CN101593059B - 触控面板、其触控检测方法及具有触控功能的显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种触控面板，其适于检测触控点的触碰位置。此触控面板包括基板以及至少一第一方向检测装置。第一方向检测装置配置于基板的第一方向上以检测触控点的第一方向坐标。每个第一方向检测装置包括第一形变感应装置以及第二形变感应装置。第一形变感应装置因应触控点的产生而于第一方向上产生变形，且因变形提供第一变量；第二形变感应装置因应触控点的产生而于第一方向上产生变形，且因变形而提供第二变量，而第一方向坐标则由第一变量与第二变量所决定。本发明同时公开一种触控面板的触控监测方法及具有触控功能的显示装置。

Description

触控面板、其触控检测方法及具有触控功能的显示装置

技术领域

本发明涉及触控检测领域，且特别是有关于一种触控面板、其触控检测方法及具有触控功能的显示装置。

背景技术

随着科技的进步，平面显示装置(例如，液晶显示装置)因其具有高画质、体积小、重量轻及应用范围广等优点，而被广泛地应用于移动电话、笔记本电脑、桌上型显示装置以及电视等消费性电子产品，并已经逐渐取代传统的阴极射线管显示装置而成为显示装置的主流。

触控面板提供了一个新的人机互动的界面，其在使用上更直觉、更符合人性。而将触控面板整合至平面显示装置上，可取代传统的输入装置，使其更直接、更符合人性。但，现有将触控面板整合至平面显示装置的技术一般是直接将触控面板贴覆在平面显示装置上，而现有的触控面板所采用的感应元件由多层材质叠加而成，因此整个触控面板的厚度无法得到有效地降低，并连带地使得整个平面显示装置的厚度也无法得到有效地降低。再者，触控面板也降低了平面显示装置的光穿透率与其他的光学表现，从而影响平面显示装置的视觉效果。

此外，现有的触控面板大都需要利用平面印刷技术或涂覆技术将多层材质叠加的感测元件设置于整个触控面板上，因此没有掌握平面印刷技术或涂覆技术的厂商难以进入触控检测领域。

发明内容

本发明的目的就是在提供一种具有较薄厚度且较低成本的触控面板。

本发明的再一目的是提供一种触控检测方法，其适于执行于上述的触控面板。

本发明的又一目的是提供一种具有触控功能的显示装置，其具有较薄的厚度、较高的光穿透率与更好的光学表现。

本发明的一个实施例提出一种触控面板，其适于检测一触控点的触碰位置。触控面板包括基板以及至少一第一方向检测装置。第一方向检测装置配置于基板的第一方向上以检测触控点的第一方向坐标。且每个第一方向检测装置包括第一形变感应装置以及第二形变感应装置。第一形变感应装置因应触控点的产生而于第一方向上产生变形，且因变形提供第一变量；第二形变感应装置因应触控点的产生而于第一方向上产生变形，且因变形而提供第二变量，其中，第一方向坐标由第一变量与第二变量所决定。

在本发明的较佳实施例中，上述的触控面板进一步包括至少一第二方向检测装置，其配置于基板的第二方向上以检测触控点的第二方向坐标。且每个第二方向检测装置包括第三形变感应装置及第四形变感应装置。第三形变感应装置因触控点的产生而于第二方向上产生变形，且因变形而提供第三变量；第四形变感应装置因应触控点的产生而于第二方向上产生变形，且因变形而提供第四变量，其中，第二方向坐标由第三变量与第四变量所决定。

在本发明的较佳实施例中，上述的第一方向坐标由第一变量与第二变量的比值所决定，而第二方向坐标由第三变量与第四变量的比值所决定。

本发明的另一个实施例提出一种适于检测一物体的触碰位置的触控面板，其包括基板以及配置于基板上的变形对。上述变形对在物体触碰触控面板时会在第一方向上产生形状变化，其中，触控面板根据上述变形对在第一方向上的形状变化而对应产生的变化结果以判断物体在触控面板的第一方向上的触碰位置。

在本发明的较佳实施例中，上述的触控面板进一步包括另一变形对，其设置于基板的第二方向上，并在物体触碰基板时于第二方向上产生形状变化。其中，触控面板根据上述变形对在第二方向上的形状变化而对应产生的变化结果以判断物体于触控面板的第二方向上的触碰位置。

