触控装置及触控反馈方法与流程

本发明涉及触控显示领域，尤其是具有力度感测的触控装置及触控反馈方法。

背景技术：

随着近期电容式触控技术的发展，在显示屏幕搭配触控技术广受现今消费者的欢迎。目前电容式触控的技术，可以透过手指或触控笔按压触控屏幕所造成的电容值变化，计算出触碰的位置及触碰的轨迹。3C产品的处理器依据触碰位置或触碰轨迹而做出对应的操作反应。

然而，目前的电容式触控面板，仅能去计算出位置、轨迹，无法感测到触碰的力度。换句话说，电容式触控面板可以计算出按压的x、y位置，而无法推估z方向的按压深度，相较为传统的机械式按键仍有不足之处。为了感测z方向的按压，目前解决的方式是将电容式触控面板与外加的力度感测件(force touch sensor)贴合，借由力度感测件感测触控面板的微小形变来感测力度。然而，力度感测件会造成3C产品的厚度增加，无法满足现今3C产品轻薄的趋势。此外，力度感测件若位于触控面板与背光模块之间时，可能会影响触控面板的光学性质，其他还有贴合工序繁复、良率降低及制造成本提高等不良影响。

技术实现要素：

为了解决现有技术上所面临的问题，在此，提供一种触控装置及触控反馈方法。

触控装置包含感测模块、处理器及反馈产生器。感测模块用以感测第一坐标组合以及第二坐标组合。处理器根据第一坐标组合以及第二坐标组合以产生面积差。反馈产生器对应面积差而产生触碰反馈。在一实施例中，触碰反馈为震动、闪光、声音、或画面变化。

在一实施例中，处理器根据第一坐标组合以及第二坐标组合分别产生第一面积以及第二面积，面积差为第一面积以及第二面积的差值。进一步地，感测模块包含多数感光元件，感光元件针对第一接触感测第一坐标组合，以及针对第二接触感测第二坐标组合，其中第一坐标组合不等于第二坐标组合。

在一实施例中，触控装置更包含显示面板，显示面板包含多数子像素单元，其中感光元件对应设置于子像素单元之间。一般而言，感光元件式嵌入于显示面板中，可以在制作显示面板的制程工序中共同形成。进一步地，显示面板更包含多数彩色滤光层分别对应子像素单元，但彩色滤光层不对应感光元件。此外，彩色滤光层不与感光元件重迭。

在此，更提供了一种触控反馈方法。触控反馈方法包含感测第一坐标组合、感测第二坐标组合、根据第一坐标组合以及第二坐标组合以产生面积差、以及根据触控面积差产生触碰反馈。

在一实施例中，感测第一坐标组合以及第二坐标组合的步骤包含：针对第一压力感测第一坐标组合；以及超过预定时间后，针对第二压力感测第二坐标组合。也就是，面积差是依据预定时间前后的按压的坐标组合计算出的面积大小变化，进而根据面积差来产生触碰反馈。

在一实施例中，产生面积差的步骤包含：根据第一坐标组合以及第二坐标组合以分别产生第一面积以及第二面积，面积差为第一面积以及第二面积的差值。

在一实施例中，产生触碰反馈的步骤包含：当面积差超过临界值时，产生触碰反馈。如此，可以避免误触即产生触碰反馈，达到过滤信号及节电的功效。

在一实施例中，感测第一坐标组合后，执行安全认证程序以确认是否执行感测第二坐标组合的步骤，在此，安全认证程序可为与预储存的指纹判断是否相同。在此，安全认证程序可以为指纹辨识，在确认按压的指纹是否与触控装置的用户的指纹相同。借此，可以避免触控装置在金融或支付被盗用而造成损失。

在一实施例中，第一坐标组合对应第一压力，第二坐标组合对应第二压力，第一压力不等于第二压力。也就是，借由感测坐标组合及面积差，来判断触控压力的改变。

在一实施例中，感测第一坐标组合的步骤以及感测第二坐标组合为同时执行。也就是，此触控回馈方式可以应用于多点触控。如此，以提供触控装置产生更灵活的操作特性。

综上所述，上述提及的触控装置及触控反馈方法，利用内嵌的感测模块与处理器，透过触碰物的触碰面积差来计算出z方向的按压力度，依据按压力度致动反馈产生器产生触碰反馈。因而触控装置可以达到三维触控的效果，而无须外加式的力度感测件。借此，触控装置的厚度及制造成本可以减少、且光学质量及产品良率能够维持。

