TWI419032B - 光感應觸控單元及觸控顯示面板 - Google Patents

Description

光感應觸控單元及觸控顯示面板

本發明係關於一種光感應觸控單元與觸控顯示面板，尤指一種包括一第一光感應觸控元件與第二光感應觸控元件之光感應觸控單元及設置有此光感應觸控單元的觸控顯示面板。光感應觸控單元之觸控輸入判斷係以第一光感應觸控元件之第一光感應訊號與第二光感應觸控元件之第二光感應訊號的差值作為依據。

在現今各類型消費性電子產品中，平板電腦、個人數位助理(PDA)、行動電話(mobile phone)、衛星導航系統(GPS)與影音播放器等可攜式電子產品已廣泛地使用例如電阻式、電容式以及光感應式等不同形式的觸控面板(touch panel)，作為人機資料的溝通介面，藉此節省電子產品的體積。

請參考第1A圖與第1B圖。第1A圖與第1B圖繪示了習知光感應式觸控面板之光感應元件於正常作動下之示意圖。如第1A圖之左半部與第1B圖之左半部所示，在未進行觸控輸入時，光感應元件10不會受到輸入裝置(例如手指)的遮蔽，因此會因受到環境光L的照射而產生一第一光感應訊號V1。如第1A圖之右半部與第1B圖之右半部所示，在進行觸控輸入時，光感應元件10會受到輸入裝置12的遮蔽，因此會受到較少量的環境光L的照射而產生一第二光感應訊號V2。由於光感應元件10的光感應訊號的強弱係正比於照光量，因此第一光感應訊號V1會大於第二光感應訊號V2。習知方法在判斷是否有觸控輸入時係利用相同的光感應元件10於不同時間點所產生的第一光感應訊號V1與第二光感應訊號V2的差值△V作為依據，也就是說，當第一光感應訊號V1與第二光感應訊號V2的差值△V大於一預定值時，即判斷具有觸控輸入訊號；反之，當第一光感應訊號V1與第二光感應訊號V2的差值△V小於預定值時，則判斷不具有觸控輸入訊號。

然而，習知方法在環境光的強度改變時，很容易產生誤判。請參考第2A圖與第2B圖。第2A圖與第2B圖繪示了習知光感應式觸控面板之光感應元件於異常作動下之示意圖。如第2A圖之左半部與第2B圖之左半部所示，當環境光L的強度較大時，在未進行觸控輸入時，光感應元件10不會受到輸入裝置(例如手指)的遮蔽，因此會因受到環境光L的照射而產生一第一光感應訊號V1，且由於此時環境光L的強度較大，因此此時的第一光感應訊號V1會大於環境光L的強度較小時的第一光感應訊號V1。如第2A圖之右半部與第2B圖之右半部所示，同樣在未進行觸控輸入時，輸入裝置12雖然未接觸到光感應元件10的表面，但仍可能會部分遮蔽到環境光L，此時光感應元件10仍會感應到部分的環境光L而產生一第二光感應訊號V2。在此狀況下，儘管輸入裝置12未進行觸控輸入，但由於光感應元件10在不同時間點所產生的第一光感應訊號V1與第二光感應訊號V2的差值△V可能已大於預定值，因此習知方法會判斷具有觸控輸入訊號，而產生誤判情形。

因此，如何避免環境光的強度改變對於觸控輸入的干擾而造成誤判，進而提升觸控輸入的精準度，已成為光感應觸控技術中一重大課題。

本發明之目的之一在於提供一種光感應觸控單元及一種設置有光感應觸控單元的觸控顯示面板，以提升觸控輸入的精準度。

本發明之一較佳實施例提供一種光感應觸控單元，包括一第一光感應觸控元件位於一第一元件區，以及一第二光感應觸控元件位於一第二元件區。第一光感應觸控元件與第二光感應觸控元件均至少部分暴露於一環境光下，且光感應觸控單元之觸控輸入判斷係以第一光感應觸控元件之一第一光感應訊號與第二光感應觸控元件之一第二光感應訊號的一差值作為依據。

