CN102063220B - 光学触控模块 - Google Patents

Abstract

一种光学触控模块，包括一显示面板，一光学传感元件以及一发光单元。光学传感元件设置在显示面板的一角落，发光单元设置在光学传感元件上，包括一发光元件以及一补偿元件。发光元件朝一第一方向发射一具一第一光线强度的光线以及朝一第二方向发射一具一第二光线强度的光线，第一光线强度大于第二光线强度。补偿元件设置在发光元件的一侧，其中当光线穿过补偿元件后，第二光线强度增加。

Description

光学触控模块

技术领域

本发明关于一种电子装置及其光学触控模块。

背景技术

参见图1，传统的光学触控模块1包括一显示面板10、一反光单元20、两个光学传感元件30以及两个发光单元40。反光单元20围绕设置在显示面板10的三个侧边，两个光学传感元件30分别设置在显示面板10上部分的两个相邻的角落，而两个发光单元40则分别设置在两个光学传感元件30上。

发光单元40发出的光线借由反光单元20将光线反射进入光学传感元件30，当使用者触碰显示面板10某一位置时，会遮断朝该位置的光线路径，使朝该位置的光线无法反射回光学传感元件30，因而在光学传感元件30中产生对应的暗点，进而，光学触控模块1得以根据暗点信息反推出该位置的座标。

然而，由于光线路径长短不一，导致光线强度以及衰退程度不一，光线路径越长，光线衰退程度越大致光线强度越小。因此光学传感元件30所接收的反射光线的光线强度亦不相同。举例来说，请参考图1，对于左上方的发光单元40来说，A点相对于B点的光学路径较长，光线强度衰退程度较B点大，因此光线到达A点时的光线强度较小；相同地，光线经由反光单元20将反射进入光学传感元件30的路径亦不相同。上述问题将导致光学传感元件30所接收的在不同位置的反射光线其光线强度产生显著的落差。此外，除了光学路径长短的问题，如图2所示，一般发光单元40的光源分布为Lambertian型态，其中X显示X方向上的光源分布，而Y显示Y方向上的光源分布，发光单元40的光源分布会因角度不同而有所差别，与光轴X3(如图2显示“180度”的方向)夹角越大，所发出的光线强度越小。请参考图1，对于左上方的发光单元40来说，朝A点所发出的光线与光轴X3的夹角α1较朝B点所发出的光线与光轴的夹角α2小，因此朝A点所发出的光线强度相对较朝B点所发出的光线强度高。只是，如果考虑光学路径距离所产生的影响(A点较B点距离发光单元40较远)以及反光单元20反射率的不同，光线到达A点的光线强度仍可能小于光线到达B点的光线强度。

无论是因光学路径或因发光单元40的光源分布，导致光学传感元件30所接收的在不同位置的反射光线其光线强度产生具显著落差的结果将导致光学传感元件30容易判断错误；亦即无法辨识究竟是因触控位置所导致的暗点或因光线路径较长的光线反射回光学传感元件30所产生的暗点。

发明内容

本发明提供一种光学触控模块。光学触控模块包括一显示面板，一光学传感元件以及一发光单元。光学传感元件设置在显示面板的一角落，发光单元设置在光学传感元件上，包括一发光元件以及一补偿元件。发光元件朝一第一方向发射一具一第一光线强度的光线以及朝一第二方向发射一具一第二光线强度的光线，第一光线强度大于第二光线强度。补偿元件设置在发光元件的一侧，其中当光线穿过补偿元件后，第二光线强度增加。

为使本发明的上述及其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举一具体的优选实施例，并配合附图做详细说明。

附图说明

图1为传统的光学触控模块的示意图；

图2显示传统光学触控模块的光源分布图；

图3为本发明的光学触控模块的第一实施例的示意图；

图4A为显示第一实施例中光学触控模块中光学传感元件以及发光单元的俯视图；

图4B为显示第一实施例中光学触控模块中光学传感元件以及发光单元的侧视图；以及

图5显示本发明光学触控模块的光源分布图；以及

图6显示本发明的光学触控模块的第二实施例的示意图。

主要元件符号说明

1光学触控模块          100光学触控模块

110显示面板            120反光单元

130光学传感元件        140发光单元

141发光元件          142补偿元件

142’补偿元件        1421第一部分

1422第二部分         20反光单元

10显示面板           30光学传感元件

40发光单元           A、B、A1、A2点

L1、L2光线           X1第一光轴

X2第二光轴           X3：光轴

XX方向(水平方向)     YY方向(垂直方向)

