CN103019474A - 光学触控扫描装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于扫描触控物件的光学触控扫描装置，其包括薄膜晶体管阵列基板、多个光感元件、透光封装层以及光源模块。光感元件置于薄膜晶体管阵列基板之上，透光封装层具有表面及底面。其中表面与底面分别位于透光封装层的相对两侧，且底面朝向这些光感元件。光源模块包括导光板、光学膜片以及发光元件。导光板具有入光面与出光面。光学膜片置于出光面上方而位于导光板与薄膜晶体管阵列基板之间。发光元件置于导光板的入光面旁，其中当触控物件位于表面上方时，发光元件所发出的光线经由导光板的出光面射至触控物件后反射抵达光感元件。
Description
技术领域
本发明涉及一种光学触控扫描装置，特别是涉及一种用于扫描触控物件并可将其转换成影像数据的光学触控扫描装置。
背景技术
近年来，随着触控技术的蓬勃发展，相关技术已广泛应用于各种产品上。例如在笔记型电脑的触控装置代替鼠标的应用，可减小笔记型电脑整体装置的体积并减轻其重量，为消费者提升了携带便利性。
此外，随着目前大众对于个人化功能的需求的提升，目前也已发展出具有指纹辨识或名片扫描等功能的笔记型电脑。因此，如何将这些个人化的功能模块化零为整，使笔记型电脑可同时兼具轻薄及多样个人化功能的特性，实为此领域的相关人员所关注的议题之一。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种用于扫描触控物件的光学触控扫描装置，其能整合触控与扫描触控物件并转换成影像的功能。
为达上述目的，本发明提出一种用于扫描触控物件的光学触控扫描装置，其包括薄膜晶体管阵列基板、多个光感元件、透光封装层以及光源模块。这些光感元件设置于薄膜晶体管阵列基板之上，透光封装层设置于这些光感元件之上，并具有表面及底面，其中底面与表面分别位于透光封装层的相对两侧，且底面朝向这些光感元件。光源模块配置于薄膜晶体管阵列基板的下方，光源模块包括导光板、光学膜片以及发光元件。导光板具有入光面与出光面，光学膜片配置于出光面上方而位于导光板与薄膜晶体管阵列基板之间。发光元件配置于导光板的入光面旁，其中发光元件所发出的光线是由导光板的入光面射入导光板内部，并经由导光板的出光面出射。而且，当触控物件位于表面上方时，光线经由导光板的出光面射至触控物件后反射抵达光感元件。
本发明的另提出一种光学触控扫描装置，其包括薄膜晶体管阵列基板、多个光感元件以及光源模块。光感元件设置于薄膜晶体管阵列基板之上，光源模块配置于这些光感元件的上方。光源模块包括导光板以及发光元件。导光板具有入光面、表面及底面，其中表面与底面分别位于导光板的相对两侧，且底面朝向光感元件。发光元件配置于导光板的入光面旁，其中发光元件所发出的光线是由导光板的入光面射入导光板内部。而且，当触控物件位于表面上方时，光线射至触控物件后反射抵达光感元件。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
图1为本发明一实施例的光学触控扫描装置剖面示意图；
图2A为本发明另一实施例的光学触控扫描装置剖面示意图；
图2B为本发明另一实施例的光学触控扫描装置剖面示意图；
图2C为本发明另一实施例的光学触控扫描装置剖面示意图；
图3A为本发明另一实施例的光学触控扫描装置剖面示意图；
图3B为本发明另一实施例的光学触控扫描装置剖面示意图；
图3C为本发明另一实施例的光学触控扫描装置剖面示意图；
图3D为本发明另一实施例的光学触控扫描装置剖面示意图；
图3E为本发明另一实施例的光学触控扫描装置剖面示意图；
图3F为本发明另一实施例的光学触控扫描装置剖面示意图；
图4为本发明另一实施例的光学触控扫描装置剖面示意图；
图5A为本发明另一实施例的光学触控扫描装置剖面示意图；
图5B为本发明另一实施例的光学触控扫描装置剖面示意图；
图5C为本发明另一实施例的光学触控扫描装置剖面示意图；
图5D为本发明另一实施例的光学触控扫描装置剖面示意图。
主要元件符号说明
L1：光线
