TWI587194B - 觸控顯示裝置 - Google Patents

Description

觸控顯示裝置

本發明是有關於一種觸控顯示裝置，且特別是有關於一種具有壓力感測功能的觸控顯示裝置。

現有的觸控顯示裝置將觸控功能與顯示功能整合在一起，以提供使用者更直覺且便利的操控方式。然而，隨著應用程式(App)的開發以及穿戴式觸控顯示裝置的出現，僅具備顯示功能及感應觸控位置功能的觸控顯示裝置已無法滿足市場的需求。如果可以在感測觸控位置外進一步區分觸控時的按壓力道(即壓力感測)，將可以讓觸控感測功能更多元化，從而實現更多的操作模式。

目前的觸控顯示裝置主要是將壓力感測結構貼附在顯示面板的一側，以實現壓力感測。唯此方法容易大幅增加觸控顯示裝置的整體厚度，且需額外規劃用以容納壓力感測結構的空間。

本發明提供一種觸控顯示裝置，其可有效降低整體厚度 以及為容納壓力感測結構對於整體空間設計的干擾。

本發明的一種觸控顯示裝置，其包括顯示面板、背光模組以及壓力感測結構。背光模組配置在顯示面板下方，且背光模組包括光學板以及配置在光學板的一側的光源。壓力感測結構包括至少一第一電極以及至少一第二電極。所述至少一第一電極配置在光學板上。所述至少一第二電極與所述至少一第一電極重疊設置，且所述至少一第二電極與所述至少一第一電極之間具有可變間距。

在本發明的一實施例中，上述的光學板是導光板，且光學板具有入光面、出光面以及底面。入光面連接出光面以及底面，且出光面位於底面與顯示面板之間。光源配置在入光面旁。所述至少一第一電極配置在出光面與底面的其中一者上。

在本發明的一實施例中，上述的至少一第一電極的數量為多個，且第一電極間格排列在出光面與底面的其中一者上。

在本發明的一實施例中，上述的至少一第二電極是連續透明導電薄膜，且第二電極配置在顯示面板面向背光模組的表面上。

在本發明的一實施例中，上述的至少一第二電極是配置在光學板下方的反射片。

在本發明的一實施例中，上述的第一電極間格排列在底面上，且觸控顯示裝置更包括中間層。中間層配置在底面上，且第一電極位於中間層與底面之間。反射片位於中間層下方，且第 二電極與中間層結構上分離。

在本發明的一實施例中，上述的中間層的折射率小於光學板的折射率。

在本發明的一實施例中，上述的第一電極間格排列在底面上，且觸控顯示裝置更包括中間層。中間層填充於光學板與第二電極之間。

在本發明的一實施例中，上述的中間層的材料是介電材料或是壓阻材料，且中間層的折射率小於光學板的折射率。

在本發明的一實施例中，上述的至少一第一電極是連續金屬薄膜，且第一電極配置在底面上。所述至少一第二電極的數量為多個，且觸控顯示裝置更包括基板。基板位於第一電極下方。第二電極排列在基板上。

在本發明的一實施例中，上述的觸控顯示裝置更包括中間層。中間層配置在基板上。第二電極位於基板面向第一電極的表面上，且第二電極位於中間層與基板之間。中間層與第一電極結構上分離。

在本發明的一實施例中，上述的觸控顯示裝置更包括中間層。中間層填充於第一電極與基板之間。

在本發明的一實施例中，上述的中間層的材料是介電材料或是壓阻材料。

基於上述，由於觸控感測結構形成觸控顯示裝置中，因此可有效降低本發明實施例的觸控顯示裝置的整體厚度以及為容 納壓力感測結構對於整體空間設計的干擾。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

100、200、300、400、500、600、700‧‧‧觸控顯示裝置

110‧‧‧顯示面板

120、620‧‧‧背光模組

122‧‧‧光學板

124‧‧‧光源

126‧‧‧反射片

128‧‧‧光學膜片

130‧‧‧壓力感測結構

132、632‧‧‧第一電極

134、634‧‧‧第二電極

440、540、640、740‧‧‧中間層

650‧‧‧基板

G‧‧‧可變間距

SB‧‧‧底面

SI‧‧‧入光面

SO‧‧‧出光面

圖1至圖7分別是依照本發明的第一實施例至第七實施例的觸控顯示裝置的剖面示意圖。

圖1至圖7分別是依照本發明的第一實施例至第七實施例的觸控顯示裝置的剖面示意圖。請先參照圖1，觸控顯示裝置100包括顯示面板110、背光模組120以及壓力感測結構130。背光模組120配置在顯示面板110下方，且背光模組120包括光學板122以及配置在光學板122的一側的光源124。壓力感測結構130包括至少一第一電極132以及至少一第二電極134。所述至少一第一電極132配置在光學板122上。所述至少一第二電極134與所述至少一第一電極132重疊設置，且所述至少一第二電極134與所述至少一第一電極132之間具有可變間距G。

