CN111352542B - 具备超音波触控的电子装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具备超音波触控的电子装置。电子装置包括显示元件、超音波发射元件、超音波接收元件、基板、超音波控制器以及感测电路。基板邻近于超音波发射元件以及超音波接收元件。超音波控制器用以产生控制信号。超音波发射元件依据控制信号朝基板的方向产生超音波，且超音波接收元件同时地依据所述控制信号以通过基板接收超音波并产生对应所接收的超音波的感测信号。感测电路依据感测信号判断发生触碰的位置以产生触控信号。

Description

具备超音波触控的电子装置

技术领域

本发明涉及一种具备触控功能的显示技术，尤其涉及一种具备超音波触控及微型发光二极管显示的电子装置。

背景技术

基于技术的进步，数字显示设备从液晶(LCD)显示技术、有机发光二极管(OLED)显示技术演进到微型发光二极管(micro LED)显示技术。微型LED技术可让LED从原本的背光源元件转变为自发光显示元件，使得显示设备具备高亮度、高对比度、广域视角、低耗电等功效。因此，采用微型LED技术的显示设备将可让每个LED变成像素点，从而大幅提升LED晶片的使用数量。

另一方面，目前的显示设备也具备触控功能以扩增其应用层面。采用微型LED技术的显示设备如何与多样化的触控技术(如，电容式触控、电阻式触控、光学式触控、超音波触控等)相互整合，便为触控与显示技术研究的方向之一。

发明内容

本发明提供一种具备超音波触控的电子装置，其将微型发光二极管显示技术与超音波触控技术相互结合，并将这两者的电路整合在同一半导体制程中，从而节省成本。

本发明的电子装置包括显示元件、超音波发射元件、超音波接收元件、基板、超音波控制器以及感测电路。显示元件用以显示图像。超音波发射元件以及超音波接收元件经配置以邻近显示元件。基板经配置以邻近于超音波发射元件以及超音波接收元件。超音波控制器耦接超音波发射元件以及超音波接收元件。超音波控制器产生控制信号。超音波发射元件依据控制信号朝基板的方向产生超音波，且超音波接收元件同时地依据控制信号以通过基板接收超音波并产生对应所接收的超音波的感测信号。感测电路耦接超音波接收元件以接收所述感测信号，且感测电路依据感测信号判断发生触碰的位置以产生触控信号。

本发明的电子装置包括显示元件、超音波发射元件、超音波接收元件、基板、超音波控制器以及感测电路。显示元件用以显示图像。超音波发射元件以及超音波接收元件经配置以邻近显示元件。基板经配置以邻近于超音波发射元件以及超音波接收元件。超音波控制器耦接超音波发射元件以及超音波接收元件。超音波控制器于第一时间点产生第一控制信号且于第二时间点产生第二控制信号。第一时间点不同于第二时间点。超音波发射元件依据第一控制信号产生超音波。超音波接收元件依据第二控制信号接收超音波并产生对应所接收的超音波的感测信号。感测电路耦接超音波接收元件以接收所述感测信号，且感测电路依据感测信号判断发生触碰的位置以产生触控信号。

本发明的电子装置包括显示元件、超音波发射元件、超音波接收元件、基板、图样、超音波控制器以及感测电路。显示元件用以显示图像。超音波发射元件以及超音波接收元件经配置以邻近显示元件。基板经配置以邻近于超音波发射元件以及超音波接收元件。超音波控制器耦接超音波发射元件以及超音波接收元件。图样配置于基板以及超音波发射元件与超音波接收元件之间。超音波控制器用以产生控制信号而控制超音波发射元件以及超音波接收元件。在基板未被按压的情况下，超音波穿过图样之间的空隙以使超音波接收元件产生具备第一数值的感测信号；且在基板被按压的情况下，超音波接收元件基于图样以及超音波产生具备第二数值的感测信号。感测电路耦接超音波接收元件以接收感测信号。感测电路依据感测信号为第一数值或是第二数值来判断发生触碰的位置以产生触控信号。

