TW201301097A - 觸摸顯示裝置及其顯示屏 - Google Patents

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Abstract

一種觸摸顯示裝置及其顯示屏，該顯示裝置包括一顯示屏及一與顯示屏電連接的處理單元，所述顯示屏包括多個圖元單元。每個圖元單元包括固定基板、至少一個支撐塊、一鏡面及至少一感測器，所述鏡面為半透明半反射的可變形鏡面，所述固定基板內表面塗有高反射膜，所述支撐塊固定於固定基板上且與鏡面的背面抵觸；所述感測器固定於鏡面觀察面上，觸摸物通過按壓鏡面，使得鏡面產生形變，感測器感測所述形變產生電阻或電壓變化，所述處理單元根據所述電阻或電壓變化值確定觸摸位置。

Description

觸摸顯示裝置及其顯示屏
本發明涉及一種顯示裝置及其顯示屏，尤其涉及一種具有觸摸功能的顯示裝置及其顯示屏。
觸摸顯示屏作為電子裝置的一種新型的輸入設備，使人與電子裝置之間的人機交互更為直觀，給用戶帶來極大的便利，應用領域已遍及家電、公共資訊、電子遊戲、辦公自動化設備等各個領域。現有觸控技術包含如電阻式、電容式、光學式(例如:IR)與電磁式，其中以電阻式與電容式觸控廠商居多。而目前許多廠商實現彩色顯示的觸摸顯示屏均為於玻璃基板上完成觸控線路後，將該玻璃基板整合到顯示器面板上，並整合相關電路、IC來提供觸控功能。此種制程方法使終端電子產品厚度增加，且由於現有觸控技術的感測受限於兩導線交錯區域產生電阻值的大小，電容面積大小及感光面積的大小，使觸控靈敏度因而受限，且結構複雜，製造成本高。
因此，有必要發明一種觸摸顯示裝置，增強觸控屏的靈敏度，並簡化結構。
本發明的首要目的在於提供一種結構簡單的觸摸顯示裝置及其顯示屏，能增強顯示裝置的靈敏度。
一種觸摸顯示裝置，包括一顯示屏及一與顯示屏電連接的處理單元，所述顯示屏包括多個圖元單元。每個圖元單元包括固定基板、至少一個支撐塊、一鏡面及至少一感測器，所述鏡面為半透明半反射的可變形鏡面，所述固定基板內表面塗有高反射膜，所述支撐塊固定於固定基板上且與鏡面的背面抵觸，使固定基板與鏡面間隔一預定距離，使入射光源中的部分光由鏡面反射，另一部分光入射至固定基板後由固定基板反射至該鏡面，從而在該鏡面上產生干涉現象，使顯示屏呈現彩色；所述感測器固定於鏡面觀察面上，觸摸物通過按壓鏡面，使得鏡面產生形變，所述感測器感測所述形變產生電阻或電壓變化，所述處理單元根據所述電阻或電壓變化值確定觸摸位置。
一種觸摸顯示裝置，包括一顯示屏及一與顯示屏電連接的處理單元，所述顯示屏包括多個圖元單元。每個圖元單元包括固定基板、至少一個支撐塊、一鏡面、至少一感測器及一保護軟板，所述鏡面為半透明半反射的可變形鏡面，反射入射光的部分光線，所述固定基板內表面塗有高反射膜，用於反射入射光的另一部分光線使該鏡面上產生干涉，從而使顯示屏呈現彩色，所述支撐塊固定於固定基板上且與鏡面的背面抵觸，使固定基板與鏡面間隔一預定距離；所述感測器固定於鏡面觀察面上；所述保護軟板一端形成至少一個凸起，所述至少一個凸起抵靠於感測器上，使外界觸碰力量通過所述至少一個凸起傳遞到感測器上，所述至少一個感測器感測所述觸碰力從而產生電阻或電壓變化，所述處理單元根據所述電阻或電壓變化值確定觸摸位置。
一種顯示屏，包括多個圖元單元。每個圖元單元包括固定基板、至少一個支撐塊、一鏡面及至少一感測器，所述鏡面為半透明半反射的可變形鏡面，所述固定基板內表面塗有高反射膜，所述支撐塊固定於固定基板上且與鏡面的背面抵觸，使固定基板與鏡面間隔一預定距離，使入射光源中的部分光由鏡面反射，另一部分光入射至固定基板後由固定基板反射至該鏡面，從而在該鏡面上產生干涉現象，使顯示屏呈現彩色；所述感測器固定於鏡面觀察面上，觸摸物通過按壓鏡面，使得鏡面產生形變，所述感測器感測所述形變而產生電阻或電壓變化。
