TWI394068B - 感測結構及包含該感測結構之顯示器 - Google Patents

Description

感測結構及包含該感測結構之顯示器

本發明係關於一種感測結構及包含該感測結構之顯示器。更具體來說，本發明係關於一種具有觸控功能之感測結構及包含該感測結構之顯示器。

觸控式顯示器在現今的生活週遭已是隨處可見，其為一種可以取代電腦鍵盤及滑鼠，不需要複雜的程序即可在螢幕上直接用手指或筆以觸碰方式輸入指令的顯示器，目前最具有代表性的應用即為蘋果電腦所推出的iPhone，iPhone將觸控式顯示器應用於手機上，提供給電話使用者全新的操作介面，使其一在市場上推出，便立即創造出驚人的銷售成績。

一般而言，常見的觸控式顯示器所使用的技術大致可分為電阻式、電容式、壓力感應式、電磁式與波動式等等。以壓力感應式觸控顯示器為例，用以感測觸碰之感測器通常係設置於顯示器之四個角落，以於該顯示器之面板上形成一感測區域。當此感測區域受到觸碰時，顯示器便可根據設置於四個角落之感測器得知該觸碰所發生之位置，並做相對應之處理，以達成觸控之功能。惟，採用前述感測器之設置方式之觸控顯示器僅具有單點觸控之功能，且其感測之精確度也因感測器數量不足而受到一定程度之影響。在人們對電子產品操作需求多樣化及精緻化的今天，前述之習知結構已漸漸不敷使用。

此外，習知顯示器之面板一般係以細線懸吊，或以夾拑器夾住，以於顯示器之面板及基板間形成一可容納感測器之空間，惟習知作法會於面板之側壁產生摩擦力，進而影響感測之精準度。

综上所述，如何使改善壓力感應式觸控顯示器單點觸控之侷限，且提高其感測位置之精確度，以滿足人們對電子產品操作上之需求，乃成為業界期望達成之目標。

本發明之一目的在於提供一種感測結構及包含該感測結構之顯示器，此顯示器透過該感測結構可具有多點觸控之功能且與習知技術相較之下，具有較高之感測精確度。

為達成上述目的，本發明所提供之該感測結構係用於該顯示器，其中該顯示器包含一基板及一面板，該面板相對於該基板設置，該感測結構包含一導電總成、複數感測件及一處理模組，該等感測結構係設置於該基板與該面板間，各該感測件相對於該面板具有一位置資料，且該等感測件中各複數相鄰之感測件相對於該面板形成一感測區域，以形成複數感測區域分布於該面板上，該處理模組係透過該導電總成與該等感測件呈電性連接，各該感測件因應該等感測區域所受之至少一觸碰，產生一觸碰電壓，由該處理模組接收該等觸碰電壓，該處理模組根據該等位置資料及該等觸碰電壓，可計算出於該面板上相對該至少一觸碰之至少一觸碰位置。

再者，為達成上述目的，本發明所提供之顯示器包含一基板、一面板及一感測結構，該面板相對於該基板設置，該感測結構包含複一導電總成、複數感測件及一處理模組，各該感測件係設置於該基板與該面板間且相對於該面板具有一位置資料，該等感測件中各複數相鄰之感測件相對於該面板形成一感測區域，以形成複數感測區域分布於該面板上，該處理模組係透過該導電總成與該等感測件呈電性連接，各該感測件因應該等感測區域所受之至少一觸碰，產生一觸碰電壓，由該處理模組接收該等觸碰電壓，該處模組根據該等位置資料及該等觸碰電壓，可計算出於該面板上相對該至少一觸碰之至少一觸碰位置。

综上所述，本發明之感測結構係將複數個感測件設置於面板與基板間，以形成複數感測區域分布於該面板上，各感測區域係可接受至少一觸碰，藉此，包含此感測結構之顯示器，可達成多點觸控之操作，並有效提升感測精確度，以克服習知技術僅具有單點觸控且感測精確度不佳之缺點。

