專利名稱：透射體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
在特定實(shí)施例中，本發(fā)明涉及輸入設(shè)備，具體涉及光學(xué)觸摸輸入設(shè)備。在其他實(shí)施例中，本發(fā)明涉及用于照亮顯示器的裝置。在另一實(shí)施例中，本發(fā)明涉及組合的輸入設(shè)備和用于照亮顯示器的裝置。然而，將認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明不限于這些具體應(yīng)用領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在整個(gè)說(shuō)明書中，任何對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的討論不應(yīng)被認(rèn)為是承認(rèn)這種現(xiàn)有技術(shù)是公知的或形成本領(lǐng)域的公知常識(shí)的一部分。
用于計(jì)算機(jī)或其他消費(fèi)電子設(shè)備(如移動(dòng)電話、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)和手持游戲機(jī))的觸摸輸入設(shè)備或傳感器，由于其相對(duì)便于使用而非常令人期待。過(guò)去，已經(jīng)使用了各種方法來(lái)提供觸摸輸入設(shè)備。最常見(jiàn)的方法是使用柔性電阻性覆蓋層，盡管這種覆蓋層容易損壞，可能導(dǎo)致眩光問(wèn)題，并且往往使下方的屏幕暗化，需要使用額外的功率來(lái)補(bǔ)償這種暗化。電阻性設(shè)備還對(duì)濕度敏感，并且電阻性覆蓋層的成本與周長(zhǎng)的平方成比例。另一種方法是電容性觸摸屏，這也需要覆蓋層。在這種情況下，覆蓋層一般更加耐久，但是眩光和暗化問(wèn)題仍然存在。
在另一種常見(jiàn)方法中，在顯示器前方建立紅外光束的矩陣，其中通過(guò)一個(gè)或多個(gè)光束的中斷來(lái)檢測(cè)觸摸。長(zhǎng)期以來(lái)，這種"光學(xué)"觸摸輸入設(shè)備已為人所知(見(jiàn)美國(guó)專利No. 3,478,220禾卩US 3，673，327)，
14其中光束由光源(如發(fā)光二極管(LED))陣列產(chǎn)生并由相應(yīng)的檢測(cè)器(如光電晶體管)陣列來(lái)檢測(cè)。它們具有無(wú)覆蓋層的優(yōu)點(diǎn)并且可以在
各種環(huán)境光條件下工作(美國(guó)專利No. 4,988,983)，但是由于其需要大量源和檢測(cè)器組件以及支持電子元件，因此具有顯著的成本問(wèn)題。由于這種系統(tǒng)的空間分辨率取決于源和檢測(cè)器的數(shù)目，因此該組件成本隨顯示器大小和分辨率而增大。通常，光源和檢測(cè)器跨過(guò)顯示器彼此相對(duì)，盡管在一些情況下(例如在美國(guó)專利No. 4，517，559、US 4,837,430和US 6,597,508中公開(kāi)的情況下)，它們位于顯示器的同一側(cè)，其中返回光路由顯示器相對(duì)側(cè)的反射器來(lái)提供。
在美國(guó)專利No. 6，351，260、 US 6,181,842和US 5,914,709中公開(kāi)了一種基于集成光波導(dǎo)的備選的光學(xué)觸摸輸入技術(shù)。圖1中示出了這種設(shè)備的基本原理。在這種設(shè)計(jì)中，集成光波導(dǎo)IO將來(lái)自光源11的光傳導(dǎo)至集成的面內(nèi)透鏡16，透鏡16對(duì)顯示器和/或輸入?yún)^(qū)域13的平面中的光進(jìn)行準(zhǔn)直，并發(fā)射跨過(guò)該顯示器和/或輸入?yún)^(qū)域13的光束12的陣列。該光由位于顯示器和/或輸入?yún)^(qū)域另一側(cè)的第二組集成面內(nèi)透鏡16和集成光波導(dǎo)14收集，并被傳導(dǎo)至位置敏感(即多元件)檢測(cè)器15。觸摸事件(例如由手指或觸筆進(jìn)行)切斷一個(gè)或更多光束并被檢測(cè)為陰影，其位置根據(jù)觸摸物體所阻擋的特定光束來(lái)確定。這就是說(shuō)，在每一維中可以對(duì)任何物理阻擋物的位置進(jìn)行標(biāo)識(shí)，使得能夠?qū)⒂脩舴答佪斎胫猎O(shè)備。優(yōu)選地，該設(shè)備還包括外部垂準(zhǔn)透鏡(VCL) 17，在輸入?yún)^(qū)域的每一側(cè)上與集成面內(nèi)透鏡相鄰，用于沿與輸入?yún)^(qū)域的平面垂直的方向?qū)膺M(jìn)行準(zhǔn)直。
如圖1所示，觸摸輸入設(shè)備通常是二維而且是矩形的，其中"發(fā)射"波導(dǎo)10的兩個(gè)陣列(X,Y)沿輸入?yún)^(qū)域的相鄰邊，"接收"波導(dǎo)14的兩個(gè)相應(yīng)陣列沿輸入?yún)^(qū)域的另外兩邊。作為發(fā)射側(cè)的一部分，在一個(gè)實(shí)施例中，經(jīng)由某種形式的分光器18 (如1XN樹(shù)形分光器)，將來(lái)自單一光源ll (如LED或垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL))的光分布至形成X和Y發(fā)射陣列的多個(gè)發(fā)射波導(dǎo)10。 X和Y發(fā)射波導(dǎo)通常布置在L形基板19上，X和Y接收波導(dǎo)布置在相似的L形基板上，使得可以使用單個(gè)源和單個(gè)位置敏感檢測(cè)器來(lái)覆蓋X和Y維。然而，在備選實(shí)施例中，可以針對(duì)X和Y維中的每一個(gè)使用分離的源和/或檢測(cè)器。此外，可以使用在所使用的光波長(zhǎng)下是透明(至少在光束12通過(guò)的那些部分)的邊框(bezel)結(jié)構(gòu)可以保護(hù)波導(dǎo)不受環(huán)境影響，并且波導(dǎo)可以并入附加的透鏡特征(如上述VCL)。通常，感測(cè)光是在近IR，例如850nm附近，在這種情況下，邊框優(yōu)選地對(duì)可見(jiàn)光不透明。
為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，在圖1中每一維僅示出了4對(duì)發(fā)射和接收波導(dǎo)。一般而言，每一維將有更多對(duì)，這些對(duì)緊密間隔，使得光束12實(shí)質(zhì)上覆蓋輸入?yún)^(qū)域13。
與具有成對(duì)的源和檢測(cè)器陣列的觸摸輸入設(shè)備相比，由于所需光源和檢測(cè)器的數(shù)目大大減少，基于波導(dǎo)的設(shè)備具有顯著的成本優(yōu)勢(shì)。然而，它們?nèi)跃哂性S多缺點(diǎn)。
首先，由于在如移動(dòng)電話、手持游戲機(jī)和個(gè)人數(shù)字助理(PDA)之類的消費(fèi)電子設(shè)備中，觸摸功能日益普遍，因此存在不斷降低成本的要求。即使使用相對(duì)便宜的波導(dǎo)材料和制造技術(shù)(如通過(guò)光刻或模塑工藝圖案化的固化聚合物)，發(fā)射和接收波導(dǎo)陣列仍構(gòu)成觸摸輸入設(shè)備成本的顯著部分。其次，存在信噪比問(wèn)題由于發(fā)射波導(dǎo)較小(典型地，它們具有方形或矩形的截面，截面邊長(zhǎng)在10pm數(shù)量級(jí))，因此難以將大量"信號(hào)"光從光源耦合到發(fā)射波導(dǎo)中。由于接收波導(dǎo)僅捕獲一部分這種光，因此系統(tǒng)作為整體容易受到來(lái)自環(huán)境光的"噪聲"的影響，尤其是在明亮的日光下使用的情況下。第三，由于設(shè)備使用離散光束12，因此在組裝期間，需要對(duì)發(fā)射和接收波導(dǎo)進(jìn)行仔細(xì)對(duì)準(zhǔn)。類似的對(duì)準(zhǔn)要求適用于具有離散源和檢測(cè)器陣列的較老的光學(xué)觸摸輸入設(shè)備。
對(duì)圖1所示的基于波導(dǎo)的觸摸輸入設(shè)備的觀察表明在接收波導(dǎo)14上對(duì)觸摸物體的位置信息進(jìn)行編碼；即物體的位置是由接收較少的光或不接收光并將該狀況傳遞至多元件檢測(cè)器15的相應(yīng)元件的特定接收波導(dǎo)來(lái)確定的。發(fā)射側(cè)較不重要，可以使用沿X和Y方向傳播的兩面光來(lái)代替離散光束12的柵格。
美國(guó)專利No. 7,099,553中公開(kāi)并在圖2中示意性示出的備選配置在仍使用最小數(shù)目的光源的同時(shí)，通過(guò)將發(fā)射波導(dǎo)替換為單一 "體光 學(xué)"波導(dǎo)(其形式為具有多個(gè)反射面22的光導(dǎo)管21)來(lái)提供光面。
在操作中，可選地在透鏡23的輔助之下，將來(lái)自光源ll的光進(jìn)入光 導(dǎo)管21的輸入面中，并且該光由反射面22偏轉(zhuǎn)，產(chǎn)生橫穿輸入?yún)^(qū)域 13朝向接收波導(dǎo)14的光面45。如圖2所示，光導(dǎo)管21是一種L形 物品，包含輸入?yún)^(qū)域13的兩個(gè)"發(fā)射邊"，其頂點(diǎn)處具有轉(zhuǎn)向鏡24。 在一種較小的變化中，可以針對(duì)每個(gè)發(fā)射邊具有分離的、實(shí)質(zhì)上線性 的光導(dǎo)管。有利地，光導(dǎo)管21可以包括通過(guò)例如注模而形成的聚合物 材料，并且因此在制造上將比波導(dǎo)陣列便宜許多。還將認(rèn)識(shí)到，由于 光導(dǎo)管21是"體光學(xué)"組件，因此，將高效地、相對(duì)直接地將光從光 源11耦合到光導(dǎo)管21中，從而提高了信噪比。
如US 7,099,553所述，光導(dǎo)管21的輸出面25的形狀可以具有圓 柱曲率，以形成沿垂直(即面外)方向?qū)饷?5進(jìn)行準(zhǔn)直的透鏡26， 不需要任何單獨(dú)的垂直準(zhǔn)直透鏡。這將進(jìn)一步減小材料單，也可能減 小組裝成本。
具有多個(gè)反射面的光導(dǎo)管常用于分布來(lái)自單一光源的光，以用于 照明目的(見(jiàn)例如美國(guó)專利No. 4.068,121)。此外，例如在美國(guó)專利 No. 5,050,946中公開(kāi)的，已知二維版本(如在一個(gè)面上具有多個(gè)反射 面的實(shí)質(zhì)上平面的光導(dǎo)板)用于顯示器背光。在多數(shù)已知的光導(dǎo)管和 光導(dǎo)板中，沿外邊緣或表面形成反射面。US 7,099,553中公開(kāi)的光導(dǎo) 管21具有相當(dāng)不同的形式，其中面22本質(zhì)上在光導(dǎo)管體的內(nèi)部，并 且在高度上遞增，使得每個(gè)面僅反射在光導(dǎo)管內(nèi)引導(dǎo)的一小部分光。 這種設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于，光導(dǎo)管的寬度27相對(duì)較小，這對(duì)于觸摸輸入設(shè) 備很重要，在觸摸輸入設(shè)備中，圍繞顯示器的"邊框?qū)挾?不應(yīng)過(guò)大。 然而，其顯著缺點(diǎn)在于設(shè)計(jì)復(fù)雜，許多尖角和凹部極難通過(guò)注模來(lái)精 確重現(xiàn)。第二個(gè)問(wèn)題在于，與公知的單縫衍射原理類似，從面反射出 的光束的發(fā)散角將依賴于該面的高度。因此，在光導(dǎo)管21中，面22 的高度遞增將導(dǎo)致反射光束沿面外方向具有逐漸變化的發(fā)散，使得簡(jiǎn) 單的柱面透鏡26不能完全對(duì)光面45進(jìn)行準(zhǔn)直。
在美國(guó)專利No. 4,986,662中公開(kāi)了一種更加簡(jiǎn)單的光學(xué)觸摸輸入設(shè)備，其中使用最小數(shù)目的光源來(lái)產(chǎn)生感測(cè)光面。如圖2A所示，觸
摸輸入設(shè)備包括矩形框架91，沿其兩邊有光源11和檢測(cè)器56的陣列， 在相對(duì)的兩邊上有拋物面反射器92。從每個(gè)光源發(fā)出的光35穿過(guò)輸 入?yún)^(qū)域b，向相應(yīng)拋物面反射器傳播，并穿過(guò)輸入?yún)^(qū)域被反射回來(lái)作 為X和Y維上的光面45。不幸的是，這種簡(jiǎn)單配置的缺點(diǎn)在于，在 輸入?yún)^(qū)域的許多部分中，觸摸物體60將阻擋輸出光35，使檢測(cè)算法 更加復(fù)雜。
本發(fā)明的目的是克服或改善現(xiàn)有技術(shù)的至少一個(gè)缺點(diǎn)，或提供一 種有用的備選方案。
發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)第一方面，本發(fā)明提供了一種用于輸入設(shè)備的透射體，所述
透射體包括
準(zhǔn)直元件，適于對(duì)光信號(hào)進(jìn)行實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直；以及
重定向元件，適于實(shí)質(zhì)上對(duì)光信號(hào)進(jìn)行重定向，
其中，所述元件被布置為接收實(shí)質(zhì)上平面光信號(hào)，并對(duì)所述光信 號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)直和重定向，以產(chǎn)生實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面信號(hào)。
優(yōu)選地，所述元件被布置為接收實(shí)質(zhì)上平面光信號(hào)，并對(duì)所述光 信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)直、重定向和透射，以產(chǎn)生實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面信號(hào)。優(yōu)選 地，所述元件被布置為接收在第一平面中傳播的實(shí)質(zhì)上平面光信號(hào)， 并將所述光信號(hào)作為實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面信號(hào)重定向至與第一平面不同 的第二平面。在一個(gè)實(shí)施例中，第一和第二平面實(shí)質(zhì)上是平行的。在 另一實(shí)施例中，將所述實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面信號(hào)重定向至與第一平面實(shí) 質(zhì)上平行并間隔開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)平面。在又一實(shí)施例中，向所述實(shí)質(zhì) 上平面光信號(hào)的源重定向所述實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面信號(hào)。
在根據(jù)第一方面的優(yōu)選實(shí)施例中，所述透射體由單一片塑料材料 形成，所述塑料材料對(duì)光譜的紅外或可見(jiàn)區(qū)域的光實(shí)質(zhì)上透明，并且 可選地對(duì)環(huán)境可見(jiàn)光不透明。
在一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)第一方面的透射體可以接收具有實(shí)質(zhì)上平 面形式的光信號(hào)。在另一實(shí)施例中，根據(jù)第一方面的透射體可以從多個(gè)光源(如LED陣列)接收光。在又一實(shí)施例中，根據(jù)第一方面的透
射體可以從冷陰極熒光燈(CCFL)接收光。
根據(jù)第二方面，本發(fā)明提供了一種用于輸入設(shè)備的透射體，所述
透射體包括
(a) 透射元件，適于接收、限制和透射平面形式的光信號(hào)；以及
(b) 準(zhǔn)直和重定向元件，適于對(duì)光信號(hào)進(jìn)行實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直和重定向； 其中，所述元件被布置為從光源接收光信號(hào)，并對(duì)所述光信號(hào)進(jìn)
行透射、準(zhǔn)直和重定向，以產(chǎn)生實(shí)質(zhì)上平面形式的實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的信號(hào)。 根據(jù)第三方面，本發(fā)明提供了一種用于輸入設(shè)備的透射體，所述 透射體包括
(a) 透射元件，適于接收、限制和透射平面形式的光信號(hào)；
(b) 準(zhǔn)直元件，適于對(duì)光信號(hào)進(jìn)行實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直；以及
(c) 重定向元件，適于重定向光信號(hào)，
其中，所述元件被布置為從光源接收光信號(hào)，并對(duì)所述光信號(hào)進(jìn) 行透射、準(zhǔn)直和重定向，以產(chǎn)生實(shí)質(zhì)上平面形式的實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的信號(hào)。
優(yōu)選地，所述透射元件實(shí)質(zhì)上是平面的，如具有平板的形式。然 而，將認(rèn)識(shí)到，在以下條件下，所述透射元件可以具有任何形式1) 所述透射元件適于從光源接收光信號(hào)，2)所述透射元件適于透射平面 形式的信號(hào)，以及3)所述透射元件將光信號(hào)限制在其外圍之內(nèi)。在 一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，光源是發(fā)散光的點(diǎn)光源(如以下進(jìn)一步討論的)， 光耦合至實(shí)質(zhì)上平面的透射元件，使得將光限制在透射元件的窄維度 中，而在透射元件的寬維度中自由發(fā)散。所述準(zhǔn)直元件和/或重定向元 件沿與光源相對(duì)的一側(cè)跨越透射元件的整個(gè)寬度，并且理想地，光在 透射元件內(nèi)充分布散，以"充滿"該相對(duì)側(cè)。如果需要，可以插入透 鏡以確保上述情況發(fā)生。
在一個(gè)實(shí)施例中，在與透射元件(如果存在)或所接收的實(shí)質(zhì)上 平面光信號(hào)實(shí)質(zhì)上共面的平面中對(duì)所透射的實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面信號(hào)進(jìn) 行重定向。例如，可以將準(zhǔn)直后的平面信號(hào)重定向至透射體的一側(cè)。 然而，在備選實(shí)施例中，將實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面信號(hào)重定向至與透射元 件實(shí)質(zhì)上平行并間隔開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)平面。在該實(shí)施例中，可以將準(zhǔn)
19直的平面信號(hào)向著光源或遠(yuǎn)離光源定向返回。盡管對(duì)整個(gè)實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直 的平面信號(hào)進(jìn)行重定向是優(yōu)選地，但是可以想到另外的實(shí)施例，其中 僅對(duì)實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面信號(hào)的一部分(或多個(gè)部分)進(jìn)行重定向。在 優(yōu)選實(shí)施例中，將實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面信號(hào)重定向至自由空間。在備選 實(shí)施例中，將實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面信號(hào)重定向至平面波導(dǎo)。如果在與透 射元件實(shí)質(zhì)上平行的平面中重定向?qū)嵸|(zhì)上準(zhǔn)直的平面信號(hào)，則該平面 波導(dǎo)可以與透射元件集成。
在優(yōu)選實(shí)施例中，準(zhǔn)直元件和/或重定向元件是反射器或透鏡的形 式。然而，準(zhǔn)直元件和/或重定向元件可以是多個(gè)準(zhǔn)直元件和重定向元 件，適于從單一光源產(chǎn)生平面形式的多個(gè)實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的信號(hào)。
優(yōu)選地，光源是發(fā)射發(fā)散光信號(hào)的點(diǎn)光源，例如LED。在這種情 況下，優(yōu)選地，準(zhǔn)直元件是實(shí)質(zhì)上拋物面反射器或?qū)嵸|(zhì)上橢圓的透鏡， 被形成和放置為使其焦點(diǎn)與光源實(shí)質(zhì)上重合。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí) 到，上述配置使本發(fā)明的透射體能夠提供將發(fā)散的光信號(hào)準(zhǔn)直為實(shí)質(zhì) 上平行的光線，即提供對(duì)光信號(hào)的準(zhǔn)直。
根據(jù)實(shí)施例，透射體可以形成為單體或多體。例如，對(duì)于根據(jù)第 一方面的實(shí)施例，透射體可以是單體或成對(duì)體。對(duì)于根據(jù)第二或第三 方面的實(shí)施例，透射體可以是
1) 單體，包括所有三個(gè)準(zhǔn)直、重定向和透射元件，
2) 成對(duì)體，其中一個(gè)體包括準(zhǔn)直、重定向和透射元件中的任意兩 個(gè)，而另一個(gè)體包括剩余的元件，或者
3) 三元體，其中每個(gè)體僅包括準(zhǔn)直、重定向和透射元件之一。 在優(yōu)選實(shí)施例中，準(zhǔn)直元件和重定向元件在光學(xué)上均位于透射元
件的下游。然而，將認(rèn)識(shí)到，準(zhǔn)直元件和重定向元件之一或兩者在光 學(xué)上可以位于透射元件的上游。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將知曉，在后 一種實(shí)施例中，光源的相對(duì)定位和指向精度需要明顯更大的精度，以 確保透射充分?jǐn)?shù)量的光信號(hào)并且充分對(duì)光信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)直。
在第一構(gòu)造中，提供了單一光源，該光源光耦合至根據(jù)第一方面 的透射體。將認(rèn)識(shí)到，透射體提供單一面或片實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面光信 號(hào)。然后可以將該實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面信號(hào)定向至用于檢測(cè)輸入的一個(gè)或多個(gè)光檢測(cè)元件；所述輸入通過(guò)準(zhǔn)直的平面信號(hào)的中斷來(lái)確定。
在另一構(gòu)造中，可以包括一對(duì)光源，所述一對(duì)光源在透射元件的 相鄰邊上，彼此實(shí)質(zhì)上垂直地定向。也可以在透射元件的與每個(gè)光源 相對(duì)的邊上提供成對(duì)的準(zhǔn)直和重定向元件，從而提供沿實(shí)質(zhì)上垂直的 方向傳播的一對(duì)實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，這些準(zhǔn)直 的平面信號(hào)共面，然而，這些準(zhǔn)直的平面信號(hào)可以在相互間隔開(kāi)的平 行平面中。
在又一構(gòu)造中，單一光源光耦合至透射元件，提供成對(duì)的準(zhǔn)直和 重定向元件并將其放置為產(chǎn)生一對(duì)實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面信號(hào)，在一種布 置中，所述一對(duì)實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面信號(hào)沿實(shí)質(zhì)上垂直的方向傳播。同 樣，這樣的準(zhǔn)直的平面信號(hào)可以共面或在相互間隔開(kāi)的平行平面中。
將認(rèn)識(shí)到，顯示器可以放置在實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面信號(hào)和透射元件 之間，或者，在透射元件透明的情況下，顯示器可以放置在透射元件 的與實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面信號(hào)相對(duì)的一側(cè)。在后一種實(shí)施例中，透射元 件本身形成觸摸表面。
在又一中構(gòu)造中，單一光源光耦合至透射元件，準(zhǔn)直和重定向元 件將光重定向至在透射元件表面上提供的平面波導(dǎo)。在本實(shí)施例中， 平面波導(dǎo)形成觸摸表面，并且由平面波導(dǎo)所引導(dǎo)的光量的減小來(lái)確定 輸入。
根據(jù)第四方面，本發(fā)明提供了一種用于輸入設(shè)備的信號(hào)產(chǎn)生設(shè)備， 包括
光源，用于提供光信號(hào)；以及 透射體，包括
(a) 透射元件，適于接收、限制和透射平面形式的所述光信號(hào)；
(b) 準(zhǔn)直元件，適于對(duì)所述光信號(hào)進(jìn)行實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直；以及
(c) 重定向元件，適于重定向所述光信號(hào)，
其中，所述元件被布置為接收所述光信號(hào)，并對(duì)所述光信號(hào)進(jìn)行 透射、準(zhǔn)直和重定向，以產(chǎn)生實(shí)質(zhì)上平面形式的實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的信號(hào)。 根據(jù)第五方面，本發(fā)明提供了一種輸入設(shè)備，包括 光源，用于提供光信號(hào)；以及(a) 透射元件，適于接收、限制和透射平面形式的光信號(hào)；
(b) 準(zhǔn)直元件，適于對(duì)所述光信號(hào)進(jìn)行實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直；以及
(c) 重定向元件，適于重定向所述光信號(hào)，
其中，所述元件被布置為接收所述光信號(hào)，并對(duì)所述光信號(hào)進(jìn)行 透射、準(zhǔn)直和重定向，以產(chǎn)生實(shí)質(zhì)上平面形式的實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的信號(hào)， 將所述實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面信號(hào)引導(dǎo)至用于檢測(cè)輸入的至少一個(gè)光檢測(cè) 元件。
光檢測(cè)元件適于接收實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面信號(hào)的至少一部分以檢測(cè) 輸入。優(yōu)選地，光檢測(cè)元件包括與至少一個(gè)檢測(cè)器進(jìn)行光通信的至少 一個(gè)光波導(dǎo)。
在優(yōu)選實(shí)施例中，所述透射體由對(duì)信號(hào)光實(shí)質(zhì)上透明的單一片塑 料材料形成。優(yōu)選地，所述信號(hào)光在光譜的紅外區(qū)域，在這種情況下， 塑料材料可選地對(duì)環(huán)境可見(jiàn)光不透明。在這些實(shí)施例中，優(yōu)選地，透 射體是注模的。然而，將認(rèn)識(shí)到，透射體或甚至透射體的部分(如透 射元件、準(zhǔn)直元件和/或重定向元件)可以由其他材料(如玻璃)制成 并且光學(xué)接合在一起。在一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施例中，透射元件由玻璃 組成，并且準(zhǔn)直和重定向元件一起由單一片注模的塑料材料組成。
根據(jù)第六方面，本發(fā)明提供了一種用于產(chǎn)生實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面形
式的光信號(hào)的方法，所述方法包括以下步驟
從光源提供光信號(hào)；
接收、限制和透射平面形式的光信號(hào)；
對(duì)光信號(hào)進(jìn)行實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直；以及
重定向光信號(hào)。
優(yōu)選地，實(shí)質(zhì)上平面的透射元件限制和透射平面形式的光信號(hào)， 準(zhǔn)直元件對(duì)平面形式的光信號(hào)進(jìn)行校準(zhǔn)，以及重定向元件重定向?qū)嵸|(zhì) 上準(zhǔn)直的平面信號(hào)。在這一方面，透射元件、準(zhǔn)直元件和重定向元件 限定了透射體。
優(yōu)選地，根據(jù)第六方面的方法還包括以下步驟將實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的
平面信號(hào)重定向至與透射元件實(shí)質(zhì)上平行的平面。優(yōu)選地，所述方法
還包括以下步驟將實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面信號(hào)重定向至與透射元件實(shí)質(zhì)上平行并間隔開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)平面。在一個(gè)實(shí)施例中，所述方法包括 以下步驟將實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面信號(hào)重定向返回光源，所述光源是提 供發(fā)散光信號(hào)的點(diǎn)光源。準(zhǔn)直元件可以包括一個(gè)或多個(gè)實(shí)質(zhì)上拋物面 反射器，或者一個(gè)或多個(gè)實(shí)質(zhì)上橢圓的透鏡，其中，所述一個(gè)或多個(gè) 實(shí)質(zhì)上拋物面反射器或?qū)嵸|(zhì)上橢圓的透鏡中的每一個(gè)被形成和放置 為，使其焦點(diǎn)與點(diǎn)光源實(shí)質(zhì)上重合。
在另一實(shí)施例中，所述方法包括以下步驟提供一對(duì)光源和相應(yīng) 成對(duì)的準(zhǔn)直元件和重定向元件，以提供沿實(shí)質(zhì)上垂直的方向傳播的一 對(duì)實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面信號(hào)。
在另一實(shí)施例中，所述方法還包括以下步驟提供單一光源和成 對(duì)的準(zhǔn)直元件和重定向元件，以提供沿實(shí)質(zhì)上垂直的方向傳播的一對(duì) 實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面信號(hào)。 '
根據(jù)第七方面，本發(fā)明提供了一種用于產(chǎn)生實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面形 式的光信號(hào)的方法，所述方法包括以下步驟
(a) 從光源提供光信號(hào)；以及
(b) 將光源光耦合至根據(jù)第一、第二或第三方面的透射體。 本發(fā)明提供了優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的顯著優(yōu)點(diǎn)。例如，現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備的
一個(gè)顯著問(wèn)題涉及需要在輸入?yún)^(qū)域的平面上將發(fā)射機(jī)與接收機(jī)對(duì)準(zhǔn)，
不論發(fā)射機(jī)和接收機(jī)是如US 3,478,220中的離散光學(xué)組件還是如US 5,914,709中的波導(dǎo)。相反，由于本發(fā)明的發(fā)射信號(hào)是一面/片實(shí)質(zhì)上 準(zhǔn)直的光(優(yōu)選地在自由空間中，但是備選地在平面波導(dǎo)內(nèi)引導(dǎo))，因 此現(xiàn)在不需要在該平面中將接收機(jī)與發(fā)射機(jī)對(duì)準(zhǔn)。每個(gè)接收機(jī)只是接 收被導(dǎo)向至該接收機(jī)和任何相鄰接收機(jī)的一部分光，并將這面光的中 斷記錄為輸入。
根據(jù)第八方面，本發(fā)明提供了一種用于輸入設(shè)備并用于照亮顯示 器的組件，所述組件包括根據(jù)第二或第三方面的透射體，用于向所 述輸入設(shè)備提供光信號(hào)；以及分布元件，與所述透射元件相鄰，用于 接收來(lái)自光源的光并將光分布至所述顯示器，從而照亮所述顯示器。
根據(jù)第九方面，本發(fā)明提供了一種用于輸入設(shè)備并用于照亮顯示 器的組件，所述組件包括透射體，所述透射體包括透射元件，所述
23透射元件適于從光源接收光信號(hào)并限制和透射實(shí)質(zhì)上平面形式的所述 光信號(hào)至準(zhǔn)直和重定向元件，所述準(zhǔn)直和重定向元件適于對(duì)所述實(shí)質(zhì) 上平面光信號(hào)進(jìn)行實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直和重定向，以向所述輸入設(shè)備提供所述 信號(hào)；以及分布元件，與所述透射元件相鄰，用于接收來(lái)自光源的光 并將光分布至所述顯示器，從而照亮所述顯示器。
優(yōu)選地，在所述透射元件和分布元件之間布置覆蓋層，以減少?gòu)?分布元件泄漏進(jìn)入透射元件的光，并減少?gòu)耐干湓孤┻M(jìn)入分布元 件的光信號(hào)。
在一個(gè)實(shí)施例中，分布元件被放置為，使得用于向分布元件提供 光的光源和用于向透射元件提供光信號(hào)的光源被放置在透射元件的同 一側(cè)。在備選實(shí)施例中，分布元件被放置為，使得用于向分布元件提 供光的光源和用于向透射元件提供光信號(hào)的光源彼此位于透射元件的 相對(duì)側(cè)。
優(yōu)選地，所述光信號(hào)包括來(lái)自光譜的紅外區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)預(yù)定 波長(zhǎng)，并且所述光包括來(lái)自光譜的可見(jiàn)區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)預(yù)定波長(zhǎng)。 在備選實(shí)施例中，光信號(hào)和光分別包括來(lái)自光譜的可見(jiàn)區(qū)域的一個(gè)或 多個(gè)預(yù)定波長(zhǎng)。
在一個(gè)實(shí)施例中，顯示器被放置在透射元件上方。然而，顯示器 可以被放置在透射元件下方。
用于提供光的光源可以是冷陰極熒光燈或LED陣列，用于提供光 信號(hào)的光源可以是LED或LED組。
根據(jù)第十方面，本發(fā)明提供了一種用于輸入設(shè)備并用于照亮顯示 器的組件，所述組件包括根據(jù)第二或第三方面的透射體； 一個(gè)或多 個(gè)光源，用于產(chǎn)生光，所述光源位于所述透射體下方，從而通過(guò)所述 透射元件照亮所述顯示器。
根據(jù)第十一方面，本發(fā)明提供了一種用于輸入設(shè)備并用于照亮顯 示器的組件，所述組件包括透射體，所述透射體包括透射元件，所 述透射元件適于從光源接收光信號(hào)并限制和透射實(shí)質(zhì)上平面形式的所 述光信號(hào)至準(zhǔn)直和重定向元件，所述準(zhǔn)直和重定向元件適于對(duì)所述實(shí) 質(zhì)上平面光信號(hào)進(jìn)行實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直和重定向； 一個(gè)或多個(gè)光源，用于產(chǎn)生光，所述光源位于所述透射體下方，從而通過(guò)所述透射元件照亮所述顯示器。
優(yōu)選地，所述組件還包括布置在一個(gè)或多個(gè)光源與透射元件之間的覆蓋層，用于減少?gòu)耐干湓孤┻M(jìn)入一個(gè)或多個(gè)光源的光，或用于減少透射元件中的光信號(hào)與一個(gè)或多個(gè)光源之間的互作用，其中，
所述一個(gè)或多個(gè)光源是LED。LED可以產(chǎn)生來(lái)自光譜的可見(jiàn)區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)預(yù)定波長(zhǎng)。優(yōu)選地，顯示器被放置在透射元件上方。
根據(jù)第十二方面，本發(fā)明提供了一種用于產(chǎn)生用于輸入設(shè)備的信號(hào)并用于照亮顯示器的方法，所述方法包括以下步驟從光源提供光信號(hào)；接收、限制和透射平面形式的所述光信號(hào)；對(duì)所述光信號(hào)進(jìn)行實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直；從光源提供光；以及接收所述光并將所述光分布至所述顯示器，從而照亮所述顯示器。
根據(jù)第十三方面，本發(fā)明提供了一種用于產(chǎn)生用于輸入設(shè)備的信號(hào)并用于照亮顯示器的方法，所述方法包括以下步驟將根據(jù)第一、第二或第三方面的透射體與用于向所述輸入設(shè)備提供光信號(hào)的光源光耦合；將分布元件與所述透射體耦合；以及將所述分布元件與用于提供光的光源光耦合，以照亮所述顯示器。
根據(jù)第十四方面，本發(fā)明提供了一種用于產(chǎn)生用于輸入設(shè)備的信號(hào)并用于照亮顯示器的方法，所述方法包括以下步驟從光源提供光信號(hào)；接收、限制和透射平面形式的所述光信號(hào)；對(duì)所述光信號(hào)進(jìn)行實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直；重定向所述實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的光信號(hào)用于所述輸入設(shè)備；從一個(gè)或多個(gè)光源提供光；以及將所述光分布至所述顯示器，從而照亮所述顯示器。
根據(jù)第十五方面，本發(fā)明提供了一種用于照亮顯示器的組件，所述組件包括透射體，所述透射體包括透射元件，所述透射元件適于接收、限制和透射實(shí)質(zhì)上平面形式的光到準(zhǔn)直和重定向元件中，所述準(zhǔn)直和重定向元件適于對(duì)所述實(shí)質(zhì)上平面光進(jìn)行實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直和重定向；以及分布元件，適于接收所述實(shí)質(zhì)上平面的準(zhǔn)直的光，并將所述實(shí)質(zhì)上平面的準(zhǔn)直的光分布至所述顯示器，從而照亮所述顯示器。
根據(jù)第十六方面，本發(fā)明提供了一種用于照亮顯示器的組件，所述組件包括根據(jù)第一、第二或第三方面的透射體，光耦合至分布元件，所述分布元件適于將所述實(shí)質(zhì)上平面的準(zhǔn)直的光分布至所述顯示器，從而照亮所述顯示器。
根據(jù)第十七方面，本發(fā)明提供了一種用于照亮顯示器的方法，所述方法包括以下步驟從光源提供光；接收、限制和透射實(shí)質(zhì)上平面
形式的所述光；對(duì)所述光進(jìn)行實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直和重定向；以及將所述實(shí)質(zhì)
上平面的準(zhǔn)直的光分布至所述顯示器，從而照亮所述顯示器。根據(jù)第十八方面，本發(fā)明提供了一種使用來(lái)自光源的光來(lái)照亮顯
示器的方法，所述方法包括以下步驟將所述光源與根據(jù)第一、第二或第三方面的透射體光耦合；以及將所述透射體與分布元件光耦合，所述分布元件用于將所述實(shí)質(zhì)上平面的準(zhǔn)直的光分布至所述顯示器，從而照亮所述顯示器。
根據(jù)第十九方面，本發(fā)明提供了一種用于輸入設(shè)備并用于照亮顯示器的透射體，所述透射體包括透射和分布元件，適于接收、限制和透射實(shí)質(zhì)上平面形式的光信號(hào)的第一部分至重定向元件，所述重定向元件適于重定向所述實(shí)質(zhì)上平面光信號(hào)用于所述輸入設(shè)備，其中，所述透射和分布元件同時(shí)將所述光信號(hào)的第二部分分布至所述顯示器，從而照亮所述顯示器。
在根據(jù)第十九方面的透射體的一個(gè)實(shí)施例中，顯示器可以被放置在透射和分布元件上方，然而在備選實(shí)施例中，顯示器可以被放置在透射和分布元件下方。在相關(guān)實(shí)施例中，用于輸入設(shè)備并用于照亮顯示器的透射體還可以包括位于透射和分布元件上方的對(duì)光信號(hào)透明的觸摸表面。
根據(jù)第二十方面，本發(fā)明提供了一種用于輸入設(shè)備并用于照亮顯示器的組件，所述組件包括透射元件，適于接收、限制和透射實(shí)質(zhì)上平面形式的光至重定向元件，所述重定向元件適于重定向所述實(shí)質(zhì)上平面光的第一部分用于所述輸入設(shè)備，并重定向所述實(shí)質(zhì)上平面光的第二部分，以同時(shí)將所述光提供給照亮分布元件用于照亮所述顯示器。
在根據(jù)第二十方面的組件的一個(gè)實(shí)施例中，顯示器和分布元件可以被放置在透射元件上方。備選地，顯示器可以位于透射元件下方，而分布元件位于透射元件上方。在相關(guān)實(shí)施例中，所述組件還可以包括位于分布元件上方的對(duì)所述光透明的觸摸表面。所述光可以由冷陰極熒光燈或LED陣列提供。
根據(jù)第二十一方面，本發(fā)明提供了一種用于產(chǎn)生用于輸入設(shè)備的信號(hào)并用于照亮顯示器的方法，所述方法包括以下步驟從光源提供光；接收、限制和透射平面形式的所述光；重定向所述實(shí)質(zhì)上平面光
的第一部分用于所述輸入設(shè)備，同時(shí)將所述實(shí)質(zhì)上平面光的第二部分分布至所述顯示器，從而照亮所述顯示器。
根據(jù)第二十二方面，本發(fā)明提供了一種用于產(chǎn)生用于輸入設(shè)備的
信號(hào)并用于照亮顯示器的方法，所述方法包括以下步驟從光源提供光；接收、限制和透射平面形式的所述光；重定向所述實(shí)質(zhì)上平面光的第一部分用于所述輸入設(shè)備，并重定向所述實(shí)質(zhì)上平面光的第二部分以同時(shí)將所述第二部分分布至所述顯示器，從而照亮所述顯示器。
根據(jù)第二十三方面，本發(fā)明提供了一種用于輸入設(shè)備的組件，包括透射元件，適于從光源接收光信號(hào)，并限制和透射實(shí)質(zhì)上平面形式的所述光信號(hào)至根據(jù)第一方面的透射體，從而對(duì)所述光信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)直和重定向以產(chǎn)生實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面信號(hào)。
根據(jù)第二十四方面，本發(fā)明提供了一種用于輸入設(shè)備的信號(hào)產(chǎn)生設(shè)備，包括光源，用于提供準(zhǔn)直的信號(hào)；以及透射體，用于捕獲和重定向?qū)嵸|(zhì)上平面形式的所述準(zhǔn)直的信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，信號(hào)源是點(diǎn)源。然而，在另一實(shí)施例中，信號(hào)源是線源。優(yōu)選地，信號(hào)源產(chǎn)生準(zhǔn)直的光信號(hào)。優(yōu)選地，透射體包括重定向元件，用于接收和重定向光信號(hào)。優(yōu)選地，透射體包括準(zhǔn)直元件，用于接收和準(zhǔn)直光信號(hào)。優(yōu)選地，透射體包括透射元件，用于捕獲和透射平面形式的光信號(hào)。
除非上下文明確要求，否則在整個(gè)說(shuō)明書和權(quán)利要求書中，詞語(yǔ)"包括"等應(yīng)被解釋為包含意義而不是排除或窮盡意義；即具有"包括但不限于"的意義。
除了在操作示例中或在另外指明之處，這里使用的所有表示數(shù)量的數(shù)字應(yīng)被理解為在所有示例中使用"大約" 一詞來(lái)修改。這些示例并不意在限制本發(fā)明的范圍。
現(xiàn)在參照附圖，僅以示例方式來(lái)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，附圖
中
圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的基于波導(dǎo)的光學(xué)觸摸輸入設(shè)備的平面圖2示出了包括發(fā)射側(cè)上的光導(dǎo)管在內(nèi)的、現(xiàn)有技術(shù)的光學(xué)觸摸輸入設(shè)備的平面圖2A示出了包括拋物面反射器在內(nèi)的、現(xiàn)有技術(shù)的光學(xué)觸摸輸入設(shè)備的平面圖； -
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的透射體的平面圖，示為光耦合至光源和所產(chǎn)生的實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面信號(hào)；
圖4是圖3所示的裝置的側(cè)視圖5是圖3所示的裝置的透視圖5A示出了與圖3的平面圖類似的平面圖，但是具有凹入透射元件的光源；
圖5B示出了與圖3的平面圖類似的平面圖，但是具有位于透射元件的開(kāi)槽中的光源；
圖6是與圖5類似的視圖，但是僅示出了被重定向的實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面信號(hào)的部分；
圖6A示出了包括橢圓透鏡作為準(zhǔn)直元件的透射體的平面圖6B示意了橢圓透鏡表面處的折射的幾何特征；
圖7是與圖5類似的視圖，但是示出了被重定向至兩個(gè)平面(一個(gè)在透射元件下方， 一個(gè)在透射元件上方)的實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面信號(hào)；
圖7A是與圖4類似的視圖，但是示出了被重定向至與透射元件 集成的平面波導(dǎo)的實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面信號(hào)；
圖7B是與圖7A類似的視圖，但是示出了平面波導(dǎo)與透射元件之間的覆蓋層；
圖7C是與圖4類似的視圖，但是示出了實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面信號(hào)的略微面外發(fā)散；圖7D是與圖7C類似的視圖，但是示出了如何將柱面透鏡面并入
透射體中，以限制實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面信號(hào)的面外發(fā)散；
圖7E是與圖7C類似的視圖，但是示出了具有不同傾斜的重定向元件；
圖8是與圖3類似的視圖，但是示出了實(shí)質(zhì)上互相垂直定向的一對(duì)光源，以及用于提供沿實(shí)質(zhì)上垂直的方向傳播的一對(duì)實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面信號(hào)的、相應(yīng)的成對(duì)準(zhǔn)直和重定向元件；
圖9是圖8所示的透射體的截面?zhèn)纫晥D，示出了在互相間隔開(kāi)的實(shí)質(zhì)上平行的平面中傳播的實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面信號(hào)；
圖10是透射體的平面圖，所述透射體具有單一光源和用于提供沿實(shí)質(zhì)上垂直的方向傳播的一對(duì)實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面信號(hào)的、成對(duì)的準(zhǔn)直和重定向元件；
圖11是圖IO所示的透射體的側(cè)視圖，其中實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面信號(hào)共面；
圖12是與圖8類似的視圖，但是示出了兩個(gè)檢測(cè)器陣列以及觸摸
事件對(duì)實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面信號(hào)造成的中斷；圖13是圖12所示的裝置的側(cè)視圖；圖14是圖12所示的實(shí)施例的備選實(shí)施例；
圖15是與圖14類似的視圖，但是示出了觸摸事件對(duì)實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面信號(hào)造成的中斷；
圖16是與圖13類似的視圖，但是示出了位于透射元件的與實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面信號(hào)相對(duì)側(cè)上的顯示器；
圖17是與圖13類似的視圖，但是示出了位于實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面信號(hào)和透射元件之間的顯示器；
圖18A、 18B和18C分別是根據(jù)第一優(yōu)選實(shí)施例的透射體的平面圖、側(cè)視圖和透視圖19A、 19B和19C分別是根據(jù)第二優(yōu)選實(shí)施例的準(zhǔn)直/重定向元件的平面圖、側(cè)視圖和透視圖20是包括圖19A、 19B和19C的準(zhǔn)直/重定向元件在內(nèi)的透射體的側(cè)視29圖21是包括圖19A、 19B和19C的準(zhǔn)直/重定向元件在內(nèi)的另一 透射體的側(cè)視圖22是具有分段拋物面反射器的透射體的平面圖23是具有多個(gè)拋物面反射器部分的透射體的平面圖24是并入了會(huì)聚透鏡的透射體的平面圖25是并入信號(hào)輸入的錐形部分的"雙程"透射體的平面圖26是圖25的透射體的側(cè)視圖27是通過(guò)拋物面反射器發(fā)射信號(hào)光的"雙程"透射體的側(cè)視圖； 圖28是"零邊框高度"透射體的側(cè)視圖28A示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的透射體的平面圖，示為光耦合 至擴(kuò)展光源和所產(chǎn)生的實(shí)質(zhì)上平面的信號(hào)； 圖28B是圖28A所示裝置的側(cè)視圖； 圖28C是圖28A所示裝置的透視圖28D是與圖28A的平面圖類似的視圖，但是具有近似擴(kuò)展光源 的點(diǎn)光源陣列；
圖29是典型現(xiàn)有技術(shù)背光單元的截面圖，采用冷陰極熒光燈 (CCFL)來(lái)向分布元件提供光；
圖30A和30B是典型的現(xiàn)有技術(shù)LED背光系統(tǒng)，即分別為邊緣 照亮和背后照亮；
圖31是與圖29類似的視圖，但是將CCFL替換為根據(jù)本發(fā)明的 透射體；
圖32A和32B是與分布元件耦合的、根據(jù)本發(fā)明的透射體的透視 圖，示出了來(lái)自單一光源(如LED)的光如何從分布元件分布以照亮 顯示器(未示出)；
圖33A和33B與圖32A和32B類似，但是示出了多次照亮能力；
圖34A和34B與圖32A和32B類似，但是示出了根據(jù)本發(fā)明用 于照亮顯示器(未示出)的分布元件和透射體的分解圖35是與圖32B類似的視圖，但是示出了被"巻起"至保留空 間的、根據(jù)本發(fā)明的透射體的透射元件；
圖36是圖35中所示裝置的截面?zhèn)纫晥D；圖37是圖35和36中所示的透射體的透視圖，尤其示意了 LED 光源的位置(示出幻像)；
圖38是根據(jù)本發(fā)明的透射體的平面圖，示出了有效地用作單一點(diǎn) 光源的多個(gè)點(diǎn)光源的集合；
圖39是根據(jù)本發(fā)明的透射體的平面圖，示出了向相應(yīng)的準(zhǔn)直和重 定向元件提供光的多個(gè)光源的陣列；
圖40A是與圖8類似的視圖40B是與圖40A所示的透射體一起使用的、用于提供光以照亮 顯示器的分布元件的透視圖41A是與圖IO類似的視圖41B是與圖41A (或圖40A)所示的透射體一起使用的、用于 提供光以照亮顯示器的分布元件的透視圖42至45是適合于分布光以用于顯示器背后照明和觸摸檢測(cè)的 各種裝置的側(cè)視圖46至49是適合于分布光以用于顯示器正面照明和觸摸檢測(cè)的 各種裝置的側(cè)視圖；以及
圖50是適合于分布光以用于顯示器背后照明和觸摸檢測(cè)的另一 裝置的側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式
定義
在描述和要求保護(hù)本發(fā)明之前，將根據(jù)以下所述的定義來(lái)使用以 下術(shù)語(yǔ)。還應(yīng)理解，這里使用的術(shù)語(yǔ)僅是為了描述本發(fā)明的具體實(shí)施 例的目的，而不意在作為限制。除非另外限定，這里使用的所有技術(shù) 和科學(xué)術(shù)語(yǔ)具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常所理解的相同 的意義。
這里，可互換地使用術(shù)語(yǔ)平面、面和片。當(dāng)涉及光信號(hào)的物理維 度時(shí)，使用這些術(shù)語(yǔ)，這些術(shù)語(yǔ)意在表示光束的實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直或限制， 使得各個(gè)光線沿良好限定的、實(shí)質(zhì)上平行的路徑行進(jìn)。優(yōu)選地，對(duì)光 信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)直，使得平面/面/片在截面上實(shí)質(zhì)上為矩形。然而，將認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明不限于該輪廓，其他輪廓(如菱形)也在本發(fā)明的范圍 內(nèi)。
在整個(gè)說(shuō)明書中，例如在術(shù)語(yǔ)"實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的信號(hào)"中，術(shù)語(yǔ)"實(shí) 質(zhì)上"應(yīng)指一種變化程度，該變化程度與本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的、 將由這里所述的光學(xué)設(shè)備中的自然變換而引起的變化程度一致。使用 "實(shí)質(zhì)上" 一詞來(lái)修飾數(shù)或表述僅是一種明確指示，指示該數(shù)/表述不 應(yīng)被解釋為精確值。
現(xiàn)在參照附圖，貫穿附圖，相似的參考數(shù)字表示相似的部件。如 之前所提到的，圖l所示類型的基于波導(dǎo)的光學(xué)觸摸屏傳感器往往受到 信噪比問(wèn)題的影響，其中其性能在明亮的環(huán)境光條件下將削弱。還需
要降低成本，尤其是在發(fā)射波導(dǎo)10和接收波導(dǎo)14的陣列中，并且避免
需要在組裝時(shí)仔細(xì)對(duì)準(zhǔn)發(fā)射和接收波導(dǎo)。
圖3、 4和5分別示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的、用于輸入設(shè)備 實(shí)質(zhì)上平面的透射體30的平面圖、側(cè)面圖和透視圖。透射體30包括透 射元件33，適于接收、限制并以平面形式透射來(lái)自光源38的光信號(hào)35。 透射體30還包括準(zhǔn)直元件40，適于對(duì)光信號(hào)35進(jìn)行實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直；以 及重定向元件42，適于重定向光信號(hào)。這些元件被布置為接收光信號(hào) 35，并從出射面67將其轉(zhuǎn)換和透射為實(shí)質(zhì)上平面形式的實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的 信號(hào)45。將認(rèn)識(shí)到，從光源38發(fā)射并被限制在透射元件33內(nèi)的光信號(hào) 35的發(fā)散角應(yīng)當(dāng)足夠大，使得"充滿"(即照亮)準(zhǔn)直元件40和重定向 元件42的整個(gè)寬度。 一般而言，該發(fā)散角將充分大使準(zhǔn)直和重定向元 件一定程度上被"過(guò)充滿"，是以一定的光損耗為代價(jià)的。
在圖5A所示的備選實(shí)施例中，光源38位于在透射元件33邊緣中形 成的凹部31中。如果需要，凹部31可以特別形成為提供透鏡作用，以 確保光信號(hào)35在透射元件33內(nèi)發(fā)散，使得"充滿"準(zhǔn)直元件40和重定 向元件42。備選地或附加地，凹部31還可以包含透明粘合劑32，以固 定光源，并減小反射損耗。在圖5B所示的另一備選實(shí)施例中，光源38 位于透射元件33中的開(kāi)槽34中，可選地填充有透明粘合劑32。
優(yōu)選地，透射體30被設(shè)計(jì)為使得光信號(hào)35經(jīng)由全內(nèi)反射(TIR)
32從每個(gè)反射面(即準(zhǔn)直元件40和重定向元件42)反射出。這要求每個(gè)
入射角大于由sin《=n2 /",給出的臨界角《，其中巧是組成透射體的材 料的折射率， 是周圍介質(zhì)的折射率。多數(shù)聚合物具有 1.5的折射率， 因此如果周圍介質(zhì)是空氣(即 1.0)，則《近似為42。。如果不滿足
TIR條件，則可以對(duì)反射面進(jìn)行金屬化。
在圖5所示的實(shí)施例中，在與透射元件33實(shí)質(zhì)上平行的平面中重 定向?qū)嵸|(zhì)上準(zhǔn)直的平面信號(hào)45，并將其定向返回光源38。然而，在圖6 所示的其他實(shí)施例中，僅對(duì)實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面信號(hào)45的部分進(jìn)行重定向。
如圖7所示，在又一實(shí)施例中，將實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面信號(hào)45重定 向至兩個(gè)平面，其中一個(gè)在透射元件33下方， 一個(gè)在透射元件33上方。 在圖7A所示的又一實(shí)施例中，將實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面信號(hào)45重定向至與 透射元件33集成的平面波導(dǎo)91。為了引導(dǎo)該平面信號(hào)，平面波導(dǎo)91需 要具有比透射元件更高的折射率。由于這種折射率關(guān)系，在透射元件 內(nèi)引導(dǎo)的光信號(hào)35的一部分將耦合到該平面波導(dǎo)中，但是，如果平面 波導(dǎo)比透射元件薄很多，這將是較小的效果。在圖7B所示的備選實(shí)施 例中，本質(zhì)上消除了這種耦合，其中平面波導(dǎo)91和透射元件33通過(guò)"覆 蓋"層92互相隔離，覆蓋層92的折射率比平面波導(dǎo)和透射元件的折射 率都低?？梢酝ㄟ^(guò)現(xiàn)有技術(shù)已知的多種方法中的任一種，在透射元件 上產(chǎn)生平面波導(dǎo)和覆蓋層，包括液相沉積方法(例如旋轉(zhuǎn)涂覆)、汽相 沉積方法(例如化學(xué)汽相沉積)和離子擴(kuò)散。
優(yōu)選地，光源38是發(fā)射發(fā)散光信號(hào)的點(diǎn)狀光源，例如LED。當(dāng)光 源38提供發(fā)散光信號(hào)時(shí)，優(yōu)選地，準(zhǔn)直元件40被選擇為實(shí)質(zhì)上拋物面 反射器，被形成和放置為，使其焦點(diǎn)與光源實(shí)質(zhì)上重合。這種配置使 本發(fā)明的透射體30能夠提供將發(fā)散光信號(hào)35準(zhǔn)直為實(shí)質(zhì)上平行的光 線，即準(zhǔn)直為光信號(hào)45。在圖6A所示的備選實(shí)施例中，準(zhǔn)直元件40是 位于重定向元件42之后的橢圓透鏡61，其"遠(yuǎn)焦點(diǎn)"與光源38實(shí)質(zhì)上 重合。為了參照?qǐng)D6B進(jìn)行進(jìn)一步解釋，將橢圓限定為平面上的點(diǎn)的軌 跡，在該軌跡中，曲線上的任一點(diǎn)與兩個(gè)固定點(diǎn)的距離之和為常數(shù)， 這兩個(gè)固定點(diǎn)被稱為焦點(diǎn)62和63。從位于平面較高折射率介質(zhì)64內(nèi)的點(diǎn)光源38發(fā)出的光將進(jìn)入較低折射率介質(zhì)66，作為在較高折射率介質(zhì)
的平面中準(zhǔn)直的光束68，只要該較高折射率介質(zhì)以表面61為界，表面 61是離心率等于兩個(gè)介質(zhì)的折射率之比的橢圓的一部分，并且只要點(diǎn) 光源位于遠(yuǎn)焦點(diǎn)62。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，術(shù)語(yǔ)"遠(yuǎn)焦點(diǎn)"僅指 遠(yuǎn)離透鏡表面61的焦點(diǎn)。返回參照?qǐng)D6A，將認(rèn)識(shí)到，圖6B所示的幾何 特征適用，盡管重定向元件42使光源38與橢圓透鏡表面61之間的光路 重疊。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，"點(diǎn)光源"的概念是一種理想化，這 是由于任何實(shí)際光源的發(fā)光表面將具有非零尺寸。出于本說(shuō)明書的目 的，如果光源38的發(fā)光表面與透射體30的至少一個(gè)維度相比較小，則 光源38將被認(rèn)為是點(diǎn)狀光源。
將認(rèn)識(shí)到，準(zhǔn)直元件40應(yīng)當(dāng)形成角度，以將光導(dǎo)向重定向元件42。 將認(rèn)識(shí)到，準(zhǔn)直元件40和重定向元件42的順序可以反轉(zhuǎn)。備選地，可 以將準(zhǔn)直元件和重定向元件組合為執(zhí)行準(zhǔn)直和重定向功能的單個(gè)"準(zhǔn) 直/重定向元件"。
優(yōu)選地，如圖4所示，也應(yīng)當(dāng)沿垂直方向?qū)?shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面信 號(hào)45進(jìn)行準(zhǔn)直。然而，實(shí)際上，如圖7所示，信號(hào)45通常在垂直方向上 具有一定的發(fā)散，盡管發(fā)散角相對(duì)較小(在10度數(shù)量級(jí))，這是由于由 重定向元件42限定的"出射孔徑" 一般相當(dāng)大(在光學(xué)方面)，在lmm 數(shù)量級(jí)。出于本說(shuō)明書的目的，在垂直方向上具有輕微發(fā)散的信號(hào)45 仍被認(rèn)為是平面信號(hào)，即光片或面。盡管任何垂直發(fā)散將是較為輕微 的，但是發(fā)散信號(hào)45的一部分可以從透射元件33的頂面反射出，并在 觸摸物體周圍泄漏，潛在地導(dǎo)致觸摸檢測(cè)的問(wèn)題(例如通過(guò)對(duì)圖13的 觀察顯而易見(jiàn)的)。例如通過(guò)在出射面67上(如圖7D所示)或重定向 元件42上施加合適的柱面曲率，可以減小垂直發(fā)散。備選地，如圖7E 所示，重定向元件42的傾斜可以被改變，使得發(fā)散信號(hào)45不從透射元 件33的頂面反射出。
盡管已經(jīng)將透射元件33描述為矩形面，但是如果需要，可以省略 位于光信號(hào)35的發(fā)散角之外的區(qū)域。
現(xiàn)在參照?qǐng)D8和9，可以在透射元件33的相鄰邊上提供相互垂直定向的一對(duì)光源38。還可以在透射元件33的與每個(gè)光源38相對(duì)的邊上提 供成對(duì)的準(zhǔn)直元件40和重定向元件42，從而提供沿實(shí)質(zhì)上垂直的方向 傳播的一對(duì)實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面信號(hào)45。在圖9所示的實(shí)施例中，實(shí)質(zhì)上 準(zhǔn)直的平面信號(hào)45在相互間隔開(kāi)的平行平面中。在圖10和11所示的另 一構(gòu)造中，在透射元件33的角部附近提供單一光源38，并且在透射元 件33上提供并放置成對(duì)的準(zhǔn)直元件40和重定向元件42，以提供沿實(shí)質(zhì) 上垂直方向傳播的一對(duì)實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面信號(hào)45。在圖ll所示的實(shí)施 例中，準(zhǔn)直的平面信號(hào)45共面。
在一些情況下，例如，如果需要一定的"Z軸"敏感性(如觸摸 物體的接近速度或角度)，或者為了抵御來(lái)自較小物體(如昆蟲(chóng))的假 觸摸，兩個(gè)實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面信號(hào)45位于不同平面上是令人期待的。 還將認(rèn)識(shí)到，也可以通過(guò)簡(jiǎn)單地以90。旋轉(zhuǎn)覆蓋一對(duì)"單軸"透射體 (如圖3所示)來(lái)實(shí)現(xiàn)圖8所示的實(shí)施例。
現(xiàn)在參照?qǐng)D12和13，本發(fā)明還提供了一種觸摸輸入設(shè)備，其中實(shí) 質(zhì)上準(zhǔn)直的平面信號(hào)45限定了輸入?yún)^(qū)域50，并被定向至用于檢測(cè)輸入 60的至少一個(gè)光檢測(cè)裝置55，輸入由準(zhǔn)直的平面信號(hào)45的中斷來(lái)確定。 光檢測(cè)裝置55適于接收實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面信號(hào)45的至少一部分以檢測(cè)
輸入。這種形式的觸摸輸入設(shè)備可以找到應(yīng)用作為例如數(shù)字化器片。 在圖12和13所示的實(shí)施例中，有第一和第二光檢測(cè)裝置55，其中至少 一個(gè)包括位于與輸入?yún)^(qū)域的兩個(gè)"接收"邊中的每一個(gè)相鄰位置的至 少一個(gè)單個(gè)光檢測(cè)器56。優(yōu)選地，第一和第二光檢測(cè)裝置均包括位于 與"接收"邊相鄰位置的光檢測(cè)器56的陣列。如果察覺(jué)到從光源38至 光檢測(cè)器56的光泄漏成為問(wèn)題，則可以通過(guò)添加不透明面57來(lái)減少該 泄漏。將看到，與圖2A的現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備相比，圖12和13所示的觸摸輸 入設(shè)備提供了關(guān)鍵優(yōu)點(diǎn)在于由于在透射元件33內(nèi)引導(dǎo)輸出光35，因 此其不能被觸摸物體60阻擋。盡管在一些情況下，接觸透射元件的物 體可能干擾輸出光35的引導(dǎo)，但是在實(shí)際中這是極小的影響。由于透 射元件需要具有足夠厚度來(lái)提供機(jī)械強(qiáng)度(在0.5mm數(shù)量級(jí)或以上)， 因此它作為體光學(xué)光導(dǎo)管來(lái)進(jìn)行操作，其中只有微小部分的輸出光可 能向外耦合。如果透射體包括如圖7A所示的平面波導(dǎo)91，則這種情況將非常不同。隱失光波導(dǎo)傳感器領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，如果平面
波導(dǎo)足夠薄以至為單?；?幾個(gè)模"(在10pm數(shù)量級(jí))，則平面波導(dǎo)內(nèi)
的大量準(zhǔn)直信號(hào)45將被觸摸物體向外耦合。
圖14和15提供了對(duì)圖12和13所示實(shí)施例的備選實(shí)施例。在本實(shí)施 例中，第一和第二光檢測(cè)裝置55中的至少一個(gè)包括與遠(yuǎn)離"接收"邊 的多元件檢測(cè)器15進(jìn)行光通信的至少一個(gè)光波導(dǎo)14。優(yōu)選地，第一和 第二光檢測(cè)裝置分別包括與公共的多元件檢測(cè)器15迸行光通信的光波 導(dǎo)14的陣列。備選地，第一和第二光檢測(cè)裝置中的每一個(gè)可以具有其 自己的多元件檢測(cè)器。如現(xiàn)有技術(shù)中己知的，每個(gè)波導(dǎo)14還可以具有 關(guān)聯(lián)的面內(nèi)聚焦透鏡16，以在水平平面中對(duì)光進(jìn)行聚焦。備選地，如 在美國(guó)專利No 7,352,940 (以引用方式并入此處)中公開(kāi)的，每個(gè)波導(dǎo) 可以具有關(guān)聯(lián)的面內(nèi)聚焦鏡，以在水平平面中對(duì)光進(jìn)行聚焦。此外， 參照?qǐng)Dl，可以有沿每條接收邊的外部垂準(zhǔn)透鏡17，以在垂直平面中對(duì) 光進(jìn)行聚焦。優(yōu)選地，波導(dǎo)14將是集成光波導(dǎo)，盡管也可以使用光纖。
與光檢測(cè)裝置55的形式無(wú)關(guān)，輸入?yún)^(qū)域50內(nèi)觸摸形式的輸入60將 阻擋兩面光45中每一面光的一部分，允許根據(jù)陰影的位置來(lái)確定其位 置。將認(rèn)識(shí)到，如果兩面光45位于與透射元件33的上表面距離較遠(yuǎn)的 位置，則顯示設(shè)備將對(duì)"附近觸摸"以及對(duì)上表面上的直接觸摸敏感。 可以有利地使用這種"附近觸摸"敏感性，例如用于向以某種其他機(jī) 制操作的觸摸面板(如電阻性觸摸面板)提供附加的"盤旋模式"功 能。
顯示器65 (如LCD)可以位于透射元件33的與實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面 信號(hào)45相對(duì)的一側(cè)上(如圖16最佳示出的)，或位于實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面 信號(hào)45與透射元件33之間(如圖17最佳示出的)。在前一個(gè)示例中，透 射元件33需要是對(duì)可見(jiàn)光透明的，并形成觸摸表面。
在特定優(yōu)選實(shí)施例中，透射體30由對(duì)信號(hào)光實(shí)質(zhì)上透明的單片塑 料材料形成。優(yōu)選地，信號(hào)光將在光譜的紅外區(qū)域，使得透射體可選 地對(duì)環(huán)境可見(jiàn)光不透明。圖18A (平面圖)、18B (側(cè)視圖)和18C (透 視圖)示出了具有實(shí)際比例的單一透射體30。該單一透射體包括透射 單元33，具有65mmX82mm的平面尺寸和0.7mm的厚度，并具有用于從點(diǎn)狀光源接受光的入射面70和具有兩個(gè)內(nèi)部反射面72、 73的準(zhǔn)直/ 重定向部分71，以及出射面67，實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面信號(hào)通過(guò)該出射面 67發(fā)射。出射面67延伸至透射元件33上方0.7mm。組合的內(nèi)部反射面 72、 73具有實(shí)質(zhì)上拋物曲率，并用于對(duì)由透射元件33引導(dǎo)的光進(jìn)行準(zhǔn) 直和重定向。這就是說(shuō)，組合的內(nèi)部反射面用作準(zhǔn)直元件和重定向元 件。通過(guò)注模，從塑料材料產(chǎn)生該單一透射體相對(duì)簡(jiǎn)單。從與圖3、 4 和5的比較將認(rèn)識(shí)到，圖18A、 18B和18C中所示的具體透射體將僅產(chǎn) 生沿單一方向傳播的準(zhǔn)直的信號(hào)45。然而，這只是為了示意簡(jiǎn)單，在 透射元件33的相鄰邊上產(chǎn)生具有兩個(gè)準(zhǔn)直/重定向部分71的雙向版本 是較為直接的。
在其他優(yōu)選實(shí)施例中，透射體被形成為一對(duì)體，其中透射元件和 準(zhǔn)直/重定向元件單獨(dú)制造。如圖19A (平面圖)、19B (側(cè)視圖)和19C (透視圖)所示，通過(guò)注模由塑料材料產(chǎn)生的準(zhǔn)直/重定向元件74包括 入射面75，用于接收來(lái)自單獨(dú)的透射元件的光；底座76，用于安裝透 射元件；以及如關(guān)于圖18A、 18B和18C所述的那樣工作的兩個(gè)內(nèi)部反 射面72、 73和出射面67。在一個(gè)具體設(shè)計(jì)中，入射面75和出射面76均 為65mmX0.7mm，底座76從入射面延伸3mm。在圖19B所示的實(shí)施例 中，表面73A和73B均與表面73C平行，而在備選實(shí)施例中，它們相對(duì) 于表面73C均略微形成角度(在1°數(shù)量級(jí))，以在反射面72、 73構(gòu)成 的端處進(jìn)一步遠(yuǎn)離該表面。這是為了幫助元件74從模具中脫出，并且 不顯著影響該元件的準(zhǔn)直/重定向性能。
在一個(gè)實(shí)施例中，如圖19A (平面圖)、19B (側(cè)視圖)和19C (透 視圖)所示的透射體包括入射面，用于接收來(lái)自光源的發(fā)散光信號(hào)； 準(zhǔn)直和重定向元件，適于對(duì)光信號(hào)進(jìn)行實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直和重定向；以及出 射面，用于透射光信號(hào)作為實(shí)質(zhì)上平面形式的實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的信號(hào)。在 另一實(shí)施例中，透射體包括入射面，用于從光源接收發(fā)散光；準(zhǔn)直 元件，適于實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直光信號(hào)；重定向元件，適于重定向光信號(hào)；以 及出射面，用于透射光信號(hào)作為實(shí)質(zhì)上平面形式的實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的信號(hào)。 優(yōu)選地，透射體還包括耦合裝置，用于將實(shí)質(zhì)上平面的透射元件光耦 合至入射面，其中，發(fā)散光在透射元件的平面中發(fā)散。優(yōu)選地，耦合裝置包括底座。優(yōu)選地，在與透射元件的平面平行的平面中對(duì)實(shí)質(zhì)上 準(zhǔn)直的平面信號(hào)進(jìn)行重定向。
在另一方面，本發(fā)明提供了一種用于輸入設(shè)備的組件，包括透
射元件33，適于從光源38接收光信號(hào)35，并限制和透射實(shí)質(zhì)上平面形
式的光信號(hào)35至透射體，透射體包括準(zhǔn)直元件，適于對(duì)光信號(hào)進(jìn)行 實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直；以及重定向元件，適于實(shí)質(zhì)上重定向光信號(hào)，其中，這
些元件被布置為接收實(shí)質(zhì)上平面光信號(hào)，并對(duì)光信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)直和重定 向以產(chǎn)生實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面信號(hào)。優(yōu)選地，透射體是觸摸屏或顯示器 的外玻璃板或塑料板。
如圖20所示，通過(guò)使用雙面壓敏膠帶77(如來(lái)自3M的VHP轉(zhuǎn)換膠 帶)將準(zhǔn)直/重定向元件74接合至透射元件33來(lái)產(chǎn)生透射體30。如果需 要，透射元件與入射面75之間的界面可以使用光學(xué)粘合劑來(lái)填充。在 本實(shí)施例中，透射元件33由更加抗刮擦并對(duì)其下顯示器(如果該顯示 器由聚合物材料制成)提供更健壯的保護(hù)的簡(jiǎn)單矩形玻璃片組成。然 而，如以下所述，存在透射元件優(yōu)選由聚合物形成的情況。將認(rèn)識(shí)到， 通過(guò)將兩個(gè)準(zhǔn)直/重定向元件74接合至透射元件33的相鄰面，可以產(chǎn)生 雙向透射體。備選地，可以將單個(gè)L形準(zhǔn)直/重定向元件安裝并接合至 透射元件。
在觸摸輸入設(shè)備包括具有透明蓋板(如保護(hù)玻璃片)的顯示器的 情況下，該蓋板可以用作透射元件。在圖21所示的實(shí)施例中，使用雙 面膠帶77將準(zhǔn)直/重定向元件74附著至液晶顯示器65的保護(hù)玻璃蓋板 78，使得元件74對(duì)從點(diǎn)狀光源38進(jìn)入到玻璃蓋板中的光35進(jìn)行準(zhǔn)直和 重定向，以產(chǎn)生實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面信號(hào)45。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)而考慮在輸入設(shè)備中使用本發(fā)明的透射體時(shí)邊框的寬度。 在圖13所示的情況下(其中輸入設(shè)備包括圖18A、 18B和18C所示類型 的單一透射體30),輸入?yún)^(qū)域50本質(zhì)上覆蓋矩形透射元件33，透射體30 的其余部分(即準(zhǔn)直/重定向元件71)位于輸入?yún)^(qū)域之外。因此，該元 件71將位于環(huán)繞顯示器的邊框中，并可能成為在確定可以將邊框制作 得多窄時(shí)的限制因素，以及對(duì)于一些觸摸屏應(yīng)用(如移動(dòng)電話)的重 要考慮。元件71的寬度可以由限定內(nèi)部反射面72和73的拋物線的形狀
38來(lái)確定，由于光源38必須位于拋物線的焦點(diǎn)，因此該拋物線的形狀繼 而由輸入?yún)^(qū)域的大小來(lái)確定。數(shù)學(xué)上，結(jié)果是對(duì)于較小的輸入?yún)^(qū)域 (拋物線的焦距較小)，元件71需要較寬，由于邊框?qū)挾雀赡苁禽^小 輸入設(shè)備所關(guān)心的內(nèi)容，因此這是一個(gè)潛在問(wèn)題。在具體示例中，對(duì)
于3.5" (8.9cm)的觸摸屏，元件71將接近7mm寬。
如圖22所示， 一種可能的解決方案是使用分段反射器，也稱為菲 涅反射器，具有多個(gè)偏移拋物面反射器80來(lái)代替單個(gè)拋物面反射器81， 得到了邊框?qū)挾鹊娘@著減小82。應(yīng)當(dāng)注意，由于焦距不同，每個(gè)反射 器80是不同拋物線的一部分。這種方法的潛在缺陷在于具有菲涅反 射器的透射體可能更難以通過(guò)注模來(lái)制造，并且從角部83反射出的散 射光可能干擾觸摸檢測(cè)。如圖23所示，另一解決方案是設(shè)計(jì)一種具有 多個(gè)拋物面反射器84的透射體30，每個(gè)拋物面反射器84具有光源38。 必須將邊框?qū)挾鹊臏p小與光源的附加成本和透射體在某種程度上更加 復(fù)雜的形狀進(jìn)行權(quán)衡。然而，對(duì)于3.5" (8.9cm)觸摸屏，具有少至兩 個(gè)拋物面反射器84和光源38的設(shè)計(jì)將邊框?qū)挾葟?mm減小至改進(jìn)很 多的2mm。
如圖24所示，又一種解決方案是設(shè)計(jì)一種并入一個(gè)或多個(gè)透鏡的 透射體30，使單個(gè)拋物面反射器81能夠被設(shè)計(jì)為具有較大的焦距，從 而具有較小的突出的曲率。作為示例，圖24示出了由注模的塑料材料 形成的透射體30，其中在光源38與拋物面反射器81之間的光路上具有 由空氣(即較低折射率介質(zhì))組成的會(huì)聚透鏡85。在本示例中，光源 38發(fā)射高度發(fā)散的光束86，光束86被透鏡85部分會(huì)聚，形成光源的虛 像87，虛像87比光源本身更遠(yuǎn)離拋物面反射器81，有效地模擬了較大 的整體設(shè)備。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，兩個(gè)或更多透鏡的組合(如 發(fā)散透鏡之后接著是具有光束擴(kuò)展器配置的會(huì)聚透鏡)也可以用于該 目的。
另一種解決方案是設(shè)計(jì)一種透射體，通過(guò)在透射元件內(nèi)實(shí)現(xiàn)信號(hào) 的"雙程"傳播路徑來(lái)增大光源與拋物面反射器之間的距離。如圖25 (平面圖)和圖26 (側(cè)視圖)所示， 一種可能的配置是模塑一種具有 錐形部分88的透射體30，錐形部分88允許來(lái)自光源38的信號(hào)光35進(jìn)入透射元件33并在遇到拋物面反射器81之前從金屬化表面89反射出。如 圖27 (側(cè)視圖)所示，另一種可能配置是通過(guò)拋物面反射器81的一個(gè) 表面90發(fā)射信號(hào)光35。將認(rèn)識(shí)到，僅當(dāng)表面90不需要金屬化時(shí)(即僅 當(dāng)拋物面反射器81由全內(nèi)反射操作時(shí))，這種特定方案才是可能的。還 將認(rèn)識(shí)到，光源簡(jiǎn)單地位于拋物面反射器附近的開(kāi)槽中并面對(duì)金屬化 表面89的雙程配置是較為不利的，這是由于光源將位于光路中，導(dǎo)致 陰影效應(yīng)。
將認(rèn)識(shí)到，用于減小邊框?qū)挾鹊脑S多這些方法同樣適用于如圖20 和21所示而組裝的合成透射體，以及使用橢圓透鏡(例如圖6A中所示) 代替拋物面反射器來(lái)執(zhí)行準(zhǔn)直的透射體。對(duì)圖6A的觀察表明盡管橢 圓透鏡表面61向內(nèi)彎曲而不是向外，邊框仍將需要足夠?qū)?，使得透鏡 不干擾觸摸輸入?yún)^(qū)域。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)而考慮邊框?qū)挾?。返回參照?qǐng)D18A、 18B和18C，顯而易見(jiàn) 地，出射面67的高度(例如0.7mm)直接轉(zhuǎn)換為邊框高度。在一些設(shè) 備應(yīng)用中，這是可接受的，而對(duì)于其他設(shè)備，需要具有實(shí)質(zhì)上與觸摸 表面齊平的邊框。對(duì)于這種"零邊框高度"要求，圖7A和7B所示的配 置可以是有利的，其中在平面波導(dǎo)91中引導(dǎo)實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面信號(hào)45。
如前所述，觸摸物體將來(lái)自平面波導(dǎo)的大量信號(hào)向外耦合，這是可以 用于感測(cè)觸摸物體的效應(yīng)。在這種觸摸輸入設(shè)備中，基于被稱為"受 抑全內(nèi)反射(FTIR)"的效應(yīng)，觸摸物體減小了在平面波導(dǎo)91內(nèi)傳播 的信號(hào)量，例如圖12和13所示的光檢查裝置55可以檢測(cè)到這種減小。 在例如US 6,972,753、 US 2008/0006766和US 2008/0088593中公開(kāi)了依 賴于FTIR的觸摸輸入設(shè)備。基于FTIR的觸摸輸入設(shè)備的潛在問(wèn)題在 于，平面波導(dǎo)表面上的污垢或油漬(例如來(lái)自手指)也可能將信號(hào)光 向外耦合，干擾觸摸檢測(cè)。如圖28 (側(cè)視圖)所示， 一種用于減輕該 問(wèn)題的裝置是引入根據(jù)電阻性觸摸輸入設(shè)備公知的修改。具體地，引 入通過(guò)分隔物94與平面波導(dǎo)分離的柔性片93，使得僅當(dāng)觸摸物體將柔 性片45推至平面波導(dǎo)上時(shí)，平面信號(hào)45才被向外耦合。不論該柔性片 是否存在，使平面信號(hào)45位于平面波導(dǎo)91內(nèi)而不是自由空間內(nèi)的優(yōu)點(diǎn) 在于，可以將本發(fā)明的原理應(yīng)用于柔性顯示器，以及曲面顯示器(例
40如CRT)，同時(shí)避免視差。
上述討論已經(jīng)描述了能夠?qū)?lái)自點(diǎn)狀光源的光轉(zhuǎn)換為實(shí)質(zhì)上平
面形式的光面/片的光學(xué)元件。在備選實(shí)施例中，如圖28A至28D所示， 可以使用CCFL形式的擴(kuò)展光源114來(lái)取代點(diǎn)狀光源38作為信號(hào)光的 源。在本實(shí)施例中，透射體140包括透射元件33和重定向元件42，重定 向元件42包括兩個(gè)反射面141和142。不需要準(zhǔn)直元件來(lái)產(chǎn)生實(shí)質(zhì)上準(zhǔn) 直的平面信號(hào)45,這是由于通過(guò)擴(kuò)展光源發(fā)射到透射元件中的光112 在透射元件的平面中不發(fā)散。在圖28D所示的備選實(shí)施例中，使用點(diǎn) 狀光源38的陣列來(lái)模擬擴(kuò)展光源。以類似方式，如果信號(hào)光的源是擴(kuò) 展源而不是點(diǎn)狀源，則可以使用具有底座和兩個(gè)反射面的重定向元件 來(lái)代替圖19A、 19B和19C所示的準(zhǔn)直/重定向元件74。使用擴(kuò)展光源的
優(yōu)點(diǎn)是減小邊框?qū)挾龋@是由于去除了準(zhǔn)直元件的曲率。
上述透射體的組件，無(wú)論有沒(méi)有準(zhǔn)直元件，都具有足夠簡(jiǎn)單的設(shè) 計(jì)，容易通過(guò)注模的聚合物材料或容易得到的如平板玻璃之類的材料 來(lái)批量生產(chǎn)。也已經(jīng)描述了在觸摸輸入設(shè)備的構(gòu)造中使用這種組件。 與圖l所示現(xiàn)有技術(shù)的全波導(dǎo)設(shè)備相比，這些觸摸輸入設(shè)備的制造和組 裝相對(duì)便宜，并且更不易受到來(lái)自環(huán)境光的干擾。(i)改進(jìn)的光源至 透射元件33的耦合，取代平面波導(dǎo)分光器18以及(ii)準(zhǔn)直的平面信 號(hào)45中的較大量功率耦合入接收波導(dǎo)14，兩者組合的益處在多元件檢 測(cè)器15處獲得了信噪比的兩個(gè)數(shù)量級(jí)的改進(jìn)。因此，這些觸摸輸入設(shè) 備能夠在更高的環(huán)境光水平(甚至是全日光)下操作。備選地或附加 地，它們可以利用更低的光信號(hào)功率來(lái)操作，從而當(dāng)在移動(dòng)電子設(shè)備 中使用時(shí)節(jié)約電池壽命。
盡管至此已經(jīng)關(guān)于光學(xué)觸摸輸入設(shè)備描述了根據(jù)本發(fā)明的透射 體30和140，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，它們有多種其他用途。在 一個(gè)示例中，明顯可以反轉(zhuǎn)地使用它們，例如，如圖5所示的透射體30 可以在出射面67處接收實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面信號(hào)45，并重定向、聚焦和 透射該信號(hào)至位于光源38位置處的光檢測(cè)器。
另一示例是在顯示器照明領(lǐng)域中，例如從背后照亮透射顯示器或 從正面照亮反射顯示器。為了解釋背光應(yīng)用，傳統(tǒng)上，LCD的背光單元使用布置在顯示器側(cè)部的光源單元。這種背光單元被稱為側(cè)燈類型 背光單元，圖29中所示了其典型示例。該背光單元采用罩在拋物燈反
射器100中的冷陰極熒光燈(CCFL) 99。燈和反射器保持與燈罩101 的適當(dāng)位置。例如，如在美國(guó)專利No. 5，237，641、 5,303,322、 5,914,760、 6,576，887和6，590,625中公開(kāi)的，CCFL 99將光引導(dǎo)至典型為楔形的分 布單元102，分布單元102可以采用各種形式。典型地，分布單元的一 側(cè)可以被圖案化為棱鏡形式的元件103，用于提取光。側(cè)燈類型背光單 元的其他公共組件包括反射板104、 一個(gè)或多個(gè)擴(kuò)散板105、以及一 個(gè)或多個(gè)亮度增強(qiáng)薄膜106 (典型地由棱鏡陣列組成)。背光單元的組 件組合以引導(dǎo)光107通過(guò)LCD顯示器(未示出)。
將認(rèn)識(shí)到，側(cè)燈類型正面照明單元(例如在美國(guó)專利6，295,104和 6,379,017中公開(kāi))與圖29所示的側(cè)燈型背光單元具有許多相似性，除 了分布單元將光"向下"引導(dǎo)至反射顯示器上而不是"向上"引導(dǎo)通 過(guò)透射顯示器。
在許多應(yīng)用中，由于LED的較低成本、較高功率效率、較好的光 色域控制和其他特征，LED被設(shè)計(jì)為照明系統(tǒng)以替代現(xiàn)有的光源。然 而，實(shí)現(xiàn)這種目標(biāo)的挑戰(zhàn)之一在于，LED本質(zhì)上是"點(diǎn)"光源而不是 用于顯示器照明的許多裝置所需的"擴(kuò)展"源(如CCFL)。當(dāng)前的LED 背光可以方便地分為兩個(gè)主要類別，即邊緣照亮和背后照亮。
a. )邊緣照亮如在圖30A中可以看至U，在與圖29所示類似的邊緣 布置中，LED38取代CCFL。 LED邊緣照亮典型地在亞34"顯示器上采 用。
b. )背后照亮見(jiàn)圖30B，間隔的LED 38的陣列被放置在擴(kuò)散板 (未示出)后方，以直接照亮LCD顯示器。背后照亮的LED陣列典型
地在較大的LCD顯示器(如電視)上使用。
將認(rèn)識(shí)到，分布至顯示器的光必須具有正確的顏色，以最大化觀 看者所感知的性能，由于LED背光允許對(duì)色域進(jìn)行更多的控制，它們 日益成為背光單元的優(yōu)選光源。還將認(rèn)識(shí)到，背光單元的作用是從光 源中取得光，并以最大效率將其分布至LCD。最大效率包括在背光 單元自身中的低光損耗、從背光單元發(fā)射的光的高度均勻性、以及所發(fā)射的光具有最適合LCD接受的特性(典型地，更接近于與平面垂直 發(fā)射的光是最有效率的)。光使用中的低效率意味著較低的LCD可用 亮度、較嚴(yán)重的熱問(wèn)題、以及對(duì)于所需亮度的較高功耗。此外，將認(rèn)
識(shí)到，背光單元占到LCD成本的重要部分，并且可以包括熒光或LED 光源、光導(dǎo)板、任何特殊薄膜(如Vikuti⑧亮度增強(qiáng)薄膜)和關(guān)聯(lián)組件 以及與LCD層疊的集成。另外，背光單元使整個(gè)LCD的重量和厚度大 大增加。
根據(jù)上述內(nèi)容，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明的透射體30從 點(diǎn)光源(如LED38)接收光并將其轉(zhuǎn)換為平面光"帶"的能力使其尤 其適合于與需要擴(kuò)展光源的現(xiàn)有技術(shù)的分布元件和關(guān)聯(lián)光學(xué)元件一起 使用。換言之，例如圖31、 32A和32B所示，本發(fā)明適于代替CCFL照 亮的背光單元中的CCFL/燈反射器/燈罩組件。
在相關(guān)實(shí)施例中，如在圖33A和33B中所示，本發(fā)明的透射體30 可以用于照亮兩個(gè)相對(duì)定向的分布元件102。備選地，如圖34A和34B 所示，可以照亮分布元件102的相對(duì)邊緣。在另一實(shí)施例中，如圖35 至37所示，本發(fā)明的透射體30或140的透射元件33可以被巻曲以最小化 透射體30的"足跡"。
將認(rèn)識(shí)到，單一LED38可以與本發(fā)明的透射體30—起使用，或備 選地，如果需要較高勒克司，則可以將多個(gè)LED38組合在一起，如圖 38所示。在圖39所示的備選實(shí)施例中，沿透射元件33的邊緣可以提供 間隔的LED陣列，其中每個(gè)LED 38與準(zhǔn)直/重定向元件40/42相對(duì)應(yīng)。 從圖28D將認(rèn)識(shí)到，在緊密間隔的LED的陣列的限制下，也可以使用 不具有準(zhǔn)直元件的透射體140。如之前關(guān)于圖23所討論的，如果邊框?qū)?度是一個(gè)考慮因素，則這些實(shí)施例也是有利的。
在另外的實(shí)施例中，如圖40A (或圖8)所示與透射體30—起使用 的雙軸分布元件102可以用于照亮顯示器。雙軸分布元件102也可以與 圖41A和41B所示的實(shí)施例一起使用。
在相關(guān)方面，將認(rèn)識(shí)到，當(dāng)與本發(fā)明的透射體30光耦合時(shí)，分布 元件102的光輸出可以被配置為具有均勻或預(yù)定的強(qiáng)度特性。此外，本 領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，LED光源38可以是白光，或如RBG之類可以在分布元件102中"混合"的多種顏色。還將認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明的裝置可
以在LCD顯示器的1、 2、 3或4條邊上。
盡管本發(fā)明的裝置可以用于取代用于LCD的傳統(tǒng)背光單元中的 熒光管/反射器盒，但是將認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明不限于LCD背光。與現(xiàn)有技 術(shù)相比，本發(fā)明提供了多個(gè)優(yōu)點(diǎn)，例如在LCD背部使用比直接LED照 亮相對(duì)較少的高功率LED、或在背光單元的側(cè)面使用LED陣列?？梢?理解，這將節(jié)省成本，并且通過(guò)合適的設(shè)計(jì)產(chǎn)生對(duì)顯示器的更均勻照 殼。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，由于從透射體30發(fā)出的光45是平面形 式的實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的，因此它將以準(zhǔn)直的形式進(jìn)入背光系統(tǒng)的分布單元 102。相應(yīng)地，從分布單元102發(fā)出的光也可以是實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的(取決 于圖案化的元件103的結(jié)構(gòu))，其效果將導(dǎo)致用戶相對(duì)較小的"視角" (例如5。)。在特定情況下，這可以是有利的屬性一一例如可以省去 一個(gè)或多個(gè)亮度增強(qiáng)薄膜106，從而降低成本。然而，如果對(duì)于特定應(yīng) 用認(rèn)為其不利，則可以使用擴(kuò)散板105或類似物將準(zhǔn)直的光在某種程度 上隨機(jī)化。例如，除了位于分布元件102上的擴(kuò)散板105之外，可以在 透射體30與分布元件102之間放置另一擴(kuò)散板105。在另一示例中，可 以使透射體的出射面粗糙以擴(kuò)散光。
在本發(fā)明的又一方面中，提供了一種能夠分布光以用于顯示器照 明和觸摸檢測(cè)的透射體。圖42至45示意了能夠分布光以用于顯示器背 后照明和觸摸檢測(cè)的透射體的各個(gè)實(shí)施例，而圖46至49示意了能夠分 布光以用于顯示器正面照明和觸摸檢測(cè)的透射體的各個(gè)實(shí)施例。
根據(jù)圖42所示的實(shí)施例，提供了一種用于組合的背后照明和觸摸 檢測(cè)的透射體IIO，包括楔形的分布單元102和從擴(kuò)展光源114 (如 CCFL或LED陣列)接受光112的重定向單元42。光的第一部分116 (在 多數(shù)情況下為主要部分)被分布單元102引導(dǎo)通過(guò)透射顯示器118，如 在如圖29所示的傳統(tǒng)背后照明系統(tǒng)中。光的其余部分120被元件42重定 向至顯示器118前方，用于觸摸輸入目的。
圖43示出了備選的組合的背后照明/觸摸檢測(cè)實(shí)施例，其中透射體 110包括實(shí)質(zhì)上平面的透射元件33和從擴(kuò)展光源114接受光的重定向單元42。在這種情況下，重定向單元將光的第一部分(在多數(shù)情況下為
主要部分)引導(dǎo)入楔形的分布單元102，分布單元102將其分布通過(guò)透 射顯示器118 (如傳統(tǒng)背光中一樣)，光的第二部分120被重定向至顯示 器118前方，用于觸摸輸入目的。
在圖42和43所示的實(shí)施例中，透射體110確實(shí)不需要具有準(zhǔn)直單 元，這是由于光源114是擴(kuò)展光源而不是點(diǎn)光源。此外，使用相同的光 用于顯示器照明和觸摸檢測(cè)，使得觸摸檢測(cè)光將為可見(jiàn)光。如果這不 可接受，則一些變化可能是合適的。例如，如果擴(kuò)展光源114具有擴(kuò)展 至進(jìn)紅外的較寬的發(fā)射光譜，則可以在重定向元件42的合適部分上放 置紅外帶通濾波器122。備選地，如果擴(kuò)展光源是LED陣列，則可以在 可見(jiàn)LED之間散布一個(gè)或多個(gè)進(jìn)紅外LED，并使用紅外帶通濾波器122 從觸摸檢測(cè)光中去除可見(jiàn)光。當(dāng)然，如果透射體110具有準(zhǔn)直元件，如 與紅外帶通濾波器122相關(guān)聯(lián)的橢圓透鏡表面，則在可見(jiàn)LED之間可能 僅需要一個(gè)(合適放置的)紅外LED。
圖44示出了另一組合的背后照明/觸摸檢測(cè)的實(shí)施例，這一次具有 優(yōu)選由較低折射率覆層124分隔開(kāi)的合成的分布元件102和透射體30。 在這種情況下，分布元件102將來(lái)自擴(kuò)展光源114的光分布通過(guò)透射顯 示器118 (如傳統(tǒng)背光中一樣)，透射體30將來(lái)自點(diǎn)光源38的光轉(zhuǎn)換為 以上關(guān)于圖3至5所述的實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面光信號(hào)45。優(yōu)選地，存在較 低折射率覆層124,以防止來(lái)自擴(kuò)展光源114的光(典型地為可見(jiàn)光) 與來(lái)自點(diǎn)光源38的光(典型地為紅外光)混合。該覆層可以例如是涂 覆在透射體30或分布元件102上的可固化聚合物層。備選地，該覆層可 以簡(jiǎn)單地是空氣間隙。
圖45所示的實(shí)施例與圖44所示實(shí)施例的區(qū)別在于，分布板102與 擴(kuò)展光源114的方向是反轉(zhuǎn)的。
圖46至49示出了組合的正面照明/觸摸檢測(cè)裝置的各個(gè)實(shí)施例，在 許多方面，組合的正面照明/觸摸檢測(cè)裝置與圖42至45所示的組合的背 后照明/觸摸檢測(cè)裝置類似，除了光分布單元102將光125 "向下"引導(dǎo) 至反射顯示器126而不是"向上"引導(dǎo)通過(guò)透射顯示器。根據(jù)光分布元 件102的準(zhǔn)確形狀，可能需要添加透明片128作為觸摸輸入的平坦表面。在組合的背后照明/觸摸檢測(cè)裝置中，也可以存在類似的透明片，以保護(hù)透射顯示器。
圖50示出了組合的背后照明/觸摸檢測(cè)裝置的又一實(shí)施例，這一次
是具有"背后照明"類型(見(jiàn)圖30B)，具有可見(jiàn)LED (例如"白色"LED或RGB彩色LED) 130的陣列。用于觸摸檢測(cè)的光由以上關(guān)于圖3至5所述的透射體30和點(diǎn)光源38提供。由應(yīng)當(dāng)具有比透射元件更低折射率的覆層124將背后照明LED 130與透射體30的透射元件33分離，使得來(lái)自點(diǎn)光源38的光被限制在其中。
對(duì)于圖42至50中示出的每個(gè)實(shí)施例，將認(rèn)識(shí)到，可以根據(jù)需要添加傳統(tǒng)的背后照明或正面照明系統(tǒng)的其他部件，如提取元件、擴(kuò)散板和亮度增強(qiáng)薄膜。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，在一些實(shí)施例中，如果提供了產(chǎn)生準(zhǔn)直的信號(hào)的信號(hào)源，則可以不需要準(zhǔn)直元件。在這種實(shí)施例中，透射體仍將接收光信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行透射作為實(shí)質(zhì)上平面的準(zhǔn)直的光信號(hào)。例如，圖44、45、48和49中的點(diǎn)光源38可以由另一擴(kuò)展光源114來(lái)代替。
盡管己參照具體實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，可以以許多其他形式來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種用于輸入設(shè)備的透射體，所述透射體包括準(zhǔn)直元件，適于對(duì)光信號(hào)進(jìn)行實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直；以及重定向元件，適于實(shí)質(zhì)上重定向光信號(hào)，其中，所述元件被布置為接收實(shí)質(zhì)上平面光信號(hào)，并對(duì)所述光信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)直和重定向，以產(chǎn)生實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面信號(hào)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的透射體，其中，所述元件被布置為接收在第一平面中傳播的實(shí)質(zhì)上平面光信號(hào)，并將所述光信號(hào)作為實(shí)質(zhì)上 準(zhǔn)直的平面信號(hào)重定向至與所述第一平面不同的第二平面。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的透射體，其中，所述第一和所述第二平 面實(shí)質(zhì)上平行。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的透射體，其中，將所述實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直 的平面信號(hào)重定向至與所述第一平面實(shí)質(zhì)上平行并間隔開(kāi)的一個(gè)或多 個(gè)平面。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的透射體，其中，向所述接收 的光信號(hào)的源重定向所述實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面信號(hào)。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的透射體，其中，所述透射體 由單片塑料材料形成，所述塑料材料對(duì)光譜的紅外或可見(jiàn)區(qū)域的光實(shí) 質(zhì)上透明，并且可選地對(duì)環(huán)境可見(jiàn)光不透明。
7. —種透射體，包括(a) 透射元件，適于接收、限制和透射平面形式的光信號(hào)；以及(b) 準(zhǔn)直和重定向元件，適于對(duì)光信號(hào)進(jìn)行實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直和重定向；其中，所述元件被布置為從光源接收光信號(hào)，并對(duì)所述光信號(hào)進(jìn) 行透射、準(zhǔn)直和重定向，以產(chǎn)生實(shí)質(zhì)上平面形式的實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的信號(hào)。
8. —種透射體，包括(a) 透射元件，適于接收、限制和透射平面形式的光信號(hào)；(b) 準(zhǔn)直元件，適于對(duì)光信號(hào)進(jìn)行實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直；以及(c) 重定向元件，適于重定向光信號(hào)，其中，所述元件被布置為從光源接收光信號(hào)，并對(duì)所述光信號(hào)進(jìn) 行透射、準(zhǔn)直和重定向，以產(chǎn)生實(shí)質(zhì)上平面形式的實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的信號(hào)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的透射體，其中，所述重定向元件適 于將所述實(shí)質(zhì)上平面形式的實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的信號(hào)重定向至與所述透射元 件集成的平面波導(dǎo)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的透射體，其中，所述透射元件是柔性的。
11. 根據(jù)權(quán)利要求7至9中任一項(xiàng)所述的透射體，其中，所述透 射元件實(shí)質(zhì)上是平面的。
12. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的透射體，其中，將所述實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的 平面信號(hào)重定向至與所述透射元件實(shí)質(zhì)上共面的平面。
13. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的透射體，其中，將所述實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的 平面信號(hào)重定向至與所述透射元件實(shí)質(zhì)上平行并間隔開(kāi)的一個(gè)或多個(gè) 平面
14. 根據(jù)權(quán)利要求7至13中任一項(xiàng)所述的透射體，其中，將所述實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面信號(hào)重定向返回所述光源。
15. 根據(jù)權(quán)利要求7至14中任一項(xiàng)所述的透射體，其中，所述透射體包括多個(gè)準(zhǔn)直元件和重定向元件，適于從單一光源產(chǎn)生多個(gè)實(shí)質(zhì) 上平面形式的實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的信號(hào)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求7至15中任一項(xiàng)所述的透射體，其中，所述準(zhǔn) 直元件和/或所述重定向元件具有反射鏡或透鏡的形式。
17. 根據(jù)權(quán)利要求7至16中任一項(xiàng)所述的透射體，其中，所述光 源是點(diǎn)光源。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的透射體，其中，所述點(diǎn)光源提供發(fā)散 的光信號(hào)。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的透射體，其中，所述準(zhǔn)直元件包括一 個(gè)或多個(gè)實(shí)質(zhì)上拋物面反射器或一個(gè)或多個(gè)實(shí)質(zhì)上橢圓透鏡。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的透射體，其中，所述一個(gè)或多個(gè)實(shí)質(zhì) 上拋物面反射器中的每一個(gè)被形成和放置為使其焦點(diǎn)與所述點(diǎn)光源實(shí) 質(zhì)上重合。
21. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的透射體，其中，所述一個(gè)或多個(gè)實(shí)質(zhì) 上橢圓透鏡中的每一個(gè)被形成和放置為使得所述透鏡的焦點(diǎn)與所述點(diǎn) 光源實(shí)質(zhì)上重合。
22. 根據(jù)權(quán)利要求7至21中任一項(xiàng)所述的透射體，其中，所述準(zhǔn)直元件和所述重定向元件在光學(xué)上均位于所述透射元件的下游。
23. 根據(jù)權(quán)利要求7至22中任一項(xiàng)所述的透射體，其中，所述透射體被形成為a. )單體，包括所有三個(gè)所述準(zhǔn)直、重定向和透射元件，b. )成對(duì)體，其中所述體之一包括所述準(zhǔn)直、重定向和透射元件 中的任意兩個(gè)，而所述體中另一個(gè)包括剩余元件，或者c. )三元體，每個(gè)所述體包括所述準(zhǔn)直、重定向和透射元件之一。
24. 根據(jù)權(quán)利要求11至23中任一項(xiàng)所述的透射體，還包括第 二準(zhǔn)直元件，用于沿與所述透射元件的平面垂直的方向?qū)λ鰧?shí)質(zhì)上 準(zhǔn)直的平面信號(hào)進(jìn)行實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的透射體，其中，所述第二準(zhǔn)直元件是 透鏡。
26. 根據(jù)權(quán)利要求7至25中任一項(xiàng)所述的透射體，其中，僅重定 向所述實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面信號(hào)的一部分。
27. 根據(jù)權(quán)利要求7至26中任一項(xiàng)所述的透射體，適于從不止一 個(gè)光源接收光信號(hào)，所述透射體包括 一對(duì)準(zhǔn)直元件和一對(duì)重定向元 件，用于提供相應(yīng)的一對(duì)實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面信號(hào)。
28. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的透射體，其中，所述一對(duì)實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面信號(hào)沿實(shí)質(zhì)上垂直的方向傳播。
29. 根據(jù)權(quán)利要求27或28所述的透射體，其中，所述一對(duì)實(shí)質(zhì) 上準(zhǔn)直的平面信號(hào)沿互相間隔開(kāi)的實(shí)質(zhì)上平行的平面?zhèn)鞑ァ?br>
30. 根據(jù)權(quán)利要求27或28所述的透射體，其中，所述一對(duì)實(shí)質(zhì) 上準(zhǔn)直的平面信號(hào)共面。
31. 根據(jù)權(quán)利要求7至25中任一項(xiàng)所述的透射體，適于從單一光 源接收光信號(hào)，所述透射體包括 一對(duì)準(zhǔn)直元件和一對(duì)重定向元件， 用于提供相應(yīng)的一對(duì)實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面信號(hào)。
32. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的透射體，其中，所述一對(duì)實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面信號(hào)沿實(shí)質(zhì)上垂直的方向傳播。
33. 根據(jù)權(quán)利要求31或32所述的透射體，其中，所述一對(duì)實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面信號(hào)沿互相間隔開(kāi)的實(shí)質(zhì)上平行的平面?zhèn)鞑ァ?br>
34. 根據(jù)權(quán)利要求31或32所述的透射體，其中，所述一對(duì)實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面信號(hào)共面。
35. 根據(jù)權(quán)利要求7至34中任一項(xiàng)所述的透射體，還包括位于所 述實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面信號(hào)和所述透射元件之間的顯示器。
36. 根據(jù)權(quán)利要求7至34中任一項(xiàng)所述的透射體，還包括位于所 述透射元件的與所述實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面信號(hào)相對(duì)的一側(cè)上的顯示器。
37. 根據(jù)權(quán)利要求7至34中任一項(xiàng)所述的透射體，還包括顯示器， 其中，所述顯示器包括用作所述透射元件的平面部分。
38. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的透射體，其中，所述透射 體由單片塑料材料形成，所述塑料材料對(duì)光譜的紅外或可見(jiàn)區(qū)域的光 實(shí)質(zhì)上透明，并且可選地對(duì)環(huán)境可見(jiàn)光不透明。
39. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的透射體，其中，所述單片塑料材料是 通過(guò)注模而形成的。
40. 根據(jù)權(quán)利要求7至37中任一項(xiàng)所述的透射體，其中，所述準(zhǔn) 直元件和所述重定向元件由單片塑料材料形成，所述塑料材料對(duì)光譜 的紅外或可見(jiàn)區(qū)域的光實(shí)質(zhì)上透明，并且可選地對(duì)環(huán)境可見(jiàn)光不透明。
41. 根據(jù)權(quán)利要求40所述的透射體，其中，所述單片塑料材料是 通過(guò)注模而形成的。
42. 根據(jù)權(quán)利要求40或41所述的透射體，其中，所述透射元件是由玻璃形成的。
43. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的透射體，還包括至少一 個(gè)光檢測(cè)元件，適于接收所述實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面信號(hào)的至少一部分以 檢測(cè)輸入。
44. 根據(jù)權(quán)利要求43所述的透射體，其中，所述至少一個(gè)光檢測(cè) 元件包括與至少一個(gè)光檢測(cè)器進(jìn)行光通信的至少一個(gè)光波導(dǎo)。
45. —種用于輸入設(shè)備并用于照亮顯示器的組件，所述組件包括根據(jù)權(quán)利要求7至44中任一項(xiàng)所述的透射體，用于向所述輸入設(shè)備提供光信號(hào)；以及分布元件，與所述透射元件相鄰，用于接收來(lái)自光源 的光并將所述光分布至所述顯示器，從而照亮所述顯示器。
46. —種用于輸入設(shè)備并用于照亮顯示器的組件，所述組件包括透射體，所述透射體包括透射元件，所述透射元件適于從光源接收光 信號(hào)并限制和透射實(shí)質(zhì)上平面形式的所述光信號(hào)至準(zhǔn)直和重定向元 件，所述準(zhǔn)直和重定向元件適于對(duì)所述實(shí)質(zhì)上平面光信號(hào)進(jìn)行實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直和重定向，以向所述輸入設(shè)備提供所述信號(hào)；以及分布元件，與 所述透射元件相鄰，用于接收來(lái)自光源的光并將所述光分布至所述顯 示器，從而照亮所述顯示器。
47. 根據(jù)權(quán)利要求45或46所述的組件，還包括布置在所述透射 元件和所述分布元件之間的覆層，用于減少?gòu)乃龇植荚孤┻M(jìn)入 所述透射元件的所述光，并減少?gòu)乃鐾干湓孤┻M(jìn)入所述分布元 件的所述光信號(hào)。
48. 根據(jù)權(quán)利要求45至47中任一項(xiàng)所述的組件，其中，所述分 布元件被放置為使得用于向所述分布元件提供所述光的所述光源和用 于向所述透射元件提供所述光信號(hào)的所述光源被放置在所述透射元件 的同一側(cè)。
49. 根據(jù)權(quán)利要求45至47中任一項(xiàng)所述的組件，其中，所述分 布元件被放置為使得用于向所述分布元件提供所述光的所述光源和用 于向所述透射元件提供所述光信號(hào)的所述光源被放置在所述透射元件 的相對(duì)側(cè)。
50. 根據(jù)權(quán)利要求45至49中任一項(xiàng)所述的組件，其中，所述光 信號(hào)包括來(lái)自光譜的紅外區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)預(yù)定波長(zhǎng)，并且所述光包 括來(lái)自光譜的可見(jiàn)區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)預(yù)定波長(zhǎng)。
51. 根據(jù)權(quán)利要求45至49中任一項(xiàng)所述的組件，其中，所述光 信號(hào)和所述光分別包括來(lái)自光譜的可見(jiàn)區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)預(yù)定波長(zhǎng)。
52. 根據(jù)權(quán)利要求45至51中任一項(xiàng)所述的組件，其中，所述顯 示器被放置在所述透射元件上方。
53. 根據(jù)權(quán)利要求45至51中任一項(xiàng)所述的組件，其中，所述顯示器被放置在所述透射元件下方。
54. 根據(jù)權(quán)利要求45至53中任一項(xiàng)所述的組件，其中，用于提 供所述光的所述光源是冷陰極熒光燈或LED陣列，并且用于提供所述 光信號(hào)的所述光源是LED或LED組。
55. —種用于輸入設(shè)備并用于照亮顯示器的組件，所述組件包括 根據(jù)權(quán)利要求7至44中任一項(xiàng)所述的透射體；以及用于產(chǎn)生光的一個(gè) 或多個(gè)光源，所述光源位于所述透射元件下方，從而通過(guò)所述透射元 件照亮所述顯示器。
56. —種用于輸入設(shè)備并用于照亮顯示器的組件，所述組件包括 透射體，所述透射體包括透射元件，所述透射元件適于從光源接收光 信號(hào)并限制和透射實(shí)質(zhì)上平面形式的所述光信號(hào)至準(zhǔn)直和重定向元 件，所述準(zhǔn)直和重定向元件適于對(duì)所述實(shí)質(zhì)上平面光信號(hào)進(jìn)行實(shí)質(zhì)上 準(zhǔn)直和重定向；以及用于產(chǎn)生光的一個(gè)或多個(gè)光源，所述光源位于所 述透射元件下方，從而通過(guò)所述透射元件照亮所述顯示器。
57. 根據(jù)權(quán)利要求55或56所述的組件，還包括布置在所述一 個(gè)或多個(gè)光源與所述透射元件之間的覆層，用于減少?gòu)乃鐾干湓?泄漏進(jìn)入所述一個(gè)或多個(gè)光源的光，或用于減少所述透射元件中的所 述光信號(hào)與所述一個(gè)或多個(gè)光源之間的相互作用。
58. 根據(jù)權(quán)利要求55至57中任一項(xiàng)所述的組件，其中，所述一 個(gè)或多個(gè)光源是LED。
59. 根據(jù)權(quán)利要求58所述的組件，其中，所述LED產(chǎn)生來(lái)自光 譜的可見(jiàn)區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)預(yù)定波長(zhǎng)。
60. 根據(jù)權(quán)利要求55至59中任一項(xiàng)所述的組件，其中，所述顯 示器被放置在所述透射元件上方。
61. —種用于產(chǎn)生用于輸入設(shè)備的信號(hào)并用于照亮顯示器的方 法，所述方法包括以下步驟從光源提供光信號(hào)；接收、限制和透射平面形式的所述光信號(hào)； 對(duì)所述光信號(hào)進(jìn)行實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直；重定向所述實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的光信號(hào)用于所述輸入設(shè)備；從光源提供光；以及接收所述光并將所述光分布至所述顯示器，從而照亮所述顯示器。
62. —種用于產(chǎn)生用于輸入設(shè)備的信號(hào)并用于照亮顯示器的方法，所述方法包括以下步驟將根據(jù)權(quán)利要求1至44中任一項(xiàng)所述的透射體與用于向所述輸入 設(shè)備提供光信號(hào)的光源光耦合；將分布元件與所述透射體耦合；以及將所述分布元件與用于提供光的光源光耦合，以照亮所述顯示器。
63. —種用于產(chǎn)生用于輸入設(shè)備的信號(hào)并用于照亮顯示器的方法，所述方法包括以下步驟 從光源提供光信號(hào)；接收、限制和透射平面形式的所述光信號(hào)； 對(duì)所述光信號(hào)進(jìn)行實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直；重定向所述實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的光信號(hào)用于所述輸入設(shè)備； 從一個(gè)或多個(gè)光源提供光；以及 將所述光分布至所述顯示器，從而照亮所述顯示器。
64. —種用于輸入設(shè)備的信號(hào)產(chǎn)生設(shè)備，所述設(shè)備包括 光源，用于提供光信號(hào)；以及透射體，包括(a) 透射元件，適于接收、限制和透射平面形式的所述光信號(hào)；(b) 準(zhǔn)直元件，適于對(duì)所述光信號(hào)進(jìn)行實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直；以及(c) 重定向元件，適于重定向所述光信號(hào)，其中，所述元件被布置為接收所述光信號(hào)，并對(duì)所述光信號(hào)進(jìn)行 透射、準(zhǔn)直和重定向，以產(chǎn)生實(shí)質(zhì)上平面形式的實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的信號(hào)。
65. —種輸入設(shè)備，包括 光源，用于提供光信號(hào)；以及(a) 透射元件，適于接收、限制和透射平面形式的光信號(hào)；(b) 準(zhǔn)直元件，適于對(duì)所述光信號(hào)進(jìn)行實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直；以及(c) 重定向元件，適于重定向所述光信號(hào)，其中，所述元件被布置為接收所述光信號(hào)，并對(duì)所述光信號(hào)進(jìn)行透射、準(zhǔn)直和重定向，以產(chǎn)生實(shí)質(zhì)上平面形式的實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的信號(hào)，所述實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面信號(hào)被引導(dǎo)至至少一個(gè)光檢測(cè)元件以檢測(cè)輸入。
66. —種用于產(chǎn)生實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面形式的光信號(hào)的方法，所述 方法包括以下步驟從光源提供光信號(hào)；接收、限制和透射平面形式的光信號(hào)； 對(duì)所述光信號(hào)進(jìn)行實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直；以及 重定向所述光信號(hào)。
67. 根據(jù)權(quán)利要求66所述的方法，其中，實(shí)質(zhì)上平面透射元件限 制和透射所述平面形式的所述光信號(hào)，準(zhǔn)直元件對(duì)平面形式的所述光 信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)直，以及重定向元件對(duì)所述實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面信號(hào)進(jìn)行重 定向。
68. 根據(jù)權(quán)利要求67所述的方法，其中，所述透射元件、準(zhǔn)直元 件和重定向元件限定了透射體。
69. 根據(jù)權(quán)利要求66至68中任一項(xiàng)所述的方法，還包括以下步 驟將所述實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面信號(hào)重定向至與所述透射元件實(shí)質(zhì)上平 行的平面。
70. 根據(jù)權(quán)利要求66至69中任一項(xiàng)所述的方法，還包括以下步 驟將所述實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面信號(hào)重定向至與所述透射元件實(shí)質(zhì)上平 行并間隔開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)平面。
71. 根據(jù)權(quán)利要求66至70中任一項(xiàng)所述的方法，還包括以下步 驟將所述實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面信號(hào)重定向返回所述光源。
72. 根據(jù)權(quán)利要求66至71中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述光 源是提供發(fā)散光信號(hào)的點(diǎn)光源，所述準(zhǔn)直元件包括一個(gè)或多個(gè)實(shí)質(zhì)上 拋物面反射器，或一個(gè)或多個(gè)實(shí)質(zhì)上橢圓透鏡。
73. 根據(jù)權(quán)利要求72所述的方法，其中，所述一個(gè)或多個(gè)實(shí)質(zhì)上 拋物面反射器中的每一個(gè)被形成和放置為使其焦點(diǎn)與所述點(diǎn)光源實(shí)質(zhì) 上重合。
74. 根據(jù)權(quán)利要求72所述的方法，其中，所述一個(gè)或多個(gè)實(shí)質(zhì)上橢圓透鏡中的每一個(gè)被形成和放置為使所述透鏡的焦點(diǎn)與所述點(diǎn)光源 實(shí)質(zhì)上重合。
75. 根據(jù)權(quán)利要求66至74中任一項(xiàng)所述的方法，還包括以下步驟提供一對(duì)光源和相應(yīng)成對(duì)的準(zhǔn)直元件和重定向元件，以提供沿實(shí)質(zhì)上垂直的方向傳播的一對(duì)實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面信號(hào)。
76. 根據(jù)權(quán)利要求66至74中任一項(xiàng)所述的方法，還包括以下步 驟提供單一光源和成對(duì)的準(zhǔn)直元件和重定向元件，以提供沿實(shí)質(zhì)上 垂直的方向傳播的一對(duì)實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面信號(hào)。
77. —種用于照亮顯示器的組件，所述組件包括透射體，所述透射體包括透射元件，所述透射元件適于接收、限 制和透射實(shí)質(zhì)上平面形式的光至準(zhǔn)直和重定向元件，所述準(zhǔn)直和重定向元件適于對(duì)所述實(shí)質(zhì)上平面光進(jìn)行實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直和重定向；以及分布元件，適于接收所述實(shí)質(zhì)上平面的準(zhǔn)直的光，并將所述實(shí)質(zhì) 上平面的準(zhǔn)直的光分布至所述顯示器，從而照亮所述顯示器。
78. —種用于照亮顯示器的組件，所述組件包括 根據(jù)權(quán)利要求1至44中任一項(xiàng)所述的透射體，光耦合至分布元件，所述分布元件適于將所述實(shí)質(zhì)上平面的準(zhǔn)直的光分布至所述顯示器， 從而照亮所述顯示器。
79. —種用于照亮顯示器的方法，所述方法包括以下步驟 從光源提供光-,接收、限制和透射實(shí)質(zhì)上平面形式的所述光； 對(duì)所述光進(jìn)行實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直和重定向；以及將所述實(shí)質(zhì)上平面的準(zhǔn)直的光分布至所述顯示器，從而照亮所述顯示器o
80. —種使用來(lái)自光源的光來(lái)照亮顯示器的方法，所述方法包括以下步驟將所述光源與根據(jù)權(quán)利要求1至44中任一項(xiàng)所述的透射體光耦 合；以及將所述透射體與分布元件光耦合，所述分布元件用于將所述實(shí)質(zhì) 上平面的準(zhǔn)直的光分布至所述顯示器，從而照亮所述顯示器。
81. 根據(jù)權(quán)利要求77或78所述的組件或根據(jù)權(quán)利要求79或80 所述的方法，其中，所述光是從點(diǎn)光源提供的。
82. 根據(jù)權(quán)利要求81所述的組件或根據(jù)權(quán)利要求81所述的方法， 其中，所述點(diǎn)光源是LED。
83. —種用于輸入設(shè)備并用于照亮顯示器的透射體，所述透射體 包括透射和分布元件，適于接收、限制和透射實(shí)質(zhì)上平面形式的光信 號(hào)的第一部分至重定向元件，所述重定向元件適于重定向所述實(shí)質(zhì)上 平面光信號(hào)用于所述輸入設(shè)備，其中，所述透射和分布元件同時(shí)將所述光信號(hào)的第二部分分布至 所述顯示器，從而照亮所述顯示器。
84. 根據(jù)權(quán)利要求83所述的透射體，其中，所述顯示器被放置在 所述透射和分布元件上方。
85. 根據(jù)權(quán)利要求83所述的透射體，其中，所述顯示器被放置在 所述透射和分布元件下方。
86. 根據(jù)權(quán)利要求85所述的透射體，還包括位于所述透射和分布 元件上方、對(duì)所述光信號(hào)透明的觸摸表面。
87. —種用于輸入設(shè)備并用于照亮顯示器的組件，所述組件包括 透射元件，適于接收、限制和透射實(shí)質(zhì)上平面形式的光至重定向元件，所述重定向元件適于重定向所述實(shí)質(zhì)上平面光的第一部分用于 所述輸入設(shè)備，并重定向所述實(shí)質(zhì)上平面光的第二部分，以同時(shí)將所 述光提供給用于照亮所述顯示器的分布元件。
88. 根據(jù)權(quán)利要求87所述的組件，其中，所述顯示器和所述分布 元件被放置在所述透射元件上方。
89. 根據(jù)權(quán)利要求87所述的組件，其中，所述顯示器被放置在所 述透射元件下方而所述分布元件被放置在所述透射元件上方。
90. 根據(jù)權(quán)利要求89所述的組件，還包括位于所述分布元件上 方、對(duì)所述光透明的觸摸表面。
91. 根據(jù)權(quán)利要求83至86中任一項(xiàng)所述的透射體，或根據(jù)權(quán)利 要求87至91中任一項(xiàng)所述的組件，其中，所述光由冷陰極熒光燈或LED陣列提供。
92. —種用于產(chǎn)生用于輸入設(shè)備的信號(hào)并用于照亮顯示器的方法，所述方法包括以下步驟 從光源提供光；接收、限制和透射實(shí)質(zhì)上平面形式的所述光；重定向所述實(shí)質(zhì)上平面光的第一部分用于所述輸入設(shè)備，同時(shí)將 所述實(shí)質(zhì)上平面光的第二部分分布至所述顯示器，從而照亮所述顯示 器。
93.—種用于產(chǎn)生用于輸入設(shè)備的信號(hào)并用于照亮顯示器的方法，所述方法包括以下步驟 從光源提供光；接收、限制和透射實(shí)質(zhì)上平面形式的所述光；重定向所述實(shí)質(zhì)上平面光的第一部分用于所述輸入設(shè)備，并重定 向所述實(shí)質(zhì)上平面光的第二部分以同時(shí)將所述第二部分分布至所述顯 示器，從而照亮所述顯示器。
94. 一種用于輸入設(shè)備的組件，包括透射元件，適于從光源接 收光信號(hào)，并限制和透射實(shí)質(zhì)上平面形式的所述光信號(hào)至根據(jù)權(quán)利要 求1至6中任一項(xiàng)所述的透射體，從而對(duì)所述光信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)直和重定 向以產(chǎn)生實(shí)質(zhì)上準(zhǔn)直的平面信號(hào)。
95. 根據(jù)權(quán)利要求94所述的組件，其中，所述透射元件是觸摸屏或顯示器的外玻璃或塑料板。
96. —種用于輸入設(shè)備的信號(hào)產(chǎn)生設(shè)備，包括光源，用于提供準(zhǔn)直的信號(hào)；以及透射體，用于捕獲和重定向?qū)嵸|(zhì)上平面形式的所述 準(zhǔn)直的信號(hào)。
97. 根據(jù)權(quán)利要求96所述的信號(hào)產(chǎn)生設(shè)備，其中，所述光源是點(diǎn) 光源。
98. 根據(jù)權(quán)利要求96所述的信號(hào)產(chǎn)生設(shè)備，其中，所述光源是線 光源。
99. 根據(jù)權(quán)利要求96至98中任一項(xiàng)所述的信號(hào)產(chǎn)生設(shè)備，其中， 所述透射體包括重定向元件，用于接收和重定向光信號(hào)。
100. 根據(jù)權(quán)利要求96至99中任一項(xiàng)所述的信號(hào)產(chǎn)生設(shè)備，其中，所述透射體包括準(zhǔn)直元件，用于對(duì)光信號(hào)進(jìn)行接收和準(zhǔn)直。
101. 根據(jù)權(quán)利要求96至100中任一項(xiàng)所述的信號(hào)產(chǎn)生設(shè)備，其 中，所述透射體包括透射元件，用于捕獲和透射平面形式的光信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于對(duì)來(lái)自點(diǎn)狀光源的光進(jìn)行透射、準(zhǔn)直和重定向以產(chǎn)生實(shí)質(zhì)上平面形式的準(zhǔn)直的光信號(hào)的裝置和方法。在一個(gè)實(shí)施例中，所述裝置被制造為單透射體，包括準(zhǔn)直元件和重定向元件，并可選地包括透射元件。在另一實(shí)施例中，所述裝置由一個(gè)或多個(gè)組件組裝而成。所述裝置和方法可用于提供光學(xué)觸摸輸入設(shè)備的感測(cè)光，或提供對(duì)顯示器的照亮。
文檔編號(hào)G06F3/042GK101681222SQ200880015697
公開(kāi)日2010年3月24日 申請(qǐng)日期2008年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月11日
發(fā)明者伊恩·安德魯·馬克斯維爾, 格雷姆·羅伊·阿特金, 王贊纮, 羅伯特·布魯斯·查特, 肯尼斯·埃德蒙·阿內(nèi)特, 鄧肯·伊恩·羅斯 申請(qǐng)人:Rpo私人有限公司