TW201324285A - 光學觸控裝置及用於其之顯示模組與光源組件 - Google Patents

Abstract

一種光學觸控裝置，包括感測區、至少一光源組件及光感測元件。所述至少一光源組件配置於感測區的至少一側邊旁。光源組件包括多個第一點光源，第一點光源適於依序提供第一光束至感測區內。光感測元件之感測視野涵蓋感測區，且光感測元件適於感測第一光束。此外，本發明另提出一種用於此光學觸控裝置的顯示模組與光源組件。

Description

光學觸控裝置及用於其之顯示模組與光源組件

本發明是有關於一種觸控裝置，且特別是有關於一種光學觸控裝置及用於其之顯示模組與光源組件。

觸控裝置具有操作容易的優點，所以近年來已被廣泛地應用於多種電子產品，如行動電話、平板電腦、數位相機、音樂播放器、衛星導航裝置、觸控螢幕等。目前常見的觸控裝置有電阻式觸控裝置、電容式觸控裝置及光學式觸控裝置等，其中光學式觸控裝置因具有耐用性較佳且成本較低的優點，故已愈來愈受到重視。

圖1是習知之一種光學觸控裝置之俯視示意圖。請參照圖1，習知之光學觸控裝置100包括沿X軸排列的多個點光源110、沿Y軸排列的多個點光源120、沿X軸排列且與點光源110互相對應的多個光感測元件130以及沿Y軸排列且與點光源120互相對應的多個光感測元件140。感測區102位於這些點光源110、120與光感測元件130、140之間。每一光感測元件130用以接收對應的點光源110所提供的光束112，每一光感測元件140用以接收對應的點光源120所提供的光束122。

當使用者利用手指50在感測區102內操控時，手指50會遮擋到部分點光源110、120(如點光源110a、120a)所提供的光束112、122，導致部分光感測元件130、140(如光感測元件130a、140a)接收到之光訊號減弱，藉此可判斷出手指50的位置。然而，習知之光學觸控裝置100需使用的光感測元件130、140之數量過多，導致成本過高。

本發明提供一種光學觸控裝置，以降低成本。

本發明另提供一種用於光學觸控裝置之光源組件，以降低光學觸控裝置的成本。

本發明又提供一種用於光學觸控裝置之顯示模組，以降低光學觸控裝置的成本。

為達上述優點，本發明提出一種光學觸控裝置，包括感測區、至少一光源組件及光感測元件，其中光源組件配置於感測區的至少一側邊旁。光源組件包括多個第一點光源，第一點光源適於依序提供第一光束至感測區內。光感測元件之感測視野涵蓋感測區，且適於感測第一光束。

在本發明之一實施例中，上述之感測區呈矩形，且具有第一側邊、第二側邊、第三側邊以及第四側邊，且第一側邊與第三側邊相對，第二側邊與第四側邊相對。另外，光源組件配置於第一側邊旁，而光感測元件配置於第三側邊與第四側邊的交界處。

在本發明之一實施例中，上述之至少一光源組件的數量為兩個，且感測區呈矩形，具有第一側邊、第二側邊、第三側邊以及第四側邊，且第一側邊與第三側邊相對，第二側邊與第四側邊相對。另外，光源組件配置於第一側邊旁，而光感測元件配置於第三側邊與第四側邊的交界處。

在本發明之一實施例中，上述之光學觸控裝置更包括顯示面板及導光板，其中顯示面板具有顯示面與背面，且感測區位於顯示面上。導光板則具有與背面相對的出光面以及多個與出光面相連的側面，光源組件與側面其中之一相對。

在本發明之一實施例中，上述之光源組件更包括多個第二點光源，且每一第二點光源適於提供第二光束。第一光束為不可見光，包括紅外光發光二極體，而第二光束為可見光，包括白光發光二極體。

在本發明之一實施例中，上述之第一點光源與第二點光源交替排列於一線上。

在本發明之一實施例中，上述之第一點光源排列於第一線上，第二點光源排列於第二線上。

在本發明之一實施例中，上述之第一線平行第二線。

在本發明之一實施例中，上述之光學觸控裝置更包括至少一白光光源，且白光光源與光源組件分別與導光板之不同的側面相對。

在本發明之一實施例中，上述之第一點光源間隔排列。

在本發明之一實施例中，上述之光學觸控裝置更包括基板，感測區位在基板上。

在本發明之一實施例中，上述之光學觸控裝置更包括光源控制單元，電性連接至第一點光源，以控制第一點光源依序提供第一光束。

在本發明之一實施例中，上述之第一光束為不可見光。

在本發明之一實施例中，上述之光源組件更包括載板，而第一點光源配置於載板上。

為達上述優點，本發明另提出用於光學觸控裝置之光源組件，包括多個第一點光源及光源控制單元。其中第一點光源配置於光學觸控裝置之基板上，而光源控制單元之電性連接至第一點光源，用以依預定時序控制第一點光源開關。

