TWI492114B - 光學式多點觸控裝置與其光學觸控模組 - Google Patents

光學式多點觸控裝置與其光學觸控模組 Download PDF

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TWI492114B
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Description

光學式多點觸控裝置與其光學觸控模組
本發明有關於一種觸控裝置，特別是有關於一種光學式多點觸控裝置與其光學觸控模組。
傳統光學式觸控技術包含一光學觸控面板與一顯示面板。光學觸控面板疊設於顯示面板上，將所有感測器的感測訊號分別透過軟式線材(如軟式電路板，flexible printed circuit或柔性扁平排線，Flexible Flat Cable)共同連接到一外接的控制板單元。
然而，後端業者必須於組裝光學觸控面板與顯示面板後，才能分別將此些軟式線材分別翻摺到顯示面板背對光學觸控面板之一面，並讓軟式線材分別獨立地連接控制板單元。上述的限制將導致組裝便利性大大降低以及工時的增加，也同時限制後端業者需要在系統設計上額外考量多個排線的理線方式，降低系統配置的設計彈性。
本發明為揭露一種光學式多點觸控裝置與其光學觸控模組，藉由改變感測器的線路配置，用以提高組裝便利性、降低工時與成本，以及簡化感測器的連接線路用量。
本發明為揭露一種光學式多點觸控裝置與其光學觸控模組，藉由整合控制板單元至光學觸控模組上，且改善系統配置的空間，取消控制電路板須獨立安裝的困擾，進而提高系統配置的設計彈性。
本發明之一實施方式中，此種光學觸控模組包含一玻璃面板、一控制板單元與多個光學感應組。玻璃面板包含相對設置之一正面與一反面，且玻璃面板分為一感應區與一週邊區，週邊區圍繞感應區。控制板單元位於玻璃面板之反面上且完全位於週邊區內。光學感應組間隔地排列於玻璃面板之週邊區內。此些光學感應組與控制板單元電性連接，且此些光學感應組與控制板單元共同形成一單列串接結構。
本發明之一實施方式中，此種光學式多點觸控裝置包含一顯示面板以及一光學觸控模組。顯示面板包含一有效顯示區與多個側壁。此些側壁圍繞該有效顯示區。光學觸控模組包含一玻璃面板、一控制板單元與多個光學感應組。玻璃面板包含相對設置之一正面與一反面，反面依附於顯示面板之有效顯示區上，且玻璃面板分為一感應區與一週邊區，感應區對應有效顯示區，且被週邊區所圍繞。控制板單元位於玻璃面板之反面上且完全位於週邊區內。光學感應組間隔地排列於玻璃面板之週邊區內。此些光學 感應組與控制板單元電性連接，且光學感應組與控制板單元共同形成一單列串接結構。
綜上所述，藉由本發明光學式多點觸控裝置與其光學觸控模組之設計，讓控制板單元可整合至玻璃面板之反面之週邊區內，使得單列串接結構僅位於玻璃面板之反面之週邊區內，以致讓顯示面板疊合於光學觸控模組後，可省下更多的系統配置空間，進而提高系統配置的設計彈性。
10‧‧‧光學式多點觸控裝置
100‧‧‧光學觸控模組
200‧‧‧玻璃面板
201‧‧‧正面
202‧‧‧反面
203‧‧‧側邊
200C‧‧‧感應區
200P‧‧‧週邊區
300‧‧‧控制板單元
320‧‧‧控制元件
330‧‧‧振動感應元件
350‧‧‧單一輸出單元
400‧‧‧光學感應組
400a~400f‧‧‧第一光學感應組至第六光學感應組
410‧‧‧光學感應單元
420‧‧‧訊號轉接部
430‧‧‧第一硬式電路板
440‧‧‧第二硬式電路板
450‧‧‧可撓性電路板
460‧‧‧出光單元
470‧‧‧鏡頭感光單元
480‧‧‧保護蓋體
481‧‧‧固定柱
500‧‧‧單列串接結構
510‧‧‧導接通道
510a~510d‧‧‧第一導接通道至第四導接通道
610‧‧‧第一條狀載體
611‧‧‧第一面
612‧‧‧第二面
620‧‧‧第一反光條
630‧‧‧第二條狀載體
631‧‧‧第三面
632‧‧‧第四面
640‧‧‧第二反光條
700‧‧‧顯示面板
701‧‧‧前面
702‧‧‧後面
703‧‧‧側壁
700C‧‧‧有效顯示區
700P‧‧‧圍繞區
800‧‧‧系統主機
