CN102778977B - 触控式显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明有关于一种触控式显示装置，包括显示面板、触控面板、多个第一光源、多个光感测器以及至少一个第二光源。显示面板具有显示面，而触控面板是配置于显示面板的显示面上方。触控面板包括透光部与多个导光部，导光部是凸出于透光部的表面而围出触控区。这些第一光源与光感测器配置于触控面板下方，并位于相对两侧。第一光源所发出的不可见光束可经由导光部将其反射，以通过触控区并且被光感测器所接收。第二光源用以发出可见光束，并通过触控面板而出射。其具有轻且薄的体积，因而可应用于轻薄化的电子设备中。

Description

触控式显示装置

技术领域

本发明是有关于一种显示装置，且特别是有关于一种触控式显示装置。

背景技术

随着光电科技的进步，目前触控式显示装置已被广泛地应用在各种电子设备中。现今的触控装置大致可区分为电阻式、电容式、光学式、声波式及电磁式等。以光学式触控显示装置而言，其是将触控面板设置于显示面板上，并设置多个发出红外光束的红外线光源，使其在触控面板的表面上形成光网。而且，这些红外光束可被多个对应于红外线光源的感测器所检测。当触控物体接触至触控面板的表面时，会有一部分的光网被遮断，因此感测器所感测到的红外光强度会随之产生变化。根据此时感测器所感测到的光强度的变化，即可判断触控物体的触碰点。

由于光学式的触控式显示装置可使用手指也可使用触控笔进行触控，因此也逐渐被使用于轻薄化的电子设备中。因此，如何进一步轻薄化光学式的触控式显示装置，实为此领域技术人员所关注的议题之一。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的就是在提供一种触控式显示装置，其具有轻且薄的体积，因而可应用于轻薄化的电子设备中。

本发明提出一种触控式显示装置，包括显示面板、触控面板、多个第一光源、多个光感测器以及至少一个第二光源。显示面板具有显示面，而触控面板是配置于显示面板的显示面上方，并且包括透光部、多个第一导光部与多个第二导光部。透光部具有彼此相对的第一表面与第二表面以及连接于第一表面与第二表面之间的侧面，且第二表面是面对显示面板的显示面。这些第一导光部与第二导光部是凸出于第一表面并位于透光部的侧边，而在第一表面上围出触控区。而且，各第一导光部分别与一第二导光部彼此相对。各第一导光部具有第一反射面，各第二导光部具有第二反射面，且第一反射面与第二反射面均面向触控区。

承上述，这些第一光源是配置于触控面板下方而对应至这些第一导光部，且各第一光源适于发出不可见光束，这些不可见光束是由第二表面入射至触控面板内，再由第一反射面将其反射，使其通过触控区上方而射至第二反射面。这些光感测器是配置于触控面板下方而对应至第二导光部，其中不可见光束是藉由第二导光部的第二反射面将其反射至对应的光感测器。第二光源则是配置于触控面板的侧面旁，用以发出可见光束，且此可见光束是由触控面板的侧面入射至触控面板内。

在本发明的一实施例中，上述的触控面板还具有多个微结构，分布于该第二表面及该第一表面至少其中之一。

在本发明的一实施例中，上述的触控面板还包括至少一个第三导光部，凸出于触控面板的第二表面并位于透光部的侧边而与上述的第二光源相邻。

在本发明的一实施例中，上述的第三导光部具有全反射面，其与透光部之间具有夹角θ，且夹角θ满足不等式θ＜(45°-sin^-1(1/n))，其中n为触控面板的光折射率。

在本发明的一实施例中，上述的触控面板还包括环状导光部，凸出于触控面板的第二表面而与透光部围成容置空间，且上述的显示面板位于此容置空间内。

在本发明的一实施例中，上述的环状导光部具有环状全反射面，其与透光部之间具有夹角θ，且夹角θ满足不等式θ＜(45°-sin^-1(1/n))，其中n为触控面板的光折射率。

在本发明的一实施例中，上述的第二光源与这些第一光源位于上述触控面板的同侧。

在本发明的一实施例中，上述的第二光源与这些光感测器位于上述触控面板的同侧。

在本发明的一实施例中，上述的第一反射面及第二反射面与第一表面之间的夹角为45度。

在本发明的一实施例中，上述的各第一导光部还具有出光面，且这些不可见光束经这些第一反射面反射后，再由这些出光面射出第一导光部外。

在本发明的一实施例中，上述的各出光面可为曲面。

在本发明的一实施例中，上述的各第二导光部还具有入光面，且这些不可见光束自上述这些出光面出射后，经由这些入光面入射至这些第二导光部内，再经由这些第二反射面反射至上述这些光感测器。