本發明之另一較佳實施例提供一種觸控顯示面板，包括一顯示面板，以及一光感應觸控單元。光感應觸控單元包括一第一光感應觸控元件位於一第一元件區，以及一第二光感應觸控元件位於一第二元件區。第一光感應觸控元件與第二光感應觸控元件均至少部分暴露於一環境光下，且光感應觸控單元之觸控輸入判斷係以第一光感應觸控元件之一第一光感應訊號與第二光感應觸控元件之一第二光感應訊號的一差值作為依據。

由於本發明係利用光感應觸控單元之第一光感應觸控元件所感測到的第一光感應訊號以及第二光感應觸控元件所感測到的第二光感應訊號的差值絕對值作為判斷是否有觸控輸入，因此可有效排除環境光的變化所導致的誤判，進而增加觸控輸入之精準度。

為使熟習本發明所屬技術領域之一般技藝者能更進一步了解本發明，下文特列舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，詳細說明本發明的構成內容及所欲達成之功效。

請參考第3A圖與第3B圖。第3A圖繪示了本發明之一第一較佳實施例之光感應觸控單元於未進行觸控輸入時的示意圖，而第3B圖繪示了本發明之第一較佳實施例之光感應觸控單元於進行觸控輸入時的示意圖。如第3A圖所示，本實施例之光感應觸控單元30包括一第一光感應觸控元件32位於一第一元件區301，以及一第二光感應觸控元件34位於一第二元件區302，其中第一元件區301與第二元件區302可為相鄰設置，但不以此為限。第一光感應觸控元件32與第二光感應觸控元件34均至少部分暴露於一環境光L下，也就是說在環境光L存在的場所，且環境光L未受到外物的阻擋的狀況下，第一光感應觸控元件32與第二光感應觸控元件34在未進行觸控輸入時均可受到環境光L的照射。如第3A圖所示，在未進行觸控輸入時，第一光感應觸控元件32會因為受到環境光L的照射而產生一第一光感應訊號V1，而第二光感應觸控元件34會因為受到環境光L的照射而產生一第二光感應訊號V2，且在相同強度的環境光L的照射下，第一光感應訊號V1會不同於第二光感應訊號V2。另外，如第3B圖所示，於進行觸控輸入時，輸入裝置(例如手指)36會遮蔽環境光L，此時第一光感應觸控元件32會因為受到較弱的環境光L的照射而產生一第一光感應訊號V1，而第二光感應觸控元件34亦會因為在較弱的環境光L或斜向反射的背光源BL的照射而產生一第二光感應訊號V2，且第一光感應訊號V1係不同於第二光感應訊號V2。此外，在本實施例中，第一光感應觸控元件32的感應時間與第二光感應觸控元件34的感應時間點可為同一時間點或不同時間點，也就是說第一光感應訊號V1的產生時間點與第二光感應訊號V2的產生時間點可為同一時間點或不同時間點。值得說明的是，本發明之第一光感應觸控元件32與第二光感應觸控元件34可為各類型之光感應觸控元件，例如光感應電晶體元件，但不以此為限。

請參考表1。表1列舉了本發明之兩種較佳的觸控輸入的判斷規則。如表1所示，根據判斷規則1，當第一光感應訊號V1與第二光感應訊號V2的差值絕對值大於一預定值(例如0.5V)時，判斷無觸控輸入訊號，而當第一光感應訊號V1與第二光感應訊號V2的差值絕對值小於一預定值(例如0.3V)時，判斷有觸控輸入訊號。根據判斷規則2，當第一光感應訊號V1與第二光感應訊號V2的差值絕對值小於一預定值(例如0.3V)時，判斷無觸控輸入訊號，而當第一光感應訊號V1與第二光感應訊號V2的差值絕對值大於一預定值(例如0.5V)時，判斷有觸控輸入訊號。值得說明的是上述用以判斷是否有觸控輸入的第一光感應訊號V1與第二光感應訊號V2的差值絕對值的預定值可視光感應觸控元件的特性或是電路設計不同加以變更設定，而不以此為限。

