專利名稱：輸入和顯示設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種輸入和顯示設(shè)備，它帶有輸出屏和用于確定指示設(shè)備相對輸出屏位置的判定裝置，上述判定裝置包含分布在輸出屏兩個(gè)基本不平行的邊上的狹長(elongaged)光束源，向輸出屏的對邊輻射射線，該射線是基本平行于輸出屏表面的。
這樣的設(shè)備從歐洲專利申請Ep-A2-0.365.232是已知的，它公開了帶有光學(xué)觸摸屏的集成液晶顯示器。安排由一個(gè)或多個(gè)常規(guī)的發(fā)光二極管構(gòu)成的狹長光束源沿著它的長度發(fā)射連續(xù)的射線。附加的照明裝置是為輸出屏提供照明的。
本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種能簡化用于各種目的的照明的輸入和顯示設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明的輸入和顯示裝置的特征在于為輸出屏提供的照明系統(tǒng)，這個(gè)照明系統(tǒng)包括一個(gè)基本平面的光導(dǎo)，其中的狹長光束源包含沿平面光導(dǎo)兩個(gè)基本不平行的端邊的裝置，用于耦合出光束到平面光導(dǎo)中，用于耦合出光束進(jìn)入平面光導(dǎo)的裝置具有切線尺寸大于平面光導(dǎo)厚度尺寸的光束輸出窗口其切線尺寸是平面光導(dǎo)的表面基本成直角方向，平面光導(dǎo)的表面基本平行于輸出屏的表面，用于耦合光束進(jìn)入平面光導(dǎo)的裝置凸出在所述表面上面的一個(gè)表面之外和光束輸出窗口突出在所述表面上面的一個(gè)表面之外。
實(shí)現(xiàn)了用單一單光照明元件，如一只燈或一個(gè)發(fā)光二極管，為輸出屏幕和狹長射線源兩者的照明系統(tǒng)提供射線。
本發(fā)明的輸入和顯示裝置的最佳實(shí)施例的特征在于至少一個(gè)耦合光束進(jìn)入平面光導(dǎo)的裝置包括一個(gè)狹長塊，它與構(gòu)成平面光導(dǎo)具有相同的材料，狹長塊繞著其長軸方向相對于平面光導(dǎo)方向旋轉(zhuǎn)了90度。
藉此從制作角度來看，可以生產(chǎn)一個(gè)單一的平面裝置并隨后切成片，較大的一個(gè)形成平面光導(dǎo)，較小的兩片的形成分別用于耦合光束進(jìn)入光導(dǎo)和給輸出屏幕表面提供基本平行的光束射線的裝置。
依據(jù)附圖將對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述。


圖1所示為輸入和顯示設(shè)備；
圖2所示為本發(fā)明的照明系統(tǒng)；圖2a所示為本發(fā)明的照明系統(tǒng)的詳圖；圖3所示為制作一個(gè)照明系統(tǒng)和從單一厚材料上制作的狹長光束源的方法圖4所示為一種帶全透式液晶顯示的照明系統(tǒng)的應(yīng)用。
在圖1中展示了一個(gè)手持PC的例子，電子日程或個(gè)人數(shù)字助理，所有這些下面都視為個(gè)人手持PC。手持PC1由輸出屏2、機(jī)盒3和兩個(gè)不平行的邊4和5構(gòu)成。觀察者通過輸出屏2閱讀信息。因?yàn)榉瓷涫揭壕э@示器(LCD)的低耗能，幾乎所有手持PC都使用這種顯示器。在暗環(huán)境下用這種產(chǎn)品時(shí)，環(huán)境照明不夠，需要輔助照明。例如，它可以用所謂的前光照明來實(shí)現(xiàn)，在顯示屏的頂面邊上放置光導(dǎo)管組成一個(gè)邊光照明。
在光導(dǎo)里微光結(jié)構(gòu)的存在給顯示屏提供了一個(gè)優(yōu)先偶合光。這束光導(dǎo)在圖1里用數(shù)字6代表，在輸出屏2的頂面使用反射式液晶時(shí)，也就是說它介于輸出屏2和觀察者之間。例如，從美國專利號5,506,929中所知用兩個(gè)點(diǎn)狀光源，光束的發(fā)光是由點(diǎn)狀的光源耦合進(jìn)兩個(gè)狹長的光導(dǎo)管中。光導(dǎo)管是帶光學(xué)顯微結(jié)構(gòu)的，它能引導(dǎo)光導(dǎo)管里的光束進(jìn)入平面光導(dǎo)的方向，如圖1的平面光導(dǎo)6。
