TWI581168B - 互電容式整合觸控與壓力感測之裝置及其方法 - Google Patents

互電容式整合觸控與壓力感測之裝置及其方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI581168B
TWI581168B TW105111972A TW105111972A TWI581168B TW I581168 B TWI581168 B TW I581168B TW 105111972 A TW105111972 A TW 105111972A TW 105111972 A TW105111972 A TW 105111972A TW I581168 B TWI581168 B TW I581168B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
touch
pressure
electrode
pressure sensing
electrodes
Prior art date
Application number
TW105111972A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201738712A (zh
Inventor
李祥宇
金上
林丙村
Original Assignee
速博思股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 速博思股份有限公司 filed Critical 速博思股份有限公司
Priority to TW105111972A priority Critical patent/TWI581168B/zh
Priority to CN201710202786.9A priority patent/CN107305450A/zh
Priority to US15/484,088 priority patent/US10496217B2/en
Application granted granted Critical
Publication of TWI581168B publication Critical patent/TWI581168B/zh
Publication of TW201738712A publication Critical patent/TW201738712A/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0416—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
    • G06F3/04164—Connections between sensors and controllers, e.g. routing lines between electrodes and connection pads
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0412—Digitisers structurally integrated in a display
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0414—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using force sensing means to determine a position
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0416—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0416—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
    • G06F3/04166—Details of scanning methods, e.g. sampling time, grouping of sub areas or time sharing with display driving
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G06F3/0445—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using two or more layers of sensing electrodes, e.g. using two layers of electrodes separated by a dielectric layer
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G06F3/0446—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using a grid-like structure of electrodes in at least two directions, e.g. using row and column electrodes
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2203/00—Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
