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TWI594161B - 觸控與壓力感測之整合裝置 - Google Patents

觸控與壓力感測之整合裝置 Download PDF

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TWI594161B
TWI594161B TW105116420A TW105116420A TWI594161B TW I594161 B TWI594161 B TW I594161B TW 105116420 A TW105116420 A TW 105116420A TW 105116420 A TW105116420 A TW 105116420A TW I594161 B TWI594161 B TW I594161B
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TW
Taiwan
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touch
pressure
sensing
electrode
signal
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TW105116420A
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李祥宇
金上
林丙村
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速博思股份有限公司
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Publication date
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Priority to CN201710256745.8A priority patent/CN107436708A/zh
Priority to US15/596,456 priority patent/US20170344169A1/en
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Description

觸控與壓力感測之整合裝置
本發明係有關於一種感測裝置，特別是一種觸控與壓力感測之整合裝置。
輕薄短小的行動裝置帶動觸控顯示面板的潮流，且由於觸控的人機界面技術成熟與使用者對3D觸控的操作需求不斷提昇，壓力觸控的技術也隨之推陳出新；習知之壓力觸控顯示面板往往將微機電之壓力感測器置於顯示面板之邊緣或角落，藉以感測面板表面之觸碰壓力，不僅感測器成本高昂且貼合不易。也有以複雜製程製作細微可變形之彈性微結構，增加壓力與變形量之相關性，藉此產生較多的物理量變動以利偵測；故壓力感測觸控面板仍有改善之空間。
為改善上述習知技術之缺點，本發明之目的在於提供一種可針對既有觸控面板提供壓力偵測功能之觸控與壓力感測之整合裝置。
為達成本發明之上述目的，本發明提供一種觸控與壓力感測之整合裝置，包含：一觸控面板，該觸控面板具有複數個觸控電極，複數個導電墊與複數條電極連接線；一壓力電極層，包含至少一壓力感應電極；一彈性介電材料層，位於該壓力電極層之一側；一軟性電路板，電性連接該觸控面板及該壓力電極層；一觸控偵測積體電路位於該軟性電路板；一壓力偵測積體電路位於 該軟性電路板，且包含至少一電容偵測電路與複數個開關電路；於觸控偵測時序，該複數個觸控電極經由該壓力偵測積體電路內之複數個開關電路電氣連接至該觸控偵測積體電路作觸控操作；於壓力偵測時序，該複數個觸控電極經由該壓力偵測積體電路內之複數個開關電路電氣連接至該壓力偵測積體電路之電容偵測電路作壓力偵測操作。
