專利名稱：使用光導(dǎo)的觸摸輸入屏的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有帶觸摸屏功能的顯示器的顯示設(shè)備。
在各種各樣的顯示器技術(shù)中，觸摸輸入屏是眾所周知的。這些屏幕一般應(yīng)用一對(duì)(對(duì)于一維坐標(biāo)探測(cè))平行排列的，由例如PET箔、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚碳酸酯構(gòu)成的透明薄膜。每個(gè)薄膜具有一層薄而透明的導(dǎo)電銦化錫(ITO)膜。兩個(gè)薄膜通常彼此隔開一段大約500-1000μm的空氣隙。附在薄膜上的ITO膜彼此相對(duì)，也就是說，以這樣一種方式排列薄膜，使得ITO膜排列在兩個(gè)薄膜之間。
通常，基于阻抗的觸摸屏作為特定顯示面板的附加模塊而使用。沿著兩個(gè)高阻抗ITO膜其中之一的兩個(gè)相對(duì)邊緣的每個(gè)，應(yīng)用具有非常低阻抗的電極。當(dāng)在低阻抗電極上應(yīng)用電壓時(shí)，等勢(shì)線在ITO膜上升高(平行于電極)。該線的電勢(shì)范圍為，比方說，ITO膜的一端為0V，到另一端為10V。當(dāng)依靠手指、筆或一些其他適當(dāng)?shù)闹甘疚锝佑|對(duì)著顯示面板周圍環(huán)境的薄膜時(shí)，該薄膜與相關(guān)的ITO阻抗變形，直到所述薄膜接觸到對(duì)著顯示面板的薄膜，其中兩個(gè)ITO膜開始彼此接觸。結(jié)果，接觸位置處等勢(shì)線的電勢(shì)被傳送到對(duì)著顯示面板的薄膜。從電學(xué)角度看，該薄膜為浮動(dòng)的(floating)，并且當(dāng)在零電流處測(cè)量此類浮動(dòng)體的電勢(shì)時(shí)，可以從測(cè)量電壓計(jì)算觸摸位置。
對(duì)于二維坐標(biāo)探測(cè)，一對(duì)附加的平行排列的透明電極附在另一個(gè)薄膜上，該附加對(duì)將其電極以這樣一種方式設(shè)置，使得附加對(duì)的等勢(shì)線與已有電極對(duì)的等勢(shì)線垂直。因而，可以測(cè)量X和Y坐標(biāo)。
該觸摸屏類型具有許多缺點(diǎn)，其中成本是主要的一個(gè)。例如，PDA尺寸的顯示屏成本大約為10美元到20美元，而15″觸摸屏成本為200美元或更高。對(duì)于最終用戶，一個(gè)重要因素就是因此得到的屏幕前(front-of-screen)(FoS)性能，其中包括諸如輝度、亮度、對(duì)比度、響應(yīng)時(shí)間等的參數(shù)。裝配有觸摸屏的LCD的FoS性能明顯弱于沒有觸摸屏的同等LCD的FoS性能。觸摸屏LCD的惡化的FoS性能是由于，例如●薄膜中阻抗引起的光散射導(dǎo)致模糊的景像和降低的對(duì)比度；●作為薄膜中阻抗的結(jié)果的屏幕變色；●薄膜和ITO膜中的光吸收，降低已有(experienced)亮度；●在對(duì)著顯示器的薄膜表面和顯示器自身之間的空氣界面，導(dǎo)致不希望得到的反射、干涉圖形與減小的視角。
抗反射涂層可以用于減少反射。然而，它們需要涂覆在薄膜-空氣界面處，而ITO膜必須沉積在薄膜的另一面，導(dǎo)致昂貴的雙面沉積、處理和處理步驟。另外，抗反射涂層不抑制ITO膜引起的光散射和變色，而且它們可能增大傳輸損耗。折射率匹配液可以用作取代薄膜之間的空氣的介質(zhì)以減少反射。然而，這將會(huì)導(dǎo)致ITO膜之間的惡化歐姆接觸(ohmic contact)。
英國專利申請(qǐng)GB 2 074 428公開了具有片狀光導(dǎo)的觸摸敏感器件，在該器件內(nèi)通過依靠手指向光導(dǎo)施壓而得到的全內(nèi)反射，限制從諸如CRT的屏幕等光源發(fā)出的光在其中。光導(dǎo)的邊緣安裝有光探測(cè)器，其中該光探測(cè)器響應(yīng)于光導(dǎo)中滯留的光。
