TWM613776U - 觸控顯示裝置 - Google Patents

Abstract

一種觸控顯示裝置包括印刷電路板與顯示模組。印刷電路板包括基板、多個第一觸控電極串列與多個第二觸控電極串列。這些第一觸控電極串列形成在基板上，且沿著第一方向延伸。這些第一觸控電極串列各自包括彼此電性連接的多個第一觸控墊。這些第二觸控電極串列形成在基板上，且沿著第二方向延伸。這些第二觸控電極串列各自包括彼此電性連接的多個第二觸控墊。第二方向相交於第一方向。顯示模組耦接印刷電路板，且重疊設置於這些第一觸控電極串列與這些第二觸控電極串列。這些第一觸控電極串列與這些第二觸控電極串列位於顯示模組與基板之間。

Description

觸控顯示裝置

本新型創作是有關於一種電子裝置，且特別是有關於一種觸控顯示裝置。

隨著技術的日新月異，無論是家電或車載產品的製造商，皆有利用電容式觸控介面來取代傳統機械式按鍵以做為新一代輸入介面的趨勢。目前，大部分具有圖標顯示功能的觸控顯示裝置的設計是將觸控鍵（touch key）與顯示圖標（icon）對應設置，導致觸控鍵的配置方式需對應不同的圖標設計而調整。此外，這樣的對應關係更限制了此類觸控顯示裝置的操作彈性，例如：使用者需針對顯示圖標所對應的特定區域進行按壓方能觸發對應的功能操作。

本新型創作提供一種用於圖標顯示的觸控顯示裝置，其圖標設置較為靈活，且其多點觸控的功能可實現更為多元的操作方式。

本新型創作的觸控顯示裝置，包括印刷電路板與顯示模組。印刷電路板包括基板、多個第一觸控電極串列與多個第二觸控電極串列。這些第一觸控電極串列形成在基板上。這些第一觸控電極串列各自包括彼此電性連接的多個第一觸控墊。這些第二觸控電極串列形成在基板上。這些第二觸控電極串列各自包括彼此電性連接的多個第二觸控墊。顯示模組耦接印刷電路板，且重疊設置於這些第一觸控電極串列與這些第二觸控電極串列。這些第一觸控電極串列與這些第二觸控電極串列位於顯示模組與基板之間。

在本新型創作的一實施例中，上述的印刷電路板更包括設置在基板上的控制單元。此控制單元耦接顯示模組、多個第一觸控電極串列與多個第二觸控電極串列。

在本新型創作的一實施例中，上述的控制單元的軟體演算法包含重心法。

在本新型創作的一實施例中，上述的顯示模組包括液晶顯示面板或有機發光二極體（Organic Light Emitting Diode，OLED）面板。

在本新型創作的一實施例中，上述的各個第二觸控電極串列的多個第二觸控墊不重疊於各個第一觸控電極串列的多個第一觸控墊。

在本新型創作的一實施例中，當多個第一觸控電極串列進行觸控感測時，多個第二觸控電極串列的至少一部分具有屏蔽電位。

在本新型創作的一實施例中，當多個第二觸控電極串列進行觸控感測時，多個第一觸控電極串列的至少一部分具有另一屏蔽電位。

在本新型創作的一實施例中，上述的印刷電路板更包括屏蔽電極，設置於基板上，且不重疊於多個第一觸控電極串列與多個第二觸控電極串列。當這些第一觸控電極串列與這些第二觸控電極串列進行觸控感測時，屏蔽電極具有屏蔽電位。

在本新型創作的一實施例中，當多個第一觸控電極串列進行觸控感測時，多個第二觸控電極串列的至少一部分具有屏蔽電位。

在本新型創作的一實施例中，當多個第二觸控電極串列進行觸控感測時，多個第一觸控電極串列的至少一部分具有屏蔽電位。

基於上述，在本新型創作的一實施例的觸控顯示裝置中，用於觸控感測的多個觸控電極串列是直接形成在印刷電路板的基板上，且位於顯示模組與基板之間。利用顯示模組進行圖標顯示，可讓用戶自行定義圖標功能，從而增加圖標設置的靈活性。另一方面，藉由設置在印刷電路板上的這些觸控電極串來執行多點觸控感測，有助於實現更為多元的操作方式。

