TWI767634B - 觸控顯示螢幕 - Google Patents

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TWI767634B TW110111268A TW110111268A TWI767634B TW I767634 B TWI767634 B TW I767634B TW 110111268 A TW110111268 A TW 110111268A TW 110111268 A TW110111268 A TW 110111268A TW I767634 B TWI767634 B TW I767634B
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Abstract

一種觸控顯示螢幕，包括一個顯示面板、一個觸控裝置、一個生物感測器以及一個控制器。觸控裝置位於顯示面板的出光側，且具有一個觸控表面，且觸控裝置包括一個發光組件以及一個光接收器。發光組件係用以提供至少一個定位光線及至少一個高能光線。光接收器係偵測定位光線在觸控表面上因應一個碰觸所產生的光變化量，用以決定此一碰觸在觸控表面的位置。生物感測器用以判定是否有生物體接近觸控表面。控制器根據生物感測器的判斷，驅動發光組件選擇性地提供定位光線和/或高能光線至觸控表面。

Description

觸控顯示螢幕
本發明是有關於一種觸控顯示螢幕，且特別是有關於一種具有殺菌功能的觸控顯示螢幕。
隨著現今科技的發展，電子產品的應用已經成為人們生活中不可或缺的部分。在眾多的產品類別中，具有觸控顯示螢幕的電子產品尤其普及，舉例而言，此類產品包括平板電腦、智能手機及智能手錶等。
然而，在操作觸控顯示螢幕時，由於使用者需要不斷以手指觸碰觸控顯示螢幕，或是以手指在觸控顯示螢幕上反覆滑動，因此將容易在觸控顯示螢幕上造成細菌或病毒的滋生和累積，繼而產生影響個人衛生的問題。
因此，有需要提供一種先進的觸控顯示螢幕，來解決習知技術所面臨的問題。
本說明書的一實施例係揭示一種觸控顯示螢幕，包括一個顯示面板、一個觸控裝置、一個生物感測器以及一個控制 器。觸控裝置位於顯示面板的出光側，且具有一個觸控表面，且觸控裝置包括一個發光組件以及一個光接收器。發光組件係用以提供至少一個定位光線及至少一個高能光線。光接收器係偵測定位光線在觸控表面上因應一個碰觸所產生的光變化量，用以決定此一碰觸在觸控表面的位置。生物感測器用以判定是否有生物體接近觸控表面。控制器根據生物感測器的判斷，驅動發光組件選擇性地提供定位光線和/或高能光線至觸控表面。
根據上述實施例，本說明書是提供一種觸控顯示螢幕，包括一個顯示面板、一個採用光學式觸控面板的觸控裝置、一個生物感測器以及一個控制器。觸控裝置包含可以提供兩種以上不同波長光線的發光組件。其中，波長較長的光線可以用來作為光學式觸控面板的觸控定位光線；波長較短的高能光線具有殺菌功能，可以用於照射光學式觸控面板的觸控表面。並藉由生物感測器判定是否有生物體接近觸控表面，再由控制器根據生物感測器的判斷，選擇性地啟閉發光組件中的發光單元，或調變發光組件中的發光單元的電壓/電流，使其能在適當的實點提供光學式觸控面板所需要的定位光線和/或高能光線至觸控表面。可以在提供觸控面板紫外光殺菌功能的同時，防止使用者在進行觸控操作時，受到紫外光的負面影響，並且節省觸控顯示螢幕的電力消耗。
100:觸控顯示螢幕
110:顯示面板
101:觸控裝置
101a:觸控表面
101b:發光組件
101bR:紅外線發光單元
101bP:紫外線發光單元
101bPA:長波長紫外線發光單元
101bPB:中波長紫外線發光單元
101bPC:短波長紫外線發光單元
101c:光接收器
102:生物感測器
103:控制器
200:觸控顯示螢幕
