專利名稱：用于基于波導的光學觸摸屏的改進光學元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于基于波導光學觸摸屏的傳輸和接收波導的改進設(shè) 計。在優(yōu)選形式中，提供了優(yōu)越的信噪比以及不易受雜散光的影響。
背景技術(shù)：
說明書中的任何對現(xiàn)有技術(shù)的討論不應(yīng)被視為承認這種現(xiàn)有技術(shù) 廣為人知或形成本領(lǐng)域通用知識的一部分。
由于使用極其方便，非常需要用于計算機和其他諸如移動電話、個
人數(shù)字助理(PDA)和手持式游戲之類的消費電子設(shè)備的觸摸屏輸入設(shè) 備或傳感器。過去，多種方法已經(jīng)用于提供觸摸屏輸入設(shè)備。最通用的 方法使用柔性電阻覆蓋層，盡管覆蓋層容易損壞，會引起眩光問題以及 趨向使背后屏幕變暗而需要使用額外電力以補償這種變暗。電阻裝置還 可以對濕度敏感，以及電阻覆蓋層的成本和驅(qū)動器功率消耗與周長的二 次方成比例。另一種方法是電容式觸摸屏，也需要覆蓋層。在這種情況 下，覆蓋層通常更耐用，但是仍然存在眩光和變暗問題。
在另一個通用方法中，在顯示器前建立光束(通常是紅外線)矩陣， 通過一個或多個光束中斷檢測觸摸事件。已知這種"光學"觸摸屏很長時 間(US3，478，220; US3,673，327)，光束由諸如發(fā)光二極管(LED)或者 垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)之類的光源陣列生成并且由相應(yīng)的檢測 器陣列(諸如光電晶體管或者光電二極管)檢測。這種類型的光學觸摸 屏具有自由覆蓋層的優(yōu)點以及可以在多種環(huán)境光條件(US4,988，983)下 使用，但是主要的成本問題在于它需要大量光源和檢測器組件以及支持 電子器件。由于這種系統(tǒng)的空間分辨率取決于光源和檢測器的數(shù)量，因 此隨著分辨率的提高，組件成本增加。
美國專利5,914,709、 6,181,842和6，351，260以及美國專利申請 2002/0088930 Al和2004/0201579 Al ，于此每個都全文并入作為參考文
獻，公開了一種改進的光學觸摸屏傳感器，其中使用了波導以分配和收 集光束矩陣。如下參考圖1的討論，該方法僅需要單一光源和單一多元 件檢測器，表明了實質(zhì)上的成本降低。
圖1示出了光學觸摸屏傳感器10的操作，與美國專利5,914,709、 6,181,842禾卩6,351,260以及美國專利申請2002/0088930 Al和 2004/0201579 A1中的描述類似。在該光學觸摸屏傳感器設(shè)計中，單一光 源(例如LED或VCSEL)經(jīng)由某種形式的lxN分路器13將光線發(fā)射 進入"傳輸"集成光波導陣列12。然后光波導12發(fā)射并行陣列，間隔穿 過顯示區(qū)域15的光束14，然后所述光束在顯示區(qū)域的另一端通過類似 的"接收"集成光波導陣列16收集以及導入至位置靈敏(也就是多元件) 檢測器17。觸摸事件18 (例如用手指或鐵筆)被檢測為陰影19，其位 置通過由觸摸物體阻擋的特定光束確定。
觸摸屏傳感器通常是二維矩形，帶有沿顯示區(qū)域相鄰兩邊的兩個傳 輸波導陣列(X，Y)，以及沿顯示區(qū)域另兩邊的兩個對應(yīng)接收波導陣列。 在某一結(jié)構(gòu)中，單一光源將光線發(fā)射至多個波導，所述波導形成X和Y 傳輸陣列。在另一個版本中，每個X和Y傳輸陣列分別使用獨立的光源。 在傳輸一側(cè)，波導陣列將引導光線從光源至排鏡片110，所述鏡片在水 平(也就是X，Y)平面內(nèi)擴大所引導的光束，然后當光束發(fā)射穿過顯示 區(qū)域時在水平平面內(nèi)對光束進行校準。垂直平面內(nèi)的校準可以利用外部 垂直準直透鏡(VCL)實現(xiàn)，例如柱面透鏡(圖1中未示出)。接收一側(cè) 本質(zhì)上是相同的，以及波導陣列和透鏡元件置于每條邊上并且由屏幕的 邊框保護。為了最小化邊框的寬度，需要傳輸和接收元件盡可能短。
通常與集成光波導一起，"傳輸"光波導12禾B"接收"光波導16都包 括構(gòu)圖光波導核心(折射率為iM)陣列，所述陣列由包層(折射率為n2， 其中n^m)圍繞并且安裝在機械魯棒襯底上。經(jīng)常地，光波導核心和襯 底之間的包層部分稱作"下包層"或"底包層"，包層剩余部分稱作"上包 層"或"頂包層"。
在上述類型的光學觸摸屏傳感器中，每個"接收"波導16與多元件 檢測器17的單個元件111中的整數(shù)(通常為一，但是也可以更多)光通 信。應(yīng)該理解對于這種系統(tǒng)精確地確定觸摸事件的位置，關(guān)鍵是在每個
間隔束14中的光如實地由接收波導16引導至多元件檢測器17相應(yīng)的元 件111。如果多元件檢測器17的單獨元件111接收來自任何光源的光而 非來自合適接收波導16的，例如由檢測器的信噪比測量，觸摸屏傳感器 的性能將下降。雜散光的一種可能光源是由傳輸或接收一側(cè)透鏡俘獲的 環(huán)境光。雜散光的另一個可能光源是由襯底或接收波導16的包層而非波 導核心俘獲的間隔束14中的信號光線。
本發(fā)明的一個目的在于改善現(xiàn)有技術(shù)或者至少提供一種商業(yè)替代， 以及至少在優(yōu)選實施例中提高光學觸摸屏傳感器的性能。

發(fā)明內(nèi)容
除非本文明確地要求，否則在描述和權(quán)利要求中，"包括"以及類似 詞語將直譯為包括的意思，而非不包括或詳盡的意思；也就是說，"包括， 但不限于"的意思。
在第一方面，本發(fā)明提供了一種數(shù)據(jù)輸入設(shè)備，所述設(shè)備具有至少 一個傳輸元件、至少一個光線接收元件以及檢測設(shè)備以檢測從所述傳輸 元件延伸至所述接收元件的光束的中斷，其中所述傳輸元件和所述接收 元件的至少一個包括至少一個波導，每個波導具有用于傳輸預(yù)定波長光 線的光傳輸核心以及非核心部分，所述非核心部分包括上包層、下包層 和襯底中的至少一個，以及一個或更多中斷裝置，所述中斷裝置適用于 減小所述非核心部分內(nèi)的雜散光的傳輸。
在第二方面，本發(fā)明提供了一種用于減小數(shù)據(jù)輸入設(shè)備中雜散光傳 輸?shù)姆椒?，所述?shù)據(jù)輸入設(shè)備包括至少一個傳輸元件、至少一個接收元 件以及檢測設(shè)備以檢測從所述傳輸元件延伸至所述接收元件光束的中 斷，其中至少一個所述傳輸元件和所述接收元件包括至少一個波導，每 個波導具有用于傳輸預(yù)定波長光線的光傳輸核心以及非核心部分，所述 非核心部分包括上包層、下包層和襯底中的至少一個，以及其中所述方 法包括向所述非核心部分提供一個或多個中斷裝置，所述中斷裝置適合 減小非核心部分中雜散光的傳輸。