通過比較光探測(cè)器輸出和CRT光柵位置，可以確定光導(dǎo)上的準(zhǔn)確觸摸位置。
GB 2 074 428的一個(gè)問題在于光導(dǎo)的空氣界面造成光學(xué)干涉和反射。另一個(gè)問題在于任何光導(dǎo)表面污染，諸如指紋、灰塵、刮痕等，可能導(dǎo)致這樣一種情況，即光被限制在光導(dǎo)中，而且光探測(cè)器可能響應(yīng)于該滯留光。因而，可以探測(cè)污染，其中該污染導(dǎo)致所謂的“假接觸(ghost contact)”，也就是意外接觸輸入。
本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是提供一種觸摸屏顯示設(shè)備，其具有良好的屏幕前性能并避免假接觸輸入。
通過根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示設(shè)備實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)。通過從屬權(quán)利要求定義優(yōu)選實(shí)施例。
根據(jù)發(fā)明的一個(gè)方面，顯示設(shè)備包括具有觸摸屏功能的顯示器，也就是，顯示設(shè)備設(shè)置為用于探測(cè)顯示器屏幕上的輸入位置。為此目的，屏幕包括設(shè)置有光源的第一光導(dǎo)，其中該光源將光發(fā)射入第一光導(dǎo)。第一光導(dǎo)以這樣一種方式與其周圍環(huán)境光學(xué)匹配，即正常地，通過全內(nèi)反射將光源的光限定在第一光導(dǎo)內(nèi)。上下文中的“正常”應(yīng)該理解為指的是沒有發(fā)生用戶與屏幕的相互作用的情況。
當(dāng)用戶通過手指、筆或一些其它指示物，在輸入位置處與顯示屏物理相互作用時(shí)，第一光導(dǎo)內(nèi)光的全內(nèi)反射狀態(tài)就被擾亂，使得光從光導(dǎo)中分離出來。
屏幕還包括第二光導(dǎo)，被設(shè)置為使用戶與觸摸屏的相互作用在第一和第二光導(dǎo)之間建立接觸。另外，屏幕包括隔開第一和第二光導(dǎo)的介質(zhì)。該介質(zhì)的折射率低于第一和第二光導(dǎo)各自的折射率。
以兩種方式中的一種完成輸入位置的探測(cè)。以例如光探測(cè)器或光傳感器的形式提供光探測(cè)裝置，其中或者探測(cè)從第一光導(dǎo)中分離出的光，或者降低第一光導(dǎo)中的光強(qiáng)度。同樣將光探測(cè)裝置設(shè)置為使得光探測(cè)事件與觸摸屏上發(fā)生用戶相互作用的輸入位置關(guān)聯(lián)。
本發(fā)明是有利的，因?yàn)橛|摸輸入的可靠探測(cè)可以設(shè)置在大多數(shù)類型的顯示器中，諸如LCD、CRT，不同類型的LED技術(shù)，例如OLED、PLED等。本發(fā)明可以應(yīng)用于其中的設(shè)備包括移動(dòng)電話屏幕、不同類型的監(jiān)測(cè)設(shè)備、電視機(jī)、投影屏等。
當(dāng)顯示設(shè)備的用戶建立與設(shè)置在屏幕前面的第二光導(dǎo)的物理接觸時(shí)，就可以探測(cè)觸摸輸入，這將會(huì)導(dǎo)致避免假觸摸輸入的情況。觸摸屏，也就是第二光導(dǎo)上的指紋、灰塵、塵土或其它不希望得到的物質(zhì)將不會(huì)造成從第一光導(dǎo)發(fā)出的光的不希望得到的失常耦合(out-coupling)。
另外，依靠隔開第一和第二光導(dǎo)的介質(zhì)，減弱了不希望得到的反射和干涉圖形的效果。這是由于相對(duì)于應(yīng)用于現(xiàn)有技術(shù)中的光導(dǎo)-空氣界面，光導(dǎo)-介質(zhì)界面將具有更低的Fresnel反射系數(shù)。
