CN102279687B - 触控面板与其应用的触控式显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种触控面板与其应用的触控式显示装置。该触控面板包括第一基板、感测电极结构、第二基板与屏蔽层。第一基板与第二基板平行设置。感测电极结构设置在第一基板上，其中，感测电极结构与一外部物件形成第一电容。屏蔽层设置在第二基板上，并连接至一接地端，其中，屏蔽层与感测电极结构形成一第二电容。第二电容与第一电容的变异值用以侦测该外部物件的一触控动作。

Description

触控面板与其应用的触控式显示装置

技术领域

本发明涉及一种触控面板，且特别是涉及一种触控面板与其应用的触控式显示装置。

背景技术

从iPhone、Surface到Windows 7，多点触控俨然成为取代键盘、鼠标的新兴人机界面。要实现多点触控功能功能，在技术上必须整合触控感测与控制、硬件驱动及应用程式的人机界面设计，但是最重要的还是需要具有符合的触控面板方可达到。目前触控面板的应用范围相当广泛，包括(1)可携式的资讯、消费性电子及通讯产品(2)金融或商业用途(3)工业用途(4)公共资讯用途等。

以现阶段来说，触控技术无疑是最火红的产品，其挟带着可多点触控、寿命长、高穿透度等优点，让触控技术具有潜力成为未来几年的明日之星。然而，由于触控面板是通过使用者手指进行表面电容的感应变化，在季节性、习惯性需要穿戴手套的使用者而言，需将手套取下才可进行触控动作，造成使用繁琐的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种触控面板与其应用的触控式显示装置，其可侦测带电性或不带电性的物件的触控动作，因此不论使用者是否配戴手套或是使用触控笔皆可操作触控面板。

根据本发明的一方面，提出一种触控面板，其包括第一基板、第二基板、感测电极结构与屏蔽层。第一基板与第二基板平行设置。感测电极结构设置在第一基板上，其中，感测电极结构与一外部物件形成第一电容。屏蔽层设置在第二基板上，并连接至一接地端，其中，屏蔽层与感测电极结构形成第二电容。第二电容与第一电容的变异值用以侦测该外部物件的一触控动作。

根据本发明的另一方面，提出一种触控式显示装置，其包括第一基板、第二基板、第三基板、感测电极结构、屏蔽层与液晶层。第二基板平行第一基板。第三基板平行第二基板，并具有主动像素阵列结构。液晶层设置在第二基板与第三基板之间。感测电极结构设置在第一基板上，其中，感测电极结构与一外部物件形成第一电容。屏蔽层设置在第二基板上，并连接至一接地端，其中，屏蔽层与感测电极结构形成第二电容。第二电容与第一电容的变异值用以侦测该外部物件的一触控动作。

为让本发明的上述内容能更明显易懂，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为依照本发明较佳实施例的一种触控面板的示意图；

图2为图1的触控面板外表面具有保护结构的示意图；

图3为依照本发明较佳实施例的一种触控式显示装置的示意图。

主要元件符号说明

1：触控面板

10：第一基板

12：第二基板

14：感测电极结构

16：屏蔽层

18：间隙层

20：装饰保护层

142：第一电极图案层

144：第二电极图案层

200：触控式显示装置

210：第三基板

212：主动像素阵列结构

214：彩色滤光结构

218：液晶层

OB₁：手指

OB₂：触控笔

C₁：第一电容

C₂：第二电容

具体实施方式

请参照图1，其为依照本发明较佳实施例的一种触控面板的示意图。如图1所示，触控面板1包括第一基板10、第二基板12、感测电极结构14与屏蔽层16。第一基板10与第二基板12平行设置。感测电极结构14设置在第一基板10上，其中，感测电极结构14可与外部物件，例如是手指OB₁或带电性的触控笔，形成第一电容C₁。屏蔽层16具有导电的特性，其设置在第二基板12上，并连接至一接地端，其中，屏蔽层16与感测电极结构14形成第二电容C₂。第二电容C₂与第一电容C₁的变异值用以侦测外部物件的触控动作。

以手指OB₁为例，当手指OB₁与第一基板10(或感测电极结构14)的距离改变时，第一电容C₁会产生变异，其变异值越大代表触控的变化也越明显。当手指OB₁按压第一基板10并使之变形时，第二电容C₂也会跟着产生变异，因此当按压时，主要的电容变异来源为第一电容C₁与第二电容C₂。

