TWI584243B - 具透明控制鈕之顯示裝置及其設計方法 - Google Patents

Description

具透明控制鈕之顯示裝置及其設計方法

本發明係與顯示裝置領域相關，尤其是一種具有透明控制鈕之顯示裝置及其設計方法。

顯示裝置係為目前極為常見且被廣泛應用之電子產品，並已為現今民眾生活中不可或缺之物品，舉凡小至手錶或手機，大至電視螢幕或外牆顯示看板等皆屬該領域之產品。像目前新產汽車內部即已透過顯示螢幕取代傳統的收音機以及附加的導航掌機等物件，現今利用顯示螢幕即可收聽廣播頻道、播放影片以及使用導航系統等。

車用顯示螢幕同於一般顯示裝置，亦多使用LED背光模組來做為光源，LED背光模組係透過導光板將點光源導引形成面光源並照射至顯示面板以使畫面顯現。近年來，為提供使用者更多元以及實體化的控制方式，車用顯示螢幕除了單純顯示或搭載平面觸控等功能外，係透過設置實際控制鈕之結構以提升操控質感。常見方式係直接於顯示螢幕上設置一柱狀面板做為控制鈕使用，其結構為在顯示螢幕之面板上預留安裝孔已將柱狀面板卡掣固定於上。且為使顯示螢幕在裝設柱狀面板後顯示畫面不受影響，需透過電性控制使柱狀面板與顯示螢幕之畫面同步，避免影響觀看效果，且顯示螢幕與柱體面板需分別搭配光源使用。惟在實際應用時，受導光影響及面板控制的時間誤差，常會出現柱體面板與顯示面板畫面不 同步以及亮度不足之情況，並在光源配置與調控方面亦對產品生產造成極大不便。因此該種透過分開獨立之組件組設而成之可控顯示螢幕，除了組裝繁複外，光學設計時須考量的因素亦隨之增多，衍生諸多不便。

是以，如何改善配置有控制鈕之顯示螢幕的製造以及顯示品質，實為目前相關廠商亟需思考與開發之問題。

本發明之一目的，旨在提供一種具透明控制鈕之顯示裝置及其設計方法，透過取光能力之調控設計，以讓透明控制鈕與顯示裝置可具有相同且均勻之發光效果，提升光學品味及顯示品質並免除繁複的組裝工序。

為達上述目的，本發明於一實施方式揭示一種具透明控制鈕之顯示裝置，包括：一導光板，具有一入光面、一出光面及一底面，該入光面兩側連接該出光面及該底面，該出光面供以出光並與該底面相對設置；至少一透明控制鈕，其本體係為一導光柱，供以導引光線形成出光，並設置於該出光面之一安裝區；一透明框，用以固定該透明控制鈕於該安裝區上，且該透明框上佈設有複數個透明電極以接收該透明控制鈕被轉動時產生的操作信號；及一網點佈局圖案，佈設於該出光面或該底面以將該入光面所接收之光線，利用破壞全反射的方式傳遞到該出光面；其中，該網點佈局圖案於該安裝區周側之取光能力小於該安裝區內之取光能力，藉以使該透明控制鈕遠離該導光板之一表面，與該出光面形成均勻出光效果。藉此，透過網點佈局圖案調整導光板之取光能力分布，進而使透明控制鈕可與導光板出光面形成一致的出光效果，而利於顯示畫面及進行相關 操控。

視顯示裝置需求，該透明控制鈕除為圓形柱體外，於一實施方式中係揭示該透明控制鈕亦可為一多邊形柱體，例如矩形柱體、三邊形柱體等。

其中，於再一實施方式中，該網點佈局圖案係依據一取光能力分布曲線佈設，且該取光能力分布曲線對應該安裝區周側位置之線段斜率趨近於無限大。藉此，使安裝區與安裝區周側處形成出光輝度段差，以保持透明控制鈕之出光均勻，防止出現亮圈或暗圈等情況。

本發明於一實施方式中則揭示有一種具透明控制鈕之顯示裝置之設計方法，包括：提供一導光板，且於該導光板定義有至少一安裝區；佈設一網點佈局圖案於該導光板之一出光面或一底面以提供取光能力，且使該安裝區周側之取光能力小於該安裝區內之取光能力；及設置至少一導光柱供以導引光線形成出光，且該導光柱對應該安裝區位置設於該出光面，藉此，使該導光柱與該導光板形成一致性出光效果。此設計方法係透過網點佈局圖案進行導光板取光能力調整，利用安裝區及其周側之取光能力分布態樣而使導光柱具有足夠亮度以及均勻出光。

