CN201527638U - 用于产生多维感光区域的多维光学触控模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于产生多维感光区域的多维光学触控模块，包括：一导光单元、一发光单元、一散射图案单元及一光感测单元。导光单元具有一透明的导光本体及多个设置于导光本体上的透镜结构，导光本体具有一入光面及一反射面，并且该多个透镜结构的表面形成一与反射面相对应的出光面。发光单元具有至少一设置导光本体的入光面外侧的发光模块。该散射图案单元设置于导光本体的反射面上，散射图案单元由多个散射微结构所组成。光感测单元设置于该多个透镜结构的前方，该光感测单元具有多个光感测组件，并且该多个光感测组件的全部或一部分相对应该多个透镜结构。

Description

用于产生多维感光区域的多维光学触控模块

技术领域

本实用新型涉及一种多维光学触控模块，尤指一种用于产生多维感光区域的多维光学触控模块。

背景技术

随着现代社会科技不断进步，触控面板以大量运用在电子产品上，以利使用者进行操控，而触控面板主要是配合显示器所呈现的画面做为一种直觉而且操作简易的操作接口；触控面板的种类发展至今，依照构造和感测方式的不同，目前较常见的触控面板大致可以可区分为：电阻式触控面板、电容式触控面板、红外线式(光学式)触控面板、声波式触控面板，以及电磁式触控面板。

电阻式或电容式触控面板，其在面板上设置额外的电阻电容组件，并透过侦测触压点电压值的变化来判断触压的位置坐标。另一种光学式触控面板则是在液晶显示面板的四周设置光源以及对应的光学感测组件，利用光学感测组件是否侦测到对应的光源的光线来判断触压点的位置坐标。

光学式触控面板由于利用光线产生按压位置的遮挡，以形成光强信息的差异，以辨别出按压位置的坐标。传统光学式触控面板将可溯反射片装设于照明区域的边缘，利用发光光源与可溯反射片的搭配将光线分布于照明区域，然，可溯反射片易受到外在的杂光、散光的影响，使得讯号/噪声比低，造成触控的不灵敏；且传统光学式触控装置只能处理二维平面坐标，判断目标物的水平移动，但无法侦测目标物在垂直方向的变化，即无法得知目标物在空间中的坐标。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于产生多维感光区域的多维光学触控模块，其能够透过多个透镜结构、少量发光二极管及光感测组件的配合，即可轻易得知任何一物体在多维感光区域内的空间坐标位置。

为了解决上述技术问题，根据本实用新型的其中一种方案，提供一种用于产生多维感光区域的多维光学触控模块，其包括：一导光单元、一发光单元、一散射图案单元及一光感测单元。其中，该导光单元具有一透明的导光本体及多个设置于该导光本体上的透镜结构，其中该导光本体具有至少一入光面及一反射面，并且该多个透镜结构的表面形成一与该反射面相对应的出光面。该发光单元具有至少一设置该导光本体的入光面外侧的发光模块。该散射图案单元设置于该导光本体的反射面上，其中该散射图案单元由多个散射微结构所组成。该光感测单元设置于该导光单元的该多个透镜结构的前方，其中该光感测单元具有多个光感测组件，并且该多个光感测组件的全部或一部分相对应该多个透镜结构。

藉此，由该发光模块所产生的光束投向该导光本体，然后该光束透过该多个散射微结构的散射后而投向该多个透镜结构，接着该光束穿过该多个透镜结构以产生多个道指向性光束(directivity light beam)，最后该多个指向性光束分别投向该多个光感测组件的全部或一部分。

为了解决上述技术问题，根据本实用新型的其中一种方案，提供一种用于产生多维感光区域的多维光学触控模块，其包括：一导光单元、一辅助导光单元、一发光单元、一散射图案单元及一光感测单元。其中，该导光单元具有一透明的导光本体及多个设置于该导光本体上的透镜结构，其中该导光本体具有至少一入光面及一反射面，并且该多个透镜结构的表面形成一与该反射面相对应的出光面。该辅助导光单元具有一透明的辅助导光本体及多个设置于该辅助导光本体上的辅助透镜结构，其中该辅助导光本体具有至少一入光面，并且该多个辅助透镜结构的表面形成一与该辅助导光本体的入光面相对应的出光面。该发光单元具有至少一设置该导光本体的入光面外侧的发光模块。该散射图案单元设置于该导光本体的反射面上，其中该散射图案单元由多个散射微结构所组成。该光感测单元设置于该辅助导光单元的该多个辅助透镜结构的前方，其中该光感测单元具有多个光感测组件。

