具有电容式触控感测器的电子设备 【技术领域】
本发明涉及一种可使用于显示装置的电容式触控面板，特别的，本发明涉及包含电容式触控面板的显示模块及其制造方法，更特别的，本发明涉及包含显示模块的设备。
背景技术
触控面板被广泛地应用，使用者可通过触控面板与电子装置进行互动。特别是，透明触控面板可设置在显示装置的表面，令使用者可与该显示装置互动，例如，使用者可触碰在显示装置上所显示的询问信息以进行响应、可触碰显示装置上所显示选单的选项以进行选择、可滚动选项的清单，或甚至提供自由格式的输入，例如在显示装置上绘制一对象，诸如以手写字符进行文字输入。触控面板可使用于：行动电话、可携式媒体播放器、游戏装置、其它可携式消费装置，以及计算机显示器上。
使用于显示装置上的已知电容式触控感测器包含有玻璃板，该玻璃板具有第一电极，所述第一电极位于其中一面，而第二电极位于相对的另一面，且该第一电极包含多个第一感测器元件。当已知的电容式触控感测器和显示装置组合成一显示模块时，第一电极朝向使用者而第二电极朝向显示装置。该第一、第二电极由一个或多个透明导电材料(例如铟锡氧化物(ITO)或是薄金属层，诸如薄金层)构成。在已知触控面板的例子中，第二电极作为遮蔽电极，在使用过程中可电子及电磁地遮蔽显示装置以保护电容式触控感测器。
在某些已知的显示模块中，显示装置为液晶显示装置；而另一些已知的显示模块中，显示装置为有机发光二极管(OLED)显示装置。在具有已知电容式触控感测器的显示模块的此类结构中，其缺点是，电容式触控感测器会给显示装置的厚度增加大幅厚度。此类结构也可能具有以下缺点：使用者观赏时，因为该电容式触控感测器而导致显示质量恶化，例如由于玻璃板阻隔于显示装置与使用者之间所致。
【发明内容】
本发明的一个目的在于，提供一种使用于显示装置上的改良型电容式触控面板。本发明的另一目的在于提供具有电容式触控面板的改良型显示模块以及显示装置。
在一实施例中，电子设备具有显示装置以及电容式触控感测器，该电容式触控感测器可供使用者通过电容式触控感测器浏览显示于显示装置上的影像。该电容式触控感测器具有：第一感测器电极层，其包含第一电极；第二感测器电极层，其包含第二电极；以及感测器介电层，其设置于所述第一感测器电极层与所述第二感测器电极层之间。特别是，在第一感测器电极层与第二感测器电极层之间并无玻璃板设置于它们之间，使得该感测器的厚度可以缩减。
另一实施例中，电子设备具有显示装置以及电容式触控感测器，该电容式触控感测器可供使用者通过该电容式触控感测器浏览显示于显示装置上的影像。该电容式触控感测器具有：第一感测器电极层，其包含第一电极；第二感测器电极层，其包含第二电极；以及偏光板层，设置于第一感测器电极层与第二感测器电极层之间。该偏光板层可选择性地作圆形极化处理。
在再一实施例中，电子设备具有显示装置以及电容式触控感测器，该电容式触控感测器可供使用者通过该电容式触控感测器浏览显示于显示装置上的影像。该电容式触控感测器具有：第一感测器电极层，其包含第一电极；第二感测器电极层，其包含第二电极；以及光学透明胶层，设置于第一感测器电极层与第二感测器电极层之间。
【附图说明】
图1a与图1b示出了根据本发明实施例的具有电容式触控屏幕位于显示装置上方的设备。
图2a与图2b示出了现有技术中位于一设备内的电容式触控感测器与显示装置。
图3a、图3b，与图3c示出了根据本发明实施例的位于一设备中的电容式触控感测器与显示装置的可替换结构。
图4示出了根据本发明实施例的位于一设备内的电容式触控感测器与显示装置。
图5a至图5d示出了电容式触控感测器各层的可替换排列方式。
符号说明
设备 1 显示器 10
行驱动器 12 列驱动器 14
显示控制器 16 第一感测器电极层 110
第二感测器电极层 120 感测器介电层 130
光学透明胶 133 第一光学透明胶层 135
透明窗板 140 有机发光材料层 196
光学透明电极层 197 显示装置 2、90、200、201、203
光源 20 背光控制器 22
前表面 202、402 电容式触控感测器 3、100、103
触控面板 30 感测控制器 34
触控驱动器 36 壳体 300
设备控制器 4 显示模块 40
图像 5 键盘 6
无线电设备 7 光学透明胶层 72
第二光学透明胶层 74 第三光学透明胶层 76
相机 8 触控感测器80
第一电极 81、112 第二电极 82、122
玻璃板 83
第一感测器元件 85、112(1)-112(4)
轨迹球 9 背光系统 91
背板 92、192 前板 94、194
