具有多层波导的光触摸板制造技术

光触摸板包括光耦合到至少一个电磁辐射检测器的多层波导。基于通过多层波导从对象引导至检测器的电磁辐射，可以确定与贴近于（例如悬浮于其上方）和／或接触光触摸板的对象相关的信息。例如，与所述对象相关的信息可以包括位置信息、对象类型信息和／或与对象相关的其他信息。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求于2005年12月30日提交的美国专利申请序列号No.11/320,742的优先权，其通过参考在此整个并入本申请中。
本专利技术涉及光触摸板，其使用全内反射从而指引电磁辐射从对象返回到光触摸板从而确定与所述对象相关的位置信息和/或其他信息。
技术介绍
已知触摸板系统，其使得用户能够通过相对于触摸板表面移动对象而输入信息到处理器中。通常地，触摸板可以在计算应用(诸如PDA和计算机)中实施，并且还可以在广泛的多种应用中的电子显示屏中找到，所述应用诸如取款机、游戏机、汽车导航系统、饭店管理系统、便利店结账处、气体泵、信息亭以及手持数据组织器。然而，传统触摸板系统可能体积较大，并且可能增加其可能连接到的设备的整体尺寸。额外地，传统触摸板不能提供足够的强度从而保证在一些设备中的标准使用条件，所述设备诸如个人移动设备(如无线电话、PDA)和/或其他个人移动设备。例如，移动设备可能经历化学曝露、潮湿、机械压力诸如震动撞击、和/或其他压力或者曝露。通常，典型触摸板到传统平板显示屏、和/或其他传统显示屏的添加还可能导致显示屏性能的降低。例如传统显示屏的功率消耗、分辨率、对比度、视角、色域、灰度和/或亮度可能通过典型触摸板的添加而降低。-->例如，这些和其他缺点可能与以下光触摸板相关联，即实施发光触笔的光触摸板，实施通过专用光源供应到光触摸板的令人沮丧的内阻的光触摸板，实施与CRT显示屏的光栅化协作从而确定与对象相关的位置信息的光触摸板，以及利用对光触摸板的表面成像的成像设备的光触摸板。因此，存在针对解决与传统触摸板系统相关联的这些和其他缺点的触摸板的需求。
技术实现思路
本专利技术的一个方面涉及解决与传统触摸板系统相关联的这些和其他缺点。本专利技术的另一方面涉及一种光触摸板，其包括光耦合到至少一个电磁辐射检测器的多层波导。基于通过多层波导从对象引导至检测器的电磁辐射，可以确定与贴近于(例如悬浮于其上方)和/或接触光触摸板的对象相关的信息。例如，与对象相关的信息可以包括位置信息、对象类型信息和/或其他与所述对象相关的信息。多层波导可以包括具有不同折射率的多个波导层，并且可以通过在一个或者多个波导层内的全内反射引导电磁辐射到至少一个检测器。多层波导层可以引导来自于贴近于或者与光触摸板的表面相接触的对象的电磁辐射。多个波导层可以包括具有向两个折射率之间的边界渐进降低的折射率的两个或者多个层，其形成全内反射镜，所述全内反射镜限制光触摸板受到通过显示屏和/或光触摸板下其他表面引起的光干扰。在一些实例中，可以选择至少一个或者多个折射率从而大大减小表面污染所引起的多层波导内的光噪声。根据本专利技术的各种实施，当对象贴近于和/或与光触摸板相接触时，对象可以被光触摸板下显示屏发出的电磁辐射、或者连接到波导的发射器横向发射的电磁辐射照明。对象根据其自身光学特性和其相对于光触摸板的位置可以吸收、反射、散射、和/或与电磁辐射-->发生相互作用。基于对象与电磁辐射的相互作用，电磁辐射的部分可以返回到光触摸板。被对象返回到光触摸板的电磁辐射可以在多层波导内通过全内反射导向到至少一个检测器。在一些实施中，多层波导内的波导层的折射率可以选为使得具有可指示与所述对象相关的信息的一个或者多个属性的电磁辐射可以被引导到至少一个检测器。