TWI525508B - 光感應觸控裝置及方法 - Google Patents

Description

光感應觸控裝置及方法

本發明係有關一種觸控裝置，特別是一種應用於觸控面板之光感應觸控裝置。

近年來，感觸式之人機溝通介面(如：觸控面板)已被廣泛地使用，而隨著觸控面板的尺寸逐漸多樣化，大尺寸觸控面板之觸控感應技術日趨重要。然而，大尺寸觸控面板中藉由觸碰動作所產生之訊號會隨著傳遞過程而變小，使得觸控裝置不易判斷觸碰動作之發生。

一般而言，傳統光感應觸控裝置於照光狀態及未照光狀態之感應訊號相異，觸控裝置藉由此訊號差異判斷觸碰動作是否發生。然而，當照光狀態之感應訊號及未照光狀態之感應訊號間的差異不大時，觸控裝置可能產生誤判，造成使用者遮蔽觸控面板而觸控裝置卻產生觸碰判斷，或使用光筆卻無觸碰反應。

本發明之目的是提供一種應用於觸控面板之光感 應觸控裝置，此光感應觸控裝置藉由時序的控制增大觸控裝置於照光及未照光狀態下之電流差異，以準確地判別觸碰動作的發生。

本發明內容之一態樣係關於一種應用於觸控面板 之光感應觸控裝置。此光感應觸控裝置包含複數個光感應電路、複數個控制讀取開關及輸出單元。複數個光感應電路係用以分別地輸出光感應訊號；複數個控制讀取開關分別地電性連接光感應電路之一者，並分別地接收控制讀取訊號，其中控制讀取開關依序地根據控制讀取訊號於開啟時間開啟，以自光感應電路接收並輸出光感應訊號，且至少兩個控制讀取開關之開啟時間重疊；輸出單元電性連接控制讀取開關，用以接收光感應訊號以輸出讀出訊號。

在本發明一實施例中，輸出單元更包含積分器或差 分器，用以對光感應訊號進行積分或差分運算，以輸出讀出訊號。

在本發明另一實施例中，輸出單元更包含重置開關，用以重置讀出訊號。

在本發明次一實施例中，光感應電路在照光狀態輸出之光感應訊號，大於在非照光狀態輸出之光感應訊號。

在本發明再一實施例中，讀出訊號為開啟時間重疊之控制讀取開關輸出之光感應訊號之疊加。

在本發明又一實施例中，光感應電路為整合薄膜電晶體。

在本發明另一實施例中，光感應電路在照光狀態輸出之光感應訊號，小於在非照光狀態輸出之光感應訊號。

在本發明次一實施例中，讀出訊號為開啟時間重疊之控制讀取開關輸出之光感應訊號之疊加。

在本發明再一實施例中，光感應電路更包含放大器薄膜電晶體、電容及光感應薄膜電晶體。放大器薄膜電晶體之第一源/汲極電性連接控制讀取開關，以及放大器薄膜電晶體之第二源/汲極電性連接一直流電源；光感應薄膜電晶體電性連接電容及放大器薄膜電晶體之閘極，用以對電容進行充放電，以控制放大器薄膜電晶體於第一源/汲極輸出光感應訊號。

在本發明次一實施例中，控制讀取開關為薄膜電晶 體。

本發明內容之一態樣係關於一種光感應觸控方 法，此方法應用於光感應觸控裝置，光感應觸控裝置包含複數個光感應電路、複數個控制讀取開關以及輸出單元，其中控制讀取開關分別電性連接光感應電路，輸出單元電性連接控制讀取開關，光感應觸控方法包含藉由光感應電路分別地輸出光感應訊號；藉由控制讀取開關分別地接收控制讀取訊號；使控制讀取開關依序地根據控制讀取訊號於開啟時間開啟，以自光感應電路接收並輸出光感應訊號，且至少兩個控制讀取開關之開啟時間重疊；以及藉由輸出單元接收光感應訊號以輸出讀出訊號。

