TWI534685B - 觸控式顯示裝置 - Google Patents

Description

觸控式顯示裝置

本發明是有關於一種顯示裝置，且特別是有關於一種觸控式顯示裝置。

隨著光電科技的進步，目前觸控式顯示裝置已被廣泛地應用在各種電子設備中。現今的觸控裝置大致可區分為電阻式、電容式、光學式、聲波式及電磁式等。以光學式觸控顯示裝置而言，其是將觸控面板設置於顯示面板上，並設置多個發出紅外光束的紅外線光源，使其在觸控面板的表面上形成光網。而且，這些紅外光束可被多個對應於紅外線光源的感測器所偵測。當觸控物體接觸至觸控面板的表面時，會有一部分的光網被遮斷，因此感測器所感測到的紅外光強度會隨之產生變化。根據此時感測器所感測到的光強度之變化，即可判斷觸控物體的觸碰點。

由於光學式的觸控式顯示裝置可使用手指也可使用觸控筆進行觸控，因此也逐漸被使用於輕薄化的電子設備中。是故，如何進一步輕薄化光學式的觸控式顯示裝置，實為此領域技術人員所關注的議題之一。

有鑑於此，本發明的目的就是在提供一種觸控式顯示裝置，其具有輕且薄的體積，因而可應用於輕薄化的電子設備中。

本發明提出一種觸控式顯示裝置，包括顯示面板、觸控面板、多個第一光源、多個光感測器以及至少一個第二光源。顯示面板具有顯示面，而觸控面板是配置於顯示面板的顯示面上方，並且包括透光部、多個第一導光部與多個第二導光部。透光部具有彼此相對的第一表面與第二表面以及連接於第一表面與第二表面之間的側面，且第二表面是面對顯示面板的顯示面。這些第一導光部與第二導光部是凸出於第一表面並位於透光部的側邊，而在第一表面上圍出觸控區。而且，各第一導光部分別與一第二導光部彼此相對。各第一導光部具有第一反射面，各第二導光部具有第二反射面，且第一反射面與第二反射面均面向觸控區。

承上述，這些第一光源是配置於觸控面板下方而對應至這些第一導光部，且各第一光源適於發出不可見光束，這些不可見光束是由第二表面入射至觸控面板內，再由第一反射面將其反射，使其通過觸控區上方而射至第二反射面。這些光感測器是配置於觸控面板下方而對應至第二導光部，其中不可見光束是藉由第二導光部的第二反射面將其反射至對應的光感測器。第二光源則是配置於觸控面板的側面旁，用以發出可見光束，且此可見光束是由觸控面板的側面入射至觸控面板內。

在本發明的一實施例中，上述之觸控面板更具有多個微結構，分佈於該第二表面及該第一表面至少其中之一。

在本發明的一實施例中，上述之觸控面板更包括至少一個第三導光部，凸出於觸控面板之第二表面並位於透光部之側邊而與上述之第二光源相鄰。

在本發明的一實施例中，上述之第三導光部具有全反射面，其與透光部之間具有夾角θ，且夾角θ滿足不等式θ<(45°-sin^-1(1/n))，其中n為觸控面板之光折射率。

在本發明的一實施例中，上述之觸控面板更包括環狀導光部，凸出於觸控面板之第二表面而與透光部圍成容置空間，且上述之顯示面板位於此容置空間內。

在本發明的一實施例中，上述之環狀導光部具有環狀全反射面，其與透光部之間具有夾角θ，且夾角θ滿足不等式θ<(45°-sin^-1(1/n))，其中n為觸控面板之光折射率。

在本發明的一實施例中，上述之第二光源與這些第一光源位於上述觸控面板的同側。

在本發明的一實施例中，上述之第二光源與這些光感測器位於上述觸控面板的同側。

在本發明的一實施例中，上述之第一反射面及第二反射面與第一表面之間的夾角為45度。

在本發明的一實施例中，上述之各第一導光部更具有出光面，且這些不可見光束係經這些第一反射面反射後，再由這些出光面射出第一導光部外。

在本發明的一實施例中，上述之各出光面可為曲面。

在本發明的一實施例中，上述之各第二導光部更具有入光面，且這些不可見光束自上述這些出光面出射後，係經由這些入光面入射至這些第二導光部內，再經由這些第二反射面反射至上述這些光感測器。

