CN1991714A - 激光式触控模块坐标感测装置 - Google Patents

Abstract

一种激光式触控模块坐标感测装置，是在一基板的触控区域四个侧缘配置一X轴激光出光阵列、一X轴激光收光阵列、一Y轴激光出光阵列及一Y轴激光收光阵列。所述X轴激光出光阵列所投射出的多道X轴向激光束与所述Y轴激光出光阵列所投射出的多道Y轴向激光束在所述基板的触控区域形成多条相互垂直的绵密交织激光束。该感测装置可结合一显示面板构成一激光式触控面板。由于本发明采用了激光束的技术，使整个坐标侦测装置的电特性稳定，不会因为日久而变化，且可达到精密侦测，耐用度佳的有益效果。

Description

激光式触控模块坐标感测装置

技术领域

本发明是关于一种触控位置的感测装置，特别是关于激光式触控模块坐标感测装置，其是在一基板触控区域的表面形成有多道相互垂直的绵密交织激光束，以用来感测出使用者手指碰触该触控区域的坐标位置。

背景技术

由于计算机装置具有文书作业、控制、绘图、执行游戏软件、多媒体影音等各种强大功能，故目前各行各业对于计算机的使用日益重要，依赖度也越来越深。计算机使用者每日必需使用到计算机的时间也日益增加，特别是对于计算机研发人员、文书作业人员、资料输入人员等，几乎所有工作时间都必需使用到键盘、鼠标、触控板、触控显示屏、轨迹球等各种输入装置来作为资料输入或操控计算机之用。

在各种输入装置中，由于触控显示屏整合了显示屏及点选输入的功能，故使用者可以单纯以看到的显示屏图像即可达到点选输入所要执行的选项功能。除了计算机装置应用到该触控显示屏的技术之外，在其它许多种电子产品也应用到该触控显示屏的技术。

目前最常使用的触控显示屏包括有一上触压层、一下触压层、以及一显示面板。该触控显示屏例如可采用目前已知的薄膜电阻式触控屏幕(Resistive Touch Screen)及液晶显示板的技术，其结构主要是在该触压层中配置有间隔触点矩阵(Spacer Dot Matrix)，然后再将该组合结构嵌合在一具有导电材料的基层上。该上触压层及下触压层组成了一触控板。当该触控显示屏的触控板受触压时，其受触压的X、Y坐标位置会被间隔触点矩阵予以检知，再由信号输出线送出该被检知的触压信号。

该上触压层及下触压层的信号输出线所产生的触压信号经模拟至数字转换器(Analog to Digital Converter，A/D)进行数字化的处理后，即可由微控器计算出触控板上被触压点选的坐标位置。

发明内容

然而，在采用已知的触控显示屏技术时，其坐标位置的侦测往往会有精确度不足、机械承受力、耐用度不佳等问题，例如在目前已知的薄膜电阻式触控屏幕技术中，其上触压层与下触压层之间所形成的间隔触点矩阵在受到触压时，事实上其坐标位置的侦测并不精确，且其薄膜电阻涂层在使用一段时间之后，其电特性往往会有改变，而影响到触控板的操作及精度。再者，该薄膜电阻式触控屏幕的触压层的表面在受到锐利物品刮到时，即会受损而无法使用。

因此，本发明的主要目的即是提供一种可精确感测坐标位置的激光式触控模块坐标感测装置，其在一触控区域的表面上可形成多条相互垂直的绵密交织激光束，只要操作者的手指碰触该触控区域的任一点，立即可由接收的激光束的变化状况，而简易地计算出该触控点的坐标位置。

本发明的另一目的是提供一种可结合于一显示面板的激光式触控模块坐标感测装置，以使操作者在使用该显示面板时，可以通过手指触控的方式控制标的设备。

本发明为解决已知技术的问题所采用的技术手段是在一基板的触控区域四个侧缘配置一X轴激光出光阵列、一X轴激光收光阵列、一Y轴激光出光阵列及一Y轴激光收光阵列。该X轴激光出光阵列所投射出的多道X轴向激光束与该Y轴激光出光阵列所投射出的多道Y轴向激光束在该基板的触控区域形成多条相互垂直的绵密交织激光束。