在參閱圖式及隨後描述之實施方式後，該技術領域具有通常知識者便可瞭解本發明之其他目的，以及本發明之技術手段及實施態樣。

以下將透過實施例來解釋本發明內容，本發明的實施例並非用以限制本發明須在如實施例所述之任何特定的環境、應用或特殊方式方能實施。因此，關於實施例之說明僅為闡釋本發明之目的，而非用以限制本發明。須說明者，以下實施例及圖式中，與本發明非直接相關之元件已省略而未繪示；且圖式中各元件間之尺寸關係僅為求容易瞭解，非用以限制實際比例。

本發明之第一較佳實施例如第1圖所示，係為一種顯示器1之側視圖。顯示器1包含一面板11、一基板13、一感測結構15。面板11具有一第一表面111及一與該第一表面111相對應之第二表面113，基板13具有一基板表面131，面板11係相對於基板13設置，俾使面板11之第一表面111與基板表面131正向相對。

其次，感測結構15包含複數感測件151、153、155及157、一導電總成、一處理模組17、間隔物15u以及間隔物15v，由第1圖中可知，間隔物15u以及間隔物15v係設置於面板11及基板13間，以形成一適以設置該等感測件之空間，於本較佳實施例中，間隔物15u以及間隔物15v分別可為一彈性材。

該等感測件151、153、155及157係設置於面板11與基板13間，並透過該導電總成與處理模組17呈電性連接，處理模組17用以儲存各該感測件相對於面板11之一位置資料，各該位置資料係用以紀錄各該感測件於該顯示器1內之位置座標。於傳統結構不同的是，本發明之數個感測件中各複數相鄰之感測件相對於面板11乃形成一感測區域，因此，複數感測件將形成複數感測區域分布於面板11上。各該感測件因應該等感測區域所受之一觸碰將相對產生一觸碰電壓，處理模組17用以接收該等觸碰電壓，且根據該等位置資料及該觸碰電壓，可計算出於面板11上相對該觸碰之觸碰位置。

具體而言，於第1圖中所示之感測件151、153、155以及157中，以感測件151為例，感測件151包含一填充材151a、一力量集中器151b以及一力量感測器151c，填充材151a係設置於面板11之第一表面111上，力量感測器151c係設置於基板表面131上，俾使填充材151a、力量集中器151b以及力量感測器151c依序堆疊於面板11之第一表面11及基板表面131間，此外，於本較佳實施例中，力量感測器151c之材料係為一聚合物(Polymer)，此聚合物具有受到壓力會改變其本身電阻值之特性，填充材151a為一泡棉(Poron)，力量集中器151b為一金屬(Steel)或是堅硬塑膠，但不以此為限。

同樣地，感測件153包含一填充材153a、一力量集中器153b以及一力量感測器153c，感測件155包含一填充材155a、一力量集中器155b以及一力量感測器155c，感測件157包含一填充材157a、一力量集中器157b以及一力量感測器157c，感測件153、感測件155以及感測件157之構成方式及構成元件之材料係與感測件151之構成元件相同，在此不加贅述。需注意者，各該感測件係藉由該相對應之填充材，於面板11及基板13間具有一相同高度，該力量集中器係用以集中及傳導該觸碰至該力量感應器，該力量感測器係用以因應該觸碰產生該觸碰電壓。

請參閱第2圖，其係為一種顯示器1之俯視圖。由第2圖中可看到，顯示器1除包含前述之面板11、基板13、感測件151、感測件153、感測件155、感測件157外，更包含感測件159、感測件15a、感測件15b、...、感測件15k以及包含導線1c至1k、導線1m及1n、導線1p至1t與軟性印刷電路板16之導電總成，該等感測件係透過該等導線與軟性印刷電路板16與處理模組17呈電性連接。

為更清楚說明處理模組17之構成與功用，請一倂參閱第3圖，係為處理模組17之示意圖，處理模組17包含一轉換單元171及一控制單元173，在本實施例中，轉換單元171係為一類比數位處理器，控制單元173係為一微控制器，但不以此為限。轉換單元171係透過導線1c至1k、導線1m及1n以、導線1p至1t以及軟性印刷電路板16與該等感測件呈電性連接，以接收各該等感測件之觸碰電壓，且將各該等觸碰電壓轉換為一數位訊號(例如將一觸碰電壓轉換為一數位訊號170，控制單元173係與轉換單元171呈電性連接，用以儲存該等位置資料以及接收該等數位訊號170，且根據該等位置資料及該等數位訊號170，計算出該至少一觸碰位置。