LCD层 96 偏光板 98、132
【具体实施方式】
图1a与图1b示出了根据本发明的一设备1。设备1包含显示装置2、电容式触控感测器3、以及用于操作电容式触控感测器3与显示装置2的设备控制器4。显示装置2与电容式触控感测器3的排列方式可参照显示模块40。
设备1还可包含诸如：键盘6，用以接受使用者的输入以控制设备1；无线电设备7，用以传送与接收诸如语音、文字，或影像之类的信息；相机8，用以摄影；以及轨迹球9，用以更进一步地接收使用者的输入以控制设备1。
设备1可以为诸如：图1a所示的行动电话、数字相机、个人数字助理、笔记本型计算机、桌上型计算机、电视、全球定位系统、车用显示器、航空用显示器、数字相框或可携式DVD放影机。
显示装置2包含显示器10，显示器10具有多个像素，可依据像素驱动数值加以驱动。显示控制器16用以接收输入影像的像素的色彩输入数值，并且用像素驱动数值驱动显示器10。显示控制器16与行驱动器12以及列驱动器14进行电性通讯，根据已知方法用像素驱动数值驱动显示器10的多个像素。显示控制器16用以从设备控制器4接收输入影像，并使用该输入影像驱动显示器10。显示控制器16可选择性地产生全部或部分的输入影像，例如提供一测试影像。输入影像可能是呈现一选单，例如在显示器10上显示图像5的组合。
在所示的实施例中，显示装置2还包含光源20以及背光控制器22。背光控制器22与显示控制器16、光源20，和/或设备控制器4进行电性通讯。当背光控制器22驱动时，光源20可用来照明显示器10。在本例中，显示器10为LCD显示器。而本领域技术人员应当明白的是，显示器10可替代性地使用有机发光二极管(OLED)显示器，并可省略光源20与背光控制器22。
电容式触控感测器3包含透明触控面板30、感测控制器34以及触控驱动器36。感测控制器34与触控驱动器36进行电性通讯，并根据已知方法操作触控面板30，而触控驱动器36连结于电极(图未示出)。特别地，感测控制器34用以侦测在触控面板30上触控输入的位置。在其它的实施例中，感测控制器34可仅用于侦测触控面板30是否被碰触。
显示器10设置于触控面板30的后方，可允许使用者通过该触控面板30观看显示器10。当显示器10显示具有图像5的选单时，则使用者可以看见图像5，并以手指或例如触控笔选择欲选定的图像5。当图像5代表一应用程序时，则在该图像被选择时即启动该应用程序，且使用者可使用手指或触控笔来输入信息到触控面板30，因而构成了附带有信息的影像显示于显示器10。应用程序可例如包含文字处理程序。该文字处理程序可包含字符辨识功能，用以将手写字符转换为格式化字符。格式化字符随后即可显示于该显示器10。该应用程序可包含绘图程序。绘图程序可包含撷取被输入地描绘元素，诸如直线，并将该描绘元素显示于显示器10。而本领域技术人员应当明白的是，触控面板30的其它可替代操作模式，以及显示装置2与触控感测器3之间的其它可替代合作模式均可以被采用，或是替代以上描述的模式。
本领域技术人员应当了解，图1b所显示的区块可实现为各自独立的硬件单元，但各个不同的区块亦可替代性地整合成单一硬件单元，例如，显示控制器16与感测控制器34可被整合成为一组合式控制单元。
图2a示出了位于设备1内的电容式触控感测器80与显示装置90的现有技术结构。
设备1包含壳体300，该壳体300具有透明窗板140，该透明窗板覆盖于电容式触控感测器80以保护该电容式触控感测器80，且可供使用者通过该透明窗板140与该电容式触控感测器80观赏显示器上的影像。该电容式触控感测器80包含透明玻璃板83。具有多个第一感测器元件85的第一电极81设置于电容式触控感测器80前侧的玻璃板83上，例如其位于朝向透明窗板140的一侧。第二电极82为单一的电极且设置于电容式触控感测器80后侧的玻璃板83上，例如其位于朝向显示装置90的一侧。
第一电极81与第二电极82由透明导电材料(例如铟锡氧化物(ITO))构成。如图1b所示，多个第一感测器元件85与第二电极83经由触控驱动器36连结至感测控制器34。电性连结于电容式触控感测器80的感测控制器34，使用已知的方式，从第一电极81的多个第一感测元件85与第二电极82来判定使用者对透明窗板140作触控输入时，其位于电容式触控感测器80上的位置。第二电极82用以作为电容式触控感测器80与显示装置90之间的遮蔽，避免因为操作显示装置90或设备1中的其它元件而对电容式触控感测器80引起干扰。
