TWI779588B - 具有壓力感測之觸控辨識裝置 - Google Patents

Abstract

一種觸控辨識裝置包括：一保護層；第一投射式電容電極位於保護層之一側；第二投射式電容電極與第一投射式電容電極交錯排列，且與第一投射式電容電極位於不同層；第一壓力電極與第二投射式電容電極位於同一層，且與第二投射式電容電極交錯排列；第二壓力電極面對第一壓力電極而設置；一隔絕層相對第一壓力電極與第二投射式電容電極，位於第二壓力電極之另一側；以及，隔離點設置對應於第二投射式電容電極，且位於隔絕層與第二投射式電容電極之間；其中隔離點用以避免第一壓力電極與第二壓力電極之間誤觸。

Description

具有壓力感測之觸控辨識裝置

本發明關於一種觸控辨識裝置及其感測方法，特別是關於一種具有壓力感測之觸控辨識裝置。

觸控面板或觸控螢幕是主要的現代人機介面之一，作為一種位置辨識裝置，能夠巧妙的結合輸入和顯示介面，故具有節省裝置空間和操作人性化的優點，目前已非常廣泛應用在各式消費性或者工業性電子產品上。舉例：個人數位助理(personal digital assistant，PDA)、掌上型電腦(palm-sized PC)、平板電腦(tablet computer)、行動電話(mobile phone)、資訊家電(Information Appliance)、銷售櫃員機(Point-Of-Sale，POS)等裝置上。

隨著觸控辨識裝置廣泛應用在各式電子產品上，為了進一步提升人機介面的多元使用體驗，更加新穎地是在觸控辨識裝置的原有觸控功能上增加壓力感測的功能。目前具有壓力感測的觸控辨識裝置至少包括一觸控感測模組及一壓力感測模組，其中觸控感測模組包括一組觸控面板及一觸控控制器，壓力感測模組則包括一組壓力感測器及一壓力控制器。

然而，觸控面板加上壓力感測器會使得整體觸控辨識裝置之尺寸增加，與目前產品趨向便攜化的特性大相逕庭。此外，為了達成觸控面板加入壓力辨識的功能，通常需要同時使用兩種控制器才能使得觸控 辨識裝置具有壓力感測之功能，將會造成整體產品成本提高。

鑑於上述發明背景，本發明通過簡化導電電極疊層結構的設計，並且進一步採用單一控制器來提供不同的驅動訊號給觸控面板電極及壓力感測電極，可以有效降低整體成本，以及達到模組薄型化的需求。

為了達到上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本發明實施例提供一種觸控辨識裝置，包括：一保護層；複數條第一投射式電容電極位於保護層之一側；複數條第二投射式電容電極與複數條第一投射式電容電極交錯排列，且與複數條第一投射式電容電極位於不同層；複數條第一壓力電極與複數條第二投射式電容電極位於同一層，且與複數條第二投射式電容電極交錯排列；複數條第二壓力電極面對複數條第一壓力電極而設置；一隔絕層相對複數條第一壓力電極與複數條第二投射式電容電極，位於複數條第二壓力電極之另一側；以及，複數個隔離點設置對應於複數條第二投射式電容電極，且位於隔絕層與複數條第二投射式電容電極之間；其中，複數個隔離點用以界定出一隔離空間，以避免複數條第一壓力電極與複數條第二壓力電極之間誤觸。

在一實施例中，當觸控辨識裝置受到一外力施壓時，複數條第一壓力電極與複數條第二壓力電極相互接觸。

在一實施例中，更包括一控制器，控制器用以提供一第一驅動訊號給複數條第一壓力電極。其中複數條第二壓力電極通過一訊號線連接控制器。

在另一實施例中，複數條第二壓力電極分成數個區，每一 區的複數條第一壓力電極通過一訊號線連接控制器。

在另一實施例中，複數條第一壓力電極的兩端分別通過一第一訊號線及一第二訊號線連接控制器，控制器提供一高電壓訊號及一低電壓訊號分別通過第一訊號線及第二訊號線至複數條第一壓力電極。

在一實施例中，控制器用以提供一第二驅動訊號給複數條第二投射式電容電極。

在一實施例中，控制器可同時提供或交替地提供第一驅動訊號及第二驅動訊號，以同時或交替地進行一觸控壓力量測及一觸控位置量測。

在一實施例中，更包括一接地端，複數條第一壓力電極及/或複數條第二壓力電極選擇性地連接接地端。

為了達到上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本發明另一實施例提供一種觸控辨識裝置，包括：一第一投射式電容電極圖案層；一第二投射式電容電極圖案層，與第一投射式電容電極圖案層交錯排列；一第一壓力電極層，與第二投射式電容電極圖案層位於同一層，且第一壓力電極層與第二投射式電容電極圖案層交錯排列；一第二壓力電極層，設置於對應第一壓力電極層之一側；以及，複數個隔離點，設置於對應第二投射式電容電極層之一側，且位於第一壓力電極層與第二壓力電極層之間；其中，複數個隔離點用以避免第一壓力電極層與第二壓力電極層之間誤觸。