附图说明

图1为触控装置第一实施例的局部剖视示意图。

图2为触控装置第二实施例的局部剖视示意图。

图3为触控装置第三实施例的局部俯视示意图。

图4为触控反馈方法第一实施例的流程示意图。

图5为触控反馈方法第二实施例的流程示意图。

图6为触控反馈方法第三实施例的流程示意图。

图7为触控反馈方法第四实施例的流程示意图。

图8为触控反馈方法第五实施例的流程示意图。

图9为触控反馈方法第六实施例的流程示意图。

图10为触控反馈方法第七实施例的流程示意图。

其中，附图标记：

1 触控装置 10 感测模块

11 感光元件 13 电极

20 显示面板 20P 子像素单元

21 第一基板 211 薄膜晶体管

23 第二基板 231 彩色滤光层

25 液晶层 27 背光模块

29 发光元件 40 处理器

50 反馈产生器 500 触碰物

S1 触控反馈方法

S10 感测第一坐标组合

S11 决定触控区域

S13 是否通过安全认证程序

S15 是否超过预定时间

S17 触碰信噪比是否超过临界值

S20 感测第二坐标组合

S21 触碰信噪比是否超过临界值

S30 根据第一坐标组合及第二坐标组合以产生面积差

S40 根据触控面积差产生触碰反馈

S41 面积差是否大于一临界值

S50 锁定触控装置

具体实施方式

参阅图1以及图2，分别为触控装置的第一实施例的局部剖视示意图及第二实施例的局部剖视示意图。如图1及图2所示，触控装置1包含感测模块10、处理器40及反馈产生器50。感测模块10内嵌于显示面板20中。感测模块10包含至少一感光元件11及至少一电极13。电极13用以感测坐标组合，进一步地，通过感测触碰物500产生的电容变化，获得坐标组合。在此，电极13可以为一个或多个，例如，电极13可以为显示面板20的像素电极、共享电极、或者另外增设的感应电极，可以通过自容式感应、互容式感应或者其他型态的感应方式获得对应触碰物500产生的电容或是光电流变化。电极13可以与处理器40电性连接，将电容或是光电流变化传递给处理器40判读，而得到坐标组合。坐标组合可以为坐标的集合，例如，以坐标(x1,y1)为中心的区域的多数个坐标的集合。

借由感测坐标组合来计算出按压于显示面板20的面积，例如，利用感测坐标组合的光线变化而获得对应触碰物500按压于显示面板20的面积。感光元件11可以利用互补式金属氧化物半导体Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，CMOS)或是感光耦合元件(Charge-coupled Device，CCD)等来实现。通过感光元件11感测到的光线变化而产生裸影像(raw data)。处理器40电性连接感测模块10，根据裸影像(raw data)的位置而获得坐标组合，并可处理裸影像以获得触碰物500按压于显示面板20的影像，例如指纹影像等。在图1及图2，触控物500以手指作为示例，可以借由感光元件11的感测获得手指的指纹影像，然而，触控物500并不限于此，实际上也可以利用触控笔等其他的触碰方式，图式中各元件的比例仅方便阅读及理解，并非以实际比例绘制。

处理器40电性连接感测模块10，可以基于坐标组合，例如第一坐标组合以及第二坐标组合，分别得到第一面积及第二面积。在此，第一坐标组合不等于第二坐标组合。处理器40再依据第一面积与第二面积的差值获得面积差。反馈产生器50电性连接处理器40，反馈产生器50受到处理器40致动，对应于面积差产生触碰反馈。触碰反馈为震动、闪光、声音、或是回馈给显示面板20产生画面变化，在此仅为示例，但不限于此。

