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CN104793814A - 一种光学式触控装置及触控显示装置 - Google Patents

一种光学式触控装置及触控显示装置 Download PDF

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CN104793814A CN201510239245.4A CN201510239245A CN104793814A CN 104793814 A CN104793814 A CN 104793814A CN 201510239245 A CN201510239245 A CN 201510239245A CN 104793814 A CN104793814 A CN 104793814A
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邹祥祥
杨泽洲
张春芳
吴忠宝
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Abstract

本发明涉及触控领域，公开一种光学式触控装置及触控显示装置，上述光学式触控装置包括导光板、至少一对光发射单元和光接收单元，其中：导光板包括相对的第一全反射面和第二全反射面；光发射单元和光接收单元位于导光板中第一全反射面的背离第二全反射面的一侧，且光发射单元和光接收单元设置于第一全反射面的至少一对相对的边缘处；每一对光发射单元和光接收单元中：光发射单元设置于一对边缘的一个边缘，光接收单元设置于另一个边缘；导光板中，位于第一全反射面与第二全反射面之间的侧面中，与设置光发射单元的边缘以及设置光接收单元的边缘相对应的侧面与第一全反射面的夹角为锐角。上述光学式触控装置的光能利用率较高。

Description

一种光学式触控装置及触控显示装置
技术领域
本发明涉及触控技术领域，特别是涉及一种光学式触控装置及触控显示装置。
背景技术
随着人们对视觉及操作便利性的需求不断提升，新技术的不断成熟，越来越多的产品都开始使用触控面板，以此来强调其简易的人机操作，所以触控面板的应用层面将越来越广，不只局限于中小尺寸应用，大尺寸方面应用也将得到快速的发展。在教育领域应用的电子白板(IWB)、日常生活中应用的数字标牌(Digital Signage)等，极大丰富了人机之间的交互，推动大尺寸触控面板的发展。
现有全反射光学式触控装置结构如图1所示，光发射单元3的电路板31上设置有发光单元32，光接收单元4的电路板41上设置有感光单元42，光发射单元3和光接收单元4的电路板采用框贴方式贴于导光板10上，在光接收单元4和光发射单元3对应的导光板10位置设置有棱镜膜6，起到扩散光的作用，使光更多的进入导光板10中并发生全反射，但是，现有的光学式触控装置结构中即使加入棱镜膜6，其光的利用率也只有10％左右，光能利用率很低。
发明内容
本发明实施例提供了一种光学式触控装置及触控显示装置，其中光学式触控装置的光能利用率较高。
为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种光学式触控装置，包括导光板、至少一对光发射单元和光接收单元，其中：
所述导光板包括相对的第一全反射面和第二全反射面；所述光发射单元和所述光接收单元位于所述第一全反射面的背离所述第二全反射面的一侧，且设置于所述第一全反射面的至少一对相对的边缘处；每一对所述光发射单元和光接收单元中：所述光发射单元设置于所述第一全反射面的一对边缘的一个边缘，光接收单元设置于所述一对边缘的另一个边缘；
所述导光板中，位于所述第一全反射面与所述第二全反射面之间、且用于连接所述第一全反射面与所述第二全反射面的侧面中，与设置所述光发射单元的边缘以及设置所述光接收单元的边缘相对应的侧面与所述第一全反射面的夹角为锐角。
