TW201106232A - Touch panel and display device with touch panel - Google Patents

Description

201106232 六、發明說明： 【發明所屬^技術々員域】 發明領域 本發明係關於觸控面板’制係光學式觸控面板。 L 前^^軒；j 發明背景 自習知起’已知有將光學式檢測機構與壓感式檢測機 構重疊的雙層構造馳面板(例如專敎獻丨）。該觸控面板 係光學式檢測機構位於上側（#近操作者側），而壓感式檢測 機構則位於下側（距操作者較遠側）。 在第一階段中，利用手指頭阻斷光學式檢測機構的光 線，而選擇位置。接著，在第二階段中，將手指頭直接押 下由手私頭按押壓感式檢測機構，而決定輸入^藉由此 項操作，制者便可—邊防止因非意定润或柚子所造成 的失誤輸入，一邊連續地施行選擇•輸入操作。 但疋，因為上述習知觸控面板係使用壓感式檢測機 構因而在座標輸入區域的表面上便必需配置透明導電薄 膜。透明導電薄膜係透光性低、耐損傷性差。因而，會有 扣及座標輸入區域的檢視性、以及耐久性降低的問題。 [先行技術文獻] [專利文獻] [專利文獻丨]曰本專利特開2009-072232號公報 C 日月 3 發明概要 201106232 發明欲解決之課題 習 ^ 將光學式檢測機構與壓感式檢測機構重疊的雙層 性與如^板必需在座標輸入區域的表面上，配置透光 耐Ι,Γ讀性較低的透明導電薄膜。因而會損及檢視性與 用以欲解料題之手段 本發明主旨係如下。 盘· 發月的觸控面板係座標輸入區域由輸入選擇區域 第輪域的雙層構造構成者。輸人選擇區域具備有 —光學式檢測機構，而輸入決定區域具備有第二光學式 檢測機構°第—光學式檢測機構具備有第-發光部與第_ 又光部，該第一發光部係出射橫越輸入選擇區域的格子狀 出射光；該第-受光部係接受格子狀出射光。第二光學式 檢測機構係、具備有：第二發光部與第二受光部該第二發 光部係出射橫越輸入決定區域的平行出射光；該第二受光 部係接受平行出射光。輸人選擇區域係配置於上側(靠近操 作者側）’輸入決定區域係配置於下側（距操作者較遠側）。 輸入機構在僅阻斷輸入選擇區域的格子狀出射光時，選擇 輸入機構的位置。輸入機構在更阻斷輸入決定區域的平行 出射光時，決定輸入機構的位置。 (2)本發明的觸控面板係格子狀出射光的高度與平行出 射光的高度差為1mm〜20mm。 (3)本發明附有觸控面板之顯示裝置，係在如上述所兮己 載的觸控面板中’組合著於座標輸入區域中顯示被選擇項 4 201106232 目的顯示機構。 如第1圖所示，本發明的觸控面板10中，座標輸入區域 係輸入選擇區域11與輸入決定區域12的雙層構造。輸入選 擇區域11係位於上側（靠近操作者側），而輸入決定區域12 係位於下側（距操作者較遠側）。在輸入選擇區域11中設有第 一光學式檢測機構13，在輸入決定區域12中設有第二光學 式檢測機構14。 第一光學式檢測機構13中，從L字形第一發光部15所出 射的XY方向格子狀出射光16，係朝XY方向橫越輸入選擇 區域11，並入射於L字形第一受光部17中。 第二光學式檢測機構14中，從I字形第二發光部18所出 射的X方向（一方向）平行出射光19，係朝X方向橫越輸入決 定區域12，並入射於I字形第二受光部20中。 第一階段中，如第1(a)圖所示，輸入機構（手指頭或 筆)21被輕押下，而阻斷輸入選擇區域11的格子狀出射光16 其中一部分之出射光16a。依此的話，被阻斷的出射光16a 並未入射於第一受光部17中。檢測此情況，而檢測輸入選 擇區域11内的輸入機構21之XY座標。在第一階段中，雖選 擇了輸入機構21的位置，但尚未被決定。 接著，在第二階段中如第1(b)圖所示，輸入機構21被更 進一步重押下，而阻斷輸入決定區域12的平行出射光19其 中一部分之出射光19a。