有關本新型創作之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，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本新型創作。

圖1是本新型創作的一實施例的觸控顯示裝置的側視示意圖。圖2是圖1的觸控顯示裝置的架構方塊圖。圖3是圖1的觸控感測層的俯視示意圖。圖4A至圖4C是圖3的觸控感測層在一方向上進行觸控感測的流程示意圖。圖5A及圖5B是圖3的觸控感測層在另一方向上進行觸控感測的流程示意圖。圖6A至圖6D是圖3的觸控感測層在一方向上進行觸控感測的另一種實施方式的流程示意圖。圖7A至圖7D是圖3的觸控感測層在另一方向上進行觸控感測的另一種實施方式的流程示意圖。

請參照圖1至圖3，觸控顯示裝置10包括印刷電路板100與顯示模組200。顯示模組200耦接印刷電路板100。印刷電路板100包括基板110以及形成於基板110上的觸控感測層120。特別注意的是，觸控感測層120是形成在基板110與顯示模組200之間。在本實施例中，顯示模組200例如包括液晶顯示面板（未繪示）與側入式背光源（未繪示），其中液晶顯示面板可具有兩基板（未繪示）、位於兩基板之間的液晶層（未繪示）以及位於這兩基板之一與液晶層之間的驅動電路層（未繪示），此驅動電路層可選擇性地具有主動元件（例如：電晶體）。亦即，此處的驅動電路層可以是主動式電路層或被動式電路層。

舉例來說，液晶顯示面板可用於顯示特定的圖標（icon）組合，例如：各種家電或車載產品的功能指示圖案。也因此，用於施加驅動電場的電極層可根據這些功能指示圖案進行圖案化，並且搭配被動式電路來接收所需的驅動電壓以達到顯示的效果，但本新型創作不限於此，在其他實施例中，液晶顯示面板的驅動電極層也可圖案化為陣列排列的多個電極圖案，並且在主動式電路的驅動下，致能部分的電極圖案以達到圖標可切換的顯示效果。

在本實施例中，顯示模組200可直接覆蓋觸控感測層120。例如：液晶顯示面板朝向觸控感測層120的基板可藉由黏著層貼附於觸控感測層120上。因此，觸控感測層120上無須設置額外的保護層（例如塑膠片或玻璃片）。此處的黏著層的材質包括光學級膠材，例如：固態透明光學膠（Optical Clear Adhesive，OCA）或液態透明光學膠（Optical Clear Resin，OCR），但不以此為限。

進一步而言，觸控感測層120包括多個第一觸控電極串列121與多個第二觸控電極串列122。這些第一觸控電極串列121可以在方向X上排列，並且沿著方向Y延伸。這些第二觸控電極串列122可以在方向Y上排列，並且沿著方向X延伸。其中，方向X可選擇性地垂直於方向Y，但不以此為限。這些第一觸控電極串列121分別由彼此電性連接的多個第一觸控墊TP1所組成，而這些第二觸控電極串列122分別由彼此電性連接的多個第二觸控墊TP2所組成。這些第一觸控電極串列121的多個第一觸控墊TP1於基板110上的正投影不重疊於這些第二觸控電極串列122的多個第二觸控墊TP2於基板110上的正投影。

需說明的是，本實施例的第一觸控電極串列121與第二觸控電極串列122的數量分別是以九個與六個為例進行示範性地說明，並不表示本新型創作以圖式揭示內容為限制。在其他實施例中，這些觸控電極串列的數量當可視實際的產品設計與規格需求而調整。

在本實施例中，這些第一觸控墊TP1與這些第二觸控墊TP2可選擇性地屬於同一膜層，且第一觸控電極串列121的多個第一觸控墊TP1或第二觸控電極串列122的多個第二觸控墊TP2是以橋接的方式相連接，但不以此為限。在其他實施例中，多個第一觸控電極串列121與多個第二觸控電極串列122也可形成在不同的膜層。另一方面，在本實施例中，觸控電極串列的觸控墊在基板110上的正投影輪廓是以菱形進行示範性地說明，並不表示本新型創作以此為限制。在其他實施例中，觸控墊在基板110上的正投影輪廓也可根據實際的產品規格（例如觸控訊號的訊噪比）或應用需求而調整為矩形、橢圓、圓形、或其他合適的形狀。