在本发明的一实施例中，上述的各入光面可为曲面。

在本发明的一实施例中，上述的不可见光束经由上述这些第一反射面反射后，直接射至上述这些第二反射面。

在本发明的一实施例中，上述的显示面板为反射式显示面板。

在本发明的一实施例中，上述的触控面板的透光部、第一导光部及第二导光部为一体成型。

在本发明的一实施例中，上述的触控面板的透光部与第一导光部及第二导光部以不同材质制成。

本发明的触控式显示装置是使用具有导光部的触控面板，以藉由触控面板的导光部将第一光源所发出的不可见光束导至配置于对侧的光感测器，并因而在触控面板的触控区上方形成光网，以藉此光网检测是否有物体触碰触控面板。而且本发明的触控式显示装置包括用于发出可见光束的第二光源，并利用具有导光部的触控面板同时做为第二光源的导光板，以减少触控式显示装置的组件，进而缩小其体积。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

图1A为本发明的一实施例中触控式显示装置的正视示意图；

图1B为图1A的触控式显示装置沿I-I线的剖面示意图；

图2为本发明的另一实施例中触控式显示装置的剖面示意图；

图3为本发明的另一实施例中触控式显示装置的剖面示意图；

图4A为本发明的另一实施例中触控式显示装置的正视示意图；

图4B则为图4A的触控式显示装置沿I-I线的剖面示意图；

图5A为本发明的另一实施例中触控式显示装置的正视示意图；

图5B为图5A的触控式显示装置沿I-I线的剖面示意图；

图6A为本发明的另一实施例中触控式显示装置的正视示意图；

图6B为图6A的触控式显示装置沿I-I线的剖面示意图；

图7为本发明的另一实施例中触控式显示装置的剖面示意图。

其中，附图标记：

100、600、700：触控式显示装置

110：显示面板

112：显示面

120、220、320、420、520、620、720：触控面板

120a：透光部

121、221、321、721：第一导光部

121a、221a、321a、721a：第一反射面

121b、221b、321b：出光面

122：第一表面

123、223、323、723：第二导光部

123a、223a、323a、723a：第二反射面

123b、223b、323b：入光面

124：第二表面

125：触控区

126：侧面

127：微结构

128：全反射面

129：第三导光部

130：第一光源

140：光感测器

150：第二光源

328：环状全反射面

329：环状导光部

335：容置空间

L1：不可见光束

L2：可见光束

θ：夹角

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1A为本发明的一实施例中触控式显示装置的正视示意图，图1B则为图1A的触控式显示装置沿I-I线的剖面示意图。请参照图1A及图1B，触控式显示装置100包括显示面板110、触控面板120、多个第一光源130、多个光感测器140以及至少一个第二光源150。其中，显示面板110具有显示面112，且触控面板120是配置于显示面板110的显示面112上方。在本实施例中，显示面板110与触控面板120之间的介质可为空气，但本发明并不以此为限。举例来说，显示面板110与触控面板120之间的介质也可以是用以黏合显示面板110与触控面板120的光学胶(OCA)或水胶。

而且，触控面板120包括透光部120a、多个第一导光部121与多个第二导光部123。在本实施例中，透光部120a及这些第一导光部121与第二导光部123例如是以射出成型的方式一体成型，但本发明不以此为限。在其他实施例中，这些第一导光部121与第二导光部123也可以是以光学贴合的方式与透光部120a结合。而且，透光部120a的材质适于供可见光与不可见光穿透，而第一导光部121与第二导光部123的材质例如是仅供不可见光穿透，可见光则无法穿透。

承上述，透光部120a具有第一表面122、第二表面124以及侧面126。第二表面124是面对显示面板110的显示面112，第一表面122则是相对于第二表面124，而侧面126是连接于第一表面122与第二表面124之间。这些第一导光部121与第二导光部123均是凸出于第一表面122，并分别位于透光部120a的四个侧边，而在第一表面122上围出触控区125。而且，透光部120a的两相对侧边上是分别配置有一条第一导光部121与一条第二导光部123。换言之，这些第一导光部121是分别位于透光部120a的相邻两侧，且各第一导光部121均与一条第二导光部123彼此相对。进一步来说，各第一导光部121分别具有第一反射面121a，而各第二导光部123分别具有第二反射面123a，其中这些第一反射面121a与第二反射面123a是面向触控区125。而且，第一反射面121a及第二反射面123a例如是镀有能够反射不可见光的材质。

