TWI395174B

TWI395174B - 發光二極體陣列資訊輸入面板

Info

Publication number: TWI395174B
Application number: TW097143453A
Authority: TW
Inventors: Tung Tsai Liao; Li Sheng Lo
Original assignee: Generalplus Technology Inc
Priority date: 2008-11-11
Filing date: 2008-11-11
Publication date: 2013-05-01
Also published as: US20100117958A1; US8354998B2; TW201019294A

Description

發光二極體陣列資訊輸入面板

本發明是有關於一種發光二極體的技術，且特別是有關於一種發光二極體陣列資訊輸入面板。

自從有文明以來，人類用文字與圖畫記錄資訊。而自從科技的進步，人類記錄資訊的方式，也從紙筆書寫的方式改為用電腦記錄資訊。在較早先的技術中，繪圖板是利用一層塑膠與另一層膠狀物構成。當用專用的筆在該面板畫圖的話，該膠狀物受到壓力，會與塑膠黏合，而產生圖案。另一種習知的繪圖板之構造則是黑色的鐵粉配置於具有鐵網的塑膠板後方。當具有磁力的筆在該面板畫圖的話，塑膠板會吸引鐵粉，以顯示所繪示的圖樣。

上述兩種繪圖板，有一個共同的優點就是可以重複使用。然而，利用塑膠黏性的繪圖板會隨著時間，黏性消失，因而導致所繪示的圖樣消失。另外，磁粉式的繪圖板，其磁粉會因為被磁化，導致吸附在鐵網上，久而久之，該繪圖板所繪的圖樣會不清楚。

目前存在的資訊顯示板一般來說是發光二極體顯示器為主流，例如公車捷運上的資訊顯示板，或是近期較流行的發光二極體徽章(LED Badge)。然而，若要改變上述發光二極體資訊顯示面板所輸出的資訊，必須要將上述發光二極體資訊顯示板連接到電腦，並透過電腦連線軟體對上述發光二極體資訊顯示面板進行更新，或是依靠其內建的輸入裝置以及內建的字型，靠按鍵選擇內建的輸出資訊。使用電腦輸入，雖然可以對圖形的輸出有較大的彈性，但是需要與電腦連接，並搭配電腦軟體。使用內建字型的發光二極體資訊顯示面板，其輸出圖形的變化性會受到很大的限制，無法隨心所欲改變輸出圖樣。

有鑒於此，本發明之一目的就是在提供一種發光二極體陣列資訊輸入面板，用以方便使用者進行資訊輸入，並且即時顯示所輸入之資訊。

為達上述或其他目的，本發明提出一種發光二極體陣列資訊輸入面板，此發光二極體陣列資訊輸入面板包括一發光二極體陣列、多個控制電路，其中，發光二極體陣列包括多個發光二極體，每一發光二極體具有一第一端以及一第二端。每一控制電路的第一控制端耦接發光二極體的第一端，其第二控制端耦接發光二極體的第二端。在一檢測期間，上述控制電路提供上述發光二極體的第一端與第二端之間一逆向偏壓一預定時間後，控制電路的第一控制端設為高阻抗，接下來，控制電路偵測其所耦接的每一發光二極體陣列的逆向光電流大小，據以判定是否點亮對應的發光二極體。

本發明另外提出一種發光二極體陣列資訊輸入面板，此面板包括一發光二極體陣列、一第一開關電路、一第二開關電路以及一控制電路。發光二極體陣列包括多個發光二極體。第一開關電路包括一第一端以及多個第二端，上述第一開關電路的該些第二端分別耦接該些發光二極體的第一端。第二開關電路包括一第一端以及多個第二端，上述第二開關電路的該些第二端分別耦接該些發光二極體的第二端。控制電路的第一控制端耦接第一開關電路的第一端，其第二控制端耦接第二開關電路的第一端。在第i檢測期間，第一開關電路的第一端與其第i個第二端電性連接，且第二開關電路的第一端與其第i個第二端電性連接，此時，控制電路偵測其所耦接的第i個發光二極體的逆向光電流大小，據以判定是否點亮該第i個發光二極體，其中，i為自然數。

依照本發明的較佳實施例所述之發光二極體陣列資訊輸入面板，當上述發光二極體的第一端為陰極，且發光二極體的第二端為陽極時，上述控制電路包括三態控制器、比較器、一計數電路以及判斷電路。三態控制器耦接控制電路的第一控制端以及第二控制端，在檢測期間，三態控制器提供控制電路的第二控制端一共接電壓，並提供控制電路的第一控制端一電源電壓一預定時間後，三態控制器將控制電路的第一控制端設為高阻抗。比較器包括第一輸入端、第二輸入端以及輸出端，其第一輸入端接收一預定電壓，其第二輸入端耦接控制電路的第一控制端，在檢測期間，當控制電路的第一控制端的電壓小於預定電壓，比較器的輸出端所輸出的一比較信號之電壓準位由第一飽和電壓改為第二飽和電壓。計數電路耦接比較器的輸出端，從檢測期間開始，每過一預定時間，累加一計數值，直到比較器的輸出端所輸出的比較信號之電壓準位由第一飽和電壓改為第二飽和電壓，停止計數並輸出計數值。判斷電路耦接計數電路，接收計數值，當計數值小於一預設值，則控制發光二極體發光。

同樣道理，當上述發光二極體的第一端為陰極，上述發光二極體的第二端為陽極，上述控制電路包括三態控制器、類比數位轉換器以及判斷電路。三態控制器，耦接該控制電路的第一控制端以及第二控制端，在檢測期間，三態控制器提供控制電路的第二控制端一共接電壓，並提供控制電路的第一控制端一電源電壓一預定時間後，三態控制器將控制電路的第一控制端設為高阻抗。類比數位轉換器包括輸入端以及輸出端，其輸入端耦接控制電路的第一控制端，在檢測期間結束前的一預設時間內，根據控制電路的第一控制端的電壓，輸出一數位值。判斷電路耦接類比數位轉換器，接收上述數位值，當此數位值小於一預設值，則控制發光二極體發光。

