TWI432845B - 光學式觸控顯示裝置及其顯示面板與背光模組 - Google Patents

Description

光學式觸控顯示裝置及其顯示面板與背光模組

本發明是有關於一種光學式觸控顯示裝置及其顯示面板與背光模組，且特別是有關於一種其光源同時提供顯示及感應功能的光學式觸控顯示裝置及其顯示面板與背光模組。

隨著顯示器技術的發展，其顯示效果已有長足的進步。再者，由於製程技術的進步，帶動顯示器的成本下降，使得顯示器在市場上受到廣大消費者的喜愛。為了提升使用上的便利性，近年來業界更將觸控技術整合至顯示器，並且應用於各樣電子裝置當中。使用者可藉由直接在面板上點選畫面來進行各項操作，藉此提供更為便捷且人性化的操作模式。

一般來說，觸控技術有多種，例如電阻式、電容式及光學式觸控技術。以光學式觸控顯示裝置來說，觸控用的的光線係另外以模組外掛於顯示裝置上，也就是說，偵測觸控用的光線與顯示用的光線由不同的光源提供。

然而，以外掛模組方式來達到光學式觸控效果是比較耗費成本的。並且，於光學式觸控顯示裝置之組裝流程中，須安排此模組之組裝流程，相當麻煩。此外，外掛模組會讓最後組裝完成之裝置尺寸變大，造成在擺設、攜帶或搬運上的不便。

本發明係有關於一種光學式觸控顯示裝置及其顯示面板與背光模組，其一光源提供部份之光線給顯示面板作為顯示畫面之用並同時提供另一部份的光線作為感應觸控之用。單一光源同時提供顯示及感應功能，可節省光源的數目。

根據本發明之一方面，提出一種背光模組。背光模組係設置於一光學式觸控顯示裝置。光學式觸控顯示裝置包括一顯示面板及一光感應單元。背光模組包括一光源以及一導光板。光源用以發射一光線。導光板具有一導光板側面及數個網點。光源鄰近導光板側面設置。網點用以將光線之一第一部分導至顯示面板。網點之一第一網點相距光源一第一距離，網點之一第二網點相距光源一大於第一距離之第二距離。其中，第二網點的面積大於第一網點的面積，光感應單元係用以接收光線之一第二部分。

根據本發明之另一方面，提出一種顯示面板。顯示面板係設置於一光學式觸控顯示裝置。光學式觸控顯示裝置包括一背光模組及一光感應單元。背光模組包括一光源。顯示面板包括一彩色濾光基板及一薄膜電晶體矩陣基板。其中，光感應單元設置於彩色濾光基板與薄膜電晶體矩陣基板之一者。顯示面板用以接收來光源所發射之一光線之一第一部分，而光感應單元用以接收光線之一第二部分。

根據本發明之再一方面，提出一種光學式觸控顯示裝置。光學式觸控顯示裝置包括一顯示面板、一背光模組、一光感應單元及一外框。背光模組包括一光源以及一導光板。光源用以發射一光線。導光板具有一導光板側面及數個網點。光源鄰近導光板側面設置。網點係用以將光線之一第一部分導至顯示面板。網點之一第一網點相距光源一第一距離，網點之一第二網點相距光源一大於第一距離之第二距離。其中，第二網點的面積大於第一網點的面積。光感應單元用以接收光線之一第二部分。外框係圍繞於顯示面板、背光模組及光感應單元。

為讓本發明之上述內容能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

以下係提出較佳實施例作為本發明之說明，然而實施例所提出的內容，僅為舉例說明之用，而繪製之圖式係為配合說明，並非作為限縮本發明保護範圍之用。再者，實施例之圖示亦省略不必要之元件，以利清楚顯示本發明之技術特點。

請參照第1圖、第2圖及第3圖，第1圖繪示依照本發明較佳實施例之光學式觸控顯示裝置之示意圖，第2圖繪示第1圖之方向2-2’之剖視圖，第3圖繪示第1圖之方向3-3’之剖視圖。

如第1圖所示，光學式觸控顯示裝置100包括一顯 示面板102及一外框118。如第2圖所示，光學式觸控顯示裝置100更包括二偏光片166、一背光模組104及一光感應單元120。顯示面板102具有一第一表面168，顯示面板102包括一彩色濾光基板114、一薄膜電晶體矩陣基板116及一液晶層115。液晶層115設於彩色濾光基板114與薄膜電晶體矩陣基板116之間。背光模組104包括一光源106、一導光板108、一濾光結構128、一擴散膜142及一增亮膜(Brightness enhancement film,BEF)144。

