CN102096521B - 光学触控装置与光学触控显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种适用于显示面的光学触控装置。该光学触控装置包括光源、导光单元及光检测器。光源配置在显示面旁，适于提供光束。导光单元配置在显示面旁，且配置在光束的传递路径上，并包括导光体及朗伯光散射结构。导光体具有第一表面、第二表面、第三表面、第四表面及入光面。光束适于经由入光面进入导光体中，且适于从第一表面传递至显示面前的感测空间。朗伯光散射结构配置在第二表面、第三表面、第四表面中的至少一个表面上，以使光束散射至第一表面。光检测器配置在显示面旁，用以感测光束在感测空间中的光强度变化。本发明还提供了一种光学触控显示装置。

Description

光学触控装置与光学触控显示装置

技术领域

本发明涉及一种触控装置(touch apparatus)及显示装置，且特别涉及一种光学触控装置及光学触控显示装置。

背景技术

随着光电科技的进步，采用鼠标来控制计算机及屏幕中的对象的方式已无法满足使用者的需求，因此，比鼠标控制更为人性化的方法便逐渐被发展出来。在这些人性化的方法中，以手指触控的方式最接近于人类一般日常生活中的经验，特别是对于无法灵活地操作鼠标的年长者或小孩，都能够轻易的采用手指来触控，这点可从一些自动提款机已采用触控屏幕来获得部分的证实。

此外，传统的笔记型计算机若在不外接鼠标的情况下，通常是通过位于按键旁的触控板及轨迹点(track point)来控制光标。然而，对一般使用者而言，利用按键旁的触控板或轨迹点来控制光标可能不如采用鼠标灵活，而配置于屏幕上的触控面板可解决这样的问题。这是因为触控面板的控制方式是一种相当直觉化的控制方式，使用者直接触碰屏幕来操作对象。如此一来，当触控面板应用在笔记型计算机中时，即使使用者是处于不方便外接鼠标的操作环境下，仍能够利用触控面板来灵活流畅地操作。

现今一般的触控面板设计大致可区分为电阻式、电容式、光学式、声波式、以及电磁式等。以光学式触控面板而言，一般通常包含显示器、光源、导光单元、传感器、及处理器。光源设置在显示面旁用来产生光束，其所产生的光束通过导光单元后而被传感器所检测，当对象接触面板时，处理器根据传感器所感测到的光强度变化来判断触碰点的位置。此外，光束于通过导光板后的辉度均匀度会影响触碰点判断的准确性，辉度均匀度越高，准确性越高。然而在公知技术中，当光束通过导光单元后其辉度分布不均，因而触碰点位置判断的准确度也较低。

发明内容

本发明提供一种光学触控装置，其具有较高的触碰点判断准确度。

本发明提供一种光学触控显示装置，其具有较高的触碰点判断准确度。

本发明的其它目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。

为达上述之一或部份或全部目的或是其它目的，本发明的一实施例提出一种适用于显示面的光学触控装置。光学触控装置包括至少一光源、至少一导光单元及至少一光检测器。光源配置在显示面旁，并适于提供光束。导光单元配置在显示面旁，且配置在光束的传递路径上。导光单元包括导光体及朗伯光散射结构。导光体具有第一表面、相对于第一表面的第二表面、至少一连接第一表面与第二表面的入光面、连接入光面、第一表面、及第二表面的第三表面，以及相对第三表面且连接入光面、第一表面及第二表面的第四表面。光束适于经由入光面进入导光体中，且适于从第一表面传递至显示面前的一感测空间。朗伯光散射结构配置在第二表面、第三表面、第四表面中的至少一个表面上，以使光束散射至第一表面，并使由第一表面出射的光束的归一化光强度分布曲线的各出光角度的光强度、与朗伯归一化光强度分布曲线的对应的各出光角度的光强度的差值的均方根值小于或等于0.2。光检测器配置在显示面旁，用以感测光束在感测空间中的光强度变化。

本发明的另一实施例提出一种光学触控显示装置，包括显示器及上述光学触控装置，其中显示器具有上述显示面。

基于上述，本发明的实施例至少具有以下一个优点，由于本发明的实施例的光学触控装置及光学触控显示装置采用朗伯光散射结构，以使由第一表面出射的光束的光形近似于朗伯光强度分布(Lambertian intensitydistribution)，因此光检测器所检测到的第一表面的辉度(luminance)的均匀度较好，进而提升光学触控装置及光学触控显示装置对于触碰点的判断准确度。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1A为本发明的实施例的光学触控显示装置的结构示意图。

