CN102819371B - 电容式触控模块及具有电容式触控模块的显示器 - Google Patents

Abstract

一种电容式触控模块及具有电容式触控模块的显示器，包含一第一玻璃层、一第二玻璃层、一液晶层、一第一绝缘层、一第二绝缘层、多个第一电极、多个第二电极及多个第三电极。该液晶层设于该第一玻璃层与该第二玻璃层之间，该第一绝缘层形成于该第一玻璃层与该液晶层之间，且该第二绝缘层形成于该液晶层与该第二玻璃层之间。该些第一电极沿一第一轴向形成于该液晶层与该第一绝缘层之间，该些第二电极沿该第一轴向形成于该第二绝缘层与该第二玻璃层之间，且该些第三电极沿一第二轴向形成于该第一绝缘层与该第一玻璃层之间。

Description

电容式触控模块及具有电容式触控模块的显示器

技术领域

本发明的关于一种电容式触控模块，尤指一种可产生三维(threedimensional,3D)影像的电容式触控模块。

背景技术

液晶显示装置(Liquid Crystal Display，LCD)及有机发光二极管(Organiclight emitting diode，OLED)显示装置因具有外型轻薄、省电以及无辐射等优点，目前已被普遍地应用于多媒体播放器、移动电话、个人数字助理（PDA）、电脑显示器(monitor)、或平面电视等电子产品上。此外，利用液晶显示装置或发光二极管显示装置进行触控感应式的输入运作也渐成流行，亦即，越来越多电子产品使用具感应机制的液晶显示装置作为其输入接口。对显示装置进行触控的方式又可分为电阻式或电容式触控。相较于电阻式触控显示器，电容式触控显示器因具有多点触控而在操作上更为方便及多元化，同时随着伴随着3D影像的盛行，具备3D影像显示功能的显示器已逐渐有大量需求，而一种综合触控及3D影像显示功能的显示器更是迫切需要的。请参考图1A，图1A为公知触控显示器内电容式触控模块100的示意图。如图1A所示，电容式触控模块100包含触控结构110、液晶结构120及处理器130。触控结构110包含接收电极112、第一绝缘层22及传送电极114。第一绝缘层22形成于接收电极112及传送电极114之间。当传送电极114接收到驱动脉波时，接收电极112会根据触控状态产生触控信号，再将触控信号传送至电容式触控模块100的处理器130。

液晶结构120包含第一玻璃层32、第二玻璃层34、液晶层50、第二绝缘层24、第三绝缘层26、第一透明电极122及第二透明电极124。液晶层50设于第一玻璃层32与第二玻璃层34之间。第二绝缘层24形成于第一玻璃层32与液晶层50之间。第三绝缘层26形成于液晶层50与第二玻璃层34之间。第一透明电极122形成于第二绝缘层24与液晶层50之间。第二透明电极124形成于第三绝缘层26与第二玻璃层34之间。第一透明电极122与第二透明电极124分别接收不同的频率信号或是相同的频率信号，因此触控显示器可据以产生3D影像或是平面的二维(two-dimensional，2D)影像。然而，在电容式触控模块100中因为触控结构110与液晶结构120的距离太过于接近，且彼此之间的信号互为不同步，而导致触控结构110中的驱动信号与液晶结构120中的驱动信号往往因无法良好的匹配而互相干扰。请参考第1B至1C图，图1B为图1A中触控结构110的驱动信号的时序图，图1C为图1B的触控信号受到图1A中液晶结构120的驱动信号影响的时序图。在图1B中，触控结构110的驱动信号为未受影响的状态，但在图1C中，由于触控结构110与液晶结构120彼此距离太近，且彼此的驱动信号不同步，因此触控结构的驱动信号受到严重的干扰而失真，如此将导致电容式触控模块100无法正确地感测触控。此外，电容式触控模块100为了兼顾触控功能与切换2D/3D影像的功能，整体上具有较大的厚度及重量，无法符合现阶段对于触控显示器的低重量及低厚度的诉求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题为避免显示器因为数据线电压的剧烈转换而导致耦合电容对扫描线的输出电压产生影响的情形，进而造成栅极驱动集成电路的抽载电流上升，使显示器因本体温度过高而烧毁。