特別說明的是，觸控感測層120的這些觸控電極串列是直接製作在印刷電路板100的基板110上，再搭配軟體將來自有限數量的觸控電極串列的感測信號進行演算以回報出更為精細且線性的觸控座標值。亦即，藉由軟體的演算可在任兩相鄰的觸控電極串之間產生更多的虛擬觸控電極串，從而提升觸碰位置的判斷精確度。也因此，可增加具有不同圖標顯示功能的顯示模組200的選用彈性及配置裕度。換句話說，本新型創作中具有觸控感測功能的印刷電路板100對於具有不同圖標顯示功能的顯示模組的搭配性較佳。另一方面，由於觸控感測層120是形成在顯示模組200背離顯示面的一側（即顯示模組200與基板110之間），因此觸控電極串列的材料選用更為彈性，例如可使用不透光的金屬材料，以增加製程或設計的裕度。

為了進行上述的軟體演算，觸控顯示裝置10更包括設置在印刷電路板100的基板110上的控制單元130。然而，本新型創作不限於此，在其他實施例中，控制單元130也可設置在觸控顯示裝置的另一塊未設有觸控感測層120的電路板上。

在本實施例中，此控制單元130耦接觸控感測層120的多個觸控電極串列與顯示模組200，且適於進行上述的軟體演算以及提供顯示模組200的致能信號。在本實施例中，印刷電路板100還可包括耦接於控制單元130與觸控感測層120之間的第一介面單元141以及耦接於控制單元130與顯示模組200之間的第二介面單元142。控制單元130適於透過第一介面單元141傳送觸控掃描信號至觸控感測層120以及接收來自觸控感測層120的觸控感測信號，並且透過第二介面單元142傳送顯示數據與致能信號至顯示模組200。舉例來說，控制單元130可以是微控制器（microcontroller），但不以此為限。

以下將針對觸控感測層120的觸控感測方式進行示例性的說明。在本實施例中，觸控感測層120的作動可分為兩個流程，其中一個流程為多個第一觸控電極串列121進行觸控感測以取得在方向X上的觸控感測信號分布，而另一個流程為多個第二觸控電極串列122進行觸控感測以取得在方向Y上的觸控感測信號分布。

特別注意的是，當這些第一觸控電極串列121依序進行觸控感測時（如圖4A至圖4C所示），所有的第二觸控電極串列122都被施加一屏蔽電位Vs。相似地，當這些第二觸控電極串列122依序進行觸控感測時（如圖5A及圖5B所示），所有的第一觸控電極串列121都被施加另一屏蔽電位Vs。據此，可有效降低觸控電極串列的感測信號的雜訊量，從而提升感測信號的訊噪比。

然而，本新型創作不限於此。根據其他實施例，當多個第一觸控電極串列121依序進行多次的觸控感測時，僅部分的第二觸控電極串列122被施加屏蔽電位Vs，例如：在這些第一觸控電極串列121的每一次觸控感測中，這些第二觸控電極串列122的相鄰兩者的不同組合被施加屏蔽電位Vs（如圖6A至圖6D所示）。相似地，當多個第二觸控電極串列122依序進行多次的觸控感測時，僅部分的第一觸控電極串列121被施加屏蔽電位Vs，例如：在這些第二觸控電極串列122的每一次觸控感測中，這些第一觸控電極串列121的相鄰兩者的不同組合被施加屏蔽電位Vs（如圖7A至圖7D所示）。

以下將針對控制單元130的軟體演算進行示例性的說明。在本實施例中，觸控感測層120可區分為多個觸控區塊TB，且每一個觸控區塊TB可橫跨三個第一觸控電極串列121與兩個第二觸控電極串列122，但不以此為限。在其他實施例中，每一個觸控區塊TB可橫跨的觸控電極串列的數量當可根據實際的產品設計或需求而調整。

