CN106468967A - 嵌入式施力传感器的面板装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种嵌入式施力传感器的面板装置。该面板装置包含一阵列玻璃和设置于该阵列玻璃上的透明保护层，并具有一第一边、一第二边、一对向于该第一边的第三边以及一对向于该第二边的第四边。该面板装置在靠近该第一边处设置有一集成电路，该集成电路具有一运算放大器。该阵列玻璃划分为一主动主动显示区域和一非主动主动显示区域，该主动主动显示区域设置有一薄膜晶体管阵列。该非主动主动显示区域置有多条金属绕线，且连接至该集成电路，该透明保护层覆盖于该多条金属绕线之上，从而该多条金属绕线和该运算放大器形成一应变计。

Description

嵌入式施力传感器的面板装置

技术领域

本发明关于触控面板的技术领域，尤指一种嵌入式施力传感器的面板装置。

背景技术

近年来平面显示器产业迅速发展，许多产品也被相继提出，以追求重量更轻、厚度更薄、体积更小与更加细致的影像品质。并且发展出了数种的平面显示器来取代传统的阴极射线管显示器(CRT)。平面显示器除了轻、薄、小等尺寸上精简，其更新增了触控功能。触控式平面显示器将触控面板与平面显示器直接进行上下的迭合，因为迭合的触控面板为透明的面板，因而影像可以穿透迭合在上的触控面板显示影像，再经由触控面板作为输入的媒介或介面。

在此同时，由于电子技术发展迅速，感测元件与人类的生活已密不可分。从电锅、洗衣机、冰箱等家电产品，到汽机车、飞机、自动化设备、卫星系统，无不大量使用传感元件。新一代触控技术则透过3D压力传感器，让触控面板上的同一个触控点，因轻触或用力按下等不同的触控力道，以分辨出轻点与用力按压之间的差别，立即就能对应进行一系列的相应操控。例如，用力按下屏幕，即可显示如“讯息”、“音乐”和“行事历”等app应用中的其他控制项目。然而，3D压力触控感应需新增3D压力传感器来运行，这会增加触控感应的成本。因此，现有压力感测的面板装置仍有改善的空间。

发明内容

本发明的目的主要是提供一种嵌入式施力传感器的面板装置，其使用多条金属绕线和一集成电路以形成一全桥荷重元，从而使得该面板装置具有力感测功能。

根据本发明的一特色，其提出一种嵌入式施力传感器的面板装置，该面板装置包含一阵列玻璃和设置于该阵列玻璃上的透明保护层，并具有一第一边、一第二边、一对向于该第一边的第三边以及一对向于该第二边的第四边，该面板装置在靠近该第一边处设置有一集成电路，该集成电路具有一运算放大器，该阵列玻璃划分为一主动显示区域和一非主动显示区域，该主动显示区域上设置有一薄膜晶体管阵列，该非主动显示区域上设置有多条金属绕线，该多条金属绕线连接至该集成电路，该透明保护层覆盖于该多条金属绕线之上，与该多条金属绕线及该集成电路的该运算放大器形成一应变计。

附图说明

图1是本发明的一种嵌入式施力传感器的面板装置的示意图。

图2是本发明的一种嵌入式施力传感器的面板装置的另一示意图。

图3是本发明的一种嵌入式施力传感器的面板装置的运作示意图。

图4A和图4B是本发明的嵌入式施力传感器的面板装置的运用示意图。

附图标记说明

嵌入式施力传感器的面板装置100

阵列玻璃110 透明保护层120电阻R1

第一边111 第二边113

第三边115 第四边117

集成电路130 薄膜晶体管阵列140

金属绕线150 薄膜晶体管141

第一金属绕线151 第二金属绕线153

第三金属绕线155 第四金属绕线157

第一接脚131 第二接脚132

第三接脚133 第四接脚134

第五接脚135 第六接脚136

第七接脚137 第八接脚138

运算放大器301 第一电阻303

第二电阻305

彩色滤光片410 间隔物420

密封胶430。

具体实施方式

图1是本发明一种嵌入式施力传感器的面板装置100的一实施例的示意图。该嵌入式施力传感器的面板装置100包含一阵列玻璃(arrayglass)110和设置于该阵列玻璃110上的透明保护层120，并具有一第一边111、一第二边113、一对向于该第一边111的第三边115、以及一对向于该第二边113的第四边117。该阵列玻璃110上与该透明保护层120大小约相等，为显示该阵列玻璃110，故在图1中该透明保护层120图示得比该阵列玻璃110小一点，并以虚线表示。

该面板装置100在靠近该第一边111处设置有一集成电路130。该阵列玻璃110划分为一主动显示区域(active area)和非主动显示区域。该主动显示区域上则设置有一薄膜晶体管阵列(TFT array)140。该薄膜晶体管阵列140由多个薄膜晶体管141所组成。该非主动显示区域置有多条金属绕线150。如图1所示，在该阵列玻璃110上，该薄膜晶体管阵列140所处的区域即为该显示区，在该阵列玻璃110外围，非为该薄膜晶体管阵列140所处的区域即为该非显示区(non-active area)。