本发明的又一个实施例提出一种触控检测方法，其执行于触控面板中以检测触控点的触碰位置。上述触控面板包括基板及配置于基板上的至少一第一方向检测装置，且每个第一方向检测装置包括第一形变感应装置及第二形变感应装置。上述触控检测方法包括：检测第一形变感应装置因于第一方向所生的形变而得的第一变量；检测第二形变感应装置因于第一方向所生的形变而得的第二变量；以及依据第一变量及第二变量而决定触控点于第一方向上的第一方向坐标。

本发明的再一个实施例提出一种具有触控功能的显示装置，其包括基板、第一形变感应装置、第二形变感应装置及处理器。第一形变感应装置因应触控点的产生而于第一方向上产生变形，且其因变形而提供第一变量。第二形变感应装置因应触控点的产生而于第一方向上产生变形，且其因变形而提供第二变量。处理器电性耦接至第一形变感应装置及第二形变感应装置，且根据第一变量与第二变量间的关系而判断触控点的第一方向坐标。

在本发明的较佳实施例中，上述的显示装置为液晶显示装置，而上述基板为液晶显示装置的薄膜晶体管基板或彩色滤光片基板。

本发明的另一个实施例提出一种具有触控功能的显示装置，其包括基板、设置于基板上的变形对以及处理单元。变形对于物体触碰显示装置时会产生形状变化，而处理单元检测变形对的形状变化以判断物体于显示装置上的触碰位置。

本发明利用设置于基板上的形变感应装置作为感测元件，其并不需要在整个触控面板上设置感测元件，因此，本发明的触控面板结构简单、厚度较薄且成本较低。此外，本发明的显示装置可直接将形变感应装置设置于显示装置的基板上，从而使显示装置具有触控功能，其不需要额外地设置触控面板，因此，本发明的显示装置厚度较薄、结构简单、成本较低、光穿透率也较高、且其他的光学表现亦更加优异。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

图1绘示为本发明一实施例所提出的一种触控面板的示意图；

图2绘示为本发明一实施例所提出的一种处理器检测形变感应装置的形变量时所用电路的电路方块图；

图3绘示为本发明另一实施例所提出的一种处理器检测形变感应装置的形变量时所用电路的电路方块图；

图4绘示为本发明一实施例所提出的一种处理器获得触控面板的触控点的第一方向坐标的方法的示意图；

图5绘示为本发明一实施例所提出的一种处理器获得触控面板的触控点的第二方向坐标的方法的示意图；

图6绘示为本发明一实施例所提出的一种触控检测方法的流程图；

图7绘示为本发明一实施例所提出的一种显示装置的示意图。

其中，附图标记

100：触控面板

101：触控点

110：基板

120：第一方向检测装置

121：第一形变感应装置

126：第二形变感应装置

130：第二方向检测装置

131：第三形变感应装置

136：第四形变感应装置

150、210、220：处理器

180：第一方向

190：第二方向

201、206：形变感应装置

211：定电压源

212：电流检测器

221：定电流源

222：电压检测器

X(0)、X(1)、X(2)…X(n)、X(-1)、X(-2)…X(-n)：第一虚拟感测线

Y(0)、Y(1)、Y(2)…Y(n)、Y(-1)、Y(-2)…Y(-n)：第二虚拟感测线

300：显示装置

310：薄膜晶体管基板

320：彩色滤光片基板

330：液晶层

具体实施方式

参见图1，其绘示出本发明一实施例所提出的一种触控面板100的示意图。触控面板100适于检测一物体触碰触控面板100所产生的一触控点101的触碰位置。此触控面板100包括基板110、至少一第一方向检测装置120、至少一第二方向检测装置130以及处理器150。第一方向检测装置120配置于基板110的第一方向180(在本实施例中为X方向)上以检测触控点101的第一方向坐标(在本实施例中即X坐标)。第二方向检测装置130配置于基板110的第二方向190(在本实施例中为Y方向)上以检测触控点101的第二方向坐标(在本实施例中即Y坐标)。基板110为透明基板，例如玻璃基板。当然，基板110亦可为非透明基板，从而使触控面板100可应用于其他的领域，例如其可作为笔记本电脑的触控屏。