在本發明之一實施例中，上述之用於光學觸控裝置之光源組件更包括多個第二點光源，配置於基板上，且電性連接至光源控制單元，第一點光源為不可見光光源，而第二點光源為可見光光源，且光源控制單元更控制第二點光源開關。

在本發明之一實施例中，上述之第一點光源為不可見光光源。

在本發明之一實施例中，上述之用於光學觸控裝置之光源組件更包括載板，配置於基板上，且第一點光源固定在載板上。

為達上述優點，本發明又提出用於光學觸控裝置之顯示模組，包括基板、導光平板及光源組件。導光平板配置在基板上方，而光源組件配置於導光平板的至少一側邊旁。其中在導光平板上方形成感測區。另外，光源組件包括多個第一點光源及光源控制單元，其中，光源控制單元之電性連接至第一點光源，用以依預定時序控制第一點光源開關。

在本發明之一實施例中，上述之光源組件更包括多個第二點光源，電性連接至光源控制單元。另外，第一點光源為不可見光光源，而第二點光源為可見光光源，且光源控制單元更控制第二點光源開關。

在本發明之一實施例中，上述之第一點光源為不可見光光源。

在本發明之一實施例中，上述之光源組件更包括載板，配置於基板上，且第一點光源固定於載板。

在本發明的光源組件、顯示模組及光學觸控裝置中，由於點光源能依序發光，所以僅以單一光感測元件即可達到感測區內之物件的位置辨識之目的。如此，能減少光感測元件的數量，進而降低光學觸控裝置的成本。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

圖2是本發明一實施例之光學觸控裝置之俯視示意圖。請參照圖2，本實施例之光學觸控裝置200包括感測區230、光源組件220及光感測元件210，其中光源組件220配置於感測區230的側邊旁，而光感測元件210位於其感測視野涵蓋整個感測區230之位置。光源組件220包括多個點光源221，且這些點光源221適於依照時序提供第一光束(圖未示)於感測區230內，而光感測元件210則適於感測第一光束。本實施例之第一光束例如是不可見光。所述不可見光例如是紅外光，亦即，點光源221例如為紅外光發光二極體。

光感測元件210例如是設置在感測區230上方，以偵測光源組件220所提供的光學訊號(即第一光束)。光源組件220可位於感側區230上方，以提供能直接進入感測區230的光學訊號。在另一實施例中，感測區230可位於導光板(圖未示)上方，而光源組件220是位於導光板旁，且光源組件220所提供的光學訊號經由導光板導入感測區230。

在本實施例中，感測區230例如呈矩形，且具有第一側邊231、第二側邊232、第三側邊233及第四側邊234，其中第一側邊231與第三側邊233相對，第二側邊232與第四側邊234相對，而光源組件220例如配置於感測區230的第一側邊231旁。此外，為適於感測前述之第一光束，光感測元件210可設置於與第一測邊231相對之角落，例如配置於第三側邊233與第四側邊234的交界處。

另外，光源組件220除包含點光源221之外，更可包括載板223，且點光源221配置於載板223上，但本發明並不限定點光源221必須設置於載板223上。在本實施例中，這些點光源221間隔排列，由於使用者通常是以手指來進行操控，所以點光源221排列的間距D例如是略小於一般手指寬度。一般使用者的手指寬度約為12毫米，而間距D可設計成小於12毫米，如10毫米，以提升感測精度。

光學觸控裝置200更可包括光源控制單元260，其電性連接至點光源221，以控制點光源221依預定時序開關，使點光源221依序提供第一光束至感測區230內。本實施例中，光源控制單元260是透過載板223而電性連接至點光源221。然而，在未藉由載板223來承載點光源221的實施例中，光源控制單元260可透過多條訊號線而分別電性連接至這些點光源221。此外，每一點光源221每次發光的時間大約持續0.1毫秒(ms)至1毫秒之間，但不以此為限。。另外，光學觸控裝置200更可包含基板240，且感測區230例如是位於基板240的表面上，而光感測元件210、光源組件220及光源控制單元260例如是配置於基板240上。

在本實施例中，由於點光源221可依序發光，當其中一個點光源221發光時，其餘的點光源221則不發光，因此可僅用一個光感測元件210即可判斷出感測區230上的物件之位置。以下將配合圖式來說明本實施例之光學觸控裝置200之物件位置的感測方式。

