专利名称：触控系统及其识别方式的制作方法
技术领域：
本发明是有关于一种触控系统及方法，特别是有关于一种适用于一光学输入型式触控面板的触控系统及方法。
背景技术：
随着科技的进步，电子产品的人机界面功能也不断地推陈出新。具有人机界面的显示器除了显示功能外，还提供触控功能的选择。使用者可与显示器进行互动，并可利用手指或是笔具，如仿笔(dummy pen)、静电笔(static pen)或是光学笔(optical pen)，以控制可接收选自下列群组中至少之一输入型式的显示器，如电容式、电阻式、红外线式、电磁式、 光学式以及表面声波式触控面板。触控面板可作为各种设备的一种输入装置，然而不论何种型式的触控面板，都易受湿气、温度、紫外线辐射等等因素的影响进而衰退老化，尤其是光学输入型式触控面板。由于光学辐射是直接照射触控面板的表面，故其受此光学输入信号的影响甚巨。光学输入型式触控面板的常见问题就是无法监控其有限寿命所导致的老化现象， 同时目前的技术亦未解决此问题。当触控面板老化造成光感测器产生非预期的感测信号时，由于此非预期的感测信号值低于正常面板所检测到的感测信号，使系统将其视为无效的触控信号。特而言之，设置在触控面板中的多个光感测器，可将环境光转换成电信号以作为背景电流。然而，随着光感测器的逐渐老化，此背景电流亦会随着时间而下降。请参考图 8，为一光感测器的特性示意图，其绘示出显示器内的光感测器所检测到的光信号与显示器操作时间之间的关系。通过维持一稳定输出电压的背景光，使得输入信号的光强度无论是高或低于此背景光，皆可被灵敏地识别到。曲线81是由一连串在固定环境光条件下所测得的感测信号所组成，可知随着显示装置操作时间的增加，显示装置内的光感测器阵列所产生的感测信号是逐渐下降。当触控面板发生老化时，含有背景光信息的位置坐标感测信号可能发生异常，进而使得有效的输入信号反而被忽略。因此，系统将无法正确地识别触碰信号，使得问题将随着显示装置的老化而逐渐恶化。是故，光学输入型式触控面板需要一种识别机制，以校正在一般操作期间内所发生的老化情形。
发明内容
本发明提供一种触控系统，包括一触控面板以及一读出电路。触控面板具有多个光感测单元。光感测单元设置在多个像素单元中。触控面板可根据至少一光学输入，显示至少一触碰位置。当触控面板被触碰时，触控面板提供一信号数据。读出电路用以接收信号数据，并包括一转换单元以及一处理单元。转换单元根据信号数据以及一转换参数，产生一信号值。当信号值小于一预设值时，处理单元执行一特定操作。本发明还提供一种识别方法，适用于一光学输入型式触控面板。光学输入型式触控面板包括多个光感测单元，用以检测一使用者所执行的一光学输入。本发明的识别方法包括提供一信号值，其中信号值表示光学输入型式触控面板的一光电平；将信号值与一 预设值作比较；以及当信号值小于预设值时，执行一特定操作。为让本发明的特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合所附图 式，作详细说明如下。
图1为依据本发明一范例的光感测晶体管阵列的示意图。图2为依据本发明另一范例的光感测晶体管阵列的示意图。图3为依据本发明又一范例的光感测晶体管阵列的示意图。图4为本发明的一例示性实施例的触控系统的示意图。图5为依据本发明另一范例的触控系统的示意图。图6为依据本发明一例示性范例的识别方法的流程图。图7为依据本发明的另一例示性范例的识别方法的示意图。图8为一光感测器的特性示意图。[主要元件标号说明]14.24.34.51 光感测晶体管阵列；14-1、24-1、34-1 光感测晶体管；14-G、24-G、34-G 栅极线；14-D、24-D、34-D 数据线； 24-2、34-2 开关晶体管；40、50:触控系统；41:显示装置；42 主机装置；43 触控面板；45 控制模块；47、56 转换单元；49、57 处理单元；52-1 52-N 电流至电压转换器；53 读出电路；54 功能单元；55:放大单元；58:时序产生器；62、64、66、71 77 步骤； 81 曲线；S 信号数据；V 信号值；Ii In:电流。