由上述可知，本發明之光感應觸控單元30包括兩個光感應觸控元件，並分別利用光感應觸控單元30之第一光感應觸控元件32所感測到的第一光感應訊號V1以及第二光感應觸控元件34所感測到的第二光感應訊號V2的差值絕對值作為判斷是否有觸控輸入的依據，而非利用同一個光感應觸控元件在不同時間點所感測到的兩個光感應訊號的差值來判斷是否有觸控輸入，因此可有效排除環境光L的變化所導致的誤判。另外，本發明之第一光感應觸控元件32與第二光感應觸控元件34具有在相同的環境光下可產生不同強度的第一光感應訊號V1與第二光感應訊號V2的特性，或是可利用遮光圖案選擇性地遮蔽環境光或背光的強度，或是局部地控制背光亮度的作法來使第一光感應訊號V1與第二光感應訊號V2在相同的環境光具有不同強度，以下將列舉數種可達到上述特性的實施例進行說明，但本發明並不以此為限。

請參考第4A圖與第4B圖。第4A圖繪示了本發明之一第二較佳實施例之光感應觸控單元於未進行觸控輸入時的示意圖，而第4B圖繪示了本發明之第二較佳實施例之光感應觸控單元於進行觸控輸入時的示意圖。如第4A圖所示，本實施例之光感應觸控單元40另包括一第一濾光層42位於第一元件區301與一第二濾光層44位於第二元件區302，其中第一濾光層42之一第一透光量不同於第二濾光層44之一第二透光量。在本實施例中，第一元件區301另設置有一遮光圖案45，因此第一透光量小於第二透光量，但本發明並不以此為限。舉例而言，亦可於第二元件區302設置遮光圖案，而不於第一元件區301設置遮光圖案，或是使用具有不同透光率的材質分別作為第一濾光層42與第二濾光層44的材質，使得第一透光量不同於第二透光量。藉由第一濾光層42與第二濾光層44的設置，於未進行觸控輸入時，環境光L在通過第一濾光層42後會具有較小的強度，而在通過第二濾光層44後會具有較大的強度，因此第一光感應觸控元件32所感測到的第一光感應訊號V1會小於第二光感應觸控元件34所感測到的第二光感應訊號V2。另外，如第4B圖所示，於進行觸控輸入時，環境光L會被輸入裝置36所阻擋，因此第一光感應觸控元件32與第二光感應觸控元件34基本上不會受到環境光L的照射，因此第一光感應觸控元件32所感測到的第一光感應訊號V1大體上會等於第二光感應觸控元件34所感測到的第二光感應訊號V2。值得說明的是，在應用於液晶顯示面板時，光感應觸控單元40的背面會被液晶顯示面板之背光源BL所照射，而當輸入裝置36於光感應觸控單元40的正面進行觸控輸入時，斜向入射的背光源BL會被輸入裝置36所反射而使，如第4B圖之箭號所示。藉由第一濾光層42與第二濾光層44的圖案設計，可使第一光感應觸控元件32與第二光感應觸控元件34接收到近似強度的斜向反射入射的背光源BL，因此第一光感應觸控元件32所感測到的第一光感應訊號V1大體上會等於第二光感應觸控元件34所感測到的第二光感應訊號V2。藉此，由於第一光感應訊號V1與第二光感應訊號V2的差值絕對值在進行觸控輸入與未進行觸控輸入時有所差異，因此可判斷出是否有觸控輸入。