第一光源130是配置于触控面板120下方而对应至第一导光部121。在本实施例中，每一第一导光部121的下方均配置有多个第一光源130。具体来说，这些第一光源130例如是红外线光源，用以朝向触控面板120发出不可见光束L1。特别的是，为提高这些不可见光束L1的准直度，可使用红外线激光光源做为第一光源130，也可以在第一光源130的出光端增设准直透镜(图未示)，以使不可见光束L1再从第一光源130出射后，先通过准直透镜再射入触控面板120中。如此一来，即可确保射入触控面板120内的不可见光束L1的准直性。

各第一光源130所发出的不可见光束L1从触控面板120的第二表面124射入触控面板120后，接着会射至第一导光部121内，再藉由第一反射面121a将其朝向第二导光部123反射。在本实施例中，不可见光束L1在被第一反射面121a反射后，例如是由出光面121b出射第一导光部121。

由于这些第一光源130是配置于位在第一表面122的相邻两侧的第一导光部121下方，因此各第一光源130所发出的不可见光束L1在经由第一反射面121a将其反射至第二导光部123的过程中，这些不可见光束L1会在触控区125上方交织成光网。而且，不可见光束L1是由第一导光部121下方准直入射于其内，所以为了使各第一光源130所发出的不可见光束L1在通过触控区125上方时均位于同一水平面上，本实施例的第一导光部121的第一反射面121a与第一表面122之间的夹角例如是45度，且出光面121b是垂直于第一表面122。

当这些不可见光束L1通过触控区125上方而射至第二导光部123之后，第二导光部123的第二反射面123a会将这些不可见光束L1反射至配置于各第二导光部123下方的光感测器140，以藉由光感测器140来感测不可见光束L1的强度变化，进而可判断不可见光束L1在触控区125上方所形成的光网是否有被触碰第一表面122的物体遮断。在本实施例中，不可见光束L1例如是经由第二导光部123的入光面123b射入第二导光部123内部，再被第二反射面123a所反射。同样地，为了使不可见光束L1可准直地被光感测器140所接收，本实施例的第二导光部123的第二反射面123a与第一表面122之间的夹角例如是45度，且入光面123b是垂直于第一表面122。

需要注意的是，本实施例的每一个第一光源130均对应至一个光感测器140。也就是说，各第一光源130所发出的不可见光束L1是由其所对应的光感测器140接收，以便于根据各光感测器140所接收的光强度来判断这些不可见光束L1被触碰第一表面122的物体遮断的坐标位置。然而，本发明并不以此为限。在其他实施例中，若第一光源130具有足够的发散角，则可使用少于光感测器140的数量的第一光源130，以节省成本。

另外，虽然本实施例的第一导光部121与第二导光部123位在透光部120a四个侧边的凸出条，但本发明并不限于此。在其他实施例中，这些第一导光部121与第二导光部123也可以是多个排列在透光部120a四个侧边的不连续凸出块，且这些第一导光部121是一对一地对应于这些第一光源130，这些第二导光部123则是一对一地对应于这些光感测器140。

第二光源150是配置在触控面板120的侧面126旁，用以发出可见光束L2。可见光束L2从触控面板120的侧面126射入触控面板120后，会再从触控面板120的第一表面122出射。本实施例的显示面板110例如是反射式显示面板，而其使用的光源例如是用以提高触控式显示装置100的显示亮度的前光源(front light)形式。具体来说，本实施例将多个第二光源150配置于触控面板120的侧面126旁，此时多个第二光源150发出的光线位于显示面板120前方，即形成前光源的形式，可作为显示面板的光源使用。此外，这些第二光源150例如是发光二极体(light emitting diode，LED)，但本发明不以此为限。

值得一提的是，为提高第二光源150所发出的可见光束L2的利用效率，本实施例的触控面板120还可以具有多个微结构127，其是分布于第二表面124或第一表面122，用以偏折可见光束L2在触控面板120内部的行进方向，以破坏可见光束L2在触控面板120内部发生的全反射，进而使可见光束L2可由第一表面122出射。自第一表面122出射的可见光束L2透过显示面板110的像素结构转换成影像，并反射进到人眼中。虽然图1B同时在触控面板120的第二表面124及第一表面122绘出微结构127，但本发明并不限于此。熟习此技艺者可自行依据实务上的需求来决定微结构127的设置位置、形状及排列方式。