本发明的一实施例关于一种电容式触控模块，该电容式触控模块包含第一玻璃层、第二玻璃层、液晶层、第一绝缘层、第二绝缘层、多个第一电极、多个第二电极及多个第三电极。该液晶层设于该第一玻璃层与该第二玻璃层之间。该第一绝缘层形成于该第一玻璃层与该液晶层之间。该第二绝缘层形成于该液晶层与该第二玻璃层之间。该些第一电极沿一第一轴向形成于该液晶层与该第一绝缘层之间。该些第二电极沿该第一轴向形成于该第二绝缘层与该第二玻璃层之间。该些第三电极沿一第二轴向形成于该第一绝缘层与该第一玻璃层之间。该第一轴向垂直于该第二轴向。

上述的电容式触控模块，另包含一驱动电路，耦接于该些第一电极与该些第二电极，用以依序输出多组第一驱动脉波至该些第一电极及依序输出与该多组第一驱动脉波同步的多组第二驱动脉波至该些第二电极。

上述的电容式触控模块，另包含一感测电路，耦接于该些第三电极，用以侦测该些第三电极输出的感测信号。

上述的电容式触控模块，其中该多组第一驱动脉波与该多组第二驱动脉波在逻辑上为反相。

上述的电容式触控模块，该多组第一驱动脉波与该多组第二驱动脉波在逻辑上为同相。本发明的另一实施例关于一种侦测电容式触控模块的触控位置的方法。该电容式触控模块包含第一玻璃层，第二玻璃层，设于该第一玻璃层与该第二玻璃层之间的液晶层，形成于该第一玻璃层与该液晶层之间的第一绝缘层，形成于该液晶层与该第二玻璃层之间的第二绝缘层，多个沿一第一轴向形成于该液晶层与该第一绝缘层之间的第一电极，多个沿该第一轴向形成于该第二绝缘层与该第二玻璃层之间的第二电极，及多个沿一第二轴向形成于该第一绝缘层与该第一玻璃层之间的第三电极。该方法包含依序输出多组第一驱动脉波至该些第一电极，依序输出与该多组第一驱动脉波同步的多组第二驱动脉波至该些第二电极，及当依序输出该多组第一驱动脉波至该些第一电极及依序输出该多组第二驱动脉波至该些第二电极时，侦测该些第三电极输出的感测信号。该第一轴向垂直于该第二轴向。

上述的侦测电容式触控模块的触控位置的方法，该多组第一驱动脉波与该多组第二驱动脉波在逻辑上为反相。

上述的侦测电容式触控模块的触控位置的方法，其中该多组第一驱动脉波与该多组第二驱动脉波在逻辑上为同相。

上述的侦测电容式触控模块的触控位置的方法，另包含：当输出一组第一驱动脉波至一第一电极时，对该些第一电极的其余第一电极输出多个第一低频信号；及当输出一组第二驱动脉波至一第二电极时，对该些第二电极的其余第二电极输出多个第二低频信号。

上述的侦测电容式触控模块的触控位置的方法，该些第一低频信号与该些第二低频信号在逻辑上为反相。

上述的侦测电容式触控模块的触控位置的方法，该些第一低频信号与该些第二低频信号在逻辑上为同相。本发明的另一实施例关于一种显示器，该显示器包含电容式触控模块及影像显示层。该电容式触控模块包含第一玻璃层、第二玻璃层、第一绝缘层、第二绝缘层、多个第一电极、多个第二电极、多个第三电极及驱动电路。该液晶层设于该第一玻璃层与该第二玻璃层之间，该第一绝缘层形成于该第一玻璃层与该液晶层之间，该第二绝缘层形成于该液晶层与该第二玻璃层之间，该些第一电极沿一第一轴向形成于该液晶层与该第一绝缘层之间，该些第二电极沿该第一轴向形成于该第二绝缘层与该第二玻璃层之间，该些第三电极沿一第二轴向形成于该第一绝缘层与该第一玻璃层之间，该驱动电路耦接于该些第一电极与该些第二电极以用来依序输出多组第一驱动脉波至该些第一电极及依序输出与该多组第一驱动脉波同步的多组第二驱动脉波至该些第二电极，且该影像显示层设于该第二玻璃层的一侧以用来显示影像。该第一轴向垂直于该第二轴向。

