TWI400639B - 光學觸控式之液晶顯示裝置 - Google Patents

Description

光學觸控式之液晶顯示裝置

本發明有關一種液晶顯示裝置，及特別是有關一種光學觸控式之液晶顯示裝置。

在現今各式消費性電子產品的市場中，個人數位助理(PDA)、行動電話(mobile phone)、筆記型電腦(notebook)及平板電腦(tablet PC)等可攜式電子產品皆已廣泛的使用觸控式面板(touch panel)作為其資料溝通的界面工具。觸控式面板除了符合可作多層次選單設計要求外，亦能同時擁有鍵盤、滑鼠等的功能及手寫輸入等人性化的操作方式，尤其將輸入與輸出整合在同一介面(顯示面，或稱螢幕)的特質，更是其他傳統輸入裝置所不及之處。

第1圖顯示一習知的液晶顯示器模組的結構***示意圖，習知的液晶顯示器模組10具有一外框(bezel)12、一液晶面板14、及一背光單元16。而習知具有觸控功能(例如電阻式、電容式等等)的液晶顯示器，通常是使用面板製造廠商製造完成的普通液晶顯示模組，例如液晶顯示器10，再外加一片觸控面板廠商製造完成的偵測面板二種裝置所疊合而成，雖然可以達到偵測觸控情形的功能，但是也因為是使用二種裝置的疊合，厚度相對很厚，重量較重，對觸控式液晶顯示器的普及推廣，實為相當不利益。

因此，對於一種具有新穎結構的觸控式之液晶顯示器仍有需求，以期其更輕更薄，而更便於利用。

本發明之一目的是提供一種光學觸控式之液晶顯示裝置，其具有更輕更薄的結構，可降低含有光學觸控功能之顯示器的模組厚度與成本。

依據本發明之光學觸控式之液晶顯示裝置包括一用以顯示影像的液晶面板、位於液晶面板的下方以提供液晶面板之背光的背光單元、一外框、至少一發光元件、及至少一光感測器。外框包括一內側，內側具有一水平面及一垂直面，外框將液晶面板及背光單元框住而固定。發光元件位於外框的內側上，其提供光線，以於液晶面板的影像顯示側形成光矩陣。光感測器，位於外框的內側上，用以偵測液晶面板上的觸控。

本發明有關一種整合可多點控制之光學觸控功能之液晶顯示器模組(optical multi-touch TFT-LCD module)。如第2圖所示，依據本發明之光學觸控式之液晶顯示裝置20包括一液晶面板26、一背光單元28、一外框22、至少一發光元件24、及至少一光感測器32。液晶面板26係用以顯示影像。背光單元28位於液晶面板26的下方以做為液晶面板26的背光源。外框22包括一內側，內側具有一水平面及一垂直面。將液晶面板26及背光單元28用外框22框住而疊置並固定。發光元件24係位於外框22的內側上，其提供光線，以於液晶面板的影像顯示側形成光矩陣(optical matrix)。光感測器32係位於外框22的內側上，接收發光元件24射出的光線，當使用者對液晶面板有所接觸時，會改變光感測器接收到的光強度，而據此偵測到使用者對液晶面板的觸控。

其中，液晶面板可為習知之液晶面板。背光單元可為習知之背光單元。外框可為例如鐵框、木框、塑膠框、碳纖維框等，但不限於此，較佳為可提供堅固支撐的材質。發光元件為可發出光線之元件，例如燈泡、燈管、發光二極體(LED)等等，LED體積小、低耗能，因此較佳選用LED。而當液晶顯示畫面上不欲有其他顏色的光線干擾時，較佳使用不可見光，例如紫外線、紅外線等、或遠紅外線，更佳為紅外線或遠紅外線。光感測器則可為例如可偵測光的變化及體積夠小者即可使用，例如電荷耦合元件(CCD)光感測器、互補式金屬-氧化層-半導體(CMOS)光感測器等等。

發光元件位於外框內側，其可位於外框內側的水平面上或垂直面上，而由發光元件射出的光線需能夠到達液晶顯示面板的影像顯示面上方。第3圖說明發光元件30與光感測器32配置於外框22內側水平面之位置之一具體實施例。第4圖說明發光元件34與光感測器32配置於外框22內側垂直面之一具體實施例。