在現(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng)光束尤其在淺角下入射到顯示器上時(shí)，表面-空氣界面上的反射逐漸增加，對(duì)于接近90°的入射角，幾乎達(dá)到100％。如果多個(gè)表面-空氣界面相遇，甚至以相對(duì)較小的入射角也會(huì)發(fā)生全反射。另外，如果表面-空氣界面彼此隔開相對(duì)較大的距離(大于～200μm)，在顯示器上將會(huì)出現(xiàn)陰影。
依靠兩個(gè)光導(dǎo)之間的介質(zhì)，表面反射的負(fù)面效應(yīng)降低，并獲得具有明顯增大的視角的顯示器。
根據(jù)發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，當(dāng)光導(dǎo)依靠用戶的相互作用彼此(光學(xué))接觸時(shí)，從第一光導(dǎo)中分離出的光進(jìn)入第二光導(dǎo)。優(yōu)選為，將光探測(cè)裝置設(shè)置為與上述第二光導(dǎo)鄰近，基本上與其在相同平面。例如，光探測(cè)器位于沿著第二光導(dǎo)邊緣的位置。
第二光導(dǎo)優(yōu)選由柔性材料構(gòu)成。在此情況下，用戶與接觸屏的相互作用使得第二光導(dǎo)偏轉(zhuǎn)以與第一光導(dǎo)接觸。
優(yōu)選為將第二光導(dǎo)中對(duì)著第一光導(dǎo)的表面構(gòu)成為具有特定粗糙程度的表面。這是有利的，因?yàn)楸砻娴拇植?，防止第二光?dǎo)粘附第一光導(dǎo)。
根據(jù)發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，介質(zhì)為具有在1.30-1.48范圍內(nèi)的反射率的液體，液體裝在可擴(kuò)展容器中，其中該容器設(shè)置在第一和第二光導(dǎo)之間。該實(shí)施例是有利的，因?yàn)楫?dāng)用戶偏轉(zhuǎn)第二光導(dǎo)時(shí)，裝在可擴(kuò)展容器中的液體可以很容易地在容器中轉(zhuǎn)移。
優(yōu)選為液體包括氟基硅油或酒精/水混合物。這是有利的，因?yàn)檫@些類型的液體對(duì)溫度非常不敏感。另外，這些液體類型是無色透明的、化學(xué)惰性的、非散射的并具有較低折射率。
根據(jù)發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例，第一和第二光導(dǎo)由具有在1.49-1.58范圍內(nèi)的折射率材料組成，優(yōu)選為PMMA。通過應(yīng)用注模過程可以容易地制造此類光導(dǎo)。
根據(jù)發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例，被設(shè)置為將光發(fā)射入第一光導(dǎo)的光源發(fā)射非可見光。這是具有優(yōu)點(diǎn)的，因?yàn)樵摴鈱?duì)于人眼是非可見的，所以光源的光不會(huì)造成顯示器觀測(cè)特性的惡化。
當(dāng)研究所附權(quán)利要求和下列描述時(shí)，本發(fā)明的更多特征和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)顯而易見。那些本領(lǐng)域技術(shù)人員可以認(rèn)識(shí)到，結(jié)合本發(fā)明的不同特征可以創(chuàng)建不同于以下描述的實(shí)施例。
將會(huì)參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明。類似的參考標(biāo)記表示遍及附圖的相應(yīng)元件，其中

