CN104423748A - 触控显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明揭露一种触控显示装置，包括触控面板、显示模组以及至少一感压传感单元，触控面板具有感测区以及周边区；显示模组包括显示面板及用以收容显示面板框体；每一感压传感单元包括第一电极，设置于触控面板的周边区；第二电极，设置于该框体上；及弹性绝缘体，设置于触控面板与显示模组之间，并对应位于第一电极与该第二电极之间。其中，触控显示装置根据第一电极与第二电极之间的电容值的变化量确定使用者输入至触控面板的按压力。本发明的触控显示装置，在不使用电磁触控笔或其余压力感测器的情况下,即可藉由周边区的感压传感单元的电容值的改变量侦测触控压力，并将其量化。

Description

触控显示装置

技术领域

本发明关于一种触控显示装置，尤其涉及一种可侦测触控压力大小的触控显示装置。

背景技术

近年来，随着信息技术、无线移动通信和信息家电的快速发展与应用，为了达到更便利、体积更轻巧化以及更人性化的目的，许多信息产品比如手机、笔记本电脑、MP4及各类自动服务终端机已由传统的键盘或鼠标等输入装置，转变为使用触控面板作为输入装置，其中触控显示面板更为现今最流行的产品。现有的触控面板大致可分为电容式、电阻式及感光式等类型，其中又以电阻式与电容式的触控面板为主流的产品。然而，无论哪种触控面板，其对于手指的感应的准确度均为设计重点。

请参见图1，图1所示为现有技术中的触控面板的触控传感器的线路结构剖视图。现行触控面板的触控传感器(氧化铟锡桥式结构)10包含形成在基板6上的***金属走线1,氧化铟锡桥接层2,绝缘层3,第一氧化铟锡衬垫层4、第二氧化铟锡衬垫层4’以及最上层的保护层5，触控传感器10的作动方式是控制芯片（Drive IC）将驱动信号沿金属走线1传送至第一氧化铟锡衬垫层4,并且根据触控传感器的电容值的变化感应出触控的位置。但是现阶段含触控面板的商品仅有触控功能,但无法得知触控的力道大小，若需确认触控的压力,需搭配电磁式触控笔使用。

而且，若无法侦测到触控点的按压状态，如按压大小，会导致不能提供电子产品更多功能特性。因此，考虑到成本、效能与操作便捷性，如何设计更为优良的产品以满足市场需求，为各厂家积极研发的重点。

发明内容

因此，本发明的目的之一在于提供一种触控显示装置，在不使用电磁触控笔或其余压力感测器的情况下,藉由触控面板周边区的感压传感单元的电容值的改变量侦测触控压力,并将其量化。

为达上述目的，本发明提供一种触控显示装置，该触控显示装置包括触控面板，具有感测区以及位于该感测区***的周边区；显示模组，该显示模组包括显示面板以及框体，该框体用以收容该显示面板；以及至少一感压传感单元。每一感压传感单元包括第一电极，设置于该触控面板的该周边区；第二电极，设置于该框体上；以及弹性绝缘体，设置于该触控面板与该显示模组之间，并对应位于该第一电极与该第二电极之间。其中，该触控显示装置根据该第一电极与该第二电极之间的电容值的变化量确定使用者输入至该触控面板的按压力。