10a‧‧‧觸控裝置
10‧‧‧觸控與壓力感測之整合裝置
100‧‧‧上基板
100a‧‧‧第一表面
100b‧‧‧第二表面
150‧‧‧互電容觸控電極層
110‧‧‧第一觸控電極
120‧‧‧第二觸控電極
130‧‧‧絕緣層
20a,20‧‧‧觸控面板
22a,22‧‧‧導電墊
24a,24‧‧‧電極連接線
25‧‧‧彈性介電材料層
30‧‧‧壓力電極層
TE1~TEn‧‧‧觸控電極
PE1,PE2‧‧‧壓力感應電極
80a‧‧‧軟性電路板
80‧‧‧軟性電路板
50‧‧‧電容偵測電路
52‧‧‧電容激勵驅動電路
520‧‧‧訊號源
522‧‧‧驅動器
53‧‧‧直流參考訊號源
54‧‧‧電容讀取電路
56‧‧‧同相放大器
59‧‧‧反相放大器
Vref‧‧‧直流參考電壓
VRX‧‧‧觸控感應訊號
VTX‧‧‧觸控發射訊號
Vs‧‧‧第一電容感應激勵訊號
Vp‧‧‧第二電容感應激勵訊號
Vp1‧‧‧遮蔽訊號
Vc1‧‧‧觸控感應訊號
Vc2‧‧‧壓力感應訊號
Vo‧‧‧對應激勵訊號
542‧‧‧第一阻抗
522a‧‧‧第二阻抗
522b‧‧‧第三阻抗
540‧‧‧差動放大器
544‧‧‧第一電容
60‧‧‧感應電極
62‧‧‧第一雜散電容
64‧‧‧第二雜散電容
540a,540b‧‧‧輸入端
540c‧‧‧輸出端
600a,600‧‧‧主機
500‧‧‧壓力偵測積體電路
700a,700‧‧‧觸控偵測積體電路
圖1為一觸控裝置之示意圖。
圖2為說明本發明觸控與壓力感測整合裝置之示意圖。
圖3為說明本發明整合裝置於觸控偵測時序之操作示意圖。
圖4為說明本發明整合裝置於壓力偵測時序之操作示意圖。
圖5A說明依據一實施例本發明整合裝置於觸控偵測之施加訊號示意圖。
圖5B說明依據另一實施例本發明整合裝置於觸控偵測之施加訊號示意圖。
圖6說明依據一實施例本發明整合裝置之電極部份上視圖。
圖7A說明依據一實施例本發明整合裝置於壓力偵測之施加訊號示意圖。
圖7B說明本發明整合裝置之電極部份施加訊號之上視圖。
圖8A-8C為說明依據其他實施例本發明整合裝置於壓力偵測之施加訊號示意圖。
圖9為說明依據另一實施例之觸控電極上視圖。
圖10A及10B為說明本發明之整合裝置使用互電容式觸控面板之上視圖。
圖11A-11C分別說明圖10A整合裝置於觸控及壓力偵測時之施加訊號示意圖。
圖12說明本發明自電容偵測電路之詳細電路圖。
有關本發明的詳細說明及技術內容，請參閱以下的詳細說明和附圖說明如下，須知附圖與詳細說明僅作為說明之用，並非用於限制本發明之權利範圍。
請參考圖1，為一觸控裝置10a之示意圖，該觸控裝置10a包含一觸控面板20a、位於一軟性電路板80a上之一觸控偵測積體電路(IC)700a，該觸控裝置10a之軟性電路板80a係電性連接到一主機600a，以接受來自主機600a之指令，或是將觸控偵測結果傳送到主機600a。再者，此觸控面板20a包含複數導電墊22a及電極連接線24a；該觸控面板20a上具有複數之觸控電極TE1~TEn，分別電連接到對應之電極連接線22a，再經由對應之導電墊24a電連接到軟性電路板80a，進而將觸控感應訊號傳送到觸控偵測積體電路700a處理。
然而，隨著電子產品逐漸需求壓力感測，上述之觸控裝置10a已經不敷使用，如果在導入壓力偵測之新功能時能夠利用既有之觸控裝置10a或是觸控偵測積體電路700a，則可大福縮小研發時程與失敗風險，避免研發經費之浪費及產品成本提高。