同樣地，導光柱之態樣可視需求進行變更，除了可為圓形柱體外，於一實施方式中係揭示該導光柱亦可為一多邊形柱體，例如矩形柱體或三邊形柱體等。

於一實施方式中進一步揭露，該網點佈局圖案依據一取光能力分布曲線佈設於該導光板，且該取光能力分布曲線於對應該安裝區位置形成低-高-低線段態樣，使得出光面於對應安裝區及其周側區域具有明顯的 出光亮度段差，以使導光柱除了具有足夠的亮度外，亦具有均勻出光效果而與導光板出光一致，並防止過亮或過暗等情況產生。

此外，在另一實施方式中係揭示該導光板更定義有至少一調整區，其由該安裝區向外漸增形成並與該安裝區共中心，且該調整區非與該安裝區重疊區域內之取光能力，係小於該安裝區內之取光能力及該導光板鄰近該調整區其餘區域之取光能力。藉由調整區而可設定出導光板透過網點佈局圖案所獲得的取光能力段差範圍，並防止設計時取光能力拱高範圍過大或過小而導致的光圈或暗圈現象。

於再一實施方式中，係揭示該網點佈局圖案依據一取光能力分布曲線佈設於該導光板，且該取光能力分布曲線對應該安裝區周側位置之線段斜率趨近於無限大。藉此，使安裝區與安裝區周側處形成出光輝度段差，以保持透明控制鈕之出光均勻，防止出現亮圈或暗圈等情況。

綜上所述，本發明揭示之具透明控制鈕之顯示裝置及其設計方法，透過網點佈局圖案調控導光板之取光能力分布，供本體為導光柱之透明控制鈕表面與導光板出光面形成均勻出光效果，以使透明控制鈕作為顯示裝置上之旋鈕同時亦可將顯示裝置畫面導出。透過將導光板出光面設計為安裝區內取光能力大於其周側，達到將安裝區位置拱亮之功效，並有效防止亮圈或暗圈等光學品味不佳之情況發生。此外，供網點佈局圖案依循佈設之取光能力分布曲線，於對應安裝區周側位置之線段斜率係趨近於無限大，以使安裝區周側相對安裝區內形成明顯的輝度段差，防止該處亮度過高致使透明控制鈕具有亮圈現象，進一步均勻化整體顯示效果。

1‧‧‧顯示裝置

10‧‧‧導光板

101‧‧‧入光面

102‧‧‧出光面

1021‧‧‧安裝區

1022‧‧‧調整區

103‧‧‧底面

11‧‧‧透明控制鈕

111‧‧‧表面

112‧‧‧電阻

112a‧‧‧電阻

112b‧‧‧電阻

112c‧‧‧電阻

11’‧‧‧導光柱

12‧‧‧透明框

121‧‧‧透明電極

13‧‧‧網點佈局圖案

2‧‧‧側入式光源

C‧‧‧取光能力分布曲線

S01~S03‧‧‧步驟

S01’‧‧‧步驟

S02’‧‧‧步驟

第1圖，為本發明第一實施方式之立體分解示意圖。

第2圖，為本發明第一實施方式之側視圖。

第3A圖，為本發明第一實施方式之應用示意圖(一)。

第3B圖，為本發明第一實施方式之應用示意圖(二)。

第4圖，為本發明第一實施方式之局部取光能力分布曲線示意圖。

第5圖，為本發明第一實施方式之平面圖。

第6圖，為本發明第二實施方式之步驟示意圖(一)。

第7圖，為本發明第一實施方式之步驟示意圖(二)。

請參閱第1、2、3A~3B及4圖，其係為本發明第一實施方式之立體分解示意圖、側視圖、各應用示意圖、局部取光能力分布曲線示意圖及平面圖。本發明係揭示一種具透明控制鈕之顯示裝置1，其包括一導光板10、至少一透明控制鈕11、一透明框12及一網點佈局圖案13。

