專利名稱：用于檢測可移動物體的移動的檢測電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于檢測可移動物體的移動的檢測電路，并且還 涉及一種檢測裝置、 一種設(shè)備和一種方法。
這種可移動物體的實(shí)例有操縱桿和多功能按鍵，且這種設(shè)備的實(shí) 例有消費(fèi)性產(chǎn)品和非消費(fèi)性產(chǎn)品，但并不排除其它實(shí)例，消費(fèi)性產(chǎn)品 如移動電話、個人電腦、個人數(shù)字助理和遙控裝置。
背景技術(shù)：
可從US 6,326,948獲知現(xiàn)有技術(shù)中的檢測裝置，該專利公開了一 種輸入設(shè)備，這種輸入設(shè)備包括帶有滑動表面的底座、可在該滑動表 面上滑動的可移動體、用于發(fā)光的發(fā)光元件、反射部分和多個光接收 元件，提供這種反射部分用于可移動體并具有用于反射由該發(fā)光元件 發(fā)射的光的反射表面，且多個光接收元件用于接收由該反射部分反射 的光。
在現(xiàn)有技術(shù)的檢測裝置中，通過對由多個光接收元件所接收的光 的量進(jìn)行比較來檢測水平移動。通過對由多個光接收元件所接收的光 的總量進(jìn)行檢測來檢測豎向移動。
此外，由于光來源于可能遭受老化的光發(fā)射元件，所以公知的檢 測裝置存在缺陷。因此，現(xiàn)有技術(shù)的檢測裝置在較大程度上遭受老化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的尤其在于提供一種檢測電路，這種檢測電路在較小 程度上遭受老化。
此外，本發(fā)明的其它目的在于提供一種在較小程度上遭受老化的 檢測裝置、設(shè)備和方法。
根據(jù)本發(fā)明的用于檢測可移動物體的移動的檢測電路包括
檢測器，用于檢測可移動物體的移動，該檢測器包括檢測單元， 用于檢測位于該檢測單元的位置處的來源于源的光點(diǎn)，位于該位置處 的光點(diǎn)取決于所述移動；以及參考檢測器，用于補(bǔ)償老化變化和/或過程變化，參考檢測器包括 參考檢測單元，參考檢測單元用于標(biāo)定檢測單元。
通過總體上引入用于補(bǔ)償老化變化和/或過程變化的參考檢測器， 根據(jù)本發(fā)明的檢測電路在較小的程度上遭受老化變化和/或過程變化。 這種參考檢測器包括參考檢測單元，用于標(biāo)定檢測單元。例如，該源 可能遭受老化，又例如，該源和/或檢測單元可能遭受過程變化。所有 這些遭受的影響均被本發(fā)明所補(bǔ)償。
此外，根據(jù)本發(fā)明的檢測電路還具有其它優(yōu)點(diǎn)，其中，這種檢測 電路在較長時間周期內(nèi)具有提高的可靠性。
根據(jù)本發(fā)明的檢測電路的 一種實(shí)施例由檢測器來限定。所述檢測 器包括第 一檢測器，所述第 一檢測器用于檢測所述可移動物體在檢測 電路的平面內(nèi)的第一方向的第一移動，所述檢測單元包括第一檢測單 元，所述第一檢測單元用于檢測在所述第一檢測單元的位置處的光點(diǎn) 的存在或缺失，所述光點(diǎn)的位置取決于所述第一移動。在檢測電路的
平面是水平平面的情形中，第一方向例如是X或Y方向，但并不排除 其它選擇。
根據(jù)本發(fā)明的檢測電路的實(shí)施例由第一檢測器和參考檢測器來限 定。第一檢測器部分地位于依賴于可移動物體的位置的光點(diǎn)內(nèi)，而參 考檢測器則完全地位于獨(dú)立于可移動物體的位置的光點(diǎn)內(nèi)。光點(diǎn)的大 小優(yōu)選為使得參考檢測器的所有參考檢測單元均位于獨(dú)立于可移動物 體的位置的光點(diǎn)內(nèi)，并且光點(diǎn)的大小優(yōu)選為使得第一檢測器的所有第 一檢測單元部分地位于這一光點(diǎn)內(nèi)且部分地位于依賴于可移動物體的 位置的光點(diǎn)之外?？梢苿游矬w的位置決定了在檢測電路處的光點(diǎn)的位 置。
根據(jù)本發(fā)明的檢測電路的實(shí)施例由檢測器所限定，該檢測器包括 第二檢測器，這種第二檢測器用于檢測可移動物體沿第二方向的第二