较佳实施例中，该X轴激光出光阵列及Y轴激光出光阵列可以光学结构设计出激光束的反射面，也可直接以列置的多个激光束产生单元产生激光束。而在X轴激光收光阵列及Y轴激光收光阵列方面，则也可以列置的多个激光光束接收单元来接收该产生的激光束。

较佳应用例中，本发明的感测装置可结合一显示面板构成一激光式触控面板。

相较于现有技术，本发明有效克服了传统触控显示屏技术所存在的坐标位置侦测不精确、电特性改变、耐用度不佳的问题，本发明在触控板或触控显示屏的触控区域表面上形成多条相互垂直的绵密交织激光束，以侦测操作者的手指碰触该触控区域的任一点坐标位置，可达到精密侦测，且由于本发明采用了激光束的技术，使整个坐标侦测装置的电特性稳定，不会因为日久而变化。且本发明在耐用度方面也较已知技术为佳。

本发明所采用的具体实施例，将通过以下的实施例及附呈图式作进一步的说明。

附图说明

图1是显示本发明激光式触控模块坐标感测装置的第一实施例平面示意图；

图2是显示本发明第一实施例在触控区域上形成垂直及平行交织的激光束的示意图；

图3是显示图2中A圈示部分的扩大视图；

图4是显示图2中B圈示部分的扩大视图；

图5是显示图2中C圈示部分的扩大视图；

图6是显示本发明应用在触控式显示屏时的示意图；

图7是显示图6中7-7断面的剖视图；

图8是显示本发明激光式触控模块坐标感测装置的第二实施例平面示意图；

图9是显示本发明激光式触控模块坐标感测装置的第三实施例平面示意图；

图10是显示本发明激光式触控模块坐标感测装置的第四实施例平面示意图。

主要元件符号说明：

100：激光式触控模块坐标感测装置

100a：激光式触控模块坐标感测装置

100b：激光式触控模块坐标感测装置

100c：激光式触控模块坐标感测装置

200：显示面板

1：基板                   10：触控区域

2：X轴激光出光阵列        21：激光出光单元

211：半反射斜面           212：垂直面

22：入光端                23：激光发射二极管

3：X轴激光收光阵列        31：激光收光单元

311：半反射斜面           312：垂直面

32：出光端                33：激光收光二极管

4：分光镜                 41：准直镜

42：准直镜                5：激光光源产生单元

6：激光光束接收单元       7：Y轴激光出光阵列

71：激光出光单元          711：半反射斜面

712：垂直面               72：入光端

73：激光发射二极管        8：Y轴激光收光阵列

81：激光收光单元          811：半反射斜面

812：垂直面               82：出光端

83：激光收光二极管        9：激光光束接收单元

具体实施方式

参阅图1所示，其显示本发明激光式触控模块坐标感测装置的第一实施例平面示意图，其显示本发明的激光式触控模块坐标感测装置100包括有一基板1，并在该基板1的表面定义出有一触控区域10。该触控区域10是可供使用者触控操作的有效区域。

在该触控区域10的一垂直侧边设置有一X轴激光出光阵列2，并在该X轴激光出光阵列2跨越过触控区域10的相对应边，设置有一X轴激光收光阵列3。其中该X轴激光出光阵列2在面向触控区域10的侧缘，形成有多个激光出光单元21，且每一个激光出光单元21具有一半反射斜面211及一垂直面212。而该X轴激光收光阵列3在面向触控区域10的侧缘，也形成有多个激光收光单元31，且每一个激光收光单元31具有一半反射斜面311及一垂直面312。该X轴激光收光阵列3的半反射斜面311是正对应于X轴激光出光阵列2的半反射斜面211。

在该X轴激光出光阵列2的一端部是作为入光端22，并在该入光端22的相邻位置，设置有一分光镜4及激光光源产生单元5。而X轴激光收光阵列3的一端部是作为出光端32，并在该出光端32的相邻位置，设置有一激光光束接收单元6。