例如，反弹角、强度、和/或电磁辐射的其他属性可以指示与对象相关的信息。基于通过至少一个检测器的电磁辐射的检测，可以确定与所述对象相关的信息。与所述对象相关的信息可以包括位置信息、对象类型信息和/或其他信息。根据一些实施，多层波导可以包括具有第一折射率的第一波导层，和具有第二折射率的第二波导层。第一和第二折射率可以选择为使得可以在与第二波导层相对的第一波导层的表面上形成第一全内反射镜(“TIR镜”)，可以在第一波导层和第二波导层之间形成第二TIR镜，以及可以在与第一波导层相对的第二波导层的表面上形成第三TIR镜。基于贴近于或者与光触摸板相接触的对象的折射率，被对象返回到光触摸板的电磁辐射可以以到第二TIR镜的不同入射角度引入到多层波导。例如，在对象的折射率相对较高(例如触笔)的实例中，第二TIR镜上的电磁辐射的最大入射角度可以相对较大。在对象的折射率相对较低(例如人体组织)的实例中，第二TIR镜上的电磁辐射的最大入射角度可以相对较小。第一和第二层折射率可以选为使得如果对象是第一对象类型，则通过对象返回的电磁辐射可以包括将在第二TIR镜反射的电磁辐射，而如果对象是第二对象类型，则通过对象返回的基本上所有电磁辐射将穿过第二TIR镜。在第二TIR镜处反射的电磁辐射可以限制在第一波导层内，并且通过第一和第二TIR镜引导至至少一个检测器。穿过第二TIR镜的电磁辐射可以在第三TIR镜处全内反射，并且通过第一和第三TIR镜引导至至少一个检测器。通过确定引导到至少一个检测器的电磁辐射是否包括通过第一和第二TIR镜导向到至少-->一个检测器的电磁辐射，可以从相对较低折射类型的对象来确定相对较高折射类型的对象。在一些实施中，光触摸板可以包括辅助波导层。辅助波导层可以包括通过边界层限界的底层。底层可以比边界层具有高的折射率，并且在一些实例中可以由相对较柔韧的材料形成。多个偏斜结构可以形成在底层的表面处。例如，偏斜结构可以包括微结构、纳米结构和/或光栅。偏斜结构可以形成为向上把电磁辐射偏斜出底层。偏斜出底层的电磁辐射可以穿过在其上的层并且泄漏出光触摸板。偏斜结构还可以形成为使得从对象返回到光触摸板的电磁辐射偏斜为通过全内反射限制在底层内。辅助波导层可以光耦合至少一个检测器(例如一个检测器、两个检测器、三个检测器、四个检测器等)并且可以导向限制在底层内的电磁辐射到至少一个检测器使得具有可指示与对象相关的信息的一个或者多个属性的电磁辐射到达至少一个检测器。基于通过至少一个检测器的电磁辐射的检测，可以确定与对象相关的信息。与对象相关的信息可以包括位置信息、对象类型信息和/或其他信息。辅助波导层可以形成为使得在距离光耦合到辅助波导层的至少一个检测器更远处偏斜到和偏斜出底层的电磁辐射量可以增加。附图说明图1是根据本专利技术的一个或者多个实施方式的光触摸板的示例性示图。图2是根据本专利技术的一个或者多个实施方式的光触摸板的示例性示图。图3是根据本专利技术的一个或者多个实施方式的光触摸板的示例性示图。图4是根据本专利技术的一个或者多个实施方式的光触摸板的示例性示图。图5是根据本专利技术的一个或者多个实施方式的光触摸板的示例-->性示图。图6是根据本专利技术的一个或者多个实施方式的光触摸板的示例性示图。图7是根据本专利技术的一个或者多个实施方式的光触摸板的示例性示图。图8是根据本专利技术的一个或者多个实施方式的偏斜结构的示例性示图。图9是根据本专利技术的一个或者多个实施方式的光触摸板的示例性示图。图10是根据本专利技术的一个或者多个实施方式的光触摸板的示例性示图。图11是根据本专利技术的一个或者多个实施方式的触摸板系统的示例性示图。