201a:觸控表面
201b:發光組件
201bR:紅外線發光單元
201bP:紫外線發光單元
201c:光接收器
202:生物感測器
203:控制器
300:觸控顯示螢幕
301a:觸控表面
301b:發光組件
301b1:電致發光單元
301b2:波長調變器
301c:光接收器
303:控制器
U:使用者
P:位置
Lh:高能光線
Ls:定位光線
為了對本說明書之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式詳細說明如下：第1圖係根據本說明書的一實施例所繪示的一種觸控顯示螢幕的俯視結構示意圖；第2圖係根據本說明書的另一實施例所繪示的一種觸控顯示螢幕的透視結構示意圖；以及第3圖係根據本說明書的又一實施例所繪示的一種觸控顯示螢幕的俯視結構示意圖。
本說明書是提供一種觸控顯示螢幕，可以在提供觸控面板紫外光殺菌功能的同時，防止使用者在進行觸控操作時，受到紫外光的負面影響，並且節省觸控顯示螢幕的電力消耗。為了對本說明書之上述實施例及其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉複數個較佳實施例，並配合所附圖式作詳細說明。
但必須注意的是，這些特定的實施案例與方法，並非用以限定本發明。本發明仍可採用其他特徵、元件、方法及參數來加以實施。較佳實施例的提出，僅係用以例示本發明的技術特徵，並非用以限定本發明的申請專利範圍。該技術領域中具有通常知識者，將可根據以下說明書的描述，在不脫離本發明的精神範圍內，作均等的修飾與變化。在不同實施例與圖式之中，相同的元件，將以相同的元件符號加以表示。
請參照第1圖，第1圖係根據本說明書的一實施例所繪示的一種觸控顯示螢幕100的俯視結構示意圖。觸控顯示螢幕100包括一個顯示面板110、一個觸控裝置101、一個生物感測器102以及一個控制器103。
在本說明書的一些實施例中，顯示面板110可以是一種液晶顯示(Liquid Crystal Display，LCD)面板、有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode，OLED)面板、微發光二極體(Micro LED)面板、電子紙顯示(Electronic Paper Display，EPD)面板或電子墨水(E-Ink)顯示面板其中之一者。在本實施例中，顯示面板110可以是一種行動電話內建的液晶顯示面板。但顯示面板110的形式和種類並不以此為限，內建於任何電子產品中，用以顯示影像的顯示螢幕或媒體都未脫離本說明書所述顯示面板110的精神範圍。例如，在另一實施例中，顯示面板110也可以是一種用於固定式或可活動的室內或戶外大型看板的顯示面板。
觸控裝置101係設置在顯示面板110用於顯示影像的出光側110a。觸控裝置101可以是一種光學式觸控面板，具有一個觸控表面101a，且還包括至少一個發光組件101b以及至少一個光接收器101c。其中，發光組件101b係用於提供至少一個定位光線Ls及至少一個高能光線Lh；其中，定位光線Ls的波長實質上大於高能光線Lh的波長。光接收器101c係用於偵測定位光線Ls(或高能光線Lh、或二者的組合)在觸控表面101a上因應使用者U或其他物體的碰觸所產生的光變化量，以決定使用者U的碰觸點位於觸控表面101a的位置P。
例如，在本說明書的一些實施例中，觸控裝置101可以是一種雷射式光學觸控面板，利用設置於觸控表面101a之一側(例如左側和下側)的發光組件101b來提供複數個雷射光束，以作為定位光線Ls；並且由設置於控表面101a之對應一側(例如右側和上側)的光接收器101c，來對應接收定位光線Ls。當使用者U或其他物體碰觸控表面101a表面的位置P時，原本穿過位置P的部分定位光線Ls會被遮斷、散射吸收或干擾，使光接收器101c所接收到的定位光線Ls訊號(例如，光密度、光頻譜或二者之組合)發生量變化，藉此來判斷位置P在觸控表面101a的座標。
