TWI573162B - 光學觸控結構 - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種觸控結構，且特別是有關於一種光學觸控結構。
習知的一種光學觸控結構是由一淺色紙基材以及多個印刷在淺色紙基材上的黑色油墨圖案所組成。當光筆所發出的紅外光通過光學觸控結構時，淺色紙基材會直接反射及散射紅外光，而這些反射或散射的紅外光被同樣設置於光筆內的紅外光攝影機所偵測。當光筆接觸光學觸控結構並且在光學觸控結構的表面移動時，處理器根據紅外光攝影機所感測到的紅外光強度與影像變化來判斷觸碰點的位置與觸碰點的移動。
由於淺色紙基材具有粗糙表面，因此光筆所產生的紅外光可朝多個方向反射及散射，故紅外光攝影機很容易攝得反射影像。也就是說，光筆即使在相當大的傾斜角度仍然可讀取到觸控點的位置訊號。然而，淺色紙基材本身非透明，意即不具有光穿透性，因此會遮蔽部分光線，故這種光學觸控結構無法普遍應用於常見的顯示器上。再者，淺色紙基材除了會反射及散射紅外光
之外，亦會反射及散射顯示器所發出的光和外界的環境光，而使得影像有白霧化的現象，進而降低影像的對比度與清晰度。
本發明提供一種光學觸控結構，其具有透明基材且可利用具有金屬成分的光學粒子來反射(reflect)紅外光，可推算出觸控點的位置且具有較廣泛的應用範圍。
本發明的光學觸控結構，其包括一透明基材以及多個具有金屬成分的光學粒子。具有金屬成分的光學粒子配置於透明基材上。當一紅外光入射至每一具有金屬成分的光學粒子時，每一具有金屬成分的光學粒子反射紅外光。
在本發明的一實施例中，上述的光學觸控結構更包括一透明黏著層。透明黏著層配置於透明基材上，且具有金屬成分的光學粒子透過透明黏著層而固定於透明基材上，其中透明黏著層的折射率與透明基材的折射率相同或接近。
在本發明的一實施例中，上述的透明黏著層完全覆蓋透明基材，且具有金屬成分的光學粒子分佈於透明黏著層內。
在本發明的一實施例中，上述的透明黏著層完全覆蓋透明基材的一上表面，而具有金屬成分的光學粒子被透明黏著層所覆蓋且呈單層排列於上表面上。
在本發明的一實施例中，上述的光學觸控結構更包括多個光吸收部以及一透明保護層。光吸收部配置於透明黏著層上且
暴露出部分透明黏著層。透明保護層配置於透明黏著層上，且包覆光吸收部與被光吸收部所暴露出的透明黏著層。透明保護層的折射率與透明基材的折射率及透明黏著層的折射率相同或接近。
在本發明的一實施例中，上述的透明黏著層包括多個透明黏著部。透明黏著部分散配置於透明基材上且暴露出部分透明基材。具有金屬成分的光學粒子分佈於透明黏著部內。
在本發明的一實施例中，上述的透明黏著層包括多個透明黏著部。透明黏著部分散配置於透明基材的一上表面上且暴露出部分上表面。具有金屬成分的光學粒子被透明黏著部所覆蓋且呈單層排列於上表面上。
在本發明的一實施例中，上述的光學觸控結構更包括一透明保護層。透明保護層配置於透明基材上，且包覆透明黏著部與被透明黏著部所暴露出的透明基材。透明保護層的折射率與透明黏著層的折射率及透明基材的折射率相同或接近。
在本發明的一實施例中，上述的透明基材具有多個凹孔，而具有金屬成分的光學粒子配置於凹孔內且呈單層排列。
在本發明的一實施例中，上述的光學觸控結構，更包括多個透明定位部。透明定位部配置於透明基材上，而具有金屬成分的光學粒子配置於透明定位部之間且呈單層排列。透明定位部限制具有金屬成分的光學粒子的位置。
在本發明的一實施例中，上述的光學觸控結構更包括多個光吸收部以及一透明保護層。光吸收部配置於透明基材上，且
至少暴露出部分具有金屬成分的光學粒子。透明保護層配置於透明基材上，且至少包覆光吸收部與被光吸收部所暴露出具有金屬成分的光學粒子。透明保護層的折射率與透明基材的折射率相同或接近。
在本發明的一實施例中，上述的每一具有金屬成分的光學粒子是一金屬粒子或由一玻璃粒子及包覆於玻璃粒子的一外表面上的一金屬層所組成。