綜上所述，本發明所述的觸摸顯示裝置，通過將感測器設置到顯示屏的每個圖元單元上，增加感測面積，從而增強觸摸屏的感測靈敏度，且結構設計簡單，降低生產的成本。
請參考圖1-3，所述觸摸顯示裝置100包括一殼體10、一顯示屏20及一處理單元30，所述顯示屏20固定在殼體10的前端，處理單元30固定於殼體10的內部，並與顯示屏20電連接。
所述顯示屏20包括多個圖元單元21，每一圖元單元21包括一固定基板201、至少一個支撐塊202、一鏡面203及至少一個感測器204。
所述鏡面203為半透明半反射的可變形薄膜，在一實施方式中，該多個圖元單元21的鏡面為一體成型，在其他實施方式中，每個圖元單元21的鏡面203分別獨立設置。所述固定基板201的內表面塗有高反射膜。所述支撐塊202固定於固定基板201上且與鏡面203的背面抵觸，使固定基板201與鏡面203間隔一定空間，使入射光源的一部分由鏡面203反射，另一部分透過鏡面203入射至所述固定基板201，並由固定基板201反射至鏡面203，從而在鏡面203上產生干涉現象，使顯示屏呈現顏色。所述觀察面為面向用戶，用戶可以觀察到顏色（影像）的面，背面為觀察面的反面。
所述感測器204固定設置於鏡面203觀察面上，本實施方式中，所述感測器204固定設置於鏡面203觀察面上與支撐塊202正對的位置，其中，所述感測器204為壓阻或壓電感測器。用戶通過觸摸按壓鏡面203，使得鏡面203產生形變而抵觸所述支撐塊202，從而接收到支撐塊202的抵觸力，固定在該鏡面203上的感測器204感測所述抵觸力從而產生電阻或電壓的變化，該處理單元30確定產生電阻或電壓的變化的感測器204，並根據該電阻或電壓的變化值確定圖元單元，從而確定觸摸座標位置。
本實施方式中，顯示屏20的光源來自外界光源，也可在顯示屏20的鏡面203外側設置前置照明裝置，從而為顯示屏20提供前置光源。該固定基板201的內表面塗覆有高反射膜，當光線從鏡面203入射至該固定基板201的內表面區域時，部分光源由該鏡面203反射出去，部分光源由塗有高反射膜的固定基板201反射，反射光線發射至鏡面203並穿透鏡面203，兩部分反射光在鏡面203相互疊加，產生干涉現象，從而使肉眼能夠看到顯示屏20的彩色顯示畫面。該高反射膜可以是沉積於固定基板201內表面的金屬鏡面反射膜，包含金Au或鋁Al或銀Ag。
所述支撐塊202與固定基板201和鏡面203抵觸的面的尺寸遠小於固定基板201與鏡面203的尺寸，從而不影響光線入射至固定基板201上。設支撐塊202的厚度為d，即，固定基板201與鏡面203的間隔距離為d，入射光線的波長設為λ。則本實施方式中，支撐塊202的厚度d與入射光線的波長為λ的映射關係滿足2d=Nλ，使滿足該映射關係的光波長形成干涉，從而使顯示屏20呈現彩色顯示，其中，N為自然數1、2、3...。
本發明的第一實施方式中，每一個圖元單元21包括一固定基板201、四個支撐塊202、一鏡面203及四個感測器204。所述鏡面203為半透明半反射的可變形薄膜。所述支撐塊202固定於固定基板201與鏡面203之間，且分佈在固定基板201的四周邊緣。優選地，四個支撐塊202分佈在固定基板201的四邊緣的中心位置，且分別與鏡面203的背面抵觸，四個感測器204固定在所述鏡面203觀察面上與支撐塊202正對位置，通過位址匯流排與處理單元30電連接。