专利名称：光学触控装置与光学触控显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种触控装置(touch apparatus)及显示装置，且特别涉及一种光学 触控装置及光学触控显示装置。
背景技术：
随着光电科技的进步，采用鼠标来控制计算机及屏幕中的对象的方式已无法满足 使用者的需求，因此，比鼠标控制更为人性化的方法便逐渐被发展出来。在这些人性化的方 法中，以手指触控的方式最接近于人类一般日常生活中的经验，特别是对于无法灵活地操 作鼠标的年长者或小孩，都能够轻易的采用手指来触控，这点可从一些自动提款机已采用 触控屏幕来获得部分的证实。此外，传统的笔记型计算机若在不外接鼠标的情况下，通常是通过位于按键旁的 触控板及轨迹点(track point)来控制光标。然而，对一般使用者而言，利用按键旁的触控 板或轨迹点来控制光标可能不如采用鼠标灵活，而配置于屏幕上的触控面板可解决这样的 问题。这是因为触控面板的控制方式是一种相当直觉化的控制方式，使用者直接触碰屏幕 来操作对象。如此一来，当触控面板应用在笔记型计算机中时，即使使用者是处于不方便外 接鼠标的操作环境下，仍能够利用触控面板来灵活流畅地操作。现今一般的触控面板设计大致可区分为电阻式、电容式、光学式、声波式、以及电 磁式等。以光学式触控面板而言，一般通常包含显示器、光源、导光单元、传感器、及处理器。 光源设置在显示面旁用来产生光束，其所产生的光束通过导光单元后而被传感器所检测， 当对象接触面板时，处理器根据传感器所感测到的光强度变化来判断触碰点的位置。此外， 光束于通过导光板后的辉度均勻度会影响触碰点判断的准确性，辉度均勻度越高，准确性 越高。然而在公知技术中，当光束通过导光单元后其辉度分布不均，因而触碰点位置判断的 准确度也较低。
发明内容
本发明提供一种光学触控装置，其具有较高的触碰点判断准确度。本发明提供一种光学触控显示装置，其具有较高的触碰点判断准确度。本发明的其它目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。为达上述之一或部份或全部目的或是其它目的，本发明的一实施例提出一种适用 于显示面的光学触控装置。光学触控装置包括至少一光源、至少一导光单元及至少一光检 测器。光源配置在显示面旁，并适于提供光束。导光单元配置在显示面旁，且配置在光束的 传递路径上。导光单元包括导光体及朗伯光散射结构。导光体具有第一表面、相对于第一 表面的第二表面、至少一连接第一表面与第二表面的入光面、连接入光面、第一表面、及第 二表面的第三表面，以及相对第三表面且连接入光面、第一表面及第二表面的第四表面。光 束适于经由入光面进入导光体中，且适于从第一表面传递至显示面前的一感测空间。朗伯 光散射结构配置在第二表面、第三表面、第四表面中的至少一个表面上，以使光束散射至第
5一表面，并使由第一表面出射的光束的归一化光强度分布曲线的各出光角度的光强度、与 朗伯归一化光强度分布曲线的对应的各出光角度的光强度的差值的均方根值小于或等于 0. 2。光检测器配置在显示面旁，用以感测光束在感测空间中的光强度变化。本发明的另一实施例提出一种光学触控显示装置，包括显示器及上述光学触控装 置，其中显示器具有上述显示面。基于上述，本发明的实施例至少具有以下一个优点，由于本发明的实施例的光学 触控装置及光学触控显示装置采用朗伯光散射结构，以使由第一表面出射的光束的光形近 似于朗伯光强度分布(Lambertian intensitydistribution)，因此光检测器所检测到的第 一表面的辉度(luminance)的均勻度较好，进而提升光学触控装置及光学触控显示装置对 于触碰点的判断准确度。为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详 细说明如下。