舉例來說，當使用者觸碰如圖3中的位置P時，重疊或鄰近於觸碰位置P的至少一第一觸控電極串列121所接收到的感測信號，例如：感測信號Sx(1)與感測信號Sx(2)，會超過一設定閥值（threshold）。相似地，重疊或鄰近於觸碰位置P的至少一第二觸控電極串列122所接收到的感測信號，例如：感測信號Sy(1)與感測信號Sy(2)，會超過另一設定閥值。因此，經由感測信號超過閥值的這些觸控電極串列可決定出涵蓋觸碰位置P的觸控區塊TB（例如圖3中左上角的觸控區塊TB）。

接著，再藉由上述三個第一觸控電極串列121接收的感測信號Sx(1)、感測信號Sx(2)和感測信號Sx(3)以及上述三個第二觸控電極串列122接收的感測信號Sy(1)、感測信號Sy(2)和感測信號Sy(3)計算出觸碰位置P相對於此觸控區塊TB的中心點位置C的相對偏移量。特別注意的是，上述用於接收感測信號Sx(1)、感測信號Sx(2)和感測信號Sx(3)的三個第一觸控電極串121以及用於接收感測信號Sy(1)、感測信號Sy(2)和感測信號Sy(3)的三個第二觸控電極串122的交疊區域I可選擇性地大於被觸碰的觸控區塊TB的所占區域。也就是說，用於重心法演算的感測信號可包含被觸碰的觸控區塊TB以外的觸控電極串所接收的感測信號，例如感測信號Sy(3)。

舉例來說，在本實施例中，透過重心法與歸一化的計算，觸碰位置P相對於觸控區塊TB的中心點位置C在方向X上的偏移量∆X可表示為： (10∙Xo-10)∙NOR/[(SNx-1)∙10]， 其中Xo=[Sx(1)∙W0+Sx(2)∙W1+Sx(3)∙W2]/(W0+W1+W2)，且W0、W1與W2為權重值（weighting），例如分別是1、2與3；NOR為歸一化常數；SNx為重心法演算所考慮的感測信號數量，例如此處的三個感測信號Sx(1)~Sx(3)。相似地，觸碰位置P相對於觸控區塊TB的中心點位置C在方向Y上的偏移量∆Y可表示為： (10∙Yo-10)∙NOR/[(SNy-1)∙10]， 其中Yo=[Sy(1)∙W0+Sy(2)∙W1+Sy(3)∙W2]/(W0+W1+W2)；SNy為重心法演算所考慮的感測信號數量，例如此處的三個感測信號Sy(1)~Sy(3)。此處的Xo和Yo分別為在方向X和方向Y上的感測信號的偏移量。

特別說明的是，上述的歸一化常數NOR會根據進行重心法演算的所有感測信號（例如感測信號Sx(1)~感測信號Sx(3)或感測信號Sy(1)~感測信號Sy(3)）的訊號大小而調整。此歸一化常數NOR的調整可讓這些感測信號的相對大小關係與空間座標的映射（mapping）關係具有一定的線性度（linearity），從而提升觸碰位置P的感測準確度和穩定性。

由觸控區塊TB的中心點位置座標C(Xc, Yc)與上述的偏移量∆X與偏移量∆Y即可得知使用者的觸碰位置座標P(Xt, Yt)，其中Xt=Xc+∆X，Yt=Yc+∆Y。

應可理解的是，在本實施例中，上述的Xo與Yo可表示為： Xo=[Sx(m-1)∙W0+Sx(m)∙W1+Sx(m+1)∙W2]/(W0+W1+W2)及 Yo=[Sy(n-1)∙W0+Sy(n)∙W1+Sy(n+1)∙W2]/(W0+W1+W2) ，以計算出在其他觸控區塊TB的觸碰位置，其中m和n為大於2的正整數。此處的感測信號Sx(m)為多個第一觸控電極串121在方向X上所接收到具有最大訊號量且超過設定閥值的感測信號，而感測信號Sy(n)為多個第二觸控電極串122在方向Y上所接收到具有最大訊號量且超過設定閥值的感測信號。

