TWI439899B - 觸控顯示器整合裝置 - Google Patents

Description

觸控顯示器整合裝置

本發明係關於一種觸控顯示器整合裝置。

從顯示器技術之發展趨勢，觸控功能逐漸成為顯示螢幕的必備要件，然而如何依據不同的使用環境，選擇最適合的觸控技術整合於顯示器中，亦成為重要課題，尤其是將各種觸控面板技術整合於顯示器中，亦為觸控及顯示技術之開發重點之一。

各種觸控技術之應用原理大不相同，但各種類型有它的優缺點。其中，電阻式觸控技術，透過壓力再經由阻抗值的差異算出物體位置，可以使用手、鉛筆、信用卡、木棒…等觸控媒介均可操作，但易受磨損，不適合公共場所使用。電容式觸控技術，除輕輕觸摸即可感應外，又可進行多點觸控，使用方便且面板的磨損較少，電容式觸控技術需要使用手指等導電物體作為觸控媒介。電磁式觸控技術，使用天線板及相對應的電磁筆，利用線圈產生磁場變化，藉由天線產生之電流變化計算位置，雖可精確地決定觸控位置，缺點是沒有電磁筆，完全無法操作。

所以，已有業者提出藉由組合不同的觸控技術於各種應用裝置之解決方案，以彌補單一觸控技術的缺點。然而，例如於中華民國專利公告案號TW201033879中，揭露整合電容式與電阻式的整合式觸控裝置，但是其第一 電極圖型與第二電極圖型之間的空間為空氣，空氣介質可能導致電容式觸控感應不良。又，針對各種應用場合，僅是整合電容式與電阻式觸控技術，仍有不符合需求的情形，例如在不接觸觸控裝置時，電容式觸控技術無法滿足偵測各種手勢、影像等的需求。

鑒於上述之發明背景，為了符合產業上之要求，本發明之目的之一在於提供一種觸控顯示器整合裝置，整合光學式、電容式、電阻式及電磁式觸控面板於一液晶面板上，使裝置隨應用的需求提供不同程度及準確度的觸控。

本發明之目的之一在於提供一種觸控顯示器整合裝置，可解決下述問題：(1)電容式面板無法支援一般接觸物(非導體物質)當成觸控條件的問題； 或 (2)電阻式面板，必須用力觸壓其表面當成觸控條件的問題； 或 (3)電磁式面板，必須使用電磁感應筆當成觸控條件的問題(當觸控筆不見時，電磁板就失效)； 或 (4)紅外線式(或光學式)多點觸控時常偵測不準確的問題，藉由上述其他面板技術整合，作為功能性增強的系統整合。

為了達到上述目的，根據本發明一實施例提供一種觸控顯示器整合裝置，包括：一液晶顯示模組、一電容及電阻複合式觸控感測模組、一光學式觸控感測模組及一電磁式觸控感測模組。該液晶顯示模組，具有一顯示側以及一背面側，該背面側與該顯示側相對向。該電容及電阻複合式觸控感測模組，具有一第一表面及一第二表面，以該第二表面鄰接該液晶顯示模組之該顯示側。該光學式觸控感測模組，設置於該第一表面。該電磁式觸控感測模組，包含一感應天線板，該感應天線板設置於該背面側。藉由 整合控制該電容及電阻複合式觸控感測模組、光學式觸控感測模組及該電磁感應式觸控感測模組，以達成該觸控顯示器整合裝置的準確觸控。

上述電容及電阻複合式觸控感測模組包含：一第一基板，具有該第一表面及一第三表面；一第二基板，具有一第四表面及一第五表面，其中該第四表面與該第一基板的第三表面相對向，於該第二基板與該第一基板之間構成一第一空間，該第一空間中包含複數絕緣球；一第一電極層，形成於該第三表面上，具有一第一圖型；一第二電極層，形成於該第四表面上，具有一第二圖型；以及一第三電極層，形成於該第五表面上而構成該電容及電阻複合式觸控感測模組之該第二表面，具有一第三圖型；其中，藉由該第一電極層、該複數絕緣球及該第二電極層的構成，進行一電阻式感測，藉由該第一電極層與一觸控物體之間的電容，進行一電容式感測，使該電容及電阻複合式觸控感測模組兼具電阻式感測及電容式感測的功能。

