CN105117080A - 整合压力感测功能的触控装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种整合压力感测功能的触控装置，其底部设有显示模块，再往上设有触控模块及盖体，触控模块位于显示模块表面的导电层上且连接至显示模块，并于中间设有间隙，盖体则连接及覆盖住触控模块，当盖体承受外力触控时，连带使触控模块因承受压力而朝外力的施力方向弯曲，以使间隙的变化会产生对应电容值及压力的改变，并显示模块设有特定频率讯号可以区分外力所改变触控模块及显示模块间的电容值与盖体及触控模块所承受的压力。本发明利用间隙距离的变化进行压力感测，及显示模块中的特定频率讯号更容易区分外力如手指点击与压力感测的电容值。

Description

整合压力感测功能的触控装置

技术领域

本发明是有关一种触控装置的设计，特别是有关一种可藉由触控压力及其中电容值的改变以进行压力感测的整合压力感测功能的触控装置。

背景技术

随着触控功能的普及化，许多高科技产品皆具有触控的功能，以点击触控的方式进行操作。若依触控的感测方式可再细分为：电讯号，其是如电阻式、电容式及电磁式等；光讯号，其是如红外线式等；声讯号，其是如表面声波式、声波导式、色散信号式及声脉冲式等。然而，现今的主流触控技术是以电容式触控为主，相较于早期的电阻式触控，电容式为非直接接触式触控，具有较高的可靠性。

目前电容式触控，其是侦测人体手指接近触控面板时的电容变化，以得知手指的坐标位置，当手指大力按压时，人体弹性的手指关节与皮肤将使接触触控面板的接触面积变大，及再藉由算法计算接触面积变大是因为手指大力压的关系，并以藉此模拟压力的感测。但，此压力感测方法将有两个问题，一是若使用被动式触控笔或其它金属棒时，则无法同人体弹性的肌肤，而可以增加接触到触控面板的面积；另一则是手指的大小将会影响接触面积的变化量。

承上所述，压力感测的方法有可以设置在触控笔上，藉由使用触控笔时，因不同的施加压力而造成触控笔的笔尖形状的收缩，再藉由侦测笔尖的变化以得知触控压力的大小，例如可以用红外线光学闸门侦测笔尖的伸缩量，或是将压力感测组件设置于触控装置，例如可以在显示器背面增加压力感测装置，亦可有整面式、条状式或是点状式的；或是在显示器正面增加压力感测装置，但为了避免影响到显示器正面的显示画面区域的显示功能，显示器正面增加的压力感测装置较多为条状式或是点状式，而使用压力感测的装置有例如压电材料、压阻感应、电容式及薄膜电阻式等。

但于一般电容式触控装置中，若再加装压力感测装置，则会增加触控装置的整体厚度，即使是将显示面板组装于手机时的胶材，例如双面胶(Double-StickAttach，DSA)、泡棉(Sponge或Gasket)等材料以压电材料取代，虽可因此不增加触控装置的整体厚度，但需将压力感测装置的讯号提供给系统端，又需再新增一线路来连接，且需要一特定IC芯片处理压力感测讯号，无论在厚度或是新增的线路及芯片成本上，于大量生产触控装置时，皆是为相当可观的成本支出。

因此，有鉴于现有技术的缺失，本发明提出一种整合压力感测功能的触控装置。

发明内容

本发明的主要目的是在提供一种整合压力感测功能的触控装置，利用外力按压盖体及触控面板时，因盖体与触控面板朝向施力方向弯曲，而改变触控面板与显示模块的导电层的距离，藉由改变显示模块上的导电层与触控模块间的距离变化，进而因显示模块与触控模块间的电容值改变进行压力感测。

本发明的另一目的是在提供一种整合压力感测功能的触控装置，利用因改变显示模块上的导电层与触控模块间的距离变化，而使电容值改变并与显示模块中的特定频率讯号相比较，藉此更容易区分手指及压力所产生的电容值讯号的差异。