然而，本新型創作不限於此。在其他實施例中，為了取得更為精準的觸碰位置座標，進行重心法演算的感測信號數量也可以是五個（含）以上。例如，Xo和Yo也可表示為： Xo=[Sx(i-2)∙W0+Sx(i-1)∙W1+Sx(i)∙W2+Sx(i+1)∙W3+ Sx(i+2)∙W4]/(W0+W1+W2+W3+W4)， Yo=[Sy(j-2)∙W0+Sy(j-1)∙W1+Sy(j)∙W2+Sy(j+1)∙W3+ Sy(j+2)∙W4]/(W0+W1+W2+W3+W4)，其中權重值W0、W1、W2、W3與W4分別是1、2、3、4與5，i和j為大於3的正整數。此處的感測信號Sx(i)為多個第二觸控電極串121在方向X上所接收到具有最大訊號量且超過設定閥值的感測信號，而感測信號Sy(j)為多個第二觸控電極串122在方向Y上所接收到具有最大訊號量且超過設定閥值的感測信號。

更明確的說，本實施例是以接收到最大感測訊號量的觸控電極串為中心，取其前後各一個或各兩個的觸控電極串所接收到的感測信號來進行重心法的計算，以取得實際觸碰位置P在方向X和方向Y上的偏移量。

透過上述重心法的演算可讓每一個觸控區塊TB在涵蓋有限的觸控電極串數量的情況下映射出更多的座標點，以取得更為精準的觸碰位置座標P(Xt, Yt)。也因此，在本新型創作中，顯示模組200的圖標並不需要對應特定的觸控墊設置，即可精確得知該圖標的所在位置是否被觸碰。據此，有助於增加圖標的配置彈性，從而滿足不同應用產品的圖標顯示需求。

以下將列舉另一實施例以詳細說明本揭露，其中相同的構件將標示相同的符號，並且省略相同技術內容的說明，省略部分請參考前述實施例，以下不再贅述。

圖8是本新型創作的另一實施例的觸控感測層的示意圖。圖9A及圖9B是圖8的觸控感測層在一方向上進行觸控感測的流程示意圖。圖10A及圖10B是圖8的觸控感測層在另一方向上進行觸控感測的流程示意圖。

請參照圖8，本實施例的觸控感測層120A與圖3的觸控感測層120的主要差異在於：觸控感測層120A的多個第一觸控電極串列121A與多個第二觸控電極串列122A之間還設有屏蔽電極125，且此屏蔽電極125在基板110上的正投影不重疊於這些第一觸控電極串列121A與這些第二觸控電極串列122A在基板110上的正投影。另一方面，第一觸控電極串列121A的多個第一觸控墊TP1A與第二觸控電極串列122A的多個第二觸控墊TP2A在基板110上的正投影輪廓為橢圓形，但不以此為限。

在本實施例中，當這些第一觸控電極串列121A與這些第二觸控電極串列122A進行觸控感測時，屏蔽電極125可具有屏蔽電位，以進一步降低觸控電極串列的感測信號的雜訊量，從而提升感測信號的訊噪比。舉例來說，當這些第一觸控電極串列121A進行觸控感測時，這些第二觸控電極串列122A可被施加一屏蔽電位Vs（如圖9A及圖9B所示）。當這些第二觸控電極串列122A進行觸控感測時，這些第一觸控電極串列121A可被施加另一屏蔽電位Vs（如圖10A及圖10B所示）。此處的屏蔽電位Vs與屏蔽電極125所具有的屏蔽電位可選擇性地相同。

然而，本新型創作不限於此。在其他未繪示的實施方式中，當多個第一觸控電極串列121A進行觸控感測時，也可以是部分的第二觸控電極串列122A被施加屏蔽電位Vs；相似地，當多個第二觸控電極串列122A進行觸控感測時，也可以是部分的第一觸控電極串列121A被施加屏蔽電位Vs。

綜上所述，在本新型創作的一實施例的觸控顯示裝置中，用於觸控感測的多個觸控電極串列是直接形成在印刷電路板的基板上，且位於顯示模組與基板之間。利用顯示模組進行圖標顯示，可讓用戶自行定義圖標功能，從而增加圖標設置的靈活性。另一方面，藉由設置在印刷電路板上的這些觸控電極串來執行多點觸控感測，有助於實現更為多元的操作方式。

