TWI397849B - 電容式觸控顯示裝置以及電容式觸控面板 - Google Patents

Description

電容式觸控顯示裝置以及電容式觸控面板

本發明是有關於一種顯示裝置以及觸控面板，且特別是有關於一種電容式觸控顯示裝置以及電容式觸控面板。

觸控面板依照其感測方式的不同而大致上區分為電阻式觸控面板、電容式觸控面板、光學式觸控面板、聲波式觸控面板以及電磁式觸控面板。由於電容式觸控面板具有反應時間快、可靠度佳以及耐用度高等優點，因此，電容式觸控面板已被廣泛地使用於電子產品中。

一般來說，電容式觸控面板包括多個沿第一方向延伸的第一感測串列以及多個沿第二方向延伸的第二感測串列。其中，每一第一感測串列是由多個第一感測墊與第一橋接線串接而成，而每一第二感測串列是由多個第二感測墊與第二橋接線串接而成。第一感測墊與第二感測墊可構成一感測陣列，以達成面的感測。

因此，當使用者以觸控筆或手指接觸觸控面板時，觸控筆或手指在所接觸觸控面板的位置上會在產生一電容的改變，比較無觸碰與有觸碰時，感測串列電容值的差異來計算出觸碰的位置。感測串列包含第一感測串列與第二感測串列。此電容上的改變會轉換為一控制訊號傳送至控制電路板上，轉換為一個電壓值，並經運算處理而得出觸碰位置後，再輸出一適當的指令以操作電子裝置。然而，目前不管是以觸控筆或手指來接觸觸控面板，觸控精準度都不如預期的好，意即所輸入的文字或繪示之圖案皆會因設計的不良產生變形或產生無法辨識的情況。因此，如何改善電容式觸控面板的觸控精準度，實為目前電容式觸控面板亟待克服的課題。

本發明提供一種電容式觸控顯示裝置，具有較佳的觸控精準度。

本發明提供一種電容式觸控面板，其觸控筆的點擊寬度與感測串列之任兩相鄰之感測墊之間的排列間距在滿足一定的比例關係下，能達到較佳的觸控精準度。

本發明提出一種電容式觸控顯示裝置，其包括一觸控筆、一顯示面板以及一電容式觸控單元。觸控筆透過點擊接觸顯示面板來完成訊息之輸入，且觸控筆點擊接觸電容式觸控單元形成一接觸面。電容式觸控單元配置於顯示面板上，且其包括多個第一感測串列以及多個第二感測串列。每一第一感測串列包括多個彼此電性連接的第一感測墊。任二相鄰的第一感測墊之排列間距為P。第二感測串列與第一感測串列交錯。觸控筆之接觸面具有一點擊寬度D，點擊寬度D與排列間距P的比例為。

在本發明之一實施例中，上述之在同一個第一感測串列中，任二相鄰的第一感測墊係透過一第一橋接線彼此電性連接。

在本發明之一實施例中，上述之每一第二感測串列包括多個彼此電性連接的第二感測墊。

在本發明之一實施例中，上述之在同一個第二感測串列中，任二相鄰的第二感測墊係透過一第二橋接線彼此電性連接。

在本發明之一實施例中，上述之觸控筆與電容式觸控單元的一接觸面為一圓形接觸面。

在本發明之一實施例中，上述之觸控筆的點擊寬度D實質上等於圓形接觸面的直徑。

在本發明之一實施例中，上述之觸控筆與電容式觸控單元的一接觸面為一正N邊形接觸面，且N為偶數。

在本發明之一實施例中，上述之觸控筆的點擊寬度D實質上等於正N邊形接觸面的最長對角線長度。

在本發明之一實施例中，上述之P介於4mm至10mm之間。

在本發明之一實施例中，上述之接觸面的面積為A，而A介於47.2mm² 至155mm² 之間，且較佳地 。

本發明還提出一種電容式觸控面板，適於讓一使用者透過一觸控筆的點擊接觸來完成訊息之輸入，觸控筆點擊接觸電容式觸控面板形成一接觸面。電容式觸控面板包括一顯示面板、多個第一感測串列以及多個第二感測串列。第一感測串列配置於顯示面板上。每一第一感測串列包括多個彼此電性連接的第一感測墊。任二相鄰的第一感測墊之排列間距為P。第二感測串列配置於顯示面板上，並與第一感測串列交錯。觸控筆的點擊寬度為D，且 。