請參考第5A圖與第5B圖。第5A圖繪示了本發明之一第三較佳實施例之光感應觸控單元於未進行觸控輸入時的示意圖，而第5B圖繪示了本發明之第三較佳實施例之光感應觸控單元於進行觸控輸入時的示意圖。如第5A圖所示，本實施例之光感應觸控單元50另包括至少一背光源BL用以產生背光，其中此背光源BL並非用以提供液晶顯示面板之背光，而是應用在光感應觸控單元50上。在本實施例中，第一元件區301之背光強度不同於第二元件區302之背光強度。舉例而言，在本實施例中，第一元件區301的背光源BL會低於第二元件區302的背光源BL，例如第一元件區301的背光源BL的強度趨近零，而第二元件區302的背光源BL遠大於零，但不以此為限。於未進行觸控輸入時，第一光感應觸控元件32與第二光感應觸控元件34會受到相同強度的環境光L的照射，而由於第一光感應觸控元件32與第二光感應觸控元件34的背面具有遮光特性，故不會受到背光源BL的照射。因此，第一光感應觸控元件32所感測到的第一光感應訊號V1大體上會等於第二光感應觸控元件34所感測到的第二光感應訊號V2。如第5B圖所示，於進行觸控輸入時，環境光L會被輸入裝置36所阻擋，因此第一光感應觸控元件32與第二光感應觸控元件34基本上不會受到環境光L的照射，但由於第二元件區302的第二光感應觸控元件34會接收到斜向反射入射的背光源BL，而第一元件區301之第一光感應觸控元件32不會接收到斜向反射入射的背光源BL。因此，第一光感應觸控元件32所感測到的第一光感應訊號V1會小於第二光感應觸控元件34所感測到的第二光感應訊號V2。藉此，由於第一光感應訊號V1與第二光感應訊號V2的差值絕對值在進行觸控輸入與未進行觸控輸入時有所差異，因此可判斷出是否有觸控輸入。另外，在本實施例中，背光源BL所發射之光可為可見光或不可見光。

除了上述利用調整第一光感應觸控元件32與第二光感應觸控元件34所接收到的環境光L的強度或提供不同強度之背光源BL之作法外，本發明亦可利用使第一光感應觸控元件32與第二光感應觸控元件34具有不同的光感應靈敏度的作法來實現觸控輸入。請參考第6圖。第6圖繪示了本發明之一第四較佳實施例之光感應觸控單元的示意圖。如第6圖所示，在本實施例中，光感應觸控單元60之第一光感應觸控元件32與第二光感應觸控元件34分別為一光感應電晶體元件，且第一光感應觸控元件32與第二光感應觸控元件34具有不同之通道寬長比(W/L)，因此第一光感應觸控元件32具有一第一光感應靈敏度，第二光感應觸控元件34具有一第二光感應靈敏度，且第一光感應靈敏度不同於第二光感應靈敏度。舉例而言，如第6圖所示，第一光感應觸控元件32與第二光感應觸控元件34具有不同的通道長度，因此第一光感應靈敏度不同於第二光感應靈敏度。藉此，在進行觸控輸入與未進行觸控輸入時，第一光感應訊號V1與第二光感應訊號V2的差值絕對值會有所不同，而可判斷出是否具有觸控輸入訊號。

請參考第7圖。第7圖繪示了本發明之一較佳實施例之光感應觸控單元的電路架構示意圖。如第7圖所示，本實施例之第一光感應觸控元件32係與一第一儲存電容Cst1以及一第一訊號讀取元件42電性連接。另一方面，第二光感應觸控元件34係與一第二儲存電容Cst2以及一第二訊號讀取元件44電性連接。在本實施例中，第一儲存電容Cst1之第一儲存電容值不同於第二儲存電容Cst2之第二儲存電容值，因此第一光感應觸控元件32之第一光感應靈敏度會不同於第二光感應觸控元件34之第二光感應靈敏度。在此狀況下，在進行觸控輸入與未進行觸控輸入時，第一光感應訊號V1與第二光感應訊號V2的差值絕對值會有所不同，而可判斷出是否具有觸控輸入訊號。

請參考第8圖。第8圖繪示了本發明之另一較佳實施例之光感應觸控單元的電路架構示意圖。如第8圖所示，第一光感應觸控元件32係與一電晶體元件52以及一放大器54電性連接，且放大器54與一第一訊號讀取元件42電性連接。另一方面，第二光感應觸控元件34係與一電晶體元件56以及一放大器58電性連接，且放大器58與一第二訊號讀取元件44電性連接。

