TWI685775B

TWI685775B - 觸控模組及觸控模組的操作方法

Info

Publication number: TWI685775B
Application number: TW107140261A
Authority: TW
Inventors: 簡鈺峰
Original assignee: 友達光電股份有限公司
Priority date: 2018-11-13
Filing date: 2018-11-13
Publication date: 2020-02-21
Also published as: TW202018469A; CN110109579B; CN110109579A

Abstract

一種觸控模組及其操作方法。觸控模組包括觸控顯示面板以及主動電容式觸控筆。觸控顯示面板包括顯示面板、多個重複單元、第一絕緣層、第二絕緣層以及第三絕緣層。多個重複單元設置於顯示面板上。各重複單元包括至少一第一觸控電極以及至少一第二觸控電極。第一觸控電極設置於顯示面板上，且沿著第一方向延伸。第二觸控電極設置於顯示面板上，且沿著第二方向延伸。第一絕緣層設置於重複單元上。第二絕緣層設置於第一絕緣層上。第三絕緣層設置於第二絕緣層上。主動電容式觸控筆的筆尖包括導電材料。重複單元中的一者與筆尖之間的電容為0.06~0.13pF。

Description

觸控模組及觸控模組的操作方法

本發明是有關於一種觸控模組，且特別是有關於一種包括觸控顯示面板以及主動電容式觸控筆的觸控模組及其操作方法。

隨著科技的進展，觸控裝置在市面上的出現率逐漸增加，且各種有關的技術也層出不窮。在一些電子裝置中，如：手機、平板電腦、智慧型手錶等，時常會將觸控裝置與顯示面板結合在一起，以提高電子裝置於使用上的便利性。

一般而言，會於顯示面板的表面額外貼上一層具有觸控功能的觸控基板，使電子裝置同時具有觸控及顯示的功能。舉例來說，顯示面板與觸控基板之間會利用黏著層來貼合。然而，用這種方式製造之電子裝置會具有較厚較重的模組，且整體模組機構強度較差。

本發明提供一種觸控模組，觸控顯示面板具有較薄的厚度，且主動電容式觸控筆與觸控顯示面板之間可以形成分佈較為均勻的電容。

本發明提供一種觸控模組的操作方法，觸控顯示面板具有較薄的厚度，且主動電容式觸控筆與觸控顯示面板之間可以形成分佈較為均勻的電容。

本發明的一種觸控模組包括觸控顯示面板以及主動電容式觸控筆。觸控顯示面板包括顯示面板、多個重複單元、第一絕緣層、第二絕緣層以及第三絕緣層。多個重複單元設置於顯示面板上。各重複單元包括至少一第一觸控電極以及至少一第二觸控電極。第一觸控電極設置於顯示面板上，且沿著第一方向延伸。第二觸控電極設置於顯示面板上，且沿著第二方向延伸。第一絕緣層設置於重複單元上。第二絕緣層設置於第一絕緣層上。第三絕緣層設置於第二絕緣層上。主動電容式觸控筆的筆尖包括導電材料。重複單元中的其中一者與筆尖之間的電容為0.06~0.13pF。

本發明的一種觸控模組的操作方法包括：提供包括觸控顯示面板以及主動電容式觸控筆的觸控模組；以及以主動電容式觸控筆的筆尖接觸觸控顯示面板。觸控顯示面板包括顯示面板、多個重複單元、第一絕緣層、第二絕緣層以及第三絕緣層。多個重複單元，形成於顯示面板上。各重複單元包括至少一第一觸控電極以及至少一第二觸控電極。第一觸控電極形成於顯示面板上，且沿著第一方向延伸。第二觸控電極形成於顯示面板上，且沿著第二方向延伸。第一絕緣層形成於重複單元上。第二絕緣層形成於第一絕緣層上。第三絕緣層形成於第二絕緣層上。主動電容式觸控筆的筆尖包括導電材料。主動電容式觸控筆用於發出驅動訊號。第一觸控電極以及第二觸控電極用於接收驅動訊號。重複單元中的其中一者與筆尖之間的電容為0.06~0.13pF。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1A是依照本發明的一實施例的一種觸控模組的上視示意圖。圖1B是沿著圖1A剖線AA’的剖面示意圖。圖1C是沿著圖1A剖線BB’的剖面示意圖。圖1D是沿著圖1A剖線CC’的剖面示意圖。圖1A繪示了第一觸控電極、第二觸控電極及訊號源，並省略繪示了其他構件。