上述光学式触控装置中，入射光从光发射单元发出，且从导光板的第一全反射面进入导光板中，进入导光板的光线在导光板的第一全反射面和第二全反射面上发生全反射从而向前传输，并最终可以从光接收单元对应的第一全反射面的位置出射从而被光接收单元捕获。由于上述光学式触控装置的侧面中，与设置光发射单元的边缘相对应的侧面和第一全反射面的夹角为锐角，所以当光发射单元发出的光线从第一全反射面进入导光板后，一部分在原来的导光板结构中不满足全反射条件的光线可以在所述侧面上发生全反射并在导光板内传递，同时，根据光路的可逆原理可知，与设置光接收单元的边缘相对的侧面可以反射导光板内的光线从而使导光板内的光线更多的从第一全反射面出射并被光接收单元捕获；因此，上述导光板的侧面可以使进入导光板内的光更多的留在导光板内部进行全反射传输，同时可以使导光板内传输到光接收单元一侧的光更多的射出导光板并被光接收单元捕获，因此，上述光学式触控装置的光能利用率较高。
优选地，所述侧面与所述导光板的第一全反射面之间的夹角为30～50度。
优选地，所述侧面上设有全反射层。
优选地，所述光发射单元全贴合于所述导光板的第一全反射面；所述光接收单元全贴合于所述导光板的第一全反射面。
优选地，所述光发射单元采用光学透明胶全贴合于所述导光板的第一全反射面；所述光接收单元采用光学透明胶全贴合于所述导光板的第一全反射面。
优选地，所述光学透明胶的折射率为1.3～1.7。
优选地，所述光学式触控装置包括多对光发射单元和光接收单元；所述导光板的第一全反射面包括两对边缘，且所述每一对边缘的每一个边缘处，所述光发射单元和所述光接收单元依次交替设置。
优选地，所述光发射单元包括发射端电路板和与所述发射端电路板电连接的发光单元，所述发光单元位于所述发射端电路板朝向导光板一侧。
优选地，所述光接收单元包括接收端电路板和与所述接收端电路板电连接的感光单元，所述感光单元位于所述接收端电路板朝向导光板一侧。
优选地，所述导光板为玻璃板。
一种触控显示装置，包括上述任一项技术方案中所述的光学式触控装置。
附图说明
图1为现有光学式触控装置的截面结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种光学式触控装置的截面结构示意图；
图3为本发明实施例提供的另一种光学式触控装置的截面结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种光学式触控装置的俯视结构示意图；
图5为本发明实施例提供的光学式触控装置的光能利用率随光学透明胶的折射率以及切面与第一全反射面之间夹角的变化曲线图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图2和图3所示，本发明实施例提供的光学式触控装置，包括导光板1、至少一对光发射单元3和光接收单元4，其中：
导光板1包括相对的第一全反射面11和第二全反射面12；光发射单元3和光接收单元4位于第一全反射面11的背离第二全反射面12的一侧，且设置于第一全反射面11的至少一对相对的边缘处；并且，每一对光发射单元3和光接收单元4中：光发射单元3设置于第一全反射面11的一对边缘的一个边缘，则光接收单元4设置于一对边缘的另一个边缘；
导光板1中，位于第一全反射面11与第二全反射面12之间用于连接第一全反射面11与第二全反射面12的侧面中，与设置光发射单元3的边缘以及设置光接收单元4的边缘相对应的侧面13与第一全反射面11的夹角θ为锐角。
上述光学式触控装置中，入射光从光发射单元3发出，且可以从导光板1的第一全反射面11进入导光板1中，进入导光板1的光线在导光板1的第一全反射面11和第二全反射面12上发生全反射从而向前传输，并最终可以从与光接收单元4对应的第一全反射面11的位置处出射从而被光接收单元4捕获。