藉此，由该发光模块所产生的光束投向该导光本体，然后该光束透过该多个散射微结构的散射后而投向该多个透镜结构，接着该光束穿过该多个透镜结构以产生多个道第一指向性光束(directivity light beam)，每一道第一指向性光束投向该辅助导光单元并穿过该多个辅助透镜结构以转换成多个道第二指向性光束，最后该多个第二指向性光束分别投向该多个光感测组件的全部或一部分，因此该多个光感测组件的全部或一部分相对应该多个第二指向性光束。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型能够透过多个透镜结构(例如多个柱状透镜或多个微透镜)的配合，以使得本实用新型可使用少量的发光模块(例如少量的发光二极管)即可产生多个点光源，此外再配合多个光感测组件的使用，以产生多维感光区域。因此，透过上述的架构，本实用新型可轻易得知任何一物体在此多维感光区域内的空间坐标位置。

为了能更进一步了解本实用新型为达成预定目的所采取的技术、手段及功效，请参阅以下有关本实用新型的详细说明与附图，相信本实用新型的目的、特征与特点，当可由此得一深入且具体的了解，然而所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本实用新型加以限制者。

附图说明

图1A为本实用新型多维光学触控模块的第一实施例的立体示意图；

图1B为本实用新型多维光学触控模块的第一实施例的上视示意图；

图1C为本实用新型多维光学触控模块的第一实施例使用另一种反射单元的上视示意图；

图1D为本实用新型多维光学触控模块的第一实施例使用另一种反射单元的上视剖面示意图；

图1E为本实用新型多维光学触控模块的第一实施例增设一个发光模块的上视示意图；

图2为本实用新型多维光学触控模块的第二实施例的立体示意图；

图3为本实用新型多维光学触控模块的第三实施例的侧视示意图；

图4为本实用新型多维光学触控模块的第四实施例的立体示意图；以及

图5为本实用新型多维光学触控模块的第五实施例的侧视示意图。

【主要单元符号说明】

导光单元    1    导光本体    10

透镜结构            11

入光面              100

反射面              101

出光面              102

辅助导光单元        1’   辅助导光本体    10’

辅助透镜结构        11’

入光面              100’

出光面              102’

反射单元            2        基板本体      20

反射薄膜            21

黏性表面            210

反射层              23

发光单元            3        发光模块      30

散射图案单元        4        散射微结构    40

光感测单元          5        光感测组件    50

聚光透镜单元        6        聚光透镜      60

光束                L        指向性光束    L1

聚焦型指向性光束    L1’

第一指向性光束      L1

第二指向性光束      L2

聚焦型指向性光束    L2’

具体实施方式

请参阅图1A及图1B所示，本实用新型第一实施例提供一种用于产生多维感光区域的多维光学触控模块，其包括：一导光单元1、一反射单元2、一发光单元3、一散射图案单元4及一光感测单元5。

其中，该导光单元1具有一透明的导光本体10及多个设置于该导光本体10上的透镜结构11，例如：该多个透镜结构11可一体成型地或贴附地设置于该导光本体10上(或透过后续制程而成形于该导光本体10上)。此外，该导光本体10具有至少一入光面100及一反射面101，并且该多个透镜结构11的表面形成一与该反射面101相对应之出光面102。例如：「该反射面101与该出光面102分别位于该导光单元1的两相反侧面上」或者「该反射面101与该出光面102分别位于该导光单元1的两相邻侧面上」。