圖1示出本發(fā)明可以應(yīng)用于其中的現(xiàn)有技術(shù)顯示設(shè)備的實(shí)例；圖2示出顯示設(shè)備的顯示器的示意性前視圖和側(cè)視圖，其中依照本發(fā)明實(shí)施例，在該顯示器上設(shè)置兩個(gè)光導(dǎo)；圖3示出光導(dǎo)的側(cè)視圖，其中全內(nèi)反射發(fā)生紊亂；圖4示出顯示設(shè)備的顯示器的示意性前視圖和側(cè)視圖，其中依照本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例，在該顯示器上設(shè)置兩個(gè)光導(dǎo)；圖5示出圖4的光導(dǎo)的側(cè)視圖，其中該光導(dǎo)內(nèi)的全內(nèi)反射發(fā)生紊亂；圖6示出本發(fā)明適用的顯示設(shè)備的一部分的示意圖；以及圖7示出反射和干涉圖形的減少。
圖1示出以便攜式電腦為形式的顯示設(shè)備100，該電腦設(shè)置有鍵盤101和LCD平面顯示器102，其中本發(fā)明可以方便地應(yīng)用于該顯示設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明，具有觸摸屏功能的顯示設(shè)備，包括兩個(gè)光導(dǎo)，隔開兩個(gè)光導(dǎo)的介質(zhì)以及光探測(cè)裝置，它可以以多種不同方式設(shè)置，正如將要描述的那樣。例如，光導(dǎo)可以設(shè)置在顯示器外部，作為附加模塊。在顯示設(shè)備由例如電視機(jī)、投影屏或CRT構(gòu)成的情況下，光探測(cè)裝置可以設(shè)置在顯示器的兩個(gè)邊緣103、104。在顯示設(shè)備包括有源矩陣基底的情況下，光探測(cè)裝置也可以設(shè)置在顯示設(shè)備的基底中，從而將光探測(cè)裝置置于顯示設(shè)備內(nèi)部。
圖2的上部示出顯示設(shè)備的顯示器201的示意性前視圖，其中依靠例如粘合劑，在該顯示器上設(shè)置一個(gè)內(nèi)部光導(dǎo)202和一個(gè)外部光導(dǎo)207的兩個(gè)光導(dǎo)。圖2的下部示出顯示器201的示意性側(cè)視圖。在外部光導(dǎo)207的兩個(gè)邊緣，設(shè)置有例如光探測(cè)器的形式的光探測(cè)裝置203。優(yōu)選為在當(dāng)顯示設(shè)備不包含有源矩陣基底時(shí)，例如當(dāng)顯示設(shè)備包括電視機(jī)、CRT或投影屏?xí)r，使用該光探測(cè)器設(shè)置。光探測(cè)裝置與CPU 204或一些其它具有處理能力的合適裝置連接。有利地，CPU可以包括應(yīng)用觸摸屏功能的設(shè)備中具有的處理裝置。然而，兩個(gè)光導(dǎo)和光探測(cè)裝置可以是有其自身的CPU的單機(jī)系統(tǒng)，其中單機(jī)系統(tǒng)與提供觸摸屏功能的設(shè)備連接并協(xié)作。可以通過用戶使用筆205的形式的指示器件，以與顯示器建立接觸206。內(nèi)部光導(dǎo)202具有設(shè)置為將光發(fā)射入內(nèi)部光導(dǎo)的光源208。
內(nèi)部光導(dǎo)202和液體209之間的光學(xué)匹配，以這樣一種方式適應(yīng)，即依靠全內(nèi)反射將光源208的光210限制在內(nèi)部光導(dǎo)中，其中液體裝在可擴(kuò)展容器中。液體209包括氟基硅油或酒精/水混合物，具有在1.30-1.48范圍內(nèi)的折射率。光導(dǎo)202、207由具有～1.50的折射率的PMMA或玻璃態(tài)材料組成。實(shí)際上，任何透明、無色、化學(xué)惰性和非散射的液體，只要其折射率小于光導(dǎo)材料的折射率，就可以使用，但仍然要足夠接近以提供良好的光學(xué)匹配。