於一實施例，該電容及電阻複合式觸控感測模組更包含一液態介電層，設置於該第一基板與該第二基板之間，其中該液態介電層包含一液態介電材料，電阻式感測係利用該第一電極層、該複數絕緣球、該液態介電層及該第二電極層的構成進行。

於一實施例，該光學式觸控感測模組為一紅外線影像式觸控感測模組。

根據本發明另一實施例提供一種觸控顯示器整合裝置，包括：一液晶顯示模組、上述電容及電阻複合式觸控感測模組及上述電磁式觸控感測模組。

又，根據本發明另一實施例提供一種觸控顯示器整合裝置，包括：一液晶顯示模組、上述電容及電阻複合式觸控感測模組及上述光學式觸控感 測模組。

綜上所述，根據本發明的觸控顯示器整合裝置，針對應用程式的特點，分別藉由不同的觸控感測技術，使用不同的觸控方法，達到執行應用程式之最佳化。此外，根據本發明的觸控顯示器整合裝置，可應用於例如公共場所(自動報到機；Kiosk)、自動提款機(ATM)、導覽系統、教學環境等各種應用領域。

100‧‧‧光學式觸控感測模組

200‧‧‧電容及電阻複合式觸控感測模組

300‧‧‧液晶顯示模組

400‧‧‧電磁式觸控感測模組

201‧‧‧第一表面

202‧‧‧第二表面

301‧‧‧顯示側

302‧‧‧背面側

第一圖表示根據本發明第一實施例之觸控顯示器整合裝置之示意圖。

第二圖表示根據本發明一實施例之光學式觸控感測模組之示意圖。

第三圖表示根據本發明第二實施例之觸控顯示器整合裝置之示意圖。

第四圖表示根據本發明第三實施例之觸控顯示器整合裝置之示意圖。

第五圖表示使用非導體作為觸控媒介時，根據本發明一實施例之觸控顯示器整合裝置之判斷方法流程圖。

第六圖表示使用導體作為觸控媒介時，根據本發明一實施例之觸控顯示器整合裝置之判斷方法流程圖。

第七圖表示使用電磁感應筆作為觸控媒介時，根據本發明一實施例之觸控顯示器整合裝置之判斷方法流程圖。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本發明。圖示中，相 同的元件係以相同的符號表示。

第一圖表示根據本發明第一實施例之觸控顯示器整合裝置之示意圖。根據本發明第一實施例之觸控顯示器整合裝置，包含：液晶顯示模組300、電容及電阻複合式觸控感測模組200、光學式觸控感測模組100及電磁式觸控感測模組400。液晶顯示模組300，具有顯示側301以及背面側302，該背面側302與該顯示側301相對向。電容及電阻複合式觸控感測模組200，具有第一表面201及第二表面202，以該第二表面202鄰接該液晶顯示模組之該顯示側301。光學式觸控感測模組100，設置於該第一表面201。電磁式觸控感測模組400包含一感應天線板，該感應天線板設置於該背面側302。藉由整合控制該電容及電阻複合式觸控感測模組200、光學式觸控感測模組100及該電磁感應式觸控感測模組400，以達成該觸控顯示器整合裝置的準確觸控。

於一實施例，同時參考本發明人等之多功能觸控模組之台灣申請案，上述電容及電阻複合式觸控感測模組包含：一第一基板，具有該第一表面及一第三表面；一第二基板，具有一第四表面及一第五表面，其中該第四表面與該第一基板的第三表面相對向，於該第二基板與該第一基板之間構成一第一空間，該第一空間中包含複數絕緣球；一第一電極層，形成於該第三表面上，具有一第一圖型；一第二電極層，形成於該第四表面上，具有一第二圖型；以及一第三電極層，形成於該第五表面上而構成該電容及電阻複合式觸控感測模組之該第二表面，具有一第三圖型；其中，藉由該第一電極層、該複數絕緣球及該第二電極層的構成，進行一電阻式感測，藉由該第一電極層與一觸控物體之間的電容，進行一電容式感測，使該電容及電阻複合式觸控感測模組兼具電阻式感測及電容式感測的功能。

於一實施例，該電容及電阻複合式觸控感測模組更包含一液態介電層，設置於該第一基板與該第二基板之間，其中該液態介電層包含一液態介電材料，電阻式感測係利用該第一電極層、該複數絕緣球、該液態介電層及該第二電極層的構成進行。該液態介電材料例如為苯等。

