TWI604357B - 電容式壓力感測觸控面板 - Google Patents

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Description

電容式壓力感測觸控面板
本發明係與觸控面板有關，尤其是關於一種電容式壓力感測觸控面板。
一般而言，傳統上係將電容式觸控面板中之電容式觸控電極同時用來作為壓力感測電極，如圖1所繪示的傳統疊層結構中設置於上基板12之感測電極SG，至於設置於下基板10的則可以是參考電極RE。
當上基板12受到手指按壓時，由於上基板12的感測電極SG與下基板10的參考電極RE之間的距離d會隨著手指按壓力而改變，連帶使得感測電極SG與參考電極RE之間的電容感應量亦隨之改變。
然而，電容式觸控感測訊號亦會隨手指按壓面積而改變，因此，當手指施力下壓時，按壓面積將會增加，亦會使得電容感應量改變，這將會導致同樣以電容變化量為判斷訊號的壓力感測失真，故採用圖1所繪示的傳統疊層結構之電容式觸控面板難以得到較為準確的壓力感測結果。
有鑑於此，本發明提出一種電容式壓力感測觸控面板，以有效解決先前技術所遭遇到之上述種種問題。
根據本發明之一具體實施例為一種電容式壓力感測觸控面板。於此實施例中，電容式壓力感測觸控面板包含複數個像素。每個像素之疊層結構包含第一基板、薄膜電晶體元件層、第一導電層、第二導電層、第三導電層及第二基板。薄膜電晶體元件層設置於第一基板上方。第一導電層設置於薄膜電晶體元件層上方。第二導電層設置於第一導電層上方。第三導電層對應於第二導電層並設置於第二導電層上方。第二基板設置於第三導電層上方。
於一實施例中，電容式壓力感測觸控面板係具有內嵌式(In-cell)觸控面板結構。
於一實施例中，疊層結構還包含一共同電壓電極，電性連接第一導電層並透過斷開或電性連接之方式分區形成至少一觸控電極。
於一實施例中，共同電壓電極係設置於薄膜電晶體元件層與第一導電層之間，第一導電層係透過通孔(Via)與共同電壓電極電性連接。
於一實施例中，共同電壓電極係設置於第一導電層與第二導電層之間，第一導電層係透過通孔與共同電壓電極電性連接。
於一實施例中，於觸控感測期間內，第一導電層被驅動為觸控電極，用以透過點自電容(Node self-capacitive)感測方式進行觸控感測。
於一實施例中，全部的第二導電層均被佈局作為壓力感測電極；於壓力感測期間內，壓力感測電極接收壓力感測訊號並感測由於第三導電層與第二導電層之間的距離改變所造成第三導電層與第二導 電層之間的電容變化量；於觸控感測期間內，壓力感測電極接收浮動電位(Floating)。
於一實施例中，部分的第二導電層被佈局作為壓力感測電極，其餘的第二導電層之至少一部分被佈局作為虛設電極(Dummy electrode)；於壓力感測期間內，壓力感測電極接收壓力感測訊號並感測由於第三導電層與第二導電層之間的距離改變所造成第三導電層與第二導電層之間的電容變化量，而虛設電極接收一浮動電位；於觸控感測期間內，壓力感測電極與虛設電極均接收浮動電位。
於一實施例中，部分的第二導電層被佈局作為壓力感測電極，其餘的第二導電層之至少一部分被佈局作為觸控電極之走線(Traces)；於壓力感測期間內，壓力感測電極接收一壓力感測訊號並感測由於第三導電層與第二導電層之間的距離改變所造成第三導電層與第二導電層之間的電容變化量；於觸控感測期間內，壓力感測電極接收一浮動電位。
於一實施例中，設置於第二導電層上方之第三導電層係由任意導電層構成並維持於一固定電壓，當疊層結構受到一壓力時，第三導電層係用以作為第二導電層之屏蔽電極(Shielding electrode)，固定電壓為參考電壓或接地。
於一實施例中，第二導電層係具有網格狀(Mesh type)並係透過斷開或電性連接之方式分區形成至少一壓力感測電極。
於一實施例中，至少一壓力感測電極可視佈線及操作需求電性連接在一起成為一壓力感測電極組。
於一實施例中，電容式壓力感測觸控面板之觸控感測模式及壓力感測模式係與顯示模式分時驅動，該電容式壓力感測觸控面板係利用顯示週期之一空白區間(Blanking interval)運作於觸控感測模式並驅動該第一導電層作為觸控電極。
於一實施例中，空白區間係包含一垂直空白區間(Vertical Blanking Interval,VBI)、一水平空白區間(Horizontal Blanking Interval,HBI)及一長水平空白區間(Long Horizontal Blanking Interval)中之至少一種，該長水平空白區間的時間長度等於或大於該水平空白區間的時間長度，該長水平空白區間係重新分配複數個該水平空白區間而得或該長水平空白區間包含該垂直空白區間。