圖3示出顯示設(shè)備的顯示器301的側(cè)視圖。依靠例如筆305與外部光導(dǎo)307的物理接觸，使外部光導(dǎo)偏轉(zhuǎn)到與內(nèi)部光導(dǎo)302接觸。這就擾亂了內(nèi)部光導(dǎo)中的全內(nèi)反射，而且在內(nèi)部光導(dǎo)和外部光導(dǎo)的接觸界面，從光源308發(fā)射的光310被分離并導(dǎo)向光探測(cè)裝置303。因而，通過確定光310的入射點(diǎn)(多個(gè)入射點(diǎn))，可能確定顯示器上的接觸點(diǎn)，其中通過光導(dǎo)，光310從光源照射到光探測(cè)裝置303上。在接觸點(diǎn)，光在多個(gè)方向散射。圖3示出該散射的簡化示圖，其中該散射通常發(fā)生在許多方向。同時(shí)注意在圖3中，示出X坐標(biāo)的探測(cè)。光探測(cè)裝置執(zhí)行Y坐標(biāo)探測(cè)，其中光探測(cè)裝置設(shè)置為與探測(cè)X坐標(biāo)的探測(cè)器垂直(見圖2)。
通過利用圖3所示的設(shè)置，只有在顯示設(shè)備的用戶建立與設(shè)置在顯示器前方的外部光導(dǎo)的接觸時(shí)，才可能探測(cè)觸摸輸入，這導(dǎo)致將避免假觸摸輸入的情況。在顯示器外部，也就是外部光導(dǎo)上的指紋、灰塵、塵土或其它不希望得到的物質(zhì)，將不會(huì)造成內(nèi)部光導(dǎo)發(fā)出的光的意外失常耦合。另外，隔開內(nèi)部和外部光導(dǎo)的液體309將減弱不希望得到的反射和干涉圖形的效應(yīng)。這將會(huì)在稍后詳細(xì)描述?？梢杂羞x擇地構(gòu)建外部光導(dǎo)面向第一光導(dǎo)并偏轉(zhuǎn)為與第一光導(dǎo)接觸的表面，以防止粘附到內(nèi)部光導(dǎo)。
圖4示出對(duì)于光的探測(cè)的另一個(gè)設(shè)置，其中光探測(cè)裝置集成在顯示設(shè)備的基底中。當(dāng)顯示矩陣具有有源矩陣基底時(shí)，該光探測(cè)設(shè)置是優(yōu)選的。這是關(guān)于例如LCD和不同類型的LED，例如OLED、PLED等的情況。
圖4的下部示出顯示設(shè)備屏幕401的示意性側(cè)視圖。以薄膜晶體管(TFT)形式的光探測(cè)裝置403集成在顯示設(shè)備的有源矩陣基底409中以探測(cè)入射光。內(nèi)部光導(dǎo)402具有光源408，被設(shè)置為將光發(fā)射入內(nèi)部光導(dǎo)。注意在此情況下，與圖2中示出的設(shè)置比較，只需要從內(nèi)部光導(dǎo)的一側(cè)發(fā)射光。光探測(cè)裝置403不需要包括TFT?；?09可以由光敏材料構(gòu)成，其中該光敏材料設(shè)置為探測(cè)從光導(dǎo)202分離出并導(dǎo)向光探測(cè)裝置403的光。
轉(zhuǎn)到圖5，依靠例如筆505與外部光導(dǎo)507的物理接觸，使外部光導(dǎo)偏轉(zhuǎn)為與內(nèi)部光導(dǎo)502接觸。這擾亂了內(nèi)部光導(dǎo)中的全內(nèi)反射，而且在內(nèi)部光導(dǎo)和外部光導(dǎo)的接觸界面，從第一光源508發(fā)射的光510被分離并主要地導(dǎo)向基底中的光探測(cè)裝置503。因而，通過確定光510的入射點(diǎn)，可以確定顯示器上的接觸點(diǎn)，其中通過光導(dǎo)，光510從光源照射到光探測(cè)裝置503上。在接觸點(diǎn)，光在多個(gè)方向散射。換句話說，可以說外部光導(dǎo)507上的接觸點(diǎn)作為將光發(fā)射到TFT 503的光源。
圖6示出本發(fā)明適用的顯示設(shè)備601的一部分的示意圖。在行或選擇電極607與列或數(shù)據(jù)電極606的交叉區(qū)域，顯示設(shè)備包括元素或像素608的矩陣。通過行驅(qū)動(dòng)器604選擇行電極，同時(shí)通過數(shù)據(jù)寄存器605為列電極提供數(shù)據(jù)。為此目的，如果需要，在處理器603中首先處理輸入數(shù)據(jù)602。通過驅(qū)動(dòng)線609，產(chǎn)生了行驅(qū)動(dòng)器604和數(shù)據(jù)寄存器605之間的相互同步。