發光元件的個數、尺寸及所設置於外框內側的位置可依所需而定。光感測器的個數、尺寸及於外框內側設置的位置也可依所需而定。第5至11圖舉出若干具體實施例的情形，但不限於此。例如，於第5圖顯示的具體實施例中，發光元件36有四個。分別位於外框22內側的四個邊上，其長度幾乎與各邊長相當。而光感測器32也有四個，分別位於外框22內側的四個角落。而於第6圖顯示的具體實施例中，發光元件36的長度較短，分別位於外框22內側的四個邊的中部地方。於第7圖顯示的具體實施例中，發光元件36有三個，分別位於外框22內側的三個邊上，其長度幾乎與各邊長相當，在第四邊上並無發光元件的設置。而光感測器32設置有兩個，分別位於第四邊兩端的角落。第8圖顯示的具體實施例是與第7圖顯示的具體實施例其配置左右方位互相顛倒。光感測器的設置也不限於在沒有發光元件設置的第四邊的兩端角落，也可以設置在具有發光元件設置的邊的兩端角落，例如第9圖所示。也可以利用反光裝置的設置來節省發光元件設置的個數，例如第10圖所示之具體實施例，在發光元件36對向的邊上設置反光裝置50。反光裝置可為例如反光片，能反射發光元件發出的光線。

光感測器至少有一個，以偵測使用者在顯示面上的觸控。在需要精確測知觸控位置的應用時，較佳設置至少二個光感測器，以更精確偵測使用者在顯示面上的觸控位置。此外，在設置有四個光感測器的情形時，相鄰二者可用以偵測觸控位置，及其餘相鄰二者可用以偵測誤動作。

光感測器的個數與設置位置的搭配，並無特別限制，而以能夠偵測到全顯示面上的觸控為宜，以避免感測的漏失。因此，可以是一或複數個光感測器設置在外框的角落的內側或是在外框的邊的內側上。而當設置在外框的邊上時，以不與發光元件於同一側為宜。可將光感測器例如利用支架架設於外框內側的水平面上或垂直面上。第11圖顯示一使用紅外線-電荷耦合元件(IR-CCD)做為本發明的光感測器的實施例，其中僅在一個邊上設置一紅外線-電荷耦合元件38，其為微型光感測器，可旋轉而可偵測整個顯示面，且具有廣角功能。再者，例如當光感測器為掃描式，例如可旋轉180度時，或許可於外框的邊的中間內側上設置一個即可；當光感測器為可旋轉例如90度時，或許可於外框的邊的中間內側上設置二個，分別偵測各90度的顯示面範圍，以利偵測到全顯示面。

第12圖說明本發明中已配置發光元件與光感測器的外框22與背光單元28的結合方式的一具體實施例。外框22與背光單元28利用外框之母扣42與背光單元28的金屬板上之公扣40進行扣合。第13圖顯示其剖面圖。

第14圖則顯示本發明中發光元件結構之一具體實施例之示意圖。發光元件可由例如複數個發光二極體(LED)44設置於一軟排線46上，在發光二極體發光側上設置一導光條(light guide bar)48而達成。導光條材質可為例如聚甲基丙烯酸甲酯(簡稱PMMA)。並可進一步搭配導光網點，來節省發光元件設置的個數。

與習知技術比較之，本發明將光學觸控技術整合至液晶顯示器模組內，其技術特徵為將有觸碰功能之光學部件整合於液晶顯示器模組之金屬外框內之設計，其主要優點、創新及改進之處如下：