導光板10具有一入光面101、一出光面102及一底面103，入光面101兩側分別連接出光面102及底面103以接收一側入式光源2之光線，出光面102係供以出光並與底面103相對設置。透明控制鈕11本體為一導光柱，較佳者可採具高透光率之光學壓克力製成。透明控制鈕11係供以導引光線形成出光並設置於出光面102之一安裝區1021。透明框12用以將透明控制鈕11固定於安裝區1021，且透明框12佈設有複數個透明電極121，以接收透明控制鈕11被轉動時產生的操作信號，使顯示裝置1之畫面 或其餘功能對應變動達到控制功效。網點佈局圖案13佈設於出光面102或底面103，以將入光面101所接收之光線利用破壞全反射方式傳遞至出光面102，並可決定導光板取光能力分布狀態，於本實施方式中，係以網點佈局圖案13設於出光面102為例。其中，網點佈局圖案13於安裝區1021周側之取光能力係小於安裝區1021內之取光能力，藉以使透明控制鈕11遠離導光板10之一表面111，與出光面102形成均勻出光效果，亦即當觀看顯示裝置1時，藉由前述之網點佈局圖案13所提供之取光能力分布態樣，可使透明控制鈕11之表面111與導光板出光面102之出光效果均勻且相等，有效避免透明控制鈕11影響顯示裝置1之顯示效能等情事發生。此外因應各類需求，透明控制鈕11之形狀與尺寸可為常見之圓形柱體或多邊形柱體，安裝區1021與網點佈局圖案13亦可對應其造型進行變更與設計，於本實施方式中則以顯示裝置1具一圓形之透明控制鈕及一六邊形之透明控制鈕示意之。

由於透明控制鈕11係可作為顯示裝置1之旋鈕使用，並同時將顯示裝置1之顯示畫面導出於遠離導光板10之表面111處，在導光板10設置透明控制鈕11後，當光線自入光面101進入導光板10並出光時，安裝區1021受透明控制鈕11影響會導致光線能量損失而造成亮度不足現象，因此在進行網點佈局圖案13設計時，需考量如何使透明控制鈕11具有足夠亮度，並防止透明控制鈕11周側產生亮圈或暗圈等情況，以使出光面102與透明控制鈕11之出光均勻度相等。本發明採用的方式即為將安裝區1021之取光能力拱高，並使安裝區1021周側相對安裝區1021內形成明顯輝度段差，以讓透明控制鈕11在具有足夠亮度顯示畫面外，亦與導光板10 整體之出光亮度相等。是以，於本實施方式中，網點佈局圖案13係依據一取光能力分布曲線C佈設，且取光能力分布曲線C對應安裝區1021周側位置之線段斜率趨近於無限大，亦即在取光能力分布曲線C上，對應安裝區1021周側位置之取光能力相較於安裝區內之取光能力係形成有明顯段差。較佳者，取光能力分布曲線C於對應安裝區1021位置形成低-高-低線段態樣，使具有前述網點佈局圖案13之導光板10，在安裝區1021周側之取光能力會小於安裝區內的取光能力，以使有較多光線被導引至安裝區1021內，達到拱亮透明控制鈕11表面111之目的。其中，網點佈局圖案13相對取光能力之調整，係可透過網點之佈設密度，或網點之截面積大小與形狀等要件進行設計，於本實施方式中則以透過網點佈設密度調整取光能力為例說明，如第2圖所示，為使安裝區1021內之取光能力高於其周側，因此在安裝區1021內的網點佈設密度係大於安裝區周側1021的網點佈設密度，惟本發明圖式內之網點佈局圖案13僅為一較佳示意，非可用以限定本發明之網點佈局圖案態樣。

