TWI707265B - 內嵌式電容觸控面板 - Google Patents
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Abstract
一種內嵌式電容觸控面板,包含基板、顯示層、第一間隔層、顯示電極、封裝層、至少一觸控感測電極、間距感測電極及絕緣層。顯示層及第一間隔層形成於基板上方且彼此分隔。顯示電極形成於顯示層與第一間隔層上方。封裝層相對於基板而設置於顯示電極上方。觸控感測電極形成於封裝層下方且位於顯示電極上方。間距感測電極形成於封裝層下方且位於顯示電極上方且與觸控感測電極彼此分隔。形成於封裝層與間距感測電極之間的階段層及/或形成於顯示電極下方的第二間隔層,使得間距感測電極與顯示電極的距離小於觸控感測電極與顯示電極之間的距離。
Description
本發明係與顯示裝置有關,尤其是關於一種內嵌式電容觸控面板。
一般而言,相較於Out-cell或On-cell觸控面板,內嵌式(In-cell)觸控面板可達到最薄化的觸控面板設計。
然而,就內嵌式電容觸控面板而言,由於觸控感測電極與顯示電極(例如陰極)較為接近,當內嵌式電容觸控面板受到外力而導致觸控感測電極與顯示電極的間距改變時,會形成相當大的電容變化量。一旦此電容變化量與手指觸碰造成的電容感應量相近,將會難以分辨究竟是手指觸碰或觸控感測電極與顯示電極的間距改變所造成,導致觸控感測上之困難。
如圖1所示,於傳統的內嵌式電容觸控面板1中,觸控感測電極TE1~TE2設置於封裝層ENC之下方,並藉由絕緣層ISO與下方的顯示電極(例如陰極)CA彼此分離。此時,觸控感測電極TE1~TE2與顯示電極CA之間的距離H1主要由間隔層(Spacer)PS所決定。觸控感測電極TE1~TE2與顯示電極CA之間形成的電容值為Cb1。
如圖2所示,當使用者的手指FIN觸碰到內嵌式電容
觸控面板1且其觸碰的位置對應於觸控感測電極TE1時,手指FIN與觸控感測電極TE1之間形成的電容值為Cb2。此時,觸控感測電極TE1所感測到的電容值為Cb1與Cb2之和。藉此,觸控感測電極TE1可判斷手指FIN觸碰到內嵌式電容觸控面板1上對應於觸控感測電極TE1的位置,而未被觸碰到的觸控感測電極TE2,其感測到的電容值仍為Cb1。
請參照圖3A及圖3B,圖3A繪示內嵌式電容觸控面板之複數個觸控感測電極的示意圖;圖3B分別繪示圖3A中之該些觸控感測電極所感測到的電容感應量。如圖3A及圖3B所示,由於手指FIN觸碰內嵌式電容觸控面板1的位置P1係對應於觸控感測電極TE1,所以觸控感測電極TE1所感測到的電容感應量150明顯大於其他觸控感測電極所感測到的電容感應量。藉由偵測該些電容感應量,可以判斷出手指觸碰的位置。
然而,如圖4所示,若使用者的手指FIN觸碰到內嵌式電容觸控面板1時施加較大的外力F1,導致間隔層PS受到壓縮無法維持原本的高度,使得觸控感測電極TE1與顯示電極CA之間的距離由原本的H1縮短為H2,因而導致觸控感測電極TE1與顯示電極CA之間形成的電容值由原本的Cb1增加為Cb1’,亦即Cb1’>Cb1。
此時,如圖5A及圖5B所示,若手指FIN按壓內嵌式電容觸控面板1的位置P2係對應於觸控感測電極TE1,由於Cb1增加至Cb1’,觸控感測電極TE1所感測到的電容感應量會增加至250之外,連未被手指FIN按壓之相鄰的觸控感測電極TE2所感測到的電
容感應量,亦有可能因為間距改變而增加至113,很可能會導致手指FIN的觸碰位置之誤判,亟待改善。
此外,如圖6所示,當內嵌式電容觸控面板1撞擊到物體或摔落到地面時,其所受的外力F2亦可能壓縮間隔層PS而使得觸控感測電極TE1與顯示電極CA之間的距離由原本的H1縮短為H2,因而導致觸控感測電極TE1與顯示電極CA之間形成的電容值由原本的Cb1增加為Cb1’,亦即Cb1’>Cb1。