圖2所示為本發(fā)明的輸入和顯示裝置的最佳實(shí)施例的一部分，特別是顯示了平面光導(dǎo)6與狹長光束源7和8的對應(yīng)關(guān)系。在圖2的實(shí)施例中狹長光束源7和8具有基本相同的構(gòu)造，所以將只對它們中的7進(jìn)行詳細(xì)的描述。狹長光束源7構(gòu)成一個(gè)點(diǎn)狀光束源9，例如就象一個(gè)發(fā)光二極管。被點(diǎn)狀光束源9點(diǎn)亮的光束10沿著光導(dǎo)管11的方向也被點(diǎn)亮。光導(dǎo)管11的邊12與平面光導(dǎo)6的一個(gè)輸入邊13相鄰。對于一個(gè)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，從光束源9中耦合出光束10進(jìn)入光導(dǎo)管11的方法即是如此，見美國專利5,506,929，它并不構(gòu)成本發(fā)明的一部分，因而在此不做進(jìn)一步描述。從專業(yè)角度知道光導(dǎo)11的表面13是帶有微光表面結(jié)構(gòu)的，它能使光束10按箭頭15的方向反射到平面光導(dǎo)6里。
平面光導(dǎo)6的厚度尺寸用“D”來代表，光導(dǎo)11的垂線尺寸E，同是同方向上表面12的尺寸，大于平面光導(dǎo)6的厚度尺寸D。表面12高出平面光導(dǎo)6的部分16。光導(dǎo)11的在平面14上的微光結(jié)構(gòu)也把光引導(dǎo)出表面16，即表面部分16在光導(dǎo)11高出過平面光導(dǎo)6的上表面部分形成一個(gè)光束輸出窗口。即它有基本平行的光束流，或是被光導(dǎo)11的表面16點(diǎn)亮，如圖指示的箭頭17A和17B。
平面光導(dǎo)6的厚度尺寸用“D”來代表，光導(dǎo)11的垂線尺寸E，同是同方向上表面12的尺寸，大于平面光導(dǎo)6的厚度尺寸D。表面12高出平面光導(dǎo)6的部分16。光導(dǎo)11在平面14上的微光結(jié)構(gòu)也把光引導(dǎo)出表面16，即表面部分16在光導(dǎo)11高出過平面光導(dǎo)6的上表面部分形成一個(gè)光束輸出窗口。即它輸出基本平行的光束流，如圖指示的箭頭17A和17B，或是被光導(dǎo)11的表面16照亮。
按圖2所示是狹長光束源8的相應(yīng)結(jié)構(gòu)。以美國專利5,506,929為例，被作為中心的平面光導(dǎo)6，按箭頭18的方向引導(dǎo)光束15均勻地穿越它的表面照亮圖示的反射式LCD19。
沿著被作為中心的平面光導(dǎo)6的探測器的邊20和21，任何光束流17A和17B都能檢測到，即在兩個(gè)方向上判定如圖所示的指示設(shè)備21的位置，指示設(shè)備指觸筆或手指。根據(jù)指示設(shè)備在探測器上的“蹤影”，判定指示設(shè)備相對輸出屏19的確切位置是本領(lǐng)域技術(shù)人員的決定，并不構(gòu)成本發(fā)明的部分。
圖2a所示的是一個(gè)更簡潔的解決方案，如圖所示輸入光進(jìn)入光導(dǎo)11和它的狹長光束源8的相應(yīng)結(jié)構(gòu)42。一個(gè)單光束源43位于光導(dǎo)11和42的轉(zhuǎn)角處。光束源43更象是點(diǎn)狀的，并輻射到光導(dǎo)11和光導(dǎo)42兩個(gè)方向。
圖3A到3D所示為制作帶光導(dǎo)管11的平面光導(dǎo)6的最簡便的方法。圖3A所示為上面22是微光結(jié)構(gòu)23的材料21的厚切片。本領(lǐng)域的技術(shù)人員熟知在表面22或是與表面22平行的材料體21內(nèi)，微光結(jié)構(gòu)23引導(dǎo)材料21中的光束指向的方向與水平方向到箭頭24所指的方向并沒有多大不同。線25代表一個(gè)在厚片21中將被切成兩部分的位置。如圖3B所示，厚片21被切后分成26和27兩部分，此后27那部分繞軸28(垂直于圖平面)按箭頭29的方向旋轉(zhuǎn)。此后的位置如圖3C所示。需要注意的是光學(xué)微結(jié)構(gòu)23現(xiàn)在是位于元件27的左手用數(shù)字30表示。作為結(jié)果，任何進(jìn)入材料27在方向上或多或少平行于軸28的光束將被微光結(jié)構(gòu)按箭頭32和33的方向引導(dǎo)通過表面31。下一步是按圖3C所示調(diào)整元件27定位到元件26的位置，結(jié)果如圖3D所示。