显示装置90为已知的LCD类型显示器，在本例中其包含：具有像素主动阵列的背板92、前板94、偏光板98、介于背板92与前板94之间的LCD层96，以及背光系统91。偏光板98设置于该显示装置90的前侧。背光系统91传送偏振光(polarized light)至背板92。背光系统91可包含诸如：平行于该背板92的波导板(waveguide)；光源，设置于该波导板的一侧用以发射光线至该波导板；以及输入偏光板，位于该波导板与背板92之间，用以传送偏振光至背板92。
电容式触控感测器80与显示装置90的结合可称之为显示模块。图2a的已知显示模块包含了多个相当厚的光学透明层：透明窗板140、电容式触控感测器80的玻璃板83、偏光板98、前板94与背板92。这些光学透明层中的每一个皆可能不良地影响使用者通过它们所观赏到的影像质量，特别是两层之间的接合处。
图2a中，在透明窗板140、电容式触控感测器80以及显示装置90之间，具有位于透明窗板140与电容式触控感测器80之间的第一小间隔，以及位于电容式触控感测器80与显示装置90之间的第二小间隔。绘制出这些小间隔是为了表明在透明窗板140、电容式触控感测器80以及显示装置90之间并不必非得层压(laminated)于一起，而可以夹合(clamped)于一起或仅具有一最小限度的间隔。
图2b示出了在设备1中的电容式触控感测器80和显示装置90的相似现有技术结构。相较于图2a的现有技术结构，该相似的现有技术结构包含介于透明窗板140与电容式触控感测器80之间的第一光学透明胶层72，以替代图2a中的第一小间隔。第一光学透明胶层72在透明窗板140与电容式触控感测器80之间提供了机械性(mechanical)与光学性(optical)的接触。该相似的结构还包含介于电容式触控感测器80与显示装置90之间的第二光学透明胶层74，以替代图2a的第二小间隔。第二光学透明胶层74在电容式触控感测器80与显示装置90之间提供了机械性与光学性的接触。图2b还示出了偏光板98，其可与第三光学透明胶层76层压至LCD类型显示器的前板94。
图3a示出了根据本发明的一实施例中，设备1内的电容式触控感测器100与显示装置200的新结构。
设备1具有壳体300，壳体300包含透明窗板140，该透明窗板覆盖电容式触控感测器100以保护该电容式触控感测器100。电容式触控感测器100包含构成感测器介电层130的偏光板132。具有多个第一感测器元件112(1)-112(4)的第一电极112设置于透明窗板140上，且位于透明窗板140后侧的第一感测器电极层110中。第二电极122为单一电极，且设置于显示装置200前表面202上的第二感测器电极层120中，尤其在本实施例中，其位于显示装置200的前板94的前表面202上。
第一电极112与第二电极122由透明导电材料(例如铟锡氧化物)构成。在可替代的实施例中，第一电极112与第二电极122包含薄金属层，例如金，或是透明导电有机层(conductive organiclayer)。多个第一感测器元件112(1)-112(4)以及第二电极122经由触控驱动器36连接至感测控制器34。连接于电容式触控感测器100的感测控制器34，采用已知的方法从第一电极112的多个第一感测器元件112(1)-112(4)以及第二电极122中判定对透明窗板140所作的触控输入的位置。
感测控制器34可用于：提供一感测电压波形给第一电极112并对第一电极112充、放电；提供一感测电压波形给第二电极122并对第二电极122充、放电；根据提供给第一电极112的感测电压波形检测该第一电极112的充电和/或放电状态；根据提供给第二电极122的感测电压波形检测该第二电极122的充电和/或放电状态；从第一电极112的充电和/或放电状态与第二电极122的充电和/或放电状态的比较来判定有关于触控输入的触控输入特征。感测控制器34可从触控输入特征中判定在电容式触控感测器100上的触控输入位置。感测控制器34根据提供给第一电极112的感测电压波形，来检测至少两个第一感测器元件112(1)-112(4)中每个的充电和/或放电状态。且感测控制器34也从第一电极112的至少两个第一感测器元件112(1)-112(4)的充电和/或放电状态与第二电极122的充电和/或放电状态的比较中，获得有关于触控输入的触控输入特征，用以判定对电容式触控感测器110的触控输入位置。
第二电极122用作电容式触控感测器100与显示装置200之间的遮蔽，并避免因为操作显示装置200而在电容式触控感测器100中引起干扰。