作为可选的技术方案，该第一电极为金属导电材料形成。

作为可选的技术方案，该框体为金属材质制成，该第二电极为该框体。

作为可选的技术方案，该框体由至少一个框架部组成，该框架部对应该第一电极设置；或者该框体为整体结构。

作为可选的技术方案，该第一电极与该触控面板的周边线路层的连接垫电性连接。

作为可选的技术方案，该至少一感压传感单元的所有第一电极形成位于该周边区且环绕该感测区的连续环形结构。

作为可选的技术方案，该至少一感压传感单元的所有第一电极彼此非连接地沿该周边区且环绕该感测区呈非连续的环形排列。

作为可选的技术方案，该触控显示装置还包括判定单元，该判定单元用以根据该感压传感单元所感测出的电容值的变化量而判定该按压力。

作为可选的技术方案，该弹性绝缘体为密封胶。

作为可选的技术方案，该弹性绝缘体沿该触控面板的该感测区的***呈连续环形结构设置。

与现有技术相比，本发明提供的触控显示装置，于触控面板的周边区新增第一电极（金属导电层），当触控面板本体受到触控压力时，金属导电层会与容置显示面板的金属材质框架（或者设置有第二电极的框架）之间必会具有压缩量，使得相对区域的触控面板对应的感压传感单元的第一电极与第二电极之间的电容值于触控面板被触控前后的电容值有差异，如此，即使在不使用电磁触控笔或其余压力传感器的情况下，亦可藉由该电容值的改变量侦测触控压力,并将其量化。而且显示模组所提供的显示画面不会受到其他元件的干扰，而有利于提升整体产品的显示效果。并且触控显示装置的制作程序也较为简单。

关于本发明的优点与精神可以藉由以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。

附图说明

图1所示为现有技术中的触控面板的触控传感器的线路结构剖视图。

图2所示为根据本发明的触控显示装置的第一实施方式的示意图；

图3所示为沿图2中AA线的剖面示意图；

图4所示为图3中所示的触控显示装置被使用者按压后的示意图；

图5所示为根据本发明的触控显示装置的第二实施方式的示意图；

图6所示为根据本发明的触控显示装置的第三实施方式的示意图；

图7所示为根据本发明的触控显示装置的第四实施方式的示意图；

图8所示为图7中所示的触控显示装置被使用者按压后的示意图。

具体实施方式

请参见图2和图3，图2所示为根据本发明的触控显示装置的第一实施方式的示意图；图3所示为沿图2中AA线的剖面示意图。本发明提供一种触控显示装置100，触控显示装置100包括触控面板101、显示模组102以及至少一感压传感单元103，触控面板101具有感测区104以及位于该感测区104外的周边区105，此外，触控面板101的还包括设置于其上部的盖板，以对触控面板101的表面加以保护，盖板例如可使用透明的玻璃基板或薄膜等。显示模组102包括显示面板106以及框体107，框体107用以收容显示面板106。其中显示模组102例如为液晶显示模组。此外，每一感压传感单元103包括第一电极108、第二电极109以及弹性绝缘体110。其中，第一电极108设置于触控面板101的周边区104，也即触控面板101的布线区域；第二电极109设置于框体107上；弹性绝缘体110则设置于触控面板101与显示模组102之间，并且对应位于第一电极108与第二电极109之间。其中，触控显示装置100根据第一电极108与第二电极109之间的电容值的变化量确定使用者输入至触控面板101的按压力F。

其中，本实施方式中是以第一电极108为金属导电材料形成为例，但并不以此为限，例如第一电极亦可采用ITO(Indium Tin Oxide，氧化铟锡)图案化形成。另外，与本实施方式中，在触控面板101的周边区105还包括有引出配线（未于图中示出），引出配线用于将第一电极108与触控面板的周边线路层的连接垫112电性连接。例如引出配线一端与各个第一电极108电性连接，另一端汇集于连接垫112所在周边区105的一侧，以便将第一电极108与第二电极109之间的电容值的变化量的信号导入电路基板（IC）进行运算。其中引出配线例如由Ag(银)等印刷形成。再者，亦可使第一电极108与引出配线同时形成，且由Ag等印刷形成。

而且，本实施方式中是以触控显示装置100具有多个感压传感装置103为例进行说明，所有感压传感单元103的所有第一电极108彼此非连接地沿周边区105且环绕感测区104呈非连续的环形排列，也就是说，于本实施方式中，所有感压传感单元103的所有第一电极108是非连续排列的。那对应的，一种实施方式：第二电极109可根据需要设置成连续的整体结构，从而与第一电极108对应，如此所有感压传感单元103可共有第二电极109。另一实施方式中，第二电极109亦可设置为非连续的结构，且每一第二电极109与每一第一电极108对应设置。此外，触控面板101其感测区104具有感测用的透明电极图案，第一电极108也可以是与触控面板101的感测区104的透明电极图案同时形成，也可于后续域另一步骤中形成于触控面板101的周边区105。另外，第二电极109例如可于框体107上印刷导电膏或导电油墨形成，具体的，第二电极109例如可使用银膏。