基于上述，由于以微型发光二极管(micro LED)技术实现的显示元件、超音波发射元件及超音波接收元件可相互整合而由同一个半导体制程来生产，因此本发明实施例便设计多种方式来控制超音波发射元件及超音波接收元件，以在不影响显示元件的情况下实现超音波触控，并节省建置成本。一实施例中，通过同时启动超音波发射元件及超音波接收元件，并通过待测物(如，手指、触控笔等)是否将超音波的能量吸收来判断是否发生触控；一实施例中，超音波发射元件及超音波接收元件被设计成不同时启动，且通过待测物按压玻璃基板导致的形变来改变超音波的传递路径，从而影响到超音波接收元件是否接收到预设时间前发出的超音波，从而判断是否发生触控；一实施例中，在超音波的传递路径上设置可发生超音波的绕射或干涉的图样，并通过待测物按压玻璃基板导致的形变来改变经过路径，从而利用超音波的能量改变判断是否发生触控。

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，并配合所附附图作详细说明如下。

附图说明

图1A是依照本发明第一实施例的一种电子装置的电路结构图。

图1B是依照本发明第一实施例的一种电子装置中显示元件、超音波发射元件、超音波接收元件以及基板的示意图。

图2是依照本发明第二实施例的一种电子装置中显示元件、超音波发射元件、超音波接收元件、基板及乘载基板的示意图。

图3A是依照本发明第三实施例的一种电子装置的电路结构图。

图3B与图3C是依照本发明第三实施例的一种电子装置中显示元件、超音波发射元件、超音波接收元件以及基板的示意图。

图4A与图4B是依照本发明第三实施例的多个信号的波形图。

图5A至图5B是依照本发明第四实施例的一种电子装置的示意图。

图6A、图6B与图7是本发明第四实施例中其他类型的图样的示意图。

图8是依照本发明第三实施例的另一种电子装置的电路结构图。

【符号说明】

100、300：电子装置

110、110-1、210、310、510：显示元件

112：显示区域

114：光线

120、120-1、220、320、520：超音波发射元件

122：触控区域

124、126、324、326：箭头

130、130-1、230、330、530：超音波接收元件

140、240、340、540：基板

142、242、342、542：乘载基板

150、350：栅极驱动器

160、360：感测电路

180、182：像素区域

190：手指

570、570’、670、670’：图样

571、671：朝下突出图样

572、672：朝上突出图样

Sn、Sn+1、Sn+m、Sn+m+1：扫描信号

DLx：数据线

Vdd：电源线

RLx：接收线

T11、T12、T13、T21、T22、T23：晶体管

CsL1、CsL2：电容

uLED1、uLED2：微型发光二极管

Tx11、Tx21：超音波发射器

Rx11、Rx21：超音波接收器

H：形变距离

TUn、TUnx：超音波信号

Rs：感测信号

T1、T1’：时间递延

T2：时间

D3：朝下突出图样或朝上突出图样的宽度

具体实施方式

本发明实施例可将以微型发光二极管(micro LED)技术实现的显示元件、超音波发射元件及超音波接收元件相互整合而由同一个半导体制程来生产，从而降低建置成本。因此，本发明实施例便设计多种方式来控制超音波发射元件及超音波接收元件，以在不影响显示元件的情况下实现超音波触控。以下参照各附图来说明符合本发明的相关实施例。

图1A是依照本发明第一实施例的一种电子装置100的电路结构图；图1B是依照本发明第一实施例的一种电子装置100中显示元件110、超音波发射元件120、超音波接收元件130以及基板140的示意图。图1A是以电子装置100的显示平面来呈现相关元件的配置位置，图1B则是以电子装置100中相关元件的剖面呈现这些元件的配置位置。本实施例的电子装置100具备显示功能及超音波触控功能，其例如是消费型电子装置(如，智能手机、平板电脑、笔记本电脑的显示面板/触控面板)以及具触控功能的显示设备(如，广告看板、电视)。

电子装置100主要包括显示元件110、超音波发射元件120、超音波接收元件130、基板140、超音波控制器(如，图1A中的栅极驱动器150)以及感测电路160(又称为是触控传感器(touch sensor))。显示元件110可以是由微型(micro)发光二极管(LED)技术产生的微型发光二极管元件。本实施例于图1A中示出的显示元件110为由两个晶体管(T11与T12)、一个电容CsL1以及微型发光二极管uLED1组成，亦即显示元件110为2T1C结构。应用本实施例者可依其需求调整上述显示元件110的电路结构，例如可以4T1C结构/5T1C结构/6T1C结构来实现显示元件110。

