使用者输入系统及其光学波板组件的制作方法

本发明涉及一种使用者输入系统，尤其涉及一种以读取装置与电子装置互动的使用者输入系统及其光学波板组件。

背景技术

近年来随着科技不断地进步，电子装置的功能越来越强大，而人们对电子装置的依赖性亦逐渐增加。其中，在电子装置逐渐朝向人性化及功能性佳的发展趋势下，具有触摸屏(touchscreen)的电子装置更是受到一般大众的喜爱。在电容式触摸屏上，使用者可通过手指、电容触控专用笔或电磁感应笔来进行互动操作，其中电容触控专用笔或电磁感应笔必须与触控组件上的感应电容结构进行电性交互作用才能具有输入操作的功能，因此电容触控专用笔或电磁感应笔并无法在无电源供应或非电性书写界面上进行书写以达数字化记录及传送效果。

技术实现要素：

本发明提供了一种使用者输入系统及其光学波板组件，可在有光源但不供电的情况下进行数字化书写与纪录。

本发明所提供的使用者输入系统包括光学波板组件及读取装置。光学波板组件包含相位波板及相位延迟层，相位延迟层设置于相位波板的至少一表面，相位延迟层包含一编码图案，且编码图案包含坐标信息，通过具编码图案的相位延迟层，光学波板组件将入射光转换为具有第一偏振型态的第一偏振光及具有第二偏振型态的第二偏振光的至少其中一种，其中第一偏振型态及第二偏振型态不相同。读取装置供于光学波板组件上作动，感测第一偏振光的有无，以分析编码图案的亮度的变化分布，并进行解码以获取所述坐标信息。

本发明所提供的光学波板组件，应用于一使用者输入系统中，光学波板组件包括相位波板及相位延迟层，相位延迟层设置于相位波板的至少一表面，相位延迟层包含一编码图案，且编码图案包含一坐标信息，通过相位延迟层，光学波板组件将入射光转换为具有第一偏振型态的第一偏振光及具有第二偏振型态的第二偏振光的至少其中一种，其中第一偏振型态及第二偏振型态不相同。

在本发明的一实施例中，上述的第一偏振型态及第二偏振型态选自垂直线偏振、水平线偏振、左旋圆偏振及右旋圆偏振其中一种。

在本发明的一实施例中，上述的读取装置包含偏振光选择器、影像传感器及微处理模块。偏振光选择器允许具有第一偏振型态的第一偏振光通过；影像传感器感测第一偏振光的有无而输出至少一个具亮暗强度分布的亮暗分布图样影像；微处理模块与影像传感器电性连接，用以分析亮暗分布图样影像，并进行解码以获取所述坐标信息。

在本发明的一实施例中，上述的读取装置更包含一光源模块，设置于偏振光选择器一侧，光源模块发射光束作为入射光。于一实施例中，光束先通过偏振光选择器后，再作为入射光入射至光学波板组件。

在本发明的一实施例中，上述的光学波板组件设置于显示装置的显示表面，由显示装置透出的光作为入射光。

在本发明的一实施例中，上述的相位延迟层包含多个镂空区域，编码图案由多个镂空区域或者非镂空区域所构成。

在本发明的一实施例中，上述的编码图案包含多个图案单元，图案单元的形状为单一种几何图样或者多种几何图样的混合。

在本发明的一实施例中，上述的相位波板选自二分之一波长波板及四分之一波长波板其中一种，且上述的相位延迟层选自二分之一相位延迟波板及四分之一相位延迟波板其中一种。

在本发明的一实施例中，上述的入射光通过相位波板成为第一偏振光，入射光通过相位波板及相位延迟层成为第二偏振光。

在本发明的一实施例中，上述的入射光通过相位波板及相位延迟层成为第一偏振光，入射光通过相位波板成为第二偏振光。

本发明采用将相位延迟层进行坐标图样化编码，使经光学波板组件透射或反射的光具有两种偏振型态的偏振光，读取装置选择允许其中一种偏振型态的偏振光进入，并感测偏振光的有无，以分析亮暗分布图样影像的亮度变化分布，并进行解码以获取坐标信息，进而取得进行电子书写与触控操作时所需的平面坐标信息。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图,详细说明如下。