显示装置200为LCD类型显示器，在本实施例中其包含：具有像素主动阵列的背板92、前板94、介于背板92与前板94之间的LCD层96，以及背光系统91。背光系统91传送偏振光至背板92。背光系统91可包含诸如：平行于该背板92的波导板；光源，设置于波导板的一侧用以发送光线至波导板，以及输入偏光板，位于该波导板与背板92之间，用以传送偏振光至背板92。与图2a所示的显示装置相比较，显示装置200没有偏光板98；而该偏光板98的功能由电容式触控感测器100中的感测器介电层130履行。
因此，与图2a的已知显示模块相比较，图3a的显示模块具有厚度相对较薄的光学透明层。尤其是，图3a中的显示模块少了介于第一感测器电极层110与感测器介电层130之间的玻璃板。所以，图3a中的新显示模块与2a图的已知显示模块相比较，可具有较薄的厚度以及较佳的影像质量。
本领域技术人员应可理解，第一感测器电极层110与感测器介电层130可以直接接触，或选择性地，如图3a所示通过一小间隔而隔开。此外，感测器介电层130与第二感测器电极层120可以直接接触，或选择性地，如图3a所示通过一小间隔而隔开。
图3b根据本发明的实施例，示出了在设备1中的电容式触控感测器100以及显示装置200的新结构。
图3b的结构与图3a相似，但另外包含了一个第一光学透明胶层135，其介于具有第一感测器电极层110的透明窗板140与偏光板132之间。第一光学透明胶层135可以将偏光板132完全层压于具有第一感测器电极层110的透明窗板140。
图3b的结构还包含第二光学透明胶层125，其介于偏光板132与第二感测器电极层120之间。
本领域技术人员应可理解，该显示装置可置换成如图3c所示的OLED类型显示装置201。
图3c示出了本发明的一实施例中，在设备1内的电容式触控感测器100与OLED类型显示装置201的新结构。
图3c中的电容式触控感测器100的结构与图3b相似，且其说明可参照图3b，故在此不再多作赘述。
OLED类型的显示装置201包含：具有像素主动阵列的背板192；前板194；介于背板192与前板194之间的有机发光材料层(alayer of organic light-emitting material)196；介于有机发光材料层196与前板194之间的光学透明电极层197。当背板192的主动阵列经由有机发光材料层196提供电流时，光学透明电极层197则发射光线，而该电流介于背板192与电极层197之间作驱动。
与前述的LCD类型显示装置200相比较，OLED类型的显示装置201少了背光系统91，而LCD层96被置换为有机发光材料层196以及光学透明电极层197。
偏光板132可以为圆偏光板(circular polarizer)。圆偏光板可减少落入OLED类型显示装置201并被其反射的环境光(ambientlight)的反射，尤其是被背板192所反射的环境光。
图4示出了根据本发明实施例中的设备1内的电容式触控感测器103与显示装置203。
设备1包含壳体300，该壳体300具有透明窗板140，该透明窗板覆盖于电容式触控感测器103，以保护该电容式触控感测器103。该电容式触控感测器103包含光学透明胶(Optical ClearAdhesive，OCA)133以形成感测器介电层130。具有多个第一感测器元件112(1)-112(4)的第一电极112设置于透明窗板140后侧的第一感测器电极层110中。第二电极122为单一的电极且设置于显示装置203前表面402上的第二感测器电极层120中。
第一电极112与第二电极122由透明导电材料(例如铟锡氧化物)构成。在可替代的实施例中，第一电极112与第二电极122包含薄金属层(例如金)或是透明导电有机层。多个第一感测器元件112(1)-112(4)以及第二电极122经由触控驱动器36连接至感测控制器34。连接于电容式触控感测器103的感测控制器34，采用已知的方法从第一电极112的多个第一感测器元件112(1)-112(4)以及第二电极122，判定对透明窗板140所作的触控输入的位置。
显示装置203为LCD类型显示器，在本实施例中其包含：具有像素主动阵列的背板92、前板94、偏光板98、介于背板92与前板94之间的LCD层96，以及背光系统91。背光系统91传送偏振光至背板92。偏光板98设置于显示装置203的前侧，且设置于显示装置203的前表面402。背光系统91发射偏振光至背板92。背光系统91可包含诸如：平行于该背板92的波导板；设置于波导板一侧的光源，用以发送光线至波导板；以及位于该波导板与背板92之间的输入偏光板，用以传送偏振光至背板92。