100:觸控辨識裝置

101、102:PET膜層

110:保護層

120:第一投射式電容電極

130:第二投射式電容電極

140:第一壓力電極

150:第二壓力電極

160:隔離點

170:隔絕層

Xn:(第二投射式電容電極)圖案層

M-Xn:第一壓力電極層

M-Yn:第二壓力電極層

151:獨立訊號線

200:控制器

150a、150b、150c、150d:(第二壓力電極)區

151a、151b、151c、151d:訊號線

141:第一訊號線

142:第二訊號線

V:隔離空間

V_H:高電壓訊號

V_L:低電壓訊號

圖1及圖1A為本發明一實施例中的一種觸控辨識裝置100之 示意圖及其仰視圖。

圖2為圖1中觸控辨識裝置100之一實施例的局部結構放大仰視圖。

圖3A及圖3B為圖1中觸控辨識裝置100之另一實施例的局部結構仰視圖。

圖4為本發明一實施例中第二壓力電極150及控制器200之示意圖。

圖5為本發明一實施例中分區之第二壓力電極150及控制器200之示意圖。

圖6為本發明一實施例中第一壓力電極140之示意圖。

有關本發明前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是用於參照隨附圖式的方向。因此，該等方向用語僅是用於說明並非是用於限制本發明。

請參照圖1及圖1A，是本發明實施例中的一種觸控辨識裝置100之示意圖及其仰視圖。觸控辨識裝置100包括一保護層(Cover glass)110、複數條第一投射式電容電極(PCAP electrode)120、複數條第二投射式電容電極(PCAP electrode)130、複數條第一壓力電極(Bottom dummy electrode)140、複數條第二壓力電極(Force receiving electrode)150、複數個隔離點(Dot spacer)160及一隔絕層(Force resist glass)170。

於本實施例中，第一投射式電容電極120可以是感測電極， 其位於保護層110之一側。第二投射式電容電極130則是驅動電極，與第一投射式電容電極120交錯排列，且與第一投射式電容電極120位於保護層110之同一側但不同層。第一壓力電極140與第二投射式電容電極130交錯排列，且兩者位於同一層。其中，第一投射式電容電極120可利用透明導電材料(ITO)圖案化形成於PET膜層101上，第二投射式電容電極130及第一壓力電極140亦可利用透明導電材料(ITO)圖案化形成於PET膜層102，第二投射式電容電極130及第一壓力電極140為不重疊的圖案化互補設計，而使得兩者位於同一PET膜層102上。

第二壓力電極150面對第一壓力電極140而設置。隔絕層170相對第一壓力電極140與第二投射式電容電極130，位於第二壓力電極150之另一側。其中，隔絕層170可以是玻璃基板，第二壓力電極150則可利用透明導電材料(ITO)圖案化直接形成於玻璃基板170上。

同時參照圖1及圖1A，隔離點160設置對應於第二投射式電容電極130，且位於隔絕層170與第二投射式電容電極130之間。由於第一壓力電極140與第二壓力電極150在沒有任何外力施加於觸控辨識裝置100時需保持隔離，隔離的方式是使用面板周邊的雙面膠及面板中間分布的隔離點160。本發明實施例中，隔離點160用以界定出一隔離空間V，以避免第一壓力電極140與第二壓力電極150之間相互接觸，而產生誤觸。

請參照圖2，其擷取圖1中觸控辨識裝置100之局部結構仰視圖。在一較佳實施例中，觸控辨識裝置100包括一第一投射式電容電極圖案層120、一第二投射式電容電極圖案層130、一第一壓力電極層140(如圖2中虛線繪製所示)、一第二壓力電極層150及隔離點160。為了方便示意說 明，圖2僅表現出第二投射式電容電極圖案層130、第一壓力電極層140、第二壓力電極層150及隔離點160的圖案形式及其配置關係。於本實施例中，第二投射式電容電極圖案層130、第一壓力電極層140、第二壓力電極層150中的電極串皆採縱向排列。

請參照圖3A及圖3B，其擷取圖1中觸控辨識裝置100之局部結構仰視圖。圖3A以及圖3B則分別表現出第二投射式電容電極圖案層130及第一壓力電極層140的圖案形式及其配置關係，以及第二壓力電極層150的圖案形式及其配置關係。於本實施例中，第二投射式電容電極圖案層Xn/130及第一壓力電極層M-Xn/140中的電極串採縱向排列，至於第二壓力電極層M-Yn/150中的電極串採橫向排列。

