CN102253773A

CN102253773A - 触控显示装置

Info

Publication number: CN102253773A
Application number: CN2010101824443A
Authority: CN
Inventors: 王文俊; 赖志章; 蔡罗贤; 何昆璋
Original assignee: Wintek Corp
Current assignee: Wintek Corp
Priority date: 2010-05-19
Filing date: 2010-05-19
Publication date: 2011-11-23

Abstract

本发明公开了一种触控显示装置，其包括一显示模组、一电路板以及一绝缘弹性件。显示模组具有一显示面，且显示模组包括一金属背框，而金属背框与显示面相对。电路板配置于显示模组远离显示面的一侧。电路板具有多个电容感测元件，其对应显示模组的多个角落配置。绝缘弹性件配置于电路板与显示模组之间。电容感测元件与金属背框相隔一可变间距，且电容感测元件与金属背框之间的一感应电容随可变间距而改变。本发明的触控显示装置，不需在显示模组的显示面上配置任何的触控元件即可在不影响显示品质的前提下达到触碰感测的功能。

Description

触控显示装置

技术领域

本发明涉及一种触控显示装置，尤其涉及一种显示模组的显示品质不受触控元件影响的触控显示装置。

背景技术

近年来，随着信息技术、无线移动通信和信息家电等各项应用的快速发展，为了达到更便利、体积更轻巧化以及更人性化的目的，许多信息产品的输入装置已由传统的键盘或鼠标等转变为触控显示面板(touch displaypanel)。在现今一般的触控显示面板设计中，按触控感测模式的设计原理分类，大致可区分为电阻式、电容式、光学式、声波式以及电磁式等，其中又以电阻式及电容式为主流；按结构组成分类，则可分为外挂式(adhesive type)及内建式(built-in type)两种。

然而，这些触控显示面板的设计都是将触控面板或是触控用的元件配置于显示面板的显示面上。所以，显示面的显示品质极容易因为触控面板或触控元件的配置而变得不理想。另外，为了维持良好的光线穿透性质，触控面板以及触控元件必须尽量用透明材质来制作。因此，如何妥善整合显示面板以及触控元件，改善生产制程，并防止上述各项不利因素的产生，实为目前触控显示面板生产技术上亟待克服的课题。

发明内容

本发明的目的是提供一种触控显示装置，触控元件配置于显示模组背面而不会影响显示模组的显示效果。

本发明提供了一种触控显示装置，其包括一显示模组、一电路板以及一绝缘弹性件。显示模组具有一显示面，且显示模组包括一金属背框，而金属背框与显示面相对。电路板配置于显示模组远离显示面的一侧。电路板具有多个电容感测元件，其对应显示模组的多个角落配置。绝缘弹性件配置于电路板与显示模组之间。电容感测元件与金属背框相隔一可变间距，且电容感测元件与金属背框之间的一感应电容随可变间距而改变。

基于以上所述，本发明在电容感测元件与显示模组的金属背框之间配置绝缘弹性件，而使电容感测元件感测的感应电容随电容感测元件与金属背框的间距而改变。因此，触控显示装置不需在显示模组的显示面上配置任何的触控元件即可在不影响显示品质的前提下达到触碰感测的功能。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并结合附图作详细说明如下。

附图说明

图1为本发明的一实施例的触控显示装置的上视示意图；

图2为本发明的一实施例的触控显示装置的侧视示意图；

图3为本发明另一实施例的触控显示装置的剖面示意图；

图4为本发明一实施例的触控感测装置的触控感测方法的示意图；

图5为本发明又一实施例的触控显示装置的上视示意图。

主要元件符号说明：

ΔC：参考电容值； 110、210：显示模组；

110a、210a：角落； 110b：显示面；

112、112’：金属背框； 112a：框架部；

120、220：电路板； 122、222：电容感测元件；

124、224：触控晶片； 126、226：线路层；

130：弹性绝缘层； 230：弹簧；

BL：左下角； BR：右下角；

C：感应电容； Cm：合向量；

Cm1、Cm2：向量； Cmx、Cmy：分量；

d：可变间距； O：原点；

P：触碰位置； TL：左上角；

TR：右上角； U、V、X、Y：轴；

100、100’、200：触控显示装置。

具体实施方式

图1为本发明的一实施例的触控显示装置的上视示意图。请参照图1，触控显示装置100包括显示模组110以及一电路板120。显示模组110可以是由平面显示面板所构成的显示模组。例如，显示模组110可以是一液晶显示模组、一电子纸显示模组、一有机发光显示模组、一等离子体显示模组等。电路板120上则配置有多个电容感测元件122以及一触控晶片124。触控晶片124例如是通过配置在电路板120中的线路层126电性连接至这些电容感测元件122。并且，电容感测元件122的配置位置例如是对应显示模组110的多个角落110a。