如第3A及3B圖所示，透明控制鈕11之操作信號係可透過其上所設置之電阻於透明控制鈕11轉動時和固定之透明電極121接觸形成之通路總電阻值變化取得。透明控制鈕11本體設置有具相異電阻值之多個電阻112，當透明控制鈕11被旋轉時，該些電阻112相對透明電極121之正負極接觸位置產生變化，因而該些電阻112與透明電極121形成之通路總電阻值亦會隨之改變，藉由通路總電阻值之變化即可得知操作信號。於第3A及3B圖中，以圓形之透明控制鈕11為例說明，透明控制鈕11設有多個阻值相異之電阻112，並使部分電阻112之阻值遠大於其餘電阻112之阻值， 例如，於透明控制鈕11設置有一阻值為R之環形電阻112a，以及如第3A及3B圖中排列設置之阻值為r₁及r₂之電阻112b、112c，R並遠大於r₁及r₂。當透明控制鈕11如第3A圖所示時，透明電極121正極接觸於其中之一電阻112a，透明電極121負極接觸於另一電阻112b，此時透明控制鈕11與透明電極121之通路總電阻值則為½R+r₁，而當透明控制鈕11旋轉至如第3B圖時，透明電極121正極接觸於阻值為r₁之電阻112b，透明電極121負極接觸於阻值為r₂之電阻112c，此時透明控制鈕11與透明電極121之通路總電阻值則為r₁+r₂，藉由總電阻值之變化即可取得操作信號以使顯示裝置1作對應變動。

為更精準地界定安裝區1021周側範圍大小，在導光板10更可進一步定義至少一調整區1022，調整區1022由安裝區1021向外漸增形成並與安裝區1021共中心，且調整區1022非與安裝區1021重疊區域內的取光能力，係小於安裝區1021內之取光能力及導光板鄰近調整區1022其餘區域之取光能力，如第5圖所示。藉此達到降低安裝區1021周側取光能力之目的，使導光板10之取光能力在調整區1022非與安裝區1021重疊區域處形成段差。

請續參閱第6及7圖，其係為本發明第二實施方式之各步驟示意圖，並請復搭配參閱第1、2、3A~3B、4及5圖。本發明亦揭示有一種具透明控制鈕之顯示裝置之設計方法，包括以下步驟。首先，提供一導光板10，並於導光板10定義有至少一安裝區1021(步驟S01)。接續，佈設一網點佈局圖案13於導光板10之一出光面102或一底面103以提供取光能力，且使安裝區1021周側的取光能力小於安裝區1021內的取光能力(步驟 S02)。而後，設置至少一導光柱11’供以導引光線形成出光，且導光柱11’對應安裝區1021位置設置於出光面102，藉此使導光柱11’與導光板10形成一致性出光效果(步驟S03)，導光柱11’即為前一實施方式所述之透明控制鈕11，其設置於導光板10後，即可供使用者旋轉調整顯示裝置1，並且導光柱11’係透過透明框12而固定於導光板10之安裝區1021，透明框12內設有複數透明電極121以接收導光柱11’被旋轉後之操作信號。而操作信號則透過設置於導光柱11’內的電阻112，於導光柱11’被旋轉後相對透明電極121在不同位置下之通路總阻值變化而形成，細部特徵同於前一實施方式，於此不再贅述。

同樣地，如第4圖所示，網點佈局圖案13係依據一取光能力分布曲線C佈設於導光板10，且取光能力分布曲線C於對應安裝區1021位置形成低-高-低線段態樣。藉此，導光板10透過前述之網點佈局圖案13，即可使安裝區1021內的取光能力被拱高，同時降低安裝區1021周側的取光能力，使導光柱11’具有足夠光線亮度以顯示畫面，並防止亮圈或暗圈等出光不均之情況發生。

或詳細言，除了於導光板10定義有安裝區1021外，在導光板10更可進一步定義至少一調整區1022，調整區1022由安裝區1021向外漸增形成並與安裝區1021共中心(步驟S01’)。接續佈設網點佈局圖案13於導光板10之出光面102或底面103以提供取光能力後，調整區1022非與安裝區1021重疊區域內的取光能力，係小於安裝區1021內之取光能力及導光板鄰近調整區1022其餘區域之取光能力(步驟S02’)，其中，調整區1022非與安裝區1021重疊區域即為前述之安裝區1021周側。而後即可設置導光 柱11’於安裝區1021，並使導光柱11’與導光板10形成一致性出光效果。藉此使調整區1022非與安裝區1021重疊區域內的取光能力除了小於安裝區1021之取光能力外，亦同時小於導光板10鄰近調整區1022其餘區域，達到降低安裝區1021周側取光能力之目的，使導光板10之取光能力在調整區1022非與安裝區1021重疊區域處形成段差。