當上述發光二極體的第一端為陽極，上述發光二極體的第二端為陰極時，上述控制電路包括三態控制器、比較器、一計數電路以及判斷電路。三態控制器耦接控制電路的第一控制端以及第二控制端，在檢測期間，三態控制器提供控制電路的第二控制端一電源電壓，並提供控制電路的第一控制端一共接電壓一預定時間後，三態控制器將控制電路的第一控制端設為高阻抗。比較器包括第一輸入端、第二輸入端以及輸出端，其第一輸入端接收一預定電壓，其第二輸入端耦接控制電路的第一控制端，在檢測期間，當控制電路的第一控制端的電壓大於預定電壓，比較器的輸出端所輸出的一比較信號之電壓準位由第一飽和電壓改為第二飽和電壓。計數電路耦接比較器的輸出端，從檢測期間開始，每過一預定時間，累加一計數值，直到比較器的輸出端所輸出的比較信號之電壓準位由第一飽和電壓改為第二飽和電壓，停止計數並輸出該計數值。判斷電路耦接計數電路，接收上述計數值，當此計數值小於一預設值，則控制發光二極體發光。

同樣道理，當上述發光二極體的第一端為陰極，上述發光二極體的第二端為陽極，上述控制電路包括三態控制器、類比數位轉換器以及判斷電路。三態控制器耦接控制電路的第一控制端以及第二控制端，在檢測期間，三態控制器提供控制電路的第二控制端一電源電壓，並提供控制電路的第一控制端一共接電壓一預定時間後，三態控制器將控制電路的第一控制端設為高阻抗。類比數位轉換器包括輸入端以及輸出端，其輸入端耦接控制電路的第一控制端，在該檢測期間結束前的一預設時間內，根據控制電路的第一控制端的電壓，輸出一數位值。判斷電路耦接類比數位轉換器，接收上述數位值，當此數位值大於一預設值，則控制發光二極體發光。

本發明另外提出一種發光二極體陣列資訊輸入面板，此面板包括一發光二極體陣列以及一控制電路。發光二極體陣列包括N×M個發光二極體，每一該些發光二極體具有一第一端以及一第二端。控制電路具有N個第一控制端以及M個第二控制端，其中，第i個第一控制端耦接第i列的M個發光二極體的第一端，第j個第二控制端耦接第j行的N個發光二極體的第二端。在第k個檢測期間，控制電路偵測每一該些第二控制端所耦接的M個發光二極體流到第k個第一控制端的逆向光電流之大小，據以判定是否點亮第k列的發光二極體，當第k列的其中之一特定發光二極體之逆向光電流的大小大於一預定值，則點亮該特定發光二極體，其中，M、N、i、j、k為自然數，且0<i<=M，0<j<=N，0<k<=M。

依照本發明的較佳實施例所述之發光二極體陣列資訊輸入面板，當上述發光二極體的第一端為陰極，上述發光二極體的第二端為陽極時，控制電路包括一水平控制電路、一垂直控制電路以及M個電流偵測電路。水平控制電路包括N個第一控制端。垂直控制電路包括M個第二控制端。在第k個檢測期間，水平控制電路的第k個第一控制端被設為一電源電壓，垂直控制電路的M個第二控制端被設為一共接電壓一預定時間後，被設為高阻抗，之後，第p個電流偵測電路根據第p個第二控制端的電壓對時間的變化量，判定第k列第p個發光二極體之逆向光電流的大小，若第k列第p個發光二極體之逆向光電流大於上述預定值，在第k個點亮期間，水平控制電路的第k個第一控制端被設為共接電壓，並且垂直控制電路的第p個第二控制端被設為該電源電壓，以點亮第k列第p個發光二極體。

同樣道理，若上述發光二極體的第一端為陽極，上述發光二極體的第二端為陰極時，上述控制電路仍包括一水平控制電路、一垂直控制電路以及M個電流偵測電路。然其差異在於，在第k個檢測期間，水平控制電路的第k個第一控制端被設為一共接電壓，該垂直控制電路的M個第二控制端被設為一電源電壓一預定時間後，被設為高阻抗，之後，第p個電流偵測電路根據第p個第二控制端的電壓對時間的變化量，判定第k列第p個發光二極體之逆向光電流的大小。若第k列第p個發光二極體之逆向光電流大於預定值，在第k個點亮期間，水平控制電路的第k個第一控制端被設為電源電壓，並且垂直控制電路的第p個第二控制端被設為共接電壓，以點亮第k列第p個發光二極體。

本發明之精神是在於利用發光二極體陣列，同時作為顯示元件以及輸入元件，也就是說，使用者可以透過雷射筆或是其他發光元件，對發光二極體陣列進行資訊輸入。其原理主要是應用發光二極體在接收光線時，會使逆向光電流增加的光電效應，以此方式感測環境光源。因此，本發明至少有以下幾點優點：1.可減低資訊輸入的複雜度；2.無須另外使用感光元件；3.適合初學者以及幼兒學習使用；4.輸入後便可以看到輸入結果；以及5.不需要應用電腦作媒介。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

第1圖是根據本發明實施例所繪示的發光二極體陣列資訊輸入面板的示意圖。請參考第1圖，發光二極體陣列資訊輸入面板的設計構想是利用雷射筆102或其類似的發光裝置，用來對發光二極體陣列101進行資訊輸入。為了讓所屬技術領域具有通常知識者能夠實施本發明，以下便以更進一步的幾個實施例來說明本發明的精神。

