TW201643845A - 用於顯示器之感測器裝置 - Google Patents

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Abstract

一種具有一內部可見顯示區域及不提供一顯示功能之一外部支撐區域之顯示器利用一電極配置而增強。該電極配置提供一基板層，該基板層上配置被複數個接收電極環繞之一傳輸電極，其中至少該傳輸電極係透明的並至少部分地覆蓋該內部可見顯示區域且該等接收電極配置於該基板層之覆蓋該外部支撐區域之部分上。

Description

用於顯示器之感測器裝置 相關專利申請案
本申請案主張於2015年4月22日提出申請之共同擁有之美國臨時專利申請案第62/151,201號之優先權，該美國臨時專利申請案據此出於所有目的以引用之方式併入本文中。
本發明係關於(特定而言針對應用於顯示器之)電容式感測器系統。
電容式感測器裝置通常在諸如觸控螢幕之顯示器應用中實施。使用互電容及自電容感測之不同感測技術用於偵測一觸控位置。進一步開發提供非觸控輸入系統，該等非觸控輸入系統產生一交變電近場且利用(舉例而言)以圍繞一顯示器之一框架配置之四個電極量測此一場之畸變以判定進入該場之物件之三維位置資料。此一系統亦稱作GestIC®系統並已藉由本申請案之受讓人開發且一個一般說明在(舉例而言)由微晶片技術公司(Microchip Technology Inc)於2013年公開之應用註解「MGC3130-Sabrewing Single-Zone Evaluation Kit User’s Guide」中揭示，該應用註解據此以引用方式併入。
圖1展示如上文所提及之公開案之圖3-2中所揭示之一感測器電極配置100。一印刷電路板(PCB)110頂部側上包括以一框架方式配置之複數個主接收電極A、B、C、及D以及一中心接收電極130。中心電 極可具有如上文所提及之公開案之圖3-2中所展示之一雜湊結構。此等電極透過PCB上之一各別連接器與一控制器120連接或控制器可配置於PCB上，無論在頂部側上還是在背側上。為此，PCB可係一雙層板或多層板且一背側可整體用作一接地電極或用作一傳輸電極。若該背側關於一多層PCB用作一接地電極，則任何間斷層可用作一傳輸電極，其中該間斷層之整個層或其部分(大小上類似於電極130)可用作傳輸電極。接地電極及/或傳輸電極與一控制器120連接，如以虛連接線所指示。控制器針對傳輸電極產生一驅動信號，舉例而言，具有約100kHz之一頻率之一交變方波信號或正弦信號。控制器自頂部電極A、B、C、D及130接收信號且處理此等信號以偵測藉由一物件(舉例而言，一手或手指)在PCB上面之一偵測空間中執行之手勢。然後可將各別命令發送至一主機系統140。
需要電容式感測系統、特定而言提供(舉例而言)一可商業購得顯示器上之一無觸控偵測之互電容感測器系統。
根據一實施例，一種用於顯示器之電極配置，其中該顯示器包括一內部可見顯示區域及不提供一顯示功能之一外部支撐區域，提供一基板層，該基板層上配置被複數個接收電極環繞之一傳輸電極，其中至少該傳輸電極係透明的並至少部分地覆蓋該內部可見顯示區域且該等接收電極配置於該基板層之覆蓋該外部支撐區域之部分上。
根據一進一步實施例，該等電極可由一單個層中之一撓性箔總成支撐。根據一進一步實施例，至少基板區域可包括該傳輸電極且該傳輸電極係透明的。根據一進一步實施例，該傳輸電極可包括氧化銦錫(ITO)。根據一進一步實施例，該箔總成可係黏合的。根據一進一步實施例，該箔總成可包括用一光學清透黏合劑貼合之一箔。根據一進一步實施例，該傳輸電極可包括複數個電極分段。根據一進一步實 施例，可提供一第二層，該第二層包括配置於該內部可見顯示區域內之用於投影式電容量測之感測器。根據一進一步實施例，該基板之背面處之一層可包括在該外部支撐區域內可與接地耦合之一低阻抗導電材料。根據一進一步實施例，與接地耦合之一低阻抗導電材料層可提供於該外側支撐區域內之該等接收電極下方。
根據另一實施例，可提供一種具有如上文所論述之一電極配置之顯示器模組，其中該基板包括一黏合箔總成，該黏合箔總成可附著至該顯示器模組之一頂部表面，使得接收電極環繞該顯示器模組之一顯示器螢幕。
