专利名称：传感器、显示装置和记录装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种传感器，其包含一光学透明材料制成的第一光波导器。本发明尤其涉及一种用于(便携式)显示装置的键盘。这种显示装置在移动电话等中的应用越来越广泛。但本发明也可用于其它的显示装置，例如管理器(organizer)，手提电脑等。由于不断的小型化，对于显示装置与键盘及记忆功能等的集成的要求在不断增加。
本发明的一目的是借助于以下方法解决这个问题，即尽可能地实现此类元件(或者至少是它们的一部分)的集成化，为此将提供一种装置，其包含一沿光波导器的一部分的边缘的光源和一光敏元件，而在工作中按键将来自光源的光的光路切断。一般来说，此光波导器包含一光学透明材料基板或部分基板，其各侧面垂直于第一表面，该侧面中的至少一个侧面具有一光入口面，来自光源的光可从该侧面耦合入)，而光的出口在横截于第一表面的平面内。
本发明是基于这样的认知光可以沿着透明基板中按键的位置处被导向，当按键被按下时至少一部分光被反射。射出光的变化可通过例如光电二极管之类的光敏元件来检测。这个光敏元件(以及光源)沿光波导器的边缘的另一部分定位，或者定位在基板或部分基板的另一部分内，或沿该另一部分定位。这个光敏元件(以及光源)也可以借助于另一光波导器以及例如光电二极管(或LED)来形成。
该光波导器可以形成一个较大组件(如基板)的一部分，其中还有一些用于相关设备(如麦克风)的工作元件。举例来说，可以把第二光波导器安置在基板中的另一位置处，此第二光波导器作为一个用于例如液晶显示装置的光源(背光或正面光)的波导器。
当然，也可以把传感器集成在其它设备中。
参照下面要描述的具体实施形式，就可以明了本发明的这些和其它的方面。
在附图中
图1是含有本发明的传感器的移动电话的平面视图；图2是沿图1的II-II线的横剖面；图3是具有传感器的基板的一部分的平面视图4示出了传感器的一部分的另一种实施方案的一部分；图5和6是传感器各部分的变型。
这些图是示意的而且不按比例。相应的元件一般由相同的附图标记来表示。
图1和2示出了按照本发明的一装置1，在这种情况下移动电话包括常规的按键2、显示器3、和装在壳体5内的麦克风4。在这个例子中，显示器是液晶显示器，在两个基板6，7之间具有一层液晶材料(未示出)。显示器3可以是有源型的(AMLCD)或无源型的。
在本例中显示器3被固定在一透明支承件(基板)8上，其在按键2的区域处具有凹坑9。
基板8(支承件)是由合成材料等制成的，并且按照本发明(见图3)，其包含一带光学透明材料基板的光波导器；和至少一个沿着光波导器边缘的一部分的光源；以及一光敏元件。为说明本发明起见，可把图3中矩形ABCD内的基板8的部分10当作光波导器。本例中例如由LED 12和光波导器13组成的光源12，13定位成沿此光波导器(部分)10的边缘AD。一个类似的光源12’，13’定位成沿此光波导器10的边缘AB。
光波导器如此构造成，即例如设置有突出部分，以使得光线基本上只沿一个方向在迹线20的区域处和沿另一个方向在迹线21的区域处耦合入(在此例中，光线路径的两个方向是相互垂直的)。图1，2中所述的凹坑9处于两个光线路径的交汇部分24的区域。
例如由光电二极管18和光波导器17构成的光敏元件17，18处在沿光波导器10的边线BC的位置。类似的光敏元件17’，18’处在沿光波导器10的边缘CD的位置。为使从光波导器17来的光线能很好地耦合，两个光波导器(中的一个)可以设置有突出部分。
当按下按键时，在相关光路20，21中的光线被全部或局部地反射。由于在此例中光波导器13，13’是由LED 12，12’从一个侧面照明，故耦合入的光强度随着光路20，21离开LED 12，12’的距离而减小。因而当按下按键时，记录到的电流的下降也取决于离LED 12，12’的距离。
与光电二极管18，18’连接的检测电路检测到对于两个光路20和21(XY扫描)的电流下降，以便确定被按下按键的位置。为使按键具有良好的反射作用，最好给它们涂上一层弱反射材料。
射出光的变化可通过光敏元件(在本例中为光电二极管18，18’)来检测。在光线被镜子或其它光学元件从光波导器(部分)10导向至一适当的位置后，也可以在其它的位置对光进行检测。若显示器件形成有矩阵形式的由非晶(或多晶)薄膜晶体管(TFT)，则该矩阵可用额外的TFT(这些TFT是专门为检测而安排的)来延伸，而且需要的话，还可以对于该目的进行优化。当把基板6省去而基板8还用作LCD基板时更可以这样做。
为检测由于光电二极管的光电流中的射出光的变化而产生的变化，可以采用各种方法，例如用一适当的放大器来放大。LED 12，12’可以交替地发射光脉冲对。