無論電極串採用縱向/橫向排列，第二投射式電容電極圖案層130與第一投射式電容電極圖案層120交錯排列。第一壓力電極層140與第二投射式電容電極圖案層130位於同一層，且第一壓力電極層140與第二投射式電容電極圖案層130交錯排列，兩者為不重疊互補設計，而使得兩者位於同一層。第一壓力電極層140之位置對應於第一投射式電容電極圖案層120。第二壓力電極層150設置於對應第一壓力電極層140之一側。複數個隔離點160設置於對應第二投射式電容電極層130之一側，且位於第一壓力電極層140與第二壓力電極層150之間。其中，複數個隔離點160用以避免第一壓力電極層140與第二壓力電極層150之間誤觸。此外，為了避免短路，第一壓力電極層140之位置對應於第二壓力電極層150；也就是說，第一壓力電極圖案層140和第二壓力電極圖案層150在正視時，如圖2所示，兩者的位置重合。

觸控辨識裝置100更包括一控制器(未圖示)，控制器用以提供一第一驅動訊號給第一壓力電極140，並且控制器用以提供一第二驅動訊號給第二投射式電容電極130。

在一實施例中，第一壓力電極可作為壓力訊號之驅動電極，第二壓力電極作為壓力訊號之感測電極。如圖4所示，第二壓力電極150通過獨立訊號線151連接至控制器200。當觸控辨識裝置100受到一外力施壓時，第一壓力電極140中至少其一者與第二壓力電極150中至少其一者相互接觸，第一驅動訊號經由兩者的接觸，由第一壓力電極140傳送到上述第二壓力電極150，並經由訊號線傳送至控制器200，轉換而產生一壓力訊號。

在另一實施例中，如圖5所示，複數條第二壓力電極150分成數個區150a、150b、150c及150d，每一區的複數條第一壓力電極150a、150b、150c及150d分別通過一訊號線151a、151b、151c及151d連接至控制器200。當觸控辨識裝置100受到一外力施壓時，第一壓力電極140中至少其一者與某一區150a、150b、150c或150d中的第二壓力電極150中至少其一者相互接觸，第一驅動訊號經由兩者的接觸，由第一壓力電極140傳送到上述某一區150a、150b、150c或150d中的第二壓力電極150，並經由訊號線151a、151b、151c或151d傳送至控制器200，轉換而產生一壓力訊號。藉由將第二壓力電極分區，由於配合訊號線分區連接至控制器，可以加快壓力訊號的判定。

如圖6所示，在觸控辨識裝置的另一實施例中，第一壓力電極可作為壓力訊號之感測電極，第二壓力電極作為壓力訊號之驅動電極。 每一第一壓力電極140的兩端分別通過一第一訊號線141及一第二訊號線142連接控制器(未圖示)，控制器循序提供一驅動訊號，驅動訊號包括一高電壓訊號VH及一低電壓訊號VL(甚至可以是零電壓)分別通過第一訊號線141及第二訊號線142至每一第一壓力電極140。當觸控辨識裝置受到一外力施壓時，第一壓力電極140中至少其一者與第二壓力電極中至少其一者相互接觸，依據高低電壓差分布的情形，經由兩者的接觸可以知道壓力觸控在Y方向的位置，再依據驅動訊號的循序性，可以判定壓力觸控在Y方向的位置，進而轉換產生一壓力訊號。

上述實施例中的控制器皆可同時提供或交替地提供第一驅動訊號及第二驅動訊號，以同時或交替地進行一觸控壓力量測及一觸控位置量測。觸控辨識裝置100更包括一接地端(未圖示)，複數條第一壓力電極140及/或複數條第二壓力電極150選擇性地連接接地端。

在一實施例中，觸控辨識裝置可同時進行一觸控壓力量測及一觸控位置量測。配合參照圖3A及圖3B，控制器同時對第一壓力電極層M-Xn提供第一(壓力)驅動訊號，且對第二投射式電容電極層Xn提供第二(位置)驅動訊號；再同時量測第二壓力電極層M-Yn及第一投射式電容電極上所分別接收的一壓力訊號及一位置訊號。

在另一實施例中，觸控辨識裝置不同時而採用交替式進行一觸控壓力量測及一觸控位置量測；也就是說，進行觸控壓力量測(Force measurement)的時機，與進行觸控位置量測(PCAP measurement)的時間點恰好相反。配合參照圖3A及圖3B，控制器先對第一壓力電極層M-Xn提供第一(壓力)驅動訊號，且量測第二壓力電極層M-Yn所接收的一壓力訊號；再 對第二投射式電容電極層Xn提供第二(位置)驅動訊號，並量測第一投射式電容電極上所接收的一位置訊號。在本實施例中，當執行觸控壓力量測時，控制器雖對第一壓力電極層M-Xn提供驅動訊號；但當執行觸控位置量測時，第一壓力電極層M-Xn可選擇性地連接接地端，以降低執行量測時，可能產生的雜訊干擾。