參考圖2，為說明本發明觸控與壓力感測之整合裝置10(以下簡稱整合裝置10)之示意圖，該整合裝置10包含一觸控面板20、一壓力電極層30、一軟性電路板80、一觸控偵測積體電路700、一壓力偵測積體電路500。該觸控面板20及該壓力電極層30透過複數導電墊22及電極連接線24而電連接到該軟性 電路板80，進而電連接到該壓力偵測積體電路500。配合參見圖5A，該觸控面板20包含一上基板100(具有一第一表面100a及一第二表面100b)、複數個觸控電極(如此圖所示之觸控電極TE1~TE9)位於該第二表面100b上。該整合裝置10更包含一彈性介電材料層25，位於該觸控面板20及該壓力電極層30之間。
參見圖3，為說明本發明整合裝置10於觸控偵測時序之操作示意圖。於觸控偵測時序，該複數個觸控電極TE1~TEn經由該壓力偵測積體電路500內之複數個開關電路580a,580b電氣連接至該觸控偵測積體電路700作觸控操作。復配合參考圖5A，於觸控偵測時序，該觸控偵測積體電路700依序或是隨機將一第一電容感應激勵訊號(觸控電容感應激勵訊號)Vs施加到選定之一觸控電極(例如觸控電極TE4)。此外，該觸控偵測積體電路700也產生與第一電容感應激勵訊號Vs同相位之輔助訊號(auxiliary signal)Va，此輔助訊號Va施加於壓力電極層30中相對的至少一個壓力感應電極(詳見後述)。由於在相對的至少一個壓力感應電極施加與第一電容感應激勵訊號Vs同相位之訊號，等效上即可在對應選定觸控電極TE4與相對的至少一個壓力感應電極之間產生沒有電壓差或是幾乎沒有電壓差的狀態，亦即不會有電容產生或是僅有微量電容產生(不至於影響觸控感測結果之微量電容)，即可避免在偵測對應選定觸控電極TE4之觸控操作時，因為彈性介電材料層25受壓翹曲而產生電容的干擾，同時亦阻絕了經由壓力感應電極與接地點間電容並聯效應引發之干擾。再者，雖然未明確繪示於圖5A，但是觸控偵測積體電路700係經由壓力偵測積體電路500內之複數個開關電路580a,580b而傳送第一電容感應激勵訊號Vs到選定之觸控電極TE4，及傳送輔助訊號Va到相對的至少一個壓力感應電極，且接收來自選定觸控電極TE4之觸控感應訊號Vc1。
配合參見圖6，為依據本發明一實施例之整合裝置10之部份上視圖，主要繪示觸控電極TE1~TE8,TEn及壓力感應電極PE1,PE2之分布狀況。如 此圖所示，壓力電極層30包含兩個壓力感應電極PE1,PE2，且每一觸控電極TE1~TE8,TEn都相對於至少一個壓力感應電極PE1或是PE2，此處所謂之相對，為由投影角度觀之，每一觸控電極TE1~TE8,TEn都與至少一個壓力感應電極PE1或PE2部份重疊，或是鄰近至少一個壓力感應電極PE1或PE2，以達成前述的防止介電材料層25受壓翹曲而產生電容的干擾之影響。例如對於上述之選定觸控電極TE4而言，其相對的壓力感應電極即為壓力感應電極PE1。若觸控電極之面積大於壓力感應電極，則每一觸控電極則可能對應多個壓力感應電極。因此上述之範例僅為說明本發明之一具體實施方式，而非對於本發明之限制。
參見圖5B，為依據本發明另一實施例之整合裝置10於觸控偵測時序之操作示意圖。該觸控偵測積體電路500除了依序或是隨機將一第一電容感應激勵訊號(觸控電容感應激勵訊號)Vs施加到選定之一觸控電極(例如觸控電極TE4)外，尚且將與第一電容感應激勵訊號Vs同相位之反射訊號Vr施加於該選定的第一觸控電極TE4周遭之觸控電極，例如觸控電極TE3,TE5，以使感應電力線更集中在該選定的觸控電極TE4，增加感應之靈敏度。再者，雖然未明確繪示於圖5B，但是觸控偵測積體電路700也係經由壓力偵測積體電路500內之複數個開關電路580a,580b而傳送第一電容感應激勵訊號Vs、輔助訊號Va及反射訊號Vr，且接收來自選定觸控電極TE4之觸控感應訊號Vc1。復參見圖3，於上述圖5A,5B之操作中，輔助訊號Va也可由壓力偵測積體電路500施加到壓力感應電極上。
