TW201512950A - Oled觸控裝置 - Google Patents

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TW201512950A
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Abstract

　　一種OLED觸控裝置，具有至少一OLED及一控制單元，各所述OLED具有：一第一基板；一第一電極，位於該第一基板上方；一有機材料結構層，位於該下電極上方；一第二電極，位於所述有機材料層上方；以及一第二基板，位於所述第二電極上方；其中，該控制單元係用以在至少一所述OLED之所述第一電極及所述第二電極之間施加一複合電壓源以提供一發光功能及/或一觸控感測功能，其中該複合電壓源具有一直流電壓分量及一交流電壓分量。

Description

OLED觸控裝置
　　本發明係有關於一種觸控裝置，特別是關於一種OLED(organic light emitting diode)觸控裝置。
　　一般的觸控裝置係在一螢幕上疊加一觸控模組。然而此類的觸控裝置厚度較大，不能滿足輕、薄的市場需求，且其成本亦較高。
　　為解決此問題，習知有將螢幕與觸控模組的同性質材料層整合在一起的設計。然而，此做法對觸控裝置所能降低的厚度仍不能滿足某些高檔產品的要求。
　　習知亦有嘗試在顯示器上實現觸控功能的設計，其一般的做法乃在顯示電路層增加額外的電極以形成觸控電容。然而，此類做法會降低產品良率，增加成本。
　　為解決前述之問題，吾人亟需一種新穎、低厚度、且容易生產的觸控裝置。
　　本發明之一目的在於揭露一種OLED觸控裝置，其可藉由對一OLED結構施加一複合電壓源而提供一發光功能及/或一觸控感測功能。
　　本發明之另一目的在於揭露一種OLED觸控裝置，其可利用一OLED結構之二基板提供二觸控平面。
　　本發明之另一目的在於揭露一種OLED觸控裝置，其可藉由感測一複合電壓源之一交流電壓之振幅變化量、相位變化量、或頻率變化量而偵測一觸控事件。
　　本發明之另一目的在於揭露一種OLED觸控裝置，其可藉由關閉/開啟一複合電壓源之一直流電壓分量及/或一交流電壓分量而提供四種工作模式。
　　本發明之又一目的在於揭露一種OLED觸控裝置，其可簡化觸控裝置之結構以降低產品厚度、提高良率、及降低成本。
　　為達到上述之目的，一種OLED觸控裝置乃被提出，其具有至少一OLED及一控制單元，各所述OLED具有：
　　一第一基板；
　　一第一電極，位於該第一基板上方；
　　一有機材料結構層，位於該下電極上方；
　　一第二電極，位於所述有機材料層上方；以及
　　一第二基板，位於所述第二電極上方；
　　其中，該控制單元係用以在至少一所述OLED之所述第一電極及所述第二電極之間施加一複合電壓源以提供一發光功能及/或一觸控感測功能，其中該複合電壓源具有一直流電壓分量及一交流電壓分量，該直流電壓分量係用以使一直流電流流過所述的有機材料結構層以實現所述的發光功能，而該交流電壓分量則係充作一觸控訊號，其中該控制單元係依所述觸控訊號之一參數變化量偵測一觸控事件以實現所述的觸控感測功能。
　　在一實施例中，該有機材料結構層係由一N型有機材料層和一P型有機材料層所組成的群組所選擇的一種材料層構成。
　　在一實施例中，所述的第一基板係由玻璃、聚對苯二甲酸乙二醇酯、和玻璃環氧樹脂所組成的群組所選擇的一種材料構成。
　　在一實施例中，所述的第二基板係由玻璃和聚對苯二甲酸乙二醇酯所組成的群組所選擇的一種材料構成。
　　在一實施例中，所述的第一電極係由一透明電極和一不透明電極所組成的群組所選擇的一種電極。
　　在一實施例中，所述的第二電極係一透明電極。
　　在一實施例中，所述的OLED具有由上發光結構、下發光結構、和前述二者之任一組合所組成的群組所選擇的一種發光結構。
　　在一實施例中，所述的第二基板係用以提供一觸控平面。