於一實施例，光學式觸控感測模組100為一紅外線影像式觸控感測模組，例如第二圖表示根據本發明一實施例之光學式觸控感測模組之示意圖，其中複數X_TX及複數Y_TX為紅外線二極體(IR LED)，複數X_RX及複數Y_RX為CMOS感應裝置(互補式金屬氧化物半導體感應裝置；CMOS sensor)，複數紅外線二極體作為閃光燈源，在一定週期內循序閃光，曝光時間例如為50微秒，照射在物體上再藉由CMOS感應裝置擷取，藉此決定物體的座標。

第五圖至第七圖分別表示使用非導體、導體及電磁感應筆作為觸控媒介時，第一圖所示的觸控顯示器整合裝置之判斷方法。

如第五圖所示，使用非導體作為觸控媒介的情況，接近光學掃瞄區域時，則系統判斷使用光學式觸控感測模組100。當距離更接近，但未碰觸時，由於為非導體，電容式觸控感應不會進行，直到非導體碰觸電容及電阻複合式觸控感測模組，系統判斷使用光學式觸控感測或電阻式觸控感測。

如第六圖所示，使用導體作為觸控媒介的情況，接近光學掃瞄區域時，則系統判斷使用光學式觸控感測模組100。當距離更接近，但未碰觸時，由於為導體，系統判斷使用光學式觸控感測或電容式觸控感測，直到導體碰觸電容及電阻複合式觸控感測模組，系統判斷使用光學式或電阻式或電容式觸控感測。

如第七圖所示，使用電磁感應筆作為觸控媒介的情況，接近光學掃瞄區域時，則系統判斷使用光學式或電磁式觸控感測。當距離更接近，但未碰觸時，但未碰觸時，系統判斷使用光學式觸控感測或電磁式觸控感測，直到導體碰觸電容及電阻複合式觸控感測模組，系統判斷使用光學式或電阻式或電磁式觸控感測。

此外，第三圖表示根據本發明第二實施例之觸控顯示器整合裝置之示意圖。根據本發明第二實施例之觸控顯示器整合裝置，包含：液晶顯示模組300、電容及電阻複合式觸控感測模組200及光學式觸控感測模組100，其中該電容及電阻複合式觸控感測模組200係與第一實施例之電容及電阻複合式觸控感測模組200相同，該光學式觸控感測模組100係與第一實施例之光學式觸控感測模組100相同。

再者，第四圖表示根據本發明第三實施例之觸控顯示器整合裝置之示意圖。根據本發明第三實施例之觸控顯示器整合裝置，包含：液晶顯示模組300、電容及電阻複合式觸控感測模組200及電磁式觸控感測模組400，其中該電容及電阻複合式觸控感測模組200係與第一實施例之電容及電阻複合式觸控感測模組200相同，該電磁式觸控感測模組400係與第一實施例之電磁式觸控感測模組400相同。

綜上所述，根據本發明的觸控顯示器整合裝置，可解決下述問題：(1)電容式面板無法支援一般接觸物(非導體物質)當成觸控條件的問題；(2)電阻式面板，必須用力觸壓其表面當成觸控條件的問題；(3)電磁式面板，必須使用電磁感應筆當成觸控條件的問題(當觸控筆不見時，電磁板就失效)；(4)紅外線式(或光學式)多點觸控時常偵測不準確的問題，藉由上述其他面板技 術整合，作為功能性增強的系統整合。根據本發明的觸控顯示器整合裝置，針對應用程式的特點，分別藉由不同的觸控感測技術，使用不同的觸控方法，達到執行應用程式之最佳化。此外，根據本發明的觸控顯示器整合裝置，可應用於例如公共場所(自動報到機；Kiosk)、自動提款機(ATM)、導覽系統、教學環境等各種應用領域。

以上雖以特定實施例說明本發明，但並不因此限定本發明之範圍，只要不脫離本發明之要旨，熟悉本技藝者瞭解在不脫離本發明的意圖及範圍下可進行各種變形或變更。另外本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明之權利範圍。

100‧‧‧光學式觸控感測模組

200‧‧‧電容及電阻複合式觸控感測模組

300‧‧‧液晶顯示模組

400‧‧‧電磁式觸控感測模組

201‧‧‧第一表面

202‧‧‧第二表面

301‧‧‧顯示側

302‧‧‧背面側

Claims (18)

