TWI441059B - 觸控模組 - Google Patents
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Description
本發明關於一種觸控模組，尤指一種具有將透鏡與感光晶片分別設置於顯示面板與陣列基板上以及將反射鏡片設置於感光晶片之上方之光學感測裝置的觸控模組。
一般而言，光學式觸控模組係利用光線接收遮斷原理以偵測出手指或觸控筆在觸控面上的相對位置，其主要配置係利用光學感測裝置(設置於對應觸控面之左右頂角的位置上)，接收經由發光單元(如發光二極體)所發出而從觸控面所傳來之感測光線，從而在觸控面上建立光學觸控定位機制，如此一來，當手指或觸控筆在觸控面上進行觸控而遮斷光線時，光學感測裝置即可根據光線強度的變化來定位出其相對應的觸控位置。
由上述可知，光學感測裝置係為光學式觸控模組之主要元件，其常見之配置係將光學感測裝置設置於用來保護面板裝置的玻璃保護蓋上或是直接設置於面板裝置之片狀元件上(如彩色濾光片或偏光板等)，舉例來說，其係可如第1圖、第2圖、第3圖以及第4圖所示，第1圖為先前技術之一光學感測裝置10之示意圖，第2圖為第1圖之光學感測裝置10沿剖面線A-A’之剖面示意圖，第3圖為先前技術之一外框12與一面板裝置14之示意圖，第4圖為第3圖之外框12沿剖面線B-B’之剖面示意圖，其中面板裝置14係以一顯示面板16以及一陣列基板(Array Substrate)18之組合簡示之。如第1圖以及第2圖所示，光學感測裝置10包含有一殼體20、一透鏡22、一紅外線濾光片24、一感光晶片26、一印刷電路板28，以及一訊號傳輸線30。透鏡22以及紅外線濾光片24係設置於感光晶片26之上方且固定於殼體20內，藉以傳導從面板裝置14之觸控面所傳來之感測光線入射至感光晶片26。印刷電路板28係電連接於感光晶片26，以進行感光晶片26之光學感測控制，而訊號傳輸線30(如軟性印刷電路排線等)則是電連接於印刷電路板28，以傳輸相對應之光學訊號至陣列基板18，以便進行後續光學觸控定位之運算處理。由第3圖以及第4圖可知，光學感測裝置10係可設置於對應面板裝置14之觸控面之左右頂角的位置上，其與外框12以及面板裝置14之間的配置關係如第4圖所示。
然而，由於上述之光學感測裝置10通常是利用人眼對位或是以組裝機台自動對準殼體20上之定位孔洞之方式來完成與面板裝置14之間的對位固定，因此會導致光學感測裝置10與面板裝置14之間容易出現對位公差，再加上殼體20與透鏡22、紅外線濾光片24、感光晶片26以及印刷電路板28之間的組裝公差，故往往會影響到光學感測裝置10之透鏡22相對於面板裝置14之觸控面之感光角度的定位精準度，從而產生光學觸控定位錯誤之問題。
除此之外，由上述可知，光學感測裝置10須使用殼體20以進行其內部元件(即透鏡22、紅外線濾光片24、感光晶片26、印刷電路板28)之固定，故會造成光學感測裝置10整體厚度增加的問題，從而不利於光學式觸控模組薄型化之趨勢。另外，由於光學感測裝置10需額外使用訊號傳輸線30以傳輸光學訊號至陣列基板18，因此亦會帶來複雜的電路走線連接設計以及費時費工的組裝流程。
因此，本發明提供一種具有將透鏡與感光晶片分別設置於顯示面板與陣列基板上以及將反射鏡片設置於感光晶片之上方之光學感測裝置的觸控模組，藉以解決上述之問題。
本發明係提供一種觸控模組，其包含有一面板裝置、一外框，以及一光學感測裝置。該面板裝置包含有一顯示面板以及一陣列基板。該顯示面板具有一觸控面。該陣列基板電連接於該顯示面板。該外框設置於該面板裝置上。該光學感測裝置設置於該面板裝置以及該外框之間，該光學感測裝置包含有一電路走線、至少一透鏡、一感光晶片，以及一反射鏡片。該電路走線形成於該陣列基板上。該透鏡設置於該顯示面板與該外框之間，該透鏡用來傳導經過觸控面所傳來之感測光線。該感光晶片電連接於該電路走線之一端。該反射鏡片設置於對應該感光晶片之上方的位置上，該反射鏡片用來將經由該透鏡所傳導來之感測光線反射至該感光晶片。