請參考圖1A、圖1B、圖1C與圖1D，觸控模組10包括觸控顯示面板100以及主動電容式觸控筆200。

觸控顯示面板100包括顯示面板110、多個重複單元120、第一絕緣層130、第二絕緣層140以及第三絕緣層150。

顯示面板110包括第一基板112、多個電極114、顯示介質層116以及第二基板118。第一基板112例如為畫素陣列基板，且包括載板112s、多個位於載板112s上的子畫素X以及電性連接至子畫素X的多個畫素電極（未繪出）。載板112s之材質可為玻璃、石英、有機聚合物或是不透光/反射材料（例如：導電材料、金屬、晶圓、陶瓷或其它可適用的材料）或是其它可適用的材料。若使用導電材料或金屬時，則在載板112s上覆蓋一層絕緣層（未繪示），以避免短路問題。在一些實施例中，載板112s的介電常數為5.27，且厚度為0.4mm，但本發明不以此為限。

電極114位於第一基板112以及第二基板118之間。在本實施例中，電極114位於第一基板112上，但本發明不以此為限。在其他實施例中，電極114位於第二基板118上。顯示介質層116位於於第一基板112以及第二基板118之間，且顯示介質層116例如包括液晶分子。電極114例如為共用電極，共用電極以及畫素電極之間可以產生電場，並用來控制顯示介質層116中液晶的轉向。第二基板118例如包括載板118s以及位於其上的彩色濾光元件F，但本發明不以此為限。在其他實施例中，彩色濾光元件位於第一基板112上。載板118s之材質可為玻璃、石英或是有機聚合物或是其它可適用的材料。在一些實施例中，載板118s的介電常數為5.27，且厚度為0.4mm，但本發明不以此為限。

多個重複單元120形成於顯示面板110上。各重複單元120包括至少一第一觸控電極122以及至少一第二觸控電極124。第一觸控電極122形成於顯示面板110上，且沿著第一方向D1延伸。第二觸控電極124形成於顯示面板110上，且沿著第二方向D2延伸。在本實施例中，相鄰兩重複單元120之間的節距L（pitch）為2mm~4.5mm，但本發明不以此為限。

在本實施例中，相鄰的兩條第一觸控電極122以及相鄰的兩條第二觸控電極124定義出一個重複單元120，其中相鄰的兩條第一觸控電極122電性連接至同一訊號源，且相鄰的兩條第二觸控電極124電性連接至同一訊號源。舉例來說，每兩條第一觸控電極122分別電性連接至訊號源T1~T3，每兩條第二觸控電極124分別電性連接至訊號源R1~R3。第一觸控電極122、第二觸控電極124、訊號源T1~T3以及訊號源R1~R3的數量可以依照實際需求而進行調整。

第一觸控電極122的形狀包括鋸齒狀。第一觸控電極122的邊緣具有朝外凸出的多個第一凸出部122P。第一凸出部122P的面積小於或等於子畫素X的面積的一半。舉例來說，兩個虛擬矩形D能定義出一個第一凸出部122P，且半個第一凸出部122P的面積等於半個虛擬矩形D之面積。換句話說，一個第一凸出部122P的面積等於一個虛擬矩形D之面積。在一些實施例中，虛擬矩形D之面積小於或等於子畫素X之面積的一半。前述的面積指的是垂直投影至第一基板112的面積。

