专利名称：薄膜光波导纵横开关模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于键盘的薄膜光波导纵横开关模块，尤其是在薄膜上形成光波 导、光开关进行信号传输的输入开关模块。
背景技术：
以计算机键盘为例，为实现光电技术在计算机键盘、各类遥控器领域的低成本应 用，必须使LED光源传播效率高；使LED光源及光敏管数量较少；使LED光源及光敏管同处 一端(同处一张PCB板上)，使计算机键盘无键位冲突，目前已知的技术大多采用每行设 置价廉的LED光源，使LED光源的传播光路经过各键底部，按键按下时，与按键连接的反射 面反射光信号至光敏管，由于光在空气中传播效率低 损耗较大，同时因LED光源的散射、反 射等因素，使每一行存在串扰，同时用塑料制成的键反射面的指向精度无法保证，无法解冲 计算机键盘键位冲突问题 ，该技术方案无应用前景，而采用光纤虽能将光在传播过程中约 束在光导内，解决了光的串扰、反射面的指向精度问题，但要低成本、高效批量生产困难很 大，其生产成本是传统键盘的几倍，严重影响了光电键盘的推广使用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种制作成本低的键盘薄膜光波导纵横开关 模块。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是包括CPU电路控制器、接收部17行 光源19、接收光波导10，其特征是行发射光波导前端7、列发射光波导前端32分别与行光 源19、列通断光源38对应，行发射光波导末端6、列发射光波导末端36分别与接收光波导 前端15对应形成光开关18 ；当光开关18按下时，行光源19、列通断光源38发出的信号分 别通过行发射子光波导3、列发射子光波导34、光开关18、接收光波导10与接收管17a光路 导通，接收管17a向CPU电路控制器输出一组与光开关18的位置对应的特征信号。进一步的是列通断光源38可以由一个半导体光源21与多路光开关22对应构 成，也可以由LED光源组构成；列发射光波导33的前段、接收光波导10的末段沿成行的光 开关(18)的行方向布置并分别位于所有光开关18行的两边；多个行光源19位于列通断光 源38与接收管17a之间。进一步的是列发射光波导33由多个与光开关18的列数相同的列发射子光波导 34组成，列发射子光波导34的前端均与构成列通断光源38的单元子光源24-、一对应。进一步的是列发射子光波导34按奇、偶列数分别位于不同平面，列发射子光波 导前端32按奇、偶成组与一个单元子光源24对应；接收光波导前端15也按奇、偶成组与行 发射光波导末端6、列发射光波导末端37对应，接收子光波导末端8按奇、偶数分组分别与 不同的接收管17a对应。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是包括CPU电路控制器、接收光波导 10、光开关18，其特征是由行特征信号发生器22、通过分别电气连接位于不同行的一个单元子光源24形成的行连接子光源26构成的行光源19与各行发射光波导前端7对应；各行光路互不干涉的与相应行的光开关18数量相同的发射子光波导3，其前端分别与一个单元 子光源24对应，其末端与接收光波导前端15对应形成光开关18 ；当光开关18闭合时，单 元子光源24通过发射光波导1、接收光波导10与接收管17a光路导通，与接收管17a电气 连接的CPU电路控制器识别光开关18的按下。进一步的是行光源19由行连接子光源26分别与行特征信号发生器27电气连接 形成，行连接子光源26由一行的一个单元子光源24与另一行的一个单元子光源24电气连 接形成，每一路行连接子光源26均由CPU电路控制器控制；多路通断光源23可以是LED光 源组、也可是通过半导体光源21与多路光开关22对应形成；单元子光源24是构成多路通 断光源23的子光源。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是包括CPU电路控制器、接收部17、行 光源19、发射光波导1、接收光波导10，其特征是在薄膜上有通过类似U形的贯穿沟槽13 贯穿薄膜形成的薄膜悬臂14，在薄膜悬臂14下有悬臂行程空间2 ；分别位于薄膜悬臂14前 端边缘、悬臂行程空间2边缘的光波导端部相对应形成光开关18 ；当光开关18按下时，薄 膜悬臂14在悬臂行程空间2内向下位移至其前端与悬臂行程空间2边缘对应时，发射光波 导1与接收光波导10光路导通，行光源19分别通过发射光波导1、光开关18、接收光波导 10与接收管17a光路导通，接收管17a向CPU电路控制器输出一组与光开关18的位置对应 的特征信号。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是包括CPU电路控制器、接收部17、行 光源19、发射光波导1，其特征是一端均分别与行发射光波导1末端对应的每列的各接收 分支光波导12，其另一端均分别斜向向上延伸交汇于与接收裸芯片42对应的交汇处39。