TWI424341B - 觸控顯示結構及包含該觸控顯示結構之觸控顯示裝置 - Google Patents

Description

觸控顯示結構及包含該觸控顯示結構之觸控顯示裝置

本發明係關於一種觸控顯示結構以及包含該觸控顯示結構之觸控顯示裝置。具體而言，本發明係關於一種將驅動電極與觸控電極上半部設置於同一電路基板之觸控顯示結構及包含此種觸控顯示結構之觸控顯示裝置，以及一種將驅動電極與第一天線層電極設置於同一電路基板之觸控顯示結構及包含此種觸控顯示結構之觸控顯示裝置。

隨著觸控式顯示技術日新月異，觸控式顯示面板產品本著具有整合簡易、低耗電量、重量輕、易於攜帶以及成本低廉等優點，因而已普遍運用於各種電子產品上。而隨著平面或可撓曲式顯示面板產品之功能快速發展，為了更便於使用及符合人性化需求，整合觸控介面的平面或可撓曲式顯示面板已成為時下發展趨勢，且為近年來此業界致力研發的主要產品。

如第1圖所示，其係為習知觸控顯示結構1之剖面分解圖，習知觸控顯示結構1包含觸控部分11及顯示部分13，觸控部分11具有二基板111及夾置於其中之觸控電極113、間隔元件115，顯示部分則具有顯示層131、觸控電極133、薄膜電晶體135(Thin Film Transistor；TFT)及基板137。

由圖可知，習知觸控顯示結構1係於顯示層131之顯示面130上，直接貼附觸控部分11，以便使用者逕行對觸控電極133進行觸控動作。然而，觸控部分11中的基板111係以透明玻璃基材所 製，不僅成本昂貴，更因觸控部分11需置於顯示部分13之顯示面130上，導致觸控顯示結構1之可視亮度降低，進而造成使用者視覺上之疲累。此外，由於觸控部分11共包含了二片基板111，需佔去一定厚度，使觸控顯示結構1之輕薄發展有限。

上述習知觸控顯示結構係針對電阻式觸控顯示結構進行討論，然而除電阻式觸控顯示結構之外，現下之電磁式觸控顯示結構也有相似問題，亦即成本昂貴及輕薄發展有限等缺點。

綜上所述，提供一種觸控顯示結構以及包含該觸控顯示結構之觸控顯示裝置，其具有較習知輕薄之體積，同時能增加可視亮度及降低製作成本，乃為此業界亟需努力之目標。

為解決前述問題，本發明之目的在於提供一種觸控顯示裝置之觸控顯示結構，不僅體積更為輕薄同時減少成本，更能避免顯示亮度減低。

為達前述目的，本發明提供一種用於一觸控顯示裝置之觸控顯示結構，觸控顯示裝置更具有與觸控顯示結構電性連接之一觸控控制器。觸控顯示結構包含一顯示層、一電路層及一觸控電極下半部。電路層設置於顯示層下方，其具有一基板、一驅動電極及一觸控電極上半部，驅動電極及觸控電極上半部分別設置於基板之一上表面及一下表面，並分別與觸控控制器電性連接。觸控電極下半部設置於觸控電極基板之一上表面，且與觸控控制器電性連接。觸控電極上半部及觸控電極下半部因應一使用者之一按壓力而產生一觸控訊號，觸控訊號經由觸控控制器接收處理後傳送 至驅動電極，俾使驅動電極驅動顯示層。

本發明之另一目的係提供一種觸控顯示裝置，包含一觸控控制器以及一前述觸控顯示結構。觸控控制器係與觸控顯示結構電性連結，俾觸控控制器根據觸控顯示結構因應一使用者之一按壓力所產生之一觸控訊號，而驅動觸控顯示結構動作。