根據本發明之另一具體實施例亦為一種電容式壓力感測觸控面板。於此實施例中，電容式壓力感測觸控面板包含複數個像素。每個像素之疊層結構包含第一基板、薄膜電晶體元件層、第一導電層、第二導電層及第二基板。薄膜電晶體元件層設置於第一基板上方。第二導電層對應於第一導電層並設置於第一導電層上方。第二基板設置於第二導電層上方。
於一實施例中，電容式壓力感測觸控面板係具有內嵌式觸控面板結構。
於一實施例中，第一導電層為網格狀或條狀(Stripe type)。
於一實施例中，疊層結構還包含共同電壓電極，電性連接第一導電層並透過斷開或電性連接之方式分區形成至少一觸控電極。
於一實施例中，共同電壓電極係設置於薄膜電晶體元件層 與第一導電層之間，第一導電層係透過通孔(Via)與共同電壓電極電性連接。
於一實施例中，共同電壓電極係設置於第一導電層與第二導電層之間，第一導電層係透過通孔與共同電壓電極電性連接。
於一實施例中，第一導電層於至少一觸控電極的走線之外的區域形成至少一壓力感測電極及其走線。
於一實施例中，第一導電層在至少一觸控電極的走線與至少一壓力感測電極的走線之外的區域形成至少一虛設電極。
於一實施例中，至少一虛設電極不與至少一觸控電極或至少一壓力感測電極電性連接，以保持電容式壓力感測觸控面板之畫面可視性，並且至少一虛設電極接收一浮動電位。
於一實施例中，至少一壓力感測電極上方未設置有共同電壓電極，以避免屏蔽壓力感測之電場。
於一實施例中，至少一壓力感測電極與至少一觸控電極至少有部分重疊。
於一實施例中，電容式壓力感測觸控面板之觸控感測模式及壓力感測模式係與顯示模式分時驅動，電容式壓力感測觸控面板係利用顯示週期之一空白區間(Blanking interval)運作於觸控感測模式。
於一實施例中，空白區間係包含一垂直空白區間(Vertical Blanking Interval,VBI)、一水平空白區間(Horizontal Blanking Interval,HBI)及一長水平空白區間(Long Horizontal Blanking Interval)中之至少一種，長水平空白區間的時間長度等於或大於水平空白區間的時間 長度，長水平空白區間係重新分配複數個水平空白區間而得或長水平空白區間包含該垂直空白區間。
於一實施例中，於一觸控感測期間內，至少一壓力感測電極係維持於一固定電壓，固定電壓為參考電壓或接地。
於一實施例中，於一壓力感測期間內，至少一觸控電極係維持於一固定電壓，固定電壓為參考電壓或接地。
於一實施例中，電容式壓力感測觸控面板之觸控感測模式及壓力感測模式可以同幅、同相或同頻之方式驅動，藉以在不減少觸控與壓力感測時間下能降低觸控感測模式及壓力感測模式之驅動負荷。
於一實施例中，電容式壓力感測觸控面板之一觸控感測期間與一顯示期間至少有部分重疊。
於一實施例中，電容式壓力感測觸控面板之一壓力感測期間與一顯示期間至少有部分重疊。
相較於先前技術，根據本發明之電容式壓力感測觸控面板具有下列優點及功效：
(1)雖然觸控感測及壓力感測均以電容變化量為判斷依據，但本發明係藉由相對的上層電極來屏蔽手指按壓面積變化之影響，以避免在壓力感測期間之電容感應量受手指按壓面積變化之影響而失真。
(2)可應用於內嵌式觸控面板結構，達到輕薄化之效果。
(3)可分時驅動觸控感測及壓力感測並利用顯示週期之空白區間(Blanking interval)作動，以避免受到液晶模組之雜訊干擾。
關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。
2、3、4、5、6、8、9、10A‧‧‧疊層結構
10‧‧‧下基板
12‧‧‧上基板
SG‧‧‧感測電極
RE‧‧‧參考電極
d‧‧‧距離
20、50、60、80、90、100‧‧‧第一基板
22、52、62、82、92、102‧‧‧第二基板
30、35、40、45‧‧‧偏光層
31、41‧‧‧薄膜電晶體玻璃層
34、44‧‧‧彩色濾光片玻璃層
36、46‧‧‧光學膠層
37、47‧‧‧上蓋透鏡層
51、61、91、101‧‧‧薄膜電晶體元件層
M3‧‧‧第一導電層
M4‧‧‧第二導電層
SE‧‧‧屏蔽電極
TE‧‧‧觸控感測電極
FE‧‧‧壓力感測電極
DE‧‧‧虛設電極
32、42、COM‧‧‧共同電壓電極
VIA、VIA1、VIA2‧‧‧通孔
33、43、LC‧‧‧液晶層
BM‧‧‧遮光層
TR‧‧‧觸控電極走線
FR‧‧‧壓力感測電極走線
S‧‧‧源極
D‧‧‧汲極
G‧‧‧閘極
S/D‧‧‧源極/汲極
PITO‧‧‧像素氧化銦錫層
Vsync‧‧‧垂直同步訊號
Hsync‧‧‧水平同步訊號
STH‧‧‧觸控感測驅動訊號
SFE‧‧‧壓力感測驅動訊號
HBI‧‧‧水平空白區間
LHBI‧‧‧長水平空白區間
VBI‧‧‧垂直空白區間