參見圖4，為說明本發明整合裝置10於壓力偵測時序之操作示意圖。於壓力偵測時序，該複數個觸控電極TE1~TEn經由該壓力偵測積體電路500內之複數個開關電路580a電氣連接至該壓力偵測積體電路500之電容偵測電路50作壓力偵測操作。再者，該壓力偵測積體電路500輸出控制訊號予該觸控偵測積體電路700，俾便中斷或暫停該觸控偵測積體電路700的觸控操作；或者，該 壓力偵測積體電路500之虛擬觸控訊號對應電路590輸出複數個虛擬觸控訊號予該觸控偵測積體電路700。
配合參考圖7A及圖7B，為說明本發明之整合裝置10用於壓力感測之操作狀況。本發明之整合裝置10的壓力感測階段，例如可以延續如圖3及圖5A所示之觸控感測操作階段之後立即進行；更具體而言，此壓力感測可在選定觸控電極TE4進行完觸控感測後，對於和選定觸控電極TE4相對的壓力感應電極(例如圖6所示之壓力感應電極PE1)進行或是所有壓力感應電極進行。復參見圖6，與選定觸控電極TE4相對的壓力感應電極為壓力感應電極PE1，因此如圖7A所示，壓力偵測積體電路500之電容偵測電路50對於壓力感應電極PE1施加一用於壓力感測之第二電容感應激勵訊號(壓力電容感應激勵訊號)Vp。此電容偵測電路50具有一同相放大器56，該同相放大器56之增益值較佳為一，可對於此第二電容感應激勵訊號Vp做同相放大以產生遮蔽訊號Vp1，此遮蔽訊號Vp1係施加到非選定的觸控電極TE1~TE3,TE5~TE9及TEn(參見圖6)，亦即除了選定觸控電極TE4外之至少部份其他觸控電極。再者，此整合裝置10之電容偵測電路50具有一直流參考訊號源53，可產生一對應激勵訊號Vo施加於選定觸控電極TE4，此對應激勵訊號Vo施加方式可為依序或是隨機。參見圖7B，為說明本發明整合裝置10之部份上視圖，主要繪示觸控電極TE1~TE8,TEn及壓力感應電極PE1,PE2之分布狀況及對應用於壓力感測之第一電容感應激勵訊號Vp、遮蔽訊號Vp1、及對應激勵訊號Vo訊號施加狀況。復配合參見圖7A，在進行壓力感測時，係將與電容感應激勵訊號Vp同相之遮蔽訊號Vp1施加到非選定的觸控電極(亦即非為選定觸控電極TE4之至少部份觸控電極)，以遮蔽來自手指操作之電容變化，提高壓力感測精確度。再者，係將一具有預定位準之對應激勵訊號Vo施加到選定觸控電極TE4，以增強相對之壓力感應電極PE1的壓力感測靈敏度。 電容偵測電路50之電容讀取電路54可在檢測點P讀取來自壓力感應電極PE1之壓力感應訊號Vc2，即可精確地判斷是否有按壓動作與壓力之大小。
參見圖8A-8C，為依據本發明其他實施例之整合裝置10用於壓力感測之操作狀況。圖8A之實施例類似於圖7A所示實施例，但是電容偵測電路50中用於產生遮蔽訊號Vp1之同相放大器56輸入係不連接到電容讀取電路54之輸入點，例如可直接連接到訊號源520，以避免來自電容讀取電路54輸入點之壓力感應訊號Vc2之影響。圖8B之實施例類似於圖7A所示實施例，但是係以反相放大器59產生與第二電容感應激勵訊號Vp反相之訊號，以作為對應激勵訊號Vo之訊號源；同樣可以達成增強相對之壓力感應電極PE1的壓力感測靈敏度之效果。圖8C之實施例類似於圖8A所示實施例，但是也是以反相放大器59產生與第二電容感應激勵訊號Vp反相之訊號，以作為對應激勵訊號Vo之訊號源；同樣可以達成避免來自電容讀取電路54輸入點之壓力感應訊號Vc2之影響及增強相對之壓力感應電極PE1的壓力感測靈敏度之效果。
圖9為依據本發明另一實施例之觸控電極之上視圖，與圖6之範例相比較，觸控電極TE1-TE11也可為彼此交錯之三角形，例如等腰三角形、直角三角形等。
