CN101667084B - 触控面板以及具有此触控面板的触控式显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种触控面板以及具有此触控面板的触控式显示装置，触控面板包括一导光板、多个光源以及多个检测器。导光板具有一上表面、一下表面、多个侧表面以及多个入光面。光源设置于导光板的入光面上，且光源相对于导光板的入光面具有一光包全反射角度(α)以及一光包垂直发散角度(β)，其中θ＜α＜60°，θ为导光板的全反射角的临界角度，且β＜50°。检测器对应光源的位置设置，以接收来自光源所发的光包信号。本发明可避免传统的光学式触碰面板容易产生错误触控信号的问题。

Description

触控面板以及具有此触控面板的触控式显示装置

技术领域

本发明是有关于一种触控面板以及具有此触控面板的触控式显示装置，且特别是有关于一种光学式触控面板以及具有此光学式触控面板的触控式显示装置。

背景技术

随着信息技术、无线移动通信和信息家电的快速发展与应用，为了达到携带更便利、体积更轻巧化以及操作更人性化的目的，许多信息产品已由传统的键盘或鼠标等输入装置，转变为使用触控装置作为输入装置。目前，触控面板大致可区分为电阻式触控面板、电容式触控面板、声波式触控面板、光学式触控面板及电磁式触控面板等等。上述各触控面板可以使用外挂的方式与显示面板组立在一起而形成一触控式显示装置。

在光学式触控面板中，有一种是利用光源以及CMOS检测器的组合来感测触控位置。此种光学式触控面板是在显示面板的上方设置一框架，并且在框架的角落设置光源以及CMOS传感器。然而，由于上述框架的内部是空心结构，因此，此种触控面板往往因机械强度不足而容易产生扭曲。另外，一般应用在上述光学式触控面板的CMOS传感器有一定的垂直接收角度，因此有时候当手指尚未碰触到面板表面，但因手指处于光源发散光所行经的光路且发散光又位于CMOS传感器的可接收范围时，便会产生错误的触控信号。

发明内容

本发明解决的问题在于，提供一种触控面板以及具有此触控面板的触控式显示装置，以解决现有技术的光学式触控面板容易扭曲以及容易产生错误触控信息的缺点。

本发明提出一种触控面板，其包括一导光板、多个光源以及多个检测器。导光板具有一上表面、一下表面、多个侧表面以及多个入光面。光源设置于导光板的入光面上，且光源相对于导光板的入光面具有一光包全反射角度(α)以及一光包垂直发散角度(β)，其中θ＜α＜60°，θ为导光板的全反射角的临界角度，且β＜50°，α为光包全反射角度，β为光包垂直发散角度。检测器对应光源的位置设置，以接收来自光源所发的光包信号。

本发明另提出一种触控式显示装置，其包括一显示面板以及位于所述显示面板上方的一触控面板。此触控面板包括一导光板、多个光源以及多个检测器。导光板具有一上表面、一下表面、多个侧表面以及多个入光面。光源设置于导光板的入光面上，且光源相对于导光板的入光面具有一光包全反射角度(α)以及一光包垂直发散角度(β)，其中θ＜α＜60°，θ为导光板的全反射角的临界角度，且β＜50°，α为光包全反射角度，β为光包垂直发散角度。检测器对应光源的位置设置，以接收来自光源所发的光包信号。

基于上述，由于本发明在触控面板内设置导光板，因此相较于传统光学是触控面板使用空心框架的设计具有较佳的机械强度而不易扭曲。此外，因本发明的触控面板的光源相对于导光板的入光面具有一光包全反射角度(α)以及一光包垂直发散角度(β)，其中θ＜α＜60°，θ为导光板的全反射角的临界角度，且β＜50°。当光源的光包射进导光板之后便会于导光板内持续进行全反射，并且检测器可接收到来自光源的光包信号，如此便可避免传统光学式触碰面板容易产生错误触控信号的问题。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1是根据本发明一实施例的触控式显示装置的侧视示意图；

