导光模块及其相关光侦测装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种导光模块，包括导光板以及光反射结构。所述导光板自侧边接收光线，以使所述光线能在所述导光板内传递。所述导光板包括出光面与所述底部，分别位在所述导光板的两个不同端面。所述光反射结构用来破坏所述导光板的全反射，以将所述光线自所述出光面导出所述导光板。所述光反射结构包括有第一反射层，形成在所述导光板的底面，以及第二反射层，形成在所述第一反射层的上方。本发明的导光模块除了提供均匀背光的功能外，还可作为光侦测装置的感应组件，有效排除反射光信号穿越多个光反射结构所造成的光斑干扰，达到高侦测准确性的目的。
【专利说明】导光模块及其相关光侦测装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种导光模块及其相关光侦测装置，特别是有关一种减少干扰信号以提高侦测准确度的导光模块及其相关光侦测装置。
【背景技术】
[0002]导光板是背光模块中扮演光导引媒介的关键组件，应用在侧光型背光模块可导引光线方向，用以提高面板的光辉度及控制亮度均匀。传统的侧入式导光板将发光单元摆放在其侧边，发光单元所输出的光线自侧边进入导光板后会可利用全反射原理传递至导光板的远程。导光板的底面会印制有多个反射扩散点，可用来破换光线在导光板内部的全反射，进而将光线导引至导光板的上方以透出导光板。光辉度及亮度是否均匀对应在反射扩散点的尺寸与排列方式。然而传统的侧入式导光板仅使用在背光模块中，而未有其它类型的应用。若能设计出一种应用导光板作为光学式动作感应的基材，并具有高灵敏度与准确性的侦测装置，即为现今相关光学产业的重点发展目标。
【发明内容】
[0003]本发明是提供一种减少干扰信号以提高侦测准确度的导光模块及其相关光侦测
>J-U ρ?α装直。
[0004]基于上述目的，本发明公开一种导光模块，包括导光板以及光反射结构。所述导光板自其侧边接收光线，以使所述光线能在所述导光板内传递，所述导光板包括出光面与底部，分别位在所述导光板的不同端面。所述光反射结构设置在所述导光板的所述底部，用来破坏所述导光板的全反射以将所述光线自所述出光面导出所述导光板。所述光反射结构包括第一反射层以及第二反射 层。所述第一反射层形成在所述导光板的底面，所述第一反射层部分吸收所述光线。所述第二反射层形成在所述第一反射层的上方。所述光线利用所述第二反射层以透出所述导光板的所述出光面，其中所述第二反射层位在所述第一反射层与所述导光板之间。
[0005]基于上述目的，本发明公开还一种光侦测装置，包括发光单元，导光模块，以及光侦测器。所述发光单元设置在所述导光模块的旁侧。所述导光模块包括导光板以及光反射结构。所述发光单元自所述导光板的侧边输入光线，以使所述光线能在所述导光板内传递。所述导光板包括出光面与底部，分别位在所述导光板的两不同端面。所述光反射结构设置在所述导光板的所述底部，用来破坏所述导光板的全反射以将所述光线自所述出光面导出所述导光板。所述光反射结构包括第一反射层以及第二反射层。所述第一反射层形成在所述导光板的底面，用来部分吸收所述光线。所述第二反射层形成在所述第一反射层的上方。所述光线利用所述第二反射层以透出所述导光板的所述出光面，其中所述第二反射层位在所述第一反射层与所述导光板之间。所述光侦测器位在所述导光板的下方，用来接收外部物体放置在所述出光面所产生的反射光信号。
[0006]根据上述技术方案，本发明的导光模块的光反射结构由不同反射率的反射层所组成。位在上方的反射层用来破坏导光板的全反射，以使光线由导光板的正面射出；位在下方的反射层具有较低的反射率与较宽大的尺寸，用来吸收光线以避免光侦测器清楚地捕捉到光反射结构的图像而产生光斑。因此本发明的导光模块除了传统的改变光线方向以提供均匀背光的功能外，还可作为光侦测装置的感应组件，设置在导光板下方的光侦测器可精准地捕捉到在导光板上方的外部物体的移动轨迹，并可有效排除反射光信号穿越多个光反射结构所造成的光斑干扰，达到高侦测准确性的目的。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1为本发明实施例的光控设备的示意图。
[0008]图2为本发明实施例的光控设备的结构剖视图。
[0009]图3为本发明实施例的光侦测装置的部分放大示意图。
[0010]图4为本发明实施例的发光单元、第一反射层与光侦测器的光波段范围比较图。
[0011]其中，附图标记说明如下:
[0012]10 光控设备 12壳体
[0013]14 光侦测装置 16发光单元
[0014]18 导光模块 20光侦测器