圖1係繪示傳統的電容式觸控面板之疊層結構中之感測電極與參考電極的示意圖。
圖2A及圖2B係分別繪示根據本發明之一具體實施例的點自電容式(Node self-capacitive)壓力感測觸控面板之疊層結構的整體與單位電極之示意圖。
圖3係繪示壓力感測疊層結構之一實施例的剖面示意圖。
圖4係繪示觸控感測疊層結構之一實施例的剖面示意圖。
圖5係繪示共同電壓電極設置於第一導電層下方且第一導電層透過通孔與共同電壓電極電性連接的剖面示意圖。
圖6係繪示共同電壓電極設置於第一導電層上方且第一導電層透過通孔與共同電壓電極電性連接的剖面示意圖。
圖7係繪示第二導電層係透過斷開或電性連接之方式分區形成壓力感測電極並可視佈線及操作需求電性連接為壓力感測電極組的示意圖。
圖8A及圖8B係分別繪示根據本發明之另一具體實施例的內嵌式(In-cell)電容式壓力感測觸控面板之疊層結構的整體與單位電極之示意圖。
圖9係繪示共同電壓電極設置於第一導電層下方且第一導電層透過通 孔與共同電壓電極電性連接的剖面示意圖。
圖10係繪示共同電壓電極設置於第一導電層上方且第一導電層透過通孔與共同電壓電極電性連接的剖面示意圖。
圖11係繪示第一導電層於觸控電極的走線之外的區域形成條狀(Stripe type)的壓力感測電極及其走線之示意圖。
圖12係繪示圖11中之虛線圈起範圍內的放大示意圖。
圖13係繪示第一導電層於觸控電極的走線之外的區域形成網格狀(Mesh type)的壓力感測電極及其走線之示意圖。
圖14係繪示圖13中之虛線圈起範圍內的放大示意圖。
圖15係繪示壓力感測電極可與多個觸控電極重疊之示意圖。
圖16係繪示電容式壓力感測觸控面板利用顯示週期之空白區間進行觸控及壓力感測之時序圖。
圖17至圖20係分別繪示電容式壓力感測觸控面板的觸控感測驅動及壓力感測驅動的不同實施例之時序圖。
圖21係繪示垂直空白區間(VBI)、水平空白區間(HBI)及長水平空白區間(LHBI)之示意圖。
本發明係揭露一種電容式壓力感測觸控面板，其可具有內嵌式觸控面板結構並透過設置相對的上層電極形成屏蔽之方式來有效避免在壓力感測期間之電容感應量受手指按壓面積變化之影響而失真，藉以改善先前技術之缺失。
首先，請參照圖2A及圖2B，圖2A及圖2B係分別繪示根據 本發明之一具體實施例的點自電容式(Node self-capacitive)壓力感測觸控面板之疊層結構的整體與單位電極之示意圖。
如圖2A及圖2B所示，疊層結構2包含第一基板20及第二基板22，並且第二基板22設置於第一基板20上方。實際上，第一基板20與第二基板22可分別為薄膜電晶體玻璃層(TFT Glass)及彩色濾光片玻璃層(CF Glass)，但不以此為限。
於此實施例中，屏蔽電極SE係設置於第二基板22之下表面，而觸控感測電極TE與壓力感測電極FE則設置於第一基板20之上表面。需說明的是，屏蔽電極SE設置於第二基板22之下表面的位置係對應於壓力感測電極FE設置於第一基板20之上表面的位置，藉以達到屏蔽之效果。實際上，屏蔽電極SE可由任意導電層構成並維持於一固定電壓，例如參考電壓或接地；當疊層結構2受到一壓力時，屏蔽電極SE即可作為其下方之壓力感測電極FE的屏蔽電極(Shielding electrode)，以達到屏蔽之效果。
接著，請參照圖3，圖3係繪示壓力感測疊層結構之一實施例的剖面示意圖。如圖3所示，壓力感測之疊層結構3由下而上依序包含偏光層30、薄膜電晶體玻璃層31、共同電壓電極32、壓力感測電極FE、液晶層33、屏蔽電極SE、遮光層BM、彩色濾光片玻璃層34、偏光層35、光學膠層36及上蓋透鏡層37。其中，壓力感測電極FE係間隔設置於共同電壓電極32之上方；屏蔽電極SE係間隔設置於遮光層BM之下方，並且屏蔽電極SE設置的位置係與下方的壓力感測電極FE設置的位置相對應，以達到屏蔽之效果。
亦請參照圖4，圖4係繪示觸控感測疊層結構之一實施例的剖面示意圖。如圖4所示，觸控感測之疊層結構4由下而上依序包含偏光層40、薄膜電晶體玻璃層41、共同電壓電極(觸控電極)42、虛設電極DE、液晶層43、屏蔽電極SE、遮光層BM、彩色濾光片玻璃層44、偏光層45、光學膠層46及上蓋透鏡層47。其中，共同電壓電極42作為觸控電極；虛設電極DE係間隔設置於共同電壓電極42之上方；屏蔽電極SE係間隔設置於遮光層BM之下方，並且屏蔽電極SE設置的位置係對應於下方的虛設電極DE設置的位置。
接下來，將透過不同的實施例來說明本發明之電容式壓力感測觸控面板之一像素所具有之不同疊層結構。