每一感測器204與支撐塊202的位置以鏡面203為對稱平面相對稱，使得感測器204固定在鏡面203的形變量最大處。請參考圖4，用戶通過觸摸按壓鏡面203，使得鏡面203產生形變，鏡面203與支撐塊202抵觸的部分受到該支撐塊202的抵觸力，從而與該支撐塊202對應的感測器204感測該抵觸力，從而輸出電阻或電壓的變化，該處理單元30根據傳輸的電阻或電壓的變化值確定觸摸點的觸摸位置。在本實施方式中，每一圖元單元21的四個感測器204與該圖元單元21唯一對應，而每一圖元單元21均對應一坐標系中的座標，該處理單元30根據輸出電阻或電壓變化值的感測器204確定圖元單元21，並進一步確定觸摸的座標位置。
另一實施方式中，所述支撐塊202的數量可以為兩個，分別設置在所述固定基板201的對角線的兩端點或兩不相鄰邊的中點位置，且與所述鏡面203的一面抵觸，感測器204的數量也為兩個，且分別固定在所述鏡面203的觀察面上與支撐塊202正對的位置。顯然，在本實施方式中，該2個感測器204與該圖元單元21唯一對應，而每一圖元單元21均對應一坐標系中的座標。
再一實施方式中，所述支撐塊202的數量為一個，固定於所述固定基板201的中心位置，感測器204的數量也為一個，且固定在所述鏡面203上與支撐塊202正對的位置。
請參考圖5-6，本發明的第二實施方式中，每個圖元單元21c包括一固定基板201c、四個支撐塊202c、一鏡面203c、四個感測器204c及一保護軟板205c。所述保護軟板205c本身具有一定彈性，能隨外力變形。所述鏡面203c為半透明半反射的可變形鏡面。所述支撐塊202c固定於在固定基板201c的四邊緣的中心位置，與鏡面203c的背面抵觸從而支撐該鏡面203c，四個感測器204c固定在所述鏡面203c觀察面與該支撐塊對應的四邊緣，通過位址匯流排與處理單元30c電連接，使得感測器204c固定在鏡面203c的形變量最大處。所述感測器204c為壓阻或壓電感測器。所述保護軟板205c固定於鏡面203c的上方，且靠近鏡面203c一面設有凸起206，本實施方式中，所述保護軟板205c靠近鏡面203c的觀察面設有四個凸起206，且抵靠於感測器204c，使外界觸碰力量直接通過凸起206傳遞到感測器204c上，且均勻分佈到整體鏡面203c上，有效減少外力集中在鏡面203c的某一點上，而造成鏡面203c的損傷，並增強感測靈敏度。當用戶通過觸摸按壓保護軟板205c，使得保護軟板205c的凸起206擠壓感測器204c，同時使鏡面203c整體發生形變，感測器204c感測所述形變量從而輸出電阻或電壓的變化，該處理單元30c根據傳輸的電阻或電壓的變化值確定觸摸位置。同樣的，每一圖元單元21c的感測器204c與該圖元單元21c唯一對應，而每一圖元單元21c均對應一坐標系中的座標，該處理單元30c根據輸出電阻或電壓變化值的感測器204c確定圖元單元21c，並進一步確定觸摸的座標位置。
其他實施方式中，所述支撐塊202c的數量也可為一個或兩個，保護軟板205c的凸起206及感測器204c的數量對應所述支撐塊202c的數量設置，使凸起206以至少一點接觸方式觸碰感測器區域，從而識別觸摸位置。若支撐塊202c的數量為一個，則支撐塊202c固定於在固定基板201c的中心位置，與鏡面203c的背面抵觸從而支撐該鏡面203c，一感測器204c固定在所述鏡面203c的觀察面與該支撐塊202c對應的位置，保護軟板205c的一個凸起206抵靠於感測器204c上。若支撐塊202c的數量為兩個，則支撐塊202c固定於在固定基板201c的兩對角線或兩不相鄰邊的中心位置，與鏡面203c的背面抵觸從而支撐該鏡面203c，兩個感測器204c固定在所述鏡面203c的觀察面與該支撐塊202c對應的位置，保護軟板205c的兩個凸起206抵靠於感測器204c上。