图1B为图1A的光学触控装置沿着I-I线的剖面示意图。

图2A为图1A中的导光单元及光源的立体示意图。

图2B为图2A中的导光体与散射结构的立体示意图。

图2C为图2A中的导光单元沿着II-II线的剖面示意图。

图2D为图1A中的导光单元之导光体与散射结构的立体示意图。

图3A为图1A的光检测器所检测到的导光单元的第一表面的光强度分布图。

图3B为当散射结构仅由透光油墨层形成时的导光单元的第一表面被光检测器所检测到的光强度分布图。

图4A是依照本发明的实施例在不同的散射粒子与树脂组成物的比值下，光束经由散射图案后自导光体第一表面出射的光强度分布曲线图。

图4B为依照本发明的实施例之一当光束经由具有不同散射粒子粒径的散射图案后，自导光体第一表面出射的光强度分布曲线图。

主要组件符号说明

40：光学触控显示装置

50：显示器

52：显示面

54：外框

60：触控物体

100：光学触控装置

110、110a、110b、110c、110d：光源

112、112a、112b、112c、112d：光束

120、120a、120b：光检测器

130、130a、130b、130c：导光单元

131：导光体

132a、132b、134b、P0：入光面

133：反射器

140：处理单元

150：散射结构

152：散射图案

154：树脂组成物

156：散射粒子

D1：出光方向

P1：第一表面

P2：第二表面

P3：第三表面

P4：第四表面

S：感测空间

具体实施方式

有关本发明的前述及其它技术内容、特点与功效，在以下配合附图的实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。

图1A为本发明的一实施例的光学触控显示装置的结构示意图，图1B为图1A的光学触控装置沿着I-I线的剖面示意图，图2A为图1A中的导光单元130b及光源110c的立体示意图，图2B为图2A中的导光体与散射结构的立体示意图，图2C为图2A中的导光单元130b沿着II-II线的剖面示意图，而图2D为图1A中的导光单元130a的导光体与散射结构的立体示意图。请先参照图1A、图1B、图2A至图2C，本实施例的光学触控显示装置40包括显示器50及光学触控装置100。在本实施例中，显示器50包括显示面52及外框54，且外框54环绕显示面52。在本实施例中，光学触控装置100可配置在外框54上，或结合成外框54的一部分。显示器50例如是液晶显示器(LCD)、等离子体显示器(PDP)、有机发光二极管显示器(OLED display)、阴极射线管(CRT)、背投影显示器(rear projection display)或其它显示器，而显示面52为用以显示画面且供使用者观看的表面。然而，在其它实施例中，显示面52也可以是投影屏幕上的显示区域，也即光学触控装置100可与投影装置(projection apparatus)搭配使用，而配置于投影屏幕上的显示区域旁。

光学触控装置100包括至少一光源110(在图1中是以四个光源110a、110b、110c及110d为例)、至少一导光单元130(在图1中是以三个导光单元130a、130b及130c为例)及至少一光检测器120(在图1中是以二个光检测器120a与120b为例)。光源110配置在显示面52旁，并适于发出光束112。导光单元130配置在显示面52旁，且配置在光束112的传递路径上。具体而言，光源110a、110b、110c及110d分别发出光束112a、112b、112c及112d，导光单元130a配置在光束112a的传递路径上，导光单元130b配置在光束112b与112c的传递路径上，且导光单元130c配置在光束112d的传递路径上。

在本实施例中，这些光源110各包括至少一不可见光发光二极管(lightemitting diode，LED)，适于发出不可见光束。举例而言，这些光源110各为一红外光发光二极管，且光束112a、光束112b、光束112c及光束112d各为一红外光束。

光检测器120a、120b配置在显示面52旁。光检测器120a与光检测器120b例如各为一互补式金氧半导体感测组件(complementarymetal-oxide-semiconductor sensor，CMOS sensor)、一电荷耦合组件传感器(charge coupled device sensor，CCD sensor)、一光电倍增管(photomultiplier，PMT)或其它适当的影像传感器。

每一导光单元130包括导光体131及散射结构150。导光体131具有第一表面P1、相对于第一表面P1的第二表面P2及至少一连接第一表面P1与第二表面P2的入光面P0。光束112适于经由入光面P0进入导光体131中，且适于从第一表面P1传递至显示面52前的感测空间S(虚线所围成之区域)。

在本实施例中，导光体131更具有第三表面P3及第四表面P4。第三表面P3连接入光面P0、第一表面P1及第二表面P2。第四表面P4相对于第三表面P3，且连接入光面P0、第一表面P1及第二表面P2。在本实施例中，导光单元130更包括反射器133，配置于第二表面P2、第三表面P3及第四表面P4中的至少一个表面上。具体而言，反射器133例如为配置于第二表面P2、第三表面P3及第四表面P4的反射片。