M1、M2‧‧‧區域
D1、D2‧‧‧厚度
S‧‧‧斷差空間
第1圖繪示本發明光學觸控模組於一實施例下的正面示意圖。
第2圖繪示本發明光學觸控模組於此實施例下的反面示意圖。
第3圖繪示本發明光學觸控模組之光學感應組於此實施例之一變化下的示意圖。
第4A圖繪示第1圖之區域M1之局部放大圖。
第4B圖繪示第1圖之區域M2之局部放大圖。
第5圖繪示本發明光學式多點觸控裝置於一實施例下的局部側視示意圖。
第6圖繪示本發明光學式多點觸控裝置之光學觸控模組之控制板單元於又一實施例下連接系統主機的示意圖。
以下將以圖示及詳細說明清楚說明本發明之精神，如熟悉此技術之人員在瞭解本發明之實施例後，當可由本發明所教示之技術，加以改變及修飾，其並不脫離本發明之精神與範圍。
請同時參考第1圖與第2圖，第1圖繪示本發明光學觸控模組100於一實施例下的正面示意圖。第2圖繪示本發明光學觸控模組100於此實施例下的反面示意圖。
如第1圖與第2圖所示，本發明揭露一種光學觸控模組100。此種光學觸控模組100包含一玻璃面板200、一控制板單元300與多個光學感應組400。
玻璃面板200包含相對設置之一正面201與一反面202，以及多個側邊203，此些側邊203圍繞且鄰接正面201與反面202。玻璃面板200之整體體積被區分為一感應區200C與一週邊區200P。感應區200C被定義為玻璃面板200可供觸碰感應的所有面積之整體區域，週邊區200P圍繞感應區200C，且週邊區200P包含玻璃面板200扣除感應區200C之整體區域。控制板單元300位於玻璃面板200之反面202上且完全位於週邊區200P內。
此些光學感應組400間隔地排列於玻璃面板200之週邊區200P內，且各光學感應組400自玻璃面板200之正面201經玻璃面板200之側邊203延伸至玻璃面板200之反面202。
參閱第2圖所示，此些光學感應組400與控制板單元300電性連接，且此些光學感應組400與控制板單元300 共同於玻璃面板200之反面202形成一單列串接結構500。所謂之單列串接結構500為此些光學感應組400與控制板單元300依據一個接一個的方式進行電性連接，控制板單元300僅位於其中二個光學感應組400之間。
由第2圖所示，玻璃面板200具有四個側邊203，包括二長側邊與二短側邊，此些光學感應組400分別位於此二長側邊203與各長側邊203與短側邊203之交接處，控制板單元300位於玻璃面板200之反面202一短側邊203。
舉例來說，此些光學感應組，例如6個(如第2圖所述)由右上、左上、左下至右下可命名為第一光學感應組400a至第六光學感應組400f。故，單列串接結構500便由第一光學感應組400a至第四光學感應組400d、控制板單元300、第五光學感應組400e以及第六光學感應組400f所依序單列串接而成。
各光學感應組400包含一光學感應單元410與一訊號轉接部420。光學感應單元410位於玻璃面板200之正面201上，用以收發一光學訊號(第1圖)。訊號轉接部420位於玻璃面板200之反面202上，透過一可撓性電路板450(第3圖)電性連接光學感應單元410(第2圖)。由於此些訊號轉接部420串接地與控制板單元300電性連接，其中一訊號轉接部420經由另一訊號轉接部420傳遞所偵測之訊號至控制板單元300。
單列串接結構500包含多個導接通道510。此些導接通道510彼此相互絕緣。各個導接通道510電性連接控 制板單元300與單一個光學感應單元410，使得各光學感應單元410僅依據對應之導接通道510傳遞訊號至控制板單元300。導接通道510不限其種類與形式，只要能讓各光學感應單元410傳遞訊號至控制板單元300。
以上例來說，第一導接通道510a自第一光學感應組400a依序通過第二光學感應組400b至第四光學感應組400d而連接至控制板單元300，第二導接通道510b自第二光學感應組400b依序通過第三光學感應組400c至第四光學感應組400d而連接至控制板單元300，第三導接通道510c自第三光學感應組400c依序通過第四光學感應組400d而連接至控制板單元300，第四導接通道510d自第四光學感應組400d連接至控制板單元300。
