CN111833781A - 发光二极管电路与触碰侦测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种发光二极管电路与触碰侦测方法，所述触碰侦测方法用于发光二极管多组，发光二极管多组具有多个发光二极管，所述触碰侦测方法包含下列步骤。首先，提供驱动信号，驱动信号用以设定至少一个发光二极管为驱动状态或侦测状态。当发光二极管为侦测状态时，由发光二极管接收环境光线。接着，判断环境光线的强度是否小于第一阈值。当环境光线的强度小于第一阈值时，标示发光二极管对应的位置为触碰位置。

Description

发光二极管电路与触碰侦测方法

技术领域

本发明是有关于一种触碰侦测的电路与方法，特别是关于一种使用发光二极管进行触碰侦测的发光二极管电路与触碰侦测方法。

背景技术

随着半导体技术的发展，发光二极管(LED)的尺寸已经可以达到微米等级，可以用来显示更精细的画面。因此，市面上有许多厂商开始制造各种尺寸的LED显示器，并将LED显示器使用于不同的电子产品中。举例来说，穿戴式装置或移动电话的屏幕可以使用小尺寸的LED显示器。为了方便使用者使用手势操作，厂商往往需要在屏幕上另外设计触碰侦测的模块，例如屏幕可以整合传统的电容式、电阻式、超音波或红外线等触碰侦测的模块。但是，上述各种触碰侦测的方式皆须使用外加的感测组件进行物体或手指的侦测。

然而，外加的感测组件可能对LED显示器产生负面的影响，例如影响出光率或增加整体厚度。另外，多数时候因为成本的考虑，触碰侦测的侦测点数量也会受到限制，不利于提升触控的精准度。因此，业界需要一种新的发光二极管电路与触碰侦测方法，以解决上述问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种发光二极管电路，可以利用发光二极管本身的组件特性进行触碰侦测。从而，不需要其他的感测组件，不仅可以减少制造成本，也可以减少显示器整体的体积。

本发明提出一种发光二极管电路，所述发光二极管电路具有发光二极管多组、驱动模块、侦测模块以及处理模块。发光二极管多组具有多个发光二极管。驱动模块耦接发光二极管多组，受控于第一控制信号以提供第一电流路径，所述多个发光二极管至少其中之一于第一电流路径为驱动状态。侦测模块耦接发光二极管多组，受控于第二控制信号以提供第二电流路径，所述多个发光二极管至少其中之一于第二电流路径为侦测状态。处理模块分别耦接驱动模块与侦测模块，用以选择性地提供第一控制信号或第二控制信号。其中当所述多个发光二极管至少其中之一为侦测状态时，侦测模块判断环境光线的强度是否小于第一阈值，当环境光线的强度小于第一阈值时，标示所述多个发光二极管至少其中之一对应的位置为触碰位置。

于一些实施例中，第一控制信号可以对应驱动信号的第一准位，第二控制信号可以对应驱动信号的第二准位。此外，所述多个发光二极管至少其中之一于驱动状态可以为顺向偏压，于侦测状态可以为逆向偏压。另外，侦测模块更可以取得所述多个发光二极管至少其中之一依据环境光线所产生的光感应电流，并判断光感应电流是否小于第二阈值。当光感应电流小于第二阈值时，侦测模块判断环境光线的强度小于第一阈值。

本发明提供一种触碰侦测方法，可以利用发光二极管本身的组件特性进行触碰侦测。从而，不需要其他的感测组件，不仅可以减少制造成本，也可以减少显示器整体的体积。

本发明提出一种触碰侦测方法，用于发光二极管多组，发光二极管多组具有多个发光二极管，所述触碰侦测方法包含下列步骤。首先，提供驱动信号，驱动信号用以设定至少一个发光二极管为驱动状态或侦测状态。当发光二极管为侦测状态时，由发光二极管接收环境光线。接着，判断环境光线的强度是否小于第一阈值。当环境光线的强度小于第一阈值时，标示发光二极管对应的位置为触碰位置。

于一些实施例中，于判断环境光线的强度是否小于第一阈值的步骤中，更可以包含以下步骤。首先，取得光感应电流，光感应电流是由发光二极管依据环境光线所产生。接着，判断光感应电流是否小于第二阈值。当光感应电流小于第二阈值时，环境光线的强度小于第一阈值。另外，当发光二极管为驱动状态时，由发光二极管可以产生射出光线，其中环境光线的频谱与射出光线的频谱可以不相同。