超音波发射元件120以及超音波接收元件130两者相对于基板140的水平方向而平行设置。图1A中的超音波发射元件120包括超音波发射器TX11。图1A中的超音波接收元件130包括晶体管T13以及超音波接收器RX11。晶体管T13的一端耦接接收线RLx，晶体管T13的另一端耦接超音波接收器Rx11。超音波发射元件120以及超音波接收元件130

经配置以邻近显示元件110。于本实施例中，电子装置100中的每个显示元件110皆分别用来显示图像中的每个像素中的一种颜色(如，红色、绿色或蓝色)。这些显示元件110在图1A中以列(column)排列的方式配置在显示区域112中，从而呈现整行的显示像素。显示区域112中的显示元件110(或是用来呈现同一个像素的多个显示元件110)旁边设置位于触控区域122中的超音波发射元件120以及超音波接收元件130。显示区域112与触控区域122相互不重叠。基板140与超音波发射元件120与超音波接收元件130相互直接地接触。

基板140的材质包括玻璃，或是基板140是由玻璃为材料构成。待测物(如，手指190)将可接触到基板140的一面，而超音波发射元件120及超音波接收元件130则配置于基板140的另一面。乘载基板142可以是玻璃板或其他电路板。感测电路160通过接收线RLx耦接超音波接收元件130、130-1以接收其产生的感测信号，依据感测信号判断发生触碰的位置以产生触控信号。藉此，应用本实施例者可通过感测电路产生的触控信号得知显示平面的何处被待测物所触碰，进而进行相应的触控操作。

本实施例是以一列中的其中两个像素区域180、182来呈现显示元件110、110-1、超音波发射元件120、120-1以及超音波接收元件130、130-1。显示元件110-1包括两个晶体管T21、T22、电容CsL2以及微型发光二极管uLED2；超音波发射元件120-1包括超音波发射器TX21。超音波接收元件130-1包括晶体管T23以及超音波接收器RX21。超音波发射元件120-1以及超音波接收元件130-1经配置以邻近显示元件110-1。应用本实施例者可利用像素区域180、182中的电路结构来实现电子装置100的显示平面。在此主要以像素区域180与其中的各个元件作为举例说明，像素区域182与其中的各个元件的运作方式类似于像素区域180与其中的各个元件。

在此假设电子装置100中的相关参数，应用本实施例者可依其需求调整这些参数。以显示元件110、110-1构成的显示平面的解析度为1920×1080；电子装置100的显示平面的更新频率为60Hz；每个像素所对应的显示元件110的栅极开启时间约为13us至16us；电子装置100中的栅极驱动器150每次更新一行(row)显示元件，且相邻的两行微显示元件的开启时间间距约略为0us至5us。超音波在玻璃的传播速度为6000m/s，因此，在玻璃的厚度为2mm至4mm的情况下，超音波通过玻璃的传播时间约为0.67us至1.33us之间。

特别说明的是，本发明实施例将以微型发光二极管技术实现的显示元件110、超音波发射元件120及超音波接收元件130相互整合而由同一个半导体制程来生产，以节省建置成本。详细来说，微型发光二极管技术实现的显示元件110需要在单晶硅材料(如，蓝宝石基板)上进行相关的半导体制程操作(如，“长晶”操作)，才能让显示元件110中的发光层的发光效率较佳。然后，半导体制程会将完成后的显示元件110转移到乘载基板142(如，玻璃基板或其他类型的基板)上，以进行后续处理。另一方面，超音波发射元件120及超音波接收元件130因半导体制程的因素也需要从其他基板转换到另一个乘载基板，因此本发明实施例便将显示元件110、超音波发射元件120及超音波接收元件130的制程相互整合，并设计多种方式在不影响显示元件的情况下实现超音波触控。

在图1A与图1B的第一实施例中，超音波控制器(栅极驱动器150)通过同时启动位于同一像素区域180中的超音波发射元件120及超音波接收元件130，并通过待测物(如，图1B的手指190、触控笔等)是否将超音波的能量吸收来判断是否发生触控。本实施例利用栅极驱动器150来作为超音波控制器以控制超音波发射元件120及超音波接收元件130的启动。栅极驱动器150对每个显示平面中的每个扫描线提供对应的扫描信号(例如，扫描信号Sn～Sn+m+1)。显示元件110依据扫描信号Sn以通过晶体管T11将数据线DLx中的电压导引到电容CsL1，并利用晶体管T12控制微型发光二极管uLED1所发出光线114的亮度。也就是，显示元件110依据扫描信号Sn显示图像中的像素。