在该阵列玻璃110上的该非显示区设置有多条金属绕线150，且该等金属绕线150连接至该集成电路130。该集成电路130具有一运算放大器(请见图3)。该透明保护层120覆盖在该多条金属绕线150之上，与该多条金属绕线150和该集成电路130的该运算放大器形成一应变计(strain gauge)。

该多条金属绕线150包含一第一金属绕线151、一第二金属绕线153、一第三金属绕线155、一第四金属绕线157。

该第一金属绕线151由该集成电路130的一第一接脚131，经由该非显示区，沿着该第二边113而延伸至该第三边115，经反复弯折，再经由该非显示区沿着该第二边113而延伸至该第一边111，并连接至该集成电路的一第二接脚132。

该第二金属绕线153由该集成电路130的一第三接脚133，经由该非显示区，沿着该第四边117而延伸至该第三边115，经反复弯折，再经由该非显示区沿着该第四边117而延伸至该第一边111，并连接至该集成电路的一第四接脚134。

该第三金属绕线155由该集成电路130的一第五接脚135，经由该非显示区，沿着该第二边113而延伸至该薄膜晶体管阵列140与该集成电路130之间的该非显示区，经反复弯折，再经由该非显示区沿着该第二边113而延伸至该第一边111，并连接至该集成电路的一第六接脚136。

该第四金属绕线157由该集成电路130的一第七接脚137，经由该非显示区，沿着该第四边117而延伸至该薄膜晶体管阵列140与该集成电路130之间的该非显示区，经反复弯折，再经由该非显示区沿着该第四边117而延伸至该第一边111，并连接至该集成电路的一第八接脚138。

如图1所示，在该第三边处115，该第一金属绕线151与该第二金属绕线153分别以平行该第三边115而反复弯折。在该薄膜晶体管阵列140与该集成电路130之间的该非显示区，该第三金属绕线155与该第四金属绕线157分别以平行该第一边111而反复弯折。

图2是本发明一种嵌入式施力传感器的面板装置100的另一实施例的示意图，其是相似于图1的实施例。除了在该第三边115处，该第一金属绕线151与该第二金属绕线153分别以垂直该第三边115而反复弯折。在该薄膜晶体管阵列140与该集成电路130之间的该非显示区，该第三金属绕线155与该第四金属绕线157分别以垂直该第一边111而反复弯折。

当有一外力施加于该嵌入式施力传感器的面板装置上的该透明保护层时，该第一金属绕线151、该第二金属绕线153、该第三金属绕线155以及该第四金属绕线157的电阻值改变，以计算出对应该外力的应变力的大小。

图3是本发明一种嵌入式施力传感器的面板装置100的运作示意图。其中，该第一金属绕线151、该第二金属绕线153、该第三金属绕线155以及该第四金属绕线157由该集成电路130连接以形成一全桥荷重元(惠斯顿电桥)。

该第一金属绕线151、该第二金属绕线153、该第三金属绕线155以及该第四金属绕线157作为应变片(strain gage)，其功能可等效为电阻。该第一金属绕线151、该第二金属绕线153、该第三金属绕线155以及该第四金属绕线157并与该集成电路130的一运算放大器301、一第一电阻303以及一第二电阻305形成一全桥荷重元(惠斯顿电桥)。惠斯顿电桥施加有一外加电压源(E+,E-)。

图4A和图4B是本发明嵌入式施力传感器的面板装置100的运用示意图。该非显示区设置有多条金属绕线150。图4A为所述面板装置100的剖面图，仅显示第一金属绕线151和第二金属绕线153。一彩色滤光片(color filter)410与该阵列玻璃110之间设置有多个间隔物(spacer)420。该多个间隔物420与该透明保护层120距离相当接近。也就是说，间隔物420与阵列玻璃表面具有一既定距离。该彩色滤光片410与该阵列玻璃110的侧边则有密封胶(seal)430。如图4B所示，当该嵌入式施力传感器的面板装置100受一外力按压时，因间隔物420与该透明保护层120相当接近，故按压处的间隔物420会往下触碰该透明保护层120，并将外力传达至透明保护层120和该阵列玻璃110，从而导致透明保护层120与该阵列玻璃110稍有弯曲、变形。由于所述透明保护层120与阵列玻璃110变形，进而使得该多条金属绕线150也产生变形，而在体积不变的条件下，该多条金属绕线150会因截面积与长度改变，而具有不同的电阻值。也就是说，多条金属绕线150因变形，而导致电阻值产生变化。本发明的全桥荷重元的该第一金属绕线151、该第二金属绕线153、该第三金属绕线155以及该第四金属绕线157产生电阻值变化，则可量测出所施加外力的大小。也即，按压处的外力会经由间隔物420传递至该阵列玻璃110，产生玻璃型变，让全桥荷重元达到检测力的效果。