由于上述光学式触控装置的侧面中，与设置光发射单元3的边缘相对应的侧面13和第一全反射面11的夹角θ为锐角，所以当光发射单元3发出的光线从第一全反射面11进入导光板1后，一部分在现有技术的导光板10结构中不满足全反射条件的光线可以在与设置光发射单元3的边缘相对的侧面13上发生全反射并实现在导光板1内传输(如图2中的光线a所示)；同时，根据光路的可逆原理可知，与设置光接收单元4的边缘相对的侧面13可以反射导光板1内的光线从而使导光板1内的光线更多的从第一全反射面11出射并被光接收单元4捕获；因此，上述导光板1的侧面13可以使进入导光板1内的光更多的留在导光板1内部进行全反射传输，同时可以使导光板1内传输到光接收单元4一侧的光更多的射出导光板1并被光接收单元4捕获，因此，上述光学式触控装置的光能利用率较高。
如图2和图3所示，一种优选的实施例中，上述侧面13与导光板的第一全反射面11之间的夹角θ为30～50度。夹角θ设置为30～50度时，可以使光发射单元3一侧更多的光线在侧面13上发生全发射而留在导光板1内，同时可以使光接收单元4一侧更多的光线经过侧面13反射后能够射出导光板1并被光接收单元4捕获，因此可以使光能利用率较高。
如图2所示，在上述实施例的基础上，一种优选的实施例中，上述侧面13上可以设有全反射层2；当侧面13上贴设有全反射层2，则一部分光线即使在本实施例提供的导光板1结构中不满足全反射条件也会被侧面13上设有的全反射层2反射回导光板1内部并在导光板1内部进行传输；因此，上述导光板1的侧面13上设有的全反射层2可以使更多的光留在导光板1内部进行全反射传输，同时可以使导光板1内传输到光接收单元4一侧的光更多的射出导光板1并被光接收单元4捕获，因此，上述光学式触控装置的光能利用率较高。
如图2和图3所示，一种具体的实施例中，光发射单元3可以采用全贴合技术贴附于导光板1的第一全反射面11上；光接收单元4也可以采用全贴合技术贴附于导光板1的第一全反射面11上。
如图2和图3所示，在上述实施例的基础上，一种优选的实施例中，光发射单元3和光接收单元4都可以采用光学透明胶5全贴合于导光板1的第一全反射面11。
如图1所示，现有技术中，由于光发射单元3和光接收单元4都是框贴于导光板10，所以光发射单元3与导光板10之间存在空气层，光发射单元3发出的光线是通过空气介质进入到导光板10中的；如图2和图3所示，而本发明技术方案中，由于采用全贴合技术，则光发射单元3发出的光线通过光学透明胶5进入到导光板1中，由于光学透明胶5的折射率大于空气的折射率，因此，如图3所示，光发射单元3发出的光线b通过光学透明胶5进入导光板1中时，经过第一全反射面11后的折射光线的折射角较大(如图3中实线所示)，而如果该光线b进入导光板1前的介质为空气，经过第一全反射面11后的折射光线的折射角则较小(如图3中的虚线所示)，则从图3中可以看出，从光学透明胶5中进入导光板1后的折射光线(实线)到达第二全反射面12上的入射角相比于从空气中进入导光板1后的折射光线(虚线)到达第二全反射面12上的入射角大，因此，从光学透明胶5中进入导光板1后的折射光线(实线)更容易在第一全反射面11和第二全反射面12之间发生全反射。综上所述，光学透明胶5介质可以使进入导光板1中的原部分不能够发生全反射的光线在导光板1内发生全反射；同时，根据光路的可逆原理可知，光学透明胶5介质可以使更多的光线在光接收端对应的第一全反射面11位置处折射出来，从而使更多的光线被光接收端捕获；因此，将光发射单元3和光接收单元4采用光学透明胶5全贴附于导光板1能够提高上述光学式触控装置的光学利用率。另外，也可以省去现有技术中采用的棱镜膜6。
在上述各实施例的基础上，一种具体的实施例中，导光板1可以为玻璃板。
优选地，光学透明胶5的折射率可以为1.3～1.7。
如图5所示，根据光路模拟分析的结果，当导光板1为玻璃板时，侧面13与导光板1的第一全反射面11之间的夹角θ为30～50度，且光学透明胶5的折射率为1.3～1.7时，光学式触控装置的光能利用率可以达到24％～33％；当夹角θ为38度，且光学透明胶5的折射率为1.3时，光学式触控装置的光能利用率可以达到33％。