行驅(qū)動(dòng)器604發(fā)出的信號(hào)通過薄膜晶體管(TFT)610選擇圖像電極，TFT的柵電極623與行電極607電連接，源電極624與列電極電連接。出現(xiàn)在列電極606的信號(hào)通過TFT傳送到與漏電極625耦合的像素608的圖像電極。其它圖像電極與例如一個(gè)(或更多)通用計(jì)數(shù)器電極連接。數(shù)據(jù)寄存器605同樣包含開關(guān)611，通過該開關(guān)輸入數(shù)據(jù)可以傳送到列電極606(位置611a)，或在傳感階段，可以感知TFT610的狀態(tài)(開關(guān)611的位置611b)。
半導(dǎo)體材料的特性為光電流，意味著當(dāng)TFT暴露在光中時(shí)，在TFT 610中導(dǎo)致光致漏電流。因此，通過例如黑矩陣(black-matrix)層的光阻層(未示出)，常規(guī)顯示器中的TFT被屏蔽任何入射光。通過在光阻層設(shè)置開口或通過用另一種對(duì)特定波長透明的材料的層取代該光阻層，可以將TFT制為對(duì)(特定波長的)外界光敏感。
光束可以局部照亮TFT 610，在照明時(shí)，存儲(chǔ)在與TFT相關(guān)的電容608中的電壓下降。在下一個(gè)寫入周期內(nèi)寫入新信息之前，對(duì)該電壓下降的感知(開關(guān)611的位置611b)能夠區(qū)分有意照明的像素和未照明的像素。傳感信息存入處理器603中，并通過使用專用軟件，可以探測(cè)從顯示設(shè)備外部發(fā)出，照射到顯示器的光的入射點(diǎn)。
圖7示出設(shè)置在光導(dǎo)之間的液體減少反射和干涉圖形的原因。圖7包括外部光導(dǎo)707和內(nèi)部光導(dǎo)702。這些光導(dǎo)由PMMA構(gòu)成并具有1.5的折射率(n2)。具有1.4的折射率(n1)的液體709設(shè)置在光導(dǎo)之間。與早前的實(shí)施例一樣，內(nèi)部光導(dǎo)附在顯示設(shè)備的顯示器701上。外部光導(dǎo)的外側(cè)上的介質(zhì)為空氣，因而具有1.0的折射率。(1)中定義的Fresnel反射，描述了在具有不同折射率的兩種介質(zhì)之間的界面處，一部分入射光的反射。
R=(n1-n2n1+n2)2---(1)]]>外部光導(dǎo)707的空氣-PMMA界面處的Fresnel反射因而為4％。在使用空氣取代液體709的情況下，光束將會(huì)進(jìn)一步向第二、第三和第四空氣界面?zhèn)鞑?，而且在每個(gè)空氣界面引起附加的反射。對(duì)于PMMA-液體界面，F(xiàn)resnel反射等于0.12％，這是反射的明顯減少。注意到這些Fresnel值是關(guān)于具有0°入射角的光而給定的。明顯地，液體的使用將會(huì)增加發(fā)射特定的光量的顯示設(shè)備的可見度，該器件為例如LCD。
當(dāng)光束在淺角入射時(shí)，減少空氣界面的數(shù)量的重要性變得更加明顯。在此情況下，對(duì)于接近90°的入射角，首先空氣界面的反射逐漸增加，接著迅速增加到大約100％。如果多個(gè)空氣界面相遇，甚至對(duì)于更小的入射角也將會(huì)發(fā)生全反射。另外，如果多個(gè)空氣界面相遇，界面被隔開相對(duì)較大的距離(大于～200μm)，在顯示器上將會(huì)出現(xiàn)陰影。換句話說，當(dāng)與作為本發(fā)明的情況的單一PMMA-空氣界面比較時(shí)，使用多個(gè)PMMA-空氣界面使得顯示器的視角更迅速地減小。