综上所述，本发明提供了发光二极管电路和触碰侦测方法，可以应用于发光二极管多组。在此，通过发光二极管多组中的多个发光二极管侦测环境光线，当环境光线变化时，可以判断正在进行触碰。从而，不需要其他的感测组件，不仅可以减少制造成本，也可以减少显示器整体的体积。

有关本发明的其它功效及实施例的详细内容，配合附图说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是依据本发明一实施例的发光二极管电路的功能方块图；

图2是依据本发明一实施例的发光二极管电路的电路示意图；

图3是依据本发明一实施例的触碰侦测方法的步骤流程图。

符号说明

1 发光二极管电路 10 发光二极管多组

100 发光二极管 12 驱动模块

120 驱动单元 14 侦测模块

140 放大器 142 侦测单元

16 处理模块 R 电阻

S1 第一控制信号 S2 第二控制信号

M1、M2、M3 开关 VDD1 ***高电压

VDD2 ***高电压 VSS ***低电压

S30-S36 步骤流程

具体实施方式

有关本发明的前述及其它技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的一优选实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。

请参阅图1，图1是绘示依据本发明一实施例的发光二极管电路的功能方块图。如图1所示，发光二极管电路1具有发光二极管多组10、驱动模块12、侦测模块14以及处理模块16。发光二极管多组10分别耦接驱动模块12与侦测模块14，且处理模块16同样分别耦接驱动模块12与侦测模块14。实务上，发光二极管电路1可以整合于电子产品之中，例如发光二极管多组10可以做为电子产品的显示屏幕，所述电子产品例如可以是穿戴式装置或移动电话。

发光二极管多组10是由多个发光二极管100组成的多组，本实施不限制发光二极管多组10的尺寸，只要能够符合电子产品的屏幕尺寸，即属于本实施例发光二极管多组10的范畴。在此，于发光二极管多组10中，同一行的发光二极管100可以互相耦接，同一列的发光二极管100也可以互相耦接，本实施不加以限制。此外，本实施不限制多个发光二极管100所使用的材料，例如相邻的发光二极管100可以使用不同的材料以对应发出不同颜色的光线。换句话说，多个发光二极管100可以包含数量不限的红光发光二极管、绿光发光二极管、蓝光发光二极管或白光发光二极管等。举例来说，可以使用砷化镓磷化物(GaAsP)、铟氮化镓(InGaN)、氮化镓(GaN)、磷化镓(GaP)、磷化铟镓铝(AlGaInP)或铝磷化镓(AlGaP)等材料，于一些例子中，发光二极管100也可以是一种有机发光二极管(OLED)。

驱动模块12受控于第一控制信号(未标示于图1)以提供第一电流路径，所述多个发光二极管100至少其中之一于第一电流路径为驱动状态。实务上，驱动模块12可以依据第一控制信号而导通或启动，从而提供发光二极管100第一电流路径。于第一电流路径中，发光二极管100的正端电压会高于负端的电压，处于顺向偏压，而此时可定义发光二极管100为驱动状态。于一个例子中，发光二极管100可以在所述驱动状态发出光线(射出光线)，驱动模块12也可以调整发光二极管100发出的光线强弱。当然，于所属技术领域具有通常知识者应该可以明白，每个发光二极管100发出的光线强弱可以关联于要显示的画面，本实施例在此不加以限制。

侦测模块14受控于第二控制信号(未标示于图1)以提供第二电流路径，所述多个发光二极管100至少其中之一于第二电流路径为侦测状态。实务上，侦测模块14可以依据第二控制信号而导通或启动，从而提供发光二极管100第二电流路径。于第二电流路径中，发光二极管100的正端电压会小于或等于负端的电压，处于逆向偏压，而此时可定义发光二极管100为侦测状态。于一个例子中，发光二极管100可以在所述侦测状态接收环境光线，从而侦测模块14可以依据环境光线的强弱判断是否受到触碰。在此，环境光线与发光二极管100发出的光线应该有所区别，环境光线是从发光二极管电路1外部进入的光线，例如灯光、阳光或其他电子设备产生的光线等。于一个例子中，可以定义环境光线的频谱与发光二极管100发出的光线的频谱不相同。