[0015]22 滤光组件 24控制器
[0016]26 导光板261出光面
[0017]263 底部28光反射结构
[0018]30 第一反射层 32第二反射层
[0019]34 桥接层Hl宽度
[0020]H2 宽度W1光线波段
[0021]W2 反射波段 W2cente中心反射波段
[0022]W3 反应波长
【具体实施方式】
[0023]请参阅图1与图2，图1为本发明实施例的光控设备10的示意图，图2为本发明实施例的光控设备10的结构剖视图。光控设备10可包括有壳体12与光侦测装置14。壳体12用来包覆保护光控设备10的多个电子组件，例如电路板、处理器、传输线等。光侦测装置14设置在壳体12的表面，使用者可利用光反射及光遮蔽等特性，使用光侦测装置14控制光控设备10内部电子组件的操作。光控设备10可为光学鼠标，触控面板等。
[0024]光侦测装置14包括有发光单元16、导光模块18、光侦测器20、滤光组件22以及控制器24。发光单元16设置在导光模块18的旁侧。发光单元16可以为发光二极管，用来提供稳定均匀的光线，如图2所示的箭头标号。导光模块18包括有导光板26与多个光反射结构28。导光板26可为侧入式导光板,因此发光单兀16自导光板26的侧边输入光线,并且光线可在导光板26内部传递。导光板26包括出光面261与底部263,分别位在导光板26的两相对端面。各光反射结构28皆设置在导光板26的底部263,用来破坏导光板26的全反射，以使光线可自出光面261导出导光板26。一般来说,多个光反射结构28可以数组方式均匀分布在底部263，图2仅绘出部分的光反射结构28，实际应用态样并不以此为限。举例而言，部分或者全部光反射结构28可设置在导光板26的底部内面，这样的设置并不会影响导光板26的功能。导光板26的设置范围可包括光控设备10的左右两侧，俾使使用者放置全部手指时，皆能被光侦测装置14所侦测。
[0025]此外，光侦测器20可位在壳体12内部的适当区域，其设置重点在在光侦测器20的视野范围(field-of-view)能够涵盖导光板26上所欲进行侦测的区域。举例来说，光侦测器20可位在壳体12后方，将视野范围朝向前方，以涵盖导光板26 ;又或者光侦测器20可位在壳体12内，并且在导光板26下方，光侦测器20将其视野范围朝向上方，以涵盖导光板26 ;又或者可设置一个以上的光侦测器20，藉此可使用单一视野范围较小，但能增加整体视野范围的光侦测器20。在以下实施例中，以光侦测器20位在导光板26的下方进行举例说明。
[0026]如前所述，当一个外部物体放置在导光板26的出光面261时,光侦测器20可接收到因外部物体所产生的反射光信号，此时电连接在光侦测器20的控制器24便可读取光侦测器20的侦测结果(其相应在反射光信号)，判断外部物体位在导光板26的何处位置及其相应动作，例如点击次数、点击频率或点击位置，以输出相对应的控制信号，驱动光控设备10内部电子组件的操作。滤光组件22可为一个选择性配置的构件，其设置在导光板26与光侦测器20之间。为了避免发光单元16所输出光线的波段没有对应到光侦测器20的反应波长而造成侦测结果异常，光侦测装置14可应用滤光组件22来滤除光线的多余波段，以使光侦测器20可依据其反应波长读取到无干扰杂质的信息。
[0027]请参阅图3，图3为本发明实施例的光侦测装置14的部分放大示意图。如图3所不，光反射结构28可包括有第一反射层30与第二反射层32。第一反射层30形成在导光板26的底面，即底部263的外表面，并且第二反射层32形成在第一反射层30的上方。光线照射到光反射结构28时，由于第一反射层30的光反射率可小于第二反射层32的光反射率，举例来说，第一反射层30的光反射率可低于百分之二十，因此第一反射层30会吸收掉部分的光线，避免将来自发光单元16的光线直接导引至光侦测器20 ;另一方面，第二反射层32可将光线向上反射以透出导光板26的出光面261,故光反射结构28的底层(第一反射层30)的光敏度较低，其利用顶层(第二反射层32)将光线向上反射，藉此防止光侦测器20捕捉到光反射结构28的斑点图像而造成图像处理异常。
[0028]如图3所示，第二反射层32位在第一反射层30与导光板26之间，并且第一反射层30的宽度H I可略大于或等于第二反射层32的宽度H2，这样一来，突出第二反射层32的两端的部分第一反射层30不但可阻挡光线被第二反射层32向下反射进入壳体内部而导引至光侦测器20，更可有效地将光线向上反射以透出导光板26的出光面261，降低光反射结构28在光侦测器20的拍摄图像中形成光斑点的机率。除此之外，光反射结构28还可选择性包括桥接层34，设置在第一反射层30及第二反射层32之间。光反射结构28可使用适当材质所组成的桥接层34，以提高第一反射层30与第二反射层32的接合强度。桥接层34还可用来增加光反射结构28的总厚度，利用桥接层34本身的折射率来改变光反射结构28的光线出射及入射角度。
