力传感器120_21、120_22、120_23、120_24、120_25。在细节上，压力传感器120_11～120_15的第一端可以同时耦接至扫描线R1，压力传感器120_21～120_25的第一端可以同时耦接至扫描线R2。压力传感器120_11的第二端与压力传感器120_21的第二端可以通过感测线C1耦接至处理电路130，压力传感器120_12的第二端与压力传感器120_22的第二端可以通过感测线C2耦接至处理电路130。依此类推，其余压力传感器120_13～120_15与120_23～120_25的第二端可以分别通过感测线C3、C4与C5耦接至处理电路130。

在本实施例中，扫描线R1与R2可以分别耦接至处理电路130，以依据处理电路130的扫描时序选择性地开启压力传感器120_11～120_15或是压力传感器120_21～120_25。当处理电路130通过扫描线R1驱动(开启)压力传感器120_11～120_15时，压力传感器120_11～120_15可以感测显示面板110上按压事件，并将压力感测结果通过感测线C1～C5提供给处理电路130。当处理电路130通过扫描线R2驱动(开启)压力传感器120_21～120_25时，压力传感器120_21～120_25可以感测显示面板110上的按压事件，并将压力感测结果通过感测线C1～C5提供给处理电路130。处理电路130可以接收压力传感器120_11～120_15与压力传感器120_21～120_25的压力感测结果，以进行后续的按压位置计算/判定。

须注意的是，图3C所示压力传感器120_11～120_15、压力传感器120_21～120_25、扫描线R1、扫描线R2、感测线C1～C5与处理电路130的连接方式只是一种示范例。图1所示压力传感器120_1～120_n与处理电路130可以参照图3C所示压力传感器120_11～120_15、压力传感器120_21～120_25与处理电路130的相关说明加以类推，然而图1所示压力传感器120_1～120_n与处理电路130的具体实施不应受限于图3C所示实施例。

于图2所示步骤S230中，图1所示处理电路130可以依据压力传感器120_1～120_n的压力感测结果F1～Fn中的至少两个来计算按压事件的按压位置。在一些实施例中，处理电路130可以预先设置(或动态调整)压力阈值(threshold)，以依据压力阈值从压力传感器120_1～120_n中选择至少两个作为多个经选压力传感器。例如，处理电路130可以选择压力感测结果F1～Fn大于压力阈值的压力传感器来作为经选压力传感器。或者，在另一些实施例中，处理电路130也可以依据压力感测结果F1～Fn之间的关系来选用经选压力传感器。例如，处理电路130可以选择压力感测结果F1～Fn中数值最大的至少两个压力传感器来作为经选压力传感器。处理电路130可以依据这些经选压力传感器的压力感测结果进行多点分析，以计算按压事件PE的按压位置。

在一些实施例中，处理电路130可以周期性开启压力传感器120_1～120_n，以定期接收压力感测结果F1～Fn。当处理电路130在一周期时间内分析压力感测结果F1～Fn并未通过压力阈值，或压力感测结果F1～Fn之间的压力强度差异太小或是其他原因，使得处理电路130所选择的经选压力传感器的数量不足两个时，处理电路130可以不进行按压位置的计算。

压力传感器120_1～120_n的位置为已知的元件置放位置。在一些实施例中，处理电路130可以依据多个经选压力传感器的多个压力感测结果及其位置计算多个经选压力传感器的压力重心，并以计算出来的压力重心作为当前在显示面板上110发生按压事件PE的按压位置。此外，在一些实施例中，按压位置的按压压力可以为多个压力感测结果中的至少两个的力总和。举例而言，假设图1所示压力传感器120_1～120_n皆被选为经选压力传感器，并假设显示面板110为X-Y二维平面，且压力传感器120_1～120_n在X-Y二维平面上的坐标分别表示为(x1，y1)、(x2，y2)、…、(xn，yn)。则在一些实施例中，处理电路130可以依据如下公式1、公式2与公式3来计算显示面板110上的按压位置的X-Y二维坐标(xg，yg)及其按压压力Fg：

Fg＝F1+F2+…+F3公式3

举例而言，图4A、图4B与图4C是依照本发明一实施例说明按压位置G的计算方式示意图。请同时参照图4A、图4B以及图4C。图4A为依照本发明一实施例所绘示，显示面板的上视透视示意图。图4A所示横轴表示X-Y二维平面的X轴，而图4A所示纵轴表示X-Y二维平面的y轴。图4C为依照本发明一实施例所绘示，触控显示装置100与压力传感器120_1、120_3的侧视透视示意图。图4C所示横轴表示X-Y-Z三维空间的x轴，而图4C所示纵轴表示X-Y-Z三维空间的Z轴。图4B为以俯视视角绘示经选压力传感器120_1、120_2、120_3与按压位置G的相对位置示意图。

于图4A与4B所示实施例中，假设在显示面板110上的按压位置为G，且压力传感器120_1、120_2以及120_3为处理电路130所选择的经选压力传感器。再假设，按压位置G在X-Y二维平面上的坐标为(xg，yg)，经选压力传感器120_1、120_2以及120_3在X-Y二维平面上的坐标分别为(xa，ya)、(xb，yb)以及(xc，yc)，按压位置G的按压压力为Fg，以及经选压力传感器120_1、120_2以及120_3所感测的压力感测结果(按压压力)分别为Fa、Fb以及Fc。基于公式1、公式2与公式3，按压位置G的X-Y二维坐标(xg，yg)及其按压压力Fg可以表示为如下公式4、公式5与公式6：

Fg＝Fa+Fb+Fc公式6

在一些实施例中，压力传感器120_1、120_2以及(或是)120_3可以为垂直压力传感器，压力感测结果Fa、Fb以及(或是)Fc可以为垂直压力值。举例而言，于图4C所示实施例中，假设经选压力传感器120_1、120_3为垂直压力传感器，则压力传感器120_1、120_3的压力感测结果Fa、Fc可以为与Z轴平行的垂直压力值，以去除在X轴以及Y轴上的压力分量。此外，在本实施例中，经选压力传感器120_1～120_3可以设置于显示面板110下侧的电路基板PL下方。经选压力传感器120_1～120_3可以通过电路基板PL与处理电路130耦接。其中电路基板PL例如可以是柔性印刷电路板(Flexible Printed Circuit，FPC)、印刷电路板(Printedcircuit board，PCB)或是其他电路板，本实施例并不设限。

综上所述，本发明诸实施例所述的触控显示装置100及显示面板110的定位方法，可以配置多个压力传感器120_1～120_n于显示面板110的下方。压力传感器120_1～120_n可以感测显示面板110上的按压事件PE。处理电路130可以依据压力传感器120_1～120_n的压力感测结果F1～Fn中的至少两个来计算/定位发生于显示面板110上的按压事件PE的按压位置G。如此一来，所述触控显示装置100具有成本低、复杂度低、容易实现等功效。因此，触控显示装置100更适合简单应用。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。