[发明专利]透射体

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2007年5月11日提交的美国临时专利申请No.60/917,567和2007年12月12日提交的美国临时专利申请No.60/917,696的优先权。这两件申请的内容通过引用并入此处。

技术领域

在特定实施例中，本发明涉及输入设备，具体涉及光学触摸输入设备。在其他实施例中，本发明涉及用于照亮显示器的装置。在另一实施例中，本发明涉及组合的输入设备和用于照亮显示器的装置。然而，将认识到，本发明不限于这些具体应用领域。

背景技术

在整个说明书中，任何对现有技术的讨论不应被认为是承认这种现有技术是公知的或形成本领域的公知常识的一部分。

用于计算机或其他消费电子设备(如移动电话、个人数字助理(PDA)和手持游戏机)的触摸输入设备或传感器，由于其相对便于使用而非常令人期待。过去，已经使用了各种方法来提供触摸输入设备。最常见的方法是使用柔性电阻性覆盖层，尽管这种覆盖层容易损坏，可能导致眩光问题，并且往往使下方的屏幕暗化，需要使用额外的功率来补偿这种暗化。电阻性设备还对湿度敏感，并且电阻性覆盖层的成本与周长的平方成比例。另一种方法是电容性触摸屏，这也需要覆盖层。在这种情况下，覆盖层一般更加耐久，但是眩光和暗化问题仍然存在。

在另一种常见方法中，在显示器前方建立红外光束的矩阵，其中通过一个或多个光束的中断来检测触摸。长期以来，这种“光学”触摸输入设备已为人所知(见美国专利No.3,478,220和US 3,673,327)，其中光束由光源(如发光二极管(LED))阵列产生并由相应的检测器(如光电晶体管)阵列来检测。它们具有无覆盖层的优点并且可以在各种环境光条件下工作(美国专利No.4,988,983)，但是由于其需要大量源和检测器组件以及支持电子元件，因此具有显著的成本问题。由于这种系统的空间分辨率取决于源和检测器的数目，因此该组件成本随显示器大小和分辨率而增大。通常，光源和检测器跨过显示器彼此相对，尽管在一些情况下(例如在美国专利No.4,517,559、US 4,837,430和US 6,597,508中公开的情况下)，它们位于显示器的同一侧，其中返回光路由显示器相对侧的反射器来提供。

在美国专利No.6,351,260、US 6,181,842和US 5,914,709中公开了一种基于集成光波导的备选的光学触摸输入技术。图1中示出了这种设备的基本原理。在这种设计中，集成光波导10将来自光源11的光传导至集成的面内透镜16，透镜16对显示器和/或输入区域13的平面中的光进行准直，并发射跨过该显示器和/或输入区域13的光束12的阵列。该光由位于显示器和/或输入区域另一侧的第二组集成面内透镜16和集成光波导14收集，并被传导至位置敏感(即多元件)检测器15。触摸事件(例如由手指或触笔进行)切断一个或更多光束并被检测为阴影，其位置根据触摸物体所阻挡的特定光束来确定。这就是说，在每一维中可以对任何物理阻挡物的位置进行标识，使得能够将用户反馈输入至设备。优选地，该设备还包括：外部垂准透镜(VCL)17，在输入区域的每一侧上与集成面内透镜相邻，用于沿与输入区域的平面垂直的方向对光进行准直。

如图1所示，触摸输入设备通常是二维而且是矩形的，其中“发射”波导10的两个阵列(X，Y)沿输入区域的相邻边，“接收”波导14的两个相应阵列沿输入区域的另外两边。作为发射侧的一部分，在一个实施例中，经由某种形式的分光器18(如1×N树形分光器)，将来自单一光源11(如LED或垂直腔面发射激光器(VCSEL))的光分布至形成X和Y发射阵列的多个发射波导10。X和Y发射波导通常布置在L形基板19上，X和Y接收波导布置在相似的L形基板上，使得可以使用单个源和单个位置敏感检测器来覆盖X和Y维。然而，在备选实施例中，可以针对X和Y维中的每一个使用分离的源和/或检测器。此外，可以使用在所使用的光波长下是透明(至少在光束12通过的那些部分)的边框(bezel)结构可以保护波导不受环境影响，并且波导可以并入附加的透镜特征(如上述VCL)。通常，感测光是在近IR，例如850nm附近，在这种情况下，边框优选地对可见光不透明。

为了简单起见，在图1中每一维仅示出了4对发射和接收波导。一般而言，每一维将有更多对，这些对紧密间隔，使得光束12实质上覆盖输入区域13。

与具有成对的源和检测器阵列的触摸输入设备相比，由于所需光源和检测器的数目大大减少，基于波导的设备具有显著的成本优势。然而，它们仍具有许多缺点。