　　在一實施例中，所述的第一基板係用以提供另一觸控平面。
　　在一實施例中，所述的參數變化量係由振幅變化量、相位變化量、和頻率變化量所組成的群組所選擇的一種變化量。
　　在一實施例中，所述的觸控感測功能係由一自電容觸控感測功能、一互電容觸控感測功能、和一表面電容觸控感測功能所組成的群組所選擇的一種觸控感測功能。
　　在一實施例中，當該控制單元工作於一第一工作模式時，該控制單元同時提供所述的發光功能及所述的觸控感測功能。
　　在一實施例中，當該控制單元工作於一第二工作模式時，該控制單元只提供所述的觸控感測功能。
　　在一實施例中，當該控制單元工作於一第三工作模式時，該控制單元只提供所述的發光功能。
　　在一實施例中，當該控制單元工作於一第四工作模式時，該控制單元會關閉所述的觸控感測功能和所述的發光功能。
　　在一實施例中，所述至少一OLED係組成一OLED陣列，且所述的控制單元具有一掃描單元以驅動該OLED陣列。
　　在一實施例中，所述的OLED陣列係由一被動式OLED陣列和一主動式OLED陣列所組成的群組所選擇的一種OLED陣列。
　　在一實施例中，所述至少一OLED係用以組成一OLED光源。
　　在一實施例中，所述OLED光源之所述第一電極係透過一延伸導線連接至一外部電極以供觸控操作。
　　在一實施例中，所述OLED光源之所述第二電極係透過一延伸導線連接至一外部電極以供觸控操作。
　　為使　貴審查委員能進一步瞭解本發明之結構、特徵及其目的，茲附以圖式及較佳具體實施例之詳細說明如后。
100、301-307、501‧‧‧OLED
101‧‧‧第一基板
102‧‧‧第一電極
103‧‧‧有機材料結構層
104‧‧‧第二電極
105‧‧‧第二基板
200、400、600‧‧‧控制單元
201‧‧‧複合電壓產生單元
202‧‧‧觸控偵測單元
300‧‧‧被動式OLED陣列
401、601‧‧‧複合電壓產生及觸控偵測單元
402、602‧‧‧掃描單元
403、603‧‧‧操作控制單元
404、604‧‧‧通信介面
410、610‧‧‧資訊處理裝置
500‧‧‧主動式OLED陣列
　　圖1a為一OLED測試電路示意圖。
　　圖1b繪示一OLED之電流-電壓特性曲線及亮度-電流特性曲線。
　　圖1c繪示圖1a該OLED測試電路在一OLED處於一斷開狀態時之等效電路，此時該OLED等效於一電容COLED 。
　　圖1d繪示圖1a該OLED測試電路在一OLED處於一導通狀態時之等效電路，此時該OLED等效於一電阻ROLED 。
　　圖2a 繪示圖1a之一電壓源VS 之一波形。
　　圖2b為以圖1a之所述複合電壓源驅動一OLED以進行觸控偵測之一示意圖。
　　圖3為本發明OLED觸控裝置之一實施例示意圖。
　　圖4a繪示本發明OLED觸控裝置另一實施例之方塊圖。
　　圖4b繪示本發明OLED觸控裝置另一實施例之方塊圖。
　　圖5繪示本發明OLED觸控裝置之數個應用形式。
　　圖6-7為本發明利用一延長導線為一OLED光源提供開/關光源及/或調光的功能之示意圖。
　　以下將先說明本發明之原理。請參照圖1a，其為一OLED測試電路示意圖；以及圖1b，其繪示該OLED之電流-電壓特性曲線及亮度-電流特性曲線。如圖1a及1b所示，當該OLED之跨壓VD 低於一閾值時，該OLED係處於一斷開狀態；而當該OLED之跨壓VD 高於所述的閾值時，該OLED會處於一導通狀態且一電流IOLED 會流過該OLED使其發光。圖1c繪示該OLED測試電路在該OLED處於所述斷開狀態時之等效電路，此時該OLED等效於一電容COLED ；而圖1d繪示該OLED測試電路在該OLED處於所述導通狀態時之等效電路，此時該OLED等效於一電阻ROLED 。