处理模块16用以提供第一控制信号或第二控制信号。实务上，处理模块16不会同时提供第一控制信号与第二控制信号。于一个例子中，第一控制信号对应驱动信号的第一准位(例如高准位)，第二控制信号对应驱动信号的第二准位(例如低准位)。由于第一控制信号会让发光二极管100操作于驱动状态，亦即发光二极管100的驱动状态对应驱动信号的第一准位。同样的，由于第二控制信号会让发光二极管100操作于侦测状态，亦即发光二极管100的侦测状态对应驱动信号的第二准位。以实际操作的例子来说，驱动信号在高准位时，可以看成发光二极管多组10正在驱动状态以显示画面，而驱动信号在低准位时，可以看成发光二极管多组10正在侦测状态并且不显示画面。

值得一提的是，本实施例不限制第一控制信号与第二控制信号分别对应是驱动信号的高、低准位，第一控制信号与第二控制信号也可以是两个独立的信号，只要第一控制信号与第二控制信号不同时由处理模块16产生，即属本实施例的范畴。举例来说，第二控制信号可以是显示器常见的间隔信号(blank signal)，从而在一个侦测时段中，发光二极管多组10中的部分发光二极管100可以同时被设定为侦测状态。另外，本实施例在此不限制发光二极管100操作于驱动状态与侦测状态的时间，于一个例子中，发光二极管100操作于侦测状态的时间，可以与驱动信号的占空比(duty cycle)有关系，当驱动信号的占空比越大，则发光二极管100操作于侦测状态的时间越短。另外，也可以于一侦测时段中，该发光二极管多组中的该些发光二极管同时被设定为该侦测状态

为了让所属技术领域具有通常知识者更容易了解本发明，请一并参考图1与图2，图2是绘示依据本发明一实施例的发光二极管电路的电路示意图。如图所示，在此本实施例以控制发光二极管多组10中的其中一个发光二极管100为示范，但所属技术领域具有通常知识者可以明白，实际上可以控制一个或一个以上的发光二极管100。

在图2的例子中，驱动模块12可以包含开关M1与驱动单元120。开关M1的一端耦接***高电压VDD1，开关M1的另一端耦接发光二极管100的正端，而驱动单元120耦接发光二极管100的负端。开关M1可以具有一个控制端，所述控制端可以耦接到处理模块16，并受到第一控制信号S1控制。以实际操作上来说，由于处理模块16不会同时给出第一控制信号S1与第二控制信号S2，因此当开关M1受到第一控制信号S1控制而导通时，发光二极管100的正端会电性连接至***高电压VDD1，发光二极管100的负端会电性连接至驱动单元120。在此，驱动单元120可以是一个可控制的电流源，可以依据不同的显示画面，调整流经发光二极管100的电流大小，从而达到调整发光二极管100亮度的目的。于一个例子中，第一电流路径可以是由***高电压VDD1开始，经过开关M1、发光二极管100，到达驱动单元120的电流路径。由于发光二极管100的正端电压大于发光二极管100的负端电压，因此发光二极管100会处于顺向偏压而操作于驱动状态。

另一方面，侦测模块14可以包含开关M2、开关M3、电阻R、放大器140与侦测单元142。开关M2的一端耦接***高电压VDD2，开关M2的另一端耦接发光二极管100的负端。开关M3的一端耦接发光二极管100的正端，开关M3的另一端串连电阻R并电性连接至***低电压VSS。开关M2与开关M3可以各具有一个控制端耦接到处理模块16，并受到第二控制信号S2控制。放大器140用以撷取电阻R两端的电压差，并将所述电压差传送至侦测单元142。以实际操作上来说，当开关M2与开关M3受到第二控制信号S2控制而导通时，发光二极管100的负端会电性连接至***高电压VDD2，发光二极管100的正端会电性连接至***低电压VSS。于一个例子中，第二电流路径可以是由***高电压VDD2开始，经过开关M2、发光二极管100、开关M3、电阻R，到达***低电压VSS的电流路径。由于发光二极管100的正端电压小于或等于发光二极管100的负端电压，因此发光二极管100会处于逆向偏压而操作于侦测状态。