上述的触控显示器，该电容式触控模块另包含一感测电路，耦接于该些第三电极，用以侦测该些第三电极输出的感测信号。

上述的触控显示器，该多组第一驱动脉波与该多组第二驱动脉波在逻辑上为反相。

上述的触控显示器，该多组第一驱动脉波与该多组第二驱动脉波在逻辑上为同相。

相较于公知技术，本发明的电容式触控模块具有较小的厚度及较轻的重量，因此使用上更加方便且用途更为广泛。

附图说明

图1A为公知技术触控显示器内电容式触控模块的示意图；

图1B为图1A中触控结构的驱动信号的时序图；

图1C为图1B的触控信号受到图1A中液晶结构的驱动信号影响的时序图；

图2为本发明电容式触控模块的示意图；

图3为本发明第一实施例驱动电路对电容式触控模块输出的第一驱动信号及第二驱动信号的示意图；

图4为本发明第二实施例驱动电路对电容式触控模块输出的第一驱动信号及第二驱动信号的示意图；

图5为本发明第三实施例包含图2电容式触控模块的触控显示器的示意图。

其中，附图标记：

22第一绝缘层              24第二绝缘层

26第三绝缘层              32第一玻璃层

34第二玻璃层              50液晶层

100、200电容式触控模块    110触控结构

112接收电极        114传送电极

120液晶结构        122第一透明电极

124第二透明电极    130处理器

210第一玻璃层      220第二玻璃层

230液晶层          240第一绝缘层

250第二绝缘层      260第一电极

270第二电极        280第三电极

290驱动电路        295感测电路

500触控显示器      550影像显示层

T6至T0第一驱动信号 Tg_6至第Tg_0第二驱动信号

t1至t7时段

具体实施方式

在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定的组件。所属领域技术人员应可理解，制造商可能会用不同的名词来称呼同样的组件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区别组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区别的基准。在通篇说明书及后续的请求项当中所提及的“包含”为一开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”。此外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述第一装置耦接于第二装置，则代表该第一装置可直接连接于该第二装置，或透过其它装置或连接手段间接地连接至该第二装置。下文依本发明电容式触控模块电路特举实施例配合附图作详细说明，但所提供的实施例并非用以限制本发明所涵盖的范围。请参考图2，图2为本发明电容式触控模块200的示意图。如图2所示，电容式触控模块200包含第一玻璃层210、第二玻璃层220、液晶层230、第一绝缘层240、第二绝缘层250、多个第一电极260、多个第二电极270、多个第三电极280、驱动电路290及感测电路295。液晶层230设于第一玻璃层210与第二玻璃层220之间，第一绝缘层240形成于第一玻璃层210与液晶层230之间，且第二绝缘层250形成于液晶层230与第二玻璃层220之间。第一电极260沿第一轴向形成于液晶层230与第一绝缘层240之间，第二电极270沿第一轴向形成于第二绝缘层250与第二玻璃层220之间，且第三电极280沿第二轴向形成于第一绝缘层240与第一玻璃层210之间。在本实施例中，第一轴向以垂直于第二轴向的方式设置。第三电极280用以处理来自第一玻璃层210的触控信号，且感测电路295耦接于第三电极280，用以侦测第三电极280输出的感测信号。例如当使用者以手指对第一玻璃层210进行实质上触摸时，会在第三电极280上对应第一玻璃层210被实质上触摸的位置产生电荷值改变，而使第三电极280据以产生感测信号，并将感测信号输出至感测电路295。此外，虽然在本实施例中，为了方便举例说明，以上第三电极280、第一玻璃层210、第二玻璃层220、第一绝缘层240及第二绝缘层250等诸多组件如图2的设置，然而本发明不限制电容式触控模块200只能采用图2的设置，而可包含更多种的设置，例如第三电极280可以设置为贴合于第一玻璃层220或贴合于第一绝缘层240，也可设置为形成于第一玻璃层220或形成于第一绝缘层240；同样地，第一电极260、第二电极270亦不限制为只能采用图2的设置。请参考图3，图3为本发明第一实施例驱动电路290对电容式触控模块200输出的第一驱动信号T6至T0及第二驱动信号Tg_6至Tg_0的示意图。多个第一电极260、多个第二电极270用以分别根据第一驱动信号T6至T0、第二驱动信号Tg_6至Tg_0使应用电容式触控模块200的显示器显示三维（3-Dimensional，3D）影像信号或是二维（2-Dimensional，2D）影像信号。