具体实施方式图1示出了根据本专利技术的一个或者多个实施方式的光触摸板110的横截面。如图1所示，触摸板110可以包括多层波导112、至少一个检测器115、以及一个或者多个附加层。在一些实施中，多层波导112可以光耦合到至少一个检测器11本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定对象关于光触摸板的外部表面的位置的光触摸板，所述光触摸板包括：　多层波导，包括：　第一波导层，其通过第一ＴＩＲ镜表面限界在至少一侧上，所述第一波导层具有第一折射率；　第二波导层，其通过第二ＴＩＲ镜表面限界在至少 一侧上，所述第二波导层具有第二折射率；以及　所述多层波导设计为通过全内反射引导电磁辐射到至少一个检测器从而使得检测器确定对象关于外部表面的位置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-12-30 11/320,7421.一种用于确定对象关于光触摸板的外部表面的位置的光触摸板，所述光触摸板包括：多层波导，包括：第一波导层，其通过第一TIR镜表面限界在至少一侧上，所述第一波导层具有第一折射率；第二波导层，其通过第二TIR镜表面限界在至少一侧上，所述第二波导层具有第二折射率；以及所述多层波导设计为通过全内反射引导电磁辐射到至少一个检测器从而使得检测器确定对象关于外部表面的位置。2.根据权利要求1所述的触摸板，其中所述第一折射率高于所述第二折射率。3.根据权利要求1所述的触摸板，其中所述第一折射率高于所述第二折射率，并且其中所述第二波导层处于第一波导层与所述光触摸板的外部表面相对的侧上。4.根据权利要求1所述的触摸板，其中所述多层波导形成多个TIR镜用于分割从与外部表面相接触的对象接收的电磁辐射的反弹角。5.根据权利要求1所述的触摸板，其中所述多层波导形成多个TIR镜用于分割从与外部表面相接触或者悬浮于其上方的对象接收的电磁辐射的反弹角。6.根据权利要求1所述的触摸板，其中所述第一波导层的表面包括所述光触摸板的外部表面。7.根据权利要求1所述的触摸板，其中所述光触摸板包括至少一个附加层并且所述光触摸板的外部表面包括所述附加层的表面。8.根据权利要求1所述的触摸板，其中所述光触摸板包括至少一个附加层并且所述光触摸板的外部表面包括所述附加层的表面并且进一步其中所述至少一个附加层包括所述外部表面附近的相对较软层，并且响应于被对象触摸，所述较软层可变形从而允许否则由TIR限制的辐射照射所述对象并且接收来自所述对象的背向散射光，其可以由TIR限制于所述多层波导的一个或者多个中。9.根据权利要求1所述的触摸板，其中所述第一波导层包括相对刚性层，所述相对刚性层包含所述光触摸板的外部表面，和直接相邻于外部层的相对柔韧层，并且其中当外力施加到所述外部层从而使得所述外部层变形到柔韧层时，所述柔韧层压缩而基本上不对所述多层波导内的任何其他层施压。10.根据权利要求9所述的触摸板，其中所述相对刚性层和相对柔韧层是折射率相匹配的。11.根据权利要求1所述的触摸板，其中所述第一波导层包括相对刚性层，所述相对刚性层包含所述光触摸板的外部表面，其中所述第二波导层包括相对柔韧层，并且其中当外力施加到所述第一波导层从而使得所述第一波导层变形到所述第二波导层时，所述第二波导层压缩而基本上不使所述多层波导内的任何其他层发生形变。12.根据权利要求11所述的触摸板，其中所述第一折射率大于所述第二折射率。13.根据权利要求1所述的触摸板，其中所述多层波导进一步包括由TIR镜限界的底层和用于偏斜电磁辐射进和出所述底层的多个偏斜结构。14.