詳言之，處理模組17之控制單元173可因應該等數位訊號170於該等感測區域中選定至少一選定區域，以計算該至少一選定區域中之該至少一觸碰位置，該至少一選定區域係該等感測區域中具有一波峰電壓值者，其中波峰電壓值由以下方式判斷：計算各該感測區域之一區域電壓值，其中該區域電壓值係各該感測區域中各該感測件之各該觸碰電壓之一平均值；以及於該等感測區域中選取該區域電壓值為該相鄰感測區域中之一最大值者。

為方便說明，假設本實施例中之各感測區域係由四個相鄰之感測件所形成，例如第一感測區域係由感測件151、感測件153、感測件159以及感測件15a所形成，第二感測區域係由感測件15e、感測件15i、感測件15f以及感測件15j所形成，以此類推。

當第一感測區域受到一觸碰時，於顯示器1中之各該感測器因應此觸碰產生觸碰電壓至處理模組17之轉換單元171，且轉換單元171將所接收到之觸碰電壓轉換為一數位訊號，由於觸碰係發生於感測件151、感測件153、感測件159以及感測件15a所形成之第一感測區域，處理模組17之控制單元173可由數位訊號得知，第一感測區域之區域電壓值(即由感測件151、感測件153、感測件159以及感測件15a所分別產生之觸碰電壓之平均值)係為與第一感測區域相鄰之感測區域中之最大者。

此時，控制單元173便判定第一感測區域具有波峰電壓值且為一選定區域。然後，控制單元173便將根據感測件151、感測件153、感測件159以及感測件15a所分別產生之觸碰電壓(可由數位訊號中得知)與其位置資料，以諸如力學平衡法或者其他類似方法計算出此觸碰相對於面板11之觸碰位置，作為後續控制手持裝置之用。

需特別說明的是，相較習知技術，本發明具有多點觸控之功能。具體而言，當第一感測區域與第二感測區域同時分別受到一觸碰時，於顯示器1中之各該感測器因應此二觸碰產生觸碰電壓至處理模組17，當該等觸碰係分別發生於感測件151、感測件153、感測件159以及感測件15a所形成之第一感測區域，與感測件15e、感測件15i、感測件15f以及感測件15j所形成之第二感測區域時，由於第一及第二感測區域並不由重覆之感測件所形成，因此第一感測區域之區域電壓值(即由感測件151、感測件153、感測件159以及感測件15a所分別產生之觸碰電壓之平均值)係為與第一感測區域相鄰之感測區域中之最大者，第二感測區域之區域電壓值(即由感測件15e、感測件15i、感測件15f以及感測件15j所分別產生之觸碰電壓之平均值)也係為與第二感測區域相鄰之感測區域中之最大者。

此時，控制單元173便判定第一感測區域及第二感測區域均具有波峰電壓值，因而各設定為一選定區域。然後，控制單元173便將根據感測件151、感測件153、感測件159以及感測件15a所分別產生之觸碰電壓(可由數位訊號得知)與其位置資料，計算出發生於第一感測區域之觸碰相對於面板11之觸碰位置。而且，控制單元173更根據感測件15e、感測件15i、感測件15f以及感測件15j所分別產生之觸碰電壓(可由數位訊號得知)與其位置資料，計算出發生於第二感測區域之觸碰相對於面板11之觸碰位置，俾使顯示器1具有多點觸控之功能。

综上所述，本發明之感測結構係將複數個感測件設置於面板與基板間，以形成複數感測區域分布於該面板上，各感測區域係可接受一觸碰，藉此，包含此感測結構之顯示器，可達成多點觸控之功能。而且，本發明係利用將間隔物設置於基板及面板間，以形成一容納該等感測件之空間，避免磨擦力產生，且將顯示器分割為數個感測區域，並藉由各感測區域計算對應之觸碰位置，因而可較習知技術有效且精準地提升感測觸控位置之精確度，以克服習知技術僅具有單點觸控且感測精確度不佳之缺點。