    • G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04105—Pressure sensors for measuring the pressure or force exerted on the touch surface without providing the touch position
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2203/00—Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
    • G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04112—Electrode mesh in capacitive digitiser: electrode for touch sensing is formed of a mesh of very fine, normally metallic, interconnected lines that are almost invisible to see. This provides a quite large but transparent electrode surface, without need for ITO or similar transparent conductive material

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Position Input By Displaying (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Description

互電容式整合觸控與壓力感測之裝置及其方法
本發明係有關於一種感測裝置，特別是一種互電容式整合觸控與壓力感測之裝置。
輕薄短小的行動裝置帶動觸控顯示面板的潮流，且由於觸控的人機界面技術成熟與使用者對3D觸控的操作需求不斷提昇，壓力觸控的技術也隨之推陳出新；習知之壓力觸控顯示面板往往將微機電之壓力感測器置於顯示面板之邊緣或角落，藉以感測面板表面之觸碰壓力，不僅感測器成本高昂且貼合不易。也有以複雜製程製作細微可變形之彈性微結構，增加壓力與變形量之相關性，藉此產生較多的物理量變動以利偵測；故壓力感測觸控面板仍有改善之空間。
為改善上述習知技術之缺點，本發明之目的在於提供一種互電容式整合觸控與壓力感測之裝置。
為達成本發明之上述目的，本發明提供一種互電容式整合觸控與壓力感測之裝置，包含：一第一電極層，包含複數個沿第一方向設置的第一電極；一第二電極層，包含複數個沿第二方向設置的第二電極，其中，該第一方向與該第二方向約略垂直；一第三電極層，包含至少一個沿第一方向設置的第三電極；一保護層，設置於該第一電極層的一側；一彈性介電材料層，位於該第二電極層與該第三電極層之間；及一電容偵測電路；於觸控偵測時序時，該電容偵測電路先選定複數個第二電極及複數個第一電極，且依序或隨機將一觸控發射訊號施加於選定之該些第二電極，並依序或隨機自該些選定第一電極輸入一觸控感應訊號，作觸控偵測操作；於壓力偵測時序時，該電容偵測電路利用該些第二電極與該第三電極作壓力偵測之操作；其中該電容偵測電路將一壓力發射訊號施加於至少一個第三電極並依序或隨機自該些選定第二電極輸入一壓力感應訊號，以作壓力偵測操作。
為達成本發明之上述一目的，本發明提供一種互電容式整合觸控感測與壓力感測之方法，其包含提供一互電容式整合觸控與壓力感測之裝置，該互電容式整合觸控與壓力感測之裝置包含：一第一電極層，包含複數個沿第一方向設置的第一電極；一第二電極層，包含複數個沿第二方向設置的第二電極，其中，該第一方向與該第二方向約略垂直；一第三電極層，包含至少一個沿第一方向設置的第三電極；一保護層，設置於該第一電極層的一側；一彈性介電材料層，位於該第二電極層與該第三電極層之間；一電容偵測電路；進行一觸控偵測時序，該電容偵測電路先選定複數個第二電極及複數個第一電極，且依序或隨機將一觸控發射訊號施加於該些選定第二電極，並依序或隨機自該些選定第一電極輸入一觸控感應訊號，作觸控偵測操作；及進行一壓力偵測時序；其中於該壓力偵測時序時將一壓力發射訊號施加於至少一個該些第三電 極，並自該些選定第二電極依序或隨機輸入一壓力感應訊號作壓力偵測。
10‧‧‧互電容式整合觸控與壓力感測之裝置
100‧‧‧保護層
100a‧‧‧第一表面
100b‧‧‧第二表面
110‧‧‧第一電極層
112,X1E1~X1E7‧‧‧第一電極
114‧‧‧假電極
120‧‧‧第二電極層
122,YE1~YE6‧‧‧第二電極
130‧‧‧絕緣層
200‧‧‧彈性介電材料層
300‧‧‧第三電極層
302,X2E1~X2E7‧‧‧第三電極
400‧‧‧基板
50‧‧‧電容偵測模組
70‧‧‧互電容偵測電路
520‧‧‧發射訊號源
53‧‧‧直流參考訊號源
54‧‧‧電容讀取電路
56‧‧‧第一同相放大器
58‧‧‧第二同相放大器
55‧‧‧第一開關單元
55a‧‧‧第一端
55b‧‧‧第二端
55c‧‧‧第三端
57‧‧‧第二開關單元
57a‧‧‧第一端
57b‧‧‧第二端
57c‧‧‧第三端
Vref‧‧‧直流參考電壓
VTRX‧‧‧觸控感應訊號
VTTX‧‧‧觸控發射訊號
