车用光学式触控装置的制作方法

本发明涉及一种触控装置，且特别涉及一种车用光学式触控装置。

背景技术：
近年来，随着资讯技术、无线行动通讯和资讯家电等各项应用的快速发展，为了达到更便利、体积更轻巧化，以及更人性化的目的，许多资讯产品的输入装置已由传统的键盘或鼠标等转变为触控面板（touchpanel），此触控面板与显示器结合成触控面板显示器（touchpaneldisplay）。在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。已知的光学式触控面板是利用红外光源发出红外光至触控面板的表面，而当使用者的手指接触触控面板的表面时，则会将红外光反射至触控面板内部的影像检测器。根据影像检测器所检测到的红外光便能够判断手指触碰的位置。然而，当环境光中的红外光穿透触控面板而传播至面板内部的影像检测器时，则会对影像检测器造成干扰。尤其，当环境光很强（例如环境光为日光）时，环境光中的红外光甚至能够使影像检测器产生过曝的现象，如此则几乎无法通过影像检测器所检测到的影像来判断出手指的触碰位置。美国专利第8144271号揭露一种多点触控感测系统，包含光导管、光源、变形层及影像感测器。

技术实现要素：
本发明提供一种车用光学式触控装置，此光学触控装置可降低环境光的干扰而提供准确的触碰位置判断。本发明的其他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。为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明的一实施例提出一种车用光学式触控装置，包括一荧幕、一弹性膜层、一检测光源及一影像检测器。弹性膜层配置于荧幕上，且包括一第一表面及一第二表面。第一表面背对荧幕。第二表面面向荧幕，且包括多个倾斜面。这些倾斜面相对于第一表面倾斜。任意两个相邻的倾斜面在平行于第一表面的方向上具有分别为W与P的平均宽度与节距，且0.5≦W/P≦1。这些倾斜面将经由第一表面进入弹性膜层的至少部分环境光全反射，以使至少部分环境光经由第一表面离开弹性膜层。检测光源朝向弹性膜层发出一检测光，且第二表面配置于第一表面与影像检测器之间。当一物体按压第一表面而使第二表面变形时，检测光依序穿透弹性膜层、被触控物体反射、再次穿透弹性膜层及传播至影像检测器。本发明的实施例的光学式触控装置可达到下列优点的至少其一。在本发明的实施例的车用光学式触控装置中，由于弹性膜层具有倾斜面以将至少部分从第一表面入射的环境光全反射，且使环境光从第一表面离开弹性膜层，因此可有效减少传播至影像检测器的环境光的光量。如此一来，影像检测器便能够不受环境光的干扰，而使车用光学式触控装置对于触碰位置的判断的准确度提升。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，并配合所附图式作详细说明如下。附图说明图1A为本发明的一实施例的车用光学式触控装置的剖面示意图。图1B为图1A中的弹性膜层及荧幕在没有物体按压时的状态。图1C为图1A中的弹性膜层及荧幕的局部放大图。图1D为图1A的车用光学式触控装置的俯视示意图。图1E示出图1A中的弹性膜层的一种变化型态。图1F示出图1A的车用光学式触控装置的一种变化型态。图2为本发明另一实施例的车用光学式触控装置的剖面示意图。图3为本发明又一实施例的荧幕与弹性膜层的剖面示意图。图4为本发明再一实施例的荧幕与弹性膜层的剖面示意图。图5为本发明另一实施例的荧幕与弹性膜层的剖面示意图。图6为本发明又一实施例的荧幕与弹性膜层的剖面示意图。图7为本发明再一实施例的车用光学触控系统应用于汽车车舱内的示意图。