本發明更提供一種觸控顯示結構以及包含該觸控顯示結構之觸控顯示裝置，類似前述之觸控顯示結構及觸控顯示裝置，觸控顯示裝置具有與觸控顯示結構電性連接之一觸控控制器，其中觸控顯示結構包含一顯示層、一電路層、一第二天線層電極及一觸控電極基板。電路層設置於顯示層下方，其具有一基板、一驅動電極及一第一天線層電極，驅動電極及第一天線層電極分別設置於基板之一上表面及一下表面，並分別與觸控控制器電性連接。第二天線層電極設置於一觸控電極基板之一上表面，且與觸控控制器電性連接。其中第一天線層電極及第二天線層電極形成一磁場接收面，磁場接收面因應一電磁訊號而改變磁場接收面之一能量分佈並產生一觸控訊號，觸控訊號經由觸控控制器接收處理後傳送至驅動電極，俾使驅動電極驅動顯示層。

本發明又一目的係提供一種觸控顯示裝置，包含一觸控控制器以及一前述觸控顯示結構。觸控控制器係與觸控顯示結構電性連結，俾觸控控制器根據觸控顯示結構因應一電磁訊號而改變一能量分佈並產生一觸控訊號，觸控訊號經由觸控控制器接收處理後傳送至驅動電極，俾使驅動電極驅動顯示層。

綜上所述，本發明藉由前述之配置，不僅毋需將觸控顯示結構 設置於顯示面上，而不必使用昂貴之透明材質作為觸控顯示結構之基板，避免因顯示層之顯示面被感測總成遮蔽而降低亮度；此外，本發明將驅動電極與觸控電極上半部設置於同一電路基板，簡化材料使用以縮小整體體積及降低製造成本，藉此，本發明便可有效地解決先前技術之問題。

在參閱圖式及隨後描述之實施方式後，此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之一種觸控顯示結構。需說明者，本發明之實施例並非用以限制本發明需在如下所述之任何特定之環境、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。

首先，請先參考第2圖，其為本發明一實施例之一觸控顯示裝置2之示意圖。觸控顯示裝置2包含一觸控控制器21、一觸控顯示結構23、第一導線25、第二導線27及第三導線29。於實際應用上，觸控顯示裝置2係為一電子紙面板(E-ink)或一可撓性平面顯示器。觸控控制器21係與觸控顯示結構23呈電性連結，觸控控制器21透過第一導線25及第二導線27接收並處理觸控顯示結構23所傳送之一觸控訊號(未標示)，藉以經由第三導線29驅動觸控顯示結構23產生相對應之動作。

更詳細而言，請同時參考第3圖，其為觸控顯示結構23之剖面分解圖。觸控顯示結構23包含一顯示層31、一電路層33、複數 個間隔元件35、一觸控電極下半部37(包含複數第一凸塊電極)及一觸控電極基板39。

顯示層31包含具有一顯示面311之一透明電極313與一電泳材料(electrophoretic material)315。電路層33、觸控電極下半部37及觸控電極基板39係設置於顯示面311之一相對面，透過上述之配置，顯示面311所呈現之畫面，將在可視亮度不被電路層33、觸控電極下半部37及觸控電極基板39遮蔽而降低之情況下，直接呈現在使用者眼前。

電路層33設置於顯示層31下方，其具有一基板331、複數個驅動電極333、複數個薄膜電晶體(Thin Film Transistor；TFT)335及一觸控電極上半部337(包含複數第二凸塊電極)，驅動電極333及觸控電極上半部337分別設置於基板331之一上表面及一下表面，並分別與觸控控制器21電性連接。薄膜電晶體335亦設置於基板331之上表面，並與驅動電極333電性連接，用以控制開關顯示層31之顯示。

觸控電極下半部37設置於觸控電極上半部337下方，並位於觸控電極基板39之一上表面。觸控電極下半部37係與觸控控制器21電性連接。

基板331及觸控電極基板39為一印刷電路板(Printed Circuit Board；PCB)，其材料可為玻璃、具可撓性之聚氯乙烯(polyvinyl chloride)、聚對苯二甲酸二乙酯(polyethylene terephthalate)、聚亞醯胺(polyimide)、聚醚醚酮(polyetheretherketone)、聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylene naphthalene-2,6-dicarboxylate)等基材 或上述基材之組合，而觸控電極上半部337以及觸控電極下半部37之材料可為有機高分子聚合物、金屬(例如金、銅、碳、銀或錫等可以導電之材料)、奈米碳管、石墨、碳化合物或其組合，然上述之材料僅為實施例中之範例，並不以此為限。