1. 一種觸控顯示器整合裝置，包括：一液晶顯示模組，具有一顯示側以及一背面側，該背面側與該顯示側相對向；一電容及電阻複合式觸控感測模組包括：一第一基板具有一第一表面，一第二基板相對向該第一基板相反該第一表面的一面，一第一空間構成在該第一基板及第二基板之間，一第一電極層及一第二電極層分別形成在該第一基板及第二基板相對面上，一第三電極層形成在該第二基板相反該第二電極層的一面上，一液態介電層設置於該第一基板與該第二基板之間，其中該第一電極層為電容式感測的感應電極並兼具與該第二電極層作為電阻式感測的感應電極，該第三電極層構成一第二表面鄰接該液晶顯示模組之顯示側；一光學式觸控感測模組，設置於該第一表面；以及一電磁式觸控感測模組，包含一感應天線板，該感應天線板設置於該背面側；其中藉由整合控制該電容及電阻複合式觸控感測模組、光學式觸控感測模組及該電磁感應式觸控感測模組，以達成該觸控顯示器整合裝置的準確觸控。
2. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該電容及電阻複合式觸控感測模組的第一基板，具有一第三表面相反該第一表面；該第二基板，具有一第四表面及一第五表面，其中該第四表面與該第一基板的第三表面相對向，該第一空間中包含複數絕緣球； 該第一電極層，形成於該第一基板的第三表面上，具有一第一圖型；該第二電極層，形成於該第二基板的第四表面上，具有一第二圖型；以及該第三電極層，形成於該第二基板的第五表面上具有一第三圖型；其中，藉由該第一電極層、該複數絕緣球及該第二電極層的構成，進行一電阻式感測，及藉由該第一電極層與一觸控物體之間的電容，進行一電容式感測，使該電容及電阻複合式觸控感測模組兼具電阻式感測及電容式感測的功能。
3. 如申請專利範圍第2項所述之裝置，其中該液態介電層包含一液態介電材料，電阻式感測係利用該第一電極層、該複數絕緣球、該液態介電層及該第二電極層的構成進行。
4. 如申請專利範圍第3項所述之裝置，其中該液態介電層係由介電係數為3以上之液態介電材料所構成。
5. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該光學式觸控感測模組為一紅外線影像式觸控感測模組。
6. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中當一非導體物體接近該裝置時，該裝置判斷由該光學式觸控感測模組進行觸控感測，決定是否有被碰觸；若被碰觸，則使用該電容及電阻複合式觸控感測模組的感測結果；若沒有被碰觸，則使用該光學式觸控感測模組的感測結果。
7. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中當一導體物體接近該裝置時，該裝置判斷由該光學式觸控感測模組進行觸控感測，決定是否有被碰觸；若被碰觸，則使用該電容及電阻複合式觸控感測模組的感測結果；若沒有被碰觸，則使用該光學式觸控感測模組的感測結果。
8. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中當一電磁感應筆接近該裝置時，該裝置判斷由該電磁感應式觸控感測模組進行觸控感測，使用該電磁感應式觸控感測模組的感測結果。
9. 一種觸控顯示器整合裝置，包括：一液晶顯示模組，具有一顯示側以及一背面側，該背面側與該顯示側相對向；一電容及電阻複合式觸控感測模組，包括：一第一基板具有一第一表面，一第二基板相對向該第一基板相反該第一表面的一面，一第一空間構成在該第一基板及第二基板之間，一第一電極層及一第二電極層分別形成在該第一基板及第二基板相對面上，一第三電極層形成在該第二基板相反該第二電極層的一面上，一液態介電層設置於該第一基板與該第二基板之間，其中該第一電極層為電容式感測的感應電極並兼具與該第二電極層作為電阻式感測的感應電極，該第三電極層構成一第二表面鄰接該液晶顯示模組之顯示側；以及一電磁式觸控感測模組，包含一感應天線板，該感應天線板設置於該背面側；其中藉由整合控制該電容及電阻複合式觸控感測模組及該電磁感應式 觸控感測模組，以達成該觸控顯示器整合裝置的準確觸控。
