TWI609306B - 觸控顯示器 - Google Patents

Description

觸控顯示器

本發明涉及觸控技術，尤其涉及一種觸控顯示器。

隨著近期電容式觸控技術的發展，使得操作上更為直覺、方便，廣受現今消費者的歡迎，進而使得觸控面板成為搭載在現今攜帶式3C產品的主流顯示產品。由於隨著觸控技術的發展，以及操控上的需求。目前發展出對應按壓力度、按壓時間，而產生反饋的顯示產品，一般稱為三維觸控(3D touch)。

一般而言，三維觸控在z方向上的感測，主要對應於面板的形變量，現今有利用力感測器的方式來完成。但是，一般面板僅以支架支撐於其周緣，隨著重力的影響、以及按壓的力度，容易造成面板中間凹陷而呈弧形狀，而造成訊號的錯誤判斷，或者按壓操作不明顯，而使得z方向上的效果失效。

進一步地，在按壓及運送的過程，可能使得將面板與支架固定的殼體變形或鬆動，且其形變量難以回復，這也可能造成訊號的錯誤判斷，或者按壓操作不明顯，而使得z方向上的觸控效果失效。

為了解決習用技術上所面臨的問題，在此提供一種觸控顯 示器。

在一實施例中，觸控顯示器包含保護蓋、面板模組、側壁支架、底蓋、可形變緩衝件、以及可形變導電層。面板模組位於保護蓋下，且面板模組包含第一電極。側壁支架位於面板模組周邊，且側壁支架的上端組接保護蓋。底蓋可活動地組接於側壁支架的下端。可形變緩衝件位於面板模組及底蓋之間。可形變導電層位於可形變緩衝件背向於面板模組的表面。

在上述實施例中，主要是藉由可形變緩衝件來提供面板模組支撐及緩衝，減少面板模組的中央部分相對於周圍部分的形變，並提供回復的彈性，此外，藉由位於可形變緩衝件表面的可形變導電層的特性，能相對應面板模組及可形變緩衝件的形變及而變化，從而實質上動態地維持第一電極與可形變導電層的距離，以避免因為形變造成距離的改變，進而改變了電容值及推算的按壓力度。

100‧‧‧觸控顯示器

10‧‧‧保護蓋

20‧‧‧側壁支架

21‧‧‧框架

23‧‧‧側壁

231‧‧‧止擋部

25‧‧‧滑槽

30‧‧‧面板模組

31‧‧‧第一電極

33‧‧‧背光模組

35‧‧‧第一基板

37‧‧‧第二基板

39‧‧‧液晶層

40‧‧‧可形變緩衝件

41‧‧‧密封袋體

43‧‧‧流體材料

50‧‧‧可形變導電層

60‧‧‧底蓋

61‧‧‧邊緣部

63‧‧‧中央部

70‧‧‧光學膠

[圖1]係觸控顯示器第一實施例的剖面示意圖。

[圖2]係觸控顯示器第一實施例在按壓狀態的剖面示意圖。

[圖3]係觸控顯示器第二實施例的剖面示意圖。

[圖4]係觸控顯示器第三實施例的剖面示意圖。

[圖5]係觸控顯示器第四實施例的剖面示意圖。

[圖6A]係觸控顯示器之面板模組一實施例的剖面示意圖。

[圖6B]係觸控顯示器之面板模組另一實施例的剖面示意圖。

參閱圖1，圖1係觸控顯示器第一實施例的剖面示意圖。如圖1所示，觸控顯示器100包含保護蓋10、側壁支架20、面板模組30、可形變緩衝件40、可形變導電層50、以及底蓋60。面板模組30位於保護蓋10下。舉例而言，保護蓋10的至少部分能使面板模組30的光線透出，並能用以保護面板模組30避免受損。在一些實施例中，保護蓋10可以為玻璃、壓克力，或是其他適當的材料。側壁支架20位於面板模組30的周邊，並且側壁支架20的上端組接保護蓋10，並且用以保護面板模組30。於圖1中，側壁支架20可位於保護蓋10的周邊並向底蓋60沿伸，然不限於此，亦可視需求修改，例如側壁支架20可位於保護蓋10的底面並向底蓋60沿伸。底蓋60則可活動地組接於側壁支架20的下端。於此，側壁支架20及保護蓋10及底蓋60能圍設出一容置空間，並且面板模組30、可形變緩衝件40、以及可形變導電層50則可容置於容置空間之中。需說明的是，組接的方式例如為卡合、鎖附、貼附或任何適合組裝接合的方式。

