TWI585647B - 光學膜片以及使用者輸入系統 - Google Patents

Description

光學膜片以及使用者輸入系統

本發明是有關一種光學膜片以及使用者輸入系統，特別是一種讓使用者以筆型裝置輸入之光學膜片以及使用者輸入系統。

一種使用者輸入系統是在基板上設置包含定址資訊之編碼圖案，使用者利用適當之讀取裝置解碼編碼圖案中之定址資訊，以記錄讀取裝置在基板表面移動的軌跡。一般而言，讀取裝置為一筆型結構，如此，使用者能夠以習慣的書寫方式與電子裝置互動。上述使用者輸入系統雖然可解碼定址資訊以記錄軌跡，但是無法獲得讀取裝置與基板間之接觸力量，因而限制了此類使用者輸入系統的應用範圍。

有鑑於此，如何獲得讀取裝置接觸基板之力量資訊便是目前極需努力的目標。

本發明提供一種光學膜片以及使用者輸入系統，其是在基板之兩側分別設置吸收圖案以及散射反射層，以使反射之光線因基板之變形量而變化，進而獲得讀取裝置接觸基板之力量資訊。

本發明一實施例之光學膜片包含一基板、一吸收圖案以及一散射反射層。基板具有一接觸面以及一相對之背面，其中基板允許一第一光線透射，且基板之材料為一非剛性材料。吸收圖案設置於基板之接觸面，其中吸收圖案吸收第一光線。散射反射層設置於基板之背面，其中散射反射層散射反射從吸收圖案之間隙穿透吸收圖案之第一光線至基板之接觸面側。

本發明另一實施例之使用者輸入系統包含一光學膜片以及一光學讀取裝置。光學膜片包含一基板、一吸收圖案以及一散射反射層。基板具有一接觸面以及一相對之背面，其中基板允許一第一光線透射，且基板之材料為一非剛性材料。吸收圖案設置於基板之接觸面，其中吸收圖案吸收第一光線。散射反射層設置於基板之背面，其中散射反射層散射反射從吸收圖案之間隙穿透吸收圖案之第一光線至基板之接觸面側。光學讀取裝置具有一尖端，其用以抵靠於光學膜片之接觸面側。光學讀取裝置包含一發光單元、一影像感測器、一處理單元以及一通訊介面。發光單元用以產生第一光線照射光學膜片。影像感測器用以感測散射反射層所反射之第一光線，並輸出一感測影像。處理單元與影像感測器電性連接，用以分析感測影像以獲得尖端抵靠於光學膜片之一力量資訊。通訊介面與處理單元電性連接，用以將力量資訊傳送至一外部電子裝置。

以下藉由具體實施例配合所附的圖式詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。

10‧‧‧光學膜片

101‧‧‧基板

101a‧‧‧接觸面

101b‧‧‧背面

102‧‧‧吸收圖案

103‧‧‧散射反射層

104‧‧‧編碼圖案

105‧‧‧塗佈層

21‧‧‧虛擬格線

22‧‧‧標記

30‧‧‧光學讀取裝置

301‧‧‧發光單元

302‧‧‧影像感測器

303‧‧‧處理單元

304‧‧‧通訊介面

31‧‧‧尖端

40‧‧‧外部電子裝置

41‧‧‧顯示裝置

L1‧‧‧第一光線

L2‧‧‧第二光線

圖1為一示意圖，顯示本發明第一實施例之光學膜片。

圖2為一示意圖，顯示一編碼圖案之配置。

圖3為一示意圖，顯示另一編碼圖案之配置。

圖4為一示意圖，顯示本發明第二實施例之光學膜片。

圖5為一示意圖，顯示本發明第三實施例之光學膜片。

圖6為一示意圖，顯示本發明第四實施例之光學膜片。

圖7為一示意圖，顯示本發明一實施例之使用者輸入系統。

圖8為一示意圖，顯示本發明一實施例之使用者輸入系統之一光學讀取裝置。

以下將詳述本發明之各實施例，並配合圖式作為例示。除了這些詳細說明之外，本發明亦可廣泛地施行於其它的實施例中，任何所述實施例的輕易替代、修改、等效變化都包含在本發明之範圍內，並以申請專利範圍為準。在說明書的描述中，為了使讀者對本發明有較完整的瞭解，提供了許多特定細節；然而，本發明可能在省略部分或全部特定細節的前提下，仍可實施。此外，眾所周知的步驟或元件並未描述於細節中，以避免對本發明形成不必要之限制。圖式中相同或類似之元件將以相同或類似符號來表示。特別注意的是，圖式僅為示意之用，並非代表元件實際之尺寸或數量，有些細節可能未完全繪出，以求圖式之簡潔。

