TWI467453B - 雙模式觸控感應裝置 - Google Patents

Description

雙模式觸控感應裝置

本發明是有關於一種觸控裝置，且特別是有關於一種同時採用電容式和電磁感應技術之觸控裝置。

目前雙模式觸控技術是同時採用電容式和電磁感應技術，當此雙模式觸控技術應用在液晶顯示器時，電容式觸控板是形成在液晶顯示器上方，而電磁感應觸控板則是形成在液晶顯示器的後方。

傳統上之電磁感應觸控板至少包括：一含天線陣列之天線板、用以計算感應位置之控制積體電路(control IC)以及壓感電磁筆。其中，電磁筆為訊號發射端，例如為一收發器(transceiver)，天線板為訊號接收端(receiver)，靠電磁感應方式，當電磁筆接近感應時磁通量會發生變化，控制積體電路即可根據磁通量之變化量將觸控筆點選位置定義出來。

然而，習知係以外部貼合的方式將電磁感應觸控板形成在液晶顯示器的後方，因此量產時將在製作過程中多一道貼合步驟，如此一來成本會相對提高。再者由於必須考慮液晶顯示器背板是否為金屬，若將天線板貼合在背板為金屬之液晶顯示器上，將會使得天線板受到干擾而無法運作，且在厚度上由於增加了天線板，亦使得整體液晶顯示器厚度大幅增加。

為解決上述之缺點，本發明利用半導體製程，在一片玻璃上同時製作電容式觸控板之感測電極與電磁式觸控板之天線走線來形成雙模式觸控感應裝置，藉以降低整體模組厚度。

根據本發明之一態樣，係提供一種雙模式觸控感應裝置。該雙模式觸控感應裝置具有一基板、一第一觸控電極結構以及一第二觸控電極結構。其中該第一觸控電極結構位於該基板上，用以執行一第一類型觸控感測技術來檢測一觸碰位置，而第二觸控電極結構亦是形成於同一基板上，用以執行一第二類型觸控感測技術來檢測一觸碰位置。

在一實施例中，其中該第一類型觸控感測技術為一電容式觸控感測技術，該第二類型觸控感測技術為一電磁式觸控感測技術。

在一實施例中，該第一觸控電極結構為一投射式電容電極結構，並形成於該基板之一第一面上，該第二觸控電極結構為一電磁式觸控天線迴路，並形成於該基板之一第二面上。一開關電路耦接該電磁式觸控天線迴路，用以當該投射式電容電極結構工作時，斷開該電磁式觸控天線迴路，來停止該電磁式觸控天線迴路工作。

在一實施例中，投射式電容電極結構更包括：一第一方向感應電極層位於該基板之該第一面上，一絕緣層位於該第一方向感應電極層上，以及一第二方向感應電極層位於該絕緣層上。第一方向感應電極層更包括複數個平行排列於該第一方向的第一電極串，每一該些第一電極串係由複數個第一菱形電極相互連接而成。第二方向感應電極層更包括複數個平行排列於該第二方向的第二電極串，每一該些第二電極串係由複數個第二菱形電極相互連接而成，其中該些第一菱形電極和該些第二菱形電極相間排列。

在一實施例中，電磁式觸控天線迴路更包括：一第一方向天線迴路位於該基板之該第二面上，一絕緣層位於該第一方向天線迴路上；以及一第二方向天線迴路位於該絕緣層上。第一方向天線迴路更包括複數個第一ㄇ型區段，每個第一ㄇ型區段與其相鄰的其他第一ㄇ型區段係分屬不同之感應迴路。第二方向天線迴路更包括複數個第二ㄇ型區段，每個第二ㄇ型區段與其相鄰的其他第二ㄇ型區段係分屬不同之感應迴路。

在一實施例中，第一觸控電極結構為一投射式電容電極結構，並形成於該基板之一第一面上，該第二觸控電極結構為一電磁式觸控天線迴路，並形成於該基板之該第一面以及一第二面上。

在一實施例中，電磁式觸控天線迴路更包括：一第一方向天線迴路位於該基板之該第二面上，一第二絕緣層位於該第一方向天線迴路上；以及一第二方向天線迴路位於該基板之該第一面上。第一方向天線迴路更包括複數個第一區段，每個第一區段與其相鄰的其他第一區段係分屬不同之感應迴路。第二方向天線迴路更包括複數個鋸齒狀區段，每個鋸齒狀區段環繞對應該第一方向的第一電極串排列。