如图3所示，驱动电路290分别输出第一驱动信号T6至T0至第一电极260g至260a，且一并输出第一驱动信号T6至T0第三电极280(未附图)，并分别输出第二驱动信号Tg_6至Tg_0至第二电极270g至270a，且第一驱动信号T6至T0与第二驱动信号Tg_6至Tg_0以同步且为反相的方式被分别输出至第一电极260g至260a及第二电极270g至270a，以使应用电容式触控模块200的显示器产生立体的影像。在时段t1时，第一驱动信号T6及第二驱动信号Tg_6为高频的驱动脉波，且第一驱动信号T6及第二驱动信号Tg_6的驱动脉波为反相，而第一驱动信号T5至T0及第二驱动信号Tg_5至Tg_0为低频的反相信号；在时段t2时，第一驱动信号T5及第二驱动信号Tg_5为高频的驱动脉波，且第一驱动信号T5及第二驱动信号Tg_5的驱动脉波为反相，而第一驱动信号T6、T4至T0及第二驱动信号Tg_6、Tg_4至Tg_0为低频的反相信号；以此类推，在时段t7时，第一驱动信号T0及第二驱动信号Tg_0为高频的驱动脉波，且第一驱动信号T0及第二驱动信号Tg0的驱动脉波为反相，而第一驱动信号T6至T1及第二驱动信号Tg_6至Tg_1为低频的反相信号。由于第一驱动信号T6至T0与第二驱动信号Tg_6至Tg_0之间互为反相，因此应用电容式触控模块200的显示器可以显示出互不重叠的两组影像，也就是具有3D效果的影像。使用者只须分别透过左眼、右眼接收互不重叠的两组影像就能观赏到3D影像，使用者可以无需透过眼镜或可采用具有偏光效果的3D镜片皆可达到观看3D影像的效果，但本发明并不限于此。特别注意的是，由于第一电极260g至260a及第三电极280同被第一驱动信号T6至T0驱动，因此可避免公知技术电容式触控模块100中，因触控结构110与液晶结构120彼此之间驱动信号不同步而导致无法正确感测触控的情形发生。图4为本发明第二实施例驱动电路290对电容式触控模块200输出的第一驱动信号T6至T0及第二驱动信号Tg_6至Tg_0的示意图。如图4所示，第二实施例与第一实施例的差别在于，第一驱动信号T6至T0与第二驱动信号Tg_6至Tg_0以同步且同相的方式被分别输出至第一电极260g至260a及第二电极270g至270a，以使应用电容式触控模块200的显示器产生平面的2D影像。在时段t1时，第一驱动信号T6及第二驱动信号Tg_6为高频的驱动脉波，且第一驱动信号T6及第二驱动信号Tg_6的驱动脉波为同相，而第一驱动信号T5至T0及第二驱动信号Tg_5至Tg_0为低频的同相信号；在时段t2时，第一驱动信号T5及第二驱动信号Tg_5为高频的驱动脉波，且第一驱动信号T5及第二驱动信号Tg5的驱动脉波为同相，而第一驱动信号T6、T4至T0及第二驱动信号Tg_6、Tg_4至Tg_0为低频的同相信号；以此类推，在时段t7时，第一驱动信号T0及第二驱动信号Tg_0为高频的驱动脉波，且第一驱动信号T0及第二驱动信号Tg_0的驱动脉波为同相，而第一驱动信号T6至T1及第二驱动信号Tg_6至Tg_1为低频的同相信号。由于第一驱动信号T6至T0与第二驱动信号Tg_6至Tg_0之间互为同相，因此应用电容式触控模块200的显示器可据以显示不具有3D效果的2D影像。相同于第一实施例，在第二实施例中，第一驱动信号T6至T0亦输入至第三电极280，以驱动第三电极280。此外，无论将电容式触控模块200中输入至第一电极260的第一驱动信号T6至T0与输入至第二电极270的第二驱动信号Tg_6至Tg_0设置为同相或反向，电容式触控模块200皆可在第一电极260接收第一驱动信号T6至T0及第二电极270接收第二驱动信号Tg_6至Tg_0的同时，侦测第三电极280输出的感测信号来判断触控位置，以根据对电容式触控模块200所作的触控产生相关的响应。请参考图5，图5为本发明第三实施例包含图2电容式触控模块200的触控显示器500的示意图。如图5所示，触控显示器500包含电容式触控模块200及影像显示层550。触控显示器500根据驱动电路290所收到的信号决定显示的影像为二维2D或3D影像，再透过影像显示层550来显示影像。当触控显示器500显示3D影像时，对电容式触控模块200进行如图3的操作，亦即对多个第一电极260输出第一驱动脉波T6至T0及对多个第二电极270输出与第一驱动脉波T6至T0反相的第二驱动脉波Tg_6至Tg_0。当触控显示器500显示2D影像时，对电容式触控模块200进行如图4的操作，亦即对多个第一电极260输出第一驱动脉波T6至T0及对多个第二电极270输出与第一驱动脉波T6至T0同相的第二驱动脉波Tg_6至Tg_0。因此，触控显示器500兼具显示2D影像的功能及显示3D影像的功能。在本实施例中，影像显示层550可以是任何用以显示影像的组件，而不限定为特定的组件，例如影像显示层550可以是液晶、发光二极管(lightemitting diode，LED)或有机发光二极管(organic light emitting diode，OLED)。