本发明的再一目的是在提供一种整合压力感测功能的触控装置，因结合压力感测以及区分手指及压力所产生的电容值讯号的差异，可使本发明省去现有技术中的压力感测装置，及可省去整体结构的厚度，并且更省去昂贵的制造成本。

为了达到上述的目的，本发明提供一种整合压力感测功能的触控装置，其是包括一显示模块并其中一表面具有一导电层，且于导电层中设有至少一特定频率讯号；一触控模块是位于显示模块的导电层上并连接至显示模块，且与显示模块的导电层间设有一间隙，当触控模块受到至少一外力触控时会与显示模块产生一电容值；及一盖体是位于触控模块上，盖体连接及覆盖住触控模块，且当盖体承受至少一外力触控时，盖体及触控模块会承受到压力以朝至少一外力的施力方向弯曲，以使间隙的变化会产生对应电容值及压力的改变，并藉由显示模块中的特定频率讯号以区分外力所改变触控模块及显示模块间的电容值与盖体及触控模块所承受的压力。

其中，所述的整合压力感测功能的触控装置更包含一支撑层，其是环设于触控模块及显示模块的导电层间，支撑层是与触控模块及显示模块的导电层间形成间隙

其中，所述的整合压力感测功能的触控装置更包含一支撑层，其是设置于盖体及显示模块的导电层周围，支撑层是与连接盖体的触控模块及显示模块的导电层间形成间隙。

其中，所述的整合压力感测功能的触控装置更包含一填充物，其是可以填满于触控模块、显示模块的导电层及支撑层间之间隙；此填充物黏胶，例如光学黏胶。

其中，所述的触控模块更包含一发射层，其是位于显示模块的导电层上且接合至显示模块，并与显示模块的导电层间产生间隙，发射层中具有复数平行排列的感应发射条；及一接收层是位于发射层上，接收层具有复数平行排列的感应接收条，且接收层的该等感应接收条是与发射层的该等感应发射条交错排列。

其中，所述的整合压力感测功能的触控装置更包括一压力感测芯片，其是电性连接触控模块及显示模块，并可以控制及侦测至少一外力所施予的压力大小，此外力是为接触点击或重压点击。

其中，所述的触控模块更包含一电容式触控芯片，其是可结合压力感测芯片，以整合成为一整合式芯片。

其中，所述的导电层是为导电薄膜、导电屏蔽层(conductiveshieldlayer)、静电屏蔽层(ElectrostaticDischargeshieldlayer)或子画素共极层(VCOMlayer)。

底下藉由具体实施例配合所附的图式详加说明，当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。为实现上述目的，本发明提供一种主题一，对应列出独权的技术方案。

附图说明

图1为本发明第一实施例的结构示意图。

图2为本发明第一实施例间隙填满填充物的结构示意图。

图3a至图3b为本发明第一实施例的作动示意图。

图4为本发明第二实施例的结构示意图。

图5为本发明第二实施例间隙填满填充物的结构示意图。

图6a至图6b为本发明第二实施例的作动示意图。

图7a至图7b为本发明触控模块的简易示意图。

附图标号说明：

10整合压力感测功能的触控装置

12显示模块

14触控模块

16盖体

18支撑层

20导电层

22间隙

24填充物

26手指

28发射层

282a～282h感应发射条

30接收层

302a～302f感应接收条

具体实施方式

触控装置中的触控功能的普及，随着使用触控的技术进步，触控装置对于用户的触控灵敏度技术早已迈向成熟，但仍需藉由触控感测装置以感测触控所造成的压力，触控感测装置则会增加制造触控装置的制造成本以及厚度的提升，本发明所揭示的技术特征则可免除安装现有的触控感测装置。