图2是图1的触控式显示装置的触控面板的上视图；

图3以及图4为图1及图2的触控面板106的侧视图；

图5以及图6为根据本发明的数个实施例的使光包垂直发散角度(β)满足β＜50°的示意图；

图7为根据本发明的实施例的使光包全反射角度(α)满足θ＜α＜60°的示意图；

图8以及图9为根据本发明的实施例的同时在触控面板上设计聚光组件150以及锐角夹角γ的示意图；

图10与图11为根据本发明的实施例的导光板的入光面的形式的示意图；

图12及图13为根据本发明的一实施例的触控面板的操作示意图；

图14是根据本发明的另一实施例的触控面板的上视图。

其中，附图标记：

102：显示面板         104：背光模块

106：触控面板         120：导光板

124：光源             126：检测器

128：反射层           130a：上表面

130b：下表面          130c：入光面

130d：侧表面          150：聚光组件

L，L1，L2，L1’，L1”，L2’：光包

A：垂直轴线           α：光包全反射角度

β：光包垂直发散角度  F：手指

γ：导光板的入光面与上表面的夹角

具体实施方式

图1是根据本发明一实施例的触控式显示装置的侧视示意图，图2是图1的触控式显示装置的触控面板的上视图。请同时参照图1以及图2，本实施例的触控式显示装置包括一显示面板102以及位于显示面板102上的一触控面板106。在一实施例中，倘若上述的显示面板102为穿透式或者是半穿半反射式显示面板，则触控式显示装置还包括一背光模块104，其设置在显示面板102的下方。根据另一实施例，若上述显示面板102为一反射式显示面板，则可不需设置背光模块104。因此，背光模块104并非触控式显示装置的必要组件。

在本实施例中，显示面板102为一液晶显示面板，其包括一下基板、一上基板以及位于两基板之间的一液晶层。一般而言，下基板为一主动组件阵列基板，其包括扫描线、数据线、与扫描线以及数据线电性连接的主动组件以及与主动组件电性连接的像素电极。上基板可为一彩色滤光基板、设置有一电极层的基板或者是一空白基板。上述的下基板以及上基板可为已知液晶显示面板中的任何形式的下基板及上基板结构。此外，设置于显示面板102下方的背光模块104可为已知任何形式的直下式背光模块或是者侧边入光式背光模块。在其它的实施例中，显示面板102可为其它种形式的显示面板，例如是有机电致发光显示面板或等离子显示面板等等。

触控面板106包括一导光板120、多个光源124以及多个检测器126。

导光板120具有一上表面130a、一下表面130b、多个入光面130c以及多个侧表面130d，其中上表面130a位于下表面130b的对向，入光面130c以及侧表面130d皆与上表面130a以及下表面130b相连，如图1以及图2所示。由于导光板120为一板状结构，因此其上表面130a以及下表面130b的面积大于侧表面130d以及入光面130c的面积。在本实施例中，此导光板120具有两个入光面130c，且每一入光面130c位于两相邻的侧表面130d之间。然，本发明不限导光板120的入光面的数目，在其它的实施例中，导光板120可具有两个以上的入光面。此外，导光板120的材质包括透明的导光材质，其可为聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate，PMMA)、聚碳酸(polycarbonate，PC)或是玻璃或其它具透明特性的材料。导光板120的厚度可依据产品的设计或是选用的材质而有所不同。

光源124设置于导光板120的入光面130c上。在本实施例中，每一光源124对应设置于一个入光面130c上。光源124可为发光二极管(LED)光源或是其它适用的光源，其可发出红外光或是其它波长的光包L。

此外，检测器126对应光源124的位置设置，以接收来自光源124所发的光包信号。检测器126例如是互补式金氧半导体(CMOS)检测器。在本实施例中，检测器126设置于光源124的下方。为了使检测器126能够接收来自光源124所发的光包信号，在导光板120的侧表面130d上还设置有反射层128。在本实施例中，由于光源124是设置于导光板120的两个入光面130c的位置，根据光源124在XY平面的发散，可在导光板120的三个侧表面130d设置反射层128，以反射自光源124发射出的光包L，进而使设置在光源124底下的检测器126可以检测到光包信号的变动。然，本发明不限于此，在其它的实施例中，亦可在导光板120的所有侧表面130d上都设置反射层128。此外，在较佳实施例中，每一检测器126的水平视角大于90°，且垂直视角可为任何角度。在此，所谓水平视角指的是在XY平面的视角，垂直视角指的是在Z方向上的视角。

值得一提的是，如图3以及图4所示，在本实施例中，光源124相对于导光板120的入光面130c具有一光包全反射角度(α)以及一光包垂直发散角度(β)。为了详细说明，图3以及图4是图1及图2的触控面板106的侧视图。请先参照图3，在本实施例中，光包全反射角度(α)为光包L自光源124射出并射入导光板120之后，光包L在导光板120的上表面130a的反射角，也就是光包L与垂直轴线A之间的夹角。为了使光包L能够在导光板120内持续进行全反射，光包全反射角度(α)满足θ＜α＜60°，θ为导光板120的全反射角的临界角度。举例而言，倘若导光板120是选用PMMA，那么导光板120的全反射角的临界角度θ为41.8°，也就是光包全反射角度(α)满足41.8°＜α＜60°的条件。

此外，请参照图4，在本实施例中，光包垂直发散角度(β)指的是光源124所发出的光包L在Z方向上的发散角度。为了使光包L在导光板120内的全反射密度足以满足触控面板所需的感测灵敏度，光包垂直发散角度(β)满足β＜50°的条件。