在本發明一實施例中，藉由輸出單元接收光感應訊 號以輸出讀出訊號之步驟更包含對光感應訊號進行積分或差分運算，以輸出讀出訊號。

在本發明次一實施例中，光感應觸控方法更包含重置讀出訊號。

在本發明再一實施例中，光感應電路在照光狀態輸出之光感應訊號，大於在非照光狀態輸出之光感應訊號。

在本發明又一實施例中，讀出訊號為開啟時間重疊 之控制讀取開關輸出之光感應訊號之疊加。

在本發明另一實施例中，光感應電路在照光狀態輸出之光感應訊號，小於在非照光狀態輸出之光感應訊號。

在本發明次一實施例中，讀出訊號為開啟時間重疊 之控制讀取開關輸出之光感應訊號之疊加。

100、300、500、600‧‧‧光感應觸控裝置

110、310、510、610‧‧‧光感應電路

120、320、520、620‧‧‧控制讀取開關

130、330、530、630‧‧‧輸出單元

132‧‧‧積分器

134、MUX‧‧‧重置開關

512、612‧‧‧放大器薄膜電晶體

514、614‧‧‧電容

516、616‧‧‧光感應薄膜電晶體

702、704、706、708‧‧‧步驟

PS‧‧‧光感應訊號

RS‧‧‧讀出訊號

Gn、Gn+1、Gn+2‧‧‧控制讀取訊號

AC‧‧‧交流電源

DC‧‧‧直流電源

Va‧‧‧閘極電壓

Rn、Rn+1、Rn+2‧‧‧閘極訊號

Sn、Sn+1、Sn+2‧‧‧源/汲極訊號

A1~A6‧‧‧光形區域

DA‧‧‧差分器

Vreset‧‧‧重置訊號

第1圖係根據本發明一實施例繪示光感應觸控裝置之示意圖。

第2圖係根據本發明一實施例繪示第1圖的輸出單元之示意圖。

第3圖係根據本發明一實施例繪示光感應觸控裝置之示意圖。

第4圖係根據本發明一實施例繪示應用於第3圖之光感應觸控裝置之訊號波形圖。

第5A圖係根據本發明一實施例繪示光感應觸控裝 置之示意圖。

第5B圖係根據本發明一實施例繪示應用於第5A圖之光感應觸控裝置之訊號波形圖。

第6圖係根據本發明另一實施例繪示光感應觸控裝置之示意圖。

第7圖係根據本發明一實施例繪示光感應觸控方法之流程圖。

第8A圖係根據本發明一實施例繪示傳統光感應觸控裝置之讀出訊號光形示意圖。

第8B圖係根據本發明一實施例繪示本發明之光感應觸控裝置之讀出訊號光形示意圖。

下文係舉實施例配合所附圖式作詳細說明，但所提供之實施例並非用以限制本發明所涵蓋的範圍，而結構運作之描述非用以限制其執行之順序，任何由元件重新組合之結構，所產生具有均等功效的裝置，皆為本發明所涵蓋的範圍。此外，圖式僅以說明為目的，並未依照原尺寸作圖。

關於本文中所使用之『耦接』或『連接』，均可指二或多個元件相互直接作實體或電性接觸，或是相互間接作實體或電性接觸，亦可指二或多個元件相交互操作或動作。

第1圖係根據本發明一實施例繪示光感應觸控裝 置之示意圖。如第1圖所示，光感應觸控裝置100包含複數個光感應電路110、複數個控制讀取開關120及輸出單元130。

如第1圖所示，光感應電路110分別地電性連接控 制讀取開關120之一者的一端，且上述控制讀取開關120之另一端電性連接至輸出單元130。為方便及清楚說明起見，第1圖僅例示性地繪示三個光感應電路110及三個控制讀取開關120，但本領域具通常知識者在不脫離本發明之精神和範圍內，可依據實際需求配置任意數量的光感應電路110及控制讀取開關120，不以第1圖所示為限。

操作上，光感應電路110分別地輸出光感應訊號 PS至控制讀取開關120。控制讀取開關120分別地接收控制讀取訊號(如：Gn、Gn+1、Gn+2)，並依據此些控制讀取訊號依序地於開啟時間開啟，以自光感應電路110接收並輸出光感應訊號PS。接著，輸出單元130接收上述光感應訊號PS以輸出讀出訊號RS。此外，上述至少兩控制讀取開關120之開啟時間重疊，使得讀出訊號RS得以增強。

