光學(xué)式觸控裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種光學(xué)式觸控裝置，包含透明面板、多個(gè)光學(xué)模塊以及至少一回歸反射器。透明面板具有相對(duì)的第一主表面與第二主表面、多個(gè)角落以及多個(gè)側(cè)邊。光學(xué)模塊分別設(shè)置于角落上，其中每個(gè)光學(xué)模塊包含入射光單元以及感光元件。入射光單元用以發(fā)射入射光線，使入射光線射入透明面板后，入射光線在第一主表面和第二主表面上進(jìn)行全反射。感光元件設(shè)置于入射光單元的一側(cè)?；貧w反射器設(shè)置于側(cè)邊上，用以反射入射光線，使入射光線反射后以平行但反向于原入射方向的方向射回，并由感光元件接收。
【專利說(shuō)明】光學(xué)式觸控裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是有關(guān)于一種觸控裝置，特別是有關(guān)于一種光學(xué)式觸控裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]觸控技術(shù)將電子裝置的熒幕與輸入模塊結(jié)合，使用者只需使用手指在熒幕上按壓即可操作。觸控裝置可分為電阻式、電容式以及光學(xué)式。光學(xué)式觸控裝置因?yàn)椴挥迷谡瑹赡幻姘逑侣窬€，因而在大尺寸的面板具有成本上的優(yōu)勢(shì)。
[0003]光學(xué)式觸控裝置是在熒幕邊緣或角落設(shè)置光源與接收器，光源會(huì)發(fā)射光線(通常為紅外線)并在熒幕表面上方形成一個(gè)紅外線網(wǎng)，當(dāng)使用者以手指觸碰熒幕時(shí)，將有特定方向的紅外線遭到手指遮斷，而接收器將接收不到相關(guān)訊號(hào)，于是經(jīng)由運(yùn)算后能得知手指觸碰熒幕的位置。
[0004]為了要使光源能在熒幕上緣形成一個(gè)紅外線網(wǎng)，光源和接收器的設(shè)置位置必須凸出熒幕，而因此使光學(xué)式觸控裝置的厚度增加。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種光學(xué)式觸控裝置，用以減少觸控裝置的厚度。
[0006]根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式，一種光學(xué)式觸控裝置包含透明面板、多個(gè)光學(xué)模塊以及至少一回歸反射器。透明面板具有相對(duì)的第一主表面與第二主表面、多個(gè)角落以及多個(gè)側(cè)邊。光學(xué)模塊分別設(shè)置于角落上，其中每個(gè)光學(xué)模塊包含入射光單元以及感光元件。入射光單元用以發(fā)射入射光線，使入射光線射入透明面板后，入射光線在第一主表面和第二主表面上進(jìn)行全反射。感光元件設(shè)置于入射光單元的一側(cè)?；貧w反射器設(shè)置于側(cè)邊上，用以反射入射光線，使入射光線反射后以平行但反向于原入射方向的方向射回，并由感光元件接收。
[0007]本發(fā)明上述實(shí)施方式通過(guò)適當(dāng)設(shè)計(jì)的光學(xué)模塊，使入射光線射入透明面板后，入射光線在第一主表面和第二主表面上進(jìn)行全反射。當(dāng)使用者的手指觸碰面板時(shí)，將破壞全反射而使入射光線強(qiáng)度減弱，于是感光元件接收到特定方向的光線訊號(hào)將減弱，因而可以得知手指觸碰面板的位置。于是，光學(xué)模塊可以設(shè)置于透明面板的側(cè)面而不用凸出于透明面板，而達(dá)到光學(xué)式觸控裝置全平面的效果。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1繪示依照本發(fā)明一實(shí)施方式的光學(xué)式觸控裝置的上視圖。
[0009]圖2A繪示沿圖1的線段A-A的剖面圖。
[0010]圖2B繪示圖2A的光學(xué)式觸控裝置被手指觸碰時(shí)的剖面圖。
[0011]圖3繪示依照本發(fā)明一實(shí)施方式的光學(xué)式觸控裝置的剖面示意圖。
[0012]圖4繪示依照本發(fā)明一實(shí)施方式的光學(xué)式觸控裝置的上視示意圖。
[0013]圖5A繪示依照本發(fā)明一實(shí)施方式的感光元件在透明面板沒(méi)有觸控物時(shí)所形成的影像。
