CN103365487A - 触控装置和触控投影系统 - Google Patents

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CN103365487A CN2013100910411A CN201310091041A CN103365487A CN 103365487 A CN103365487 A CN 103365487A CN 2013100910411 A CN2013100910411 A CN 2013100910411A CN 201310091041 A CN201310091041 A CN 201310091041A CN 103365487 A CN103365487 A CN 103365487A
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Abstract

一种触控装置和触控投影系统，该触控装置包括导光元件、发光元件、不可见光过滤层以及不可见光侦测器。导光元件具有至少一入光面以及与入光面连接的第一表面。发光元件配置于入光面旁且适用于发出不可见光束。不可见光过滤层与第一表面紧密接触。导光元件配置于不可见光过滤层与不可见光侦测器之间。

Description

触控装置和触控投影系统
技术领域
本发明涉及一种触控装置和触控投影系统，且特别涉及一种光学式触控装置和光学式触控投影系统。
背景技术
包括触控装置的电子产品具有使用方便的特性，因此触控装置已成为目前电子产品中不可获缺的重要元件之一。以操作原理来区分，已知的触控装置可分为电容式、电阻式、光学式三大种类。以光学式触控装置为例，已知的光学式触控装置包括发光元件、导光板以及红外线影像选取装置。当使用者未触碰光学式触控装置时，发光元件所发出的红外线光束会被局限在导光板中，而红外线影像选取装置不会侦测到来自发光元件的红外线光束。当使用者触碰光学式触控装置时，红外线光束在导光板中的全反射会被破坏。此时，红外线光束会被使用者的手指反射，进而传递到红外线影像选取装置中。已知的光学式触控装置透过分析红外线影像选取装置所选取到的红外线影像便可判断出使用者触碰的位置。然而，当已知的光学式触控装置运用在户外时，环境光束中的红外线成份会穿过导光板而传递至红外线影像选取装置中，而使得已知光学式触控装置的可靠度及灵敏度下降。
美国专利公开第20100302210号揭露了一种触控荧幕装置，其包括红外线光源、导光板、可曲折的受挫层(Frustrating layer)、影像感测器以及投影源。美国专利公开第20080179507号揭露了一种多点触控感应装置，其包括可曲层、导光板、红外线光源、影像感测器以及投影机。美国专利公开第20080284925号揭露了一种多点触控感应装置，其包括红外线发射器、导光板，包覆层、红外线过滤层以及液晶显示面板。
发明内容
本发明提供一种触控装置，其可靠度高。
本发明提供一种触控投影系统，其可靠度高。
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触控装置，其包括导光元件、发光元件、不可见光过滤层以及不可见光侦测器。导光元件具有至少一入光面以及与入光面连接的第一表面。发光元件配置于入光面旁且用于发出不可见光束。不可见光束自入光面进入导光元件并在导光元件中传递。不可见光过滤层与第一表面紧密接触，并对应第一表面的大小，用以阻挡外界环境光束进入触控装置，其中外界环境光束具有波长范围，波长范围实质上对应不可见光束的波长范围，导光元件配置于不可见光过滤层与不可见光侦测器之间。
本发明的另一实施例提出一种触控投影系统，其包括投影单元、荧幕以及上述的触控装置。投影单元适用于提供影像光束。荧幕适用于接收影像光束。触控装置配置于影像光束的传递路径上。
在本发明的一实施例中，上述的荧幕配置于投影单元与导光元件之间。
在本发明的一实施例中，上述的不可见光过滤层配置于投影单元与荧幕之间。
在本发明的一实施例中，上述的荧幕具有可挠性。
在本发明的一实施例中，上述的荧幕具有相对的第二表面与第三表面。第三表面位于导光元件与第二表面之间。第三表面为粗糙表面。
在本发明的一实施例中，上述的荧幕具有相对的第二表面与第三表面。第二表面位于不可见光过滤层与第三表面之间。第二表面具有多个朝不可见光过滤层凸起的微结构。荧幕透过凸起的微结构承靠于不可见光过滤层上。
在本发明的一实施例中，上述的不可见光束为红外线光束，而不可见光侦测器为红外线影像选取装置。