图IA为本发明的实施例的光学触控显示装置的结构示意图。图IB为图IA的光学触控装置沿着I-I线的剖面示意图。图2A为图IA中的导光单元及光源的立体示意图。图2B为图2A中的导光体与散射结构的立体示意图。图2C为图2A中的导光单元沿着II-II线的剖面示意图。图2D为图IA中的导光单元之导光体与散射结构的立体示意图。图3A为图IA的光检测器所检测到的导光单元的第一表面的光强度分布图。图;3B为当散射结构仅由透光油墨层形成时的导光单元的第一表面被光检测器所 检测到的光强度分布图。图4A是依照本发明的实施例在不同的散射粒子与树脂组成物的比值下，光束经 由散射图案后自导光体第一表面出射的光强度分布曲线图。图4B为依照本发明的实施例之一当光束经由具有不同散射粒子粒径的散射图案 后，自导光体第一表面出射的光强度分布曲线图。主要组件符号说明40 光学触控显示装置50 显示器52 显示面54 外框60 触控物体100 光学触控装置110、110a、110b、110c、110d 光源112、112a、112b、112c、112d 光束120、120a、120b 光检测器130、130a、130b、130c 导光单元131 导光体
132a、132b、134b、PO 入光面
133反射器140处理单元150散射结构152散射图案154 树脂组成物
156散射粒子Dl 出光方向Pl 第一表面P2 第二表面P3 第三表面P4 第四表面S 感测空间
具体实施例方式有关本发明的前述及其它技术内容、特点与功效，在以下配合附图的实施例的详 细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如上、下、左、右、前或后 等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。图IA为本发明的一实施例的光学触控显示装置的结构示意图，图IB为图IA的 光学触控装置沿着I-I线的剖面示意图，图2A为图IA中的导光单元130b及光源IlOc的 立体示意图，图2B为图2A中的导光体与散射结构的立体示意图，图2C为图2A中的导光 单元130b沿着II-II线的剖面示意图，而图2D为图IA中的导光单元130a的导光体与散 射结构的立体示意图。请先参照图1A、图1B、图2A至图2C，本实施例的光学触控显示装置 40包括显示器50及光学触控装置100。在本实施例中，显示器50包括显示面52及外框 M，且外框M环绕显示面52。在本实施例中，光学触控装置100可配置在外框M上，或结 合成外框M的一部分。显示器50例如是液晶显示器(IXD)、等离子体显示器(PDP)、有机 发光二极管显示器(OLED display)、阴极射线管(CRT)、背投影显示器(rear projection display)或其它显示器，而显示面52为用以显示画面且供使用者观看的表面。然而，在其 它实施例中，显示面52也可以是投影屏幕上的显示区域，也即光学触控装置100可与投影 装置(projection apparatus)搭配使用，而配置于投影屏幕上的显示区域旁。光学触控装置100包括至少一光源110(在图1中是以四个光源110a、110b、110c 及IlOd为例)、至少一导光单元130 (在图1中是以三个导光单元130a、130b及130c为例) 及至少一光检测器120 (在图1中是以二个光检测器120a与120b为例)。光源110配置在 显示面52旁，并适于发出光束112。导光单元130配置在显示面52旁，且配置在光束112 的传递路径上。具体而言，光源110a、110b、IlOc及IlOd分别发出光束11加、112b、112c及 112d，导光单元130a配置在光束11 的传递路径上，导光单元130b配置在光束112b与 112c的传递路径上，且导光单元130c配置在光束112d的传递路径上。