实务上，发光二极管100在侦测状态不发出光线，但可以基于光伏(photovoltaic)效应，受到环境光线的刺激而产生微弱的光感应电流，即光感应电流会存在于第二电流路径中，由***高电压VDD2流向***低电压VSS。于一个例子中，于电阻R两端撷取的电压差，即为光感应电流与电阻R的乘积，从而由电阻R两端的电压差即可以判断光感应电流的大小。由于光感应电流的数量级较小，电阻R两端的电压差当然也会较小。在此，本实施例以放大器140放大所述电压差，并将放大后的电压差馈入侦测单元142，以利侦测单元142进行后续判读。本实施例并不限制要使用放大器140，如果侦测单元142足够灵敏，也可以由侦测单元142直接判读电阻R两端的电压差，而不一定需要先将所述电压差放大。

以下用发光二极管电路1装设在移动电话为例，发光二极管多组10可以当成移动电话的屏幕。当使用者用手指或用触控笔在移动电话的屏幕(发光二极管多组10)上滑动或按压时，对发光二极管多组10中的多个发光二极管100来说，部分的发光二极管100可能不位于手指或触控笔的触碰位置。由于这些不位触碰位置的发光二极管100没有受到遮蔽，可以不受到影响地接收环境光线。反之，另一部分的发光二极管100可能恰好位于手指或触控笔的触碰位置周围，由于手指或触控笔覆盖或遮蔽了触碰位置周围的发光二极管100，从而这些发光二极管100不容易接收到环境光线，使得这些发光二极管100接收到的环境光线会显著减少。此时，由于位于手指或触控笔的触碰位置周围的发光二极管100没有受到足够的环境光线刺激，产生的光感应电流也同样会显著减少。

由于电阻R的电阻值已知，侦测单元142可以通过侦测电阻R两端的电压差，计算出对应发光二极管100的光感应电流值。从而，侦测单元142可以判断光感应电流是否小于第二阈值。当侦测单元142判断光感应电流小于第二阈值，则可以知道在对应位置上的发光二极管100受到手指或触控笔遮蔽，便可以发光二极管100对应的位置标示为手指或触控笔的触碰位置。反之，当侦测单元142判断光感应电流没有小于第二阈值，则可以知道在对应位置上的发光二极管100没有受到遮蔽，则发光二极管100对应的位置便不是手指或触控笔的触碰位置。另一方面，由于光感应电流和环境光线的强度有对应的关系，当侦测单元142判断光感应电流小于第二阈值，也可以换算出环境光线的强度小于一个亮度阈值(第一阈值)。

实务上，侦测单元142也可以不止判断光感应电流是否小于第二阈值，例如侦测单元142可以判断光感应电流是否小于第三阈值，第三阈值大于第二阈值。藉此，侦测单元142可以取得更多关于触碰的信息。举例来说，一个被手指或触控笔直接覆盖的发光二极管100，几乎不会产生光感应电流，此时侦测单元142几乎可以确定所述发光二极管100的位置即为触碰位置。但是，如果手指或触控笔只是悬空地位于一个发光二极管100上方或周围，使得所述发光二极管100位于手指或触控笔的阴影中，侦测单元142不一定会认为所述发光二极管100的位置即为触碰位置。原因在于，位于手指或触控笔的阴影中的发光二极管100还是会接收到环境光线，从而产生光感应电流。只是相比于完全未被遮蔽其他发光二极管100，所述发光二极管100收到的环境光线较弱，产生的光感应电流可能较小。

换句话说，通过适当设定第二阈值与第三阈值，可以分辨出哪一个发光二极管100被手指或触控笔直接覆盖，而哪一个发光二极管100位于手指或触控笔的阴影中。藉此，可以减少误判触碰点的情况。另外，侦测模块14可以连接到发光二极管100的数量，不一定等于发光二极管多组10中所有发光二极管100的数量。由于电子产品需要越来越高的屏幕分辨率，发光二极管之间的间隔往往远小于手指或触控笔的接触面积。因此，于一个例子中，发光二极管多组10也可以被划分为多个触碰侦测区域，在每个触碰侦测区域中选择少量的发光二极管100连接到侦测模块14即可。当然，侦测模块14也可以连接发光二极管多组10中所有发光二极管100，本实施例并不加以排除。