第二觸控電極124包括主幹部124A以及多個延伸部124B。在本實施例中，第二觸控電極124還包括橋接單元W。主幹部124A的形狀為鋸齒狀。延伸部124B交錯設置於主幹部124A的兩側，且朝遠離主幹部124A的方向延伸。延伸部124B與主幹部124A的延伸方向交錯。第二觸控電極124的邊緣具有朝外凸出的多個第二凸出部124P。第二凸出部124P的面積小於或等於子畫素X的面積的一半。第二凸出部124P例如位於主幹部124A及/或延伸部124B的邊緣。

藉由第一凸出部122P以及第二凸出部124P的設置，可以使第一觸控電極122以及第二觸控電極124的分佈較為均勻。

在本實施例中，各重複單元120的面積為第一面積，於各重複單元120中，第一觸控電極122佔據5~30%的第一面積，且第二觸控電極124佔據5~30%的第一面積。換句話說，於各重複單元120中，第一觸控電極122與第二觸控電極124共佔據10~60%的面積。前述的面積指的是垂直投影至第一基板112的面積。藉由調整第一觸控電極122以及第二觸控電極124的面積，可以進一步使觸控顯示面板中之電容分布的更均勻。

請參考圖1D，第二觸控電極124與第一觸控電極122的交界處具有橋接單元W。橋接單元W包括位於第一觸控電極122上的絕緣層W1以及位於絕緣層W1上的導電結構W2。

在本實施例中，第二觸控電極124包括多個分離的主幹部124A，且分離的主幹部124A藉由橋接單元W的導電結構W2而電性連接，但本發明不以此為限。在其他實施例中，第一觸控電極122包括橋接單元W。

第一絕緣層130形成於重複單元120上。第一絕緣層130的厚度例如為10~400微米，且介電常數例如為3~10。在一些實施例中，第一絕緣層130為偏光膜，且介電常數為3~6。

第二絕緣層140形成於第一絕緣層120上。第二絕緣層140的厚度例如為10~400微米，且介電常數例如為3~10。在一些實施例中，第二絕緣層140為黏著層，且介電常數為3~6。

第三絕緣層150形成於第二絕緣層140上。第三絕緣層150的厚度例如為200~1100微米，且介電常數例如為3~10。在一些實施例中，第三絕緣層150為透明蓋板（例如玻璃），且介電常數為6~10。在一些實施例中，第三絕緣層150的介電常數大於第一絕緣層130的介電常數以及第二絕緣層140的介電常數。

在本實施例中，第一觸控電極122以及第二觸控電極124為接收電極。主動電容式觸控筆200的筆尖包括導電材料（例如金屬導體），且主動電容式觸控筆200用於發出驅動訊號。第一觸控電極122以及第二觸控電極124用於接收主動電容式觸控筆200發出之驅動訊號。以主動電容式觸控筆200的筆尖P接觸觸控顯示面板100，重複單元120中的其中一者與筆尖P之間的電容ca為0.06~0.13pF。在一些實施例中，最靠近筆尖P之重複單元120與筆尖P之間的電容ca為0.06~0.13pF。

圖2是依照本發明的一實施例的一種觸控模組的重複單元及主動式觸控筆的上視示意圖。在此必須說明的是，圖2的實施例沿用圖1A~圖1D的實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，在此不贅述。

請參考圖2，以主動電容式觸控筆200的筆尖P接觸觸控顯示面板100，接觸的位置垂直投影至重複單元120中分別為點P1~P9。將重複單元120分成九等份，點P1~P9分別位於每一等份中。當主動式觸控筆200接觸不同的位置時（點P1~P9），重複單元120中第一電極122與筆尖P之間的電容以及第二電極124與筆尖P之間的電容如表1以及表2所示，其中表1之觸控模組的重複單元120的節距L為3.8mm，表2之觸控模組的重複單元120的節距L為3.6mm。

表1

位置	第一電極與筆尖之間的電容（pF）	第二電極與筆尖之間的電容（pF）	總和（pF）
P1	0.0478	0.0493	0.0970
P2	0.0319	0.0858	0.1180
P3	0.0568	0.0542	0.1110
P4	0.0597	0.0248	0.0846
P5	0.0445	0.0528	0.0974
P6	0.0592	0.0249	0.0844
P7	0.0441	0.0437	0.0878
P8	0.0235	0.0694	0.0929
P9	0.0425	0.0415	0.0843

