TWI759882B

TWI759882B - 觸控調光裝置及觸控調光方法

Info

Publication number: TWI759882B
Application number: TW109133713A
Authority: TW
Inventors: 莊志成; 林尚宇; 鄭太獅
Original assignee: 大陸商宸鴻科技（廈門）有限公司
Priority date: 2020-09-28
Filing date: 2020-09-28
Publication date: 2022-04-01
Also published as: TW202213049A

Abstract

本揭示內容關於一種觸控調光裝置，包含觸控面板及主動式變色膜。觸控面板包含第一電極及第二電極，以根據第一電極及第二電極之間的耦合電容執行觸控偵測。主動式變色膜包含第三電極，且用以根據第二電極及第三電極之間的電壓差，改變主動式變色膜中之聚合物層的透光率。

Description

觸控調光裝置及觸控調光方法

本揭示內容關於一種觸控調光裝置，特別是關於一種能通電以改變透光率，且兼具觸控功能之裝置。

透明顯示器是近年來蓬勃發展的產業之一，被廣泛運用於監控系統、車載系統、AR/VR裝置及投影裝置等眾多領域。隨著市場對透明顯示器的需求增加，透明顯示器與其他不同裝置的結合也逐漸受到重視。然而，透明顯示器在與其他裝置相整合時，如何能兼顧其成本、體積與效能，乃成為當前的一大課題。

本揭示內容係關於一種觸控調光裝置，包含觸控面板及主動式變色膜。觸控面板包含第一電極及第二電極。觸控面板用以根據第一電極及第二電極間的耦合電容執行觸控偵測。主動式變色膜包含第三電極及聚合物層。聚合物層用以根據第二電極及第三電極之間的電壓差，改變主動式變色膜的透光率。

本揭示內容還關於一種觸控調光方法，包含下列步驟：在觸控週期中，對第一電極施加驅動電壓，且自第二電極接收感測電壓；在觸控週期中，檢測第一電極及第二電極間的耦合電容；以及在調光週期中，對第三電極施加調光電壓，且停止對第一電極施加驅動電壓，以及停止自第二電極接收感測電壓，使得主動式變色膜根據第二電極及第三電極之間的電壓差，改變主動式變色膜中的聚合物層的透光率。

本揭示內容還關於一種觸控調光方法，包含下列步驟：對第一電極施加驅動電壓，且自第二電極接收感測電壓；檢測第一電極及第二電極間的耦合電容；對第三電極施加調光電壓，使得主動式變色膜根據第二電極及第三電極之間的電壓差，改變主動式變色膜中的聚合物層的透光率；以及在停止對第三電極施加調光電壓時，維持對第一電極施加驅動電壓，且維持自第二電極接收感測電壓。

據此，由於觸控面板及主動式變色膜共用第二電極，故能讓觸控調光裝置的整體體積得以縮減。

以下將以圖式揭露本發明之複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。

於本文中，當一元件被稱為「連接」或「耦接」時，可指「電性連接」或「電性耦接」。「連接」或「耦接」亦可用以表示二或多個元件間相互搭配操作或互動。此外，雖然本文中使用「第一」、「第二」、…等用語描述不同元件，該用語僅是用以區別以相同技術用語描述的元件或操作。除非上下文清楚指明，否則該用語並非特別指稱或暗示次序或順位，亦非用以限定本發明。

請參閱第1圖，為根據本揭示內容之部份實施例之觸控調光裝置100的示意圖。觸控調光裝置100包含觸控面板110及主動式變色膜120。觸控面板110至少包含第一電極E1及第二電極E2，使得觸控面板110用以根據第一電極E1及第二電極E2之間的耦合電容來執行觸控偵測。

具體而言，第一電極E1（或第二電極E2）包含多個感測電極，該些感測電極間保持有預定間隔，用以檢測使用者之手部的觸摸，並識別該觸摸對應於觸控面板110上的對應座標。觸控面板110之結構並不以第1圖所示為限，由於本領域人士能理解觸控面板110的結構與運作，故在此不另贅述。

請搭配參閱第1及2A圖，第2A圖為根據本揭示內容之部份實施例之訊號波形圖。在一實施例中，第一電極E1用以接收驅動電壓Tx（如：3～40伏特）、第二電極E2用以接收感測電壓Rx（如：1～3伏特）。驅動電壓Tx由複數個掃描訊號Tx1,Tx2,Tx3組成。若將每個掃描訊號Tx1,Tx2,Tx3各別視為一個脈衝，則驅動電壓Tx的頻率介於30赫茲～1000赫茲之間。在部份實施例中，驅動電壓Tx的頻率介於100赫茲～150赫茲之間。感測電壓Rx在觸控面板110以低電位電壓保持，其電壓值可介於1～3伏特之間。