而以取光能力分布曲線C觀之，由於安裝區1021周側之取光能力係被下調，因此當網點佈局圖案13依據取光能力分布曲線C而佈設時，取光能力分布曲線C於對應安裝區1021周側位置之線段斜率係趨近於無限大，亦即取光能力分布曲線C於該處係具有明顯段差。

綜上所述，本發明揭示之具透明控制鈕之顯示裝置及其設計方法，透過導光板之網點佈局圖案，供本體為導光柱之透明控制鈕表面與導光板出光面形成均勻出光效果，以使透明控制鈕作為顯示裝置上之旋鈕同時亦可將顯示裝置畫面導出。藉由網點佈局圖案使導光板對應設置透明控制鈕之安裝區內取光能力大於其周側，以達到將安裝區位置拱亮之功效，使透明控制鈕具有足夠光線亮度而可顯示畫面，同時與出光面的亮度一致，有效防止亮圈或暗圈等光學品味不佳之情況發生。此外，供網點佈局圖案依循佈設之取光能力分布曲線，於對應安裝區周側位置之線段斜率係趨近於無限大，以使安裝區周側形成明顯的輝度段差，防止該處亮度過高而導致透明控制鈕具有亮圈現象，進一步均勻化整體顯示效果。

惟，以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限定本發明實施之範圍；故在不脫離本發明之精神與範圍下所作之均等變化與修飾，皆應涵蓋於本發明之專利範圍內。

1‧‧‧顯示裝置

10‧‧‧導光板

101‧‧‧入光面

102‧‧‧出光面

103‧‧‧底面

11‧‧‧透明控制鈕

111‧‧‧表面

11’‧‧‧導光柱

12‧‧‧透明框

121‧‧‧透明電極

13‧‧‧網點佈局圖案

2‧‧‧側入式光源

Claims (6)

1. 一種具透明控制鈕之顯示裝置，包括：一導光板，具有一入光面、一出光面及一底面，該入光面兩側連接該出光面及該底面，該出光面供以出光並與該底面相對設置；至少一透明控制鈕，其本體係為一導光柱，供以導引光線形成出光，並設置於該出光面之一安裝區；一透明框，用以固定該透明控制鈕於該安裝區上，且該透明框上佈設有複數個透明電極以接收該透明控制鈕被轉動時產生的操作信號；及一網點佈局圖案，佈設於該出光面或該底面以將該入光面所接收之光線，利用破壞全反射的方式傳遞到該出光面，且該網點佈局圖案係依據一取光能力分布曲線佈設，該取光能力分布曲線對應該安裝區周側位置之線段斜率趨近於無限大；其中，該網點佈局圖案於該安裝區周側之取光能力小於該安裝區內之取光能力，藉以使該透明控制鈕遠離該導光板之一表面，與該出光面形成均勻出光效果。
2. 如申請專利範圍第1項所述之具透明控制鈕之顯示裝置，其中，該透明控制鈕係為一多邊形柱體。
3. 一種具透明控制鈕之顯示裝置之設計方法，包括：提供一導光板，且於該導光板定義有至少一安裝區；佈設一網點佈局圖案於該導光板之一出光面或一底面以提供取光能力，且使該安裝區周側之取光能力小於該安裝區內之取光能力，其中，該網點佈局圖案依據一取光能力分布曲線佈設於該導光板，且該取光能 力分布曲線對應該安裝區周側位置之線段斜率趨近於無限大；及設置至少一導光柱供以導引光線形成出光，且該導光柱對應該安裝區位置設於該出光面，藉此，使該導光柱與該導光板形成一致性出光效果。
4. 如申請專利範圍第3項所述之具透明控制鈕之顯示裝置之設計方法，其中，該導光柱係為一多邊形柱體。
5. 如申請專利範圍第3項所述之具透明控制鈕之顯示裝置之設計方法，其中，該網點佈局圖案依據該取光能力分布曲線佈設於該導光板，且該取光能力分布曲線於對應該安裝區位置形成低-高-低線段態樣。
6. 如申請專利範圍第3項所述之具透明控制鈕之顯示裝置之設計方法，其中，該導光板更定義有至少一調整區，其由該安裝區向外漸增形成並與該安裝區共中心，且該調整區非與該安裝區重疊區域內之取光能力，係小於該安裝區內之取光能力及該導光板鄰近該調整區其餘區域之取光能力。