CN103870068B - 光感应触控装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种光感应触控装置及方法。该应用于触控面板的光感应触控装置，包含多个光感应电路、多个控制读取开关及输出单元。光感应电路用以分别地输出光感应讯号；控制读取开关分别地电性连接光感应电路的一者，并分别地接收控制读取讯号，其中控制读取开关依序地根据控制读取讯号于开启时间开启，以自光感应电路接收并输出光感应讯号，且至少两个控制读取开关的开启时间重迭；输出单元电性连接控制读取开关，用以接收光感应讯号以输出读出讯号。

Description

光感应触控装置及方法

技术领域

本发明涉及一种触控装置，特别是涉及一种应用于触控面板的光感应触控装置。

背景技术

近年来，感触式的人机沟通界面(如：触控面板)已被广泛地使用，而随着触控面板的尺寸逐渐多样化，大尺寸触控面板的触控感应技术日趋重要。然而，大尺寸触控面板中藉由触碰动作所产生的讯号会随着传递过程而变小，使得触控装置不易判断触碰动作的发生。

一般而言，传统光感应触控装置于照光状态及未照光状态的感应讯号相异，触控装置藉由此讯号差异判断触碰动作是否发生。然而，当照光状态的感应讯号及未照光状态的感应讯号间的差异不大时，触控装置可能产生误判，造成使用者遮蔽触控面板而触控装置却产生触碰判断，或使用光笔却无触碰反应。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用于触控面板的光感应触控装置，此光感应触控装置藉由时序的控制增大触控装置于照光及未照光状态下的电流差异，以准确地判别触碰动作的发生。

本发明内容的一态样是关于一种应用于触控面板的光感应触控装置。此光感应触控装置包含多个光感应电路、多个控制读取开关及输出单元。多个光感应电路用以分别地输出光感应讯号；多个控制读取开关分别地电性连接光感应电路的一者，并分别地接收控制读取讯号，其中控制读取开关依序地根据控制读取讯号于开启时间开启，以自光感应电路接收并输出光感应讯号，且至少两个控制读取开关的开启时间重迭；输出单元电性连接控制读取开关，用以接收光感应讯号以输出读出讯号。

在本发明一实施例中，输出单元还包含积分器或差分器，用以对光感应讯号进行积分或差分运算，以输出读出讯号。

在本发明另一实施例中，输出单元还包含重置开关，用以重置读出讯号。

在本发明次一实施例中，光感应电路在照光状态输出的光感应讯号，大于在非照光状态输出的光感应讯号。

在本发明再一实施例中，读出讯号为开启时间重迭的控制读取开关输出的光感应讯号的迭加。

在本发明又一实施例中，光感应电路为整合薄膜晶体管。

在本发明另一实施例中，光感应电路在照光状态输出的光感应讯号，小于在非照光状态输出的光感应讯号。

在本发明次一实施例中，读出讯号为开启时间重迭的控制读取开关输出的光感应讯号的迭加。

在本发明再一实施例中，光感应电路还包含放大器薄膜晶体管、电容及光感应薄膜晶体管。放大器薄膜晶体管的第一源/漏极电性连接控制读取开关，以及放大器薄膜晶体管的第二源/漏极电性连接一直流电源；光感应薄膜晶体管电性连接电容及放大器薄膜晶体管的栅极，用以对电容进行充放电，以控制放大器薄膜晶体管于第一源/漏极输出光感应讯号。

在本发明次一实施例中，控制读取开关为薄膜晶体管。

本发明内容的一态样是关于一种光感应触控方法，此方法应用于光感应触控装置，光感应触控装置包含多个光感应电路、多个控制读取开关以及输出单元，其中控制读取开关分别电性连接光感应电路，输出单元电性连接控制读取开关，光感应触控方法包含藉由光感应电路分别地输出光感应讯号；藉由控制读取开关分别地接收控制读取讯号；使控制读取开关依序地根据控制读取讯号于开启时间开启，以自光感应电路接收并输出光感应讯号，且至少两个控制读取开关的开启时间重迭；以及藉由输出单元接收光感应讯号以输出读出讯号。