在本發明的一實施例中，上述的每一具有金屬成分的光學粒子的粒徑介於1微米至30微米之間。
基於上述，由於本發明之光學觸控結構包括透明基材與具有金屬成分的光學粒子，因此當觸控元件(如光學觸控筆)發出紅外光照射至光學觸控結構時，透明基材可讓可見光穿透，而具有金屬成分的光學粒子可反射紅外光至觸控元件內的紅外光攝影機，進而推算出觸控點的位置。此外，後續將本發明之光學觸控結構應用於例如是常見的顯示器(例如是液晶顯示器、陰極射線管顯示器或電漿顯示器)上時，其透明基材的設置亦可讓顯示器的光大部分穿透，並且可避免影像白霧化的情形產生。故，本發明的光學觸控結構具有較廣泛的應用範圍。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
100a、100b、100c、100d、100e、100f‧‧‧光學觸控結構
110a、110e‧‧‧透明基材
112a、112e‧‧‧上表面
114e‧‧‧凹孔
120a、120b‧‧‧具有金屬成分的光學粒子
122b‧‧‧玻璃粒子
123b‧‧‧外表面
124b‧‧‧金屬層
130a、130b、130c、130d‧‧‧透明黏著層
132a、132b‧‧‧透明黏著部
132c‧‧‧表面
140a、140c、140e‧‧‧透明保護層
150c、150e‧‧‧光吸收部
160f‧‧‧透明定位部
L1、L2、L3‧‧‧紅外光
圖1繪示為本發明的一實施例的一種光學觸控結構的剖面示意圖。
圖2繪示為本發明的另一實施例的一種光學觸控結構的剖面示意圖。
圖3繪示為本發明的另一實施例的一種光學觸控結構的剖面示意圖。
圖4繪示為本發明的另一實施例的一種光學觸控結構的剖面示意圖。
圖5繪示為本發明的另一實施例的一種光學觸控結構的剖面示意圖。
圖6繪示為本發明的另一實施例的一種光學觸控結構的剖面示意圖。
圖1繪示為本發明的一實施例的一種光學觸控結構的剖面示意圖。請參考圖1，在本實施例中，光學觸控結構100a包括一透明基材110a以及多個具有金屬成分的光學粒子120a。具有金屬成分的光學粒子120a配置於透明基材110a上。當一紅外光L1入射至每一具有金屬成分的光學粒子120a時，每一具有金屬成分的光學粒子120a反射(即圖1中的紅外光L2)紅外光L1。
詳細來說，本實施例的透明基材110a的材質例如是玻
璃、塑膠、聚甲基丙烯甲酯(Polymethylmethacrylate,PMMA)或其他具有高穿透性的材質，其中透明基材110a具有一上表面112a。每一具有金屬成分的光學粒子120a由於具有金屬的特性，對紅外光將具有強烈的反射性。每一具有金屬成分的光學粒子120a例如是一金屬粒子，如金粒子、銀粒子、鋁粒子或不同金屬所組成的合金粒子，但並不以此為限。此外，每一具有金屬成分的光學粒子120a的粒徑例如是介於1微米至30微米之間。
更具體來說，本實施例的光學觸控結構100a更包括一透明黏著層130a，其中透明黏著層130a配置於透明基材110a上，且具有金屬成分的光學粒子120a透過透明黏著層130a而固定於透明基材110a上。此處，透明基材110a的折射率與透明黏著層130a的折射率相同或接近。如圖1所示，透明黏著層130a包括多個透明黏著部132a，其中透明黏著部132a分散配置於透明基材110a的上表面112a上且暴露出部分透明基材110a的上表面112a。特別是，具有金屬成分的光學粒子120a隨機分佈於透明黏著部132a內。
此外，本實施例光學觸控結構100a可更包括一透明保護層140a，其中透明保護層140a配置於透明基材110a上，且包覆透明黏著部132a與被透明黏著部132a所暴露出的透明基材110a的上表面112a。特別是，透明保護層140a的折射率與透明基材110a的折射率及透明黏著層130a的折射率相同或接近，以提升光穿透率。
