TWI518564B - Touch display with front light module - Google Patents

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Description

具有前光模組之觸控顯示器
本發明係有關於一種觸控顯示器，特別是關於一種具有前光模組之觸控顯示器，其可提高向下導光率、提升像素顯示亮度、以及在彩色顯示應用中增加色彩飽和度。
在半穿反式或反射式之觸控顯示器中，為了降低整個顯示器的外觀尺寸以符合市場需求，一般乃採用側光式前光模組做為照明手段。
習知側光式前光模組一般係透過設於導光板上表面之一向下導光手段，使側光源轉成向下射出之一均勻面光源，以提供顯示器照明。請參照圖1，其繪示採用一習知前光模組之一反射型觸控顯示器之剖面圖。如圖1所示，該反射型觸控顯示器包含一燈源100、一導光板110、一觸控面板120、以及一反射型顯示器130。
其中，燈源100係用以提供一入射光。
導光板110，其左側面為與燈源100鄰近之一入光面，其底面為一出光面，而其頂面具有複數個擴散點111。其中，所述之入射光在間接(經導光板110之底面全反射)或直接觸及所述擴散點111後會產生散射光線，而所述散射光線中有一部分─其行進方向與所述出光面之法線的夾角小於一全反射角─會經由所述出光面射出以提供反射型顯示器130所需的照明光源。
觸控面板120一般係在透明玻璃基板上形成觸控結構，而反射型顯示器130則藉由反射所述的照明光源以提供一顯示畫面。
雖然所述擴散點111具有容易實施(可利用噴砂(sand-blasting)製程)的好處，但是其向下導光的效率卻不理想─在經由所述擴散點111所產生之散射光線中，有一些會經由導光板110之上方逸散而造成能量的浪費。
為提升向下導光的效率，習知另有採用微結構(Microstructure)做為向下導光手段的設計。請參照圖2，其繪示採用另一習知前光模組之一反射型觸控顯示器之剖面圖。如圖2所示，該反射型觸控顯示器包含一燈源200、一導光板210、一觸控面板220、以及一反射型顯示器230。
其中，燈源200係用以提供一入射光。
導光板210，其左側面為與燈源200鄰近之一入光面，其底面為一出光面，而其頂面具有複數個V型微結構211，其中，所述入射光在間接(經導光板210之底面全反射)或直接觸及所述V型微結構211後會產生沿所述出光面之法線方向(向下)射出之反射光以提供反射型顯示器230所需的光源。
觸控面板220一般係在透明玻璃基板上形成觸控結構，而反射型顯示器230則藉由反射所述的照明光源以提供一顯示畫面。
雖然所述V型微結構211具有較佳的向下導光效率，但卻有不易實施的缺點。
再者，圖1習知前光模組之所述擴散點111及圖2習知前光模組之所述V型微結構211皆因位於導光板的頂面而有干擾目視及容易被刮傷的問題。
有鑒於前述問題，本發明乃提出具一新穎結構之觸控顯示器。
本發明之一目的在於揭露一種具有前光模組之觸控顯示器，其係利用一新穎的向下導光結構提升向下導光效率。
本發明之另一目的在於揭露一種具有前光模組之觸控顯示器，其採用一容易實施的新穎向下導光結構。
本發明之又一目的在於揭露一種具有前光模組之觸控顯示器，其採用一不會干擾目視的新穎向下導光結構。
本發明之又一目的在於揭露一種具有前光模組之觸控顯示器，其採用一不易被刮傷的新穎向下導光結構。
本發明之又一目的在於揭露一種具有前光模組之觸控顯示器，其可具有較低的厚度及較低的顯示光線衰減度。
本發明之又一目的在於揭露一種具有前光模組之觸控顯示器，其可提升像素顯示亮度。
本發明之又一目的在於揭露一種具有前光模組之觸控顯示器，其可在彩色顯示應用中增加色彩飽和度。
為達到上述目的，一具有前光模組之觸控顯示器乃被提出，其具有一觸控結構、一燈源、一導光板、一披覆層、複數個柱狀結構、以及一電子紙裝置。
其中，該觸控結構，位於該披覆層上方，係用以偵測觸控事件之一透明結構。
該燈源係用以提供入射光。
該導光板具有一側面以鄰近該燈源，一頂面以與該披覆層接觸，以及一底面以與所述柱狀結構接觸，且其具有一第一折射率。
該披覆層具有一第二折射率，其中該第二折射率小於該第一折射率。
所述柱狀結構具有一第三折射率，其中該第三折射率大於或等於該第一折射率。
該電子紙裝置，位於所述柱狀結構下方，係一反射式或半穿反式顯示裝置。
為使 貴審查委員能進一步瞭解本發明之結構、特徵及其目的，茲附以圖式及較佳具體實施例之詳細說明如后。
