光学式触控装置制造方法
【专利摘要】本发明公开一种光学式触控装置，包含透明面板、多个光学模块以及至少一回归反射器。透明面板具有相对的第一主表面与第二主表面、多个角落以及多个侧边。光学模块分别设置于角落上，其中每个光学模块包含入射光单元以及感光元件。入射光单元用以发射入射光线，使入射光线射入透明面板后，入射光线在第一主表面和第二主表面上进行全反射。感光元件设置于入射光单元的一侧。回归反射器设置于侧边上，用以反射入射光线，使入射光线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。
【专利说明】光学式触控装置
【技术领域】
[0001]本发明是有关于一种触控装置，特别是有关于一种光学式触控装置。
【背景技术】
[0002]触控技术将电子装置的荧幕与输入模块结合，使用者只需使用手指在荧幕上按压即可操作。触控装置可分为电阻式、电容式以及光学式。光学式触控装置因为不用在整片荧幕面板下埋线，因而在大尺寸的面板具有成本上的优势。
[0003]光学式触控装置是在荧幕边缘或角落设置光源与接收器，光源会发射光线(通常为红外线)并在荧幕表面上方形成一个红外线网，当使用者以手指触碰荧幕时，将有特定方向的红外线遭到手指遮断，而接收器将接收不到相关讯号，于是经由运算后能得知手指触碰荧幕的位置。
[0004]为了要使光源能在荧幕上缘形成一个红外线网，光源和接收器的设置位置必须凸出荧幕，而因此使光学式触控装置的厚度增加。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种光学式触控装置，用以减少触控装置的厚度。
[0006]根据本发明一实施方式，一种光学式触控装置包含透明面板、多个光学模块以及至少一回归反射器。透明面板具有相对的第一主表面与第二主表面、多个角落以及多个侧边。光学模块分别设置于角落上，其中每个光学模块包含入射光单元以及感光元件。入射光单元用以发射入射光线，使入射光线射入透明面板后，入射光线在第一主表面和第二主表面上进行全反射。感光元件设置于入射光单元的一侧。回归反射器设置于侧边上，用以反射入射光线，使入射光线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]本发明上述实施方式通过适当设计的光学模块，使入射光线射入透明面板后，入射光线在第一主表面和第二主表面上进行全反射。当使用者的手指触碰面板时，将破坏全反射而使入射光线强度减弱，于是感光元件接收到特定方向的光线讯号将减弱，因而可以得知手指触碰面板的位置。于是，光学模块可以设置于透明面板的侧面而不用凸出于透明面板，而达到光学式触控装置全平面的效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1绘示依照本发明一实施方式的光学式触控装置的上视图。
[0009]图2A绘示沿图1的线段A-A的剖面图。
[0010]图2B绘示图2A的光学式触控装置被手指触碰时的剖面图。
[0011]图3绘示依照本发明一实施方式的光学式触控装置的剖面示意图。
[0012]图4绘示依照本发明一实施方式的光学式触控装置的上视示意图。
[0013]图5A绘示依照本发明一实施方式的感光元件在透明面板没有触控物时所形成的影像。
[0014]图5B绘示依照本发明一实施方式的感光元件在透明面板有触控物时所形成的影像。
[0015]图6绘示依照本发明一实施方式的光学式触控装置在透明面板有触控物时的上视不意图。
[0016]图7绘示依照本发明另一实施方式的光学式触控装置的剖面图。
[0017]图8绘示依照本发明再一实施方式的光学式触控装置的剖面图。
[0018]图9绘示依照本发明又一实施方式的光学式触控装置的剖面图。
[0019]符号说明
[0020]100:光学式触控装置
[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:侧边
[0026]115:感测范围
[0027]116:工作区
[0028]120、120a、120b:光学模块
[0029]121:入射光单元