根據該顯示器模組之一進一步實施例，外部支撐區域可係該顯示器模組之與該顯示器模組之一接地連接耦合之一金屬邊框。根據該顯示器模組之一進一步實施例，該基板之背面處之一層可包括在外部支撐區域內與該顯示器模組之一接地連接耦合之一低阻抗導電材料。根據該顯示器模組之一進一步實施例，一非導電邊框可覆蓋該基板之外側區域。根據該顯示器模組之一進一步實施例，該箔總成可係撓性的且該等電極由一單個層中之該撓性箔總成支撐。根據該顯示器模組之一進一步實施例，該箔總成可包括用一光學清透黏合劑貼合之一箔。根據該顯示器模組之一進一步實施例，至少基板區域可包括該傳輸電極且該傳輸電極係透明的。根據該顯示器模組之一進一步實施例，該傳輸電極可包括氧化銦錫(ITO)。根據該顯示器模組之一進一步實施例，該箔總成可係黏合的，包括用一光學清透黏合劑貼合之一箔。根據該顯示器模組之一進一步實施例，該傳輸電極可包括複數個電極分段。根據該顯示器模組之一進一步實施例，可提供一第二層，該第二層包括配置於內部可見顯示區域內之用於投影式電容量測之感測器。
根據又一實施例，一種用於提供用於一顯示器模組之一感測器 之方法可包括以下步驟：提供如技術方案1之一電極配置，其中基板包括一黏合箔總成；及將該基板附著於該顯示器模組之頂部上。
根據該方法之一進一步實施例，外部支撐區域可係該顯示器模組之一金屬邊框。根據該方法之一進一步實施例，該基板之背面處之一層可包括在外部支撐區域內可與接地耦合之一低阻抗導電材料。根據該方法之一進一步實施例，該方法可進一步包括將一非導電邊框安裝於該基板之外側區域上方。
100‧‧‧感測器電極配置
110‧‧‧印刷電路板
120‧‧‧控制器
130‧‧‧中心接收電極/電極/頂部電極
140‧‧‧主機系統
200‧‧‧顯示器
205‧‧‧金屬邊框
210‧‧‧黏合箔總成/電極箔/箔
220‧‧‧顯示區域/可見顯示區域
230‧‧‧接收電極/透明電極
240‧‧‧接收電極/透明電極
250‧‧‧接收電極/透明電極
260‧‧‧接收電極/透明電極
270‧‧‧傳輸電極/透明電極
300‧‧‧液晶顯示器/顯示器/液晶顯示器模組
305‧‧‧金屬框架/金屬邊框
310‧‧‧傳輸電極
320‧‧‧接收電極
330‧‧‧接收電極
340‧‧‧接收電極
350‧‧‧接收電極
410‧‧‧基板/撓性電路板
415‧‧‧連接器區域
420‧‧‧接收電極
430‧‧‧接收電極
440‧‧‧接收電極
450‧‧‧接收電極
460‧‧‧傳輸電極/電極
510a‧‧‧傳輸電極分段/分段/電極
510k‧‧‧傳輸電極分段/分段/電極
520‧‧‧區域
圖1展示一PCB上用於一3D手勢偵測系統之一習用電極結構；圖2展示適於一顯示器之一感測器電極配置之一第一實施例；圖3a展示一習用LCD模組且圖3b展示此一習用LCD模組之一應用；圖4展示一感測器電極配置之另一實施例；且圖5展示一感測器電極配置之又一實施例。
根據各種實施例，可(舉例而言)針對用於顯示器整合(特定而言>5"之顯示器)之一GestIC®系統提供一真正單個層ITO/箔佈局或一多層ITO/箔佈局。亦可支援2D與3D之組合。因此，感測器系統並不限於三維手勢偵測。
根據各種實施例，可藉由在顯示器應用中維持簡單感測器整合而增加感測器敏感度。
各種實施例可應用於將(舉例而言)GestIC或GestIC/PCAP(投影式電容量測)之組合用作(舉例而言)用於5"至17"液晶顯示器(LCD)之一輸入方法之任何顯示器應用。
根據一實施例，來自一顯示器之金屬邊框可用作抵抗自顯示器至輸入通道之雜訊之一屏蔽物，形成一真正單個層感測器係可能的。 因此，根據各種實施例，可提供(舉例而言)在與一顯示器之組合中利用一高電壓驅動之一「標準」互量測。各種實施例可應用於不同電容式量測原理。
圖2展示可如何將不同電極(舉例而言)相對於一可商業購得顯示器200配置於一單個層內之一般概念。接收電極230、240、250及260配置於顯示區域220外側，舉例而言，放置於由顯示器200之一金屬邊框205形成之框架上。此一感測器可藉由可施加至顯示器之一黏合箔總成210提供。箔總成可由支撐或嵌入電極之一箔基板組成。藉由在底部側處添加一光學清透黏合劑，箔總成可係黏合的。此外，箔總成可係撓性的。可使用提供一類似結構之其他箔總成。