優(yōu)選地，所述光束穿過輸入?yún)^(qū)域，所述傳輸和接收元件置于所述輸 入?yún)^(qū)域相對的兩邊。 優(yōu)選地，所述輸入?yún)^(qū)域呈四邊形，沿輸入?yún)^(qū)域的第一和第三邊安排 第一組所述傳輸和接收元件，以及沿輸入?yún)^(qū)域的第二和第四邊安排第二 組所述傳輸和接收元件。更優(yōu)選地，所述輸入?yún)^(qū)域為矩形，來自所述第 一組的光束方向本質(zhì)地與來自所述第二組的光束方向垂直。優(yōu)選地，所 述第一和所述第二傳輸元件相鄰，而所述第一和所述第二接收元件相鄰。
優(yōu)選地，用戶通過與輸入?yún)^(qū)域的相互作用將輸入提供給數(shù)據(jù)輸入設(shè) 備。更優(yōu)選地，用戶用手指或鐵筆與輸入?yún)^(qū)域相互作用。
優(yōu)選地，非核心部分包括上包層、下包層和襯底中的一個或多個。
中斷可能適合吸收或散射雜散光。
在實施例中，中斷包括轉(zhuǎn)移雜散光的裝置，
其中所述中斷包括多個切割進襯底的光散射槽。
替代地或者另外地，中斷包括應(yīng)用于一個或多個包層或襯底的光吸 收涂層。
對于本發(fā)明的目的，術(shù)語"預(yù)定波長"和"操作波長"是指光源11發(fā)出 并由波導12和16傳輸?shù)墓獾牟ㄩL，而術(shù)語"信號光"是指由光源11發(fā)出 的光。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，通常光源發(fā)出的光處于一個波長
范圍而不是單一波長；如果光源是諸如VCSEL之類的激光則該波長范 圍相對較窄，而如果是諸如LED之類的非激射源則相對較寬。典型地， 由于廉價光源和檢測器的可用性，"預(yù)定波長"處于近紅外(也就是700nm 至1000nm)，因而信號光不干擾用戶的顯示感覺。然而，預(yù)定波長也可 以在可見光或任何其他適合光譜范圍內(nèi)。本發(fā)明書假定預(yù)定波長大約為 850nm，但是應(yīng)該理解本發(fā)明的實施例也適合其他預(yù)定波長，包括可見 光。
術(shù)語"環(huán)境光"是指從除了光源11之外的任何光源發(fā)出的光，典型地 是室內(nèi)燈光或者陽光。環(huán)境光通常包括紫外、可見和紅外波長范圍，典 型地包括預(yù)定波長，以及有關(guān)光線觸摸屏傳感器因為多元件檢測器17 典型地包括硅光電二極管或者光電晶體管陣列，廣泛地對lOOOnm以下 波長敏感。
術(shù)語"雜散光"是指在包層或襯底中，也就是說"傳輸"光波導12或者 "接收"光波導16的非核心部分，被俘獲或引導的任何波長的光。
當應(yīng)用于材料時術(shù)語"高吸收"意味著材料對于給定波長或者波長
范圍具有的光吸收至少為10dB/cm，更優(yōu)選地至少20dB/cm，以及最優(yōu) 選地至少30dB/cm。
由于成本和制造方便等原因，高度優(yōu)選地形成光學構(gòu)圖聚合物材料 之外的波導和透鏡元件。
優(yōu)選地，所述預(yù)定波長的光由所述中斷吸收。優(yōu)選地，所述中斷由 在紫外、可見光和紅外光譜范圍具有寬帶吸收的襯底組成，因此雜散光 由所述中斷吸收。替代地，所述中斷由摻雜有機染料的聚合物組成，所 述有機染料在所述預(yù)定波長具有高吸收。此外，聚合物可以由在光譜的 紫外、可見光和紅外范圍具有寬帶吸收的襯底摻雜，因此雜散光由所述 中斷吸收。
替代地，雜散光由所述中斷散射。
在實施例中，所述中斷沿所述波導邊緣沉積的材料組成，例如沿襯 底和/或包層的邊緣。優(yōu)選地，所述材料的折射率實質(zhì)上與相應(yīng)的襯底或 包層的折射率相近。
在另一個優(yōu)選實施例中，所述材料位于至少一部分所述襯底表面 上。優(yōu)選地，這種材料的折射率略高于襯底的折射率。在優(yōu)選繪制中幫 助任何襯底中的雜散光引導至所述材料。優(yōu)選地，所述材料位于襯底表 面上，所述表面與和包層相連的表面相對。替代地，所述材料位于襯底 和包層之間。
優(yōu)選地，所述波導由聚合物材料組成。聚合物材料可以是熱固化聚 合物。替代地，聚合物材料可以是通過光化輻射固化的聚合物，優(yōu)選地 通過紫外輻射。優(yōu)選地，聚合物材料是硅氧垸聚合物。優(yōu)選地，所示光 波導結(jié)構(gòu)通過紫外光刻構(gòu)圖。
如上所述，優(yōu)選地所述波導包括下包層、構(gòu)圖核心和上包層。通常， 所述下包層與相應(yīng)的襯底相連。優(yōu)選地，所述下包層、構(gòu)圖核心和上包 層由紫外固化聚合物組成，以及所述構(gòu)圖核心由紫外光刻構(gòu)圖。甚至更 優(yōu)選地，紫外固化聚合物是硅氧垸聚合物。
優(yōu)選地，所述襯底由玻璃或聚合物材料組成。更優(yōu)選地，組成所述 襯底的聚合物材料選自聚對苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚
碳酸酯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、諸如聚甲基丙烯酸甲酯之類的丙烯酸鹽 以及聚酰亞胺。
在另一個實施例中，中斷由公共底座(common base)提供，其上 安裝有外部垂直準直透鏡(VCL)和相應(yīng)的傳輸/接收元件。在該實施例 中，公共底座可以包括在預(yù)定波長具有高吸收的材料，或者由在預(yù)定波 長具有高吸收的材料覆蓋。替代地或附加地，公共底座可以包括在紫外、 可見光以及近紅外光譜范圍具有寬帶吸收的物質(zhì)或由該物質(zhì)覆蓋。公共 底座還可以由折射率高于襯底折射率的材料組成，以優(yōu)先地引導雜散光 至公共底座。在另一個實施例中，外部VCL和公共底座可以形成單一結(jié) 構(gòu)。在該具體的實施例中，公共底座可以由在預(yù)定波長具有高吸收的材 料覆蓋，但是不能包括這種材料因為VCL在光路中。
在另一個實施例中，中斷包括多個光散射槽，所述散射槽切割進襯 底或者另一層，例如公共底座，而不是直接在光路中。該實施例可以與 任何前述實施例結(jié)合。
前述實施例可以與開孔或定位裝置結(jié)合以限制雜散光直接進入襯 底，或者雜散光直接從襯底傳輸至多元件檢測器。


下面將參考附圖以示例的方法描述本發(fā)明，其中
圖1示出了帶有透鏡的基于波導光學觸摸屏傳感器的操作，以提供 光束的平面聚焦；
圖2a (平面圖)和圖2b (側(cè)視圖)示出了光波導陣列接收元件的 結(jié)構(gòu)，及其關(guān)于外部垂直準直透鏡的定位；
圖3a (平面圖)和圖3b (側(cè)視圖)示出了根據(jù)本發(fā)明第一實施例 的接收元件；
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明第二實施例的接收元件；
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明第三實施例的接收元件；
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明第四實施例的接收元件；