在本發明的一實施例中，上述之各入光面可為曲面。

在本發明的一實施例中，上述之不可見光束經由上述這些第一反射面反射後，係直接射至上述這些第二反射面。

在本發明的一實施例中，上述之顯示面板為反射式顯示面板。

在本發明的一實施例中，上述之觸控面板的透光部、第一導光部及第二導光部為一體成型。

在本發明的一實施例中，上述之觸控面板的透光部係與第一導光部及第二導光部以不同材質製成。

本發明之觸控式顯示裝置是使用具有導光部的觸控面板，以藉由觸控面板的導光部將第一光源所發出之不可見光束導至配置於對側的光感測器，並因而在觸控面板的觸控區上方形成光網，以藉此光網偵測是否有物體觸碰觸控面板。而且本發明之觸控式顯示裝置包括用發出可見光束的第二光源，並利用具有導光部的觸控面板同時做為第二光源的導光板，以減少觸控式顯示裝置的組件，進而縮小其體積。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

圖1A為本發明之一實施例中觸控式顯示裝置的正視示意圖，圖1B則為圖1A之觸控式顯示裝置沿I-I`線的剖面示意圖。請參照圖1A及圖1B，觸控式顯示裝置100包括顯示面板110、觸控面板120、多個第一光源130、多個光感測器140以及至少一個第二光源150。其中，顯示面板110具有顯示面112，且觸控面板120是配置於顯示面板110的顯示面112上方。在本實施例中，顯示面板110與觸控面板120之間的介質可為空氣，但本發明並不以此為限。舉例來說，顯示面板110與觸控面板120之間的介質也可以是用以黏合顯示面板110與觸控面板120的光學膠(OCA)或水膠。

而且，觸控面板120包括透光部120a、多個第一導光部121與多個第二導光部123。在本實施例中，透光部120a及這 些第一導光部121與第二導光部123例如是以射出成型的方式一體成型，但本發明不以此為限。在其他實施例中，這些第一導光部121與第二導光部123也可以是以光學貼合的方式與透光部120a結合。而且，透光部120a的材質適於供可見光與不可見光穿透，而第一導光部121與第二導光部123的材質例如是僅供不可見光穿透，可見光則無法穿透。

承上述，透光部120a具有第一表面122、第二表面124以及側面126。第二表面124是面對顯示面板110之顯示面112，第一表面122則是相對於第二表面124，而側面126是連接於第一表面122與第二表面124之間。這些第一導光部121與第二導光部123均是凸出於第一表面122，並分別位於透光部120a的四個側邊，而在第一表面122上圍出觸控區125。而且，透光部120a的兩相對側邊上是分別配置有一條第一導光部121與一條第二導光部123。換言之，這些第一導光部121是分別位於透光部120a的相鄰兩側，且各第一導光部121均與一條第二導光部123彼此相對。進一步來說，各第一導光部121分別具有第一反射面121a，而各第二導光部123分別具有第二反射面123a，其中這些第一反射面121a與第二反射面123a是面向觸控區125。而且，第一反射面121a及第二反射面123a例如是鍍有能夠反射不可見光的材質。

第一光源130是配置於觸控面板120下方而對應至第一導光部121。在本實施例中，每一第一導光部121的下方均配置有多個第一光源130。具體來說，這些第一光源130例如是紅外線光源，用以朝向觸控面板120發出不可見光束L1。特別的是，為提高這些不可見光束L1的準直度，可使用紅外線雷射光源做為第一光源130，也可以在第一光源130的出光端增 設準直透鏡(圖未示)，以使不可見光束L1再從第一光源130出射後，先通過準直透鏡再射入觸控面板120中。如此一來，即可確保射入觸控面板120內之不可見光束L1的準直性。

各第一光源130所發出之不可見光束L1從觸控面板120的第二表面124射入觸控面板120後，接著會射至第一導光部121內，再藉由第一反射面121a將其朝向第二導光部123反射。在本實施例中，不可見光束L1在被第一反射面121a反射後，例如是由出光面121b出射第一導光部121。