首先，请先参照本发明的图1所示，一种整合压力感测功能的触控装置10，其是包括一显示模块12、一触控模块14、一盖体16及一支撑层18。显示模块12的表面具有一导电层20，导电层20是可为导电薄膜、导电屏蔽层(conductiveshieldlayer)、静电屏蔽层(ElectrostaticDischargeshieldlayer)或子画素共极层(VCOMlayer)，于本实施例中导电层20是为导电屏蔽层，且导电层20中设有至少一特定频率讯号；触控模块14是位于显示模块12的导电层20上层，触控模块14并连接至显示模块12；盖体16是位于触控模块14上，盖体16连接及覆盖住触控模块14，于本实施例中盖体16是为透明保护壳；支撑层18是环设于触控模块14及显示模块12的导电层20间，以利用支撑层18使触控模块14及导电层20间形成一间隙22。再者，请参照本发明图2所示，触控模块14与显示模块12的导电层20及支撑层18间的间隙22是为一容置空间，其中更可填满一填充物24，于本实施例中填充物24是为一如光学黏胶(OpticallyClearAdhesive，OCA)的黏胶。

承接上段，于说明完本发明的结构的后，接续说明本发明整合压力感测功能的触控装置10的作动方式，请参照本发明图3a所示，当使用者的手指26接触点击以碰触到盖体16时，触控模块14与显示模块12间会产生一电容值，并且可藉由整合压力感测功能的触控装置10中所设置的压力感测芯片，其是可装设于整合压力感测功能的触控装置10中，例如整合在触控模块14内，压力感测芯片是电性连接至触控模块14及显示模块12，并可以控制及侦测使用者的手指26所接触点击的位置及按压的压力大小。若当至少一外力如使用者的手指26给予盖体16更大的压力重压点击时，此时请参照本发明图3b所示，盖体16及触控模块14会承受到压力，并朝向使用者的手指26的施力方向弯曲，以使间隙22的变化会产生对应电容值及压力的改变，当使用者的手指26向盖体16施予更大的压力时，间隙22的变化会使触控模块14及导电层20的距离变得更小，并且此时由于距离变小会造成触控模块14及显示模块12的电容值变大，显示模块12中所设有的特定频率讯号则可以区分因手指26外力所改变触控模块14及显示模块12间的电容值与盖体16及触控模块14所承受的压力大小，并可设置多组特定频率讯号以避开手指26触控时可能造成的干扰源，依照不同的特定频率讯号以区分手指26接触点击时产生的电容讯号，或是因手指26或是其他外力所重压点击时造成的压力感测的电容讯号。

另外，由于支撑层主要设置且支撑于触控模块或显示模块之间，或是可以避免设置在触控模块的感应区上，更有助于触控感应的侦测，本发明再提供一实施例可以将支撑层设置于盖体及显示模块之间，如本发明的图4所示，一种整合压力感测功能的触控装置10，其是包括一显示模块12、一触控模块14、一盖体16及一支撑层18。显示模块12的表面具有一导电层20，导电层20亦是可为导电薄膜、导电屏蔽层、静电屏蔽层或VCOM层，于本实施例中导电层20亦是可为导电屏蔽层，且导电层20中设有至少一特定频率讯号；触控模块14是位于显示模块12的导电层20上层，触控模块14并连接至显示模块12；盖体16是位于触控模块14上，盖体16连接及覆盖住触控模块14，于本实施例中盖体16是为透明保护壳；支撑层18是设置于盖体16及显示模块12的导电层20周围，以利用支撑层18与连接盖体16的触控模块14及导电层20间形成一间隙22，并请参照本发明图5所示，触控模块14与显示模块12的导电层20间的间隙22是为一容置空间，其中更可填满一填充物24，于本实施例中填充物24亦是为一OCA黏胶。