第2圖是根據本發明實施例所繪示的發光二極體陣列資訊輸入面板的電路方塊圖。請參考第2圖，此發光二極體陣列資訊輸入面板以六個發光二極體D201~D206作舉例，在此實施例中，每一個發光二極體D201~D206都配置了一個控制電路C201~C206。此控制電路C201~C206是用以偵測其所耦接的發光二極體D201~D206的逆向光電流大小，據以判定是否點亮其所耦接的發光二極體D201~D206。控制電路C201~C206之詳細電路，將會在以下實施例詳述，在此暫不說明。

第3圖是根據本發明另一實施例所繪示的發光二極體陣列資訊輸入面板的電路方塊圖。請參考第3圖，同樣的，為了說明的方便性，在此例中，發光二極體陣列資訊輸入面板是以六個發光二極體D201~D206作舉例。較特別的是，在此例中僅用一個控制電路C301來控制發光二極體D201~D206。此電路的控制方式是利用開關元件SW301以及SW302隨時間作切換，決定控制電路C301耦接的發光二極體D201~D206。第一時間，控制電路C301的兩個控制端IO1與IO2會耦接到發光二極體 D201，來偵測發光二極體D201的逆向光電流大小；第二時間，控制電路C301的兩個控制端IO1與IO2會耦接到發光二極體D202，來偵測發光二極體D202的逆向光電流大小…以此類推。此種發光二極體陣列資訊輸入面板的控制架構主要是利用分時多工(Time Division Multiplexing)的概念來設計。

第4A圖是根據本發明另一實施例所繪示的發光二極體陣列資訊輸入面板的電路方塊圖。請參考第4A圖，此發光二極體陣列資訊輸入面板同樣是以六個發光二極體D201~D206作舉例。較特別的是，此實施例的面板是以陣列的概念來設計，換句話說，六個發光二極體D201~D206其實可以視為2×3的矩陣，每一列的發光二極體的陽極耦接在控制電路C401的水平控制端IO1-1、IO1-2以及IO1-3，每一行的發光二極體的陰極耦接在控制電路C401的垂直控制端IO2-1以及IO2-2。同樣的，此電路仍是以分時多工(Time Division Multiplexing)的概念來設計。例如，第一時間，控制電路C401啟動IO1-1、102-1以及IO2-2接腳，用以偵測發光二極體D201以及D202的逆向光電流大小；第二時間，控制電路C401啟動IO1-2、IO2-1以及IO2-2接腳，用以偵測發光二極體D203以及D204的逆向光電流大小；第三時間，控制電路C401啟動IO1-3、IO2-1以及IO2-2接腳，用以偵測發光二極體D205以及D206的逆向光電流大小。

第4B圖是根據本發明第4A圖的實施例所繪示的發光二極體陣列資訊輸入面板的電路圖。請參考第4B圖，此實施例進一步將控制電路C401分為水平控制電路402、垂直控制電路403以及電流檢測電路404~405。在此實施例中，電流檢測電路404~405僅耦接垂直控制電路403。另外，水平控制電路402、垂直控制電路403的控制接腳皆具有三態(Tri-State)的功能。為了簡單說明上述控制電路C301、C201~C206以及電流檢測電路404~405如何檢測發光二極體D201~D206的逆向光電流，以下用發光二極體處在逆向偏壓的電壓對時間波形以說明。

第5A圖是根據本發明實施例所繪示的發光二極體之逆向偏壓的實驗電路圖。請先參考第5A圖，在本實驗中，控制電路C501的控制接腳IO2會給予發光二極體D501的陰極一電源電壓VDD，並且，控制電路C501的控制接腳IO1會給予發光二極體D501的陽極一接地電壓GND。之後，控制電路C501的控制接腳IO2會被設定為三態(Tri-State)，也就是高阻抗。承上述，由於發光二極體D501處在逆向偏壓，當發光二極體D501接受光照時，會有少許的光電流產生，另外，發光二極體D501在電路佈局時，會有雜散電容Cx，因此，雜散電容Cx將會慢慢的被放電。發光二極體D501的陰極的電壓也會跟著下降。當然，雜散電容Cx若由一般電容器取代，電路運作的穩定性也會跟著上升。

第5B圖是根據本發明實施例第5A圖的電路所繪示的充放電波形圖。請同時參考第5A圖以及第5B圖，波形502是沒有光源接近發光二極體D501時的放電波形；波形503是有光源接近發光二極體D501時的放電波形。觀察此波形可知，當發光二極體D501接受了光線的照射後，會產生光電流，而光線的照射強度越強時，光電流越大。因此電容器Cx被放電的速率將提高；當發光二極體D501沒接受光線的照射時，由波形502可知，電容器Cx被放電的速率則會較小。

由上述波形502以及503可知，發光二極體D501的逆向光電流，正比於發光二極體D501的陰極的電壓對時間的變化量。因此，只要持續偵測發光二極體D501的陰極的電壓，就可以判斷發光二極體D501的逆向光電流，也就可以知道是否有光源接近發光二極體D501。因此，在上述幾個控制電路C301、C201~C206或電流檢測電路404~405的設計上，其內部可以預設一個預定參考電壓Vref，此預定參考電壓Vref是介於電源電壓VDD與接地電壓GND之間。上述幾個控制電路C301、C201~C206或電流檢測電路404~405只要計算其所耦接的發光二極體的陰極的電壓，從電源電壓VDD放電到達預定參考電壓Vref的時間，便可以知道是否有光源接近發光二極體D501。