高敏感電場系統(例如，GestIC)之接收電極230、240、250及260對藉由顯示器形成之雜訊極其敏感，因此在無一屏蔽層之情況下將電極直接放置於顯示器200上面係不可能的。藉由將接收電極移動於可見區域(顯示器)外側，在無任何屏蔽層之情況下將傳輸電極270與接收電極230、240、250及260整合於一真正單個層上係可能的。顯示器之金屬邊框205用於屏蔽，如藉由圖2中所展示之接地連接所指示。若不存在可用之金屬邊框，則可將所有其他接地低阻抗導電材料用於屏蔽。舉例而言，可在顯示器殼體與電極箔210之間施加一框架形金屬箔。
如圖2中所展示之箔210具有一透明基板且可包括透明電極230、240、250、260及270。然而，根據某些實施例，僅傳輸電極270可係透明的，此乃因其係覆蓋可見顯示區域220之僅有電極之事實。因此，傳輸電極270將在可見區域中且接收電極230、240、250及260將在顯示器200之不可見區域中。
GestIC整合可與單個層/多層投影式電容(PCAP)解決方案組合。為維持對高敏感電極之屏蔽效應，接收電極將保持在PCAP接收電極 (Rx)區域外側，其中較不敏感電極及傳輸電極(Tx)保持於中心中。在此一實施例中，PCAP電極僅用於觸控偵測及相關聯追蹤。針對PCAP操作及GestIC操作，中心中之傳輸電極Tx可被共用。
圖3a展示一可商業獲得液晶顯示器模組300，其具有覆蓋該模組之一金屬框架305。呈一撓性PCB形式之一電連接自底部區域延伸穿過金屬框架305中之一凹部。圖3b展示在此一習用LCD顯示器300之可見螢幕部分上形成傳輸電極310之一陰影線中心區域。傳輸電極310可係如圖3b中所展示之一單個電極或可分段成複數個傳輸電極，該複數個傳輸電極可在Gestic系統操作期間全部被連接且接收相同驅動信號以作為一單個電極有效地操作。此外，環繞該顯示器，四個接收電極320、330、340及350配置於顯示器300之「不可見」或非顯示部分。此非顯示部分較佳地係用於諸多習用LCD產品中之一金屬邊框305。
如上文所陳述，該(等)傳輸電極可與2D系統(諸如一PCAP系統)共用電極。如上文所提及，根據一實施例，傳輸電極針對PCAP系統可被分段且被個別驅動，而該等傳輸電極在Gestic操作期間將經連接以形成一單個傳輸電極。因此，全顯示器大小亦可用於觸控操作。一Tx驅動電壓可係用於大設計之一相對高電壓，舉例而言高於3.3伏特至5伏特之一習用供應電壓。舉例而言，一Tx驅動電壓可係約10V至20V。
根據某些實施例，Rx電極在仍配置於非可見顯示區域中(舉例而言，在顯示器模組之金屬邊框上)時對使用者不可見。根據某些實施例，Rx電極可配置於一非可見部分(舉例而言，一覆蓋玻璃之非可見部分)下面。根據某些實施例，接收電極(Rx)可在與傳輸電極(Tx)相同之ITO/箔層上。根據其他實施例，接收電極可在來自顯示器之用於屏蔽之一金屬邊框上面，其中該金屬邊框係接地的。根據某些實施例，若顯示器不提供明顯金屬框架，則可利用一單獨層屏蔽接收電極。根 據某些實施例，Rx電極可填充於像剛性/撓曲PCB一樣之其自身之載體材料上。
圖4在頂部中展示可適用於如圖3a之底部部分中所展示之一可商業獲得顯示器之一單個層實例。一撓性電路板可用作一基板410。一透明黏合層可附著於撓性電路板410之底部處。然而，基板410自身可係一透明黏合箔，其中連接器區域415可經組態為非黏合的。若透明箔係黏合的，則可將一光學清透黏合劑添加至箔之底部側。至少意欲覆蓋一顯示器螢幕之中心區域可係透明的。然而，整個基板410可係透明的。接收電極420一直延伸至左邊邊界。接收電極450在接收電極420與基板410之底部邊界之間延伸。接收電極430在一連接器區域415與基板410之底部邊界之間延伸且接收電極440在接收電極450與接收電極430之間沿著基板410之底部邊界延伸。傳輸電極460填充整個中心區域。然而，此電極460亦可被分段或具有任何適合結構形式(諸如，例如，雜湊的)。連接器區域415可由撓性PCB形成且可經組態以接收一連接器。