在本实施例中，散射结构150例如为朗伯光散射结构，散射结构150配置在导光体131的第二表面P2上，但不以此为限，在其它实施例中，散射结构150也可配置在导光体131的第二表面P2、第三表面P3或第四表面P4中的至少一个表面，以使光束112散射至第一表面P1，并使由第一表面P1出射的光束112的归一化光强度分布曲线的各出光角度的光强度与朗伯归一化光强度分布曲线的对应的各出光角度的光强度之差值的均方根值(root mean square value)D小于或等于0.2。具体而言，由第一表面P1出射的光束112的归一化光强度分布曲线可以I(θ)来表示，也即光强度I为出光角度θ的函数。出光角度θ的范围是从-90度至+90度，其中0度的方向定义为垂直于第一表面P1的出光方向(以导光单元130b为例，即为出光方向D1)，而出光角度θ为正的方向为往图面的顺时针方向偏转的方向，且出光角度θ为负的方向为往图面的逆时针方向偏转的方向。此外，朗伯归一化光强度分布曲线可以L(θ)来表示，其中L(θ)＝cosθ，且θ的范围从-90度至+90度。本实施例的朗伯光散射结构可使由第一表面P1出射的光束112的归一化光强度分布符合下列式子：

光强度的差值的均方根值 $D=\sqrt{\frac{\mathrm{\Σ}{(I\left(\mathrm{\θ}\right)-L\left(\mathrm{\θ}\right))}^2}{N}}\≤0.2$

换言之，由第一表面P1出射的光束112的光强度分布近似于朗伯分布，如此一来，第一表面P1上便会形成均匀的辉度(luminance)。在本实施例中，上述均方根值D例如为0.063106。然而，在其它实施例中，上述均方根值也可以是0.075269、0.121543或其它小于等于0.2的数值。

在本实施例中，导光单元130a与导光单元130b分别配置在显示面52的相邻两边上，导光单元130b与导光单元130c分别配置在显示面52的相邻两边上，导光单元130a与导光单元130c分别配置在显示面52的相对两边上。这些导光单元130的这些第一表面P1可朝向感测空间S，导光单元130a的第一表面P1与导光单元130b的第一表面P1位于光检测器120b的检测范围中，且导光单元130b的第一表面P1与导光单元130c的第一表面P1位于光检测器120a的检测范围中。光检测器120用以感测光束112在感测空间S中的光强度变化。在本实施例中，光学触控装置100还包括处理单元140，处理单元140电性连接至光检测器120(即连接至光检测器120a与120b)。当触控物体60进入感测空间S时，处理单元140依据光强度变化决定触控物体60相对于显示面52的位置。

具体而言，当触控物体60靠近或触碰显示面52时，会遮挡原本由导光单元130a、130b、130c的第一表面P1出射且进入光检测器120a与光检测器120b的光束112，进而使光检测器120a与光检测器120b所检测的影像出现暗点。通过分析暗点的位置，处理单元140可计算出触碰物体60相对于显示面52的位置，以达到触控的效果。触碰物体60例如是使用者的手指、触控笔的笔尖或其它适当的物体。此外，处理单元140例如是数字讯号处理器(digital signal processor，DSP)或其它适当的处理电路。处理单元140可电连接至作业平台的处理器，例如计算机、手机、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)、数字相机或其它电子装置的处理器，而作业平台的处理器可将触碰物体60相对于显示面52的位置讯号转换成各种不同的控制功能。在其它实施例中，处理单元140也可不计算触碰物体60相对于显示面52的位置，而交由作业平台的处理器来计算。

在本实施例中，散射结构150包括多个彼此互相分离的散射图案152，散射图案152例如为可使由第一表面P1出射的光束112具有近似于朗伯光强度分布的朗伯光散射图案，这些散射图案152沿着实质上垂直于入光面P0(法线方向)的方向排列。此外，在本实施例中，这些散射图案152在靠近光源110处的数量密度小于这些散射图案152在远离光源110处的数量密度。举例而言，这些散射图案152的数量密度可朝着远离光源110的方向递增。此外，导光单元130b具有二个彼此相对的入光面P0，即入光面132b与入光面134b，光源110b与光源110c分别配置在二个相对的入光面132b、134b旁，且这些散射图案152在靠近入光面132b与134b处的数量密度小于这些散射图案152在靠近入光面132b与134b之间的中点位置处的数量密度。举例而言，这些散射图案152的数量密度可从导光单元130b的两端往中间递增。

