包括豎直布置的光發射元件和光接收元件的光學觸摸板的製造方法與工藝
2023-06-15 18:32:36
本發明涉及一種光學觸摸板。
背景技術：
例如，在示出了第一現有技術的光學觸摸板(參見EP2088499A1的圖1的(a)、圖1的(b)、圖1的(c)以及圖1的(d)以及US2012/0200537A1的圖2)的圖8中，用於限定顯示面的玻璃基板還用作液晶顯示(LCD)裝置的上玻璃基板。而且，在玻璃基板1上設置有在Y方向上彼此相對的兩個基板2X-a和2X-b。此外，在玻璃基板1上設置有在X方向上彼此相對的兩個基板2Y-a和2Y-b。另外，諸如發光二極體(LED)元件3X-a的X方向光發射元件等距地布置在基板2X-a上，並且諸如光電電晶體元件3X-b的X方向光接收元件被等距地布置在基板2X-b上。LED元件3X-a分別與光電電晶體元件3X-b中的對應的光電電晶體元件相對。類似地，諸如LED元件3Y-a的Y方向光發射元件等距地布置在基板2Y-a上，並且諸如光電電晶體元件3Y-b的Y方向光接收元件被等距地布置在基板2Y-b上。LED元件3Y-a分別與光電電晶體元件3Y-b中的對應的光電電晶體元件相對。從LED元件3X-a中的一個發射的光LX1在顯示面上通過以到達光電電晶體元件3X-b中的一個。在該情況下，當在顯示面上存在諸如手指A的對象以阻斷光LX1時，光LX1沒有到達光電電晶體元件3X-b中的所述一個。因此，能夠通過光電電晶體元件3X-b中的一個是否檢測到光LX1來判定在光LX1的坐標X1上是否存在手指A。類似地，從LED元件3Y-a中的一個發射的光LY1在顯示面上通過以到達光電電晶體元件3Y-b中的一個。在該情況下，當在顯示面上存在手指A以阻斷光LY1時，光LY1沒有到達光電電晶體元件3Y-b中的所述一個。因此，能夠通過光電電晶體元件3Y-b中的一個是否檢測到光LY1來判定在光LY1的坐標Y1上是否存在手指A。因此，能夠通過光LX1和LY1是否都沒有被檢測到來判定在位置(X1，Y1)處是否存在手指A。然而，在如圖8中所示的光學觸摸板中，即使諸如其位置分別為(X1，Y2)、(X2，Y1)和(X2，Y2)的手指B、C和D的其它對象與手指A同時存在，也不能夠檢測到手指B、C和D。即，由於光LX1和LX2的傳播方向垂直於光LY1和LY2的傳播方向，因此，手指B和C被手指A遮擋，並且手指D被手指B和C遮擋。因此，不能同時使用兩個或更多手指來執行多點觸摸操作。在示出了第二現有技術的光學觸摸板的圖9中，圖8的LED元件3X-a、光電電晶體元件3X-b、LED元件3Y-a和光電電晶體元件3Y-b分別由光發射和接收封裝3X』-a、光發射和接收封裝3X』-b、光發射和接收封裝3Y』-a和光發射和接收封裝3Y』-b替代。光發射和接收封裝3X』-a、3X』-b、3Y』-a和3Y』-b中的每一個具有由橫向且緊密布置的諸如LED元件31的光發射元件和諸如光電電晶體32的光接收元件形成的相同構造。因此，能夠通過反射光攔截技術來單獨地檢測手指A、B、C和D中的每一個。例如，從光發射和接收封裝3X』-a中的一個的LED元件31發射的光LX1由手指A反射以到達其光電電晶體元件32，並且，同樣地，從光發射和接收封裝3Y』-a中的一個的LED元件31發射的光LY1由手指A反射以到達其光電電晶體元件32。因此，能夠通過反射光LX1和LY1是否同時存在來判定在位置(X1，Y1)是否存在手指A。另外，從光發射和接收封裝3X』-b中的一個的LED元件31發射的光LX2由手指B反射以到達其光電電晶體元件32，並且，同樣地，從光發射和接收封裝3Y』-a中的一個的LED元件31發射的光LY2由手指B反射以到達其光電電晶體元件32。因此，能夠通過反射光LX2和LY2是否同時存在來判定在位置(X2，Y2)是否位於手指B。此外，從光發射和接收封裝3X』-a中的一個的LED元件31發射的光LX3由手指C反射以到達其光電電晶體元件32，並且，同樣地，從光發射和接收封裝3Y』-b中的一個的LED元件31發射的光LY3由手指C反射以到達其光電電晶體元件32。因此，能夠通過反射光LX3和LY3是否同時存在來判定在位置(X3，Y3)是否存在手指C。此外，從光發射和接收封裝3X』-b中的一個的LED元件31發射的光LX4由手指D反射以到達其光電電晶體元件32，並且，同樣地，從光發射和接收封裝3Y』-b中的一個的LED元件31發射的光LY4由手指D反射以到達其光電電晶體元件32。因此，能夠通過反射光LX4和LY4是否同時存在來判定在位置(X4，Y4)是否存在手指D。