在一些實施例中，側壁支架20可包含框架21與側壁23。側壁支架20的上端可以為框架21，並且框架21環繞並組接保護蓋10。側壁23由框架21向底蓋60延伸。

面板模組30中設置有第一電極31，舉例而言，第一電極31可接收一固定電壓，而可形變導電層50則接收一參考電壓，以致於第一電極31與可形變導電層50之間具有一定電壓差。在一些實施例中，第一電極31可以為觸控顯示器100的共用電極，或是感測電極，其中第一電極31可以為透明導電材料，例如銦錫氧化物(Indium Tin Oxide，ITO)、或鋁鋅氧化物(Zinc Aluminum Oxide，AZO)所製成，在此僅為示例，但不限於此。另外，可形變導電層50係可為接地層。

可形變緩衝件40位於面板模組30及底蓋60之間。可形變緩衝件40具有可隨按壓形變的特性，並具有良好的回彈性。因此，於觸控顯示器100被按壓時，可形變緩衝件40可隨著下壓力而產生形變，並且於下壓力消失(即，按壓消除)時從形變狀態回復。換言之，可形變緩衝件40能有效地將面板模組30本身的重力，以及來自保護蓋10的按壓力道利用流體材料43分散，並提供面板模組30的面支撐，而能維持面板模組30的形變量，以避免面板模組30產生過大的永久形變。在一些實施例中，可形變緩衝件40例如包含密封袋體41及流體材料43。流體材料43填充於密封袋體41內。其中，流體材料43可以為氣體或液體。在一些實施例中，可形變緩衝件40可以利用空氣袋、或是材料性質穩定的液體袋來實施。另外，在密封袋體41中填入液體如油、矽膠、或乳膠等，相較於氣體更不易壓縮，更有助於提供良好的回復力，以上僅為示例，但不限於此。

可形變導電層50位於可形變緩衝件40背向於面板模組30的表面，具有可隨著可形變緩衝件40形變或回復的特性。在一些實施例中，可形變導電層50為導電材料所製成。更進一步地，例如，可形變導電層50為銅、鈦、鋁、合金材料、或透明導電材料等所製成。在一些實施例中，可形變導電層50可以為網狀結構如銅網，以提供較佳的形變容許性與回彈性並且此網狀結構沿可形變緩衝件40的表面披覆在可形變緩衝件40背向於面板模組30的表面。需說明的是，相較於整面覆蓋的導電膜層，網狀結構較不會有扭曲形變後而產生不可逆的形變影響。

底蓋60可活動地組接於側壁支架20的下端，可以在受到按壓或按壓消除時動態地移動，但不會脫離側壁支架20。

參閱圖2，圖2係觸控顯示器第一實施例在按壓狀態的剖面示意圖。如圖2所示，觸控顯示器100在受到例如手指、或是觸控筆等按壓 時，保護蓋10及面板模組30都因按壓而產生形變，在此，為了方便閱讀，圖1是省略面板模組30本身的重力造成的形變，而圖2中並未以實際的比例繪製，且將按壓受力產生之形變的比例放大，從而以圖1、2強調按壓受力前後的形狀改變，在此敘明。

當保護蓋10及面板模組30在按壓受力產生形變後，可形變緩衝件40及可形變導電層50能夠動態地對應地產生變形。由於面板模組30的周邊受到側壁支架20的支撐，當觸控顯示器100受到按壓時，面板模組30的周邊產生的形變量較小，而面板模組30的中間部分產生的形變量較大。反之，當導電層非可形變，即導電層大致形狀固定且無法對應保護蓋10及面板模組30形變，會產生中間的電容變化大，而邊緣電容值變化小的問題。進而，當觸控顯示器100受到按壓產生電容值的變化不均勻時，會使得在不同的觸控位置所需的按壓力度不相同，進而影響到產生反饋的力度條件不相同。在此。利用可形變緩衝件40及可形變導電層50的可形變及可回復的功能，能在形狀上對應地改變，從而，可形變導電層50與第一電極31之間的形變量接近，而使得感測到的電容值均勻，以避免不同處按壓時，產生反饋的力度條件不相同。