例如通过减小光波导器的厚度(如图4所示)，从而可实现强度随着光路20，21离LED 12，12’的距离而降低。由LED 12发射的光束25由于光波导器13的斜面而被垂直地转向到光波导器10(ABCD)上(光束25’)并撞击到反射按键上，该按键的侧面以与光束25’的方向成90°角的方向延伸。被按键反射的光束25”经过光波导器17’到达光电二极管18’(光束25)。为提高测量的可靠性，向前束(光束25iv，25v)的强度可同时借助于光波导器17和光电二极管18来确定。类似地，沿另一方向的扫描借助于LED 12、光波导器13、17、和光电二极管18(需要的话，还有光电二极管18’)进行。这时不是光强度降低，而是耦合入的光的频率由于在光波导器13、13’和光波导器10之间放置的滤色器30而减小或增加，此滤色器的颜色范围可从红外到超紫外。这样就可以通过频率测量来对光进行测量。
如果希望的话，光波导器13，13’可以采用一个公用的LED 12，光波导器17，17’可以采用一个公用的光电二极管18(见图4a)。
图6表示减小光波导器强度的几种可能性。例如，可以在表面27上加工出一组(平行)沟槽25，其深度和宽度随着离端面的增加而增大(图6a)。或者也可以把表面27加工成抛物线形(图6b)。
图5表示如何通过分离的光路16’和16”把光从LED 12导向到一膜片11和波导器13。例如，来自波导器13的光线耦合出至光检测器18。到达光检测器的光强还取决于孔9中是否有键存在。为简单明了，只示出了沿一个方向的光路。图4表示一按键、一麦克风(膜片11与LED 12和未示出的光电二极管组合在一起)、和一LCD(或另一个显示装置)全部集成在一个基板内的可能性。
当然本发明不限于示出的一些具体实施形式。例如，除LED之外还可采用其它的光源。除液晶显示器外，也可以采用其它的显示器，如基于电泳、电致发光、P(0)LED和机械镜等的显示器。此外，传感器还可用于完全不同的一些领域，如具有存贮等功能(半导体存储器或可写入的ROM的记录功能)的数据输入器件或电子打字机中。
本发明受保护的范围不仅仅限于上面所描述过的具体实施形式。
本发明基于其每一个新的特征及这些特征的每一种组合。在下面权利要求书中的附图标记并不限制其保护范围。使用动词“包含”及其动词变化并不排除不同于权利要求书中所列举的那些元件的存在。在一种元件前使用“一”或“一个”并不排除有许多这种元件的存在。
权利要求
1.一种传感器，其包括一透光材料的第一光波导器，和至少一个沿该光波导器的边缘的一部分的光源，以及一光敏元件，其中，在工作过程中，按键中断来自光源的光的光路。
2.如权利要求1所述的传感器，其特征在于，其包括两个沿该第一光波导器的边缘的不同部分的光源及其相关的光敏元件，其中从横截于该光波导器的一表面来观察，来自不同光源的光束彼此成一角度地延伸。
3.如权利要求1或2所述的传感器，其特征在于，该光源包括一第二光波导器，并且光可以沿该第一光波导器的边缘的所述部分在不同位置处从该第二光波导器耦合到第一光波导器内。
4.如权利要求1或2所述的传感器，其特征在于，该光敏元件包括一第三光波导器，并且光线可以在不同位置处从该第一光波导器耦合到该第三光波导器内。
5.如权利要求1或2所述的传感器，其特征在于，该光敏元件定位成沿光波导器的边缘的另一部分。
6.如权利要求1或2所述的传感器，其特征在于，其包括一具有多个端面的光波导器，该端面中的至少一个端面是光的入射面，而来自该光源的光可以在该光波导器的该端面上耦合入。
7.如权利要求6所述的传感器，其特征在于，该光敏元件位于面对该光波导器的该端面的另一端面的区域处。
8.如权利要求6所述的传感器，其特征在于，该端面单位表面积可耦合入的光量在强度或波长方面是变化的。
9.如权利要求8所述的传感器中，其特征在于，该端面单位表面积可耦合入的光量沿该端面的方向减小。
10.如权利要求1或2所述的传感器中，其特征在于，该基板在按键区域具有凹坑。
11.如权利要求10所述的传感器中，其特征在于，在该基板的凹坑内的按键至少沿其表面的一部分是反光的。
12.一种显示装置，其包括一具有至少一个像素的照明元件，和用于照明该像素的另一光波导器，以及如权利要求1或2所述的装置。
13.如权利要求12所述的显示装置，其特征在于，该光波导器和所述另一波导器属于一个基板。
14.一种数据输入装置，其至少具有存储功能，并包含如权利要求1或2所述的传感器。
全文摘要
一种键盘，其包括LED(12)，以在透明的合成材料基板内产生光束，该基板具有多个凹坑以便接收按键(2)，如需要的话，按键可具有一反射部分。沿不同方向的光强波动借助于例如光电二极管(18)来检测。
文档编号H01H35/00GK1463493SQ02801821
公开日2003年12月24日 申请日期2002年5月21日 优先权日2001年5月23日
发明者F·G·C·维尔维格 申请人:皇家菲利浦电子有限公司