依此的話，被阻斷的出射光19a便 不會入射於第二受光部20中。檢測此情形，便檢測到輸入 機構21已到達輸入決定區域12之事。此時便決定了輸入。 201106232 在輸入決定區域12中並無必要檢測輸入機構21的XY座標。 輸入選擇區域丨丨的格子狀出射光16之高度、與輸入決 定區域12的平行出射光19之高度差h，係成為輸入機構21從 選擇輸入起至決定為止的移動距離。該高度差h係為能獲得 優異操作感的觸控面板，較佳為lmm~20mm。 本發明的觸控面板1 〇較佳如第2圖所示’與顯示機構 (液晶顯示面板等）31相組合，而被使用為附有觸控面板之顯 示裝置30。該附有觸控面板之顯示裝置3〇中，由第一光學 式檢測機構13所檢測到的阻斷信號，係被使用於選擇在顯 示機構31中所顯示複數選擇項目中任一者用。由第二光學 式檢測機構14所檢測到的阻斷信號，係被使用於決定所選 擇的項目用。 本發明具有觸控面板1〇的附有觸控面板之顯示裝置 30，係可連動於輪入機構21的XY方向移動，而切換所選擇 項目的強調顯示（顏色變更或加框）等。所以，使用者可—邊 依目視確認所選擇到的項目，一邊執行選擇行為。 使用者係在已選擇了適當項目的時點，僅要藉由押下 輸入機構2卜便可決定所選擇到的項目。藉由此方法使用 者可-邊防止因非意以旨頭或袖子料成的失赌入情形， 一邊連續地執行選擇•輸入操作。 本發明的觸控面板10係因為在執行座標輸入的區域表 面上不需要配置透明導電薄膜’因而顯示機構_檢視性 不會遭損，且耐久性亦高。 (發明效果） 6 201106232 本發明具有觸控面板ι〇的附有觸控面板之顯示裝置 30，使用者可一邊依目視確認所選擇的項目，一邊進行選 擇行為。然後，在已選擇了適當項目的時點，藉由僅押下 輸入機構21，便可決定選擇項目。藉此，使用者可一邊防 止因非意定指頭或袖子所造成的失誤輸入情形，一邊連續 地執行選擇•輸入操作。 再者，本發明的觸控面板10係因為在執行座標輸入的 區域表面上不需要配置透明導電薄膜，因而顯示機構的檢 視性不會遭損，且耐久性亦高。 圖式簡單說明 第1(a)、（b)圖中，（a)本發明的觸控面板概略圖（輸入選 擇階段），（b)本發明的觸控面板概略圖（輸入決定階段）。 第2圖係本發明的附有觸控面板之顯示裝置概略圖。 第3圖係本發明的觸控面板概略圖。 第4圖係本發明的附有觸控面板之顯示裝置剖視圖。 第5圖係本發明附有觸控面板之顯示裝置的被選擇項 目例。 第6圖係本發明的附有觸控面板之顯示裝置構造圖。 第7 ( a )、（ b)圖係到達受光元件的光之強度分佈示意圖。 【實方方式3 用以實施發明之形態 [觸控面板] 如第3圖所示，本發明的觸控面板10中，執行座標輸入 的區域係屬於輸入選擇區域11與輸入決定區域12的雙層構 201106232 造。輸入選擇區域11係位於眼前側（靠近操作者側），而輸入 決定區域12係位於深度侧（距操作者較遠側）。在輸入選擇區 域11中設有第一光學式檢測機構13，在輸入決定區域12中 設有第二光學式檢測機構14。 在第一階段中，輸入機構（手指頭或筆)21被輕押下，而 將輸入選擇區域11的格子狀出射光16其中一部分出射光 16a予以阻斷。依此的話，便檢測輸入選擇區域11内的輸入 機構21之XY座標。利用此階段雖選擇了位置，但卻未決定。 接著，在第二階段中，輸入機構21被更進一步重押下， 而將輸入決定區域12的平行出射光19其中一部分出射光 19a予以阻斷。依此的話，輸入機構21便檢測已到達輸入決 定區域12之事。在此階段中輸入會被決定。在輸入決定區 域12中’並無必要檢測輸入機構21的XY座標。 較佳實施形態中，本發明附有觸控面板之顯示裝置30 係如第4圖所示，在顯示機構(例如液晶顯示面板)31上，配 置本發明的觸控面板10。