10. 如申請專利範圍第9項所述之裝置，其中該電容及電阻複合式觸控感測模組的第一基板，具有一第三表面相反該第一表面；該第二基板，具有一第四表面及一第五表面，其中該第四表面與該第一基板的第三表面相對向，該第一空間中包含複數絕緣球；該第一電極層，形成於該第一基板的第三表面上，具有一第一圖型；該第二電極層，形成於該第二基板的第四表面上，具有一第二圖型；以及該第三電極層，形成於該第二基板的第五表面上而構成該電容及電阻複合式觸控感測模組之該第二表面，具有一第三圖型；其中，藉由該第一電極層、該複數絕緣球及該第二電極層的構成，進行一電阻式感測，及藉由該第一電極層與一觸控物體之間的電容，進行一電容式感測，使該電容及電阻複合式觸控感測模組兼具電阻式感測及電容式感測的功能。
11. 如申請專利範圍第10項所述之裝置，其中其中該液態介電層包含一介電係數為3以上之液態介電材料，電阻式感測係利用該第一電極層、該複數絕緣球、該液態介電層及該第二電極層的構成進行。
12. 如申請專利範圍第9項所述之裝置，其中當一非導體物體碰觸該裝置或一導體物體接近該裝置時，該裝置判斷由該電容及電阻複合式觸控感測模組進行觸控感測，使用該電容及電阻複合式觸控感測模組的感測結果。
13. 如申請專利範圍第9項所述之裝置，其中當一電磁感應筆接近該裝置時，該裝置判斷由該電磁感應式觸控感測模組進行觸控感測，使用該電磁感應式觸控感測模組的感測結果。
14. 一種觸控顯示器整合裝置，包括：一液晶顯示模組，具有一顯示側以及一背面側，該背面側與該顯示側301相對向；一電容及電阻複合式觸控感測模組，包括：一第一基板具有一第一表面，一第二基板相對向該第一基板相反該第一表面的一面，一第一空間構成在該第一基板及第二基板之間，一第一電極層及一第二電極層分別形成在該第一基板及第二基板相對面上，一第三電極層形成在該第二基板相反該第二電極層的一面上，一液態介電層設置於該第一基板與該第二基板之間，其中該第一電極層為電容式感測的感應電極並兼具與該第二電極層作為電阻式感測的感應電極，該第三電極層構成一第二表面鄰接該液晶顯示模組之顯示側；以及一光學式觸控感測模組，設置於該第一表面；其中藉由整合控制該電容及電阻複合式觸控感測模組及光學式觸控感測模組，以達成該觸控顯示器整合裝置的準確觸控。
15. 如申請專利範圍第14項所述之裝置，其中該電容及電阻複合式觸控感測模組的第一基板，具有一第三表面相反該第一表面；該第二基板，具有一第四表面及一第五表面，其中該第四表面與該第一基板的第三表面相對向，該第一空間中包含複數絕緣球； 該第一電極層，形成於該第一基板的第三表面上，具有一第一圖型；該第二電極層，形成於該第二基板的第四表面上，具有一第二圖型；以及該第三電極層，形成於該第二基板的第五表面上具有一第三圖型；其中，藉由該第一電極層、該複數絕緣球及該第二電極層的構成，進行一電阻式感測，及藉由該第一電極層與一觸控物體之間的電容，進行一電容式感測，使該電容及電阻複合式觸控感測模組兼具電阻式感測及電容式感測的功能。
16. 如申請專利範圍第15項所述之裝置，其中該液態介電層包含一介電係數為3以上之液態介電材料，電阻式感測係利用該第一電極層、該複數絕緣球、該液態介電層及該第二電極層的構成進行。
17. 如申請專利範圍第14項所述之裝置，其中當一非導體物體接近該裝置時，該裝置判斷由該光學式觸控感測模組進行觸控感測，決定是否有被碰觸；若被碰觸，則使用該電容及電阻複合式觸控感測模組的感測結果；若沒有被碰觸，則使用該光學式觸控感測模組的感測結果。
18. 如申請專利範圍第14項所述之裝置，其中當一導體物體接近該裝置時，該裝置判斷由該光學式觸控感測模組進行觸控感測，決定是否有被碰觸；若被碰觸，則使用該電容及電阻複合式觸控感測模組的感測結果；若沒有被碰觸，則使用該光學式觸控感測模組的感測結果。