在一實施例中，進行前述觸控壓力量測時，若控制器接收到壓力感測訊號，則同時接收觸控感測訊號；或者，若控制器未接收到壓力感測訊號，則拒絕接收觸控感測訊號。在另一實施例中，複數條第二壓力電極如圖5所示分成數個區，進行觸控壓力量測時，若控制器接收到某一區之壓力感測訊號，則接收該區之觸控感測訊號；或者，若控制器未接收到某一區之壓力感測訊號，則拒絕該區之觸控感測訊號。

在另一實施例中，若進行觸控壓力量測時，採用分條循序掃描，則可做更精確的壓力訊號與觸控訊號的對應。當控制器接收到複數條第一壓力電極中至少其一者與複數條第二壓力電極中至少其一者之壓力感測訊號，則接收對應該複數條第一壓力電極中至少其一者與該複數條第二壓力電極中至少其一者的位置上的觸控感測訊號；或者，當控制器未接收到該壓力感測訊號，則拒絕該位置上的該觸控感測訊號。舉例來說，以圖3A及3B所示，當觸控位置相對應的第Xn條壓力電極收到壓力感測訊號時，才接受該觸控感測訊號。

100:觸控辨識裝置

101、102:PET膜層

110:保護層

120:第一投射式電容電極

130:第二投射式電容電極

140:第一壓力電極

150:第二壓力電極

160:隔離點

170:隔絕層

V:隔離空間

Claims (12)

1. 一種觸控辨識裝置，包括：一保護層；複數條第一投射式電容電極，位於該保護層之一側；複數條第二投射式電容電極，與該複數條第一投射式電容電極交錯排列，且與該複數條第一投射式電容電極位於不同層；複數條第一壓力電極，與該複數條第二投射式電容電極位於同一層，且與該複數條第二投射式電容電極交錯排列；複數條第二壓力電極，面對該複數條第一壓力電極而設置；一隔絕層，相對該複數條第一壓力電極與該複數條第二投射式電容電極，位於該複數條第二壓力電極之另一側；以及，複數個隔離點，設置對應於該複數條第二投射式電容電極，且位於該隔絕層與該複數條第二投射式電容電極之間；其中，該複數個隔離點用以界定出一隔離空間，以避免該複數條第一壓力電極與該複數條第二壓力電極之間誤觸。
2. 如申請專利範圍第1項所述之觸控辨識裝置，其中當該觸控辨識裝置受到一外力施壓時，該複數條第一壓力電極與該複數條第二壓力電極相互接觸。
3. 如申請專利範圍第1項所述之觸控辨識裝置，更包括一控制器，該控制器用以提供一第一驅動訊號給該複數條第一壓力電極。
4. 如申請專利範圍第3項所述之觸控辨識裝置，其中該複數條第二壓力電極 通過一訊號線連接該控制器。
5. 如申請專利範圍第3項所述之觸控辨識裝置，其中該複數條第二壓力電極分成數個區，每一該區的該複數條第一壓力電極通過一訊號線連接該控制器。
6. 如申請專利範圍第3項所述之觸控辨識裝置，其中該複數條第一壓力電極的兩端分別通過一第一訊號線及一第二訊號線連接該控制器，該控制器提供一高電壓訊號及一低電壓訊號分別通過該第一訊號線及該第二訊號線至該複數條第一壓力電極。
7. 如申請專利範圍第3項所述之觸控辨識裝置，其中該控制器用以提供一第二驅動訊號給該複數條第二投射式電容電極。
8. 如申請專利範圍第7項所述之觸控辨識裝置，其中該控制器可同時提供或交替地提供該第一驅動訊號及該第二驅動訊號，以同時或交替地進行一觸控壓力量測及一觸控位置量測。
9. 如申請專利範圍第1項所述之觸控辨識裝置，更包括一接地端，該複數條第一壓力電極及/或該複數條第二壓力電極選擇性地連接該接地端。
10. 一種觸控辨識裝置，包括：一第一投射式電容電極圖案層；一第二投射式電容電極圖案層，與該第一投射式電容電極圖案層交錯排列；一第一壓力電極層，與該第二投射式電容電極圖案層位於同一層，且該第一壓力電極層與該第二投射式電容電極圖案層交錯排列；一第二壓力電極層，設置於對應該第一壓力電極層之一側；以及， 複數個隔離點，設置於對應該第二投射式電容電極層之一側；其中，該複數個隔離點用以避免該第一壓力電極層與該第二壓力電極層之間誤觸。
11. 如申請專利範圍第10項所述之觸控辨識裝置，其中該第一壓力電極層之位置對應於該第一投射式電容電極圖案層。
12. 如申請專利範圍第10項所述之觸控辨識裝置，其中該第一壓力電極層之位置對應於該第二壓力電極層。

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