在顯示機構31的表面上，為提升 耐損傷性，便有配置透明基板32。但是，透明基板32係不 同於透明導電薄膜，因為透明度較高，因而顯示機構31的 檢視性幾乎不會受損。 顯示機構31係使用於在輸入選擇區域11中顯示出複數 選擇項目用。使用者通常係以手指頭或筆作為輸入機構 21，並選擇在輸入選擇區域11中所顯示出的複數選擇項目 中之一個。 [座標輸入區域] 8 201106232 本發明中，所謂「座標輸入區域」係指利用手指頭或 筆等輸入機構21選擇了輸入位置的座標，並決定的區域。 本發明的觸控面板10中，座標輸入區域係由輸入選擇 區域11與輸入決定區域12相重疊的雙層構造構成。在輸入 選擇區域11中設置第一光學式檢測機構13，在輸入決定區 域12中設置第二光學式檢測機構14。 第一光學式檢測機構13中，從L字形第一發光部15所出 射的XY方向格子狀出射光16，將橫越輸入選擇區域11並入 射於L字形第一受光部17中。 第二光學式檢測機構14中，從I字形第二發光部18所出 射的X方向（一方向）平行出射光19，將橫越輸入決定區域12 並入射於I字形第二受光部20中。 本發明的觸控面板10中，在其周圍所配置的第一發光 部15與第一受光部17、以及第二發光部18與第二受光部 20，將成為感測器。因而，在座標輸入區域中並無必要配 置透明導電性薄膜。透明導電性薄膜係耐損傷性低(例如敲 鍵壽命1000萬次）、透明性亦低(例如透光率78%)。 座標輸入區域係可為根本性的空間（透光率100%)。但 是，為對使用者賦予碰觸感、或保護顯示器遭受損傷，亦 可在最下部設置透明度較高（透光率90%以上）的透明基板 32(玻璃面板或壓克力面板）。 在座標輸入區域的顯示機構31中所顯示之被選擇項 目，係例如第5圖所示的鍵盤33。當使用者利用第一階段的 操作而選擇了按鍵「A」時，例如將按鍵「A」著色顯示， 201106232 便可目視確認已選擇之事。 當利用第二階段的操作而決定按鍵「A」時，藉由例如 將按鍵「A」依其他顏色著色顯示、或使其閃爍顯示，便可 目視確認已決定之事。 在座標輸入區域的顯示機構31中所顯示之被選擇項目 並無特別的限制，可配合諸如銀行的ATM、車站的售票機 等用途而適當決定。 [第一光學式檢測機構] 第一光學式檢測機構13係具備有：第一發光部15、及 第一受光部17。從第一發光部15出射XY方向格子狀出射光 16，並朝XY方向橫越輸入選擇區域11，再入射第一受光部 17中。 在第一階段（第1(a)圖）中，當輸入機構（手指頭或筆)21 被輕押下，而將輸入選擇區域11的格子狀出射光16其中一 部分出射光16a予以阻斷時，便第一受光部17進行阻斷信號 的檢測。 第一發光部15係在座標輸入區域中能生成XY方向格 子狀出射光16的前提下，可使用任意物。第一發光部15較 佳係輸入選擇區域11的相鄰二邊形成L字形。第一發光部15 較佳係藉由配置複數發光元件、或者配置結合於發光元件 的光導波路(發光側光導波路）而形成。 發光元件較佳係發光二極體或半導體雷射，更佳係 VCSEL(垂直共振腔表面放射雷射）。發光元件較佳係出射 近紅外區域(700mn〜2500nm)的光。 10 201106232 第一受光部17係接受橫越過輸入選擇區域11的光線 (受光側光導波路）。形成第一受光部17的受光側光導波路較 佳係包括有：複數芯'與埋設芯的覆蓋層。 芯係由折射率較高於覆蓋層的材料形成·>又，芯係由 在所傳播光的波長區域中呈高透明性的材料形成。形成芯 的材料較佳係圖案化性優異的紫外線硬化樹脂。芯寬係例 士 ΙΟμιη 500μηι，芯南度係例如 覆蓋層係由折射率較低於芯的材料形成。芯與覆蓋層 間之最大折射率差較佳係達0 0丨以上、更佳係〇 02〜0 2。形 成覆蓋層的材料較佳係熱硬化樹脂或紫外線硬化樹脂。 芯的支數係配合觸控面板的大小與解像度而適當選 定。