此外，较佳地，弹性绝缘体110例如使用残留应变少且回复率(回复速度)高的材料。作为此种材料例如可使用聚硅氧树脂、聚胺酯系树脂。上述是弹性绝缘体110例如为密封胶，密封胶可利用其自身的粘性与第一电极108以及第二电极109结合。如若弹性绝缘体110本身无粘性，也可于第一电极108以及第二电极109与弹性绝缘体110之间设置接着层，以粘合第一电极108与弹性绝缘体110以及粘合第二电极109与弹性绝缘体。

其中弹性绝缘体110也可以为框状弹性绝缘体，亦即环绕触控面板101的感测区104呈环形设置，亦即所有感压传感单元103共用一个弹性绝缘体。如此，藉由弹性绝缘体110的设置，可防止来自外部的灰尘等侵入触控面板101与框体107或显示模组102之间，详细而言是触控面板101与显示面板106之间的空隙113内。如此能够使边框状的弹性绝缘体110具有防止来自外部灰尘的侵入的密封功能，因此不会因来自外部的灰尘侵入对显示特性造成影响。当然，弹性绝缘体110的设置也并不以上述为限，例如弹性绝缘体110亦可仅对应第一电极108与第二电极109的相对处设置，也就是说，如若第一电极108与第二电极109的至少其中之一为非连续的结构，那弹性绝缘体110亦可设置为非连续的结构。

当然，除上述之外，弹性绝缘体110亦可采用例如弹簧、垫片或是硅胶等绝缘的弹性元件，以提供支撑的作用。另外，值得一提的是，在本实施方式中，由于密封胶为绝缘材质，其提供支撑作用，所以在密封胶的配置下不会影响第一电极108与第二电极109之间的电容耦合效应。换言之，使用者按压触控面板101可使密封胶被压缩而改变第一电极108与第二电极109之间的间距，进而使第一电极108与第二电极109之间的电容值也因而变化，其中电容值的变化量即可作为触控感测信号以达成触控感测功能。

请参见图4并结合图3，图4所示为图3中所示的触控显示装置被使用者按压后的示意图。利用图3及图4说明本实施方式中的感压传感单元的动作原理。本实施方式中，使用者施加按压力F于触控面板101上，则构成感压传感单元103的弹性绝缘体110以其厚度减少的方式应变，如图3所示，使用者未按压触控面板前，第一电极108与第二电极109之间的间距为d1；如图4所示，使用者施加按压力F于触控面板101后，触控面板101将会微幅地倾斜而使得重心发生偏移，并使第一电极108与第二电极109之间的间距发生改变，变为d2，因而d2小于d1。且一般而言，电容（C）的大小与构成电容的两导体物件的距离（d）成正反比，而与两导体物件的重叠面积（A）呈正比，亦即满足以下公式：C=ε·A/d，其中ε为介电常数。因而，当第一电极108与第二电极109之间的重叠面积固定时，第一电极108与第二电极109之间的电容值的变化量将反映第一电极108与第二电极109之间的间距的变化。例如，使用者施加按压力F于触控面板101之后，第一电极108与第二电极109之间的电容值会减少。如此，利用由弹性绝缘体110的位移所引起的第一电极108与第二电极109之间的电容值变化而实现感压功能。并因应电容值相对应改变，藉由侦测电容值的差异，可回推施加于触控面板101的按压力。因为一般而言，电容值的变化量与使用者施加至触控面板的按压力F具有大致成比例的线性特性。如此，可以根据电容值的变化量来判断按压力F大致位于的力度范围，从而对按压力进行定义或判定。

此外，越接近按压点位置处所受到的按压力量就越大，因此越接近按压点位置处第一电极108与第二电极109的间距将会缩的越短而使电容值得变化量增大。如此一来，电容值的变化量的大小分布将可以作为触碰位置的参考依据。另外，为了使电容值的变化量存在，第一电极与第二电极之间的间距只会大于0。也就是说，本实施方式中的第一电极108不会接触第二电极109而与第二电极109产生耦合效应。