然而，当使用者戴着手套或使用绝缘的触控笔OB₂进行触控或按压时，并无法产生第一电容C₁的效应，因此，此时电容变异主要是由第二电容C₂所主导。第二电容C₂的大小与间距d有关，当第一基板10受压使其与第二基板12的间距d变小时，电容值变大。因此，在外部物件为绝缘体的情形下，本实施例的触控面板1可直接通过第二电容C₂变异的大小去推估触控按压的程度以及判断触控面板1上的触控动作。以下针对本实施例触控面板1各元件逐一介绍。

第一基板10与第二基板12各为透明基板，其材质可为玻璃、压克力或树脂等材料。另外，为增加第一基板10与第二基板12的结构挠性，亦即使第一基板10与第二基板12具有可被按压变形的特征，较佳地，第一基板10与第二基板12可为薄膜形式的结构，如此也可有效降低触控面板1整体的厚度。

如图1所示，第一基板10与第二基板12之间以一间隙层18分隔开来。此间隙层18较佳为一弹性结构，例如：填入气体(一般为空气)或是洒布、涂布透明弹性物质如硅油、硅胶等介质至第一基板10与第二基板12之间。此弹性结构除了可适当维持第一基板10与第二基板12的间距d外，也提供第一基板10与第二基板12变形的空间。

如图1所示，感测电极结构14与屏蔽层16为面对面配置，然而本实施例并不局限于此。感测电极结构14与屏蔽层16也可为背对背或是朝同一方向设置。

在实际应用时，第一基板10与感测电极结构14所构成的触控结构可为表面式电容结构、投射式电容结构或其他种类的电容结构。以表面式电容与投射式电容结构为例。表面式电容是在基板表面镀上一层氧化金属，由四个角落提供电压并在基板表面形成均匀电场，利用人体手指与电场之间的静电反应所产生的电容变化来检测输入座标。投射式电容为增加两组存在不同平面又相互垂直的透明导线与驱动线所构成，由于X、Y座标的侦测架构在不同表面，其相交处为一电容节点，当电流经驱动线通过其中之一的导线时，另一层导线即与侦测电容值变化的电子回路相通。

本实施例中，感测电极结构14包括第一电极图案层142与第二电极图案层144。第一电极图案层142与第二电极图案层144用以侦测触控动作于两个相互垂直方向上的座标位置，例如：触控动作发生位置的X座标与Y座标。第一电极图案层142与第二电极图案层144可以是位于第一基板10上的不同层位置或是共平面设置(两个电极图案层的交接处可利用绝缘层分隔)。另外，附图中的电极图案是以菱形为例，然而并不限定本实施例，电极图案也可为其他形状，如正方形、长方形、椭圆形等。

一般手指感应出的电容增加量为5pF。本实施例中，当第一基板10与第二基板12的间距d为50um，而电极图案的菱形的斜变为5mm的设计规格下，当间距d的形变差异有20um时，因为此形变差异所造成的电容增加量约为5pF，此与一般利用手指感应出的电容增加量非常接近，因此可提供接近于手指触控的触控环境。

屏蔽层16与感测电极结构14的材质为透明导电材料，例如为常见的氧化铟锡(Indium Tin Oxide，ITO)。较佳地，此屏蔽层16可为具有特定图样的结构，以增加屏蔽层16与感测电极结构14之间的电容效应，提升触控侦测的敏感度。较佳地，屏蔽层16的图样是根据感测电极结构14的电极图案所决定。另外，值得一提的是，本实施例的屏蔽层16为一接地状态，因此当外部电子杂讯从第二基板12外侧进入触控面板1时，屏蔽层16同时具有隔绝外来杂讯的功能，此功能尤其有助于与其他结构组合时的电磁防护效能，之后将附图说明。

请参照图2，其是图1的触控面板外表面具有保护结构的示意图。如图2所示，触控面板1还具有一装饰保护层20。此装饰保护层20设置(例如以贴附的方式形成)在第一基板10的外表面，较佳地，可设置在相反感测电极结构14的一侧以避免与电极材料直接接触。装饰保护层20的材质较佳可为一透明弹性材料。装饰保护层20除了提供第一基板10保护功能外，当第一基板10的厚度较小时，贴附在第一基板10侧的装饰保护层20可使结构加厚，以有效增加第一基板10侧的形变差异量。另外，装饰保护层20还可根据产品需求设计出装饰的图样，例如以颜色、线条、色块、图案等设计使产品外观更为出色。

本实施例的触控面板1还可应用在其他装置中。请参照图3，其是依照本发明较佳实施例的一种触控式显示装置的示意图。如图3所示，触控式显示装置200除了包括上述触控面板1的第一基板10、第二基板12、感测电极结构14、屏蔽层16与间隙层18外，更包括一第三基板210平行第二基板12设置。第三基板210实质上可为一主动阵列基板，具有一主动像素阵列结构212。主动像素阵列结构212包括多个以阵列形式排列的像素开关(如薄膜晶体管)、信号线(如数据线与扫描线)与像素电极等，以控制影像像素的显示。