在本实施例中，这些光源110各包括至少一不可见光发光二极管(lightemitting diode, LED)，适于发出不可见光束。举例而言，这些光源110各为一红外光发光二极管，且光束112a、光束112b、光束112c及光束112d各为一红外光束。光检测器120a、120b配置在显示面52旁。光检测器120a与光检测器120b例如 各为一互补式金氧半导体感测组件(complementarymetal-oxi de-semi conductor sensor, CMOS sensor)、一电荷華禹合组件传感器(charge coupled device sensor,CCD sensor)、一 光电倍增管(photomultiplienPMT)或其它适当的影像传感器。每一导光单元130包括导光体131及散射结构150。导光体131具有第一表面P1、 相对于第一表面Pl的第二表面P2及至少一连接第一表面Pl与第二表面P2的入光面Po。 光束112适于经由入光面PO进入导光体131中，且适于从第一表面Pl传递至显示面52前 的感测空间S (虚线所围成之区域)。在本实施例中，导光体131更具有第三表面P3及第四表面P4。第三表面P3连接 入光面Po、第一表面Pl及第二表面P2。第四表面P4相对于第三表面P3，且连接入光面P0、 第一表面Pl及第二表面P2。在本实施例中，导光单元130更包括反射器133，配置于第二 表面P2、第三表面P3及第四表面P4中的至少一个表面上。具体而言，反射器133例如为配 置于第二表面P2、第三表面P3及第四表面P4的反射片。在本实施例中，散射结构150例如为朗伯光散射结构，散射结构150配置在导光 体131的第二表面P2上，但不以此为限，在其它实施例中，散射结构150也可配置在导光体 131的第二表面P2、第三表面P3或第四表面P4中的至少一个表面，以使光束112散射至第 一表面P1，并使由第一表面Pl出射的光束112的归一化光强度分布曲线的各出光角度的光 强度与朗伯归一化光强度分布曲线的对应的各出光角度的光强度之差值的均方根值(root mean square value)D小于或等于0. 2。具体而言，由第一表面Pl出射的光束112的归一化 光强度分布曲线可以Ι( θ )来表示，也即光强度I为出光角度θ的函数。出光角度θ的 范围是从-90度至+90度，其中0度的方向定义为垂直于第一表面Pl的出光方向(以导光 单元130b为例，即为出光方向Dl)，而出光角度θ为正的方向为往图面的顺时针方向偏转 的方向，且出光角度θ为负的方向为往图面的逆时针方向偏转的方向。此外，朗伯归一化 光强度分布曲线可以L( θ )来表示，其中L( θ) =cose，且θ的范围从-90度至+90度。 本实施例的朗伯光散射结构可使由第一表面Pl出射的光束112的归一化光强度分布符合 下列式子
权利要求
1.一种适用于显示面的光学触控装置，所述光学触控装置包括至少一光源，配置在所述显示面旁，并适于提供光束；至少一导光单元，配置在所述显示面旁，且配置在所述光束的传递路径上，所述导光单 元包括导光体，具有第一表面、相对于所述第一表面的第二表面、至少一连接所述第一表面与 所述第二表面的入光面、一连接所述入光面、所述第一表面及所述第二表面的第三表面，以 及相对于所述第三表面且连接所述入光面、所述第一表面及所述第二表面的第四表面，其 中所述光束适于经由所述入光面进入所述导光体中，且适于从所述第一表面传递至所述显 示面前的感测空间；以及朗伯光散射结构，配置在所述第二表面、所述第三表面及所述第四表面中的至少一个 表面上，以使所述光束散射至所述第一表面，并使由所述第一表面出射的光束的归一化光 强度分布曲线的各出光角度的光强度与朗伯归一化光强度分布曲线的对应的各出光角度 的光强度的差值的均方根值小于或等于0. 2 ；以及至少一光检测器，配置在所述显示面旁，用以感测所述光束在所述感测空间中的光强 度变化。
