光感应触控液晶显示装置的制作方法

专利名称：光感应触控液晶显示装置的制作方法
技术领域：
本发明是有关于一种触控液晶显示装置，特别是有关于具有光导板的光感应触控 液晶显示装置。
背景技术：
近年来，感触式的人机界面，如触控面板(TouchPanel)，已被广泛地应用 至各式各样的电子产品中，如全球定位系统(GPS)、个人数字助理(PDA)、行动电话 (cellularphone)及掌上型计算机(Hand-heldPC)等，以取代传统的输入装置(如键盘及 鼠标等)，此一设计上的大幅改变，不仅提升了上述这些电子装置的人机接口亲和性，更因 省略了传统输入装置，而腾出更多空间，供安装大型显示面板，方便使用者浏览资料。再者，伴随着近年来由于液晶面板产业科技的快速跃进，已使触控式面板的生产 成本大幅降低，因此，触控面板目前已经逐渐地广泛应用于一般的消费电子产品上。触控面 板是一种感测单元，并贴附于阴极映像管表面或液晶平面显示器面板的输入装置，利用触 控式面板上铟锡氧化导电玻璃(ITOGlass)和导电薄膜(ITOFilm)的电场的变化，来侦测手 指或物体接触面板的位置，并将信息传送到计算机的操作系统，其具有整合输入和输出的 特性，其输入方式有笔式输入、手指触控式输入和笔式融合手指触控式等。由于触控面板是 配置在屏幕画面的前面而使用，光线必须穿透触控面板的玻璃基板、上下导电膜以及透明 薄膜，进入人眼中才能看到屏幕的影像。因此，触控面板的所有材料必须能透光，所以在习 知的触控面板才会使用透明玻璃作为基板。目前常见的触控面板(touchpanel)依照作用原理可以至少包含电阻式、电容 式、红外线式、音波式、光学式、电磁式影像辨识式、内嵌式等各种的触控技术。在目前的内嵌式触控面板技术中，传统的触控面板是贴合在液晶显示面板上，会 有厚度增加、光穿透率降低的缺点，而内嵌式触控就是希望藉由将电阻、电容或是光学式的 触控感应组件整合至面板制程中的方式来解决上述的问题。同时，面板厂商也希望能够藉 由触控功能的增加来提高面板的附加价值。不过目前在内嵌式触控面板有制程上的困难 度，使得良率偏低，造成内嵌式触控面板成本效益无法和技术已经相当成熟的传统贴合式 触控面板相比。在内嵌式触控面板的技术中，在遮蔽模式(shadowmode)中，当触控对象触碰到触控面板时，环境光(例如外在环境所提供的光源)会被触控对象所遮蔽，感光组件可侦测到 由被遮蔽的触控面板所散射出来的光线而判断其触控位置。然而，由于环境光的强度不足， 当触控对象触碰到触控面板时，由触控面板所散射出来的光线较弱，其感光组件无法明确 的侦测到该光线，而无法判断正确的触控位置造成触控失效。另外，由于触控对象产生相当面积的遮蔽效果，感光组件也无法判断且也无法精确的产生特定点的阴影。又，在反射模式(reflectivemode)时，是由触控对象反射背光，提供光源，当触控对象触碰到触控面板时，由触控面板散射出此反射光，再藉由感光组件侦测以判断触控位 置。然而，当环境光的强度过高时，无法启动反射模式而使得反射模式失效。另外，当液晶 显示器呈现低亮度的画面时，感光组件也无法精确的感测到触控对象触控面板而散射出来 的光线，使得在反射模式时触控的功能将大幅的降低。再者，若是同时存在遮蔽模式与反射模式，由于触控面板需倚赖环境光的强弱，则 无法轻易的切换模式。因此，藉由感光组件所侦测的结果必需倚靠复杂的算法，但是容易产 生误判，而降低辨识度的正确性。由于传统的触控面板中的感光组件是倚靠环境光来判断当触控对象触碰面板之 后的光电流变化，来判断该触控位置的所在，当环境光的强度不足或是环境光的强度过强 时，都会影响感光组件的侦测能力，而导致判断触控位置有所误差或是无法判断。

发明内容
根据以上触控式液晶显示装置的环境光所造成感应有所误差的问题，本发明的主 要的目的是提供一光导板，并将此光导板设置于触控液晶面板之前，且藉由一光源提供足 够强度的光线在光导板内产生全反射。当有一触控对象触碰光导板时，在光导板内的全反 射遭到破坏而由光导板发射出散射光线，藉此在液晶面板内的感光组件可以侦测到此散射 光线，并由此散射光线所对应的光电流变化来判断触控对象的触控位置，不需要倚靠环境 光源，也可以避免多余的阴影问题。本发明的再一目的是直接利用液晶面板中的彩色滤光片的基板做为光导板，使光 源的光线从该基板的一侧边进入而在在基板内产生全反射。