承接上段，于说明完本发明另一实施例的结构后，接续说明此实施例的作动方式，请参照本发明图6a所示，当使用者的手指26接触点击以碰触到盖体16时，触控模块14与显示模块12间会产生一电容值，并且可藉由压力感测芯片控制及侦测用户的手指26所接触点击的位置及按压的压力大小。若当至少一外力如使用者的手指26给予盖体16更大的压力重压点击时，此时请参照本发明图6b所示，盖体16及触控模块14会承受到压力，并朝向使用者的手指26的施力方向弯曲，以使间隙22的变化会产生对应电容值及压力的改变，当使用者的手指26给予更大的压力时，间隙22的变化会使触控模块14及导电层20的距离变得更小，并且此时由于距离变小会造成触控模块14及显示模块12的电容值变大，显示模块12中所设有的特定频率讯号则可以区分因手指26外力所改变触控模块14及显示模块12间的电容值与盖体16及触控模块14所承受的压力大小，并可设置多组特定频率讯号以避开手指26或其它如触控笔等触具的外力触控时可能造成的干扰源，依照不同的特定频率讯号以区分手指26接触点击时产生的电容讯号，或是因手指26或是其他外力所重压点击时造成的压力感测的电容讯号。

再者，由于本发明的触控模块与现有的触控模块结构相同，在此再详叙说明触控模块中的发射层与接收层对于感应压力的差异。首先请先参照本发明图7a所示，图7a主要是描述触控模块14的结构，因此于图7a中省略了盖体、支撑层及显示模块，触控模块14中更包含一发射层28及接收层30，其中发射层28是位于显示模块的导电层20上且接合至显示模块，并与显示模块的导电层20间产生间隙，发射层28中有复数平行排列的感应发射条，于本实施例中是有四条感应发射条282a～282d；接收层30是位于发射层28上，且具有复数平行排列的感应接收条，于本实施例中有三条感应接收条302a～302c，且接收层30的感应接收条302a～302c是与发射层28的感应发射条282a～282d交错排列。请同时再参照图3b所示，当手指26按压盖体16导致触控模块14与显示模块12的导电层20的间隙22距离变小时，由于感应发射条282a～282d的间距小于0.2公厘(millimeter，mm)，使发射层28的形状类似于导电层20，则会使触控模块14中的透明导电层无法接收到电容值讯号的增加，因此可以藉由压力感测芯片进行切换，当侦测来自外力所施予的压力时，接收层30则不动作，此时压力感测芯片则侦测发射层28与导电层20间所产生的电容值及压力的变化。

另，请再参照本发明图7b所示，图7b主要也是描述触控模块14的结构，因此于图7b中也省略了盖体、支撑层及显示模块，触控模块14中更包含一发射层28及接收层30，其中发射层28是位于显示模块的导电层20上且接合至显示模块，并与显示模块的导电层20间产生间隙，发射层28中有复数平行排列的感应发射条，于本实施例中是有四条感应发射条282e～282h；接收层30是位于发射层28上，且具有复数平行排列的感应接收条，于本实施例中有三条感应接收条302d～302f，且接收层30的感应接收条302d～302f是与发射层28的感应发射条282e～282h交错排列，本发明图7a与图7b的差异仅在于感应发射条的间距不同，发射层28的感应发射条282e～282h的间距的范围则在1～3mm的间，间距距离比本发明图7a大，压力感测芯片则可以直接侦测接收层30及导电层20所受到如手指的外力或其他外力所造成的压力及电容值的改变。

综上所述，本发明的整合压力感测功能的触控装置可以藉由显示模块上的导电层与触控模块间之间隙距离变化进行压力感测并装设于如手机或平板等装置中。其中，压力感测芯片除了可以整合在整合压力感测功能的触控装置内的触控模块中，亦可以另外装设于手机或平板内的系统主板中，或是与触控模块中的一电容式触控芯片结合，以整合成一整合式芯片，并将整合式芯片装设于触控模块中，或是另外装设于手机或平板内的系统主板中，并在显示模块中输入特定频率讯号以更容易区别出手指所产生的电容值讯号与感测到压力所造成的电容值讯号，另外支撑层的设置除了上述的两种不同的结构以外，还可以安装在盖体与系统机壳间。透过本发明的整合压力感测功能的触控装置可以省去现有技术中的压力感测装置，以减少整体结构的厚度且省去昂贵的制造成本。