L2：反射光线
R：接触点
T：触控物件
θ：出光角度
100、201、202、300、400、500：光学触控扫描装置
110、410：薄膜晶体管阵列基板
120、420：光感元件
130：透光封装层
131、431b：表面
132、431c：底面
140、430：光源模块
141、431：导光板
141a、431a：入光面
141b：出光面
142：光学膜片
143、432：发光元件
250：滤光层
255：滤光图案
310、510：聚光片
312、512：聚光面
具体实施方式
图1为本发明实施例的光学触控扫描装置的剖面示意图。请参照图1，光学触控扫描装置100包括薄膜晶体管阵列基板110、多个光感元件120、透光封装层130以及光源模块140。这些光感元件120设置于薄膜晶体管阵列基板110之上，透光封装层130设置于光感元件120之上，透光封装层130具有表面131及底面132，其中底面132朝向光感元件120，表面131与底面132相对。光源模块140配置于薄膜晶体管阵列基板110的下方，光源模块140包括导光板141、光学膜片142以及发光元件143。导光板141具有入光面141a与出光面141b，光学膜片142配置于出光面141b上方而位于导光板141与薄膜晶体管阵列基板110之间。发光元件143毗邻导光板141的入光面141a，其中发光元件143所发出的光线L1是经由导光板141的入光面141a射至导光板141内部。而且，当触控物件T位于表面131上的接触点R时，光线L1经由导光板141的出光面141b射至表面131的接触点R后反射抵达光感元件120。
详细来说，当光线L1射至表面131的接触点R时，对应于触控物件T的表面不同高度或不同反射率区域，所形成的反射光线L2的强度也会随之不同。而光感元件120在接收到反射光线L2后，可根据反射光线L2的强度将其转换为一模拟信号，并将此模拟信号输出至薄膜晶体管阵列基板110，以做为一影像信号。此外，光感元件120也可根据其所接收到的的反射光线L2来判断触控物件T的位置及其移动。如此一来，即可依据光感元件120所接收到的资讯进行触控控制。
此外，在本实施例中，上述由发光元件143发射的光线L1从导光板的出光面141b出射时，其出光角度θ（也就是光线L1与出光面141b的法线方向之间的夹角）例如是等于光线L1自透光封装层130出射时的出射角θ，且θ需小于25度，较佳为23度。如此一来，光线L1在出射至接触点R之后，因应触控物件T的表面而反射的光线L2也能具有较小的散射角，进而能够提高光感元件120所接收到的信号的品质，以获得较佳的辨识影像。
在本发明的另一实施例中，上述的光学膜片142例如是逆棱镜片(reverseprism)。当光线L1经由导光板141的出光面141b进入光学膜片142时，此逆棱镜片可提高光线L1的准直性。除此之外，导光板141的出光面141还可以具有V型沟槽(V-cut)，以增加出射光线L1的准直性。
图2A为本发明另一实施例的光学触控扫描装置的剖面示意图。请参照图2A，本实施例的光学触控扫描装置201还包括滤光层250，配置于透光封装层130下并面向光感元件120。具体来说，滤光层250的材质例如是光致抗蚀剂，并通过选用不同化学性质的光致抗蚀剂，以阻挡不同波段的外界光线射入，进而避免外界光线射入光学触控扫描装置120内而对光感元件120造成干扰。
此外，本实施例的光源模块140还可以包括反射片145，配置于导光板141下方而位于出光面141b的另一侧。反射片145用于反射进入导光板141的光线L1，以使光线L1由出光面141b射出。
虽然图2A所示的实施例在光感元件120上形成全面性覆盖的滤光层250，但在另一实施例中，如图2B所示，光学触控扫描装置202的滤光层250也可以是由多个滤光图案255所构成，且各滤光图案255分别对应至一个光感元件120。或者，在其他实施例中，如图2C所示也可以直接使用具有滤光功能的滤光基板做为透光封装层130，本发明不限于此。