图2为本发明的一实施例的触控显示装置的侧视示意图。请同时参照图1与图2，除了显示模组110、电路板120等图1中已经示出的元件之外，触控显示装置100在本实施例中还包括有一弹性绝缘层130。并且，显示模组110例如具有金属背框112。弹性绝缘层130配置于电容感测元件122与金属背框112之间。所以，电容感测元件122与金属背框112相隔一可变间距d。另外，在显示模组110未被触碰时，可变间距d的大小例如为1.5mm。所以，触控显示装置100在厚度上仅微幅地增加，从而有助于满足薄型化的需求。

值得一提的是，本实施例中的金属背框112可以连接至一接地电位或是一固定电位。此外，金属背框112可以是由多个框架部112a所组成，而且各个框架部112a与一个电容感测元件122相向而设。在这样的配置下，每一个电容感测元件122与金属背框112的其中一个框架部112a之间可产生一感应电容C。一般而言，电容的大小与构成电容的两导体物件的距离成反比，而与此两导体物件的重叠面积成正比。电容感测元件122与金属背框112的重叠面积固定时，电容感测元件122所感测到的感应电容C将反映可变间距d的改变。本实施例利用这样的原理来达成触控感测的功能。也就是说，本实施例不需在显示面110b上配置任何触控元件，或是制作大面积的感测电极来完成触控感测的功能。因此，显示模组110所提供的显示品质不会受到其他元件的干扰，而有利于提升整体产品的显示效果。并且，触控显示装置100的制作程序也较为简化。

具体而言，使用者按压本实施例的显示模组110时，按压的力量将使可变间距d产生改变。尤其是，越接近按压点位置处所受到的按压力量越大，因此越接近按压点位置处可变间距d将会缩的越短而使感应电容C增大。如此一来，感应电容C的大小分布将可以作为触碰位置的参考依据。另外，为了使感应电容C存在，可变间距d实际上大于0。也就是说，本实施例的电容感测元件122不会接触金属背框112而可与金属背框112产生耦合效应。

除了将弹性绝缘层130配置于电容感测元件122与金属背框112之间的设计外，在其他的实施例中，也可以在电容感测元件122与金属背框112之间配置如图3所示的弹簧，或是配置垫片、硅胶等弹性元件，其起提供支撑的作用。也就是说，图3为本发明另一实施例的触控显示装置的剖面示意图。请参照图3，触控显示装置100’实质上与图2的触控显示装置100相似，其主要的差异在于弹性构件的选用。也就是说，触控显示装置100’采用弹簧230作为电容感测元件122与金属背框112’之间的间隔构件以使可变间距d随外力的施加状态而改变。另外，本实施例的金属背框112’在结构上具有整面连续的承载面，而非由多个框架部所组成，其中承载面与显示面110b相对。值得一提的是，在本实施例中，弹簧230的材质为绝缘材质，其起提供支撑的作用，所以弹簧230的配置不会影响电容感测元件122与金属背框112’之间的电容耦合效应。换句话说，使用者按压显示模组110可使弹簧230缩短而改变可变间距d，进而使感应电容C也产生变化，其中感应电容C的变化即可作为触控感测信号以实现触控感测功能。

具体而言，前述实施例中的弹簧230与弹性绝缘层130仅为举例说明所用，并非用以限定本发明。在其他的实施方式中，用以支撑于显示模组110与电路板120之间的绝缘弹性件还可以是弹性垫片、硅胶材料等具有弹性的构件。也就是说，仅要采用绝缘且具有弹性的构件配置于显示模组110与电路板120之间就可以同时达到显示及触控感测的功能。