綜上所述，本發明係採用將透鏡以及感光晶片分別設置於顯示面板以及陣列基板上、將反射鏡片設置於感光晶片之上方，以及將用來傳輸相關訊號之電路走線直接整合於陣列基板上的設計，以縮減光學感測裝置在觸控模組內所需佔用的結構空間，以及解決了光學感測裝置之接線設計複雜以及組裝流程費時費工的問題。除此之外，由於本發明所提供之光學感測裝置內的透鏡以及感光晶片係可分別固定於顯示面板以及陣列基板上，再加上反射鏡片之定位係可透過與外框或透鏡一體成型或是直接延伸連接於感光晶片上之方式來完成，故亦可大幅度地降低感光晶片與反射鏡片以及透鏡之間的對位公差以及組裝公差，以提昇光學感測裝置之透鏡相對於觸控面之感光角度的定位精準度，從而使光學觸控模組之光學觸控定位可更加地準確。
請參閱第5圖以及第6圖，其為根據本發明之一實施例所提出之一觸控模組100之示意圖，第6圖為第5圖之觸控模組100沿剖面線C-C’之剖面示意圖，如第5圖以及第6圖所示，觸控模組100包含有一面板裝置102、一外框104，以及一光學感測裝置106。在此實施例中，面板裝置102係以一顯示面板108以及一陣列基板110之組合簡示之，至於其他相關元件之配置，其係常見於先前技術中，故於此不再贅述。顯示面板108具有一觸控面112，以供使用者進行觸控操作。陣列基板110係電連接於顯示面板108，用以控制顯示面板108之顯示。外框104係設置於面板裝置102上，以作為固定面板裝置102之用。
於此針對光學感測裝置106之配置進行詳細之描述，請參閱第5圖、第6圖以及第7圖，第7圖為第5圖之觸控模組100沿剖面線D-D’之放大剖面示意圖。由第5圖、第6圖以及第7圖可知，光學感測裝置106包含有一電路走線114、至少一透鏡116(於第6圖中顯示二個，但不受此限)、一感光晶片118、一反射鏡片120、一紅外線濾光片122，以及一驅動晶片123。電路走線114係形成於陣列基板110上，用以傳輸相關光學訊號至驅動晶片123，以便進行後續光學觸控定位之運算處理，其中電路走線114係較佳地由氧化銦錫(Indium Tin Oxide,ITO)所製成，也就是採用將電路走線藉由半導體製程直接形成在陣列基板上之設計，如閘極驅動電路基板技術(Gate on Array,GOA)等，用以取代習知須額外使用軟性印刷電路(Flexible Printed Circuit,FPC)以及軟性扁平排線(Flexible Flat Cable,FFC)進行電性連接的設計，同理，用來控制感光晶片118的驅動晶片123係可採用類似技術以電連接於電路走線114之一端且形成於陣列基板110上，如此即可有效地節省相關接線及組裝成本。透鏡116係設置於顯示面板108與外框104之間，在此實施例中，透鏡116係較佳地設置於顯示面板108之片狀元件上，如彩色濾光片或偏光板等，其相關設置方法係可採用面板半導體製程中之元件接合設計，藉以精準地固定住透鏡116在顯示面板108上的相對位置。紅外線濾光片122則是設置於如第6圖所示之二透鏡116之間，意即光學感測裝置106係利用透鏡116與紅外線濾光片122之組合配置，來達到傳導經過觸控面112所傳來之感測光線入射至反射鏡片120的功效。值得注意的是，由第7圖可知，為了避免雜光影響到感光晶片116之感光效能的情況發生，透鏡116之至少一側面(於第7圖中顯示三個側面)上係貼附有一遮光層124，藉以防止雜光通過透鏡116與外框104之間隙入射至透鏡116內，至於在透鏡116之側面上形成遮光層124之方法則可使用例如塗佈製程(coating)、貼附遮光膠帶等設計，於此不再贅述。