在本實施例中，發光組件101b可以包括至少一個第一光源，例如複數個紅外線發光單元101bR，排列於觸控表面101a之一側(例如左側和下側)，以提供複數條紅外線光束(波長介於760奈米(nm)至1毫米(mm)之間)，作為定位光線Ls，並且形成一個光格柵圖案。使用者U碰觸控表面101a表面的位置P時，原本穿過位置P的部分定位光線Ls會被遮斷，使對應的光接收器101c沒有接收到該部分定位光線Ls的訊號，或者導致所有的光接收器101c所量測到的整光密度發生量變化，藉此來判斷位置P在觸控表面101a的座標。並即時將所量測到的光變化量或座標通知控制器103。
在本說明書的一些實施例中，每一個紅外線發光單元101bR所發出之紅外線光束(定位光線Ls)的波長，可以相同或不同。在本實施例中，每一個紅外線發光單元101bR會發出波長相同的紅外線光束(定位光線Ls)，且定位光線Ls的波長較佳約為850奈米。
另外，發光組件101b還包括至少一個可以提供高能光線Lh的第二光源，例如複數個紫外線發光單元101bP，穿插設置在複數個紅外線發光單元101bR之間，可發出複數個波長介於10奈米至400奈米的紫外線光束(即高能光線Lh)，以照射觸控裝置101的觸控表面101a以進行殺菌。在本說明書的一些實施例中，觸控裝置101的觸控表面101a上還可以設置一層光觸媒薄膜(未繪示)，當紫外線光束(即高能光線Lh)照射於光觸媒薄膜時，會觸發光觸媒薄膜以對觸控裝置101的觸控表面101a進行殺菌。
其中，每一個紫外線發光單元101bP所發出的紫外線光束(即高能光線Lh)之波長可以相同或不同。在本實施例中，複數個紫外線發光單元101bP(第二光源)可以包括至少一個可以發出波長介於320奈米至400奈米之間的長波長紫外線(UVA)的長波長紫外線發光單元101bPA、至少一個可以發出波長介於280奈米至320奈米之間的中波長紫外線(UVB)的中波長紫外線發光單元101bPB以及至少一個可以發出波長介於100奈米至280奈米之間的短波長紫外線(UVC)的短波長紫外線發光單元101bPC。
值得注意的是，雖然在第1A圖僅繪示：發光組件101b的複數個紫外線發光單元101bP和複數個紅外線發光單元101bR係分別交錯地設置在觸控表面101a之一側，但複數個紫外線發光單元101bP和複數個紅外線發光單元101bR的排列和設置方式並不以此為限。例如在一些實施例中，紫外線發光單元101bP和紅外線發光單元101bR，可以根據不同的設計需求，被整合在 同一個基板(未繪示)上，形成一個子發光組件(未繪示)，再設置在觸控表面101a之一側。
生物感測器102可以內建於顯示面板110的控制電路之中，也可以單獨設立於顯示面板110之外，且電性連接於觸控裝置101和控制器103，用以判定是否有生物體(例如使用者U)接近觸控表面101a。生物感測器102的操作方式，係藉由量測從觸控表面101a，沿著垂直觸控表面101a的法線向量(未繪示)向外延伸一段預設安全距離(未繪示)的物理量變化，來判斷是否有生物體(例如，使用者U)接近觸控表面101a。
例如在本說明書的一實施例中，生物感測器102可以是一種接近感測器(proximity sensor)，藉由發射和接收電磁場或電磁輻射(例如紅外線光束)，並比較某一時間間隔中電場變化或電磁輻射反射訊號的變化，在接觸或不接觸外來生物體(例如，使用者U)的前提下，判斷是否有生物體接近觸控表面101a。