此時,由於下壓或撞擊造成的間距改變而導致的電容變化量可能與手指正常觸控時的電容感測量接近,如圖7A及圖7B所示,若受下壓或撞擊的外力F2作用之位置P3係對應於觸控感測電極TE1,除了主要作用位置的觸控感測電極TE1所感測到的電容感應量會增加至120之外,連未直接受外力F2作用之相鄰的觸控感測電極TE2,亦可能因間距改變使所感測到的電容感應量增加至113,很可能會導致在手指並未觸控時誤判有手指觸控之情事發生,亟待改善。
有鑑於此,本發明提出一種內嵌式電容觸控面板,以有效解決先前技術所遭遇到之上述問題。
根據本發明之一具體實施例為一種內嵌式電容觸控面板。於此實施例中,內嵌式電容觸控面板包含基板、顯示層、第一間隔層、顯示電極、封裝層、至少一觸控感測電極、間距感測電極及絕緣層。顯示層形成於基板上方。第一間隔層形成於基
板上方且與顯示層彼此分隔。顯示電極形成於顯示層與第一間隔層上方。封裝層相對於基板而設置於顯示電極上方。該至少一觸控感測電極形成於封裝層下方且位於顯示電極上方。間距感測電極形成於封裝層下方且位於顯示電極上方。間距感測電極與該至少一觸控感測電極彼此分隔。絕緣層形成於封裝層、該至少一觸控感測電極及間距感測電極下方且位於顯示電極上方。
於一實施例中,顯示層係為有機發光二極體層。
於一實施例中,顯示電極係為顯示層之陰極或陽極。
於一實施例中,間距感測電極的面積遠小於該至少一觸控感測電極的面積。
於一實施例中,內嵌式電容觸控面板進一步包含階段層。階段層形成於封裝層與間距感測電極之間且與該至少一觸控感測電極彼此分隔。
於一實施例中,間距感測電極與其下方的顯示電極之間的距離小於該至少一觸控感測電極與其下方的顯示電極之間的距離。
於一實施例中,當內嵌式電容觸控面板受外力影響時,間距感測電極對其下方的顯示電極的電容變化比例大於該至少一觸控感測電極對其下方的顯示電極的電容變化比例。
於一實施例中,內嵌式電容觸控面板進一步包含第二間隔層,形成於基板上方且與顯示層及第一間隔層彼此分隔,第二間隔層對應於間距感測電極而位於間距感測電極下方,顯示
電極亦形成於第二間隔層上方。
於一實施例中,第二間隔層之高度小於第一間隔層之高度,致使位於間距感測電極下方的絕緣層與位於第二間隔層上方的顯示電極之間有一空隙。
於一實施例中,內嵌式電容觸控面板進一步包含第二間隔層,形成於基板上方且與顯示層及第一間隔層彼此分隔,第二間隔層對應於間距感測電極而位於間距感測電極下方,顯示電極亦形成於第二間隔層上方。
於一實施例中,第二間隔層之高度小於第一間隔層之高度,致使位於間距感測電極下方的絕緣層與位於第二間隔層上方的顯示電極之間有一空隙。
於一實施例中,該至少一觸控感測電極包含第一觸控感測電極及第二觸控感測電極。間距感測電極係位於第一觸控感測電極與第二觸控感測電極之間且間距感測電極與第一觸控感測電極及第二觸控感測電極彼此分隔。
於一實施例中,內嵌式電容觸控面板進一步包含偏光層及保護玻璃層。偏光層形成於封裝層上方。保護玻璃層形成於偏光層上方。
相較於先前技術,根據本發明之內嵌式電容觸控面板利用間距感測電極偵測觸控感測電極與顯示電極之間的距離變化,使得觸控感測電極能夠明確區分其感測到的電容變化係來自於手指按壓或是顯示電極與觸控感測電極的間距改變所造成,藉
以有效避免先前技術的觸控誤判之情事發生。
關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。
1、2、3、4‧‧‧內嵌式電容觸控面板
SUB‧‧‧基板
OLED‧‧‧顯示層
PDL‧‧‧像素界定層
PS‧‧‧間隔層
CA‧‧‧顯示電極
ISO‧‧‧絕緣層