由於這些第一光源130是配置於位在第一表面122之相鄰兩側的第一導光部121下方，因此各第一光源130所發出之不可見光束L1在經由第一反射面121a將其反射至第二導光部123的過程中，這些不可見光束L1會在觸控區125上方交織成光網。而且，不可見光束L1是由第一導光部121下方準直入射於其內，所以為了使各第一光源130所發出之不可見光束L1在通過觸控區125上方時均位於同一水平面上，本實施例之第一導光部121的第一反射面121a與第一表面122之間的夾角例如是45度，且出光面121b是垂直於第一表面122。

當這些不可見光束L1通過觸控區125上方而射至第二導光部123之後，第二導光部123的第二反射面123a會將這些不可見光束L1反射至配置於各第二導光部123下方的光感測器140，以藉由光感測器140來感測不可見光束L1的強度變化，進而可判斷不可見光束L1在觸控區125上方所形成之光網是否有被觸碰第一表面122的物體遮斷。在本實施例中，不可見光束L1例如是經由第二導光部123的入光面123b射入第二導光部123內部，再被第二反射面123a所反射。同樣地，為了使不可見光束L1可準直地被光感測器140所接收，本實 施例之第二導光部123的第二反射面123a與第一表面122之間的夾角例如是45度，且入光面123b是垂直於第一表面122。

需要注意的是，本實施例之每一個第一光源130均對應至一個光感測器140。也就是說，各第一光源130所發出的不可見光束L1是由其所對應之光感測器140接收，以便於根據各光感測器140所接收之光強度來判斷這些不可見光束L1被觸碰第一表面122之物體遮斷的座標位置。然而，本發明並不以此為限。在其他實施例中，若第一光源130具有足夠的發散角，則可使用少於光感測器140之數量的第一光源130，以節省成本。

另外，雖然本實施例之第一導光部121與第二導光部123係位在透光部120a四個側邊的凸出條，但本發明並不限於此。在其他實施例中，這些第一導光部121與第二導光部123也可以是多個排列在透光部120a四個側邊的不連續凸出塊，且這些第一導光部121是一對一地對應於這些第一光源130，這些第二導光部123則是一對一地對應於這些光感測器140。

第二光源150是配置在觸控面板120的側面126旁，用以發出可見光束L2。可見光束L2從觸控面板120的側面126射入觸控面板120後，會再從觸控面板120的第一表面122出射。本實施例之顯示面板110例如是反射式顯示面板，而其使用的光源例如是用以提高觸控式顯示裝置100之顯示亮度的前光源(front light)形式。具體來說，本實施例係將多個第二光源150配置於觸控面板120的側面126旁，此時多個第二光源150發出的光線係位於顯示面板110前方，即形成前光源的形式，可作為顯示面板之光源使用。此外，這些第二光源150例如是發光二極體(light emitting diode,LED)，但本發明不以此為 限。

值得一提的是，為提高第二光源150所發出之可見光束L2的利用效率，本實施例之觸控面板120還可以具有多個微結構127，其是分佈於第二表面124或第一表面122，用以偏折可見光束L2在觸控面板120內部的行進方向，以破壞可見光束L2在觸控面板120內部發生的全反射，進而使可見光束L2可由第一表面122出射。自第一表面122出射的可見光束L2係透過顯示面板110的畫素結構轉換成影像，並反射進到人眼中。雖然圖1B係同時在觸控面板120的第二表面124及第一表面122繪出微結構127，但本發明並不限於此。熟習此技藝者可自行依據實務上的需求來決定微結構127的設置位置、形狀及排列方式。

特別的是，本發明在其他實施例中，如圖2所示之觸控面板220，其第一導光部221之第一反射面221a及第二導光部223之第二反射面223a可以是曲面，以提高不可見光束L1的光利用效率。雖然本實施例之第一反射面221a及第二反射面223a均為曲面，但本發明不限於此。第一反射面221a與第二反射面223a兩者僅需其中之一為曲面，即可有效提高不可見光束L1的光利用效率。