上述之實施例僅用來例舉本發明之實施態樣，以及闡釋本發明之技術特徵，並非用來限制本發明之保護範疇。任何熟悉此技術者可輕易完成之改變或均等性之安排均屬於本發明所主張之範圍，本發明之權利保護範圍應以申請專利範圍為準。

1．．．顯示器

11．．．面板

111．．．第一表面

113．．．第二表面

13．．．基板

131．．．基板表面

15．．．感測結構

151a、153a、155a、157a．．．填充材

151b、153b、155b、157b．．．力量集中器

151c、153c、155c、157c．．．力量感測器

151、153、155、157、159、15a、15b、15c、15d．．．感測件

15e、15f、15g、15h、15i、15j、15k．．．感測件

15u．．．間隔物

15v．．．間隔物

1c、1d、1e、1f、1g、1h、1i、1j、1k、1m．．．導線

1n、1p、1q、1r、1s、1t．．．導線

16．．．軟性印刷電路板

17．．．處理模組

170．．．數位訊號

171．．．轉換單元

173．．．控制單元

第1圖係為本發明之第一較佳實施例之顯示器之一側視圖；

第2圖係為本發明之第一較佳實施例之顯示器之一俯視圖；以及

第3圖係為本發明之第一較佳實施例之處理模組之一示意圖。

1．．．顯示器

11．．．面板

111．．．第一表面

113．．．第二表面

13．．．基板

131．．．基板表面

15．．．感測結構

151a、153a、155a、157a．．．填充材

151b、153b、155b、157b．．．力量集中器

151c、153c、155c、157c．．．力量感測器

151、153、155、157．．．感測件

15u．．．間隔物

15v．．．間隔物

16．．．軟性印刷電路板

17．．．處理模組

Claims (16)