另外，于本实施方式中，自第一电极108所得的信号被通过连接垫112输入至设置于未图示的电路基板的运算电路中，从而可检测第一电极108与第二电极109间的电容值的变化量。而且，根据第一电极108与第二电极109间的电容值的变化量，还可判定已藉由对触控面板101的按压而进行输入决定操作。

于本实施方式中，触控显示装置100还包括判定单元，用以根据感压传感单元103所检测出的电容值的变化量而判定该按压力。上述判定单元包含上述运算电路，且可作为触控显示装置100的控制部的一部分而构成。判定单元根据配置于触控面板101上的各感压传感单元103所检测到的电容值的变化量，而判定上述按压力。另外，本实施方式中由于具有多个感压传感单元103，判定单元亦可根据各感压传感单元103的电容值的变化量的累加值，判定上述按压力。藉此，可进行不依赖于对触控面板101的按压位置的高精度的按压力检测。此情形，判定单元例如可根据上述电容值的变化量的累加值判定按压力，亦可根据将上述累加值除以感压传感单元103的数目所得的平均值而判定按压力。

但另一实施方式中，为避免各感压传感单元之间的电容彼此干扰，亦可在进行触控感测时，对应各角落或位置的第一电极108例如会逐一地进行感测。尤其是，其中一个第一电极108进行感测时，其余的可连接至接地电位或固定电位。

其中，具体的，例如使用者的手指接触触控面板，触控面板的感测区的感测电路进行触控面板所在平面（例如XY轴组成平面）坐标的检测（此点为现有技术，为此不再赘述）。而且，使用者的手指接触触控面板，从而藉由感压传感单元检测朝与触控面板所在平面垂直的方向(例如z轴方向)所施加的按压力，并判定输入决定。藉此，不会仅藉由手指接触触控面板便判定为决定，因而可减少误输入。进而，能够使手指于接触触控面板的状态下而在触控面板上移动，因而操作性较佳。而且根据感压传感单元103的第一电极108与第二电极109之间的电容值的变化过程可对单一接触与决定进行区别，从而可判定决定。再者，决定的判定方法并不限于此。例如，亦可于触控面板上的手指的动作静止后，以其为基准，如果电容值的变化以增加的方式而变化，则判定为决定。

请参见图5，图5所示为根据本发明的触控显示装置的第二实施方式的示意图。本实施方式中的触控显示装置200与第一实施方式中的触控显示装置100的结构类似，不同之处在于，本实施方式中，第一电极208的设置个数以及位置不同，第一电极208设置于矩形触控面板101的周边区105的四个角落分别各配置一个，共计配置有四个，且四个第一电极208分别电性独立。

请参见图6，图6所示为根据本发明的触控显示装置的第三实施方式的示意图。本实施方式中的触控显示装置300与第一实施方式中的触控显示装置100的结构类似，不同之处在于，本实施方式中，所有感压传感单元的所有第一电极308形成位于周边区105且环绕感测区104的连续环形结构，也就是说，所有感压传感单元共用一个电极308。那对应的，第二电极109亦可根据需要设置成连续的整体结构，从而与第一电极308对应。另一实施方式中，第二电极亦可设置为非连续的结构。

请参见图7和图8，图7所示为根据本发明的触控显示装置的第四实施方式的示意图，图8所示为图7中所示的触控显示装置被使用者按压后的示意图。本实施方式中的触控显示装置400与第一实施方式中的触控显示装置100相似，不同之处在于，本实施方式中，框体207本身即采用金属材质制成，如此框体207本身即可作为第二电极。同样，对应第一电极108的设置，框体207可以为整体结构；也可以是框体207由至少一个框架部组成，该框架部对应该第一电极108设置。具体的例如，第一电极108呈连续环状设置，对应的框体207可以为整体结构，亦即呈框状结构，也可以是框体207由多个框架部组成，且这些框架部各自不相连接；若第一电极108呈非连续环状设置，对应的框体207亦可以为整体结构，亦即呈框状结构，也可以是框体207由多个框架部组成，且这些框架部各自不相连接，且每一框架部对应每一第一电极108。