另外，该反射单元2可选择地「包覆该导光本体10的一部分而露出该入光面100及该出光面102」或「只包覆该导光本体10的反射面101」。以本实用新型第一实施例所举的例子来看，该反射单元2只包覆该导光本体10的反射面101而已，因此第一实施例的该入光面100及该出光面102皆被曝露出来。另外，在第一实施例中，该反射单元2具有一基板本体20及一成形在该基板本体20上的反射薄膜21，并且该反射薄膜21具有一面向该导光本体10的黏性表面210，以使得该反射单元2透过该反射薄膜21的黏性表面210以贴附于该导光本体10的反射面101上。此外，该基板本体20的材质可为高分子材料或金属材料。该反射薄膜21的材质可为一具有60％～99％反射率的高反射率材料，并且该高反射率材料可为金属材料(例如：银或铜)或氧化物(例如：二氧化钛(TiO2))。

再者，该发光单元3具有至少一设置该导光本体10的入光面100外侧的发光模块30。依据不同的设计需求，该发光模块30可具有多个发光组件，例如：该发光模块30可由一红色发光二极管、一绿色发光二极管及一蓝色发光二极管所组成。

另外，该散射图案单元4设置于该导光本体10的反射面101上，其中该散射图案单元4由多个散射微结构40所组成，并且透过该多个散射微结构40的使用，以破坏光的全反射并增加发光均匀度。此外，图1A上的该多个散射微结构40的分布只是用来举例而已，而并非用以限定本实用新型。举例来说，依据不同的设计需求，该多个散射微结构40彼此分开，并且该多个散射微结构40的密度及/或尺寸可沿着远离该发光模块30的方向渐渐变大。

另外，依据不同的设计需求，该多个散射微结构40具有不同的制作方式。举例来说，本实用新型可使用下列两种方式来制作该多个散射微结构40。第一种方式：该多个散射微结构40可为多个透过涂布、印刷、蒸镀或溅镀的方式而成形于该导光本体10的反射面101上的微型散射体，并且该多个微型散射体的形状可为圆形或方形。第二种方式：先透过化学蚀刻或镭射加工来制作一模具(图未示)，然后使用该模具以一体射出成形的方式来制作该多个散射微结构40，以使得该多个散射微结构40可为多个透过一体射出成形的方式而成形于该导光本体10的反射面101上的微型散射体，并且该多个微型散射体的形状为球状、管状或锯齿状。

再者，该光感测单元5设置于该导光单元1的该多个透镜结构11的前方，其中该光感测单元5具有多个光感测组件50，并且该多个光感测组件50的全部或一部分相对应该多个透镜结构11。换句话说，该多个光感测组件50的数量可不等于该多个透镜结构11的数量。

藉此，配合图1A及图1B所示，由该发光模块30所产生的光束L投向该导光本体10，然后该光束L透过该多个散射微结构40的散射后而投向该多个透镜结构11，接着该光束L穿过该多个透镜结构11以产生多个道指向性光束(directivity light beam)L1，最后该多个指向性光束L1分别投向该多个光感测组件50的全部或一部分。

以本实用新型第一实施例所举的例子来说，每一个透镜结构11可为一半柱状透镜(half cylindrical lens)，并且该多个半柱状透镜并联在一起，以使得该多个指向性光束L1形成多个排并联的线性光源(liner light source)(如图1A所示)，此外每一个光感测组件50可为一线性传感器(linear sensor)，并且该多个线性传感器的全部或一部分相对应该多个半柱状透镜。

请参阅图1C所示，本实用新型第一实施例也可选用另一种反射单元2。因此图1C的反射单元与图1B的反射单元最大的差别在于：在图1C中，该反射单元2为一透过涂布、印刷、蒸镀或溅镀的方式成形于该导光本体10上的反射层23。该反射层23的材质可为一具有60％～99％反射率的高反射率材料，并且该高反射率材料可为金属材料(例如：银或铜)或氧化物(例如：二氧化钛(TiO2))。

请参阅图1D(上视剖面示意图)所示，本实用新型第一实施例也可选用另一种反射单元2。图1D的反射单元与图1B的反射单元最大的差别在于：在图1D中，该反射单元2包覆该导光本体10的一部分而只露出该入光面100及该出光面102。