如图1所示，第一实施例的显示面板20为电容式触控的液晶显示面板，显示面板20包含第一基板21、第二基板23、液晶层25及背光模块27。显示面板20定义多数个子像素单元20P，例如，借由彩色滤光层231分划的红色子像素单元、绿色子像素单元、蓝色子像素单元等，在此仅为示例，但不限于此。感光元件11对应设置于子像素单元20P之间。在此实施例中，感光元件11设置于第一基板21的表面上，电极13为第一基板21上的像素电极，并电性连接第一基板21上的薄膜晶体管211，也就是感光元件11可以与薄膜晶体管211在阵列制程中一起制成。彩色滤光层231设置于第二基板23的表面上，且面向第一基板21。彩色滤光层13对应于薄膜晶体管211，但不对应于感光元件11。在此仅为示例，实际上电极13的数量及位置还可以变化，例如，利用显示面板20的共享电极作为电极13、或者，在第一基板21或第二基板23中另设置触控电极。

如图2所示，第二实施例的显示面板20为电容式触控的液晶显示面板，但配置方式不同于第一实施例。在第二实施例中，感光元件11位于第二基板23上，位于子像素单元20P未涂布彩色滤光层231的位置上。电极13为第二基板23上的共享电极，并与感光元件11电性连接。在此，彩色滤光层231不与感光元件11重迭。同样的，在此电极13的位置亦为示例，实际上电极13的数量及位置还可以变化，例如，以第一基板21的像素电极作为电极13、或是第二基板23中另设置触控电极，都是可以实施的方式。如图1及图2所示，感光元件11可以配置在第一基板21或是第二基板23上，但须对应于透明区以进行感光，且不与彩色滤光层231重迭。

参阅图3，触控装置的第三实施例的局部俯视示意图。如图3所示，第三实施例的显示面板20为电容式触控的自发光显示面板。显示面板20的子像素单元20P中包含多个发光元件29，发光元件29可以为不同颜色的发光二极管(LED)或有机发光二极管(OLED)，如此，无须第一实施例及第二实施例的液晶层25、彩色滤光层231及背光模块。感光元件11可以设置于子像素单元20P未装设发光元件29的区域中，且不与发光元件29重迭。例如，在同一子像素单元20P中配置有红光LED、蓝光LED、绿光LED三个发光元件29，以及感光元件11。第三实施例的电极13可以应用像素电极、共享电极或者另施加触控电极的方式来完成。

上述图1至图3的结构配置仅为示例，以内嵌式电极(in cell)为主，但不限于此，亦可以应用在阵列薄膜晶体管上涂布彩色滤光层(color filter on array，COA)的结构上、混合式(hybrid)电极、外设电极式(on cell)的结构中。

参阅图4，图4为触控反馈方法的第一实施例的流程示意图。第一实施例的触控反馈方法S1包含感测第一坐标组合的步骤S10、感测第二坐标组合的步骤S20、根据第一坐标组合及第二坐标组合产生面积差的步骤S30、以及根据触控面积差产生触碰反馈的步骤S40。

同时参考图1及图2，感测第一坐标组合的步骤S10由感测模块10感测对应于触碰物500按压的第一压力产生裸影像(raw data)，处理器40依据产生裸影像的位置获得第一坐标组合。感测第二坐标组合的步骤S20由感测模块10感测对应于触碰物500按压的第二压力产生裸影像，处理器40依据产生裸影像的位置获得第二坐标组合。在第一实施例中，感测第一坐标组合的步骤S10优先于感测第二坐标组合的步骤S20。

根据第一坐标组合及第二坐标组合产生面积差的步骤S30，处理器40根据第一坐标组合以及第二坐标组合分别获得到第一面积以及第二面积，并获得一面积差，面积差为第一面积以及第二面积的差值。同时参考图1及图2，根据触控面积差产生触碰反馈的步骤S40包括依据面积差而借由反馈产生器50产生触碰反馈。在此，反馈产生器50是由处理器40致动而产生触碰反馈。触碰反馈为震动、闪光、声音、或是回馈给显示面板20产生画面变化。