需要注意的是，此處所謂之曲面並不限於連續曲面或不連續曲面。具體來說，第一反射面221a或第二反射面223a可為連續曲面，或是僅有位於第一光源130及光感測器140上方之處為曲面的不連續曲面。

而且，在另一實施例中，如圖3所示之觸控面板320，其第一導光部321之出光面321b及第二導光部323之入光面323b也可以是曲面(例如是凸面)，以使不可見光束L1準直 化，進而提高不可見光束L1的光效率。

此外，在本發明之另一實施例中，如圖4A及圖4B所示，觸控面板420還可以包括至少一個第三導光部129，其是凸出於第二表面124並位於透光部120a的側邊而與第二光源150相鄰。由於第三導光部129是緊靠於透光部120a的側邊，因而可藉其加大側面126的面積。如此一來，當使用尺寸大於觸控面板420平均厚度之發光二極體做為第二光源150時，觸控面板420可具有符合發光二極體之發光角的側面126。

特別的是，為避免第二光源150所發出之可見光束L2自第三導光部129往顯示面板110直接射出而發生漏光現象，本實施例之第三導光部129例如是具有全反射面128，其與第二表面124之間具有滿足下列不等式的夾角θ：θ<(45°-sin^-1(1/n))，其中n為觸控面板之420光折射率。如此一來，當可見光束L2在第三導光部129內部射至全反射面128時，會再藉由全反射面128將其反射回第三導光部129內部，進而避免可見光束L2從第三導光部129漏出。

值得一提的是，本發明並未限定第一光源130與第二光源150是否位於觸控面板420的同側。在其他實施例中，第一光源130也可以是位於第二光源150的鄰側與對側，如圖5A及圖5B所示。

雖然上述實施例僅在觸控面板420的一側設置第二光源150，但本發明並不限於此。在其他實施例中，這些第二光源150也可以設置於觸控面板420的兩邊以上，以進一步提高觸控式顯示裝置100的顯示亮度。而且，觸控面板420之第三導光部129的數量及配置位置可根據第二光源150的配置位置來 設計，以使每一第二光源150均位於第三導光部129旁。

特別的是，若欲將第二光源150設置在觸控面板320的四邊，如圖6A及圖6B所示，觸控面板620則可以包括環狀導光部329，以對應這些第二光源150。環狀導光部329是凸出於第二表面124，並與第二表面124圍成容置空間335，而顯示面板110即是位於容置空間335內。在本實施例中，環狀導光部329例如是具有環狀全反射面328，其與第二表面124之間的夾角θ同樣滿足於前文所述之不等式，以避免第二光源150所發出之可見光束L2自環狀導光部329漏出。

雖然前述實施例所揭露之觸控面板均具有相同外形的第一導光部與第二導光部，但其並非用以限定本發明，以下將舉其他實施例說明之。

圖7為本發明之另一實施例中觸控式顯示裝置的剖面示意圖。請參照圖7，本實施例之觸控式顯示裝置700大致於前述實施例相同，且圖中與前述實施例標號相同者，其所代表之元件亦與前述實施例相同或相似。下文僅針對本實施例與前述實施例之相異處加以說明。

由圖7可知，觸控面板720之第一導光部721的第一反射面721a與第二導光部723的第二反射面723a均位於觸控區125內側，因此第一光源130所發出之不可見光束L1在射至第一反射面721a，係直接被第一反射面721a反射至第二反射面723a，然後再藉由第二反射面723a反射至光感測器140。

需要注意的是，圖7所繪示之第一導光部721與第二導光部723可應用於前述所有實施例其中之任一。也就是說，本發明之各實施例可在合理範圍內組合變化，此處不再贅述其細節。

綜上所述，本發明之觸控式顯示裝置是使用具有導光部的觸控面板，以藉由觸控面板的導光部將第一光源所發出之不可見光束導至配置於對側的光感測器，並因而在觸控面板的觸控區上方形成光網。如此一來，當使用者透過物體碰觸至觸控面板之透光部的第一表面時，會遮斷一部份的光網，使得光感測器所接收到的光強度隨之變化。此時，即可根據所接收之光強度有所變化的光感測器之位置來計算出碰觸觸控面板之物體的位置。