同样地，虽然在第三实施例触控显示器500中，为了方便举例说明，第三电极280、第一玻璃层210、第二玻璃层220、第一绝缘层240及第二绝缘层250等诸多组件如图5的设置，然而本发明不限制触控显示器500只能采用图5的设置，而可包含更多种的设置，例如第三电极280可以设置为贴合于第一玻璃层220或贴合于第一绝缘层240，也可设置为形成于第一玻璃层220或形成于第一绝缘层240，且第一电极260、第二电极270亦不限制为只能采用图5的设置。此外，由于触控显示器500包含电容式触控模块200，因此可避免公知技术电容式触控模块100中，因触控结构110与液晶结构120彼此之间驱动信号不同步而导致无法正确感测触控的情形发生。透过本发明第一实施例至第三实施例所提供的装置及方法，电容式触控模块200可以实现整合触控与显示3D影像的功能。由于第一电极260、第二电极270及第三电极280皆设置于第一玻璃层210的同一侧，因此第三电极280的感测信号可与第一电极上260的第一驱动信号T6至T0、第二电极上的第二驱动信号Tg_6至Tg_0达到良好的匹配，而不会互相干扰。此外，相较于公知技术，本发明的电容式触控模块具有较小的厚度及较轻的重量，因此使用上更加方便且用途更为广泛。又，由于在第一实施例至第三实施例中，第一电极260g至260a及第三电极280同被第一驱动信号T6至T0驱动，因此可避免公知技术电容式触控模块100中，因触控结构110与液晶结构120彼此之间驱动信号不同步而导致无法正确感测触控的情形发生。以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (15)

1.一种电容式触控模块，其特征在于，包含：

一第一玻璃层；

一第二玻璃层；

一液晶层，设于该第一玻璃层与该第二玻璃层之间；

一第一绝缘层，形成于该第一玻璃层与该液晶层之间；

一第二绝缘层，形成于该液晶层与该第二玻璃层之间；

多个第一电极，沿一第一轴向形成于该液晶层与该第一绝缘层之间；

多个第二电极，沿该第一轴向形成于该第二绝缘层与该第二玻璃层之间；及

多个第三电极，沿一第二轴向形成于该第一绝缘层与该第一玻璃层之间；

其中该第一轴向垂直于该第二轴向。

2.如权利要求1所述的电容式触控模块，其特征在于，另包含一驱动电路，耦接于该些第一电极与该些第二电极，用以依序输出多组第一驱动脉波至该些第一电极及依序输出与该多组第一驱动脉波同步的多组第二驱动脉波至该些第二电极。

