CN101916151B

CN101916151B - 光学板结构、包含其的触控式显示面板及触控式液晶显示器

Info

Publication number: CN101916151B
Application number: CN2010102696122A
Authority: CN
Inventors: 简智伟; 蔡卲瑜
Original assignee: AU Optronics Corp
Current assignee: AU Optronics Corp
Priority date: 2010-08-30
Filing date: 2010-08-30
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2030-08-30
Also published as: CN101916151A

Abstract

本发明有关一种触控用的光学板结构，其包括一光学板、至少一光源及至少一光检测器。光学板的一出光面包括有多个微结构。光源是位于光学板的一垂直高度的侧边。光源射出一第一光线进入光学板，经由光学板导光并于出光面射出一第二光线。光检测器位于光学板的一侧边或一转角并高于出光面，用以检测在一外物触碰光学板时使第二光线于外物产生反射而射至光检测器的一第三光线。本发明进一步有关一种包含该触控用的光学板结构的触控式显示面板及触控式液晶显示器。

Description

光学板结构、包含其的触控式显示面板及触控式液晶显示器

技术领域

本发明有关一种光学板结构，特别是有关一种触控用的光学板结构、包含其的触控式显示面板及触控式液晶显示器。

背景技术

现今各式电子产品的市场中，个人数字助理(PDA)、行动电话(mobilephone)、笔记型计算机(notebook)及平板计算机(tablet PC)等已广泛的使用触控式面板(touch panel)作为数据输入的界面工具。触控式面板亦能同时拥有键盘、鼠标等的功能及手写输入等人性化的操作方式，尤其可将输入与输出整合在同一界面(即，显示面板，或称屏幕)而形成触控式显示面板(touch display panel)。

图1绘示一现有的触控式液晶显示面板。如图1所示，液晶面板10下方设有一背光单元，背光单元包括一导光板12及一设置于导光板12侧面的白光LED(发光二极管)光源14。而其触控机制是由光学式触控机制构成，即于导光板12的另一侧面(通常是与白光LED光源14相对面的一侧)设置一红外光LED光源16，其射出的红外光亦经过导光板12直接或经过反射而到达液晶面板10的显示侧18，使用者20接近或碰触到显示侧18时，将红外光反射至位于液晶面板10侧面上的互补式金属氧化物半导体影像感测元件(CMOS)22而感测光线，进而转换成电讯号，以进行触控机制。然而，其缺点为红外光需要通过液晶面板10，光线能量大量衰减，因此在红外光LED发出的光线能量需要较高，因而系统效率较低，需牺牲白光亮度或更换更高亮度的红外光LED。

因此，仍需要一种新颖的触控用的光学板结构，以增进系统效率。

发明内容

本发明的一目的是提供一种触控用的光学板结构，其触控机制所需的光线能量较低，系统效率较高，在应用于触控显示时，不影响原有显示面板的白光背光。

本发明的另一目的是提供一种包括如上述的触控用的光学板结构的触控式显示面板或触控式液晶显示器，其可具有如上述的优点。

依据本发明的触控用的光学板结构包括一光学板、至少一光源及至少一光检测器。光学板的一出光面包括有多个微结构。至少一光源是位于光学板的一垂直高度的侧边。光源射出一第一光线进入光学板，经由光学板导光并于出光面射出一第二光线。至少一光检测器位于光学板的一侧边或一转角并高于出光面，用以检测在一外物触碰光学板时使第二光线于外物产生反射而射至光检测器的一第三光线。