特别的是，本发明在其他实施例中，如图2所示的触控面板220，各第一导光部221分别具有第一反射面221a，而各第二导光部223分别具有第二反射面223a，第一反射面221a与第二反射面223a是面向触控区125，不可见光束L2在被第一反射面221a反射后，例如是由出光面221b出射第一导光部221，经由第二导光部223的入光面223b射入第二导光部223内部，再被第二反射面223a所反射。其中第一导光部221的第一反射面221a及第二导光部223的第二反射面223a可以是曲面，以提高不可见光束L2的光利用效率。虽然本实施例的第一反射面221a及第二反射面223a均为曲面，但本发明不限于此。第一反射面221a与第二反射面223a两者仅需其中之一为曲面，即可有效提高不可见光束L2的光利用效率。

需要注意的是，此处所谓的曲面并不限于连续曲面或不连续曲面。具体来说，第一反射面221a或第二反射面223a可为连续曲面，或是仅有位于第一光源130及光感测器140上方之处为曲面的不连续曲面。

而且，在另一实施例中，如图3所示的触控面板320，各第一导光部321分别具有第一反射面321a，而各第二导光部323分别具有第二反射面323a，第一反射面321a与第二反射面323a是面向触控区125，不可见光束L2在被第一反射面321a反射后，例如是由出光面321b出射第一导光部321，经由第二导光部323的入光面323b射入第二导光部323内部，再被第二反射面323a所反射。其中第一导光部321的出光面321a及第二导光部323的入光面323a也可以是曲面(例如是凸面)，以使不可见光束L2准直化，进而提高不可见光束L2的光效率。

此外，在本发明的另一实施例中，如图4A及图4B所示，触控面板420还可以包括至少一个第三导光部129，其是凸出于第二表面124并位于透光部120a的侧边而与第二光源150相邻。由于第三导光部129是紧靠于透光部120a的侧边，因而可藉其加大侧面126的面积。如此一来，当使用尺寸大于触控面板420平均厚度的发光二极体做为第二光源150时，触控面板420可具有符合发光二极体的发光角的侧面126。

特别的是，为避免第二光源150所发出的可见光束L2自第三导光部129往显示面板110直接射出而发生漏光现象，本实施例的第三导光部129例如是具有全反射面128，其与第二表面124之间具有满足下列不等式的夹角θ：

θ＜(45°-sin^-1(1/n))，

其中n为触控面板的420光折射率。如此一来，当可见光束L2在第三导光部129内部射至全反射面128时，会再藉由全反射面128将其反射回第三导光部129内部，进而避免可见光束L2从第三导光部129漏出。

值得一提的是，本发明并未限定第一光源130与第二光源150是否位于触控面板420的同侧。在其他实施例中，第一光源130也可以是位于第二光源150的邻侧与对侧，如图5A及图5B所示。

虽然上述实施例仅在触控面板420的一侧设置第二光源150，但本发明并不限于此。在其他实施例中，这些第二光源150也可以设置于触控面板420的两边以上，以进一步提高触控式显示装置100的显示亮度。而且，触控面板420的第三导光部129的数量及配置位置可根据第二光源150的配置位置来设计，以使每一第二光源150均位于第三导光部129旁。

特别的是，若欲将第二光源150设置在触控面板320的四边，如图6A及图6B所示，触控面板620则可以包括环状导光部329，以对应这些第二光源150。环状导光部329是凸出于第二表面124，并与第二表面124围成容置空间335，而显示面板110即是位于容置空间335内。在本实施例中，环状导光部329例如是具有环状全反射面328，其与第二表面124之间的夹角θ同样满足于前文所述的不等式，以避免第二光源150所发出的可见光束L2自环状导光部329漏出。

虽然前述实施例所揭露的触控面板均具有相同外形的第一导光部与第二导光部，但其并非用以限定本发明，以下将举其他实施例说明之。

图7为本发明的另一实施例中触控式显示装置的剖面示意图。请参照图7，本实施例的触控式显示装置700大致于前述实施例相同，且图中与前述实施例标号相同者，其所代表的元件亦与前述实施例相同或相似。下文仅针对本实施例与前述实施例的相异处加以说明。

由图7可知，触控面板720的第一导光部721的第一反射面721a与第二导光部723的第二反射面723a均位于触控区125内侧，因此第一光源130所发出的不可见光束L1在射至第一反射面721a，直接被第一反射面721a反射至第二反射面723a，然后再藉由第二反射面723a反射至光感测器140。

需要注意的是，图7所绘示的第一导光部721与第二导光部723可应用于前述所有实施例其中的任一。也就是说，本发明的各实施例可在合理范围内组合变化，此处不再赘述其细节。

综上所述，本发明的触控式显示装置是使用具有导光部的触控面板，以藉由触控面板的导光部将第一光源所发出的不可见光束导至配置于对侧的光感测器，并因而在触控面板的触控区上方形成光网。如此一来，当使用者透过物体碰触至触控面板的透光部的第一表面时，会遮断一部份的光网，使得光感测器所接收到的光强度随之变化。此时，即可根据所接收的光强度有所变化的光感测器的位置来计算出碰触触控面板的物体的位置。