在本发明的一实施例中，上述的不可见光过滤层由多个光学薄膜堆叠而成。
在本发明的一实施例中，上述的触控装置还包括至少一遮光元件。遮光元件配置于第一表面的边缘。不可见光过滤层配置于遮光元件与第一表面之间。
在本发明的一实施例中，上述的触控装置还包括可挠性透光基板。不可见光过滤层配置于可挠性透光基板与第一表面之间。
在本发明的一实施例中，上述的导光元件以及不可见光过滤层呈弯曲状。
基于上述，本发明的一实施例的触控装置及触控投影系统利用不可见光过滤层可阻挡外界环境光束中的不可见光成份进入触控投影系统中。如此一来，本发明一实施例的触控装置及触控投影系统的可靠度及灵敏度便有效提升。
附图说明
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1为本发明第一实施例的触控投影系统的示意图。
图2示出图1的不可见光过滤层对环境光束的穿透频谱。
图3示与出图1中导光元件的第一表面相对侧的表面所侦测到的频谱分布。
图4示出图1的触控投影系统被使用者触碰时的状态。
图5示出与图4中导光元件的第一表面相对侧的表面所侦测到的频谱分布。
图6为本发明另一实施例的触控投影系统的示意图。
图7为本发明第二实施例的触控投影系统的示意图。
图8为本发明第三实施例的触控投影系统的示意图。
图9示出图8的触控投影系统被使用者触碰时的状态。
图10示出本发明一实施例的不可见光过滤层的示意图。
【主要元件符号说明】
1000、1000A～1000C：触控投影系统
100：投影单元
200、200A：荧幕
210、220、210A、220A：表面
222：微结构
300：触控装置
310：导光元件
312：入光面
314：第一表面
320：发光元件
330：不可见光过滤层
332:高折射率光学薄膜
334：低折射率光学薄膜
340：不可见光侦测器
350：遮光元件
360：可挠性透光基板
I：不可见光束
L：影像光束
Nlow:低折射率光学薄膜的折射率
Nhigh:高折射率光学薄膜的折射率
N0:空气的折射率
P：使用者
S：外界环境光束
T:空隙
S100～S400：曲线
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，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。
第一实施例
图1为本发明第一实施例的触控投影系统的示意图。请参照图1，本实施例的触控投影系统1000包括投影单元100、荧幕200以及触控结构装置300。投影单元100适用于提供影像光束L。影像光束L是指携带有图像资讯的光束且可被人眼所观察到。荧幕200配置于影像光束L的传递路径上且用于接收影像光束L。在本实施例中，荧幕200可配置于投影单元100与触控装置300的导光元件310之间，其中导光元件310为可透光的元件。本实施例的荧幕200具有相对的两个表面210、220。表面210位于表面220与导光元件310之间。表面210可为粗糙(roughness)表面，以使传递至荧幕200的影像光束L发生散射，进而让各方向上的使用者可同时观赏到荧幕200上所显示的画面。
本实施例的触控装置300配置于影像光束L的传递路径上。触控装置300包括导光元件310、发光元件320、不可见光过滤层330以及不可见光侦测器340。导光元件310具有至少一入光面312以及与入光面312连接的第一表面314。发光元件320配置于入光面312旁且用适于发出不可见光束I，其中不可见光束I是指人眼无法察觉的光束。不可见光束I可自可入光面312进入导光元件310并在导光元件310中传递。更进一步地说，本实施例的导光元件310的折射率(例如1.52)可大于空气的折射率(例如1)，使不可见光束I可在导光元件310与空气的界面上发生全反射而在导光元件310中进行全反射传递。在本实施例中，不可见光束I例如为红外线光束。所述红外线光束的波长范围包括800奈米(nm)至1100奈米(nm)。但本发明不限于此。