α1、α2：夹角

具体实施方式

第一实施例

参见图3，本发明光学触控模块100包括一显示面板110、一反光单元120、两个光学传感元件130以及两个发光单元140。

反光单元120围绕设置在显示面板110的三个侧边，两个光学传感元件130分别设置在显示面板110上部分的两个相邻的角落，两个发光单元140亦分别设置在两个光学传感元件130上。发光单元140发出光线，并借由反光单元120将光线反射进入光学传感元件130。

每一发光单元140包括一发光元件141以及一补偿元件142，以位于显示面板110左侧的发光单元140为例，发光元件141例如为一发光二极管(LED)，具有一第一光轴X1，该第一光轴X1穿越A1点，因此朝A1点方向所发出的光线L1，其光线强度大于其他非朝A1点方向所发出光线的光线强度，如图中朝A2点方向所发出的光线L2。此外，由于A2点是位于显示面板110的右下角落，光线L2到达A2点的光学路径距离较光线L1达A1点的光学路径距离长，因此光线L2到达A2点时所衰退的光线强度较光线L1到达A1点时所衰退的光线程度大。因此，上述的情形将导致光线L1与光线L2经反光单元120反射回光学传感元件130的光线强度有显著的差异。

本发明的补偿元件142即用以解决上述问题，补偿元件142为一光学镜片，特别是一种聚光镜片，设置在发光元件141的一侧，发光元件141发射的光线穿过补偿元件142后，可将发光元件141发出的光源聚光至某一特定方向，使朝该特定方向发出的光线强度增强。如此可用以补偿光学路径较远的位置(或称特定位置)，亦即使该特定方向对应此特定位置，使光线沿该特定方向经该特定位置反射回光学传感元件130的光线强度与光线经由与特定位置相邻的位置反射回光学传感元件130的光线强度相当甚至相同，以降低误判的机率。在一具体实施例中，该特定方向对应显示面板110的对角线(如光线L2)，亦即对应A2点。须说明的是，光线L1并非须对应第一光轴X1的方向，上述的叙述仅为便于说明本案欲克服的问题。光线L1应理解成与非与光线L2同方向的光线或理解成邻近光线L2的光线均属光线L1的范畴。

为达成上述目的，参见图4A、图4B，发光元件141的第一光轴X1在水平方向(平行显示面板110的方向)上偏离补偿元件142的第二光轴X2，再者，如图4B所示，聚光镜片的第二光轴X2在垂直方向(垂直显示面板110的方向)上亦偏离发光元件141的第一光轴X1。详细地说，第二光轴X2在垂直方向上位于第一光轴X1以及显示面板110之间。如此，光线分布将如图5所示，其中X显示X方向(水平方向)上的光源分布，而Y显示Y方向(垂直方向)上的光源分布。在附图中清楚的显示，在X方向(水平方向)上，部分光线朝着特定方向聚集，而在Y方向(垂直方向)上大部分光线亦均朝着特定方向聚集，也就是说，当发光元件141所发射的光线穿过补偿元件142后，在X方向(水平方向)上，部分光线会因第二光轴X2的作用而朝特定方向聚集，需注意的是，第二光轴X2的方向并非为该聚集的特定方向，该特定方向应理解为对应光学路径较远的位置。反映在图3中，该特定方向例如朝A2点方向，即光线L2的光学路径，光线L2的邻近光线(非朝该特定方向的光线，例如光线L1)在水平方向上因补偿元件142而聚集而朝向该特定方向因而增加该特定方向(光线L2)的光线强度(如图4A所示)。如此，使光线沿该特定方向(光线L2)经该特定位置(A2点)反射回光学传感元件130的光线强度与光线经由与该特定位置(A2点)相邻的位置(A1点)反射回光学传感元件130的光线强度相当甚至相同。此外，为克服水平方向因部分光线朝该特定方向聚集使本身光学强度减弱而导致整体亮度转暗，在Y方向(垂直方向)上，大部分光线会因第二光轴X2的作用，使光线聚集在发光单元140以及显示面板110之间的垂直厚度之间(即反光单元20的有效厚度内，如图4B所示)，以提升整体亮度。换句话说，非朝该特定方向的光线(例如光线L1)在水平方向上因补偿元件142而聚集朝向该特定方向的同时，并不会使本身的光学强度降低。