表2

位置	第一電極與筆尖之間的電容（pF）	第二電極與筆尖之間的電容（pF）	總和（pF）
P1	0.0441	0.0563	0.1000
P2	0.0215	0.0724	0.0939
P3	0.0453	0.0570	0.1020
P4	0.0783	0.0342	0.1130
P5	0.0577	0.0632	0.1210
P6	0.0793	0.0337	0.1130
P7	0.0421	0.0535	0.0956
P8	0.0254	0.0791	0.1050
P9	0.0383	0.0490	0.0872

由表1及表2可以得知，以筆尖P接觸觸控顯示面板100的不同位置，於重複單元120中，第一觸控電極122與筆尖P之間的電容為0.02~0.09pF。以筆尖P接觸觸控顯示面板100，於重複單元120中，第二觸控電極124與筆尖P之間的電容為0.02~0.09pF。重複單元120與筆尖P之間的電容（總合）為0.06~0.13pF。藉由調整重複單元120與筆尖P之間的電容，觸控顯示面板100能更準確的感應到主動式觸控筆200所對應的位置，以獲得較好的觸控品質。

在一些實施例中，將重複單元120沿著該第一方向分三等分，且沿著該第二方向分三等分，共分成九等份，九等份的每一份之面積為第二面積，在九等份的每一份中，第一觸控電極122佔據5~30%的第二面積，且第二觸控電極124佔據5~30%的第二面積。藉由調整第一觸控電極122以及第二觸控電極124的面積，可以進一步使觸控顯示面板100中之電容分布的更均勻。

圖3是依照本發明的一實施例的一種觸控模組的重複單元的上視示意圖。在此必須說明的是，圖3的實施例沿用圖2的實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，在此不贅述。

圖3的重複單元120a與圖2的重複單元120之間的差異在於：重複單元120a與重複單元120有不同的形狀。

請參考圖3，重複單元120a包括第一觸控電極122以及第二觸控電極124。第一觸控電極122包括兩個尾端藉由橋接單元W相連的Y字形電極。第二觸控電極124包括兩個尾端電性相連的V字形電極。

在本實施例中，第一觸控電極122與第二觸控電極124的邊緣可以為鋸齒狀，藉此能使電容分佈的更均勻。在一些實施例中，第一觸控電極122與第二觸控電極124之間還可以包括浮置的虛設電極（未繪出），但本發明不以此為限。

以主動電容式觸控筆的筆尖接觸觸控顯示面板100的不同位置，於重複單元120a中，第一觸控電極122與主動式觸控筆的筆尖之間的電容為0.02~0.09pF。以主動式觸控筆的筆尖接觸觸控顯示面板，於重複單元120a中，第二觸控電極124與主動式觸控筆的筆尖之間的電容為0.02~0.09pF。重複單元120a與筆尖之間的電容為0.06~0.13pF。藉由調整重複單元120a與筆尖之間的電容，觸控顯示面板能更準確的感應到主動電容式觸控筆所對應的位置，能獲得較好的觸控品質。

圖4是依照本發明的一實施例的一種觸控模組的重複單元的上視示意圖。在此必須說明的是，圖4的實施例沿用圖3的實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，在此不贅述。

圖4的重複單元120b與圖3的重複單元120a之間的差異在於：重複單元120b與重複單元120a有不同的形狀。

請參考圖4，重複單元120b包括第一觸控電極122以及第二觸控電極124。第一觸控電極122包括主幹部122A、四個分支部122B以及四個延伸部122C。每兩個分支部122B連接主幹部122A的一端，且分別自主幹部122A朝向四個方向延伸。四個延伸部122C分別連接四個分支部122B。在本實施例中，四個延伸部122C自對應的分支部122B處朝向相鄰的第二觸控電極124延伸。在本實施例中，第一觸控電極122包括斷開的主幹部122A，且主幹部122A斷開的部位藉由橋接單元W彼此相連。