圖7a和圖7b示出了根據(jù)本發(fā)明第五實施例的接收元件；
圖8示出了根據(jù)本發(fā)明第六實施例的接收元件。
具體實施例方式
如背景部分所述，美國專利5，914，709、 6,181，842和6，351,260以及美 國專利申請2002/0088930 Al和2004/0201579 Al公開了改進型光學觸摸 屏傳感器，所述傳感器僅需要單一光源和單一多元件檢測器，以及使用 波導以分配和收集光束矩陣。
為了提高用于消費電子設(shè)備這種類型光學觸摸屏傳感器在商業(yè)上 的可行性，應(yīng)該以最低的成本制造和組裝不同部件。具體地，波導和相 關(guān)的準直光學必須能夠以低成本的形式大規(guī)模生產(chǎn)，目前僅有聚合物材 料滿足該要求。具體地優(yōu)選的是可以用光刻/濕法處理方法加工的光學構(gòu) 圖聚合物，因為它們可以通過方便和溫和的條件(例如紫外暴露及其后 的溶劑處理)構(gòu)圖，以及加工設(shè)備相對較低的成本。
光學構(gòu)圖聚合物的示例包括丙烯酸鹽(acrylates)和硅氧烷 (siloxanes)。材料具體地適合的等級是紫外固化硅氧烷聚合物(sik)xane polymers),例如通過美國專利6，800，724和6,818，721中公開的縮合反應(yīng)合 成，其中于此每個都全文并入本發(fā)明作為參考文獻。硅氧烷聚合物對多 種襯底材料具有良好的粘接，包括硅、玻璃和塑料?？梢栽黾庸庖l(fā)劑 或熱引發(fā)劑以提高固化速率。商業(yè)上可用的光引發(fā)劑示例包括l-羥基環(huán) 己基苯基甲酮(l-hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone) (Irgacure:氯[二氯苯 氧基]苯酚184)、 2-甲基-1-[4-(甲基硫代苯基)-2-嗎啉代丙酮(Irgacure: 氯[二氯苯氧基]苯酚907)、 2，2-二甲氧基-2苯基苯乙酮(Irgacure:氯[二 氯苯氧基]苯酚651)、 2-苯基-2-N-二甲氨基-l-(4-嗎啉苯基)-丁酮 (Irgacure:氯[二氯苯氧基]苯酚369)、對二甲氨基二苯甲酮、2，2-二甲基 -2-羥基苯乙酮(Darocur 1173)、 二苯甲酮(Darocur BP)、 l-[4-(2-羥乙氧 基)-苯基]-2-羥基-2-甲基丙酮(Irgacure :氯[二氯苯氧基]苯酚2959)、四乙 基米氏酮(DEAB)、 2-氯噻噸酮、2-甲基噻噸酮、2-異丙基噻噸酮、二 苯乙醇酮和二甲氧基安息香膠。對于可見光固化，引發(fā)劑可以例如是樟 腦酮。也可以使用兩種或兩種以上的光引發(fā)劑混合物。例如，氯[二氯苯 氧基]苯酚1000是80^Darocur 1173和20%氯[二氯苯氧基]苯酚184的混
合物。對于熱固化，可以使用過氧化物形式存在的有機過氧化物(例如 過氧化苯甲酰過氧化物)、過二碳酸鈉、過酸酯(過苯甲酸叔丁酯)、過
縮酮(perketal)、過氧化氫以及AIBN (偶氮二異丁腈)作為引發(fā)劑。
可以加入其他添加劑，例如穩(wěn)定劑、增塑劑、對比增強劑、染料或 填充劑，以增強聚合物所需性能。
在本說明書中，光波導和相關(guān)透鏡將作為從光學構(gòu)圖硅氧烷聚合物 使用光刻/濕法刻蝕加工制造的例證。然而，應(yīng)該理解波導和透鏡可以由 本領(lǐng)域公知的任何其他材料系統(tǒng)組成，用于集成光波導，例如玻璃，以 及通過本領(lǐng)域任何其他公知的裝置構(gòu)圖，例如反應(yīng)離子刻蝕。
在使用光束矩陣的任何"光學"觸摸屏傳感器中，從具體光束確定觸 摸事件的位置，所述光束被觸摸物體阻擋。在帶有光源和檢測器成對陣 列的常規(guī)光學觸摸屏傳感器中，通常通過保證每個檢測器接收僅從相應(yīng) 光源發(fā)出的光線或者對其敏感實現(xiàn)觸摸位置的精確確定，以及因此提出 了許多策略，包括光源和/或檢測器的順序激活(US 3,764,813、 US 3,775,560)以及光源調(diào)制(US 5,179,369)。然而，這些策略不能用于僅 帶有單一光源的觸摸屏傳感器中。在這種情況下，如圖1所示，只有當每 個間隔束14如實地經(jīng)由接收波導16引導至多元件檢測器17的相應(yīng)元件 lll時才能實現(xiàn)觸摸位置的精確確定。如果多元件檢測器17的相應(yīng)元件 111從任何光源而非適合接收波導16接收"雜散"光，則觸摸屏傳感器的性 能將下降。
為了示出基于波導光線觸摸屏傳感器中的雜散光問題，現(xiàn)在將參考 圖2a (平面圖)和圖2b (側(cè)視圖)描述"接收一側(cè)"光波導陣列結(jié)構(gòu)。其 中示出了接收一側(cè)光波導陣列的單一元件20，所述陣列配有垂直準直透 鏡(VCL) 21。接收元件20包括帶有彎曲前表面23的厚片波導22，以及 與多元件檢測器的相應(yīng)元件進行光學通信的輸出波導24。厚片波導22和 輸出波導24通常包括下包層25、構(gòu)圖核心層26和上包層27，每個都順序 沉積在襯底28上。優(yōu)選地，下包層25、構(gòu)圖核心層26和上包層27都由光 學構(gòu)圖聚合物組成，但是可以包括任何對預(yù)定波長透明的其他波導材料。
在操作中，橫穿輸入?yún)^(qū)域的光線29通過VCL 21首先聚焦于垂直平
面，然后通過彎曲前表面23聚焦于水平平面(也就是說襯底平面)。聚焦 光線通過厚片波導22傳播，以及由輸出波導24收集。應(yīng)該理解對于VCL 21為了準確地聚焦光線進入厚片波導22，兩個部件必須在垂直平面上精 確地排列。為了方便這種排列，接收元件20和VCL21可以安裝在公共底 座200上。替代地，VCL 21可以制造成(比如說通過注射成型)帶有基 座，所述基座可以作為公共底座，在這種情況下VCL 21和公共底座200 形成單一整體。優(yōu)選地，接收元件20"倒置"安裝在公共底座200上，如圖 2a和圖2b所示襯底最高。該優(yōu)選的一個原因是VCL21和厚片波導22關(guān)鍵 的垂直排列僅由上包層27的厚度確定，所述厚度比襯底28和下包層25的 組合厚度更容易控制，如果使用替代的"正確的方式"組件則需要控制該 厚度。具體地，襯底28的厚度精確度由襯底制造商的生產(chǎn)過程限制。
適合下包層25、構(gòu)圖核心層26和上包層27的聚合物薄膜材料可以通 過多種方法沉積在襯底28上，包括旋轉(zhuǎn)涂覆、浸漬涂覆、半月板涂覆、 擠出涂覆、簾式涂覆、滾筒涂覆、噴涂涂覆、條縫涂覆、絲網(wǎng)印刷和刮 膠。然后這些薄膜可以根據(jù)需要用光進行光學構(gòu)圖，或者通過掩蔽，例 如掩蔽校準器或步進電機，或者通過激光直接寫入程序；對于高吞吐量 制造，通過掩蔽暴露通常是優(yōu)選的。