綜上所述，本發明所述的觸控顯示裝置100，通過將感測器204設置到顯示屏20的每個圖元單元上，增加感測面積，從而增強觸摸屏的感測靈敏度，且結構設計簡單，降低生產的成本。
10．．．殼體
20．．．顯示屏
30．．．處理單元
21、21c．．．圖元單元
201、201c．．．固定基板
202、202c．．．支撐塊
203、203c．．．鏡面
204、204c．．．感測器
205c．．．保護軟板
206．．．凸起
100．．．觸控顯示裝置
圖1為本發明觸摸顯示裝置的平面示意圖。
圖2為圖1觸摸顯示裝置的每個圖元單元的剖面圖。
圖3為圖1觸摸顯示裝置的一實施方式中支撐塊的排布示意圖。
圖4為圖1觸摸顯示裝置的觸摸按壓狀態示意圖。
圖5為本發明觸摸顯示裝置的圖元單元的第二實施方式的剖面圖。
圖6為圖5觸摸顯示裝置的觸摸按壓狀態示意圖。
201．．．固定基板
202．．．支撐塊
203．．．鏡面
204．．．感測器

Claims (18)

  1. 一種觸摸顯示裝置，包括一顯示屏及一與顯示屏電連接的處理單元，所述顯示屏包括多個圖元單元，其改良在於：每個圖元單元包括固定基板、至少一個支撐塊、一鏡面及至少一感測器，所述鏡面為半透明半反射的可變形鏡面，所述固定基板內表面塗有高反射膜，所述支撐塊固定於固定基板上且與鏡面的背面抵觸，使固定基板與鏡面間隔一預定距離，使入射光源中的部分光由鏡面反射，另一部分光入射至固定基板後由固定基板反射至該鏡面，從而在該鏡面上產生干涉現象，使顯示屏呈現彩色；所述感測器固定於鏡面觀察面上，觸摸物通過按壓鏡面，使得鏡面產生形變，所述感測器感測鏡面形變產生電阻或電壓變化，所述處理單元根據所述電阻或電壓變化值確定觸摸位置。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之觸摸顯示裝置，其中，所述高反射膜是沉積於固定基板內表面的金屬鏡面反射膜，包含金Au或鋁Al或銀Ag。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之觸摸顯示裝置，其中，所述固定基板與鏡面的預定距離為d，入射光線的波長設為λ，所述預定距離d與入射光線的波長為λ的映射關係滿足2d=Nλ，其中，N為自然數1、2、3...。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之觸摸顯示裝置，其中，所述觸控顯示裝置還包括一殼體，所述顯示屏固定於所述殼體前端，所述處理單元固定於所述殼體內部，並與顯示屏電連接。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之觸摸顯示裝置，其中，所述每個圖元單元包括四個支撐塊以及四個感測器，且四個支撐塊固定在固定基板的四個邊緣的中心位置，所述四個感測器固定在所述鏡面上與所述支撐塊對應位置，並通過位址匯流排與處理單元電連接。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之觸摸顯示裝置，其中，所述感測器為壓阻或壓電感測器。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之觸摸顯示裝置，其中，每一圖元單元的感測器與該圖元單元唯一對應，而每一圖元單元均對應一坐標系中的座標，該處理單元根據輸出電阻或電壓變化值的感測器確定圖元單元，並進一步確定觸摸的座標位置。