間隔元件35係設置於觸控電極上半部337以及觸控電極下半部37之間，用以電性絕緣觸控電極上半部337以及觸控電極下半部37。詳言之，複數間隔元件35於觸控電極上半部337以及觸控電極下半部37間界定出複數空間，藉此隔離並使觸控電極上半部337以及觸控電極下半部37兩者絕緣。於本實施例中，間隔元件35之材料可為聚氯乙烯或光阻等具有不導電性質之材料，於其它實施例中，亦可由其它具絕緣功效之材料所製成，故不以上述舉例為限。

使用時，觸控電極上半部337及觸控電極下半部37因應一使用者之一按壓力而產生觸控訊號，觸控訊號經由觸控控制器21接收處理後傳送至驅動電極333，俾使驅動電極333驅動顯示層31進行顯示。

於本實施例中，觸控電極上半部337以及觸控電極下半部37係分別透過第一導線25以及第二導線27與觸控控制器21電性連接，觸控控制器21透過第一導線25，依序提供一掃描電壓(未繪示)至各觸控電極上半部337，當使用者觸控於顯示層31之顯示面311時，觸控電極上半部337將會因應此觸控而朝觸控電極下半部37方向變形(例如下凹)，致使觸控電極上半部337透過前述由間隔元件35所界定出之空間與觸控電極下半部37接觸，而 呈現導通狀態，此時掃描電壓便可由觸控電極上半部337傳導至觸控電極下半部37以產生觸控訊號，再經由第二導線27將觸控訊號傳回至觸控控制器21，俾觸控控制器21判斷觸控位置。

於本實施例中，本實施例之觸控電極上半部337係水平且獨立地設置於電路層33之基板331上，而觸控電極下半部37則設置係垂直且獨立地於觸控電極基板39之一上表面。因此，於俯視顯示面311時，觸控電極上半部337以及觸控電極下半部37將實質上共同產生許多類似格點之交叉處，觸控控制器21便能夠輕易地得知座標，判斷產生電性連結之位置，亦即觸控位置。

舉例來說，當觸控控制器21透過第一導線25，提供掃描電壓至觸控電極上半部337時，如使用者觸控顯示層31之顯示面311，將使得觸控電極上半部337以及觸控電極下半部37接觸而呈現導通狀態，則觸控電極下半部37可據以將掃描電壓轉換成觸控訊號，隨後再經由第二導線27將觸控訊號傳回至觸控控制器21，如此一來，觸控控制器21便可得知壓力係產生於觸控電極上半部337以及觸控電極下半部37重疊處，進而判斷壓力之位置。而利用上述之原理，當壓力越大，觸控電極上半部337以及觸控電極下半部37之重疊處將會增加，因此便可據以判斷壓力大小，更可同時偵測多點觸控。

本發明之另一實施例之觸控顯示裝置示意圖係如第4圖所示。觸控顯示裝置4之構造大體與如前述之實施例之觸控顯示裝置2相似，以下敘述將針對本實施例與前一實施例不同處進行說明。詳細而言，觸控顯示裝置4包含一觸控控制器41、一觸控顯示結 構5、第三導線29、一第四導線51及一第五導線53。於實際應用上，觸控顯示裝置4係為一電子紙面板(E-ink)或一可撓性平面顯示器。觸控控制器41係與觸控顯示結構5呈電性連結，觸控控制器41透過第四導線51及第五導線53第一導線25及第二導線27接收並處理觸控顯示結構5所傳送之一觸控訊號(未標示)，藉以經由第三導線29驅動觸控顯示結構5產生相對應之動作。

而如第5圖之剖面圖所示，觸控顯示結構5包含一顯示層31、一電路層33、一第一天線層電極55(包含複數第一凸塊電極)、一第二天線層電極57(包含複數第二凸塊電極)、一觸控電極基板59及一絕緣層591。第一天線層電極55設置於電路層33之基板331之一下表面，第二天線層電極57設置於觸控電極基板59之一上表面，兩者分別透過第四導線51和第五導線53與觸控控制器41呈電性連接。此外，絕緣層591係設置於觸控電極基板59之上表面，且夾置於第一天線層電極55與第二天線層電極57之間，以使此二電極絕緣。