[0014]圖5B繪示依照本發(fā)明一實(shí)施方式的感光元件在透明面板有觸控物時(shí)所形成的影像。
[0015]圖6繪示依照本發(fā)明一實(shí)施方式的光學(xué)式觸控裝置在透明面板有觸控物時(shí)的上視不意圖。
[0016]圖7繪示依照本發(fā)明另一實(shí)施方式的光學(xué)式觸控裝置的剖面圖。
[0017]圖8繪示依照本發(fā)明再一實(shí)施方式的光學(xué)式觸控裝置的剖面圖。
[0018]圖9繪示依照本發(fā)明又一實(shí)施方式的光學(xué)式觸控裝置的剖面圖。
[0019]符號(hào)說(shuō)明
[0020]100:光學(xué)式觸控裝置
[0021]110:透明面板
[0022]111:第一主表面
[0023]112:第二主表面
[0024]113:角落
[0025]114:側(cè)邊
[0026]115:感測(cè)范圍
[0027]116:工作區(qū)
[0028]120、120a、120b:光學(xué)模塊
[0029]121:入射光單元
[0030]122:光源
[0031]123:入射光偏折元件
[0032]124:感光元件
[0033]125:射出光偏折兀件
[0034]126:擋光元件
[0035]130:回歸反射器
[0036]131:光學(xué)膠
[0037]140:入射光線
[0038]150:射出光線
[0039]A、B、C:點(diǎn)
[0040]W1、W2:寬度
[0041]θι?ΘΝ:方向
[0042]Θ L、θ κ:夾角

【具體實(shí)施方式】
[0043]以下將以圖式揭露本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施方式，為明確說(shuō)明起見(jiàn)，許多實(shí)務(wù)上的細(xì)節(jié)將在以下敘述中一并說(shuō)明。然而，應(yīng)了解到，這些實(shí)務(wù)上的細(xì)節(jié)不應(yīng)用以限制本發(fā)明。也就是說(shuō)，在本發(fā)明部分實(shí)施方式中，這些實(shí)務(wù)上的細(xì)節(jié)是非必要的。此外，為簡(jiǎn)化圖式起見(jiàn)，一些已知慣用的結(jié)構(gòu)與元件在圖式中將以簡(jiǎn)單示意的方式繪示之。
[0044]請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)D1與圖2Α，其中圖1繪示依照本發(fā)明一實(shí)施方式的光學(xué)式觸控裝置的上視圖，圖2A繪示依照本發(fā)明一實(shí)施方式的光學(xué)式觸控裝置的剖面圖。本實(shí)施方式的光學(xué)式觸控裝置100包含透明面板110、多個(gè)光學(xué)模塊120a、120b以及至少一回歸反射器130(Retroreflector)0透明面板110具有相對(duì)的第一主表面111與第二主表面112、多個(gè)角落113以及多個(gè)側(cè)邊114。光學(xué)模塊120a、120b分別設(shè)置于角落113上，其中每個(gè)光學(xué)模塊120a或120b包含入射光單元121以及感光元件124。入射光單元121用以發(fā)射入射光線140，使入射光線140射入透明面板110后，在第一主表面111和第二主表面112上進(jìn)行全反射前進(jìn)。感光元件124設(shè)置于入射光單元121的一側(cè)，如位于入射光單元121的相對(duì)下方?；貧w反射器130設(shè)置于側(cè)邊114上，用以反射入射光線140，使入射光線140反射后以平行但反向于原入射方向的方向射回，而由感光元件124接收。
[0045]如圖2A所示，入射光單元121可通過(guò)調(diào)整發(fā)射入射光線140進(jìn)入透明面板110的角度，使入射光線140射入透明面板110后，增加入射光線140在第一主表面111和第二主表面112上的入射角，因而使得入射光線140在第一主表面111和第二主表面112之間以全反射方式前進(jìn)。入射光線140會(huì)在透明面板110中持續(xù)前進(jìn)至回歸反射器130而不致于射出透明面板110 (或系僅些微部分折射出透明面板110)，并經(jīng)回歸反射器130反射后，以平行但反向的路徑返回，然后由感光元件124接收。入射光線140在透明面板110中前進(jìn)時(shí)，因?yàn)槿肷涔饩€140是第一主表面111和第二主表面112上進(jìn)行全反射，所以能量幾乎沒(méi)有耗損。