在本發明之一實施例中，上述之在同一個第一感測串列中，任二相鄰的第一感測墊係透過一第一橋接線彼此電性連接。

在本發明之一實施例中，上述之每一第二感測串列包括多個彼此電性連接的第二感測墊。

在本發明之一實施例中，上述之在同一個第二感測串列中，任二相鄰的第二感測墊係透過一第二橋接線彼此電性連接。

在本發明之一實施例中，上述之觸控筆與電容式觸控面板的一接觸面為一圓形接觸面。

在本發明之一實施例中，上述之觸控筆的點擊寬度D實質上等於圓形接觸面的直徑。

在本發明之一實施例中，上述之觸控筆與電容式觸控面板的一接觸面為一正N邊形接觸面，且N為偶數。

在本發明之一實施例中，上述之觸控筆的點擊寬度D實質上等於正N邊形接觸面的最長對角線長度。

在本發明之一實施例中，上述之P介於4mm至10mm之間。

在本發明之一實施例中，上述之接觸面的面積為A，而A介於47.2mm² 至155mm² 之間，且較佳地 。

基於上述，在本發明之電容式觸控面板的設計中，由於觸控筆的點擊寬度D與任兩相鄰之第一感測墊之排列間距P滿足。因此，當觸控筆透過點擊接觸來完成訊息之輸入時，顯示面板所顯示出的文字或圖案相對接近實際所輸入的文字或圖案。換言之，此設計可有效提高電容式觸控面板的觸控精準度，而採用此電容式觸控面板的電容式觸控顯示裝置則具有較佳的觸控精準度。

為讓本發明之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。

圖1A為本發明之一實施例之一種電容式觸控顯示裝置的示意圖。圖1B為圖1A之電容式觸控面板的俯視示意圖。請先參考圖1A，在本實施例中，電容式觸控顯示裝置100包括一觸控筆110、一顯示面板120以及一電容式觸控單元200a。其中，觸控筆110可透過點擊接觸顯示面板120來完成訊息之輸入，而電容式觸控單元200a配置於顯示面板120上方。在本實施例中，電容式觸控顯示裝置100例如是個人數位助理(personal digital assistant,PDA)、超級行動電腦(Ultra Mobile PC,UMPC)、智慧型手機(smart phone)或其他具有電容式觸控功能的顯示裝置。特別是，電容式觸控單元200a可為多種形態，例如是：製作於顯示面板120之外表面上的電容式觸控單元，意即整合式(on-cell type)電容式觸控單元，如圖1A所示。或者，電容式觸控單元200a可先製作於一輔助基板210上，透過一黏著層130而形成一外貼於顯示面板120之表面上的一電容式觸控面板200，亦可單純的以機構的方式固定這兩個元件，意即外貼式電容式觸控單元，如圖4所示；或者，內建於顯示面板120內的電容式觸控單元200a，意即內建式(in-cell type)電容式觸控單元，如圖5所示。以下將以整合式(on-cell type)電容式觸控單元進行說明。

在一變化實施例中，本發明亦提供一種電容式觸控裝置，直接以一基板替代顯示面板120，同樣可達到下列較佳的觸控精準度的目的，其亦在本發明之範圍內。

詳細來說，請參考圖1B，電容式觸控面板200包括一顯示面板120與一電容式觸控單元200a。顯示面板120例如是液晶顯示面板(LCD)、有機發光顯示面板(OLED)電漿顯示面板(PDP)、電濕潤顯示面板(EWD)或電泳顯示面板(EPD)。電容式觸控單元200a配置於顯示面板120上，包括多個第一感測串列220以及多個第二感測串列230。第一感測串列220沿著一第一方向L1延伸並配置於顯示面板120上，其中第一感測串列220彼此電性絕緣。第二感測串列230沿著一第二方向L2延伸並配置於顯示面板120上，其中第二感測串列230彼此電性絕緣，且第二方向L2與第一方向L1實質上相交。實務上，第一方向L1與第二方向L2可以相互垂直，也可以相交於其他不為90°或0°的角度。在本實施中，第一方向L1與第二方向L2例如是以相互垂直為例。