當(dāng)考慮到與內(nèi)部光導(dǎo)702中的光的全內(nèi)反射關(guān)聯(lián)的條件，以及與耦合入光導(dǎo)的光關(guān)聯(lián)的難度時(shí)，優(yōu)選為使用具有～1.4而不是1.48的折射率的液體/流體709。這僅僅是因?yàn)槿肷浣堑姆秶龃螅渲嘘P(guān)于該入射角，在光導(dǎo)內(nèi)發(fā)生全內(nèi)反射。轉(zhuǎn)向圖7，對(duì)于內(nèi)部光導(dǎo)702，具有大于arcsin(1.4/1.5)≈69°的入射角的光將會(huì)限制在光導(dǎo)內(nèi)。另一方面，如果液體709具有1.48的折射率，入射角大于arcsin(1.48/1.5)≈81°的光束將會(huì)限制在光導(dǎo)內(nèi)。明顯地，關(guān)于發(fā)生全內(nèi)反射的入射角，90°-81°＝9°為狹角，而小于81°的角將會(huì)漏出內(nèi)部光導(dǎo)，造成顯示器上明顯可見的亮光斑和可能的假觸摸輸入。當(dāng)考慮可用的光源(LED、IR-燈等)的尺寸、光導(dǎo)的實(shí)際尺寸、校準(zhǔn)和光耦合問題時(shí)，優(yōu)選為這樣選擇液體，使得滿足以下條件n2-n1≥0.1然而，液體的折射率不限于該值。
即使參考特定舉例說明的實(shí)施例描述發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說許多不同變化、修改等是顯而易見的。因此描述的實(shí)施例不用于限制發(fā)明的范圍，本發(fā)明的范圍通過所附的權(quán)利要求定義。
權(quán)利要求
1.一種包括顯示器的顯示設(shè)備，設(shè)置為探測(cè)所述顯示器的屏幕(301)中的輸入位置，其中該屏幕(301)包括第一光導(dǎo)(302)，和設(shè)置為將光(310)發(fā)射入該第一光導(dǎo)(302)的光源(308)，該第一光導(dǎo)(302)與其周圍環(huán)境以這樣一種方式光學(xué)匹配，使得通過全內(nèi)反射將所述光源(308)發(fā)出的光(310)限定在該第一光導(dǎo)(302)內(nèi)，并且當(dāng)用戶在所述輸入位置與所述屏幕(301)物理上相互作用的時(shí)候，從該光導(dǎo)(302)中分離出該光(310)；第二光導(dǎo)(307)，被設(shè)置為使得用戶與所述屏幕(301)的相互作用在所述第一光導(dǎo)(302)和所述第二光導(dǎo)(307)之間建立接觸，以及該第一和第二光導(dǎo)之間的介質(zhì)(309)，該介質(zhì)的折射率小于該第一和第二光導(dǎo)各自的折射率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示設(shè)備，其中當(dāng)在該第一和第二光導(dǎo)之間建立接觸時(shí)，從該第一光導(dǎo)(302)分離出的至少部分光進(jìn)入該第二光導(dǎo)(307)，通過全內(nèi)反射，所述分離的光限定在該第二光導(dǎo)(307)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示設(shè)備，其中該顯示設(shè)備還包括探測(cè)裝置(303)，用于探測(cè)從該第一光導(dǎo)(302)分離出的光，并將該光探測(cè)與所述輸入位置關(guān)聯(lián)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2和3所述的顯示設(shè)備，其中在基本上與該第二光導(dǎo)相同的平面內(nèi)，將該光探測(cè)裝置(303)設(shè)置為鄰近所述第二光導(dǎo)(307)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示設(shè)備，其中該用戶與由柔性材料構(gòu)成的該第二光導(dǎo)(307)物理上相互作用。