第2圖係根據本發明一實施例繪示第1圖的輸出單 元之示意圖。如第2圖所示，輸出單元130更包含積分器132及重置開關134。積分器132係用以對光感應訊號PS進行積分，以輸出讀出訊號RS。另外，重置開關134係用以重置讀出訊號RS，使得讀出訊號RS歸零。

第3圖係根據本發明另一實施例繪示光感應觸控裝置之示意圖。如第3圖所示，光感應觸控裝置300包含 複數個光感應電路310、複數個控制讀取開關320及輸出單元330。在本實施例中，光感應電路310、控制讀取開關320及輸出單元330之配置及連接方式與第1圖所示類似，且輸出單元330之配置與第2圖所示類似，故在此不贅述。 此外，相較於第1圖之光感應觸控裝置100，光感應觸控裝置300中之光感應電路310可為整合薄膜電晶體。

為方便及清楚說明起見，第3圖僅例示性地繪示三個光感應電路310及三個控制讀取開關320，但本領域具通常知識者在不脫離本發明之精神和範圍內，可依據實際需求配置任意數量的光感應電路310及控制讀取開關320，不以第3圖所示為限。

第4圖係根據本發明一實施例繪示應用於第3圖之 光感應觸控裝置之訊號波形圖。為了明確地標明不同狀態之讀出訊號RS，第4圖中照光狀態之讀出訊號RS以實線表示，而非照光狀態之讀出訊號RS以虛線表示。

為方便說明起見，以下實施例係以第3圖配合第4 圖進行說明。以第3圖之光感應觸控裝置300而言，光感應電路310之整合薄膜電晶體操作於閘-源極電壓Vgs為正值區。此外，操作於同一閘-源極電壓之光感應電路310在照光狀態輸出之光感應訊號PS大於在非照光狀態輸出之光感應訊號PS。

另外，當控制讀取開關320依據控制讀取訊號(如： Gn、Gn+1、Gn+2)於開啟時間開啟時，光感應訊號PS輸出至輸出單元330。此時，讀出訊號RS為開啟時間重疊(如第 4圖區間T所示)之控制讀取開關320輸出之光感應訊號PS之疊加。也就是說，當至少兩控制讀取開關320之開啟時間重疊時，讀出訊號RS為光感應訊號PS之疊加。舉例而言，當三段控制讀取開關320之開啟時間重疊時，讀出訊號RS約略增至光感應訊號PS之3倍(如第4圖所示)。

實際上，當觸控面板為32吋時，傳統的光感應觸 控裝置於照光狀態及未照光狀態下之讀出訊號差約為289mV。而本發明之光感應觸控裝置300因控制讀取開關320之開啟時間重疊，使得讀出訊號RS增大，進而使得照光狀態及未照光狀態下之讀出訊號差亦可增大至594mV。 此外，當觸控面板為65吋時，傳統的光感應觸控裝置於照光狀態及未照光狀態下之讀出訊號差約為113mV，而本發明之光感應觸控裝置之讀出訊號差可增大至289mV。

由上述可知，當觸控面板為65吋時，傳統的光感 應觸控裝置之讀出訊號差較小，可能導致誤判的產生。而本發明之光感應觸控裝置具有較大的讀出訊號差，可較準確地判別觸碰動作的發生。

第5A圖係根據本發明再一實施例繪示光感應觸控 裝置之示意圖。如第5A圖所示，光感應觸控裝置500包含複數個光感應電路510、複數個控制讀取開關520及輸出單元530。在本實施例中，光感應電路510、控制讀取開關520及輸出單元530之配置及連接方式與第1圖所示類似，且輸出單元530之配置與第2圖所示類似，故在此不贅述。

為方便及清楚說明起見，第5A圖僅例示性地繪示 三個光感應電路510及三個控制讀取開關520，但本領域具通常知識者在不脫離本發明之精神和範圍內，可依據實際需求配置任意數量的光感應電路510及控制讀取開關520，不以第5A圖所示為限。

