TWI815172B - 觸控顯示裝置 - Google Patents

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Abstract

觸控顯示裝置包含第一感測元件、軟性顯示器以及第二感測元件，軟性顯示器位在第一感測元件下方。軟性顯示器位在第一感測元件與第二感測元件之間。第二感測元件包含感壓層以及反作用力層，其中感壓層位在軟性顯示器與反作用力層之間。

Description

觸控顯示裝置
本揭露是有關於一種觸控顯示裝置，尤其是一種可辨別手指與手寫筆的觸控顯示裝置。
在現有的觸控顯示裝置中，電容筆的偵測方法與手指或手掌的偵測方式一致，因此不易分辨電容筆、手指或手掌而造成誤認。此外，在沒有壓力反饋的觸控顯示裝置中，也容易產生誤將鬼點或水產生的感應訊號判斷為電容筆或手的問題。
有鑑於此，如何提供一種可區別手寫筆、手指、手掌的觸碰區域，並避免誤判鬼點與水的觸控感測裝置、手寫筆以及偵測方法，仍是目前業界亟需研究的目標之一。
本揭露之一技術態樣為一種觸控顯示裝置。
在一實施例中，觸控顯示裝置包含第一感測元件、軟性顯示器以及第二感測元件，軟性顯示器位在第一感測元件下方。軟性顯示器位在第一感測元件與第二感測 元件之間。第二感測元件包含感壓層以及反作用力層，其中感壓層位在軟性顯示器與反作用力層之間。
在一實施例中，第一感測元件為電容式觸控元件且第二感測元件包含壓力感測元件。
在一實施例中，感壓層包含泡棉膠。
在一實施例中，感壓層為空氣層。
在一實施例中，反作用力層具有面對感壓層的平坦表面。
在一實施例中，反作用力層的厚度大致相等。
本揭露之一技術態樣為一種手寫筆。
在一實施例中，手寫筆應用於觸控顯示裝置，其中觸控顯示裝置包含感測元件。感測元件配置以產生對應於手指的觸碰區域的第一訊號。感測元件配置以產生對應於手寫筆的觸碰區域的第二訊號，且第一訊號與第二訊號具有相反極性。
在一實施例中，手寫筆的筆頭材料包含高介電係數材料、陶瓷材料或摻雜碳的塑膠。
在一實施例中，手寫筆的筆身的材料為絕緣材料。
本揭露之一技術態樣為一種手寫筆的偵測方法。
在一實施例中，手寫筆的偵測方法包含藉由觸控顯示裝置的第一感測元件測量第一訊號與第二訊號；藉由觸控顯示裝置的第二感測元件測量第三訊號；以及擷 取第一感測元件的第二訊號與第二感測元件的第三訊號交集的區域，以辨別出手寫筆的觸碰區域。
在一實施例中，第二感測元件的第三訊號為壓力值。
在一實施例中，在擷取第一感測元件的第二訊號與第二感測元件的第三訊號交集的區域之前，擴大第一感測元件的第一訊號的區域大小。
在一實施例中，擷取第一感測元件的第一訊號與第二感測元件的第三訊號交集的區域，以辨別出手指的觸碰區域。
在上述實施例中，藉由具有不導電材料的手寫筆，使得第一感測元件偵測到對應於手寫筆以及手指或手掌的訊號具有不同極性。藉由擷取第一感測元件與第二感測元件偵測的訊號的交集區域，可達到辨別手指、手指以及手寫筆的觸碰訊號的技術功效。此外，第二感測元件配置以偵測壓力值，因此第二感測元件皆無偵測出對應鬼點與水的第三訊號，可避免將鬼點與水誤判為手寫筆的訊號的機會。
100,100a,200,200a:觸控顯示裝置
110:第一感測元件
110S,130S:偵測結果
120,120a:軟性顯示器
122:薄膜電晶體陣列
124:顯示介質層
126:保護層
130,130a,230,230a:第二感測元件
132,232,232a:壓力感測元件
1321,2321:基板
1322,2322:上電極層
1324:絕緣層
1325,2325:下電極層
1326,2326:保護層
134,234:感壓層
136:反作用力層
136S:上表面
140:蓋板
2324:壓電材料層
S1~S4:步驟
300:手寫筆
400:手指
410A,510A,700A:第一訊號
310B,510B,600B,700B:第二訊號