在本发明一实施例中，藉由输出单元接收光感应讯号以输出读出讯号的步骤还包含对光感应讯号进行积分或差分运算，以输出读出讯号。

在本发明次一实施例中，光感应触控方法还包含重置读出讯号。

在本发明再一实施例中，光感应电路在照光状态输出的光感应讯号，大于在非照光状态输出的光感应讯号。

在本发明又一实施例中，读出讯号为开启时间重迭的控制读取开关输出的光感应讯号的迭加。

在本发明另一实施例中，光感应电路在照光状态输出的光感应讯号，小于在非照光状态输出的光感应讯号。

在本发明次一实施例中，读出讯号为开启时间重迭的控制读取开关输出的光感应讯号的迭加。

附图说明

图1是根据本发明一实施例绘示光感应触控装置的示意图。

图2是根据本发明一实施例绘示图1的输出单元的示意图。

图3是根据本发明一实施例绘示光感应触控装置的示意图。

图4是根据本发明一实施例绘示应用于图3的光感应触控装置的讯号波形图。

图5A是根据本发明一实施例绘示光感应触控装置的示意图。

图5B是根据本发明一实施例绘示应用于图5A的光感应触控装置的讯号波形图。

图6是根据本发明另一实施例绘示光感应触控装置的示意图。

图7是根据本发明一实施例绘示光感应触控方法的流程图。

图8A是根据本发明一实施例绘示传统光感应触控装置的读出讯号光形示意图。

图8B是根据本发明一实施例绘示本发明的光感应触控装置的读出讯号光形示意图。

附图符号说明

100、300、500、600：光感应触控装置

110、310、510、610：光感应电路

120、320、520、620：控制读取开关

130、330、530、630：输出单元

132：积分器

134、MUX：重置开关

512、612：放大器薄膜晶体管

514、614：电容

516、616：光感应薄膜晶体管

702、704、706、708：步骤

PS：光感应讯号

RS：读出讯号

Gn、Gn+1、Gn+2：控制读取讯号

AC：交流电源

DC：直流电源

Va：栅极电压

Rn、Rn+1、Rn+2：栅极讯号

Sn、Sn+1、Sn+2：源/漏极讯号

A1～A6：光形区域

DA：差分器

Vreset：重置讯号

具体实施方式

下文结合附图详细说明所举实施例，但所提供的实施例并非用以限制本发明所涵盖的范围，而结构运作的描述非用以限制其执行的顺序，任何由元件重新组合的结构，所产生具有均等功效的装置，皆为本发明所涵盖的范围。此外，附图仅以说明为目的，并未依照原尺寸作图。

关于本文中所使用的『耦接』或『连接』，均可指二个或多个元件相互直接作实体或电性接触，或是相互间接作实体或电性接触，亦可指二个或多个元件相交互操作或动作。

图1是根据本发明一实施例绘示光感应触控装置的示意图。如图1所示，光感应触控装置100包含多个光感应电路110、多个控制读取开关120及输出单元130。

如图1所示，光感应电路110分别地电性连接控制读取开关120的一者的一端，且上述控制读取开关120的另一端电性连接至输出单元130。为方便及清楚说明起见，图1仅例示性地绘示三个光感应电路110及三个控制读取开关120，但本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可依据实际需求配置任意数量的光感应电路110及控制读取开关120，不以图1所示为限。

操作上，光感应电路110分别地输出光感应讯号PS至控制读取开关120。控制读取开关120分别地接收控制读取讯号(如：Gn、Gn+1、Gn+2)，并依据这些控制读取讯号依序地于开启时间开启，以自光感应电路110接收并输出光感应讯号PS。接着，输出单元130接收上述光感应讯号PS以输出读出讯号RS。此外，上述至少两控制读取开关120的开启时间重迭，使得读出讯号RS得以增强。

图2是根据本发明一实施例绘示图1的输出单元的示意图。如图2所示，输出单元130还包含积分器132及重置开关134。积分器132用以对光感应讯号PS进行积分，以输出读出讯号RS。另外，重置开关134用以重置读出讯号RS，使得读出讯号RS归零。

图3是根据本发明另一实施例绘示光感应触控装置的示意图。如图3所示，光感应触控装置300包含多个光感应电路310、多个控制读取开关320及输出单元330。在本实施例中，光感应电路310、控制读取开关320及输出单元330的配置及连接方式与图1所示类似，且输出单元330的配置与图2所示类似，故在此不赘述。此外，相较于图1的光感应触控装置100，光感应触控装置300中的光感应电路310可为整合薄膜晶体管。

为方便及清楚说明起见，图3仅例示性地绘示三个光感应电路310及三个控制读取开关320，但本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可依据实际需求配置任意数量的光感应电路310及控制读取开关320，不以图3所示为限。

图4是根据本发明一实施例绘示应用于图3的光感应触控装置的讯号波形图。为了明确地标明不同状态的读出讯号RS，图4中照光状态的读出讯号RS以实线表示，而非照光状态的读出讯号RS以虚线表示。