由图2与图3可知，弹性绝缘层130与弹簧230的设置使得各电容感测元件122与金属背框112、金属背框112’间的可变间距d随着使用者的触碰动作而变化。使用者触碰显示模组110时，显示模组110将会微幅地倾斜而使得重心发生偏移并使可变间距d发生改变。此外，在使用者的触碰位置不同的状况下，可变间距d的变化情形也会不同。例如，距离触碰位置越近的区域一般承受较大的压力，因而可变间距d的缩小程度较为显著。相反地，距离触碰位置越远的区域所承受的压力较小，所以可变间距d的缩小程度越轻微。

感应电容C的大小实质上反比于电容感测元件122与金属背框112、金属背框112’的可变间距d，所以，在以上实施例中，感应电容C的变化可以反应可变间距d的变化情形。也就是说，感应电容C的变化量可以作为显示模组110定义出触碰位置的参考依据。具体而言，在进行触控感测时，对应各角落110a的电容感测元件122例如会逐一地进行感测。尤其是，其中一个电容感测元件122进行感测时，其余的例如可连接至接地电位。此举将可避免电容感测元件122之间的电容彼此干扰。

图4为本发明一实施例的触控感测装置的触控感测方法的示意图。请同时参照图1、图2与图4，为了清楚表示不同方位的角落110a，图4将角落110a分别定义为左上角TL、右上角TR、左下角BL以及右下角BR。在此，左上角TL以及右下角BR的笔直连线例如定义为U轴，而右上角TR以及左下角BL的笔直连线例如定义为V轴。另外，X轴与Y轴分别表示为显示模组110的长轴方向与短轴方向，原点O则为显示模组110的中心。

在使用者未触碰显示模组110时，显示模组110的重心例如是位于原点O。此时，所有的电容感测元件122感测到的感应电容C例如为一初始值。使用者触碰显示模组110时，可变间距d的分布将与预设状态不同，所以所有的电容感测元件122会感测到另一感应电容C，其为一感测值。若将感测值与初始值的差异计算出来，则可以判断显示模组110的重心由原点O发生偏移的方向及大小，即计算出触碰位置P的坐标。换句话说，本实施例可提供一种简单的触控感测方法。

在本实施例中，感测值与初始值的差异实质上将依照显示模组110所预设的触控感测解析度(touch sensing resolution)被正规化(normalized)以获得参考电容值ΔC。假设显示模组110在X轴上预先定义出等间距的320个单位，而在Y轴上预先定义出等间距的240个单位。因此，由原点O沿U轴或是V轴至各角落(左上角TL、右上角TR、左下角BL以及右下角BR)的距离范围内应划分出200个单位，即原点O沿U轴或是V轴至各角落的解析度应为200。因此，为了符合这样的解析度，在触控显示装置100组装完成后将先测量在触碰动作下各个电容感测元件122的感测值与初始值之间的最大差异与最小差异，并且将最大差异值正规化为+100，而最小差异值正规化为-100以作为参考电容值ΔC。

如图4所示，使用者的触碰动作使得左上角TL的电容感测元件122测得的参考电容值ΔC为-50，右上角TR的电容感测元件122测得的参考电容值ΔC为-30，左下角BL的电容感测元件122测得的参考电容值ΔC为40，而右下角BR的电容感测元件122测得的参考电容值ΔC为50。由以上数值可知，参考电容值ΔC在U轴上产生了由原点O指向右下角BR的向量Cm2，其大小为100。另外，参考电容值ΔC在V轴上产生了由原点O指向左下角BL的向量Cm1，其大小为70。向量Cm1与向量Cm2的合向量Cm可以反应触碰位置P。

例如，合向量Cm在X轴上的分量Cmx与在Y轴上的分量Cmy可以表示触碰位置P相对于原点O的关系。所以，以本实施例而言，分量Cmx与分量Cmy的大小分别为24与102。若原点O相对于左上角TL的坐标为(160，120)，则触碰位置P相对于左上角TL的坐标为(160+24，120+102)，也就是(184，222)。