[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:挡光元件
[0035]130:回归反射器
[0036]131:光学胶
[0037]140:入射光线
[0038]150:射出光线
[0039]A、B、C:点
[0040]W1、W2:宽度
[0041]θι?ΘΝ:方向
[0042]Θ L、θ κ:夹角
【具体实施方式】
[0043]以下将以图式揭露本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些已知惯用的结构与元件在图式中将以简单示意的方式绘示之。
[0044]请同时参照图1与图2Α，其中图1绘示依照本发明一实施方式的光学式触控装置的上视图，图2A绘示依照本发明一实施方式的光学式触控装置的剖面图。本实施方式的光学式触控装置100包含透明面板110、多个光学模块120a、120b以及至少一回归反射器130(Retroreflector)0透明面板110具有相对的第一主表面111与第二主表面112、多个角落113以及多个侧边114。光学模块120a、120b分别设置于角落113上，其中每个光学模块120a或120b包含入射光单元121以及感光元件124。入射光单元121用以发射入射光线140，使入射光线140射入透明面板110后，在第一主表面111和第二主表面112上进行全反射前进。感光元件124设置于入射光单元121的一侧，如位于入射光单元121的相对下方。回归反射器130设置于侧边114上，用以反射入射光线140，使入射光线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]如图2A所示，入射光单元121可通过调整发射入射光线140进入透明面板110的角度，使入射光线140射入透明面板110后，增加入射光线140在第一主表面111和第二主表面112上的入射角，因而使得入射光线140在第一主表面111和第二主表面112之间以全反射方式前进。入射光线140会在透明面板110中持续前进至回归反射器130而不致于射出透明面板110 (或系仅些微部分折射出透明面板110)，并经回归反射器130反射后，以平行但反向的路径返回，然后由感光元件124接收。入射光线140在透明面板110中前进时，因为入射光线140是第一主表面111和第二主表面112上进行全反射，所以能量几乎没有耗损。
[0046]具体而言，入射光单元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设置于光源122与透明面板110之间，用以偏折从光源122射出的入射光线140，使入射光线140射入透明面板110后，入射光线140在第一主表面111和第二主表面112上进行全反射。
[0047]参照图2B，其绘示图2A的光学式触控装置被手指触碰时的剖面图。若是以手指触碰第一主表面111，将造成第一主表面111的触碰区域介面特性改变，于是部分的入射光线140会在手指接触透明面板110的部分，如图中的A点、B点与其间的位置发生散射的现象，并因此造成入射光线140去程与回程共两次的能量耗损。如此一来，感光元件124因而将接收较弱强度的讯号，藉此得以判断是否有手指接触透明面板110。
[0048]图3绘示依照本发明一实施方式的光学式触控装置的剖面示意图。在实际的情况中，入射光线140为密集分布，因此当手指触碰第一主表面111的任何地方，皆会造成前述的入射光线140的能量耗损。
[0049]同时参照图1和图4。图4绘示依照本发明一实施方式的光学式触控装置的上视示意图。具体而言，透明面板110可为矩形薄片，且光学模块120a、120b分别设置于相邻的角落113。光学模块120a、120b中的入射光单元121于感测范围115内大角度地同时发射光线，同时光学模块120a、120b中的感光元件124用以接收感测范围115内的光线讯号。举例来说，光学模块120a可以同时对于方向θρθρθρ…、θ Ν发射光线，并接收这些方向的光线，光学模块120b具有类似的功能。