TTX1‧‧‧觸控反射訊號
VPRX‧‧‧壓力感應訊號
VPTX‧‧‧壓力發射訊號
PRX1‧‧‧壓力反射訊號
600‧‧‧微處理器
圖1A為依據本發明一實施例之互電容式整合觸控與壓力感測之裝置之疊層示意圖。
圖1B為依據本發明另一實施例之互電容式整合觸控與壓力感測之裝置之疊層示意圖。
圖1C為依據本發明另一實施例之互電容式整合觸控與壓力感測之裝置之疊層示意圖。
圖1D為依據本發明另一實施例之互電容式整合觸控與壓力感測之裝置之疊層示意圖。
圖2為依據本發明一實施例之互電容式整合觸控與壓力感測之裝置之上視圖。
圖3為依據本發明另一實施例之互電容式整合觸控與壓力感測之裝置之上視圖。
圖4為依據本發明另一實施例之互電容式整合觸控與壓力感測之裝置之上視圖。
圖5A為依據本發明另一實施例之互電容式整合觸控與壓力感測之裝置之示意圖。
圖5B為依據本發明另一實施例之互電容式整合觸控與壓力感測之裝置之示意圖。
圖5C為依據本發明另一實施例之互電容式整合觸控與壓力感測之裝置之示意圖。
圖6A為依據本發明另一實施例之互電容式整合觸控與壓力感測之裝置之示意圖。
圖6B為依據本發明另一實施例之互電容式整合觸控與壓力感測之裝置之示意圖。
圖7係為依據本發明之一實施例之互電容式整合觸控感測與壓力感測之方法流程圖。
有關本發明的詳細說明及技術內容，請參閱以下的詳細說明和附圖說明如下，須知附圖與詳細說明僅作為說明之用，並非用於限制本發明之權利範圍。
請參考圖1A，為依據本發明一具體實施例之互電容式整合觸控與壓力感測之裝置10之疊層示意圖，該互電容式整合觸控與壓力感測之裝置10包含由上而下之一保護層100、一第一電極層110、一絕緣層130、一第二電極層120、一彈性介電材料層200及一第三電極層300，其中該保護層100具有一第一表面100a、一第二表面100b，該第一電極層110係設置於第二表面100b上。該第一電極層110包含複數個沿第一方向設置的第一電極112(例如如圖1A所示之第一電極X1E1~X1E7)，該第二電極層120包含複數個沿第二方向設置的第二電極122(例如如圖3所示之第二電極YEn)，但是須知此圖所示僅為一側視圖，因此第一電極112及第二電極122之數量及分布方式不限於此。該些第一電極112係設置於該保護層100之第二表面100b上，該些第一電極112及該些第二電極122係將該絕緣層130夾置其間，且該些第二電極122係設置於該絕緣層130背對該保護層100之一側，亦即相較於該絕緣層130設置且更遠離保護層100。該第三電極層300 係設置於該第一電極層110背對該保護層100之一側，且該第三電極層300包含至少一個沿第一方向設置的第三電極302(例如如圖1A所示之第三電極X2E1~X2E7)；而該基板400係設置於該彈性介電材料層200與該壓力電極層300之間。
請參考圖1C，為依據本發明另一具體實施例之互電容式整合觸控與壓力感測之裝置10之疊層示意圖，此互電容式整合觸控與壓力感測之裝置10與圖1A所示者類似，然而該第三電極層300與該基板400的位置交換，即該第三電極層300係設置於該基板400與該彈性介電材料層200之間；在此實施例中該基板400可以是一顯示螢幕的彩色濾光基板，且該壓力電極層300係顯示面板之靜電遮蔽保護層。
配合參考圖3，為依據本發明一實施例之互電容式整合觸控與壓力感測之裝置10之上視圖，其主要繪示該保護層100、該些第一電極112、該些第二電極122及該第三電極302由上視之分布狀況；然在此須知此圖示並未限定該些元件之尺寸關係，而是為了更清楚顯示該些元件之平面配置而故意使其彼此錯開而更易說明。此外該互電容式整合觸控與壓力感測之裝置10尚且包含一電容偵測模組50。於本實施例中，該些第一電極112(如圖所示之X1E1~X1E4)為沿第一方向設置，且第一電極112之數量及分布方式不限於此；再者，該些第二電極122(如圖所示之YE1~YE6)為沿第二方向設置，且第二電極122之數量及分布方式不限於此，其中該第一方向與該第二方向約略垂直；此外，該些第三電極302(如圖所示之X2E1~X2E4)為沿第一方向設置，且第三電極302之數量及分布方式不限於此。
請參考圖4，為依據本發明另一實施例之互電容式整合觸控與壓力感測之裝置10之上視圖，此互電容式整合觸控與壓力感測之裝置10與圖3所示者類似，主要繪示該保護層100、該些第一電極112、該些第二電極122及該第三電 極302由上視之分布狀況；然而於本實施例中第三電極層300僅包含一第三電極302(如圖所示之X2E1)。此外在圖3-4之實施例中，為了提供第三電極層300更好之遮蔽效果，第二電極122之間的間隙最好小於50微米。
圖5A說明本發明之互電容式整合觸控與壓力感測之裝置10於觸控操作之示意圖；如此圖所示，該電容偵測電路50包含一互電容偵測電路70，該互電容偵測電路70係分別電連接到第一電極112、第二電極122及第三電極302；復配合參考圖3，第一電極112為感測電極，用以偵測其上是否有手指近接或觸碰；而第二電極122為驅動電極。該互電容偵測電路70先選定一或多個第二電極122及一或多個第一電極112作觸控偵測。下面說明即以多個選定第二電極122及多個選定第一電極112作為說明，但是須知本發明之概念也可應用於選定單一第二電極122及單一第一電極112之狀況。該互電容偵測電路70依序或是隨機將觸控發射訊號VTTX發送到該些選定第二電極122，且依序或是隨機接收該些選定第一電極112上之觸控感應訊號VTRX；藉由偵測觸控感應訊號VTRX，即可知道對應第一電極112及第二電極122之交叉位置上是否有觸控操作。