因此，在上述幾個實施例中，當控制電路C301、C201~C206在檢測發光二極體的逆向電流的期間時，會使所檢測的發光二極體處在逆向偏壓一預定時間，使其陰極的雜散電容被充電，之後，控制電路C301、C201~C206根據發光二極體的陰極電壓到達一預定參考電壓Vref的時間，來判定所檢測的發光二極體是否有受到光線照射，據以判定是否提供所檢測的發光二極體順向偏壓。當發光二極體的陰極電壓到達一預定參考電壓Vref的時間小於T2，則表示有光源照射上述發光二極體，此時便可以給予發光二極體順向偏壓，將其點亮。

另外，由於上述波形圖已經清楚的描述，電容器Cx被放電的放電時間與光強弱有關。若在設計時，控制電路C301、C201~C206或電流檢測電路404~405只用來計算放電電壓低於預定參考電壓Vref的時間，檢測的期間會較長，也會影響到電路整體反應的速度。因此，上述的控制電路C301、C201~C206或電流檢測電路404~405的控制方式可以在其內部訂定一預定時間Tpre，當此預定時間Tpre到達後，若是電容器Cx的電壓尚未低於上述預定參考電壓Vref，則表示上述發光二極體並未受到光線照射。如此的設計，可以使得偵測發光二極體是否受到光線照射的偵測時間固定。此種設計，將會增加分時多工系統(Time Division Multiplexing)，如第3圖、第4A、4B圖的電路，的檢測速度。

第6圖是根據本發明實施例第2圖的控制電路C201~C206的進一步的電路圖。請參考第6圖，在此實施例中，控制電路包括一比較器601、一計數電路602、一判斷電路603以及一電容器Cx。比較器601的正端接收一預定參考電壓Vref，比較器601的負端則耦接控制電路的控制端IO2。電容器Cx可以是發光二極體D601的陰極對接地的雜散電容或是另外外加的電容器。

開始感測前，電容器Cx會先被充電到電源電壓。開始感測時，電容器Cx會透過發光二極體D601對控制端IO1進行放電，此時，比較器601的輸出端所輸出的一比較信號VP為負飽和電壓。當電容器Cx被放電到小於預定參考電壓Vref，此時，控制端IO2的電壓，也就是比較器601的負端電壓小於比較器601的正端的預定參考電壓Vref，比較器601的輸出端所輸出的比較信號VP將會是正飽和電壓。計數電路602從檢測期間開始，每過一預定時間，也就是一個時脈CLK的時間，累加一計數值CV，直到比較器601的輸出端所輸出的一比較信號VP由負飽和電壓轉為正飽和電壓，才停止計數並輸出此計數值CV。由上述實施例可以看出，此計數值CV實際上就是代表了發光二極體D601的陰極的電壓由電源電壓VDD放電到預定參考電壓Vref的放電時間。當放電時間較短時，表示有光源照射發光二極體D601，此時計數值CV將會較小；當放電時間較長時，表示發光二極體D601沒有受到光源的照射，此時計數值CV將會較大。判斷電路603接收上述計數值CV，當計數值CV小於一預設值，表示有光源照射發光二極體D601，則判斷電路603控制發光二極體D601發光。

第7圖是根據本發明實施例第2圖的控制電路C201~C206的另一種詳細電路圖。請參考第7圖，此實施例與上述第6圖的實施例的不同點在於，類比數位轉換器701取代比較器601以及計數電路602。第8圖是根據本發明第7圖的實施例所繪示的控制端IO2的電壓波形圖。請同時參考第7圖與第8圖，在此實施例中，每一個期間 TP801、TP802與TP803都是相等的。TP801期間與TP802期間是發光二極體D601沒有照到光線的期間，TP803期間則是發光二極體D601受到光線照射的期間。由上述波形圖可以看出，當期間相等時，發光二極體D601受到光線照射與否，將會影響到電容器Cx最終所儲存的電荷，也就是控制端IO2的電壓。類比數位轉換器701則在每個最終時間T804、T805、T806取樣控制端IO2的電壓，將其轉換為數位值DV。一般來說，類比數位轉換器701所取樣到的電壓越高，數位值DV越大，因此，發光二極體D601受到光線照射時，數位值會明顯變小。在此實施例中，判斷電路603內部會儲存一預設值，當數位值DV比預設值小時，就表示發光二極體D601受到光線照射，判斷電路603控制發光二極體D601發光。

上述實施例中，所屬技術領域具有通常知識者應當知道，若比較器601的正負端交換時，其差別僅在於輸出的比較信號VP的正負飽和電壓交換。因此，只要將計數電路602的停止計數條件改為比較信號VP由正飽和電壓轉為負飽和電壓，其運作便相同。類似此種設計僅是設計上的選擇，在此不予贅述。另外，雖然上述第6圖以及第7圖的實施例的電路是對控制電路C201~C206作的更詳細的說明，但是所屬技術領域具有通常知識者應當知道，上述第6圖以及第7圖的電路，仍可以應用在第3圖的控制電路C301或是第4B圖的電流檢測電路404~405。第9A圖以及第9B圖是根據本發明實施例第4B圖的電流檢測電路404~405的詳細電路圖。請參考第9A以及第9B圖，此兩電路的運作原理與上述第6圖以及第7圖相同，其差異點僅在於判斷電路603是根據第9A圖的計數值CV或是第9B圖的數位值DV，以判斷發光二極體D601的逆向光電流大小。由於在上述幾個實施例中，對於檢測發光二極體的逆向光電流的原理已經作了詳加的敘述，故在此不予贅述。

