TWI452500B - 觸控式面板及包括該觸控式面板之電子裝置 - Google Patents

Description

觸控式面板及包括該觸控式面板之電子裝置

本發明涉及一種觸控式面板，尤其涉及一種光學觸控式面板及使用該光學觸控式面板之電子裝置。

在現今各式消費性電子產品之市場中，行動電話、數位影音播放器、筆記本電腦、個人數位助理、衛星導航系統等具有顯示屏幕之電子產品均有使用觸控式面板作為人機數據溝通介面之趨勢，以節省鍵盤、滑鼠等外設所佔用之空間，從而達到產品結構輕薄短小之目地。

目前常見的係由液晶顯示面板以及觸控式面板和液晶顯示面板之間之可撓性電路板共同構成觸控式顯示器。觸控式面板通過接合膠與液晶顯示面板貼合起來。觸控式面板具有玻璃基底，玻璃基底設有電極，對觸控式面板施壓時，被壓處之電極受壓，從而感應出受壓位置之座標點，之後可通過可撓性電路板及控制系統根據此座標點進行資料處理完成一次回應。

然而，觸控式面板下之玻璃基底和觸控式面板、液晶面板等部件封裝在一起，玻璃基底在同等之壓力下，其邊緣和中心之受壓形變不同，因此部分電極感受不到壓力，從而發生位置感測失准、失靈之情況，嚴重影響應用該觸控式面板之電子裝置之性能，也 嚴重影響用戶體驗。

有鑒於此，有必要提供一種對觸控位置感測準確之觸控式面板以及應用該觸控式面板之電子裝置。

一種觸控式面板，其包括顯示面板、第一反射單元、第一紅外光光源以及紅外光感測裝置，該顯示面板具有顯示區域，該第一反射單元具有第一反射面，該第一反射面具有第一焦點，該顯示區域具有一個邊界，該第一反射單元設於該顯示區域之外且圍繞該邊界，該第一紅外光光源設於該第一焦點，該第一紅外光光源發出之紅外光被該第一反射面反射後變成平行光並覆蓋該顯示區域，該紅外光感測裝置可感測到分佈在該顯示區域之紅外光。

一種電子裝置，其採用一種觸控式面板及操作鍵盤，該觸控式面板包括顯示面板、第一反射單元、第一紅外光光源以及紅外光感測裝置，該顯示面板具有顯示區域，該第一反射單元具有第一反射面，該第一反射面具有第一焦點，該顯示區域具有一個邊界，該第一反射單元設於該顯示區域之外且圍繞該邊界，該第一紅外光光源設於該第一焦點，該第一紅外光光源發出之紅外光被該第一反射面反射後變成平行光並覆蓋該顯示區域，該紅外光感測裝置可感測到分佈在該顯示區域之紅外光。

與先前技術相比，本發明提供之觸控式面板及應用該觸控式面板之電子裝置具有反射單元，該反射單元之反射面具有焦點，於該焦點處放置之紅外光光源發出之紅外光經該反射單元反射後變成平行光並覆蓋顯示區域，因此顯示區域任意一處或多處被不透光物體觸碰均會由紅外光感測裝置感測，並且，由於紅外光光源設 置在反射單元之焦點處，位置確定，從而可免去研究紅外光光源最佳放置點所帶來之時間成本和人力成本，從而降低生產成本。