例如圖3所示，當施加觸控發射訊號VTTX至第二電極YE4並自第一電極X1E2接收一觸控感應訊號VTRX，便可偵知該交叉處之觸控點T是否有觸碰發生。同時該互電容偵測電路70將一直流參考電壓Vref(例如一零電位之接地訊號)施加於該至少一個的第三電極302，以減少或是完全消除彈性介電材料層200翹曲或是變形對於觸控感測的影響；此外，該互電容偵測電路70亦可將一與該觸控發射訊號VTTX同相位的輔助訊號TTX1施加於該至少一個的第三電極302，以減少或是完全消除彈性介電材料層200翹曲或是變形對於觸控感測的影響。再者，該互電容偵測電路70更將一直流參考電壓Vref(例如一零電位之接地訊號)施加於該該些選定第二電極122周遭之第二電極122或施加於所有該些非選定的第二電極122(圖5A未示)，以減少該些第二電極122之間雜散電容對觸控感應訊號的影響。
配合參考圖6A，為說明本發明具體實例之互電容偵測電路之示意圖，此電容偵測電路50包含一發射訊號源520、一第一同相放大器56、一第二同相放大器58、一直流參考電壓源53、一開關單元55及一電容讀取電路54，其中該開關單元55包含一第一端55a、一第二端55b及一第三端55c。於觸控操作時，該發射訊號源520傳送該觸控發射訊號VTTX經過該第一同相放大器56傳送到至少一個第二電極122，該第一同相放大器56之增益值較佳為一。該電容讀取電路54接收至少一個第一電極112上之觸控感應訊號VTRX。當該開關單元55之第一端55a與第三端55c連接時，該直流參考電壓源53施加一直流參考電壓Vref(例如為一零電位之接地訊號)於該第三電極302，如果當該開關單元55之第二端55b與第三端55c連接時，該發射訊號源520透過該第二同相放大器58以產生與觸控發射訊號VTTX同相位之輔助訊號TTX1，以減少或是完全消除彈性介電材料層200翹曲或是變形對於觸控感測的影響，該第二同相放大器58之增益值較佳為與該第一同相放大器56之增益值相同。
圖5B說明本發明之互電容式整合觸控與壓力感測之裝置10用於壓力感測之示意圖；於壓力感測時，該互電容偵測電路70依序或是隨機將壓力發射訊號VPTX發送到至少一個第三電極302，且依序或是隨機接收至少一個第二電極122上之壓力感應訊號VPRX；藉由偵測壓力感應訊號VPRX，即可知道對應第三電極302及第二電極122交叉點位置上是否有進行壓力操作；例如圖3所示，當施加壓力發射訊號VPTX至第三電極X2E2並自第二電極YE4接收一壓力感應訊號VPRX，便可偵知該交叉處之觸控點T是否有進行壓力操作。再者，於壓力感測操作時，也可以將與壓力感應訊號VPRX同相之反射訊號PRX1施加到第一電極112；或是將一直流參考電壓Vref(例如為一零電位之接地訊號)施加於第一電極112，以減少手指電荷影響。
圖5C說明本發明之互電容式整合觸控與壓力感測之裝置10用於壓力感測之示意圖，此圖示之實施方式與圖5B所示者類似，但是壓力發射訊號VPTX及壓力感應訊號VPRX發射及接收目標不同。換言之，於壓力感測時，該互電容偵測電路70依序或是隨機將壓力發射訊號VPTX發送到至少一個選定的第二電極122，且依序或是隨機接收至少一個第三電極302上之壓力感應訊號VPRX；藉由偵測壓力感應訊號VPRX，即可知道對應第三電極302及第二電極122交叉點位置上是否有進行壓力操作；例如圖3所示，當施加壓力發射訊號VPTX至第二電極YE4並自第三電極X2E2接收一壓力感應訊號VPRX，便可偵知該交叉處之觸控點T是否有進行壓力操作。此外，於壓力感測操作時，也可以將一直流參考電壓Vref(例如為一零電位之接地訊號)施於該等第一電極112與非選定之第二電極122，以形成對第三電極302之遮蔽，藉此減少手指電荷對壓力偵測之影響。
配合參考圖6B，為說明本發明具體實例之互電容偵測電路之示意圖；於壓力感測操作時，此電容偵測電路50包含一發射訊號源520、一第一同相放大器56、一第二同相放大器58、一直流參考電壓源53、一開關單元57及一電容讀取電路54，其中該第二開關單元57包含一第一端57a、一第二端57b及一第三端57c。該發射訊號源522傳送該壓力發射訊號VPTX經過該第一同相放大器56傳送到至少一個第二電極122或至少一個第三電極302，該第一同相放大器56之增益值較佳為一；該電容讀取電路54接收至少一個第二電極122或至少一個第三電極302之壓力感應訊號VPRX；其中，當該第二開關單元57之第一端57a與第三端75c連接時，該直流參考電壓源53施加一直流參考電壓Vref於該第一電極112，如果當該第二開關單元57之第二端57b與第三端57c連接時，該第二同相放大器58將來自該電容讀取電路54輸入端的壓力感應訊號VPRX作同相位放大，以產生 之反射訊號PRX1，該第二同相放大器58之增益值較佳為一。此反射訊號PRX1係送到該第一電極112以遮蔽來自手指之影響。