【主要元件符号说明】50：物体60：环境光10、100、100a、100b：光学式触控装置110、110e、110f：荧幕120：检测光源122：检测光130：影像检测器140：影像投影单元142：影像光束150：导光单元152：第三表面154：第四表面156：入光面200、200’、200c、200d、200e、200f：弹性膜层210：第一表面220、220’、220c：第二表面222、2221～2225、222c、222d：倾斜面224、226：连接面230、230a：接合面D1：第一方向D2：第二方向A：被按压处P、P’：节距W：平均宽度α、α1、α2、α3、α4、α5、β：夹角具体实施方式有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式的一较佳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1A为本发明的一实施例的车用光学式触控装置的剖面示意图，图1B为图1A中的弹性膜层及荧幕在没有按压时的状态，图1C为图1A中的弹性膜层及荧幕的局部放大图，而图1D为图1A的车用光学式触控装置的俯视示意图。请参照图1A至图1D，本实施例的车用光学式触控装置100包括一荧幕110、一弹性膜层200、一检测光源120及一影像检测器130。弹性膜层200配置于荧幕110上，且包括相对的一第一表面210及一第二表面220。第一表面210背对荧幕110，且第二表面220面向荧幕。在本实施例中，荧幕110为一扩散屏幕。此外，车用光学式触控装置还包括一影像投影单元140，影像投影单元140发出一影像光束142，且荧幕110配置于影像光束142的传播路径上。影像投影单元140所发出的影像光束142投射并成像于荧幕110上，而扩散屏幕的扩散功能则可让影像投影单元140在扩散屏幕上所形成的实像易于让使用者从各个角度观看。此外，第二表面220包括多个倾斜面222。这些倾斜面222相对于第一表面210倾斜。在本实施例中，第一表面210例如为一平面。任两相邻的倾斜面222在平行第一表面210的方向上具有平均宽度W与节距P，且0.5≦W/P≦1，节距P定义为相邻的两倾斜面的中心距离，而图1B中是以W/P等于1为例。然而，在另一实施例中，如图1E所示，W/P’亦可以等于0.5，其中P’为弹性元件200’的第二表面220’的倾斜面222平行于第一表面210的方向上的节距。由于在第二表面220’中，相邻两倾斜面222是通过一连接面226与连接面224来连接，而连接面226的宽度贡献了一部分的节距P’的宽度，所以节距P’较大而平均宽度W与节距P’的比值较小。在其他实施例中，亦可使连接面226的宽度小于图1E所示，而让W/P介于0.5与1之间。在本实施例中，这些倾斜面222沿着平行于第一表面210的一第一 方向D1排列，且每一倾斜面222沿着平行于第一表面210的一第二方向D2延伸（如图1D所示）。在本实施例中，第一方向D1垂直于第二方向D2。此外，上述平均宽度W与节距P及P’例如是在第一方向D1上的长度。检测光源120朝向弹性膜层200发出一检测光122，且第二表面220配置于第一表面210与影像检测器130之间。在本实施例中，荧幕110配置于弹性膜层200与检测光源120之间，而检测光源120所发出的检测光122在通过荧幕110后传播至弹性膜层200。在本实施例中，检测光122为不可见光，例如为红外光。然而，在其他实施例中，检测光122亦可以是其他波段的不可见光，或者亦可以是可见光。弹性膜层200的材质为弹性材质，例如为硅树脂（silicone）、其他树脂或其他适当的弹性材质。当一物体50（例如手指、触控笔或其他适当的物体）按压第一表面210而使第二表面220变形时，检测光122依序穿透弹性膜层200、被物体50反射、再次穿透弹性膜层200及传播至影像检测器130。具体而言，当弹性膜层200被物体50按压时，第一表面210于被按压处A会下凹，进而使被按压处A的倾斜面222变形而紧贴荧幕110。相较于被按压前的倾斜面222会将部分的检测光122反射，此时被按压的倾斜面222由于变形且紧贴荧幕110而不会反射检测光122。如此一来，较多的检测光122便能够穿透弹性膜层200的被按压处A而传播至物体50。接着，物体50将检测光122反射回弹性膜层200。