如圖1B所示，每一第一感測串列220包括多個第一感測墊222以及多個第一橋接線224，其中每一第一橋接線224分別電性連接於二相鄰的第一感測墊222之間。意即，在同一個第一感測串列230中，任二相鄰的第一感測墊222透過一第一橋接線224而彼此電性連接。另一方面，每一第二感測串列230包括多個第二感測墊232以及多個第二橋接線234，其中每一第二橋接線234分別電性連接於二相鄰的第二感測墊232之間。意即，在同一個第二感測串列230中，任二相鄰的第二感測墊232是透過一第二橋接線234彼此電性連接。此外，每一第二橋接線234分別與其中一個第一橋接線224交錯。

具體來說，第一感測墊222與第二感測墊232所構成的感測陣列可以達成面的觸控感測。此外，第一橋接線224例如未與第二橋接線234接觸，且第一橋接線224可以是位於第二橋接線234下方，也可以是位於第二橋接線234上方(未繪示)。換言之，第一橋接線224與第二橋接線234分屬於不同膜層。進一步而言，第一感測墊222與第二感測墊232可配置在同一個平面上或不配置於同一平面上，在此並不加以限制。

特別是，在本實施例之設計方式中，觸控筆110透過點擊接觸電容式觸控單元200a來完成訊息之輸入。觸控筆110點擊接觸電容式觸控單元200a形成一接觸面S1，觸控筆110的接觸面S1具有點擊寬度為D(或稱為有效點擊寬度)，而任二相鄰的第一感測墊222之排列間距為P，較佳地點擊寬度D與排列間距P的比例為。其中，排列間距P，較佳地，介於4mm至10mm之間，而點擊寬度D則依據觸控筆110與電容式觸控面板200的一接觸面S1來決定。詳細而言，如圖1A與圖1B所示，觸控筆110通常以筆端為接觸端跟電容式觸控面板200形成接觸面S1，觸控筆110可依照設計需求，使用其中任何一端作為接觸端，並不限制於觸控筆110的哪一端，只要觸控筆的任一接觸端符合下列條件即可。當觸控筆110(請參考圖1A)與電容式觸控面板200的接觸面S1為一圓形接觸面時，觸控筆110的點擊寬度D實質上等於圓形接觸面的直徑。但，若當觸控筆110與電容式觸控面板200的接觸面為一正N邊形接觸面，且N為偶數時，觸控筆110的點擊寬度D實質上等於正N邊形接觸面的最長對角線長度。

舉例來說，請參考圖1C，當觸控筆110(請參考圖1A)與電容式觸控面板200的接觸面S2為一正四邊形接觸面時，意即接觸面S2為正方形，觸控筆110的點擊寬度D實質上等於正四邊形接觸面的最長對角線長度T1。同理，請參考圖1D，當觸控筆110(請參考圖1A)與電容式觸控面板200的接觸面S3為一正六邊形接觸面時，觸控筆110的點擊寬度D實質上等於正六邊形接觸面的最長對角線長度T2。換言之，觸控筆110與電容式觸控面板200的接觸面S1、S2、S3可為任意形狀，並不限定上述之圓形、正方形或正六邊形，亦可其它多邊形，例如：不規則形、楕圓形、菱形、三角形、星形、梯形、五邊形、或其它適合之形狀、或上述之組合。