请参阅图1E所示，本实用新型第一实施例也可增设一个发光模块30。因此该导光本体10具有另一个入光面100，并且该发光单元3具有另一个设置于上述另一个入光面100外侧的发光模块30。此外，图1E与图1B最大的差别在于：在图1E中，本实用新型使用了两个发光模块30(例如：该发光单元3具有两个分别设置该导光本体10的两个入光面100外侧发光模块30)。依据不同的设计需求，该多个散射微结构40可彼此分开，并且该多个散射微结构40的密度或尺寸可沿着接近上述两个发光模块30的方向渐渐变小，然而此界定只是用来举例而已，而并非用以限定本实用新型。

请参阅图2所示，本实用新型第二实施例提供一种用于产生多维感光区域的多维光学触控模块，其包括：一导光单元1、一反射单元2、一发光单元3、一散射图案单元4及一光感测单元5。本实用新型第二实施例与第一实施例最大的差别在于：每一个透镜结构11为一半球状微透镜(当然每一个透镜结构11也可为一非球面微透镜(具有特定曲率的微透镜)，也即本实用新型可选择性地使用球面或非球面微透镜)，并且该多个半球状微透镜排列成一矩阵式微透镜，以使得该多个指向性光束L1形成一矩阵式光源，此外每一个光感测组件50为一线性传感器(liner sensor)，该多个线性传感器排列成一线性传感器数组(linear sensor array)，并且该多个线性传感器的全部或一部分相对应该多个半球状微透镜。

请参阅图3所示，以第一实施例的架构来看，本实用新型第三实施例另外增设一聚光透镜单元6。因此本实用新型第三实施例提供一种用于产生多维感光区域的多维光学触控模块，其包括：一导光单元1、一反射单元2、一发光单元(图未示)、一散射图案单元4、一光感测单元5及一聚光透镜单元6。此外，该聚光透镜单元6设置于该导光单元1与该光感测单元5之间，其中该聚光透镜单元6具有多个相对应该多个透镜结构11的聚光透镜60，另外该多个聚光透镜60也可一体成型成单一个聚光透镜60。因此，本实用新型可透过该多个聚光透镜60的使用，将该多个指向性光束L1转换成聚焦型指向性光束L1’(也即可将光源聚集在指定的光感测组件50上，以减少光感测组件50的误判)。

请参阅图4所示，本实用新型第四实施例提供一种用于产生多维感光区域的多维光学触控模块，其包括：一导光单元1、一辅助导光单元1’、一反射单元2、一发光单元3、一散射图案单元4及一光感测单元5。

再者，该导光单元1具有一透明的导光本体10及多个设置于该导光本体10上的透镜结构11，例如：该多个透镜结构11可一体成型地或贴附地设置于该导光本体10上(或透过后续制程而成形于该导光本体10上)。此外，该导光本体10具有至少一入光面100及一反射面101，并且该多个透镜结构11的表面形成一与该反射面101相对应的出光面102。例如：「该反射面101与该出光面102分别位于该导光单元1的两相反侧面上」或者「该反射面101与该出光面102分别位于该导光单元1的两相邻侧面上」。

另外，该反射单元2可选择地包覆该导光本体10的一部分而露出该入光面100及该出光面102或只包覆该导光本体10的反射面101，其中该反射单元2具有一基板本体20及一成形在该基板本体20上的反射薄膜21，并且该反射薄膜21具有一面向该导光本体10的黏性表面210，以使得该反射单元2透过该反射薄膜21的黏性表面210以贴附于该导光本体10上。此外，依据不同的设计需求，该反射单元2亦可为一透过涂布、印刷、蒸镀或溅镀的方式成形于该导光本体10上的反射层(图未示)。

再者，该辅助导光单元1’具有一透明的辅助导光本体10’及多个多个设置于该辅助导光本体10’上的辅助透镜结构11’，例如：该多个辅助透镜结构11’可一体成型地或贴附地设置于该辅助导光本体10’上。另外，该辅助导光本体10’具有至少一入光面100’，并且该多个辅助透镜结构11’的表面形成一与该辅助导光本体10’的入光面100’相对应的出光面102’。

此外，该发光单元3具有至少一设置该导光本体10的入光面100外侧的发光模块30。依据不同的设计需求，如同第一实施例的图1E所示，该导光本体10亦可具有另一个入光面，并且该发光单元3具有另一个设置于上述另一个入光面外侧的发光模块(图未示)。