320A,420A,520A:第三訊號
G:空氣
第1圖為根據本揭露一實施例之觸控顯示裝置的剖面圖。
第2圖為根據本揭露另一實施例之觸控顯示裝置的剖面圖。
第3圖為根據本揭露另一實施例之觸控顯示裝置的剖面圖。
第4圖為根據本揭露另一實施例之觸控顯示裝置的剖面圖。
第5圖為根據本揭露一實施例之手寫筆的偵測方法流程圖。
第6A圖至第6B圖為根據本揭露一實施例之第一感測元件與第二感測元件的偵測結果示意圖。
第7圖為根據第6A圖至第6B圖之第一感測元件與第二感測元件的偵測結果。
第8A圖至第8B圖為辨別手寫筆的演算方法示意圖。
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。且為了清楚起見，圖式中之層和區域的厚度可能被誇大，並且在圖式的描述中相同的元件符號表示相同的元件。
第1圖為根據本揭露一實施例之觸控顯示裝置100的剖面圖。觸控顯示裝置100包含第一感測元件 110、軟性顯示器120、第二感測元件130以及蓋板140。軟性顯示器120位在第一感測元件110下方。軟性顯示器120位在第一感測元件110與第二感測元件130之間。蓋板140位在第一感測元件110上方。
第一感測元件110為電容式觸控元件。在一些實施例中，第一感測元件110具有互容偵測功能。在其他實施例中，第一感測元件110具有互容偵測與自容偵測功能。舉例來說，第一感測元件110的自容偵測功能可在手指、手掌或手寫筆靠近蓋板140時偵測出電容變化，而啟動觸控顯示裝置100。第一感測元件110的互容偵測功能可偵測手指、手掌或手寫筆的觸碰區域。本發明的第一感測元件110是以內嵌式的on-cell為例，但本發明不限於上述，也可以是外掛式的觸控元件或內嵌式in-cell的觸控元件。
軟性顯示器120包含薄膜電晶體陣列122、顯示介質層124、保護層126。薄膜電晶體陣列122位在顯示介質層124下方。薄膜電晶體陣列122位在顯示介質層124與保護層126之間。
第二感測元件130包含壓力感測元件132、感壓層134以及反作用力層136。在本實施例中，壓力感測元件132為電容式的感壓元件。壓力感測元件132包含基板1321、上電極層1322、絕緣層1324、下電極層1325以及保護層1326。上電極層1322與下電極層1325構成電容式的電極陣列。上電極層1322、絕緣層 1324以及下電極層1325位在基板1321與保護層1326之間。本發明的反作用力層136的其中一實施例為金屬層，但本發明不限於此，只要可以用來提供感壓層134及壓力感測元件132反作用力，具有保護軟性顯示器120之效果即可，例如塑膠層。
感壓層134位在軟性顯示器120與反作用力層136之間。在本實施例中，感壓層134為泡棉膠層，同時具有黏著功能。感壓層134也可以是在多塊泡棉膠之間保留以空氣G填充的空間的黏著層。感壓層134可因外力而壓縮高度，並提供反彈的力量於壓力感測元件132。在其他實施例中，感壓層134也可以是空氣層。
反作用力層136位在感壓層134下方。反作用力層136用以提供感壓層134及壓力感測元件132反作用力，且反作用力層136具有保護軟性顯示器120之效果。具體來說，反作用力層136具有面對感壓層134的平坦上表面136S，且反作用力層136的厚度大致相等。如此一來，反作用力層136可提供均勻的反作用力於感壓層134及壓力感測元件132。第二感測元件130可用以偵測手指、手掌或手寫筆施加至壓力感測元件132的壓力值。
如第1圖所示，本揭露的手寫筆300可應用於觸控顯示裝置100。手寫筆300的筆頭材料包含高介電係數材料、陶瓷材料或摻雜碳的塑膠。觸控顯示裝置100的第一感測元件110，用以產生對應於手寫筆300的觸 碰區域的訊號，以及對應於手指400的觸碰區域的訊號。另外，手寫筆300筆身為絕緣材料，以降低手到筆頭的電容。由於手寫筆300筆頭的材料特性，會使對應於手寫筆300產生的訊號與對應於手指400產生的訊號具有相反極性，如此一來，藉由搭配第一感測元件110與第二感測元件130，可達到辨別手指400與手寫筆300的觸碰訊號的技術功效。辨別手指400與手寫筆300的方法將於後續段落詳細說明。