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示設(shè)備，其中該顯示設(shè)備還包括探測(cè)裝置，用于探測(cè)該第一光導(dǎo)中光強(qiáng)度的減小，并將該光強(qiáng)度的減小與所述輸入位置關(guān)聯(lián)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示設(shè)備，其中將該第二光導(dǎo)(507)中對(duì)著該第一光導(dǎo)(502)的表面構(gòu)成為使得當(dāng)該第一和第二光導(dǎo)之間建立接觸時(shí)，防止粘附該第一光導(dǎo)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示設(shè)備，其中該介質(zhì)(509)為具有在1.30-1.48范圍內(nèi)的折射率的液體，該液體裝在設(shè)置于該第一光導(dǎo)(502)和該第二光導(dǎo)(507)之間的可擴(kuò)展容器中。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的顯示設(shè)備，其中該液體(509)包括氟基硅油或酒精/水混合物。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示設(shè)備，其中該第一光導(dǎo)(502)和第二光導(dǎo)(507)由具有在1.49-1.58范圍內(nèi)的折射率的材料構(gòu)成。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的顯示設(shè)備，其中該材料包括聚甲基丙烯酸甲酯。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示設(shè)備，其中被設(shè)置為將光(510)發(fā)射入該第一光導(dǎo)(502)的光源(508)發(fā)射具有可見光譜之外的波長的光。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的顯示設(shè)備，其中該光源(508)的光(510)為紅外或近紫外光。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有觸摸屏(301)的顯示設(shè)備。該觸摸屏包括第一光導(dǎo)(302)、第二光導(dǎo)(307)和光導(dǎo)之間的介質(zhì)(309)，以消除干涉和反射。將光源(308)設(shè)置為以將光(310)發(fā)射入第一光導(dǎo)(302)，其中依靠全內(nèi)反射，光正常地限定在第一光導(dǎo)內(nèi)。第二光導(dǎo)(307)設(shè)置在第一光導(dǎo)(302)的外部面。當(dāng)顯示設(shè)備的用戶建立與觸摸屏(301)的物理接觸時(shí)，光從第一光導(dǎo)分離出并被導(dǎo)向光探測(cè)裝置(303)。將光探測(cè)裝置(303)設(shè)置為用于將光探測(cè)事件與發(fā)生用戶相互作用的觸摸屏(301)上的輸入位置關(guān)聯(lián)。
文檔編號(hào)G06F3/042GK1853160SQ200480027114
公開日2006年10月25日 申請(qǐng)日期2004年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月22日
發(fā)明者馬丁努斯·H·W·M·范德爾登, 胡戈·J·科內(nèi)利森 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司