所述的触控用的光学板结构，其中，进一步包括一印刷电路板与该光检测器电连接，以进行触碰位置的定位。

所述的触控用的光学板结构，其中，该光源包括紫外光、可见光、或红外光。

所述的触控用的光学板结构，其中，该光检测器包括一电荷偶合装置影像感测元件或一互补式金氧半导体影像感测元件。

所述的触控用的光学板结构，其中，这些微结构包括通过喷砂、网印、雷射雕刻、模具转印或蚀刻方法形成的多个微结构。

所述的触控用的光学板结构，其中，这些微结构使该出光面具有一粗糙度Ra值在0至0.25μm之间。

所述的触控用的光学板结构，其中，这些微结构使该出光面的距离该光源较远处具有的一粗糙度Ra值大于距离该光源较近处具有的一粗糙度Ra值。

所述的触控用的光学板结构，其中，这些微结构使该出光面的距离该光检测器较远处具有的一粗糙度Ra值大于距离该光检测器较近处具有的一粗糙度Ra值。

所述的触控用的光学板结构，其中，该触控用的光学板结构包括二个光检测器，分别设置于该光学板的二个转角上并高于该出光面。

所述的触控用的光学板结构，其中，该触控用的光学板结构包括二个光源，其分别设置于该光学板的二截角状的垂直高度的侧边，及二个光检测器，其分别位于该二光源的上方并高于该出光面。

所述的触控用的光学板结构，其中，该至少一光源包括一条状红外光或可见光光源，其设置于该光学板的侧边。

于本发明的另一方面，依据本发明的触控式显示面板包括如上述的触控用的光学板结构或其变化及一位于触控用的光学板结构下方的显示面板。

于本发明的又一方面，依据本发明的触控式液晶显示器包括如上述的触控用的光学板结构或其变化、一位于触控用的光学板结构下方的液晶面板及一位于液晶面板下方的背光模块。

于本发明的触控用的光学板结构中，在光学板的一出光面上具有微结构，使得在不至于大量破坏全反射下，可增加触碰时的顺畅度，及减少指纹污垢沾染；并且，光耦合进入光学板后，将以大角度方向射出，此大角度的光线经触碰物体反射进入位于高于出光面的光检测器，而达到触控的机制。

附图说明

图1绘示一现有的触控式液晶显示面板的剖面示意图。

图2绘示依据本发明的触控用的光学板结构的一实施例的剖面示意图。

图3绘示依据本发明的触控用的光学板结构的另一实施例的平面示意图。

图4绘示依据本发明的触控用的光学板结构的又一实施例的平面示意图。

图5绘示依据本发明的一触控式显示面板的一实施例的剖面示意图。

图6绘示一依据本发明的触控式液晶显示器的一实施例的剖面示意图。

其中，附图标记：

10、60 液晶面板 12、66 导光板

14 白光LED光源 16 红外光LED光源

18 显示侧 20 使用者

22 互补式金氧半导体影 24、56 触控用的光学板

像感测元件结构

26、48 光学板 28 光源

30、52 光检测器 32 出光面

34 微结构 36 侧面

38、40、42、44、70 光线 46 近红外光光源

49 白反射片或银反射片 50、54 侧边

58 显示面板 62 背光模块

64 背光光源

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

图2绘示依据本发明的触控用的光学板结构的一实施例。触控用的光学板结构24包括一光学板26、至少一光源28及至少一光检测器30。光学板26的一出光面32包括有多个微结构34。出光面32是指使用者在使用时看到的一面，光源28的光线会由此面及其上的微结构34射出。微结构34的主要功能在于提高出光量，再者，可使光学板的出光面获得触感，并且有抗污效果。光源28数量为一个或多个，位于光学板26的一垂直高度h的侧边。光源28射出光线38，由光学板26的侧面36进入光学板26，经由光学板26内部导光，再于出光面32射出光线40及42。此光源28可为例如紫外光、可见光或红外光光源，于人体健康与显示器视觉品味考虑下，较佳为红外光光源，配合检测器接收波段，更佳为近红外光光源。红外光中，近红外光波长为0.75～1.5μm，中红外光波长为1.5～5.6μm，远红外光波长为5.6～1000μm。可使用例如LED做为光源。光检测器30位于光学板26的一侧边或转角的高于出光面32的地方，用以检测在外物(例如使用者的手指20)触碰光学板26时使光线40于外物产生反射的光线44，而射至光检测器30。光检测器30为检测光线的装置，可为例如数字光学影像传感器(digital optical camera)，其包括例如互补式金属氧化物半导体影像感测元件(CMOS)或电荷偶合装置影像感测元件(CCD)。光检测器30高于出光面32，如此，可良好检测到于外物反射的光线。可使光检测器30与一印刷电路板电连接，以进行触碰位置的定位处理。