[0046]具體而言，入射光單元121可包含有光源122以及入射光偏折元件123。入射光偏折元件123設(shè)置于光源122與透明面板110之間，用以偏折從光源122射出的入射光線140，使入射光線140射入透明面板110后，入射光線140在第一主表面111和第二主表面112上進(jìn)行全反射。
[0047]參照?qǐng)D2B，其繪示圖2A的光學(xué)式觸控裝置被手指觸碰時(shí)的剖面圖。若是以手指觸碰第一主表面111，將造成第一主表面111的觸碰區(qū)域介面特性改變，于是部分的入射光線140會(huì)在手指接觸透明面板110的部分，如圖中的A點(diǎn)、B點(diǎn)與其間的位置發(fā)生散射的現(xiàn)象，并因此造成入射光線140去程與回程共兩次的能量耗損。如此一來(lái)，感光元件124因而將接收較弱強(qiáng)度的訊號(hào)，藉此得以判斷是否有手指接觸透明面板110。
[0048]圖3繪示依照本發(fā)明一實(shí)施方式的光學(xué)式觸控裝置的剖面示意圖。在實(shí)際的情況中，入射光線140為密集分布，因此當(dāng)手指觸碰第一主表面111的任何地方，皆會(huì)造成前述的入射光線140的能量耗損。
[0049]同時(shí)參照?qǐng)D1和圖4。圖4繪示依照本發(fā)明一實(shí)施方式的光學(xué)式觸控裝置的上視示意圖。具體而言，透明面板110可為矩形薄片，且光學(xué)模塊120a、120b分別設(shè)置于相鄰的角落113。光學(xué)模塊120a、120b中的入射光單元121于感測(cè)范圍115內(nèi)大角度地同時(shí)發(fā)射光線，同時(shí)光學(xué)模塊120a、120b中的感光元件124用以接收感測(cè)范圍115內(nèi)的光線訊號(hào)。舉例來(lái)說(shuō)，光學(xué)模塊120a可以同時(shí)對(duì)于方向θρθρθρ…、θ Ν發(fā)射光線，并接收這些方向的光線，光學(xué)模塊120b具有類似的功能。
[0050]同時(shí)參照?qǐng)D2A和圖5A，其中圖5A繪示依照本發(fā)明一實(shí)施方式的感光元件在透明面板沒(méi)有觸控物時(shí)所形成的影像。觸控物例如系使用者的手指。承前所述，入射光單元121射出的入射光線140會(huì)在透明面板110中前進(jìn)，并被回歸反射器130反射后依原路徑返回并由感光元件124接收，于是感光元件124偵測(cè)到的光線訊號(hào)將會(huì)對(duì)應(yīng)到以相同方向射出的入射光線140，而于感光元件124形成的整體影像的特定區(qū)塊形成相對(duì)應(yīng)的影像訊號(hào)。在一般的情況下，因?yàn)樗蟹较虻娜肷涔饩€140皆沒(méi)有能量耗損，所以便會(huì)有形成如圖5A的影像，也就是影像處于全白的狀態(tài)。
[0051]同時(shí)參照?qǐng)D2B和圖5B，其中圖5B繪示依照本發(fā)明一實(shí)施方式的感光元件在透明面板有觸控物時(shí)所形成的影像。若是于特定方向，比如說(shuō)θ3-(見(jiàn)圖4)，有手指觸碰第一主表面111因而導(dǎo)致方向Θ 3的入射光線140有能量耗損，于是對(duì)應(yīng)于方向θ 3的入射光線140的區(qū)塊影像便會(huì)顯得較為灰暗，并形成如圖5Β的影像。
[0052]參照?qǐng)D6，其繪示依照本發(fā)明一實(shí)施方式的光學(xué)式觸控裝置在透明面板有觸控物時(shí)的上視示意圖。當(dāng)有手指觸碰第一主表面111 (見(jiàn)圖2Α)的點(diǎn)C，利用前述的方法，將可得知光學(xué)模塊120a、120b的連線與光學(xué)模塊120a、120b和點(diǎn)C的連線的夾角Θ ,、θ κ，此時(shí)利用三角運(yùn)算或是點(diǎn)斜式解聯(lián)立直線方程式，搭配上光學(xué)模塊120a、120b的已知座標(biāo)位置，如此便能求出點(diǎn)C的實(shí)際座標(biāo)位置，因而達(dá)成偵測(cè)的功能。
[0053]如圖1所繪示，通過(guò)適當(dāng)調(diào)整光學(xué)模塊120a、120b的角度，光學(xué)模塊120a、120b的感測(cè)范圍115可定義出合適的工作區(qū)116。工作區(qū)116可為一般的熒幕顯示區(qū)，光學(xué)模塊120a、120b將能偵測(cè)出使用者于工作區(qū)116中的手指觸碰位置。