因此，即使X1＝X2，手指B也沒有被手指A遮擋。而且，即使Y3＝Y1，手指C也沒有被手指A遮擋。此外，即使X4＝X3並且Y4＝Y2，手指D也沒有被手指B和C遮擋。然而，在如圖9中所示的光學觸摸板中，在光發射和接收封裝3X』-a、3X』-b、3Y』-a和3Y』-b中的每一個中，當LED元件31的光分布特性和光電電晶體元件32的光分布特性出現偏離時，光電電晶體元件32的噪聲將會增加。例如，當光發射和接收封裝中的一個的LED元件31的光學軸在左或右方向上水平偏移，使得LED元件31的光分布特性如圖10中所示地偏離時，從LED元件31發射的並且由手指反射的光將由其相鄰的光發射和接收封裝的光電電晶體元件接收，從而增加了其噪聲。本申請要求2012年5月11日提交的日本專利申請No.JP2012-109349的優先權，其公開通過引用整體併入這裡。
技術實現要素：
本發明的目的在於解決上述問題中的一個或多個。根據本公開，在光學觸摸板中，包括設置在顯示面上彼此相對的第一組光發射和接收封裝和第二組光發射和接收封裝，光發射和接收封裝中的每一個由豎直地布置在顯示面上的一個光發射元件和一個光接收元件形成。第一組中的各光發射和接收封裝的光發射元件與第二組中的各光發射和接收封裝中的光接收元件相對，並且第二組中的各光發射和接收封裝的光發射元件與第一組中的各光發射和接收封裝的光接收元件相對。因此，如果光發射元件的光分布特性和光接收元件的光分布特性偏移到左側或右側，光接收元件的噪聲也不會增大。而且，提供第一和第二導光透鏡，其分別與第一組和第二組光發射和接收封裝的光發射和接收面相對。在該情況下，各第一和第二導光透鏡包括從其一側看是雙凸形狀的至少一個光發射和接收面。或者，各第一和第二導光透鏡包括從其側面看是單凸形狀的一個光發射和接收面以及從其側面看是V形狀的另一光發射和接收面。因此，第一和第二導光透鏡用作會聚透鏡。此外，各光發射和接收封裝包括用於安裝光發射元件和光接收元件的基板以及用於密封光發射元件和光接收元件的樹脂層。在該情況下，樹脂層具有相對於光發射元件的面傾斜的面部分。或者，反射層插入到樹脂層中以針對光發射元件和光接收元件劃分樹脂層。因此，抑制了從光發射元件返回到光接收元件的返回光。此外，第一組光發射和接收封裝的光發射元件以及第二組光發射和接收封裝的光發射元件在時間上區分地操作，並且第一組光發射和接收封裝的光接收元件和第二組光發射和接收封裝的光接收元件與第一組和第二組光發射和接收封裝的光發射元件的操作同步地操作。根據本公開，即使當光發射元件的光分布特性和光接收元件的光分布特性在左或右方向上水平地偏移時，也能夠抑制光接收元件的噪聲。附圖說明結合附圖，與現有技術相比，根據特定實施方式的下面的描述，本發明的以上和其它優點和特徵將更加明顯，在附圖中：圖1是示出根據本公開的光學觸摸板的第一實施方式的平面圖；圖2A和圖2B是圖1的光發射和接收封裝的透視圖；圖3是沿著圖1中的線III-III截取的截面圖；圖4是示出根據本公開的光學觸摸板的第二實施方式的視圖；圖5A和圖5B是圖4的光學觸摸板的沿著圖4中的線V-V截取的截面圖；圖6A和圖6B是示出圖5A和圖5B的光發射和接收封裝的修改的透視圖；圖7A、7B、7C和7D是用於解釋圖1和圖4的光學觸摸板的操作的時序圖；圖8是示出第一現有技術的光學觸摸板的平面圖；圖9是示出第二現有技術的光學觸摸板的平面圖；以及圖10是示出圖9的LED元件的光分布特性的圖。具體實施方式在示出了根據本公開的光學觸摸板的第一實施方式的圖1中，圖9的光發射和接收封裝3X』-a、3X』-b、3Y』-a和3Y』-b分別由光發射和接收封裝3X」-a、3X」-b、3Y」-a和3Y」-b替代。在光發射和接收封裝3X」-a、3X」-b、3Y」-a和3Y」-b中的每一個中，豎直且緊密地布置LED元件31和光電電晶體元件32。因此，即使光發射和接收封裝中的一個的LED元件31的光學軸在右或左方向上偏移，從而該LED元件31的光分布特性偏離，其相鄰的光發射和接收封裝的光電電晶體元件的噪聲也不會增加。在示出了光發射和接收封裝3Y」-a(3X」-a)中的一個的圖2A中，LED元件31和光電電晶體元件32安裝在基板30上並且由樹脂層33密封。在該情況下，LED元件31位於光電電晶體元件32的下側。類似地，在示出了光發射和接收封裝3Y」-b(3X」-b)中的一個的圖2B中，LED元件31和光電電晶體元件32也安裝在基板30上並且由樹脂層33密封。