进一步的是与每列的各接收分支光波导12的列交汇处39对应的有通过并联电 路电气连接的接收裸芯片42与光电转换电路电气连接；在接收薄膜16上面的接收薄膜43 由挠性印制板41、在挠性印制板41上并联连接的接收裸芯片42、透明树脂薄膜44构成。进一步的是接收薄膜43由挠性印制板41、在挠性印制板41上按不同组合对应 连接的接收裸芯片42、透明树脂薄膜44构成；所有接收裸芯片42的负端均与5v电气连 接，各接收裸芯片42的正端分别与inputl、input2、input3对应连接的组合不同，inputU input2、input3分别与相应的光电转换电路电气连接。使不同列的光开关18按下时在CPU 电路控制器的输入口产生不同的编码，相同列的光开关18按下时在CPU电路控制器的输入 口产生相同的编码。本发明的积极效果是具有结构简单、使用光电元件数量少、发射接收光波导及光 开关均在塑料薄膜上形成、易于防水可长时间浸泡水洗、所有键均无键位冲突，具有高灵敏 度及灵敏度不随使用时间变化，能适应各种环境甚至在恶劣环境下使用，其使用寿命远高 于传统键盘，而成本低于传统键盘，易于高效批量生产及在不增加成本的前提下能使键体 字符发光等优点。传统键盘其开关触点易氧化、磨损，其薄膜开关电路与主控板的连接易产生接触 不良的接插故障，按键下的开关电路庞大，防水处理困难，键位冲突未能彻底全面解决，用 键盘的薄膜光波导纵横开关模块取代传统键盘的薄膜开关电路及遥控器的触点开关电路 彻底解决了上述问题。
采用键盘的薄膜光波导纵横开关模块后，键盘、遥控器等的生产工艺大为简化，键 盘的生产变为用塑料模具生产的塑料件及主控板，同时其使键体字符发光、全面防水增加 的成本也非常低，含有光敏管的光电转换电路可设置在与LED光源、主控芯片同一张印制 板上，其具有电路结构紧凑简单，可以很方便地对一小块印制板采取密封措施，以达到键盘 整体防水，甚至可以在水中使用的要求，。该键盘的薄膜光波导纵横开关模块可广泛应用于 计算机键盘、各类家用电器遥控、密码输入小键盘、IC卡电话键盘、自动提款机键盘、电话键 盘、功能开关、薄膜开关等领域。
图1是本发明发射薄膜的主视图；图2是本发明接收薄膜的主视图；图3是本发明的发射薄膜、接收薄膜组装的主视图；图4是图3的A-A剖视图；图5是图4光开关被压下的示意图；图6是图3的B局部放大图；图7是图3的C局部放大图；图8是本发明半导体光源与多路光开光组成的多路通断光源的原理图；图9是本发明多路通断光源的另一种原理图；图10是本发明行连接子光源的构成图；图11是本发明特征信号发生器、行连接子光源构成的行光源的主视图；图12是本发明遥控器发射薄膜的主视图；图13是本发明遥控器接收薄膜的主视图；图14是本发明遥控器发射接收薄膜组装的主视图；图15是本发明有列发射光波导的发射薄膜的主视图；图16是本发明有列发射光波导的发射薄膜及接收薄膜的主视图；图17是本发明行光源的原理图；图18是本发明计算机标准键盘有列发射光波导的发射薄膜的主视图；图19是本发明计算机标准键盘接收薄膜的主视图；图20是本发明计算机标准键盘发射接收薄膜组装的主视图；图21是本发明计算机标准键盘有行连接子光源的发射接收薄膜组装的主视图；图22是本发明另一种接收薄膜的主视图；图23是本发明密封薄膜接收电路；图24是本发明另一种接收薄膜组装的主视图；图25是本发明在导光膜上形成发射光波导的主视图；图26是本发明在导光膜上形成接收光波导的主视图；图27是本发明通过模切形成发射薄膜的主视图；图28是本发明通过模切形成接收薄膜的主视图。
具体实施例方式如图1 图23所示，其特征是行发射光波导前端7、列发射光波导前端32分别与 行光源19、列通断光源38对应，行发射光波导末端6、列发射光波导末端36分别与接收光 波导前端15对应形成光开关18 ；当光开关18按下时，行光源19、列通断光源38发出的信 号分别通过行发射子光波导3、列发射子光波导34、光开关18、接收光波导10与接收管17a 光路导通，接收管17a向CPU电路控制器输出一组与光开关18的位置对应的特征信号。进一步的是列通断光源38可以由一个半导体光源21与多路光开关22对应构 成，也可以由LED光源组构成；列发射光波导33的前段、接收光波导10的末段沿成行的光 开关(18)的行方向布置并分别位于所有光开关18行的两边；多个行光源19位于列通断光 源38与接收管17a之间。进一步的是列发射光波导33由多个与光开关18的列数相同的列发射子光波导 34组成，列发射子光波导34的前端均与构成列通断光源38的单元子光源24-、一对应。进一步的是列发射子光波导34按奇、偶列数分别位于不同平面，列发射子光波 导前端32按奇、偶成组与一个单元子光源24对应；接收光波导前端15也按奇、偶成组与行 发射光波导末端6、列发射光波导末端37对应，接收子光波导末端8按奇、偶数分组分别与 不同的接收管17a对应。