特別的是，本發明之觸控式顯示裝置包括用發出可見光束的第二光源，以提高顯示亮度，並利用具有導光部的觸控面板同時做為第二光源的導光板。由此可知，本發明可有效減少觸控式顯示裝置所需之組件，進而縮小觸控式顯示裝置的體積並降低其製作成本。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100、600、700‧‧‧觸控式顯示裝置

110‧‧‧顯示面板

112‧‧‧顯示面

120、220、320、420、520、620、720‧‧‧觸控面板

120a‧‧‧透光部

121、221、321、721‧‧‧第一導光部

121a、221a、321a、721a‧‧‧第一反射面

121b、221b、321b、721b‧‧‧出光面

122‧‧‧第一表面

123、223、323、723‧‧‧第二導光部

123a、223a、323a、723a‧‧‧第二反射面

123b、223b、323b、723b‧‧‧入光面

124‧‧‧第二表面

125‧‧‧觸控區

126‧‧‧側面

127‧‧‧微結構

128‧‧‧全反射面

129‧‧‧第三導光部

130‧‧‧第一光源

140‧‧‧光感測器

150‧‧‧第二光源

328‧‧‧環狀全反射面

329‧‧‧環狀導光部

335‧‧‧容置空間

L1‧‧‧不可見光束

L2‧‧‧可見光束

θ‧‧‧夾角

圖1A為本發明之一實施例中觸控式顯示裝置的正視示意圖。

圖1B為圖1A之觸控式顯示裝置沿I-I`線的剖面示意圖。

圖2為本發明之另一實施例中觸控式顯示裝置的剖面示意圖。

圖3為本發明之另一實施例中觸控式顯示裝置的剖面示意圖。

圖4A為本發明之另一實施例中觸控式顯示裝置的正視示意圖。

圖4B則為圖4A之觸控式顯示裝置沿I-I`線的剖面示意圖。

圖5 A為本發明之另一實施例中觸控式顯示裝置的正視示意圖。

圖5B為圖5A之觸控式顯示裝置沿I-I`線的剖面示意圖。

圖6 A為本發明之另一實施例中觸控式顯示裝置的正視示意圖。

圖6B為圖6A之觸控式顯示裝置沿I-I`線的剖面示意圖。

圖7為本發明之另一實施例中觸控式顯示裝置的剖面示意圖。

100．．．觸控式顯示裝置

110．．．顯示面板

112．．．顯示面

120．．．觸控面板

120a．．．透光部

121．．．第一導光部

121a．．．第一反射面

121b．．．出光面

122．．．第一表面

123．．．第二導光部

123a．．．第二反射面

123b．．．入光面

124．．．第二表面

125．．．觸控區

126．．．側面

127．．．微結構

130．．．第一光源

140．．．光感測器

150．．．第二光源

L1．．．不可見光束

L2．．．可見光束

Claims (15)