同样地，相较于被按压前的倾斜面222，此时被按压、变形且紧贴荧幕110的倾斜面222则不会反射检测光122，而能使检测光122传播至影像检测器130。如此一来，车用光学式触控装置100便能够根据影像检测器130所检测到的来自被按压处A的检测光122所产生的影像的位置而决定物体50相对于荧幕的位置，以达成触碰位置的判断。影像检测器130例如为电荷耦合元件（chargecoupleddevice,CCD）、互补式金属氧化物半导体感测元件（complementarymetaloxidesemiconductorsensor,CMOSsensor）或其他适当的影像感测器。在本实施例中，第二表面220还包括多个连接面224，每一连接面224连接相邻的两个倾斜面222。此外，在本实施例中，连接面224垂直于第一表面210。这些倾斜面222将经由第一表面210进入弹性膜层200的至少部分环境光60全反射，以使至少部分环境光60经由第一表面210离开弹性 膜层200。举例而言，如图1A所示，当环境光60经由第一表面210进入弹性膜层200并传播至倾斜面222时，若环境光60入射倾斜面222的入射角大于临界角（criticalangle），则倾斜面222将环境光60全反射，例如是将环境光60全反射至第一表面210，并使环境光60经由第一表面210离开弹性膜层200。如此一来，环境光60便不会传播至影像检测器130而干扰影像检测器130检测检测光122的准确性。在本实施例中，环境光60中的红外光便不会传播至影像检测器130而干扰影像检测器130。或者，如图1C所示，另一部分环境光60被倾斜面222全反射后，亦可能被反射至连接面224。接着，环境光60依序穿透连接面224及被相邻的另一倾斜面222折射至第一表面210，并经由第一表面210离开弹性膜层200。如此一来，亦可减少环境光60传播至影像检测器130的机会。再者，环境光在被倾斜面222全反射后，亦可能穿透多个连接面224及相邻的多个倾斜面222，并在被这些连接面224与倾斜面222折射后，返回第一表面210而经由第一表面210离开弹性膜层200，如此亦可减少环境光60传播至影像检测器130的机会。在本实施例的车用光学式触控装置100中，由于弹性膜层200具有倾斜面222可将至少部分从第一表面210入射的环境光60全反射，且使环境光60从第一表面210离开弹性膜层200，因此可有效减少环境光60传播至影像检测器130的光量。如此一来，影像检测器130便能够相对不受环境光60的干扰，而使车用光学式触控装置100对于触碰位置的判断的准确度提升。由于本实施例的车用光学式触控装置100能够有效降低环境光60传播至影像检测器130的光量，因此即使在强环境光60（如日光）下，光学式触控装置100仍然能够正常运作，且正确地判断出物体50的触碰位置。当本实施例的光学式触控装置100中的弹性膜层200符合0.5≦W/P≦1时，便能够有效地降低环境光60传播至影像检测器130的光量，而使光学式触控装置100不受环境光60的影响。另外，影像光束142在经由荧幕110的散射而传播至倾斜面222时，由于是从疏介质（例如空气）进入密介质（即弹性膜层200的材质，例如硅树脂），因此不会发生全反射。所以，影像光束142会穿透弹性膜层200而让使用者可观察到。因此，即使在荧幕110前方设置弹性膜层200，使用 者仍能正常观看荧幕110上的显示画面。如图1C所示，在本实施例中，倾斜面222与荧幕110的夹角α例如为45度，而倾斜面222与连接面224的夹角β例如为45度，但本发明不以此为限。夹角α与夹角β的设计值可依实际使用时环境光60的入射方向而作调整。在本实施例中，第二表面220还包括配置于这些倾斜面222的两侧的接合面230，而弹性膜层200可通过接合面230与荧幕110接合，例如通过黏着剂接合接合面230与荧幕110。如图1D所示，在本实施例中，车用光学式触控装置100的俯视图呈矩形，亦即荧幕为一般的矩形荧幕。然而，在另一实施例中，如图1F，车用光学式触控装置100a的俯视图亦可以呈圆形，而车用光学式触控装置100a的接合面230a则可围绕倾斜面222。