此外，导光单元130a的导光体131(请参照图2D)仅具有入光面P0，即入光面132a，而散射图案152的数量密度由靠近入光面132a的一端往远离入光面132a的一端递增。导光单元130c及其上的散射图案152与导光单元130a及其上的散射图案152类似，而两者的差异在于导光单元130c的第一表面P1与第二表面P2的配置位置相反于导光单元130a的第一表面P1与第二表面P2的配置位置。

由于本实施例的光学触控装置100采用朗伯光散射结构(即散射结构150)，因此由第一表面P1出射的光束112的光强度分布会近似于朗伯分布，且第一表面P1上会形成均匀的辉度。如此一来，当触控物体60没有进入感测空间S时，光检测器120在各检测角度上便能够检测到均匀的辉度。因此，当触控物体60进入感测空间S时，处理单元140通过分析光检测器120所传来的光强度分布数据便能够准确地计算出触控物体60相对于显示面52的位置，而能改善因第一表面P1的辉度不均匀而导致对触控物体60的位置的误判。

在本实施例中，每一散射图案152包括树脂组成物154及多个散射粒子156。树脂组成物154例如为透光油墨层，且树脂组成物154配置在第二表面P2上，但不以此为限，在其它实施例中树脂组成物154也可配置在第二表面P2、第三表面P3、第四表面P4中的至少一个表面上。这些散射粒子156掺杂在树脂组成物154中，通过树脂组成物154与散射粒子156的搭配便可形成朗伯光散射结构。值得注意的是，本发明并不限定朗伯光散射结构是由树脂组成物与散射粒子所形成，在其它实施例中，朗伯光散射结构也可以是其它任何可使由第一表面P1出光的光束112产生近似于朗伯光强度分布的结构。

图3A为图1A的光检测器120a所检测到的导光单元130b的第一表面P1的光强度分布图，而图3B为当散射结构仅由透光油墨层形成时的导光单元的第一表面P1被光检测器120a所检测到的光强度分布图。请参照图3A与图3B，光检测器120a的检测角度所涵盖的范围由左而右依序从导光单元130b的入光面132b至导光单元130b的入光面134b。请参照图3B，当散射结构仅含透光油墨层而不含散射粒子时，会使光源110b所发出的光束112从第一表面P1出射的出光角度θ偏向于正方向，且使光源110c所发出的光束112从第一表面P1出射的出光角度θ偏向于负方向。如此一来，光源110c所发出的光束112会直射光检测器120a而造成较强的光强度，且光源110b所发出的光束因大部分偏离光检测器120a而造成较弱的光强度。因此，图3B的光强度分布会形成左低右高的不均匀的情形，如此容易导致触碰点位置的误判。请再参照图3A，由于本实施例的光学触控装置100采用透光油墨层搭配散射粒子156，因此能够使由导光单元130b的第一表面P1出射的光束112(包含发光组件110b所发出的光束112与发光组件110c所发出的光束112)的光强度分布近似于朗伯强度分布，如此一来，光检测器120a便能够检测到如图3A所绘示的均匀的光强度分布，进而有效降低本实施例的光学触控装置100与光学触控显示装置40对触碰点位置的误判率，也即提升光学触控装置100与光学触控显示装置40对触碰点位置的判断准确度。

为使本发明的特点为清楚，下文将针对散射结构150详加说明。散射结构150具有多个彼此分离的散射图案152，且这些散射图案152位于导光体131中相对于出光面的第二表面P2、第三表面P3、第四表面P4中的至少一个表面上。特别的是，设计者可利用调整这些散射图案152中树脂组成物154以及多个散射粒子156的组成比例来调整光束112的出光光形，使得出光光束112达到均一化的效果。在一些应用上，通过调整这些散射图案152中树脂组成物154以及多个散射粒子156的适当比例也可使出光光束112的归一化光强度分布曲线达到近似朗伯归一化光强度分布曲线的效果。

具体而言，每一散射图案152的组成包括树脂组成物154以及多个散射粒子156，其中散射粒子156分散在树脂组成物154中，值得注意的是，散射粒子156与树脂组成物154在散射图案152中的含量是以重量百分比来计算，换言之，当散射粒子156在散射图案152中的重量百分比与树脂组成物154在散射图案152中的重量百分比的比值大于等于0.1时，即可通过该散射图案152来充分地调整出光光束112的光形，如前述图3A与图3B所示，当扩散图案中的散射粒子156的含量满足上述关系时，可使光束112经导光体131后的出光更为均匀，以让光检测器120可确实检测到的感测空间S中有无触碰的光强度变化，避免触碰误判的情形发生。