为方便说明起见，以下实施例是以图3结合图4进行说明。以图3的光感应触控装置300而言，光感应电路310的整合薄膜晶体管操作于栅-源极电压Vgs为正值区。此外，操作于同一栅-源极电压的光感应电路310在照光状态输出的光感应讯号PS大于在非照光状态输出的光感应讯号PS。

另外，当控制读取开关320依据控制读取讯号(如：Gn、Gn+1、Gn+2)于开启时间开启时，光感应讯号PS输出至输出单元330。此时，读出讯号RS为开启时间重迭(如图4区间T所示)的控制读取开关320输出的光感应讯号PS的迭加。也就是说，当至少两控制读取开关320的开启时间重迭时，读出讯号RS为光感应讯号PS的迭加。举例而言，当三段控制读取开关320的开启时间重迭时，读出讯号RS约略增至光感应讯号PS的3倍(如图4所示)。

实际上，当触控面板为32英寸时，传统的光感应触控装置于照光状态及未照光状态下的读出讯号差约为289mV。而本发明的光感应触控装置300因控制读取开关320的开启时间重迭，使得读出讯号RS增大，进而使得照光状态及未照光状态下的读出讯号差亦可增大至594mV。此外，当触控面板为65英寸时，传统的光感应触控装置于照光状态及未照光状态下的读出讯号差约为113mV，而本发明的光感应触控装置的读出讯号差可增大至289mV。

由上述可知，当触控面板为65英寸时，传统的光感应触控装置的读出讯号差较小，可能导致误判的产生。而本发明的光感应触控装置具有较大的读出讯号差，可较准确地判别触碰动作的发生。

图5A是根据本发明再一实施例绘示光感应触控装置的示意图。如图5A所示，光感应触控装置500包含多个光感应电路510、多个控制读取开关520及输出单元530。在本实施例中，光感应电路510、控制读取开关520及输出单元530的配置及连接方式与图1所示类似，且输出单元530的配置与图2所示类似，故在此不赘述。

为方便及清楚说明起见，图5A仅例示性地绘示三个光感应电路510及三个控制读取开关520，但本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可依据实际需求配置任意数量的光感应电路510及控制读取开关520，不以图5A所示为限。

此外，上述光感应电路510还包含放大器薄膜晶体管512、电容514及光感应薄膜晶体管516。放大器薄膜晶体管512的第一源/漏极电性连接控制读取开关520，以及放大器薄膜晶体管512的第二源/漏极电性连接直流电源。另外，光感应薄膜晶体管516电性连接电容514及放大器薄膜晶体管512的栅极。光感应薄膜晶体管516用以对电容514进行充放电，以控制放大器薄膜晶体管512于第一源/漏极输出光感应讯号PS。在另一实施例中，控制读取开关520可为整合薄膜晶体管。

当光感应薄膜晶体管516的栅极讯号(如：Rn、Rn+1、Rn+2)及第一源/漏极讯号(如：Sn、Sn+1、Sn+2)为高电平讯号时，放大器薄膜晶体管512的栅极电压Va藉由电容514充电至一电平(如：20V)。当光感应薄膜晶体管516的栅极讯号(如：Rn、Rn+1、Rn+2)及第一源/漏极讯号(如：Sn、Sn+1、Sn+2)为低电平讯号时，放大器薄膜晶体管512的栅极电压操作在负电流区间，对电容514的Va电平放电。

图5B是根据本发明一实施例绘示应用于图5A的光感应触控装置的讯号波形图。为了明确地标明不同状态的读出讯号RS，图5B中照光状态的读出讯号RS以实线表示，而非照光状态的读出讯号RS以虚线表示。

为方便说明起见，以下实施例是以图5A结合图5B进行说明。以图5A的光感应触控装置500而言，光感应电路510的光感应薄膜晶体管516操作于栅-源极电压Vgs为负值区。当光感应薄膜晶体管516照光时，光感应薄膜晶体管516的电流大于未照光时光感应薄膜晶体管516的电流。因此，照光状态下，放大器薄膜晶体管512的电流可较快地透过光感应薄膜晶体管516流出，使得放大器薄膜晶体管512的栅极电压Va迅速下降，进而导致光感应电路510在照光状态输出的光感应讯号PS小于在非照光状态输出的光感应讯号PS。