为了说明本发明的触碰侦测方法，请一并参阅图1、图2与图3，图3是绘示依据本发明一实施例的触碰侦测方法的步骤流程图。如图所示，在步骤S30中，处理模块16可以提供驱动信号，分别对应第一控制信号S1与第二控制信号S2，用以设定至少一个发光二极管100为驱动状态或侦测状态。在步骤S32中，当所述发光二极管100为侦测状态时，由所述发光二极管100接收环境光线。在步骤S34中，侦测模块14可以判断所述发光二极管100接收到的环境光线的强度是否小于第一阈值。在步骤S36中，当侦测模块14判断环境光线的强度小于第一阈值时，标示所述发光二极管100对应的位置为触碰位置。本实施例是方便读者对应与阅读，详细内容已于前一实施例描述，在此不予赘述。

综上所述，本发明提供了发光二极管电路和触碰侦测方法，可以应用于发光二极管多组。经由发光二极管多组中的多个发光二极管接收环境光线，使得侦测模块可以通过环境光线的变化，判断特定位置的发光二极管是否受到触碰。从而，不需要其他的感测组件，不仅可以减少制造成本，也可以减少显示器整体的体积。

以上所述的实施例及/或实施方式，仅是用以说明实现本发明技术的较佳实施例及/或实施方式，并非对本发明技术的实施方式作任何形式上的限制，任何本领域技术人员，在不脱离本发明内容所公开的技术手段的范围，当可作些许的更动或修改为其它等效的实施例，但仍应视为与本发明实质相同的技术或实施例。

Claims (11)

1.一种触碰侦测方法，用于一发光二极管多组，该发光二极管多组具有多个发光二极管，其特征在于，所述触碰侦测方法包含：

提供一驱动信号，该驱动信号用以设定至少一该发光二极管为一驱动状态或一侦测状态；

当至少一该发光二极管为该侦测状态时，由至少一该发光二极管接收一环境光线；

判断该环境光线的强度是否小于一第一阈值；以及

当该环境光线的强度小于该第一阈值时，标示至少一该发光二极管对应的位置为一触碰位置。

2.如权利要求1所述的触碰侦测方法，其特征在于，该驱动状态对应该驱动信号的一第一准位，该侦测状态对应该驱动信号的一第二准位。

3.如权利要求1所述的触碰侦测方法，其特征在于，于判断该环境光线的强度是否小于该第一阈值的步骤中，更包含：

取得一光感应电流，该光感应电流是由至少一该发光二极管依据该环境光线所产生；以及

判断该光感应电流是否小于一第二阈值；

其中当该光感应电流小于该第二阈值时，该环境光线的强度小于该第一阈值。

4.如权利要求1所述的触碰侦测方法，其特征在于，更包含：

当至少一该发光二极管为该驱动状态时，由至少一该发光二极管产生一射出光线。

5.如权利要求4所述的触碰侦测方法，其特征在于，该环境光线的频谱与该射出光线的频谱不相同。

6.如权利要求4所述的触碰侦测方法，其特征在于，更包含：

于一侦测时段中，该发光二极管多组中的该些发光二极管同时被设定为该侦测状态。

7.一种发光二极管电路，其特征在于，包含：

一发光二极管多组，具有多个发光二极管；

一驱动模块，耦接该发光二极管多组，受控于一第一控制信号以提供一第一电流路径，该些发光二极管至少其中之一于该第一电流路径为一驱动状态；

一侦测模块，耦接该发光二极管多组，受控于一第二控制信号以提供一第二电流路径，该些发光二极管至少其中之一于该第二电流路径为一侦测状态；以及

一处理模块，分别耦接该驱动模块与该侦测模块，用以选择性地提供该第一控制信号或该第二控制信号；

其中当该些发光二极管至少其中之一为该侦测状态时，该侦测模块判断一环境光线的强度是否小于一第一阈值，当该环境光线的强度小于该第一阈值时，标示该些发光二极管至少其中之一对应的位置为一触碰位置。

8.如权利要求7所述的发光二极管电路，其特征在于，该第一控制信号对应一驱动信号的一第一准位，该第二控制信号对应该驱动信号的一第二准位。

9.如权利要求7所述的发光二极管电路，其特征在于，该些发光二极管至少其中之一于该驱动状态为顺向偏压，于该侦测状态为逆向偏压。

10.如权利要求7所述的发光二极管电路，其特征在于，该侦测模块更取得该些发光二极管至少其中之一依据该环境光线所产生的一光感应电流，并判断该光感应电流是否小于一第二阈值。

11.如权利要求10所述的发光二极管电路，其特征在于，当该光感应电流小于该第二阈值时，该侦测模块判断该环境光线的强度小于该第一阈值。

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