專利名稱:激光式觸控模塊坐標(biāo)感測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種觸控位置的感測裝置，特別是關(guān)于激光式觸控模塊坐標(biāo)感測裝置，其是在一基板觸控區(qū)域的表面形成有多道相互垂直的綿密交織激光束，以用來感測出使用者手指碰觸該觸控區(qū)域的坐標(biāo)位置。
背景技術(shù)：
由于計算機裝置具有文書作業(yè)、控制、繪圖、執(zhí)行游戲軟件、多媒體影音等各種強大功能，故目前各行各業(yè)對于計算機的使用日益重要，依賴度也越來越深。計算機使用者每日必需使用到計算機的時間也日益增加，特別是對于計算機研發(fā)人員、文書作業(yè)人員、資料輸入人員等，幾乎所有工作時間都必需使用到鍵盤、鼠標(biāo)、觸控板、觸控顯示屏、軌跡球等各種輸入裝置來作為資料輸入或操控計算機之用。
在各種輸入裝置中，由于觸控顯示屏整合了顯示屏及點選輸入的功能，故使用者可以單純以看到的顯示屏圖像即可達到點選輸入所要執(zhí)行的選項功能。除了計算機裝置應(yīng)用到該觸控顯示屏的技術(shù)之外，在其它許多種電子產(chǎn)品也應(yīng)用到該觸控顯示屏的技術(shù)。
目前最常使用的觸控顯示屏包括有一上觸壓層、一下觸壓層、以及一顯示面板。該觸控顯示屏例如可采用目前已知的薄膜電阻式觸控屏幕(Resistive Touch Screen)及液晶顯示板的技術(shù)，其結(jié)構(gòu)主要是在該觸壓層中配置有間隔觸點矩陣(Spacer Dot Matrix)，然后再將該組合結(jié)構(gòu)嵌合在一具有導(dǎo)電材料的基層上。該上觸壓層及下觸壓層組成了一觸控板。當(dāng)該觸控顯示屏的觸控板受觸壓時，其受觸壓的X、Y坐標(biāo)位置會被間隔觸點矩陣予以檢知，再由信號輸出線送出該被檢知的觸壓信號。
該上觸壓層及下觸壓層的信號輸出線所產(chǎn)生的觸壓信號經(jīng)模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器(Analog to Digital Converter，A/D)進行數(shù)字化的處理后，即可由微控器計算出觸控板上被觸壓點選的坐標(biāo)位置。

發(fā)明內(nèi)容然而，在采用已知的觸控顯示屏技術(shù)時，其坐標(biāo)位置的偵測往往會有精確度不足、機械承受力、耐用度不佳等問題，例如在目前已知的薄膜電阻式觸控屏幕技術(shù)中，其上觸壓層與下觸壓層之間所形成的間隔觸點矩陣在受到觸壓時，事實上其坐標(biāo)位置的偵測并不精確，且其薄膜電阻涂層在使用一段時間之后，其電特性往往會有改變，而影響到觸控板的操作及精度。再者，該薄膜電阻式觸控屏幕的觸壓層的表面在受到銳利物品刮到時，即會受損而無法使用。
因此，本發(fā)明的主要目的即是提供一種可精確感測坐標(biāo)位置的激光式觸控模塊坐標(biāo)感測裝置，其在一觸控區(qū)域的表面上可形成多條相互垂直的綿密交織激光束，只要操作者的手指碰觸該觸控區(qū)域的任一點，立即可由接收的激光束的變化狀況，而簡易地計算出該觸控點的坐標(biāo)位置。
本發(fā)明的另一目的是提供一種可結(jié)合于一顯示面板的激光式觸控模塊坐標(biāo)感測裝置，以使操作者在使用該顯示面板時，可以通過手指觸控的方式控制標(biāo)的設(shè)備。