請參考圖1B，為依據本發明另一具體實施例之互電容式整合觸控與壓力感測之裝置10之疊層示意圖，此互電容式整合觸控與壓力感測之裝置10與圖1A所示者類似，然而在該第一電極層110中，該些第一電極112之間更包含複數個假電極(dummy ITO)114，該些假電極114係設置於該第二表面100b上，亦即該些第一電極112係設置於同一表面。避免該些第一電極112之間的空隙過大，故將該些假電極114設置於該些第一電極112之間，以改善該互電容式整合觸控與壓力感測之裝置10透光度之均值性。圖1D為依據本發明另一具體實施例之互電容式整合觸控與壓力感測之裝置10之疊層示意圖，此互電容式整合觸控與壓力感測之裝置10與圖1B所示者類似，然而該第三電極層300與該基板400的位置交換，即該第三電極層300係設置於該基板400與該彈性介電材料層200之間；且在此實施例中該基板400可以是一顯示螢幕的彩色濾光基板，且該壓力電極層300係顯示面板之靜電遮蔽保護層。配合參考圖2，為依據本發明一實施例之互電容式整合觸控與壓力感測之裝置10之上視圖，此互電容式整合觸控與壓力感測之裝置10與圖3所示者類似，但係對應於圖1B及1D之實施例。圖2也主要繪示該保護層100、該些第一電極112、該些第二電極122及該第三電極302由上視之分布狀況；然而於本實施例中第一電極層110更包含複數個假電極114，該些假電極114係設置於該第二表面100b上，亦即與該些第一電極112係設置於同一表面。
此外，對於圖1B,1D及2所示之互電容式整合觸控與壓力感測之裝置10，其訊號操作方式，也可如前述方式而由圖5A-5C及圖6A-6B的實施方式進行。
請參考圖7，為依據本發明之一實施例之互電容式整合觸控感測與壓力感測之方法，其包含(S10)提供一互電容式整合觸控與壓力感測之裝置，該互電容式整合觸控與壓力感測之裝置包含：一保護層100，其中該保護層100具有一第一表面100a、一第二表面100b。一第一電極層110包含複數個沿第一方向設置的第一電極112；一第二電極層包含複數個沿第二方向設置的第二電極122；一絕緣層130；一第三電極層300，其包含有至少一個沿第一方向設置的第三電極302；一彈性介電材料層200，係設置於該第二電極層120與該第三電極層300之間，該彈性介電材料層200遇壓力時體積壓縮變形，並於除去壓力時回復原有的體積與形狀；一電容偵測模組50(至少包含一互電容偵測電路70)；及一微處理器600；(S20)進行一觸控偵測時序，於該觸控偵測時序時，依序或隨機將觸控發射訊號VTTX發送到多個選定之第二電極122(或是將一觸控發射訊號VTTX發送到一個選定之第二電極122)，且依序或是隨機接收多個選定之第一電極112上之觸控感應訊號VTRX(或是接收一選定第一電極112上之一觸控感應訊號VTRX)，以偵測是否有觸控操作及相對應位置；(S30)進行一壓力偵測時序，將一壓力發射訊號VPTX施加於選定的至少一個該第三電極302(或將一壓力發射訊號VPTX依序或隨機施加於選定的多個第三電極302)，且自該些第二電極122依序或隨機接收一壓力感應訊號VPRX作壓力偵測。再者，於步驟(S30)中，也可以下列子步驟替代：將一壓力發射訊號VPTX依序或隨機施加於選定該些第二電極122，且自該至少一個第三電極302接收一壓力感應訊號VPRX作壓力偵測。此外，在前述之步驟S20進行之觸控偵測時序結束後，可隨機判斷有否偵測到觸碰，若有觸碰，則該微處理器600設置一觸碰旗標並記錄該觸碰點的座標(例如在微處理器600內設置該觸碰旗標並記錄該觸碰點的座標)，若無則清除或重置該觸碰旗標，依據觸碰旗標之設置否決定是否執行該壓力偵測時序。
於上述之觸控偵測時序S20，又可隨選地將一參考電位(例如直流參考電壓Vref)施加於該至少一個第三電極302；亦可將一與該觸控發射訊號VTTX同相位的輔助訊號TTX1施加於至少一個第三電極302；其中該直流參考電壓Vref係一零電位之接地訊號。該壓力偵測時序S30時更可將一參考電位(例如直流參考電壓Vref)施加於第一電極；或是將前述之反射訊號PRX1施加到第一電極。
再者，於上述各實施例及偵測時序中，該保護層100係一玻璃基板、一高分子材料之薄膜基板、或是一硬質的塗佈層，用以保護觸控電極層免於刮擦、觸碰與水氣的損壞；該觸控發射訊號或該壓力發射訊號係一交變訊號，如一弦波，方波，三角波或梯形波；該彈性介電材料層200包含一彈性膠質材料，該彈性膠質材料200遇壓力時體積壓縮變形，並於除去壓力時回復原有的體積與形狀，該彈性介電材料層200例如可為(但是不限於)聚二甲基矽氧烷(Polydimethylsiloxane，PDMS)材料或一光學膠；該基板400係一玻璃基板或一高分子材料基板；該直流參考電壓例如可為一零電位之接地訊號；該電容偵測電路50包含一互電容偵測電路70。
然以上所述者，僅為本發明之較佳實施例，當不能限定本發明實施之範圍，即凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾等，皆應仍屬本發明之專利涵蓋範圍意圖保護之範疇。本發明還可有其它多種實施例，在不背離本發明精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員當可根據本發明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬於本發明所附的權利要求的保護範圍。綜上所述，當知本發明已具有產業利用性、新穎性與進步性，又本發明之構造亦未曾見於同類產品及公開使用，完全符合發明專利申請要件，爰依專利法提出申請。
10‧‧‧互電容式整合觸控與壓力感測之裝置
100‧‧‧保護層
100a‧‧‧第一表面
100b‧‧‧第二表面
112,X1E1~X1E7‧‧‧第一電極
120‧‧‧第二電極層
122‧‧‧第二電極
130‧‧‧絕緣層
200‧‧‧彈性介電材料層
300‧‧‧第三電極層
302,X2E1~X2E7‧‧‧第三電極
400‧‧‧基板

Claims (20)