在上述各实施例的基础上，一种具体的实施例中，光学式触控装置可以包括多对光发射单元3和光接收单元4；导光板1的第一全反射面11可以包括两对边缘，且每一对边缘的每一个边缘处，光发射单元3和光接收单元4可以依次交替设置。
如图4所示，导光板1包括四个侧面，四个侧面中每个侧面与第一全反射面11的夹角都相等，且该夹角从30～50度中选取；第一全反射面11有两对边缘，且两对边缘中，沿每一个边缘都设有多个光发射单元3和多个光接收单元4，且沿每一个边缘的光发射单元3和光接收单元4依次交替设置。
当然，多对光发射单元3和光接收单元4在第一全反射面11的边缘的位置设置不限于上述的排列方式，还可以为其它的排列方式，在此不一一赘述。
如图2和图3所示，在上述各实施例的基础上，一种具体的实施例中，光发射单元3可以包括发射端电路板31和与发射端电路板31电连接的发光单元32，发光单元32位于发射端电路板31朝向导光板1一侧。
如图2和图3所示，同样地，光接收单元4可以包括接收端电路板41和与接收端电路板41电连接的感光单元42，感光单元42位于接收端电路板41朝向导光板1一侧。
一种触控显示装置，包括上述任一项技术方案中的光学式触控装置。由于上述光学式触控装置的光学利用率较高，因此，上述触控显示装置的触控显示可以更加精准。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (11)

1.一种光学式触控装置，其特征在于，包括导光板、至少一对光发射单元和光接收单元，其中：
所述导光板包括相对的第一全反射面和第二全反射面；所述光发射单元和所述光接收单元位于所述第一全反射面的背离所述第二全反射面的一侧，且设置于所述第一全反射面的至少一对相对的边缘处；每一对所述光发射单元和光接收单元中：所述光发射单元设置于所述第一全反射面的一对边缘的一个边缘，光接收单元设置于所述一对边缘的另一个边缘；
所述导光板中，位于所述第一全反射面与所述第二全反射面之间、且用于连接所述第一全反射面与所述第二全反射面的侧面中，与设置所述光发射单元的边缘以及设置所述光接收单元的边缘相对应的侧面与所述第一全反射面的夹角为锐角。
2.如权利要求1所述的光学式触控装置，其特征在于，所述侧面与所述导光板的第一全反射面之间的夹角为30～50度。
3.如权利要求1所述的光学式触控装置，其特征在于，所述侧面上设有全反射层。
4.如权利要求1所述的光学式触控装置，其特征在于，
所述光发射单元全贴合于所述导光板的第一全反射面；和/或
所述光接收单元全贴合于所述导光板的第一全反射面。
5.如权利要求4所述的光学式触控装置，其特征在于，所述光发射单元采用光学透明胶全贴合于所述导光板的第一全反射面；所述光接收单元采用光学透明胶全贴合于所述导光板的第一全反射面。
6.如权利要求5所述的光学式触控装置，其特征在于，所述光学透明胶的折射率为1.3～1.7。
7.如权利要求1所述的光学式触控装置，其特征在于，包括多对光发射单元和光接收单元；所述导光板的第一全反射面包括两对边缘，且所述每一对边缘的每一个边缘处，所述光发射单元和所述光接收单元依次交替设置。
8.如权利要求1～7任一项所述的光学式触控装置，其特征在于，所述光发射单元包括发射端电路板和与所述发射端电路板电连接的发光单元，所述发光单元位于所述发射端电路板朝向导光板一侧。
9.如权利要求1～7任一项所述的光学式触控装置，其特征在于，所述光接收单元包括接收端电路板和与所述接收端电路板电连接的感光单元，所述感光单元位于所述接收端电路板朝向导光板一侧。
10.如权利要求1～7任一项所述的光学式触控装置，其特征在于，所述导光板为玻璃板。
11.一种触控显示装置，其特征在于，包括如权利要求1～10任一项所述的光学式触控装置。
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