此外，請參閱第2B圖所示，在一實施例中，每個掃描訊號Tx1,Tx2,Tx3中又包含多個脈衝波，這些脈衝波的頻率介於10K赫茲～500K赫茲之間，亦即每個掃描訊號Tx1,Tx2,Tx3的頻率介於10K赫茲～500K赫茲之間。

如第1圖所示，主動式變色膜120包含第三電極E3及聚合物層121。聚合物層121設置於第二電極E2及第三電極E3之間，用以根據第二電極E2及第三電極E3之間的電壓差，改變主動式變色膜120的透光率。在部份實施例中，主動式變色膜120透過第三電極E3接收調光電壓Vp，並根據調光電壓Vp與感測電壓Rx之間的電壓差驅動轉向聚合物層121之複數個液晶顆粒121a，藉此改變主動式變色膜120的透光率。

如圖所示，觸控面板110及主動式變色膜120係共用了第二電極E2。觸控面板110根據第一電極E1及第二電極E2之間的耦合電容來執行觸控偵測、主動式變色膜120則根據調光電壓Vp與感測電壓Rx之間的電壓差驅動，藉以改變主動式變色膜120的透光率。於本揭示內容中，由於觸控面板110及主動式變色膜120共用第二電極E2，故能讓觸控調光裝置100的整體體積得以縮減。

此外，如第2A圖所示，在部份實施例中，驅動電壓Tx的電壓值介於3～40伏特之間，調光電壓Vp的電壓值則介於30～60伏特之間，且調光電壓Vp的電壓值遠大於驅動電壓Tx的電壓值。在其他部份實施例中，調光電壓Vp的電壓值與驅動電壓Tx的電壓值的比值可介於「1.2～20」之間（如：調光電壓Vp為40伏特、驅動電壓Tx為33.3伏特；或調光電壓Vp為60伏特、驅動電壓Tx為3伏特）。在調光電壓Vp之電壓值與驅動電壓Tx之電壓值具有明顯落差的情況下，驅動電壓Tx將不會影響主動式變色膜120兩側的電壓差（即，第二電極E2及第三電極E3的電壓差），故不會產生閃爍（flicker）現象。易言之，主動式變色膜120的驅動並不受驅動電壓Tx干擾。

具體而言，觸控面板110還包含基板111及絕緣層112。基板111由透明材料製成，絕緣層112則介於第一電極E1及第二電極E2之間，以在第一電極E1及第二電極E2之間於觸控時形成耦合電容。

在一實施例中，觸控調光裝置100還包含控制電路130。控制電路130電性連接於觸控面板110及主動式變色膜120，用以提供驅動電壓Tx及調光電壓Vp，且用於接收感測電壓Rx。控制電路130用以根據感測電壓Rx的變化來執行觸控偵測，且能調整調光電壓Vp以控制主動式變色膜120的透光率。

在部份實施例中，聚合物層121包含複數個液晶顆粒121a（如：球形或橢圓形微粒），且能隨著第二電極E2及第三電極E3之間的電壓差轉動，以調整主動式變色膜120的透光率。在一實施例中，液晶顆粒121a分散於高分子（polymer）聚合物膜上。高分子聚合物膜內的高分子基質（polymer matrix）是由許多單體（monomer）分子相互連接而成。每個單體至少須能鍵結二個以上單體分子才可形成連續的長鏈（chain），且不同的單體鍵結而成的高分子其結構亦不相同。液晶及尚未聚合的高分子單體以適當的比例混合而成，再經由外界的觸發（如：光或熱），使得高分子單體進行聚合反應（polymerization）形成聚合物層121。在部份實施例中，主動式變色膜120的前述結構可由高分子分散液晶膜(Polymer Dispersed Liquid Crystal，PDLC)實現。

在其他部份實施例中，聚合物層121中的多個液晶顆粒121a分佈於高分子聚合物網狀結構中。意即，聚合物層121可由聚合物網路液晶膜 (Polymer Network Liquid Crystal，PNLC)實現。由於本領域人士能理解PNLC、PDLC之運作原理，故在此不另贅述。

前述第1圖所示的主動式變色膜120為一種根據電壓差改變其透光率的光學材料。由於主動式變色膜120並非用以呈現影像畫面，故在實施上可無須包含電晶體開關。

請參閱第1及2A圖所示，在部份實施例中，觸控調光裝置100可運作於第一狀態及第二狀態。在第一狀態中，第三電極E3接收調光電壓Vp，使主動式變色膜120保持高透光率（如：PDLC），或使主動式變色膜120保持低透光率(如：PNLC)。在第二狀態中，第三電極E3停止接收調光電壓Vp，使主動式變色膜120切換並保持低透光率(如：PDLC)，或使主動式變色膜120切換並保持高透光率(如：PNLC)。