本發(fā)明為解決已知技術(shù)的問題所采用的技術(shù)手段是在一基板的觸控區(qū)域四個側(cè)緣配置一X軸激光出光陣列、一X軸激光收光陣列、一Y軸激光出光陣列及一Y軸激光收光陣列。該X軸激光出光陣列所投射出的多道X軸向激光束與該Y軸激光出光陣列所投射出的多道Y軸向激光束在該基板的觸控區(qū)域形成多條相互垂直的綿密交織激光束。
較佳實施例中，該X軸激光出光陣列及Y軸激光出光陣列可以光學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計出激光束的反射面，也可直接以列置的多個激光束產(chǎn)生單元產(chǎn)生激光束。而在X軸激光收光陣列及Y軸激光收光陣列方面，則也可以列置的多個激光光束接收單元來接收該產(chǎn)生的激光束。
較佳應(yīng)用例中，本發(fā)明的感測裝置可結(jié)合一顯示面板構(gòu)成一激光式觸控面板。
相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明有效克服了傳統(tǒng)觸控顯示屏技術(shù)所存在的坐標(biāo)位置偵測不精確、電特性改變、耐用度不佳的問題，本發(fā)明在觸控板或觸控顯示屏的觸控區(qū)域表面上形成多條相互垂直的綿密交織激光束，以偵測操作者的手指碰觸該觸控區(qū)域的任一點坐標(biāo)位置，可達到精密偵測，且由于本發(fā)明采用了激光束的技術(shù)，使整個坐標(biāo)偵測裝置的電特性穩(wěn)定，不會因為日久而變化。且本發(fā)明在耐用度方面也較已知技術(shù)為佳。
本發(fā)明所采用的具體實施例，將通過以下的實施例及附呈圖式作進一步的說明。
圖1是顯示本發(fā)明激光式觸控模塊坐標(biāo)感測裝置的第一實施例平面示意圖；圖2是顯示本發(fā)明第一實施例在觸控區(qū)域上形成垂直及平行交織的激光束的示意圖；圖3是顯示圖2中A圈示部分的擴大視圖；圖4是顯示圖2中B圈示部分的擴大視圖；圖5是顯示圖2中C圈示部分的擴大視圖；圖6是顯示本發(fā)明應(yīng)用在觸控式顯示屏?xí)r的示意圖；圖7是顯示圖6中7-7斷面的剖視圖；圖8是顯示本發(fā)明激光式觸控模塊坐標(biāo)感測裝置的第二實施例平面示意圖；圖9是顯示本發(fā)明激光式觸控模塊坐標(biāo)感測裝置的第三實施例平面示意圖；圖10是顯示本發(fā)明激光式觸控模塊坐標(biāo)感測裝置的第四實施例平面示意圖。
主要元件符號說明100激光式觸控模塊坐標(biāo)感測裝置100a激光式觸控模塊坐標(biāo)感測裝置100b激光式觸控模塊坐標(biāo)感測裝置100c激光式觸控模塊坐標(biāo)感測裝置200顯示面板1基板 10觸控區(qū)域2X軸激光出光陣列 21激光出光單元211半反射斜面 212垂直面22入光端 23激光發(fā)射二極管3X軸激光收光陣列 31激光收光單元311半反射斜面 312垂直面32出光端 33激光收光二極管4分光鏡 41準(zhǔn)直鏡42準(zhǔn)直鏡 5激光光源產(chǎn)生單元6激光光束接收單元 7Y軸激光出光陣列71激光出光單元 711半反射斜面712垂直面 72入光端73激光發(fā)射二極管 8Y軸激光收光陣列81激光收光單元 811半反射斜面812垂直面 82出光端83激光收光二極管 9激光光束接收單元
具體實施方式參閱圖1所示，其顯示本發(fā)明激光式觸控模塊坐標(biāo)感測裝置的第一實施例平面示意圖，其顯示本發(fā)明的激光式觸控模塊坐標(biāo)感測裝置100包括有一基板1，并在該基板1的表面定義出有一觸控區(qū)域10。該觸控區(qū)域10是可供使用者觸控操作的有效區(qū)域。