雖然不是必須的，出于若干原因，對于襯底28優(yōu)選地包括塑料材料， 而不是諸如硅之類的更為傳統(tǒng)的光電襯底材料。較低的成本和減小的重 量是優(yōu)選塑料襯底的兩個原因。對于整個接收(以及傳輸)元件陣列有 利于靈活性，例如方便與系統(tǒng)中不同其他部件的對準。使用塑料襯底的 另一個原因是在光學部件組件期間，有利于襯底透明，例如以至于機器 視覺系統(tǒng)可以定位對準標志?？梢允褂煤艽蠓秶乃芰弦r底，包括聚對 苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚碳酸酯(PC)、 聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)以及 聚酰亞胺(PI)，所有這些都已用于平面顯示器產(chǎn)業(yè)(W. A. McDonald, Journal of Materials Chemistry, vol. 14， pp. 4-10, 2004)。其中，PET是截至 目前使用最廣泛的，因為它廉價并且大量廣泛使用(例如Melinex⑧或 Mylar ),具有高表面質(zhì)量(也就是說光滑，波導制造必不可少)。聚碳
酸酯同樣廉價和廣泛使用。
然而本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，許多塑料在lMm以下的近紅外 區(qū)是透明的，以及圖2a和圖2b示出了很難防止部分光線29進入襯底28并 被襯底俘獲，尤其是如果襯底28由折射率高于下包層25折射率的材料組 成。例如，VCL21和接收元件20之間的部分光線穿過下包層25，以及取 決于設(shè)計細節(jié)甚至可以穿過襯底28。該光線將在下包層和/或襯底中被俘 獲，VCL21和接收元件20之間的任何垂直未對準都可能加重這種影響。 由于襯底28通常比下包層(200pm數(shù)量級)、核心和上包層(每個10pm 數(shù)量級)厚得多，因此可能有相當數(shù)量的所接收光線在襯底28中而非核 心層26中被俘獲和/或引導。在圖2b中這種襯底引導雜散光用箭頭201表 示。應(yīng)該理解，由于單一襯底可以承擔全部接收波導陣列，所述陣列引 導光線至多元件檢測器，例如參見圖3a，襯底中引導的光線201是來源背 景強度，降低了檢測器陣列所接收信號的信噪比。注意，實際上襯底28 由折射率高于下包層25折射率的材料組成是有利的，以至于下包層25中 的任何雜散光優(yōu)先地耦合進襯底28，而后通過下述方法之一去除。
有若干其他方法可以使雜散光在常規(guī)傳輸或接收元件的襯底中被 俘獲。例如，環(huán)境光可以被襯底從傳輸一側(cè)或者接收一側(cè)俘獲。具體到 傳輸一側(cè)，另一雜散光源是光源lh由于lxN分路器13通常制造在"傳輸" 光波導12同一襯底上，光源ll與lxN分路器13的未對準可能導致相當數(shù) 量的光能發(fā)射進入襯底。同樣，在一些基于波導光學觸摸屏傳感器中， 具體的是那些帶有大量傳輸和接收元件的傳感器，在屏幕面板中可能沒 有足夠的空間放入所有傳輸和接收波導以接近光源和檢測器。在這種情 況下，使用lx2分路器和2xl組合器是有利的，以分別減少傳輸和接收波 導的數(shù)量。這些分路器和組合器是本領(lǐng)域公知的集成光波導，以及公知 當lx2分路器實質(zhì)上無損時。2xl組合器往往產(chǎn)生3dB的損失。也就是， 僅有50X的2xl組合器兩個輸入手臂中的光線耦合進入輸出手臂，其他 50%輻射進入包層。如果使用這種2xl組合器，在接收一側(cè)將有雜散光 的額外重要來源。
考慮到許多方法可以在襯底或者光學觸摸屏傳感器的傳輸或接收
一側(cè)波導陣列的包層中俘獲和引導雜散光，以及該雜散光可以在傳感器 操作中造成的困難，特別需要減少這種雜散光或者防止其傳輸?shù)姆椒ā?br> 在波長方面，雜散光將包括預(yù)定波長(通常在近紅外區(qū)，來自信號 光或環(huán)境光)的光，以及還可以包括其他波長的環(huán)境光，具體的在可見 光區(qū)。本說明書描述了減少雜散光傳輸?shù)姆椒?，所述雜散光包括可見和 近紅外波長，以及僅包括近紅外波長。注意，去除"波段外"環(huán)境光的方 法(也就是說除預(yù)定波長以外波長的環(huán)境光)是光學觸摸屏傳感器領(lǐng)域 中公知的，通常涉及光路中可見光攔截濾波器的放置。
一般地，濾波器
與面板結(jié)合(US 4,737,633)。在基于波導光學觸摸屏傳感器中，例如濾 波器可以放置在接收波導陣列自由空間末端或者接收波導陣列和多元件 檢測器之間(US 6,181,842)。然而，由于這些現(xiàn)有技術(shù)濾波器都在光路 中，它們不能用于去除操作(也就是預(yù)定)波長的雜散光。迄今為止還 不知道從基于波導光學觸摸屏傳感器中去除操作波長雜散光的方法。
現(xiàn)在將參考圖3a和圖3b描述本發(fā)明的第一實施例。在該實施例中， 用于減少雜散光傳輸?shù)闹袛嗍菓?yīng)用于波導襯底一部分的涂層或者材料以 將雜散光去除出襯底。如圖3a (平面圖)和圖3b (側(cè)視圖)所示，在接 收波導24轉(zhuǎn)向多元件檢測器之后，可以沿襯底28的邊緣31放置材料珠30 (例如膠線)。優(yōu)選地，材料珠30和襯底28具有相近的折射率，以便引導 進襯底28的任何雜散光與材料珠30耦合，然后散射(如箭頭32所示)而 非后向反射出襯底邊緣31 (如箭頭33所示)，其中它可以造成檢測器處的 進一步的背景噪聲。
優(yōu)選地，材料珠30還包括在操作波長具有高吸收的諸如有機染料之 類的物質(zhì)。材料珠30也可以包括在光譜的可見光區(qū)和近紅外光區(qū)具有寬 帶吸收的物質(zhì)，以去除被襯底28俘獲的環(huán)境光。它還可以包括多個散射 中心，例如微粒或空穴，以散射被襯底28俘獲的環(huán)境光。本領(lǐng)域普通技 術(shù)人員應(yīng)該理解，如果散射中心的尺寸與環(huán)境光波長在可比較的數(shù)量級， 這些散射中心最為有效。方便起見，材料珠30可以包括聚合物材料，例 如熱固化或紫外固化膠，所述材料可以沿邊緣31擠壓。清晰起見，圖3b 未示出接收元件20和接收波導24。使用材料珠的另一個優(yōu)勢是可以安排包層27接觸，以及將因此吸收導入進這兩層中的雜 散光。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明第二實施例。在示例中，中斷包括沉積在襯 底28的暴露表面41上的涂層40。注意在這種情況下，圖2a和圖2b所示的 優(yōu)選的"倒置"組件是有利的。優(yōu)選地，涂層40的折射率高于襯底28的， 以至于引導進襯底28的雜散光42優(yōu)先進入涂層40。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員 應(yīng)該知道，優(yōu)選地，涂層40的折射率略高于襯底28的折射率，以最大化 光錄U離效應(yīng)(light stripping effect) (MJ.F. Digonnet et al.， Optics Letters Vol. 10， pp. 463-465， 1985)。優(yōu)選地，涂層40還包括在操作波長具有高吸 收的諸如有機染料之類的物質(zhì)。方便起見，涂層40可以是聚合物材料。 涂層40還可以包括在光譜的可見光區(qū)和近紅外光區(qū)具有寬帶吸收的物 質(zhì)，以去除被襯底28俘獲的環(huán)境光。它還可以包括多個散射中心，例如 微?；蚩昭ǎ陨⑸浔灰r底28俘獲的環(huán)境光。重要的是，涂層40不需要