本实施例利用扫描信号Sn以让像素区域180中的显示元件110、超音波发射元件120及超音波接收元件130同时启动。也就是说，本实施例的控制信号为时序控制器(如，栅极驱动器150)产生的扫描信号。超音波发射器Tx11的控制端耦接扫描信号Sn，超音波接收元件130晶体管T13的控制端也耦接扫描信号Sn。换句话说，当扫描信号Sn致能时，超音波发射元件120中的超音波发射器Tx11依据控制信号(扫描信号Sn)朝基板140的方向产生超音波(如箭头124)。超音波接收元件130同时地依据控制信号(扫描信号Sn)以通过基板140接收超音波(如箭头126所示)并产生对应所接收的超音波的感测信号。另一方面，应用本实施例应可知悉，本实施例是利用时序控制器产生的扫描信号作为控制信号，于其他实施例中也可另外独立设置另一个信号来作为超音波发射元件120与超音波接收元件130的控制信号，只要超音波发射元件120与超音波接收元件130同时启动即可。

当待测物(如手指190)接触到基板140时，由超音波发射元件120发出的超音波能量将会被待测物(手指190)所吸收，导致同时启动的超音波接收元件130无法接收到经反射且具备足够能量的超音波，从而可获知发生触碰的位置。超音波在传递过程中将会因为待测物的不同而导致超音波在反射时能量传递的耗损不同。也就是说，不同待测物与玻璃之间的界面在反射超音波的能量阈值(threshold)将有所不同。超音波于不同介质界面的反射率将与音响阻抗有关。

所谓的“音响阻抗”(以“Z”表示)是由超音波在此介质中的速度(以“S”表示)与介质本身的密度(以“D”表示)有关。可利用方程式(1)表示为：

举例来说，假设第一介质的音响阻抗以“Z1”表示；第二介质的音响阻抗以“Z2”表示，则由第一介质与第二介质构成的界面的反射率(以“R”表示)可利用方程式(2)表示为：

由第一介质与第二介质构成的界面的穿透率(以“T”表示)可利用方程式(3)表示为：

在此举例说明常用的介质、由超音波在此介质中的速度(“S”)、介质本身的密度(“D”)、音响阻抗(“Z”)的列表：

表1：

介质	S(M/S)	D(M/S)	Z(10^5)
				空气	331	0.00129	0.000042
玻璃	6000	2.4	1.44
				绝缘胶	1430	0.86	0.12298
铁/金属	3400	7.8	2.652
				水/人体组织液	1430	1	0.143

由上述介质以及相对应的音响阻抗便可知晓不同介质之间的界面的反射率(“R”)及穿透率(“T”)。在此以表2来说明：

表2：

当待测物并未接触到超音波发射元件120与超音波接收元件130所在的位置时，由于从玻璃射入空气的界面反射率(亦即，界面1的反射率)为99.99％，因此由超音波发射元件所发出的超音波几乎全部被反射而由超音波接收元件所接收。相对地，当待测物接触到超音波发射元件与超音波接收元件所在的位置时，由于从玻璃射入铁/金属的界面反射率(亦即，界面2的反射率)为8.77％，或是从玻璃射入水/人体组织液的界面反射率(亦即，界面2的反射率)为32.87％，表示部分的超音波将会因为由铁/金属或水/人体组织液所构成的待测物(如，触控笔、手指190)接触到玻璃上而被吸收其能量。因此，由超音波发射元件120所发出的超音波将不会全部被反射而仅部分的超音波被超音波接收元件130所接收。

本发明实施例便可通过上述反射率来设定能量阈值，并利用感测电路160比较超音波能量阈值与由超音波接收元件130产生的感测信号的数值大小以判断发生触控的位置。例如，可将能量阈值调整为75％至90％之间的数值。当感测信号的数值大于超音波能量阈值时，感测电路160判断并未发生触控。当感测信号的数值小于超音波能量阈值时，感测电路160判断发生触控的位置位于产生此感测信号的超音波接收元件130的位置。