在前述實施例中，調光電壓Vp為一種直流訊號，但本揭示內容並不以此為限。請參閱第3圖所示，在其他部份實施例中，調光電壓Vp可為一種交流訊號，且其峰值電壓互相對應(如：峰值為+30伏特與-30伏特)，以控制液晶顆粒121a於聚合物層121中的角度。調光電壓Vp的電壓峰值可介於30伏特~60伏特之間。

請參閱第1及4圖所示，第4圖所示為根據本揭示內容之部份實施例之訊號波形圖。在該實施例中，觸控調光裝置100於調光週期Pd中運作於第一狀態，於觸控週期Pt時運作於第二狀態。意即，在調光週期Pd中，第三電極E3接收調光電壓Vp，但第一電極E1及第二電極E2將停止接收驅動電壓Tx及感測電壓Rx。於此時序，觸控面板110將暫時不執行觸控偵測，而調光電壓Vp與感測電壓Rx之電壓差用以進行調光動作。

相對地，於另一時序(即，觸控週期Pt)中，第三電極E3停止接收調光電壓Vp，而第一電極E1及第二電極E2則正常地接收驅動電壓Tx及感測電壓Rx。此時，主動式變色膜120將維持未通電時的透光率。

在部份實施例中，觸控調光裝置運作的狀態(即，運作於調光週期Pd或觸控週期Pt)可由使用者手動切換。在其他部份實施例中，觸控調光裝置亦可依序在第一狀態（觸控週期Pt）及第二狀態（調光週期Pd）之間切換，且第二狀態（調光週期Pd）的時間遠大於第一狀態（觸控週期Pt）的時間。據此，由於人眼視覺暫留的影響，因此對於使用者而言，主動式變色膜120仍維持在通電的變色調光狀態，且觸控調光裝置仍具有觸控偵測功能。

此外，如前所述，在部份實施例中，調光電壓Vp可為一種交流訊號，且其峰值電壓互相對應，如第5圖所示。調光電壓Vp之頻率介於100赫茲～30K赫茲之間。

前述觸控調光裝置100於第2~5圖中的操作方式以及優點，皆適用於第1圖的觸控調光裝置100，為簡潔起見，在此不重複贅述。

請搭配參閱第1及6圖所示，其中第6圖為本案之部份實施例之觸控調光方法的步驟流程圖。在步驟S601中，控制電路130在觸控週期Pt時對第一電極E1施加驅動電壓Tx，且由第二電極E2接收感測電壓Rx。在步驟S602中，控制電路130在觸控週期Pt時檢測第一電極E1及第二電極E2間的耦合電容（如：檢測感測電壓Rx的變化以判斷電容值的變化），以判斷使用者與觸控面板110相接觸的位置。此時，控制電路130未對第三電極E3施加電壓（或第三電極E3連接至接地）。

在步驟S603中，當進入調光週期Pd時，控制電路130對第三電極E3施加調光電壓Vp，且停止對第一電極E1施加驅動電壓Tx及自第二電極E2接收感測電壓Rx，使得主動式變色膜120根據第二電極E2及第三電極E3之間的電壓差，改變主動式變色膜120中的聚合物層121的透光率。

前述第6圖之觸控調光方法係對應於第4及5圖的訊號波形。在其他部份實施例中，觸控調光裝置100的運作狀態亦可不區分為不同時序，使得觸控調光裝置100始終維持有觸控功能。換言之，如第3圖所示，觸控調光裝置100始終對第一電極E1施加驅動電壓Tx，且自第二電極E2接收感測電壓Rx。而當觸控調光裝置100停止對第三電極Ex施加調光電壓Vp時，觸控調光裝置100仍維持對第一電極E1施加驅動電壓Tx，且維持自第二電極E2接收感測電壓Rx。

在前述實施例中，觸控調光裝置100係裝設於透明基板（如：玻璃）上，以應用於車載系統或其他裝置，但本揭示內容並不以此為限。請參閱第7圖，為本案之部份實施例之觸控調光裝置的示意圖。在該實施例中，觸控面板110及主動式變色膜120係裝設於透明顯示面板140的一側面。透明顯示面板140用以接收顯示訊號，以控制多個畫素單元，呈現出顯示畫面。

前述各實施例中的各項元件、方法步驟或技術特徵，係可相互結合，而不以本揭示內容中的文字描述順序或圖式呈現順序為限。

雖然本揭示內容已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本揭示內容，任何熟習此技藝者，在不脫離本揭示內容之精神和範圍內，當可作各種更動與潤飾，因此本揭示內容之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100:觸控調光裝置 110:觸控面板 111:基板 112:絕緣層 120:主動式變色膜 121:聚合物層 121a:液晶顆粒 130:控制電路 140:透明顯示面板 E1:第一電極 E2:第二電極 E3:第三電極 Tx:驅動電壓 Rx:感測電壓 Vp:調光電壓 Pd:調光週期 Pt:觸控週期 Tx1-Tx3:掃描訊號 S601-S603:步驟