圖4所示為本發(fā)明的更進(jìn)一步的實(shí)施例，它帶有一個(gè)背(邊34)光照明的全透式LCD19’。平面光導(dǎo)26’的下表面或在大部分平面光導(dǎo)材料中都提供了微光結(jié)構(gòu)23’。此前在圖3中從材料26’的厚片中切下元件27’。微光結(jié)構(gòu)30’按箭頭32’和33’的方向引導(dǎo)光束。微光結(jié)構(gòu)23’引導(dǎo)光束按箭頭32’的方向進(jìn)入全透式LCD19’，如箭頭35所示。光束穿過凸出在全透式LCD19’上表面部分27’的輸出窗口，流出LCD19’的光束基本平行于全透式LCD19’的表面36。
權(quán)利要求
1.一種輸入和顯示設(shè)備，帶有輸出屏(2)和判定指針裝置相對輸出屏(2)位置的裝置，上述判定裝置包括狹長光束源(7，8)，它沿輸出屏幕(2)兩個(gè)基本不平行的端邊發(fā)射射線(17A，17B，33，33’)至輸出屏幕(2)的相對邊，其中射線(17A，17B，33，33’)基本平行與輸出屏幕(2)的表面，其特征在于提供輸出屏幕的照明系統(tǒng)(6，7，8)，照明系統(tǒng)(6，7，8)包括一個(gè)基本平面的光導(dǎo)(6)，其中的狹長光束源(7，8)包含沿平面光導(dǎo)兩個(gè)基本不平行的端邊的裝置(11，42)，用于耦合出光束(15，20，32，32’)到平面光導(dǎo)(6)中，用于耦合出光束(15，20，32，32’)進(jìn)入平面光導(dǎo)(6)的裝置(11，42)具有切線尺寸(E)大于平面光導(dǎo)(6)厚度尺寸(D)的光束輸出窗口(12，16)，其切線尺寸(E)是平面光導(dǎo)(6)的表面基本成直角方向，平面光導(dǎo)(6)的表面基本平行于輸出屏(2)的表面，用于耦合光束(15，20，32，32’)進(jìn)入平面光導(dǎo)(6)的裝置(11，42)凸出在所述表面上面的一個(gè)表面之外和光束輸出窗口(12，16)突出在所述表面上面的一個(gè)表面之外。
2.權(quán)利要求1的設(shè)備，其特征在于至少一個(gè)耦合光束(15，20，32，32′)到平面光導(dǎo)(6)的裝置(11，42)包含一個(gè)狹長塊(27)，它由與平面光導(dǎo)(6)的相同材料構(gòu)成，該狹長塊(27)的方向是相對平面光導(dǎo)(6)繞其長軸(28)旋轉(zhuǎn)90度。
3.權(quán)利要求1或2的設(shè)備，其特征在于它們是由沿著平面光導(dǎo)(6)的兩個(gè)基本不平行的端邊的裝置(11，42)包括狹長光導(dǎo)管(11，42)和接近狹長光導(dǎo)管(11，42)端的點(diǎn)狀光束源(9，43)，點(diǎn)狀光束源(9，42)光學(xué)耦合至狹長光導(dǎo)管(11，42)的相對端，每一個(gè)狹長光導(dǎo)管(11，42)提供沿縱邊(14，30)的光學(xué)結(jié)構(gòu)，將撞擊到光學(xué)結(jié)構(gòu)的光束引導(dǎo)至相關(guān)的狹長光導(dǎo)管(11，42)的縱軸(28)基本正交的方向。
4.權(quán)利要求3的設(shè)備，其特征在于點(diǎn)狀光束源(9，43)包括發(fā)光二極管。
5.權(quán)利要求3或4的設(shè)備，其特征在于相關(guān)的光導(dǎo)管(11，42)的縱軸基本正交方向是與輸出屏幕(2)的表面基本平行的。
全文摘要
來自平行線性源的光束(7,8)部分被引導(dǎo)進(jìn)入光導(dǎo)結(jié)構(gòu)(6),部分點(diǎn)亮了光導(dǎo)結(jié)構(gòu)的表面(6)。由微光結(jié)構(gòu)耦合產(chǎn)生的光束(15,20)在光導(dǎo)管里通過照亮了下面的反射式或稱超級全透式LCD。光束(17A,17B)穿過光導(dǎo)組織(6)的表面被引導(dǎo)到光敏檢測陣列。用觸筆(21)或手指(21)可探測到被阻斷這束光并可推斷出阻斷的位置。
文檔編號G02F1/133GK1386243SQ01802014
公開日2002年12月18日 申請日期2001年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月12日
發(fā)明者B·I·伯科夫, H·J·科內(nèi)里森 申請人:皇家菲利浦電子有限公司