另外，该散射图案单元4设置于该导光本体10的反射面101上，其中该散射图案单元4由多个散射微结构40所组成。再者，该光感测单元5设置于该辅助导光单元1’的该多个辅助透镜结构11’的前方，其中该光感测单元5具有多个光感测组件50。

藉此，由该发光模块30所产生的光束L投向该导光本体10，然后该光束L透过该多个散射微结构40的散射后而投向该多个透镜结构11，接着该光束L穿过该多个透镜结构11以产生多个道第一指向性光束(directivity light beam)L1，每一道第一指向性光束L1投向该辅助导光单元1’并穿过该多个辅助透镜结构11’以转换成多个道第二指向性光束L2，最后该多个第二指向性光束L2分别投向该多个光感测组件50的全部或一部分，因此该多个光感测组件50的全部或一部分相对应该多个第二指向性光束L2。

以本实用新型第四实施例所举的例子来看，每一个透镜结构11可为一半柱状透镜(half cylindrical lens)，并且该多个半柱状透镜并联在一起，以使得该多个第一指向性光束L1形成多个排并联的线性光源(liner light source)，此外每一个辅助透镜结构11’可为一辅助半柱状透镜(half cylindrical lens)，并且该多个辅助半柱状透镜并联在一起并且分别垂直于该多个半柱状透镜，以使得该多个第二指向性光束L2形成一矩阵式线性光源(liner light source array)。此外，每一个光感测组件50可为一线性传感器(liner sensor)，该多个线性传感器排列成一线性传感器数组(linear sensor array)，并且该多个线性传感器的全部或一部分相对应该多个第二指向性光束L2。

请参阅图5所示，以第四实施例的架构来看，本实用新型第五实施例另外增设一聚光透镜单元6。因此本实用新型第五实施例提供一种用于产生多维感光区域的多维光学触控模块，其包括：一导光单元1、一反射单元2、一发光单元(图未示)、一散射图案单元4、一光感测单元5及聚光透镜单元6。此外，该聚光透镜单元6设置于该辅助导光单元1’与该光感测单元5之间，其中该聚光透镜单元6具有多个相对应该多个第二指向性光束L2的聚光透镜60，另外该多个聚光透镜60也可一体成型成单一个聚光透镜60。因此，本实用新型可透过该多个聚光透镜60的使用，将该多个第二指向性光束L2转换成聚焦型指向性光束L2’(亦即可将光源聚集在指定的光感测组件50上，以减少光感测组件50的误判)。

综上所述，本实用新型能够透过多个透镜结构11(例如多个柱状透镜或多个微透镜)的配合，以使得本实用新型可使用少量的发光模块30(例如少量的发光二极管)即可产生多个点光源，此外再配合多个光感测组件50的使用，以产生多维感光区域。因此，透过上述的架构，本实用新型可轻易得知任何一物体在此多维感光区域内的空间坐标位置。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (12)

1.一种用于产生多维感光区域的的多维光学触控模块，其特征在于，包括：

一导光单元，具有一透明的导光本体及多个设置于该导光本体上的透镜结构，其中该导光本体具有至少一入光面及一反射面，并且该多个透镜结构的表面形成一与该反射面相对应的出光面；

一发光单元，具有至少一设置该导光本体的入光面外侧的发光模块；

一散射图案单元，设置于该导光本体的反射面上，其中该散射图案单元由多个散射微结构所组成；以及

一光感测单元，设置于该导光单元的该多个透镜结构的前方，其中该光感测单元具有多个光感测组件，并且该多个光感测组件的全部或一部分相对应该多个透镜结构；

由该发光模块所产生的光束投向该导光本体，然后该光束透过该多个散射微结构的散射后而投向该多个透镜结构，接着该光束穿过该多个透镜结构以产生多个道指向性光束，最后该多个指向性光束分别投向该多个光感测组件的全部或一部分。