本实施例的不可见光过滤层330与第一表面314紧密接触，并且不可见光过滤层330可对应第一表面314的大小。导光元件310配置于不可见光过滤层330与不可见光侦测器340之间。在本实施例中，不可见光侦测器340例如为红外线影像选取装置，其中红外线侦测器用于将红外线光束转换为电信号。本实施例的不可见光过滤层330可由多个光学薄膜堆叠而成，且可让投影单元100投射至荧幕200的影像光束L穿透，让使用者可观赏到荧幕200上所显示的画面。图2示出图1的不可见光过滤层对外界环境光束的穿透频谱。由图2可知，波长介于800奈米至1100奈米的外界环境光束S无法穿过不可见光过滤层330。换言之，如图1所示，波长介于800奈米至1100奈米的外界环境光束S可被不可见光过滤层330反射，而不易进入不可见光侦测器340中。如此一来，已知技术中外界环境光束S易影响触控装置可靠度及灵敏度的问题便可获得改善。
图3示出在图1中与导光元件的第一表面相对侧的表面所侦测到的频谱分布。由图1及图3可知，触控投影系统1000被外界环境光束S照射下且使用者未触碰触控装置300时，导光元件310的第一表面314与不可见光过滤层330紧密接触，则在导光元件310的第一表面314相对侧的表面几乎不会侦测到在波长介于400奈米至1000奈米的光束。换言之，由于不可见光过滤层330的作用，波长介于800奈米至1100奈米的外界环境光束S几乎不会进入不可见光侦测器340中而影响触控投影系统1000的性能，且波长范围介于400奈米至800奈米的可见光则会被不可见光侦测器340中的可见光滤光元件(未示出)阻挡而不会被侦测到。
图4示出图1的触控投影系统被使用者触碰时的状态。请参照图4，当使用者P触碰触控装置300的不可见光过滤层330时，不可见光束I在导光元件310中对应使用者P在不可见光过滤层330触碰位置的全反射会被破坏。换言之，当导光元件310对应使用者P在不可见光过滤层330触碰位置的不可见光束I被破坏全反射后，不可见光束I会传递至使用者P触碰位置并且被使用者P形成散射。如此一来，不可见光侦测器340便可侦测到使用者P触碰位置的不可见光强度较强，进而计算出使用者P所触碰的位置。
图5示出与图4中与导光元件的第一表面相对侧的表面所侦测到的频谱分布。请参照图4及图5，曲线S100代表使用者P触碰不可见光过滤层330的部分的折射率为1.5时，所述不可见光侦测器340所侦测到的频谱分布；曲线S200代表使用者P触碰不可见光过滤层330的部分的折射率为2.5时，所述不可见光侦测器340所侦测到的频谱分布；曲线S300代表使用者P触碰不可见光过滤层330的部分的折射率为5时，所述不可见光侦测器340所侦测到的频谱分布；曲线S400代表使用者P触碰不可见光过滤层330的部分的折射率为10时，所述不可见光侦测器340所侦测到的频谱分布。比较图3及图5可知，当使用者P触碰不可见光过滤层330时，原本在导光元件310中传递的不可见光可被使用者P破坏全反射后传递至不可见光侦测器340所在的一侧，进而可被不可见光侦测器340所侦测到。运用不可见光侦测器340所侦测到的不可见光强度变化，使用者P所触碰位置便可被计算出。
另外，图1或图4中所示的导光元件310以及不可见光过滤层330是平板状的。然而，本发明不限于此，在其他实施例中，导光元件310以及不可见光过滤层330亦可呈弯曲状，其中不可见光过滤层330可顺着导光元件310的第一表面314弯曲。此时，不可见光过滤层330亦可发挥上述的阻挡外界环境光束S中波长范围为红外线的功能，而使触控装置300的触控效果佳。
此外，需说明的是，在本发明的触控投影系统显示装置中，荧幕的位置并不限于图1或图4中所示的位置。在其他实施例中，荧幕亦可配置于其他位置。以下配合图6举例说明之。图6为本发明另一实施例的触控投影系统的示意图。请参照图6，此实施例的触控投影系统1000A与图1或图4中的触控投影系统1000类似，因此相同的元件以相同的标号表示。触控投影系统1000A与触控投影系统1000的不同之处在于：荧幕200A的位置及结构与荧幕200的位置及结构有所不同。详言之，在触控投影系统1000A中，不可见光过滤层330及导光元件330可配置于投影单元100与荧幕200A之间。荧幕200A具有相对的两个表面210A、220A。表面220A位于表面210A与不可见光过滤层330之间。表面210A可为粗糙表面。表面220A具有多个朝不可见光过滤层330凸起的微结构222，这些微结构222彼此之间间隔设置。荧幕200A可透过这些凸起的微结构222承靠于不可见光过滤层330上并且与不可见光过滤层330之间形成一空隙T。
值得一提的是，此实施例的荧幕200A可具有可挠性(flexibilility)。当使用者P欲对触控显示装置1000A进行触控时，使用者P可透过按压荧幕200A而使荧幕200A产生形变进而接触到不可见光过滤层330。由于荧幕200A具有良好的可挠性，荧幕200A中被使用者P按压的部分可紧密地与不可见光过滤层330接触，而使触控投影系统1000A的触控效果更佳。