另外，触控式显示装置200的第二基板12实质上则可为一彩色滤光基板，其包括一彩色滤光结构214与一共同电极216。较佳地，屏蔽层16与共同电极216设置在第二基板12上相反的二侧。一液晶层218设置在第二基板12与第三基板210之间，受主动像素阵列结构212与共同电极216控制液晶分子的倒向。

触控式显示装置200的第一基板10实质上可为一透明覆盖片(Coverlens)，而感测电极结构14直接制作在透明覆盖片上。透明覆盖片常见的材质为玻璃、压克力或工程塑胶等具有高强度、耐刮、高透光等特性的材料。然而，为使第一基板10仍具有可被按压的特性，其厚度不宜太大，一般小于0.5厘米，或较佳为0.2厘米。

触控式显示装置200中的屏蔽层16除了提供触控电容的侦测外，由于屏蔽层16为接地状态，其同时可隔绝来自第二基板12侧共同电极216的Vcom信号，以避免触控面板的信号与Vcom信号的干扰。

本发明上述实施例所揭露的触控面板与应用其的触控式显示装置，是在触控面板的两个基板之间设置有具有导电特性且接地的屏蔽层，使得屏蔽层与触控面板的感测电极结构形成一电容，此电容会受两个基板的间距变化而产生变异，且有别于触控面板与外部带电物件之间的感应电容。如此一来，使用者除了以手指触控外，也可使用绝缘的触控笔进行按压的触控操作时，另外，若是使用者因季节性而配戴手套，也无需取下手套即可通过按压的方式进行触控动作，如此得以简化使用者的操作习惯。

综上所述，虽然已结合以上较佳实施例揭露了本发明，然而其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围应以附上的权利要求所界定的为准。

Claims (8)

1.一种触控面板，包括：

第一基板；

感测电极结构，设置在该第一基板上，其中，该感测电极结构与一外部物件形成一第一电容，该第一电容的变异值和该外部物件与该第一基板之间的距离变化有关，该第一电容的变异值用以侦测该外部物件为一导体的一触控动作；

第二基板，平行该第一基板；

间隙层，为一弹性结构，设置在该第一基板与该第二基板之间；以及

屏蔽层，设置在该第二基板上，并连接至一接地端，其中，该屏蔽层与该感测电极结构形成一第二电容，当按压动作发生时，该第二电容的变异值与该第一基板及该第二基板间的间距变化有关，该第二电容的变异值用以侦测该外部物件的一按压动作。

2.如权利要求1所述的触控面板，其中，该感测电极结构与该屏蔽层面对面设置。

3.如权利要求1所述的触控面板，还包括：

装饰保护层，设置在该第一基板相反该感测电极结构的一侧。

4.如权利要求1所述的触控面板，其中，该感测电极结构包括第一电极图案层与第二电极图案层，该第一电极图案层与该第二电极图案层用以侦测该触控动作于两个相互垂直方向上的座标位置，该第一电极图案层与该第二电极图案层共平面设置。

5.一种触控式显示装置，包括：

第一基板；

感测电极结构，设置在该第一基板上，其中，该感测电极结构与一外部物件形成一第一电容，该第一电容的变异值和该外部物件与该第一基板之间的距离变化有关，该第一电容的变异值用以侦测该外部物件为一导体的一触控动作；

第二基板，平行该第一基板；

间隙层，为一弹性结构，设置在该第一基板与该第二基板之间；

屏蔽层，设置在该第二基板上，并连接至一接地端，其中，该屏蔽层与该感测电极结构形成一第二电容，当按压动作发生时，该第二电容的变异值与该第一基板及该第二基板间的间距变化有关，该第二电容的变异值用以侦测一按压动作；

第三基板，平行该第二基板，并具有一主动像素阵列结构；以及

液晶层，设置在该第二基板与该第三基板之间。

6.如权利要求5所述的触控式显示装置，其中，该第二基板具有一共同电极及一彩色滤光结构，该屏蔽层位于该共同电极与该感测电极结构之间，该彩色滤光结构与该共同电极设置在该第二基板的同侧。

7.如权利要求5所述的触控式显示装置，其中，该感测电极结构与该屏蔽层面对面设置。

8.如权利要求5所述的触控式显示装置，其中，该感测电极结构包括第一电极图案层与第二电极图案层，该第一电极图案层与该第二电极图案层用以侦测该触控动作于两个相互垂直的方向上的座标位置，该第一电极图案层与该第二电极图案层共平面设置。