本發明之光感應觸控單元的電路架構並不以上述兩種電路架構為限，而可為其它現行之光感應觸控單元的電路架構。

請參考第9圖。第9圖繪示了本發明一較佳實施例之觸控顯示面板之示意圖。如第9圖所示，觸控顯示面板100包括一顯示面板110，以及一光感應觸控單元120。在本實施例中，顯示面板110可為例如一液晶顯示面板，但不以此為限，而光感應觸控單元120則可為前述各實施例所述之光感應觸控單元，其特性如前所述在此不再贅述。在本實施例中，顯示面板110包括兩基板，例如一陣列基板112與一彩色濾光基板114，以及一液晶層116設置於陣列基板112與彩色濾光基板114之間。該領域具通常知識者當瞭解顯示面板110另包括畫素、儲存電容、薄膜電晶體與彩色濾光片等必要元件，故在此不再贅述。如第9圖所示，在本實施例中，光感應觸控單元120係設置於陣列基板112與彩色濾光基板114之間，且其製程可與顯示面板110之製程整合。另外，值得說明的是光感應觸控單元120之第一光感應觸控元件32與第二光感應觸控元件34的位置並不限定於相鄰，而可視需要設置於不同位置。

綜上所述，本發明係利用光感應觸控單元之第一光感應觸控元件所感測到的第一光感應訊號以及第二光感應觸控元件所感測到的第二光感應訊號的差值絕對值作為判斷是否有觸控輸入，而非利用同一個光感應觸控元件在不同時間點所感測到的兩個光感應訊號的差值來判斷是否有觸控輸入，因此可有效排除環境光的變化所導致的誤判，進而增加觸控輸入之精準度。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

10．．．光感應元件

12．．．輸入裝置

V1．．．第一光感應訊號

V2．．．第二光感應訊號

30,40,50,60,120．．．光感應觸控單元

32．．．第一光感應觸控元件

34．．．第二光感應觸控元件

301．．．第一元件區

302．．．第二元件區

36．．．輸入裝置

42．．．第一濾光層

44．．．第二濾光層

45．．．遮光圖案

BL．．．背光源

Cst1．．．第一儲存電容

Cst2．．．第二儲存電容

42．．．第一訊號讀取元件

44．．．第二訊號讀取元件

52,56．．．電晶體元件

54,58．．．放大器

100．．．觸控顯示面板

110．．．顯示面板

112．．．陣列基板

114．．．彩色濾光基板

116．．．液晶層

L．．．環境光

第1A圖與第1B圖繪示了習知光感應式觸控面板之光感應元件於正常作動下之示意圖。

第2A圖與第2B圖繪示了習知光感應式觸控面板之光感應元件於異常作動下之示意圖。

第3A圖與第3B繪示了本發明之一第一較佳實施例之光感應觸控單元的示意圖。

第4A圖與第4B圖繪示了本發明之一第二較佳實施例之光感應觸控單元的示意圖。

第5A圖與第5B圖繪示了本發明之一第三較佳實施例之光感應觸控單元的示意圖。

第6圖繪示了本發明之一第四較佳實施例之光感應觸控單元的示意圖。

第7圖繪示了本發明之一較佳實施例之光感應觸控單元的電路架構示意圖。

第8圖繪示了本發明之另一較佳實施例之光感應觸控單元的電路架構示意圖。

第9圖繪示了本發明一較佳實施例之觸控顯示面板之示意圖。

30．．．光感應觸控單元

32．．．第一光感應觸控元件

34．．．第二光感應觸控元件

301．．．第一元件區

302．．．第二元件區

L．．．環境光

Claims (19)