請參照圖5，圖5係繪示疊層結構中之共同電壓電極設置於第一導電層下方且第一導電層透過通孔與共同電壓電極電性連接的剖面示意圖。如圖5所示，疊層結構5包含第一基板50、薄膜電晶體元件層51、共同電壓電極COM、第一導電層M3、第二導電層M4、液晶層LC、屏蔽電極SE、遮光層BM及第二基板52。其中，薄膜電晶體元件層51設置於第一基板50上方。共同電壓電極COM設置於薄膜電晶體元件層51上方。第一導電層M3設置於共同電壓電極COM上方。第二導電層M4設置於第一導電層M3上方。屏蔽電極SE對應於第二導電層M4並設置於第二導電層M4上方。遮光層BM設置於屏蔽電極SE上方。第二基板52設置於遮光層BM上方。
需說明的是，於圖5的疊層結構5中，共同電壓電極COM係設置於第一導電層M3下方且第一導電層M3透過通孔VIA與共同電壓電 極COM電性連接。於觸控感測期間內，與共同電壓電極COM電性連接的第一導電層M3被驅動為觸控電極，用以透過點自電容感測方式進行觸控感測；此時，第二導電層M4則會維持於一固定電壓，例如參考電壓或接地，但不以此為限。於壓力感測期間內，設置於屏蔽電極SE下方的第二導電層M4被驅動為壓力感測電極，用以接收一壓力感測訊號並感測由於屏蔽電極SE與第二導電層M4之間的距離改變所造成屏蔽電極SE與第二導電層M4之間的電容變化量；此時，與共同電壓電極COM電性連接的第一導電層M3則會維持於一固定電壓，例如參考電壓或接地，但不以此為限。
請參照圖6，圖6係繪示共同電壓電極設置於第一導電層上方且第一導電層透過通孔與共同電壓電極電性連接的剖面示意圖。如圖6所示，疊層結構6包含第一基板60、薄膜電晶體元件層61、第一導電層M3、共同電壓電極COM、第二導電層M4、液晶層LC、屏蔽電極SE、遮光層BM及第二基板62。其中，薄膜電晶體元件層61設置於第一基板60上方。第一導電層M3設置於薄膜電晶體元件層61上方。共同電壓電極COM設置於第一導電層M3上方。第二導電層M4設置於共同電壓電極COM上方。屏蔽電極SE對應於第二導電層M4並設置於第二導電層M4上方。遮光層BM設置於屏蔽電極SE上方。第二基板62設置於遮光層BM上方。
需說明的是，於圖6的疊層結構6中，共同電壓電極COM係設置於第一導電層M3上方且第一導電層M3透過通孔VIA與共同電壓電極COM電性連接。於觸控感測期間內，與共同電壓電極COM電性連接的第一導電層M3被驅動為觸控電極，用以透過點自電容感測方式進行觸控感測；此時，第二導電層M4則會維持於一固定電壓，例如參考電壓或接地， 但不以此為限。於壓力感測期間內，設置於屏蔽電極SE下方的第二導電層M4被驅動為壓力感測電極，用以接收一壓力感測訊號並感測由於屏蔽電極SE與第二導電層M4之間的距離改變所造成屏蔽電極SE與第二導電層M4之間的電容變化量；此時，與共同電壓電極COM電性連接的第一導電層M3則會維持於一固定電壓，例如參考電壓或接地，但不以此為限。
於實際應用中，第二導電層M4可全部都被佈局作為壓力感測電極FE或是只有一部分被佈局作為壓力感測電極FE，端視實際需求而定。
當第二導電層M4全部都被佈局作為壓力感測電極FE時，於壓力感測期間內，壓力感測電極FE接收壓力感測訊號並感測由於屏蔽電極SE與第二導電層M4之間的距離改變所造成的電容變化量；於觸控感測期間內，壓力感測電極FE接收浮動電位(Floating)。
當第二導電層M4只有一部分被佈局作為壓力感測電極FE時，若其餘的第二導電層M4中至少有一部分被佈局作為虛設電極DE，於壓力感測期間內，壓力感測電極FE接收壓力感測訊號並感測由於屏蔽電極SE與第二導電層M4之間的距離改變所造成的電容變化量，而虛設電極DE則接收一浮動電位；於觸控感測期間內，壓力感測電極FE與虛設電極DE均接收浮動電位。
當第二導電層M4只有一部分被佈局作為壓力感測電極FE時，若其餘的第二導電層M4中至少有一部分被佈局作為觸控電極走線；於壓力感測期間內，壓力感測電極FE接收一壓力感測訊號並感測由於屏蔽電極SE與第二導電層M4之間的距離改變所造成的電容變化量；於觸控 感測期間內，壓力感測電極FE接收浮動電位。
接著，請參照圖7。如圖7所示，第二導電層M4可透過斷開或電性連接之方式分區形成不同的壓力感測電極FE，並可視佈線及操作需求將多個壓力感測電極FE電性連接為壓力感測電極組。共同電壓電極COM可透過斷開或電性連接之方式分區形成不同的觸控電極TE。於此實施例中，壓力感測電極走線FR係由第二導電層M4構成且觸控電極走線TR係由第一導電層M3構成，其中觸控電極走線TR透過通孔VIA與共同電壓電極COM電性連接，並且6個壓力感測電極FE彼此電性連接成為一壓力感測電極組。
接著，請參照圖8A及圖8B，圖8A及圖8B係分別繪示根據本發明之另一具體實施例的內嵌式(In-cell)電容式壓力感測觸控面板之疊層結構的整體與單位電極之示意圖。