在本說明書的一實施例中，生物感測器102可以是一種光度感測器，藉由感測距離觸控表面101a預設安全距離(未繪示)的光度變化量，來判斷是否有生物體接近觸控表面101a。在本說明書的一實施例中，生物感測器102可以是一種溫度感測器，藉由感測距離觸控表面101a預設安全距離(未繪示)的溫度變化量，來判斷是否有生物體接近觸控表面101a。在本說明書的一實施例中，生物感測器102可以是一種影像辨識器，藉由擷取觸控表面101a前方的影像資料，並經過影像比對分析，來判斷是否有生物 體接近觸控表面101a。在本說明書的一實施例中，生物感測器102可以是一種音頻感測器，藉由感測距離觸控表面101a預設安全距離(未繪示)的聲音變化量，來判斷是否有生物體接近觸控表面101a。
然而值得注意的是，生物感測器102的種類和感測方式並不以此為限，且可以使用多種感測方式混合搭配。另外，生物感測器102的設置位置並未特定，例如在一些實施例中，生物感測器102可以設置在顯示面板110出光側110a的任何位置。在本實施例中，生物感測器102可以設置在觸控裝置101的觸控表面101a上。在另一些實施例中生物感測器102可以與顯示面板110分離設置。
控制器103可以內建於顯示面板110的控制電路之中，也可以單獨設立於顯示面板110之外，且電性連接至和生物感測器102，或進一步與觸控裝置101電性連結，用以根據生物感測器102的判斷，驅動發光組件101b選擇性地提供定位光線Ls和/或高能光線Lh至觸控表面101a。
例如在本實施例中，由於用於殺菌的高能光線Lh對使用者U的皮膚或眼睛可能構成潛在傷害。因此，當生物感測器102判斷有生物體接近觸控表面101a時，控制器103可以根據生物感測器102的判斷，驅動發光組件101b僅開啟複數個紅外線發光單元101bR(第一光源)，並關閉紫外線發光單元101bP(第二光源)。讓使用者U在操作觸控顯示螢幕100時，觸控裝置101的觸控 功能可以正常運作，同時防止紫外線發光單元101bP(第二光源)所發出的紫外線光束(即高能光線Lh)直接照射使用者U。
相反地，當生物感測器102判斷沒有生物體接近觸控表面101a時，控制器103可以根據生物感測器102的判斷，驅動發光組件101b僅開啟紫外線發光單元101bP(第二光源)照射觸控裝置101的觸控表面101a以進行殺菌；並關閉複數個紅外線發光單元101bR(第一光源)，以節省觸控顯示螢幕100的電量。
在本實施例中，控制器103可以根據生物感測器102的判斷，並考慮持續沒有生物體接近觸控表面101a的時間長短，選擇性的開啟不同波長的波紫外線發光單元101bPA、101bPB以及101bPC，並且調變各種波紫外線發光單元101bPA、101bPB以及101bPC的開關時間。
然而，控制器103選擇性地提供定位光線Ls和/或高能光線Lh至觸控表面101a的方式並不限於此。在另一些實施例中，控制器103可以根據生物感測器102的判斷，選擇性地只關閉或只開啟一部份的紅外線發光單元101bR(第一光源)或紫外線發光單元101bP(第二光源)。在又一些實施例中，控制器103可以根據預先的設定，藉由控制施加於紅外線發光單元101bR第一光源的電壓，來改變定位光線Ls的波長；亦或者是藉由控制流經紅外線發光單元101bR(第一光源)的電流量，來改變定位光線Ls的亮度。或者是
請參照第2圖，第2圖係根據本說明書的另一實施例所繪示的一種觸控顯示螢幕200的透視結構示意圖。觸控顯示螢幕200的結構大致與第1圖所繪示的觸控顯示螢幕100的結構類似，主要差別在於觸控顯示螢幕200的觸控裝置201。在本實施例中，觸控顯示螢幕200所使用的觸控裝置201，是一種成像式的觸控裝置201。