当有一触控对象触碰光导板 时，在光导板内的全反射被破坏，而由光导板发射出散射光线，藉由感测此散射光线，并由 此散射光线所对应的光电流变化可判断触控对象的触控位置，不需要倚靠环境光源也可以 避免多余的阴影问题。根据以上所述的目的，本发明提供一种光感应触控液晶显示装置，其包含一背光 模块、设置于背光模块之上的一触控液晶显示面板、设置于液晶面板之上的一光导板及一 光源设置于光导板的一侧边。该光源发射一光线由光导板的侧边进入光导板内，使得光线 在光导板内产生全反射；及一感光组件，设置于触控液晶面板内用以侦测在光导板内全反 射被破坏时由光导板发射出的散射光线，藉由此散射光线所对应的光电流变化来判断在光 感应触控液晶显示装置的一触控位置。本发明还提供一种光感应触控液晶显示装置，包含一背光模块、设置于背光模块 之上的一触控液晶面板及一光源设置于该液晶面板的一彩色滤光片的一基板的一侧边。光 源发射一光线由玻璃基板的侧边进入基板内，使得光线在基板内产生全反射。感光组件设 置于触控液晶面板内，用以侦测在玻璃基板内全反射被破坏时由基板发射出的散射光线， 藉由此散射光线所对应的光电流变化来判断在光感应触控液晶显示装置的一触控位置。


图1是根据本发明所揭露的技术，表示光感应触控液晶显示装置的示意图2是根据本发明所揭露的技术，表示光感应触控液晶显示装置的另一实施例的示意
图3是根据本发明所揭露的技术，表示光感应触控液晶显示装置的再一实施例的示意
图4是根据本发明所揭露的技术，表示光感应触控液晶显示装置的又一实施例的示意 图；及
图5是根据本发明所揭露的技术，表示触控对象触碰光感应触控液晶显示装置产生光 感应的示意图。主要组件符号说明
1光感应触控液晶显示装置
2光感应触控液晶显示装置
3光感应触控液晶显示装置
10背光模块20触控液晶面板
30光导板31光导板
40全反射涂层 50光源
60全反射70软膜
80触控物件201偏光板
220基板222彩色滤光片
240感光组件610散射光线。
具体实施例方式本发明在此所探讨的为一种光感应触控液晶显示装置及其光感应方法。为了能 彻底地了解本发明，将在下列的描述中提出详尽的光感应触控液晶显示装置及其光感应方 法。显然地，本发明的实行并未限定此触控液晶显示装置的技艺者所熟习的特殊细节，然 而，对于本发明的较佳实施例，则会详细描述如下。除了这些详细描述之外，本发明还可以 广泛地施行在其它的实施例中，且本发明的范围不受限定，在不脱离本发明的精神和范围 内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的专利保护范围须视本说明书所附的申请专利 范围所界定者为准。请参考图1，是表示本发明所揭露的光感应触控液晶显示装置的示意图。在图1 中，光感应触控液晶显示装置1包含一背光模块10、一液晶面板20及一光导板30，其中液 晶面板20设置于背光模块10之上，及具有光导板30设置在液晶面板20之上，且在具有光 导板30与液晶面板20之间更包含一全反射涂层40。要说明的是，在本实施例中，液晶面板 20本身为具有触控功能之内嵌式触控液晶面板，因此与目前所知之在液晶显示面板贴合一触控面板的结构有所不同，然内嵌式触控液晶面板的结构至少包含数组基板、像素电极、配 向膜(未在图中表示)、液晶(未在图中表示)、彩色滤光片(未在图中表示)及玻璃基板 (未在图中表示)等等均与目前已知的液晶显示面板的结构及功能相同，因此，在此实施例 中不再多加赘述。在本发明为了解决习知触控液晶显示面板装置倚赖环境光所产生的种种缺点，在 不改变目前触控液晶显示装置1的电路及结构的前提下，是在触控液晶显示装置1的触控 液晶面板20内，特别是在此触控液晶面板20的偏光板201上方增加一光导板30，并且在光 导板30的侧边(左侧或右侧均可以)设置一光源50，然后，由光源50提供一均勻且具有一 定强度的光线，使得光线可以由光导板30的侧边进入光导板30内，而光导板30导引光线 在光导板30内的行进方向，使得光线可以在光导板30内产生全反射(如虚线60所示)，同 时光导板30也有控制面板亮度均勻的特性。在此实施例中，光导板30为硬式光导板，其材 质可以是压克力或是玻璃。光导板的材质应具有高反射率、不吸光，以 及材质的折射系数的 配置是符合全反射的条件等特性。因此，当光源50发射一光线进入光导板30时，光线可以 在光导板30内产生全反射60。另外，设置于光导板30侧边的光源50可以是至少单颗的发 光二极管(LED)或是灯泡(bulb)，也可以是以数组(array)排列或是模块型式的发光二极 管或是灯泡，其目的是为了提供足够强度的光线。