此外，在本實施例之設計方式中，同時定義上述之接觸面S1(或接觸面S2、S3)的面積為A，且面積A介於47.2mm² 至155mm² 之間，較佳地，則15.5mm。也就是說，本實施例是藉由觸控筆110的點擊寬度D與任兩相鄰之第一感測墊222之排列間距P的比例滿足，來提高電容式觸控面板200的觸控精準度。同時，接觸面S1(或接觸面S2、S3)的面積A與任兩相鄰之第一感測墊222之排列間距P必需滿足11.8mm情況下電容式觸控面板200的觸控精準度可以獲得有效地改善。換言之，當觸控筆110透過點擊接觸來完成訊息之輸入時，顯示面板120所顯示出的文字或圖式相對接近實際所輸入的文字或圖案。故，本實施例之設計可有效提高電容式觸控面板200的觸控精準度，而採用此電容式觸控面板200的電容式觸控顯示裝置100則具有較佳的觸控精準度。

以下將提出實測結果來證實當觸控筆110的點擊寬度D與任兩相鄰之第一感測墊222之排列間距P在滿足 時，電容式觸控面板200的觸控精準度能有效地被提昇，而顯示面板120所顯示出的文字或圖案相對接近實際所輸入的文字或圖案。

實驗例

在本發明中，特別針對觸控筆110(請參考圖1A)的點擊寬度D(單位：公釐(mm))、任兩相鄰之第一感測墊222的排列間距P(單位：公釐(mm))以及所繪示之文字或圖案的線性誤差(line error)做實驗。請參考圖2，在本實施例中，排列間距P為折線C1、C2、C3、C4分別為排列間距P為8公釐(mm)、7公釐(mm)、6公釐(mm)以及5公釐(mm)，線性誤差範圍為0.0公釐(mm)至2.4公釐(mm)。使用不同大小筆端的觸控筆110進行測試，以達到不同的點擊寬度D。X軸為點擊寬度D與任兩相鄰之第一感測墊222(請參考圖1B)之排列間距P的比值(D/P)，其範圍設定在0.0至3.0。而Y軸為線性誤差，亦即為本觸碰元件偵測到的軌跡與使用者實際在該元件上描繪的軌跡的差異值，其正規化(Normalized)範圍設定在0與1之間。

詳細而言，從圖2之折線C1、C2、C3、C4可得知：當觸控筆110(請參考圖1A)的點擊寬度D與任兩相鄰之第一感測墊222(請參考圖1B)之排列間距P的比值(D/P)在1.4與1.6之間時，折線C1、C2、C3、C4的線性誤差為最小，且低於0.35，因此在此條件下可以寫出最細的字體，且有最佳的觸控感測效果，較不易產生線性偏差。此時，觸控筆110的點擊寬度D則稱為有效點擊寬度。意即，觸控筆110(請參考圖1A)點擊輸入後，顯示面板120(請參考圖1A)所顯示之文字或圖案相對接近實際所輸入的文字或圖案。

舉例來說，請參考圖3A，當(D/P)的值為0.65時，則線性誤差會大於0.8以上，觸控筆110(請參考圖1A)點擊輸入文字“友達”後，顯示面板120(請參考圖1A)所顯示之文字根本無法清楚地辨識。請參考圖3B、3C，當(D/P)的值由為0.65提高至0.91甚至是1.17時，觸控筆110點擊輸入文字後，即“友達”，顯示面板120所顯示之文字相對於圖3A較為清楚，但其觸控精準度仍不夠。也就是說，雖然線性誤差由大於0.8降低至約0.6，甚至是0.35，顯示面板120所顯示之文字其周圍仍有許多無法清楚辨識的分岔線。請參考圖3D，當(D/P)為1.43時，則線性誤差降低至0.35以下，觸控筆110點擊輸入文字後，即“友達”，顯示面板120所顯示之文字相對接近實際所輸入的文字。意即，可從顯示面板120中清楚地得知無變形之文字為“友達”。但是當(D/P)大於為2.0時，則使得字的軌跡變得偏移或扭曲，難以得到與使用者所欲輸入的文字圖案形狀近似的結果，故難以輸入所需大小的字體。