如圖8A及圖8B所示，疊層結構8包含第一基板80及第二基板82，並且第二基板82設置於第一基板80上方。實際上，第一基板80與第二基板82可分別為薄膜電晶體玻璃層(TFT Glass)及彩色濾光片玻璃層(CF Glass)，但不以此為限。
於此實施例中，屏蔽電極SE係設置於第二基板82之下表面，而觸控感測電極TE與壓力感測電極FE則設置於第一基板80之上表面。需說明的是，屏蔽電極SE設置於第二基板82之下表面的位置係對應於壓力感測電極FE設置於第一基板80之上表面的位置，藉以達到屏蔽之效果。
接下來，請參照圖9，圖9係繪示疊層結構中之共同電壓電 極設置於第一導電層下方且第一導電層透過通孔與共同電壓電極電性連接的剖面示意圖。如圖9所示，疊層結構9包含第一基板90、薄膜電晶體元件層91、共同電壓電極COM、第一導電層M3、液晶層LC、屏蔽電極SE、遮光層BM及第二基板92。其中，薄膜電晶體元件層91設置於第一基板90上方。共同電壓電極COM設置於薄膜電晶體元件層91上方。第一導電層M3設置於共同電壓電極COM上方。屏蔽電極SE對應於第一導電層M3並設置於第一導電層M3上方。遮光層BM設置於屏蔽電極SE上方。第二基板92設置於遮光層BM上方。
需說明的是，於圖9的疊層結構9中，間隔設置的共同電壓電極COM係設置於間隔設置的第一導電層M3下方。某些第一導電層M3會透過通孔VIA與共同電壓電極COM電性連接，但另一些第一導電層M3則未與共同電壓電極COM電性連接。其中，與共同電壓電極COM電性連接的第一導電層M3係用以作為觸控電極，而未與共同電壓電極COM電性連接的第一導電層M3係用以作為壓力感測電極並對應於屏蔽電極SE而設置於屏蔽電極SE之下方，以達到屏蔽之效果。
亦請參照圖10，圖10係繪示疊層結構中之共同電壓電極設置於第一導電層上方且第一導電層透過通孔與共同電壓電極電性連接的剖面示意圖。如圖10所示，疊層結構10A包含第一基板100、薄膜電晶體元件層101、第一導電層M3、共同電壓電極COM、液晶層LC、遮光層BM、屏蔽電極SE及第二基板102。其中，薄膜電晶體元件層101設置於第一基板100上方。第一導電層M3設置於薄膜電晶體元件層101上方。共同電壓電極COM設置於第一導電層M3上方。液晶層LC設置於共同電壓電極 COM上方。屏蔽電極SE對應於第一導電層M3並設置於第一導電層M3上方。屏蔽電極SE則是設置於遮光層BM內。第二基板102設置於遮光層BM上方。
需說明的是，於圖10的疊層結構10A中，間隔設置的共同電壓電極COM係設置於間隔設置的第一導電層M3上方。某些第一導電層M3會透過通孔VIA與共同電壓電極COM電性連接，但另一些第一導電層M3則未與共同電壓電極COM電性連接。其中，與共同電壓電極COM電性連接的第一導電層M3係用以作為觸控電極，而未與共同電壓電極COM電性連接的第一導電層M3係用以作為壓力感測電極並對應於屏蔽電極SE而設置於屏蔽電極SE之下方，以達到屏蔽之效果。
接著，請參照圖11及圖12，圖11係繪示第一導電層於觸控電極走線之外的區域形成條狀(Stripe type)的壓力感測電極及其走線之示意圖，圖12則係繪示圖11中之虛線圈起範圍內的放大示意圖。
如圖11所示，觸控電極TE係透過共同電壓電極COM之斷開或電性連接而分區形成。觸控電極TE係透過通孔VIA與觸控電極走線TR電性連接，而第一導電層M3於觸控電極走線TR之外的區域形成條狀的壓力感測電極FE以及與壓力感測電極FE電性連接的壓力感測電極走線FR。
如圖12所示，位於壓力感測區域中之共同電壓電極COM可水平方向相連。在壓力感測電極走線FR上方未設置有共同電壓電極COM，以避免影響壓力感測。汲極D與像素氧化銦錫層PITO透過通孔VIA1電性連接。共同電壓電極COM與第一導電層M3透過通孔VIA2電性連接。垂直或水平方向的第一導電層M3斷開並保持於浮接(Floating)狀態。此 外，在壓力感測電極走線FR與觸控電極走線TR之外的區域，亦可透過第一導電層M3設置不與觸控感測電極或壓力感測電極相連的虛設電極DE，以保持顯示器之畫面可視性。
亦請參照圖13及圖14，圖13係繪示第一導電層於觸控電極的走線之外的區域形成網格狀(Mesh type)的壓力感測電極及其走線之示意圖，圖14則係繪示圖13中之虛線圈起範圍內的放大示意圖。
如圖13所示，觸控電極TE係透過共同電壓電極COM之斷開或電性連接而分區形成。觸控電極TE係透過通孔VIA與觸控電極走線TR電性連接，而第一導電層M3於觸控電極走線TR之外的區域形成網格狀的壓力感測電極FE以及與壓力感測電極FE電性連接的壓力感測電極走線FR。
需說明的是，相較於圖11中之條狀的壓力感測電極FE，圖13中之網格狀的壓力感測電極FE由於多出了垂直方向連接之第一導電層M3，故可進一步增加壓力感測時之靈敏度。