导入光导板30内的光线产生全反射60。 在此实施例中，并不限制光源50的形式及种类。当被触碰时，光导板30中的全反射60被 破坏，从而由光导板30的表面射出光线，因此可据以检测是否有触碰事件发生。稍后将进 一步说明。当触控对象(未在图中表示)触碰到光导板30时，特别是硬式光导板，触控对象 例如手指头容易在光导板30上留下油渍或是指印，这会使得在光导板30中全反射在行进 至具有残留在光导板30有油渍或指印的位置时被破坏，而发生光线在无任何触控对象触 碰光导板30时也有光线从光导板30散射出来，造成感光组件(未在图中表示)侦测错误， 造成误判有触控对象触碰面板而发生输出错误。因此，在另一实施例中，在硬式光导板30 的上方再设置一软膜70，且此软膜70的材料具有恢复形变的特性。请参考图2，是表示本发明所揭露的光感应触控液晶显示装置的另一实施例的示 意图。在图2中，与图1相同，光感应触控液晶显示装置1包含一背光模块10、一触控液晶 面板20及光导板30，其中触控液晶面板20设置于背光模块10之上，光导板30设置在触控 液晶面板20结构内，且设置于触控液晶面板20的偏光板201之上，此外，一软膜(film)70 更设置在光导板30的上方。在此，在光导板30与液晶面板20之间更包含一全反射涂层 40。与图1同样，将一光源50设置在光导板30的侧边(左侧或右侧均可以)，然后，由 光源50提供一均勻且具有一定强度的光线，使得光线可以由光导板30的侧边进入光导板 30内，并使得光线在光导板30内产生全反射(如虚线60所示)。当触控物件触碰软膜70从而影响到光导板30时，在光导板30内的全反射60被 破坏，光线由光导板30发射出来而产生散射光线，并且可藉由在具触控功能的内嵌式触控 液晶面板20内的感光组件(未在图中表示)侦测此散射光线，再将此散射光线转换成光电 流，而藉由光电流的变化可以得到触控对象实际触碰位置。当触控对象离开软膜70之后， 软膜70会消除其形变而恢复原来软膜70的厚度(或软膜70的高度)，且触控对象(特别是指手指头)所残留的油渍或指印只会残留在软膜70上，而不会接触到光导板30的表面。 因此，当光线在光导板30内产生全反射时，不会因为有残留的油渍或指印在光导板30的表 面上，造成感光组件侦测错误，而降低辨识度。接着，请参考图3，是表示本发明所揭露的光感应触控液晶显示装置的再一实施例 的示意图。在图3中，光感应触控液晶显示装置2包含一背光模块10、一触控液晶面板20 及光导板31，其中触控液晶面板20设置于背光模块10之上，而光导板31设置在触控液晶 面板20结构内、特别是设置在具触控功能的液晶面板20的偏光板201之上。在此，在光导 板31与偏光板201之间更包含一全反射涂层40。然而，与先前所述的实施例的差异在于， 于此实施例中，设置在触控液晶面板20内的光导板31为一软性光导板，其材质可以是塑料 或是薄膜，且此软性光导板31的材质须具有恢复形变的特性，以及材质的折射系数是符合 全反射的条件。同样的，将一光源50设置在光导板31的侧边(左侧或右侧均可以)，然后，由光 源50提供一均勻且具有一定强度的光线，使得光线可以由光导板31的侧边进入光导板31 内，并使得光线在光导板31内产生全反射(如虚线60所示)。因此，当触控对象(未在图 中表示)触碰光导板31时，在光导板31内的全反射60被破坏，光线由光导板31散射出来 (即为散射光线)，并且可藉由在触控液晶面板20的数组基板(未在图中表示)内的感光 组件(未在图中表示)侦测此散射光线，再将此散射光线转换成光电流，而藉由光电流的变 化可以得到触控对象实际触碰位置。当触控对象离开光导板31的表面之后，由于光导板31 的材质具有恢复形变的特性，而恢复光导板31原来的厚度(或高度)。另外，请参考图4，是表示本发明所揭露的光感应触控液晶显示装置的又一实施例 的示意图。在图4中，光感应触控液晶显示装置3包含一背光模块10及一触控液晶面板 20，其中触控液晶面板20是设置于背光模块10之上。在此实施例中，是直接利用触控液晶 面板20内的彩色滤光片222的基板220做为光导板，并且将光源50设置在彩色滤光片222 的基板220的一侧边。此基板的材质可为例如玻璃或压克力。在此要说明的是，在此实施 例中，基板220的材质除了应符合具有高反射率、不吸光，以及折射系数等特性须符合全反 射的条件之外，其光源50所提供的光线波长必需配合此基板220的材质特性，使得光源50 所提供的光线能够在此基板220内产生全反射。