請參照圖3a，其繪示本發明具有前光模組之觸控顯示器其一較佳實施例之剖面圖。如圖3a所示，該觸控顯示器包含一燈源300、一導光板310、一披覆層320、複數個柱狀結構330、一觸控結構340、以及一電子紙裝置350。
其中，燈源300係用以提供一入射光給導光板310。燈源300可由螢光燈管或LED(light emitting diode-發光二極體)構成。
導光板310具有一第一折射率n1，其左側面為與燈源300鄰近之一入光面。
披覆層320，位於導光板310頂面上方之一塗層，係由具有一第二折射率n2之透明材質構成，其中所述第二折射率n2係小於所述第一折射率n1，以在導光板310內產生一全反射臨界角(=sin-1(n2/n1))，從而避免入射光由導光板310之頂面穿透出去。
所述柱狀結構330，位於導光板310底面下方，由具有一第三折射率n3之透明物質構成，可利用網版印刷的製程貼附在導光板310之底面。其中所述第三折射率n3係大於或等於所述第一折射率n1，俾使導光板310中射向所述柱狀結構330之光線可轉成向下行進之光線。再者，在所述柱狀結構330間具有複數個間隙331─其折射率nA=1，俾利導光板310中射向所述間隙331上方之光線產生全反射而向右上方前進。依所述柱狀結構330及所述間隙331之安排，不僅導光板310右側之亮度可被增強，導光板310之向下導光效率亦會提升，從而可為電子紙裝置350提供一亮度均勻之面光源。雖然在本實施例中柱狀結構330之形狀為楔型─其頂面面積大於底面面積，但其亦可為其他形狀，例如圖3b所繪示之柱狀結構330為頂面面積等於底面面積，而圖3c所繪示之柱狀結構330為頂面面積小於底面面積。
另外，對所述柱狀結構330之分佈做特定安排亦可進一步提升面光源之亮度均勻度。請參照圖4，其為本發明具有前光模組之觸控顯示器其所述柱狀結構330又一較佳實施例之底視示意圖。如圖4所示，柱狀結構330係依其與燈源300之距離決定其頂面面積─距離越遠，該頂面面積就越大，而當柱狀結構330之頂面面積變大時，二相鄰柱狀結構330間之間隙會變小。依此安排，在導光板310底面的向下穿透光線與全反射光線之比例會隨著柱狀結構330與燈源300之距離而變化─距離越遠，該比例就越大，以調整導光板310底面各處向下射出光線之強度，從而提供一亮度均勻的面光源。有關圖4實施例對入射光進行向下導光之示意圖請參照圖5。如圖5所示，入射光E在傳播過程中會逐漸衰減，亦即E>E1>E2>E3>E4；而頂面面積逐漸變大的柱狀結構330分佈會補償該衰減效應，從而使向下射出光線(L1、L2、L3、L4)的強度均勻化，亦即L1≒L2≒L3≒L4。
觸控結構340，位於披覆層320上方，係用以偵測觸控事件之一透明結構。觸控結構340之工作方式可為電阻式、電容式、聲波式、或壓力感測式。
另外，所述柱狀結構330之底面可藉由黏膠與電子紙裝置350黏合，而電子紙裝置350可為一反射式或半穿反式顯示裝置，例如但不限於電泳顯示器、微機電顯示器、膽固醇液晶顯示器、電濕潤顯示器、液晶顯示器、有機/無機電激發光顯示器、或電致變色顯示器。
又，藉由披覆層320之作用，各像素所反射的光線乃可被集中以提升像素顯示亮度，及在彩色顯示應用中增加色彩飽和度。請參照圖6，其為本發明藉由披覆層320集中一像素所反射光線之示意圖。如圖6所示，與披覆層320法線之夾角小於全反射臨界角(=sin-1(n2/n1))的光線L1、L2、L3可穿透披覆層320，而大於全反射臨界角(=sin-1(n2/n1))的光線L4、L5則會被反射回去。依此，本發明不僅可提升像素顯示亮度，而且可在彩色顯示應用中避免R、G、B各單色間之干擾，從而增加色彩飽和度。
再者，因導光板310除可用於導光，亦可扮演觸控玻璃基板的角色，故本發明之觸控顯示器乃可免除觸控玻璃基板，而具有較低的厚度及較低的顯示光線衰減度。
綜上所述，本發明具有前光模組之觸控顯示器可藉由其新穎的柱狀結構提升向下導光效率，而所述的柱狀結構不僅可藉由一般製程實施，且因其係位於導光板的底面，故可進一步具有不會干擾目視，也不易被刮傷的優點。又，本發明所採之披覆層不僅可提升像素顯示亮度，而且可在彩色顯示應用中增加色彩飽和度。再者，因本發明之導光板亦可扮演觸控玻璃基板的角色，故本發明之觸控顯示器乃可具有較低的厚度及較低的顯示光線衰減度。本發明具突破性之功效。
本案所揭示者，乃較佳實施例，舉凡局部之變更或修飾而源於本案之技術思想而為熟習該項技藝之人所易於推知者，俱不脫本案之專利權範疇，例如披覆層320可為包含有複數個空氣間隙之塗層。