在该触控区域10的一水平侧边设置有一Y轴激光出光阵列7，并在该Y轴激光出光阵列7跨越过触控区域10的相对应边，设置有一Y轴激光收光阵列8。其中该Y轴激光出光阵列7在面向触控区域10的侧缘，形成有多个激光出光单元71，且每一个激光出光单元71具有一半反射斜面711及一垂直面712。而该Y轴激光收光阵列8在面向触控区域10的侧缘，也形成有多个激光收光单元81，且每一个激光收光单元81具有一半反射斜面811及一垂直面812。该Y轴激光收光阵列8的半反射斜面811是正对应于Y轴激光出光阵列7的半反射斜面711。

在该Y轴激光出光阵列7的一端部是作为入光端72。激光光源产生单元5经分光镜4反射的一半光源能量会投射向该入光端72。而Y轴激光收光阵列8的一端部是作为出光端82，并在该出光端82的相邻位置，设置有一激光光束接收单元9。

在实施本发明时，在该分光镜4与X轴激光出光阵列2间配置有一准直镜41，而在该分光镜4与Y轴激光出光阵列7间配置有另一准直镜42。

图2是显示本发明第一实施例在触控区域上形成垂直及平行交织的激光束的示意图，图3、4、5是图2的局部放大图。如图所示，该激光光源产生单元5所产生的激光L经过分光镜4之后，有一部分光源能量的X轴向激光Lx会透过分光镜4而投射向X轴激光出光阵列2的入光端22，而另一部分光源能量的Y轴向激光Ly会透过分光镜4而投射向Y轴激光出光阵列7的入光端72。

该X轴向激光LX首先会受到X轴激光出光阵列2的激光出光单元21的半反射斜面211进行分光作用，而产生一水平方向激光束LX11，而另一部分则穿透该激光出光单元21的垂直面212而产生垂直方向激光束LX12。而该垂直方向激光束LX12由该第一个激光出光单元21的垂直面212投射出之后，又受到第二个激光出光单元21a的半反射斜面进行分光作用，如此即在该X轴激光出光阵列2的各个激光出光单元21投射出相互平行的激光束。

该水平方向激光束LX11会以平行方向跨过触控区域10投射向X轴激光收光阵列3的激光收光单元31的半反射斜面311，再由该半反射斜面311反射出一X轴向收光激光束LX11′。通过上述的构件及光程安排，并配合X轴激光出光阵列2的各个激光出光单元21的半反射斜面211的激光束反射率，而可在该触控区域10的整个表面的X轴方向形成一许多条绵密且均一的平行激光束。

而该激光光束接收单元6在接收到该X轴激光收光阵列3的各个激光收光单元31的半反射斜面311所反射出的收光激光束之后，则以已知的信号放大电路、模拟至数字转换器将该收光激光束的强度转换为具有准位位阶(例如256个信号位阶)的数字信号。

相同地，由分光镜4投射向Y轴激光出光阵列7的入光端72的Y轴向激光LY也以相同的工作原理，而可在该触控区域10的整个表面的Y轴方向形成一许多条绵密且均一的垂直激光束。

而该激光光束接收单元6在接收到该X轴激光收光阵列3的各个激光收光单元31的半反射斜面311所反射出的收光激光束、及激光光束接收单元9在接收到该Y轴激光收光阵列8的各个激光收光单元81的半反射斜面811所反射出的收光激光束之后，则可分别以已知的信号放大电路、模拟至数字转换器将该收光激光束的强度转换为具有准位位阶(例如256个信号位阶)的数字信号。如此，再以一般数字信号处理器即可依据该数字信号的准位位阶而计算出使用者手指碰触该触控区域10的X轴向及Y轴向的坐标位置。