例如對角10.4吋的觸控面板時，芯的支數較佳為5〇支 〜500支。 [第二光學式檢測機構] 第一光學式檢測機構14係具備有第二發光部18與第二 受光部20。從第二發光部18出射X方向（一方向）平行出射光 19,並朝X方向橫越輸入決定區域12，再入射於第二受光部 20中。 在第二階段（第1(b)圖）中，當輸入機構21被更進—步重 押下，而將輸入決定區域12的平行出射光19其中—部分出 射光19a予以阻斷時，便利用第二受光部20檢測阻斷信號。 第二發光部18係在座標輸入區域中能生成父方向平行 出射光19的前提下，可使用任意物。第二發光部18較佳係 輸入決定區域12的一邊形成I形。第一發光部18較佳係辑由 11 201106232 配置複數發光元件、或者配置結合於發光元件的光導波路 (發光側光導波路）而形成。 第一爻光部17係接受橫越過輸入選擇區域11的光線 (受光側光導波路）。形成第一受光部17的受光側光導波路較 佳係包括有：複數芯、與埋設芯的覆蓋層。 發光元件較佳係發光二極體或半導體雷射、更佳係 VCSEL(垂直共振腔表面放射雷射）。發光元件較佳係出射 近紅外區域（70〇nm〜2500nm)的光。 第二受光部20係接受橫越過輸入決定區域12的光線 (受光側光導波路）。形成第二受光部2〇的受光侧光導波路較 佳係包括有：複數芯、與埋設芯的覆蓋層。 形成第二受光部20的受光側光導波路係不同於形成第 一受光部17的受光側光導波路’並不必要檢測輸入機構21 的XY座標。形成第二受光部20的受光側光導波路係只要能 檢測由輸入機構21所產生的阻斷信號便可，因而芯的支數 亦可較少於形成第一受光部17的受光側光導波路例如對角 10.4吋的觸控面板時，形成第二受光部2〇的受光側光導波 路之芯支數較佳係50支〜500支。 [附有觸控面板之顯示裝置] 較佳實施形態中，本發明的觸控面板10係與顯示機構 31相組合’而被使用為附有觸控面板之顯示裝置3〇。如第6 圖所示，附有觸控面板之顯示裝置3〇較佳係具備有：本發 明的觸控面板1〇、受光元件34 '處理電路35、及顯示機構 31。該受光元件34係針對由觸控面板1 〇的第一受光部17與 12 201106232 第一文光部2〇所受光的光強度進行檢測。該處理電路35係 對又光凡件34的阻斷信號進行處理。該顯示機構31係根據 利用處理電路35所辨識到的位置資訊而顯示出資訊。 第7圖所示係本發明附有觸控面板之顯示裝置30中，當 輸入機構(手指頭或筆)21阻斷來自第 一發光部15的格子狀 出射光16時（第7(a)圖）、及阻斷來自第二發光部18的平行出 射光19時(第7(_) ’到達受光元件34的光之強度分佈。 如第7(a)圖所示’當輸入機構(手指頭或筆)21阻斷來自 第發光部15的格子狀出射光16時 ，從受光元件34内結合 於第文光部17的像素36獲得阻斷信號(X、y)，便可辨識輸 入機構21的座標。 再者’如第7(b)圖所示，當輸入機構21阻斷來自第二發 光》M8的平订出射光19時’便從受光元件34内結合於第二 &光20的像素37獲得阻斷信號⑻，而辨識輸人機構21已 到達輸入決定區域12之事。 本發明附有觸控面板之顯示裝置30如第7⑷圖所示，當 阻斷仏你、7)低於臨限值時，便選擇輸人機構21的位置（第 —階段）。又，如第7_所示，當阻斷信號⑺低於臨限值 時，便決定輸入機構21的位置(第二階段)。 本發明所使用的受光元件3 4係將光信號轉換為電氣信 歲’而檢W由f 與第二受光部所受光的光強 度。此齡光7°件34係有如CMOSf彡像感測器 、CCD影像 感測器等。 本發明附有觸控面板之顯示裝置30中所使用的受光元 13 201106232 件34之數量，較佳係1個〜4個。