以下将例举几个实例来说明实现光包全反射角度(α)满足0＜α＜60°以及光包垂直发散角度(β)满足β＜50°的方法。图5以及图6为根据本发明的数个实施例的使光包垂直发散角度(β)满足β＜50°的示意图。请先参照图5，其是在光源124的表面上设置聚光组件150，聚光组件150例如是一柱面透镜。如此一来，自光源124发出的光包经过聚光组件150的聚光作用之后，可使得光包垂直发散角度(β)满足β＜50°的条件。另外，请参照图6，其是在导光板120的入光面130c上设置聚光组件150。类似地，聚光组件150例如是一柱面透镜。如此一来，自光源124发出的光包经过聚光组件150的聚光作用之后，可使得光包垂直发散角度(β)满足β＜50°的条件。上述图5以及图6是在光源124与导光板120之间设置聚光组件150，以使光源124的光包垂直发散角度(β)＜50°。

图7为根据本发明的实施例的使光包全反射角度(α)满足θ＜α＜60°的示意图。其是使导光板120的入光面130c与导光板120的上表面130a具有一锐角夹角γ，以使光源150的光包全反射角度(α)满足θ＜α＜60°。为了配合导光板120的入光面130c与导光板120的上表面130a具有一锐角夹角γ的设计，光源124的出光面124a与导光板120的入光面130c为彼此平行设置，如此可使得光源150的光包全反射角度(α)满足θ＜α＜60°的条件。

图8以及图9为根据本发明的实施例的同时在触控面板设计有聚光组件150以及锐角夹角γ的示意图。请先参照图8，图8的实施例为在光源124的表面上设置聚光组件150，并且使导光板120的入光面130c与导光板120的上表面130a具有一锐角夹角γ。如此一来，可同时使光包全反射角度(α)满足θ＜α＜60°并且使光包垂直发散角度(β)满足β＜50°。请参照图9，图9的实施例为在导光板120的入光面130c上设置聚光组件150，并且使导光板120的入光面130c与导光板120的上表面130a具有一锐角夹角γ。如此一来，可同时使光包全反射角度(α)满足θ＜α＜60°并且使的光包垂直发散角度(β)满足β＜50°。

此外，上述实施例的导光板120的入光面130c均是以平面的形式(如图10所示)为例来说明。然，本发明不限于此，在其它的实施例中，上述的导光板120的入光面130c亦可为曲面形式，如图11所示。若导光板120的入光面130c为曲面形式，将可增加光源在XY平面的发散角度。

图12及图13为根据本发明的一实施例的触控面板的操作示意图。请先参照图12，当光源124的光包L1进入导光板120之后，因光包全反射角度(α)满足θ＜α＜60°并且光包垂直发散角度(β)满足β＜50°，因此光包L1会持续在导光板120内进行全反射，且在反射层128处反射。之后，所反射的光包信号L2将继续在导光板120内进行全反射而回到检测器126处被检测到。图12为尚未进行触控操作时，光源124的光包在导光板120内进行全反射的示意图。而当对触控面板106进行触控操作时，如图13所示，也就是当手指F触控到导光板120的上表面130a以进行触控操作时，光源120所发出的光包L1在导光板120内所进行的全反射会在触控处被破坏，因而部分光包L1’因全反射被破坏而无法继续进行全反射，部分光包L1”则可继续进行全反射，并于反射层128反射。类似地，所反射的光包信号L2’将继续在导光板120内进行全反射而回到检测器126处被检测到。然，由于触控作用而破坏了局部的光包L1的全反射作用，因而部分可持续进行全反射的光包L1”强度便因而削弱。如此，被反射的光包信号L2’在回到检测器126处被检测到的光包信号强度将低于图12没有进行触控操作所检测到的光包信号L2。因此，藉由检测器126所检测到的光包信号的强弱，便可以判断触控操作的位置。

在上述数个实施例中，触控面板106的检测器126均设置于光源124的下方，并藉由反射层128的作用将光包信号反射回检测器126。然，本发明不限于此，在其它的实施例中，亦可将检测器126设置在其它位置。如图14所示，在图14的实施例的中，此触控面板的结构与图2相似，不同之处仅在于检测器126是设置于光源124的对向侧。更详细而言，检测器126是设置于导光板120的侧表面130d处。若以图14所绘示的触控面板为例，光源124是设置于导光板120的两个入光面130c上，检测器126则是设置于导光板120的至少三个侧表面130d上。在本实施例中，检测器126可采用多个线型排列的光二极管。换言之，光源124所发出的光包可在导光板120内进行全反射，接着将可直接被位于导光板120的侧表面130d的检测器126检测到。