圖3A與圖3B繪示圖2之光學觸控裝置感測物件位置時的示意圖。請先參照圖3A，光源控制單元260例如是控制點光源221a至221j依序發光，以掃描感測區230內是否有物件60，並藉以感側感測區230內之物件60(如手指)的位置。當點光源221a發光時，第一光束222並不會受到物件60的遮擋，所以光感測元件210可感測到整條亮線。接著，光源控制單元260繼續控制點光源221b至221j依序發光。

請參照圖3B，當點光源221d發光時，物件60會遮擋第一光束222，而光感測元件210能感測到亮線被遮斷的位置，因此可確認物件60在直線L1上。此外，由於點光源221d所提供之第一光束222的光路徑L2為已知資訊，所以能計算出直線L1與光路徑L2的交點位置，而此交點位置即為物件60的位置資訊。因此，本實施例之光學觸控裝置200可僅藉由一個光感測元件210來感測物件60的位置，進而降低成本。

需說明的是，由於與點光源221d相鄰的點光源221c與221e所提供的光線也有可能受到物件60的局部遮擋，所以在點光源221c與221e發光時，光感測元件210也有可能會偵測到物件60的位置資訊，因此在計算時可藉由重心法或中心法等方法對所得到的位置資訊作進一步處理，例如參酌所擷取到的亮度資訊作為權重資料而計算加權平均的重心位置，以計算出物件60的精確位置。有關於重心法與中心法為本領域中的通常知識，在此將不詳細說明。此外，在本實施例中，光學觸控裝置200可更包括處理單元270，而光感測元件210及光源控制單元260例如是電性連接至處理單元270，處理單元270用以根據光感測元件210所取得的位置資訊以及點光源221d的發光資訊來計算出物件60的位置。在其他實施例中，處理單元270也可整併至光源控制單元260或光感測元件210中，且光源控制單元260電性連接至光感測元件210。

此外，雖然上述實施例是以同一時段僅使一個點光源221發光為例來說明光學觸控裝置200如何用單一光感測元件210來達到感側物件60位置的目的，但本發明並不限定在同一時段僅能使一個點光源221發光。為了縮短掃描時間，可在同一時段使兩個或兩個以上的點光源221發光。在另一實施例中，不同點光源221的發光時段可局部重疊，以縮短掃描時間。舉例來說，以每一點光源221每次發光的時間是持續1毫秒為例，當點光源221a發光時間持續0.5毫秒時，則驅使點光源221b發光。當點光源221b發光時間持續0.5毫秒時，則驅使點光源221c發光，並使點光源221a停止發光。

上述各點光源221的發光時間及依序發光的方式可依光學觸控裝置200之整體架構的需求或限制而調整，並不限於上述的實施例。圖4是本發明另一實施例之光學觸控裝置的俯視示意圖。請參照圖4，本實施例之光學觸控裝置300與上述之光學觸控裝置200相似，差別處在於光學觸控裝置300包括兩個光源組件220，其分別配置於感測區230的第一側邊231與第二側邊232旁，而光源控制單元260電性連接至此二光源組件220的每一點光源221，以控制這些點光源221依序發光，如此可使光感測元件210能獲得更多的位置資訊，有助於提升光學觸控裝置300的感測精度。

圖5是本發明另一實施例之光學觸控裝置的俯視示意圖，而圖6A是沿圖5之I-I線的剖面示意圖。請參照圖5與圖6A，本實施例之光學觸控裝置400為觸控螢幕，其包括顯示模組401，此顯示模組401包括基板240、導光板420及光源組件220，其中導光板420例如是導光平板，其配置於基板240上，而感測區230例如是形成於導光板420上方。此外，顯示模組401可更包括顯示面板410，其配置於導光板420上，且顯示面板410的背面412與導光板420的出光面424相對。顯示面板410為穿透式顯示面板，如液晶顯示面板。光源組件220與導光板420之一與出光面424相連的側面422相對，而點光源221提供的第一光束222由側面422進入導光板420後會經由導光板420的出光面424出射，並穿過顯示面板410。光感測元件210則可感測到穿過顯示面板410的第一光束222。此外，導光板420與顯示面板410之間可設有光學膜片(圖未示)，如稜鏡片或擴散片等，而導光板420與基板240之間可設有反射片(圖未示)。本實施例中，感測區230例如是位於顯示面板410的顯示面414上，當物件(圖未示)在感測區230上操控時，光感測元件210可感測到物件的位置資訊。有關於獲取物件之位置的方法與上述實施例相似，在此將不再重述。

