CN203069815U

CN203069815U - 导光元件、光学系统以及光学触控显示模块

Info

Publication number: CN203069815U
Application number: CN 201220551323
Authority: CN
Inventors: 黄保顺
Original assignee: Sonix Technology Co Ltd
Current assignee: Sonix Technology Co Ltd
Priority date: 2011-11-15
Filing date: 2012-10-25
Publication date: 2013-07-17
Anticipated expiration: 2022-10-25
Also published as: TWI452361B; TW201319644A

Abstract

本实用新型提出了一种导光元件、光学系统以及光学触控显示模块，所述导光元件包括：导光体、框架以及套膜。导光体具有至少一入光面以及垂直于入光面的出光面。框架包围导光体，且露出入光面与出光面。套膜包围框架与导光体，其中，套膜与导光体的出光面之间具有间隙。所述导光元件利用上述的间隙而使光线产生扩散，有利于提升从导光元件出射的光线的均匀性。

Description

导光元件、光学系统以及光学触控显示模块

技术领域

本实用新型涉及一种导光元件、光学系统以及光学触控显示模块，且特别涉及一种能够提升光线均匀性的导光元件、光学系统以及光学触控显示模块。

背景技术

一般而言，有多种实现触控接口的方式。例如，可在液晶显示面板上贴附一层触控膜，来达成电容式或电阻式触控；也可将微小的触控元件设置在液晶显示面板内。然而，上述方式均会影响液晶显示面板的光穿透率，导致液晶显示面板的光学质量下降。

另外，也有采用光学感测的方式来判断触控物体(手指或触控笔)相对于液晶显示面板的位置。例如，可在液晶显示面板的周围设置导光元件，利用导光元件提供的面光源而在液晶显示面板的前方形成一光学触控区域。并且，通过采用捕捉触控物体在光学触控区域中所造成的暗点或亮点的方式，来判断触控物体的位置。

然而，导光元件的端点容易发生过亮的现象，造成形成于光学触控区域中的面光源的整体均匀性下降。当传送至液晶显示面板的前方的面光源不均匀时，将导致光学感测单元发生无法判读或误判的情形。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种导光元件，能够提供均匀的面光源。

本实用新型提供一种光学系统，具有上述的导光元件，能够提供均匀的面光源。

本实用新型提供一种光学触控显示系统，具有上述的光学系统，能够提升光学触控的精密度与准确度。

本实用新型提出一种导光元件，包括：导光体、框架以及套膜。导光体具有至少一入光面以及垂直于入光面的出光面。框架包围导光体且露出入光面与出光面。套膜包围框架与导光体，其中，套膜与导光体的出光面之间具有间隙。

本实用新型还提出一种光学系统，包括：上述的导光元件以及光源。所述光源配置于入光面旁，所述光源提供一光线，此光线通过入光面进入导光体而传输，通过出光面射出导光体，且通过套膜而出射。

本实用新型又提出一种光学触控显示系统，包括：显示模块、上述的光学系统以及多个光学感测单元。光学系统设置于显示模块上，光学系统提供面光源到位于显示模块的前方的光学触控区域。光学感测单元设置于显示模块的一侧，每一光学感测单元具有感测窗朝向光学触控区域，每一光学感测单元经由感测窗以感测到位于光学触控区域中的触控物体。

在本实用新型的一实施例中，上述的出光面为内凹面，所述间隙位于内凹面与框架的边缘之间。

在本实用新型的一实施例中，上述的内凹面为内凹曲面。

在本实用新型的一实施例中，上述的框架的边缘突出于出光面，所述间隙位于出光面与突出的框架的边缘之间。

在本实用新型的一实施例中，上述导光元件还包括：一反射体，设置于导光体与框架之间，所述反射体包围导光体，且露出导光体的入光面与出光面。

在本实用新型的一实施例中，上述的间隙填充有气体。

在本实用新型的一实施例中，上述的光源包括一红外线光源。

在本实用新型的一实施例中，上述的光学系统用于一光学触控显示系统，该光学系统提供一面光源到该光学触控显示系统的一光学触控区域，该光线通过该入光面进入该导光体而传输，通过该出光面射出该导光体，且通过该套膜而进入该光学触控区域。