[0050]同时参照图2A和图5A，其中图5A绘示依照本发明一实施方式的感光元件在透明面板没有触控物时所形成的影像。触控物例如系使用者的手指。承前所述，入射光单元121射出的入射光线140会在透明面板110中前进，并被回归反射器130反射后依原路径返回并由感光元件124接收，于是感光元件124侦测到的光线讯号将会对应到以相同方向射出的入射光线140，而于感光元件124形成的整体影像的特定区块形成相对应的影像讯号。在一般的情况下，因为所有方向的入射光线140皆没有能量耗损，所以便会有形成如图5A的影像，也就是影像处于全白的状态。
[0051]同时参照图2B和图5B，其中图5B绘示依照本发明一实施方式的感光元件在透明面板有触控物时所形成的影像。若是于特定方向，比如说θ3-(见图4)，有手指触碰第一主表面111因而导致方向Θ 3的入射光线140有能量耗损，于是对应于方向θ 3的入射光线140的区块影像便会显得较为灰暗，并形成如图5Β的影像。
[0052]参照图6，其绘示依照本发明一实施方式的光学式触控装置在透明面板有触控物时的上视示意图。当有手指触碰第一主表面111 (见图2Α)的点C，利用前述的方法，将可得知光学模块120a、120b的连线与光学模块120a、120b和点C的连线的夹角Θ ,、θ κ，此时利用三角运算或是点斜式解联立直线方程式，搭配上光学模块120a、120b的已知座标位置，如此便能求出点C的实际座标位置，因而达成侦测的功能。
[0053]如图1所绘示，通过适当调整光学模块120a、120b的角度，光学模块120a、120b的感测范围115可定义出合适的工作区116。工作区116可为一般的荧幕显示区，光学模块120a、120b将能侦测出使用者于工作区116中的手指触碰位置。
[0054]参照图1和图2A。具体而言，透明面板110的侧边114其中之一可为一长侧边，且光学模块120a、120b设置于此长侧边114上相邻的角落113。光学模块120a、120b相对于此长侧边114的设置角度可为45度。设置光学模块120a、120b的角落113可切割成斜角结构，用以方便设置光学模块120a、120b并且使感光元件124可以直接贴合在透明面板110 上。
[0055]入射光偏折元件123可为具方向性的透镜。入射光偏折元件123与透明面板110可为一体成形或是两独立组件。应了解到，以上所举的入射光偏折元件123与透明面板110的【具体实施方式】仅为例示，而非用以限制本发明，本发明所属【技术领域】中具有通常知识者，可依实际需要，弹性选择入射光偏折元件123与透明面板110的【具体实施方式】。
[0056]如图2A所示，透明面板110与回归反射器130之间可以光学胶131相连接，用以减少介质特性变化可能造成的光学误差。回归反射器130可为一薄层结构。因为回归反射器130的反射机制，入射光线140反射后会以平行但反向于原入射方向的方向射回，但是会伴随着些微的平移，举例来说，如图2A所示。然而，由于大部份的入射光线140被回归反射器130反射后,最后会射回入射光单元121，虽然仍有少部份的光线射入感光元件124中，仍无碍于上述的侦测方法。
[0057]光学模块120的厚度可不大于第一主表面111与第二主表面112之间的距离，因此当光学模块120设置在透明面板110的角落113时，光学模块120可不凸出于第一主表面111与第二主表面112，而使光学式触控装置100全平面化。
[0058]上述的透明面板110的材质可为玻璃、低铁玻璃或聚甲基丙烯酸甲酯(压克力)。应了解到，以上所举的透明面板110的材质仅为例示，而非用以限制本发明，本发明所属【技术领域】中具有通常知识者，可依实际需要，弹性选择透明面板110的材质。
[0059]上述的光源122可为红外线发光二极管。应了解到，以上所举的光源122的【具体实施方式】仅为例示，而非用以限制本发明，本发明所属【技术领域】中具有通常知识者，可依实际需要，弹性选择光源122的【具体实施方式】。
[0060]参照图7，其绘示依照本发明另一实施方式的光学式触控装置的剖面图。本实施方式的入射光偏折元件123可为棱镜。应了解到，以上所举的入射光偏折元件123的【具体实施方式】仅为例示，而非用以限制本发明，本发明所属【技术领域】中具有通常知识者，可依实际需要，弹性选择入射光偏折元件123的【具体实施方式】。