在圖6B所示的另一實施例中，光源組件220可設置於感測區230的上方，以將第一光束222直接提供至感測區230，而不經由導光板420將第一光束222導引至感測區230。在圖6B中，基板240上例如設有支撐件250，而光源組件220例如是固定於支撐件250上，此支撐件250用以將光源組件220架高至感測區230上方。

圖7是沿圖5之II-II線之剖面示意圖。請參照圖5與圖7，本實施例之光學觸控裝置400可更包括白光光源480，其與導光板420之另一與出光面424相連的側面426相對。白光光源480用以提供白光482，而白光482經由導光板420的側面426進入導光板420後會經由出光面424出射，以作為顯示面板410的顯示光。

在本實施例中，白光光源480例如為燈管，但在其他實施例中亦可選用多個白光點光源(如白光發光二極體)來作為白光光源。此外，雖然本實施例是以一個白光光源480及一個光源組件220為例，但在其他實施中，白光光源480或光源組件220的數量可為多個。舉例來說，白光光源480及光源組件220的數量可分別為兩個，而這些白光光源480及光源組件220是與導光板420之不同側面相對。

值得一提的是，在另一實施例中，上述之光學觸控裝置400的顯示面板410亦可省略，以作為不具顯示功能的光學觸控裝置。此外，在另一實施例中，上述之白光光源480與光源組件220也可整合為同一個光源組件。舉例來說，如圖8所示，光源組件520包括點光源521及第二點光源522。其中，點光源521與點光源522例如是配置於載板523上且交替排列於一線上。點光源521適於提供第一光束，以供光感測元件感測。因此，第一光束例如是不可見光，舉例來說，點光源521例如是紅外光發光二極體，以提供紅外光。點光源522適於提供第二光束，以作為顯示面板的顯示光。因此，第二光束例如是可見光，舉例來說，點光源522例如是白光發光二極體，以提供白光。若以此光源組件520來取代圖5中的光源組件220，則可省略圖5中的白光光源480。

在圖9所示的另一實施例中，點光源521與點光源522可排列成兩排。具體而言，光源組件620的點光源521例如是排列於第一線L3上，而點光源522例如是排列於第二線L4上。另外，第一線L3可以平行於第二線L4。

綜上所述，在本發明光源組件、顯示模組及光學觸控裝置中，由於點光源能依序發光，所以僅以單一光感測元件即可達到感測區內之物件的位置辨識之目的。如此，能減少光感測元件的數量，進而降低光學觸控裝置的成本。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100、200、300、400．．．光學觸控裝置

50．．．手指

60．．．物件

102、230．．．感測區

110、110a、120、120a、221、221a至221j、521、522．．．點光源

112、122．．．光束

130、130a、140、140a、210．．．光感測元件

220、520、620．．．光源組件

222．．．第一光束

223、523．．．載板

231．．．第一側邊

232．．．第二側邊

233．．．第三側邊

234．．．第四側邊

240．．．基板

250．．．支撐件

260．．．光源控制單元

270．．．處理單元

401．．．顯示模組

410．．．顯示面板

412．．．背面

414．．．顯示面

420．．．導光板

422、426．．．側面

424．．．出光面

480．．．白光光源

482．．．白光

D．．．間距

L1．．．直線

L2．．．光路徑

L3．．．第一線

L4．．．第二線

圖1是習知一種光學觸控裝置之俯視示意圖。

圖2是本發明一實施例之光學觸控裝置之俯視示意圖。

圖3A是圖2之光學觸控裝置感測物件位置時的示意圖。

圖3B是圖2之光學觸控裝置感測物件位置時的示意圖。

圖4是本發明另一實施例之光學觸控裝置之俯視示意圖。

圖5是本發明另一實施例之光學觸控裝置之俯視示意圖。

圖6A是沿圖5之I-I線的剖面示意圖。

圖6B是本發明另一實施例之光學觸控裝置的剖面示意圖。

圖7是沿圖5之II-II線之剖面示意圖。

圖8是本發明另一實施例之用於光學觸控裝置之光源組件之示意圖。

圖9是本發明另一實施例之用於光學觸控裝置之光源組件之示意圖。

200．．．光學觸控裝置

210．．．光感測元件

220．．．光源組件

221．．．點光源

223．．．載板

230．．．感測區

231．．．第一側邊

232．．．第二側邊

233．．．第三側邊

234．．．第四側邊

240．．．基板

260．．．光源控制單元

270．．．處理單元

D．．．間距

Claims (24)