具体实施例方式本发明的光学输入型式触控面板为多个光感测单元所組成的显示装置，其包括多 个光感测单元。锋一光感测单元具有光-电特性材料，其可根据本身的充电状况，呈现出两 种操作模式。首先，第一种操作模式是通过光源(一般称为光触碰)进行输入光源检测，第 二种操作模式是通过一物体(一般称为手指触碰)中断输入光源。可通过驱动电路，选择 性地令光学输入型式触控面板操作于不同的操作模式。为方便说明，以下将以光感测单元 是操作于光触碰模式下为例示。本领域技术人员均深知，非晶娃薄膜晶体管(a-Si TFT)可检测光线，故非晶娃薄 膜晶体管经常作为光感测器，如光二极管、晶体管...等。光感测器以阵列方式排列，并具 有多条彼此相互平行的第一传导线及多条彼此相互平行且与第一传导线正交的第二传导线。每一光感测器设置于接近多条第一传导线的一者与多条第二传导线的一者的交会处。 光感测器包括一光感测晶体管，其可检测包括图像成分以及背景成分的光学信号。光感测器将光学信号转换成图像电流以及对应于背景成分的背景电流。图1为依据本发明一范例的光感测晶体管阵列的示意图。如图所示，光感测晶体管阵列14可包括形成为列与行的多个光感测晶体管14-1。一例示性的光感测晶体管14-1 是设置于接近多条栅极线14-G的一者与其正交的多条数据线14-D的一者的交会处。图2为依据本发明另一范例的光感测晶体管阵列的示意图。如图所示，光感测晶体管阵列M可包括形成为列与行的多个光感测晶体管M-I以及多个开关晶体管M-2。一例示性的光感测晶体管M-I与一例示性的开关晶体管M-2是设置于接近多条栅极线M-G 的一者与其正交的多条数据线M-D的一者的交会处。光感测晶体管M-I可包括一栅极 (未图示)、一耦接至栅极的漏极以及一源极(未图示)。本领域技术人员均深知，晶体管的漏极与源极可互换，因其定义是与本身所连接的电压电平有关。开关晶体管M-2可包括耦接至光感测晶体管M-I源极的漏极(未图示)。耦接至一数据线M-D的源极(未图示)， 耦接至一栅极线M-G的栅极(未图示)。图3为依据本发明又一范例的光感测晶体管阵列的示意图。如图所示，光感测晶体管阵列34可包括形成为列与行的多个光感测晶体管34-1以及多个开关晶体管34-2。一例示性的感测晶体管34-1与一例示性的开关晶体管34-2是以行、列方式排列。一例示性的光感测晶体管34-1与一例示性的开关晶体管34-2是设置于接近多条栅极线34-G的一者与其正交的多条数据线34-D的一者的交会处。开关晶体管34-2可包括耦接至一栅极线 34-G的一栅极(未图示)、耦接至电源VDD的一漏极(未图示)以及一源极(未图示)。光感测晶体管34-1可包括耦接至开关晶体管34-2源极的漏极(未图示)，耦接至一数据线 34-D的源极(未图示)，以及耦接至其漏极的栅极(未图示)。另外，在没有一输入光学信号、一光源(如一光学笔)、一压力源(通过一仿笔或是指尖所施加的力量)或是一物体投影的情况下，光感测晶体管只会检测到背景光(即背景成分)。背景光会被转换成一光电流ab)，其通常为一相对小电流。当提供一输入光学信号时，光感测晶体管会产生一电流I，其包括来自该输入光学信号的一图像电流(Im)以及来自该背景光的光电流(lb)。图4为本发明的一触控系统的例示性实施例的示意图。如图所示，触控系统40包括一显示装置41以及一主机装置42。触控系统40可为一桌上型计算机、一笔记本型计算机、或一可携式装置等，但并非用以限制本发明。显示装置41包括一触控面板43以及一控制模块45。触控面板43具有排列为第一矩阵的多个像素单元，以及多个光感测单元(如光感测晶体管阵列14、对或34)其排列为内嵌于第一矩阵中的第二矩阵。换句话说，触控面板43使具有光学输入功能的光感测单元被集成在一显示装置中，而不会使制造过程变复杂，也不会增加制造成本。在本发明的实施例，在读取一输入信息前，触控面板可先将该输入信息储存在一电容之中。在本发明的其它实施例中，有些触控面板可感测并输出触碰位置的信息，而无需通过电容进行储存的操作。