第二觸控電極124包括主幹部124A、兩個連接部124D、四個分支部124B以及四個延伸部124C。兩個連接部124D分別連接主幹部124A的兩端，且主幹部124A與連接部124D具有不同的延伸方向。每兩個分支部124B分別連接對應的一個連接部124D的兩端，且與連接部124D具有不同的延伸方向。每個延伸部124C連接對應的一個分支部124B，且延伸部124C朝向相鄰的第一觸控電極122延伸。

在本實施例中，第一觸控電極122與第二觸控電極124的邊緣可以為鋸齒狀，藉此能使電容分佈的更均勻。在一些實施例中，第一觸控電極122與第二觸控電極124之間還可以包括浮置的虛設電極，但本發明不以此為限。

以主動電容式觸控筆的筆尖接觸觸控顯示面板的不同位置，於重複單元120b中，第一觸控電極122與主動式觸控筆的筆尖之間的電容為0.02~0.09pF。以主動式觸控筆的筆尖接觸觸控顯示面板，於重複單元120b中，第二觸控電極124與主動式觸控筆的筆尖之間的電容為0.02~0.09pF。重複單元120b與主動式觸控筆的筆尖之間的電容為0.06~0.13pF。藉由調整重複單元120b與主動式觸控筆的筆尖之間的電容，觸控顯示面板能更準確的感應到主動式觸控筆所對應的位置，能獲得較好的觸控品質。

綜上所述，本發明藉由調整重複單元與筆尖之間的電容，觸控顯示面板能更準確的感應到主動式觸控筆所發出之訊號，藉此準確的感應主動式觸控筆所在的位置，能獲得充足且分佈均勻的觸控訊號。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧觸控模組 100‧‧‧觸控顯示面板 110‧‧‧顯示面板 112‧‧‧第一基板 112s、118s‧‧‧載板 114‧‧‧電極 116‧‧‧顯示介質層 118‧‧‧第二基板 120、120a、120b‧‧‧重複單元 122‧‧‧第一觸控電極 122A、124A‧‧‧主幹部 122A 122B‧‧‧分支部 122C、124B‧‧‧延伸部 122P‧‧‧第一凸出部 124‧‧‧第二觸控電極 124P‧‧‧第二凸出部 130‧‧‧第一絕緣層 140‧‧‧第二絕緣層 150‧‧‧第三絕緣層 200‧‧‧主動電容式觸控筆 ca‧‧‧電容 D‧‧‧虛擬矩形 D1‧‧‧第一方向 D2‧‧‧第二方向 F‧‧‧彩色濾光元件 L‧‧‧節距 P‧‧‧筆尖 P1~P9‧‧‧點 R1~R3、T1~T3‧‧‧訊號源 W‧‧‧橋接單元 W1‧‧‧絕緣層 W2‧‧‧導電結構 X‧‧‧子畫素

圖1A是依照本發明的一實施例的一種觸控模組的上視示意圖。圖1B是沿著圖1A剖線AA’的剖面示意圖。圖1C是沿著圖1A剖線BB’的剖面示意圖。圖1D是沿著圖1A剖線CC’的剖面示意圖。圖2是依照本發明的一實施例的一種觸控模組的重複單元及主動電容式觸控筆的上視示意圖。圖3是依照本發明的一實施例的一種觸控模組的重複單元的上視示意圖。圖4是依照本發明的一實施例的一種觸控模組的重複單元的上視示意圖。