第二实施例
图7为本发明第二实施例的触控投影系统的示意图。请参照图7，本实施例的触控投影系统1000B与图1或图4的触控投影系统1000类似，因此相同的元件以相同的标号表示。触控投影系统1000B与触控投影系统1000的差异在于：触控投影系统1000B的触控装置300B还包括遮光元件350。以下就此相异处做说明，二者相同之处便不再重述。
在本实施例的触控投影系统1000B中，触控装置300B可进一步包括至少一个遮光元件350。遮光元件350可配置于导光元件310的第一表面314的边缘。不可见光过滤层330可配置于遮光元件310与第一表面314之间。基于成本考虑，不可见光过滤层330可采用品质普通的材料。然而，当外界环境光束S以较大的入射角(例如70度)入射不可见光过滤层330时，部分波段的外界环境光束S可能会穿过不可见光过滤层330而影响触控投影系统1000B的性能。但，通过遮光元件350的遮蔽作用，入射角较大的外界环境光束S可被遮光元件350阻挡在不可见光过滤层330之外，进而使得本实施例的触控投影系统1000B兼具低成本及高性能。此外，本实施例的触控投影系统1000B具有与触控投影系统1000类似的优点及功效，于此便不再重述。
第三实施例
图8为本发明第三实施例的触控投影系统的示意图。请参照图8，本实施例的触控投影系统1000C与第二实施例的触控投影系统1000B类似，因此相同的元件以相同的标号表示。本实施例的触控投影系统1000C与第二实施例的触控投影系统1000B的差异在于：触控投影系统1000C的触控装置300C还包括可挠性透光基板360。以下就此相异处做说明，二者相同之处便不再重述。
在本实施例的触控投影系统1000C中，触控装置300C还包括可挠性透光基板360。不可见光过滤层330可配置于可挠性透光基板360与导光元件310的第一表面314之间。更进一步地说，可挠性透光基板360可固接在遮光元件350上，而可挠性透光基板360与不可见光过滤层330之间可存在空隙。值得一提的是，可挠性透光基板360可使外界环境光束S以较小的入射角传递至不可见光过滤层330，而使不可见光过滤层330可有效阻挡外界环境光束S中的不可见光成份，进而提升触控投影系统1000C的性能。另外，影像光束L经过可挠性透光基板360后可以较大的出射角离开触控投影系统1000C，进而让使用者可观赏到广视角的画面。
图9示出图8的触控投影系统被使用者触碰时的状态。请参照图9，当使用者P欲对触控投影系统1000C进行触控时，使用者P可透过按压可挠性透光基板360并使其产生形变进而接触到不可见光过滤层330。由于可挠性透光基板360具有良好的可挠性，可挠性透光基板360中被使用者P按压的部分可紧密地与不可见光过滤层330接触，进而使触控投影系统1000C的触控效果佳。此外，本实施例的触控投影系统1000C具有与触控投影系统1000B类似的优点及功效，于此便不再重述。
图10示出本发明一实施例的不可见光过滤层的示意图。请参照图10，在上述实施例的不可见光过滤层330是由多个光学薄膜堆叠而成，不可见光过滤层330与导光元件310紧密贴合。其中，不可见光过滤层330包括高折射率光学薄膜332及低折射率光学薄膜334重复相叠而成，高折射率光学薄膜332的折射率为Nhigh，低折射率光学薄膜334的折射率为Nlow，空气的折射率为N0，外界环境光S中具有不可见光波长范围的光束I从空气入射至不可见光过滤层330，会在每层光学薄膜介面有穿透与反射的行为，而使穿透的不可见光波长范围的光束I因光路程差异产生破坏性干涉，则使穿透的光强度可减至最低，外界环境光S中最后只有可见光波长范围的光束(未标号)可传递至导光元件310。
综上所述，本发明一实施例的触控装置及触控投影系统利用不可见光过滤层可阻挡外界环境光束中的不可见光成份进入不可见光侦测器中。如此一来，本发明一实施例的触控装置及触控投影系统的可靠度及灵敏度便有效提升。
本发明另一实施例的触控装置及触控投影系统通过遮光元件可阻挡入射角较大的外界环境光束穿过不可见光过滤层，而使外界环境光束中的不可见光成份传递至不可见光侦测器的机率降低，进而使本发明另一实施例的触控装置及触控投影系统具有良好的性能。
