CN112667111B - 光学触控装置 - Google Patents
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Abstract
一种光学触控装置，其包含多个光感测像素列与多个补偿电流源。每个补偿电流源耦接于多个光感测像素列的其中之一。每个补偿电流源提供的电流的大小负相关于前述多个光感测像素列的其中之一包含的光感测像素的数量。
Description
技术领域
本发明有关一种触控装置，尤指一种光学触控装置。
背景技术
光学式触控技术因容易应用于内嵌式触控结构，且具有多点触控与耐久性佳等优点，现已被广泛应用于各种穿戴式电子装置。光学式触控技术一般会通过对读取线上的电荷积分的方式，来读取耦接于读取线的一特定光感测像素的感测结果。然而，光感测像素在尚未被选定而输出其感测结果时，仍会或多或少地向读取线漏电，使得读取线上累积了相当多的额外电荷。在传统的矩形面板应用中，由于每一行包含相同数量的光感测像素，每一读取线上因漏电而累积的额外电荷量会相同，因而不会影响感测结果的判读。然而，由于穿戴式电子装置通常具有非矩形的面板，使得每一读取线上因漏电而累积的额外电荷量不同，进而可能引起触控误判。
发明内容
本发明提供一种光学触控装置，其包含多个光感测像素列与多个补偿电流源。每个补偿电流源耦接于多个光感测像素列的其中之一。每个补偿电流源提供的电流的大小负相关于多个光感测像素列的其中之一包含的光感测像素的数量。
上述实施例的优点之一，是在执行触控操作或指纹辨识时，可避免因光感测像素的漏电而产生的误判。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1为依据本发明一实施例的光学触控装置简化后的功能方块图。
图2为图1部分放大后的示意图。
图3为依据本发明一实施例的补偿电流源的示意图。
图4为依据本发明另一实施例的补偿电流源的示意图。
图5为依据本发明一实施例的光学触控装置简化后的功能方块图。
其中，附图标记：
100:光学触控装置
110-1～110-7:光感测像素列
120-1～120-4:补偿电流源
130:光感测像素
140:区域
RL:读取线
AA:中空区域
BDa,BDb:边框
210:漏电流路径
T1,T2,T3:晶体管
LE:感光元件
S1:第一控制信号
S2:第二控制信号
FVDD:第一工作电压
FVSS:第二工作电压
SW:开关
VG:控制电压
500:光学触控装置
510:光感测像素矩阵
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：
图1为依据本发明一实施例的光学触控装置100简化后的功能方块图。光学触控装置100包含多个光感测像素列110-1～110-7、多个补偿电流源120-1～120-4以及多个读取线RL。光感测像素列110-1～110-7的每一者包含共同耦接于一对应读取线RL的多个光感测像素130。在一些实施例中，光学触控装置100可以包含用于逐列致能光感测像素130的多个扫描线与扫描驱动电路，还可以包含有用于读取光感测像素130的感测结果的多个读取电路(例如积分器)，更可以包含显示器模块，为使图面简洁而易于说明，这些元件未示于图1中。
当光感测像素130被致能时，光感测像素130用于依据其周围的光线强度输出对应的感测结果至读取线RL。例如，在光感测像素130被选定输出其感测结果的一特定期间，光感测像素130会依据其周围的光线强度输出对应大小的电流至读取线RL。于此特定期间中，耦接于读取线RL的读取电路会积分读取线RL上的电荷而得到一积分结果。光学触控装置100可以对此积分结果进行模数转换及/或各种逻辑运算，以推算出光感测像素130周遭的光线强度。
请先参考图2，图2为图1中区域140放大后的示意图。如图2所示，光感测像素130包含晶体管T1～T3与感光元件LE，并用于接收第一工作电压FVDD、第二工作电压FVSS、第一控制信号S1与第二控制信号S2。第一控制信号S1用于决定重置光感测像素130的内部节点电压的时间点，而第二控制信号S2用于决定光感测像素130何时输出其感测结果。
晶体管T1被以叉号标示，代表晶体管T1处于关断状态。因此，图2的光感测像素130尚未进入输出其感测结果的特定期间。然而，光感测像素130仍会通过漏电流路径210向读取线RL漏电，因而影响了光学触控装置100针对同一列中其他光感测像素130所获得的电荷积分结果。本发明中光感测像素130的电路结构并不以图2为限，任何能依据其周遭的光线强度而输出对应大小的电流的合适主动式/被动式光感测电路皆能用于实现光感测像素130。