外框118圍繞於顯示面板102、背光模組104及光感應單元120。導光板108具有一出光面122及一導光板側面182。光源106，例如是一長條型光源鄰近導光板側面182設置並用以發射一光線L1。導光板108的出光面122面對顯示面板102的第一表面168。光線L1之一第一部分L11會藉由導光板108導至顯示面板102，使顯示面板102可顯示一畫面。此外，外框118具有一反射底面134，可協助導光板108將光線L1之第一部份L11反射至顯示面板102。

光感應單元120用以接收光線L1之一第二部分L12。其中，光線L1之第一部分L11約佔光線L1之90%以上。然此非用以限制本實施例，光線L1之第一部分L11亦可被控制在其它比例範圍。

此外，光感應單元120設於顯示面板102上，例如是設置於薄膜電晶體矩陣基板116上。如此，於製作薄膜電晶體矩陣基板116之製程中，可連同光感應單元120 一併製作完成。

外框118具有一反射內表面136，可位於外框118之轉折處138。反射內表面136為一斜面，透過斜面的傾斜角度可順利地反射光線L1之第二部份L12，使其通過顯示面板102之顯示面140的上方，最後被反射至光感應單元120，並由光感應單元120接收。當使用者之手指觸控或遮斷光線L1之第二部份L12時，光感應單元120發出一觸控訊號。

本實施例之光學式觸控顯示裝置100藉由同一個光源106同時提供的光線L1給顯示面板102及光感應單元120。

顯示面板102具有一外側面130。外側面130連接於並實質上垂直於第一表面168。外框118具有一內側面132，外框118之內側面132與顯示面板102之外側面130之間相距有一間隙S1，間隙S1用以讓光線L1之第二部分L12通過。

濾光結構128、擴散膜142及增亮膜144設於間隙S1。濾光結構128用以濾出通過之光線L1之第二部分L12之一特定波長，例如是適合光感應單元120感應之波長，以讓光感應單元120可感應的到光線L1之第二部份L12之遮斷。較佳但非限定地，特定波長大於780奈米(nm)或小於360nm。進一步地說，該特定波長之光線為不可見光，即使光線L1的第二部分L12通過顯示面140上方，亦較不會影響顯示品質。

擴散膜142及增亮膜144使光線L1之第二部分L12 均勻地通過顯示面140的上方。另外，更可於外框118之內側面132與反射內表面136作一曲面設計使光線L1之第二部分L12達均勻反射之效果。

如第3圖所示，光學式觸控顯示裝置100更包括一驅動晶片170、一電路板172及一光感應單元150。驅動晶片170、電路板172及光感應單元150係電性連接，驅動晶片170用以控制顯示面板102。

背光模組104更包括一光源146、一濾光結構148、一擴散膜162及一增亮膜164。導光板108更具有一導光板側面184。光源146，例如是一長條型光源鄰近於導光板側面184設置並用以發射一光線L2。光線L2之一第一部分L21透過導光板108發射至顯示面板102。其中，光線L2之第一部分L21約佔光線L2之90%以上。然此非用以限制本實施例，光線L2之第一部分L21亦可被控制在其它比例範圍。

光感應單元150設於顯示面板102上，例如是設置於薄膜電晶體矩陣基板116上，用以接收光線L2之一第二部分L22。由於光感應單元150可設於薄膜電晶體矩陣基板116，故於薄膜電晶體矩陣基板116之製程中，可連同光感應單元150一併製作完成。

外框118具有一反射內表面152，其位於外框118之轉折處154。反射內表面152為一斜面，透過斜面的傾斜角度可順利地反射光線L2之第二部份L22，使其通過顯示面板102之顯示面140的上方，以作為感應一物體，例如是使用者之手指的觸控或遮斷。

本實施例之光學式觸控顯示裝置100藉由同一個光源146同時提供的光線L2給顯示面板102及光感應單元120。

顯示面板102具有一外側面156。外側面156連接於並實質上垂直於第一表面168且外側面156相對於導光板側面184。外框118具有一內側面158，外框118之內側面158與顯示面板102之外側面156之間相距一間隙S2，間隙S2用以讓光線L2之第二部分L22通過。

濾光結構148、擴散膜162及增亮膜164設於間隙S2。濾光結構148用以濾出通過之光線L2之第二部分L22之一特定波長，例如是適合光感應單元150感應之波長，以讓光感應單元150可感應的到光線L2之第二部份L22之遮斷。較佳但非限定地，特定波長大於780nm或小於360nm。進一步地說，特定波長之光線為不可見光，即使光線L2之第二部分L22通過顯示面140上方，亦較不會影響到顯示品質。