附图说明

图1是本发明一实施例使用者输入系统的示意图。

图2是本发明一第一实施例的读取装置示意图。

图3是本发明一实施例使用者输入系统设置于显示装置示意图。

图4是本发明一第二实施例的读取装置示意图。

图5a及图5b分别是不同偏振型态的入射光进入本发明一第一实施例光学波板组件的示意图。

图6a及图6b分别是不同偏振型态的入射光进入本发明一第二实施例光学波板组件的示意图。

图7a及图7b分别是不同偏振型态的入射光进入本发明一第三实施例光学波板组件的示意图。

具体实施方式

图1是本发明一实施例使用者输入系统的示意图，如图所示，使用者输入系统10包含光学波板组件12及读取装置14，光学波板组件12包含相位波板16及相位延迟层18，相位波板16具有相对的第一表面161及第二表面162，相位延迟层18设置于第一表面161及第二表面162其中一面或二者，在图1所示的实施例中，相位延迟层18设置于第一表面161。相位延迟层18包含一编码图案18a，且编码图案18a包含坐标信息。举例而言，编码图案18a可为多个图案单元，图案单元的形状为单一种几何图样或者多种几何图样的混合，图案单元于相位波板16上的方位分布由一坐标编码方式所决定。当入射光li入射至光学波板组件12，光学波板组件12依据相位延迟层18，将入射光li转换为具有第一偏振型态的第一偏振光l1及具有第二偏振型态的第二偏振光l2的至少其中一种，其中第一偏振型态及第二偏振型态不相同。读取装置14用于在光学波板组件12上作动，例如滑动或移动，读取装置14于作动时会感测第一偏振光l1的有无，以分析移动路径上的亮度的变化分布，对其所得到的亮暗分布图样影像进行解码来分析所处的坐标信息，藉以取得读取装置14的移动路线。

于一实施例中，如图1所示，相位延迟层18包含多个镂空区域181，编码图案18a例如为多个非镂空区域所定义(如图1所示)，惟不限于此，在其他的实施例中，编码图案亦可由多个镂空区域181所定义。于一实施例中，因相位延迟层18具有编码图案18a及镂空区域181，当入射光li进入光学波板组件12时，会因有无受到相位延迟层18的相位改变而分别转换为具有第一偏振型态的第一偏振光l1及具有第二偏振型态的第二偏振光l2，第一偏振型态例如为线偏振，第二偏振型态例如为圆偏振。举例而言，若入射光li通过相位波板16及编码图案18a，则入射光被转换具线偏振态的为第一偏振光l1，若入射光li只通过相位波板16(以及相位延迟层18的镂空区域)，则入射光li被相位波板16转换为具圆偏振态的第二偏振光l2。

接续上述说明，如图2所示，读取装置14包含偏振光选择器20、影像传感器22及微处理模块24。偏振光选择器20允许第一偏振光l1与第二偏振光l2的其中一种通过，于一实施例中，偏振光选择器20允取具有第一偏振型态的第一偏振光l1通过，惟不限于此，于另一实施例中，偏振光选择器20选择允取具有第二偏振型态的第二偏振光l2通过；影像传感器22感测来自偏振光选择器20的第一偏振光l1的有无输出至少一个亮暗分布图样影像，此亮暗分布图样影像与相位延迟层18的编码图案定义直接相关。微处理模块24与影像传感器22电性连接，用以分析多个第一影像及多个第二影像，并进行解码以获取坐标信息。

举例说明，当读取装置14于光学波板组件12上作动时，若经过的区域具有第一偏振光l1射出，则偏振光选择器20允许第一偏振光l1通过且被影像传感器22感测到；若读取装置14经过的区域具有第二偏振光l2射出，则因偏振光选择器20不允许第二偏振光l2通过，影像传感器22无感测到光线。如此，随着读取装置14持续在光学波板组件12上作动，则影像传感器22输出亮暗分布图样影像。微处理模块24接收亮暗分布图样影像信号，此亮暗分布图样影像与编码图案相关，微处理模块24并经由分析编码图案亮度的变化分布信号且进行解码来了解所处座标信息，从而演算得知读取装置14点击或书写移动时路线的坐标变化。

于一实施例中，读取装置14的外观以具有一握持部者较佳，例如读取装置14为呈笔型，具有一接触端141，用以抵靠或邻近光学波板组件12，且可让使用者以习惯的书写动作与光学波板组件12互动。为了保护光学波板组件12，可涂覆一保护层(图中未示)于其上，保护层可具备硬化、抗刮、防污等功能。于一实施例中，亦可于光学波板组件12上设置一保护盖(图中未示)。

接续上述说明，于一实施例中，如图3所示，光学波板组件12例如是贴附于一显示装置26的显示表面261上，由显示装置26透出的光作为入射至光学波板组件12的入射光li，其中，由于相位延迟层18具有编码图案18a，因此入射光li经光学组件12转换后会在不同位置射出第一偏振光l1或者第二偏振光l2。

于另一实施例中，如图4所示，读取装置14a更包含光源模块28，以利用光源模块28发射的光束作为入射至光学波板组件12的入射光li，随着读取装置14a在光学波板组件12上作动，光学模块28所射出的入射光li依据编码图案18a而以第一偏振光l1或第二偏振光l2被反射至读取装置14a。其中，光源模块28设置于偏振光选择器20一侧，于一实施例中，光源模块28发射的光束通过偏振光选择器20，以转换为例如具第一偏振型态的光后再作为入射光li进入光学波板组件12。