特别的是，本发明的触控式显示装置包括用于发出可见光束的第二光源，以提高显示亮度，并利用具有导光部的触控面板同时做为第二光源的导光板。由此可知，本发明可有效减少触控式显示装置所需的组件，进而缩小触控式显示装置的体积并降低其制作成本。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims (16)

1.一种触控式显示装置，其特征在于，包括：

一显示面板，具有一显示面；

一触控面板，配置于该显示面板上方，该触控面板包括：

一透光部，具有一第一表面、一第二表面以及至少一侧面，该第一表面与该第二表面彼此相对，且该第二表面面对该显示面，而该至少一侧面连接于该第一表面与该第二表面之间；

多个第一导光部，分别凸出于该第一表面并位于该透光部的两相邻侧边，且各该第一导光部具有一第一反射面；以及

多个第二导光部，分别凸出于该第一表面并位于该透光部的另两相邻侧边，而与所述第一导光部在该第一表面上围出一触控区，且各该第二导光部具有一第二反射面，其中所述第一反射面与所述第二反射面面向该触控区；

多个第一光源，配置于该触控面板下方而对应至所述第一导光部，各该第一光源适于发出一不可见光束，所述不可见光束由该第二表面入射至该触控面板，且各该第一反射面适于反射该不可见光束，以使其通过该触控区上方而射至对应的该第二反射面；

多个光感测器，配置于该触控面板下方而对应至所述第二导光部，其中所述不可见光束适于藉由所述第二反射面将其反射至对应的所述光感测器；以及

至少一第二光源，配置于该至少一侧面旁，适于发出一可见光束，该可见光束由该至少一侧面入射至该触控面板内；

该显示面板为反射式显示面板；

该触控面板还包括至少一第三导光部，凸出于该第二表面并位于该透光部的一侧边而与该至少一第二光源相邻。

2.根据权利要求1所述的触控式显示装置，其特征在于，该触控面板还具有多个微结构，分布于该第二表面及该第一表面至少其中之一。

3.根据权利要求1所述的触控式显示装置，其特征在于，该至少一第三导光部具有一全反射面，该全反射面与该透光部之间具有一夹角θ，该夹角θ满足不等式θ<(45°-sin^-1(1/n))，其中n为该触控面板的光折射率。

4.根据权利要求1所述的触控式显示装置，其特征在于，该触控面板还包括一环状导光部，凸出于该第二表面而与该透光部围成一容置空间，且该显示面板位于该容置空间内。

5.根据权利要求4所述的触控式显示装置，其特征在于，该环状导光部具有一环状全反射面，该环状全反射面与该透光部之间具有一夹角θ，该夹角θ满足不等式θ<(45°-sin^-1(1/n))，其中n为该触控面板的光折射率。

6.根据权利要求1所述的触控式显示装置，其特征在于，该至少一第二光源与所述第一光源位于该触控面板的同侧。

7.根据权利要求1所述的触控式显示装置，其特征在于，该至少一第二光源与所述光感测器位于该触控面板的同侧。

8.根据权利要求1所述的触控式显示装置，其特征在于，该第一反射面及该第二反射面与该第一表面之间的夹角为45度。

9.根据权利要求1所述的触控式显示装置，其特征在于，该第一反射面及该第二反射面至少其中之一为曲面。

10.根据权利要求1所述的触控式显示装置，其特征在于，各该第一导光部还具有一出光面，且所述不可见光束经所述第一反射面反射后，再由所述出光面射出该第一导光部外。

11.根据权利要求10所述的触控式显示装置，其特征在于，各该出光面为曲面。

12.根据权利要求10所述的触控式显示装置，其特征在于，各该第二导光部还具有一入光面，且所述不可见光束自所述出光面出射后，经由所述入光面入射至所述第二导光部内，再经由所述第二反射面反射至所述光感测器。

13.根据权利要求12所述的触控式显示装置，其特征在于，各该入光面为曲面。

14.根据权利要求1所述的触控式显示装置，其特征在于，所述不可见光束经由所述第一反射面反射后，直接射至所述第二反射面。

15.根据权利要求1所述的触控式显示装置，其特征在于，该触控面板的该透光部、所述第一导光部与所述第二导光部为一体成型。

16.根据权利要求1所述的触控式显示装置，其特征在于，该触控面板的该透光部的材质与所述第一导光部及所述第二导光部不同。