於一具體實施例中，不同之二相鄰訊號轉接部420之間的此些導接通道510之數量一致，且彼此一對一地導通。
於一具體實施例中，導接通道510係可透過軟性電路板(flexible printed circuit，FPC)或軟性平板排線(flexible flat cable，FFC)實現而可插拔地或以固接方式，例如熱壓熔錫焊接(HotBar)或異方性導電膜(Anisotropic Conductive Film,ACF)耦接於任二相鄰之訊號轉接部420之間。
此外，上述實現導接通道510之軟性電路板(flexible printed circuit，FPC)或軟性平板排線(flexible flat cable，FFC)可藉由背膠而緊密地貼合在玻璃面板200之反面202。
或者，導接通道510也可透過直接形成導線(例如導電銀膠)於玻璃面板200之反面202上，達成任一光學感應組400與控制板單元300之電性連接。
第3圖繪示本發明光學觸控模組之光學感應組400於此實施例之一變化下的示意圖。
參閱第3圖所示，每一光學感應組400更包含一第一硬式電路板430、一第二硬式電路板440與一可撓性電路板450用以電性連接第一硬式電路板430以及第二硬式電路板440。第一硬式電路板430固設於玻璃面板200之正面201上且位於週邊區200P(第1圖)內。第二硬式電路板440固設於玻璃面板200之反面202上且位於週邊區200P(第2圖)內。
光學感應單元410固設於第一硬式電路板430上，其用以控制光學感應單元410；訊號轉接部420固設於第二硬式電路板440上，其用以控制訊號轉接部420並傳送光學感應單元410所傳送之訊號至控制板單元300；可撓性電路板450用以電性連接光學感應單元410以及訊號轉接部420，以將光學感應單元410所接收之訊號傳送至訊號轉接部420。亦即，可撓性電路板450自玻璃面板200之正面201翻摺至玻璃面板200之反面202。
第4A圖繪示第1圖之區域M1之局部放大圖。
參閱第1圖、第4A圖所示，光學觸控模組100更包含多個條狀載體(或稱擠出條)與反光條，用以反射光學訊號。此些條狀載體間隔地配置於玻璃面板200之該正 面201上且完全位於週邊區200P內。
舉例來說，第4A圖中之右、左邊之條狀載體分別稱第一條狀載體610與第二條狀載體630，其上之反光條分別稱第一反光條620與第二反光條640。第一條狀載體610包含相對之第一面611與第二面612，且第一反光條620位於第一面611。第二條狀載體630包含相對之第三面631與第四面632，且第二反光條640位於第三面631。於一具體實施例中，反光條可直接固設於週邊區200P內而無需條狀載體。
須特別說明的是，介於第一面611與第二面612之間的厚度D1小於介於第三面631與第四面632之間的厚度D2，以讓光學感應組400用以延伸至反面202的可撓性電路板450不與第一條狀載體610產生干涉。
第4B圖繪示第1圖之區域M2之局部放大圖。如第3圖與第4B圖所示，各光學感應單元410更包含至少一個出光單元460、一鏡頭感光單元470與一保護蓋體480。
出光單元460，例如，紅外線(IR)發光二極體，發出一光學輸出訊號。光學輸出訊號係自控制板單元300(第2圖)由導接通道510傳遞至各光學感應單元410。鏡頭感光單元470，位於出光單元460下方。鏡頭感光單元470並於感應區200C被觸碰時，接收一光學感應訊號，並將光學感應訊號由導接通道510傳遞至控制板單元300。
保護蓋體480具光穿透性，特別是具紅外光之光穿透性。保護蓋體480覆蓋出光單元460，例如，保護蓋體 480藉由二固定柱481固定於出光單元460出光面之一側，以避免落塵沉積於出光單元460而妨礙出光效率，或避免落塵沉積於玻璃面板200之正面201以遮蔽鏡頭感光單元470之視野。
復參閱第1圖、第2圖所示，控制板單元300更包含一控制元件320。控制元件320位於控制板單元300上。當感應區200C被觸碰時(第1圖)，至少三個鏡頭感光單元470可擷取到對應之光學感應訊號，使得控制元件320依據此些光學感應訊號計算出感應區200C被觸碰之位置。