本发明的例示性光感测单元可包括一光感测薄膜晶体管，其耦接至一读出薄膜晶体管，但并非用以限制本发明。无论触控面板43内的光感测单元为何种架构，光感测单元可能包括耦接至一相对应栅极线的栅极端，以及耦接至一相对应数据线的一终端(terminal)。当一栅极线上的电平致能光感测单元时，流过光感测单元的电流是表示光感测单元所检测到的亮度电平(illumination level)，并作为一感测信号。在一实施例中，每一数据线上的所有感测信号会被集成成单一信号数据S，并被输出至控制模块45，但并非用以限制本发明。当一物体(如手指或一光学笔)触碰触控面板43时，包含于信号数据S 的触碰位置的信息，其通过比较显示装置表面上该触碰位置及其它非触碰位置的电流差而得知。在一实施例中，控制模块45耦接于触控面板43以接收信号数据S，且此控制模块 45包括一转换单元47以及一处理单元49。本发明的转换单元47处理信号数据S以产生一信号值V。在其它实施例中，若触控面板43提供信号数据S1 &时，转换单元47处理信号数据S1 &以产生信号值V1 \。转换单元47可为一模拟数字转换器(Analog to Digital Converter ；ADC)，其可将信号数据S由模拟格式转换成数字格式，其中具有数字格式的信号即为信号值V。处理单元49用以判断信号值V。在一实施例中，若信号值V小于一预设值时，处理单元49可调整下一信号值，或是调整目前的信号值V。在其它实施例中，当信号值V无法满足处理单元49内部所预定的一预设值时，转换单元47具有位移(shift)信号数据S大小的能力。此位移幅度(shift level)可根据处理单元49的内部设定，为一固定值或是一动态值。举例而言，当一信号数据S明显地偏离一预设值时，转换单元47可对下一信号数据进行大幅度位移。相反地，当一信号数据S接近一预设值时，转换单元47可对下一信号数据进行小幅度位移。这也就表示说，转换单元47可集成于触控面板43之中，而使触控面板可输出数字格式的信号值V。本发明的处理单元49接收数字格式的信号值V，并将信号值V与一内部值之间的差值作为一预设值P。由于光感测单元根据触控面板43的画面更新率(frame rate)，周期性地被驱动，故在每一画面中，可获得各个的信号值V。举例而言，在第一画面期间的第一信号值VI，在第二画面期间的第二信号值V2，其余依此类推。因此，转换单元47于每一画面期间所提供的信号值V，是由设置在触控面板43内的内嵌式光感测单元所检测到的所有感测信号转换而来。另外，处理单元49能够分析数字信号，并判断第一信号值Vl有无落于一内部所预定的预设值范围内。该第一信号值是由多个信号值中所择出，其代表每一画面期间的信号值V。同时，接下来的信号值(如V2，V3，. . .，Vn)亦可根据各自状况作为代表性信号值V。因此，第一信号值或是代表性信号值可视为信号值V。图5为依据本发明另一例示性范例的触控系统的示意图。触控系统50包括一光感测晶体管阵列51、多个电流至电压转换器52-1 52-N(N为一自然数)以及一读出电路 53。若光感测晶体管阵列51具有电流至电压转换功能，则可省略电流至电压转换器52-1 52-N。读出电路53可包括一功能单元M、一放大单元55、一转换单元56、一处理单元57以及一时序产生器58。功能单元M可将电流至电压转换器52-1 52-N所产生的电压信号依序地提供予放大单元55。此电压信号可于放大单元55进行放大后，然后在转换单元56 进行取样。处理单元57可根据转换单元56所提供的信息，以决定造成一光电流的光学输入的坐标。时序产生器58能够根据为了栅极同步化(gate synchronization)的光感测晶体管阵列51所使用的同步信号，使功能单元M、转换单元56及处理单元57的运作同步化。在一实施例中，读出电路53可形成于集成电路中，以助于触控系统50的制程。图6为依据本发明一例示性范例的识别方法的流程图。本发明的识别方法可确认触控面板是否存在老化现象。举一简单的实施例，确认时间点通常是固定的，也就是说，每隔一固定时间，便进行一次确认操作。