在此實施例中，感光晶片118係較佳地為一互補性氧化金屬半導體(Complementary Metal-Oxide Semiconductor,CMOS)感光晶片，而觸控模組100更包含一異方性導電膠膜(Anisotropic Conductive Film,ACF)115，其中異方性導電膠膜115係位於感光晶片118與電路走線114之間，藉以使感光晶片118電連接於電路走線114之另一端上，但不受此限，也就是說，其也可採用其他適用之導電膠膜來達到與電路走線114建立電性連接的目的。反射鏡片120係設置於外框104對應感光晶片118的位置上，其中反射鏡片120固定於外框104上之設置係較佳地使用一體成型製程(如嵌入成型(insert molding)等)來完成，但不受此限，其亦可採用其他固定設計，如利用結構相互卡合之設計等，藉此，即可使反射鏡片120精準地被定位在感光晶片118之上方，從而將經由上述透鏡116以及紅外線濾光片122所傳導來之感測光線反射至感光晶片118，並利用如第5圖所示之電路走線114傳輸相關光學訊號至驅動晶片123，以便進行後續光學觸控定位之運算處理。
以下係針對光學感測裝置106之感光設計進行說明，請參閱第6圖，在觸控模組100利用發光單元(未顯示於圖式中)所發出之光線以分佈於觸控面112上之後，此時，觸控模組100即可利用透鏡116與紅外線濾光片122之組合配置，以接收經過觸控面112所傳來之感測光線(於第6圖中以虛線箭頭表示之)；接著，如第6圖所示，透鏡116與紅外線濾光片122就會將所接收之感測光線傳導至反射鏡片120上；最後，反射鏡片120即可利用本身之光線反射特性以將入射之感測光線反射至感光晶片118上，以便進行後續光線強度變化的感測，從而在觸控面112上建立光學觸控定位機制。藉此，當手指或觸控筆在觸控面112上進行觸控而遮斷光線時，光學感測裝置106即可根據光線強度的變化來定位出其相對應的觸控位置。
值得一提的是，上述反射鏡片120與外框104、感光晶片118、透鏡116以及紅外線濾光片122之間的定位設計係可不限於上述實施例，也就是說，光學感測裝置106亦可採用其他同樣可固定住反射鏡片120與外框104、感光晶片118、透鏡116以及紅外線濾光片122之相對位置的設計。舉例來說，光學感測裝置106係可利用反射鏡片120之一端延伸連接於透鏡116上之方式，來達到在透鏡116固定於顯示面板108上後可同時將反射鏡片120固定於感光晶片118之上方的目的，其相關連接設計係常見於先前技術中，如利用射出成型製程以使反射鏡片120與透鏡116一體成型等；或者是，光學感測裝置106也可利用反射鏡片120之一端延伸連接於感光晶片118上之方式，也就是採用將反射鏡片120直接設置於感光晶片118上而延伸形成於感光晶片118之上方的設計，來達到在感光晶片118貼附於陣列基板110上後可同時將反射鏡片120固定於感光晶片118之上方的目的。至於採用何種設計，其端視光學感測裝置106之實際應用以及製程需求而定。除此之外，上述紅外線濾光片122以及遮光層124之配置係為可省略之設計，藉以產生簡化光學感測裝置106之製程及結構設計之功效。
相較於先前技術，本發明改採用將透鏡直接設置於顯示面板上、將感光晶片之電路走線直接整合於陣列基板上、將感光晶片以導電膠貼附之方式直接電連接於電路走線上，以及將反射鏡片設置於感光晶片之上方以使透鏡所傳導來之感測光線可反射至感光晶片的設計。如此一來，由於省略了用來固定上述元件之殼體，因此，即可大大地減少光學感測裝置在觸控模組內所需佔用的結構空間，以利後續觸控模組薄型化之設計，同時亦可因不需額外使用軟性印刷電路以及軟性扁平排線以傳輸光學訊號至驅動晶片，也就是說，本發明係利用電路走線直接整合於陣列基板上之技術(如閘極驅動電路基板技術等)取代之，再加上驅動晶片亦是採用直接形成於陣列基板上之設計，如此即可解決了上述所提及之光學感測裝置之接線設計複雜以及組裝流程費時費工的問題，從而大大地降低觸控模組封裝成本。
除此之外，由上述可知，本發明所提供之光學感測裝置內的透鏡以及感光晶片係可直接採用於一般面板半導體製程中常見之元件接合設計，以分別固定於顯示面板以及陣列基板上，而不需使用以殼體固定之設計與利用人眼對位(或是以組裝機台自動對準殼體上之定位孔洞)之方式來設置於光學觸控模組內，再加上反射鏡片之定位係可透過與外框或透鏡一體成型或是直接延伸連接於感光晶片上之方式來完成，故可大幅度地縮減感光晶片與反射鏡片以及透鏡之間的對位公差以及組裝公差，以提昇光學感測裝置之透鏡相對於觸控面之感光角度的定位精準度，從而使光學觸控模組之光學觸控定位可更加地準確。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