1. 一種觸控式顯示裝置，包括：一顯示面板，具有一顯示面；一觸控面板，配置於該顯示面板上方，該觸控面板包括：一透光部，具有一第一表面、一第二表面以及至少一側面，該第一表面與該第二表面彼此相對，且該第二表面面對該顯示面，而該至少一側面連接於該第一表面與該第二表面之間；多個第一導光部，分別凸出於該第一表面並位於該透光部之兩相鄰側邊，且各該第一導光部具有一第一反射面；以及多個第二導光部，分別凸出於該第一表面並位於該透光部之另兩相鄰側邊，而與該些第一導光部在該第一表面上圍出一觸控區，且各該第二導光部具有一第二反射面，其中該些第一反射面與該些第二反射面係面向該觸控區；多個第一光源，配置於該觸控面板下方而對應至該些第一導光部，各該第一光源適於發出一不可見光束，該些不可見光束由該第二表面入射至該觸控面板，且各該第一反射面適於反射該不可見光束，以使其通過該觸控區上方而射至對應之該第二反射面；多個光感測器，配置於該觸控面板下方而對應至該些第二導光部，其中該些不可見光束適於藉由該些第二反射面將其反射至對應之該些光感測器；以及至少一第二光源，配置於該至少一側面旁，適於發出一可 見光束，該可見光束係由該至少一側面入射至該觸控面板內，其中該觸控面板更包括至少一第三導光部，凸出於該第二表面並位於該透光部之一側邊而與該至少一第二光源相鄰，該至少一第三導光部具有一全反射面，該全反射面與該透光部之間具有一夾角θ，該夾角θ滿足不等式θ<(45°-sin^-1(1/n))，其中n為該觸控面板之光折射率。
2. 如申請專利範圍第1項所述之觸控式顯示裝置，其中該觸控面板更具有多個微結構，分佈於該第二表面及該第一表面至少其中之一。
3. 如申請專利範圍第1項所述之觸控式顯示裝置，其中該至少一第二光源與該些第一光源位於該觸控面板之同側。
4. 如申請專利範圍第1項所述之觸控式顯示裝置，其中該至少一第二光源與該些光感測器位於該觸控面板之同側。
5. 如申請專利範圍第1項所述之觸控式顯示裝置，其中該第一反射面及該第二反射面與該第一表面之間的夾角為45度。
6. 如申請專利範圍第1項所述之觸控式顯示裝置，其中該第一反射面及該第二反射面至少其中之一為曲面。
7. 如申請專利範圍第1項所述之觸控式顯示裝置，其中各該第一導光部更具有一出光面，且該些不可見光束係經該些第 一反射面反射後，再由該些出光面射出該第一導光部外。
8. 如申請專利範圍第7項所述之觸控式顯示裝置，其中各該出光面為曲面。
9. 如申請專利範圍第5項所述之觸控式顯示裝置，其中各該第二導光部更具有一入光面，且該些不可見光束自該些出光面出射後，係經由該些入光面入射至該些第二導光部內，再經由該些第二反射面反射至該些光感測器。
10. 如申請專利範圍第9項所述之觸控式顯示裝置，其中各該入光面為曲面。
11. 如申請專利範圍第1項所述之觸控式顯示裝置，其中該些不可見光束經由該些第一反射面反射後，係直接射至該些第二反射面。
12. 如申請專利範圍第1項所述之觸控式顯示裝置，其中該顯示面板為反射式顯示面板。
13. 如申請專利範圍第1項所述之觸控式顯示裝置，其中該觸控面板之該透光部、該些第一導光部與該些第二導光部為一體成型。
14. 如申請專利範圍第1項所述之觸控式顯示裝置，其中該觸控面板之該透光部之材質與該些第一導光部及該些第二 導光部不同。
15. 一種觸控式顯示裝置，包括：一顯示面板，具有一顯示面；一觸控面板，配置於該顯示面板上方，該觸控面板包括：一透光部，具有一第一表面、一第二表面以及至少一側面，該第一表面與該第二表面彼此相對，且該第二表面面對該顯示面，而該至少一側面連接於該第一表面與該第二表面之間；多個第一導光部，分別凸出於該第一表面並位於該透光部之兩相鄰側邊，且各該第一導光部具有一第一反射面；以及多個第二導光部，分別凸出於該第一表面並位於該透光部之另兩相鄰側邊，而與該些第一導光部在該第一表面上圍出一觸控區，且各該第二導光部具有一第二反射面，其中該些第一反射面與該些第二反射面係面向該觸控區；多個第一光源，配置於該觸控面板下方而對應至該些第一導光部，各該第一光源適於發出一不可見光束，該些不可見光束由該第二表面入射至該觸控面板，且各該第一反射面適於反射該不可見光束，以使其通過該觸控區上方而射至對應之該第二反射面；多個光感測器，配置於該觸控面板下方而對應至該些第二導光部，其中該些不可見光束適於藉由該些第二反射面將其反射至對應之該些光感測器；以及至少一第二光源，配置於該至少一側面旁，適於發出一可 見光束，該可見光束係由該至少一側面入射至該觸控面板內，其中該觸控面板更包括一環狀導光部，凸出於該第二表面而與該透光部圍成一容置空間，且該顯示面板位於該容置空間內，該環狀導光部具有一環狀全反射面，該環狀全反射面與該透光部之間具有一夾角θ，該夾角θ滿足不等式θ<(45°-sin^-1(1/n))，其中n為該觸控面板之光折射率。