图2是依照本发明第二实施例的一种电子装置100中显示元件210、超音波发射元件220、超音波接收元件230、基板240及乘载基板242的示意图。第二实施例与第一实施例相似，两者的差异在于图1B中显示元件110、超音波发射元件120与超音波接收元件130之间的摆放位置与图2中显示元件210、超音波发射元件220与超音波接收元件230之间的摆放位置不同。图2中的超音波发射元件220与超音波接收元件220仍为相邻设置，但显示元件210设置在超音波发射元件220与超音波接收元件230以及基板240之间。如此一来，超音波发射元件220与超音波接收元件230不会阻碍到显示元件210的光线，且超音波发射元件220与超音波接收元件230仍可利用基板240判断是否有待测物(手指190)的接触。

图3A是依照本发明第三实施例的一种电子装置300的电路结构图，图3B与图3C是依照本发明第三实施例的一种电子装置300中显示元件310、超音波发射元件320、超音波接收元件330以及基板340的示意图。显示元件310、超音波发射元件320、乘载基板342、感测电路360皆相似于第一实施例的对应元件，然而基板340与超音波发射元件320及超音波接收元件330之间的设置关系(如图3B与图3C所示)以及超音波接收元件330的电路结构(如图3A所示)将与第一实施例不同。第三实施例中的超音波发射元件320及超音波接收元件330被设计成不同时启动，且通过待测物按压基板340导致的形变来改变超音波的传递路径，从而影响到超音波接收元件330是否接收到预设时间前发出的超音波，从而判断是否发生触控。

在此详细说明第一实施例与第三实施例的不同处。请参照图3A，电子装置300中的超音波控制器(栅级驱动器350)产生多个扫描信号(如，扫描信号Sn～Sn+m+1)。栅极驱动器350于第一时间点(如，时间Tn)产生第一控制信号(如，扫描信号Sn)，且于第二时间点(如，时间Tn+m)产生第二控制信号(如，扫描信号Sn+m)。第一时间点Tn不同于第二时间点Tn+m，且第一时间点Tn与第二时间点Tn+m相差一预设时间Tm。超音波发射元件320依据第一控制信号(扫描信号Sn)产生超音波，而超音波接收元件330依据第二控制信号(扫描信号Sn+m)接收由超音波发射元件320发出的超音波并产生对应所接收的超音波的感测信号。也就是，超音波接收元件330中晶体管T13的控制端耦接至扫描信号Sn+m而非扫描信号Sn。超音波发射元件320在第二时间点Tn+m不启动。也就是说，超音波发射元件320及超音波接收元件330被设计成不同时启动，超音波接收元件330的启动时间将晚于超音波发射元件320一预设时间Tm。

请参见图3B，图3B为待测物(手指190)并未按压时，超音波发射元件320与超音波接收元件330为相邻配置，且这两者与基板340具备形变距离H。本实施例的“预设时间”是经设计以在待测物(手指190)并未将基板340按压变形时(图3B)，超音波发射元件320在第一时间点Tn产生的超音波将经由形变距离H抵达基板340(箭头324所示)并被反射(箭头326所示)至超音波接收元件330的时间间隔，此时间间隔约略等于预设时间Tm。也就是说，超音波发射元件320在第一时间点Tn产生的超音波将会使超音波接收元件330在第二时间点Tn+m接收。

请参见图3C，图3C为待测物(手指190)对该处进行按压时，形变距离H将会缩减而小于预定数值。在形变距离H因待测物(手指190)按压基板340而使其小于预定数值的情况下，超音波在第一时间点Tn从超音波发射元件320抵达基板340(箭头324’所示)并被反射(箭头326’所示)至超音波接收元件330的时间将小于预设时间Tm，导致超音波提前抵达超音波接收元件330后散失其能量。如此一来，超音波接收元件330便无法在第二时间点Tn+m接收到超音波。藉此，感测电路340便可利用通过接收线RLx接收超音波接收元件330的感测信号，并以感测信号的有无判断发生触碰的位置以产生触控信号。

图4A与图4B是依照本发明第三实施例的多个信号的波形图。图4A与图4B中呈现扫描信号Sn、扫描信号Sn+1(作为扫描信号Sn+m的举例)、由超音波发射元件320产生的超音波信号TUn、传递到超音波接收元件330的超音波信号TUnx与接收线RLx上的感测信号Rs的波形。本实施例中第一时间点Tn与第二时间点Tn+m相差的预设时间Tm以经过一条扫描线的时间作为举例，亦即第二时间点Tn+m等于时间Tn+1。在此设定相邻两条扫描线中致能扫描信号(如，Sn与Sn+1)之间的时间间隔，亦即图4A所示的T2，为3us。应用本实施例者可将上述时间间隔依据扫描线之间的实际情况进行调整，例如是1us至5us不等。