由於面板模組30受到自身重力的影響，在現實上，亦會產生面板模組30的周邊產生的形變量較小，而面板模組30的中間部分產生的形變量較大的現象。在一些實施例中，底蓋60的設計上，底蓋60可包含邊緣部61及中央部63，中央部63被邊緣部61所環繞。中央部63與保護蓋10的間距大於邊緣部61與保護蓋10的間距。藉此，能避免底蓋60的形狀限制可形變緩衝件40及可形變導電層50的形變，而導致可形變導電層50與第一電極31之間的形變量不均勻。

另外，如圖1至圖2所示，底蓋60的邊緣部61從外側至中央 部63呈階梯狀結構，也就是，底蓋60是以階梯狀方式逐漸變化，逐漸地調整與保護蓋10間的間距，以對應於可形變緩衝件40及可形變導電層50受到按壓時的形變。

進一步地，在觸控顯示器100受到按壓時，側壁支架20會因受力而向下位移，底蓋60會動態地相對於側壁支架20向上移動。於此，舉例而言，側壁支架20與底蓋60可以利用活塞卡榫式的連接。又例如，側壁支架20之側壁23向底蓋60延伸，側壁支架20更包含止擋部231。止擋部231例如可由側壁支架20的側壁23延伸出。在垂直於止擋部231之方向的投影，止擋部231與底蓋60的邊緣部61的至少部分重疊，且底蓋60的邊緣部61至少部分位於可形變緩衝件40與止擋部231之間。換言之，底蓋60的邊緣部61可以受到止擋部231的阻擋，而不會脫離側壁支架20。因此，底蓋60可以隨著按壓而動態地調整位置，提供形變時的活動性及緩衝效果，能避免在運送時底蓋60產生過大得形變而造成底蓋60與側壁支架20分離。更進一步地，底蓋60與側壁支架20的活動式連接，更能提供可以更換、維修的便利性。

參閱圖3，圖3係觸控顯示器第二實施例的剖面示意圖。如圖3所示，圖3中在底蓋60與側壁支架20的連接關係上不同於圖1及圖2，在第二實施例中，側壁支架20的側壁23上可設置有至少二滑槽25，底蓋60的邊緣部61組接於滑槽25上。藉此，底蓋60在按壓受力時，邊緣部61沿著滑槽25滑動，且邊緣部61的滑動被限制於滑槽25之中。

藉由第一實施例與第二實施例的底蓋60的組裝方式，除了能使形變量均勻之外，相對於傳統以底蓋與側壁支架一體成型或是二者以膠黏固定的方式，上述的實施例能提供受力時動態的調節，能避免側壁支架20受到擠壓或是碰撞時底蓋60變形或脫落，而造成按壓觸控產生反饋的 力度條件產生變異。上述的實施例僅為示例，但不用以限定，其他能使底蓋60與側壁支架20活動式連接的組接方式，均為本案所欲保護的範圍。

參閱圖4，圖4係觸控顯示器第三實施例的剖面示意圖。如圖4所示，觸控顯示器第三實施例與前述第一實施例與第二實施例的差別在於，底蓋60的邊緣部61從外側至中央部63呈弧形結構。在此，底蓋60的弧形結構對能應於面板模組30的形變，而避免產生電容變化不均勻的現象。底蓋60與側壁支架20的組接方式，例如，可以採用第一實施例的組接方式，也就是，利用止擋部231與邊緣部61在垂直投影方向重疊，藉由止擋件231對底蓋60的邊緣部61限位。底蓋60與側壁支架20的組接方式也可以採用第二實施例的組接方示。也就是，在側壁23上設置有至少二滑槽25(請參考圖3)，將邊緣部61組接於滑槽25上，並限制邊緣部61的滑動於滑槽25中。上述的弧形或階梯狀僅為示例，但不用以限定，其他底蓋60的設計方示，能夠使得中央部63與保護蓋10的間距大於邊緣部61與保護蓋10的間距的形式，都為本案所欲保護的範圍。