TE1~TE2‧‧‧觸控感測電極
ENC‧‧‧封裝層
POL‧‧‧偏光層
CL‧‧‧保護玻璃層
H1‧‧‧距離
Cb1‧‧‧電容值
Cb2‧‧‧電容值
FIN‧‧‧手指
P1‧‧‧位置
Cb1’‧‧‧電容值
H2‧‧‧距離
F1‧‧‧下壓力
P2‧‧‧位置
F2‧‧‧外力
P3‧‧‧位置
HP1‧‧‧距離
Cbp1‧‧‧電容值
ST‧‧‧階段層
GSE‧‧‧間距感測電極
H1’‧‧‧距離
HP1’‧‧‧距離
Cbp1’‧‧‧電容值
PS1‧‧‧第一間隔層
PS2‧‧‧第二間隔層
GAP1‧‧‧空隙
GAP2‧‧‧空隙
圖1繪示傳統的內嵌式電容觸控面板之疊層結構的示意圖。
圖2繪示傳統的內嵌式電容觸控面板受到手指觸碰的示意圖。
圖3A繪示內嵌式電容觸控面板之複數個觸控感測電極中之一觸控感測電極受手指觸碰的示意圖;圖3B分別繪示圖3A中之該些觸控感測電極所感測到的電容值。
圖4繪示手指觸碰到傳統的內嵌式電容觸控面板時施加外力的示意圖。
圖5A繪示內嵌式電容觸控面板之複數個觸控感測電極中之一觸控感測電極受手指觸碰且施加外力的示意圖;圖5B分別繪示圖5A中之該些觸控感測電極所感測到的電容值。
圖6繪示當內嵌式電容觸控面板撞擊到物體或摔落到地面時受到外力作用的示意圖。
圖7A繪示內嵌式電容觸控面板之複數個觸控感測電極中之一觸控感測電極受撞擊或摔落之外力作用的示意圖;圖7B分別繪示圖7A中之該些觸控感測電極所感測到的電容值。
圖8繪示根據本發明之第一較佳具體實施例中之內
嵌式電容觸控面板之疊層結構的示意圖。
圖9繪示在相鄰的觸控感測電極之間設置間距感測電極且間距感測電極的面積遠小於觸控感測電極的面積的示意圖。
圖10繪示圖8的內嵌式電容觸控面板受到手指觸碰的示意圖。
圖11繪示根據本發明之第二較佳具體實施例中之內嵌式電容觸控面板之疊層結構的示意圖。
圖12繪示根據本發明之第三較佳具體實施例中之內嵌式電容觸控面板之疊層結構的示意圖。
根據本發明之一具體實施例為一種內嵌式電容觸控面板。於此實施例中,內嵌式電容觸控面板可以是主動矩陣式有機發光二極體(Active-matrix organic light-emitting diode,AMOLED)電容觸控面板且可適用於自電容觸控技術,但不以此為限。
請參照圖8,圖8繪示根據本發明之第一較佳具體實施例中之內嵌式電容觸控面板之疊層結構的示意圖。
如圖8所示,內嵌式電容觸控面板2包含基板SUB、顯示層OLED、像素界定層PDL、間隔層PS、顯示電極CA、絕緣層ISO、觸控感測電極TE1~TE2、間距感測電極GSE、階段層ST、封裝層ENC、偏光層POL及保護玻璃層CL。
實際上,顯示層OLED可以是有機發光二極體層,顯
示電極CA可以是顯示層OLED的陰極或陽極,間隔層PS可由有機或無機材料形成並具有一定高度,顯示電極CA、觸控感測電極TE1~TE2及間距感測電極GSE可由導電材料構成,絕緣層ISO及階段層ST可由絕緣材料構成,但不以此為限。
顯示層OLED及像素界定層PDL均形成於基板SUB上方,且像素界定層PDL分別形成於顯示層OLED的兩側。間隔層PS係形成於像素界定層PDL上方。顯示電極CA係形成於像素界定層PDL、間隔層PS及顯示層OLED上方。
封裝層ENC係與基板SUB彼此相對。觸控感測電極TE1~TE2係形成於封裝層ENC下方。階段層ST係形成於封裝層ENC下方且位於觸控感測電極TE1~TE2之間。間距感測電極GSE係形成於階段層ST下方且位於觸控感測電極TE1~TE2之間。絕緣層ISO係形成於觸控感測電極TE1~TE2、間距感測電極GSE及封裝層ENC下方且位於顯示電極CA上方,用以分隔觸控感測電極TE1~TE2、間距感測電極GSE及顯示電極CA。偏光層POL及保護玻璃層CL依序形成於封裝層ENC上方。