上述實施例以發光二極體的陰極的電壓來檢測發光二極體的逆向光電流。以下便將發光二極體作反向配置，使陽極與陰極反接，來作實施例，以使所屬技術領域具有通常知識者能夠以不同的方式實施本發明。第10圖是根據本發明實施例所繪示的發光二極體陣列資訊輸入面板的電路方塊圖。第11圖是根據本發明實施例所繪示的發光二極體陣列資訊輸入面板的電路方塊圖。第12圖是根據本發明實施例所繪示的發光二極體陣列資訊輸入面板的電路方塊圖。請同時參考第10圖、第11圖以及第12圖，不難發現，第10圖、第11圖以及第12圖的電路佈局與上述第2圖、第3圖以及第4B圖的差別僅在於發光二極體D201~D206的陽極與陰極的耦接相反。因此，對於上述幾個電路來說，發光二極體D201~D206的逆向光電流的檢測，就要靠發光二極體D201~D206的陽極來作檢測。以下便提供以發光二極體D201~D206的陽極來檢測電流的電路作為實施例，使所屬技術領域具有通常知識者能夠以上述電路實施本發明。

第13A圖是根據本發明實施例所繪示的發光二極體之逆向偏壓的實驗電路圖。第13B圖是根據本發明實施例第13A圖的電路所繪示的充放電波形圖。請同時參考第13A圖以及第13B圖。當發光二極體D1301的陰極耦接控制端IO1，發光二極體D1301的陽極耦接控制端IO2時，則控制電路1301的控制流程變為：步驟1.控制端IO1先供應電源電壓VDD；步驟2.控制端IO2供應接地電壓GND後設為高阻抗；步驟3.進行感測。控制端IO2的電壓波形則會如第13B圖所示。波形1302是發光二極體D1301受到光線照射時的控制端IO2之電壓對時間變化波形；波形1303是發光二極體D1301並未受到光線照射時的控制端IO2之電壓對時間變化波形。由上述波形1303以及1302可以看出，當發光二極體D1301受到光線照射時，逆向光電流會增加，導致對電容器Cx的充電速度變快。

第14圖是根據本發明實施例第10圖的控制電路C1001~C1006的進一步電路圖。請參考第6圖以及第14圖，此兩電路的差異僅在於第14圖的發光二極體D1401的耦接方式與第6圖的發光二極體D601的耦接方式相反。因此，當感測時，電容器Cx會被放電到接地電壓，之後，控制端IO1會持續供應電源電壓VDD，使電容器Cx進行充電。當控制端IO2的電壓被充電到達預定參考電壓Vref時，比較信號VP會由正飽和電壓轉為負飽和電壓，計數電路1402也會停止計數。此第14圖的控制電路之運作原理與第6圖的控制電路的運作原理大致相同，故在此不予贅述。

第15圖是根據本發明實施例第10圖的控制電路 C1001~C1006的另一種電路圖。第16圖是根據本發明第15圖的實施例所繪示的控制端IO2的電壓波形圖。請同時參考第15圖、第7圖、第16圖以及第8圖，同樣的，第7圖與第15圖的差異，在於第15圖的發光二極體D1401的耦接方式與第7圖的發光二極體D601的耦接方式相反。同樣的，在期間TP1601、TP1602，發光二極體D1401沒有接收到光線照射，控制端IO2被充電的速率較緩慢，因此在時間點T1604、T1605所量測到控制端IO2的電壓較小，類比數位轉換器1501所輸出的數位值DV較小，此時判斷電路1503便不會點亮發光二極體D1401。在期間TP1603，發光二極體D1401受到光線照射，控制端IO2被充電的速率較快，因此在時間點T1606所量測到控制端IO2的電壓較大，類比數位轉換器1501所輸出的數位值DV相對的會較大，此時判斷電路1503會被觸發而點亮發光二極體D1401。

雖然上述第14圖以及第15圖的實施例的電路是對控制電路C1001~C1006作的更詳細的說明，但是所屬技術領域具有通常知識者應當知道，上述第14圖以及第15圖的電路，仍可以應用在第11圖的控制電路C1101或是第12圖的電流檢測電路1204~1205。第17A圖以及第17B圖是根據本發明實施例第12圖的電流檢測電路1204~1205的詳細電路圖。請參考第17A以及第17B圖，此兩電路的運作原理與上述第14圖以及第15圖相同，其差異點僅在於判斷電路1503是根據第17A圖的計數值CV或是第17B圖的數位值DV，以判斷發光二極體D1401的逆向光電流大小。由於在上述幾個實施例中，對於檢測發光二極體D1401的逆向光電流的原理已經作了詳加的敘述，故在此不予贅述。

綜上所述，本發明之精神是在於利用發光二極體陣列，同時作為顯示元件以及輸入元件，也就是說，使用者可以透過雷射筆或是其他發光元件，對發光二極體陣列進行資訊輸入。其原理主要是應用發光二極體在接收光線時，會使逆向光電流增加的光電效應，以此方式感測環境光源。因此，本發明至少有以下幾點優點：1.可減低資訊輸入的複雜度；2.無須另外使用感光元件；3.適合初學者以及幼兒學習使用；4.輸入後便可以看到輸入結果；以及5.不需要應用電腦作媒介。

在較佳實施例之詳細說明中所提出之具體實施例僅用以方便說明本發明之技術內容，而非將本發明狹義地限制於上述實施例，在不超出本發明之精神及以下申請專利範圍之情況，所做之種種變化實施，皆屬於本發明之範圍。因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為准。