觸控裝置201包括設置在觸控表面201a周圍的至少一個紅外線發光單元201bR(第一光源)、至少一個紫外線發光單元201bP(第二光源)以及至少一個紅外線攝影機(IR Camera)201c。當使用者U或其他物體接近或觸碰觸控表面201a的位置P時，會在位置P產生阻斷紅外線的陰影，此時可以使作為光接收器的紅外線攝影機201c，通過影像感測元件，例如光電二極體(photodiode)、電荷耦合元件(CCD，charge-coupled device)或增強型電荷耦合器件(ICCD，Intensified CCD)，擷取陰影內的方位、寬度、高度與尖點等資訊，來判斷位置P在觸控表面101a的座標，以達到觸控的功用。
紫外線發光單元201bP(第二光源)則可以發出複數個波長介於10奈米至400奈米的紫外線光束，作為高能光線Lh，用以照射觸控裝置201的觸控表面201a以達到殺菌的功能。由於，觸控顯示螢幕200和100皆係使用生物感測器202和控制器203來對觸控裝置201中的紅外線發光單元201bR(第一光源)和紫 外線發光單元201bP(第二光源)控制。二者的調控與控制方式類似，故而不再此贅述。
請參照第3圖，第3圖係根據本說明書的又一實施例所繪示的一種觸控顯示螢幕300的俯視結構示意圖。觸控顯示螢幕300的結構大致與第1圖所繪示的觸控顯示螢幕100的結構類似，主要差別在於觸控裝置301中發光組件301b的結構與控制方式有所不同。在本實施例中，觸控裝置301具有一個觸控表面301a，且包括複數個發光組件301b以及複數個光接收器301c。
複數個發光組件301b排列於觸控表面301a之至少一側(例如左側和下側)，複數個光接收器301c設置於控表面301a對應於複數個發光組件301b的一側(例如右側和上側)，用來對應接收發光組件301b所發出的光線。發光組件301b包括複數個電致發光單元301b1以及一個波長調變器301b2。其中，電致發光單元301b1所發出的光線之波長可以通過不同方式來加以調變。調變器301b2係用以調變電致發光單元301b1所輸出之光線的波長，藉以提供至少一個定位光線Ls或至少一個高能光線Lh。
例如在本實施例中，每一個電致發光單元301b1可以是包含，例如砷化鋁鎵(AlGaAs)、氮化鎵(GaN)、氮化銦鎵(InGaN)、氮化鋁銦鎵(AlN)、氮化銦鎵(AlGaN)或上述任意組合所構成之共模複合材料的電致發光單元。波長調變器301b2包括一個電壓/電流調變器，用以響應控制器303所提供的控制訊號，調變施加於電致發光單元301b1每一個電致發光單元的輸入功 率，使電致發光單元301b1因應輸入功率的變化，改變從電致發光單元301b1發射出去之光線的波長。
當生物感測器102判斷有生物體接近觸控表面301a時，控制器303可以根據生物感測器102的判斷，調變施加於電致發光單元301b1每一個電致發光單元的輸入功率，以使電致發光單元301b1因應輸入功率發出波長實質上介於760奈米至1毫米之間的紅外線光，以作為定位光線Ls。當使用者U或其他物體碰觸控表面301a表面的位置P時，原本穿過位置P的部分定位光線Ls會被遮斷，使對應的光接收器301b2沒有接收到該部分定位光線Ls的訊號，或者使光接收器301b2所量測到的光密度發生量變化，藉此來判斷位置P在觸控表面301a的座標，以提供觸控顯示螢幕300觸控的功能。
當生物感測器102判斷沒有生物體接近觸控表面101a時，控制器303可以根據生物感測器102的判斷，調變施加於電致發光單元301b1每一個電致發光單元的輸入功率，以使電致發光單元301b1因應輸入功率發出波長實質上介於100奈米至400奈米之間的紫外線光，照射觸控裝置301的觸控表面301a，以作為具有殺菌作用的高能光線Lh。
在本說明書的一些實施例中，控制器303可以根據持續沒有生物體接近觸控表面101a的時間長短，選擇性的調變施加於電致發光單元301b1每一個電致發光單元的輸入功率，以使 電致發光單元301b1因應輸入功率發出不同波長的波紫外線，例如長波紫外線(UVA)、中波紫外線(UVB)或短波紫外線(UVC)。