  1. 一種互電容式整合觸控與壓力感測之裝置，包含：一第一電極層，包含複數個沿第一方向設置的第一電極；一第二電極層，包含複數個沿第二方向設置的第二電極，其中，該第一方向與該第二方向約略垂直；一第三電極層，包含至少一個沿第一方向設置的第三電極；一保護層，設置於該第一電極層的一側；一彈性介電材料層，位於該第二電極層與該第三電極層之間；及一電容偵測電路；於觸控偵測時序時，該電容偵測電路先選定複數個第二電極及複數個第一電極，且依序或隨機將一觸控發射訊號施加於選定之該些第二電極，並依序或隨機自該些選定第一電極輸入一觸控感應訊號，作觸控偵測操作；於壓力偵測時序時，該電容偵測電路利用該些第二電極與該第三電極作壓力偵測之操作；其中該電容偵測電路將一壓力發射訊號施加於至少一個第三電極並依序或隨機自該些選定第二電極輸入一壓力感應訊號，以作壓力偵測操作。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之互電容式整合觸控與壓力感測之裝置，其中該觸控發射訊號或該壓力發射訊號係一交變訊號。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之互電容式整合觸控與壓力感測之裝置，其中該保護層係一玻璃基板、一高分子材料之薄膜基板、或是一硬質的塗佈層。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之互電容式整合觸控與壓力感測之裝置，其中該電容偵測電路於觸控偵測操作時又將一參考電位施加於至少一個該第三電極。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之互電容式整合觸控與壓力感測之裝置，其中該參考電位係一零電位訊號。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之互電容式整合觸控與壓力感測之裝置，其中該電容偵測電路於觸控偵測操作時又將一與該觸控發射訊號同相位的輔助訊號施加於至少一個該第三電極。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之互電容式整合觸控與壓力感測之裝置，其中該彈性介電材料層包含一彈性膠質材料，該彈性膠質材料遇壓力時體積壓縮變形，並於除去壓力時回復原有的體積與形狀。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之互電容式整合觸控與壓力感測之裝置，其中該電容偵測電路於觸控偵測操作時更將一參考電位施加於選定的該第二電極周遭之該些第二電極。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之互電容式整合觸控與壓力感測之裝置，其中該參考電位係一零電位訊號。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之互電容式整合觸控與壓力感測之裝置，更包含一基板，設置於該彈性材料層背對該保護層之一側，其係一玻璃基板或一高分子材料基板。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之互電容式整合觸控與壓力感測之裝置，其中該基板是一顯示螢幕的彩色濾光基板，該第三電極層係顯示螢幕的靜電遮蔽保護層。
  12. 一種互電容式整合觸控感測與壓力感測之方法，包含提供一互電容式整合觸控與壓力感測之裝置，該互電容式整合觸控與壓力感測之裝置包含：一第一電極層，包含複數個沿第一方向設置的第一電極； 一第二電極層，包含複數個沿第二方向設置的第二電極，其中，該第一方向與該第二方向約略垂直；一第三電極層，包含至少一個沿第一方向設置的第三電極；一保護層，設置於該第一電極層的一側；一彈性介電材料層，位於該第二電極層與該第三電極層之間；一電容偵測電路；進行一觸控偵測時序，該電容偵測電路先選定複數個第二電極及複數個第一電極，且依序或隨機將一觸控發射訊號施加於該些選定第二電極，並依序或隨機自該些選定第一電極輸入一觸控感應訊號，作觸控偵測操作；及進行一壓力偵測時序；其中於該壓力偵測時序時將一壓力發射訊號施加於至少一個該些第三電極，並自該些選定第二電極依序或隨機輸入一壓力感應訊號作壓力偵測。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之互電容式整合觸控感測與壓力感測之方法，其中於該壓力偵測時序，更將一直流參考電壓施加於該些第一電極。
  14. 如申請專利範圍第12項所述之互電容式整合觸控感測與壓力感測之方法，於該觸控偵測時序，又將一與該發射訊號同相位的輔助訊號施加於至少一個該第三電極。
  15. 如申請專利範圍第12項所述之互電容式整合觸控感測與壓力感測之方法，其中於該觸控偵測時序，又將一直流參考電壓施加於該第三電極。
  16. 如申請專利範圍第13或15項所述之互電容式整合觸控感測與壓力感測之方法，其中該直流參考電壓係一零電位之接地訊號。
  17. 如申請專利範圍第12項所述之互電容式整合觸控感測與壓力感測之方法，更包含：於該觸控時序結束時判斷有否偵測到觸碰，若有，則進入壓力偵測時序。
  18. 如申請專利範圍第12項所述之互電容式整合觸控感測與壓力感測之方法，更包含：於該觸控時序時判斷有否偵測到觸碰，若有觸碰，則設置一觸碰旗標並記錄該觸碰點的座標，若無則清除或重置該觸碰旗標。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之互電容式整合觸控感測與壓力感測之方法，其中依據觸碰旗標之設置否決定是否執行該壓力偵測時序。