本领域技术人员应当了解，在其它可替代的实施例中，通过将偏光板98设置于显示装置203的前侧，且将偏光板98设置于显示装置203的前表面402，则显示装置203可置换为OLED类型显示装置。
光学透明胶133将显示装置203正对于透明窗板140。当第一感测器电极层110设置于透明窗板的后侧，而第二感测器电极层120设置于显示装置203的前表面402时，则无需如图2b所示的现有技术使用一块介于其中的玻璃板83。图4中的显示模块减少了图2b所示的玻璃板83。所以，图4中的新显示模块与图2b的已知显示模块相比较，可具有较薄的厚度以及较佳的影像质量。
在本发明的一实施例中，构成第二电极122的材料可以涂布于偏光板98上，且适合于本应用的制程步骤。在一实施例中，偏光板98为塑料材料，第二电极122包含ITO层且其使用低温ITO沉积制程而沉积于偏光板98上。在一实施例中，偏光板98为塑料材料，第二电极122包含薄金属层(例如金)，且其使用例如低温制程沉积于偏光板98上。在一实施例中，偏光板98系塑料材料，第二电极122包含使用了诸如旋转涂布制程(spin coating process)而沉积于偏光板98上的透明导电有机层。
第4图中示出了在光学透明胶133与第一感测器电极层110之间具有小间隔，以及在光学透明胶133与第二感测器电极层120之间具有小间隔。当光学透明胶133的双面都具有黏性时，本领域技术人员应可了解，这些小间隔仅用以明确地指示出第一、第二电极层110、120并未设置于光学透明胶133上。
根据本发明，该光学透明胶133可以特别设计应用于具有显示装置203的电容式触控感测器103中。该光学透明胶可以是商业上可取得的产品，诸如：3MTM光学透明层压胶(Optically ClearLaminating Adhesives)8141、8171、8173，以及8185，其是由3M电子公司(3M Electronics)所提供的用以黏合平滑透明表面的胶黏剂；3MTM光学透明层压胶8142以及8187，其是由3M电子公司(3MElectronics)提供的用以黏合平滑或具纹理的透明表面的胶黏剂；或是3MTM对比强化膜(Contrast Enhancement Film)8195L5，其是由3M电子公司(3M Electronics)所提供的高透明性对比强化膜，该强化膜在其前、后两侧具有高黏性强度。这些膜片可以使用例如轧辊(nip roll)或是滚筒压盘加压型层压机(roller platen press typelaminator)进行层压。这些膜片也可采用施加高压与中等温度的方式，使得胶膜与黏合面产生紧密接触。
图5a示出了电容式触控感测器的可替代排列方式。在图5a中，第一感测器电极层110由三个堆栈层构成：110X层，包含多个第一感测器元件，排列成横列；110Y层，包含多个第二感测器元件，排列成直行，且其实质上系横越过各横列；介电层110D，位于110X层与110Y层之间，用以将110X层与110Y层彼此相互电性隔离。沿着110X层中多个第一感测器元件的第一方向以及110Y层中多个第二感测器元件的第二方向，则可判断一触控输入的位置。作为第二感测器电极层120的第二电极122用于为电容式触控感测器100遮蔽显示装置200(未显示于图5a中；其位于第二感测器电极层120下方)。
图5b示出了电容式触控感测器的可替代排列方式。在图5b中，第一感测器电极层110具有单一的110X层，该110X层包含多个第一感测器元件，排列为横列。第二电极层120由三个堆栈层构成：120S层，用于为电容式触控感测器100遮蔽显示装置200；120Y层，包含多个第二感测器元件，排列成直行，且其实质上横越过110X层中的各横列；介电层120D，位于120Y层与120S层之间，用以将120Y层与120S层彼此相互电性隔离。沿着110X层中多个第一感测器元件的第一方向以及120Y层中多个第二感测器元件的第二方向，则可判断一触控输入的位置。
图5c示出了电容式触控感测器的可替代排列方式。在图5c中，第一感测器电极层110具有单一的110XY层，该110XY层包含多个第一感测器元件，排列为横列，而多个第二感测器元件排列成直行。这些第一感测器元件并列地排置于二维阵列中。该横列与直行可以塑形成一串相连接的钻石形状，如图5d所示的110X1、110X2、110Y1，以及110Y2。横列与直行在110C的位置处以桥体作跨越。
以上所述仅为本发明之较佳实施例而已，并非用以限定本发明的保护范围；凡其它未脱离本发明所披露的精神下所完成的等效改变或改进，均应包含在本申请的保护范围内。