根據上述實施例，本說明書是提供一種觸控顯示螢幕，包括一個顯示面板、一個採用光學式觸控面板的觸控裝置、一個生物感測器以及一個控制器。觸控裝置包含可以提供兩種以上不同波長光線的發光組件。其中，波長較長的光線可以用來作為光學式觸控面板的觸控定位光線；波長較短的高能光線具有殺菌功能，可以用於照射光學式觸控面板的觸控表面。並藉由生物感測器判定是否有生物體接近觸控表面，再由控制器根據生物感測器的判斷，選擇性地啟閉發光組件中的發光單元，或調變發光組件中的發光單元的電壓/電流，使其能在適當的實點提供光學式觸控面板所需要的定位光線和/或高能光線至觸控表面。可以在提供觸控面板紫外光殺菌功能的同時，防止使用者在進行觸控操作時，受到紫外光的負面影響，並且節省觸控顯示螢幕的電力消耗。
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，任何該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，當可作些許之更動與潤飾，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:觸控顯示螢幕
110:顯示面板
101:觸控裝置
101a:觸控表面
101b:發光組件
101bR:紅外線發光單元
101bP:紫外線發光單元
101bPA:長波長紫外線發光單元
101bPB:中波長紫外線發光單元
101bPC:短波長紫外線發光單元
101c:光接收器
102:生物感測器
103:控制器
U:使用者
Lh:高能光線
Ls:定位光線

Claims (8)

  1. 一種觸控顯示螢幕，包括：一顯示面板；一觸控裝置，位於該顯示面板的一出光側，且具有一觸控表面，包括：一發光組件，包括：一光源；以及一波長調變器，用以調變該光源的一輸出波長，用以提供至少一定位光線及至少一高能光線；以及一光接收器，偵測該至少一定位光線在該觸控表面上因應一碰觸所產生的一光變化量，用以決定該碰觸在該觸控表面的一位置；一生物感測器，用以判定是否有一生物體接近該觸控表面；以及一控制器，根據該生物感測器的判斷，驅動該發光組件選擇性地提供該至少一定位光線和/或該至少一高能光線至該觸控表面。
  2. 如請求項1所述之觸控顯示螢幕，其中該波長調變器包括一電壓/電流調變器，由該控制器根據該生物感測器 的判斷，來調變施加於該光源的一輸入功率，使該光源改變該輸出波長。
  3. 如請求項1所述之觸控顯示螢幕，其中該生物感測器係藉由量測從該觸控表面向外延伸一預設安全距離的一物理量變化，來判斷是否有一生物體接近該觸控表面。
  4. 如請求項3所述之觸控顯示螢幕，其中該生物感測器係選自於由一接近感測器(proximity sensor)、一光度感測器、一溫度感測器、一影像辨識器、一音頻感測器以及上述之任意組合所組成的一族群。
  5. 如請求項1所述之觸控顯示螢幕，其中該至少一定位光線具有實質大於該至少一高能光線的一波長。
  6. 如請求項1所述之觸控顯示螢幕，其中該至少一高能光線具有實質介於200奈米(nm)至400奈米的一波長。
  7. 如請求項1所述之觸控顯示螢幕，其中當該生物感測器判定該生物體接近該觸控表面時，該控制器驅動該發光組件提供該至少一定位光線至該觸控表面，且停止提供該至少一高能光線至該觸控表面；以及 當該生物感測器判定該生物體未接近該觸控表面時，該控制器驅動該發光組件提供該至少一高能光線至該觸控表面。
  8. 如請求項1所述之觸控顯示螢幕，該控制器藉由控制施加於該光源的一電壓，改變該至少一定位光線的一波長，或藉由控制流經於該光源的一電流，改變該至少一定位光線的一亮度。
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