如圖14所示，位於壓力感測區域中之共同電壓電極COM可水平方向相連。在壓力感測電極走線FR上方未設置有共同電壓電極COM，以避免影響壓力感測。像素氧化銦錫層PITO與汲極D透過通孔VIA1電性連接。第一導電層M3與共同電壓電極COM透過通孔VIA2電性連接。垂直或水平方向的第一導電層M3斷開並保持於浮接(Floating)狀態。此外，在壓力感測電極走線FR與觸控電極走線TR之外的區域，亦可透過第一導電層M3設置不與觸控感測電極或壓力感測電極相連的虛設電極DE，以保持顯示器之畫面可視性。
亦請參照圖15，如圖15所示，網格狀的壓力感測電極FE亦可與多個觸控電極TE重疊，於此實施例中係與6個觸控電極TE有部分重疊，但不以此為限。
於一實施例中，本發明之電容式壓力感測觸控面板的觸控感測模式及壓力感測模式可與顯示模式分時驅動。如圖16所示，電容式壓力感測觸控面板係利用顯示週期之一空白區間分別運作於觸控感測模式及壓力感測模式，但不以此為限。
於另一實施例中，本發明之電容式壓力感測觸控面板可透過同幅、同相或同頻之方式來驅動壓力感測電極FE及觸控感測電極TE，藉以降低驅動所需之負載(Loading)而又不減少壓力感測時間及觸控感測時間。
舉例而言，如圖17所示，同樣利用垂直同步訊號Vsync之空白區間作動的觸控感測驅動訊號STH及壓力感測驅動訊號SFE彼此同幅、同相且同頻；如圖18所示，同樣與水平同步訊號Hsync同步的觸控感測驅動訊號STH及壓力感測驅動訊號SFE彼此同幅、同相且同頻。
實際上，電容式壓力感測觸控面板之觸控感測時段可與顯示區間至少部分重疊，如圖18至圖20所示。此外，電容式壓力感測觸控面板之壓力感測時段亦可與顯示區間至少部分重疊，如圖18及圖20所示。
於實際應用中，如圖21所示，空白區間係包含一垂直空白區間(Vertical Blanking Interval,VBI)、一水平空白區間(Horizontal Blanking Interval,HBI)及一長水平空白區間(Long Horizontal Blanking Interval,LHBI) 中之至少一種。其中，長水平空白區間LHBI的時間長度等於或大於水平空白區間HBI的時間長度，長水平空白區間LHBI係重新分配複數個水平空白區間HBI而得或長水平空白區間LHBI包含垂直空白區間VBI，但不以此為限。
相較於先前技術，根據本發明之電容式壓力感測觸控面板具有下列優點及功效：
(1)雖然觸控感測及壓力感測均以電容變化量為判斷依據，但本發明係藉由相對的上層電極來屏蔽手指按壓面積變化之影響，以避免在壓力感測期間之電容感應量受手指按壓面積變化之影響而失真。
(2)可應用於內嵌式觸控面板結構，達到輕薄化之效果。
(3)可分時驅動觸控感測及壓力感測並利用顯示週期之空白區間(Blanking interval)作動，以避免受到液晶模組之雜訊干擾。
由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。
5‧‧‧疊層結構
50‧‧‧第一基板
51‧‧‧薄膜電晶體元件層
52‧‧‧第二基板
M3‧‧‧第一導電層
M4‧‧‧第二導電層
SE‧‧‧屏蔽電極
COM‧‧‧共同電壓電極
VIA‧‧‧通孔
LC‧‧‧液晶層
BM‧‧‧遮光層

Claims (30)

  1. 一種電容式壓力感測觸控面板，包含：複數個像素，每個像素之一疊層結構包含：一第一基板；一薄膜電晶體元件層，設置於該第一基板上方；一第一導電層，設置於該薄膜電晶體元件層上方；一第二導電層，設置於該第一導電層上方；一第三導電層，對應於該第二導電層並設置於該第二導電層上方；一共同電壓電極，電性連接該第一導電層並透過斷開或電性連接之方式分區形成至少一觸控電極；以及一第二基板，設置於該第三導電層上方。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電容式壓力感測觸控面板，係具有內嵌式觸控面板結構。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之電容式壓力感測觸控面板，其中該共同電壓電極係設置於該薄膜電晶體元件層與該第一導電層之間，該第一導電層係透過通孔與該共同電壓電極電性連接。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之電容式壓力感測觸控面板，其中該共同電壓電極係設置於該第一導電層與該第二導電層之間，該第一導電層係透過通孔與該共同電壓電極電性連接。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之電容式壓力感測觸控面板，其中於一觸控感測期間內，該第一導電層被驅動為觸控電極，用以透過點自電容感測方式進行觸控感測。