120‧‧‧重複單元

122‧‧‧第一觸控電極

124‧‧‧第二觸控電極

P‧‧‧筆尖

P1~P9‧‧‧點

W‧‧‧橋接單元

W1‧‧‧絕緣層

W2‧‧‧導電結構

Claims

一種觸控模組，包括：一觸控顯示面板，包括：一顯示面板；多個重複單元，設置於該顯示面板上，各該重複單元包括：至少一第一觸控電極，設置於該顯示面板上，且沿著一第一方向延伸；以及至少一第二觸控電極，設置於該顯示面板上，且沿著一第二方向延伸；一第一絕緣層，設置於該些重複單元上；一第二絕緣層，設置於該第一絕緣層上；以及一第三絕緣層，設置於該第二絕緣層上；以及一主動電容式觸控筆，該主動電容式觸控筆的一筆尖包括導電材料，且該些重複單元中的其中一者與該筆尖之間的電容為0.06~0.13pF。
如申請專利範圍第1項所述的觸控模組，其中該些重複單元中相鄰兩者之間的節距為2mm~4.5mm。
如申請專利範圍第1項所述的觸控模組，其中各該重複單元的面積為一第一面積，於各該重複單元中，該至少一第一觸控電極佔據5~30%的該第一面積，且該至少一第二觸控電極佔據5~30%的該第一面積。
如申請專利範圍第1項所述的觸控模組，將該些重複單元中的該其中一者沿著該第一方向分三等分，且沿著該第二方向分三等分，共分成九等份，該九等份的每一份之面積為一第二面積，在該九等份的每一份中，該至少一第一觸控電極佔據5~30%的該第二面積，且該至少一第二觸控電極佔據5~30%的該第二面積。
如申請專利範圍第1項所述的觸控模組，其中於該些重複單元中的該其中一者中，該至少一第一觸控電極與該筆尖之間的電容為0.02~0.09pF。
如申請專利範圍第1項所述的觸控模組，其中於該些重複單元中的該其中一者中，該至少一第二觸控電極與該筆尖之間的電容為0.02~0.09pF。
如申請專利範圍第1項所述的觸控模組，其中各該第一觸控電極的形狀包括鋸齒狀。
如申請專利範圍第1項所述的觸控模組，其中各該第二觸控電極包括：一主幹部，形狀為鋸齒狀；以及多個延伸部，交錯設置於該主幹部的兩側，且朝遠離該主幹部的方向延伸。
如申請專利範圍第1項所述的觸控模組，其中該顯示面板包括多個子畫素，各該第一觸控電極的邊緣具有朝外凸出的多個第一凸出部，各該第一凸出部的面積小於或等於各該子畫素的面積的一半；且各該第二觸控電極的邊緣具有朝外凸出的多個第二凸出部，各該第二凸出部的面積小於或等於各該子畫素的面積的一半。
如申請專利範圍第1項所述的觸控模組，其中該第三絕緣層的厚度為200~1100微米，該第二絕緣層的厚度為10~400微米，且該第一絕緣層的厚度為10~400微米。
如申請專利範圍第1項所述的觸控模組，其中該第三絕緣層、該第二絕緣層以及該第一絕緣層的介電常數為3~10。
如申請專利範圍第1項所述的觸控模組，其中該至少一第一觸控電極以及該至少一第二觸控電極為接收電極，用於接收該主動電容式觸控筆所發出之驅動訊號。
如申請專利範圍第1項所述的觸控模組，其中該第一絕緣層為偏光膜，該第二絕緣層為黏著層，且該第三絕緣層為透明蓋板。
一種觸控模組的操作方法，包括：提供一觸控模組，該觸控模組包括：一觸控顯示面板，包括：一顯示面板；多個重複單元，形成於該顯示面板上，各該重複單元包括：至少一第一觸控電極，形成於該顯示面板上，且沿著一第一方向延伸；以及至少一第二觸控電極，形成於該顯示面板上，且沿著一第二方向延伸；一第一絕緣層，形成於該些重複單元上；一第二絕緣層，形成於該第一絕緣層上；以及一第三絕緣層，形成於該第二絕緣層上；以及一主動電容式觸控筆，該主動電容式觸控筆的筆尖包括導電材料，其中該主動式觸控筆用於發出驅動訊號，該至少一第一觸控電極以及該至少一第二觸控電極用於接收該驅動訊號；以該筆尖接觸該觸控顯示面板，且該些重複單元中的其中一者與該筆尖之間的電容為0.06~0.13pF。