以任何特殊的方式沉積，以及不同于波導層，它需要是高質(zhì)量、整齊沉 積的薄膜。例如它可以是用于封裝VCL/接收陣列組件或者將它們作為整
體保護的灌裝材料。由于這種封裝/灌裝材料在任何情況下用于保護組 件，以及僅在光學部件組裝之后應(yīng)用，因此這是特別優(yōu)選的實施例。
在本發(fā)明的第三實施例中，如圖5所示，通過襯底28和下包層25之 間的吸收材料層50提供中斷。優(yōu)選地，吸收層50由與用于下包層25、構(gòu) 圖核心層26以及上包層27的材料類似的聚合物材料，以及以與下包層25 類似的方式進行使用和固化。吸收層50包括在操作波長具有高吸收的諸 如有機染料之類的物質(zhì)。它也可以包括在光譜的可見光區(qū)和近紅外光區(qū) 具有寬帶吸收的物質(zhì)，以去除被襯底28或者下包層25俘獲的環(huán)境光。它 還可以包括多個散射中心，例如微?；蚩昭?void)，以散射被襯底28 或者下包層25俘獲的環(huán)境光。注意，盡管可以使用諸如有機染料之類的 在操作波長具有高吸收的物質(zhì)對下包層25或者上包層27進行摻雜，但是 通常是不利的，因為該物質(zhì)也會吸收在構(gòu)圖核心層26中傳播的所需信號 光。光波導領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，沿光波導核心傳播的相當一 部分光能延伸至包層，以至于包層材料應(yīng)該在操作波長高度透明。否則，
17
通常不利于下包層25或者上包層27包括多個散射中心。
在本發(fā)明另一個實施例中，中斷由構(gòu)成波導襯底的材料提供。該襯 底可由在預(yù)定波長具有高吸收的材料制造，以及還優(yōu)選地在可見光區(qū)， 以至于任何耦合或者泄露進襯底的雜散光能夠被快速吸收。波導襯底可
以由在預(yù)定波長具有固有吸收的材料組成；例如硅在小于l)iim的近紅外 區(qū)具有高吸收，以及可以吸收雜散信號光和環(huán)境光。替代地，波導襯底 可以包括諸如聚合物之類的材料，由在操作波長具有高吸收的諸如有機 染料之類的物質(zhì)摻雜。所示襯底也可以包括在光譜的可見光區(qū)和近紅外 光區(qū)具有寬帶吸收的物質(zhì)，以去吸收環(huán)境光。它還可以包括多個散射中 心，例如微?；蚩昭?，以散射環(huán)境光。該實施例簡單的優(yōu)勢在于不需要 額外的涂層以從襯底中剝離雜散光，以及適用于不考慮接收元件與公共 底座的方向性。
然而如前所述，優(yōu)選地使用由聚合物材料組成的襯底，以及由于這 些材料通常在預(yù)定波長透明，它們需要用吸收物質(zhì)摻雜。由于襯底材料 已經(jīng)滿足若干要求，例如低成本和高表面質(zhì)量，很難獲得適用于本實施 例的聚合物襯底材料。在附加材料要求中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)(美國專利 11/355668，于此全文并入本發(fā)明作為參考文獻)當經(jīng)由紫外光刻在聚合 物襯底上制造聚合物波導時，襯底需要包括可以吸收紫外光的物質(zhì)。通 過該實施例，具體地當襯底具有固有寬帶吸收或者包括寬帶吸收物質(zhì)時， 將需要機器視覺系統(tǒng)的替代以至于這種設(shè)備不能通過這種襯底定位對準 標志。
圖6示出了本發(fā)明的第四實施例，應(yīng)用于"倒置"組件。該實施例使用 公共底座200用于元件20和VCL21的按照和對準。公共底座200形成了中 斷，所述中斷由折射率高于襯底28的材料組成，以至于引導進襯底28的 雜散光60被優(yōu)先導入公共底座200。優(yōu)選地，公共底座200包括在操作波 長具有高吸收的材料，或者例如由諸如有機染料之類的物質(zhì)摻雜的聚合 物材料，所述材料在操作波長具有高吸收。公共底座200還可以包括在光 譜的可見光區(qū)和近紅外光區(qū)具有寬帶吸收的物質(zhì)，以吸收被襯底28俘獲 的環(huán)境光。它還可以包括多個散射中心，例如微?；蚩昭?，以散射環(huán)境
光。替代地，公共底座200可以被包括在操作波長具有高吸收的諸如有機
染料之類物質(zhì)的材料覆蓋。所述材料也可以包括在光譜的可見光區(qū)和近 紅外光區(qū)具有寬帶吸收的物質(zhì)，以吸收環(huán)境光，或者多個散射中心，例
如微粒或空穴，以散射環(huán)境光。由于VCL21在光路中以及不能在操作波 長具有吸收，所述涂層替代具體地適用于公共底座200和VCL 21形成整 體單元的結(jié)構(gòu)，比如說單片注射成型塑料。
可以看出，所有上述實施例都涉及聚合物材料的使用，可以是應(yīng)用 于襯底的膠線或灌裝混合物、襯底本身的材料，或者包括至少在操作波 長具有高吸收或散射物質(zhì)的公共底座或涂層。如上所述，優(yōu)選地操作波 長為近紅外，例如850nm。高吸收物質(zhì)可以優(yōu)選地是聚合物相容的有機 染料，例如可從H.W. Sands Corp獲得的近紅外染料之一 (例如SDA5688 或者SDA8435)，然而本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該知道許多其他可以溶解或 者分散在聚合物中的紅外吸收材料(例如炭黑)。諸如炭黑之類的在光譜 的可見光和近紅外區(qū)具有寬帶吸收的材料可以方便地去除雜散信號光和 環(huán)境光。高散射物質(zhì)優(yōu)選地是多個微泡或者微粒，帶有折射率明顯不同 于組成襯底，公共底座或者涂層材料的物質(zhì)。H.W. Sands Corp的許多近 紅外染料還有在大約365nm的近紫外區(qū)低吸收的額外優(yōu)點，典型地用于 固化紫外固化聚合物，因此不期望干擾膠線或灌裝混合物的紫外固化。 此外，它們不應(yīng)被紫外固化過程分解。然而如果選定的紅外吸收材料是 紫外吸收的或者對紫外光敏感，則使用熱固化膠或者灌裝混合物代替。
注意，在集成光波導領(lǐng)域中涉及使用吸收區(qū)以去除雜散光的方案是 公知的，例如參見歐洲專利申請0883000A1和美國專利6，920，257，其中 部分與本發(fā)明的中斷類似。然而這些方案尚未應(yīng)用于基于波導光學觸摸
屏傳感器的具體應(yīng)用。
圖7a示出了本發(fā)明的第五實施例，例如用切割鋸在襯底28中切割或 刻劃多個槽71。這些槽用于將雜散光散射出襯底；它們可以是平直的或 者彎曲的，以及可以延伸穿過全部襯底厚度，襯底厚度的一小部分或者 其中不同深度的結(jié)合。此外，如圖7b所示，帶槽襯底可以用吸收層或者 散射層40覆蓋，如前面圖4所述。應(yīng)該理解，槽也可以切割在公共底座200