在該觸控區(qū)域10的一垂直側(cè)邊設(shè)置有一X軸激光出光陣列2，并在該X軸激光出光陣列2跨越過觸控區(qū)域10的相對應(yīng)邊，設(shè)置有一X軸激光收光陣列3。其中該X軸激光出光陣列2在面向觸控區(qū)域10的側(cè)緣，形成有多個激光出光單元21，且每一個激光出光單元21具有一半反射斜面211及一垂直面212。而該X軸激光收光陣列3在面向觸控區(qū)域10的側(cè)緣，也形成有多個激光收光單元31，且每一個激光收光單元31具有一半反射斜面311及一垂直面312。該X軸激光收光陣列3的半反射斜面311是正對應(yīng)于X軸激光出光陣列2的半反射斜面211。
在該X軸激光出光陣列2的一端部是作為入光端22，并在該入光端22的相鄰位置，設(shè)置有一分光鏡4及激光光源產(chǎn)生單元5。而X軸激光收光陣列3的一端部是作為出光端32，并在該出光端32的相鄰位置，設(shè)置有一激光光束接收單元6。
在該觸控區(qū)域10的一水平側(cè)邊設(shè)置有一Y軸激光出光陣列7，并在該Y軸激光出光陣列7跨越過觸控區(qū)域10的相對應(yīng)邊，設(shè)置有一Y軸激光收光陣列8。其中該Y軸激光出光陣列7在面向觸控區(qū)域10的側(cè)緣，形成有多個激光出光單元71，且每一個激光出光單元71具有一半反射斜面711及一垂直面712。而該Y軸激光收光陣列8在面向觸控區(qū)域10的側(cè)緣，也形成有多個激光收光單元81，且每一個激光收光單元81具有一半反射斜面811及一垂直面812。該Y軸激光收光陣列8的半反射斜面811是正對應(yīng)于Y軸激光出光陣列7的半反射斜面711。
在該Y軸激光出光陣列7的一端部是作為入光端72。激光光源產(chǎn)生單元5經(jīng)分光鏡4反射的一半光源能量會投射向該入光端72。而Y軸激光收光陣列8的一端部是作為出光端82，并在該出光端82的相鄰位置，設(shè)置有一激光光束接收單元9。
在實施本發(fā)明時，在該分光鏡4與X軸激光出光陣列2間配置有一準(zhǔn)直鏡41，而在該分光鏡4與Y軸激光出光陣列7間配置有另一準(zhǔn)直鏡42。
圖2是顯示本發(fā)明第一實施例在觸控區(qū)域上形成垂直及平行交織的激光束的示意圖，圖3、4、5是圖2的局部放大圖。如圖所示，該激光光源產(chǎn)生單元5所產(chǎn)生的激光L經(jīng)過分光鏡4之后，有一部分光源能量的X軸向激光Lx會透過分光鏡4而投射向X軸激光出光陣列2的入光端22，而另一部分光源能量的Y軸向激光Ly會透過分光鏡4而投射向Y軸激光出光陣列7的入光端72。
該X軸向激光LX首先會受到X軸激光出光陣列2的激光出光單元21的半反射斜面211進行分光作用，而產(chǎn)生一水平方向激光束LX11，而另一部分則穿透該激光出光單元21的垂直面212而產(chǎn)生垂直方向激光束LX12。而該垂直方向激光束LX12由該第一個激光出光單元21的垂直面212投射出之后，又受到第二個激光出光單元21a的半反射斜面進行分光作用，如此即在該X軸激光出光陣列2的各個激光出光單元21投射出相互平行的激光束。
該水平方向激光束LX11會以平行方向跨過觸控區(qū)域10投射向X軸激光收光陣列3的激光收光單元31的半反射斜面311，再由該半反射斜面311反射出一X軸向收光激光束LX11′。通過上述的構(gòu)件及光程安排，并配合X軸激光出光陣列2的各個激光出光單元21的半反射斜面211的激光束反射率，而可在該觸控區(qū)域10的整個表面的X軸方向形成一許多條綿密且均一的平行激光束。