由於本實施例中具有金屬成分的光學粒子120a對紅外光有強烈的反射效應，而透明基材110a、透明黏著部132a與透明保護層140a對紅外光的反射較弱，因此當一觸控元件(如光學觸控筆，未繪示)發出紅外光L1照射至光學觸控結構100a時，具有金屬成分的光學粒子120a可反射(即圖1中的紅外光L2)及散射(即圖1中的紅外光L3)紅外光L1至觸控元件內的紅外光攝影機(未繪示)，形成紅外光反射影像，進而可推算出觸控點的位置。此時，可見光(未繪示)可直接穿透透明保護層140a、透明基材110a以及透明黏著層130a。如此一來，於後續將光學觸控結構100a安裝於例如是顯示器(未繪示)之前時，除了可成為紅外光L1的有效反射體之外，其透明基材110a的設置也可有效維持顯示器之光的穿透率，並可以降低影像的白霧化現象。故，本實施例的光學觸控結構100a可具有較廣泛的應用範圍。
在此必須說明的是，下述實施例沿用前述實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，下述實施例不再重複贅述。
圖2繪示為本發明的另一實施例的一種光學觸控結構的剖面示意圖。請參考圖2，本實施例的光學觸控結構100b與圖1的光學觸控結構100a相似，惟二者主要差異之處在於：本實施例的具有金屬成分的光學粒子120b具體化是由一玻璃粒子122b及包覆於玻璃粒子122b的一外表面123b上的一金屬層124b所組
成。此外，本實施例的具有金屬成分的光學粒子120b被透明黏著層130b的透明黏著部132b所覆蓋且呈單層排列於透明基材110a的上表面112a上。此處，具有金屬成分的光學粒子120b不接觸透明基材110a的上表面112a，但於其它實施例中，具有金屬成分的光學粒子120b亦可直接接觸透明基材110a的上表面112a。
當觸控元件(如光學觸控筆，未繪示)發出紅外光L1照射至光學觸控結構100b時，具有金屬成分的光學粒子120b可反射(即圖2中的紅外光L2)及散射(即圖2中的紅外光L3)紅外光L1至觸控元件內的紅外光攝影機(未繪示)，進而可推算出觸控點的位置。此時，可見光(未繪示)可直接穿透透明保護層140a、透明基材110a以及透明黏著層130b，且透過成單層排列的具有金屬成分的光學粒子120b可避免可見光產生多重反射與多重散射。如此一來，於後續將光學觸控結構100b安裝於例如是顯示器(未繪示)之前時，除了可成為紅外光L1的有效反射體之外，也可有效維持顯示器之光的穿透率，並可以避免影像產生白霧化的情形。故，本實施例的光學觸控結構100b可具有較廣泛的應用範圍。
圖3繪示為本發明的另一實施例的一種光學觸控結構的剖面示意圖。請參考圖3，本實施例的光學觸控結構100c與圖1的光學觸控結構100a相似，惟二者主要差異之處在於：本實施例的透明黏著層130c完全覆蓋透明基材110a，且具有金屬成分的光學粒子120a隨機分佈於透明黏著層130c內。此外，本實施例的光學觸控結構100c更包括多個光吸收部150c，其中光吸收部150c
配置於透明黏著層130c的表面132c上且暴露出部分透明黏著層130c的表面132c。透明保護層140c配置於透明黏著層130c上，且包覆光吸收部150c與被光吸收部150c所暴露出的透明黏著層130c的表面132c。此處，光吸收部150c可視為一不反射可見光也不反射紅外光的暗點，其材質例如是黑色油墨，但並不以此為限。