光学板的材质为可供光线穿透的材料，例如PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate))、PET(聚对苯二甲酸乙二酯(polyethyleneterephthalate))、PC(聚碳酸酯(polycarbonate))、MS(为PMMA与PC的混合组成)、玻璃等等。其形状可为均等厚度或是楔形的薄板。微结构的尺寸，以不影响视觉品味为主，可利用出光面所欲的粗糙度来决定的。微结构可通过例如喷砂、网印、雷射雕刻、模具转印或蚀刻方法而形成。喷砂是利用现有方法于出光面上形成颗粒做为微结构。网印是利用于出光面印上不同的折射率物质，以形成微结构。雷射雕刻是利用雷射直接于出光面上雕刻出微结构。模具转印是利用具有微结构外形的模具以在出光面上转印出微结构。蚀刻方法是利用屏蔽图型，将未遮盖的出光面部分蚀刻，而形成微结构。

图3显示依据本发明的触控用的光学板结构的另一实施例的平面示意图。其有多个近红外光光源46设置于光学板48的垂直高度的侧边50。多个近红外光光源46亦可形成一条状光源。另有二个光检测器52可分别设置于光学板48的二个转角上并高于出光面。光学板48的三个侧面可包覆一白反射片(whitesheet)或银反射片49，以反射近红外光光源46的光线，回收充分利用。

图4显示依据本发明的触控用的光学板结构的又一实施例的平面示意图。其中，可将光学板48看成有二个角落被截角的状态，二个近红外光光源46分别设置于光学板48的垂直高度的二个侧边54。在光学板48的其它侧面可包覆一白反射片或银反射片49。另有二个光检测器52分别设置于二个近红外光光源46上并高于出光面。

依据本发明的触控用的光学板结构可良好与电子产品结合，做为触控输入装置，例如单独做为触控面板，或是与显示面板整合而为一触控式显示面板。尤其是触控式显示面板的情形，对于光学板的出光面有美观与品味的考虑。例如对于触控式液晶显示器而言，出光面上的微结构分布，较佳使出光面具有一粗糙度Ra值在0至0.25μm之间，更佳为约0.16μm，以免影响视觉品味。另外，在微结构的分布上，较佳使得出光面的距离不可见光源较远处的粗糙度Ra值大于距离不可见光源较近处的粗糙度Ra值。此因为粗糙度越大，反射的光量越多；而距离不可见光源越远处，反射的光量越少之故。简言之，使距离不可见光源较远处的粗糙度Ra值较大，可使整片出光面的出光量较均匀。或者，在微结构的分布上，使出光面的距离光检测器较远处的粗糙度Ra值大于距离光检测器较近处的粗糙度Ra值。简言之，使距离光检测器较远处的粗糙度Ra值较大，可使整片出光面被接收到的出光量较均匀。

若是考虑将触控用的光学板结构单独做为触控面板，则没有显示面板的视觉品味问题，不须对粗糙度有特别要求，于增强出光量的考虑下，可使微结构分布越密越好，此时光源亦可选择可见光。

图5显示依据本发明的触控用的光学板结构与一显示面板结合为一触控式显示面板的一实施例。触控用的光学板结构56与一显示面板58上下叠置而组合。例如以外贴式或外嵌式进行组合。