在一實施例中，電磁式觸控天線迴路更包括：一第二方向天線迴路位於該基板之該第二面上，一第二絕緣層位於該第二方向天線迴路上；以及一第一方向天線迴路位於該第一絕緣層上。第二方向天線迴路更包括複數個區段，每個區段與其相鄰的其他區段係分屬不同之感應迴路。第一方向天線迴路更包括複數個鋸齒狀區段，每個鋸齒狀區段環繞對應該第二方向的第二電極串排列。

綜上所述，本發明藉由在一基板上同時形成電容式觸控板之感測電極與電磁式觸控板之天線迴路，因此可以降低整體觸控模組之厚度。

以下為本發明較佳具體實施例以所附圖示加以詳細說明，下列之說明及圖示使用相同之參考數字以表示相同或類似元件，並且在重複描述相同或類似元件時則予省略。

參閱第1圖所示為本發明雙模式觸控感應裝置之概略圖。其中雙模式觸控感應裝置100包括：一基板101、一電容感測電極102以及一電磁感測天線103。在一實施例中，基板101為一透明導電玻璃(ITO Glass)具有一第一面101a與一第二面101b，電容感測電極102形成於基板101之第一面101a上，而電磁感測天線103則形成於基板101之第二面101b上。其中，係利用一半導體製程將電容感測電極102形成在基板101之第一面101a上。電容感測電極102所構成之電容觸控結構可為表面式電容結構、投射式電容結構或其他種類之電容結構。在本實施例中，電容感測電極102係形成投射式電容結構。

第2圖所示為一投射式電容觸控電極結構概略圖。在一實施例中，形成此投射式電容觸控電極結構，包括利用濺鍍法，於基板101之第一面101a形成一第一氧化銦錫層(indium tin oxide，ITO)，接著利用微影及蝕刻法於該第一氧化銦錫層形成一Y方向感應電極層，其中Y方向感應電極層包括：多個平行排列於Y方向的電極串200，每一電極串200係由多個菱形電極201相互連接而成，且每一Y方向的電極串200更分別與一Y方向驅動線202連接。接著，利用塗佈法於Y方向感應電極層上形成一介電層(圖中未繪出)作為絕緣層，再利用塗佈法於其上形成第二氧化銦錫層，並利用微影及蝕刻法於第二氧化銦錫層形成一X方向感應電極層，其中X方向感應電極層包括：多個平行排列於X方向之電極串210，每一電極串210是由多個菱形電極211相互連接所組成，且每一X方向電極串210更分別與一X方向驅動線212連接。其中Y方向感應電極層上的各個菱形電極201，和X方向感應電極層上各個菱形電極201相間排列，而形成一容感測電極102。此外，Y方向驅動線202和X方向驅動線212會沿著基板101的邊緣共同延伸至基板的一端，並與設於該端上的連接埠203和213連接，進而透過連接埠203和213與控制器連接，以便由控制器檢測各相鄰電極間的電容值變化。

當電容感測電極102完成後，接著於基板101之第二面101b上形成電磁感測天線103。電磁感應設備之天線迴路及其佈局設計係將天線迴路以X、Y軸陣列等距排列成格狀網，以感應電磁量之改變來得出其絕對座標。在一實施例中，形成此電磁感測電極103結構，包括利用濺鍍法，於基板101之第二面101b形成一第一氧化銦錫層(indium tin oxide，ITO)，接著利用微影及蝕刻法於該第一氧化銦錫層形成一X方向天線迴路300，其中如第3A圖所示，X方向天線迴路300是由複數個ㄇ型區段301所組成，每個ㄇ型區段301與其相鄰的其他ㄇ型區段係分屬不同之感應迴路，如此即可分辨出電磁感應變化係位於感應迴路中的那一ㄇ型區段上，每一ㄇ型區段301之一端分別連接一開關(X1至X25)，且其另一端分別與一接地線共接點303相連接，藉此，每一ㄇ型區段301所感應之訊號可經由對開關X1至X25之循序控制來獲得。接著，利用塗佈法於X方向天線迴路300上形成一介電層(圖中未繪出)作為絕緣層，再利用塗佈法於其上形成第二氧化銦錫層，並利用微影及蝕刻法於第二氧化銦錫層形成一Y方向天線迴路310，其中Y方向天線迴路310類似X方向天線迴路300，如第3B圖所示，亦是由複數個ㄇ型區段302所組成，每個ㄇ型區段302與其相鄰的其他ㄇ型區段係分屬不同之感應迴路，如此即可分辨出電磁感應變化係位於感應迴路中的那一ㄇ型區段上，每一ㄇ型區段302之一端分別連接一開關(Y1至Y25)，且其另一端分別與一接地線共接點304相連接，藉此，每一ㄇ型區段302所感應之訊號可經由對開關Y1至Y25之循序控制來獲得。依此而形成一電磁感測天線103，與基板101第一面上形成之電容感測電極102，共同構成雙模式觸控面板。