1、2、3‧‧‧觸控式面板

4‧‧‧行動電話

5‧‧‧操作鍵盤

10‧‧‧外殼

11‧‧‧上蓋

12、22‧‧‧顯示面板

14、34‧‧‧第一拋物面反射鏡

15、35‧‧‧第二拋物面反射鏡

16、26‧‧‧紅外光感測裝置

20、30‧‧‧紅外光光源

21‧‧‧外殼

24‧‧‧凹面鏡

36‧‧‧紅外光接收管

41‧‧‧第一紅外光光源

42‧‧‧第二紅外光光源

100‧‧‧中央區域

131‧‧‧第一平面反射鏡

132‧‧‧第二平面反射鏡

140‧‧‧第一焦點

150‧‧‧第二焦點

圖1是本發明較佳實施例提供之觸控式面板之立體結構示意圖。

圖2是圖1所示之觸控式面板之內部結構示意圖。

圖3是圖1所示之觸控式面板之紅外光線分佈狀態示意圖。

圖4是本發明第二實施例提供之觸控式面板之結構示意圖。

圖5是本發明第三實施例提供之觸控式面板之結構示意圖。

圖6是本發明第四實施例提供之電子裝置之結構示意圖。

下面將結合附圖對本發明作進一步詳細說明。

請參閱圖1、圖2和圖3，本發明較佳實施例提供之觸控式面板1包括外殼10、上蓋11以及顯示面板12。

其中，外殼10是一個正面沒有封閉之立方體結構，上蓋11與外殼10封合後露出中央區域100，該中央區域100設有矩形顯示面板12。顯示面板12既可以是液晶顯示面板，也可以是等離子顯示面板，其上覆蓋有保護層，該保護層之面積與顯示面板12之面積基本相等，材料既可以是透明塑膠也可是玻璃。顯示面板12之顯示區域面積一般略小於或等於該顯示面板12之面積。在本實施例中，顯示區域之面積和顯示面板12之面積相等。

顯示面板12之邊界之外設有第一平面反射鏡131、第二平面反射鏡132、第一抛物面反射鏡14和第二抛物面反射鏡15。

第一平面反射鏡131和第二平面反射鏡132相對設置在顯示面板12之左右兩側且相互平行，長度小於外殼10之左右邊長。

第一抛物面反射鏡14設於該顯示面板12之上側且其兩端間距大於該顯示面板12之上側邊長，第二抛物面反射鏡15設於該顯示面板12下側且其兩端間距大於該顯示面板12之下側邊長。

第一抛物面反射鏡14之第一焦點140位於顯示面板12之下側；第二抛物面反射鏡15之第二焦點150位於顯示面板12之上側。當然，第一焦點140恰好處於第二抛物面反射鏡15或第二焦點150恰好處於第一抛物面反射鏡14也可。

在第一抛物面反射鏡14之第一焦點140處放置紅外光光源20。紅外光光源20可以是紅外光鐳射器，也可以是紅外光發光二極體。紅外光光源20可固定在顯示面板12所固定之平面上。

紅外光光源20於第一焦點140向第一抛物面反射鏡14發出之紅外光，該紅外光被第一抛物面反射鏡14反射成為平行光到達第二抛物面反射鏡15，到達第二抛物面反射鏡15之平行光被第二抛物面反射鏡15反射匯聚於第二焦點150並到達第一抛物面反射鏡14，再經該第一抛物面反射鏡14反射至第二抛物面反射鏡15或第一平面反射鏡131、第二平面反射鏡132，使得紅外光在平面反射鏡、抛物面反射鏡之間反復反射，從而覆蓋並密佈顯示區域。

優選地，為了更進一步使紅外光光線均勻，尤其是為了適用於較大尺寸之顯示面板時，可在第二抛物面反射鏡15之第二焦點150處放置另一紅外光光源，該紅外光光源向該第二抛物面反射鏡15發射紅外光，和紅外光源20起到類似之作用，更進一步提高顯示 區域之紅外光分佈密度。

考慮到將來超大尺寸之顯示面板可能普及，該紅外光光源並不一定是單顆紅外光發光二極體，還可以是多顆紅外光發光二極體，或者選用一個或複數高功率紅外光鐳射器。

紅外光光源20之紅外光發散範圍至少覆蓋顯示面板12之顯示區域，以使紅外光線均勻分佈，例如，紅外光光源20之發散角為80度，大於等於該第一抛物面反射鏡14之張角。

將紅外光光源20置於抛物面反射鏡14之焦點處即可形成光網，從而免去紅外光光源最佳放置點之研究，從而降低時間成本和人力成本。

在中央區域100內且在顯示面板12之外設有至少一個紅外光感測裝置16，該紅外光感測裝置16用於感測中央區域100之紅外光。當某一處或多處之紅外光被不透光物體截斷後，紅外光感測裝置16感測點輸出之電訊號將發生變化，實現觸摸響應。當發生多點觸摸時，原理相同。一般地，一個紅外光感測裝置可感測到一個維度上之光線遮斷情況，例如，當不透光物體橫向移動或縱向移動時。

