JP2004520661A - センサ及び表示装置並びに記録装置 - Google Patents

Abstract

必要に応じて反射部を有するキー（２）を受けるキャビティを備える透明な合成材料の基板内に光ビームを発生する例えばＬＥＤ（１２）を有するキーボード。異なる方向における光強度の変化が、例えばフォトダイオード（１８）によって検出される。

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、透光過性材料の光導波路を有するセンサに関する。この発明は特に、（携帯用）表示装置に用いられるキーボードに関する。
【０００２】
【従来の技術】
このような表示装置は、例えば移動電話において益々用途が広がってきている。しかし、電子手帳やラップトップコンピュータなどの他の表示装置にも本発明を用いることができる。小型化が進むので、キーボードのみならず例えばメモリ機能を有する表示画面の一体化の要求も益々増大している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、かかる問題を解決することであり、以下の方法によって達成される。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
その方法においては、当該部品又はその少なくとも一部の一体化をなるべく高度に行うようにしており、そのために、当該光導波路のエッジの一部に沿った光源と光感応性素子とを有し、動作時においてキーにより当該光源から光の光路が遮られるような装置を提供するものである。より一般的には、この光導波路は、第１の表面を横断する側部（そのうちの少なくとも１つが光の入口面を有する）を持つ、透光性材料の基板又は部分的基板を有するとともに、光源からの光は、当該側部及び当該第１表面を横断する面における光の出口部分において結合可能とされる。
【０００５】
本発明は、透光性基板におけるキーの配置に沿って光が導かれ、その光の少なくとも一部がキーを押圧したときに反射される、という認識に基づいている。出力光の変化は、例えばフォトダイオードなどの光感応性素子によって検出される。この光感応性素子（及び光源も）は、例えば、当該光導波路のエッジの他の一部に沿って、又は基板若しくは部分基板の他の部分内若しくは当該部分に沿って位置付けられる。この光感応性素子（及び光源も）は、ここでは他の光導波路及び例えばフォトダイオード（又はＬＥＤ）によって形成可能である。
【０００６】
この光導波路は、例えば関連する装置（例えばマイクロフォン）のための他の動作素子も設けられている基板のような比較的大なるアセンブリの一部を形成するものとしてもよい。例えば、第２の光導波路は、当該基板における別の箇所に実現可能であり、例えば液晶表示装置の光源（バックライト又はフロントライト）用の光導波路として動作する。
【０００７】
本センサがその他の装置に一体化可能であることは勿論である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、上述した本発明の態様その他を実施例に基づいて詳細に説明する。
【０００９】
図面は、概略的なものであり一律の尺度で描いたものではない。また、概して対応する構成要素は同一の参照符号によって示される。
【００１０】
図１及び図２は、本発明による装置（本例では移動電話機）１を示しており、これはハウジング５において慣例的なキー２、ディスプレイ３及びマイクロフォン４を有する。この例では、当該ディスプレイは、２つの基板６，７間に液晶材料の層（図示せず）を具備する液晶表示装置である。ディスプレイ３は、アクティブ型（ＡＭＬＣＤ）又はパッシブ型とすることができる。
【００１１】
ディスプレイ３は、本例ではキー２の領域に凹部９を有する透明支持部材（基板）８に固定されている。
【００１２】
基板８（支持部材）は、例えば合成材料により形成され、本発明によれば（図３参照）、透光性材料の基板を持つ光導波路と、当該光導波路のエッジの一部に沿う少なくとも１つの光源と、光感応性素子とを有する。本発明を図によって表すと、四角ＡＢＣＤ内の基板８の部分１０は、図３において光導波路（体）とみなされる。本例では、例えば、ＬＥＤ１２と光導波路１３とからなる光源１２，１３は、この光導波路（部分）１０のエッジＡＤに沿って位置付けられる。同様の光源１２’，１３’は、この光導波路１０のエッジＡＢに沿って位置付けられる。
【００１３】
光導波路１０は、例えば、突出部が設けられ、光が一方の方向においてはトラック２０の、他方の方向においてはトラック２１の領域に専ら十分に結合される（本例においては、光路の方向が相互に直交している）ように構成される。図１及び図２を参照して説明したような凹部９は、両方の光路の交差部２４の領域に位置付けられる。
【００１４】
本例では例えばフォトダイオード１８及び光導波路１７からなる光感応性素子１７，１８は、光導波路１０のエッジＢＣに沿って位置付けられる。同様の光感応性素子１７’，１８’は、この光導波路１０のエッジＣＤに沿って位置付けられる。光導波路１７からの光が十分に結合するように、２つの光導波路（のうち一方）に突起部を設けてもよい。
【００１５】