请再参考图1，光感测像素列110-1～110-7是设置于非矩形的基板(未示于图1)，因而光感测像素列110-1～110-7所包含的光感测像素130的数量并非一致。例如，光感测像素列110-1～110-7中的多者(光感测像素列110-1、110-2和110-3)各自包含不同数量的光感测像素130。又例如，光感测像素列110-1～110-7中的另外多者(光感测像素列110-3、110-4和110-5)包含相同数量的光感测像素130。由上述可知，由于光感测像素130的数量不一致，每条读取线RL因光感测像素130漏电而累积的额外电荷量也会不一致。
若为了因应读取线RL上不一致的额外电荷量而为光感测像素列110-1～110-7的每一者设定不同的感测结果判断基准，则将会大幅度增加后端电路的运算复杂度，也会使得感测结果的可靠度下降。因此，光学触控装置100设置有补偿电流源120-1～120-4以使每一条读取线RL上累积的额外电荷量趋于一致。
详细而言，补偿电流源120-1～120-4分别通过一对应的读取线RL耦接于光感测像素列110-1、110-2、110-6和110-7。亦即，补偿电流源120-1～120-4分别耦接于光感测像素列110-1～110-7的其中一者。补偿电流源120-1～120-4每一者提供至读取线RL的电流大小，负相关于其所耦接的一列光感测像素130的数量。
例如，由于光感测像素列110-1包含的光感测像素130数量(例如，5个)少于光感测像素列110-2包含的像素130数量(例如，7个)，因而补偿电流源120-1所提供的电流会大于补偿电流源120-2所提供的电流。
又例如，由于光感测像素列110-6包含的光感测像素130数量(例如，7个)多于光感测像素列110-7包含的像素130数量(例如，5个)，因而补偿电流源120-3所提供的电流会小于补偿电流源120-4所提供的电流。
值得一提的是，图1中光感测像素列110-1～110-7的数量以及光感测像素列110-1～110-7每一者所包含的光感测像素130的数量仅为示范性的实施例，本发明并不以此为限。在一些实施例中，光学触控装置100中光感测像素130的数量与密度可以依据实际状况而调整，以适应于各种不同大小的基板与分辨率。
在一些实施例中，光学触控装置100还包含一边框BDa，其中边框BDa具有中空区域AA。光感测像素列110-1～110-7设置于该中空区域AA内。因此，光感测像素列110-1～110-7于边框BDa的垂直投影方向上没有被边框BDa所遮蔽。另一方面，补偿电流源120-1～120-4设置于边框BDa下方且于中空区域AA之外，亦即补偿电流源120-1～120-4于边框BDa的垂直投影方向上被边框BDa所遮蔽。
在一些实施例中，光学触控装置100可以是智能穿戴式装置，例如智能手表或智能手环。
请参考图3与图4，补偿电流源120-1～120-4每一者包含维持于关断状态(以叉号表示)的多个开关SW，以模拟光感测像素130未致能时的漏电情况。补偿电流源120-1～120-4每一者的开关SW的数量，会负相关于其所耦接的一行光感测像素130的数量。例如，图3与图4分别为补偿电流源120-1和120-2的示意图，由于光感测像素列110-1的光感测像素130数量少于光感测像素列110-2的光感测像素130数量，补偿电流源120-1的开关SW数量会多于补偿电流源120-2的开关SW数量。相似地，图1中补偿电流源120-4的开关SW数量，会多于补偿电流源120-3的开关SW数量。
在一些实施例中，补偿电流源120-1～120-4中任两者之间具有的开关SW数量差异，会相同于此任两者之间所耦接的光感测像素130的数量差异。
例如，请同时参考图1、图3和图4，光感测像素列110-1和110-2分别具有5个和7个光感测像素130，亦即光感测像素列110-1和110-2之间的光感测像素130的数量差异为2。因此，补偿电流源120-1和120-2之间的开关SW的数量差异也为2，其余依此类推。
补偿电流源120-1～120-4每一者具有相似的结构。例如，以图3的补偿电流源120-1为例，每个开关SW皆具有第一端、第二端与控制端，每个开关SW的第一端用于接收参考电压Vbias，每个开关SW的第二端耦接于对应地读取线RL，而每个开关SW的控制端用于接收一具有逻辑低准位(logic low level)的控制电压VG。在本实施例中，开关SW可以用各种合适的P型晶体管来实现，例如P型薄膜晶体管或P型金氧半场效晶体管。因此，控制电压VG为足以使P型晶体管关断的高电压。
在另外一些实施例中，开关SW可以用各种合适的N型晶体管来实现。此时，控制电压VG便可以是足以使N型晶体管关断的低电压。