1.可連續且多點觸碰進行觸碰輸入功能並取代傳統控制方式(滑鼠、鍵盤…等)，當顯示器與個人電腦(PC)結合時，使用者可用手勢輸入。

2.亮度與對比較傳統觸控液晶顯示器高(電阻式、電容式…等觸控液晶顯示器)。

3.可適用於大尺寸液晶顯示器(50吋以上)。

4.觸控辨識度準確度與反應時間較高。

5.可減少光學觸控液晶顯示器之元件數目與組立時間。

6.可縮減傳統光學觸控式顯示器之模組厚度尺寸與重量。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

10．．．液晶顯示器模組

12．．．外框

14．．．液晶面板

16、28．．．背光單元

20．．．光學觸控式之液晶顯示裝置

22．．．外框

24、30、34、36．．．發光元件

26．．．液晶面板

32．．．光感測器

38．．．紅外線-電荷耦合元件

40．．．公扣

42．．．母扣

44．．．發光二極體

46．．．軟排線

48．．．導光條

50．．．反光裝置

第1圖顯示一習知的液晶顯示器模組的結構***示意圖。

第2圖顯示一依據本發明之光學觸控式之液晶顯示裝置的結構***示意圖。

第3圖顯示本發明中用以進行光學觸控功能的發光元件與光感測器配置於外框內側水平面之一具體實施例之示意圖。

第4圖顯示本發明中用以進行光學觸控功能的發光元件與光感測器配置於外框內側垂直面之一具體實施例之示意圖。

第5至11圖顯示本發明中用以進行光學觸控功能的發光元件與光感測器於外框內側配置方式之數個具體實施例之示意圖。

第12圖顯示本發明中已配置發光元件與光感測器的外框與背光單元結合之示意圖。

第13圖顯示本發明中已配置發光元件與光感測器的外框與背光單元結合之示意剖面圖。

第14圖顯示本發明中發光元件結構之一具體實施例之示意圖。

20．．．光學觸控式之液晶顯示裝置

22．．．外框

24．．．發光元件

26．．．液晶面板

28．．．背光單元

32．．．光感測器

Claims (11)

1. 一種光學觸控式之液晶顯示裝置，包括：一液晶面板，用以顯示影像；一背光單元，位於該液晶面板的下方以提供該液晶面板之背光；一外框，包括一內側，該內側具有一水平面及一垂直面，該外框將該液晶面板及該背光單元框住而固定且與該背光單元扣合，該外框為金屬框、木框、碳纖維框或不透明塑膠框；至少一發光元件位於該外框之該內側上，該至少一發光元件包括一軟排線、設置於該軟排線上的複數個發光二極體、及設置於發光二極體之發光側上的一導光條，該發光元件提供一光線，以於該液晶面板的影像顯示側形成光矩陣；以及至少一光感測器，位於該外框之該內側上，用以偵測該液晶面板上的觸控。
2. 如請求項1所述之光學觸控式之液晶顯示裝置，其中該光線包括不可見光。
3. 如請求項1所述之光學觸控式之液晶顯示裝置，其中該光線包括紅外線或遠紅外線。
4. 如請求項1所述之光學觸控式之液晶顯示裝置，其中該至少一發光元件係設置於該外框之內側水平面上。
5. 如請求項1所述之光學觸控式之液晶顯示裝置，其中該至少一發光元件係設置於該外框之內側垂直面上。
6. 如請求項1所述之光學觸控式之液晶顯示裝置，其中該光學觸控式之液晶顯示裝置包括二個該光感測器，其分別設置於該外框之相鄰之二角落之內側上，以偵測該液晶面板上之觸控位置。
7. 如請求項1所述之光學觸控式之液晶顯示裝置，其中該光學觸控式之液晶顯示裝置包括四個該光感測器，其分別設置於該外框之四個角落之內側上，該四個光感測器中之相鄰二者係用以偵測觸控位置，及另相鄰二者係用以偵測誤動作。
8. 如請求項1所述之光學觸控式之液晶顯示裝置，進一步包括一導光板或一擴散板，其位於該外框之內側，並位於該至少一發光元件之出光側，該光線通過該導光板或該擴散板而於該液晶面板的影像顯示側形成光矩陣。
9. 如請求項1所述之光學觸控式之液晶顯示裝置，進一步包括一反射片，其位於該至少一發光元件之對向之該外框內側，用以反射該光線。
10. 如請求項1所述之光學觸控式之液晶顯示裝置，其中該至少一 光感測器是設置於該外框之邊之內側上。
11. 如請求項1所述之光學觸控式之液晶顯示裝置，其中該至少一光感測器為可旋轉。