[0061]同时参照图7和图8，图8绘示依照本发明再一实施方式的光学式触控装置的剖面图。图8的入射光偏折元件123可为多个棱镜的组合。图8的入射光偏折元件123的每一棱镜的尺寸可较图7的棱镜尺寸小，因此图8的入射光偏折元件123从透明面板110往光源122延伸的方向的长度较图7的入射光偏折元件123短，也因此图8的光学模块120的宽度W2可较图7的光学模块120的宽度Wl短，藉此缩小光学式触控装置100所需的体积。
[0062]图9绘示依照本发明又一实施方式的光学式触控装置的剖面图。光学模块120还可包含射出光偏折元件125，设置于感光元件124与透明面板110之间，用以折射从透明面板110射出的射出光线150。射出光偏折元件125可为棱镜，用以偏折射出光线150并调整射出光线150的方向。射出光偏折元件125也可为柱状镜，用以集中射出光线150使感光元件124容易接收。射出光偏折元件125与透明面板110可为一体成形或是两独立组件。
[0063]光学模块120还可包含挡光元件126，设置于入射光单元121和感光元件124之间，用以防止光源122漏光至感光元件124，或是防止光源122射出的入射光线140被入射光偏折元件123反射而直接射入感光元件124。
[0064]本发明上述实施方式通过适当设计的光学模块120，使入射光线140射入透明面板110后，入射光线140在第一主表面111和第二主表面112上进行全反射。当使用者的手指触碰透明面板110时，将破坏全反射而使入射光线140强度减弱，于是感光元件124接收到特定方向的光线讯号将减弱，因而可以得知手指触碰面板的位置。于是，光学模块120可以设置于透明面板110的侧面而不用凸出于透明面板110，而达到光学式触控装置100全平面的效果。
[0065]虽然结合以上实施方式揭露了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围应以附上的权利要求所界定的为准。
【权利要求】
1.一种光学式触控装置，包含: 一透明面板，具有相对的第一主表面与第二主表面、多个角落以及多个侧边； 多个光学模块，分别设置于该些角落上，每一该些光学模块包含: 入射光单元，用以发射一入射光线，使该入射光线射入该透明面板后，该入射光线在该第一主表面和该第二主表面上进行全反射；以及 感光元件，设置于该入射光单元的一侧；以及 至少一回归反射器，设置于该些侧边上，用以反射该入射光线，使该入射光线反射后以平行但反向于原入射方向的方向射回，并由该感光元件接收。
2.如权利要求1所述的光学式触控装置，其中该入射光单元还包含: 光源；以及 入射光偏折元件，设置于该光源与该透明面板之间，用以偏折从该光源射出的一入射光线，使该入射光线射入该透明面板后，该入射光线在该第一主表面和该第二主表面上进行全反射。
3.如权利要求2所述的光学式触控装置，其中该透明面板为一矩形薄片，且该些光学模块的数量为二，并分别设置于相邻的该些角落。
4.如权利要求2所述的光学式触控装置，其中该入射光偏折元件为具方向性的透镜、棱镜或多个棱镜的组合。
5.如权利要求2所述的光学式触控装置，其中该入射光偏折元件与该透明面板为一体成形。
6.如权利要求2所述的光学式触控装置，其中光学模块还包含一射出光偏折元件，设置于该感光元件与该透明面板之间，用以折射从该透明面板射出的一射出光线。
7.如权利要求6所述的光学式触控装置，其中该射出光偏折元件为棱镜或柱状镜。
8.如权利要求6所述的光学式触控装置，其中该射出光偏折元件与该透明面板为一体成形。
9.如权利要求2所述的光学式触控装置，其中光学模块还包含一挡光元件，设置于该入射光单元和该感光元件之间。
10.如权利要求2所述的光学式触控装置，其中该光学模块的厚度不大于该第一主表面与该第二主表面之间的距离。
【文档编号】G06F3/042GK104345990SQ201310363238
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2013年8月20日 优先权日:2013年7月31日
【发明者】林建宏, 柳昀呈 申请人:广达电脑股份有限公司