此外，在本实施例中，由于散射粒子156在散射图案152中的含量小于树脂组成物154在散射图案152中的含量，例如散射粒子156与树脂组成物154的比值为0.1，因此在本实施例中，如图2B-2D所示，在每一散射图案152中，树脂组成物154可视为连续相，散射粒子156可视为分散于连续相中的分散相，而散射粒子156例如是以埋设于树脂组成物154中的型态而存在于树脂组成物154中。

在实际的应用上，通过调整散射粒子156与多个散射粒子156在散射图案152中的组成比例，可以使光束112在经由散射图案152后的光形更符合产品需求。举例来说，在一种应用层面中，当要使自导光体131出射的出光光形满足朗伯光形时，可适度地增加散射粒子156与树脂组成物154的比值，具体而言，散射粒子156与树脂组成物154的比值优选地是小于等于1.5。值得一提的是，此处散射粒子156与树脂组成物154的含量是以重量百分比来计算的。此外，在实务上，从光利用效率等观点而言，当以重量百分比来计算散射图案152中的散射粒子156的含量与树脂组成物154的含量时，散射粒子156与树脂组成物154的比值优选为大于等于0.5且小于等于1.5的范围。

换句话说，当散射粒子156在散射图案152中的含量大于树脂组成物154在散射图案152中的含量时，例如散射粒子156与树脂组成物154的比值为1.5，此时，散射粒子也可以自树脂组成物的表面突出而使散射图案的表面形成微细凹凸的型态，本发明并不限定散射粒子分散于树脂组成物的型态。

图4A是依照本发明实施例的一种在不同散射粒子与树脂组成物的比值下，光束经由散射图案后自导光体第一表面出射的光强度分布曲线图，其中出光角度θ的范围是从-90度至+90度。请参照4A，图4A中绘示当散射粒子156与树脂组成物154的比值分别为0.1、1、1.5时所对应的出光光束112的光形。如图4A所示，当散射粒子156与树脂组成物154的比值改变时，光束112的光强度分布曲线图即光形则随之而变。详细来说，当散射粒子156在散射图案152中的重量百分比与树脂组成物154在散射图案152中的重量百分比的比值大于等于0.1时，即可充分地改变出光光束112的光形。并且，如图4A所示，当散射粒子156在散射图案152中的重量百分比与树脂组成物154在散射图案152中的重量百分比的比值为1、1.5时，可使光束112经由散射图案152后的光形近似朗伯光。

值得一提的是，散射图案152中散射粒子156与树脂组成物154的比值并不特别限定，只要在树脂组成物154中添加足够含量的散射粒子156即可达到调整光束112的出光光形的效果，换言之，当散射粒子156在散射图案152中的重量百分比与树脂组成物154在散射图案152中的重量百分比的比值大于等于0.1时，即可通过该散射图案152而将出光光束112充分地调整至预设的光形。举例来说，如图4A所示，在一种预设光形为朗伯光形的应用中，可通过将散射图案中的散射粒子156与树脂组成物154的比值调整至实质上为1或1.5，则可使出光光束112调整至预设的朗伯光形，因此本发明并不限定散射图案152中散射粒子156与树脂组成物154的比值必需为特定数值，而是可依据实际出光的预设光形需求来作适度地调整。

此外，对于同一导光体131而言，本发明并不限定位于同一导光体131的这些散射图案152中的散射粒子156与树脂组成物154的组成比例必须完全一致。具体而言，对于同一导光体131，位于不同位置的散射图案152可因应其与光检测器120的相对位置、光检测器120的数量以及导光单元130中导光体131的数量来调整散射图案152中散射粒子156与树脂组成物154的比值。换句话说，同一导光体131上的散射图案152中的散射粒子156与树脂组成物154的比值可以实质上彼此不同。或者，基于原料取得、量产性以及制造成本上的考虑，对于同一导光体131上的散射图案152而言，这些散射图案152中散射粒子156与树脂组成物154的比值可容许些许的差异，使得同一导光体131上的散射图案152中的散射粒子156与树脂组成物154的比值可以实质上彼此不同。

依据上述的概念，设计者可以针对光学触控装置的尺寸、导光单元130的特性(例如，折射率)、导光单元130与光检测器120的相对位置等来调整每一导光体131上位于不同位置的散射图案152的组成，使得光束112自导光体131出光时达到均匀化的效果，藉以提升光检测器120的感测灵敏度以及对于触碰点的判断准确度，避免光学触控装置产生误动作的情形。

当散射粒子156与树脂组成物154的比值在散射图案152中满足大于等于0.1时，设计者可进一步利用调整散射粒子的粒径来辅助地微调出光光束112的指向性，以下将配合图4B详加说明。散射粒子156的粒径并无特别限定。具体而言，在本实施例中，散射粒子156的粒径例如落于实质上大于等于1微米且小于等于30微米的范围。