值得注意的是，在上述之實施例中，是先於基板101之第一面101a上形成電容感測電極102，再於基板101之第二面101b上形成電磁感測天線103，而共同構成雙模式觸控面板。然而，在另一實施例中，亦可先於基板101之第二面101b上形成電磁感測天線103，再於基板101之第一面101a上形成電容感測電極102，來構成本發明之雙模式觸控面板。

此外，在再一實施例中，亦可將電磁感測天線之X方向天線迴路或Y方向天線迴路其中之一，與電容感測電極共同形成在基板之第一面上。第4圖所示為根據本發明一實施例，Y方向天線迴路與電容感測電極之X方向感應電極層共構之佈局圖，然值得注意的是，相同之原理亦可應用於將X方向天線迴路與電容感測電極之Y方向感應電極層共構之佈局上。其中第4圖僅繪出電容感測電極中之X方向電極串210與Y方向天線迴路。其中，Y方向天線迴路401係佈建在X方向電極串210之空隙中，由於每一電極串210是由多個菱形電極211相互連接所組成，因此Y方向天線迴路401包括多個形成鋸齒狀之天線區段402圍繞菱形電極211，每一鋸齒狀天線區段402之一端分別連接一開關404，且其另一端分別與一接地線共接點403相連接並。藉此，每一鋸齒狀天線區段402所感應之訊號可經由對開關404之循序控制來獲得。

且因為Y方向天線迴路401和X方向電極串210之材料均為氧化銦錫，因此其製作方式，例如，可在形成之氧化銦錫層(indium tin oxide，ITO)上，利用微影及蝕刻法於此氧化銦錫層上，同時形成形成一Y方向天線迴路401和X方向電極串210。如此一來，僅需使用一道光罩製程就能同時完成電磁感測天線中之Y方向天線迴路401，以及電容感測電極中之X方向電極串210，因此可有效降低製程成本。

此外，在雙模式觸控面板運作時，當僅有觸控筆接觸面板時，係由電磁感測天線103進行觸碰位置掃描定位。而當僅有手指接觸面板時，電磁感測天線103將以低頻的狀態掃描，由電容感測電極102進行觸碰位置掃描定位，若此時觸控筆亦靠近面板，電磁感測天線103掃描的頻率會因筆靠近之距離而隨之增強，造成電磁感測天線103與電容感測電極102同時動作，造成電場耦合，使得電磁感測天線103與電容感測電極102互相干擾。為避免彼此干擾，在一實施例中，本發明藉由控制開關404，在電容感測電極102工作時，讓Y方向天線迴路401斷路，而使得Y方向天線迴路不工作。例如，當觸控筆遠離面板時，開關404斷開，此時天線迴路401形成斷路而無法動作，此時感測電極102之掃描即不受干擾。在此情況下，天線迴路401更可作為電容感測電極102之菱形電極211靜電防護路徑。而當觸控筆靠近時，與電容感測電極102同一層之天線迴路401藉由開關404之切換來形成迴路，開啟啟動機制，此時與建置在基板另一面之X方向天線迴路形成完整XY軸向天線迴路，藉由軸向間電磁場之變化感測觸控筆之位置。

綜合上述所言，本發明藉由在一基板上同時形成電容式觸控板之感測電極與電磁式觸控板之天線迴路，因此可以降低整體觸控模組之厚度。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此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．．．雙模式觸控感應裝置

101．．．基板

101a．．．第一面

101b．．．第二面

102．．．電容感測電極

103．．．電磁感測天線

200．．．Y方向電極串

201、211．．．菱形電極

202Y．．．方向驅動線

210X．．．方向之電極串

212X．．．方向驅動線

203、213．．．連接埠

301、302．．．ㄇ型區段

303、304和403．．．共接點

X1至X25和Y1至Y25．．．開關

300．．．X方向天線迴路

310、401．．．Y方向天線迴路

402．．．天線區段

404．．．開關

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：

第1圖所示為本發明雙模式觸控面板之概略圖。

第2圖所示為一投射式電容觸控電極結構概略圖。

第3A圖所示為一X方向天線迴路之概略圖。

第3B圖所示為一Y方向天線迴路之概略圖。

第4圖所示為根據本發明一實施例之Y方向天線迴路與電容感測電極之X方向感應電極層共構之佈局圖。

100．．．雙模式觸控感應裝置

101．．．基板

101a．．．第一面

101b．．．第二面

102．．．電容感測電極

103．．．電磁感測天線

Claims (8)