請參照圖1，本發明之一實施例之光學膜片10包含一基板101、一吸收圖案102以及一散射反射層103。基板101具有一接觸面101a以及一相對之背面101b。基板101允許一第一光線L1透射，且基板101之材料為一非剛性材料。所謂非剛性材料是指基板101受到壓力時可產生些微的形變，例如壓縮基板101或是在接觸面101a形成彎曲等。舉例而言，基板101之材料可為聚對苯二甲酸乙二 酯(polyethylene terephthalate，PET)、聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)、聚酸甲酯(Polymethylmethacrylate，PMMA)、聚亞醯胺(Polyimide，PI)、纖維素三乙酸酯(cellulose triacetate，TAC)、環烯烴聚合物(cyclic olefin polymer，COP)或聚碳酸酯-聚酸甲酯(PC-PMMA)之複合膜。

吸收圖案102設置於基板101之接觸面101a。吸收圖案102可吸收第一光線L1，使照射於吸收圖案102之第一光線L1不會形成反射。換言之，第一光線L1是從吸收圖案102之間隙穿透吸收圖案102。於一實施例中，吸收圖案102對第一光線L1之吸收率大於50%。舉例而言，吸收圖案102之材料可為金屬、金屬氧化物、氮化矽、氧化矽或合金。吸收圖案101可為多個幾何圖案單元，舉例而言，幾何圖案單元可為圓形、橢圓形、多邊形或以上之組合。

散射反射層103設置於基板101之背面101b。散射反射層103可散射反射第一光線L1至基板101之接觸面101a側。於一實施例中，散射反射層103可為微米或奈米等級之金屬或金屬氧化物顆粒。或者，散射反射層103可為一金屬鍍層，且金屬鍍層之表面粗糙度大於20nm以及厚度小於或等於30nm。

於一實施例中，一第二光線L2可透射光學膜片10，亦即基板101、吸收圖案102以及散射反射層103允許第二光線L2透射。舉例而言，吸收圖案102對第二光線L2之吸收率小於30%。可以理解的是，第一光線L1之波長與第二光線L2之波長相異。於一實施例中，第一光線L1可為紅外光或紫外光，較佳者，第一光線L1可為紅外光；第二光線L2可為可見光。

依據圖1所示之結構，當一光學讀取裝置(未圖示)輕觸基板101之接觸面101a側時，光學讀取裝置可擷取被散射反射層103反射之第一光線L1，以獲得一預定之第一影像。當光學讀取裝置在基板101之接觸面101a施加較大壓力時，基板101產生形變，即可獲得相異於第一影像之一第二影像。分析第二影像之變化即可獲得光學讀取裝置按壓於基板101接觸面101a之力量資訊。舉例而 言，光學讀取裝置施加較大壓力，將造成基板101之接觸面101a以及背面101b之距離變小，因此，光學讀取裝置所擷取之反射第一光線L1的光強度較強，或是散射反射層103之反射面偏離光學讀取裝置之焦平面，因而獲得相異於第一影像之第二影像。或者，光學讀取裝置所施加的壓力造成基板101之接觸面101a變形，導致第二影像中吸收圖案102相異於第一影像中之吸收圖案102，如此，即可藉由分析吸收圖案102的變化來獲得光學讀取裝置所施加的力量資訊。

於一實施例中，吸收圖案102可包含一編碼圖案，而編碼圖案透過光學讀取裝置解碼可獲得一定址資訊、文字資訊以及圖片資訊至少其中之一。可以理解的是，吸收圖案102即是以編碼圖案排列，或者吸收圖案102以及編碼圖案彼此獨立。同樣的，編碼圖案亦可吸收第一光線L1，使照射於編碼圖案之第一光線L1不會形成反射。換言之，第一光線L1是從編碼圖案之間隙穿透編碼圖案。於一實施例中，編碼圖案對第一光線L1之吸收率大於50%。舉例而言，編碼圖案之材料可為金屬、金屬氧化物、氮化矽、氧化矽或合金。編碼圖案可為多個幾何圖案單元，舉例而言，幾何圖案單元可為圓形、橢圓形、多邊形或以上之組合。

請參照圖2，舉例而言，編碼圖案包含虛擬格線21和多個標記22。虛擬格線21並不是真的設置於光學膜片10上，因此以虛線繪製。於一實施例中，虛擬格線21彼此垂直相交，形成多個交叉點。定址資訊、文字資訊或圖片資訊則是依據標記22相對於虛擬格線21之交叉點的位置進行編碼。舉例而言，標記22可分別設置於虛擬格線21之交叉點的0度、90度、180度或270度的位置上以代表4個不同的編碼值。相對於基板之定址資訊、文字資訊或圖片資訊即能夠以標記22加以編碼。於一實施例中，請參照圖3，標記22亦可分別設置於虛擬格線21之交叉點的45度、135度、225度或315度的位置上以代表4個不同的編碼值。詳細編碼方法已為本發明所屬技術領域中具有通常知識者所熟知，且非為本發明之主要技 術特徵，故在此不再贅述。需注意的是，除上述編碼方法外，定址資訊、文字資訊或圖片資訊亦能夠以其它適當之編碼方法加以實現。

參照圖4以及圖5，編碼圖案104與吸收圖案102分離設置。舉例而言，編碼圖案104設置於基板101之背面101b，亦即基板101以及散射反射層103之間，如圖4所示。或者，編碼圖案104設置於基板101之接觸面101a側，如圖5所示。需說明的是，編碼圖案104在基板101接觸面101a之最外側，或是吸收圖案102在基板101接觸面101a之最外側皆可實現本發明。

請參照圖6，於一實施例中，本發明之光學膜片更包含一塗佈層105，其覆蓋吸收圖案102，以避免吸收圖案102因光學讀取裝置頻繁接觸而磨損。於一實施例中，塗佈層105具有硬化(hard coating)、抗眩光(anti-glare)、抗反射(anti-reflection)、抗指紋(anti-fingerprint)以及抗靜電(anti-static)至少其中之一之性質。

請參照圖7以及圖8，本發明一實施例之使用者輸入系統包含一光學膜片10以及一光學讀取裝置30。光學膜片10之詳細結構如前所述，在此不再贅述。光學讀取裝置30具有一尖端31，其用以抵靠於光學膜片10之接觸面101側，讓使用者以習慣的書寫動作與電子裝置互動。光學讀取裝置30包含一發光單元301、一影像感測器302、一處理單元303以及一通訊介面304。

發光單元301用以產生第一光線L1以照射光學膜片10。舉例而言，發光單元301可為紅外光或紫外光之發光二極體，較佳者，發光單元301為紅外光之發光二極體。影像感測器302用以感測散射反射層103所反射之第一光線L1，並輸出一感測影像。舉例而言，影像感測器302包含透鏡以及電荷耦合元件(Charge Coupled Device，CCD)或互補式金屬氧化物半導體(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)感測器。透鏡可由聚甲基丙烯酸甲脂(poly methyl methacrylate，PMMA)製成，通常為注入模造之光學元件。PMMA具有抗刮性，在波峰為810nm之光線的穿透性約90%。CCD或CMOS感測器大小可為128 x 128 像素，較佳者，CCD或CMOS感測器大小可為140 x 140像素，以具備較佳的製造容錯度。

處理單元303與影像感測器302電性連接。處理單元303可分析感測影像以獲得光學讀取裝置30之尖端31抵靠於光學膜片10之一力量資訊。舉例而言，處理單元303可分析感測影像之光強度、圖案差異或方位差異來獲得光學讀取裝置30之尖端31抵靠於光學膜片10之力量資訊。可以理解的是，光學膜片10具有編碼圖案時，處理單元303可分析感測影像而獲得定址資訊、文字資訊以及圖片資訊至少其中之一。通訊介面304與處理單元303電性連接。通訊介面304可將處理單元303所取得之力量資訊、定址資訊、文字資訊以及圖片資訊至少其中之一傳送至一外部電子裝置40。舉例而言，通訊介面304可為一有線通訊介面或一無線通訊介面。較佳者，通訊介面304為一無線通訊介面，如此可避免使用者在書寫操作時纜線所造成的干擾。舉例而言，無線通訊介面可為藍牙(Bluetooth)、無線區域網路(WLAN)、ZigBee通訊、無線USB或行動通訊網路。

於一實施例中，本發明之使用者輸入系統更包含一顯示裝置41，其設置於光學膜片10之背面101b側，亦即光學膜片10設置於顯示裝置41之顯示面。顯示裝置41與外部電子裝置40電性連接，如此外部電子裝置40即可將接收自光學讀取裝置30之力量資訊及/或定址資訊、文字資訊以及圖片資訊即時呈現於顯示裝置41。舉例而言，使用者以光學讀取裝置30在具有本發明之光學膜片10之顯示裝置41上簽名或繪畫，外部電子裝置40可立即在顯示裝置41之對應位置呈現出使用者的簽名或繪畫，且呈現出筆觸的力量變化。

綜合上述，本發明之光學膜片以及使用者輸入系統是在基板之兩側分別設置吸收圖案以及散射反射層，因此偵測因基板變形而變化之反射光線即可獲得光學讀取裝置接觸光學膜片之相對應的力量資訊，進行呈現出更真實之書寫筆觸。

以上所述之實施例僅是為說明本發明之技術思想及特點，其目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本發明之內容並據以實施，當不能以之限定本發明之專利範圍，即大凡依本發明所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本發明之專利範圍內。

10‧‧‧光學膜片

101‧‧‧基板

101a‧‧‧接觸面

101b‧‧‧背面

102‧‧‧吸收圖案

103‧‧‧散射反射層

L1‧‧‧第一光線

L2‧‧‧第二光線

Claims (25)

1. 一種光學膜片，包含：一基板，其具有一接觸面以及一相對之背面，其中該基板允許一第一光線透射，且該基板之材料為一非剛性材料；一吸收圖案，其設置於該基板之該接觸面，其中該吸收圖案吸收該第一光線；以及一散射反射層，其設置於該基板之該背面，其中該散射反射層散射反射從該吸收圖案之間隙穿透該吸收圖案之該第一光線至該基板之該接觸面側。
2. 如請求項1所述之光學膜片，其中該基板、該吸收圖案以及該散射反射層允許一第二光線透射，且該第一光線之波長與該第二光線之波長相異。
3. 如請求項2所述之光學膜片，其中該第一光線為紅外光或紫外光，且該第二光線為可見光。
4. 如請求項2所述之光學膜片，其中該吸收圖案對該第一光線之吸收率大於50%，對該第二光線之吸收率小於30%。
5. 如請求項1所述之光學膜片，其中該吸收圖案包含多個幾何圖案單元，且該幾何圖案單元包含圓形、橢圓形、多邊形或以上之組合。
6. 如請求項1所述之光學膜片，其中該吸收圖案包含一編碼圖案，其包含定址資訊、文字資訊以及圖片資訊至少其中之一。
7. 如請求項1所述之光學膜片，更包含： 一編碼圖案，其設置於該基板以及該散射反射層之間或該基板之該接觸面側，其中該編碼圖案吸收該第一光線且包含定址資訊、文字資訊以及圖片資訊至少其中之一。
8. 如請求項7所述之光學膜片，其中該編碼圖案包含多個幾何圖案單元，且該幾何圖案單元包含圓形、橢圓形、多邊形或以上之組合。
9. 如請求項1所述之光學膜片，其中該基板之材料包含聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，PET)、聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)、聚酸甲酯(Polymethylmethacrylate，PMMA)、聚亞醯胺(Polyimide，PI)、纖維素三乙酸酯(cellulose triacetate，TAC)、環烯烴聚合物(cyclic olefin polymer，COP)或聚碳酸酯-聚酸甲酯(PC-PMMA)複合膜。
10. 如請求項1所述之光學膜片，其中該吸收圖案之材料包含金屬、金屬氧化物、氮化矽、氧化矽或合金。
11. 如請求項1所述之光學膜片，其中該散射反射層包含微米或奈米等級之金屬或金屬氧化物顆粒。
12. 如請求項1所述之光學膜片，其中該散射反射層為一金屬鍍層，且該金屬鍍層之表面粗糙度大於20nm以及厚度小於或等於30nm。
13. 如請求項1所述之光學膜片，更包含：一塗佈層，其覆蓋該吸收圖案，其中該塗佈層具有硬化、抗眩光、抗反射、抗指紋以及抗靜電至少其中之一之性質。
14. 一種使用者輸入系統，包含：一光學膜片，其包含：一基板，其具有一接觸面以及一相對之背面，其中該基板允許一第一光線透射，且該基板之材料為一非剛性材料； 一吸收圖案，其設置於該基板之該接觸面，其中該吸收圖案吸收該第一光線；以及一散射反射層，其設置於該基板之該背面，其中該散射反射層散射反射從該吸收圖案之間隙穿透該吸收圖案之該第一光線至該基板之該接觸面側；以及一光學讀取裝置，其具有一尖端用以抵靠於該光學膜片之該接觸面側，且該光學讀取裝置包含：一發光單元，其用以產生該第一光線照射該光學膜片；一影像感測器，其用以感測該散射反射層所反射之該第一光線，並輸出一感測影像；一處理單元，其與該影像感測器電性連接，用以分析該感測影像以獲得該尖端抵靠於該光學膜片之一力量資訊；以及一通訊介面，其與該處理單元電性連接，用以將該力量資訊傳送至一外部電子裝置。
15. 如請求項14所述之使用者輸入系統，其中該基板、該吸收圖案以及該散射反射層允許一第二光線透射，且該第一光線之波長與該第二光線之波長相異。
16. 如請求項15所述之使用者輸入系統，其中該第一光線為紅外光或紫外光，且該第二光線為可見光。
17. 如請求項14所述之使用者輸入系統，其中該吸收圖案包含多個幾何圖案單元，且該幾何圖案單元包含圓形、橢圓形、多邊形或以上之組合。
18. 如請求項14所述之使用者輸入系統，更包含： 一顯示裝置，其設置於該光學膜片之該背面側，且與該外部電子裝置電性連接。
19. 如請求項14所述之使用者輸入系統，其中該吸收圖案包含一編碼圖案，其包含一定址資訊、文字資訊以及圖片資訊至少其中之一，且該處理單元解碼該感測影像以獲得該定址資訊、該文字資訊以及該圖片資訊至少其中之一。
20. 如請求項14所述之使用者輸入系統，更包含：一編碼圖案，其設置於該基板以及該散射反射層之間或該基板之該接觸面側，其中該編碼圖案吸收該第一光線且包含一定址資訊、文字資訊以及圖片資訊至少其中之一，其中該處理單元解碼該感測影像以獲得該定址資訊、該文字資訊以及該圖片資訊至少其中之一。
21. 如請求項14所述之使用者輸入系統，其中該吸收圖案之材料包含金屬、金屬氧化物、氮化矽、氧化矽或合金。
22. 如請求項14所述之使用者輸入系統，其中該散射反射層包含微米或奈米等級之金屬或金屬氧化物顆粒。
23. 如請求項14所述之使用者輸入系統，其中該散射反射層為一金屬鍍層，且該金屬鍍層之表面粗糙度大於20nm以及厚度小於或等於30nm。
24. 如請求項14所述之使用者輸入系統，更包含：一塗佈層，其覆蓋該吸收圖案，其中該塗佈層具有硬化、抗眩光、抗反射、抗指紋以及抗靜電至少其中之一之性質。
25. 如請求項14所述之使用者輸入系統，其中該通訊介面為一無線通訊介面。