2.如权利要求1所述的用于产生多维感光区域的多维光学触控模块，其特征在于：该多个透镜结构一体成型地或贴附地设置于该导光本体上。

3.如权利要求1所述的用于产生多维感光区域的多维光学触控模块，其特征在于：每一个透镜结构为一半柱状透镜，并且该多个半柱状透镜并联在一起，以使得该多个指向性光束形成多个排并联的线性光源，此外每一个光感测组件为一线性传感器，并且该多个线性传感器的全部或一部分相对应该多个半柱状透镜。

4.如权利要求1所述的用于产生多维感光区域的多维光学触控模块，其特征在于：每一个透镜结构为一半球状微透镜，并且该多个半球状微透镜排列成一矩阵式微透镜，以使得该多个指向性光束形成一矩阵式光源，此外每一个光感测组件为一线性传感器，该多个线性传感器排列成一线性传感器数组，并且该多个线性传感器的全部或一部分相对应该多个半球状微透镜。

5.如权利要求1所述的用于产生多维感光区域的多维光学触控模块，其特征在于：该导光本体具有另一个入光面，并且该发光单元具有另一个设置于上述另一个入光面外侧的发光模块。

6.如权利要求1所述的用于产生多维感光区域的多维光学触控模块，其特征在于，更进一步包括：一聚光透镜单元，其设置于该导光单元与该光感测单元之间，其中该聚光透镜单元具有多个相对应该多个透镜结构的聚光透镜。

7.一种用于产生多维感光区域的多维光学触控模块，其特征在于，包括：

一导光单元，具有一透明的导光本体及多个设置于该导光本体上的透镜结构，其中该导光本体具有至少一入光面及一反射面，并且该多个透镜结构的表面形成一与该反射面相对应的出光面；

一辅助导光单元，具有一透明的辅助导光本体及多个设置于该辅助导光本体上的辅助透镜结构，其中该辅助导光本体具有至少一入光面，并且该多个辅助透镜结构的表面形成一与该辅助导光本体的入光面相对应的出光面；

一发光单元，具有至少一设置该导光本体的入光面外侧的发光模块；

一散射图案单元，设置于该导光本体的反射面上，其中该散射图案单元由多个散射微结构所组成；以及

一光感测单元，设置于该辅助导光单元的该多个辅助透镜结构的前方，其中该光感测单元具有多个光感测组件；

藉此，由该发光模块所产生的光束投向该导光本体，然后该光束透过该多个散射微结构的散射后而投向该多个透镜结构，接着该光束穿过该多个透镜结构以产生多个道第一指向性光束，每一道第一指向性光束投向该辅助导光单元并穿过该多个辅助透镜结构以转换成多个道第二指向性光束，最后该多个第二指向性光束分别投向该多个光感测组件的全部或一部分，因此该多个光感测组件的全部或一部分相对应该多个第二指向性光束。

8.如权利要求7所述的用于产生多维感光区域的多维光学触控模块，其特征在于：该多个透镜结构一体成型地或贴附地设置于该导光本体上，并且该多个辅助透镜结构一体成型地或贴附地设置于该辅助导光本体上。

9.如权利要求7所述的用于产生多维感光区域的多维光学触控模块，其特征在于：每一个透镜结构为一半柱状透镜，并且该多个半柱状透镜并联在一起，以使得该多个第一指向性光束形成多个排并联的线性光源，此外每一个辅助透镜结构为一辅助半柱状透镜，并且该多个辅助半柱状透镜并联在一起并且分别垂直于该多个半柱状透镜，以使得该多个第二指向性光束形成一矩阵式线性光源。

10.如权利要求7所述的用于产生多维感光区域的多维光学触控模块，其特征在于：每一个光感测组件为一线性传感器，该多个线性传感器排列成一线性传感器数组，并且该多个线性传感器的全部或一部分相对应该多个第二指向性光束。

11.如权利要求7所述的用于产生多维感光区域的多维光学触控模块，其特征在于：该导光本体具有另一个入光面，并且该发光单元具有另一个设置于上述另一个入光面外侧的发光模块。

12.如权利要求7所述的用于产生多维感光区域的多维光学触控模块，其特征在于，更进一步包括：一聚光透镜单元，设置于该辅助导光单元与该光感测单元之间，其中该聚光透镜单元具有多个相对应该多个第二指向性光束的聚光透镜。

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