或者，车用光学式触控装置100的俯视图亦可呈其他几何形状或任何不规则形状。图2为本发明的另一实施例的车用光学式触控装置的剖面示意图。请参照图2，本实施例的车用光学式触控装置100b与图1A的车用光学式触控装置100类似，而两者的差异如下所述。本实施例的车用光学式触控装置100还包括配置于荧幕110与弹性膜层200之间的一导光单元150。导光单元150具有一面向弹性膜层200的第三表面152、一面向荧幕110的第四表面154及一连接第三表面152与第四表面154的入光面156。在本实施例中，导光单元150配置于荧幕110上，且弹性膜层200配置于第三表面152上。举例而言，弹性膜层200可通过接合面230接合于第三表面152上。检测光源120配置于入光面156旁，且检测光122经由入光面156进入导光单元150中。由于倾斜面222与连接面224所形成的尖端与第三表面152的接触面积有限，因此绝大部分的弹性膜层200与导光单元150之间存在有间隙（例如是空气间隙）。所以，当检测光122经由入光面156进入导光单元150后，大部分的检测光122会不断地被第三表面152与第四表面154全反射而局限于导光单元150中。当物体50按压第一表面210时，被按压处A的倾斜面222朝向第三表面152变形而紧贴第三表面152，以使在导光单元150中的检测光122从倾斜面222紧贴第三表面152的位置（即被按压处A）释出，而经由弹性膜 层200传播至物体50。具体而言，当倾斜面222紧贴第三表面152时，倾斜面222与第三表面152之间的空气间隙便不存在，如此第三表面152对检测光122的全反射效应便会被破坏，因此检测光122便在被按压处A穿透第三表面152与弹性膜层200而传播至物体50。接着，物体50将检测光122反射，而使检测光122依序及透弹性膜层200、导光单元150及荧幕110而传播至影像检测器130。如此一来，影像检测器130便能够检测到被按压处A所传来的检测光122，以供光学式触控装置100b判断被按压处A的位置。本实施例的倾斜面222亦有全反射至少部分环境光60而减少环境光传播至影像检测器130的功效，产生此功效的原因与细节可参照上述实施例，在此不再重述。图3为本发明的又一实施例的荧幕与弹性膜层的剖面示意图。请参照图3，本实施例的光学触控装置与图1A的光学触控装置100类似，而两者的差异如下所述。在本实施例的光学触控装置中，弹性膜层200c的这些倾斜面222c包括多组不同斜率的倾斜面，例如倾斜面2221及倾斜面2222。在本实施例中，所述多组不同斜率的倾斜面222c分别位于第二表面220c的不同区域。举例而言，如图3所示，斜率较小的倾斜面2221位于第二表面220c的左半边，而斜率较大的倾斜面2222位于第二表面220c的右半边。从另一观点来看，倾斜面2221与荧幕110的夹角α1小于倾斜面2222与荧幕110的夹角α2，其中夹角α1例如为30度，而夹角α2例如为45度，但本发明不以此为限。由于本实施例的弹性膜层200c具有位于不同区域的多种不同斜率的倾斜面222c，因此当环境光60照射于弹性膜层200c的不同区域会有不同的入射角时，这些倾斜面222c的多种斜率便能针对具有不同的入射角的环境光60而分别设计成适合这些不同入射角的值。如此一来，可使弹性膜层220c能够全反射更多比例的环境光60。图2中是以两种不同斜率为例，然而在其他实施例中，亦可以采用三种以上的不同斜率。图4为本发明的再一实施例的荧幕与弹性膜层的剖面示意图。请参照图4，本实施例的弹性膜层200d与图3的弹性膜层200c类似，而两者的差异如下所述。在本实施例的光学式触控装置中，弹性膜层200d的多组不同斜率的倾斜面222d（例如倾斜面2223、2224与2225等三组倾斜面222d） 彼此交错排列。举例而言，这些倾斜面2223、2224与2225可在平行于第一表面210的方向上依序重复地出现。当多组不同斜率的倾斜面222d交错排列时，这些倾斜面222d整体而言可适用于从各种不同方向入射的环境光60，而提升光学式触控装置对于环境光的种类的适用性。