102‧‧‧雷射筆

101‧‧‧發光二極體陣列

D201~D206、D501、D601、D1301、D1401‧‧‧發光二極體

C201~C206、C301、C401、C501、C1001~C1006、C1101、C1301‧‧‧控制電路

SW301、SW302‧‧‧開關元件

402‧‧‧水平控制電路

403‧‧‧垂直控制電路

404、405、1204、1205‧‧‧電流檢測電路

IO1、IO2‧‧‧控制接腳

VDD‧‧‧電源電壓

GND‧‧‧接地電壓

502‧‧‧沒有光源接近發光二極體D501時的放電波形

503‧‧‧有光源接近發光二極體D501時的放電波形

1302‧‧‧有光源接近發光二極體D1301時的充電波形

1303‧‧‧沒有光源接近發光二極體D1301時的充電波形

Cx‧‧‧電容器

Vref‧‧‧預定參考電壓

601‧‧‧比較器

602、1402‧‧‧計數電路

603、1503‧‧‧判斷電路

VP‧‧‧比較信號

CLK‧‧‧時脈

CV‧‧‧計數值

701、1501‧‧‧類比數位轉換器

TP801、TP802、TP1601、TP1602‧‧‧發光二極體沒有照到光線的期間

TP803、TP1603‧‧‧發光二極體受到光線照射的期間

T803、T804、T805‧‧‧TP801、TP802、TP803的最終時間

T1604、T1605、T1606‧‧‧TP1601、TP1602、TP1603 的最終時間

第1圖是根據本發明實施例所繪示的發光二極體陣列資訊輸入面板的示意圖。

第2圖是根據本發明實施例所繪示的發光二極體陣列資訊輸入面板的電路方塊圖。

第3圖是根據本發明另一實施例所繪示的發光二極體陣列資訊輸入面板的電路方塊圖。

第4A圖是根據本發明另一實施例所繪示的發光二極體陣列資訊輸入面板的電路方塊圖。

第4B圖是根據本發明第4A圖的實施例所繪示的發光二極體陣列資訊輸入面板的電路圖。

第5A圖是根據本發明實施例所繪示的發光二極體之逆向偏壓的實驗電路圖。

第5B圖是根據本發明實施例第5A圖的電路所繪示的充放電波形圖。

第6圖是根據本發明實施例第2圖的控制電路C201~C206的進一步的電路圖。

第7圖是根據本發明實施例第2圖的控制電路C201~C206的另一種詳細電路圖。

第8圖是根據本發明第7圖的實施例所繪示的控制端IO2的電壓波形圖。

第9A圖以及第9B圖是根據本發明實施例第4B圖的電流檢測電路404~405的詳細電路圖。

第10圖是根據本發明實施例所繪示的發光二極體陣列資訊輸入面板的電路方塊圖。

第11圖是根據本發明實施例所繪示的發光二極體陣列資訊輸入面板的電路方塊圖。

第12圖是根據本發明實施例所繪示的發光二極體陣列資訊輸入面板的電路方塊圖。

第13A圖是根據本發明實施例所繪示的發光二極體之逆向偏壓的實驗電路圖。

第13B圖是根據本發明實施例第13A圖的電路所繪示的充放電波形圖。

第14圖是根據本發明實施例第10圖的控制電路C1001~C1006的進一步電路圖。

第15圖是根據本發明實施例第10圖的控制電路C1001~C1006的另一種電路圖。

第16圖是根據本發明第15圖的實施例所繪示的控制端IO2的電壓波形圖。

第17A圖以及第17B圖是根據本發明實施例第12圖的電流檢測電路1204~1205的詳細電路圖。

101‧‧‧發光二極體陣列

102‧‧‧雷射筆

Claims

一種發光二極體陣列資訊輸入面板，包括：一發光二極體陣列，包括多個發光二極體，每一該些發光二極體具有一第一端以及一第二端；以及多個控制電路，每一該些控制電路的第一控制端耦接該發光二極體的第一端，其第二控制端耦接該發光二極體的第二端，其中，在一檢測期間，該些控制電路偵測其所耦接的發光二極體的逆向光電流大小，據以判定是否點亮其所耦接的發光二極體。
如申請專利範圍第1項所記載之發光二極體陣列資訊輸入面板，其中該些發光二極體的第一端為陰極，該些發光二極體的第二端為陽極，在檢測期間，該控制電路的第二控制端提供一共接電壓，並且該控制電路的第一控制端提供一電源電壓一預定時間後，將該控制電路的第一控制端設為高阻抗，且每一該些控制電路包括：一比較器，包括第一輸入端、第二輸入端以及輸出端，其第一輸入端接收一預定電壓，其第二輸入端耦接該控制電路的第一控制端，在檢測期間，當該控制電路的第一控制端的電壓小於該預定電壓，該比較器的輸出端所輸出的一比較信號之電壓準位由第一飽和電壓改為第二飽和電壓；一計數電路，耦接該比較器的輸出端，從該檢測期間開始，每過一預定時間，累加一計數值，直到該比較器的輸出端所輸出的該比較信號之電壓準位由第一飽和電壓改為第二飽和電壓，停止計數並輸出該計數值；以及一判斷電路，耦接該計數電路，接收該計數值，當該計數值小於一預設值，則控制該發光二極體發光。