較佳地，復參閱第1圖、第2圖所示，控制板單元300更包含一振動感應元件330。振動感應元件330位於控制板單元300上，電性連接控制元件320。當控制元件320同一時間收到振動訊號與此些光學感應訊號，控制元件320才依據此些光學感應訊號計算出感應區200C被觸碰之位置。如此可避免，或至少降低誤判光學感應訊號的產生，而於真正的觸碰動作產生時，準確地接收光學感應訊號。
參閱第5圖所示，上述光學觸控模組100可疊合至一顯示面板700上以組成一種光學式多點觸控裝置10，以供使用者觸碰光學觸控模組100。
顯示面板700包含相對設置之一前面701與一後面702，以及多個側壁703。此些側壁703圍繞且鄰接前面701與後面702。顯示面板700之前面701分為一有效顯示區700C與一圍繞區700P。有效顯示區700C被定義為顯示面板700可供輸出顯示面的所有面積。有效顯示區700C被圍 繞區700P與此些側壁703所圍繞。玻璃面板200之反面202依附於顯示面板700之有效顯示區700C上，且玻璃面板200之感應區200C對應有效顯示區700C，其面積大於有效顯示區700C之面積。
然而，一變化中，有效顯示區700C之面積也可以等於感應區200C之面積。
此實施例中，玻璃面板200之反面202之面積大於顯示面板700之前面701的面積，且玻璃面板200之週邊區200P與顯示面板700之側壁703之間形成一圍繞顯示面板700之斷差空間S，使得上述之單列串接結構500可自玻璃面板200之反面202伸入斷差空間S內，以便被容置於斷差空間S內(包括控制板單元300以及訊號轉接部420)。由於顯示面板700的厚度均比單列串接結構500的厚度大，可有效保護單列串接結構500必免受到外力的擠壓而損壞。
於另一實施例中，當玻璃面板200之反面202之面積小於或等於顯示面板700之前面701的面積，則單列串接結構500被夾設於圍繞區700P與玻璃面板200之間。
第6圖繪示本發明光學式多點觸控裝置之光學觸控模組100之控制板單元300於又一實施例下連接系統主機800的示意圖。
控制板單元300更包含單一輸出單元350(如USB輸出線)。單一輸出單元350位於控制板單元300上，用以輸出感應區200C被觸碰之位置的資料至光學式多點觸控裝 置之一系統主機800。
如此，當後端業者於組裝光學觸控模組100至顯示面板700後，後端業者不需再安裝控制板單元300與軟式線材，反而可直接讓單一輸出單元350直接連接系統主機800，不需額外考量多個排線的理線方式，故，便可大大提昇組裝便利性以及降低工時，也大幅降低過去觸控模組組裝的幅雜度及結構設計難度。
綜上所述，藉由本發明光學式多點觸控裝置與其光學觸控模組之設計，讓控制板單元可整合至玻璃面板之反面之週邊區內，使得單列串接結構僅位於玻璃面板之反面之週邊區內，以致讓顯示面板疊合於光學觸控模組後，可省下更多的系統配置空間，進而提高系統配置的設計彈性。
100‧‧‧光學觸控模組
200‧‧‧玻璃面板
202‧‧‧反面
203‧‧‧側邊
200C‧‧‧感應區
200P‧‧‧週邊區
300‧‧‧控制板單元
320‧‧‧控制元件
330‧‧‧振動感應元件
400a~400f‧‧‧第一光學感應組至第六光學感應組
420‧‧‧訊號轉接部
500‧‧‧單列串接結構
510‧‧‧導接通道
51a~510d‧‧‧第一導接通道至第四導接通道

Claims (10)

  1. 一種光學觸控模組，包含：一玻璃面板，包含相對設置之一正面與一反面，且該玻璃面板分為一感應區與一週邊區，該週邊區圍繞該感應區；一控制板單元，位於該玻璃面板之該反面上且完全位於該週邊區內；以及多個光學感應組，間隔地排列於該玻璃面板之該週邊區內，其中該些光學感應組與該控制板單元電性連接，且該些光學感應組與該控制板單元共同形成一單列串接結構，該單列串接結構包含多個導接通道，該些導接通道彼此相互絕緣，每一該些導接通道連接該控制板單元與該些光學感應組其中之一，每一該些光學感應組僅藉由該些導接通道其中之一傳遞訊號至該控制板單元。