此外，請參照第4圖，其繪示本實施例之光線的路徑示意圖。擴散膜142及擴散膜162用以分別使光線L1之第二部份L12與光線L2之第二部份L22擴散地發射出去(擴散膜142及擴散膜162分別繪示於第2圖與第3圖)。增亮膜144及增亮膜164用以分別使光線L1之第二部份L12與光線L2之第二部份L22集中地發射至光感應單元120與光感應單元150(增亮膜144及增亮膜164分別繪示於第2圖與第3圖)。也就是說，經過擴散膜142及增亮膜144之光線L1之第二部份L12會水平地經過顯 示面140之上方，如第4圖所示，以感應X軸方向的觸控或遮斷，且經過擴散膜162及增亮膜164之光線L2之第二部份L22會垂直地經過顯示面140之上方，如第4圖所示，以感應Y軸方向的觸控或遮斷。如此，就可應用互相正交之光線L1之第二部份L12與光線L2之第二部份L22精確地偵測出觸控或遮斷位置。

雖然本實施例之光源106及146係以長條形光源為例作說明，然於其它實施態樣中，光源也可以是點狀光源。

舉例來說，請參照第5A圖及第5B圖，其繪示本發明另一實施例之光源的示意圖。如第5A圖所示，光源174為點狀光源，藉由擴散膜142及增亮膜144使光源174所發射之光線L3之第二部分L32水平地通過顯示面140之上方，以感應X軸方向的觸控或遮斷。同樣，如第5B圖所示，光源176亦為點狀光源，藉由擴散膜162及增亮膜164使光源176所發射之光線L4之第二部分L42垂直地通過顯示面140之上方，以感應Y軸方向的觸控或遮斷。

此外，雖然本實施例之光源之數目係以多個，例如第4圖之二個光源106及146為例作說明，然於其它實施態樣中，光源之數目也可以只有一個。例如，請參照第6圖，其繪示本發明其它實施態樣之光源的示意圖。光源178係一點狀光源，其設於導光板108之一角180。藉由擴散膜142及增亮膜144使光源178所發射之光線L5之一第二部分L52水平地通過顯示面140之上方，以 感應X軸方向的觸控或遮斷。藉由擴散膜162及增亮膜164使光源178所發射之光線L6之一第二部分L62垂直地通過顯示面140之上方，以感應Y軸方向的觸控或遮斷。

請參照第7圖，其繪示往第2圖之方向V1觀看到之導光板的示意圖。導光板108更具有數個網點112，網點112可設於導光板108之底面121，底面121與出光面122為導光板108中相對應之二表面。網點112用以引導光線L1之第一部分L11(第一部分L11繪示於第2圖)與光線L2之第一部分L21至顯示面板102(第一部分L21繪示於第3圖)。亦即，光線L1接觸到網點112後，以反射、折射或散射等方式發射至顯示面板102。

此些網點112之第一網點，例如是網點124相距光源，例如是光源106一第一距離D1，此些網點112之第二網點，例如是網點126相距光源106一第二距離D2。其中，第二距離D2大於第一距離D1時，第二網點126的面積大於第一網點124的面積。也就是說，網點112的面積較佳地與其相距光源的距離呈正比。

當網點112之面積與其相距光源106之距離呈正比時，可保持從導光板108的出光面122出光的出光量均勻，亦即，從導光板108的出光面122出光的出光量較不受與光源106相距之距離的影響，因而可確保顯示品質。

相似地，當網點112之面積與其相距光源146之距離呈正比時，例如網點186相距光源146之第三距離D3 小於網點188相距光源146之第四距離D4時，網點186的面積小於網點188的面積。如此，可使導光板108之出光均勻，以確保顯示品質。

此外，雖然本實施例之網點112係以設於導光板108之底面121為例作說明，然於其它實施態樣中，網點112亦可設於導光板108之出光面122。

較佳但非限定地，光感應單元120及150具有一放大電路，用以放大光感應單元120及150接受到之光線的第二部份的電壓訊號。進一步地說，以光線L1之第二部份L12為例作說明，若光線L1之第二部份L12佔光線L1係少數部分，例如是10%以下，由於有放大電路之設置，所以不會因為訊號微弱而使光感應單元120反應遲鈍。因此，確保了觸控或遮斷發生時之靈敏度。