参阅图5，图5为触控反馈方法的第二实施例的流程示意图。第二实施例是依据触控反馈方法的第一实施例的变化例。如图5所示，第二实施例包含决定触控区域的步骤S11，决定触控区域的步骤S11在感测第一坐标组合的步骤S10与感测第二坐标组合的步骤S20之间进行。决定触控区域的步骤S11中，处理器40依据第一坐标组合决定触控区域，例如，假设第一坐标组合的中心点(x1,y1)为中心，以向外扩张(x1+10,y1+10),(x1+10、y1-10),(x1-10,y1+10),(x1-10,y1-10)所围绕的区域为触控区域，以上仅为示例，而不限于此。此后，感测第二坐标组合的步骤S20是在触控区域下进行，也就是，处理器40仅驱动触控区域中相关的电极13及感光元件11进行感测，此可以缩短反应时间，同时也达到节电的功效。

参阅图6，图6为触控反馈方法的第三实施例的流程示意图。第三实施例是基于第二实施例的变化。如图6所示，在此，第三实施例的根据触控面积差产生触碰反馈S40的步骤前，还包含判断面积差是否大于临界值的步骤S41，当处理器40判断面积差超过临界值时，进行根据触控面积差产生触碰反馈的步骤S40，处理器40致动反馈产生器50产生触碰反馈。而若判断面积差未超过临界值时，则重新回到感测第一坐标组合的步骤S10进行感测。

在此，面积差是绝对值，也就是第一面积与第二面积相减的差值的绝对值。但第一面积与第二面积相减的差值可以为正值或负值，触碰反馈可以对应于第一面积与第二面积的差值而有所不同。例如，在第一面积与第二面积的差值为正值时，产生第一震动，在面积差的正值超过预定值时，产生第二震动，第一面积与第二面积的差值为负值时，产生第三震动，第二震动可不同于第一震动、第三震动可不与第一震动或第二震动相同。此外，也可以依据面积差的大小，产生不同形式的触碰反馈，而使得在按压变化上有更多对应模式。

参阅图7，图7为触控反馈方法的第四实施例的流程示意图。如图7所示，触控反馈方法的第四实施例基于第三实施例变化。第四实施例的特征在于，在感测第一坐标组合的步骤S10后，触控反馈方法S1更包含判断是否通过安全认证程序的步骤S13。当通过安全认证程序后，始执行决定触控区域的步骤S11及感测第二坐标组合的步骤S20，若未通过安全认证程序时，则进入锁定触控装置步骤S50或是回到感测第一坐标组合的步骤S10。

在此，判断是否通过安全认证程序的步骤S13可以为指纹辨识程序，处理器40判断感光元件11所感测出的指纹影像，是否与预存的默认指纹影像相同，当指纹影像相同时，始继续执行决定触控区域的步骤S11及第二坐标组合的步骤S20。上述仅为示例，但不限于此，例如，也可借由输入密码、特定的滑动程序来执行，若触控装置1涉及金融交易或支付程序，通过安全认证程序可防止被盗用。而借由是否通过安全认证程序的步骤S13可以避免相关的个资流出、以及财物损失。

参阅图8，图8为触控反馈方法的第五实施例的流程示意图。第五实施例是基于第一实施例及第二实施例的变化例。第五实施例中，在感测第二坐标组合的步骤S20之前，更可包含判断触碰是否超过预定时间的步骤S15。预定时间可以为3秒至10秒，例如为3秒、5秒、10秒等，以上仅为示例，但不限于此。当触碰超过预定时间，感测模块10再对应于触碰物500按压的第二压力感测第二坐标组合。但若未超过预定时间，则回到感测第一坐标组合的步骤S10。这能避免误触、碰撞而产生触碰反馈，可以达到节电、也可避免触碰装置1长时间进行计算而过热的问题，可以增加触控装置1的使用寿命。

更进一步地，感测第一坐标组合的步骤S10之后可更包含判断触碰信噪比是否大于临界值的步骤S17，讯噪的定义可以采触碰物500未与触控装置1接触前的感测量作为噪声，环境光及感光元件本身结构热噪声或闪烁噪声等，皆为触碰前的元件噪声。而以触碰物500与触控装置1接触后的感测量作为触碰信号，以触控信号/噪声的比例定义为触碰信噪比，可以预设触碰信噪比的临界值可以为5，即触碰信号量的强度为噪声量的五倍，在此仅为示例，并不限于此。当触碰信噪比大于临界值时，始进行感测第二坐标组合的步骤S20。若未超过临界值时，则回到感测第一坐标组合的步骤S10再次感测第一坐标组合。在其他变化例中，判断触碰信噪比是否大于临界值的步骤S17的步骤可与判断是否超过预定时间的步骤S15的顺序互换，亦即执行判断是否超过预定时间的步骤S15先于执行判断触碰信噪比是否大于临界值的步骤S17的步骤。