上述第一至第三實施例的觸控顯示器，係以自發光顯示器作為示例，例如，發光二極體(Light Emitting Diode，LED)顯示模組，或者有機發光二極體(Organic Light Emitting Diode，OLED)顯示模組。參閱第5圖，圖5觸控顯示器第四實施例的剖面示意圖。第四實施例有別於前述的實施例。第四實施例的面板模組30可以為液晶顯示模組。由於液晶顯示模組本身不發光，需要外加背光模組33來提供光線。在此，背光模組33位於面板模組30與可形變緩衝件40之間。此設計使得光線可傳送至面板模組30之中，而不會受到可形變緩衝件40、或者可形變導電層50的遮蔽，從而，觸控顯示器100能提供穩定的光學性質。例如，背光模組33是直下式的背光模組，但不限於此，背光模組33也可以採用側光式的背光模 組。側光式的背光模組33係透過導光的方式將光線導至面板模組30。另外，需說明的是，背光模組33可包含燈源、光學膜片、導光板、燈罩、反射片、框體等，可視需求調整所需元件，在此不特別限制。

參閱圖6A及圖6B，圖6A及圖6B分別為觸控顯示器之面板模組一實施例的剖面示意圖，以及觸控顯示器之面板模組另一實施例的剖面示意圖。如圖6A及圖6B所示，在面板模組30為液晶顯示模組的狀態，面板模組30包含第一基板35、第二基板37及液晶層39。液晶層39位於第一基板35及第二基板37之間，第一電極31係位於第一基板35上並鄰近液晶層39。在圖6A中，第一基板35例如為彩色濾光基板、第二基板37例如為陣列基板。第一電極31設置於彩色濾光基板側，並且朝向陣列基板。在一些實施例中，第一電極31可以為液晶顯示器的共用電極。舉例而言，在一些實施例中，第一電極31可以利用自容式的方式驅動，以偵測按壓觸控產生的電容值變化。更詳細地，在一些實施例中，第一電極31係被以分時驅動的控制方式來達成顯示及偵測的操作。此外，在一些實施例中，第一電極31係藉由蒸鍍、濺鍍、物理氣相沉積、或是化學氣相沉積的方式，沉積於第一基板35的表面。

如圖6B所示，第一基板35例如為彩色濾光基板、第二基板37例如為陣列基板。圖6B係與圖6A相反，第一電極31設置於陣列基板，並且朝向彩色濾光基板側。舉例而言，第一電極31可以為平面式開關(In plane switch，IPS)電極，在驅動時產生平行於面板的電場。在一些實施例中，第一電極31可以做為液晶顯示器的共用電極。進一步地，第一電極31可以利用自容式的方式驅動、以及偵測按壓觸控。更詳細地，第一電極31可以受到分時驅動的控制方式來達成顯示及偵測的操作。上述方式僅為示例，並不限於此，例如，也可以再增加另一電極，以互容式的方式進行 感測，而來達到上述的功能，例如，互容式的可形變導電層50將分布於傳送極(Tx)端區域，可使得接收極(Rx)端產生接收之訊號變化。

更進一步地，再次參閱圖1至圖5，面板模組30係可透過一光學膠70固定於保護蓋10上。光學膠70為透明材質，在固化後呈透明，從而不影響面板模組30的顯示功能，進一步地，光學膠70還具有隔絕的效果，以阻絕水氣進入，而避免因為水氣造成元件的氧化，而能維持各元件的使用壽命。此外，還可以將光學膠70設置於保護蓋10與側壁支架20之間。

在此，主要是藉由第一電極31與可形變導電層50之間形變產生的電容變化，推算出實際上所施力的位置、以及力道的大小。另外，更進一步地，可以利用第一電極31與可形變導電層50之間的電容變化，響應外部的回饋產生器來所產生的反饋。在一些實施例中，反饋例如可以為螢幕畫面的變化、燈光、警示聲音等等。如此，可以無須另外增加力感測器，而能節省成本、縮減觸控顯示器100的厚度。