如上所述，本实用新型的导光元件包括：导光体、框架与套膜。通过使导光体的出光面与套膜之间保持一定的间隙，这样，光线可在该间隙中产生扩散作用，而能够减少导光元件的端点过亮的问题，并提供均匀的面光源。另外，通过使导光体的出光面与套膜之间保持一定的间隙，能够避免一部分套膜紧贴于导光体的出光面，且另一部分套膜未紧贴于导光体的出光面所造成的不同区域的亮度差异。使用上述导光元件的光学系统能够提供均匀的面光源，且使用上述光学系统的光学触控显示系统能够提升光学触控的精密度以及准确度。

附图说明

图1为本实用新型实施例的一种导光元件的立体示意图；

图2为图1的导光元件的侧视示意图；

图3为本实用新型实施例的另一种导光元件的立体示意图；

图4为图3的导光元件的侧视示意图；

图5为本实用新型实施例的又一种导光元件的侧视示意图；

图6为本实用新型实施例的一种光学系统的示意图；

图7为本实用新型实施例的一种光学触控显示系统的立体示意图。

【主要元件符号说明】

100、102、104、210、422：导光元件

110：导光体

112：入光面

114：出光面

120：框架

130：套膜

140、220、424：光源

150：反射体

200、420：光学系统

300、400：光学触控显示系统

302、412：光学触控区域

310、430：光学感测单元

410：显示模块

432：感测窗

G：间隙

L：光线

OB：触控物体

P：面光源

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型作进一步的详细说明。

图1为本实用新型实施例的一种导光元件的立体示意图。图2为图1的导光元件的侧视示意图。图1中省略了套膜130的显示，套膜130显示于图2中。

请参照图1与图2，导光元件100包括：导光体110、框架120以及套膜130。导光体110具有至少一入光面112以及垂直于入光面112的出光面114。框架120包围导光体110，且露出入光面112与出光面114。套膜130包围框架120与导光体110，其中，套膜130与导光体110的出光面112之间具有间隙G。

详细而言，利用套膜130将导光体110与框架120包围起来，使导光体110与框架120形成为一整体的导光元件100。套膜130可以采用热收缩膜或其他合适的包膜，只要可让从导光体110发出的光线穿透套膜130即可。

可注意到，套膜130与导光体110的出光面112之间具有间隙G。该间隙G的作用是：可让光线在此间隙G中产生扩散的效果，据此提升导光元件100的出光均匀性。在图1与图2中，利用出光面内凹的方式来形成该间隙G。进一步而言，请参照图2，可以使出光面114成为内凹面，此时，间隙G位于内凹面与框架120的边缘之间。另外，成为内凹面的出光面114可以是内凹曲面，亦即，内凹面的曲率可以经过适当的设定，而决定从导光元件100的出光面114所发射的光线的出光效果、间隙G的大小以及光线在间隙G内产生扩散的程度。

再者，当导光体110的出光面114与套膜130之间保持一定的间隙G，能够避免一部分套膜130紧贴于导光体110的出光面114，而另一部分套膜130未紧贴于导光体110的出光面114所造成的不同区域的亮度差异。

另外，可以在充满所需气体(空气、惰性气体等)以及无尘的环境中，利用套膜130将导光体110与框架120收束在一起，在此过程中，间隙G内会填充有气体。该气体需使用不易吸收从导光体110发出的光线的气体。更详细而言，请参照图1，光源140可设置在入光面112的一侧，此光源140可以是红外线光源。此时，间隙G内的气体不能使用如二氧化碳等会吸收红外线的气体。

图3为本实用新型实施例的另一种导光元件的立体示意图。图4为图3的导光元件的侧视示意图。图3中省略了套膜130的显示，套膜130显示于图4中。

如图3与图4所显示的导光元件102与上述的导光元件100类似，相同的元件标示以相同的符号。可注意到，在图3与图4中，利用框架130为外凸的方式来形成该间隙G。更详细而言，请参照图3与图4，框架120的边缘突出于出光面114，所述间隙G位于出光面114与突出的框架120的边缘之间。通过框架130为外凸的方式，也可在套膜130与导光体110的出光面114之间形成间隙G，可让光线在此间隙G中产生扩散的效果，据此提升导光元件102的出光均匀性。