[0029]值得一提的是，导光模块18的光反射结构28的制作方式可包括印刷式与非印刷式。印刷式方法在导光板26完成外型加工后，以油墨印刷技术将光反射结构28印在导光板26上(例如:底部263的外表面)，因此第一反射层30与第二反射层32可分别为油墨网点，意即具有不同光反射率的色彩涂料层，其颜色及材质均不设限。非印刷式方法在导光板26制作时，直接以加工成型方式将光反射结构28形成在导光板26上(例如:底部263的内面)，其还可区分为化学蚀刻(Etching)技术、精密机械刻画(V_cut)技术、光微影(stamper)技术或内部扩散技术，因此第一反射层30与第二反射层32可能为微蚀刻层或不同材质所组成的光反射层，凡可使第一反射层30的光反射率小于第二反射层32的光反射率的材料皆适于应用在本发明的光反射结构28。还一方面，第一反射层设置的主要目的在阻挡光线被第二反射层向下反射到壳体内部，因此第一反射层的设置重点在能够涵盖部分第二反射层的周缘区域。
[0030]此外，发光单元16所输出光线的波段W1可对应在第一反射层30的反射波段W2，并且光侦测器20的反应波长W3介于第一反射层30的反射波段W2范围内，但不重迭第一反射层30的中心反射波段W2_tOT。请参阅图4，图4为本发明实施例的发光单元16、第一反射层30与光侦测器20的光波段范围比较图。发光单元16可为雷射二极管，其波段W1的范围较窄，例如发光单元16可发出红外光；第一反射层30可利用颜色或材质制作出波段相近的单元，例如红色颜料涂层，其反射波段W2的范围相对波段W1较宽，并且中心反射波段W2_tOT位在光强度最高的区域；光侦测器20的反应波长W3优选地需避开反射波段W2的波峰(中心反射波段W2_te)，而又位在反射波段W2的范围内。这样一来，第一反射层30便可大幅吸收发光单兀16所输出的光线以降低反射率,并且光侦测器20对第一反射层30的光敏度低，但仍可有效捕捉到发光单元16所输出的光线。
[0031]综上所述，本发明将导光板26应用在光侦测装置14的感应组件。导光板26的底部263可形成多个以数组方式排列的光反射结构28，各光反射结构28由双反射层所组成。光侦测装置14启动时，位在下方的第一反射层30用来吸收光线，以避免光侦测器20捕捉到来自第一反射层30的反射光线；位在上方的第二反射层32则具有较佳反射率，用来破坏导光板26的全反射，将光线向上导引以经由出光面261透出导光板26，藉此可减少光反射结构28在光侦测器20的撷取图像中产生的干扰反应。其中光侦测器20的像素尺寸还可设计为大于光反射结构28的尺寸，例如光侦测器20的像素尺寸可选择性为光反射结构28的尺寸的三倍。通过上述尺寸的设计规划，也具有减少光反射结构28对光侦测器20造成干扰的功效。
[0032]使用者欲操作光控设备10时，可将外部物体，例如手指或触控笔，在导光板26的出光面261上晃动。随着外部物体在出光面261上方移动,通过光反射结构28导出导光板26的光线被外部物体阻断便会产生相应的反射光信号。反射光信号向下传输，并穿越导光板26至光侦测器20。因此控制器24即可依据光侦测器20的侦测结果，例如手指在导光板26上的位置、移动的曲线或停留的时间等等，输出控制信号，以指示光控设备10执行相应的程序或发出相应的指令。
[0033]相较现有技术，本发明的导光模块的光反射结构由不同反射率的反射层所组成。位在上方的反射层用来破坏导光板的全反射，以使光线由导光板的正面射出；位在下方的反射层具有较低的反射率与较宽大的尺寸，用来吸收光线以避免光侦测器清楚地捕捉到光反射结构的图像而产生光斑。因此本发明的导光模块除了传统的改变光线方向以提供均匀背光的功能外，还可作为光侦测装置的感应组件，设置在导光板下方的光侦测器可精准地捕捉到在导光板上方的外部物体的移动轨迹，并可有效排除反射光信号穿越多个光反射结构所造成的光斑干扰，达到高侦测准确性的目的。
[0034]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种导光模块，包括: 导光板，所述导光板自其侧边接收光线，以使所述光线能在所述导光板内传递，所述导光板包括出光面与底部，分别位在所述导光板的不同端面；以及所述导光模块的特征在于还包括: 光反射结构，设置在所述导光板的所述底部，用来破坏所述导光板的全反射以将所述光线自所述出光面导出所述导光板，所述光反射结构包括: 第一反射层，形成在所述导光板的底面，所述第一反射层部分吸收所述光线；以及第二反射层，形成在所述第一反射层的上方，所述光线利用所述第二反射层以透出所述导光板的所述出光面，其中所述第二反射层位在所述第一反射层与所述导光板之间。