步骤62中接收一信号值(如V)，此信号值V可为一初始数字值或是一经调整的数字值。在本实施例中，执行一判断回路，用以比较信号值V与一预设值P。在一实施例中，预设值可为一固定值。举例而言，触控面板43所提供的一最小信号值可作为一预设值P。无论触控面板43有无接收到光学输入，光感测器所检测到的感测信号S绝不可能小于感测信号数据的最小值。由于环境光的存在，当没有触碰操作时，信号数据S仍为一正值。意即在一暗条件(如阴暗室内)下，没有触碰操作发生时，触控面板 43所提供的信号值可作为一预设值P。换句话说，预设值P是以一暗条件下的背景成分为 ■石出。在其它实施例中，预设值P可为所欲目的而为一动态值。举例而言，为了校正显示装置的老化现象，预设值P可逐渐地增加，但并非用以限制本发明。在另一可能实施例中， 为了其它目的，预设值P亦可逐渐地减少。预设值P的固定或调整方法为本领域技术人员所深知，故不再赘述。如上所述，预设值P可为一最小信号值，也就是在一画面里的环境光。接着，在图6 的步骤64中，判断信号值V是否小于预设值P。在触控面板生命周期里的最初阶段，触控面板43并不会有老化问题。触控面板43所检测到的感测信号都是有效值，并不需经过任何校正。然而，若信号值小于预设值(V<P)时，便执行一特定操作，如步骤66。稍后将说明信号值的调整方法。在一实施例中，步骤66所执行的特定操作是增加接下来的信号值(如 V2 Vn)，以预防漏掉触控面板43所检测到的有效输入。在另一实施例中，步骤66所执行的特定操作是增加目前的信号值V。在其它实施例中，步骤66所执行的特定操作是调整一转换单元47的转换参数。举例而言，步骤66所执行的特定操作是输出一反馈(feedback) 予转换单元47，此反馈可能为一偏移量(offset)或是一增益值(gain)。此反馈可落于触控面板有限的生命周期范围内。举例而言，此反馈是介于触控面板寿命的一限制范围内。在本实施例中，转换单元47可根据该反馈，提供一经增强的信号值。请参考图4，为了储存触控系统40的资源，处理单元49可设定一内部定时器，以周期性地确认转换单元47所产生的信号值V。另外，可根据触控面板43的老化程度，动态地调整内部定时器的周期时间(period time)。请参考图5，一内部定时器(未显示)可设置在处理单元57之中，且内部定时器的功能不同于时序产生器58。集成于处理单元57中的内部定时器其进行确认的间隔时间(checking duration time)为连续地，例如每一画面， 较佳为不连续地，例如每隔几秒或几分。在其它实施例中，在触控面板寿命终止前，处理单元57每隔一段固定时间，便确认一次信号值。在另一实施例中，进行确认的间隔时间与信号值位移幅度成反比。举例而言，当信号值V明显地偏离一预设值时，处理单元57会自动地缩短进行确认的间隔时间。图7为依据本发明的另一例示性范例的识别方法的示意图。本发明的识别方法可校正一光学输入型态触控面板的老化情形。触控面板包括多个光感测单元，以检测一使用者所执行的一光学输入。在步骤71中，初始化一转换单元的参数。以图4为例，控制模块 45包括处理模拟信号的转换单元47以及可识别出不正常的信号值V的处理单元49。一般而言，转换单元47所输出的信号值V为数字格式，而转换单元47的参数已经过初始化，如步骤71所示。接着步骤72中，将模拟格式的信号数据S转换成数字格式的信号值V。在一实施例中，通过转换单元47所设定的参数，便可调整信号值V。然后，利用一处理单元49， 比较信号值V与一预设值P，如步骤73所示。若信号值V未小于预设值P，则回到步骤71， 在转换单元具有初始化参数或是以目前的信号值V的情况下，处理下一信号值。当信号值V小于预设值P时，便执行一调整回路。在本步骤74中，储存信号值V 与预设值P间的差值。以图4为例，在操作光学输入型式触控面板时，处理单元49储存一校正值(P-V)，也就是信号值V与预设值P间的差值，并将此计算结果告知转换单元47，如步骤74所示。同时，转换单元47判断此校正值是否介于一临界范围内(步骤75)。