请同时参照图4A与图3B，当没有待测物(手指190)按压基板340时，扫描信号Sn启动且超音波信号TUn经由超音波发射元件320产生，且超音波信号TUn经由箭头324与326传递到超音波接收元件330以成为超音波信号TUnx。举例来说，超音波信号TUn与超音波信号TUnx之间的时间递延T1约略为6.47us。另一方面，相邻两条扫描线中致能扫描信号之间的时间T2为3us，且时间递延T1大于时间T2。因此在扫描信号Sn+1致能时，超音波接收元件330将会接收到部分的超音波信号TUnx而使感测信号Rs致能。

请同时参照图4B与图3C，当待测物(手指190)按压基板340导致其形变时，扫描信号Sn启动且超音波信号TUn经由超音波发射元件320产生，且超音波信号TUn经由箭头324’与326’传递到超音波接收元件330以成为超音波信号TUnx。由于形变距离H的减缩，超音波信号TUn与超音波信号TUnx之间的时间递延T1’约略为0.67us。另一方面，相邻两条扫描线中致能扫描信号之间的时间T2仍为3us。因此，时间递延T1小于时间T2。如此一来，在扫描信号Sn+1致能时，超音波接收元件330将不会接收到超音波信号TUnx，因此感测信号Rs将不会致能。

图5A至图5B是依照本发明第四实施例的一种电子装置500的示意图。请同时参照图5A与图5B，显示元件510、超音波发射元件520、超音波接收元件530、基板540以及乘载基板542皆相似于第一实施例的对应元件。第一实施例与第四实施例之间的主要差异在于，图样570(包括多个朝下突出图样571与多个朝上突出图样572)配置于基板540以及超音波发射元件520与超音波接收元件530之间。

如图5A所示，在基板540未被待测物(手指190)按压的情况下，由超音波发射元件520产生的超音波穿过图样570之间的空隙以使超音波接收元件530产生具备第一数值的感测信号。相对地，如图5B所示，在基板540被待测物(手指190)按压的情况下，由于朝下突出图样571与朝上突出图样572相互交叠，使得超音波发射元件520产生的超音波将基于经形变的图样570’(由朝下突出图样571与朝上突出图样572组成)发生绕射(如，多狭缝绕射)或干涉，使得超音波的能量分布与未触控时不同。换句话说，因朝下突出图样571与朝上突出图样572相互交叠而构成新的间距组合，例如在图样570’中相邻的朝下突出图样571与朝上突出图样572之间距离为超音波波长的0.5倍至1.5倍(较佳设计为1倍)，从而使超音波发生多狭缝绕射或干涉。如此一来，超音波接收元件530基于经形变的图样570’以及超音波将产生具备第二数值的感测信号。藉此，图5A与图5B相对应的感测电路便依据感测信号为第一数值或是第二数值来判断发生触碰的位置以产生触控信号。

在图5A与图5B中，相邻的两个朝下突出图样571之间的距离D1或相邻的两个朝上突出图样572之间的距离D2等于超音波的波长的预定倍率(例如2倍)为较佳设计。应用本实施例者可依其需求而调整预定倍率为1.5倍至2.5倍，也可达成本发明实施例的效果。例如，经设计，超音波的发射频率可为1000MHz。若图样570的材质采用金属(如，铁)的话，相邻的朝下突出图样571与朝上突出图样572之间的间距D1可设计为68.28um。若图样570的材质采用绝缘胶的话，间距D1可设计为27.08um。在上述条件下可易于让超音波产生多狭缝绕射或破坏性干涉。或是，将朝下突出图样571或朝上突出图样572的宽度设计为等于超音波的波长的预定倍率(例如1倍)。

图6A与图6B是本发明第四实施例中其他类型的图样670的示意图。为方便说明，图6A(经待测物按压前)与图6B(经待测物按压后)仅示出基板540与超音波发射元件520、超音波接收元件530之间的图样(670、670’)示意。图6A与图6B中具备单个朝下突出图样671及单个朝上突出图样672以组成图样670。朝下突出图样671或朝上突出图样672的宽度D3皆等于超音波的波长的预定倍率(如，1倍)。如此一来，图样670’可使超音波发生单狭缝/多个单狭缝绕射或干涉，使得能量分布与未触控时不同。例如，经设计，超音波的发射频率可为1000MHz。若图样670的材质采用金属(如，铁)的话，宽度D3可设计为34.14um。若图样670的材质采用绝缘胶的话，宽度D3可设计为13.54um。在上述条件下可易于让超音波产生单狭缝/多个单狭缝绕射或干涉。