[0054]參照?qǐng)D1和圖2A。具體而言，透明面板110的側(cè)邊114其中之一可為一長(zhǎng)側(cè)邊，且光學(xué)模塊120a、120b設(shè)置于此長(zhǎng)側(cè)邊114上相鄰的角落113。光學(xué)模塊120a、120b相對(duì)于此長(zhǎng)側(cè)邊114的設(shè)置角度可為45度。設(shè)置光學(xué)模塊120a、120b的角落113可切割成斜角結(jié)構(gòu)，用以方便設(shè)置光學(xué)模塊120a、120b并且使感光元件124可以直接貼合在透明面板110 上。
[0055]入射光偏折元件123可為具方向性的透鏡。入射光偏折元件123與透明面板110可為一體成形或是兩獨(dú)立組件。應(yīng)了解到，以上所舉的入射光偏折元件123與透明面板110的【具體實(shí)施方式】?jī)H為例示，而非用以限制本發(fā)明，本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識(shí)者，可依實(shí)際需要，彈性選擇入射光偏折元件123與透明面板110的【具體實(shí)施方式】。
[0056]如圖2A所示，透明面板110與回歸反射器130之間可以光學(xué)膠131相連接，用以減少介質(zhì)特性變化可能造成的光學(xué)誤差?；貧w反射器130可為一薄層結(jié)構(gòu)。因?yàn)榛貧w反射器130的反射機(jī)制，入射光線140反射后會(huì)以平行但反向于原入射方向的方向射回，但是會(huì)伴隨著些微的平移，舉例來(lái)說(shuō)，如圖2A所示。然而，由于大部份的入射光線140被回歸反射器130反射后,最后會(huì)射回入射光單元121，雖然仍有少部份的光線射入感光元件124中，仍無(wú)礙于上述的偵測(cè)方法。
[0057]光學(xué)模塊120的厚度可不大于第一主表面111與第二主表面112之間的距離，因此當(dāng)光學(xué)模塊120設(shè)置在透明面板110的角落113時(shí)，光學(xué)模塊120可不凸出于第一主表面111與第二主表面112，而使光學(xué)式觸控裝置100全平面化。
[0058]上述的透明面板110的材質(zhì)可為玻璃、低鐵玻璃或聚甲基丙烯酸甲酯(壓克力)。應(yīng)了解到，以上所舉的透明面板110的材質(zhì)僅為例示，而非用以限制本發(fā)明，本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識(shí)者，可依實(shí)際需要，彈性選擇透明面板110的材質(zhì)。
[0059]上述的光源122可為紅外線發(fā)光二極管。應(yīng)了解到，以上所舉的光源122的【具體實(shí)施方式】?jī)H為例示，而非用以限制本發(fā)明，本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識(shí)者，可依實(shí)際需要，彈性選擇光源122的【具體實(shí)施方式】。
[0060]參照?qǐng)D7，其繪示依照本發(fā)明另一實(shí)施方式的光學(xué)式觸控裝置的剖面圖。本實(shí)施方式的入射光偏折元件123可為棱鏡。應(yīng)了解到，以上所舉的入射光偏折元件123的【具體實(shí)施方式】?jī)H為例示，而非用以限制本發(fā)明，本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識(shí)者，可依實(shí)際需要，彈性選擇入射光偏折元件123的【具體實(shí)施方式】。
[0061]同時(shí)參照?qǐng)D7和圖8，圖8繪示依照本發(fā)明再一實(shí)施方式的光學(xué)式觸控裝置的剖面圖。圖8的入射光偏折元件123可為多個(gè)棱鏡的組合。圖8的入射光偏折元件123的每一棱鏡的尺寸可較圖7的棱鏡尺寸小，因此圖8的入射光偏折元件123從透明面板110往光源122延伸的方向的長(zhǎng)度較圖7的入射光偏折元件123短，也因此圖8的光學(xué)模塊120的寬度W2可較圖7的光學(xué)模塊120的寬度Wl短，藉此縮小光學(xué)式觸控裝置100所需的體積。
[0062]圖9繪示依照本發(fā)明又一實(shí)施方式的光學(xué)式觸控裝置的剖面圖。光學(xué)模塊120還可包含射出光偏折元件125，設(shè)置于感光元件124與透明面板110之間，用以折射從透明面板110射出的射出光線150。射出光偏折元件125可為棱鏡，用以偏折射出光線150并調(diào)整射出光線150的方向。射出光偏折元件125也可為柱狀鏡，用以集中射出光線150使感光元件124容易接收。射出光偏折元件125與透明面板110可為一體成形或是兩獨(dú)立組件。