  20. 如申請專利範圍第12項所述之互電容式整合觸控感測與壓力感測之方法，其中該觸控發射訊號或該壓力發射訊號係一交變訊號。
TW105111972A 2016-04-18 2016-04-18 互電容式整合觸控與壓力感測之裝置及其方法 TWI581168B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW105111972A TWI581168B (zh) 2016-04-18 2016-04-18 互電容式整合觸控與壓力感測之裝置及其方法
CN201710202786.9A CN107305450A (zh) 2016-04-18 2017-03-30 互电容式整合触控与压力感测的装置及其方法
US15/484,088 US10496217B2 (en) 2016-04-18 2017-04-10 Mutual capacitance integral sensing apparatus for touch and force sensing and method for the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW105111972A TWI581168B (zh) 2016-04-18 2016-04-18 互電容式整合觸控與壓力感測之裝置及其方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TWI581168B true TWI581168B (zh) 2017-05-01
TW201738712A TW201738712A (zh) 2017-11-01

Family

ID=59367383

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW105111972A TWI581168B (zh) 2016-04-18 2016-04-18 互電容式整合觸控與壓力感測之裝置及其方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10496217B2 (zh)
CN (1) CN107305450A (zh)
TW (1) TWI581168B (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10649595B2 (en) 2017-03-03 2020-05-12 Atmel Corporation Touch sensor with force sensor response normalization, and related method and apparatus
CN107656169B (zh) * 2017-11-02 2021-03-16 厦门天马微电子有限公司 显示面板、显示装置和显示面板的检测方法
GB2574588A (en) * 2018-06-06 2019-12-18 Cambridge Touch Tech Ltd Pressure sensing apparatus and method
GB2570446B (en) * 2018-01-23 2020-11-04 Cambridge Touch Tech Ltd Pressure signal processing
US10521045B2 (en) * 2018-02-14 2019-12-31 Microchip Technology Incorporated Reference noise rejection improvement based on sample and hold circuitry
CN111290642B (zh) * 2018-12-06 2023-03-28 宏碁股份有限公司 旋钮装置与相关互动显示设备
CN113805719B (zh) * 2020-06-17 2024-09-10 禾瑞亚科技股份有限公司 触控处理装置与其方法、以及触控系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140062934A1 (en) * 2012-08-29 2014-03-06 Sharp Kabushiki Kaisha Capacitive touch panel with force sensing
TW201516813A (zh) * 2013-08-30 2015-05-01 Shih Hua Technology Ltd 電容式觸控裝置及控制方法
TWM523910U (zh) * 2015-10-28 2016-06-11 敦泰電子股份有限公司 觸控顯示裝置
US20160231849A1 (en) * 2013-06-23 2016-08-11 Nissha Printing Co., Ltd. Touch panel having press detection function

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102033637B (zh) * 2009-09-29 2013-02-13 上海天马微电子有限公司 触摸屏位置检测方法
TWI419028B (zh) * 2009-10-07 2013-12-11 Wintek Corp 觸控面板與其應用之觸控式顯示裝置
CN102609159A (zh) * 2011-01-18 2012-07-25 松翰科技股份有限公司 电容式触控装置及其感测装置与多触碰点检测方法