  6. 一種電容式壓力感測觸控面板，包含：一第一基板； 一薄膜電晶體元件層，設置於該第一基板上方；一第一導電層，設置於該薄膜電晶體元件層上方；一第二導電層，設置於該第一導電層上方；一第三導電層，對應於該第二導電層並設置於該第二導電層上方；以及一第二基板，設置於該第三導電層上方；其中全部的該第二導電層均被佈局作為壓力感測電極；於一壓力感測期間內，該壓力感測電極接收一壓力感測訊號並感測由於該第三導電層與該第二導電層之間的距離改變所造成該第三導電層與該第二導電層之間的電容變化量；於一觸控感測期間內，該壓力感測電極接收一浮動電位。
  7. 一種電容式壓力感測觸控面板，包含：一第一基板；一薄膜電晶體元件層，設置於該第一基板上方；一第一導電層，設置於該薄膜電晶體元件層上方；一第二導電層，設置於該第一導電層上方；一第三導電層，對應於該第二導電層並設置於該第二導電層上方；以及一第二基板，設置於該第三導電層上方；其中部分的該第二導電層被佈局作為壓力感測電極，其餘的該第二導電層之至少一部分被佈局作為虛設電極；於一壓力感測期間內，該壓力感測電極接收一壓力感測訊號並感測由於該第三導電層與該第二導電層之間的距離改變所造成該第三導電層與該第二導電層之間的電容變化量，而該虛設電極接收一浮動電位；於一觸控感測期間內，該壓力感測電極與該虛設電極均接收該浮動電位。
  8. 一種電容式壓力感測觸控面板， 包含：一第一基板；一薄膜電晶體元件層，設置於該第一基板上方；一第一導電層，設置於該薄膜電晶體元件層上方；一第二導電層，設置於該第一導電層上方；一第三導電層，對應於該第二導電層並設置於該第二導電層上方；以及一第二基板，設置於該第三導電層上方；其中部分的該第二導電層被佈局作為壓力感測電極，其餘的該第二導電層之至少一部分被佈局作為觸控電極之走線；於一壓力感測期間內，該壓力感測電極接收一壓力感測訊號並感測由於該第三導電層與該第二導電層之間的距離改變所造成該第三導電層與該第二導電層之間的電容變化量；於一觸控感測期間內，該壓力感測電極接收一浮動電位。
  9. 一種電容式壓力感測觸控面板，包含：一第一基板；一薄膜電晶體元件層，設置於該第一基板上方；一第一導電層，設置於該薄膜電晶體元件層上方；一第二導電層，設置於該第一導電層上方；一第三導電層，對應於該第二導電層並設置於該第二導電層上方；以及一第二基板，設置於該第三導電層上方；其中設置於該第二導電層上方之該第三導電層係由任意導電層構成並維持於一固定電壓，當該疊層結構受到一壓力時，該第三導電層係用以作為該第二導電層之屏蔽電極，該固定電壓為參考電壓或接地。
  10. 一種電容式壓力感測觸控面板，包含：一第一基板；一薄膜電晶體元件層，設置於該第一基板上方；一第一導電層，設置於該薄膜電晶體元件層上方；一第二導電層，設置於該第一導電層上方；一第三導電層，對應於該第二導電層並設置於該第二導電層上方；以及一第二基板，設置於該第三導電層上方；其中該第二導電層係具有一網格狀並係透過斷開或電性連接之方式分區形成至少一壓力感測電極。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之電容式壓力感測觸控面板，其中該至少一壓力感測電極可視佈線及操作需求電性連接在一起成為一壓力感測電極組。
  12. 一種電容式壓力感測觸控面板，包含：一第一基板；一薄膜電晶體元件層，設置於該第一基板上方；一第一導電層，設置於該薄膜電晶體元件層上方；一第二導電層，設置於該第一導電層上方；一第三導電層，對應於該第二導電層並設置於該第二導電層上方；以及一第二基板，設置於該第三導電層上方；其中該電容式壓力感測觸控面板之觸控感測模式及壓力感測模式係與顯示模式分時驅動，該電容式壓力感測觸控面板係利用顯示週期之一空白區間運作於觸控感測模式並驅動該第一導電層作為觸控電極。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之電容式壓力感測觸控面板，其中該空 白區間係包含一垂直空白區間、一水平空白區間及一長水平空白區間中之至少一種，該長水平空白區間的時間長度等於或大於該水平空白區間的時間長度，該長水平空白區間係重新分配複數個該水平空白區間而得或該長水平空白區間包含該垂直空白區間。
  14. 一種電容式壓力感測觸控面板，包含：複數個像素，每個像素之一疊層結構包含：一第一基板；一薄膜電晶體元件層，設置於該第一基板上方；一第一導電層，設置於該薄膜電晶體元件層上方；一第二導電層，對應於該第一導電層並設置於該第一導電層上方；以及一第二基板，設置於該第二導電層上方；其中，該第一導電層為網格狀或條狀。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之電容式壓力感測觸控面板，係具有內嵌式觸控面板結構。