另外，当控制读取开关520依据控制读取讯号(如：Gn、Gn+1、Gn+2)于开启时间开启时，光感应讯号PS输出至输出单元530。此时，读出讯号RS为开启时间重迭(如图5B区间T所示)的控制读取开关520输出的光感应讯号PS的迭加。也就是说，当至少两控制读取开关520的开启时间重迭时，读出讯号RS为光感应讯号PS的迭加。举例而言，当三段控制读取开关520的开启时间重迭时，读出讯号RS约略减至光感应讯号PS的1/3倍(如图5B所示)。

实际上，当触控面板为32英寸时，传统的光感应触控装置于照光状态及未照光状态下的读出讯号差约为458mV。而本发明的光感应触控装置500因控制读取开关520的开启时间重迭，使得读出讯号RS增大，进而使得照光状态及未照光状态下的读出讯号差亦可增大至1259mV。此外，当触控面板为65英寸时，传统的光感应触控装置于照光状态及未照光状态下的读出讯号差约为158mV，而本发明的光感应触控装置的读出讯号差可增大至546mV。

当读出讯号差小于或等于触碰动作的临界点时容易造成光感应触碰装置的误判。由上述可知，当触控面板为65英寸时，传统的光感应触控装置的读出讯号差较小，可能导致误判的产生。而本发明的光感应触控装置具有较大的读出讯号差，可较准确地判别触碰动作的发生。

图6是根据本发明另一实施例绘示光感应触控装置的示意图。如图6所示，光感应触控装置600包含多个光感应电路610、多个控制读取开关620及输出单元630。在本实施例中，光感应电路610、控制读取开关620及输出单元630的配置及连接方式与图5A所示类似，故在此不赘述。

在本实施例中，输出单元630还包含差分器DA及重置开关MUX。差分器DA用以对光感应讯号PS进行差分运算，藉此除去光感应讯号PS中的杂讯，进而输出读出讯号RS。重置开关MUX用以藉由重置讯号Vreset重置读出讯号RS，使得读出讯号RS归零。

操作上，图6中光感应电路610及控制读取开关620的运作与图5A类似，故在此不赘述。

另外，图6仅例示性地绘示六个光感应电路610及六个控制读取开关620，但本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可依据实际需求配置任意数量的光感应电路610及控制读取开关620，不以图6所示为限。

图7是根据本发明一实施例绘示光感应触控方法的流程图。光感应触控方法可应用于图1所示的光感应触控装置100，但不以其为限。包含下述步骤。为清楚说明起见，下述图7所示的光感应触控方法的步骤是以图1为例来进行说明。

首先，藉由光感应电路110分别地输出光感应讯号PS(S702)。其次，藉由控制读取开关120分别地接收控制读取讯号(S704)。接着，使控制读取开关120依序地根据控制读取讯号于开启时间开启，以自光感应电路110接收并输出光感应讯号PS，且至少两个控制读取开关120的开启时间重迭(S706)。最后，藉由输出单元130接收光感应讯号PS以输出读出讯号RS(S708)。

在一实施例中，藉由输出单元130接收光感应讯号PS以输出读出讯号RS的步骤还包含对光感应讯号PS进行积分，以输出读出讯号RS。在另一实施例中，光感应触控方法还包含重置读出讯号RS。

在次一实施例中，光感应电路110在照光状态输出的光感应讯号PS大于在非照光状态输出的光感应讯号PS。此外，读出讯号RS为开启时间重迭的控制读取开关120输出的光感应讯号PS的迭加。

在又一实施例中，光感应电路110在照光状态输出的光感应讯号PS小于在非照光状态输出的光感应讯号PS。另外，读出讯号RS为开启时间重迭的控制读取开关120输出的光感应讯号PS的迭加。

图8A是根据本发明一实施例绘示传统光感应触控装置的读出讯号光形示意图。如图8A所示，传统光感应触控装置的光形区域A1的讯号强度介于100至200之间，而光形区域A2的讯号强度则介于200至300之间。图8B是根据本发明一实施例绘示本发明的光感应触控装置的读出讯号光形示意图。如图8B所示，本发明的光感应触控装置的光形区域A3的讯号强度介于100至200之间，且讯号强度由光形外围至中心渐增。光形区域A4的讯号强度介于200至300，光形区域A5的讯号强度介于300至400，光形区域A6的讯号强度则介于400至500之间。

因此，同时参照图8A及图8B，由于本发明的光感应触控装置藉由控制读取开关控制开启时间的重迭，使得读出讯号RS为光感应讯号PS的迭加，进而增大读出讯号RS的光形及增强光形的讯号强度，以准确地判断触碰动作的发生。