3.如权利要求1或2所述的电容式触控模块，其特征在于，另包含一感测电路，耦接于该些第三电极，用以侦测该些第三电极输出的感测信号。

4.如权利要求2所述的电容式触控模块，其特征在于，其中该多组第一驱动脉波与该多组第二驱动脉波在逻辑上为反相。

5.如权利要求2所述的电容式触控模块，其特征在于，该多组第一驱动脉波与该多组第二驱动脉波在逻辑上为同相。

6.一种侦测电容式触控模块的触控位置的方法，其特征在于，该电容式触控模块包含一第一玻璃层，一第二玻璃层，一设于该第一玻璃层与该第二玻璃层之间的液晶层，一形成于该第一玻璃层与该液晶层之间的第一绝缘层，一形成于该液晶层与该第二玻璃层之间的第二绝缘层，多个沿一第一轴向形成于该液晶层与该第一绝缘层之间的第一电极，多个沿该第一轴向形成于该第二绝缘层与该第二玻璃层之间的第二电极，及多个沿一第二轴向形成于该第一绝缘层与该第一玻璃层之间的第三电极，该方法包含：

依序输出多组第一驱动脉波至该些第一电极；

依序输出与该多组第一驱动脉波同步的多组第二驱动脉波至该些第二电极；及

当依序输出该多组第一驱动脉波至该些第一电极及依序输出该多组第二驱动脉波至该些第二电极时，侦测该些第三电极输出的感测信号；

其中该第一轴向垂直于该第二轴向。

7.如权利要求6所述的侦测电容式触控模块的触控位置的方法，其特征在于，该多组第一驱动脉波与该多组第二驱动脉波在逻辑上为反相。

8.如权利要求6所述的侦测电容式触控模块的触控位置的方法，其特征在于，其中该多组第一驱动脉波与该多组第二驱动脉波在逻辑上为同相。

9.如权利要求6所述的侦测电容式触控模块的触控位置的方法，其特征在于，另包含：

当输出一组第一驱动脉波至一第一电极时，对该些第一电极的其余第一电极输出多个第一低频信号；及

当输出一组第二驱动脉波至一第二电极时，对该些第二电极的其余第二电极输出多个第二低频信号。

10.如权利要求9所述的侦测电容式触控模块的触控位置的方法，其特征在于，该些第一低频信号与该些第二低频信号在逻辑上为反相。

11.如权利要求9所述的侦测电容式触控模块的触控位置的方法，其特征在于，该些第一低频信号与该些第二低频信号在逻辑上为同相。

12.一种显示器，其特征在于，包含：一影像显示层及一电容式触控模块，该电容式触控模块，包含：

一第一玻璃层；

一第二玻璃层；

一液晶层，设于该第一玻璃层与该第二玻璃层之间；

一第一绝缘层，形成于该第一玻璃层与该液晶层之间；

一第二绝缘层，形成于该液晶层与该第二玻璃层之间；

多个第一电极，沿一第一轴向形成于该液晶层与该第一绝缘层之间；

多个第二电极，沿该第一轴向形成于该第二绝缘层与该第二玻璃层之间；

多个第三电极，沿一第二轴向形成于该第一绝缘层与该第一玻璃层之间；及

一驱动电路，耦接于该些第一电极与该些第二电极，用以依序输出多组第一驱动脉波至该些第一电极及依序输出与该多组第一驱动脉波同步的多组第二驱动脉波至该些第二电极；

其中该第一轴向垂直于该第二轴向，该影像显示层设于该第二玻璃层的一侧，用以显示影像。

13.如权利要求12所述的显示器，其特征在于，该电容式触控模块另包含一感测电路，耦接于该些第三电极，用以侦测该些第三电极输出的感测信号。

14.如权利要求12所述的显示器，其特征在于，该多组第一驱动脉波与该多组第二驱动脉波在逻辑上为反相。

15.如权利要求12所述的显示器，其特征在于，该多组第一驱动脉波与该多组第二驱动脉波在逻辑上为同相。