此外，上述光感應電路510更包含放大器薄膜電晶體512、電容514及光感應薄膜電晶體516。放大器薄膜電晶體512之第一源/汲極電性連接控制讀取開關520，以及放大器薄膜電晶體512之第二源/汲極電性連接直流電源。 另外，光感應薄膜電晶體516電性連接電容514及放大器薄膜電晶體512之閘極。光感應薄膜電晶體516係用以對電容514進行充放電，以控制放大器薄膜電晶體512於第一源/汲極輸出光感應訊號PS。在另一實施例中，控制讀取開關520可為整合薄膜電晶體。

當光感應薄膜電晶體516之閘極訊號(如：Rn、 Rn+1、Rn+2)及第一源/汲極訊號(如：Sn、Sn+1、Sn+2)為高位準訊號時，放大器薄膜電晶體512之閘極電壓Va藉由電容514充電至一位準(如：20V)。當光感應薄膜電晶體516之閘極訊號(如：Rn、Rn+1、Rn+2)及第一源/汲極訊號(如：Sn、Sn+1、Sn+2)為低位準訊號時，放大器薄膜電晶體512之閘極電壓操作在負電流區間，對電容514的Va準位放電。

第5B圖係根據本發明一實施例繪示應用於第5A 圖之光感應觸控裝置之訊號波形圖。為了明確地標明不同狀態之讀出訊號RS，第5B圖中照光狀態之讀出訊號RS以實線表示，而非照光狀態之讀出訊號RS以虛線表示。

為方便說明起見，以下實施例係以第5A圖配合第5B圖進行說明。以第5A圖之光感應觸控裝置500而言，光感應電路510之光感應薄膜電晶體516操作於閘-源極電壓Vgs為負值區。當光感應薄膜電晶體516照光時，光感應薄膜電晶體516之電流大於未照光時光感應薄膜電晶體516之電流。因此，照光狀態下，放大器薄膜電晶體512之電流可較快地透過光感應薄膜電晶體516流出，使得放大器薄膜電晶體512之閘極電壓Va迅速下降，進而導致光感應電路510在照光狀態輸出之光感應訊號PS小於在非照光狀態輸出之光感應訊號PS。

另外，當控制讀取開關520依據控制讀取訊號(如： Gn、Gn+1、Gn+2)於開啟時間開啟時，光感應訊號PS輸出至輸出單元530。此時，讀出訊號RS為開啟時間重疊(如第5B圖區間T所示)之控制讀取開關520輸出之光感應訊號PS之疊加。也就是說，當至少兩控制讀取開關520之開啟時間重疊時，讀出訊號RS為光感應訊號PS之疊加。舉例而言，當三段控制讀取開關520之開啟時間重疊時，讀出訊號RS約略減至光感應訊號PS之1/3倍(如第5B圖所示)。

實際上，當觸控面板為32吋時，傳統的光感應觸 控裝置於照光狀態及未照光狀態下之讀出訊號差約為458mV。而本發明之光感應觸控裝置500因控制讀取開關520之開啟時間重疊，使得讀出訊號RS增大，進而使得照光狀態及未照光狀態下之讀出訊號差亦可增大至1259mV。此外，當觸控面板為65吋時，傳統的光感應觸 控裝置於照光狀態及未照光狀態下之讀出訊號差約為158mV，而本發明之光感應觸控裝置之讀出訊號差可增大至546mV。

當讀出訊號差小於或等於觸碰動作之臨界點時容 易造成光感應觸碰裝置之誤判。由上述可知，當觸控面板為65吋時，傳統的光感應觸控裝置之讀出訊號差較小，可能導致誤判的產生。而本發明之光感應觸控裝置具有較大的讀出訊號差，可較準確地判別觸碰動作的發生。

第6圖係根據本發明另一實施例繪示光感應觸控 裝置之示意圖。如第6圖所示，光感應觸控裝置600包含複數個光感應電路610、複數個控制讀取開關620及輸出單元630。在本實施例中，光感應電路610、控制讀取開關620及輸出單元630之配置及連接方式與第5A圖所示類似，故在此不贅述。