中。
圖8示出了根據(jù)本發(fā)明第六實施例，其中襯底(在本示例中示出為
帶有光散射槽71和吸收層40)由廣譜不透明材料81 (諸如鋁板)覆蓋， 所述材料帶有覆蓋襯底28端面83相當一部分的加工唇(machined lip) 82 或保護，從而阻擋環(huán)境或信號光直接進入襯底。也可以使用類似的保護 裝置以防止環(huán)境或信號光直接進入公共底座200。
如果相當數(shù)量的雜散光留在襯底或公共底座中，除了任何或全部前 述實施例的努力，哦那個國類似的保護裝置可以防止雜散光到達多元件
檢測器o
參考圖4，將根據(jù)本發(fā)明第二實施例，通過帶有兩個不同光剝離灌 裝混合物的制造和組裝舉例說明本發(fā)明的原理。
示例l
根據(jù)美國專利No.6,818，721中公開的程序，制備較低折射率聚合物 A，其粘度為2500cP (20°C)，折射率(20°C，用室內(nèi)燈光在阿貝折射儀 上測定)為1.483。制備較高折射率聚合物B，其粘度為2200cP (20°C)， 折射率為1.509 (20°C)。在聚合物A和聚合物B中加入合適的光引發(fā)劑。
聚合物A旋轉(zhuǎn)涂覆至襯底28上，所述襯底由帶有共擠出紫外吸收層 的聚碳酸酯Makrolon⑧UV (拜爾)組成，以及用來自汞燈的紫外線固化 以形成厚度為2(Him，折射率為1.485 (20°C， 850nm)的下包層25。聚合 物B旋轉(zhuǎn)涂覆至下包層25上以及用穿過掩蔽的紫外光構(gòu)圖；然后未暴露 聚合物B材料溶解在異丙醇中以形成包括輸出波導24和帶有曲面23的平 板波導22的構(gòu)圖核心層26。構(gòu)圖核心層26厚度為llpm，折射率為1.513 (2tTC， 850nm)。最后，通過旋轉(zhuǎn)涂覆和紫外構(gòu)圖聚合物A的第二層沉 積保護性上包層27。如美國專利申請No.2005/0089298Al中所公開的，于 此全文并入本發(fā)明作為參考文獻，需要以和構(gòu)圖核心層26相同的方式構(gòu) 圖上包層27，以至于曲面23仍未覆蓋。襯底28、下包層25、構(gòu)圖核心層 26和上包層27—起包括接收元件20。
接收元件20和VCL 21用粘合劑(未示出)在公共底座200上組裝在
一起。接收元件20如圖4所示"倒置"安裝，以至于襯底28在最上方。優(yōu)選 地，粘合劑是紫外固化的，但是也可以使用熱固化的粘合劑。組成VCL21 和公共底座200的材料不是特別重要，但是優(yōu)選地是聚合物材料。如果使 用紫外固化粘合劑，則公共底座200需要由對固化光透明的材料組成。
在該示例中，聚碳酸脂襯底材料的折射率大約為1.56，也就是說高 于下包層聚合物(1.485)的折射率，以至于雜散光被優(yōu)先導入襯底而非 下包層25。為了防止雜散光降低信噪比，襯底28的最上層表面用光剝離 層40 (如圖4所示)覆蓋，所述光剝離層包括在預(yù)定波長(850nm)具有 高吸收的物質(zhì)。在該示例中，層40包括由染料SDA 8700 (H.W. Sands Corp)掾雜的紫外固化環(huán)氧Norland 61 (折射率約為1.55)，在襯底28的 最上層表面擠出。SDA8700在844nm具有最大吸收以及峰值衰減系數(shù)為 3.0xl()Sl.mo".cm'1，因而對吸收任何850nm雜散光最為有效。
示例2
如示例1所述，接收元件20和VCL21在公共底座200上制造和組裝。 為了防止雜散光降低信噪比，通過擠出由染料SDA8700和炭黑摻雜的紫 外固化環(huán)氧Norland 61覆蓋襯底28的最上層表面。在該示例中，所述染 料將特定地吸收預(yù)定波長及其鄰近的光，而所述炭黑將吸收在可見和近 紅外區(qū)的環(huán)境光。
參考圖5，將根據(jù)本發(fā)明第三實施例，通過帶有附加光吸收層的接 收元件的制造和組裝舉例說明本發(fā)明的原理。
示例3
根據(jù)示例1制備聚合物A和聚合物B。通過用染料SDA 8700 (H.W. Sands Corp)摻雜聚合物A制備光吸收聚合物C。聚合物C旋轉(zhuǎn)涂覆至襯 底28上，所述襯底由帶有共擠出紫外吸收層的聚碳酸酯Makrolon⑧UV (拜爾)組成，以及用來自汞燈的紫外線固化以形成厚度為20^im的吸收 層50。然后聚合物A旋轉(zhuǎn)涂覆至吸收層50上，以及用來自汞燈的紫外線 固化以形成厚度為20pm，折射率為1.485 (20°C， 850nm)的下包層25。
聚合物B旋轉(zhuǎn)涂覆至下包層25上以及用穿過掩蔽的紫外光構(gòu)圖；然后未
暴露聚合物B材料溶解在異丙醇中以形成包括輸出波導24和帶有曲面23 的平板波導22的構(gòu)圖核心層26。構(gòu)圖核心層26厚度為lli^m，折射率為 1.513 (20°C， 850nm)。最后，通過旋轉(zhuǎn)涂覆和紫外構(gòu)圖聚合物A的第二 層沉積保護性上包層27。襯底28、吸收層30、下包層25、構(gòu)圖核心層26 和上包層27—起包括接收元件20。
接收元件20和VCL 21用粘合劑(未示出)在公共底座200上組裝在 一起。接收元件20如圖4所示"倒置"安裝，以至于襯底28在最上方。優(yōu)選 地，粘合劑是紫外固化的，但是也可以使用熱固化的粘合劑。組成VCL21 和公共底座200的材料不是特別重要，但是優(yōu)選地是聚合物材料。如果使 用紫外固化粘合劑，則公共底座200需要由對固化光透明的材料組成。在 示例中，預(yù)定波長的雜散光由吸收層50吸收，從而不會降低多元件檢測 器的信噪比。
示例4
該示例證明了光散射槽減少沿襯底材料傳輸光量的效力。850nm光 經(jīng)由SMF 28光纖發(fā)射至一塊聚碳酸脂襯底材料(10mm寬x50mm長 xl7(^m厚)，以及使用電能表監(jiān)測從襯底發(fā)射的能量。該塊聚碳酸脂被 另一塊聚碳酸脂替換，后者除了用切割鋸在其中一面切割了10個100pm 深的槽之外與前者相同，以及接收到的能量減少了12dB。然后覆蓋所述 襯底面并且所述槽由廣譜吸收涂料填充，以及接收到的能量又減少了 4dB。
相應(yīng)地可以看出，通過以槽的形式提供中斷，所述槽切割在沿適合 的廣譜吸收材料例如涂料或與其結(jié)合的非核心部分，可以實現(xiàn)雜散光傳 輸?shù)拇蠓葴p少。
示例5
根據(jù)示例1制備聚合物A和聚合物B。聚合物A旋轉(zhuǎn)涂覆至襯底28上， 所述襯底由包括炭黑的Lexan FR700 (GE塑料)組成，以及用來自汞燈
的紫外線固化以形成厚度為20pm，折射率為1.485 (20°C， 850nm)的下 包層25 。聚合物B旋轉(zhuǎn)涂覆至下包層25上以及用穿過掩蔽的紫外光構(gòu)圖； 然后未暴露聚合物B材料溶解在異丙醇中以形成包括輸出波導24和帶有 曲面23的平板波導22的構(gòu)圖核心層26。構(gòu)圖核心層26厚度為lliam，折射 率為1.513 (20°C， 850nm)。最后，通過旋轉(zhuǎn)涂覆和紫外構(gòu)圖聚合物A的 第二層沉積保護性上包層27。襯底28、下包層25、構(gòu)圖核心層26和上包 層27—起包括接收元件20。