在上述实施例中所提及的步骤，除特别叙明其顺序者外，均可依实际需要调整其前后顺序，甚至可同时或部分同时执行，图7所示的流程图仅为一实施例，并非用以限定本发明。

综上所述，本发明的光感应触控装置藉由多个控制读取开关分别地控制光感应讯号的输出，且上述至少两控制读取开关的开启时间重迭，使得照光状态下的读出讯号与非照光状态下的读出讯号之间的差异增大，进而大幅地降低触碰动作是否发生的误判，实现高精准度的触控输入判别。

虽然本发明已以实施方式揭示如上，然其并非用以限定本发明，本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围是以本发明的权利要求为准。

Claims (17)

1.一种光感应触控装置，应用于一触控面板，该光感应触控装置包含：

多个光感应电路，用以分别地输出一光感应讯号；

多个控制读取开关，分别地电性连接这些光感应电路的一者，并分别地接收一控制读取讯号，其中这些控制读取开关依序地根据该控制读取讯号于一开启时间开启，以自这些光感应电路接收并输出这些光感应讯号，且至少两个这些控制读取开关的该开启时间重迭；以及

一输出单元，电性连接这些控制读取开关，用以接收这些光感应讯号以输出一读出讯号。

2.如权利要求1所述的光感应触控装置，其中该输出单元还包含:

一积分器或一差分器，用以对这些光感应讯号进行积分或差分运算，以输出该读出讯号。

3.如权利要求1所述的光感应触控装置，其中该输出单元还包含：

一重置开关，用以重置该读出讯号。

4.如权利要求1所述的光感应触控装置，其中这些光感应电路在一照光状态输出的该光感应讯号，大于在一非照光状态输出的该光感应讯号。

5.如权利要求4所述的光感应触控装置，其中该读出讯号为该开启时间重迭的这些控制读取开关输出的这些光感应讯号的迭加。

6.如权利要求4所述的光感应触控装置，其中该光感应电路为一整合薄膜晶体管。

7.如权利要求1所述的光感应触控装置，其中这些光感应电路在一照光状态输出的该光感应讯号，小于在一非照光状态输出的该光感应讯号。

8.如权利要求7所述的光感应触控装置，其中该读出讯号为该开启时间重迭的这些控制读取开关输出的这些光感应讯号的迭加。

9.如权利要求7所述的光感应触控装置，其中该光感应电路还包含：

一放大器薄膜晶体管，该放大器薄膜晶体管的一第一源/漏极电性连接该控制读取开关，以及该放大器薄膜晶体管的一第二源/漏极电性连接一直流电源；

一电容；以及

一光感应薄膜晶体管，电性连接该电容及该放大器薄膜晶体管的一栅极，用以对该电容进行充放电，以控制该放大器薄膜晶体管于该第一源/漏极输出该光感应讯号。

10.如权利要求1所述的光感应触控装置，其中该控制读取开关为一薄膜晶体管。

11.一种光感应触控方法，应用于一光感应触控装置，该光感应触控装置包含多个光感应电路、多个控制读取开关以及一输出单元，其中这些控制读取开关分别电性连接这些光感应电路，该输出单元电性连接这些控制读取开关，该光感应触控方法包含：

藉由这些光感应电路分别地输出一光感应讯号；

藉由这些控制读取开关分别地接收一控制读取讯号；

使这些控制读取开关依序地根据该控制读取讯号于一开启时间开启，以自这些光感应电路接收并输出这些光感应讯号，且至少两个这些控制读取开关的该开启时间重迭；以及

藉由该输出单元接收这些光感应讯号以输出一读出讯号。

12.如权利要求11所述的光感应触控方法，其中藉由该输出单元接收这些光感应讯号以输出该读出讯号的步骤还包含:

对这些光感应讯号进行积分或差分运算，以输出该读出讯号。

13.如权利要求12所述的光感应触控方法，还包含：

重置该读出讯号。

14.如权利要求11所述的光感应触控方法，其中这些光感应电路在一照光状态输出的该光感应讯号，大于在一非照光状态输出的该光感应讯号。

15.如权利要求14所述的光感应触控方法，其中该读出讯号为该开启时间重迭的这些控制读取开关输出的这些光感应讯号的迭加。

16.如权利要求11所述的光感应触控方法，其中这些光感应电路在一照光状态输出的该光感应讯号，小于在一非照光状态输出的该光感应讯号。

17.如权利要求16所述的光感应触控方法，其中该读出讯号为该开启时间重迭的这些控制读取开关输出的这些光感应讯号的迭加。