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是包括CPU电路控制器、接收光波导 10、光开关18，其特征是由行特征信号发生器22、通过分别电气连接位于不同行的一个单 元子光源24形成的行连接子光源26构成的行光源19与各行发射光波导前端7对应；各行 光路互不干涉的与相应行的光开关18数量相同的发射子光波导3，其前端分别与一个单元 子光源24对应，其末端与接收光波导前端15对应形成光开关18 ；当光开关18闭合时，单 元子光源24通过发射光波导1、接收光波导10与接收管17a光路导通，与接收管17a电气 连接的CPU电路控制器识别光开关18的按下。进一步的是行光源19由行连接子光源26分别与行特征信号发生器27电气连接 形成，行连接子光源26由一行的一个单元子光源24与另一行的一个单元子光源24电气连 接形成，每一路行连接子光源26均由CPU电路控制器控制；多路通断光源23可以是LED光 源组、也可是通过半导体光源21与多路光开关22对应形成；单元子光源24是构成多路通 断光源23的子光源。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是包括CPU电路控制器、接收部17、行光 源19、发射光波导1、接收光波导10，其特征是在薄膜上有通过类似U形的贯穿沟槽13贯穿 薄膜形成的薄膜悬臂14，在薄膜悬臂14下有悬臂行程空间2 ；分别位于薄膜悬臂14前端边 缘、悬臂行程空间2边缘的光波导端部相对应形成光开关18 ；当光开关18按下时，薄膜悬臂 14在悬臂行程空间2内向下位移至其前端与悬臂行程空间2边缘对应时，发射光波导1与接 收光波导10光路导通，行光源19分别通过发射光波导1、光开关18、接收光波导10与接收管 17a光路导通，接收管17a向CPU电路控制器输出一组与光开关18的位置对应的特征信号。本发明解决其技术问题所采用 的技术方案是包括CPU电路控制器、接收部17、行 光源19、发射光波导1，其特征是一端均分别与行发射光波导1末端对应的每列的各接收 分支光波导12，其另一端均分别斜向向上延伸交汇于与接收裸芯片42对应的交汇处39。进一步的是与每列的各接收分支光波导12的列交汇处39对应的有通过并联电路电气连接的接收裸芯片42与光电转换电路电气连接；在接收薄膜16上面的接收薄膜43 由挠性印制板41、在挠性印制板41上并联连接的接收裸芯片42、透明树脂薄膜44构成。进一步的是接收薄膜43由挠性印制板41、在挠性印制板41上按不同组合对应 连接的接收裸芯片42、透明树脂薄膜44构成；所有接收裸芯片42的负端均与5v电气连 接，各接收裸芯片42的正端分别与inputl、input2、input3对应连接的组合不同，inputU input2、input3分别与相应的光电转换电路电气连接。使不同列的光开关18按下时在CPU 电路控制器的输入口产生不同的编码，相同列的光开关18按下时在CPU电路控制器的输入 口产生相同的编码。
实施例1图1 图11是采用行连接子光源26的20键位的键盘的薄膜光波导纵横开关模 块的构成图。参见图1 图11本发明由CPU电路控制器(图中未表示)、有行发射光波导1的 发射薄膜4、有接收光波导10的接收薄膜16、光开关18、单元子光源24、行光源19、行特征 信号发生器22、接收部17等构成。参见图1 图2行发射光波导1、接收光波导10是通过在发射薄膜4、接收薄膜16 上采用特种印刷如模具转印技术或平面光学印刷与蚀刻技术形成。参见图1在发射薄膜4上有纵横排列并贯穿薄膜的悬臂行程空间2，每行的行发射 光波导1均由若干互不干涉的发射子光波导3构成，发射子光波导3前段呈水平状并位于 每行的悬臂行程空间2下方，其后段向上延伸至与接收光波导前端15对应，行发射子光波 导1的前段、后段通过圆滑圆弧5光路连接。各发射子光波导前端7均位于发射薄膜4左 部边缘，发射子光波导前端7即各行发射光波导前端，行发射光波导末端6即发射子光波导 末端，发射子光波导末端6位于悬臂行程空间2的边缘，每行的发射子光波导3的数量与悬 臂行程空间2数量相同。参见图2、在接收薄膜16上有纵横排列并贯穿薄膜的U形贯穿沟槽13，薄膜悬臂 14是通过在接收薄膜16上成型的U形贯穿沟槽13形成，参见图2、图6接收光波导前端15 亦即接收分支光波导前端位于薄膜悬臂14的前端边缘，接收光波导末端8位于接收薄膜 16左部边缘。接收薄膜16应采用韧性好的材料使薄膜悬臂14能反复承受在外力，参见图 4图5在外力作用下薄膜悬臂14能产生小位移(0. 15mm-0. 25mm)，去掉外力后并能弹性复 位。接收光波导10由接收平直光波导9、接收竖立光波导11、接收分支光波导12构成。接 收平直光波导9呈水平状并位于接收薄膜16上方，接收平直光波导9可以是一路也可以是 多路，接收平直光波导9设计成多路时可减少光损。接收竖立光波导11呈竖立状，接收平 直光波导9分别与各接收竖立光波导11通过光滑圆弧光路连接，接收分支光波导12分别 与接收平直光波导9、收竖立光波导11光路连接。