當觸控元件(如光學觸控筆，未繪示)發出紅外光L1照射至光學觸控結構100c時，具有金屬成分的光學粒子120a可反射(即圖3中的紅外光L2)及散射(即圖3中的紅外光L3)紅外光L1至觸控元件內的紅外光攝影機(未繪示)，而光吸收部並不反射紅外光，因而形成反攝影像，進而可推算出觸控點的位置。此時，可見光(未繪示)可直接穿透透明保護層140c、透明基材110a以及透明黏著層130c，但可見光與紅外光L1皆會被光吸收部150c所吸收，進而使紅外光L1在光學觸控結構100c上產生較大的反射率差異。如此一來，於後續將光學觸控結構100c安裝於例如是顯示器(未繪示)之前時，除了可成為紅外光L1的有效反射體之外，也可有效維持顯示器之光的穿透率，並可以減輕影像產生白霧化的情形。故，本實施例的光學觸控結構100c可具有較廣泛的應用範圍。
圖4繪示為本發明的另一實施例的一種光學觸控結構的剖面示意圖。請參考圖4，本實施例的光學觸控結構100d與圖3的光學觸控結構100c相似，惟二者主要差異之處在於：本實施例
的具有金屬成分的光學粒子120a被透明黏著層130d所覆蓋且呈單層排列於透明基材110a的上表面112a上。相較於圖3中的具有金屬成分的光學粒子120a是呈現隨機分佈而言，本實施例的透明黏著層130d的厚度可小於圖3中的透明黏著層130c厚度，進而可減少整體光學觸控結構100d的厚度。此外，呈單層排列的具有金屬成分的光學粒子120a亦可避免可見光產生多重反射與多重散射的現象，故後續將光學觸控結構100d安裝於例如是顯示器(未繪示)之前時，除了可成為紅外光L1的有效反射體之外，也可有效維持顯示器之光的穿透率。
圖5繪示為本發明的另一實施例的一種光學觸控結構的剖面示意圖。請參考圖5，本實施例的光學觸控結構100e與圖3的光學觸控結構100c相似，惟二者主要差異之處在於：本實施例的透明基材110e具有多個凹孔114e，而具有金屬成分的光學粒子120a是配置於凹孔114e內且呈單層排列。換言之，本實施例是透過透明基材110e的凹孔114e來固定具有金屬成分的光學粒子120a，並限定具有金屬成分的光學粒子120a的位置。因此，本實施例無須使用如圖1至圖4中的透明黏著層130a、130b、130c、130d來固定具有金屬成分的光學粒子120a的位置，可有較降低整體光學觸控結構100e的厚度。此外，光吸收部150e配置於透明基材110e的部分上表面112e上且覆蓋部分具有金屬成分的光學粒子120a，其中光吸收部150e至少暴露出部分凹孔114e及部分位於凹孔114e內的具有金屬成分的光學粒子120a。透明保護層140e
配置於透明基材110e上，且至少包覆光吸收部150e與被光吸收部150e所暴露出凹孔114e及位於凹孔114e內的具有金屬成分的光學粒子120e。
圖6繪示為本發明的另一實施例的一種光學觸控結構的剖面示意圖。請參考圖6，本實施例的光學觸控結構100f與圖5的光學觸控結構100e相似，惟二者主要差異之處在於：本實施例的光學觸控結構100f透過設置透明定位部160f來取代圖5的凹孔114e的設計。詳細來說，本實施例的光學觸控結構100f更包括多個透明定位部160f，其中透明定位部160f配置於透明基材110a上，而具有金屬成分的光學粒子120a配置於透明定位部160f之間且呈單層排列。透明定位部160f限制具有金屬成分的光學粒子120f的位置，因此無須使用如圖1至圖4中的透明黏著層130a、130b、130c、130d來固定具有金屬成分的光學粒子120a的位置。
需說明的是，於其他未繪示的實施例中，亦可選用於如前述圖2所提及之由玻璃粒子122b及包覆於玻璃粒子122b的外表面123b上的金屬層124b所組成的具有金屬成分的光學粒子120b，本領域的技術人員當可參照前述實施例的說明，依據實際需求，而選用前述構件，以達到所需的技術效果。
綜上所述，由於本發明之光學觸控結構包括透明基材與具有金屬成分的光學粒子，因此當觸控元件(如光學觸控筆)發出紅外光照射至光學觸控結構時，透明基材可讓可見光穿透，而具有金屬成分的光學粒子可反射紅外光至觸控元件內的紅外光攝