1. 一種光感應觸控單元，包括：一第一光感應觸控元件，位於一第一元件區；以及一第二光感應觸控元件，位於一第二元件區；其中該第一光感應觸控元件與該第二光感應觸控元件均至少部分暴露於一環境光下，且該光感應觸控單元之觸控輸入判斷係以該第一光感應觸控元件之一第一光感應訊號與該第二光感應觸控元件之一第二光感應訊號的一差值作為依據。
2. 如請求項1所述之光感應觸控單元，其中當該第一光感應訊號與該第二光感應訊號該差值小於一第一預定值時，判斷該光感應觸控單元具有一觸控輸入訊號，當該第一光感應訊號與該第二光感應訊號該差值大於一第二預定值時，判斷該光感應觸控單元無觸控輸入訊號。
3. 如請求項1所述之光感應觸控單元，其中當該第一光感應訊號與該第二光感應訊號該差值大於一第一預定值時，判斷該光感應觸控單元具有一觸控輸入訊號，當該第一光感應訊號與該第二光感應訊號該差值小於一第二預定值時，判斷該光感應觸控單元無觸控輸入訊號。
4. 如請求項1所述之光感應觸控單元，另包括一第一濾光層位於該第一元件區與一第二濾光層位於該第二元件區，其中該第一濾光層之一第一透光量不同於該第二濾光層之一第二透光量。
5. 如請求項4所述之光感應觸控單元，另包括一遮光圖案位於該第一元件區，且該遮光圖案使得該第一濾光層之該第一透光量小於該第二濾光層之該第二透光量。
6. 如請求項1所述之光感應觸控單元，另包括至少一背光源用以產生背光，其中該第一元件區之背光不同於該第二元件區之背光。
7. 如請求項1所述之光感應觸控單元，其中該第一光感應觸控元件具有一第一光感應靈敏度，第二光感應觸控元件具有一第二光感應靈敏度，且該第一光感應靈敏度不同於該第二光感應靈敏度。
8. 如請求項7所述之光感應觸控單元，另包括一第一儲存電容與該第一光感應觸控元件電性連接，以及一第二儲存電容與該第二光感應觸控元件電性連接，且該第一儲存電容之一第一儲存電容值不同於該第二儲存電容之一第二儲存電容值。
9. 如請求項7所述之光感應觸控單元，其中該第一光感應觸控元件與該第二光感應觸控元件分別為一光感應電晶體元件，且該第一光感應觸控元件與該第二光感應觸控元件具有不同之通道寬長比(W/L)。
10. 一種觸控顯示面板，包括：一顯示面板；以及一光感應觸控單元，包括：一第一光感應觸控元件，位於一第一元件區；以及一第二光感應觸控元件，位於一第二元件區；其中該第一光感應觸控元件與該第二光感應觸控元件均至少部分暴露於一環境光下，且該光感應觸控單元之觸控輸入判斷係以該第一光感應觸控元件之一第一光感應訊號與該第二光感應觸控元件之一第二光感應訊號的一差值作為依據。
11. 如請求項10所述之觸控顯示面板，其中該顯示面板包括兩基板，且該光感應觸控單元係設置於該兩基板之間。
12. 如請求項10所述之觸控顯示面板，其中當該第一光感應訊號與該第二光感應訊號該差值小於一第一預定值時，判斷該光感應觸控單元具有一觸控輸入訊號，當該第一光感應訊號與該第二光感應訊號該差值大於一第二預定值時，判斷該光感應觸控單元無觸控輸入訊號。
13. 如請求項10所述之觸控顯示面板，其中當該第一光感應訊號與該第二光感應訊號該差值大於一第一預定值時，判斷該光感應觸控單元具有一觸控輸入訊號，當該第一光感應訊號與該第二光感應訊號該差值小於一第二預定值時，判斷該光感應觸控單元無觸控輸入訊號。
14. 如請求項10所述之觸控顯示面板，另包括一第一濾光層位於該第一元件區與一第二濾光層位於該第二元件區，其中該第一濾光層之一第一透光量不同於該第二濾光層之一第二透光量。
15. 如請求項14所述之觸控顯示面板，另包括一遮光圖案位於該第一元件區，且該遮光圖案使得該第一濾光層之該第一透光量小於該第二濾光層之該第二透光量。
16. 如請求項10所述之觸控顯示面板，另包括至少一背光源用以產生背光，其中該第一元件區之背光不同於該第二元件區之背光。
17. 如請求項10所述之觸控顯示面板，其中該第一光感應觸控元件具有一第一光感應靈敏度，第二光感應觸控元件具有一第二光感應靈敏度，且該第一光感應靈敏度不同於該第二光感應靈敏度。
18. 如請求項17所述之觸控顯示面板，另包括一第一儲存電容與該第一光感應觸控元件電性連接，以及一第二儲存電容與該第二光感應觸控元件電性連接，且該第一儲存電容之一第一儲存電容值不同於該第二儲存電容之一第二儲存電容值。
19. 如請求項17所述之觸控顯示面板，其中該第一光感應觸控元件與該第二光感應觸控元件分別為一光感應電晶體元件，且該第一光感應觸控元件與該第二光感應觸控元件具有不同之通道寬長比(W/L)。