2.如权利要求1所述的导光模块，其特征在于，所述第一反射层的光反射率小于所述第二反射层的光反射率。
3.如权利要求1或2所述的导光模块,其特征在于,所述第一反射层的光反射率低于百分之二十。
4.如权利要求1所述的导光模块，其特征在于，所述第一反射层的宽度大于所述第二反射层的宽度，所述光线利用突出所述第二反射层的部分所述第一反射层，以反射透出所述导光板的所述出光面。
5.如权利要求1所述的导光模块，其特征在于，所述第一反射层涵盖部分第二反射层的周缘区域。
6.如权利要求1所述的导光模块，其特征在于`，所述第一反射层与所述第二反射层分别为具有不同反射率的色彩涂料层、微蚀刻层、或由不同材质所组成的光反射层。`
7.如权利要求1或6所述的导光模块，其特征在于，所述第一反射层与所述第二反射层以油墨印刷方式或加工成型方式形成所述导光板上。
8.如权利要求1所述的导光模块，其特征在于，所述光反射结构还包括桥接层，设置在所述第一反射层与所述第二反射层之间。
9.一种光侦测装置，包括: 发光单元； 导光模块，所述发光单元设置在所述导光模块的旁侧，所述导光模块包括有: 导光板，所述发光单元自所述导光板的侧边输入光线，以使所述光线能在所述导光板内传递，所述导光板包括出光面与底部，分别位在所述导光板的两不同端面；以及所述导光模块的特征在于还包括: 光反射结构，设置在所述导光板的所述底部，用来破坏所述导光板的全反射以将所述光线自所述出光面导出所述导光板，所述光反射结构包括: 第一反射层，形成在所述导光板的底面，所述第一反射层部分吸收所述光线；以及第二反射层，形成在所述第一反射层的上方，所述光线利用所述第二反射层以透出所述导光板的所述出光面，其中所述第二反射层位在所述第一反射层与所述导光板之间；以及 光侦测器，位在所述导光板的下方，所述光侦测器接收外部物体放置在所述出光面所产生的反射光信号。
10.如权利要求9所述的光侦测装置，其特征在于，所述第一反射层的光反射率小于所述第二反射层的光反射率。
11.如权利要求9或10所述的光侦测装置，其特征在于，所述第一反射层的光反射率低于百分之二十。
12.如权利要求9所述的光侦测装置，其特征在于，所述第一反射层的宽度大于所述第二反射层的宽度，所述光线利用突出所述第二反射层的部分所述第一反射层，以反射透出所述导光板的所述出光面。
13.如权利要求9所述的光侦测装置模块，其特征在于，所述第一反射层涵盖部分第二反射层的周缘区域。
14.如权利要求9所述的光侦测装置，其特征在于，所述第一反射层与所述第二反射层分别为具有不同反射率的色彩涂料层、微蚀刻层、或由不同材质所组成的光反射层。
15.如权利要求9或14所述的光侦测装置，其特征在于，所述第一反射层与所述第二反射层以油墨印刷方式或加工成型方式形成所述导光板上。
16.如权利要求9所述的光侦测装置，其特征在于，所述光反射结构还包括桥接层，设置在所述第一反射层与所述第二反射层之间。
17.如权利要求9所述的光侦测装置，其特征在于，所述光侦测器的反应波长不重迭所述第一反射层的中心反射波段。
18.如权利要求17所述的光侦测装置，其特征在于，所述第一反射层的反射波段对应所述光线的波段。
19.如权利要求9所 述的光侦测装置，其特征在于，所述光侦测器的像素尺寸大于所述光反射结构的尺寸。
20.如权利要求19所述的光侦测装置，其特征在于，所述光侦测器的所述像素尺寸相对所述光反射结构的所述尺寸的比例大于三。
21.如权利要求9所述的光侦测装置，其特征在于，所述光侦测装置还包括有滤光组件，设置在所述导光板与所述光侦测器之间，所述滤光组件依据所述光侦测器的反应波长滤除所述光线的部分波段。
22.如权利要求9所述的光侦测装置，其特征在于，所述光侦测装置还包括控制器，电连接所述光侦测器，所述控制器依据所述光侦测器的侦测结果判读所述外部物体的位置，以输出相对应的控制信号。
23.如权利要求9所述的光侦测装置，用于光控设备，其特征在于，所述导光板涵盖所述光控设备的左右两侧。
【文档编号】F21V13/02GK103453449SQ201210183021
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2012年6月4日 优先权日:2012年6月4日
【发明者】刘恬嘉, 陈晖暄 申请人:原相科技股份有限公司