簡言之，當觸控筆110的點擊寬度D與任兩相鄰之第一感測墊222之排列間距P於1.4至1.6之間時，觸控筆110點擊輸入之文字或圖案的線性誤差為最小，且顯示面板120所顯示之文字或圖案相對接近實際所輸入的文字。換言之，當觸控筆110的點擊寬度D與任兩相鄰之第一感測墊222之排列間距P在滿足下，能有效提升電容式觸控面板200的觸控精準度，而採用此電容式觸控面板200的電容式觸控顯示裝置100則具有較佳的觸控精準度。

綜上所述，在本發明之電容式觸控面板的設計中，由於觸控筆的點擊寬度D與任兩相鄰之第一感測墊之排列間距P滿足。因此，當觸控筆透過點擊接觸來完成訊息之輸入時，顯示面板所顯示出的文字或圖式相對接近實際所輸入的文字或圖案。換言之，此設計可有效提高電容式觸控面板的觸控精準度，而採用此電容式觸控面板的電容式觸控顯示裝置則具有較佳的觸控精準度。此外，本發明更界定接觸面的面積A與任兩相鄰之第一感測墊之排列間距P需滿足，以更進一步地確保電容式觸控面板的觸控精準度可以獲得有效地改善。

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，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100．．．電容式觸控顯示裝置

110．．．觸控筆

120．．．顯示面板

130．．．黏著層

200．．．電容式觸控面板

200a．．．電容式觸控單元

210．．．基板

220．．．第一感測串列

222．．．第一感測墊

224．．．第一橋接線

230．．．第二感測串列

232．．．第二感測墊

234．．．第二橋接線

A．．．面積

C1、C2、C3、C4．．．折線

D．．．點擊寬度

L1．．．第一方向

L2．．．第二方向

P．．．排列間距

S1、S2、S3．．．接觸面

T1、T2．．．最長對角線長度

圖1A為本發明之一實施例之一種電容式觸控顯示裝置的示意圖。

圖1B為圖1A之電容式觸控面板的俯視示意圖。

圖1C為本發明之另一實施例之觸控筆與電容式觸控面板的一接觸面之示意圖。

圖1D為本發明之又一實施例之觸控筆與電容式觸控面板的一接觸面之示意圖。

圖2為觸控筆的點擊寬度對任兩相鄰之第一感測墊的排列間距以及線性誤差的折線圖。

圖3A至3D為顯示面板在觸控筆的點擊寬度與任兩相鄰之第一感測墊的排列間距之多種不同比值下所顯示之文字的示意圖。

圖4為本發明之一實施例之一種外貼式電容式觸控單元的示意圖。

圖5為本發明之一實施例之一種內建式電容式觸控單元的示意圖。

120．．．顯示面板

200．．．電容式觸控面板

200a．．．電容式觸控單元

220．．．第一感測串列

222．．．第一感測墊

224．．．第一橋接線

230．．．第二感測串列

232．．．第二感測墊

234．．．第二橋接線

P．．．排列間距

D．．．點擊寬度

L1．．．第一方向

L2．．．第二方向

S1．．．接觸面

Claims (21)