在上述的實施例中，可形變緩衝件40能夠提供面板模組30的支撐及緩衝之用，並且在觸控顯器100受到按壓時能對應於面板模組30的形變或回復而動態地改變形狀。可形變導電層50也具有能形變及可回復的功能，能對應受到按壓的力度來形變或回復。因此，可形變導電層50的形變大致對應於第一電極31的形變，能有效地減少按壓時電容改變不均勻。進一步地，能藉由面板模組30中第一電極31與可形變導電層50之間的電容值的均勻變化，推算出按壓位置及按壓的力道，從而能利用現有的架構簡單改變，同時提升了產品的使用壽命、良率，以及偵測效果。

雖然較佳實施例揭露如上所述，然其並非用以限定本發明，任何熟習相關技藝者，在不脫離本發明的範圍內，當可作些許之更動 與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧觸控顯示器

10‧‧‧保護蓋

20‧‧‧側壁支架

21‧‧‧框架

23‧‧‧側壁

231‧‧‧止擋部

30‧‧‧面板模組

31‧‧‧第一電極

40‧‧‧可形變緩衝件

41‧‧‧密封袋體

43‧‧‧流體材料

50‧‧‧可形變導電層

60‧‧‧底蓋

61‧‧‧邊緣部

63‧‧‧中央部

70‧‧‧光學膠

Claims (14)

1. 一種觸控顯示器，包含： 一保護蓋； 一面板模組，位於該保護蓋下，該面板模組包含一第一電極； 一側壁支架，位於該面板模組周邊，該側壁支架的上端組接該保護蓋； 一底蓋，可活動地組接於該側壁支架的下端； 一可形變緩衝件，位於該面板模組及該底蓋之間；以及 一可形變導電層，位於該可形變緩衝件背向於該面板模組的一表面。
2. 如請求項1所述之觸控顯示器，其中該可形變緩衝件包含一密封袋體及一流體材料，該流體材料填充於該密封袋體內。
3. 如請求項2所述之觸控顯示器，其中該流體材料為油、矽膠、或乳膠。
4. 如請求項1所述之觸控顯示器，其中該側壁支架包含： 一框架，環繞並組接該保護蓋；以及 一側壁，由該框架向該底蓋延伸。
5. 如請求項1所述之觸控顯示器，其中該可形變導電層係一網狀結構。
6. 如請求項1所述之觸控顯示器，其中該底蓋的一邊緣部組接於該側壁支架的至少二滑槽。
7. 如請求項1所述之觸控顯示器，其中該側壁支架包含一側壁向該底蓋延伸，該側壁支架更包含一止擋部，該止擋部由該側壁支架的該側壁延伸出，在一垂直於該止擋部的投影方向，該止擋部與該底蓋的一邊緣部至少部分重疊，且該底蓋的該邊緣部至少部分位於該可形變緩衝件與該止擋部之間。
8. 如請求項1所述之觸控顯示器，其中該底蓋包含一邊緣部與被該邊緣部所環繞的一中央部，該中央部與該保護蓋的間距大於該邊緣部與該保護蓋的間距。
9. 如請求項8所述之觸控顯示器，其中該邊緣部從外側至該中央部呈一階梯狀結構。
10. 如請求項8所述之觸控顯示器，其中該邊緣部從外側至該中央部呈一弧形結構。
11. 如請求項1所述之觸控顯示器，其中該面板模組為一自發光顯示模組。
12. 如請求項1所述之觸控顯示器，更包含一背光模組，該背光模組位於該面板模組與該可形變緩衝件之間。
13. 如請求項1所述之觸控顯示器，其中該面板模組包含一第一基板、一第二基板及一液晶層，該液晶層位於該第一基板及該第二基板之間，該第一電極係位於該第一基板上並鄰近該液晶層。
14. 如請求項1所述之觸控顯示器，其中該面板模組係透過一光學膠固定於該保護蓋上。