此外，在上述實施例中，第一電容感應激勵訊號(觸控電容感應激勵訊號)Vs及第二電容感應激勵訊號(壓力電容感應激勵訊號)Vp係一交變訊號，如一弦波，方波，三角波或梯形波；該第一或第二電容感應感應激勵訊號亦可為一電流源。該對應感應激勵訊號Vo係一直流參考訊號(例如一零電位訊號)或一與該壓力電容感應激勵訊號Vp反相位之交變訊號。
參考圖10A，為說明本發明之另一實施例之整合裝置10示意圖，該圖示主要繪示出觸控面板20為互電容式觸控面板。同時並參考圖11A，此整合裝置10包含由上至下之觸控面板20、彈性介電材料層25、及壓力電極層30。該 觸控面板20包含由上至下之上基板100(具有一第一表面100a及一第二表面100b)及互電容觸控電極層150。該互電容觸控電極層150包含複數個沿第一方向設置的第一觸控電極110(例如此圖所示之第一觸控電極XE1~XE8)、複數個沿第二方向設置的第二觸控電極120及一絕緣層130，但是須知此圖所示僅為一側視疊層示意圖，因此第一觸控電極110之數量及分布方式不限於此。該些第一觸控電極110係設置於該上基板100之第二表面100b上，且該些第二觸控電極120係設置於該絕緣層130背對該上基板100之一側，亦即相較於該絕緣層130設置且更遠離上基板100。該些第一觸控電極110及該些第二觸控電極120係將該絕緣層130夾置其間，且該些第一觸控電極110係透過該絕緣層130以和整合裝置10其他部份(例如電容偵測電路50，詳見後述)電氣連接。該壓力電極層30係設置於該互電容觸控電極層150背對該保護層100之一側。
復參見圖10A，其主要繪示該上基板100、該些第一觸控電極110、該些第二觸控電極120、及該壓力電極層(包含壓力感應電極PE1及PE2)由上視之分布狀況；然在此須知此圖示並未限定該些元件之尺寸關係，而是為了更清楚顯示該些元件之平面配置而故意使其彼此錯開而更易說明。此外該整合裝置10尚且包含位在軟性電路板80上之一觸控偵測積體電路700及一壓力偵測積體電路500，該壓力偵測積體電路500包含一電容偵測電路(例如為一自電容偵測電路，未圖示)。於本實施例中，該些第一觸控電極110(如圖所示之XE1~XE6)為沿第一方向設置，且第一觸控電極110之數量及分布方式不限於此；再者，該些第二觸控電極120(如圖所示之YE1~YE4)為沿第二方向設置，且第二觸控電極120之數量及分布方式不限於此，其中該第一方向與該第二方向約略垂直。該整合裝置10更電性連接至一主機600，以接受來自主機600之指令，或是將觸控/壓力測結果傳送到主機600做進一步處理。
圖11A說明依據圖10A之整合裝置10用於觸控感測之操作狀況；其中第一觸控電極110為感測電極，用以偵測其上是否有手指觸控；而第二觸控電極120為驅動電極。該觸控偵測積體電路700先選定一或多個第二觸控電極120及一或多個第一觸控電極110作觸控偵測。下面說明即以多個選定第二觸控電極120及多個選定第一觸控電極110作為說明，但是須知本發明之概念也可應用於選定單一第二觸控電極120及單一第一觸控電極110之狀況。在觸控偵測階段，觸控偵測積體電路700透過壓力偵測積體電路500內之複數個開關電路580a,580b電氣連接到選定第一觸控電極110及選定第二觸控電極120。此觸控偵測積體電路700依序或是隨機將觸控發射訊號VTX發送到選定第二觸控電極120且依序或是隨機接收選定第一觸控電極110上之觸控感應訊號VRX之際，同時將一直流參考電壓Vref(例如一零電位電壓)施加於該至少一個的壓力感應電極(如圖10A所示之壓力感應電極PE2)，以減少或是完全消除彈性介電材料層25翹曲或是變形對於觸控感測的影響。藉由偵測觸控感應訊號VRX，即可知道對應第一觸控電極110及第二觸控電極120之交叉位置上是否有觸控操作，例如圖10A所示，當施加觸控發射訊號VTX至第二觸控電極YE2並自第一觸控電極XE4接收一觸控感應訊號VRX，便可偵知該交叉處之觸控點T是否有觸碰發生。此外，如圖11A所示，此直流參考電壓Vref也可由壓力偵測積體電路500提供。