因此，此光源50提供一均勻且具有一定强 度的光线可以由基板220的侧边导入基板220内，并使得光线在基板220内产生全反射(如 虚线60所示)。接着，请参考图5，是表示触控对象触碰光感应触控液晶显示装置产生光感应的示意图。在图5中，是以图1的具有硬式光导板的光感应触控液晶显示装置1来做说明。当 一触控物件80触碰设置于触控液晶面板20内的硬式光导板30的表面时，在光导板30内 的全反射60因为触控对象80而遭到破坏，使得光线无法再在光导板30内进行全反射，而 由光导板30的另一面发射出去而产生散射光线(即610所表示)，在此时设置于触控液晶 面板20的数组基板(未在图中表示)内的感光组件240侦测到由光导板30内所散射出来 的散射光线610，并将所侦测到的散射光线610转换成光电流，并传送至处理器(未在图中 表示)，使得处理器可藉由光电流的变化来判断触控对象80所触碰光导板30的位置，以达 到触控的功能。因此，根据以上所述，本发明主要的特征是在具触控功能的触控液晶面板上再加一层光导板、或者是利用彩色滤光片的基板作为光导板，并且在光导板的侧边设置一光源，以提供一均勻且具有一定强度的光源，使得光源进入光导板内，并在光导板内产生全反射。 藉由触控对象干扰(或破坏)在光导板(或彩色滤光片的基板)内的全反射，使得光导板 内的光线散射出来，并利用在数组基板的感光组件进行侦测，作为侦测标的，因此，无论在 遮蔽模式或是反射模式下都不需要再倚赖环境光，也可以解决多余的阴影问题。
权利要求
一种光感应触控液晶显示装置，其特征在于包含一背光模块；一触控液晶面板，设置于该背光模块之上；一光导板设置于该触控液晶面板的一偏光板之上；一光源，设置于该光导板的一侧边，其中该光源发射一光线由该光导板的该侧边进入该光导板内，使得该光线在该光导板内产生全反射；及一感光组件，设置于该触控液晶面板内以侦测在该光导板内的该全反射被破坏时由该光导板发射出的散射光线， 其中根据该散射光线所对应的一光电流变化以判断在该光感应触控液晶显示装置的一触控位置。
2.根据权利要求1所述的光感应触控液晶显示装置，其特征在于更包含一全反射涂 层设置在该光导板及该偏光板之间。
3.根据权利要求1所述的光感应触控液晶显示装置，其特征在于其中该光导板是为 一硬式光导板。
4.根据权利要求3所述的光感应触控液晶显示装置，其特征在于其中该硬式光导板 的材质包括压克力或玻璃。
5.根据权利要求3所述的光感应触控液晶显示装置，其特征在于更包含一软膜形成 在该硬式光导板上。
6.根据权利要求1所述的光感应触控液晶显示装置，其特征在于其中该光导板是为 一软式光导板。
7.根据权利要求6所述的光感应触控液晶显示装置，其特征在于其中该软式光导板 的材质包括塑料或薄膜。
8.—种光感应触控液晶显示装置，其特征在于，包含一背光模块；一触控液晶面板，设置于该背光模块之上；一光源，设置于该触控液晶面板的一彩色滤光片的一基板的一侧边，其中该光 源发射一光线由该基板的该侧边进入该基板内，使得该光线在该基板内产生全反射；及一感光组件，设置于该触控液晶面板内以侦测在该基板内该全反射光线被破坏时 由该基板所发射出的散射光线，其中根据该散射光线所对应的一光电流变化以判断在该光感应触控液晶 显示装置的一触控位置。
9.根据权利要求8所述的光感应触控液晶显示装置，其特征在于其中该基板的材质 包括压克力或玻璃。
10.根据权利要求8所述的光感应触控液晶显示装置，其特征在于其中该光源所提供 的光线波长为配合该基板的材质特性而选定，使得该光源所提供的光线在无触碰时能够在 该基板内产生全反射。
全文摘要
本发明涉及一种光感应触控液晶显示装置，是将光导板设置于触控液晶面板内，藉由设置于光导板侧边的一光源提供足够强度的光线在光导板内产生全反射，当有一触控对象触碰光导板时，其破坏在光导板内的全反射光线，而由光导板发射出散射光线，藉此，感光组件可以侦测到此散射光线，并由此散射光线所对应的光电流变化来判断触控对象的触碰位置，不需要倚靠环境光源也可以避免多余的阴影问题。
文档编号G02F1/1335GK101825797SQ20101018492
公开日2010年9月8日 申请日期2010年5月26日 优先权日2010年5月26日
发明者林恒昌, 洪意玲 申请人:福州华映视讯有限公司;中华映管股份有限公司