　　當圖1a之電壓源VS 係由一直流電壓和一交流電壓組合而成之一複合電壓源時，其一例示波形請參照圖2a(雖然在圖2a中之一交流電壓VAC 係以方波呈現，但其亦可為弦波或其他交流波形)，該OLED之平均亮度會由該直流電壓決定而與該交流電壓無關，此時，該交流電壓即可用以進行觸控偵測。亦即，藉由以所述的複合電壓源驅動該OLED，觸控偵測即可和該OLED之平均亮度互為獨立。請參照圖2b，其為以所述的複合電壓源驅動該OLED以進行觸控偵測之一示意圖。如圖2b所示，當一手指接近該OLED時，會產生等效電容CF1 或CF2 ，使該OLED之跨壓VD 之交流分量產生一參數變化量以供執行一觸控偵測功能，其中，所述的參數變化量可為振幅變化量、相位變化量、或頻率變化量，而所述的觸控偵測功能可為一自電容觸控感測功能、一互電容觸控感測功能、或一表面電容觸控感測功能。由於所述自電容觸控感測功能、互電容觸控感測功能、和表面電容觸控感測功能之工作原理均為習知，故在此不擬贅述。
　　另外，藉由致能/禁能所述複合電壓源之直流分量和交流分量，該OLED可具有多種工作模式，其中，當該OLED工作於一第一工作模式時，所述複合電壓源之直流分量和交流分量均被致能，使該OLED同時提供一發光功能及所述的觸控感測功能；當該OLED工作於一第二工作模式時，所述複合電壓源之直流分量被禁能而交流分量被致能，使該OLED只提供所述的觸控感測功能；當該OLED工作於一第三工作模式時，所述複合電壓源之直流分量被致能而交流分量被禁能，使該OLED只提供所述的發光功能；以及當該OLED工作於一第四工作模式時，所述複合電壓源之直流分量和交流分量均被禁能，此時所述的觸控感測功能和所述的發光功能均被關閉。
　　依上述之原理，本發明提出一種OLED觸控裝置。請參照圖3，其為該OLED觸控裝置之一實施例示意圖。如圖3所示，該OLED觸控裝置具有至少一OLED 100及一控制單元200，其中各OLED 100具有一第一基板101、一第一電極102、一有機材料結構層103、一第二電極104、以及一第二基板105；而控制單元200具有一複合電壓產生單元201以及一觸控偵測單元202。
　　OLED 100之發光結構可為上發光結構(top-emission structure)、下發光結構(bottom-emission structure)、或上發光結構和下發光結構之任一組合。
　　第一基板101可由玻璃、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET—polyethylene terephthalate)、或玻璃環氧樹脂(glass epoxy resin)構成。
　　第一電極102，位於該第一基板上方，可為一透明電極或一不透明電極。
　　有機材料結構層103，位於該下電極上方，可由一N型有機材料層或一P型有機材料層構成。
　　第二電極104，位於有機材料層103上方，係一透明電極。
　　第二基板105，位於第二電極104上方，係由玻璃或聚對苯二甲酸乙二醇酯構成。
　　其中，控制單元200之複合電壓產生單元201係用以在OLED 100之第一電極102及第二電極104之間施加一複合電壓源VC 以提供一發光功能及/或一觸控感測功能，其中複合電壓源VC 具有一直流電壓分量及一交流電壓分量，該直流電壓分量係用以使一直流電流流過有機材料結構層103以實現所述的發光功能，而該交流電壓分量則係充作一觸控訊號，其中控制單元200之觸控偵測單元202係依所述觸控訊號之一參數變化量偵測一觸控事件以實現所述的觸控感測功能。所述的觸控感測功能可為一自電容觸控感測功能、一互電容觸控感測功能、或一表面電容觸控感測功能，而所述的參數變化量可為振幅變化量、相位變化量、或頻率變化量。另外，複合電壓產生單元201可利用一主動式電路(包含電晶體或放大器)或一被動式電路將一直流電壓源和一交流電壓源組合而產生複合電壓源VC ，其中所述的直流電壓源和交流電壓源均可予以致能或禁能。
　　在該OLED觸控裝置中，第二基板105係用以提供一觸控平面，而第一基板101則用以提供另一觸控平面。