圖11B說明依據圖10A之整合裝置10用於壓力感測之操作狀況；此實施例可在圖11A之觸控感測後進行。復配合參見圖10A，該壓力偵測積體電路500(例如包含一自電容偵測電路)施加一第二電容感應激勵訊號Vp至對應於選定第一觸控電極之壓力感測電極PE2；依序或是隨機將對應激勵訊號Vo送至選定之第一觸控電極(例如第一觸控電極XE4)，該對應激勵訊號Vo也可同時或另行依序或是隨機施加至選定之第二觸控電極120(例如第二觸控電極YE2)；且將遮蔽訊號Vp1施加到非選定的第一觸控電極XE1~XE3，XE5~XE8(或是選定之 第一觸控電極XE4附近之至少部份第一觸控電極)及/或非選定之第二觸控電極120(例如第二觸控電極YE1，YE3，YE4)，以遮蔽來自手指之干擾。上述說明中，第二電容感應激勵訊號Vp係一交變訊號，如一弦波，方波，三角波或梯形波；再者，該第二電容感應激勵訊號Vp亦可為一電流源。對應激勵訊號Vo係為與第二電容感應激勵訊號Vp反相之訊號，或是一直流參考訊號(例如一零電位訊號)。遮蔽訊號Vp1係為與第二電容感應激勵訊號Vp同相之訊號。
圖11C說明依據另一實施例的圖10A之整合裝置10用於壓力感測之操作狀況。此整合觸控與壓力感測之裝置10類似圖11B實施例，在進行壓力感測時，電容偵測電路50施加一直流參考電壓Vref至非選定的第一觸控電極XE1~XE3,XE5~XE8，及/或非選定之第二觸控電極120(例如第二觸控電極YE1，YE3，YE4)，以遮蔽來自手指之干擾，其中該直流參考電壓Vref可為一零電位電壓。
復配合參見圖10B，為依據本發明另一實施例之整合裝置10之上視圖，且此整合裝置10之觸控面板20也為互電容式觸控面板。第一觸控電極110為沿第一方向設置，即如圖所示之第一至第五行(TX1~TX5)第一觸控電極XE11~XE13、XE21~XE23、XE31~XE33、XE41~XE43、XE51~XE53，且同行之該些第一觸控電極110以一導體跨橋112兩兩互相連接。第二觸控電極120為沿第二方向設置，即如圖所示之第一至第三列(RX1~RX3)第二觸控電極YE11~YE15、YE21~YE25、YE31~YE35，且同列之該些第二觸控電極120以一導體跨橋122兩兩互相連接。再者，導體跨橋112及導體跨橋122有絕緣層(未圖示)隔離以避免短路，該等導體跨橋係金屬或ITO(銦錫氧化物)。
請參考圖12，其係為本發明之一具體實例之自電容偵測電路之示意圖。該電容偵測電路50可為圖示之自電容偵測電路且包含一電容激勵驅動電路52及一電容讀取電路54，以偵測電容讀取點P之電容變化值。該電容激勵驅動 電路52包含一訊號源520、一驅動器522(包含第二阻抗522a及第三阻抗522b)。該電容讀取電路54包含一差動放大器540、一第一阻抗542及一第一電容544，以偵測一感應電極60上之電容變化，此感應電極60有附帶之第一雜散電容62及一第二雜散電容64。
該訊號源520電性連接至該第一阻抗542及該第二阻抗522a；該第一阻抗542電性連接至該第一電容544；該第一電容544電性連接至該差動放大器540之該第一輸入端540a；該第二阻抗522a電性連接至該差動放大器540之該第二輸入端540b；該感應電極60經由該電容偵測電路50之一接點而連接至該第二阻抗522a及該差動放大器540之該第二輸入端540b；該第一雜散電容62電性連接至該接腳；該第二雜散電容64電性連接至該感應電極60。