第1圖為根據本揭示內容之部份實施例之觸控調光裝置的示意圖。第2A圖為根據本揭示內容之部份實施例之觸控調光裝置的訊號波形圖。第2B圖為根據本揭示內容之部份實施例之掃描訊號的示意圖。第3圖為根據本揭示內容之部份實施例之觸控調光裝置的訊號波形圖。第4圖為根據本揭示內容之部份實施例之觸控調光裝置的訊號波形圖。第5圖為根據本揭示內容之部份實施例之觸控調光裝置的訊號波形圖。第6圖為根據本揭示內容之部份實施例之觸控調光方法的步驟流程圖。第7圖為根據本揭示內容之部份實施例之觸控調光裝置的示意圖。

國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

100:觸控調光裝置 110:觸控面板 111:基板 112:絕緣層 120:主動式變色膜 121:聚合物層 121a:液晶顆粒 130:控制電路 E1:第一電極 E2:第二電極 E3:第三電極 Tx:驅動電壓 Rx:感測電壓 Vp:調光電壓

Claims

一種觸控調光裝置，包含：一觸控面板，包含一第一電極及一第二電極，其中該觸控面板用以根據該第一電極及該第二電極間的一耦合電容執行觸控偵測；以及一主動式變色膜，包含一第三電極及一聚合物層，其中該聚合物層用以根據該第二電極及該第三電極之間的一電壓差，改變該主動式變色膜的一透光率；其中該第一電極用以接收一驅動電壓、該第二電極用以提供一感測電壓，該主動式變色膜透過該第三電極接收一調光電壓，該調光電壓與該驅動電壓之間的比值介於1.2~20之間。
如請求項1所述之觸控調光裝置，其中在一第一狀態下，該第三電極接收該調光電壓、該第一電極停止接收該驅動電壓、該第二電極停止提供該感測電壓；在一第二狀態下，該第三電極停止接收該調光電壓、該第一電極接收該驅動電壓、該第二電極提供該感測電壓。
如請求項1所述之觸控調光裝置，其中該調光電壓為交流訊號，且頻率介於100赫茲~30K赫茲之間。
如請求項1所述之觸控調光裝置，其中該驅動電壓係由複數個掃描訊號組成，且該驅動電壓之頻率介於30赫茲~1000赫茲之間。
如請求項4所述之觸控調光裝置，其中該些掃描訊號的每一者的頻率介於10K赫茲~500K赫茲之間。
如請求項1所述之觸控調光裝置，其中該聚合物層包含複數個液晶顆粒，該些液晶顆粒分散於一高分子聚合物膜上或分佈於一高分子聚合物網狀結構中。
如請求項1所述之觸控調光裝置，還包含：一透明顯示面板，設置於該主動式變色膜的一側面，且用以接收一顯示訊號，以呈現一顯示畫面。
一種觸控調光方法，包含：在一觸控週期中，對一第一電極施加一驅動電壓，且自一第二電極接收一感測電壓；在該觸控週期中，檢測該第一電極及該第二電極間的一耦合電容；以及在一調光週期中，對一第三電極施加一調光電壓，且停止對該第一電極施加該驅動電壓，以及停止自該第二電極接收該感測電壓，使得一主動式變色膜根據該第二電極及該第三電極之間的一電壓差，改變該主動式變色膜中的一聚合物層的一透光率。
如請求項8所述之觸控調光方法，其中該驅動電壓係由複數個掃描訊號組成，該驅動電壓之頻率介於30赫茲~1000赫茲之間，該些掃描訊號的每一者的頻率介於10K赫茲~500K赫茲之間。
一種觸控調光方法，包含：對一第一電極施加一驅動電壓，且自一第二電極接收一感測電壓；檢測該第一電極及該第二電極間的一耦合電容；對一第三電極施加一調光電壓，使得一主動式變色膜根據該第二電極及該第三電極之間的一電壓差，改變該主動式變色膜中的一聚合物層的一透光率；以及在停止對該第三電極施加該調光電壓時，維持對該第一電極施加該驅動電壓，且維持自該第二電極接收該感測電壓。
如請求項10所述之觸控調光方法，其中該驅動電壓係由複數個掃描訊號組成，該驅動電壓之頻率介於30赫茲~1000赫茲之間，該些掃描訊號的每一者的頻率介於10K赫茲~500K赫茲之間。