考慮到通常在平面顯示面板上不透光物體移動範圍較大，因此設置兩個紅外光感測裝置，可感測到不透光物體橫向移動及縱向移動時之情況，從而可從兩個維度確定不透光物體之座標。優選地，兩個紅外光感測裝置16設於顯示面板12之上側且位於平面反射單元131和抛物面反射單元132之相交處。

具體地，紅外光感測裝置16是紅外光接收管或紅外光相機模組， 用於判斷中央區域100之範圍內紅外光線被遮斷之位置。

判斷之準確性也是本發明考慮之一個重要方面，準確性實際上是由紅外光線之均勻程度來控制，由於紅外光線均勻佈滿整個中央區域100，因此，當不透光物體觸碰到顯示面板12之顯示區域時，不透光物體之投影投射在除了觸碰點之外之區域，可能會造成遮斷範圍大於不透光物體實際所觸碰之範圍，從而發生誤判。但是由於本實施例中紅外光線被反射單元不斷反射，不透光物體介入中央區域100後，除了觸碰點之外其他區域之紅外光線還是均勻分佈，可防止誤判之產生。

當然，可以理解，第一平面反射鏡131、第二平面反射鏡132也可以設在顯示面板12之上下兩側，而第一抛物面反射鏡14和第二抛物面反射鏡15設在顯示面板12之左右兩側。

請參閱圖4，本發明第二實施例提供之觸控式面板2包括一個矩形顯示面板22及外殼21。

顯示面板22設於外殼21內。在顯示面板22之範圍外設有一個凹面鏡24。該凹面鏡24包圍該顯示面板22之一條邊。凹面鏡24具有一個反射面，該反射面是球面之內側面之一部分，該反射面具有一個焦點，且該焦點位於該顯示面板22之下側且位置略高於該顯示面板22所在之平面。紅外光光源30設於該焦點處，該紅外光光源30可以是一個或複數紅外光發光二極體或紅外光鐳射器。紅外光光源30朝該凹面鏡24所在位置發出紅外光，以使該紅外光可被該凹面鏡24反射形成平行光並覆蓋該顯示面板22。

在該外殼21內還設有兩個紅外光相機模組26，兩個紅外光相機模 組26設於可接收到被該凹面鏡24反射之紅外光，例如，該兩個紅外光相機模組26設於該顯示面板22之下側。

由於該紅外光光源30位於該凹面鏡24之焦點處，且該紅外光光源30之光線發散角不小於該凹面鏡24之張角，又由於該凹面鏡24之跨度大於該顯示面板22之長度，因此，由此發出之紅外光將被該凹面鏡24反射成平行光返回該紅外光光源30所處之一側，且該平行光將嚴密地覆蓋顯示面板22之範圍。位於顯示面板22之兩個下側頂角處之紅外光感測裝置26相結合即可感測到發生在顯示區域內之由於觸碰所引起之反射光線之變動，經由處理器處理即可測算處觸碰點之座標，繼而做出觸碰響應。

請參閱圖5，本發明第三實施例提供之觸控面板3包括相鄰設置之第一抛物面反射鏡34和第二抛物面反射鏡35。該第一抛物面反射鏡34和該第二抛物面反射鏡35分別具有一個反射面，反射面均是抛物面或抛物面之一部分，每個反射面具有一個焦點。第一紅外光光源41設在第一抛物面反射鏡34之焦點處，第二紅外光光源42設在第二抛物面反射鏡35之焦點處。紅外光感測裝置例如紅外光接收管36設在第一抛物面反射鏡34和第二抛物面反射鏡35之相交處，用於接收由紅外光光源發出之紅外光。

在顯示面板之另外兩邊，既可以設置一個或兩個平面反射鏡，也可以設置一個或兩個抛物面反射鏡或凹面鏡。相應地，紅外光光源設在每個或其中幾個抛物面反射鏡之焦點處。

請參閱圖6，本發明第四實施例提供之行動電話4應用觸控式面板1。行動電話4既可採用按鍵操作也可採用觸控式操作。本實施例中行動電話採用按鍵操作，其包括觸控式面板1及含多個按鍵的 操作鍵盤5。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