当一外力施加于该彩色滤光片410上时，全桥荷重元会检测在该阵列玻璃110上所产生的应变。此时，该第二金属绕线153和该第三金属绕线155的电阻值以及该第一金属绕线151和该第四金属绕线157的电阻值会以彼此相反的方向改变，其全桥荷重元产生输出电压Vo+和Vo-。电压Vo+和Vo-会运用于该运算放大器301的反相输入端和非反相输入端，再经由信号处理后，可以根据其输出值对应产生应变的该外力的大小。因此，则可检测施加于该面板装置上的力，而使其具有施力感测的功能。

该第一金属绕线151、该第二金属绕线153、该第三金属绕线155以及该第四金属绕线157设置于该阵列玻璃110上，因此当定义薄膜晶体管阵列140时，可同时定义该第一金属绕线151、该第二金属绕线153、该第三金属绕线155以及该第四金属绕线157。也即在设计薄膜晶体管阵列140的光罩时，可一并设计该第一金属绕线151、该第二金属绕线153、该第三金属绕线155以及该第四金属绕线157。故在进行薄膜晶体管阵列140制造过程中，一并完成了第一金属绕线151、该第二金属绕线153、该第三金属绕线155以及该第四金属绕线157的制造过程，因此不会增加制造成本。例如，在制造薄膜晶体管阵列140的同时，金属绕线150可以使用metal 1制程进行制造，而透明保护层可以是闸极绝缘层，或是金属绕线150可以使用metal 2制程进行制造，而透明保护层可以是覆盖metal 2的保护层。故本发明可在不增加制造成本下，可让面板装置100具有施力传感功能。

上述实施例仅仅是为了方便说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以权利要求书所述为准，而非仅限于上述实施例。

Claims (10)

1.一种嵌入式施力传感器的面板装置，该面板装置包含一阵列玻璃和设置于该阵列玻璃上的透明保护层，并具有一第一边、一第二边、一对向于该第一边的第三边以及一对向于该第二边的第四边，该面板装置在靠近该第一边处设置有一集成电路，该集成电路具有一运算放大器，该阵列玻璃划分为一主动显示区域和一非主动显示区域，该主动显示区域上设置有一薄膜晶体管阵列，该非主动显示区域上设置有多条金属绕线，该多条金属绕线连接至该集成电路，该透明保护层覆盖于该多条金属绕线之上，据此该多条金属绕线和该集成电路的该运算放大器形成一应变计。

2.根据权利要求1所述的嵌入式施力传感器的面板装置，其中，该多条金属绕线包含一第一金属绕线、一第二金属绕线、一第三金属绕线、一第四金属绕线。

3.根据权利要求2所述的嵌入式施力传感器的面板装置，其中，该第一金属绕线由该集成电路的一第一接脚，经由该非主动显示区域，沿着该第二边而延伸至该第三边，经反复弯折，再经由该非主动显示区域沿着该第二边而延伸至该第一边，并连接至该集成电路的一第二接脚，该第二金属绕线由该集成电路的一第三接脚，经由该非主动显示区域，沿着该第四边而延伸至该第三边，经反复弯折，再经由该非主动显示区域沿着该第四边而延伸至该第一边，并连接至该集成电路的一第四接脚。

4.根据权利要求3所述的嵌入式施力传感器的面板装置，其中，该第三金属绕线由该集成电路的一第五接脚，经由该非主动显示区域，沿着该第二边而延伸至该薄膜晶体管阵列与该集成电路之间，经反复弯折，再经由该非主动显示区域沿着该第二边而延伸至该第一边，并连接至该集成电路的一第六接脚，该第四金属绕线由该集成电路的一第七接脚，经由该非主动显示区域，沿着该第四边而延伸至该薄膜晶体管阵列与该集成电路之间，经反复弯折，再经由该非主动显示区域沿着该第四边而延伸至该第一边，并连接至该集成电路的一第八接脚。

5.根据权利要求4所述的嵌入式施力传感器的面板装置，其中，该第一金属绕线、该第二金属绕线、该第三金属绕线以及该第四金属绕线由该集成电路连接，并与该运算放大器形成一全桥荷重元。

6.根据权利要求5所述的嵌入式施力传感器的面板装置，其中，在该第三边处，该第一金属绕线与该第二金属绕线分别以平行该第三边而反复弯折。

7.根据权利要求6所述的嵌入式施力传感器的面板装置，其中，在该第三边处，该第一金属绕线与该第二金属绕线分别以垂直该第三边而反复弯折。

8.根据权利要求5所述的嵌入式施力传感器的面板装置，其中，在该薄膜晶体管阵列与该集成电路之间的该非主动显示区域，该第三金属绕线与该第四金属绕线分别以平行该第一边而反复弯折。

9.根据权利要求8所述的嵌入式施力传感器的面板装置，其中，在该薄膜晶体管阵列与该集成电路之间的该非主动显示区域，该第三金属绕线与该第四金属绕线分别以垂直该第一边而反复弯折。

10.根据权利要求5所述的嵌入式施力传感器的面板装置，其中，当有一外力施加于该嵌入式施力传感器的面板装置上时，该外力传达至该透明保护层和该阵列玻璃，使得任一该第一金属绕线、该第二金属绕线、该第三金属绕线以及该第四金属绕线产生变形，而导致其电阻值改变，以计算出对应该外力的应变力的大小。