2.如权利要求1所述的光学触控装置，其中所述朗伯光散射结构包括多个彼此互相分 离的朗伯光散射图案，每一朗伯光散射图案包括透光油墨层；以及多个散射粒子，掺杂在所述透光油墨层中。
3.如权利要求2所述的光学触控装置，其中所述散射粒子的重量百分比与所述透光油 墨层的重量百分比的比值大于等于0. 1且小于等于1. 5。
4.如权利要求1所述的光学触控装置，还包括处理单元，所述处理单元电性连接至所 述光检测器，其中当触控物体进入所述感测空间时，所述处理单元依据所述光强度变化决 定所述触控物体相对于所述显示面的位置。
5.如权利要求1所述的光学触控装置，其中所述朗伯光散射结构包括多个彼此互相分 离的朗伯光散射图案，所述朗伯光散射图案在靠近所述光源处的数量密度小于所述朗伯光 散射图案在远离所述光源处的数量密度。
6.如权利要求1所述的光学触控装置，其中所述朗伯光散射结构包括多个彼此互相分 离的朗伯光散射图案，所述朗伯光散射图案沿着实质上垂直于所述入光面的方向排列。
7.如权利要求1所述的光学触控装置，其中所述导光体还包括反射器，配置在所述第 二表面、所述第三表面及所述第四表面中至少一个表面上。
8.如权利要求1所述的光学触控装置，其中所述至少一导光单元为三个导光单元，所 述至少一光源为四个光源，所述三个导光单元中的第一导光单元与第二导光单元分别配置 在所述显示面的相邻两边上，所述三个导光单元中的所述第二导光单元与第三导光单元分 别配置在所述显示面的相邻两边上，所述第一导光单元与所述第三导光单元分别配置在所 述显示面的相对两边上，所述第一导光单元配置在所述四个光源中的第一光源所发出的所 述光束的传递路径上，所述第二导光单元配置在所述四个光源中的第二光源所发出的所述 光束与第三光源所发出的所述光束的传递路径上，且所述第三导光单元配置在所述四个光 源中的第四光源所发出的所述光束的传递路径上。
9.如权利要求8所述的光学触控装置，其中所述第二导光单元的所述导光体的至少一 入光面为二个彼此相对的入光面，所述第二光源与所述第三光源分别配置在所述二个相对 的入光面旁，所述朗伯光散射结构包括多个彼此互相分离的朗伯光散射图案，所述朗伯光 散射图案在靠近所述二入光面处的数量密度小于所述朗伯光散射图案在靠近所述二入光 面之间的中点位置处的数量密度。
10.如权利要求8所述的光学触控装置，其中所述导光单元的所述第一表面朝向所述 感测空间，所述至少一光检测器为二个光检测器，所述第一导光单元的所述第一表面与所 述第二导光单元的所述第一表面位于所述二个光检测器中的一个光检测器的检测范围中， 且所述第二导光单元的所述第一表面与所述第三导光单元的所述第一表面位于所述二个 光检测器的另一的检测范围中。
11.一种光学触控显示装置，包括显示器，所述显示器具有显示面；以及光学触控装置，包括至少一光源，配置在所述显示面旁，并适于提供光束；至少一导光单元，配置在所述显示面旁，且配置在所述光束的传递路径上，所述导光单 元包括导光体，具有第一表面、相对于所述第一表面的第二表面、至少一连接所述第一表面与 所述第二表面的入光面、一连接所述入光面、所述第一表面及所述第二表面的第三表面，以 及一相对于所述第三表面且连接所述入光面、所述第一表面及所述第二表面的第四表面， 其中所述光束适于经由所述入光面进入所述导光体中，且适于从所述第一表面传递至所述 显示面前的感测空间；以及朗伯光散射结构，配置在所述第二表面、所述第三表面及所述第四表面中至少一个表 面上，以使所述光束散射至所述第一表面，并使由所述第一表面出射的光束的归一化光强 度分布曲线的各出光角度的光强度与朗伯归一化光强度分布曲线的对应的各出光角度的 光强度的差值的均方根值小于或等于0. 2 ；以及至少一光检测器，配置在所述显示器旁，用以感测所述光束在所述测感测空间中的光 强度变化。