  16. 一種電容式壓力感測觸控面板，包含：複數個像素，每個像素之一疊層結構包含：一第一基板；一薄膜電晶體元件層，設置於該第一基板上方；一第一導電層，設置於該薄膜電晶體元件層上方；一第二導電層，對應於該第一導電層並設置於該第一導電層上方；以及一第二基板，設置於該第二導電層上方；其中該疊層結構還包含：一共同電壓電極，電性連接該第一導電層並透過斷開或電性連接 之方式分區形成至少一觸控電極。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之電容式壓力感測觸控面板，其中該共同電壓電極係設置於該薄膜電晶體元件層與該第一導電層之間，該第一導電層係透過通孔與該共同電壓電極電性連接。
  18. 如申請專利範圍第16項所述之電容式壓力感測觸控面板，其中該共同電壓電極係設置於該第一導電層與該第二導電層之間，該第一導電層係透過通孔與該共同電壓電極電性連接。
  19. 如申請專利範圍第16項所述之電容式壓力感測觸控面板，其中該第一導電層於該至少一觸控電極的走線之外的區域形成至少一壓力感測電極及其走線。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之電容式壓力感測觸控面板，其中該第一導電層在該至少一觸控電極的走線與該至少一壓力感測電極的走線之外的區域形成至少一虛設電極。
  21. 如申請專利範圍第20項所述之電容式壓力感測觸控面板，其中該至少一虛設電極不與該至少一觸控電極或該至少一壓力感測電極電性連接，以保持該電容式壓力感測觸控面板之畫面可視性，並且該至少一虛設電極接收一浮動電位。
  22. 如申請專利範圍第19項所述之電容式壓力感測觸控面板，其中該至少一壓力感測電極上方未設置有該共同電壓電極，以避免屏蔽壓力感測之電場。
  23. 如申請專利範圍第18項所述之電容式壓力感測觸控面板，其中該至少一壓力感測電極與該至少一觸控電極至少有部分重疊。
  24. 一種電容式壓力感測觸控面板，包含：複數個像素，每個像素之一疊層結構包含： 一第一基板；一薄膜電晶體元件層，設置於該第一基板上方；一第一導電層，設置於該薄膜電晶體元件層上方；一第二導電層，對應於該第一導電層並設置於該第一導電層上方；以及一第二基板，設置於該第二導電層上方；其中該電容式壓力感測觸控面板之觸控感測模式及壓力感測模式係與顯示模式分時驅動，該電容式壓力感測觸控面板係利用顯示週期之一空白區間運作於觸控感測模式。
  25. 如申請專利範圍第24項所述之電容式壓力感測觸控面板，其中該空白區間係包含一垂直空白區間、一水平空白區間及一長水平空白區間中之至少一種，該長水平空白區間的時間長度等於或大於該水平空白區間的時間長度，該長水平空白區間係重新分配複數個該水平空白區間而得或該長水平空白區間包含該垂直空白區間。
  26. 如申請專利範圍第19項所述之電容式壓力感測觸控面板，其中於一觸控感測期間內，該至少一壓力感測電極係維持於一固定電壓，該固定電壓為參考電壓或接地。
  27. 如申請專利範圍第16項所述之電容式壓力感測觸控面板，其中於一壓力感測期間內，該至少一觸控電極係維持於一固定電壓，該固定電壓為參考電壓或接地。
  28. 一種電容式壓力感測觸控面板，包含：複數個像素，每個像素之一疊層結構包含：一第一基板；一薄膜電晶體元件層，設置於該第一基板上方；一第一導電層，設置於該薄膜電晶體元件層上方； 一第二導電層，對應於該第一導電層並設置於該第一導電層上方；以及一第二基板，設置於該第二導電層上方；其中該電容式壓力感測觸控面板之觸控感測模式及壓力感測模式可以同幅、同相或同頻之方式驅動，藉以在不減少觸控與壓力感測時間下能降低觸控感測模式及壓力感測模式之驅動負荷。
  29. 一種電容式壓力感測觸控面板，包含：複數個像素，每個像素之一疊層結構包含：一第一基板；一薄膜電晶體元件層，設置於該第一基板上方；一第一導電層，設置於該薄膜電晶體元件層上方；一第二導電層，對應於該第一導電層並設置於該第一導電層上方；以及一第二基板，設置於該第二導電層上方；其中該電容式壓力感測觸控面板之一觸控感測期間與一顯示期間至少有部分重疊。
  30. 一種電容式壓力感測觸控面板，包含：複數個像素，每個像素之一疊層結構包含：一第一基板；一薄膜電晶體元件層，設置於該第一基板上方；一第一導電層，設置於該薄膜電晶體元件層上方；一第二導電層，對應於該第一導電層並設置於該第一導電層上方；以及一第二基板，設置於該第二導電層上方；其中該電容式壓力感測觸控面板之一壓力感測期間與一顯示期間 至少有部分重疊。
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