　　控制單元200具有多種工作模式，其中，當控制單元200工作於一第一工作模式時，複合電壓產生單元201會輸出具一直流分量和一交流分量之複合電壓源VC ，而觸控偵測單元202會偵測複合電壓源VC 之所述交流分量，以同時提供所述的發光功能及所述的觸控感測功能；當控制單元200工作於一第二工作模式時，複合電壓產生單元201會輸出只具一交流分量之複合電壓源VC ，使控制單元200只提供所述的觸控感測功能；當控制單元200工作於一第三工作模式時，複合電壓產生單元201會輸出只具一直流分量之複合電壓源VC ，使控制單元200只提供所述的發光功能；當控制單元200工作於一第四工作模式時，複合電壓產生單元201會關閉複合電壓源VC ，以關閉所述的觸控感測功能和所述的發光功能。另外，控制單元200可進一步具有一通信介面以和一資訊處理單元互傳資料。
　　當所述至少一OLED 100係用以組成一OLED陣列時，控制單元200可進一步具有一掃描單元以驅動該OLED陣列。請參照圖4a，其繪示本發明OLED觸控裝置另一實施例之方塊圖。如圖4a所示，該OLED觸控裝置具有一被動式OLED陣列300以及一控制單元400。
　　被動式OLED陣列300係以OLED 301-307組成一七段顯示單元，其中，OLED 301-307均具有和圖3之OLED 100相同之結構。
　　控制單元400具有一複合電壓產生及觸控偵測單元401、一掃描單元402、一操作控制單元403、以及一通信介面404。
　　複合電壓產生及觸控偵測單元401係用以產生一複合電壓源 VC 以及提供一觸控感測功能，其中複合電壓源VC 具有一直流電壓分量及一交流電壓分量，該直流電壓分量係用以使一直流電流流過OLED 301-307中之一OLED以使該OLED發光，而該交流電壓分量則係充作一觸控訊號。複合電壓產生及觸控偵測單元401會依所述觸控訊號之一參數變化量偵測一觸控事件以實現所述的觸控感測功能，其中，所述的觸控感測功能可為一自電容觸控感測功能、一互電容觸控感測功能、或一表面電容觸控感測功能，而所述的參數變化量可為振幅變化量、相位變化量、或頻率變化量。
　　掃描單元402係依一掃描控制信號SSCAN 之控制使複合電壓源 VC 依序驅動OLED 301-307。
　　操作控制單元403除了可產生掃描控制信號SSCAN 以控制掃描單元402之操作外，亦可與複合電壓產生及觸控偵測單元401互動及透過通信介面404和一資訊處理裝置410互傳資料，其中所述的資料可為七段顯示資料及/或觸控偵測資料，資訊處理裝置410可依所述的觸控偵測資料執行一對應的程序。
　　請參照圖4b，其繪示本發明OLED觸控裝置另一實施例之方塊圖。如圖4b所示，該OLED觸控裝置具有一主動式OLED陣列500以及一控制單元600。
　　主動式OLED陣列500包含複數個OLED 501，且其係以一主動電路驅動，其中，OLED 501具有和圖3之OLED 100相同之結構。
　　控制單元600具有一複合電壓產生及觸控偵測單元601、一掃描單元602、一操作控制單元603、以及一通信介面604。
　　複合電壓產生及觸控偵測單元601係用以產生N個複合電壓源VC1 -VCN 以及提供一觸控感測功能，其中複合電壓源VC1 -VCN 各具有一直流電壓分量及一交流電壓分量，該直流電壓分量係用以使一直流電流流過複數個OLED 501中之一OLED以使該OLED發光，而該交流電壓分量則係充作一觸控訊號。複合電壓產生及觸控偵測單元601會依所述觸控訊號之一參數變化量偵測一觸控事件以實現所述的觸控感測功能，其中，所述的觸控感測功能可為一自電容觸控感測功能、一互電容觸控感測功能、或一表面電容觸控感測功能，而所述的參數變化量可為振幅變化量、相位變化量、或頻率變化量。
　　掃描單元602係依一掃描控制信號SSCAN 之控制使複合電壓源 VC1 -VCN 傳送至M個驅動信號S1 -SM 中之N個信號，以驅動複數個OLED 501，其中所述N個信號之選擇係隨掃描控制信號SSCAN 之內容而變。