如申請專利範圍第1項所記載之發光二極體陣列資訊輸入面板，其中該些發光二極體的第一端為陽極，該些發光二極體的第二端為陰極，在檢測期間，該控制電路的第二控制端提供一電源電壓，並且該控制電路的第一控制端提供一共接電壓一預定時間後，將該控制電路的第一控制端設為高阻抗，且每一該些控制電路包括：一比較器，包括第一輸入端、第二輸入端以及輸出端，其第一輸入端接收一預定電壓，其第二輸入端耦接該控制電路的第一控制端，在檢測期間，當該控制電路的第一控制端的電壓大於該預定電壓，該比較器的輸出端所輸出的一比較信號之電壓準位由第一飽和電壓改為第二飽和電壓；一計數電路，耦接該比較器的輸出端，從該檢測期間開始，每過一預定時間，累加一計數值，直到該比較器的輸出端所輸出的該比較信號之電壓準位由第一飽和電壓改為第二飽和電壓，停止計數並輸出該計數值；以及一判斷電路，耦接該計數電路，接收該計數值，當該計數值小於一預設值，則控制該發光二極體發光。
如申請專利範圍第1項所記載之發光二極體陣列資訊輸入面板，其中該些發光二極體的第一端為陰極，該些發光二極體的第二端為陽極，在檢測期間，該控制電路的第二控制端提供一共接電壓，並且該控制電路的第一控制端提供一電源電壓一預定時間後，將該控制電路的第一控制端設為高阻抗，且每一該些控制電路包括：：一類比數位轉換器，包括輸入端以及輸出端，其輸入端耦接該控制電路的第一控制端，在該檢測期間結束前的一預設時間內，根據該控制電路的第一控制端的電壓，輸出一數位值；以及一判斷電路，耦接該類比數位轉換器，接收該數位值，當該數位值小於一預設值，則控制該發光二極體發光。
如申請專利範圍第1項所記載之發光二極體陣列資訊輸入面板，其中該些發光二極體的第一端為陽極，該些發光二極體的第二端為陰極，在檢測期間，該控制電路的第二控制端提供一電源電壓，並且該控制電路的第一控制端提供一共接電壓一預定時間後，將該控制電路的第一控制端設為高阻抗，且每一該些控制電路包括：一類比數位轉換器，包括輸入端以及輸出端，其輸入端耦接該控制電路的第一控制端，在該檢測期間結束前的一預設時間內，根據該控制電路的第一控制端的電壓，輸出一數位值；以及一判斷電路，耦接該類比數位轉換器，接收該數位值，當該數位值大於一預設值，則控制該發光二極體發光。
一種發光二極體陣列資訊輸入面板，包括：一發光二極體陣列，包括N×M個發光二極體，每一該些發光二極體具有一第一端以及一第二端；一控制電路，具有N個第一控制端以及M個第二控制端，第i個第一控制端耦接第i列的M個發光二極體的第一端，第j個第二控制端耦接第j行的N個發光二極體的第二端，其中，在第k個檢測期間，該控制電路偵測每一該些第二控制端所耦接的M個發光二極體流到第k個第一控制端的逆向光電流之大小，據以判定是否點亮第k列的發光二極體，當第k列的其中之一特定發光二極體之逆向光電流的大小大於一預定值，則點亮該特定發光二極體，其中，M、N、i、j、k為自然數，且0<i<=M，0<j<=N，0<k<=M。
如申請專利範圍第6項所記載之發光二極體陣列資訊輸入面板，其中該些發光二極體的第一端為陰極，該些發光二極體的第二端為陽極，且該控制電路包括：一水平控制電路，包括N個第一控制端；一垂直控制電路，包括M個第二控制端；以及M個電流偵測電路，對應的耦接該些M個第二控制端，在第k個檢測期間，該水平控制電路的第k個第一控制端被設為一電源電壓，該垂直控制電路的M個第二控制端被設為一共接電壓一預定時間後，被設為高阻抗，之後，第p個電流偵測電路根據第p個第二控制端的電壓對時間的變化量，判定第k列第p個發光二極體之逆向光電流的大小，若第k列第p個發光二極體之逆向光電流大於該預定值，在第k個點亮期間，該水平控制電路的第k個第一控制端被設為該共接電壓，並且該垂直控制電路的第p個第二控制端被設為該電源電壓，以點亮第k列第p個發光二極體，其中p為自然數。
如申請專利範圍第7項所記載之發光二極體陣列資訊輸入面板，其中該第p個電流偵測電路包括：一比較器，包括第一輸入端、第二輸入端以及輸出端，其第一輸入端接收一預定電壓，其第二輸入端耦接該控制電路的第二控制端，當該控制電路的第二控制端的電壓大於該預定電壓，該比較器的輸出端所輸出的一比較信號之電壓準位由第一飽和電壓改為第二飽和電壓；一計數電路，耦接該比較器的輸出端，從該檢測期間開始，每過一預定時間，累加一計數值，直到該比較器的輸出端所輸出的該比較信號之電壓準位由第一飽和電壓改為第二飽和電壓，停止計數並輸出該計數值；以及一判斷電路，耦接該計數電路，接收該計數值，據以判定逆向光電流的大小。
如申請專利範圍第7項所記載之發光二極體陣列資訊輸入面板，其中該第p個電流偵測電路包括：一類比數位轉換器，包括輸入端以及輸出端，其輸入端耦接該控制電路的第二控制端，在該檢測期間結束前的一預設時間內，根據該控制電路的第二控制端的電壓，輸出一數位值；以及一判斷電路，耦接該類比數位轉換器，接收該數位值，據以判定逆向光電流的大小。
如申請專利範圍第6項所記載之發光二極體陣列資訊輸入面板，其中該些發光二極體的第一端為陽極，該些發光二極體的第二端為陰極，且該控制電路包括：一水平控制電路，包括N個第一控制端；一垂直控制電路，包括M個第二控制端；以及M個電流偵測電路，對應的耦接該些M個第二控制端，在第k個檢測期間，該水平控制電路的第k個第一控制端被設為一共接電壓，該垂直控制電路的M個第二控制端被設為一電源電壓一預定時間後，被設為高阻抗，之後，第p個電流偵測電路根據第p個第二控制端的電壓對時間的變化量，判定第k列第p個發光二極體之逆向光電流的大小，若第k列第P個發光二極體之逆向光電流大於該預定值，在第k個點亮期間，該水平控制電路的第k個第一控制端被設為該電源電壓，並且該垂直控制電路的第p個第二控制端被設為該共接電壓，以點亮第k列第p個發光二極體。