1. 一種雙模式觸控感應裝置，包括：一基板；一第一觸控電極結構形成於該基板上，其中該第一觸控電極結構係用以執行一第一類型觸控感測技術來檢測一觸碰位置；一第二觸控電極結構形成於該基板上，其中該第二觸控電極結構係用以執行一第二類型觸控感測技術來檢測一觸碰位置；以及一開關電路耦接該第二觸控電極結構；其中該第一類型觸控感測技術為一電容式觸控感測技術，該第二類型觸控感測技術為一電磁式觸控感測技術；其中，該第一觸控電極結構為一投射式電容電極結構，該第二觸控電極結構為一電磁式觸控天線迴路；其中當一觸控筆和一使用者的手指同時觸碰該雙模式觸控感應裝置時，該開關電路會斷開該電磁式觸控天線迴路，來停止該電磁式觸控天線迴路工作。
2. 如請求項1所述之雙模式觸控感應裝置，其中該投射式電容電極結構，形成於該基板之一第一面上，該電磁式觸控天線迴路，並形成於該基板之一第二面上。
3. 如請求項2所述之雙模式觸控感應裝置，其中該投射式電容電極結構更包括：一第一方向感應電極層位於該基板之該第一面上，其中該第一方向感應電極層更包括複數個平行排列於該第一方向的第一電極串，每一該些第一電極串係由複數個第一菱形電極相互連接而成；一絕緣層位於該第一方向感應電極層上；以及一第二方向感應電極層位於該絕緣層上，其中該第二方向感應電極層更包括複數個平行排列於該第二方向的第二電極串，每一該些第二電極串係由複數個第二菱形電極相互連接而成，其中該些第一菱形電極和該些第二菱形電極相間排列。
4. 如請求項2或3所述之雙模式觸控感應裝置，其中該電磁式觸控天線迴路更包括：一第一方向天線迴路位於該基板之該第二面上，其中該第一方向天線迴路更包括複數個第一ㄇ型區段，每個第一ㄇ型區段與其相鄰的其他第一ㄇ型區段係分屬不同之感應迴路；一絕緣層位於該第一方向天線迴路上；以及一第二方向天線迴路位於該絕緣層上，其中該第二方向天線迴路更包括複數個第二ㄇ型區段，每個第二ㄇ型區段與其相鄰的其他第二ㄇ型區段係分屬不同之感應迴路。
5. 如請求項1所述之雙模式觸控感應裝置，其中該投 射式電容電極結構形成於該基板之一第一面上，該電磁式觸控天線迴路形成於該基板之該第一面以及一第二面上。
6. 如請求項5所述之雙模式觸控感應裝置，其中該投射式電容電極結構更包括：一第一方向感應電極層位於該基板之該第一面上，其中該第一方向感應電極層更包括複數個平行排列於該第一方向的第一電極串，每一該些第一電極串係由複數個第一菱形電極相互連接而成；一第一絕緣層位於該第一方向感應電極層上；以及一第二方向感應電極層位於該絕緣層上，其中該第二方向感應電極層更包括複數個平行排列於該第二方向的第二電極串，每一該些第二電極串係由複數個第二菱形電極相互連接而成，其中該些第一菱形電極和該些第二菱形電極相間排列。
7. 如請求項5或6所述之雙模式觸控感應裝置，其中該電磁式觸控天線迴路更包括：一第一方向天線迴路位於該基板之該第二面上，其中該第一方向天線迴路更包括複數個第一區段，每個第一區段與其相鄰的其他第一區段係分屬不同之感應迴路；一第二絕緣層位於該第一方向天線迴路上；以及一第二方向天線迴路位於該基板之該第一面上，其中該第二方向天線迴路更包括複數個鋸齒狀區段，每個鋸齒狀區段環繞對應該第一方向的第一電極串排列。
8. 如請求項7所述之雙模式觸控感應裝置，其中該電磁式觸控天線迴路更包括：一第二方向天線迴路位於該基板之該第二面上，其中該第二方向天線迴路更包括複數個區段，每個區段與其相鄰的其他區段係分屬不同之感應迴路；一第二絕緣層位於該第二方向天線迴路上；以及一第一方向天線迴路位於該第一絕緣層上，其中該第一方向天線迴路更包括複數個鋸齒狀區段，每個鋸齒狀區段環繞對應該第二方向的第二電極串排列。