　　操作控制單元603除了可產生掃描控制信號SSCAN 以控制掃描單元602之操作外，亦可與複合電壓產生及觸控偵測單元601互動及透過通信介面604和一資訊處理裝置610互傳資料，其中所述的資料可為主動式OLED陣列500之顯示資料及/或觸控偵測資料，資訊處理裝置610可依所述的觸控偵測資料執行一對應的程序。
　　請參照圖5，其繪示本發明OLED觸控裝置之數個應用形式。如圖5所示，本發明之OLED觸控裝置可應用在照明：(a) OLED平面光源，(b) OLED曲面光源；以及應用在顯示器：(c) OLED陣列式顯示器，(d) OLED段式顯示器，(e) OLED符號式顯示器。
　　當本發明之OLED觸控裝置應用在照明時，其觸控功能可用來提供開/關光源及/或調光的功能。亦即，使用者透過觸碰一OLED光源之表面即可調控該OLED光源之亮度，無需額外的開關或調光器。另外，當一OLED光源無法為使用者觸及時，只需自該OLED光源之所述第一電極或第二電極外接一延伸導線至一外部電極供觸控操作，即可解決該問題。請參照圖6-7，其為本發明利用一延長導線為一OLED光源提供開/關光源及/或調光的功能之示意圖。
　　本發明因其新穎之設計而具有以下之優點：
　　1.本發明之OLED觸控裝置可藉由對一OLED結構施加一複合電壓源而提供一發光功能及/或一觸控感測功能。
　　2.本發明之OLED觸控裝置可利用一OLED結構之二基板提供二觸控平面。
　　3.本發明之OLED觸控裝置可藉由感測一複合電壓源之一交流電壓之振幅變化量、相位變化量、或頻率變化量而偵測一觸控事件。
　　4.本發明之OLED觸控裝置可藉由關閉/開啟一複合電壓源之一直流電壓分量及/或一交流電壓分量而提供四種工作模式。
　　5.本發明之OLED觸控裝置可簡化觸控裝置之結構以降低產品厚度、提高良率、及降低成本。
　　本案所揭示者，乃較佳實施例，舉凡局部之變更或修飾而源於本案之技術思想而為熟習該項技藝之人所易於推知者，俱不脫本案之專利權範疇。
　　綜上所陳，本案無論就目的、手段與功效，在在顯示其迥異於習知之技術特徵，且其首先發明合於實用，亦在在符合發明之專利要件，懇請　貴審查委員明察，並祈早日賜予專利，俾嘉惠社會，實感德便。
100‧‧‧OLED
101‧‧‧第一基板
102‧‧‧第一電極
103‧‧‧有機材料結構層
104‧‧‧第二電極
105‧‧‧第二基板
200‧‧‧控制單元
201‧‧‧複合電壓產生單元
202‧‧‧觸控偵測單元

Claims (20)

  1. 一種OLED觸控裝置，其具有至少一OLED及一控制單元，各所述OLED具有：
    　　一第一基板；
    　　一第一電極，位於該第一基板上方；
    　　一有機材料結構層，位於該下電極上方；
    　　一第二電極，位於所述有機材料層上方；以及
    　　一第二基板，位於所述第二電極上方；
    　　其中，該控制單元係用以在至少一所述OLED之所述第一電極及所述第二電極之間施加一複合電壓源以提供一發光功能及/或一觸控感測功能，其中該複合電壓源具有一直流電壓分量及一交流電壓分量，該直流電壓分量係用以使一直流電流流過所述的有機材料結構層以實現所述的發光功能，而該交流電壓分量則係充作一觸控訊號，其中該控制單元係依所述觸控訊號之一參數變化量偵測一觸控事件以實現所述的觸控感測功能。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之OLED觸控裝置，其中該有機材料結構層係由一N型有機材料層和一P型有機材料層所組成的群組所選擇的一種材料層構成。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之OLED觸控裝置，其中所述的第一基板係由玻璃、聚對苯二甲酸乙二醇酯、和玻璃環氧樹脂所組成的群組所選擇的一種材料構成。