於此實施例中,觸控感測電極TE1~TE2與顯示電極CA之間的電容值為Cb1;間距感測電極GSE與顯示電極CA之間的電容值為Cbp1;觸控感測電極TE1~TE2與顯示電極CA之間的距離為H1;間距感測電極GSE與顯示電極CA之間的距離為HP1。由於階段層ST具有一定的厚度,致使間距感測電極GSE與顯示電極CA之間的距離HP1小於觸控感測電極TE1~TE2與顯示電極CA之間的距離
H1。
如圖9所示,間距感測電極GSE係設置於相鄰的觸控感測電極TE1~TE2之間,且間距感測電極GSE的面積遠小於觸控感測電極TE1~TE2的面積,使得手指對間距感測電極GSE的感應量較小,以避免干擾正常的觸控感測。
如圖10所示,當手指FIN按壓內嵌式電容觸控面板2時,由於間距感測電極GSE與位於其下方的顯示電極CA之間的距離HP1’小於觸控感測電極TE1~TE2與位於其下方的顯示電極CA之間的距離H1’,使得當受外力與不受外力時比較,間距感測電極GSE對顯示電極CA的電容變化比例Cbp1’/Cbp1大於觸控感測電極TE1~TE2對顯示電極CA的電容變化比例Cb1’/Cb1。
需說明的是,相較於先前技術,由於手指FIN與間距感測電極GSE之間的距離僅多出一個階段層ST的厚度,且階段層ST的厚度(通常為數um)遠小於保護玻璃層CL、偏光層POL及封裝層ENC的厚度(通常為數百um),並且由於間距感測電極GSE的面積遠小於觸控感測電極TE1~TE2。因此,手指FIN對間距感測電極GSE的電容量會低於間距感測電極GSE對間距改變造成的電容量,使得外力對間距感測電極GSE造成的電容變化能夠與手指FIN的觸碰分離,故可在手指FIN按壓內嵌式電容觸控面板2時判斷是否重壓,而對觸控感測電極TE1~TE2的感應量進行基線(Baseline)修正。
請參照圖11,圖11繪示根據本發明之第二較佳具體實施例中之內嵌式電容觸控面板之疊層結構的示意圖。
如圖11所示,內嵌式電容觸控面板3包含基板SUB、顯示層OLED、像素界定層PDL、第一間隔層PS1、第二間隔層PS2、顯示電極CA、絕緣層ISO、觸控感測電極TE1~TE2、間距感測電極GSE、封裝層ENC、偏光層POL及保護玻璃層CL。
實際上,顯示層OLED可以是有機發光二極體層,顯示電極CA可以是顯示層OLED的陰極或陽極,第一間隔層PS1及第二間隔層PS2可由有機或無機材料形成並具有一定高度,顯示電極CA、觸控感測電極TE1~TE2及間距感測電極GSE可由導電材料構成,絕緣層ISO可由絕緣材料構成,但不以此為限。
顯示層OLED及像素界定層PDL均形成於基板SUB上方,且像素界定層PDL分別形成於顯示層OLED的兩側。第一間隔層PS1及第二間隔層PS2均形成於像素界定層PDL上方,但第一間隔層PS1及第二間隔層PS2彼此分離。第二間隔層PS2係對應於間距感測電極GSE而位於間距感測電極GSE下方,且第二間隔層PS2之高度小於第一間隔層PS1之高度。顯示電極CA係形成於像素界定層PDL、第一間隔層PS1、第二間隔層PS2及顯示層OLED上方。
封裝層ENC係與基板SUB彼此相對。觸控感測電極TE1~TE2係形成於封裝層ENC下方。間距感測電極GSE係形成於封裝層ENC下方且位於觸控感測電極TE1~TE2之間。絕緣層ISO係形成於觸控感測電極TE1~TE2、間距感測電極GSE及封裝層ENC下方且位於顯示電極CA上方,用以分隔觸控感測電極TE1~TE2、間距感測電極GSE及顯示電極CA。偏光層POL及保護玻璃層CL依序形
成於封裝層ENC上方。