第2圖為根據本揭露另一實施例之觸控顯示裝置100a的剖面圖。在本實施例中，觸控顯示裝置100a與第1圖的觸控顯示裝置100大致相同，其差異在於第二感測元件130a的壓力感測元件整合至軟性顯示器120a。換句話說，可以利用in-cell技術將第二感測元件130a的壓力感測元件嵌入軟性顯示器120a的電路，以降低觸控顯示裝置100a的厚度與製造成本。在本實施例中，軟性顯示器120a的保護層126接觸感壓層134。觸控顯示裝置100a還具有與觸控顯示裝置100相同的技術功效，於此不再贅述。
第3圖為根據本揭露另一實施例之觸控顯示裝置200的剖面圖。觸控顯示裝置200與第1圖的觸控顯示裝置100大致相同，其差異在於觸控顯示裝置200的壓力感測元件232為電阻式的感壓元件。壓力感測元件232包含基板2321、上電極層2322、壓電材料層2324、下電極層2325以及保護層2326。上電極層2322與下 電極層2325構成電阻式的電極陣列。壓力感測元件232可將壓電材料層2324的形變量轉換成壓力值。
在本實施例中，感壓層234是藉由膠框包圍空氣G形成的空氣層。感壓層234可因外力而壓縮高度，並提供反彈的力量於壓力感測元件232。在其他實施例中，感壓層234也可以是如第1圖所示的泡棉膠層。觸控顯示裝置200具有與觸控顯示裝置100相同的技術功效，於此不再贅述。
第4圖為根據本揭露另一實施例之觸控顯示裝置200a的剖面圖。觸控顯示裝置200a與觸控顯示裝置200大致相同，其差異在於觸控顯示裝置200a的第二感測元件230a的壓力感測元件232a的上電極層2322直接設置在保護層126下方，且壓力感測元件232a不具有基板2321。換句話說，第二感測元件230a可以與軟性顯示器120a進行整合，以降低觸控顯示裝置200a的厚度與製造成本。在本實施例中，軟性顯示器120a的保護層126接觸上電極層2322。觸控顯示裝置200a還具有與觸控顯示裝置200相同的技術功效，於此不再贅述。
第5圖為根據本揭露一實施例之手寫筆的偵測方法流程圖。被手寫筆的偵測方法開始於步驟S1，藉由觸控顯示裝置的第一感測元件測量第一訊號與第二訊號。接著，在步驟S2中，藉由顯示裝置的第二感測元件測量第三訊號。接著，在步驟S3中，擷取第一感測元件的第 二訊號與第二感測元件的第三訊號交集的區域，以辨別出手寫筆的觸碰區域。最後，在步驟S4中，擷取第一感測元件的第一訊號與第二感測元件的第三訊號交集的區域，以辨別出手指的觸碰區域。
第6A圖為根據本揭露一實施例之第一感測元件的偵測結果110S示意圖。同時參閱第5圖的步驟S1及第6A圖。第一感測元件110偵測手寫筆300(見第1圖)得到第二訊號310B，且第二訊號310B為負極性。第一感測元件110偵測手指400(見第1圖)得到第一訊號410A，且第一訊號410A為正極性。第一感測元件110偵測手掌得到第一訊號510A及第二訊號510B。第一訊號510A為正極性，且第二訊號510B為負極性。第一感測元件110的自容偵測所產生的鬼點為第二訊號600B。第一感測元件110偵測落在蓋板140上的水得到第一訊號700A及第二訊號700B。第一訊號700A為正極性，且第二訊號700B為負極性。
第6B圖為根據本揭露一實施例之第二感測元件的偵測結果130S示意圖。同時參閱第5圖的步驟S2及第6B圖。第二感測元件130偵測手寫筆300(見第1圖)得到第三訊號320A。第二感測元件130偵測手指400(見第1圖)得到第三訊號420A。第二感測元件130偵測手掌得到第三訊號520A。第三訊號320A、420A、520A皆為壓力值。由於鬼點是由第一感測元件110的自容偵測產生，因此不會施加壓力於第二感測元件130。 水由於無法施加足夠壓力於第二感測元件130，因此第二感測元件130也無產生對應水的第三訊號。