顯示面板110可以是任何種類的顯示面板，如液晶顯示面板，但不以此為限。背光模組120適於提供顯示所需的面光源。背光模組120可以是側邊入光式背光模組，且光學板122可以是 導光板。導光板的材質可以是玻璃、塑膠或其他適於導光的材質。進一步而言，光學板122具有入光面SI、出光面SO以及底面SB。入光面SI連接出光面SO以及底面SB，且出光面SO位於底面SB與顯示面板110之間。底面SB可以平行於出光面SO。或者，底面SB可以相對出光面SO傾斜(即楔型導光板)。在一實施例中，底面SB或出光面SO上可形成有凸出的微結構、溝槽或網點等。光源124配置在入光面SI旁。光源124發出的光束經由入光面SI進入光學板122，並且光束藉由全反射傳遞於光學板122中。

依據不同的設計需求，背光模組120可進一步包括其他元件。舉例而言，背光模組120可進一步包括反射片126。反射片126配置在底面SB下方，以將自底面SB射出的光束反射回光學板122中，從而提升光的利用率。背光模組120也可進一步包括用以容納光學板122、光源124以及反射片126的框體(未繪示)以及光學膜片128。框體具有讓面光源通過的開口。光學膜片128以及顯示面板110配置在開口上且位於出光面SO上方。光學膜片128可以是擴散片、稜鏡片或其組合。

在本實施例中，第一電極132的數量為多個，且第一電極132間格排列在出光面SO上。舉例而言，第一電極132可藉由印刷、鍍膜或是貼附等方式形成在出光面SO上。為降低第一電極132遮蔽面光源的比例，第一電極132為光可穿透的電極，如透光導電電極或金屬網格電極。透光導電電極例如是由金屬氧化物或石墨烯製作而成的電極，但不以此為限。

此外，本實施例的第二電極134例如是連續透明導電薄膜，且第二電極134配置在顯示面板110與背光模組120之間。更進一步說明，第二電極134可以配置在顯示面板110面向背光模組120的表面上。舉例而言，第二電極134可藉由印刷、鍍膜或是貼附等方式形成在顯示面板110面向背光模組120的表面上。另外，第二電極134也可以配置在顯示面板110與光學板122之間的一基板(未繪示)上或是光學膜片128，然後再貼附在顯示面板110面向背光模組120的表面上。

當使用者以觸控物(如手指或觸控筆)按壓觸控顯示裝置100時，顯示面板110與光學板122之間的距離可以改變，從而造成第二電極134與第一電極132之間的可變間距G改變。可變間距G的改變會造成第二電極134與第一電極132之間電容值的改變(電容值1/G)，因此觸控顯示裝置100可藉由電容值的改變判斷觸控顯示裝置100所受的壓力(即壓力感測)，從而實現壓力感測功能。

由於觸控感測結構120(包括第一電極132以及第二電極134)形成在觸控顯示裝置100中，因此可有效降低本實施例的觸控顯示裝置100的整體厚度以及為容納壓力感測結構120對於整體空間設計的干擾。

依據不同的設計需求，觸控顯示裝置100可進一步包括其他元件。舉例而言，觸控顯示裝置100可進一步包括用以判斷二維觸控座標的觸控感測結構(未繪示)。觸控感測結構可形成在顯 示面板110的出光面上或是內嵌於顯示面板110中，但不以此為限。

以下藉由圖2至圖7說明觸控顯示裝置的其他實施型態，其中相同元件以相同標號表示，於下便不再贅述相同元件的材質、配置關係及功效。請參照圖2，觸控顯示裝置200與觸控顯示裝置100的主要差異在於：在觸控顯示裝置200中，第一電極132配置在光學板122的底面SB上。在此架構下，第一電極132可以是光可穿透的電極或遮光電極。遮光電極例如是由金屬、合金或其組合製作而成的電極，但不以此為限。

請參照圖3，觸控顯示裝置300與觸控顯示裝置200的主要差異在於：在觸控顯示裝置300中，第二電極134是配置在光學板122下方的反射片126。具體地，本實施例以背光模組120的反射片126做為壓力感測結構130的第二電極134。換句話說，反射片126除了可用於將自底面SB射出的光束反射回光學板122中之外，還可用於壓力感測。當使用者以觸控物(如手指或觸控筆)按壓觸控顯示裝置300時，光學板122與第二電極134(即反射片126)之間的距離可以改變，從而造成第二電極134與第一電極132之間的可變間距G改變。可變間距G的改變會造成第二電極134與第一電極132之間電容值的改變(電容值1/G)，因此觸控顯示裝置300可藉由電容值的改變判斷觸控顯示裝置300所受的壓力(即壓力感測)，從而實現壓力感測功能。