参见图3、光开关18按下时由发射子光波导3、光开关18、接收光波导10构成光 路，呈平置的U形，其中行光源19、接收管17a分别位于U形两个端部附近，光开关18位于 U形的底部附近。参见图3—图6将接收薄膜16叠放在发射薄膜4上，应使接收薄膜16上的各薄 膜悬臂14与发射薄膜4上的悬臂行程空间2对应，由位于薄膜悬臂14上的接收光波导前 端15、悬臂行程空间2、行发射子光波导末端6构成纵横排列的20个光开关18 ；当在外力作用下薄膜悬臂14在悬臂行程空间2内向移动至发射薄膜4的下表面时，接收光波导前端 15与行发射子光波导末端6相对应，此时光路导通。参见图3、图7行光源19、接收管17a、CPU电路控制器(图中未表示)均安装在印 刷板20上，在各行的发射子光波导前端7均设置行光源19，各发射子光波导前端7均分别 与一个单元子光源24对应，接收光波导末端8与接收管17a对应。接收部17由接收管17a及与CPU电路控制器(图中未表示)电气连接的光电转 换电路(图中未表示)构成参见图7、图10、图11行光源19由行连接子光源26分别与行特征信号发生器22 电气连接形成，行连接子光源26由一行的一个单元子光源24与另一行的一个单元子光源 24电气连接形成，每一路行连接子光源26均与CPU电路控制器(图中未表示)电气连接。参见图9单元子光源24是构成多路通断光源23的子光源，其中多路通断光源23 是LED 光源组；单元子光源24是的单个LED光源，由多个LED光源构成LED光源组23。参见图11行特征信号发生器27是频率开关三极管，频率开关三极管27与CPU电 路控制器(图中未表示)电气连接，分别由CPU电路控制器(图中未表示)控制其通断。5V电源串接一个电阻R后与频率开关三极管27的集电极电气连接，各单个LED光 源24的正极并联后与频率开关三极管27的发射极电气连接，由CPU电路控制器(图中未 表示)通过频率开关三极管27的基极控制三极管通断。行连接子光源26由一行的一个单个LED光源24的负极与另一行的一个单个LED 光源24的负极电气连接形成，构成行连接子光源26的单个LED光源24的负极电气连接后 再与CPU电路控制器(图中未表示)的一个输入口电气连接，由各行a、b、c、d各单个LED 光源24的负极并接形成的行连接子光源26应确保当a、b、c、d四路行连接子光源26中 任一个导通，X1-X5各行均只有一个单个LED光源24导通发光，各行只有一束光信号入射 相应行的一路发射子光波导前端7。行特征信号发生器22可以是频率开关三极管构成，也可以是其它光调制电路构 成，参见图11工作时由CPU电路控制器(图中未表示)控制的每一行的频率开关三 极管27产一个特征频率，并将特征频率输入与之电气连接的相应行的所有单个LED光源24 的正极，使同行的所有单个LED光源24产生一个区别于其它行的频率特征，各行特征频率 Yl行——Yl特征频率；Y2行——Y2特征频率；Y3行——Y3特征频率；Y4行——Y4特征 频率；Y5行一一Y5特征频率。当一路行连接子光源26导通时，行连接子光源26的单个LED光源24的负极均与 地导通，此时每行均有一个单个LED光源24以不同的特征频率发出光信号，每开一路行连 接子光源26每行仅只有一个单个LED光源24工作。Xl连接子光源26导通时，Xl行连接子光源26开启即分别位于每行的一个Xl单 个LED光源24同时发出不同特征频率光信号，各行与Xl单个LED光源24对应的发射光波 导末端6均位于Xl列；X2连接子光源26导通时，X2行连接子光源26开启即分别位于每行的一个X2单 个LED光源24同时发出不同特征频率光信号，各行与X2单个LED光源24对应的发射光波 导末端6均位于X2列；
X3连接子光源26导通时，X3行连接子光源26开启即分别位于每行的一个X3单 个LED光源24同时发出不同特征频率光信号，各行与X3单个LED光源24对应的发射光波 导末端6均位于X3列；X4连接子光源26导通时，X3行连接子光源26开启即分别位于每行的一个X3单 个LED光源24同时发出不同特征频率光信号，各行与X3单个LED光源24对应的发射光波 导末端6均位于X3列，CPU电路控制器(图中未表示)每次只能开启一一路行连接子光源26，CPU电路 控制器(图中未 表示)不断地依次开启、关闭一路行连接子光源26。具体扫描检测过程如下Xl行连接子光源26导通CPU电路控制器(图中未表示)检测与接收管17电 气连接的输入口有无信号---Xl行连接子光源26关闭----X2行连接子光源26开启X2行连接子光源26导通CPU电路控制器(图中未表示)检测与接收管17电 气连接的输入口有无信号一-X2行连接子光源26关闭一一X3行连接子光源26开启X3行连接子光源26导通CPU电路控制器(图中未表示)检测与接收管0电 气连接的输入口有无信号.........如此循环往复不停高速扫描检测，每个扫描循环即将X1-X4行连接子光源