  8. 一種觸摸顯示裝置，包括一顯示屏及一與顯示屏電連接的處理單元，所述顯示屏包括多個圖元單元，其改良在於：每個圖元單元包括固定基板、至少一個支撐塊、一鏡面、至少一感測器及一保護軟板，所述鏡面為半透明半反射的可變形鏡面，反射入射光的部分光線，所述固定基板內表面塗有高反射膜，用於反射入射光的另一部分光線使該鏡面上產生干涉，從而使顯示屏呈現彩色，所述支撐塊固定於固定基板上且與鏡面的背面抵觸，使固定基板與鏡面間隔一預定距離；所述感測器固定於鏡面觀察面上；所述保護軟板一端形成至少一個凸起，所述至少一個凸起抵靠於感測器上，使外界觸碰力量通過所述至少一個凸起傳遞到感測器上，所述至少一個感測器感測所述觸碰力從而產生電阻或電壓變化，所述處理單元根據所述電阻或電壓變化值確定觸摸位置。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之觸摸顯示裝置，其中，所述固定基板與鏡面的預定距離為d，入射光線的波長設為λ，所述預定距離d與入射光線的波長為λ的映射關係滿足2d=Nλ，其中，N為自然數1、2、3...。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之觸摸顯示裝置，其中，所述每個圖元單元包括四個支撐塊以及四個感測器，且四個支撐塊固定在固定基板的四個邊緣的中心位置，所述四個感測器固定在所述鏡面上與所述支撐塊對應位置，並通過位址匯流排與處理單元電連接。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之觸摸顯示裝置，其中，所述保護軟板的凸起為四個，且四個凸起抵靠於四個感測器上。
  12. 一種顯示屏，包括多個圖元單元，其改良在於：每個圖元單元包括固定基板、至少一個支撐塊、一鏡面及至少一感測器，所述鏡面為半透明半反射的可變形鏡面，所述固定基板內表面塗有高反射膜，所述支撐塊固定於固定基板上且與鏡面的背面抵觸，使固定基板與鏡面間隔一預定距離，使入射光源中的部分光由鏡面反射，另一部分光入射至固定基板後由固定基板反射至該鏡面，從而在該鏡面上產生干涉現象，使顯示屏呈現彩色；所述感測器固定於鏡面觀察面上，觸摸物通過按壓鏡面，使得鏡面產生形變，所述感測器感測所述形變而產生電阻或電壓變化。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之顯示屏，其中，所述高反射膜是沉積於固定基板內表面的金屬鏡面反射膜，包含金Au或鋁Al或銀Ag。
  14. 如申請專利範圍第12項所述之顯示屏，其中，所述固定基板與鏡面的預定距離為d，入射光線的波長設為λ，所述預定距離d與入射光線的波長為λ的映射關係滿足2d=Nλ，其中，N為自然數1、2、3...。
  15. 如申請專利範圍第12項所述之顯示屏，其中，所述每個圖元單元包括四個支撐塊以及四個感測器，且四個支撐塊固定在固定基板的四個邊緣的中心位置，所述四個感測器固定在所述鏡面上與所述支撐塊對應位置，並通過位址匯流排與處理單元電連接。
  16. 如申請專利範圍第12項所述之顯示屏，其中，所述感測器為壓阻或壓電感測器。
  17. 如申請專利範圍第12項所述之顯示屏，其中，每一圖元單元的感測器與該圖元單元唯一對應，而每一圖元單元均對應一坐標系中的座標。
  18. 如申請專利範圍第12項所述之顯示屏，其中，所述每個圖元單元還包括一保護軟板，所述保護軟板一端形成至少一個凸起，所述至少一個凸起抵靠於感測器上，使外界觸碰力量通過所述至少一個凸起傳遞到感測器上。
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