1. 一種光學觸控裝置，包括：一感測區；至少一光源組件，配置於該感測區的至少一側邊旁，該光源組件包括多個第一點光源，該些第一點光源適於依序提供一第一光束至該感測區內；以及一光感測元件，其感測視野涵蓋該感測區，且該光感測元件適於感測該些第一光束。
2. 如申請專利範圍第1項所述之光學觸控裝置，其中該感測區呈矩形，且具有一第一側邊、一第二側邊、一第三側邊以及一第四側邊，該第一側邊與該第三側邊相對，該第二側邊與該第四側邊相對，該光源組件配置於該第一側邊旁，該光感測元件配置於該第三側邊與該第四側邊的交界處。
3. 如申請專利範圍第1項所述之光學觸控裝置，其中該至少一光源組件的數量為兩個，該感測區呈矩形，且具有一第一側邊、一第二側邊、一第三側邊以及一第四側邊，該第一側邊與該第三側邊相對，該第二側邊與該第四側邊相對，該些光源組件分別配置於該第一側邊與該第二側邊旁，該光感測元件配置於該第三側邊與該第四側邊的交界處。
4. 如申請專利範圍第1項所述之光學觸控裝置，更包括：一顯示面板，具有一顯示面與一背面，該感測區位於該顯示面上；以及一導光板，具有一與該背面相對的出光面以及多個與該出光面相連的側面，該光源組件與該些側面其中之一相對。
5. 如申請專利範圍第4項所述之光學觸控裝置，其中該光源組件更包括多個第二點光源，且每一第二點光源適於提供一第二光束，該第一光束為不可見光，該第二光束為可見光。
6. 如申請專利範圍第5項所述之光學觸控裝置，其中該些第一點光源包括紅外光發光二極體，該些第二點光源包括白光發光二極體。
7. 如申請專利範圍第5項所述之光學觸控裝置，其中該些第一點光源與該些第二點光源交替排列於一線上。
8. 如申請專利範圍第5項所述之光學觸控裝置，其中該些第一點光源排列於一第一線上，該些第二點光源排列於一第二線上。
9. 如申請專利範圍第8項所述之光學觸控裝置，其中該第一線平行該第二線。
10. 如申請專利範圍第4項所述之光學觸控裝置，更包括至少一白光光源，該白光光源與該光源組件分別與該導光板之不同的該些側面相對。
11. 如申請專利範圍第1項所述之光學觸控裝置，其中該些第一點光源間隔排列。
12. 如申請專利範圍第1項所述之光學觸控裝置，更包括一基板，該感測區位於該基板上。
13. 如申請專利範圍第1項所述之光學觸控裝置，更包括一光源控制單元，電性連接至該些第一點光源，以控制該些第一點光源依序提供該第一光束。
14. 如申請專利範圍第1項所述之光學觸控裝置，其中該第一光束為不可見光。
15. 如申請專利範圍第1項所述之光學觸控裝置，其中該光源組件更包括一載板，而該些第一點光源配置於該載板上。
16. 一種用於光學觸控裝置之光源組件，包括：多個第一點光源，配置於一光學觸控裝置之一基板上；以及一光源控制單元，電性連接至該些第一點光源，用以依一預定時序控制該些第一點光源開關。
17. 如申請專利範圍第16項所述之光學觸控裝置之光源組件，更包括多個第二點光源，配置於該基板上，且電性連接至該光源控制單元，該些第一點光源為不可見光光源，而該些第二點光源為可見光光源，且該光源控制單元更控制該些第二點光源開關。
18. 如申請專利範圍第16項所述之光學觸控裝置之光源組件，其中該些第一點光源為不可見光光源。
19. 如申請專利範圍第16項所述之光學觸控裝置之光源組件，更包括一載板，配置於該基板上，且該些第一點光源固定於該載板上。
20. 一種用於光學觸控裝置之顯示模組，包括：一基板；一導光平板，配置於該基板上方，並於該導光平板上方形成一感測區；一光源組件，配置於該導光平板的至少一側邊旁，該光源組件包括：多個第一點光源；以及一光源控制單元，電性連接至該等第一點光源，用以依一預定時序控制該等第一點光源開關。
21. 如申請專利範圍第20項所述之用於光學觸控裝置之顯示模組，其中更包括一顯示面板，配置於該導光平板上。
22. 如申請專利範圍第20項所述之光學觸控裝置之顯示模組，其中該光源組件更包括多個第二點光源，電性連接至該光源控制單元，該些第一點光源為不可見光光源，而該些第二點光源為可見光光源，且該光源控制單元更控制該些第二點光源開關。
23. 如申請專利範圍第20項所述之光學觸控裝置之顯示模組，其中該些第一點光源為不可見光光源。
24. 如申請專利範圍第20項所述之光學觸控裝置之顯示模組，其中光源組件更包括一載板，配置於該基板上，且該些第一點光源固定於該載板上。