在实际应用时，本发明可以应用在需要感测使用者碰触的坐标位置的应用产品中，也可以应用在例如触控式显示屏的应用产品中。例如，图6是显示本发明应用在触控式显示屏时的立体图，而图7是显示图6中7-7断面的剖视图。图中显示本发明的激光式触控模块坐标感测装置100配置在一已知显示面板200上。该显示面板200表面的四周各设置了本发明的X轴激光出光阵列2、X轴激光收光阵列3、Y轴激光出光阵列7、Y轴激光收光阵列8。通过该X轴激光出光阵列2所投射出的多道X轴向激光束与该Y轴激光出光阵列7所投射出的多道Y轴向激光束，在该基板的触控区域10形成多条相互垂直的绵密交织激光束，并可分别由X轴激光收光阵列3及Y轴激光收光阵列8予以感测。

图8显示本发明激光式触控模块坐标感测装置的第二实施例平面示意图。在此一实施例的激光式触控模块坐标感测装置100a中，其大部分的组成构件与前述第一实施例相同，其差异在于该X轴激光收光阵列3及激光光束接收单元6被一X轴激光收光二极管阵列所取代，在该X轴激光收光二极管阵列中包括有多个相邻配置的激光收光二极管33。该X轴激光出光阵列2的各个激光出光单元21所投射出的激光束可以一一地被各个对应的激光收光二极管33所接收。

再者，该Y轴激光收光阵列8及激光光束接收单元9是被一Y轴激光收光二极管阵列所取代，在该Y轴激光收光二极管阵列中包括有多个相邻配置的激光收光二极管83。该Y轴激光出光阵列7的各个激光出光单元71所投射出的激光束可以一一地被各个对应的激光收光二极管83所接收。

该激光收光二极管33与激光收光二极管83也可采用例如接触式影像感测元件(Contact Image Sensor，CIS)或其它适合的收光元件。

图9显示本发明激光式触控模块坐标感测装置的第三实施例平面示意图。在此一实施例的激光式触控模块坐标感测装置100b中，其大部分的组成构件与前述第一实施例相同，其差异在于该X轴激光出光阵列2及分光镜4、激光光源产生单元5是被一X轴激光发射二极管阵列所取代，在该X轴激光发射二极管阵列中包括有多个相邻配置的激光发射二极管23。各个激光发射二极管23所发射出的激光束可以一一地被各个对应的X轴激光收光阵列3的激光收光单元31所接收。

再者，该Y轴激光出光阵列7及分光镜4、激光光源产生单元5是被一Y轴激光发射二极管阵列所取代，在该Y轴激光发射二极管阵列中包括有多个相邻配置的激光发射二极管73。各个激光发射二极管73所发射出的激光束可以一一地被各个对应的Y轴激光收光阵列8的激光收光单元81所接收。

前述的各个激光发射二极管23与激光发射二极管73前端都可设置一准直镜。

图10显示本发明激光式触控模块坐标感测装置的第四实施例平面示意图。在此一实施例的激光式触控模块坐标感测装置100c中，其是由一具有多个激光发射二极管23的X轴激光发射二极管阵列、一具有多个激光发射二极管73的Y轴激光发射二极管阵列、一具有多个激光收光二极管33的X轴激光收光二极管阵列、一具有多个激光收光二极管83的Y轴激光收光二极管阵列所组成。

在该架构中，各个激光发射二极管23所发射出的激光束可以一一地被各个对应的激光收光二极管33所接收。各个激光发射二极管73所发射出的激光束可以一一地被各个对应的激光收光二极管83所接收。

通过上述的本发明实施例可知，本发明确具产业上的利用价值。而以上的实施例说明，仅为本发明的较佳实施例说明，凡精于此项技术者当可依据本发明的上述实施例说明而作其它种种的改良及变化。然而这些依据本发明实施例所作的种种改良及变化，当仍属于本发明的发明精神及界定的专利范围内。

Claims (7)

1.一种激光式触控模块坐标感测装置，其特征在于包括：

一基板，其表面定义出有一触控区域；

一激光光源产生装置，用以产生激光光源；

一激光束接收装置，用以接收激光束；

一X轴激光出光阵列，配置在所述触控区域的一垂直侧缘，其具有一入光端，可接收所述激光光源产生装置所产生的激光光源，再投射出多道相互平行的X轴向激光束通过所述基板的触控区域；