此外，雖然本實施例之光感應單元120及光感應單元150係以設於薄膜電晶體矩陣基板116為例作說明，然於其它實施態樣中，光感應單元120及光感應單元150亦可設於彩色濾光基板114上。也就是說，光感應單元120及光感應單元150可設置在彩色濾光基板114與薄膜電晶體矩陣基板116之其中一者。

若光感應單元120及光感應單元150設於彩色濾光基板114上，則於製作彩色濾光基板114的製程中，可一併形成光感應單元120及光感應單元150。

本發明上述實施例所揭露之光學式觸控顯示裝置及其顯示面板與背光模組，具有多項特徵，以下僅列舉部分特徵說明如下：

(1).同一個光源可同時提供光線給顯示面板及光感應單元，可節省光源的數量。

(2).光線之第二部份經過擴散膜與增亮膜後，集中地發射出去。如此，即使只有一個光源，仍可產生互相正交之光線，例如是光線L1之第二部份L12與光線L2之第二部份L22，精確地偵測出觸控或遮斷光線之位置。

(3).藉由濾光結構濾出不可見光，使得通過顯示面之上方之光線之第二部分不會影響顯示品質。

綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧光學式觸控顯示裝置

102‧‧‧顯示面板

104‧‧‧背光模組

106、146、174、176、178‧‧‧光源

108‧‧‧導光板

112、124、126、186、188‧‧‧網點

114‧‧‧彩色濾光基板

115‧‧‧液晶層

116‧‧‧薄膜電晶體矩陣基板

118‧‧‧外框

120、150‧‧‧光感應單元

121‧‧‧底面

122‧‧‧出光面

128、148‧‧‧濾光結構

130、156‧‧‧外側面

132、158‧‧‧內側面

134‧‧‧反射底面

136、152‧‧‧反射內表面

138、154‧‧‧轉折處

140‧‧‧顯示面

142、162‧‧‧擴散膜

144、164‧‧‧增亮膜

166‧‧‧偏光片

168‧‧‧第一表面

170‧‧‧驅動晶片

172‧‧‧電路板

180‧‧‧一角

182、184‧‧‧導光板側面

L1、L2、L3、L4、L5、L6‧‧‧光線

L11、L21、L31、L41、L51、L61‧‧‧光線之第一部份

L12、L22、L32、L42、L52、L62‧‧‧光線之第二部份

D1‧‧‧第一距離

D2‧‧‧第二距離

D3‧‧‧第三距離

D4‧‧‧第四距離

S1、S2‧‧‧間隙

V1‧‧‧方向

第1圖繪示依照本發明較佳實施例之光學式觸控顯示裝置之示意圖。

第2圖繪示第1圖之方向2-2’之剖視圖。

第3圖繪示第1圖之方向3-3’之剖視圖。

第4圖其繪示本實施例之光線之路徑示意圖。

第5A圖及第5B圖繪示本發明另一實施例之光源的示意圖。

第6圖繪示本發明其它實施態樣之光源的示意圖。

第7圖繪示往第2圖之方向V1觀看到之導光板的示意圖。

100‧‧‧光學式觸控顯示裝置

102‧‧‧顯示面板

104‧‧‧背光模組

106‧‧‧光源

108‧‧‧導光板

114‧‧‧彩色濾光基板

115‧‧‧液晶層

116‧‧‧薄膜電晶體矩陣基板

118‧‧‧外框

120‧‧‧光感應單元

121‧‧‧底面

122‧‧‧出光面

128‧‧‧濾光結構

130‧‧‧外側面

132‧‧‧內側面

134‧‧‧反射底面

136‧‧‧反射內表面

138‧‧‧外框之轉折處

140‧‧‧顯示面

142‧‧‧擴散膜

144‧‧‧增亮膜

166‧‧‧偏光片

168‧‧‧第一表面

182‧‧‧導光板側面

L1‧‧‧光線

L11‧‧‧光線之第一部份

L12‧‧‧光線之第二部份

S1‧‧‧間隙

Claims (18)