图6显示一包括依据本发明的触控用的光学板结构的触控式液晶显示器的一实施例。其中，一液晶面板60位于触控用的光学板结构24的下方。一背光模块62位于液晶面板60的下方。详言之，背光模块62可例如具有一背光光源64及一导光板66。于此实施例中，背光光源64是设置于导光板66的侧边。背光由液晶面板60的下表面射入，再由上表面射出，射出的光线如光线70所示。然后光线70由触控用的光学板结构24的下表面射入，再由出光面32射出。通常，背光光源64采用白光光源，例如白光LED。触控用的光学板结构24使用的光源28较佳为不可见光，其位于光学板26的侧边。由于具有这样的类似前光板架构，光源28射出的光线并不必通过液晶面板60，因此不会衰减，而可增进触控模块系统效率，而不影响显示用白光背光。再者，若要求特定的视觉品味，可将光学板的出光面的微结构设计为使出光面具有特定的粗糙度，如上述。因此，依据本发明的触控式液晶显示器可谓包括一直接式的光学触控板(direct type optical touch panel)；其不可见光源亦可充做背光，因此显示面板系统有更高的效率；再者，光学板的出光面具有特定粗糙度，因此可抗污，而且操作触感佳。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种触控用的光学板结构，其特征在于，包括：

一光学板，于其一出光面包括有多个微结构；

至少一光源，位于该光学板的一垂直高度的侧边，该光源射出一第一光线进入该光学板，经由该光学板导光并于该出光面射出一第二光线；及

至少一光检测器，位于该光学板的一侧边或一转角并高于该出光面，用以检测在一外物触碰该光学板时使该第二光线于该外物产生反射而射至该光检测器的一第三光线；

所述光学板结构通过所述微结构提高出光量，使该出光面获得触感，并实现抗污效果；

这些微结构使该出光面具有一粗糙度Ra值在0至0.25μm之间。

2.根据权利要求1所述的触控用的光学板结构，其特征在于，进一步包括一印刷电路板与该光检测器电连接，以进行触碰位置的定位。

3.根据权利要求1所述的触控用的光学板结构，其特征在于，该光源包括紫外光、可见光、或红外光。

4.根据权利要求1所述的触控用的光学板结构，其特征在于，该光检测器包括一电荷偶合装置影像感测元件或一互补式金氧半导体影像感测元件。

5.根据权利要求1所述的触控用的光学板结构，其特征在于，这些微结构包括通过喷砂、网印、雷射雕刻、模具转印或蚀刻方法形成的多个微结构。

6.根据权利要求1所述的触控用的光学板结构，其特征在于，这些微结构使该出光面的距离该光源较远处具有的一粗糙度Ra值大于距离该光源较近处具有的一粗糙度Ra值。

7.根据权利要求1所述的触控用的光学板结构，其特征在于，这些微结构使该出光面的距离该光检测器较远处具有的一粗糙度Ra值大于距离该光检测器较近处具有的一粗糙度Ra值。

8.根据权利要求1所述的触控用的光学板结构，其特征在于，该触控用的光学板结构包括二个光检测器，分别设置于该光学板的二个转角上并高于该出光面。

9.根据权利要求1所述的触控用的光学板结构，其特征在于，该触控用的光学板结构包括二个光源，其分别设置于该光学板的二截角状的垂直高度的侧边，及二个光检测器，其分别位于该二光源的上方并高于该出光面。

10.根据权利要求1所述的触控用的光学板结构，其特征在于，该至少一光源包括一条状红外光或可见光光源，其设置于该光学板的侧边。

11.一种触控式显示面板，其特征在于，包括：

一如权利要求1至10中任一项的触控用的光学板结构；及

一显示面板，位于该触控用的光学板结构下方。

12.一种触控式液晶显示器，其特征在于，包括：

一如权利要求1至10中任一项的触控用的光学板结构；

一液晶面板，位于该触控用的光学板结构下方；及

一背光模块，位于该液晶面板下方。