同样的，于本实施方式中，使用者施加按压力F于触控面板101上，则构成感压传感单元103的弹性绝缘体110以其厚度减少的方式应变，如图7所示，使用者未按压触控面板前，第一电极108与框体207之间的间距为d3；如图8所示，使用者施加按压力F于触控面板101后，触控面板101将会微幅地倾斜而使得重心发生偏移，并使第一电极108与框体207之间的间距发生改变，变为d4，因而d4小于d3。且一般而言，电容（C）的大小与构成电容的两导体物件的距离（d）成正反比，而与两导体物件的重叠面积（A）呈正比，亦即满足以下公式：C=ε·A/d，其中ε为介电常数。因而，当第一电极108与框体207之间的重叠面积固定时，第一电极108与框体207之间的电容值的变化量将反映第一电极108与框体207之间的间距的变化。例如，使用者施加按压力F于触控面板101之后，第一电极108与框体207之间的电容值会减少。如此，利用由弹性绝缘体110的位移所引起的第一电极108与框体207之间的电容值变化而实现感压功能。并因应电容值相对应改变，藉由侦测电容值的差异，可回推施加于触控面板101的按压力。因为一般而言，电容值的变化量与使用者施加至触控面板的按压力F具有大致成比例的线性特性。如此，可以根据电容值的变化量来判断按压力F大致位于的力度范围，从而对按压力进行定义或判定。

综上所述，本发明提供的触控显示装置，于触控面板的周边区新增第一电极（金属导电层），当触控面板本体受到触控压力时，金属导电层会与容置显示面板的金属材质框架（或者设置有第二电极的框架）之间必会具有压缩量，使得相对区域的触控面板对应的感压传感单元的第一电极与第二电极之间的电容值于触控面板被触控前后的电容值有差异，如此，即使在不使用电磁触控笔或其余压力传感器的情况下，亦可藉由该电容值的改变量侦测触控压力,并将其量化。而且显示模组所提供的显示画面不会受到其他元件的干扰，而有利于提升整体产品的显示效果。并且触控显示装置的制作程序也较为简单。

藉由以上较佳具体实施例的详述，是希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本发明的保护范围加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的权利要求的保护范围内。因此，本发明所申请的权利要求的保护范围应该根据上述的说明作最宽广的解释，以致使其涵盖所有可能的改变以及具相等性的安排。

Claims (10)

1.一种触控显示装置，其特征在于该触控显示装置包括

触控面板，具有感测区以及位于该感测区***的周边区；

显示模组，该显示模组包括显示面板以及框体，该框体用以收容该显示面板；以及

至少一感压传感单元，每一感压传感单元包括

第一电极，设置于该触控面板的该周边区；

第二电极，设置于该框体上；以及

弹性绝缘体，设置于该触控面板与该显示模组之间，并对应位于该第一电极与该第二电极之间；

其中，该触控显示装置根据该第一电极与该第二电极之间的电容值的变化量确定使用者输入至该触控面板的按压力。

2.如权利要求1所述的触控显示装置，其特征在于，该第一电极为金属导电材料形成。

3.如权利要求1所述的触控显示装置，其特征在于该框体为金属材质制成，该第二电极为该框体。

4.如权利要求3所述的触控显示装置，其特征在于该框体由至少一个框架部组成，该框架部对应该第一电极设置；或者该框体为整体结构。

5.如权利要求1所述的触控显示装置，其特征在于该第一电极与该触控面板的周边线路层的连接垫电性连接。

6.如权利要求1所述的触控显示装置，其特征在于该至少一感压传感单元的所有第一电极形成位于该周边区且环绕该感测区的连续环形结构。

7.如权利要求1所述的触控显示装置，其特征在于该至少一感压传感单元的所有第一电极彼此非连接地沿该周边区且环绕该感测区呈非连续的环形排列。

8.如权利要求1所述的触控显示装置，其特征在于该触控显示装置还包括判定单元，该判定单元用以根据该感压传感单元所感测出的电容值的变化量而判定该按压力。

9.如权利要求1所述的触控显示装置，其特征在于该弹性绝缘体为密封胶。

10.如权利要求1所述的触控显示装置，其特征在于该弹性绝缘体沿该触控面板的该感测区的***呈连续环形结构设置。