1. 一種背光模組，設於一光學式觸控顯示裝置，該光學式觸控顯示裝置包括一顯示面板、一光感應單元及一外框，該背光模組包括：一光源，用以發射一光線；一導光板，具有一導光板側面及複數個網點，該光源鄰近該導光板側面設置，該些網點用以將該光線之一第一部分導至該顯示面板，該些網點之一第一網點相距該光源一第一距離，該些網點之一第二網點相距該光源一大於該第一距離之第二距離，該第二網點的面積大於該第一網點的面積，其中該光感應單元用以接收該光線之一第二部分，該顯示面板具有一外側面，該外框具有一內側面及一反射內表面，該外框之該內側面與該顯示面板之該外側面相距一間隙，用以讓該光線之該第二部分通過，該反射內表面係位於該外框之轉折處，用以將該光線之該第二部份反射至該顯示面板之一顯示面之上方；以及一濾光結構，設於該間隙，用以過濾出通過之該光線之該第二部分之一特定波長。
2. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中該些網點係面對該顯示面板設置。
3. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中該特定波長大於780奈米(nm)或小於360nm。
4. 如申請專利範圍第1項所述之背光模組，其中該光源為一長條型光源或一點狀光源。
5. 如申請專利範圍第1所述之背光模組，其中該背光模組更包括：一擴散膜，設於該間隙內，用以使該光線之該第二部份擴散地發射出去；以及一增亮膜(Brightness enhancement film,BEF)，設於該間隙內，用以使該光線之該第二部份集中地發射出去。
6. 一種顯示面板，設於一光學式觸控顯示裝置，該光學式觸控顯示裝置包括一背光模組、一光感應單元及一外框，該背光模組包括一光源，該顯示面板包括：一彩色濾光基板；以及一薄膜電晶體矩陣基板；其中，該光感應單元設於該彩色濾光基板與該薄膜電晶體矩陣基板之一者，該顯示面板用以接收該光源所發射之一光線之一第一部分，而該光感應單元用以接收該光線之一第二部分，該顯示面板具有一外側面，該外框具有一內側面及一反射內表面，該外框之該內側面與該顯示面板之該外側面相距一間隙，用以讓該光線之該第二部分通過，該反射內表面係位於該外框之轉折處，用以將該光線之該第二部份反射至該顯示面板之一顯示面之上方；其中，該背光模組更包括一濾光結構，設於該間隙，用以過濾出通過之該光線之該第二部分之一特定波長。
7. 一種光學式觸控顯示裝置，包括：一顯示面板；以及 一背光模組，包括：一光源，用以發射一光線；一導光板，具有一導光板側面及複數個網點，該光源鄰近該導光板側面設置，該些網點用以將該光線之一第一部分導至該顯示面板，該些網點之一第一網點相距該光源一第一距離，該些網點之一第二網點相距該光源一大於該第一距離之第二距離，該第二網點的面積大於該第一網點的面積；及一濾光結構；一光感應單元，用以接收該光線之一第二部分；以及一外框，圍繞於該顯示面板、該背光模組及該光感應單元設置，其中該顯示面板具有一外側面，該外框具有一內側面及一反射內表面，該外框之該內側面與該顯示面板之該外側面相距一間隙，用以讓該光線之該第二部分通過，該反射內表面係位於該外框之轉折處，用以將該光線之該第二部份反射至該顯示面板之一顯示面之上方，其中該背光模組之該濾光結構係設於該間隙內，用以濾出通過之該光線之該第二部分之一特定波長。
8. 如申請專利範圍第7項所述之光學式觸控顯示裝裝置，其中該些網點係面對該顯示面板設置。
9. 如申請專利範圍第7項所述之光學式觸控顯示裝置，其中該光感應單元設於該顯示面板。
10. 如申請專利範圍第7項所述之光學式觸控顯示 裝置，其中該反射內表面為一斜面。
11. 如申請專利範圍第7項所述之光學式觸控顯示裝置，其中該反射內表面為一曲面。
12. 如申請專利範圍第7項所述之光學式觸控顯示裝置，其中該外框之該內側面為一曲面。
13. 如申請專利範圍第7項所述之光學式觸控顯示裝置，其中該特定波長大於780nm或小於360nm。
14. 如申請專利範圍第7項所述之光學式觸控顯示裝置，其中該光源為一長條型光源或一點狀光源。
15. 如申請專利範圍第7項所述之光學式觸控顯示裝置，其中該背光模組更包括：一擴散膜，設於該間隙內，用以使該光線之該第二部份擴散地發射出去；以及一增亮膜，設於該間隙內，用以使該光線之該第二部份集中地發射至該光感應單元。
16. 如申請專利範圍第15項所述之光學式觸控顯示裝置，其中該外框之該內側面為一曲面。
17. 如申請專利範圍第7項所述之光學式觸控顯示裝置，其中該顯示面板更包括：一彩色濾光基板；以及一薄膜電晶體矩陣基板；其中，該光感應單元設於該彩色濾光基板與該薄膜電晶體矩陣基板之一者。
18. 如申請專利範圍第7項所述之光學式觸控顯示裝置，其中該光感應單元具有一放大電路，用以放大該 光感應單元接受到之該光線之該第二部份的電壓訊號。