26扫描一次的时间远小于光开关18被触发的时间(每次开关被触发导通的时间大于人的 反应时间---约为0. 1秒)。参见图3、图11、当某光开关18被按下时(以X2Y2光开关18为例)，Y2行的发射 子光波导3与X2列的接收光波导10光路导通，当循环高速扫描进行到X2行连接子光源26 开启时，CPU电路控制器(图中未表示)检测到其输入口有Y2特征频率光信号输入；X2-行连接子光源26开启即分别位于每行的一个X2单个LED光源24同时发出 不同特征频率光信号，各行与X2单个LED光源24对应的发射光波导末端6均位于X2列。 CPU电路控制器(图中未表示)根据收到的特征光信-Y2特征频率，判断光开关18所处的 行为Y2行；CPU电路控制器(图中未表示)根据Y2与X2单个LED光源24对应的行发射 子光波导末端6所处的列，判断光开关18所处的列为X2列。参见图3、图11当X2Y2光开关18、X2Y3光开关18、X1Y3光开关18被同时按下时， Υ2行发射子光波导3与Χ2列的接收光波导10光路导通；Υ3行的两路发射子光波导分别与 Χ2列接收光波导10、Xl列接收光波导10光路导通。当循环高速扫描进行到Χ2行连接子光源26开启时，Χ2-行连接子光源26开启即 分别位于每行的一个Χ2单个LED光源24同时发出不同特征频率光信号，各行与Χ2单个LED 光源24对应的发射光波导末端6均位于X2列，当X2Y2光开关18、X2Y3光开关18同时被 按下时，CPU电路控制器(图中未表示)检测到其输入口有两种特征光信号输入。CPU电路 控制器(图中未表示)根据两种特征光信一-Y2特征频率、Y3特征频率叠加后的频率特征 判断光开关18分别处于Y2行、Y3行。同时根据行发射子光波导末端6所处的列判断光开 关18处于X2列。CPU电路控制器(图中未表示)在存储X2Y2、X2Y3坐标同时关闭X2行 连接子光源26继往下扫描。当循环高速扫描进行到Xl行连接子光源26开启时，CPU电路 控制器(图中未表示)检测到其输入口有Y3特征频率光信号输入。CPU电路控制器(图中 未表示)根据收到的特征光信的Y3特征频率，判断光开关18所处的行为Y3行。同时CPU电路控制器(图中未表示)根据Y3行发射子光波导末端6所处的列，判断光开关18所处的列为Xl列。由于扫描检测的速度远大于人的反映速度及光开关18被触发的速度，根据组合 键的需要CPU电路控制器(图中未表示)通过软件判断在一定时间内检测到的光开关18 被确定为同时按下。此工作原理生产的各光开关18之间均无键位冲突即同时按下几个光 开关18CPU电路控制器(图中未表示)均能识别。实施例2参见图8、图9多路通断光源23是由一个半导体光源21与一个多路光开关22对 应形成；单元子光源24是由构成多路光开关22的开关单元与半导体光源21对应形成，行连接子光源26由一行的一个单元子光源24的开关单元与另一行的一个单个单 元子光源24的开关单元电气连接形成，行连接子光源26由CPU电路控制器(图中未表示) 控制通断。各行的频率开关三极管27的集电极与各行的一个半导体光源21正极电气连接， 各行的半导体光源21的负极均与地连接。其余与实施列1同。实施例3图12-图14为光电遥控器键盘的薄膜光波导纵横开关模块。参见图10为使结构紧凑同时减少单元子光源24的数量，上半部分光开光18的发 射光波导1被印在A薄膜28的正面，下半部分光开光18的发射光波导1被印在A薄膜28 的反面，正反面的发射光波导1前端均在A薄膜28下部边缘，每列的发射光波导1均由若 干与光开关18的数量相同的互不干涉的行发射子光波导3构成，发射子光波导3前段呈竖 立状并位于光开关18左部，其后段向右上延伸，发射子光波导3的前段、后段通过圆滑圆弧 5连接。参见图12上半部分光开光18的接收光波导10被印在B薄膜29的正面，下半部 分光开光18的接收光波导10被印在B薄膜29的反面。参见图13行发射光波导前端7均设置行光源19，正反面发射子光波导3的前端均 成组与一个单元子光源24对应，各行发射子光波导末端6位于悬臂行程空间2边缘。正反 面接收光波导末端8分别与不同的接收管17对应。参见图14行光源19由行连接子光源26分别与行特征信号发生器22电气连接形 成，行连接子光源26分别与行特征信号发生器22被设置在遥控印制板30上，遥控印制板 30被装在遥控外壳31内。其余与实施列1同。实施例4图15 图17是采用列发射光波导33的20键位一种键盘的薄膜光波导纵横开关 模块的构成图。参见图15在发射薄膜4的正面的行发射光波导1由众多行发射子光波导3组成， 各行发射子光波导3可以设计成光路互不干涉，也可以设计成其前段光路合在一起，其后 段向上延伸，图15设计成行发射子光波导3前段光路合在一起。在发射薄膜4的反面有列 发射光波导33，列发射光波导33由众多光路是互不干涉的列发射子光波导34组成，各列发射子光波导34前段呈水平状，其后段呈竖立状并位于各列悬臂行程空间2的左部，列发射 子光波导34的前段、后段通过圆弧圆滑光路连接，列发射子光波导34的后段有与行的数量 相同的列分支子光波导35，各列分支子光波导35 —端与列发射子光波导34的后段光滑连 接，另一端与列发射子光波导34的后段成锐角向上延伸其末端位于悬臂行程空间2边缘形 成列发射子光波导末端36，列发射子光波导末端36即列发射光波导末端，列发射子光波导 末端36与薄膜正面的各行发射子光波导末端6交汇。