于一实施例中，上述的相位波板16选自二分之一波长波板及四分之一波长波板的其中一种，且相位延迟层18选自二分之一相位延迟波板及四分之一相位延迟波板其中一种，光学波板组件12依据不同的相位波板16及不同的相位延迟层18的组合而使得第一偏振型态及第二偏振型态可为直线偏振及圆偏振，直线偏振又可分为p偏振及s偏振，圆偏振又可分为左旋圆偏振及右旋圆偏振。在本发明中，虽然以光学波板组件12包含相位波板16及相位延迟层18加以说明，但可以理解的，相位波板也为一种相位延迟层，因此于其他实施例中，光学波板组件12包含多层相位延迟层，且其中一个相位延迟层具有编码图案。

图5a及图5b分别是不同偏振型态的入射光进入本发明一第一实施例光学波板组件的示意图，其中光学波板组件12a包含四分之一波长波板16q及四分之一相位延迟波板18q。若以p偏振光lp作为入射光，如图5a所示，当p偏振光lp只通过四分之一波长波板16q，则被转换为左旋圆偏振光lt或右旋圆偏振光lr(图5a中虽以左旋圆偏振光lt为例，但不限于此)，当p偏振光lp通过四分之一波长波板16q及四分之一相位延迟波板18q，则被转换为s偏振光ls。若以左旋圆偏振光lt作为入射光，如图5b所示，当左旋圆偏振光lt只通过四分之一波长波板16q，则被转换为p偏振光lp，当左旋圆偏振光lt通过四分之一波长波板16q及四分之一相位延迟波板18q，则被转换为右旋圆偏振光lr。其中，p偏振光与s偏振光的电场振动方向互相垂直。可以理解地，于另一实施例中，可以右旋圆偏振光lr作为入射光，此时通过四分之一波长波板16q被转换为s偏振光ls，通过四分之一波长波板16q及四分之一相位延迟波板18q被转换为左旋圆偏振光lt。

图6a及图6b分别是不同偏振型态的入射光进入本发明一第二实施例光学波板组件的示意图，其中光学波板组件12b包含二分之一波长波板16h及二分之一相位延迟波板18h。若以p偏振光lp作为入射光，如图6a所示，则因光学波板组件12b的编码图案配置而可转换为s偏振光ls及p偏振光lp。若以左旋圆偏振光lt作为入射光，如图6b所示，则因光学波板组件12b的编码图案配置而可转换为右旋圆偏振光lr及左旋圆偏振光lt。于另一实施例中，亦可以右旋圆偏振光lr作为入射光。

图7a及图7b分别是不同偏振型态的入射光进入本发明一第三实施例光学波板组件的示意图，其中光学波板组件12c包含四分之一波长波板16q及二分之一相位延迟波板18h。若以p偏振光lp作为入射光，如图7a所示，则因光学波板组件12c的编码图案配置而可转换为左旋圆偏振光lt及右旋圆偏振光lr。若以左旋圆偏振光lt作为入射光，如图7b所示，则因光学波板组件12c的编码图案配置而可转换为p偏振光lp及s偏振光ls。于另一实施例中，亦可以右旋圆偏振光lr作为入射光。

由上述可知，由光学波板组件12a/12b/12c透射或反射的光具有两种不同的偏振型态，如图1及图2所示，而读取装置14的偏振光选择器20可依据预设而允许其中一种偏振型态的偏振光进入，进而被影像传感器22感测到。例如偏振光选择器20可选择允许p偏振光、s偏振光、左旋圆偏振光及右旋圆偏振光其中一种进入。

于一实施例中，读取装置14的微处理模块24包含通信界面(图中未示)，用以将坐标信息传送至一外部电子装置(图中未示)；于一实施例中，通信界面为一无线通信模块。可以理解的是，读取装置14未与外部电子装置连接时，读取装置14可将获得的编码信息储存于内建存储器中，待读取装置14与外部电子装置连接时，再将所储存的编码信息传送到外部电子装置。上述读取装置14更包含一压力传感器(图中未示)，以感测读取装置14的接触端141接触到光学波板组件12上的保护层或保护盖所导致的压力的变化。

在本发明实施例中，通过将相位延迟层进行坐标图样化编码，使经光学波板组件透射或反射的光依据相位延迟层而具有两种偏振型态的偏振光，读取装置选择允许其中一种偏振型态的光进入，并因有、无偏振光进入而产生亮暗对比度高的亮暗分布图样影像，随着读取装置持续在光学波板组件上进行输入，亮暗分布图样影像的编码图案持续被解码，从而获得代表的坐标信息变化，达成进行电子书写与触控操作时所需的平面坐标信息。此种使用者输入系统仅需有光源即可进行互动运作，因此在触控接口无电源供应下，利用读取装置仍可进行触控输入操作，具有实用性高的优点。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。