1. 一種電容式觸控顯示裝置，包括：一觸控筆；一顯示面板；一電容式觸控單元，配置於該顯示面板上，該觸控筆透過點擊接觸該電容式觸控單元來完成訊息之輸入，該觸控筆點擊接觸該電容式觸控單元形成一接觸面，該電容式觸控單元包括：多個第一感測串列，各該第一感測串列包括多個彼此電性連接的第一感測墊，任二相鄰的第一感測墊之排列間距為P；以及多個第二感測串列，與該些第一感測串列交錯，其中該觸控筆之該接觸面具有一點擊寬度D，該點擊寬度D與該排列間距P的比例為。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電容式觸控顯示裝置，其中在同一個第一感測串列中，任二相鄰的第一感測墊係透過一第一橋接線彼此電性連接。
3. 如申請專利範圍第1項所述之電容式觸控顯示裝置，其中各該第二感測串列包括多個彼此電性連接的第二感測墊。
4. 如申請專利範圍第3項所述之電容式觸控顯示裝置，其中在同一個第二感測串列中，任二相鄰的第二感測墊係透過一第二橋接線彼此電性連接。
5. 如申請專利範圍第1項所述之電容式觸控顯示裝置，其中該觸控筆與該電容式觸控單元的該接觸面為一圓形接觸面。
6. 如申請專利範圍第5項所述之電容式觸控顯示裝置，其中該觸控筆的點擊寬度D實質上等於該圓形接觸面的直徑。
7. 如申請專利範圍第1項所述之電容式觸控顯示裝置，其中該觸控筆與該電容式觸控單元的該接觸面為一正N邊形接觸面，且N為偶數。
8. 如申請專利範圍第7項所述之電容式觸控顯示裝置，其中該觸控筆的點擊寬度D實質上等於該正N邊形接觸面的最長對角線長度。
9. 如申請專利範圍第1項所述之電容式觸控顯示裝置，其中該排列間距P介於4mm至10mm之間。
10. 如申請專利範圍第9項所述之電容式觸控顯示裝置，其中該接觸面的面積為A，而A介於47.2mm² 至155mm² 之間，且。
11. 一種電容式觸控面板，適於讓一使用者透過一觸控筆的點擊接觸來完成訊息之輸入，該觸控筆點擊接觸該電容式觸控面板形成一接觸面，該電容式觸控面板包括：一顯示面板；多個第一感測串列，配置於該顯示面板上，其中各該第一感測串列包括多個彼此電性連接的第一感測墊，任二相鄰的第一感測墊之排列間距為P；以及多個第二感測串列，配置於該顯示面板上，並與該些第一感測串列交錯，其中該觸控筆之該接觸面具有一點擊寬度D，該點擊寬度D與該排列間距P的比例為 。
12. 如申請專利範圍第11項所述之電容式觸控面板，其中在同一個第一感測串列中，任二相鄰的第一感測墊係透過一第一橋接線彼此電性連接。
13. 如申請專利範圍第11項所述之電容式觸控面板，其中各該第二感測串列包括多個彼此電性連接的第二感測墊。
14. 如申請專利範圍第13項所述之電容式觸控面板，其中在同一個第二感測串列中，任二相鄰的第二感測墊係透過一第二橋接線彼此電性連接。
15. 如申請專利範圍第11項所述之電容式觸控面板，其中該觸控筆與該電容式觸控面板的該接觸面為一圓形接觸面。
16. 如申請專利範圍第15項所述之電容式觸控面板，其中該觸控筆的點擊寬度D實質上等於該圓形接觸面的直徑。
17. 如申請專利範圍第1項所述之電容式觸控面板，其中該觸控筆與該電容式觸控面板的該接觸面為一正N邊形接觸面，且N為偶數。
18. 如申請專利範圍第17項所述之電容式觸控面板，其中該觸控筆的點擊寬度D實質上等於該正N邊形接觸面的最長對角線長度。
19. 如申請專利範圍第11項所述之電容式觸控面板，其中該排列間距P介於4mm至10mm之間。
20. 如申請專利範圍第19項所述之電容式觸控面板，其中該接觸面的面積為A，而A介於47.2mm² 至155mm² 之間，且。
21. 一種電容式觸控裝置，包括：一觸控筆；一基板；一電容式觸控單元，配置於該基板上，該觸控筆透過點擊接觸該電容式觸控單元來完成訊息之輸入，該觸控筆點擊接觸該電容式觸控單元形成一接觸面，該電容式觸控單元包括：多個第一感測串列，各該第一感測串列包括多個彼此電性連接的第一感測墊，任二相鄰的第一感測墊之排列間距為P；以及多個第二感測串列，與該些第一感測串列交錯，其中該觸控筆之該接觸面具有一點擊寬度D，該點擊寬度D與該排列間距P的比例為。