需說明的是,由於位於間距感測電極GSE下方的第二間隔層PS2之高度小於第一間隔層PS1之高度,使得位於間距感測電極GSE下方的絕緣層ISO與位於第二間隔層PS2上方的顯示電極CA之間有空隙GAP1。藉此,當內嵌式電容觸控面板3受到外力無法維持固定間距時,空隙GAP1的距離也會因此減少,以感測間距變化。
請參照圖12,圖12繪示根據本發明之第三較佳具體實施例中之內嵌式電容觸控面板之疊層結構的示意圖。
如圖12所示,內嵌式電容觸控面板4包含基板SUB、顯示層OLED、像素界定層PDL、第一間隔層PS1、第二間隔層PS2、顯示電極CA、絕緣層ISO、觸控感測電極TE1~TE2、間距感測電極GSE、階段層ST、封裝層ENC、偏光層POL及保護玻璃層CL。
實際上,顯示層OLED可以是有機發光二極體層,顯示電極CA可以是顯示層OLED的陰極或陽極,第一間隔層PS1及第二間隔層PS2可由有機或無機材料形成並具有一定高度,顯示電極CA、觸控感測電極TE1~TE2及間距感測電極GSE可由導電材料構成,絕緣層ISO及階段層ST可由絕緣材料構成,但不以此為限。
顯示層OLED及像素界定層PDL均形成於基板SUB上方,且像素界定層PDL分別形成於顯示層OLED的兩側。第一間隔層PS1及第二間隔層PS2均形成於像素界定層PDL上方,但第一間隔層PS1及第二間隔層PS2彼此分離。第二間隔層PS2係對應於間距感
測電極GSE而位於間距感測電極GSE下方,且第二間隔層PS2之高度小於第一間隔層PS1之高度。顯示電極CA係形成於像素界定層PDL、第一間隔層PS1、第二間隔層PS2及顯示層OLED上方。封裝層ENC係與基板SUB彼此相對。觸控感測電極TE1~TE2係形成於封裝層ENC下方。階段層ST形成於封裝層ENC下方且位於觸控感測電極TE1~TE2之間。間距感測電極GSE形成於階段層ST下方且位於觸控感測電極TE1~TE2之間。絕緣層ISO係形成於觸控感測電極TE1~TE2、間距感測電極GSE及封裝層ENC下方且位於顯示電極CA上方,用以分隔觸控感測電極TE1~TE2、間距感測電極GSE及顯示電極CA。
需說明的是,由於階段層ST的厚度(通常為數um)遠小於保護玻璃層CL、偏光層POL及封裝層ENC的厚度(通常為數百um),當手指FIN按壓內嵌式電容觸控面板4時,手指FIN對間距感測電極GSE的電容量會低於間距感測電極GSE與顯示電極CA之間距改變造成的電容量,使得下壓力對間距感測電極GSE造成的電容變化能夠與手指FIN的觸碰分離,故可判斷手指FIN是否重壓內嵌式電容觸控面板4,而對觸控感測電極TE1~TE2的感應量進行基線修正。
此外,由於位於間距感測電極GSE下方的第二間隔層PS2之高度小於第一間隔層PS1之高度,使得位於間距感測電極GSE下方的絕緣層ISO與位於第二間隔層PS2上方的顯示電極CA之間有一空隙GAP2。藉此,當內嵌式電容觸控面板4受外力而導致無法維
持固定間距時,空隙GAP2的距離將會縮小,以感測間距變化。
相較於先前技術,根據本發明之內嵌式電容觸控面板利用間距感測電極偵測觸控感測電極與顯示電極之間的距離變化,使得觸控感測電極能夠明確區分其感測到的電容變化係來自於手指按壓或是顯示電極與觸控感測電極的間距改變所造成,藉以有效避免先前技術的觸控誤判之情事發生。
由以上較佳具體實施例之詳述,係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神,而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地,其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。藉由以上較佳具體實施例之詳述,係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神,而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地,其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。