  2. 如請求項1所述之光學觸控模組，其中每一該些光學感應組包含：一光學感應單元，位於該玻璃面板之該正面上，用以收發一光學訊號；以及一訊號轉接部，位於該玻璃面板之該反面上，且電性連接該光學感應單元，其中該些訊號轉接部串接地與該控制板單元電性連接，該些訊號轉接部其中之一經由另一該訊號轉接部傳遞該光學訊號至該控制板單元。
  3. 如請求項2所述之光學觸控模組，其中每一該些光學感應組更包含一可撓性電路板，用以電性連結該光學感應單元以及該訊號轉接部。
  4. 如請求項3所述之光學觸控模組，更包含：一第一條狀載體，位於該玻璃面板之該正面上且位於該週邊區內，包含相對之一第一面與一第二面；一第一反光條，位於該第一條狀載體之該第一面；一第二條狀載體，位於該玻璃面板之該正面上且位於該週邊區內，包含相對之一第三面與一第四面；以及一第二反光條，位於該第二條狀載體之該第三面，其中介於該第一面與該第二面之間的一第一厚度小於介於該第三面與該第四面之間的一第二厚度。
  5. 如請求項2所述之光學觸控模組，其中每一該些光學感應單元更包含：至少一出光單元，用以發出該光學訊號之一光學輸出訊號；一鏡頭感光單元，用以於該感應區被觸碰時，接收該光學訊號之一光學感應訊號；以及一保護蓋體，具光穿透性，且覆蓋該出光單元；其中該控制板單元更包含：一控制元件，位於該控制板單元上；以及一振動感應元件，位於該控制板單元上，電性連接該控 制元件，用以於該感應區被觸碰時，產生一振動訊號至該控制元件，其中當該控制元件同一時間收到該振動訊號與該些光學感應訊號，該控制元件才依據該些光學感應訊號計算出該感應區被觸碰之位置。
  6. 一種光學式多點觸控裝置，包含：一顯示面板，包含一有效顯示區與多個側壁，該些側壁圍繞該有效顯示區；以及一光學觸控模組，包含：一玻璃面板，包含相對設置之一正面與一反面，該反面依附於該顯示面板之該有效顯示區上，且該玻璃面板分為一感應區與一週邊區，該感應區對應該有效顯示區，且被該週邊區所圍繞；一控制板單元，位於該玻璃面板之該反面上且完全位於該週邊區內；以及多個光學感應組，間隔地排列於該週邊區內，其中該些光學感應組與該控制板單元電性連接，且該些光學感應組與該控制板單元共同形成一單列串接結構，該單列串接結構包含多個導接通道，該些導接通道彼此相互絕緣，每一該些導接通道連接該控制板單元與該些光學感應組其中之一，每一該些光學感應組僅藉由該些導接通道其中之一傳遞訊號至該控制板單元。
  7. 如請求項6所述之光學式多點觸控裝置，其中每一該些光學感應組包含：一光學感應單元，位於該玻璃面板之該正面上，用以收發一光學訊號；以及一訊號轉接部，位於該玻璃面板之該反面上，且電性連接該光學感應單元，其中該些訊號轉接部串接地與該控制板單元電性連接，該些訊號轉接部其中之一經由另一該訊號轉接部傳遞該光學訊號至該控制板單元。
  8. 如請求項7所述之光學式多點觸控裝置，其中該玻璃面板之該反面之面積大於該顯示面板具有該有效顯示區之一面面積，且該玻璃面板之該週邊區與該顯示面板之該些側壁之間形成一圍繞該顯示面板之斷差空間，該單列串接結構自該玻璃面板之該反面伸入該斷差空間內。
  9. 如請求項7所述之光學式多點觸控裝置，更包含：一第一條狀載體，位於該玻璃面板之該正面上且位於該週邊區內，包含相對之一第一面與一第二面；一第一反光條，位於該第一條狀載體之該第一面；一第二條狀載體，位於該玻璃面板之該正面上且位於該週邊區內，包含相對之一第三面與一第四面；一第二反光條，位於該第二條狀載體之該第三面，其中介於該第一面與該第二面之間的一第一厚度小於 介於該第三面與該第四面之間的一第二厚度。
  10. 如請求項7所述之光學式多點觸控裝置，其中每一該些光學感應單元更包含：至少一出光單元，用以發出該光學訊號之一光學輸出訊號；一鏡頭感光單元，用以於該感應區被觸碰時，接收該光學訊號之一光學感應訊號；以及一保護蓋體，具光穿透性，且覆蓋該出光單元；其中該控制板單元更包含：一控制元件，位於該控制板單元上；以及一振動感應元件，位於該控制板單元上，電性連接該控制元件，用以於該感應區被觸碰時，產生一振動訊號至該控制元件，其中當該控制元件同一時間收到該振動訊號與該些光學感應訊號，該控制元件才依據該些光學感應訊號計算出該感應區被觸碰之位置。
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