一X轴激光收光阵列，配置在所述触控区域对应于该X轴激光出光阵列的另一垂直侧缘，可针对所述X轴激光出光阵列所投射出的X轴向激光束予以收光，再由一出光端投射出，供所述激光束接收装置予以接收；

一Y轴激光出光阵列，配置在所述触控区域的一水平侧缘，其具有一入光端，可接收所述激光光源产生装置所产生的激光光源，再投射出多道相互平行的Y轴向激光束通过所述基板的触控区域；

一Y轴激光收光阵列，配置在所述触控区域对应于该Y轴激光出光阵列的另一水平侧缘，可针对所述Y轴激光出光阵列所投射出的Y轴向激光束予以收光，再由一出光端投射出，供所述激光束接收装置予以接收；

其中所述X轴激光出光阵列所投射出的多道X轴向激光束与所述Y轴激光出光阵列所投射出的多道Y轴向激光束在所述基板的触控区域形成多条相互垂直的绵密交织激光束。

2.如权利要求1所述的激光式触控模块坐标感测装置，其特征在于，所述激光光源产生装置包括有：

至少一激光光源产生单元，配置在所述X轴激光出光阵列的入光端相邻位置处；

一分光镜，配置在所述激光光源产生单元与所述X轴激光出光阵列的入光端与所述Y轴激光出光阵列的入光端之间。

3.如权利要求1所述的激光式触控模块坐标感测装置，其特征在于，所述X轴激光出光阵列包括有多个激光出光单元，每一个激光出光单元具有一半反射斜面及一垂直面；所述Y轴激光出光阵列也包括有多个激光出光单元，每一个激光出光单元具有一半反射斜面及一垂直面。

4.如权利要求1所述的激光式触控模块坐标感测装置，其特征在于，所述X轴激光收光阵列包括有多个激光出光单元，每一个激光出光单元具有一半反射斜面及一垂直面，所述Y轴激光收光阵列也包括有多个激光出光单元，每一个激光出光单元具有一半反射斜面及一垂直面。

5.如权利要求1所述的激光式触控模块坐标感测装置，其特征在于更包括有一显示面板，而该X轴激光出光阵列、X轴激光收光阵列、Y轴激光出光阵列、Y轴激光收光阵列是配置在所述显示面板上的四个侧缘处。

6.一种激光式触控模块坐标感测装置，其特征在于包括：

一基板，其表面定义出有一触控区域；

一X轴激光发射二极管阵列，配置在所述触控区域的一垂直侧缘，其包括有多个相邻配置的激光发射二极管，可投射出多道相互平行的X轴向激光束通过所述基板的触控区域；

一X轴激光收光二极管阵列，配置在所述触控区域对应于所述X轴激光发射二极管阵列的另一垂直侧缘，可针对所述X轴激光发射二极管阵列的各个激光发射二极管所投射出的X轴向激光束予以收光；

一Y轴激光发射二极管阵列，配置在所述触控区域的一垂直侧缘，其包括有多个相邻配置的激光发射二极管，可投射出多道相互平行的Y轴向激光束通过所述基板的触控区域；

一Y轴激光收光二极管阵列，配置在所述触控区域对应于所述Y轴激光发射二极管阵列的另一垂直侧缘，可针对所述Y轴激光发射二极管阵列的各个激光发射二极管所投射出的Y轴向激光束予以收光；

其中所述X轴激光发射二极管阵列所投射出的多道X轴向激光束与所述Y轴激光发射二极管阵列所投射出的多道Y轴向激光束在所述基板的触控区域形成多条相互垂直的绵密交织激光束。

7.如权利要求6所述的激光式触控模块坐标感测装置，其特征在于更包括有一显示面板，而所述X轴激光发射二极管阵列、X轴激光收光二极管阵列、Y轴激光发射二极管阵列、Y轴激光收光二极管阵列是配置在所述显示面板上的四个侧缘处。

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