因此，本发明借由水平方向与垂直方向的补偿，不仅弥补光学路径远近不一的问题，在弥补同时更不失整体亮度以利光学传感元件130的检测，而使光学传感元件130所接收的光线强度较为相当(平均)。

第二实施例

如图6所示，补偿元件142’为一光学镜片，设置在发光元件141的一侧，包括一第一部分1421以及一第二部分1422，其中第一部分1421的透明度小于第二部分1422的透明度，发光元件141发射光线，可通过第一部分1421到达A1点(如图中虚线箭头所示)，亦即沿光轴X1所发出的部分光线L1将被第一部分1421所遮挡或吸收；此外，光线L2可通过第二部分1422到达光学路径较长的A2点(如图中实线箭头所示)。在一具体实施例中，补偿元件142’亦可为单一渐层式镜片，其透明度从其中一端至另一端逐渐变大或变小。

详细地说，由于朝光轴X1方向所发出的光线L1将被第一部分1421所遮挡，穿越第一部分1421的光线其光线强度将被降低，因此反射回光学传感元件130的光线强度亦将降低；反之，朝A2点方向的光线L2穿过透明度优选的第二部分1422，光线强度被降低的程度较小，因此反射回光学传感元件130的光线强度相对穿越第一部分1421的光线L1而言，降低的程度亦较小。如此借由补偿元件142’在前端降低光线L1的光线强度亦可适当补偿光学路径较长的A2点以改善光线强度明显落差的问题。

补偿元件142’的第一部分1421可借由涂黑(coating)或是印刷(printing)的方式形成一半透明表面，或者是，可利用喷砂(sand blasting)的方式形成粗糙(rough)表面或是咬花(textured)表面。

需说明的是，第二实施例除可独立应用外，亦可配合第一实施例合并使用，以加强反射光线返回光学传感元件130的光线强度均一的表现，降低误判的机率。

虽然本发明已以优选实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，仍可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (13)

1.一种光学触控模块，包括：

一显示面板；

一光学传感元件，设置在该显示面板的一角落；以及

一发光单元，设置在该光学传感元件上，包括：

一发光元件，朝一第一方向发射一具一第一光线强度的光线；以及朝一第二方向发射一具一第二光线强度的光线，该第一光线强度大于该第二光线强度，其中朝该第一方向发射的光线相对于朝该第二方向发射的光线具有较短的光学路径，该第二方向对应该显示面板的对角线；

一补偿元件，设置在该发光元件的一侧，其中当该些光线穿过该补偿元件后，该第二光线强度增加。

2.根据权利要求1所述的光学触控模块，还包括一反光单元，其中该些光线穿过该补偿元件后，到达该反光单元，借由该反光单元将该光线反射后，由该光学传感元件接收。

3.根据权利要求1所述的光学触控模块，其中该补偿元件为一光学镜片。

4.根据权利要求3所述的光学触控模块，其中该发光元件具有一第一光轴，该光学镜片具有一第二光轴，该第二光轴在一平行于所述显示面板的水平方向上偏离该第一光轴。

5.根据权利要求4所述的光学触控模块，其中该光学镜片为一聚光镜片，该聚光镜片可将该些光线朝该第二方向聚集。

6.根据权利要求4所述的光学触控模块，其中该第二光轴在一垂直于所述显示面板的垂直方向上偏离该第一光轴，且该第二光轴在该垂直方向上位于该第一光轴以及该显示面板之间。

7.根据权利要求3所述的光学触控模块，其中该光学镜片包括一渐层式镜片。

8.根据权利要求3所述的光学触控模块，其中该光学镜片包括一第一部分以及一第二部分，朝该第一方向发射的光线穿过该第一部分，且朝该第二方向发射的光线穿过该第二部分。

9.根据权利要求8所述的光学触控模块，其中该第一部分的透明度小于该第二部分的透明度。

10.根据权利要求9所述的光学触控模块，其中该第一部分可借由涂黑、印刷、喷砂等方式所形成。

11.根据权利要求9所述的光学触控模块，其中该第一部分具有粗糙表面或咬花表面。

12.根据权利要求1所述的光学触控模块，其中该光学传感元件为两个，分别设置在该显示面板的两个相邻角落，且该发光单元为两个，分别设置在所述两个光学传感元件上。

13.根据权利要求1所述的光学触控模块，其中该发光元件为一发光二极管。

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