第一方向检测装置120包括第一形变感应装置121及第二形变感应装置126，较佳分别沿第一方向180配置于基板110的相对两边缘或角落。第一形变感应装置121因应触控点101的产生而于第一方向180上产生变形，且其因变形而提供第一变量ε_x+。第二形变感应装置126因应触控点101的产生而于第一方向180上产生变形，且其因变形而提供第二变量ε_x-。

第二方向检测装置130包括第三形变感应装置131及第四形变感应装置136，较佳分别沿第二方向190配置于基板110的相对两边缘或角落。第三形变感应装置131因应触控点101的产生而于第二方向190上产生变形，且其因变形而提供第三变量ε_y+。第四形变感应装置136因应触控点101而于第二方向190上产生变形，且其因变形而提供第四变量ε_y-。其中，触控点101的第一方向坐标由第一变量ε_x+与第二变量ε_x-间的关系所决定，例如由两者的比值所决定；而触控点101的第二方向坐标由第三变量ε_y+与第四变量ε_y-间的关系所决定，例如由两者的比值所决定。

在一个较佳实施例中，第一形变感应装置121、第二形变感应装置126、第三形变感应装置131及第四形变感应装置136均为应变计(Strain Gage)或线路结构，例如电阻式应变计。这些形变感应装置121、126、134与136分别因应触控点101的产生而于第一方向或第二方向或同时在两方向上产生变形。而第一变量ε_x+、第二变量ε_x-、第三变量ε_y+及第四变量ε_y-分别对应为第一形变感应装置121、第二形变感应装置126、第三形变感应装置131及第四形变感应装置136的形变量，且其可通过分别检测这些形变感应装置的电阻变化量而得到。

处理器150分别电性耦接至第一形变感应装置121、第二形变感应装置126、第三形变感应装置131及第四形变感应装置136，以接收第一变量ε_x+、第二变量ε_x-、第三变量ε_y+及第四变量ε_y-，并依据第一变量ε_x+、第二变量ε_x-、第三变量ε_y+及第四变量ε_y-而得到触控点101的第一方向坐标及第二方向坐标。以下将具体介绍处理器检测形变感应装置的形变量的方式。

参见图2，其绘示本发明一实施例所提出的一种处理器检测形变感应装置的形变量时所用电路的电路方块图。在本实施例中，形变感应装置201与处理器210电性耦接，且处理器210利用定电压源211及电流检测器212来检测形变感应装置201的电阻变化量。定电压源211电性耦接至形变感应装置201而提供一固定的电压至形变感应装置201，而电流检测器212电性耦接至形变感应装置201而检测流经形变感应装置201的电流。处理器210通过定电压源211及电流检测器212而检测出形变感应装置201的电阻值。当形变感应装置201产生变形时，其电阻值相应产生变化，因此处理器210可检测出形变感应装置201的电阻变化量，从而得到形变感应装置201的形变量。必须说明的是，虽然定电压源211与电流检测器212在本实施例中都被设置于处理器210之中，但实际上这两者都可以被单独设置在处理器210之外而成为各自独立的电路元件。

参见图3，其绘示本发明另一实施例所提出的一种处理器检测形变感应装置的形变量时所用电路的电路方块图。在本实施例中，形变感应装置206与处理器220电性耦接，且处理器220包括定电流源221及电压检测器222。定电流源221电性耦接至形变感应装置206而提供一固定的电流至形变感应装置206，而电压检测器222电性耦接至形变感应装置206而检测形变感应装置206上的电压。处理器220通过定电流源221及电压检测器222而检测出形变感应装置206的电阻值。当形变感应装置206产生变形时，其电阻值相应产生变化，因此处理器220可检测出形变感应装置206的电阻变化量，从而得到形变感应装置206的形变量。同样的，虽然定电流源221与电压检测器222在本实施例中都被设置于处理器220之中，但实际上这两者都可以被单独设置在处理器220之外而成为各自独立的电路元件。