接收元件20和VCL 21用粘合劑(未示出)在公共底座200上組裝在 一起。接收元件20如圖4所示"倒置"安裝，以至于襯底28在最上方。優(yōu)選 地，粘合劑是紫外固化的，但是也可以使用熱固化的粘合劑。組成VCL21 和公共底座200的材料不是特別重要，但是優(yōu)選地是聚合物材料。如果使 用紫外固化粘合劑，則公共底座200需要由對固化光透明的材料組成。
在該示例中，所述Lexan襯底在預(yù)定波長以及可見光區(qū)具有高吸收。 任何雜散光將被吸收以及防止到達檢測器陣列，從而最大化信噪比。
盡管參考某些具體的示例描述本發(fā)明，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng) 該理解本發(fā)明可以通過許多其他形式體現(xiàn)。此外，盡管本發(fā)明是按照基 于波導光學觸摸屏傳感器的接收元件描述的，但是本發(fā)明的原理也可以 應(yīng)用于傳輸元件。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)據(jù)輸入設(shè)備，所述設(shè)備具有至少一個傳輸元件、至少一個光接收元件以及檢測裝置以檢測從所述傳輸元件延伸至所述接收元件的光束的中斷，其中，所述傳輸元件和所述接收元件的至少一個包括至少一個波導，每個波導具有用于傳輸預(yù)定波長光的光傳輸核心以及非核心部分，所述非核心部分包括上包層、下包層和襯底中的至少一個，以及適合減小非核心部分中雜散光傳輸?shù)囊粋€或多個中斷裝置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的數(shù)據(jù)輸入設(shè)備，其中所述傳輸元件與所 述預(yù)定波長光的光源耦合。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2中所述的數(shù)據(jù)輸入設(shè)備，其中至少一個所述 中斷減少到達所述檢測裝置的雜散光的量。
4. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求中所述的數(shù)據(jù)輸入設(shè)備，其中至少一個所 述中斷適合散射雜散光。
5. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求中所述的數(shù)據(jù)輸入設(shè)備，其中至少一個所 述中斷適合吸收雜散光。
6. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求中所述的數(shù)據(jù)輸入設(shè)備，其中至少一個所 述中斷適合轉(zhuǎn)移雜散光。
7. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求中所述的數(shù)據(jù)輸入設(shè)備，其中至少一個所 述中斷適合阻擋雜散光進入或離開所述非核心部分。
8. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求中所述的數(shù)據(jù)輸入設(shè)備，其中至少一個所 述中斷包括多個光散射槽。
9. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求中所述的數(shù)據(jù)輸入設(shè)備，其中至少一個所 述中斷包括嵌入在非核心部分的微粒和/或空穴。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8或9中所述的數(shù)據(jù)輸入設(shè)備，其中至少一個所 述中斷至少在襯底中形成。
11. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求中所述的數(shù)據(jù)輸入設(shè)備，其中至少一個 所述中斷包括應(yīng)用于所述非核心部分的不透明罩。
12. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求中所述的數(shù)據(jù)輸入設(shè)備，其中至少一個 所述中斷包括應(yīng)用于上包層、下包層或者襯底中一個或多個的涂層。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12中所述的數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備，其中所述涂層的折射 率略高于所述上包層、下包層或襯底的折射率。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備，其中所述涂層包 括在所述預(yù)定波長處具有高吸收的物質(zhì)。
15. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求中所述的數(shù)據(jù)輸入設(shè)備，其中至少一個 所述中斷包括在光譜的紫外、可見光和近紅外區(qū)具有寬帶吸收的物質(zhì)。
16. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求中所述的數(shù)據(jù)輸入設(shè)備，其中至少一個 所述中斷包括摻雜有光吸收染料的聚合物。
17. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求中所述的數(shù)據(jù)輸入設(shè)備，其中至少一個 所述中斷包括沿所述波導邊緣設(shè)置的材料。
18. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求中所述的數(shù)據(jù)輸入設(shè)備，其中至少一個 所述中斷設(shè)置在襯底和下包層之間。
19. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求中所述的數(shù)據(jù)輸入設(shè)備，其中至少一個 所述中斷包括其上形成有相應(yīng)傳輸/接收元件的襯底，所述襯底包括至少 在預(yù)定波長處具有高吸收的材料。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的數(shù)據(jù)輸入設(shè)備，其中所述襯底包括在光 譜的紫外、可見光和紅外區(qū)具有寬帶吸收的材料。
21. 根據(jù)權(quán)利要求19或20所述的數(shù)據(jù)輸入設(shè)備，其中所述襯底的 折射率略高于所述傳輸/接收元件的折射率。
22. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求中所述的數(shù)據(jù)輸入設(shè)備，其中至少一個 所述中斷包括其上安裝有相應(yīng)傳輸/接收元件的公共底座，所述公共底座 包括或涂敷有至少在預(yù)定波長處具有高吸收的材料。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22中所述的數(shù)據(jù)輸入設(shè)備，其中所述公共底座包 括在光譜的紫外、可見光和紅外區(qū)具有寬帶吸收的材料。
24. 根據(jù)權(quán)利要求22或23中所述的數(shù)據(jù)輸入設(shè)備，其中所述公共底座的折射率高于襯底的折射率。
25. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求中所述的數(shù)據(jù)輸入設(shè)備，其中相應(yīng)傳輸 或接收元件包括多個所述中斷。
26. —種用于減少數(shù)據(jù)輸入設(shè)備中雜散光傳輸?shù)姆椒ǎ鰯?shù)據(jù)輸 入設(shè)備包括至少一個傳輸元件、至少一個光接收元件以及檢測設(shè)備以檢 測從所述傳輸元件延伸至所述接收元件的光束的中斷，其中至少一個所 述傳輸元件和所述接收元件包括至少一個波導，每個波導具有用于傳輸 預(yù)定波長光線的光傳輸核心以及非核心部分，所述非核心部分包括上包 層、下包層和襯底中的至少一個，以及其中所述方法包括向所述非核心 部分提供適合減少非核心部分中雜散光傳輸?shù)囊粋€或多個中斷裝置。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26中所述的方法，其中所述傳輸元件與所述預(yù)定 波長光的光源耦合。
28. 根據(jù)權(quán)利要求26或27中所述的方法，其中至少一個所述中斷 減少到達所述檢測裝置的雜散光的量。
29. 根據(jù)權(quán)利要求26至28中任一權(quán)利要求所述的方法，其中至少 一個所述中斷適合散射雜散光。
30. 根據(jù)權(quán)利要求26至29中任一權(quán)利要求所述的方法，其中至少 一個所述中斷適合吸收雜散光。
31. 根據(jù)權(quán)利要求26至30中任一權(quán)利要求所述的方法，其中至少 一個所述中斷適合轉(zhuǎn)移雜散光。
32. 根據(jù)權(quán)利要求26至31中任一權(quán)利要求所述的方法，其中至少一個所述中斷適合阻擋雜散光進入或者離開所述非核心部分。
33. 根據(jù)權(quán)利要求26至32中任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述 方法包括形成至少一個中斷作為一個或多個光散射槽。
34. 根據(jù)權(quán)利要求26至33中任一權(quán)利要求所述的方法，其中至少 一個所述中斷由嵌入在非核心部分的材料和/或空穴形成。
35. 根據(jù)權(quán)利要求33或34中所述的方法，其中至少一個所述中斷 至少在襯底中形成。
36. 根據(jù)權(quán)利要求26至35中任一權(quán)利要求所述的方法，其中至少 一個所述中斷作為應(yīng)用于非核心部分的不透明罩。
37. 根據(jù)權(quán)利要求26至36中任一權(quán)利要求所述的方法，其中至少 一個所述中斷由應(yīng)用于上包層、下包層或者襯底中一個或者多個的涂層 形成。
38. 根據(jù)權(quán)利要求37中所述的方法，其中所述涂層的折射率略高于 所述上包層、下包層或者襯底的折射率。
39. 根據(jù)權(quán)利要求37或38中所述的方法，其中所述涂層包括在所 述預(yù)定波長處具有高吸收的物質(zhì)。
40. 根據(jù)權(quán)利要求26至39中任一權(quán)利要求所述的方法，其中至少 一個所述中斷包括在光譜的紫外、可見光和紅外區(qū)具有寬帶吸收的物質(zhì)。
41. 根據(jù)權(quán)利要求26至40中任一權(quán)利要求所述的方法，其中至少 一個所述中斷包括摻雜有光吸收染料的聚合物。
42. 根據(jù)權(quán)利要求26至41中任一權(quán)利要求所述的方法，其中至少 一個所述中斷沿所述波導的邊緣設(shè)置。
43. 根據(jù)權(quán)利要求26至42中任一權(quán)利要求所述的方法，其中至少 一個所述中斷設(shè)置在襯底和下包層之間。
44. 根據(jù)權(quán)利要求26至43中任一權(quán)利要求所述的方法，其中至少 一個所述中斷包括其上形成有傳輸/接收元件的襯底，所述襯底包括至少 在預(yù)定波長處具有高吸收的材料。
45. 根據(jù)權(quán)利要求44中所述的方法，其中所述襯底包括在光譜的紫 外、可見光和紅外區(qū)具有寬帶吸收的材料。
46. 根據(jù)權(quán)利要求44或45中所述的方法，其中所述襯底的折射率 略高于所述傳輸/接收元件的折射率。
47. 根據(jù)權(quán)利要求26至46中任一權(quán)利要求所述的方法，其中至少一個所述中斷作為其上安裝有傳輸/接收元件的公共底座，所述公共底座 包括或涂敷有至少在預(yù)定波長處具有高吸收的材料。
48. 根據(jù)權(quán)利要求47中所述的方法，其中所述公共底座包括在光譜 的紫外、可見光和紅外區(qū)具有寬帶吸收的材料。
49. 根據(jù)權(quán)利要求47或48中所述的方法，其中所述公共底座的折 射率高于襯底的折射率。
50. 根據(jù)權(quán)利要求26至49中任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述 相應(yīng)傳輸/接收元件包括多個所述中斷。
全文摘要
數(shù)據(jù)輸入設(shè)備具有至少一個與預(yù)定波長光源相連的傳輸元件，至少一個光接收元件以及檢測設(shè)備以檢測所述預(yù)定波長光線的中斷，所述光線從所述的傳輸元件延伸至所述的接收元件，其中至少一個所述傳輸元件和所述接收元件(20)包括至少一個波導，所述波導具有光傳輸核心(26)和非核心部分(28、25、27、200)以及一個或多個中斷裝置(30、40、50、71、81)，所述裝置適合減小非核心部分中雜散光(42、60、201)的傳輸。中斷適合散射、吸收、轉(zhuǎn)移或阻擋雜散光，以及可以用于一種或多種上包層(27)、下包層(25)、襯底(28)或公共底座(200)。
文檔編號G06F3/042GK101351765SQ200680049101
公開日2009年1月21日 申請日期2006年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月24日
發(fā)明者伊恩·安德魯·麥克斯維爾, 本杰明·科尼什, 沃里克·托德·霍洛韋, 羅比·查爾特斯 申請人:Rpo私人有限公司