根据权利要求1所述的触摸板，其中所述多层波导定位用于：i)从与所述外部表面接触的对象接收电磁辐射，所述对象是具有第一折射特征的第一类型对象或者具有第二折射特征的第二类型对象中一个；以及ii)通过全内反射引导接收的电磁辐射到所述至少一个检测器使得处理器接收来自所述至少一个检测器的至少一个信号并且确定对象类型。15.根据权利要求14所述的触摸板，其中所述第一对象类型包括相对较高折射对象类型并且所述第二对象类型包括相对较低折射对象类型。6.根据权利要求14所述的触摸板，其中所述第一对象类型包括触笔并且所述第二对象类型包括人体组织。17.根据权利要求14所述的触摸板，其中所述折射特征与由所述对象折射的电磁辐射的反弹角相关。18.根据权利要求1所述的触摸板，其中所述多层波导进一步包括一个或者多个附加波导层，每个附加波导层由TIR镜限界在至少一侧上，并且其中每个附加波导层具有与所述多层波导内的其他波导层的折射率不同的折射率。19.根据权利要求18所述的触摸板，其中所述波导层以折射率的顺序这样布置在所述多层波导中，从而具有最高折射率的波导层部署为最靠近所述光触摸板的外部表面并且具有最低折射率的波导层部署为最远离外部表面。20.根据权利要求1所述的触摸板，其中所述光触摸板的外部表面包括抗刮属性。21.根据权利要求1所述的触摸板，其中所述光触摸板的外部表面包括疏水性属性。22.根据权利要求1所述的触摸板，其中所述光触摸板的外部表面包括抗炫目属性。23.根据权利要求22所述的触摸板，其中斑点低折射率抗炫目涂层施加到所述光触摸板的外部表面。24.根据权利要求1所述的触摸板，进一步包括由支撑所述多层波导的结构所支撑的空气层，该空气层形成在所述多层波导和所述光触摸板的相邻层之间。25.根据权利要求24所述的触摸板，其中所述多层波导进一步包括部署在空气层中的抗反射纳米结构。26.根据权利要求1所述的触摸板，其中所述第一波导层包括相对刚性层，所述相对刚性层包含所述光触摸板的外部表面，和直接相邻于外部层的相对柔韧层，所述柔韧层和所述外部层基本上折射率相匹配，并且当外力施加到所述外部层从而使得所述外部层变形到所述柔韧层时，所述柔韧层压缩并且基本上不对所述多层波导内的任何其他层施压，并且其中所述多层波导进一步包括包含空气穴的层、部署在包括空气穴的层中的抗反射纳米结构、以及角度选择TIR镜，包括空气穴的所述层进一步包括支撑相邻于包含空气穴的层的层的支撑结构使得在所述相邻层之间形成空气穴。27.根据权利要求26所述的触摸板，其中所述第二波导层部署在所述第一波导层与所述触摸板的外部表面相对的一侧上，包含空气穴的所述层部署在与所述第一波导层相对的所述第二波导层的一侧上，以及所述角度选择TIR镜部署在与所述第二波导层相对的包含空气穴的所述层的一侧上。28.根据权利要求27所述的触摸板，其中所述多层波导包括部署在所述第二波导层和包含空气穴的所述层之间的TIR镜分离器层。29.根据权利要求26所述的触摸板，其中所述TIR镜可直接安装在显示屏上。30.根据权利要求29所述的触摸板，其中所述显示屏包括电子显示屏。31.根据权利要求29所述的触摸板，其中所述显示屏包括计算机监视器或者电视机显示屏。32.根据权利要求29所述的触摸板，其中所述显示屏包括移动电子设备的显示屏。33.根据权利要求26所述的触摸板，其中所述多层波导进一步包括TIR镜，该TIR镜形成所述多层波导与所述光触摸板的外部表面相对的表面，并且其中所述TIR镜可直接安装在显示屏上。34.根据权利要求33所述的触摸板，其中所述显示屏包括电子显示屏。35.根据权利要求33所述的触摸板，其中所述显示屏包括计算机监视器或者电视机显示屏。36.根据权利要求33所述的触摸板，其中所述显示屏包括移动电子设备的显示屏。37.