此外，在本发明再一实施例的触控装置及触控投影系统中，使用者可透过可挠性透光基板按压不可见光过滤层。由于可挠性透光基板具有良好的可挠性，可挠性透光基板中被使用者按压的部分可紧密地与不可见光过滤层接触，进而使触控装置及触控投影系统的触控效果佳。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，不能以此限定本发明实施的范围，即凡依本发明权利要求及发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申请专利范围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；以及在本说明书中提及的第一、第二等，例如第一表面等，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。

Claims (17)

1.一种触控装置，包括：
一导光元件，具有至少一入光面以及与该入光面连接的一第一表面；
一发光元件，配置于该入光面旁且用于发出一不可见光束，该不可见光束自该入光面进入该导光元件并在该导光元件中传递；
一不可见光过滤层，与该第一表面紧密接触，并对应该第一表面的大小，用以阻挡一外界环境光束进入该触控装置，其中该外界环境光束具有一波长范围，该波长范围实质上对应该不可见光束的波长范围；以及
一不可见光侦测器，用以侦测该不可见光束，该导光元件配置于该不可见光过滤层与该不可见光侦测器之间。
2.如权利要求1所述的触控装置，其特征在于，该不可见光束为一红外线光束，而该不可见光侦测器为一红外线影像选取装置。
3.如权利要求1所述的触控装置，其特征在于，该不可见光过滤层由多个光学薄膜堆叠而成。
4.如权利要求1所述的触控装置，其特征在于，还包括：至少一遮光元件，配置于该第一表面的边缘，且该不可见光过滤层配置于该遮光元件与该第一表面之间。
5.如权利要求1所述的触控装置，其特征在于，还包括：一可挠性透光基板，该不可见光过滤层配置于该可挠性透光基板与该第一表面之间。
6.如权利要求1所述的触控装置，其特征在于，该导光元件以及该不可见光过滤层呈弯曲状。
7.一种触控投影系统，包括用于提供一影像光束的一投影单元、用于接收该影像光束的一荧幕以及配置于该影像光束的传递路径上的一触控装置，该触控装置包括：
一导光元件，具有至少一入光面以及与该入光面连接的一第一表面；
一发光元件，配置于该入光面旁且用于发出一不可见光束，该不可见光束自该入光面进入该导光元件并在导光元件中传递；
一不可见光过滤层，与该第一表面紧密接触，并对应该第一表面的大小，用以阻挡一外界环境光束进入该触控装置，其中该外界环境光束具有一波长范围，该波长范围实质上对应该不可见光束的波长范围；以及
一不可见光侦测器，用以侦测该不可见光束，该导光元件配置于该不可见光过滤层与该不可见光侦测器之间。
8.如权利要求7所述的触控投影系统，其特征在于，该荧幕配置于该投影单元与该导光元件之间。
9.如权利要求7所述的触控投影系统，其特征在于，该不可见光过滤层配置于该投影单元与该荧幕之间。
10.如权利要求9所述的触控投影系统，其特征在于，该荧幕具有可挠性。
11.如权利要求7所述的触控投影系统，其特征在于，该荧幕具有相对的一第二表面与一第三表面，该第三表面位于该导光元件与该第二表面之间，其中该第三表面为一粗糙表面。
12.如权利要求9所述的触控投影系统，其特征在于，该荧幕具有相对的一第二表面与一第三表面，该第二表面位于该不可见光过滤层与该第三表面之间，其中该第三表面为一粗糙表面，该第二表面具有多个朝向该不可见光过滤层凸起的微结构，该荧幕透过这些微结构承靠于该不可见光过滤层上。
13.如权利要求7所述的触控投影系统，其特征在于，该不可见光束为一红外线光束，而该不可见光侦测器为一红外线影像选取装置。
14.如权利要求7所述的触控投影系统，其特征在于，该不可见光过滤层由多个光学薄膜堆叠而成。
15.如权利要求7所述的触控投影系统，其特征在于，该触控装置还包括：至少一个遮光元件，配置于该第一表面的边缘，且该不可见光过滤层配置于该遮光元件与该第一表面之间。
16.如权利要求7所述的触控投影系统，其特征在于，该触控装置还包括：一可挠性透光基板，该不可见光过滤层配置于该可挠性透光基板与该第一表面之间。
17.如权利要求7所述的触控投影系统，其特征在于，该导光元件以及该不可见光过滤层呈弯曲状。
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