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之OLED觸控裝置，其中所述的第二基板係由玻璃和聚對苯二甲酸乙二醇酯所組成的群組所選擇的一種材料構成。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之OLED觸控裝置，其中所述的第一電極係由一透明電極和一不透明電極所組成的群組所選擇的一種電極。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之OLED觸控裝置，其中所述的第二電極係一透明電極。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之OLED觸控裝置，其中所述的OLED具有由上發光結構、下發光結構、和前述二者之任一組合所組成的群組所選擇的一種發光結構。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之OLED觸控裝置，其中所述的第二基板係用以提供一觸控平面。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之OLED觸控裝置，其中所述的第一基板係用以提供另一觸控平面。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之OLED觸控裝置，其中所述的參數變化量係由振幅變化量、相位變化量、和頻率變化量所組成的群組所選擇的一種變化量。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之OLED觸控裝置，其中所述的觸控感測功能係由一自電容觸控感測功能、一互電容觸控感測功能、和一表面電容觸控感測功能所組成的群組所選擇的一種觸控感測功能。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之OLED觸控裝置，其中當該控制單元工作於一第一工作模式時，該控制單元同時提供所述的發光功能及所述的觸控感測功能。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之OLED觸控裝置，其中當該控制單元工作於一第二工作模式時，該控制單元只提供所述的觸控感測功能。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之OLED觸控裝置，其中當該控制單元工作於一第三工作模式時，該控制單元只提供所述的發光功能。
  15. 如申請專利範圍第1項所述之OLED觸控裝置，其中當該控制單元工作於一第四工作模式時，該控制單元會關閉所述的觸控感測功能和所述的發光功能。
  16. 如申請專利範圍第1項所述之OLED觸控裝置，其中所述至少一OLED係用以組成一OLED陣列，且所述的控制單元具有一掃描單元以驅動該OLED陣列。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之OLED觸控裝置，其中所述的OLED陣列係由一被動式OLED陣列和一主動式OLED陣列所組成的群組所選擇的一種OLED陣列。
  18. 如申請專利範圍第1項所述之OLED觸控裝置，其中所述至少一OLED係用以組成一OLED光源。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之OLED觸控裝置，其中所述OLED光源之所述第一電極係透過一延伸導線連接至一外部電極以供觸控操作。
  20. 如申請專利範圍第18項所述之OLED觸控裝置，其中所述OLED光源之所述第二電極係透過一延伸導線連接至一外部電極以供觸控操作。
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