キー２が押されると、光は該当する光路２０，２１において全体的又は部分的に反射される。本例では、光導波路１３，１３’がＬＥＤ１２，１２’により一方側から照射されるので、結合された光の強度は、光路２０，２１のＬＥＤ１２，１２’からの距離に応じて減少する。そして記録すべき電流増加も、当該キーが押されたときにＬＥＤ１２，１２’からの距離に依存する。
【００１６】
フォトダイオード１８，１８’に結合する検出回路は、かかる押圧位置を判定可能なように光路２０及び光路２１（ＸＹ走査）の両方についての対応する電流増加を検出する。当該キーの十分な反射のため、これらキーは弱反射材料の層により被覆されるのが好ましい。
【００１７】
出力光の変化は、光感応性素子（本例ではフォトダイオード１８，１８’）によって検出される。この光はまた、ミラー又は他の光学素子によって光導波路（部分）１０から適正な位置へ導かれた後に別の箇所において検出されるようにしてもよい。この表示装置がアモルファス（又は多結晶）ＴＦＴトランジスタによりマトリクス形態に形成される場合、このマトリクスは、検出用に特別に構成され必要に応じて当該目的のために最適化された付加的ＴＦＴトランジスタによって拡張させられることが可能である。これは特に、基板６が省略され基板８もＬＣＤ基板として用いられたときに当てはまる。
【００１８】
フォトダイオードの光電流における出力光の変化により生じた変化の検出のため、適正な増幅器による増幅の如き色々な実現例がある。ＬＥＤ１２，１２’はまた、パルス状に光を発射するものとすることができる。
【００１９】
ＬＥＤ１２，１２’からの光路２０，２１の距離に伴う強度の低下は、例えば、図４に示されるように光導波路の厚さを減らすことによって得ることができる。ＬＥＤ１２により発せられた光ビーム２５は、光導波路１３の面取斜面により光導波路１０（ＡＢＣＤ）へと直角に偏向し（光ビーム２５’）、光ビーム２５’の方向へ９０度の角度で延びる側部を有する反射キー２に入射する。このキーにより反射した光ビーム２５’’は、光導波路１７’を介してフォトダイオード１８’に到達する（光ビーム２５’’’）。この測定の信頼性を高めるため、前進するビーム（光ビーム２５^ｉｖ，２５^ｖ）の強度は、光導波路１７及びフォトダイオード１８を介して同時に測定可能である。同様に、ＬＥＤ１２、光導波路１３’，１７及びフォトダイオード１８（並びに必要に応じてフォトダイオード１８’）によって、他の方向においても走査が行われる。強度を減少させる代わりに、結合した光の周波数を、光導波路１３，１３’と光導波路１０との間にカラーフィルタ３０を配することによって低下させたり上昇させたりすることができる。ここでのカラーフィルタは、赤（外）から紫（外）まで色が変わっている。それ故、かかる光測定は、周波数測定によって行うことができるのである。
【００２０】
必要に応じて、共通ＬＥＤ１２を光導波路１３，１３’のために用いることができ、共通のフォトダイオード１８も光導波路１７，１７’のために用いることができる（図４ａ参照）。
【００２１】
図６は、光導波路の当該強度を減少させる幾つかの実現例を示している。例えば、端面からの距離が増大するにつれて大きくなる深さ及び幅を有する表面２７における１組の（平行な）溝２６を用いることができる（図６ａ）。或いは表面２７を放物線状にしてもよい（図６ｂ）。
【００２２】
図５は、どのようにしてＬＥＤ１２からの光が、分離した光路１６’及び１６’’を介して膜１１及び光導波路１３に向かって導かれるかを示している。例えば、光導波路１３からの光は、光検出器１８に向かって結合される。この光検出器に達した光の強度は、開口９におけるキー２の存在により再度測定される。説明を簡明とするため、１つの方向についての光路のみを示している。したがって図４は、１つの基板においてキーボード、マイクロフォン（ＬＥＤ１２と図示せぬフォトダイオードとの組み合わせによる膜１１）及びＬＣＤ（又は他の表示装置）の完全な一体化の実現例を示している。
【００２３】
本発明は、ここで示した実施例に限定されないことは勿論である。例えば、ＬＥＤ以外の光源を用いてもよい。液晶表示装置の他に、別の表示装置を代わりに用いてもよく、電気泳動やエレクトロルミネッセンス、Ｐ（Ｏ）ＬＥＤの他、例えば機械式ミラーに基づくものなどが挙げられる。さらに本センサは全く異なる分野に適用可能である。例えばメモリ機能（例えば半導体メモリ又は書込可能型ＲＯＭの記録機能）を有するデータ登録デバイスの分野又は電子タイプライタの分野である。
【００２４】
本発明の保護範囲はこれまで説明した実施例に限定されない。
【００２５】
本発明は、新規な特徴的事項のそれぞれ皆に、そしてこうした特徴的事項の組み合わせのそれぞれ皆に存するものである。請求項にある参照符号は、それらの保護範囲を限定するものではない。「有する」なる動詞及びその活用形の使用は、請求項に記載されたもの以外の構成要素の存在を排除するものではない。構成要素の単数表現は、そうした構成要素の複数の存在を排除するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるセンサを有する移動電話機の平面図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿って破断した断面図。
【図３】センサが設けられた基板の一部の平面図。
【図４】センサの一部の他の実現形態の一部を示す図。
【図５】センサの一部の変形例を示す図。
【図６】センサの一部の他の変形例を示す図。