如申請專利範圍第10項所記載之發光二極體陣列資訊輸入面板，其中該第p個電流偵測電路包括：一比較器，包括第一輸入端、第二輸入端以及輸出端，其第一輸入端接收一預定電壓，其第二輸入端耦接該控制電路的第二控制端，當該控制電路的第二控制端的電壓小於該預定電壓，該比較器的輸出端所輸出的一比較信號之電壓準位由第一飽和電壓改為第二飽和電壓；一計數電路，耦接該比較器的輸出端，從該檢測期間開始，每過一預定時間，累加一計數值，直到該比較器的輸出端所輸出的該比較信號之電壓準位由第一飽和電壓改為第二飽和電壓，停止計數並輸出該計數值；以及一判斷電路，耦接該計數電路，接收該計數值，據以判定逆向光電流的大小。
如申請專利範圍第10項所記載之發光二極體陣列資訊輸入面板，其中該第p個電流偵測電路包括：一類比數位轉換器，包括輸入端以及輸出端，其輸入端耦接該控制電路的第二控制端，在該檢測期間結束前的一預設時間內，根據該控制電路的第二控制端的電壓，輸出一數位值；以及一判斷電路，耦接該類比數位轉換器，接收該數位值，據以判定逆向光電流的大小。
一種發光二極體陣列資訊輸入面板，包括：一發光二極體陣列，包括多個發光二極體，每一該些發光二極體具有一第一端以及一第二端；一第一開關電路，包括一第一端以及多個第二端，該第一開關電路的該些第二端分別耦接該些發光二極體的第一端；一第二開關電路，包括一第一端以及多個第二端，該第二開關電路的該些第二端分別耦接該些發光二極體的第二端；以及一控制電路，其第一控制端耦接該第一開關電路的第一端，其第二控制端耦接該第二開關電路的第一端，其中，在第i檢測期間，該第一開關電路的第一端與其第i個第二端電性連接，且該第二開關電路的第一端與其第i個第二端電性連接，該控制電路偵測其所耦接的第i個發光二極體的逆向光電流之大小，據以判定是否點亮該第i個發光二極體，其中，i為自然數。
如申請專利範圍第13項所記載之發光二極體陣列資訊輸入面板，其中該些發光二極體的第一端為陰極，該些發光二極體的第二端為陽極，在檢測期間，該控制電路的第二控制端提供一共接電壓，並且該控制電路的第一控制端提供一電源電壓一預定時間後，將該控制電路的第一控制端設為高阻抗，且該控制電路包括：一比較器，包括第一輸入端、第二輸入端以及輸出端，其第一輸入端接收一預定電壓，其第二輸入端耦接該控制電路的第一控制端，在檢測期間，當該控制電路的第一控制端的電壓小於該預定電壓，該比較器的輸出端所輸出的一比較信號之電壓準位由第一飽和電壓改為第二飽和電壓；一計數電路，耦接該比較器的輸出端，從該檢測期間開始，每過一預定時間，累加一計數值，直到該比較器的輸出端所輸出的該比較信號之電壓準位由第一飽和電壓改為第二飽和電壓，停止計數並輸出該計數值；以及一判斷電路，耦接該計數電路，接收該計數值，當該計數值小於一預設值，則控制該發光二極體發光。
如申請專利範圍第13項所記載之發光二極體陣列資訊輸入面板，其中該些發光二極體的第一端為陽極，該些發光二極體的第二端為陰極，在檢測期間，該控制電路的第二控制端提供一電源電壓，並且該控制電路的第一控制端提供一共接電壓一預定時間後，將該控制電路的第一控制端設為高阻抗，且該控制電路包括：一比較器，包括第一輸入端、第二輸入端以及輸出端，其第一輸入端接收一預定電壓，其第二輸入端耦接該控制電路的第一控制端，在檢測期間，當該控制電路的第一控制端的電壓大於該預定電壓，該比較器的輸出端所輸出的一比較信號之電壓準位由第一飽和電壓改為第二飽和電壓；一計數電路，耦接該比較器的輸出端，從該檢測期間開始，每過一預定時間，累加一計數值，直到該比較器的輸出端所輸出的該比較信號之電壓準位由第一飽和電壓改為第二飽和電壓，停止計數並輸出該計數值；以及一判斷電路，耦接該計數電路，接收該計數值，當該計數值小於一預設值，則控制該發光二極體發光。
如申請專利範圍第13項所記載之發光二極體陣列資訊輸入面板，其中該些發光二極體的第一端為陰極，該些發光二極體的第二端為陽極，在檢測期間，該控制電路的第二控制端提供一共接電壓，並且該控制電路的第一控制端提供一電源電壓一預定時間後，將該控制電路的第一控制端設為高阻抗，且該控制電路包括：一類比數位轉換器，包括輸入端以及輸出端，其輸入端耦接該控制電路的第一控制端，在該檢測期間結束前的一預設時間內，根據該控制電路的第一控制端的電壓，輸出一數位值；以及一判斷電路，耦接該類比數位轉換器，接收該數位值，當該數位值小於一預設值，則控制該發光二極體發光。
如申請專利範圍第13項所記載之發光二極體陣列資訊輸入面板，其中該些發光二極體的第一端為陽極，該些發光二極體的第二端為陰極，在檢測期間，該控制電路的第二控制端提供一電源電壓，並且該控制電路的第一控制端提供一共接電壓一預定時間後，將該控制電路的第一控制端設為高阻抗，且該控制電路包括：一類比數位轉換器，包括輸入端以及輸出端，其輸入端耦接該控制電路的第一控制端，在該檢測期間結束前的一預設時間內，根據該控制電路的第一控制端的電壓，輸出一數位值；以及一判斷電路，耦接該類比數位轉換器，接收該數位值，當該數位值大於一預設值，則控制該發光二極體發光。