於實際使用時，第一天線層電極55與第二天線層電極57可形成一磁場接收面作為訊號接收端，使用者則需使用一電磁筆(圖未示出)作為訊號發射端，並產生一電磁訊號；當使用者操作電磁筆接近磁場接收面，電磁訊號可使磁場接收面之磁通量發生變化，造成磁場接收面的能量分佈改變，而使第一天線層電極55與第二天線層電極57觸控產生一觸控訊號，通過第四導線51及第五導線53可將觸控訊號傳送至觸控控制器41，並藉由觸控控制器41接收運算處理後之能量分佈狀態，便能定義相應於電磁筆之一位 置點，並使驅動電極333驅動顯示層31進行顯示。

綜上所述，本發明藉由前述之配置，觸控電極及基板便不需設置於顯示面上，如此觸控顯示裝置便不必採用昂貴之透明材質作為基板，避免顯示面被基板遮蔽而降低亮度，同時能減少觸控顯示裝置之厚度、縮小整體體積，並藉此降低成本。此外，更可因省卻觸控部分之基板，而加強觸控感應效果，是故本發明係可有效地解決先前技術之問題。

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，本發明之權利範圍應以申請專利範圍為準。

1‧‧‧觸控顯示結構

11‧‧‧觸控部分

13‧‧‧顯示部分

111‧‧‧基板

113‧‧‧觸控電極

115‧‧‧間隔元件

130‧‧‧顯示面

131‧‧‧顯示層

133‧‧‧觸控電極

135‧‧‧薄膜電晶體

137‧‧‧基板

2‧‧‧觸控顯示裝置

21‧‧‧觸控控制器

23‧‧‧觸控顯示結構

25‧‧‧第一導線

27‧‧‧第二導線

29‧‧‧第三導線

31‧‧‧顯示層

311‧‧‧顯示面

313‧‧‧透明電極

315‧‧‧電泳材料

33‧‧‧電路層

331‧‧‧基板

333‧‧‧驅動電極

335‧‧‧薄膜電晶體

337‧‧‧觸控電極上半部(複數第二凸塊電極)

35‧‧‧間隔元件

37‧‧‧觸控電極下半部(複數第一凸塊電極)

39‧‧‧觸控電極基板

4‧‧‧觸控顯示裝置

41‧‧‧觸控控制器

5‧‧‧觸控顯示結構

51‧‧‧第四導線

53‧‧‧第五導線

55‧‧‧第一天線層電極(複數第一凸塊電極)

57‧‧‧第二天線層電極(複數第二凸塊電極)

59‧‧‧觸控電極基板

591‧‧‧絕緣層

第1圖係習知觸控顯示結構之剖面分解圖；第2圖係本發明一實施例之觸控顯示裝置示意圖；第3圖係本發明一實施例之觸控顯示結構剖面分解圖；第4圖係本發明另一實施態樣之觸控顯示裝置示意圖；以及第5圖係本發明另一實施態樣之觸控顯示結構剖面分解圖。

23‧‧‧觸控顯示結構

25‧‧‧第一導線

27‧‧‧第二導線

29‧‧‧第三導線

31‧‧‧顯示層

311‧‧‧顯示面

313‧‧‧透明電極

315‧‧‧電泳材料

33‧‧‧電路層

331‧‧‧基板

333‧‧‧驅動電極

335‧‧‧薄膜電晶體

337‧‧‧觸控電極上半部(複數第二凸塊電極)

35‧‧‧間隔元件

37‧‧‧觸控電極下半部(複數第一凸塊電極)

39‧‧‧觸控電極基板

Claims (30)