另一方面，本实施例的透光封装层130可以是玻璃基板或是软性基板，例如聚对苯二甲酸二乙酯(polyethylene terephthalate,PET)、聚苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene naphthalene,PEN)等材料制成的塑胶基板，厚度约为50m至2mm。除此之外，透光封装层130也可为一透光薄膜，此透光薄膜可通过表面硬化处理(hard coat)的制作工艺来增强其表面硬度，其厚度约为200埃至2mm。
图3A为本发明另一实施例的光学触控扫描装置的剖面示意图。请参照图3A，本实施例的光学触控扫描装置300还可以包括有聚光片310，其中聚光片310具有聚光面312，进而可提高自聚光片310所出射的光线的准直性。特别的是，聚光片310可以配置于透光封装层130与光感元件120之间，且聚光面312例如是面向光感元件120（如图3A所示），或是面向透光封装层130（如图3B所示）。
除此之外，聚光片310也可以是配置于透光封装层130上方，且聚光面312例如是面向透光封装层130（如图3C所示），或是背向透光封装层130（如图3D所示）。另外，在其他实施例中，图3A至图3D所绘示的聚光片310也可以是与透光封装层130以一体成型制作而成，如图3E及图3F所示，也就是在透光封装层130的表面上设计聚光结构，以形成与前述实施例相同的聚光面312。
上述实施例均是将光源模块140配置于薄膜晶体管阵列基板110下方，但本发明并不限于此。在其他实施例中，光源模块140也可以配置于薄膜晶体管阵列基板110的上方。以下将举实施例说明之。
图4为本发明另一实施例的光学触控扫描装置的剖面示意图。请参照图4，光学触控扫描装置400包括薄膜晶体管阵列基板410、多个光感元件420以及光源模块430。光感元件420设置于薄膜晶体管阵列基板410之上，光源模块430配置于薄膜晶体管阵列基板410的上方。光源模块430包括导光板431以及发光元件432。导光板431具有入光面431a、表面431b及底面431c，其中底面431c朝向光感元件420，表面431b与底面431c相对。发光元件432毗邻于导光板431的入光面431a旁，其中发光元件432所发出的光线L1是由导光板431的入光面431a射入导光板431内部。特别的是，由于导光板431的表面431b并未设计有任何光学图案，因此当尚未有触控物件T位于表面431b上方时，光线L1于导光板431内以全反射路径行进；当触控物件T位于表面431b的接触点R时，光线L1于导光板431内的全反射路径受到破坏，在出射至导光板431的表面431b的接触点R后反射光线L2抵达光感元件420。
进一步说明，在尚未有触控物件T位于表面431b时，由于导光板431内部的光折射率大于外界空气的光折射率，且光线L1出射至表面431b的入射角大于此处的临界角，因此光线L1会于导光板431内以全反射行进。另一方面当触控物件T接触于表面431b的接触点R时，由于在接触点R处与导光板431以表面431b相隔的物体从外界空气变为触控物件T，其光折射率不同，因而可破坏光线L1在导光板431内部的全反射，使光线L1经由接触点R出射后射至触控物件T而反射抵达光感元件420。光感元件420在接收到触控物件T所反射的光线L2后，即会根据光线L2的强度生成触控物件T的影像信号。
如同前述实施例的说明，为增加光线L1自导光板431的表面431b出射时的准直性，可在导光板431的表面431b的上方配置具有聚光特性的基板，以下将举实施例详述之。
图5A为本发明另一实施例的光学触控扫描装置的剖面示意图。请参照图5A，光学触控扫描装置500还例如包括聚光片510，配置于导光板431的表面431b上方，用以提高光线的准直性。其中，聚光片510具有聚光面512，且聚光面512可以是面向导光板431的表面431b（如图5A所示），或是背向导光板431的表面431b（如图5B所示）。或者，在其他实施例中，聚光片510也可以配置于导光板431与薄膜晶体管阵列基板410之间，且聚光面512可以是朝向导光板431的底面431c（如图5C所示）或是朝向光感元件420（如图5D所示），本发明不限定任何一种配置方法。