14‧‧‧第一拋物面反射鏡

15‧‧‧第二拋物面反射鏡

16‧‧‧紅外光感測裝置

131‧‧‧第一平面反射鏡

132‧‧‧第二平面反射鏡

20‧‧‧紅外光光源

Claims (14)

1. 一種觸控式面板，其改良在於：包括顯示面板、第一反射單元、第一紅外光光源以及紅外光感測裝置，該顯示面板具有顯示區域，該第一反射單元具有第一反射面，該第一反射面具有第一焦點，該顯示區域具有一個邊界，該第一反射單元設於該顯示區域之外且圍繞該邊界，該第一紅外光光源設於該第一焦點，該第一紅外光光源發出之紅外光被該第一反射面反射後變成平行光並覆蓋該顯示區域，該紅外光感測裝置可感測到分佈在該顯示區域之紅外光。
2. 如申請專利範圍第1項所述之觸控式面板，其中：該第一反射面是抛物面或抛物面之一部分。
3. 如申請專利範圍第1項所述之觸控式面板，其中：該第一反射面是球面之內側面之一部分。
4. 如申請專利範圍第1項所述之觸控式面板，其中：進一步包括一個第二反射單元，該第二反射單元具有第二反射面，該第二反射面具有第二焦點，該第二反射單元設於該顯示區域之外且該第二反射面與該第一反射面相對，該第二反射單元具有第二焦點。
5. 如申請專利範圍第4項所述之觸控式面板，其中：進一步包括第二紅外光光源，該第二紅外光光源設於該第二焦點，其發出之紅外光被該第二反射單元反射後變成平行光並覆蓋該顯示區域。
6. 如申請專利範圍第4項所述之觸控式面板，其中：進一步包括一個第三反射單元，該第三反射單元具有第三反射面，該第三反射面為平面，該第三反射單元設於該顯示區域之外且與該第一反射單元、該第二反射單元相鄰。
7. 如申請專利範圍第6項所述之觸控式面板，其中：進一步包括一個第四反射單元，該第四反射單元具有第四反射面，該第四反射面為平面，該第四反射單元設於該顯示區域之外且與該第三反射單元相對。
8. 如申請專利範圍第7項所述之觸控式面板，其中：該紅外光感測裝置包括兩個紅外光相機模組，該兩個紅外光相機模組分別設於該第一反射單元與該第三反射單元相鄰處以及該第一反射單元與該第四反射單元相鄰處。
9. 如申請專利範圍第1項所述之觸控式面板，其中：進一步包括一個第二反射單元和第二紅外光光源，該第二反射單元具有第二反射面，該第二反射面具有第二焦點，該第二反射單元設於該顯示區域之外且該第二反射面與該第一反射面相鄰，該第二紅外光光源設於該第二焦點，該第二紅外光光源發出之紅外光被該第二反射單元反射後變成平行光並覆蓋該顯示區域。
10. 如申請專利範圍第9項所述之觸控式面板，其中：進一步包括第三反射單元，該第三反射單元設於該顯示區域之外且與該第一反射單元相對。
11. 如申請專利範圍第10項所述之觸控式面板，其中：進一步包括第四反射單元，該第四反射單元設於該顯示區域之外且與該第二反射單元相對。
12. 如申請專利範圍第9項所述之觸控式面板，其中：該紅外光感測裝置包括一個紅外光相機模組，該紅外光相機模組設於第一反射單元與該第二反射單元相鄰處。
13. 如申請專利範圍第1項所述之觸控式面板，其中：進一步包括外殼和上蓋，該外殼和該上蓋構成一個半封閉之收容空間，該顯示面板、該第一反射單元、該第一紅外光光源以及該紅外光感測裝置設於該半封閉收容空間內，僅該顯示面板顯露於外。
14. 一種電子裝置，其改良在於：該電子裝置包括如申請專利範圍第1至13中 任一項所述之觸控式面板及操作鍵盤。