在該情況下，LED元件31位於光電電晶體32的上側。如是沿著圖1中的線III-III截取的截面圖的圖3中所示，光發射和接收封裝3Y」-a中的一個的LED元件31與光發射和接收封裝3Y」-b中的一個的光電電晶體元件32相對，並且同樣地，光發射和接收封裝3Y」-b中的一個的LED元件31與光發射和接收封裝3Y」-a中的一個的光電電晶體元件32相對。圖1的光學觸摸板以與圖9的光學觸摸板相同的方式操作。在該情況下，即使當光發射和接收封裝中的一個的LED元件31的光學軸在右或左方向上水平地偏移，使得該LED元件31的光分布特性如圖10中所示地偏離時，從LED元件31發射的並且由手指反射的光也不會由其相鄰的光發射和接收封裝的光電電晶體元件接收。然而，當光發射和接收封裝中的一個的LED元件31的光學軸在上或下方向上豎直地偏移，使得該LED元件31的光分布特性偏離時，從LED元件31發射的並且由手指反射的光將由光發射和接收封裝中的該一個封裝的光電電晶體元件接收，從而增加了其噪聲。在示出了根據本公開的光學觸摸板的第二實施方式的圖4中，對於光發射和接收封裝3X」-a提供了一個導光透鏡4X-a以與其光發射和接收面相對，對於光發射和接收封裝3X」-b提供了一個導光透鏡4X-b以與其光發射和接收面相對，對於光發射和接收封裝3Y」-a提供了一個導光透鏡4Y-a以與其光發射和接收面相對，並且對於光發射和接收封裝3Y」-b提供了一個導光透鏡4Y-b以與其光發射和接收面相對。圖5A和圖5B是圖4的光學觸摸板的沿著圖4中的線V-V截取的截面圖。如示出了圖4的導光透鏡4Y-a和4Y-b的第一示例的圖5A中所示，導光透鏡4Y-a和4Y-b的至少一個光發射和接收面從其側面看是雙凸形狀或者R形狀以形成會聚透鏡L1，而除了會聚透鏡L1之外的其它部分L2用作導光部。而且，在圖5A中，樹脂層33』的與LED元件31相對的面部分相對於LED元件31的面F1傾斜以抑制返回到其光電電晶體元件32的返回光，從而減少其噪聲。另一方面，如示出了圖4的導光透鏡4Y-a和4Y-b的第二示例的圖5B中所示，導光透鏡4Y-a和4Y-b的一個光發射和接收面從其側面看是單凸形狀或者R形狀以形成會聚透鏡L3，而導光透鏡4Y-a和4Y-b的另一光發射和接收面從其側面看是V型形狀以形成會聚透鏡L4。除了會聚透鏡L3和L4的其它部分L5用作導光部。而且，在圖5B中，樹脂層33』的與LED元件31相對的面部分相對於LED元件31的面F1傾斜以抑制返回到其光電電晶體元件32的返回光，從而減少其噪聲。在是示出圖5A和圖5B的光發射和接收封裝的修改的透視圖的圖6A和圖6B中，具有傾斜的面部分的圖5A和圖5B的樹脂層33』被替換為其中插入有由金屬等等製成的反射層61的樹脂層33」，從而對於LED元件31和光電電晶體元件32劃分樹脂層33」。在該情況下，反射層61抑制了從LED元件31返回到其光電電晶體元件32的返回光，從而減少了其噪聲。接下來，參考圖7A、7B、7C和7D描述圖1和圖4的光學觸摸板的操作。如圖7A和圖7B中所示，光發射和接收封裝3X」-a(3Y」-a)的LED元件31以及光發射和接收封裝3X」-b(3Y」-b)的LED元件31在時間上區分地操作，從而光發射和接收封裝3X」-a(3Y」-a)的LED元件31沒有與光發射和接收封裝3X」-b(3Y」-b)的LED元件31同時操作。另一方面，如圖7C和圖7D中所示，光發射和接收封裝3X」-a(3Y」-a)的光電電晶體元件32以及光發射和接收封裝3X」-b(3Y」-b)的光電電晶體元件32與光發射和接收封裝3X」-a和3X」-b(3Y」-a和3Y」-b)的LED元件31的操作同步地操作，以接收來自LED元件31的發射光和來自諸如手指的對象的反射光。因此，能夠避免光發射和接收封裝3X」-a(3Y」-a)的LED元件31與光發射和接收封裝3X」-b(3Y」-b)的LED元件31之間的幹擾。在上述實施方式中，注意的是，能夠僅提供X方向光發射和接收封裝3X」-a和3X」-b(以及導光透鏡4X-a和4X-b)而不提供Y方向光發射和接收封裝3Y」-a和3Y」-b(以及導光透鏡4Y-a和4Y-b)。而且，在上述實施方式中，X方向和Y方向不需要始終彼此正交。對於本領域技術人員來說顯而易見的是，在不偏離本公開的精神或範圍的情況下能夠對本公開進行各種修改和變化。因此，想要的是，本公開涵蓋本公開的修改和變化，只要其落入了所附權利要求及其等價物的範圍內。本申請說明書中的背景技術部分中以及上述所有相關或現有技術通過引用整體併入這裡。