参见图15、列发射光波导前端32即列发射子光波导前端，与列发射光波导前端32 对应的列通断光源38被安装在印制板20上，列发射子光波导前端32与单元子光源24一、一对应。参见图8、列通断光源38由半导体光源21、多路光开光22构成，单元子光源24直 接由CPU电路控制器(图中未表示)控制通断，单元子光源24是构成多路光开光22的单 元子光开光。 参见图9、列通断光源38也可以是LED光源组22，单元子光源24是单个LED光源， 列通断光源38由CPU电路控制器(图中未表示)控制通断。参见图17、行光源19是由半导体光源25、行特征信号发生器22构成，行特征信号 发生器22是频率开关三极管。工作时每行的与频率开关三极管27电气连接的半导体光源25发射特征频率光信 号，各行的特征频率光信号均入射相对应的各行发射子光波导前端7，使同行的发射子光波 导3传播具有相同的特征频率的光信号，不同行的发射子光波导3传播具有不相同的特征 频率的光信号。参见图8、图17单元子光源24通过CPU电路控制器(图中未表示)控制通断，工 作时CPU电路控制器(图中未表示)每次只能开启一路单元子光源24，CPU电路控制器(图 中未表示)不断地依秩开启、关闭单元子光源24，具体扫描检测过程如下a单元子光源24开启后----CPU电路控制器(图中未表示)检测与接收管17电 气连接的输入口有无信号一一a单元子光源24关闭后b单元子光源24开启b单元子光源24开启后CPU电路控制器(图中未表示)检测与接收管17电 气连接的输入口有无信号一一b单元子光源24关闭后c单元子光源24开启c单元子光源24开启后CPU电路控制器(图中未表示)检测与接收管17电 气连接的输入口有无信号一一关闭c单元子光源24.........如此循环往复不停扫描检测a-b-c-d-a-b-c当光开关18被按下时，薄膜悬臂14在外力作用下克服悬臂弹力，在悬臂行程空间 2空间范围内向下移动，至薄膜悬臂14上的接收光波导前端15与行发射光波导末端6、列 发射子光波导末端36交汇处对应时光路导通。行光源19、列单元子光源24发出的光信号分别通过行发射光波导1、列发射子光 波导34入射相应的接收光波导10与接收管17光路导通。CPU电路控制器(图中未表示)根据接收到的行特征频率、单元子光源24与列发 射子光波导34的对应关系判断被按下的光开关18的位置。按光开关18的外力去掉后，分 支悬臂14在弹力作用下复原位。
其余与实施列1同。实施例5图18 图20是采用列发射子光波导34的计算机104键位一种键盘的薄膜光波 导纵横开关模块的构成图。
参见图21当光开关18数量较多时，如计算机标准键盘共有22列，如沿行布置列 发射子光波导34，排列子光导的所占空间较大同时使用单元子光源24的数量达22个，为更 方便排列发射子光波导34同时减少单元子光源24的数量，可采取将列发射子光波导34在 薄膜的正反面各布置11根。列发射子光波导34按奇、偶列数分别位于不同平面，列发射子 光波导前端32按奇、偶成组与一个单元子光源24对应；接收光波导前端15也按奇、偶成组 与行发射光波导末端6、列发射光波导末端37对应，接收子光波导末端8按奇、偶数分成两 组分别与不同的接收管17对应。其余与实施列1同。实施例6图21是采用行连接子光源26的计算机104键位的一种键盘的薄膜光波导纵横开 关模块的构成图。参见图21当光开关18数量较多时，如计算机标准键盘共有22列，如沿行布置发 射子光波导3排列子光导的空间不够，为更方便排列发射子光波导3同时减少构成行连接 子光源26的单元子光源24的数量，可将发射子光波导3在发射薄膜4正反面布置即正反 面各11根。参见图21将图示左半部分11根发射子光波导3设置在发射薄膜4的反面，余下 的右半部分U根发射子光波导3设置在发射薄膜4的正面。应使构成行连接子光源26的每行一个单元子光源(24)与相应行的正反面成对的 发射子光波导前端7对应，各发射子光波导末端6仍与不同的接收子光波导前端8对应；应使与图示左半部分11根反面的发射子光波导末端6对应的接收子光波导末端 8与一个接收管17对应；应使与图示右半部分11根正面的发射子光波导末端6对应的接收子光波导末端 8与另一个接收管17对应。其余与实施列1同。实施例7图22 图25是104键位另一种键盘的薄膜光波导纵横开关模块的构成 图。此方案旨在缩短光在光波导内的传输距离从而减少光损。参见图22、图25在接收薄膜16上的各接收分支光波导12的一端与行发射光波导 末端6对应，其另一端均钭向上延伸，每列的各接收分支光波导12向上延伸交汇于接收贯 穿孔40边缘的与接收裸芯片42对应的交汇处39。参见图23、在接收薄膜16上的各接收分支光波导12的一端与行发射光波导末端 6对应，其另一端均钭向上延伸，接收薄膜16正面的两列或叁列接收分光波导12交汇于接 收贯穿孔40边缘的与接收裸芯片42对应的交汇处39，接收薄膜16反面的两列或叁列接收 分光波导12交汇于接收贯穿孔40边缘的与接收裸芯片42对应的交汇处39。参见图24位于接收薄膜16上面的接收薄膜43由挠性印制板41、在挠性印制板 41上并联连接的i接收裸芯片42及并联连接的ii接收裸芯片42、透明树脂薄膜44构成。