綜上所陳，本案無論就目的、手段與功效，在在顯示其迥異於習知之技術特徵，且其首先發明合於實用，亦在在符合發明之專利要件，懇請　貴審查委員明察，並祈早日賜予專利，俾嘉惠社會，實感德便。
100、200、300．．．燈源
110、210、310．．．導光板
111．．．擴散點
120、220．．．觸控面板
130、230．．．反射型顯示器
211．．．V型微結構
320．．．披覆層
330．．．柱狀結構
331．．．間隙
340．．．觸控結構
350．．．電子紙裝置
圖1繪示採用一習知前光模組之一反射型觸控顯示器之剖面圖。
圖2繪示採用另一習知前光模組之一反射型觸控顯示器之剖面圖。
圖3a繪示本發明具有前光模組之觸控顯示器其一較佳實施例之剖面圖。
圖3b繪示本發明具有前光模組之觸控顯示器其另一較佳實施例之剖面圖。
圖3c繪示本發明具有前光模組之觸控顯示器其又一較佳實施例之剖面圖。
圖4為本發明具有前光模組之觸控顯示器其柱狀結構又一較佳實施例之底視示意圖。
圖5為圖4實施例對入射光進行向下導光之示意圖。
圖6為本發明藉由一披覆層集中一像素所反射光線之示意圖。
300．．．燈源
310．．．導光板
320．．．披覆層
330．．．柱狀結構
331．．．間隙
340．．．觸控結構
350．．．電子紙裝置

Claims (12)

  1. 一種具有前光模組之觸控顯示器，其具有：一燈源；一導光板，係以一側面鄰近該燈源，該導光板具有一第一折射率；一披覆層，位於該導光板上方，具有一第二折射率，其中該第二折射率小於該第一折射率；複數個柱狀結構，位於該導光板下方，所述柱狀結構具有一第三折射率，其中該第三折射率大於或等於該第一折射率；一觸控結構，位於該披覆層上方；以及一電子紙裝置，位於所述柱狀結構下方。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之具有前光模組之觸控顯示器，其中該燈源係由螢光燈管或發光二極體構成。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之具有前光模組之觸控顯示器，其中該披覆層具有複數個空氣間隙。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之具有前光模組之觸控顯示器，其中所述柱狀結構之頂面面積大於其底面面積。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之具有前光模組之觸控顯示器，其中所述柱狀結構之頂面面積等於其底面面積。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之具有前光模組之觸控顯示器，其中所述柱狀結構之頂面面積小於其底面面積。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之具有前光模組之觸控顯示器，其中所述柱狀結構之頂面面積係隨所述柱狀結構與該燈源之距離而變化，所述距離越大，所述頂面面積就越大。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之具有前光模組之觸控顯示器，其中所述柱狀結構之間隙係隨其與該燈源之距離而變化，所述距離越大，所述間隙就越小。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之具有前光模組之觸控顯示器，其中該觸控結構係由電阻式觸控結構、電容式觸控結構、聲波式觸控結構、及壓力感測式觸控結構組成的結構組中選擇的一種結構。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之具有前光模組之觸控顯示器，其中該電子紙裝置係以一黏膠與所述柱狀結構黏合。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之具有前光模組之觸控顯示器，其中該電子紙裝置係一反射式或半穿反式顯示裝置。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之具有前光模組之觸控顯示器，其中該電子紙裝置係由電泳顯示器、微機電顯示器、膽固醇液晶顯示器、電濕潤顯示器、液晶顯示器、有機/無機電激發光顯示器、及電致變色顯示器組成的顯示器組中選擇的一種顯示器。
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