一旦转换单元47参数，超出临界范围，表示触控面板43的寿命已尽，如步骤76所示。一般而言， 触控面板的显示像素单元的寿命短于光感测元件的寿命。在步骤77中，根据校正值(P-V)， 调整转换单元47的参数，此根据校正值所调整的转换单元47的参数可位移接下来画面的信号值。一般情形下，当校正值(P-V)介于一预设电平范围内时，转换单元47的参数会以加上位移量的方式进行微调。另外，当发生严重的老化现象，例如一连串的信号值V都小于预设值P时，则可根据一增益值来调整转换单元47的参数。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求范围所界定者为准。
权利要求
1.一种触控系统，包括一触控面板，具有多个光感测单元，该多个光感测单元设置在多个像素单元中，该触控面板可根据至少一光学输入，显示至少一触碰位置，其中当该触控面板被触碰时，该触控面板提供一信号数据；以及一读出电路，用以接收该信号数据，并包括一转换单元，根据该信号数据以及一转换参数，产生一信号值；以及一处理单元，当该信号值小于一预设值时，该处理单元执行一特定操作。
2.根据权利要求1所述的触控系统，其中该信号数据具有一模拟格式，该信号值具有一数字格式。
3.根据权利要求1所述的触控系统，其中该特定操作是调整该转换参数。
4.根据权利要求1所述的触控系统，其中该特定操作是输出一反馈予该转换单元，该反馈为一偏移量或是一增益值。
5.根据权利要求1所述的触控系统，其中该特定操作是输出一反馈予该转换单元，该反馈是介于该触控面板寿命的一限制范围内。
6.根据权利要求1所述的触控系统，其中该预设值是以一暗条件下的背景成分为基石出。
7.根据权利要求1所述的触控系统，还包括多个转换器，设置在该触控面板与该读出电路之间，该多个转换器可将该光学输入的一电流转换成该信号数据的一部分。
8.根据权利要求1所述的触控系统，其中该信号数据包括一环境光的一背景成分以及该光学输入的一光成分。
9.一种识别方法，用于一光学输入型式触控面板，该光学输入型式触控面板包括多个光感测单元，用以检测一使用者所执行的一光学输入，该识别方法包括提供一信号值，该信号值表示该光学输入型式触控面板的一光电平；比较该信号值与一预设值；以及当该信号值小于该预设值时，执行一特定操作。
10.根据权利要求9所述的识别方法，还包括当该信号值小于该预设值时，储存一校正值，该校正值为该信号值与该预设值之间的差值。
11.根据权利要求9所述的识别方法，其中该预设值为一固定值。
12.根据权利要求9所述的识别方法，其中该信号值包括一光成分，该光成分是由被设置在该光学输入型式触控面板内的一内嵌元件所检测得知。
13.根据权利要求10所述的识别方法，还包括根据该校正值，产生一命令，用以调整下一信号值，直到接收到下一命令。
14.根据权利要求13所述的识别方法，其中该命令介于该光学输入型式触控面板的一限制范围内。
15.根据权利要求9所述的识别方法，其中该光电平是源自一未具有该光学输入的环境光。
16.根据权利要求9所述的识别方法，还包括 根据一暗条件，定义该预设值。
17.根据权利要求9所述的识别方法，还包括当该预设值大于该信号值时，摒弃该信号值，并根据该校正值来调整下一信号值。
18.根据权利要求9所述的识别方法，还包括 输出该信号值予一主机装置。
全文摘要
一种触控系统，包括一触控面板以及一读出电路。触控面板具有多个光感测单元。光感测单元设置在多个像素单元中。触控面板可根据至少一光学输入，显示至少一触碰位置。当触控面板被触碰时，触控面板提供一信号数据。读出电路用以接收信号数据，并包括一转换单元以及一处理单元。转换单元根据信号数据以及一转换参数，产生一信号值。当信号值小于一预设值时，处理单元执行一特定操作。
文档编号G06F3/042GK102446037SQ20111029409
公开日2012年5月9日 申请日期2011年9月29日 优先权日2010年10月6日
发明者廖胜泰, 范森雄, 袁治明, 黄乃杰 申请人:剑扬股份有限公司