如计算机标准键盘共有22列，其中11个i接收裸芯片42并联以后与一个光电转换电路(图中未表示)电气连接，光电转换电路(图中未表示)与CPU电路控制器(图中未表示)电气连接，其中11个 接收裸芯片42并联以后与一个光电转换电路(图中未表示)电气连接，光电转换电路 (图中未表示)再与CPU电路控制器(图中未表示)电气连接。11个并联的i接收裸芯片 42及11个并联的ii接收裸芯片42分别等效于两个接收管。将i接收裸芯片42、ii接收裸芯片42分别焊在挠性印制板41上后，再用透明密 封树脂形成透明树脂薄膜44覆盖印刷电路及芯片，在挠性印制板41的印制面形成有透明 树脂薄膜44的并联接收电路的接收部17。参见图18、图22、图23、图24、图25将接收薄膜16叠放在图18的发射薄膜4上， 再将组装好的挠性印制板41放置在接收薄膜16上。组装时应使接收部17的透明薄层与接收薄膜16对应；应使位于接收薄膜16正面 的所有接收分支光波导12的接收贯穿孔40边缘的交汇处39与i接收裸芯片42对应；位 于接收薄膜16反面的所有接收分支光波导12的接收贯穿孔40边缘的交汇处39与ii接 收裸芯片42对应。参见图24挠性印制板41的并联电路通接插件44与印刷板20电气连通。工作时当光开关18未被按下时，所有并联的接收芯片未接收到光信号时其阻值 很大，当某一个光开关18被按下时，某一个并联的接收芯片接收到光信号时其阻值迅速下 降，使整个单联回路的阻值迅速下降，该并联回路的光电流成倍增大，与并联回路电气连接 的CPU电路控制器(图中未表示)检测到有光信号输入。其余与实施列1同。实施例8参见图26、所有接收分支光波导12在接收贯穿孔40边缘的交汇处39与接收裸芯 片42对应，发射子光波导3的前段、后段通过圆滑圆弧5连接；与每行的光开关18数量相同 的发射子光波导3是其前段为一整体光路，圆滑圆弧5、后段是彼此独立的光路。可采用所 有接收裸芯片42的负端均与5v电气连接，各接收裸芯片42的正端分别与inpUtl、inpUt2、 input3对应连接的组合不同，inputl、input2、input3分别与三组光电转换电路(图中未 表示)电气连接。使不同列的光开关18按下时在CPU电路控制器(图中未表示)的输入 口产生不同的编码，相同列的光开关18按下时在CPU电路控制器(图中未表示)的输入口 产生相同的编码。参见图26、xl-x6列的键码xl x2 x3 x4 x5 x6001 010 100 101 110 111各行通过软件扫描区分其余与实施列1同。实施例9图27 图28是20键位另一种键盘的薄膜光波导纵横开关模块的构成图。参见图26发射子光波导3是通过在发射薄膜4上成型贯穿沟槽45形成。发射薄 膜4采用高透光、低光损的薄膜材料，在发射薄膜4上有纵横排列并贯穿薄膜的悬臂行程空间2，贯穿沟槽45可通过模切或激光加工形成。 参见图28接收光波导10是通过在接收薄膜16加工接收贯穿沟槽46形成。在接 收薄膜16上有纵横排列并贯穿薄膜的U形贯穿沟槽13，接收光波导前端15、薄膜悬臂14 是通过在接收薄膜16上成型的 U形贯穿沟槽13形成，应使型U形贯穿沟槽13接收贯穿沟 槽46连通并确保接收光波导10的边缘连续光滑，接收光波导末端8与接收管17对应。其 余与实施列1同。
权利要求
本发明的一种键盘的薄膜光波导纵横开关模块，包括CPU电路控制器、接收部(17)行光源(19)、接收光波导(10)，其特征是行发射光波导前端(7)、列发射光波导前端(32)分别与行光源(19)、列通断光源(38)对应，行发射光波导末端(6)、列发射光波导末端(36)分别与接收光波导前端(15)对应形成光开关(18)；当光开关(18)按下时，行光源(19)、列通断光源(38)发出的信号分别通过行发射子光波导(3)、列发射子光波导(34)、光开关(18)、接收光波导(10)与接收管(17a)光路导通，接收管(17a)向CPU电路控制器输出一组与光开关(18)的位置对应的特征信号。
2.如权利要求1所述的薄膜光波导纵横开关模块，其特征是列通断光源(38)可以由 一个半导体光源(21)与多路光开关(22)对应构成，也可以由LED光源组构成；列发射光波 导(33)的前段、接收光波导(10)的末段沿成行的光开关(18)的行方向布置并分别位于所 有光开关(18)行的两边；多个行光源(19)位于列通断光源(38)与接收管(17a)之间。