也就是说，不同角落的参考电容值ΔC会随触碰位置的变化而改变，所以这些参考电容值ΔC所计算出来的合向量可以反应触碰位置P。此外，在其他可实施的计算方式中，计算触碰位置P的方式也可以先将感测值与初始值之间的差值先计算出来。并且，求出这些差值的分布情形，接着再将这些差值的分布情形正规化以作为触碰位置P的判断依据。

另外，触控显示装置100′的上视图实质上可以参照图1的触控显示装置100的上视图。由图1可知，上述实施例的设计都使得电容感测元件122的数量等于显示模组110的角落110a的数量。不过，电容感测元件122的数量只要等于显示模组110的角落110a的数量的正整数倍都符合本发明的精神。

例如，图5为本发明又一实施例的触控显示装置的上视示意图。请参照图5，触控显示装置200包括显示模组210以及一电路板220。显示模组210为平面显示面所构成的显示模组。例如，显示模组210可以是一液晶显示模组、一电子纸显示模组、一有机发光显示模组、一等离子体显示模组等。电路板220上则配置有多个电容感测元件222以及一触控晶片224。触控晶片224例如是通过配置在电路板220中的线路层226电性连接至这些电容感测元件222。并且，电容感测元件222的配置位置例如是对应显示模组210的多个角落210a。

值得一提的是，本实施例中，电容感测元件222的数量为角落210a的数量的两倍，且两个电容感测元件222对应其中一个角落210a而配置。也就是说，角落210a的数量与电容感测元件222的数量可以相等或是不同。在进行触控感测功能时，对应同一角落210a的数个电容感测元件222所感测到的信号可以同时作为触控位置的判断依据。在一实施例中，对应同一角落210a的数个电容感测元件222所感测到的感应电容的平均值可以表示此角落210a的触控信号。当然，在其他的实施例中，对应同一角落210a的数个电容感测元件222所感测到的感应电容可以采用直接相加或是以特定比例相加等方式来作为触控位置的判断依据。

综上所述，本发明将触控元件配置于显示模组背离显示面的一侧。所以，显示模组的显示效果不会受到触控元件的设置的影响。也就是说，本发明的触控显示装置可具有理想的显示品质。另外，本发明利用数个电容感测元件就可以提供触控感测功能从而可简化触控显示装置的元件设计。

虽然本发明已以实施例揭示如上，但其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可作适当更改或等同替换，因此本发明的保护范围应以权利要求书所界定的范围为准。

Claims

1.一种触控显示装置，其特征在于，包括：

一显示模组，具有一显示面，且所述显示模组包括一金属背框，所述金属背框与所述显示面相对；

一电路板，配置于所述显示模组远离所述显示面的一侧，所述电路板具有多个电容感测元件，对应所述显示模组的多个角落配置；以及

一绝缘弹性件，配置于所述电路板与所述显示模组之间，所述多个电容感测元件与所述金属背框相隔一可变间距，且所述多个电容感测元件与所述金属背框之间的一感应电容随所述可变间距而改变。

2.根据权利要求1所述的触控显示装置，其特征在于，所述可变间距大于0。

3.根据权利要求1所述的触控显示装置，其特征在于，所述绝缘弹性件为一弹簧、一硅胶或一垫片。

4.根据权利要求1所述的触控显示装置，其特征在于，所述绝缘弹性件为一弹性绝缘层。

5.根据权利要求1所述的触控显示装置，其特征在于，所述电容感测元件的数量等于所述显示模组的所述多个角落的数量的正整数倍。

6.根据权利要求1所述的触控显示装置，其特征在于，所述电容感测元件的数量为所述显示模组的所述多个角落的数量的两倍，且两个电容感测元件对应其中一个角落而配置。

7.根据权利要求1所述的触控显示装置，其特征在于，还包括一触控晶片，配置于所述电路板上，且所述触控晶片电性连接所述多个电容感测元件。

8.根据权利要求1所述的触控显示装置，其特征在于，所述金属背框连接至一固定电位或一接地电位。

9.根据权利要求1所述的触控显示装置，其特征在于，所述金属背框包括多个框架部，且各所述框架部与其中一个电容感测元件相向而设。

10.根据权利要求1所述的触控显示装置，其特征在于，所述金属背框具有整面连续的一承载面，且所述承载面与所述显示面相对。