以上所述的实施例仅是为说明本发明的技术思想及特点，其目的在使熟习此项技艺的人士能够了解本发明的内容并据以实施，当不能以的限定本发明的专利范围，即大凡依本发明所揭示的精神所作的均等变化或修饰，仍应涵盖在本发明的专利范围内。

Claims (16)

1.一种整合压力感测功能的触控装置，其特征在于，是包括：

一显示模块，其一表面具有一导电层，且该导电层中设有至少一特定频率讯号；

一触控模块，其是位于该显示模块的该导电层上并连接至该显示模块，且与该显示模块的该导电层间设有一间隙，当该触控模块受到至少一外力触控时会与该显示模块产生一电容值；及

一盖体，其是位于该触控模块上，该盖体连接及覆盖住该触控模块，且当该盖体承受该至少一外力触控时，该盖体及该触控模块会承受到压力以朝该至少一外力的施力方向弯曲，以使该间隙的变化会产生对应该电容值及该压力的改变，并藉由该显示模块中的该特定频率讯号以区分该外力所改变该触控模块及该显示模块间的该电容值与该盖体及该触控模块所承受的该压力。

2.如权利要求1所述的整合压力感测功能的触控装置，其特征在于，更包含一支撑层，其是环设于该触控模块及该显示模块的该导电层间，该支撑层是与该触控模块及该显示模块的该导电层间形成该间隙。

3.如权利要求1所述的整合压力感测功能的触控装置，其特征在于，更包含一支撑层，其是设置于该盖体及该显示模块的该导电层周围，该支撑层是与连接该盖体的该触控模块及该显示模块的该导电层间形成该间隙。

4.如权利要求2或3所述的整合压力感测功能的触控装置，其特征在于，更包含一填充物，其是可以填满于该触控模块、该显示模块的该导电层及该支撑层间的该间隙。

5.如权利要求4所述的整合压力感测功能的触控装置，其特征在于，该填充物是为黏胶。

6.如权利要求5所述的整合压力感测功能的触控装置，其特征在于，该黏胶是为光学黏胶。

7.如权利要求1所述的整合压力感测功能的触控装置，其特征在于，该触控模块更包含：

一发射层，其是位于该显示模块的该导电层上且接合至该显示模块，并与该显示模块的该导电层间产生该间隙，该发射层中具有复数平行排列的感应发射条；及

一接收层，该接收层是位于该发射层上，该接收层具有复数平行排列的感应接收条，且该接收层的该等感应接收条是与该发射层的该等感应发射条交错排列。

8.如权利要求1所述的整合压力感测功能的触控装置，其特征在于，更包括一压力感测芯片，其是电性连接该触控模块及该显示模块，并可以控制及侦测该至少一外力所施予的该压力大小。

9.如权利要求8所述的整合压力感测功能的触控装置，其特征在于，该触控模块更包含一电容式触控芯片，其是可结合该压力感测芯片，以整合成为一整合式芯片。

10.如权利要求1所述的整合压力感测功能的触控装置，其特征在于，该外力是为接触点击。

11.如权利要求1所述的整合压力感测功能的触控装置，其特征在于，该外力是为重压点击。

12.如权利要求1所述的整合压力感测功能的触控装置，其特征在于，该导电层是为导电薄膜。

13.如权利要求1所述的整合压力感测功能的触控装置，其特征在于，该导电层是为导电屏蔽层。

14.如权利要求1所述的整合压力感测功能的触控装置，其特征在于，该导电层是为静电屏蔽层。

15.如权利要求1所述的整合压力感测功能的触控装置，其特征在于，该导电层是为子画素共极层。

16.如权利要求1所述的整合压力感测功能的触控装置，其特征在于，该盖体是为透明保护壳。