根据权利要求1所述的触摸板，其中与所述光触摸板的外部表面相对的所述多层波导的表面接触显示屏的表面使得TIR镜形成在所述多层波导的表面和所述显示屏的表面之间。38.根据权利要求37所述的触摸板，其中所述显示屏包括电子显示屏。39.根据权利要求37所述的触摸板，其中所述显示屏包括计算机监视器或者电视机显示屏。40.根据权利要求37所述的触摸板，其中所述显示屏包括移动电子设备的显示屏。41.根据权利要求1所述的触摸板，其中所述检测器包括定向检测器。42.根据权利要求1所述的触摸板，进一步包括：第一边界层，其具有第一边界折射率并且部署在所述多层波导与所述外部表面相对的侧上；第二边界层，其具有第二边界折射率；底层，其具有较高折射率并且部署在所述第一边界层和所述第二边界层之间；以及多个偏斜结构，其具有结构折射率并且部署在所述底层内；其中所述第一和第二边界折射率和结构折射率低于所述底层，并且所述第一和第二边界层、所述底层以及所述偏斜结构设计为使得所述偏斜结构偏斜所述底层内的电磁辐射使得所述经偏斜的电磁辐射通过全内反射在所述底层内导向到至少一个检测器从而使得所述检测器确定所述对象关于所述外部表面的位置。43.根据权利要求42所述的触摸板，其中所述触摸板直接安装到显示屏层，其是显示屏的组成组件，使得所述显示屏层作为所述第二边界层。44.根据权利要求42所述的触摸板，其中当所述对象悬浮在所述光触摸板的外部表面上方时，所述通过全内反射在所述底层内导向的电磁辐射使得所述检测器能够确定所述对象关于所述外部表面的位置。45.一种集成的光触摸板和图像形成显示屏，包括：图像形成显示屏和层压到所述图像形成显示屏的光触摸板，所述光触摸板能够确定对象关于所述光触摸板的外部表面的位置，所述光触摸板包括：多层波导，包括：第一波导层，其通过第一TIR镜表面限界在至少一侧上，所述第一波导层具有第一折射率；第二波导层，其通过第二TIR镜表面限界在至少一侧上，所述第二波导层具有第二折射率；以及其中所述多层波导通过全内反射引导电磁辐射到至少一个检测器从而使得检测器确定所述对象关于所述外部表面的位置。46.根据权利要求45所述的触摸板和显示屏，其中所述第一折射率高于第二折射率。47.根据权利要求45所述的触摸板和显示屏，其中所述第一折射率高于所述第二折射率，并且其中所述第二波导层处于第一波导层与所述光触摸板的外部表面相对的侧上。48.根据权利要求45所述的触摸板和显示屏，其中所述多层波导形成多个TIR镜用于分割从与外部表面相接触的对象接收的电磁辐射的反弹角。49.根据权利要求45所述的触摸板和显示屏，其中所述多层波导形成多个TIR镜用于分割从与外部表面相接触或者悬浮于其上方的对象接收的电磁辐射的反弹角。50.根据权利要求45所述的触摸板和显示屏，其中所述第一波导层的表面包括所述光触摸板的外部表面。51.根据权利要求45所述的触摸板和显示屏，其中所述光触摸板包括至少一个附加层并且所述光触摸板的外部表面包括所述附加层的表面。52.根据权利要求45所述的触摸板和显示屏，其中所述光触摸板包括至少一个附加层并且所述光触摸板的外部表面包括所述附加层的表面并且进一步其中所述至少一个附加层包括所述外部表面附近的相对较软层，并且响应于被对象触摸，所述较软层可变形从而允许否则由TIR限制的辐射照射所述对象并且接收来自所述对象的背向散射光，其可以由TIR限制于所述多层波导的一个或者多个中。53.根据权利要求45所述的触摸板和显示屏，其中所述第一波导层包括相对刚性层，所述相对刚性层包含所述光触摸板的外部表面，和直接相邻于所述外部层的相对柔韧层，并且其中当外力施加到所述外部层从而使得所述外部层变形到柔韧层时，所述柔韧层压缩而基本上不对所述多层波导内的任何其他层施压。