3.如权利要求1或2所述的薄膜光波导纵横开关模块，其特征是列发射光波导(33) 由多个与光开关(18)的列数相同的列发射子光波导(34)组成，列发射子光波导(34)的前 端均与构成列通断光源(38)的单元子光源(24) —、一对应。
4.如权利要求1或2所述的薄膜光波导纵横开关模块，其特征是列发射子光波导 (34)按奇、偶列数分别位于不同平面，列发射子光波导前端(32)按奇、偶成组与一个单元 子光源(24)对应；接收光波导前端(15)也按奇、偶成组与行发射光波导末端(6)、列发射 光波导末端(37)对应，接收子光波导末端(8)按奇、偶数分组分别与不同的接收管(17a) 对应。
5.本发明的一种键盘的薄膜光波导纵横开关模块，包括CPU电路控制器、接收光波导 (10)、光开关(18)，其特征是由行特征信号发生器(22)、通过分别电气连接位于不同行的 一个单元子光源(24)形成的行连接子光源(26)构成的行光源(19)与各行发射光波导前 端(7)对应；各行光路互不干涉的与相应行的光开关(18)数量相同的发射子光波导(3)， 其前端分别与一个单元子光源(24)对应，其末端与接收光波导前端(15)对应形成光开关 (18)；当光开关(18)闭合时，单元子光源(24)通过发射光波导(1)、接收光波导(10)与接 收管(17a)光路导通，与接收管(17a)电气连接的CPU电路控制器识别光开关(18)的按下。
6.如权利要求5所述的薄膜光波导纵横开关模块，其特征是行光源(19)由行连接子 光源(26)分别与行特征信号发生器(27)电气连接形成，行连接子光源(26)由一行的一 个单元子光源(24)与另一行的一个单元子光源(24)电气连接形成，每一路行连接子光源 (26)均由CPU电路控制器控制；多路通断光源(23)可以是LED光源组、也可是通过半导体 光源(21)与多路光开关(22)对应形成；单元子光源(24)是构成多路通断光源(23)的子 光源。
7.本发明的一种键盘的薄膜光波导纵横开关模块，包括CPU电路控制器、接收部(17)、 行光源(19)、发射光波导(1)、接收光波导(10)，其特征是在薄膜上有通过类似U形的贯 穿沟槽(13)贯穿薄膜形成的薄膜悬臂(14)，在薄膜悬臂(14)下有悬臂行程空间(2)；分 别位于薄膜悬臂(14)前端边缘、悬臂行程空间(2)边缘的光波导端部相对应形成光开关 (18)；当光开关(18)按下时，薄膜悬臂(14)在悬臂行程空间(2)内向下位移至其前端与 悬臂行程空间(2)边缘对应时，发射光波导(1)与接收光波导(10)光路导通，行光源(19) 分别通过发射光波导(1)、光开关(18)、接收光波导(10)与接收管(17a)光路导通，接收管(17a)向CPU电路控制器输出一组与光开关(18)的位置对应的特征信号。
8.本发明的一种键盘的薄膜光波导纵横开关模块，包括CPU电路控制器、接收部(17)、 行光源(19)、发射光波导(1)，其特征是一端均分别与行发射光波导(1)末端对应的每列 的各接收分支光波导(12)，其另一端均分别斜向向上延伸交汇于与接收裸芯片(42)对应 的交汇处(39)。
9.如权利要求8所述的薄膜光波导纵横开关模块，其特征是与每列的各接收分支光 波导(12)的列交汇处(39)对应的有通过并联电路电气连接的接收裸芯片(42)与光电转 换电路电气连接；在接收薄膜(16)上面的接收薄膜(43)由挠性印制板(41)、在挠性印制 板(41)上并联连接的接收裸芯片(42)、透明树脂薄膜(44)构成。
10.如权利要求8或9所述的薄膜光波导纵横开关模块，其特征是接收薄膜(43)由 挠性印制板(41)、在挠性印制板(41)上按不同组合对应连接的接收裸芯片(42)、透明树脂 薄膜(44)构成；所有接收裸芯片(42)的负端均与5v电气连接，各接收裸芯片(42)的正端 分别与input 1、input2、input3对应连接的组合不同，input 1、input2、input3分别与相应 的光电转换电路电气连接。使不同列的光开关(18)按下时在CPU电路控制器的输入口产 生不同的编码，相同列的光开关(18)按下时在CPU电路控制器的输入口产生相同的编码。
全文摘要
本发明的薄膜光波导纵横开关模块，具有综合性大幅提高、成本低的特点。其包括CPU电路控制器、接收部17、行光源19、发射光波导1、接收光波导10，其特征是行发射光波导前端7、列发射光波导前端32分别与行光源19、列通断光源38对应，行发射光波导末端6、列发射光波导末端36分别与接收光波导前端15对应形成光开关18；当光开关18按下时，行光源19、列通断光源38发出的信号分别通过行发射子光波导3、列发射子光波导34、光开关18、接收光波导10与接收管17a光路导通，接收管17a向CPU电路控制器输出一组与光开关18的位置对应的特征信号。本发明结构简单、使用光电元件数量少、发射接收光波导、光开关均在薄膜上形成。本发明应用于键盘、电器遥控等领域。
文档编号G02B6/35GK101846772SQ200910058669
公开日2010年9月29日 申请日期2009年3月23日 优先权日2009年3月23日
发明者陈 峰 申请人:陈 峰