在一些实施例中，补偿电流源120-1～120-4没有耦接于光感测像素列110-1～110-7中光感测像素130的数量超过一数量阈值者。此数量阈值可以设为包含最多光感测像素130的一行的光感测像素130数量减去5至10，因为在此光感测像素130数量差异的范围内因漏电而累积的额外电荷量尚不至于导致误判。
在另一些实施例中，补偿电流源120-1～120-4没有耦接于光感测像素列110-1～110-7中包含最多光感测像素130的多者。例如，如图1所示，补偿电流源120-1～120-4没有耦接于包含最多光感测像素130的光感测像素列110-3～110-5。
综上所述，光学触控装置100能补偿各读取线RL上因光感测像素130漏电而产生的额外电荷量差异，因而可有效防止光学触控装置100在触控操作或指纹辨识时产生误判。
图5为依据发明一实施例的光学触控装置500简化后的功能方块图。光学触控装置500相似于图1的光学触控装置100，差异在于，光学触控装置500的边框BDb于垂直投影方向上没有遮蔽补偿电流源120-1～120-4。
详细而言，光感测像素列110-1～110-7设置于边框BDb形成的中空区域AA内，且排列形成一光感测像素矩阵510。补偿电流源120-1～120-4也设置于中空区域AA内，且设置于接近于光感测像素矩阵510的边缘。亦即，补偿电流源120-1～120-4位于边框BDb的内缘与光感测像素矩阵510的边缘之间。
由上述可知，光学触控装置500具有窄边框的优点，因而能提供使用者良好的视觉体验。
在说明书及权利要求书使用了某些词汇来指称特定的元件。然而，所属技术领域中具有通常知识者应可理解，同样的元件可能会用不同的名词来称呼。说明书及权利要求书并不以名称的差异做为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来做为区分的基准。在说明书及权利要求书所提及的「包含」为开放式的用语，故应解释成「包含但不限定于」。另外，「耦接」在此包含任何直接及间接的连接手段。因此，若文中描述第一元件耦接于第二元件，则代表第一元件可通过电性连接或无线传输、光学传输等信号连接方式而直接地连接于第二元件，或者通过其他元件或连接手段间接地电性或信号连接至该第二元件。
在此所使用的「及/或」的描述方式，包含所列举的其中之一或多个项目的任意组合。另外，除非说明书中特别指明，否则任何单数格的用语都同时包含复数格的涵义。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (7)
1.一种光学触控装置，其特征在于，包含：
多个光感测像素列；
多个补偿电流源，其中该多个补偿电流源耦接于该多个光感测像素列的其中之一，该多个补偿电流源提供的一电流的大小负相关于该多个光感测像素列的该其中之一包含的光感测像素的数量；以及
多个读取线；
其中该多个补偿电流源通过该多个读取线的其中之一耦接于该多个光感测像素列的该其中之一，且该多个光感测像素列的该其中之一的每个光感测像素共同耦接于该多个读取线的该其中之一；
其中，该多个补偿电流源包含维持于关断状态的多个开关元件，以模拟光感测像素未致能时的漏电情况，该多个开关元件的数量负相关于该多个光感测像素列的该其中之一包含的光感测像素的数量。
2.如权利要求1所述的光学触控装置，其特征在于，该多个光感测像素列中的多者各自包含不同数量的光感测像素。
3.如权利要求1所述的光学触控装置，其特征在于，该多个补偿电流源没有耦接于该多个光感测像素列中包含超过一数量阈值的光感测像素的多者。
4.如权利要求1所述的光学触控装置，其特征在于，该多个补偿电流源没有耦接于该多个光感测像素列中包含最多数量的光感测像素的多者。
5.如权利要求1所述的光学触控装置，其特征在于，该多个光感测像素列包含：
一第一光感测像素列，包含一第一数量的光感测像素，且耦接于该多个补偿电流源中的一第一补偿电流源；以及
一第二光感测像素列，包含一第二数量的光感测像素，且耦接于该多个补偿电流源中的一第二补偿电流源；
其中，该第一补偿电流源的该多个开关元件与该第二补偿电流源的该多个开关元件的数量差异相同于该第一数量与该第二数量的差异。
6.如权利要求1所述的光学触控装置，其特征在于，另包含：
一边框，其中该多个光感测像素列于该边框的一垂直投影方向上没有被该边框所遮蔽，该多个补偿电流源于该垂直投影方向上被该边框所遮蔽。
7.如权利要求1所述的光学触控装置，其特征在于，另包含：
一边框，其中该多个光感测像素列与该多个补偿电流源于该边框的一垂直投影方向上皆没有被该边框所遮蔽；
其中，该多个光感测像素列排列成一光感测像素矩阵，该多个补偿电流源位于该边框的内缘与该光感测像素矩阵的边缘之间。
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