54.根据权利要求45所述的触摸板和显示屏，其中所述相对刚性层和相对柔韧层是折射率相匹配的。55.根据权利要求45所述的触摸板和显示屏，其中所述第一波导层包括相对刚性层，所述相对刚性层包含所述光触摸板的外部表面，其中所述第二波导层包括相对柔韧层，并且其中当外力施加到所述第一波导层从而使得所述第一波导层变形到所述第二波导层时，所述第二波导层压缩而基本上不使所述多层波导内的任何其他层发生形变。56.根据权利要求53所述的触摸板和显示屏，其中所述第一折射率大于所述第二折射率。57.根据权利要求45所述的触摸板和显示屏，其中所述多层波导进一步包括由TIR镜限界的底层和用于偏斜电磁辐射进入所述底层的多个偏斜结构。58.根据权利要求45所述的触摸板和显示屏，其中所述多层波导定位用于：i)从与所述外部表面接触的对象接收电磁辐射，所述对象是具有第一折射特征的第一类型对象或者具有第二折射特征的第二类型对象中的一个；以及ii)通过全内反射引导接收的电磁辐射到所述至少一个检测器使得处理器接收来自所述至少一个检测器的至少一个信号并且确定对象类型。59.根据权利要求56所述的触摸板和显示屏，其中所述第一对象类型包括相对较高折射对象类型并且所述第二对象类型包括相对较低折射对象类型。60.根据权利要求57所述的触摸板和显示屏，其中所述第一对象类型包括触笔并且所述第二对象类型包括人体组织。61.根据权利要求58所述的触摸板和显示屏，其中所述折射特征与由所述对象折射的电磁辐射的反弹角相关。62.根据权利要求45所述的触摸板和显示屏，其中所述多层波导进一步包括一个或者多个附加波导层，每个附加波导层由TIR镜限界在至少一侧上，并且其中每个附加波导层具有与所述多层波导内的其他波导层的折射率不同的折射率。63.根据权利要求60所述的触摸板和显示屏，其中所述波导层按照折射率这样布置在所述多层波导中，从而具有最高折射率的波导层部署为最靠近所述光触摸板的外部表面并且具有最低折射率的波导层部署为最远离外部表面。64.根据权利要求45所述的触摸板和显示屏，其中所述光触摸板的外部表面包括抗刮属性。65.根据权利要求45所述的触摸板和显示屏，其中所述光触摸板的外部表面包括疏水性属性。66.根据权利要求45所述的触摸板和显示屏，其中所述光触摸板的外部表面包括抗炫目属性。67.根据权利要求61所述的触摸板和显示屏，其中斑点低折射率抗炫目涂层施加到所述光触摸板的外部表面。68.根据权利要求45所述的触摸板和显示屏，进一步包括由支撑所述多层波导的结构所支撑的空气层，该空气层形成在所述多层波导和所述光触摸板或者显示屏的相邻层之间。69.根据权利要求45所述的触摸板和显示屏，其中所述多层波导进一步包括部署在空气层中的抗反射纳米结构。70.根据权利要求45所述的触摸板和显示屏，其中所述第一波导层包括相对刚性层，所述相对刚性层包含所述光触摸板的外部表面，和直接相邻于所述外部层的相对柔韧层，所述柔韧层和所述外部层基本上折射率相匹配，并且当外力施加到所述外部层从而使得所述外部层变形到所述柔韧层时，所述柔韧层压缩并且基本上不对所述多层波导内的任何其他层施压，并且其中所述多层波导进一步包括包含空气穴的层、部署在包括空气穴的层中的抗反射纳米结构、以及角度选择TIR镜，包括空气穴的所述层进一步包括支撑相邻于包含空气穴的层的层的支撑结构使得在所述相邻层之间形成空气穴。71.根据权利要求65所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：JOP伊莱亚森，JWS奥斯特加阿德，J巴斯图德，
申请(专利权)人：弗莱特弗罗格实验公司，
类型：发明
国别省市：SE[瑞典]