1. 一種用於一顯示器之感測結構，該顯示器包含一基板及一面板，該面板相對於該基板設置，該感測結構包含：一導電總成；複數感測件，設置於該基板與該面板間，該等感測件中各複數相鄰之感測件相對於該面板形成一感測區域，以形成複數感測區域分布於該面板上；以及一處理模組，係透過該導電總成與該等感測件呈電性連接，且儲存各該感測件相對於該面板之一位置資料；其中，各該感測件因應該等感測區域所受之至少一觸碰產生一觸碰電壓，該處理模組用以接收該等觸碰電壓，且根據該等位置資料及該等觸碰電壓，可計算出於該面板上相對該至少一觸碰之至少一觸碰位置，該處理模組包含：一轉換單元，用以接收該等觸碰電壓，並將各該等觸碰電壓轉換為一數位訊號；以及一控制單元，與該轉換單元呈電性連接，用以儲存該等位置資料以及接收該等數位訊號，且根據該等位置資料及該等數位訊號，計算出該至少一觸碰位置，該控制單元因應該等數位訊號，於該等感測區域中選定至少一選定區域，以計算該至少一選定區域中之該至少一觸碰位置，該至少一選定區域係該等感測區域中具有一波峰電壓值者，其中該波峰電壓值由以下方式判斷：計算各該感測區域之一區域電壓值，其中該區域電壓值係各該感測區域中各該感測件之各該觸碰電壓之一平 均值；以及於該等感測區域中選取該區域電壓值為該相鄰感測區域中之一最大值者。
2. 一種用於一顯示器之感測結構，該顯示器包含一基板及一面板，該面板相對於該基板設置，該感測結構包含：一導電總成；複數感測件，設置於該基板與該面板間，該等感測件中各複數相鄰之感測件相對於該面板形成一感測區域，以形成複數感測區域分布於該面板上；以及一處理模組，係透過該導電總成與該等感測件呈電性連接，且儲存各該感測件相對於該面板之一位置資料；其中，各該感測件因應該等感測區域所受之至少一觸碰產生一觸碰電壓，該處理模組用以接收該等觸碰電壓，且根據該等位置資料及該等觸碰電壓，可計算出於該面板上相對該至少一觸碰之至少一觸碰位置；其中，該基板具有一基板表面，該面板具有與該基板表面正向相對之一第一表面及與該第一表面相對應之一第二表面，各該感測件包含：一填充材，設置於該第一表面上；一力量集中器；以及一力量感測器，設置於該基板表面上，且該填充材、該力量集中器及該力量感測器係依序堆疊於該第一表面及該基板表面間。
3. 如請求項2所述之感測結構，其中各該感測件係藉由該相對 應之填充材，於該面板及基板間具有一相同高度，該力量集中器係用以集中及傳導該觸碰至該力量感應器，該力量感測器係用以因應該觸碰產生該觸碰電壓。
4. 如請求項2所述之感測結構，其中該力量感測器之材料係為一聚合物(Polymer)。
5. 如請求項2所述之感測結構，其中該填充材係為一泡棉(Poron)。
6. 如請求項2所述之感測結構，其中該力量集中器之材料係為一金屬(Steel)。
7. 如請求項1或2所述之感測結構，更包含一間隔物(Spacer)，該間隔物係設置於該面板及該基板間，以形成一適以設置該等感測件之空間。
8. 如請求項7所述之感測結構，其中該間隔物係為一彈性材。
9. 一種顯示器，包含：一基板；一面板，該面板相對於該基板設置；以及一感測結構，包含：一導電總成；複數感測件，設置於該基板與該面板間，該等感測件中各複數相鄰之感測件相對於該面板形成一感測區域，以形成複數感測區域分布於該面板上；以及一處理模組，係透過該導電總成與該等感測件呈電性連接，且儲存各該感測件相對於該面板之一位置資料；其中，各該感測件因應該等感測區域所受之至少一觸碰 產生一觸碰電壓，該處理模組用以接收該等觸碰電壓，且根據該等位置資料及該等觸碰電壓，可計算出於該面板上相對該至少一觸碰之至少一觸碰位置，該處理模組包含：一轉換單元，用以接收該等位置資料及該等觸碰電壓，並將各該等觸碰電壓轉換為一數位訊號；以及一控制單元，與該轉換單元呈電性連接，用以儲存該等位置資料以及接收該等數位訊號，且根據該等數位訊號及該等位置資料，計算出該至少一觸碰位置，該控制單元因應該等數位訊號於該等感測區域中選定至少一選定區域，以計算該至少一選定區域中之該至少一觸碰位置，該至少一選定區域係該等感測區域中具有一波峰電壓值者，其中該波峰電壓值由以下方式判斷：計算各該感測區域之一區域電壓值，其中該區域電壓值係各該感測區域中各該感測件之各該觸碰電壓之一平均值；以及於該等感測區域中選取該區域電壓值為該相鄰感測區域中之一最大值者。
10. 一種顯示器，包含：一基板；一面板，該面板相對於該基板設置；以及一感測結構，包含：一導電總成；複數感測件，設置於該基板與該面板間，該等感測件中各複數相鄰之感測件相對於該面板形成一感測區 域，以形成複數感測區域分布於該面板上；以及一處理模組，係透過該導電總成與該等感測件呈電性連接，且儲存各該感測件相對於該面板之一位置資料；其中，各該感測件因應該等感測區域所受之至少一觸碰產生一觸碰電壓，該處理模組用以接收該等觸碰電壓，且根據該等位置資料及該等觸碰電壓，可計算出於該面板上相對該至少一觸碰之至少一觸碰位置；其中該基板具有一基板表面，該面板具有與該基板表面正向相對之一第一表面及與該第一表面相對應之一第二表面，各該感測件包含：一填充材，設置於該第一表面上；一力量集中器；以及一力量感測器，設置於該基板表面上，且該填充材、該力量集中器及該力量感測器係依序堆疊於該第一表面及該基板表面間。
11. 如請求項10所述之顯示器，其中各該感測件係藉由該相對應之填充材，於該面板及基板間具有一相同高度，該力量集中器係用以集中及傳導該觸碰至該力量感應器，該力量感測器係用以因應該觸碰產生該觸碰電壓。
12. 如請求項10所述之顯示器，其中該力量感測器之材料係為一聚合物。
13. 如請求項10所述之顯示器，其中該填充材係為一泡棉。
14. 如請求項10所述之感測結構，其中該力量集中器之材料係為一金屬。
15. 如請求項9或10所述之顯示器，其中該感測結構更包含一間隔物，該間隔物係設置於該面板及該基板間，以形成一適以設置該等感測件之空間。
16. 如請求項15所述之顯示器，其中該間隔物係為一彈性材。