10、106‧‧‧光學感測裝置
12、104‧‧‧外框
14、102‧‧‧面板裝置
16、108‧‧‧顯示面板
18、110‧‧‧陣列基板
20‧‧‧殼體
22、116‧‧‧透鏡
24、122‧‧‧紅外線濾光片
26、118‧‧‧感光晶片
28‧‧‧印刷電路板
30‧‧‧訊號傳輸線
100‧‧‧觸控模組
112‧‧‧觸控面
114‧‧‧電路走線
115‧‧‧異方性導電膠膜
120‧‧‧反射鏡片
123‧‧‧驅動晶片
124‧‧‧遮光層
第1圖為先前技術之光學感測裝置之示意圖。
第2圖為第1圖之光學感測裝置沿剖面線A-A’之剖面示意圖。
第3圖為先前技術之外框與面板裝置之示意圖。
第4圖為第3圖之外框沿剖面線B-B’之剖面示意圖。
第5圖為根據本發明之一實施例所提出之觸控模組之示意圖。
第6圖為第5圖之觸控模組沿剖面線C-C’之剖面示意圖。
第7圖為第5圖之觸控模組沿剖面線D-D’之放大剖面示意圖。
100．．．觸控模組
102．．．面板裝置
104．．．外框
106．．．光學感測裝置
108．．．顯示面板
110．．．陣列基板
112．．．觸控面
114．．．電路走線
115．．．異方性導電膠膜
116．．．透鏡
118．．．感光晶片
120．．．反射鏡片
122．．．紅外線濾光片
Claims (13)
- 一種觸控模組，其包含有：一面板裝置，其包含有：一顯示面板，其具有一觸控面；以及一陣列基板(Array Substrate)，其電連接於該顯示面板；一外框，其設置於該面板裝置上；以及一光學感測裝置，其設置於該面板裝置以及該外框之間，該光學感測裝置包含有：一電路走線，其形成於該陣列基板上；至少一透鏡，其直接連接於該顯示面板與該外框以固定於該顯示面板與該外框之間，該透鏡用來傳導經過該觸控面所傳來之感測光線；一感光晶片，電連接於該電路走線之一端；以及一反射鏡片，其設置於對應該感光晶片之上方的位置上，該反射鏡片用來將經由該透鏡所傳導來之感測光線反射至該感光晶片。
- 如請求項1所述之觸控模組，其中該透鏡係設置於該顯示面板之一彩色濾光片或一偏光板上。
- 如請求項1所述之觸控模組，更包含一異方性導電膠膜(Anisotropic Conductive Film,ACF)，其中該異方性導電膠膜係位於該感光晶片與該電路走線之間。
- 如請求項1所述之觸控模組，其中該電路走線係由氧化銦錫(Indium Tin Oxide,ITO)所製成。
- 如請求項1所述之觸控模組，其中該反射鏡片係設置於該外框對應該感光晶片之位置上。
- 如請求項5所述之觸控模組，其中該反射鏡片係與該外框一體成型。
- 如請求項1所述之觸控模組，其中該反射鏡片之一端係延伸連接於該透鏡上。
- 如請求項7所述之觸控模組，其中該反射鏡片係以射出成型之方式與該透鏡一體成型。
- 如請求項1所述之觸控模組，其中該反射鏡片之一端係延伸連接於該感光晶片上。
- 如請求項1所述之觸控模組，其中該透鏡之至少一側面係貼附有一遮光層。
- 如請求項1所述之觸控模組，其中該光學感測裝置包含二透鏡，該光學感測裝置另包含有： 一紅外線濾光片，其設置於該二透鏡之間。
- 如請求項1所述之觸控模組，其中該感光晶片係為一互補性氧化金屬半導體(Complementary Metal-Oxide Semiconductor,CMOS)感光晶片。
- 如請求項1所述之觸控模組，其中該光學感測裝置另包含有：一驅動晶片，其電連接於該電路走線之另一端且形成於該陣列基板上，該驅動晶片用來控制該感光晶片。
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