10:觸控顯示裝置 100:印刷電路板 110:基板 120、120A:觸控感測層 121、121A:第一觸控電極串列 122、122A:第二觸控電極串列 125:屏蔽電極 130:控制單元 141:第一介面單元 142:第二介面單元 200:顯示模組 C:中心點位置 P:觸碰位置 Sx(1)、Sx(2)、Sx(3)、Sy(1)、Sy(2)、Sy(3):感測信號 TB:觸控區塊 TP1、TP1A、TP2、TP2A:觸控墊 Vs:屏蔽電位 X、Y:方向 ∆X、∆Y:偏移量 I:區域

圖1是本新型創作的一實施例的觸控顯示裝置的側視示意圖。 圖2是圖1的觸控顯示裝置的架構方塊圖。 圖3是圖1的觸控感測層的俯視示意圖。 圖4A至圖4C是圖3的觸控感測層在一方向上進行觸控感測的流程示意圖。 圖5A及圖5B是圖3的觸控感測層在另一方向上進行觸控感測的流程示意圖。 圖6A至圖6D是圖3的觸控感測層在一方向上進行觸控感測的另一種實施方式的流程示意圖。 圖7A至圖7D是圖3的觸控感測層在另一方向上進行觸控感測的另一種實施方式的流程示意圖。 圖8是本新型創作的另一實施例的觸控感測層的示意圖。 圖9A及圖9B是圖8的觸控感測層在一方向上進行觸控感測的流程示意圖。 圖10A及圖10B是圖8的觸控感測層在另一方向上進行觸控感測的流程示意圖。

10:觸控顯示裝置

100:印刷電路板

110:基板

120:觸控感測層

130:控制單元

200:顯示模組

Claims (10)

1. 一種觸控顯示裝置，包括： 一印刷電路板，包括： 一基板； 多個第一觸控電極串列，形成於該基板上，各該些第一觸控電極串列包括彼此電性連接的多個第一觸控墊；以及 多個第二觸控電極串列，形成於該基板上，各該些第二觸控電極串列包括彼此電性連接的多個第二觸控墊；以及 一顯示模組，耦接該印刷電路板，且重疊設置於該些第一觸控電極串列與該些第二觸控電極串列，其中該些第一觸控電極串列與該些第二觸控電極串列位於該顯示模組與該基板之間。
2. 如請求項1所述的觸控顯示裝置，更包括： 一控制單元，設置於該印刷電路板的該基板上，且耦接該顯示模組、該些第一觸控電極串列及該些第二觸控電極串列。
3. 如請求項2所述的觸控顯示裝置，其中該控制單元的軟體演算法包含重心法。
4. 如請求項1所述的觸控顯示裝置，其中該顯示模組包括液晶顯示面板或有機發光二極體（Organic Light Emitting Diode，OLED）面板。
5. 如請求項1所述的觸控顯示裝置，其中各該些第二觸控電極串列的該些第二觸控墊不重疊於各該些第一觸控電極串列的該些第一觸控墊。
6. 如請求項1所述的觸控顯示裝置，其中當該些第一觸控電極串列進行觸控感測時，該些第二觸控電極串列的至少一部分具有一屏蔽電位。
7. 如請求項6所述的觸控顯示裝置，其中當該些第二觸控電極串列進行觸控感測時，該些第一觸控電極串列的至少一部分具有另一屏蔽電位。
8. 如請求項1所述的觸控顯示裝置，其中該印刷電路板更包括： 一屏蔽電極，設置於該基板上，且不重疊於該些第一觸控電極串列與該些第二觸控電極串列，當該些第一觸控電極串列與該些第二觸控電極串列進行觸控感測時，該屏蔽電極具有一屏蔽電位。
9. 如請求項8所述的觸控顯示裝置，其中當該些第一觸控電極串列進行觸控感測時，該些第二觸控電極串列的至少一部分具有該屏蔽電位。
10. 如請求項9所述的觸控顯示裝置，其中當該些第二觸控電極串列進行觸控感測時，該些第一觸控電極串列的至少一部分具有該屏蔽電位。

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