影機，由紅外光反射影像推算出觸控點的位置。此外，後續將本發明之光學觸控結構應用於例如是常見的顯示器(例如是液晶顯示器、陰極射線管顯示器或電漿顯示器)上時，其亦可有效維持顯示器的光穿透率，並且可減輕影像白霧化的情形。故，本發明的光學觸控結構具有較廣泛的應用範圍。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100a‧‧‧光學觸控結構
110a‧‧‧透明基材
112a‧‧‧上表面
120a‧‧‧具有金屬成分的光學粒子
130a‧‧‧透明黏著層
132a‧‧‧透明黏著部
140a‧‧‧透明保護層
L1、L2、L3‧‧‧紅外光
Claims (12)
- 一種光學觸控結構，包括：一透明基材；多個具有金屬成分的光學粒子，配置於該透明基材上，其中當一觸控元件發出一紅外光入射至各該具有金屬成分的光學粒子時，各該具有金屬成分的光學粒子反射該紅外光至該觸控元件內的一紅外光攝影機，進而推算出一觸控點的位置；以及一透明黏著層，配置於該透明基材上，其中該透明黏著層的折射率與該透明基材的折射率相同或接近，且該些具有金屬成分的光學粒子透過該透明黏著層而固定於該透明基材上。
- 如申請專利範圍第1項所述的光學觸控結構，其中該透明黏著層完全覆蓋該透明基材，且該些具有金屬成分的光學粒子分佈於該透明黏著層內。
- 如申請專利範圍第1項所述的光學觸控結構，其中該透明黏著層完全覆蓋該透明基材的一上表面，而該些具有金屬成分的光學粒子被該透明黏著層所覆蓋且呈單層排列於該上表面上。
- 如申請專利範圍第2項或第3項所述的光學觸控結構，更包括：多個光吸收部，配置於該透明黏著層上，且暴露出部分該透明黏著層；以及一透明保護層，配置於該透明黏著層上，且包覆該些光吸收部與被該些光吸收部所暴露出的該透明黏著層，其中該透明保護層的折射率與該透明基材的折射率及該透明黏著層的折射率相同 或接近。
- 如申請專利範圍第1項所述的光學觸控結構，其中該透明黏著層包括多個透明黏著部，該些透明黏著部分散配置於該透明基材上且暴露出部分該透明基材，而該些具有金屬成分的光學粒子分佈於該些透明黏著部內。
- 如申請專利範圍第1項所述的光學觸控結構，其中該透明黏著層包括多個透明黏著部，該些透明黏著部分散配置於該透明基材的一上表面上且暴露出部分該上表面，而該些具有金屬成分的光學粒子被該些透明黏著部所覆蓋且呈單層排列於該上表面上。
- 如申請專利範圍第5項或第6項所述的光學觸控結構，更包括：一透明保護層，配置於該透明基材上，且包覆該些透明黏著部與被該些透明黏著部所暴露出的該透明基材，其中該透明保護層的折射率與該透明黏著層的折射率及該透明基材的折射率相同或接近。
- 如申請專利範圍第1項所述的光學觸控結構，其中該透明基材具有多個凹孔，該些具有金屬成分的光學粒子配置於該些凹孔內且呈單層排列。
- 如申請專利範圍第1項所述的光學觸控結構，更包括：多個透明定位部，配置於該透明基材的一上表面上，該些具有金屬成分的光學粒子配置於該透明基材的該上表面上且位於該 些透明定位部之間且呈單層排列，而該些透明定位部限制該些具有金屬成分的光學粒子的位置。
- 如申請專利範圍第8項或第9項所述的光學觸控結構，更包括：多個光吸收部，配置於該透明基材上，且至少暴露出部分該些具有金屬成分的光學粒子；以及一透明保護層，配置於該透明基材上，且至少包覆該些光吸收部與被該些光吸收部所暴露出該些具有金屬成分的光學粒子，其中該透明保護層的折射率與該透明基材的折射率相同或接近。
- 如申請專利範圍第1項所述的光學觸控結構，其中各該具有金屬成分的光學粒子是一金屬粒子或由一玻璃粒子及包覆於該玻璃粒子的一外表面上的一金屬層所組成。
- 如申請專利範圍第1項所述的光學觸控結構，其中各該具有金屬成分的光學粒子的粒徑介於1微米至30微米之間。
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