請參照圖4，觸控顯示裝置400與觸控顯示裝置300的主 要差異在於觸控顯示裝置400進一步包括中間層440。中間層440配置在底面SB上，且第一電極132位於中間層440與底面SB之間。第二電極134位於中間層440下方，且第二電極134與中間層440結構上分離。中間層440的材料可以是介電材料，且中間層440的折射率較佳小於光學板122的折射率，以利光束以全反射的方式傳遞於光學板122中。

當使用者以觸控物(如手指或觸控筆)按壓觸控顯示裝置400時，觸控顯示裝置400可藉由可變間距G的改變造成之第二電極134與第一電極132之間電容值的改變判斷觸控顯示裝置400所受的壓力。在一實施例中，在壓力感測時，第二電極134可做為參考電極，而第一電極132可劃分成多個驅動電極以及多個感測電極。驅動電極與第二電極134因受壓所造成之電容值變異或電容值改變所造成之偏壓值變異或可導通之電流值變異可藉由感測電極輸出至外部的控制電路(未繪示)，從而判斷觸控物施加於觸控顯示裝置400之壓力的大小。

請參照圖5，觸控顯示裝置500與觸控顯示裝置400的主要差異在於：中間層540填充於光學板122與第二電極134之間。在此架構下，中間層540的材料可以是介電材料或是壓阻材料，且第二電極134可做為參考電極，而第一電極132可劃分成多個驅動電極以及多個感測電極。

在中間層540的材料為介電材料的架構下，間距G的改變會造成第二電極134與驅動電極之間的電容值改變，上述電容 值變異或電容值改變所造成之偏壓值變異或可導通之電流值變異可經由感測電極輸出至外部的控制電路(未繪示)，使控制電路判斷觸控物施加於觸控顯示裝置500之壓力的大小。另一方面，在中間層540的材料為壓阻材料的架構下，間距G的改變會造成中間層540的電阻值改變，從而外部的控制電路(未繪示)可依據上述電阻值變異或電阻值改變所造成之可導通之電流值變異或偏壓值變異，來判斷觸控物施加於觸控顯示裝置500之壓力的相對值。由上述，觸控顯示裝置500可依據中間層540受壓所造成的電容值或電阻值的變化，判斷觸控顯示裝置500所受之壓力，從而實現壓力感測功能。

請參照圖6，觸控顯示裝置600與觸控顯示裝置400的主要差異在於：第一電極632是連續金屬薄膜，且第一電極632配置在底面SB上，而可用以將自底面SB射出的光束反射回光學板122中。因此，背光模組620可省略反射片126。此外，第二電極634的數量為多個，且第二電極634可為光可穿透的電極或遮光電極。觸控顯示裝置600還包括基板650。基板650位於第一電極632下方，且第二電極634排列在基板650上。進一步說明，第二電極634可以是排列在基板650面向或是背向第一電極632的表面。第二電極634與基板650可以是由電路板或是可撓式電路板所組成。

在本實施例中，觸控顯示裝置600還可進一步包括中間層640。中間層640配置在基板650上，且第二電極634位於中間 層640與基板650之間。此外，中間層640與第一電極632結構上分離。中間層440的材料可以是介電材料。當使用者以觸控物(如手指或觸控筆)按壓觸控顯示裝置600時，觸控顯示裝置600可藉由可變間距G的改變造成之第二電極634與第一電極632之間電容值的改變判斷觸控顯示裝置600所受的壓力。在一實施例中，在壓力感測時，第一電極632可做為參考電極，而第二電極634可劃分成多個驅動電極以及多個感測電極。驅動電極與第一電極632因受壓所造成之電容值變異或電容值改變所造成之偏壓值變異或可導通之電流值變異可藉由感測電極輸出至外部的控制電路(未繪示)，從而判斷觸控物施加於觸控顯示裝置600之壓力的大小。

請參照圖7，觸控顯示裝置700與觸控顯示裝置600的主要差異在於：中間層740填充於第一電極632與基板650之間。在此架構下，中間層740的材料可以是介電材料或是壓阻材料，且第一電極632可做為參考電極，而第二電極634可劃分成多個驅動電極以及多個感測電極。