综上所述，由于本发明在触控面板内设置导光板，因此相较于传统光学是触控面板使用空心框架的设计具有较佳的机械强度而不易扭曲且藉由导光板的设置更可以实现全平面的效果。

此外，因本发明的触控面板的光源相对于导光板的入光面具有一光包全反射角度(α)以及一光包垂直发散角度(β)，其中θ＜α＜60°，θ为导光板的全反射角的临界角度，且β＜50°。当光源的光包射进导光板之后便会于导光板内持续进行全反射，且检测器可接收到来自光源的光包信号，如此便可避免传统光源因有垂直发散角度而容易产生错误触控信号的问题。

虽然本发明已以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与修改，故本发明的保护范围当视后附的权利要求书所界定者为准。

Claims (20)

1.一种触控面板，其特征在于，包括：

一导光板，其具有一上表面、一下表面、多个侧表面以及多个入光面；

多个光源，分别设置于该导光板的该些入光面上，该些光源相对于该导光板的该些入光面具有一光包全反射角度(α)以及一光包垂直发散角度(β)，其中θ＜α＜60°，θ为该导光板的全反射角的临界角度，且β＜50°，α为光包全反射角度，β为光包垂直发散角度；

一反射层，设置于该导光板的侧表面上；以及

多个检测器，该些检测器设置于该些光源的下方，以接收来自该些光源所发出的光包信号，

其中，该多个光源的光包进入该导光板之后，该光包会持续在导光板内进行全反射，且在该反射层处反射，所反射的光包信号继续在该导光板内进行全反射而回到该多个检测器处被检测到。

2.如权利要求1所述的触控面板，其特征在于，还包括多个聚光组件，设置于该些光源与该导光板之间，以使该些光源的光包垂直发散角度＜50°。

3.如权利要求2所述的触控面板，其特征在于，该些聚光组件设置于该些光源的表面上。

4.如权利要求2所述的触控面板，其特征在于，该些聚光组件设置于该导光板的该些入光面上。

5.如权利要求1所述的触控面板，其特征在于，该导光板的该些入光面与该导光板的该上表面具有一锐角夹角，以使该些光源的光包全反射角度(α)满足θ＜α＜60°。

6.如权利要求5所述的触控面板，其特征在于，该些光源的出光面与该导光板的该些入光面彼此平行。

7.如权利要求1所述的触控面板，其特征在于，该些检测器设置于该些光源的对向侧。

8.如权利要求7所述的触控面板，其特征在于，该些检测器设置于该导光板的至少三个侧表面上。

9.如权利要求1所述的触控面板，其特征在于，该导光板的该些入光面为平面或是曲面。

10.如权利要求1所述的触控面板，其特征在于，每一检测器具有一水平视角以及一垂直视角，该水平视角大于90°，该垂直视角为任何角度。

11.一种触控式显示装置，其特征在于，包括：

一显示面板；

一触控面板，设置于该显示面板的上方，其中该触控面板包括：

一导光板，其具有一上表面、一下表面、多个侧表面以及多个入光面；

多个光源，设置于该导光板的该些入光面上，该些光源相对于该导光板的该些入光面具有一光包全反射角度(α)以及一光包垂直发散角度(β)，其中θ＜α＜60°，θ为该导光板的全反射角的临界角度，且β＜50°，α为光包全反射角度，β为光包垂直发散角度；

一反射层，设置于该导光板的侧表面上；以及

多个检测器，该些检测器设置于该些光源的下方，以接收来自该些光源所发出的光包信号，

其中，该多个光源的光包进入该导光板之后，该光包会持续在导光板内进行全反射，且在该反射层处反射，所反射的光包信号继续在该导光板内进行全反射而回到该多个检测器处被检测到。

12.如权利要求11所述的触控式显示装置，其特征在于，该触控面板还包括多个聚光组件，设置于该些光源与该导光板之间，以使该些光源的光包垂直发散角度(β)＜50°。

13.如权利要求12所述的触控式显示装置，其特征在于，该些聚光组件设置于该些光源的表面上。

14.如权利要求12所述的触控式显示装置，其特征在于，该些聚光组件设置于该导光板的该些入光面上。

15.如权利要求11所述的触控式显示装置，其特征在于，该导光板的该些入光面与该导光板的该上表面具有一锐角夹角，以使该些光源的光包全反射角度(α)满足θ＜α＜60°。

16.如权利要求15所述的触控式显示装置，其特征在于，该些光源的出光面与该导光板的该些入光面彼此平行。

17.如权利要求11所述的触控式显示装置，其特征在于，该些检测器设置于该些光源的对向侧。

18.如权利要求17所述的触控式显示装置，其特征在于，该些检测器设置于该导光板的至少三个侧表面上。

19.如权利要求11所述的触控式显示装置，其特征在于，该导光板的该些入光面为平面或是曲面。

20.如权利要求11所述的触控式显示装置，其特征在于，每一检测器具有一水平视角以及一垂直视角，该水平视角大于90°，该垂直视角为任何角度。