US9075095B2 (en) * 2013-02-27 2015-07-07 Synaptics Incorporated Device and method for localized force sensing
US9141225B2 (en) * 2013-05-31 2015-09-22 Eastman Kodak Company Capacitive touch screen with force detection
CN103941938B (zh) * 2013-12-23 2017-02-15 上海中航光电子有限公司 一种触摸屏的信号检测的方法、触摸屏及显示器
KR101598412B1 (ko) * 2015-02-11 2016-02-29 주식회사 하이딥 전극 시트 및 터치 입력 장치
CN106502444B (zh) * 2015-09-03 2019-03-19 敦泰电子股份有限公司 触控显示装置及其驱动方法以及压力检测方法
CN105068695A (zh) * 2015-09-11 2015-11-18 京东方科技集团股份有限公司 具有压力检测功能的触控显示面板、显示装置及驱动方法
TWM520681U (zh) * 2016-01-18 2016-04-21 速博思股份有限公司 整合觸控與壓力感測之裝置
KR101809917B1 (ko) * 2016-01-29 2017-12-21 엘지디스플레이 주식회사 구동 회로, 터치 디스플레이 장치 및 그 구동방법
JP6581927B2 (ja) * 2016-03-09 2019-09-25 株式会社ジャパンディスプレイ 検出装置、表示装置及び電子機器

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140062934A1 (en) * 2012-08-29 2014-03-06 Sharp Kabushiki Kaisha Capacitive touch panel with force sensing
US20160231849A1 (en) * 2013-06-23 2016-08-11 Nissha Printing Co., Ltd. Touch panel having press detection function
TW201516813A (zh) * 2013-08-30 2015-05-01 Shih Hua Technology Ltd 電容式觸控裝置及控制方法
TWM523910U (zh) * 2015-10-28 2016-06-11 敦泰電子股份有限公司 觸控顯示裝置

Also Published As

Publication number Publication date
US20170300167A1 (en) 2017-10-19
CN107305450A (zh) 2017-10-31
TW201738712A (zh) 2017-11-01
US10496217B2 (en) 2019-12-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI581168B (zh) 互電容式整合觸控與壓力感測之裝置及其方法
TWI584185B (zh) 整合觸控與壓力感測之裝置及其方法
US20220276713A1 (en) Touch Display Device with Tactile Feedback
US9110545B2 (en) Apparatus and associated methods
TWI674686B (zh) 具壓力觸控的有機發光顯示裝置
EP2771772B1 (en) Touchscreen with haptic feedback
WO2017096916A1 (zh) 显示设备及其驱动方法
US9195350B2 (en) Apparatus and associated methods
TWI581170B (zh) 具金屬走線的壓力觸控裝置
KR20150103720A (ko) 디스플레이에 근접한 정전식 터치 표면
TWM520681U (zh) 整合觸控與壓力感測之裝置
JP6944806B2 (ja) ディスプレイ上に印加された力の検出
KR20150066885A (ko) 터치 입력 장치
TWI604352B (zh) 電容式壓力感測裝置及方法
CN106249953A (zh) 一种压感触摸屏及显示装置
US9176612B2 (en) Master application for touch screen apparatus
TWI609303B (zh) 整合觸控與壓力感測之裝置及其方法
TWM541607U (zh) 壓力觸控感測裝置
TWM537257U (zh) 整合觸控與壓力感測之裝置
TWM537260U (zh) 具金屬走線的壓力觸控裝置
TWM522410U (zh) 電容式壓力感測裝置
TWI604355B (zh) 壓力觸控感測裝置
TWI594161B (zh) 觸控與壓力感測之整合裝置
US10156947B2 (en) Touch substrate and manufacturing method and driving method thereof, touch panel and touch device
TWM538614U (zh) 觸控與壓力感測之整合裝置