以下将具体介绍处理器获得触控点的第一方向坐标及第二方向坐标的方式。请一并参见图1及4，其中图4绘示本发明一实施例所提出的一种处理器获得触控面板的触控点的第一方向坐标的方式的示意图。触控面板100可定义为由多条第一虚拟感测线X(n)...X(2)、X(1)、X(0)及X(-1)、X(-2)...X(-n)所构成，其分别沿第一方向180相互平行配置且分别沿第二方向190延伸。图1所示的处理器150接收第一形变感应装置121所提供的第一变量ε_x+及第二形变感应装置126所提供的第二变量ε_x-后，对其进行处理从而得到两者的比值，例如ε_x+/ε_x-。然后，处理器150依据一预先设定的坐标对应表及第一变量ε_x+与第二变量ε_x-的比值ε_x+/ε_x-，从而判断出触控点101的第一方向坐标。具体地，当第一变量ε_x+与第二变量ε_x-的比值ε_x+/ε_x-＝1，则处理器150判定触控点101位于第一虚拟感测线X(0)上；当第一变量ε_x+与第二变量ε_x-的比值ε_x+/ε_x-＞1，则处理器150判定触控点101位于第一虚拟感测线X(0)与X(n)之间的一第一虚拟感测线上，例如当ε_x+/ε_x-＝1.1时，则判定触控点101位于第一虚拟感测线X(1)上；当第一变量ε_x+与第二变量ε_x-的比值ε_x+/ε_x-＜1，则处理器150判定触控点101位于第一虚拟感测线X(0)与X(-n)之间的一第一虚拟感测线上，例如当ε_x+/ε_x-＝0.9时，则判定触控点101位于第一虚拟感测线X(-1)。

类似地，请一并参见图1及5，其中图5绘示本发明一实施例所提出的一种处理器获得触控面板的触控点的第二方向坐标的方式的示意图。其中，触控面板100可定义为由多条第二虚拟感测线Y(n)…Y(2)、Y(1)、Y(0)及Y(-1)、Y(-2)…Y(-n)所构成，其分别沿第二方向190相互平行配置且分别沿第一方向180延伸。图1所示的处理器150接收第三形变感应装置131所提供的第三变量ε_y+及第四形变感应装置136所提供的第四变量ε_y-后，对其进行处理从而得到两者的比值，例如ε_y+/ε_y-。然后，处理器150根据预定设定的坐标对应表及第三变量ε_y+与第四变量ε_y-的比值ε_y+/ε_y-，从而判断出触控点101的第二方向坐标。具体地，当第三变量ε_y+与第四变量ε_y-的比值ε_y+/ε_y-＝1，则处理器150判定触控点101位于第二虚拟感测线Y(0)上；当第三变量ε_y+与第四变量ε_y-的比值ε_y+/ε_y-＞1，则处理器150判定触控点101位于第二虚拟感测线Y(0)与Y(n)之间的一第二虚拟感测线上，例如当ε_y+/ε_y-＝1.1时，则判定触控点101位于第二虚拟感测线Y(1)上；当第三变量ε_y+与第四变量ε_y-的比值ε_y+/ε_y-＜1，则处理器150判定触控点101位于第二虚拟感测线Y(0)与Y(-n)之间的一第二虚拟感测线上，例如当ε_y+/ε_y-＝0.9时，则判定触控点101位于第二虚拟感测线Y(-1)。

也就是说，本发明的触控面板利用设置在基板上的两变形物所组成的一变形对在物体触碰触控面板所产生的形状变化来判断物体于触控面板上的触碰位置。除了某一特定方向的触碰位置判断之外，进一步的，此种设计可以同时被运用在判断触控面板发二维平面上的物体触碰位置。

请参阅图6，其绘示本发明一实施例所提出的一种触控检测方法的流程图。本发明的触控检测方法适于执行于图1所示的触控面板100以检测触控点101的触碰位置。上述触控检测方法包括：检测第一形变感应装置121因于第一方向180所产生的形变而得的第一变量ε_x+；检测第二形变感应装置126因于第一方向180所产生的形变而得的第二变量ε_x-；以及依据第一变量ε_x+及第二变量ε_x-而决定触控点101于第一方向180的第一方向坐标。

此外，上述的触控检测方法还进一步包括：检测第三形变感应装置131因于第二方向190所生的形变而得的第三变量ε_y+；检测第四形变感应装置136因于第二方向190所生的形变而得的第四变量ε_y-；以及依据第三变量ε_y+及第四变量ε_y-而决定触控点101于第二方向190上的第二方向坐标。