2‧‧‧內嵌式電容觸控面板
SUB‧‧‧基板
OLED‧‧‧顯示層
PDL‧‧‧像素界定層
PS‧‧‧間隔層
CA‧‧‧顯示電極
ISO‧‧‧絕緣層
TE1~TE2‧‧‧觸控感測電極
ENC‧‧‧封裝層
ST‧‧‧階段層
GSE‧‧‧間距感測電極
POL‧‧‧偏光層
CL‧‧‧保護玻璃層
H1‧‧‧距離
HP1‧‧‧距離
Cb1‧‧‧電容值
Cbp1‧‧‧電容值
Claims (12)
- 一種內嵌式電容觸控面板,包含:一基板;一顯示層,形成於該基板上方;一第一間隔層,形成於該基板上方且與該顯示層彼此分隔;一顯示電極,形成於該顯示層與該第一間隔層上方;一封裝層,相對於該基板而設置於該顯示電極上方;至少一觸控感測電極,形成於該封裝層下方且位於該顯示電極上方;一間距感測電極,形成於該封裝層下方且位於該顯示電極上方,該間距感測電極與該至少一觸控感測電極彼此分隔;以及一絕緣層,形成於該封裝層、該至少一觸控感測電極及該間距感測電極下方且位於該顯示電極上方;其中,該間距感測電極的面積遠小於該至少一觸控感測電極的面積。
- 如申請專利範圍第1項所述之內嵌式電容觸控面板,其中該顯示層係為有機發光二極體層。
- 如申請專利範圍第1項所述之內嵌式電容觸控面板,其中該顯示電極係為該顯示層之陰極或陽極。
- 如申請專利範圍第1項所述之內嵌式電容觸控面板,進一步包含:一偏光層,形成於該封裝層上方;以及一保護玻璃層,形成於該偏光層上方。
- 如申請專利範圍第1項所述之內嵌式電容觸控面板,進一步包 含:一階段層,形成於該封裝層與該間距感測電極之間且與該至少一觸控感測電極彼此分隔。
- 如申請專利範圍第5項所述之內嵌式電容觸控面板,其中該間距感測電極與其下方的該顯示電極之間的距離小於該至少一觸控感測電極與其下方的該顯示電極之間的距離。
- 如申請專利範圍第5項所述之內嵌式電容觸控面板,其中當該內嵌式電容觸控面板受外力影響時,該間距感測電極對其下方的該顯示電極的電容變化比例大於該至少一觸控感測電極對其下方的該顯示電極的電容變化比例。
- 如申請專利範圍第5項所述之內嵌式電容觸控面板,進一步包含:一第二間隔層,形成於該基板上方且與該顯示層及該第一間隔層彼此分隔,該第二間隔層對應於該間距感測電極而位於該間距感測電極下方,該顯示電極亦形成於該第二間隔層上方。
- 如申請專利範圍第8項所述之內嵌式電容觸控面板,其中該第二間隔層之高度小於該第一間隔層之高度,致使位於該間距感測電極下方的該絕緣層與位於該第二間隔層上方的該顯示電極之間有一空隙。
- 如申請專利範圍第5項所述之內嵌式電容觸控面板,進一步包含:一第二間隔層,形成於該基板上方且與該顯示層及該第一間隔層彼此分隔,該第二間隔層對應於該間距感測電極而位於該間距感測電極下方,該顯示電極亦形成於該第 二間隔層上方。
- 如申請專利範圍第10項所述之內嵌式電容觸控面板,其中該第二間隔層之高度小於該第一間隔層之高度,致使位於該間距感測電極下方的該絕緣層與位於該第二間隔層上方的該顯示電極之間有一空隙。
- 如申請專利範圍第1項所述之內嵌式電容觸控面板,其中該至少一觸控感測電極包含一第一觸控感測電極及一第二觸控感測電極,該間距感測電極係位於該第一觸控感測電極與該第二觸控感測電極之間且該間距感測電極與該第一觸控感測電極及該第二觸控感測電極彼此分隔。
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