图5为本实用新型实施例的又一种导光元件的侧视示意图。如图5所显示的导光元件104与图2所显示的导光元件100类似，相同的元件标示以相同的符号。请参照图5，可注意到，导光元件104还可包括反射体150，设置于导光体110与框架120之间，所述反射体150包围导光体110，且露出导光体110的入光面112与出光面114。

通过反射体150的设置，可以将光线反射回导光体110中，使得光线能够集中于出光面114出射。这样，有利于提升导光元件104的光线利用效率。

上述的导光元件100、102、104可使用于适当的光学系统中，提供传导光线与输出光线的功能。该光学系统可使用于光学触控显示系统中。当然，上述的导光元件100、102、104也可使用于其他技术领域中，例如照明领域、液晶显示领域等等。也就是说，当光源140使用的是可见光时，由导光元件100、102、104与光源140组合起来的装置可应用照明的应用。

[光学系统]

本实用新型提出的光学系统包括：上述的导光元件100、102、104以及光源120。所述光源120配置于入光面112旁，所述光源120提供一光线L，此光线L通过入光面112进入导光体110而传输，通过出光面114射出导光体110，且通过套膜130而出射。以下，以导光元件100、102、104应用在光学触控显示系统的光学系统为例进行相关说明。

图6为本实用新型实施例的一种光学系统的示意图。请参照图6，光学系统200可用于光学触控显示系统300。光学系统200提供面光源P到光学触控显示系统300的光学触控区域302。此光学系统200包括：导光元件210以及光源220。导光元件210可以是上述的任一种导光元件100、102、104。所述光源220配置于入光面112旁，所述光源220提供一光线L，此光线L通过入光面112进入导光体110而传输，通过出光面114射出导光体110，且通过套膜130而进入光学触控区域302。

可见到，当有一触控物体OB(如手指、触控笔等等)进入到光学触控区域302中，光学触控区域302内的触控物体OB处的面光源P会受到遮蔽，从而光学感测单元310可以检测并定位该触控物体OB的位置，而完成光学触控的效果。

光学触控区域302形成于一显示面板(未显示)的前方(显示面板位于图6中垂直纸面的内侧)。由于可用利用人眼不可见的红外线来形成面光源P，所以人眼在观看显示面板的同时，由导光元件210形成的面光源P并不会影响影像的观看。

上述光学系统200中的导光元件210，其利用套膜130将导光体110与框架120包围起来，并使套膜130与导光体110的出光面112之间具有间隙G。因此，该间隙G可以使从导光体110发出的光线产生扩散作用而均匀化，能够提供更为均匀的面光源P到上述的光学触控区域302中。关于导光元件210的详细结构与各种实施方式已经于上述图1～图5说明过，在此不予以重述。

实际上，上述的光学系统200除了应用于光学触控显示器的技术领域之外，也可应用于如照明领域、液晶显示领域等等。例如，当光源140使用的是可见光时，从图1～图5所示的导光元件100、102、104的结构可知，导光元件100、102、104能够发出指向性的面光源，亦即：能够作为照明装手持装置(手电筒)、具有出光效果的指挥棒(如交通警察使用的指挥棒)等等。

[光学触控显示系统]

图7为本实用新型实施例的一种光学触控显示系统的立体示意图。请参照图7，光学触控显示系统400，包括：显示模块410、光学系统420以及多个光学感测单元430。光学系统420设置于显示模块410上，光学系统420提供面光源P到位于显示模块410的前方的光学触控区域412。

光学系统420包括：导光元件422以及光源424。光源424提供一光线L进入导光元件422，而使导光元件提供该面光源P。导光元件422可使用上述图1～图5所显示的导光元件100、102、104。

光学感测单元430设置于显示模块410的一侧，每一光学感测单元430具有感测窗432朝向光学触控区域412，每一光学感测单元430经由感测窗432以感测到位于光学触控区域412中的触控物体OB。

更详细而言，显示模块410显示多个图形用户界面(Graphic UserInterface，GUI)，当触控物体OB指向所选择的图形用户界面时，在触控物体OB处的光学触控区域412的面光源P会被遮断，因此，光学感测单元430可以检测该光线的变化而定位该触控物体OB的位置，从而完成光学触控的效果。