在中間層740的材料為介電材料的架構下，間距G的改變會造成第一電極632與驅動電極之間的電容值改變，上述電容值變異或電容值改變所造成之偏壓值變異或可導通之電流值變異可經由感測電極輸出至外部的控制電路(未繪示)，使控制電路判斷觸控物施加於觸控顯示裝置700之壓力的大小。另一方面，在中間層740的材料為壓阻材料的架構下，間距G的改變會造成中間 層740的電阻值改變，從而外部的控制電路(未繪示)可依據上述電阻值變異或電阻值改變所造成之可導通之電流值變異，來判斷觸控物施加於觸控顯示裝置700之壓力的相對值。由上述，觸控顯示裝置700可依據中間層740受壓所造成的電容值或電阻值的變化，判斷觸控顯示裝置700所受之壓力，從而實現壓力感測功能。

綜上所述，由於觸控感測結構形成觸控顯示裝置中，因此可有效降低本發明實施例的觸控顯示裝置的整體厚度以及為容納壓力感測結構對於整體空間設計的干擾。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧觸控顯示裝置

110‧‧‧顯示面板

120‧‧‧背光模組

122‧‧‧光學板

124‧‧‧光源

126‧‧‧反射片

128‧‧‧光學膜片

130‧‧‧壓力感測結構

132‧‧‧第一電極

134‧‧‧第二電極

G‧‧‧可變間距

SB‧‧‧底面

SI‧‧‧入光面

SO‧‧‧出光面

Claims (12)

1. 一種觸控顯示裝置，包括：一顯示面板；一背光模組，配置在該顯示面板下方，且該背光模組包括一光學板以及一配置在該光學板的一側的光源；以及一壓力感測結構，包括至少一第一電極以及至少一第二電極，該至少一第一電極配置在該光學板上，該至少一第二電極與該至少一第一電極重疊設置，且該至少一第二電極與該至少一第一電極之間具有一可變間距，其中，該光學板具有一入光面、一出光面以及一底面，該至少一第一電極的數量為多個，且該些第一電極間格排列在該出光面與該底面的其中一者上。
2. 如申請專利範圍第1項所述的觸控顯示裝置，其中該光學板是一導光板，且該入光面連接該出光面以及該底面，且該出光面位於該底面與該顯示面板之間，該光源配置在該入光面旁。
3. 如申請專利範圍第1項所述的觸控顯示裝置，其中該至少一第二電極是一連續透明導電薄膜，且該第二電極配置在該顯示面板面向該背光模組的表面上。
4. 如申請專利範圍第1項所述的觸控顯示裝置，其中該至少一第二電極是一配置在該光學板下方的一反射片。
5. 如申請專利範圍第4項所述的觸控顯示裝置，其中該些第一電極間格排列在該底面上，該觸控顯示裝置更包括： 一中間層，配置在該底面上，且該些第一電極位於該中間層與該底面之間，該第二電極位於該中間層下方，且該第二電極與該中間層結構上分離。
6. 如申請專利範圍第5項所述的觸控顯示裝置，其中該中間層的折射率小於該光學板的折射率。
7. 如申請專利範圍第4項所述的觸控顯示裝置，其中該些第一電極間格排列在該底面上，該觸控顯示裝置更包括：一中間層，填充於該光學板與該第二電極之間。
8. 如申請專利範圍第7項所述的觸控顯示裝置，其中該中間層的材料是介電材料或是壓阻材料，且該中間層的折射率小於該光學板的折射率。
9. 一種觸控顯示裝置，包括：一顯示面板；一背光模組，配置在該顯示面板下方，且該背光模組包括一光學板以及一配置在該光學板的一側的光源；一壓力感測結構，包括至少一第一電極以及至少一第二電極，該至少一第一電極配置在該光學板上，該至少一第二電極與該至少一第一電極重疊設置，且該至少一第二電極與該至少一第一電極之間具有一可變間距；以及一基板，位於該第一電極下方，該些第二電極排列在該基板上， 其中，該光學板具有一入光面、一出光面以及一底面，該至少一第一電極是一連續金屬薄膜，且該第一電極配置在該底面上，該至少一第二電極的數量為多個。
10. 如申請專利範圍第9項所述的觸控顯示裝置，更包括：一中間層，配置在該基板上，該些第二電極位於該基板面向該第一電極的表面上，且該些第二電極位於該中間層與該基板之間，該中間層與該第一電極結構上分離。
11. 如申請專利範圍第9項所述的觸控顯示裝置，更包括：一中間層，填充於該第一電極與該基板之間。
12. 如申請專利範圍第11項所述的觸控顯示裝置，其中該中間層的材料是介電材料或是壓阻材料。