由于倾斜面2223、2224与2225的斜率不同，因此有可能使得倾斜面2223、2224与2225的宽度彼此不同。此时，倾斜面2223、2224与2225中的任两相邻者的平均宽度与节距的比值则仍落在大于等于0.5且小于等于1的范围内。举例而言，对于相邻的倾斜面2223与2224而言，平均宽度为倾斜面2223的宽度加上倾斜面2224的宽度除以2，而倾斜面2223与2224的节距则为倾斜面2223的中心与倾斜面2224的中心在平行于第一表面210的方向上的距离。在本实施例中，倾斜面2223与荧幕110的夹角α3例如为60度，倾斜面2224与荧幕110的夹角α4例如为40度，而倾斜面2225与荧幕110的夹角α5例如为20度，但本发明不以此为限。此外，在其他实施例中，倾斜面2223、2224与2225的排列顺序亦可以是不同于图4的其他任何排列顺序。或者，倾斜面2223、2224与2225亦可以采用不规则的随机（random）排列方式。图5为本发明的另一实施例的荧幕与弹性膜层的剖面示意图。请参照图5，本实施例的荧幕110e和弹性膜层200e与图3的荧幕110和弹性膜层200c类似，而两者的差异如下所述。在图3的实施例中，荧幕110为平板状荧幕，且弹性膜层200c为平板状膜层。然而，在本实施例中，荧幕110e为弯曲状荧幕，且弹性膜层200e为弯曲状膜层。此时，影像投影单元140（如图1A所示）可在荧幕110e上投射出顺着荧幕110e的曲率的弯曲影像。此外，由于弹性膜层200e是弯曲的，因此即使是平行的环境光入射至弹性膜层200e时亦会产生不同的入射角，而本实施例采用多种不同斜率的倾斜面2221与2222，则可分别针对不同的入射角的环境光而产生良好的全反射效果。图6为本发明的又一实施例的荧幕与弹性膜层的剖面示意图。请参照图6，本实施例的荧幕110f与弹性膜层200f和图1的荧幕110与弹性膜层200类似，而两者的差异如下所述。在本实施例中，荧幕110f为弯曲状荧幕，且弹性膜层200f为弯曲状膜层。在图5中，弹性膜层200e是在倾斜面222c的排列方向上弯曲，而在图6中，弹性膜层200f则是在倾斜面222的 延伸方向上弯曲。然而，在其他实施例中，弹性膜层亦可以在不同于倾斜面的延伸方向且不于倾斜面的排列方向的方向上弯曲。此外，图1E的弹性膜层200’、图3的弹性膜层200c、图4的弹性膜层200d、图5的弹性膜层200e与荧幕110e及图6的弹性膜层200f与荧幕110f亦可应用于图2的具有导光单元150的实施例中。当弹性膜层200e与荧幕110e应用于图2的具有导光单元150的实施例中时，或当弹性膜层200f与荧幕110f应用于图2的具有导光单元150的实施例中时，导光单元150亦可采用随着荧幕110e或110f弯曲的导光板。图7为上述各种形式的车用光学触控装置应用于汽车车舱内示意图。综上所述，本发明的实施例的车用光学式触控装置可实现下列优点的至少其一。在本发明的实施例的车用光学式触控装置中，由于弹性膜层具有倾斜面以将部分从第一表面入射的环境光全反射，且使环境光从第一表面离开弹性膜层，因此可有效减少环境光传播至影像检测器的光量。如此一来，影像检测器便能够不受环境光的干扰，而使光学式触控装置对于触碰位置的判断的准确度提升。但以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即依据本发明权利要求及发明说明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。另外本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所揭露的全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件搜寻之用，并非用来限制本发明的权利范围。另外，说明书中提及的第一表面、第二表面等用语，仅用以表示元件的名称，并非用来限制元件数量上的上限或下限。