1. 一種用於一觸控顯示裝置之觸控顯示結構，該觸控顯示裝置具有一觸控控制器，該觸控控制器係與該觸控顯示結構電性連接，該觸控顯示結構包含：一顯示層；一電路層，設置於該顯示層下方，該電路層具有一基板、一驅動電極及一觸控電極上半部，該驅動電極及該觸控電極上半部係分別設置於該基板之一上表面及一下表面，其中該觸控電極上半部包含複數個第一凸塊電極，該驅動電極及該觸控電極上半部分別與該觸控控制器電性連接；一觸控電極下半部，設置於該觸控電極上半部下方，且與該觸控控制器電性連接，其中該觸控電極下半部包含複數個第二凸塊電極，各該第一凸塊電極對應於各該第二凸塊電極；一觸控電極基板，該觸控電極下半部係設置於該觸控電極基板之一上表面；以及至少一間隔元件，設置於該觸控電極上半部及該觸控電極下半部之間，藉以間隔各該第一凸塊電極與各該第二凸塊電極；其中該觸控電極上半部及該觸控電極下半部因應一使用者之一按壓力而產生一觸控訊號，該觸控訊號經由該觸控控制器接收處理後傳送至該驅動電極，俾使該驅動電極驅動該顯示層。
2. 如請求項1所述之觸控顯示結構，其中該電路層更包含至少 一薄膜電晶體(Thin Film Transistor；TFT)，設置於該基板之該上表面，並與該驅動電極電性連接。
3. 如請求項1所述之觸控顯示結構，其中該基板為一印刷電路板(Printed Circuit Board；PCB)。
4. 如請求項1所述之觸控顯示結構，其中該基板為一玻璃板或一聚亞醯胺板(polyimide；PI)。
5. 如請求項1所述之觸控顯示結構，其中該觸控電極上半部及該觸控電極下半部之該等電極之材料包含：有機高分子聚合物、金屬、奈米碳管、石墨、碳化合物或其組合。
6. 如請求項1所述之觸控顯示結構，其中該顯示層更包含一透明電極與一電泳材料(electrophoretic material)。
7. 一種觸控顯示裝置，包含：一觸控控制器；一觸控顯示結構，與該觸控控制器電性連接，該觸控顯示結構包含：一顯示層；一電路層，設置於該顯示層下方，該電路層具有一基板、一驅動電極及一觸控電極上半部，該驅動電極及該觸控電極上半部係分別設置於該基板之一上表面及一下表面，其中該觸控電極上半部包含複數個第一凸塊電極，該驅動電極及該觸控電極上半部分別與該觸控控制器電性連接；以及一觸控電極下半部，設置於該觸控電極上半部下方，且與該觸控控制器電性連接，其中該觸控電極下半 部包含複數個第二凸塊電極，各該第一凸塊電極對應於各該第二凸塊電極；一觸控電極基板，該觸控電極下半部係設置於該觸控電極基板之一上表面；以及至少一間隔元件，設置於該觸控電極上半部及該觸控電極下半部之間，藉以間隔各該第一凸塊電極與各該第二凸塊電極；其中該觸控電極上半部及該觸控電極下半部因應一使用者之一按壓力而產生一觸控訊號，該觸控訊號經由該觸控控制器接收處理後傳送至該驅動電極，俾使該驅動電極驅動該顯示層。
8. 如請求項7所述之觸控顯示裝置，其中該電路層更包含至少一薄膜電晶體，設置於該基板之該上表面，並與該驅動電極電性連接。
9. 如請求項7所述之觸控顯示裝置，其中該基板為一印刷電路板。
10. 如請求項7所述之觸控顯示裝置，其中該基板為一玻璃板或一聚亞醯胺板。
11. 如請求項7所述之觸控顯示裝置，其中該觸控電極上半部及該觸控電極下半部之該等電極之材料包含：有機高分子聚合物、金屬、奈米碳管、石墨、碳化合物或其組合。
12. 如請求項7所述之觸控顯示裝置，其中該顯示層更包含一透明電極與一電泳材料。
13. 如請求項7所述之觸控顯示裝置，其中該觸控顯示裝置係為 一電子紙面板(E-ink)或一可撓性平面顯示器。