此外，本发明还提供一种具有触控功能的显示装置。请参阅图7，其绘示本发明一实施例所提出的一种显示装置的示意图。上述显示装置300可为一液晶显示装置，其包括薄膜晶体管(thin-film transistor，TFT)基板310、彩色滤光片(color filter，CF)基板320及夹设于两基板间的液晶层330。薄膜晶体管基板310或彩色滤光片基板320可具有图1所示的触控面板100的结构，从而使显示装置300具有触控功能。且图1所示的第一形变感应装置121、第二形变感应装置126、第三形变感应装置131及第四形变感应装置136可设置于薄膜晶体管基板310的相对于彩色滤光片基板320的表面上，或者是设置在彩色滤光片基板320的相对于薄膜晶体管基板310的表面上。当然，本领域技术人员亦可知，上述形变感应装置亦可设置于一外挂基板上，然后将外挂基板贴附于薄膜晶体管基板310或彩色滤光片基板320上。此外，本领域技术人员亦可知，上述显示装置300也可为一采用COA技术的液晶显示装置，其将薄膜晶体管与彩色滤光片整合于同一片基板上。

综上所述，本发明利用设置于基板上的形变感应装置作为感测元件，其并不需要在整个触控面板上设置感测元件，因此，本发明实施例所提供的触控面板结构简单、厚度较薄且成本较低。此外，显示装置可直接将形变感应装置设置于显示装置的薄膜晶体管基板或彩色滤光片基板上，从而使显示装置具有触控功能，其不需要额外地设置触控面板，因此，本发明实施例所提供的显示装置厚度较薄、结构简单、成本较低、其穿透率也较高。此外，由于本发明实施例所提供的显示装置不需要设置额外的触控面板且亦不存在于额外设置的触控面板与显示装置间产生空隙的问题，因此，本发明实施例所提供的显示装置的其他光学表现亦变得更加优异。

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当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所附的权利要求的保护范围。

Claims (16)

1.一种触控面板，适于检测一触控点的触碰位置，其特征在于，包括：

一基板；以及

至少一第一方向检测装置，配置于该基板的一第一方向上以检测该触控点的一第一方向坐标，且该第一方向检测装置包括：

一第一形变感应装置，因应该触控点的产生而于该第一方向上产生并提供一第一变量；以及

一第二形变感应装置，因应该触控点的产生而于该第一方向上产生并提供一第二变量；

其中，该第一方向坐标由该第一变量与该第二变量所决定；

至少一第二方向检测装置，配置于该基板的一第二方向上以检测该触控点的一第二方向坐标，且该第二方向检测装置包括：

一第三形变感应装置，因应该触控点的产生而于该第二方向上产生并提供一第三变量；以及

一第四形变感应装置，因应该触控点的产生而于该第二方向上产生并提供一第四变量；

其中，该第二方向坐标由该第三变量与该第四变量所决定。

2.根据权利要求1所述的触控面板，其特征在于，该第一方向坐标由该第一变量与该第二变量的比值所决定，而该第二方向坐标由该第三变量与该第四变量的比值所决定。

3.根据权利要求1所述的触控面板，其特征在于，该第一形变感应装置、该第二形变感应装置、该第三形变感应装置及该第四形变感应装置为应变计或线路结构。

4.根据权利要求3所述的触控面板，其特征在于，该第一变量、该第二变量、该第三变量及该第四变量分别为该第一形变感应装置、该第二形变感应装置、该第三形变感应装置及该第四形变感应装置的形变量。

5.根据权利要求4所述的触控面板，其特征在于，该第一形变感应装置、该第二形变感应装置、该第三形变感应装置及该第四形变感应装置的形变量分别由检测该第一形变感应装置、该第二形变感应装置、该第三形变感应装置及该第四形变感应装置的电阻变化量而得。