Claims (14)

1. 透光性材料の第１光導波路と、この光導波路のエッジの一部に沿った少なくとも１つの光源と、光感応性素子とを有し、動作においてキーにより前記光源からの光の光路を遮られる、センサ。
2. 請求項１に記載のセンサであって、前記第１光導波路のエッジの別の部分に沿う２つの光源と対応の光感応性素子とを有し、異なる光源からの光ビームが、前記光導波路の表面を横断する方向から見て互いに所定の角度をもって延びる、センサ。
3. 請求項１又は２に記載のセンサであって、前記光源は、第２光導波路を有し、前記第２光導波路から前記第１光導波路へ前記第１光導波路のエッジの部分に沿う異なる位置において光結合可能となっているセンサ。
4. 請求項１又は２に記載のセンサであって、前記光感応性素子は、第３光導波路を有し、前記第１光導波路から前記第３光導波路へ異なる位置において光結合可能となっているセンサ。
5. 請求項１又は２に記載のセンサであって、前記光感応性素子は、前記光導波路のエッジの別の一部に沿って位置付けられている、センサ。
6. 請求項１又は２に記載のセンサであって、複数の端面を有する光導波路を有し、その少なくとも１つは、光の入口面であり、前記光源からの光は、当該光導波路の当該端面上に結合可能である、センサ。
7. 請求項６に記載のセンサであって、前記感応性素子は、前記光導波路の端面の反対の他の端面の領域に位置付けられている、センサ。
8. 請求項６に記載のセンサであって、当該端面の表面単位について結合可能な光の量は、強度又は波長について変化する、センサ。
9. 請求項８に記載のセンサであって、使用中に当該端面の表面単位について結合可能な光の量は、当該端面の方向において減少する、センサ。
10. 請求項１又は２に記載のセンサであって、前記基板は、キーの領域において凹所を有する、センサ。
11. 請求項１０に記載のセンサであって、前記基板の凹所におけるキーは、少なくともその表面の一部に沿って光反射する、センサ。
12. 少なくとも１つの画素と、この画素を照らすためのさらなる光導波路とを有する照明エレメントと、請求項１又は２に記載の装置とを有する表示装置。
13. 請求項１２に記載の表示装置であって、前記光導波路と前記さらなる導波路は、１つの基板に属する、表示装置。
14. 少なくともメモリ機能を備え、請求項１又は２に記載のセンサを有するデータ登録装置。