14. 一種用於一觸控顯示裝置之觸控顯示結構，該觸控顯示裝置具有一觸控控制器，該觸控控制器係與該觸控顯示結構電性連接，該觸控顯示結構包含：一顯示層；一電路層，設置於該顯示層下方，該電路層具有一基板、一驅動電極及一第一天線層電極，該驅動電極及該第一天線層電極係分別設置於該基板之一上表面及一下表面，其中該第一天線層電極包含複數個第一凸塊電極，該驅動電極及第一天線層電極分別與該觸控控制器電性連接；一第二天線層電極，設置於該第一天線層電極下方，且與該觸控控制器電性連接，其中該第二天線層電極包含複數個第二凸塊電極，各該第一凸塊電極對應於各該第二凸塊電極，該第一天線層電極及該第二天線層電極形成一磁場接收面；以及一觸控電極基板，該第二天線層電極設置於該觸控電極基板之一上表面；其中該磁場接收面因應一電磁訊號而改變該磁場接收面之一能量分佈並產生一觸控訊號，該觸控訊號經由該觸控控制器接收處理後傳送至該驅動電極，俾使該驅動電極驅動該顯示層。
15. 如請求項14所述之觸控顯示結構，更包含一絕緣層，設置於該第一天線層電極及該第二天線層電極之間。
16. 如請求項14所述之觸控顯示結構，其中該電路層更包含至少 一薄膜電晶體，設置於該基板之該上表面，並與該驅動電極電性連接。
17. 如請求項14所述之觸控顯示結構，其中該基板為一印刷電路板。
18. 如請求項14所述之觸控顯示結構，其中該基板為一玻璃板或一聚亞醯胺板。
19. 如請求項14所述之觸控顯示結構，其中該第一天線層電極及該第二天線層電極之該等電極之材料包含：有機高分子聚合物、金屬、奈米碳管、石墨、碳化合物或其組合。
20. 如請求項14所述之觸控顯示結構，其中該顯示層更包含一透明電極與一電泳材料。
21. 如請求項14所述之觸控顯示結構，其中該電磁訊號係由一電磁筆產生。
22. 一種觸控顯示裝置，包含：一觸控控制器；一觸控顯示結構，與該觸控控制器電性連接，該觸控顯示結構包含：一顯示層；一電路層，設置於該顯示層下方，該電路層具有一基板、一驅動電極及一第一天線層電極，該驅動電極及該第一天線層電極係分別設置於該基板之一上表面及一下表面，其中該第一天線層電極包含複數個第一凸塊電極，該驅動電極及第一天線層電極分別與該觸控控制器電性連接；一第二天線層電極，設置於該第一天線層電極下 方，且與該觸控控制器電性連接，其中該第二天線層電極包含複數個第二凸塊電極，各該第一凸塊電極對應於各該第二凸塊電極，該第一天線層電極及該第二天線層電極形成一磁場接收面；以及一觸控電極基板，該第二天線層電極設置於該觸控電極基板之一上表面；其中該磁場接收面因應一電磁訊號而改變該磁場接收面之一能量分佈並產生一觸控訊號，該觸控訊號經由該觸控控制器接收處理後傳送至該驅動電極，俾使該驅動電極驅動該顯示層。
23. 如請求項22所述之觸控顯示裝置，其中該觸控顯示結構更包含一絕緣層，設置於該第一天線層電極及該第二天線層電極之間。
24. 如請求項22所述之觸控顯示裝置，其中該電路層更包含至少一薄膜電晶體，設置於該基板之該上表面，並與該驅動電極電性連接。
25. 如請求項22所述之觸控顯示裝置，其中該基板為一印刷電路板。
26. 如請求項22所述之觸控顯示裝置，其中該基板為一玻璃板或一聚亞醯胺板。
27. 如請求項22所述之觸控顯示裝置，其中該第一天線層電極及該第二天線層電極之該等電極之材料包含：有機高分子聚合物、金屬、奈米碳管、石墨、碳化合物或其組合。
28. 如請求項22所述之觸控顯示裝置，其中該顯示層更包含一透 明電極與一電泳材料。
29. 如請求項22所述之觸控顯示裝置，其中該觸控顯示裝置係為一電子紙面板或一可撓性平面顯示器。
30. 如請求項22所述之觸控顯示裝置，其中該電磁訊號係由一電磁筆產生。