6.根据权利要求1所述的触控面板，其特征在于，该基板为玻璃基板。

7.一种触控面板，适于检测一物体的触碰位置，其特征在于，包括：

一基板；以及

一变形对，设置于该基板上，该变形对于该物体触碰该触控面板时会在一第一方向上产生形状变化；

其中，该触控面板根据该变形对在该第一方向上的形状变化而对应产生的变化结果以判断该物体于该触控面板的该第一方向上的触碰位置；

另一变形对，该另一变形对设置在该基板的一第二方向上，并在该物体触碰该基板时于该第二方向上产生形状变化，其中，该触控面板根据该变形对在该第二方向上的形状变化而对应产生的变化结果以判断该物体于该触控面板的该第二方向上的触碰位置。

8.根据权利要求7所述的触控面板，其特征在于，该变形对包括二变形物。

9.根据权利要求7所述的触控面板，其特征在于，该变形对由应变计或线路结构所组成。

10.一种触控检测方法，执行于一触控面板以检测一触控点的触碰位置，该触控面板包括一基板及配置于该基板上的至少一第一方向检测装置，且每个第一方向检测装置包括一第一形变感应装置及一第二形变感应装置；其特征在于，该触控检测方法包括：

检测该第一形变感应装置因于一第一方向所生的形变而得的一第一变量；

检测该第二形变感应装置因于该第一方向所生的形变而得的一第二变量；以及

依据该第一变量及该第二变量而决定该触控点于该第一方向上的一第一方向坐标；

该触控面板进一步包括配置于该基板上的至少一第二方向检测装置，且每个第二方向检测装置包括一第三形变感应装置及一第四形变感应装置；该触控检测方法进一步包括：

检测该第三形变感应装置因于该第二方向所生的形变而得的一第三变量；

检测该第四形变感应装置因于该第二方向所生的形变而得的一第四变量；以及

依据该第三变量及该第四变量而决定该触控点于该第二方向上的一第二方向坐标。

11.根据权利要求10所述的触控检测方法，其特征在于，该第一方向坐标由该第一变量与该第二变量的比值所决定，而该第二方向坐标由该第三变量与该第四变量的比值所决定。

12.根据权利要求10所述的触控检测方法，其特征在于，该第一形变感应装置、该第二形变感应装置、该第三形变感应装置及该第四形变感应装置为电阻式应变计或线路结构，其中该第一变量、该第二变量、该第三变量及该第四变量分别为该第一形变感应装置、该第二形变感应装置、该第三形变感应装置及该第四形变感应装置的电阻变量。

13.一种具有触控功能的显示装置，包括：

一基板；

一第一形变感应装置，因应该触控点的产生而于一第一方向上产生变形，且该第一形变感应装置因变形而提供一第一变量；

一第二形变感应装置，因应该触控点的产生而于该第一方向上产生变形，且该第一形变感应装置因变形而提供一第二变量；以及

一处理器，电性耦接至该第一形变感应装置及该第二形变感应装置，且该处理器根据该第一变量与该第二变量间的关系而判断该第一方向坐标；

一第三形变感应装置，因应该触控点的产生而于一第二方向上产生变形，且该第三形变感应装置因变形而提供一第三变量；以及

一第四形变感应装置，因应该触控点的产生而于该第二方向上产生变形，且该第一形变感应装置因变形而提供一第四变量；

其中，该处理器电性耦接至该第三形变感应装置及该第四形变感应装置，且该处理器根据该第三变量与该第四变量间的关系而判断该第二方向坐标。

14.根据权利要求13所述的具有触控功能的显示装置，其特征在于，该显示装置为一液晶显示装置，而该基板为该液晶显示装置的一薄膜晶体管基板或一彩色滤光片基板。

15.根据权利要求14所述的具有触控功能的显示装置，其特征在于，该第一形变感应装置、该第二形变感应装置、该第三形变感应装置及该第四形变感应装置设置于该薄膜晶体管基板的相对于该彩色滤光片基板的一表面上，或者设置在该彩色滤光片基板的相对于该薄膜晶体管基板的一表面上，或者设置于一外挂基板上，再将该外挂基板贴附于该薄膜晶体管基板或者彩色滤光片基板上。

16.一种具有触控功能的显示装置，其特征在于，包括：

一基板；

一变形对，设置于该基板上，该变形对于一物体触碰该显示装置时会产生形状变化；以及

一处理单元，检测该变形对的形状变化以判断该物体于该显示装置上的触碰位置。

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