第7圖為根據第6A圖至第6B圖之第一感測元件與第二感測元件的偵測結果。第8A圖為辨別手寫筆的演算方法示意圖。同時參閱第5圖的步驟S3、第7圖及第8A圖。擷取第一感測元件110的第二訊號310B、510B、600B、700B(即負極性訊號)與第二感測元件130的第三訊號320A(即壓力訊號)交集的區域。如第8A圖所示，對應手寫筆300的第二訊號310B與第三訊號320A具有交集的區域，而對應手掌的第二訊號510B與第三訊號520A也具有交集的區域。由於第二感測元件130皆無偵測出對應鬼點與水的第三訊號，因此可避免將鬼點與水誤判為手寫筆300的訊號的機會。在此步驟中，也可先將第一訊號510A的區域大小擴大圈選，再進行擷取交集的動作，藉此消除對應手掌的第二訊號510B與第三訊號520A之間的交集區域。如此一來，即可辨別出對應手寫筆300的觸碰區域。
第8B圖為辨別手寫筆的演算方法示意圖。同時參閱第5圖的步驟S4、第7圖及第8B圖。擷取第一感測元件的第一訊號410A、510A、700A與第二感測元件的第三訊號320A、420A、520A交集的區域，以辨別出手指400的觸碰區域。如第8B圖所示，對應手指400的第一訊號410A與第三訊號420A具有交集的區域，而對應手掌的第一訊號510A與第三訊號520A也 具有交集的區域。如同前述，藉由擴大圈選第一訊號510A的區域大小，即可區別出對應手掌的訊號。因此，在步驟S4中，排除了對應手掌與手寫筆300的觸碰區域後，即可辨別出對應手指400的觸碰區域。在上述辨別手寫筆的偵測方法中，步驟的先後順序僅為示例，例如步驟S1及步驟S2可對調，步驟S3與步驟S4也可對調，本揭露並不以此為限。
綜上所述，本揭露藉由具有不導電材料的手寫筆，使得第一感測元件偵測到對應於手寫筆以及手指或手掌的訊號具有不同極性。藉由擷取第一感測元件與第二感測元件偵測的訊號的交集區域，可達到辨別手指、手掌以及手寫筆的觸碰訊號的技術功效。此外，第二感測元件配置以偵測壓力值，因此第二感測元件皆無偵測出對應鬼點與水的第三訊號，可避免將鬼點與水誤判為手寫筆的訊號的機會。
雖然本揭露已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本揭露，任何熟習此技藝者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100:觸控顯示裝置
110:第一感測元件
120:軟性顯示器
122:薄膜電晶體陣
124:顯示介質層
126:保護層
130:第二感測元件
132:壓力感測元件
1321:基板
1322:上電極層
1324:絕緣層
1325:下電極層
1326:保護層
134:感壓層
136:反作用力層
136S:上表面
140:蓋板
300:手寫筆
400:手指
G:空氣

Claims (6)

  1. 一種觸控顯示裝置，包含：一第一感測元件；一軟性顯示器，位在該第一感測元件下方；以及一第二感測元件，其中該軟性顯示器位在該第一感測元件與該第二感測元件之間，該第二感測元件包含一壓力感測元件、一感壓層以及一反作用力層，其中該感壓層位在該軟性顯示器與該反作用力層之間，該壓力感測元件包含一上電極層與一下電極層。
  2. 如請求項1所述之觸控顯示裝置，其中該第一感測元件為電容式觸控元件。
  3. 如請求項1所述之觸控顯示裝置，其中該感壓層包含泡棉膠。
  4. 如請求項1所述之觸控顯示裝置，其中該感壓層為空氣層。
  5. 如請求項1所述之觸控顯示裝置，其中該反作用力層具有面對該感壓層的一平坦表面。
  6. 如請求項1所述之觸控顯示裝置，其中該反作用力層為金屬層且厚度大致相等。
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