移動，該第二方向垂直于該檢測電路的平面，該光點(diǎn)的強(qiáng)度取決于該 第二移動。檢測單元包括第二檢測單元，該第二檢測單元用于檢測在 該第二檢測單元的位置處的光點(diǎn)的第一強(qiáng)度或第二強(qiáng)度，第一強(qiáng)度和
第二強(qiáng)度是不等于零的不同強(qiáng)度。在檢測電路的平面是水平平面的情 形中，第二方向例如是Z方向，但并不排除其它選擇。
根據(jù)本發(fā)明的檢測電路的實(shí)施例由完全位于獨(dú)立于可移動物體的位置的光點(diǎn)內(nèi)的第二檢測器和完全位于獨(dú)立于可移動物體的位置的光 點(diǎn)之外的參考檢測器來限定。優(yōu)選光點(diǎn)的大小使參考檢測器的所有參 考檢測單元位于獨(dú)立于可移動物體的位置的光點(diǎn)之外，且優(yōu)選第二檢 測器的所有第二檢測單元位于獨(dú)立于可移動物體的位置的光點(diǎn)內(nèi)。同 樣，可移動物體的位置確定光點(diǎn)在檢測電路處的位置。
因此，用于標(biāo)定第一檢測單元的一個或多個參考檢測單元將具有 不同于用于標(biāo)定第二檢測單元的一個或多個參考檢測單元的位置。多
個第一檢測單元允許在第一方向(諸如x方向和y方向)的移動^皮更 加精確地檢測。例如，多個第一檢測單元是交叉線，且第二檢測單元 位于交叉點(diǎn)處或接近于交叉點(diǎn)，或多個第二檢測單元位于交叉點(diǎn)附近、 位于一條或多條交叉線或接近于這些交叉線。用于標(biāo)定第一檢測單元 的一個或多個參考檢測單元也將會接近于交叉點(diǎn)，且用于標(biāo)定第二檢 測單元的一個或多個參考檢測單元可位于交叉區(qū)域之外。 將根據(jù)本發(fā)明的檢測電路的實(shí)施例限定為還包括 用于生成光信號的源，可移動物體包括用于將這種光信號反射到 檢測電路的反射體，光點(diǎn)從這種反射的光信號產(chǎn)生。
通過將源(如發(fā)光源或紅外發(fā)光熱源)定位于檢測電路內(nèi)并通過 向可移動物體提供反射體，就不再有必要不利地將源定位于可移動物 體內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明的檢測電路的一種實(shí)施例由包括用于生成光電元信號
參考檢測單元來限定，其中，用于生成光電元信號的光電元耦合到用 于將光電元信號數(shù)字化的晶體管，參考光電元與被耦合到該晶體管的 參考晶體管耦合。通過在這些光電元之后立即將這些光電元信號數(shù)字
化，就可避免復(fù)雜而昂貴的模數(shù)轉(zhuǎn)換器和放大器，這些光電元如光電 二極管或晶體管。參考光電元信號例如包括通過包含這些已耦合的晶 體管的鏡像構(gòu)件而被復(fù)制到該光電元及其晶體管的電流。
根據(jù)本發(fā)明的檢測電路的實(shí)施例由檢測電路限定，這種檢測電路 是一種集成檢測電路，這種集成檢測電路以薄膜多晶硅技術(shù)、單晶硅 襯底技術(shù)、發(fā)光二極管技術(shù)和有機(jī)發(fā)光二極管技術(shù)中的至少一種技術(shù) 為基礎(chǔ)。這種集成電路可有利地包括這些光電元、這些晶體管和這種 源，以形成一種穩(wěn)健的電路。根據(jù)本發(fā)明的檢測裝置包括根據(jù)本發(fā)明的檢測電路，并且還包括 該可移動物體。
可移動物體導(dǎo)致的可移動物體的移動來限定。該傾斜將由第一檢測單 元來檢測，該向下推動將由第二檢測單元來檢測。傾斜和向下推動均 為用戶友好的移動。
根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備包括根據(jù)本發(fā)明的檢測電路，并且還包括人機(jī) 界面，這種人機(jī)界面包括該可移動物體。
根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的實(shí)施例由還包括顯示器的人機(jī)界面所限定， 這種顯示器是一種包括該檢測電路的集成顯示器。優(yōu)選地，可移動物 體位于集成顯示器的顯示區(qū)域的邊際上。這樣可移動物體就形成如這 種顯示器的一部分且不必單獨(dú)構(gòu)建，這就使制造更加容易且成本更低。
根據(jù)本發(fā)明的檢測裝置的實(shí)施例、根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的實(shí)施例和