同样地，感测第二坐标组合的步骤S20之后更可包含判断触碰信噪比是否大于临界值的步骤S21，当触碰信噪比大于临界值时，始进行根据第一坐标组合及第二坐标组合产生面积差的步骤S30。若未超过临界值时，则回到感测第一坐标组合的步骤S10。在本实施例中，感测第二坐标组合的步骤S20的先后均有判断触碰信噪比是否大于临界值的步骤，为方便定义，步骤S17为第一次判断触碰信噪比是否大于临界值的步骤，步骤S21为第二次判断触碰信噪比是否大于临界值的步骤，步骤S17先于步骤S21。

参阅图9，图9为触控反馈方法的第六实施例的流程示意图。如图9所示，触控反馈方法的第六实施例的触控反馈方法S1同样也包含感测第一坐标组合的步骤S10、感测第二坐标组合的步骤S20、根据第一坐标组合及第二坐标组合产生面积差的步骤S30、以及根据触控面积差产生触碰反馈的步骤S40。第六实施例不同于其他实施例的特征在于，感测第一坐标组合的步骤S10与感测第二坐标组合的步骤S20为同时执行。在此，感测第一坐标组合的步骤S10与感测第二坐标组合的步骤S20同时检测不同位置的触碰的坐标组合。

根据第一坐标组合及第二坐标组合产生面积差的步骤S30，处理器40依据不同点触碰的按压所感测到的第一面积及第二面积来得到面积差。借由第六实施例的方法，提供多点触控感测后产生回馈的效果，如此，提供了触控操作更灵活及多样化的操作模式。

参阅图10，图10为触控反馈方法的第七实施例的流程示意图。如图10所示，触控反馈方法的第七实施例的触控反馈方法S1同样地包含感测第一坐标组合的步骤S10、感测第二坐标组合的步骤S20、根据第一坐标组合及第二坐标组合产生面积差的步骤S30、以及根据触控面积差产生触碰反馈的步骤S40。此外，在感测第一坐标组合的步骤S10后更依序地包含判断触碰信噪比是否大于临界值的步骤S17、判断是否超过预定时间的步骤S15、以及决定触控区域的步骤S11。也就是，在当触碰信噪比大于临界值时候，仍须判断触碰是否超过预定时间，当确认触碰信噪比大于临界值、触碰超过预定时间后，处理器40依据第一坐标组合决定触控区域，并在触控区域中进行感测第二坐标组合的步骤S20。当触碰造讯比未超过临界值时、或是触碰未超过预定时间，则回到感测第一坐标组合的步骤S10再次感测第一坐标组合。

此外，第七实施例的根据触控面积差产生触碰反馈S40的步骤中，还包含判断面积差是否大于临界值的步骤S41，当处理器40判断面积差超过临界值时，进行根据触控面积差产生触碰反馈的步骤S40，处理器40致动反馈产生器50产生触碰反馈。而若判断面积差未超过临界值时，则重新回到感测第一坐标组合的步骤S10进行感测。

第七实施例借由多个判断步骤，进行触碰信噪比、触碰时间、以及触碰面积的临界判断，能够精准的判断触碰的真实性，而避免因为碰撞、误按产生反馈，避免因为不当反馈产生的电能耗损，而达到节电的效果。

综上所述，以上提出的触控装置及触控反馈方法，利用感测模块及处理器通过面积差来计算z方向的按压力度，反馈产生器再依据面积差来产生触碰反馈，感测模块可以内嵌于显示面板中，以感光方式结合现有架构的变化来达到三维触控的效果。借此，触控装置无须外加式的力度传感器就能感测z方向力度。此外，触控装置的厚度及制造成本能够将低，且光学质量及产品良率能够维持。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。