在圖12所示之自電容偵測電路50中，該感應電極60係感應手指或各類導體或物件之觸碰而接收一觸控訊號；該訊號源520係一週期性之輸入訊號至該第三阻抗522b，且該第一阻抗542之阻抗值等於該第二阻抗522a之阻抗值；該差動放大器540係依據該輸入訊號及該觸控訊號使得該輸出端540c輸出差動放大後之一觸控訊號，該第一電容544之電容值等於該第一雜散電容62及該第二雜散電容64並聯之電容值，當手指或各類導體或物件接近該感應電極60時，該第二雜散電容64之電容值會改變以使得該第一輸入端540a及該第二輸入端540b之電壓值不同，經由該差動放大器540差動放大之後，該輸出端540c輸出放大後之該觸控訊號，透過量測該差動放大器540之輸出變化，以分辨該感應電極60所產生之微量電容值改變，可以有效排除電路、電源等雜訊所造成的干擾，並量測到微量電容值改變。此外，此電容偵測電路50(亦即一自電容偵測電路)之更完整細節可參見同一申請人之發明I473001微量阻抗變化檢測裝置所揭露之自電容偵測電路技術。
於上述各實施例及偵測時序中，該上基板100係一玻璃基板、一高分子材料之薄膜基板、或是一硬質的塗佈層，用以保護觸控電極層免於刮擦、觸碰與水氣的損壞。該彈性介電材料層25包含一彈性膠質材料，該彈性膠質材料遇壓力時體積壓縮變形，並於除去壓力時回復原有的體積與形狀，該彈性介電材料層25例如可為(但是不限於)聚二甲基矽氧烷(Polydimethylsiloxane，PDMS)材料或一光學膠。該彈性介電材料層25除了如上述實施例是介於該觸控面板20與該壓力電極層30之間，亦可設置於該壓力電極層30背對該觸控面板20之一側。壓力電極層30係一顯示螢幕的靜電保護層，共同電壓層，陰極層；或是一顯示螢幕中由導電材料形成之偏光層。
然以上所述者，僅為本發明之較佳實施例，當不能限定本發明實施之範圍，即凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾等，皆應仍屬本發明之專利涵蓋範圍意圖保護之範疇。本發明還可有其它多種實施例，在不背離本發明精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員當可根據本發明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬於本發明所附的權利要求的保護範圍。綜上所述，當知本發明已具有產業利用性、新穎性與進步性，又本發明之構造亦未曾見於同類產品及公開使用，完全符合發明專利申請要件，爰依專利法提出申請。
10‧‧‧觸控與壓力感測之整合裝置
20‧‧‧觸控面板
22‧‧‧導電墊
24‧‧‧電極連接線
30‧‧‧壓力電極層
TE1~TEn‧‧‧觸控電極
500‧‧‧壓力偵測積體電路
600‧‧‧主機
700‧‧‧觸控偵測積體電路
80‧‧‧軟性電路板

Claims (11)

  1. 一種觸控與壓力感測之整合裝置，包含：一觸控面板，該觸控面板具有複數個觸控電極，複數個導電墊與複數條電極連接線；一壓力電極層，包含至少一壓力感應電極；一彈性介電材料層，位於該壓力電極層之一側；一軟性電路板，電性連接該觸控面板及該壓力電極層；一觸控偵測積體電路位於該軟性電路板；一壓力偵測積體電路位於該軟性電路板，且包含至少一電容偵測電路與複數個開關電路；於觸控偵測時序，該複數個觸控電極經由該壓力偵測積體電路內之複數個開關電路電氣連接至該觸控偵測積體電路作觸控操作；於壓力偵測時序，該複數個觸控電極經由該壓力偵測積體電路內之複數個開關電路電氣連接至該壓力偵測積體電路之電容偵測電路作壓力偵測操作；其中於壓力偵測時序，該電容偵測電路將一壓力電容感應激勵訊號施加於該至少一壓力感應電極並自該壓力感應電極輸入一壓力感應訊號，俾作壓力偵測操作。