更佳係如第6圖所示，將由 複數像素36、37呈一排排列的線性影像感測器使用為受光 元件34，且使來自第一受光部17與第二受光部20的光導波 路結合於一個受光元件34。依此的話，因為高單價受光元 件34只要一個便可，因而可抑制附有觸控面板之顯示裝置 30的成本。 處理電路35係屬於對受光元件34的阻斷信號進行處理 者。具體而言，第一處理係將表示利用由第一光學式檢測 機構13所檢測到的阻斷信號，而選擇特定項目的資訊，傳 送給顯示機構31。 再者，第二處理係將表示利用由第二光學式檢測機構 14所檢測到的阻斷信號，而決定所選擇項目的資訊，傳送 給顯示機構31。 處理電路35係有如：CPU(中央運算處理裝置）、 FPGA(場域可程式化閘陣列）。 顯示機構31係顯示出根據由處理電路35所辨識到座標 的資訊。顯示機構31係在能顯示出文字或圖形的前提下， 其餘並無特別的限制，可使用例如液晶顯示器或電漿顯示 器。 以上，針對本發明根據其較佳實施形態進行說明，惟 本發明的觸控面板及附有觸控面板之顯示裝置並不僅侷限 於上述實施形態的構造。 產業之可利用性 本發明的觸控面板及附有觸控面板之顯示裝置之用途 14 201106232 並無制限，特別適用於例如：銀行的atm、車站的售票機、 店面的POS、圖書館的檢索終端機、OA機器的操作盤、FA 機器的操作盤等，供不特定多數利用者使用且負荷高的機 器。 C圖式簡單說明3 第1(a)、（b)圖中，（a)本發明的觸控面板概略圖（輸入選 擇階段），（b)本發明的觸控面板概略圖（輸入決定階段）。 第2圖係本發明的附有觸控面板之顯示裝置概略圖。 第3圖係本發明的觸控面板概略圖。 第4圖係本發明的附有觸控面板之顯示裝置剖視圖。 第5圖係本發明附有觸控面板之顯示裝置的被選擇項 目例。 第6圖係本發明的附有觸控面板之顯示裝置構造圖。 第7(a)、（b)圖係到達受光元件的光之強度分佈示意圖。 【主要元件符號說明 10...觸控面板 11.. .輸入選擇區域 12.. .輸入決定區域 13.. .第一光學式檢測機構 14.. .第二光學式檢測機構 15.. .第一發光部 16.. .格子狀出射光 16a...被阻斷的出射光 17.. .第一受光部 18.. .第二發光部 19.. .平行出射光 19a...被阻斷的出射光 20.. .第二受光部 21.. .輸入機構 30.. .附有觸控面板之顯示裝置 31…顯示機構 32.. .透明基板 33.. .鍵盤 15 201106232 34.. .受光元件 35.. .處理電路 36.. .像素 37...像素 h...高度差 16

Claims (1)

1. 201106232 七、申請專利範圍： 1. 一種觸控面板，係座標輸入區域由輸入選擇區域與輸入 決定區域的雙層構造構成者，其特徵在於： 前述輸入選擇區域具備有第一光學式檢測機構，而 前述輸入決定區域具備有第二光學式檢測機構； 前述第一光學式檢測機構係具備有第一發光部與 第一受光部，該第一發光部係出射橫越前述輸入選擇區 域的格子狀出射光，而該第一受光部則接受前述格子狀 出射光； 前述第二光學式檢測機構係具備有第二發光部與 第二受光部，該第二發光部係出射橫越前述輸入決定區 域的平行出射光，而該第二受光部則接受前述平行出射 光； 前述輸入選擇區域係配置於上側，前述輸入決定區 域係配置於下側； 輸入機構在僅阻斷前述輸入選擇區域的格子狀出 射光時，選擇前述輸入機構的位置； 前述輸入機構在更阻斷前述輸入決定區域的平行 出射光時，決定前述輸入機構的位置。 2. 如申請專利範圍第1項之觸控面板，其中前述格子狀出 射光的高度與前述平行出射光的高度差係1 mm〜20mm。 3. —種附有觸控面板之顯示裝置，其特徵在於：在如申請 專利範圍第1或2項之觸控面板中， 組合著顯示機構，該顯示機構係在前述座標輸入區 17 201106232 域中顯示被選擇項目