综上所述，本实用新型的导光元件、光学系统以及光学触控显示系统至少具有以下优点：

导光体的出光面与套膜之间保持一定的间隙，这样，光线可在该间隙中产生扩散作用，而能够提供均匀的面光源。另外，通过使导光体的出光面与套膜之间保持一定的间隙，能够避免一部分套膜紧贴于导光体的出光面，且另一部分套膜未紧贴于导光体的出光面所造成的不同区域的亮度差异。使用上述导光元件的光学系统能够使用均匀的面光源而得到良好的照明效果。使用上述光学系统的光学触控显示系统可以提升光学触控的精密度与准确度。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种导光元件，包括：

一导光体，具有：至少一入光面，以及垂直于该入光面的一出光面；

一框架，包围该导光体，且露出该入光面与该出光面；以及

一套膜，包围该框架与该导光体，其中，该套膜与该导光体的该出光面之间具有一间隙。

2.如权利要求1所述的导光元件，其中，该出光面为一内凹面，

该间隙位于该内凹面与该框架的边缘之间。

3.如权利要求2所述的导光元件，其中，该内凹面为一内凹曲面。

4.如权利要求1所述的导光元件，其中，该框架的边缘突出于该出光面，

该间隙位于该出光面与突出的该框架的边缘之间。

5.如权利要求1所述的导光元件，还包括：

一反射体，设置于该导光体与该框架之间，该反射体包围该导光体，且露出该导光体的该入光面与该出光面。

6.如权利要求1所述的导光元件，其中，该间隙填充有气体。

7.一种光学系统，包括：

一导光元件，包括：

一导光体，具有：至少一入光面以及垂直于该入光面的一出光面；

一框架，包围该导光体，且露出该入光面与该出光面；

一套膜，包围该框架与该导光体，其中，该套膜与该导光体的该出光面之间具有一间隙；以及

一光源，配置于该入光面旁，该光源提供一光线；

该光线通过该入光面进入该导光体而传输，通过该出光面射出该导光体，且通过该套膜而出射。

8.如权利要求7所述的光学系统，其中，该光学系统用于一光学触控显示系统，该光学系统提供一面光源到该光学触控显示系统的一光学触控区域，该光线通过该入光面进入该导光体而传输，通过该出光面射出该导光体，且通过该套膜而进入该光学触控区域。

9.如权利要求7所述的光学系统，其中，该出光面为一内凹面，

该间隙位于该内凹面与该框架的边缘之间。

10.如权利要求9所述的光学系统，其中，该内凹面为一内凹曲面。

11.如权利要求7所述的光学系统，其中，该框架的边缘突出于该出光面，

该间隙位于该出光面与突出的该框架的边缘之间。

12.如权利要求7所述的光学系统，还包括：

13.如权利要求7所述的光学系统，其中，该间隙填充有气体。

14.如权利要求7所述的光学系统，其中，该光源包括一红外线光源。

15.一种光学触控显示模块，包括：

一显示模块；以及

一光学系统，设置于该显示模块上，该光学系统提供一面光源到位于该显示模块的前方的一光学触控区域，该光学系统包括：

一导光元件，包括：

一框架，包围该导光体，且露出该入光面与该出光面；

一套膜，包围该框架与该导光体，其中，该套膜与该导光体的该出光面之间具有一间隙；

一光源，配置于该入光面旁，该光源提供一光线；

其中，该光线通过该入光面进入该导光体而传输，通过该出光面射出该导光体，且通过该套膜而进入该触控区域；以及

多个光学感测单元，设置于该显示模块的一侧，每一该些光学感测单元具有一感测窗朝向该光学触控区域，每一该些光学感测单元经由该感测窗以感测到位于该光学触控区域中的一触控物体。

16.如权利要求15所述的光学触控显示模块，其中，该出光面为一内凹面，

该间隙位于该内凹面与该框架的边缘之间。

17.如权利要求16所述的光学触控显示模块，其中，该内凹面为一内凹曲面。

18.如权利要求15所述的光学触控显示模块，其中，该框架的边缘突出于该出光面，

该间隙位于该出光面与突出的该框架的边缘之间。

19.如权利要求15所述的光学触控显示模块，还包括：

20.如权利要求15所述的光学触控显示模块，其中，该间隙填充有气体。

21.如权利要求15所述的光学触控显示模块，其中，该光源包括一红外线光源。