在本實施例中，輸出單元630更包含差分器DA及 重置開關MUX。差分器DA係用以對光感應訊號PS進行差分運算，藉此除去光感應訊號PS中之雜訊，進而輸出讀出訊號RS。重置開關MUX係用以藉由重置訊號Vreset重置讀出訊號RS，使得讀出訊號RS歸零。

操作上，第6圖中光感應電路610及控制讀取開關 620之運作與第5A圖類似，故在此不贅述。

另外，第6圖僅例示性地繪示六個光感應電路610 及六個控制讀取開關620，但本領域具通常知識者在不脫離本發明之精神和範圍內，可依據實際需求配置任意數量的 光感應電路610及控制讀取開關620，不以第6圖所示為限。

第7圖係根據本發明一實施例繪示光感應觸控方 法之流程圖。光感應觸控方法可應用於第1圖所示之光感應觸控裝置100，但不以其為限。包含下述步驟。為清楚說明起見，下述第7圖所示之光感應觸控方法的步驟係以第1圖為例來進行說明。

首先，藉由光感應電路110分別地輸出光感應訊號 PS(S702)。其次，藉由控制讀取開關120分別地接收控制讀取訊號(S704)。接著，使控制讀取開關120依序地根據控制讀取訊號於開啟時間開啟，以自光感應電路110接收並輸出光感應訊號PS，且至少兩個控制讀取開關120之開啟時間重疊(S706)。最後，藉由輸出單元130接收光感應訊號PS以輸出讀出訊號RS(S708)。

在一實施例中，藉由輸出單元130接收光感應訊號 PS以輸出讀出訊號RS之步驟更包含對光感應訊號PS進行積分，以輸出讀出訊號RS。在另一實施例中，光感應觸控方法更包含重置讀出訊號RS。

在次一實施例中，光感應電路110在照光狀態輸出 之光感應訊號PS大於在非照光狀態輸出之光感應訊號PS。此外，讀出訊號RS為開啟時間重疊之控制讀取開關120輸出之光感應訊號PS之疊加。

在又一實施例中，光感應電路110在照光狀態輸出 之光感應訊號PS小於在非照光狀態輸出之光感應訊號PS。另外，讀出訊號RS為開啟時間重疊之控制讀取開關 120輸出之光感應訊號PS之疊加。

第8A圖係根據本發明一實施例繪示傳統光感應觸 控裝置之讀出訊號光形示意圖。如第8A圖所示，傳統光感應觸控裝置之光形區域A1的訊號強度介於100至200之間，而光形區域A2的訊號強度則介於200至300之間。第8B圖係根據本發明一實施例繪示本發明之光感應觸控裝置之讀出訊號光形示意圖。如第8B圖所示，本發明之光感應觸控裝置之光形區域A3的訊號強度介於100至200之間，且訊號強度由光形外圍至中心漸增。光形區域A4之訊號強度介於200至300，光形區域A5之訊號強度介於300至400，光形區域A6之訊號強度則介於400至500之間。

因此，同時參照第8A圖及第8B圖，由於本發明 之光感應觸控裝置藉由控制讀取開關控制開啟時間之重疊，使得讀出訊號RS為光感應訊號PS之疊加，進而增大讀出訊號RS之光形及增強光形之訊號強度，以準確地判斷觸碰動作之發生。

在上述實施例中所提及的步驟，除特別敘明其順序 者外，均可依實際需要調整其前後順序，甚至可同時或部分同時執行，第7圖所示之流程圖僅為一實施例，並非用以限定本發明。

綜上所述，本發明之光感應觸控裝置藉由複數個控 制讀取開關分別地控制光感應訊號之輸出，且上述至少兩控制讀取開關之開啟時間重疊，使得照光狀態下之讀出訊號與非照光狀態下之讀出訊號之間的差異增大，進而大幅 地降低觸碰動作是否發生之誤判，實現高精準度的觸控輸入判別。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何本領域具通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，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準。

100‧‧‧光感應觸控裝置

110‧‧‧光感應電路

120‧‧‧控制讀取開關

130‧‧‧輸出單元

PS‧‧‧光感應訊號

RS‧‧‧讀出訊號

Gn、Gn+1、Gn+2‧‧‧控制讀取訊號

Claims (17)