12.如权利要求11所述的光学触控显示装置，其中所述朗伯光散射结构包括多个彼此 互相分离的朗伯光散射图案，每一所述朗伯光散射图案包括透光油墨层；以及多个散射粒子，掺杂在所述透光油墨层中。
13.如权利要求12所述的光学触控显示装置，其中所述散射粒子的重量百分比与所述 透光油墨层的重量百分比的比值大于等于0. 1且小于等于1. 5。
14.如权利要求11所述的光学触控显示装置，其中所述光学触控装置还包括处理单 元，所述处理单元电性连接至所述光检测器，其中当触控物体进入所述感测空间时，所述处 理单元根据所述光强度变化决定所述触控物体相对于所述显示面的位置。
15.如权利要求11所述的光学触控显示装置，其中所述朗伯光散射结构包括多个彼此 互相分离的朗伯光散射图案，所述朗伯光散射图案在靠近所述光源处的数量密度小于所述 朗伯光散射图案在远离所述光源处的数量密度。
16.如权利要求11所述的光学触控显示装置，其中所述朗伯光散射结构包括多个彼此 互相分离的朗伯光散射图案，所述朗伯光散射图案沿着实质上垂直于所述入光面的方向排 列。
17.如权利要求11所述的光学触控显示装置，其中所述导光体还包括反射器，其配置 在所述第二表面、所述第三表面及所述第四表面中至少一个表面上。
18.如权利要求11所述的光学触控显示装置，其中所述至少一导光单元为三个导光单 元，所述至少一光源为四个光源，所述三个导光单元中的第一导光单元与第二导光单元分 别配置在所述显示面的相邻两边上，所述三个导光单元中的所述第二导光单元与第三导光 单元分别配置在所述显示面的相邻两边上，所述第一导光单元与所述第三导光单元分别配 置在所述显示面的相对两边上，所述第一导光单元配置在所述四个光源中的第一光源所发 出的所述光束的传递路径上，所述第二导光单元配置在所述四个光源中的第二光源所发出 的所述光束与第三光源所发出的所述光束的传递路径上，且所述第三导光单元配置在所述 四个光源中的第四光源所发出的所述光束的传递路径上。
19.如权利要求18所述的光学触控显示装置，其中所述第二导光单元的所述导光体的 至少一入光面为二个彼此相对的入光面，所述第二光源与所述第三光源分别配置在所述二 个相对的入光面旁，所述朗伯光散射结构包括多个彼此互相分离的朗伯光散射图案，所述 朗伯光散射图案在靠近所述二个入光面处的数量密度小于所述朗伯光散射图案在靠近所 述二个入光面之间的中点位置处的数量密度。如权利要求18所述的光学触控显示装置，其中所述导光单元的所述第一表面朝向所 述感测空间，所述至少一光检测器为二个光检测器，所述第一导光单元的所述第一表面与 所述第二导光单元的所述第一表面位于所述二个光检测器中的一个光检测器的检测范围 中，且所述第二导光单元的所述第一表面与所述第三导光单元的所述第一表面位于所述二 个光检测器中的另一个光检测器的检测范围中。
全文摘要
本发明提供了一种适用于显示面的光学触控装置。该光学触控装置包括光源、导光单元及光检测器。光源配置在显示面旁，适于提供光束。导光单元配置在显示面旁，且配置在光束的传递路径上，并包括导光体及朗伯光散射结构。导光体具有第一表面、第二表面、第三表面、第四表面及入光面。光束适于经由入光面进入导光体中，且适于从第一表面传递至显示面前的感测空间。朗伯光散射结构配置在第二表面、第三表面、第四表面中的至少一个表面上，以使光束散射至第一表面。光检测器配置在显示面旁，用以感测光束在感测空间中的光强度变化。本发明还提供了一种光学触控显示装置。
文档编号G06F3/042GK102096521SQ20091025834
公开日2011年6月15日 申请日期2009年12月14日 优先权日2009年12月14日
发明者廖俊谦, 祝煜伦, 臧志仁, 连正仪 申请人:中强光电股份有限公司