而該激光光束接收單元6在接收到該X軸激光收光陣列3的各個激光收光單元31的半反射斜面311所反射出的收光激光束之后，則以已知的信號放大電路、模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器將該收光激光束的強度轉(zhuǎn)換為具有準(zhǔn)位位階(例如256個信號位階)的數(shù)字信號。
相同地，由分光鏡4投射向Y軸激光出光陣列7的入光端72的Y軸向激光LY也以相同的工作原理，而可在該觸控區(qū)域10的整個表面的Y軸方向形成一許多條綿密且均一的垂直激光束。
而該激光光束接收單元6在接收到該X軸激光收光陣列3的各個激光收光單元31的半反射斜面311所反射出的收光激光束、及激光光束接收單元9在接收到該Y軸激光收光陣列8的各個激光收光單元81的半反射斜面811所反射出的收光激光束之后，則可分別以已知的信號放大電路、模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器將該收光激光束的強度轉(zhuǎn)換為具有準(zhǔn)位位階(例如256個信號位階)的數(shù)字信號。如此，再以一般數(shù)字信號處理器即可依據(jù)該數(shù)字信號的準(zhǔn)位位階而計算出使用者手指碰觸該觸控區(qū)域10的X軸向及Y軸向的坐標(biāo)位置。
在實際應(yīng)用時，本發(fā)明可以應(yīng)用在需要感測使用者碰觸的坐標(biāo)位置的應(yīng)用產(chǎn)品中，也可以應(yīng)用在例如觸控式顯示屏的應(yīng)用產(chǎn)品中。例如，圖6是顯示本發(fā)明應(yīng)用在觸控式顯示屏?xí)r的立體圖，而圖7是顯示圖6中7-7斷面的剖視圖。圖中顯示本發(fā)明的激光式觸控模塊坐標(biāo)感測裝置100配置在一已知顯示面板200上。該顯示面板200表面的四周各設(shè)置了本發(fā)明的X軸激光出光陣列2、X軸激光收光陣列3、Y軸激光出光陣列7、Y軸激光收光陣列8。通過該X軸激光出光陣列2所投射出的多道X軸向激光束與該Y軸激光出光陣列7所投射出的多道Y軸向激光束，在該基板的觸控區(qū)域10形成多條相互垂直的綿密交織激光束，并可分別由X軸激光收光陣列3及Y軸激光收光陣列8予以感測。
圖8顯示本發(fā)明激光式觸控模塊坐標(biāo)感測裝置的第二實施例平面示意圖。在此一實施例的激光式觸控模塊坐標(biāo)感測裝置100a中，其大部分的組成構(gòu)件與前述第一實施例相同，其差異在于該X軸激光收光陣列3及激光光束接收單元6被一X軸激光收光二極管陣列所取代，在該X軸激光收光二極管陣列中包括有多個相鄰配置的激光收光二極管33。該X軸激光出光陣列2的各個激光出光單元21所投射出的激光束可以一一地被各個對應(yīng)的激光收光二極管33所接收。
再者，該Y軸激光收光陣列8及激光光束接收單元9是被一Y軸激光收光二極管陣列所取代，在該Y軸激光收光二極管陣列中包括有多個相鄰配置的激光收光二極管83。該Y軸激光出光陣列7的各個激光出光單元71所投射出的激光束可以一一地被各個對應(yīng)的激光收光二極管83所接收。
該激光收光二極管33與激光收光二極管83也可采用例如接觸式影像感測元件(Contact Image Sensor，CIS)或其它適合的收光元件。
圖9顯示本發(fā)明激光式觸控模塊坐標(biāo)感測裝置的第三實施例平面示意圖。在此一實施例的激光式觸控模塊坐標(biāo)感測裝置100b中，其大部分的組成構(gòu)件與前述第一實施例相同，其差異在于該X軸激光出光陣列2及分光鏡4、激光光源產(chǎn)生單元5是被一X軸激光發(fā)射二極管陣列所取代，在該X軸激光發(fā)射二極管陣列中包括有多個相鄰配置的激光發(fā)射二極管23。各個激光發(fā)射二極管23所發(fā)射出的激光束可以一一地被各個對應(yīng)的X軸激光收光陣列3的激光收光單元31所接收。