1. 一種光感應觸控裝置，應用於一觸控面板，該光感應觸控裝置包含：複數個光感應電路，用以分別地輸出一光感應訊號；複數個控制讀取開關，分別地電性連接該些光感應電路之一者，並分別地接收一控制讀取訊號，其中該些控制讀取開關依序地根據該控制讀取訊號於一開啟時間開啟，以自該些光感應電路接收並輸出該些光感應訊號，且至少兩個該些控制讀取開關之該開啟時間重疊；以及一輸出單元，電性連接該些控制讀取開關，用以接收該些光感應訊號以輸出一讀出訊號。
2. 如請求項1所述之光感應觸控裝置，其中該輸出單元更包含：一積分器或一差分器，用以對該些光感應訊號進行積分或差分運算，以輸出該讀出訊號。
3. 如請求項1所述之光感應觸控裝置，其中該輸出單元更包含：一重置開關，用以重置該讀出訊號。
4. 如請求項1所述之光感應觸控裝置，其中該些光感應電路在一照光狀態輸出之該光感應訊號，大於在一非照光狀態輸出之該光感應訊號。
5. 如請求項4所述之光感應觸控裝置，其中該讀出訊號為該開啟時間重疊之該些控制讀取開關輸出之該些光感應訊號之疊加。
6. 如請求項4所述之光感應觸控裝置，其中該光感應電路為一整合薄膜電晶體。
7. 如請求項1所述之光感應觸控裝置，其中該些光感應電路在一照光狀態輸出之該光感應訊號，小於在一非照光狀態輸出之該光感應訊號。
8. 如請求項7所述之光感應觸控裝置，其中該讀出訊號為該開啟時間重疊之該些控制讀取開關輸出之該些光感應訊號之疊加。
9. 如請求項7所述之光感應觸控裝置，其中該光感應電路更包含：一放大器薄膜電晶體，該放大器薄膜電晶體之一第一源/汲極電性連接該控制讀取開關，以及該放大器薄膜電晶體之一第二源/汲極電性連接一直流電源；一電容；以及一光感應薄膜電晶體，電性連接該電容及該放大器薄膜電晶體之一閘極，用以對該電容進行充放電，以控制該放大器薄膜電晶體於該第一源/汲極輸出該光感應訊號。
10. 如請求項1所述之光感應觸控裝置，其中該控制讀取開關為一薄膜電晶體。
11. 一種光感應觸控方法，應用於一光感應觸控裝置，該光感應觸控裝置包含複數個光感應電路、複數個控制讀取開關以及一輸出單元，其中該些控制讀取開關分別電性連接該些光感應電路，該輸出單元電性連接該些控制讀取開關，該光感應觸控方法包含：藉由該些光感應電路分別地輸出一光感應訊號；藉由該些控制讀取開關分別地接收一控制讀取訊號；使該些控制讀取開關依序地根據該控制讀取訊號於一開啟時間開啟，以自該些光感應電路接收並輸出該些光感應訊號，且至少兩個該些控制讀取開關之該開啟時間重疊；以及藉由該輸出單元接收該些光感應訊號以輸出一讀出訊號。
12. 如請求項11所述之光感應觸控方法，其中藉由該輸出單元接收該些光感應訊號以輸出該讀出訊號之步驟更包含：對該些光感應訊號進行積分或差分運算，以輸出該讀出訊號。
13. 如請求項12所述之光感應觸控方法，更包含：重置該讀出訊號。
14. 如請求項11所述之光感應觸控方法，其中該些光感應電路在一照光狀態輸出之該光感應訊號，大於在一非照光狀態輸出之該光感應訊號。
15. 如請求項14所述之光感應觸控方法，其中該讀出訊號為該開啟時間重疊之該些控制讀取開關輸出之該些光感應訊號之疊加。
16. 如請求項11所述之光感應觸控方法，其中該些光感應電路在一照光狀態輸出之該光感應訊號，小於在一非照光狀態輸出之該光感應訊號。
17. 如請求項16所述之光感應觸控方法，其中該讀出訊號為該開啟時間重疊之該些控制讀取開關輸出之該些光感應訊號之疊加。