综上所述，在本发明的光学触控扫描装置是利用光感元件来扫描触控物件并将其储存为影像信号，也可根据反射至光感元件的光线判断触控物件的位置，进而达到整合触控与影像扫描的功能。另一方面，本发明的光学触控扫描装置在一实施例中还可配置有棱镜片、聚光片，或是于导光板的出光面上制作V型沟槽，以降低光线的散射角度，提升影像品质。此外，本发明的光学触控扫描装置还可通过滤光层或滤光基板过滤外界入射至光学触控扫描装置的光线，进而提高讯噪比(Signal-to-noise ratio)。
虽然结合以上较佳实施例公开了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围应以附上的权利要求所界定的为准。
Claims (18)
1.一种光学触控扫描装置，包括:
薄膜晶体管阵列基板；
多个光感元件，设置于该薄膜晶体管阵列基板之上；
透光封装层，设置于该些光感元件之上，该透光封装层具有一表面及一底面，其中该底面与该表面分别位于该透光封装层的相对两侧，且该底面朝向该些光感元件；
光源模块，配置于该薄膜晶体管阵列基板的下方，该光源模块包括：
导光板，具有一入光面与一出光面；
至少一光学膜片，配置于该出光面上方而位于该导光板与该薄膜晶体管阵列基板之间；以及
发光元件，配置于该导光板的该入光面旁，用于发射一光线，该光线自该入光面射入该导光板内并经由该导光板的该出光面出射，
其中当一触控物件位于该表面上方时，该光线经由该导光板的该出光面出射至该触控物件后反射抵达该光感元件。
2.如权利要求1所述的光学触控扫描装置，其中该光线自该出光面出射时，该光线与该出光面的法线方向之间的夹角小于25度。
3.如权利要求1所述的光学触控扫描装置，其中该光学膜片包括逆棱镜片。
4.如权利要求1所述的光学触控扫描装置，还包括滤光层，配置于该透光封装层与该些光感元件之间。
5.如权利要求4所述的光学触控扫描装置，其中该滤光层包括多个滤光图案，且各该滤光图案分别对应至该些光感元件其中之一。
6.如权利要求1所述的光学触控扫描装置，其中该透光封装层包括滤光基板或聚光片。
7.如权利要求1所述的光学触控扫描装置，其中该光源模块还包括反射片，配置于该导光板下方而与该出光面相对。
8.如权利要求1所述的光学触控扫描装置，其中该导光板的该出光面具有V型沟槽。
9.如权利要求1所述的光学触控扫描装置，还包括聚光片，配置于该透光封装层的该表面上方。
10.如权利要求9所述的光学触控扫描装置，其中该聚光片具有聚光面，该聚光面与该表面接触。
11.如权利要求9所述的光学触控扫描装置，其中该聚光片具有聚光面，该聚光面与该表面相对。
12.如权利要求1所述的光学触控扫描装置，还包括聚光片，配置于该透光封装层与该些光感元件之间。
13.如权利要求12所述的光学触控扫描装置，其中该聚光片具有聚光面，该聚光面朝向该些光感元件。
14.如权利要求12所述的光学触控扫描装置，其中该聚光片具有聚光面，该聚光面朝向该透光封装层。
15.如权利要求1所述的光学触控扫描装置，其中该透光封装层为软性基板。
16.如权利要求15所述的光学触控扫描装置，其中该透光封装层的厚度介于200埃至2mm之间。
17.一种光学触控扫描装置，包括:
薄膜晶体管阵列基板；
多个光感元件，设置于该薄膜晶体管阵列基板之上；
光源模块，配置于该些光感元件的上方，该光源模块包括：
导光板，具有一入光面、一表面及一底面，其中该表面与该底面分别位于该导光板的相对两侧，且该底面朝向该些光感元件；以及
发光元件，配置于该导光板的该入光面旁，用于发射一光线，该光线自该入光面射入该导光板内，
其中当一触控物件位于该表面上方时，该光线射至该触控物件后反射抵达该光感元件。
18.如权利要求17所述的光学触控扫描装置，还包括聚光片，配置于该导光板的该表面上方或该导光板与该薄膜晶体管阵列基板之间。
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