再者，該Y軸激光出光陣列7及分光鏡4、激光光源產(chǎn)生單元5是被一Y軸激光發(fā)射二極管陣列所取代，在該Y軸激光發(fā)射二極管陣列中包括有多個相鄰配置的激光發(fā)射二極管73。各個激光發(fā)射二極管73所發(fā)射出的激光束可以一一地被各個對應(yīng)的Y軸激光收光陣列8的激光收光單元81所接收。
前述的各個激光發(fā)射二極管23與激光發(fā)射二極管73前端都可設(shè)置一準(zhǔn)直鏡。
圖10顯示本發(fā)明激光式觸控模塊坐標(biāo)感測裝置的第四實施例平面示意圖。在此一實施例的激光式觸控模塊坐標(biāo)感測裝置100c中，其是由一具有多個激光發(fā)射二極管23的X軸激光發(fā)射二極管陣列、一具有多個激光發(fā)射二極管73的Y軸激光發(fā)射二極管陣列、一具有多個激光收光二極管33的X軸激光收光二極管陣列、一具有多個激光收光二極管83的Y軸激光收光二極管陣列所組成。
在該架構(gòu)中，各個激光發(fā)射二極管23所發(fā)射出的激光束可以一一地被各個對應(yīng)的激光收光二極管33所接收。各個激光發(fā)射二極管73所發(fā)射出的激光束可以一一地被各個對應(yīng)的激光收光二極管83所接收。
通過上述的本發(fā)明實施例可知，本發(fā)明確具產(chǎn)業(yè)上的利用價值。而以上的實施例說明，僅為本發(fā)明的較佳實施例說明，凡精于此項技術(shù)者當(dāng)可依據(jù)本發(fā)明的上述實施例說明而作其它種種的改良及變化。然而這些依據(jù)本發(fā)明實施例所作的種種改良及變化，當(dāng)仍屬于本發(fā)明的發(fā)明精神及界定的專利范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種激光式觸控模塊坐標(biāo)感測裝置，其特征在于包括一基板，其表面定義出有一觸控區(qū)域；一激光光源產(chǎn)生裝置，用以產(chǎn)生激光光源；一激光束接收裝置，用以接收激光束；一X軸激光出光陣列，配置在所述觸控區(qū)域的一垂直側(cè)緣，其具有一入光端，可接收所述激光光源產(chǎn)生裝置所產(chǎn)生的激光光源，再投射出多道相互平行的X軸向激光束通過所述基板的觸控區(qū)域；一X軸激光收光陣列，配置在所述觸控區(qū)域?qū)?yīng)于該X軸激光出光陣列的另一垂直側(cè)緣，可針對所述X軸激光出光陣列所投射出的X軸向激光束予以收光，再由一出光端投射出，供所述激光束接收裝置予以接收；一Y軸激光出光陣列，配置在所述觸控區(qū)域的一水平側(cè)緣，其具有一入光端，可接收所述激光光源產(chǎn)生裝置所產(chǎn)生的激光光源，再投射出多道相互平行的Y軸向激光束通過所述基板的觸控區(qū)域；一Y軸激光收光陣列，配置在所述觸控區(qū)域?qū)?yīng)于該Y軸激光出光陣列的另一水平側(cè)緣，可針對所述Y軸激光出光陣列所投射出的Y軸向激光束予以收光，再由一出光端投射出，供所述激光束接收裝置予以接收；其中所述X軸激光出光陣列所投射出的多道X軸向激光束與所述Y軸激光出光陣列所投射出的多道Y軸向激光束在所述基板的觸控區(qū)域形成多條相互垂直的綿密交織激光束。
2.如權(quán)利要求
1所述的激光式觸控模塊坐標(biāo)感測裝置，其特征在于，所述激光光源產(chǎn)生裝置包括有至少一激光光源產(chǎn)生單元，配置在所述X軸激光出光陣列的入光端相鄰位置處；一分光鏡，配置在所述激光光源產(chǎn)生單元與所述X軸激光出光陣列的入光端與所述Y軸激光出光陣列的入光端之間。