  2. 如請求項1所述之觸控與壓力感測之整合裝置，其中該電容偵測電路係一自電容偵測電路。
  3. 如請求項1所述之觸控與壓力感測之整合裝置，其中於壓力偵測時序，該壓力偵測積體電路輸出複數個虛擬觸控訊號予該觸控偵測積體電路。
  4. 如請求項1所述之觸控與壓力感測之整合裝置，其中於壓力偵測時序，該壓力偵測積體電路輸出控制訊號予該觸控偵測積體電路，俾便中斷或暫停該觸控偵測積體電路的觸控操作。
  5. 如請求項1所述之觸控與壓力感測之整合裝置，其中該壓力電容感應激勵訊號係一交變訊號或一電流源。
  6. 如請求項1所述之觸控與壓力感測之整合裝置，其中該電容偵測電路依序或隨機將一對應激勵訊號施加於選定之該觸控電極。
  7. 如請求項6所述之觸控與壓力感測之整合裝置，其中該對應激勵訊號係一直流參考訊號或一與該壓力電容感應激勵訊號反相位之交變訊號。
  8. 如請求項7所述之觸控與壓力感測之整合裝置，其中該直流參考訊號係一零電位訊號。
  9. 如請求項6所述之觸控與壓力感測之整合裝置，其中該電容偵測電路於壓力偵測操作時更將一與該壓力電容感應激勵訊號同相位之反射訊號施加於非選定的觸控電極。
  10. 如請求項1所述之觸控與壓力感測之整合裝置，其中該壓力電極層係一顯示螢幕的靜電保護層。
  11. 如請求項1所述之觸控與壓力感測之整合裝置，其中該壓力電極層係一顯示螢幕中由導電材料形成之偏光層。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10545620B1 (en) * 2018-07-19 2020-01-28 Superc-Touch Corporation Hovering and touch sensing apparatus with auxiliary capacitance-exciting signal
KR20230087188A (ko) * 2021-12-09 2023-06-16 엘지디스플레이 주식회사 터치 디스플레이 장치

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160008302A (ko) * 2014-07-14 2016-01-22 삼성전기주식회사 다축 입력 디바이스 및 다축 입력 장치
KR102417018B1 (ko) * 2014-08-26 2022-07-05 엘지디스플레이 주식회사 터치 패널의 구동 장치
US9779676B2 (en) * 2014-09-30 2017-10-03 Apple Inc. Integrated touch sensor and force sensor for an electronic device
JP6441168B2 (ja) * 2015-05-29 2018-12-19 株式会社ジャパンディスプレイ センサ付き表示装置
CN105068695A (zh) * 2015-09-11 2015-11-18 京东方科技集团股份有限公司 具有压力检测功能的触控显示面板、显示装置及驱动方法
TWM520681U (zh) * 2016-01-18 2016-04-21 速博思股份有限公司 整合觸控與壓力感測之裝置
TWM522410U (zh) * 2016-01-18 2016-05-21 速博思股份有限公司 電容式壓力感測裝置
TWM522414U (zh) * 2016-02-05 2016-05-21 速博思股份有限公司 具多層電極結構之高精確度觸壓感應裝置

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