图4B为依照本发明实施例的一种当光束经由具有不同散射粒子粒径之散射图案后，自导光体第一表面出射的光强度分布曲线图，其中出光角度θ的范围是从-90度至+90度。请参照4B，图中绘示当散射粒子的粒径分别为1微米(micron，μm)、15微米(μm)、30微米(μm)时所对应的出光光束的光形。如图4B所示，当散射粒子的粒径为1微米时，出光角度θ在0度时具有较大的光强度，换言之，出光光束具有较高的光指向性。另一方面，当散射粒子的粒径为15微米时，与散射粒子的粒径为1微米时的光强度分布相比，其粒径为15微米时的光强度分布较为均匀。请继续参照图4A，当散射粒子的粒径为30微米时，光束经由该散射图案后的光强度分布可更进一步地被均匀化。

换句话说，当散射粒子156的粒径较小时，可提升光束112经由散射图案152后的光指向性，但当散射粒子156的尺寸与可见光波长相近时，具有些许光能量损失的倾向，而使光利用效率降低。另一方面，当散射粒子156的粒径较大时，则可提升光束112经由散射图案152后的光利用效率。值得一提的是，在本实施例中，当散射粒子156的粒径实质上等于2微米，可使光束112经由散射图案152后的光指向性与光利用效率达到最佳效果。

此外，在通过散射图案152来调整光束112的出光光形的基础上，在其它的设计考虑上，散射图案152的折射率可进一步依据散射粒子156与树脂组成物154的比值、散射粒子156本身的折射率、以及树脂组成物154的折射率来进行调整，以在改变出光光形的同时进一步提升光束的光利用效率。在本实施例中，导光体131的折射率例如是1.49，排列于其第二表面P2的散射图案152基于提高光利用率的观点而言，树脂组成物154的折射率优选介于1.4至1.55的范围，而散射粒子156的折射率实质上优选1.4至1.7的范围。

在制作上，上述的散射结构150可利用印刷制程来进行制作。更详细来说，可先将树脂组成物154、散射粒子156与溶剂混合而形成散射材料。接着，将此散射材料例如通过印刷制程喷涂于导光体131上。并且，经由固化制程来移除溶剂以固化喷涂于导光体131上的散射材料，由此形成由彼此分离的多个散射图案152所构成的散射结构150，其中固化制程例如为紫外光固化制程或是热烘制程。因此，溶剂可依据实际的印刷制程来选用适当材料以及粘度的溶剂，举例来说，在本实施例中，溶剂例如为由90％的3，5，5-三甲基-2-环己烯-1-酮(3，5，5-trimethyl-2-cyclohexene-1-one)以及10％的4-甲基-3-戊烯-2-酮(4-methyl-3-penten-2-one)所组成的混合物。

以下将针对形成上述散射图案152中的树脂组成物154以及散射粒子156进一步详细说明：

树脂组成物：基于光利用效率的观点而言，在实施例中树脂组成物材料选择在可见光范围内具有高光穿透率的材料，例如树脂组成物在可见光范围内的光穿透率大于等于90％，而散射图案中的树脂组成物例如为透光油墨层。具体而言，用以形成树脂组成物的组成物包括聚甲基丙烯酸甲酯(poly methylmethacrylate resin)，且在本实施例中形成树脂组成物的组成物更包括芳香族碳氢化合物(aromatic hydrocarbon)、二价酸酯(dibasic ester)、环己酮以及二氧化硅。

从树脂组成物具有较好的透光性以及较好光利用效率等观点而言，形成树脂组成物的组成物中的各化合物的含量例如满足下列关系：聚甲基丙烯酸甲酯在树脂组成物中的含量例如为20-30重量百分比、芳香族碳氢化合物在树脂组成物中具有20-30重量百分比、二价酸酯在树脂组成物中具有20-30重量百分比、环己酮在树脂组成物中具有10-20重量百分比，且二氧化硅在树脂组成物中的含量小于等于10重量百分比。

散射粒子：所谓散射粒子，是指可使入射后的光束产生不同出光方向等粒状物质，其中散射粒子的粒径例如为1微米至30微米，其粒径的选用与折射率的考虑如前述，不再赘述。具体而言，散射粒子的组成可以是二氧化钛、二氧化硅、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种，或它们的组合，但不以此为限，在其它实施例中也可选用其它的散射粒子。