3.如權(quán)利要求
1所述的激光式觸控模塊坐標(biāo)感測裝置，其特征在于，所述X軸激光出光陣列包括有多個激光出光單元，每一個激光出光單元具有一半反射斜面及一垂直面；所述Y軸激光出光陣列也包括有多個激光出光單元，每一個激光出光單元具有一半反射斜面及一垂直面。
4.如權(quán)利要求
1所述的激光式觸控模塊坐標(biāo)感測裝置，其特征在于，所述X軸激光收光陣列包括有多個激光出光單元，每一個激光出光單元具有一半反射斜面及一垂直面，所述Y軸激光收光陣列也包括有多個激光出光單元，每一個激光出光單元具有一半反射斜面及一垂直面。
5.如權(quán)利要求
1所述的激光式觸控模塊坐標(biāo)感測裝置，其特征在于更包括有一顯示面板，而該X軸激光出光陣列、X軸激光收光陣列、Y軸激光出光陣列、Y軸激光收光陣列是配置在所述顯示面板上的四個側(cè)緣處。
6.一種激光式觸控模塊坐標(biāo)感測裝置，其特征在于包括一基板，其表面定義出有一觸控區(qū)域；一X軸激光發(fā)射二極管陣列，配置在所述觸控區(qū)域的一垂直側(cè)緣，其包括有多個相鄰配置的激光發(fā)射二極管，可投射出多道相互平行的X軸向激光束通過所述基板的觸控區(qū)域；一X軸激光收光二極管陣列，配置在所述觸控區(qū)域?qū)?yīng)于所述X軸激光發(fā)射二極管陣列的另一垂直側(cè)緣，可針對所述X軸激光發(fā)射二極管陣列的各個激光發(fā)射二極管所投射出的X軸向激光束予以收光；一Y軸激光發(fā)射二極管陣列，配置在所述觸控區(qū)域的一垂直側(cè)緣，其包括有多個相鄰配置的激光發(fā)射二極管，可投射出多道相互平行的Y軸向激光束通過所述基板的觸控區(qū)域；一Y軸激光收光二極管陣列，配置在所述觸控區(qū)域?qū)?yīng)于所述Y軸激光發(fā)射二極管陣列的另一垂直側(cè)緣，可針對所述Y軸激光發(fā)射二極管陣列的各個激光發(fā)射二極管所投射出的Y軸向激光束予以收光；其中所述X軸激光發(fā)射二極管陣列所投射出的多道X軸向激光束與所述Y軸激光發(fā)射二極管陣列所投射出的多道Y軸向激光束在所述基板的觸控區(qū)域形成多條相互垂直的綿密交織激光束。
7.如權(quán)利要求
6所述的激光式觸控模塊坐標(biāo)感測裝置，其特征在于更包括有一顯示面板，而所述X軸激光發(fā)射二極管陣列、X軸激光收光二極管陣列、Y軸激光發(fā)射二極管陣列、Y軸激光收光二極管陣列是配置在所述顯示面板上的四個側(cè)緣處。
專利摘要
一種激光式觸控模塊坐標(biāo)感測裝置，是在一基板的觸控區(qū)域四個側(cè)緣配置一X軸激光出光陣列、一X軸激光收光陣列、一Y軸激光出光陣列及一Y軸激光收光陣列。所述X軸激光出光陣列所投射出的多道X軸向激光束與所述Y軸激光出光陣列所投射出的多道Y軸向激光束在所述基板的觸控區(qū)域形成多條相互垂直的綿密交織激光束。該感測裝置可結(jié)合一顯示面板構(gòu)成一激光式觸控面板。由于本發(fā)明采用了激光束的技術(shù)，使整個坐標(biāo)偵測裝置的電特性穩(wěn)定，不會因為日久而變化，且可達到精密偵測，耐用度佳的有益效果。
文檔編號G06F3/041GK1991714SQ200510097130
公開日2007年7月4日 申請日期2005年12月30日
發(fā)明者廖登鎮(zhèn) 申請人:巨豪實業(yè)股份有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan