專利名稱：傳感器、顯示裝置和記錄裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種傳感器，其包含一光學(xué)透明材料制成的第一光波導(dǎo)器。本發(fā)明尤其涉及一種用于(便攜式)顯示裝置的鍵盤。這種顯示裝置在移動(dòng)電話等中的應(yīng)用越來越廣泛。但本發(fā)明也可用于其它的顯示裝置，例如管理器(organizer)，手提電腦等。由于不斷的小型化，對于顯示裝置與鍵盤及記憶功能等的集成的要求在不斷增加。
本發(fā)明的一目的是借助于以下方法解決這個(gè)問題，即盡可能地實(shí)現(xiàn)此類元件(或者至少是它們的一部分)的集成化，為此將提供一種裝置，其包含一沿光波導(dǎo)器的一部分的邊緣的光源和一光敏元件，而在工作中按鍵將來自光源的光的光路切斷。一般來說，此光波導(dǎo)器包含一光學(xué)透明材料基板或部分基板，其各側(cè)面垂直于第一表面，該側(cè)面中的至少一個(gè)側(cè)面具有一光入口面，來自光源的光可從該側(cè)面耦合入)，而光的出口在橫截于第一表面的平面內(nèi)。
本發(fā)明是基于這樣的認(rèn)知光可以沿著透明基板中按鍵的位置處被導(dǎo)向，當(dāng)按鍵被按下時(shí)至少一部分光被反射。射出光的變化可通過例如光電二極管之類的光敏元件來檢測。這個(gè)光敏元件(以及光源)沿光波導(dǎo)器的邊緣的另一部分定位，或者定位在基板或部分基板的另一部分內(nèi)，或沿該另一部分定位。這個(gè)光敏元件(以及光源)也可以借助于另一光波導(dǎo)器以及例如光電二極管(或LED)來形成。
該光波導(dǎo)器可以形成一個(gè)較大組件(如基板)的一部分，其中還有一些用于相關(guān)設(shè)備(如麥克風(fēng))的工作元件。舉例來說，可以把第二光波導(dǎo)器安置在基板中的另一位置處，此第二光波導(dǎo)器作為一個(gè)用于例如液晶顯示裝置的光源(背光或正面光)的波導(dǎo)器。
當(dāng)然，也可以把傳感器集成在其它設(shè)備中。
參照下面要描述的具體實(shí)施形式，就可以明了本發(fā)明的這些和其它的方面。
在附圖中

圖1是含有本發(fā)明的傳感器的移動(dòng)電話的平面視圖；圖2是沿圖1的II-II線的橫剖面；圖3是具有傳感器的基板的一部分的平面視圖4示出了傳感器的一部分的另一種實(shí)施方案的一部分；圖5和6是傳感器各部分的變型。
這些圖是示意的而且不按比例。相應(yīng)的元件一般由相同的附圖標(biāo)記來表示。
圖1和2示出了按照本發(fā)明的一裝置1，在這種情況下移動(dòng)電話包括常規(guī)的按鍵2、顯示器3、和裝在殼體5內(nèi)的麥克風(fēng)4。在這個(gè)例子中，顯示器是液晶顯示器，在兩個(gè)基板6，7之間具有一層液晶材料(未示出)。顯示器3可以是有源型的(AMLCD)或無源型的。
在本例中顯示器3被固定在一透明支承件(基板)8上，其在按鍵2的區(qū)域處具有凹坑9。
基板8(支承件)是由合成材料等制成的，并且按照本發(fā)明(見圖3)，其包含一帶光學(xué)透明材料基板的光波導(dǎo)器；和至少一個(gè)沿著光波導(dǎo)器邊緣的一部分的光源；以及一光敏元件。為說明本發(fā)明起見，可把圖3中矩形ABCD內(nèi)的基板8的部分10當(dāng)作光波導(dǎo)器。本例中例如由LED 12和光波導(dǎo)器13組成的光源12，13定位成沿此光波導(dǎo)器(部分)10的邊緣AD。一個(gè)類似的光源12’，13’定位成沿此光波導(dǎo)器10的邊緣AB。
光波導(dǎo)器如此構(gòu)造成，即例如設(shè)置有突出部分，以使得光線基本上只沿一個(gè)方向在跡線20的區(qū)域處和沿另一個(gè)方向在跡線21的區(qū)域處耦合入(在此例中，光線路徑的兩個(gè)方向是相互垂直的)。圖1，2中所述的凹坑9處于兩個(gè)光線路徑的交匯部分24的區(qū)域。
例如由光電二極管18和光波導(dǎo)器17構(gòu)成的光敏元件17，18處在沿光波導(dǎo)器10的邊線BC的位置。類似的光敏元件17’，18’處在沿光波導(dǎo)器10的邊緣CD的位置。為使從光波導(dǎo)器17來的光線能很好地耦合，兩個(gè)光波導(dǎo)器(中的一個(gè))可以設(shè)置有突出部分。
當(dāng)按下按鍵時(shí)，在相關(guān)光路20，21中的光線被全部或局部地反射。由于在此例中光波導(dǎo)器13，13’是由LED 12，12’從一個(gè)側(cè)面照明，故耦合入的光強(qiáng)度隨著光路20，21離開LED 12，12’的距離而減小。因而當(dāng)按下按鍵時(shí)，記錄到的電流的下降也取決于離LED 12，12’的距離。
與光電二極管18，18’連接的檢測電路檢測到對于兩個(gè)光路20和21(XY掃描)的電流下降，以便確定被按下按鍵的位置。為使按鍵具有良好的反射作用，最好給它們涂上一層弱反射材料。
射出光的變化可通過光敏元件(在本例中為光電二極管18，18’)來檢測。在光線被鏡子或其它光學(xué)元件從光波導(dǎo)器(部分)10導(dǎo)向至一適當(dāng)?shù)奈恢煤螅部梢栽谄渌奈恢脤膺M(jìn)行檢測。若顯示器件形成有矩陣形式的由非晶(或多晶)薄膜晶體管(TFT)，則該矩陣可用額外的TFT(這些TFT是專門為檢測而安排的)來延伸，而且需要的話，還可以對于該目的進(jìn)行優(yōu)化。當(dāng)把基板6省去而基板8還用作LCD基板時(shí)更可以這樣做。
為檢測由于光電二極管的光電流中的射出光的變化而產(chǎn)生的變化，可以采用各種方法，例如用一適當(dāng)?shù)姆糯笃鱽矸糯?。LED 12，12’可以交替地發(fā)射光脈沖對。
例如通過減小光波導(dǎo)器的厚度(如圖4所示)，從而可實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度隨著光路20，21離LED 12，12’的距離而降低。由LED 12發(fā)射的光束25由于光波導(dǎo)器13的斜面而被垂直地轉(zhuǎn)向到光波導(dǎo)器10(ABCD)上(光束25’)并撞擊到反射按鍵上，該按鍵的側(cè)面以與光束25’的方向成90°角的方向延伸。被按鍵反射的光束25”經(jīng)過光波導(dǎo)器17’到達(dá)光電二極管18’(光束25)。為提高測量的可靠性，向前束(光束25iv，25v)的強(qiáng)度可同時(shí)借助于光波導(dǎo)器17和光電二極管18來確定。類似地，沿另一方向的掃描借助于LED 12、光波導(dǎo)器13、17、和光電二極管18(需要的話，還有光電二極管18’)進(jìn)行。這時(shí)不是光強(qiáng)度降低，而是耦合入的光的頻率由于在光波導(dǎo)器13、13’和光波導(dǎo)器10之間放置的濾色器30而減小或增加，此濾色器的顏色范圍可從紅外到超紫外。這樣就可以通過頻率測量來對光進(jìn)行測量。
如果希望的話，光波導(dǎo)器13，13’可以采用一個(gè)公用的LED 12，光波導(dǎo)器17，17’可以采用一個(gè)公用的光電二極管18(見圖4a)。
圖6表示減小光波導(dǎo)器強(qiáng)度的幾種可能性。例如，可以在表面27上加工出一組(平行)溝槽25，其深度和寬度隨著離端面的增加而增大(圖6a)?；蛘咭部梢园驯砻?7加工成拋物線形(圖6b)。
圖5表示如何通過分離的光路16’和16”把光從LED 12導(dǎo)向到一膜片11和波導(dǎo)器13。例如，來自波導(dǎo)器13的光線耦合出至光檢測器18。到達(dá)光檢測器的光強(qiáng)還取決于孔9中是否有鍵存在。為簡單明了，只示出了沿一個(gè)方向的光路。圖4表示一按鍵、一麥克風(fēng)(膜片11與LED 12和未示出的光電二極管組合在一起)、和一LCD(或另一個(gè)顯示裝置)全部集成在一個(gè)基板內(nèi)的可能性。
當(dāng)然本發(fā)明不限于示出的一些具體實(shí)施形式。例如，除LED之外還可采用其它的光源。除液晶顯示器外，也可以采用其它的顯示器，如基于電泳、電致發(fā)光、P(0)LED和機(jī)械鏡等的顯示器。此外，傳感器還可用于完全不同的一些領(lǐng)域，如具有存貯等功能(半導(dǎo)體存儲器或可寫入的ROM的記錄功能)的數(shù)據(jù)輸入器件或電子打字機(jī)中。
本發(fā)明受保護(hù)的范圍不僅僅限于上面所描述過的具體實(shí)施形式。
本發(fā)明基于其每一個(gè)新的特征及這些特征的每一種組合。在下面權(quán)利要求書中的附圖標(biāo)記并不限制其保護(hù)范圍。使用動(dòng)詞“包含”及其動(dòng)詞變化并不排除不同于權(quán)利要求書中所列舉的那些元件的存在。在一種元件前使用“一”或“一個(gè)”并不排除有許多這種元件的存在。
權(quán)利要求
1.一種傳感器，其包括一透光材料的第一光波導(dǎo)器，和至少一個(gè)沿該光波導(dǎo)器的邊緣的一部分的光源，以及一光敏元件，其中，在工作過程中，按鍵中斷來自光源的光的光路。
2.如權(quán)利要求1所述的傳感器，其特征在于，其包括兩個(gè)沿該第一光波導(dǎo)器的邊緣的不同部分的光源及其相關(guān)的光敏元件，其中從橫截于該光波導(dǎo)器的一表面來觀察，來自不同光源的光束彼此成一角度地延伸。
3.如權(quán)利要求1或2所述的傳感器，其特征在于，該光源包括一第二光波導(dǎo)器，并且光可以沿該第一光波導(dǎo)器的邊緣的所述部分在不同位置處從該第二光波導(dǎo)器耦合到第一光波導(dǎo)器內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1或2所述的傳感器，其特征在于，該光敏元件包括一第三光波導(dǎo)器，并且光線可以在不同位置處從該第一光波導(dǎo)器耦合到該第三光波導(dǎo)器內(nèi)。
5.如權(quán)利要求1或2所述的傳感器，其特征在于，該光敏元件定位成沿光波導(dǎo)器的邊緣的另一部分。
6.如權(quán)利要求1或2所述的傳感器，其特征在于，其包括一具有多個(gè)端面的光波導(dǎo)器，該端面中的至少一個(gè)端面是光的入射面，而來自該光源的光可以在該光波導(dǎo)器的該端面上耦合入。
7.如權(quán)利要求6所述的傳感器，其特征在于，該光敏元件位于面對該光波導(dǎo)器的該端面的另一端面的區(qū)域處。
8.如權(quán)利要求6所述的傳感器，其特征在于，該端面單位表面積可耦合入的光量在強(qiáng)度或波長方面是變化的。
9.如權(quán)利要求8所述的傳感器中，其特征在于，該端面單位表面積可耦合入的光量沿該端面的方向減小。
10.如權(quán)利要求1或2所述的傳感器中，其特征在于，該基板在按鍵區(qū)域具有凹坑。
11.如權(quán)利要求10所述的傳感器中，其特征在于，在該基板的凹坑內(nèi)的按鍵至少沿其表面的一部分是反光的。
12.一種顯示裝置，其包括一具有至少一個(gè)像素的照明元件，和用于照明該像素的另一光波導(dǎo)器，以及如權(quán)利要求1或2所述的裝置。
13.如權(quán)利要求12所述的顯示裝置，其特征在于，該光波導(dǎo)器和所述另一波導(dǎo)器屬于一個(gè)基板。
14.一種數(shù)據(jù)輸入裝置，其至少具有存儲功能，并包含如權(quán)利要求1或2所述的傳感器。
全文摘要
一種鍵盤，其包括LED(12)，以在透明的合成材料基板內(nèi)產(chǎn)生光束，該基板具有多個(gè)凹坑以便接收按鍵(2)，如需要的話，按鍵可具有一反射部分。沿不同方向的光強(qiáng)波動(dòng)借助于例如光電二極管(18)來檢測。
文檔編號H01H35/00GK1463493SQ02801821
公開日2003年12月24日 申請日期2002年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月23日
發(fā)明者F·G·C·維爾維格 申請人:皇家菲利浦電子有限公司