值得注意的是，将满足上述关系的组成物与散射粒子156混合后所形成的散射图案152具有充分改变光束112之出光光形的效果，并且具有较好的光利用效率，使得应用此散射图案152的导光单元130具有均匀化光强度分布的效果。如此一来，与公知的光学触控装置相比，本发明的实施例的光学触控装置利用具有树脂组成物154以及散射粒子156的散射图案152，且树脂组成物154以及散射粒子156满足特定关系，由此可以提升光束经由导光单元130后出射至感测空间的光均匀性，因而提升光学触控装置对于触控点的判断准确度。

综上所述，本发明的实施例至少具有以下其中一个优点，由于本发明之实施例的光学触控装置及光学触控显示装置采用朗伯光散射结构，以使由第一表面出射的光束之光形近似于朗伯光强度分布，因此光检测器所检测到的第一表面的辉度的均匀度较佳，进而提升光学触控装置及光学触控显示装置对于触碰点的判断准确度。

以上所述者，仅为本发明的优选实施例而已，不能以此限定本发明实施之范围，即凡依本发明权利要求书及发明说明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明申请涵盖的范围内。另外本发明的任一实施例或申请范围不须达成本发明所揭露之全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件检索用，并非用来限制本发明的权利范围。

Claims (18)

1.一种适用于显示面的光学触控装置，所述光学触控装置包括：

至少一光源，配置在所述显示面旁，并适于提供光束；

至少一导光单元，配置在所述显示面旁，且配置在所述光束的传递路径上，所述导光单元包括：

导光体，具有第一表面、相对于所述第一表面的第二表面、至少一连接所述第一表面与所述第二表面的入光面、一连接所述入光面、所述第一表面及所述第二表面的第三表面，以及相对于所述第三表面且连接所述入光面、所述第一表面及所述第二表面的第四表面，其中所述光束适于经由所述入光面进入所述导光体中，且适于从所述第一表面传递至所述显示面前的感测空间；以及

朗伯光散射结构，配置在所述第二表面、所述第三表面及所述第四表面中的至少一个表面上，以使所述光束散射至所述第一表面，并使由所述第一表面出射的光束的归一化光强度分布曲线的各出光角度的光强度与朗伯归一化光强度分布曲线的对应的各出光角度的光强度的差值的均方根值小于或等于0.2；以及

至少一光检测器，配置在所述显示面旁，用以感测所述光束在所述感测空间中的光强度变化，其中，

所述至少一导光单元为三个导光单元，所述至少一光源为四个光源，所述三个导光单元中的第一导光单元与第二导光单元分别配置在所述显示面的相邻两边上，所述三个导光单元中的所述第二导光单元与第三导光单元分别配置在所述显示面的相邻两边上，所述第一导光单元与所述第三导光单元分别配置在所述显示面的相对两边上，所述第一导光单元配置在所述四个光源中的第一光源所发出的所述光束的传递路径上，所述第二导光单元配置在所述四个光源中的第二光源所发出的所述光束与第三光源所发出的所述光束的传递路径上，且所述第三导光单元配置在所述四个光源中的第四光源所发出的所述光束的传递路径上。

2.如权利要求1所述的光学触控装置，其中所述朗伯光散射结构包括多个彼此互相分离的朗伯光散射图案，每一朗伯光散射图案包括：

透光油墨层；以及

多个散射粒子，掺杂在所述透光油墨层中。

3.如权利要求2所述的光学触控装置，其中所述散射粒子的重量百分比与所述透光油墨层的重量百分比的比值大于等于0.1且小于等于1.5。

4.如权利要求1所述的光学触控装置，还包括处理单元，所述处理单元电性连接至所述光检测器，其中当触控物体进入所述感测空间时，所述处理单元依据所述光强度变化决定所述触控物体相对于所述显示面的位置。

5.如权利要求1所述的光学触控装置，其中所述朗伯光散射结构包括多个彼此互相分离的朗伯光散射图案，所述朗伯光散射图案在靠近所述光源处的数量密度小于所述朗伯光散射图案在远离所述光源处的数量密度。

6.如权利要求1所述的光学触控装置，其中所述朗伯光散射结构包括多个彼此互相分离的朗伯光散射图案，所述朗伯光散射图案沿着实质上垂直于所述入光面的方向排列。

7.如权利要求1所述的光学触控装置，其中所述导光体还包括反射器，配置在所述第二表面、所述第三表面及所述第四表面中至少一个表面上。

8.如权利要求1所述的光学触控装置，其中所述第二导光单元的所述导光体的至少一入光面为二个彼此相对的入光面，所述第二光源与所述第三光源分别配置在所述二个相对的入光面旁，所述朗伯光散射结构包括多个彼此互相分离的朗伯光散射图案，所述朗伯光散射图案在靠近所述二入光面处的数量密度小于所述朗伯光散射图案在靠近所述二入光面之间的中点位置处之数量密度。

9.如权利要求1所述的光学触控装置，其中所述导光单元的所述第一表面朝向所述感测空间，所述至少一光检测器为二个光检测器，所述第一导光单元的所述第一表面与所述第二导光单元的所述第一表面位于所述二个光检测器中的一个光检测器的检测范围中，且所述第二导光单元的所述第一表面与所述第三导光单元的所述第一表面位于所述二个光检测器的另一的检测范围中。

10.一种光学触控显示装置，包括：

显示器，所述显示器具有显示面；以及

光学触控装置，包括：

至少一光源，配置在所述显示面旁，并适于提供光束；

至少一导光单元，配置在所述显示面旁，且配置在所述光束的传递路径上，所述导光单元包括：

导光体，具有第一表面、相对于所述第一表面的第二表面、至少一连接所述第一表面与所述第二表面的入光面、一连接所述入光面、所述第一表面及所述第二表面的第三表面，以及一相对于所述第三表面且连接所述入光面、所述第一表面及所述第二表面的第四表面，其中所述光束适于经由所述入光面进入所述导光体中，且适于从所述第一表面传递至所述显示面前的感测空间；以及

朗伯光散射结构，配置在所述第二表面、所述第三表面及所述第四表面中至少一个表面上，以使所述光束散射至所述第一表面，并使由所述第一表面出射的光束的归一化光强度分布曲线的各出光角度的光强度与朗伯归一化光强度分布曲线的对应的各出光角度的光强度的差值的均方根值小于或等于0.2；以及

至少一光检测器，配置在所述显示器旁，用以感测所述光束在所述测感测空间中的光强度变化，其中，

所述至少一导光单元为三个导光单元，所述至少一光源为四个光源，所述三个导光单元中的第一导光单元与第二导光单元分别配置在所述显示面的相邻两边上，所述三个导光单元中的所述第二导光单元与第三导光单元分别配置在所述显示面的相邻两边上，所述第一导光单元与所述第三导光单元分别配置在所述显示面的相对两边上，所述第一导光单元配置在所述四个光源中的第一光源所发出的所述光束的传递路径上，所述第二导光单元配置在所述四个光源中的第二光源所发出的所述光束与第三光源所发出的所述光束的传递路径上，且所述第三导光单元配置在所述四个光源中的第四光源所发出的所述光束的传递路径上。

11.如权利要求10所述的光学触控显示装置，其中所述朗伯光散射结构包括多个彼此互相分离的朗伯光散射图案，每一所述朗伯光散射图案包括：

透光油墨层；以及

多个散射粒子，掺杂在所述透光油墨层中。

12.如权利要求11所述的光学触控显示装置，其中所述散射粒子的重量百分比与所述透光油墨层的重量百分比的比值大于等于0.1且小于等于1.5。

13.如权利要求10所述的光学触控显示装置，其中所述光学触控装置还包括处理单元，所述处理单元电性连接至所述光检测器，其中当触控物体进入所述感测空间时，所述处理单元根据所述光强度变化决定所述触控物体相对于所述显示面的位置。

14.如权利要求10所述的光学触控显示装置，其中所述朗伯光散射结构包括多个彼此互相分离的朗伯光散射图案，所述朗伯光散射图案在靠近所述光源处的数量密度小于所述朗伯光散射图案在远离所述光源处的数量密度。

15.如权利要求10所述的光学触控显示装置，其中所述朗伯光散射结构包括多个彼此互相分离的朗伯光散射图案，所述朗伯光散射图案沿着实质上垂直于所述入光面的方向排列。

16.如权利要求10所述的光学触控显示装置，其中所述导光体还包括反射器，其配置在所述第二表面、所述第三表面及所述第四表面中至少一个表面上。

17.如权利要求10所述的光学触控显示装置，其中所述第二导光单元的所述导光体的至少一入光面为二个彼此相对的入光面，所述第二光源与所述第三光源分别配置在所述二个相对的入光面旁，所述朗伯光散射结构包括多个彼此互相分离的朗伯光散射图案，所述朗伯光散射图案在靠近所述二个入光面处的数量密度小于所述朗伯光散射图案在靠近所述二个入光面之间的中点位置处的数量密度。

18.如权利要求10所述的光学触控显示装置，其中所述导光单元的所述第一表面朝向所述感测空间，所述至少一光检测器为二个光检测器，所述第一导光单元的所述第一表面与所述第二导光单元的所述第一表面位于所述二个光检测器中的一个光检测器的检测范围中，且所述第二导光单元的所述第一表面与所述第三导光单元的所述第一表面位于所述二个光检测器中的另一个光检测器的检测范围中。

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