图7是本发明第四实施例中其他类型的图样770的示意图。在第四实施例中的图样类型除了如图5A～图5B、图6A～图6B的型态以外，还可利用图7所示以立体结构呈现的图样770来实现图样中的朝下突出图样或是朝上突出图样。

图8是依照本发明第三实施例的另一种电子装置800的电路结构图。相对于图3A将超音波发射元件320与超音波接收元件330设置在同一个区域中，图8是将超音波发射单元320设置于相邻显示元件310，且将超音波接收单元330设置于相邻显示元件310-1。如此一来，超音波发射元件320由扫描信号Sn所控制，且超音波接收元件330由扫描信号Sn+m所控制。图8中各个元件的其他相关操作如同图3A与第三实施例所述。

综上所述，由于以微型发光二极管技术实现的显示元件、超音波发射元件及超音波接收元件可相互整合而由同一个半导体制程来生产，因此本发明实施例便设计多种方式来控制超音波发射元件及超音波接收元件，以在不影响显示元件的情况下实现超音波触控，并节省建置成本。一实施例中，通过同时启动超音波发射元件及超音波接收元件，并通过待测物(如，手指、触控笔等)是否将超音波的能量吸收来判断是否发生触控；一实施例中，超音波发射元件及超音波接收元件被设计成不同时启动，且通过待测物按压玻璃基板导致的形变来改变超音波的传递路径，从而影响到超音波接收元件是否接收到预设时间前发出的超音波，从而判断是否发生触控；一实施例中，在超音波的传递路径上设置可发生超音波的绕射或干涉的图样，并通过待测物按压玻璃基板导致的形变来改变经过路径，从而利用超音波的能量改变判断是否发生触控。

虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更改与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求所界定的为准。

Claims (7)

1.一种电子装置，包括：

多个像素区域，每一所述像素区域包括：显示元件，用以显示图像；及超音波发射元件以及超音波接收元件，经配置以邻近所述显示元件，其中，所述多个像素区域分别包括的多个显示元件以列排列的方式设置于显示区域，所述多个像素区域分别包括的多个超音波发射元件以及多个超音波接收元件设置于触控区域，所述显示区域与所述触控区域相互不重叠；

基板，经配置以邻近于所述超音波发射元件以及所述超音波接收元件；

超音波控制器，耦接所述超音波发射元件以及所述超音波接收元件，用以产生控制信号，其中所述超音波发射元件依据所述控制信号朝所述基板的方向产生超音波，且所述超音波接收元件同时地依据所述控制信号以通过所述基板接收所述超音波并产生对应所接收的所述超音波的感测信号；以及

感测电路，耦接所述超音波接收元件以接收所述感测信号，依据所述感测信号判断发生触碰的位置以产生触控信号。

2.根据权利要求1所述的电子装置，其中所述显示元件是微型发光二极管元件，且所述基板的材质包括玻璃。

3.根据权利要求1所述的电子装置，其中所述基板与所述超音波发射元件与所述超音波接收元件相互直接地接触。

4.根据权利要求1所述的电子装置，其中所述超音波发射元件与所述超音波接收元件相邻设置，且所述显示元件设置在所述超音波发射元件与所述超音波接收元件以及所述基板之间。

5.根据权利要求1所述的电子装置，其中所述感测电路比较超音波能量阈值与由所述超音波接收元件产生的所述感测信号的数值大小以判断发生所述触控的位置，

其中当所述感测信号的数值大于所述超音波能量阈值时，所述感测电路判断并未发生所述触控，

当所述感测信号的数值小于所述超音波能量阈值时，所述感测电路判断发生所述触控的位置位于产生所述感测信号的所述超音波接收元件的位置。

6.根据权利要求1所述的电子装置，其中所述控制信号为时序控制器产生的扫描信号，其中所述显示元件依据所述扫描信号显示所述图像。

7.根据权利要求1所述的电子装置，其中所述显示元件、所述超音波发射元件以及所述超音波接收元件经由同一个半导体制程制造。