圖5展示類似於圖4之實施例之另一實施例，其中類似參考符號係指如圖4中所展示之相同元件。此處，傳輸電極460分裂成複數個傳輸電極分段510a..510k。每一者可透過與連接器區域415中之觸點連接之各別饋送線個別連接。因此，如上文所提及，此等分段510a..510k可在一個操作模式中連接在一起或在另一操作模式中與一產生器個別耦合。圖5展示一區域520，該區域可係包括複數個PCAP電極以形成如上文所提及之一觸控敏感感測器區域之另一層。在具有一額外層之情形中，接收電極420..450亦可放置於另一層上且不放置於與電極510a..510k相同之層上。
200‧‧‧顯示器
205‧‧‧金屬邊框
210‧‧‧黏合箔總成/電極箔/箔
220‧‧‧顯示區域/可見顯示區域
230‧‧‧接收電極/透明電極
240‧‧‧接收電極/透明電極
250‧‧‧接收電極/透明電極
260‧‧‧接收電極/透明電極
270‧‧‧傳輸電極/透明電極

Claims (24)

  1. 一種用於顯示器之電極配置，其中該顯示器包括一內部可見顯示區域及不提供一顯示功能之一外部支撐區域，其中該電極配置提供一基板層，該基板層上配置被複數個接收電極環繞之一傳輸電極，其中至少該傳輸電極係透明的並至少部分地覆蓋該內部可見顯示區域且該等接收電極配置於該基板層之覆蓋該外部支撐區域之部分上。
  2. 如請求項1之電極配置，其中該等電極由一單個層中之一撓性箔總成支撐。
  3. 如請求項1之電極配置，其中至少基板區域包括該傳輸電極且該傳輸電極係透明的。
  4. 如請求項3之電極配置，其中該傳輸電極包括氧化銦錫(ITO)。
  5. 如請求項2之電極配置，其中該箔總成係黏合的。
  6. 如請求項5之電極配置，其中該箔總成包括用一光學清透黏合劑貼合之一箔。
  7. 如請求項1之電極配置，其中該傳輸電極包括複數個電極分段。
  8. 如請求項7之電極配置，其中提供一第二層，該第二層包括配置於該內部可見顯示區域內之用於投影式電容量測之感測器。
  9. 如請求項1之電極配置，其中該基板之背面處之一層包括在該外部支撐區域內可與接地耦合之一低阻抗導電材料。
  10. 如請求項1之電極配置，其中與接地耦合之一低阻抗導電材料層提供於該外側支撐區域內之該等接收電極下方。
  11. 一種具有如請求項1之電極配置之顯示器模組，其中基板包括一黏合箔總成，該黏合箔總成附著至該顯示器模組之一頂部表面，使得接收電極環繞該顯示器模組之一顯示器螢幕。
  12. 如請求項11之顯示器模組，其中外部支撐區域係該顯示器模組之與該顯示器模組之一接地連接耦合之一金屬邊框。
  13. 如請求項11之顯示器模組，其中該基板之背面處之一層包括在該外部支撐區域內與該顯示器模組之一接地連接耦合之一低阻抗導電材料。
  14. 如請求項13之顯示器模組，其中一非導電邊框覆蓋該基板之外側區域。
  15. 如請求項11之顯示器模組，其中該箔總成係撓性的且該等電極由一單個層中之該撓性箔總成支撐。
  16. 如請求項15之顯示器模組，其中該箔總成包括用一光學清透黏合劑貼合之一箔。
  17. 如請求項11之顯示器模組，其中至少基板區域包括該傳輸電極且該傳輸電極係透明的。
  18. 如請求項15之顯示器模組，其中該箔總成係黏合的，包括用一光學清透黏合劑貼合之一箔。
  19. 如請求項11之顯示器模組，其中該傳輸電極包括複數個電極分段。
  20. 如請求項19之顯示器模組，其中提供一第二層，該第二層包括配置於內部可見顯示區域內之用於投影式電容量測之感測器。
  21. 一種用於提供用於一顯示器模組之一感測器之方法，其包括以下步驟：提供如請求項1之電極配置，其中基板包括一黏合箔總成，及將該基板附著於該顯示器模組之頂部上。
  22. 如請求項21之方法，其中外部支撐區域係該顯示器模組之一金屬邊框。
  23. 如請求項21之方法，其中該基板之背面處之一層包括在該外部 支撐區域內可與接地耦合之一低阻抗導電材料。
  24. 如請求項23之方法，其進一步包括將一非導電邊框安裝於該基板之外側區域上方。
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