[0063]光學(xué)模塊120還可包含擋光元件126，設(shè)置于入射光單元121和感光元件124之間，用以防止光源122漏光至感光元件124，或是防止光源122射出的入射光線140被入射光偏折元件123反射而直接射入感光元件124。
[0064]本發(fā)明上述實(shí)施方式通過(guò)適當(dāng)設(shè)計(jì)的光學(xué)模塊120，使入射光線140射入透明面板110后，入射光線140在第一主表面111和第二主表面112上進(jìn)行全反射。當(dāng)使用者的手指觸碰透明面板110時(shí)，將破壞全反射而使入射光線140強(qiáng)度減弱，于是感光元件124接收到特定方向的光線訊號(hào)將減弱，因而可以得知手指觸碰面板的位置。于是，光學(xué)模塊120可以設(shè)置于透明面板110的側(cè)面而不用凸出于透明面板110，而達(dá)到光學(xué)式觸控裝置100全平面的效果。
[0065]雖然結(jié)合以上實(shí)施方式揭露了本發(fā)明，然而其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉此技術(shù)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以附上的權(quán)利要求所界定的為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種光學(xué)式觸控裝置，包含: 一透明面板，具有相對(duì)的第一主表面與第二主表面、多個(gè)角落以及多個(gè)側(cè)邊； 多個(gè)光學(xué)模塊，分別設(shè)置于該些角落上，每一該些光學(xué)模塊包含: 入射光單元，用以發(fā)射一入射光線，使該入射光線射入該透明面板后，該入射光線在該第一主表面和該第二主表面上進(jìn)行全反射；以及 感光元件，設(shè)置于該入射光單元的一側(cè)；以及 至少一回歸反射器，設(shè)置于該些側(cè)邊上，用以反射該入射光線，使該入射光線反射后以平行但反向于原入射方向的方向射回，并由該感光元件接收。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)式觸控裝置，其中該入射光單元還包含: 光源；以及 入射光偏折元件，設(shè)置于該光源與該透明面板之間，用以偏折從該光源射出的一入射光線，使該入射光線射入該透明面板后，該入射光線在該第一主表面和該第二主表面上進(jìn)行全反射。
3.如權(quán)利要求2所述的光學(xué)式觸控裝置，其中該透明面板為一矩形薄片，且該些光學(xué)模塊的數(shù)量為二，并分別設(shè)置于相鄰的該些角落。
4.如權(quán)利要求2所述的光學(xué)式觸控裝置，其中該入射光偏折元件為具方向性的透鏡、棱鏡或多個(gè)棱鏡的組合。
5.如權(quán)利要求2所述的光學(xué)式觸控裝置，其中該入射光偏折元件與該透明面板為一體成形。
6.如權(quán)利要求2所述的光學(xué)式觸控裝置，其中光學(xué)模塊還包含一射出光偏折元件，設(shè)置于該感光元件與該透明面板之間，用以折射從該透明面板射出的一射出光線。
7.如權(quán)利要求6所述的光學(xué)式觸控裝置，其中該射出光偏折元件為棱鏡或柱狀鏡。
8.如權(quán)利要求6所述的光學(xué)式觸控裝置，其中該射出光偏折元件與該透明面板為一體成形。
9.如權(quán)利要求2所述的光學(xué)式觸控裝置，其中光學(xué)模塊還包含一擋光元件，設(shè)置于該入射光單元和該感光元件之間。
10.如權(quán)利要求2所述的光學(xué)式觸控裝置，其中該光學(xué)模塊的厚度不大于該第一主表面與該第二主表面之間的距離。
【文檔編號(hào)】G06F3/042GK104345990SQ201310363238
【公開(kāi)日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2013年8月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月31日
【發(fā)明者】林建宏, 柳昀呈 申請(qǐng)人:廣達(dá)電腦股份有限公司