本發(fā)明尤其以一 ^見解為_L礎(chǔ)，即發(fā)光元件I檢測元件1遭受老 化變化和/或過程變化，而且，特別地，本發(fā)明還以一種基本理念為基 礎(chǔ)，即將不同類型的檢測器用于檢測不同類型的移動。
此外，本發(fā)明還提供一種檢測電路以解決問題，這種檢測電路在 較小程度遭受老化。此外，根據(jù)本發(fā)明的檢測電路還具有其它優(yōu)點(diǎn)， 其中，這種檢測電路在較長時間周期內(nèi)具有提高的可靠性。
參考下面所描述的實(shí)施例就會明白本發(fā)明的這些和其它方面，并 參考下面所描述的實(shí)施例說明本發(fā)明的這些和其它方面。


在圖中
圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的檢測裝置的截面圖， 圖2示出了檢測電路的未移動的可移動物體(左側(cè))的截面圖和 已移動的可移動物體(右側(cè))的俯視圖，
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的檢測電路的檢測器布局的俯視圖，
圖4更詳細(xì)地示出了根據(jù)本發(fā)明的檢測電路的檢測器布局的俯視
圖，
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的檢測電路的光電二極管和晶體管，圖6更詳細(xì)地示出了根據(jù)本發(fā)明的檢測電路的檢測器布局的截面
圖，
圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的第一集成檢測電路的截面圖，
圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的第二集成檢測電路的截面圖，
圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的第三集成檢測電路的截面圖，以及
圖IO示出了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備。
圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的替代檢測裝置。
圖12示出了帶有圖11中的替代檢測裝置的設(shè)備。
具體實(shí)施例方式
以截面圖示于圖1中的根據(jù)本發(fā)明的檢測裝置IO包括根據(jù)本發(fā)明 的檢測電路l。檢測電路l (如一種ASIC模)包括檢測器IOO、 200、 300和源4，這些檢測器如光電二極管，這種源4如光源，這種光源如 任何類型的LED并位于包裝6內(nèi)。彈簧8附接到包裝6且可移動物體 2耦合到彈簧8?？梢苿游矬w2包括反射體5和虛擬旋轉(zhuǎn)點(diǎn)7。包裝6 的焊球9允許將包裝6連接到如示于圖10中的設(shè)備20。圖l還示出了 x、 y和z方向。
在圖2中以用于未移動的可移動物體(左側(cè))的截面圖和用于已 移動的可移動物體(右側(cè))的俯視圖示出的檢測電路l以截面圖揭示， 以說明檢測電路l、檢測器D1至D4、源S和在反射體5的另一側(cè)的源 S的圖像ll的基本原理。在這些俯視圖中，所示出的這四個檢測器D1 至D4包圍源S。經(jīng)由差動電路(differential circuit)將來自檢測器Dl 和D2的信號相減，以獲得y方向信號，并且經(jīng)由差動電路將來自檢測 器D3和D4的信號相減，以獲得x方向信號。
當(dāng)可移動物體2如一種操縱桿處于未移動位置或靜止位置(左側(cè)) 時，反射體5平行于襯底，且從源S發(fā)射的光由反射體5反射并將光 點(diǎn)3投射回該襯底上。換言之，在反射體5之后的源S的圖像ll穿過 由反射體的輪廓所產(chǎn)生的開口發(fā)射光錐?？蓪Ψ瓷潴w5的大小、源S 與反射體5之間的距離和檢測器D1至D4的尺度進(jìn)行選擇，以使光點(diǎn) 3大約覆蓋這些檢測器區(qū)域的一半。出于這種系統(tǒng)的對稱的原因，所反 射的光點(diǎn)3定心在這些檢測器D1至D4上。換言之，所有的檢測器D1 至D4相等地暴露給光，因此，以X和Y方向輸出的信號為零。在將操縱桿繞著位于反射體5中間或上方的虛擬樞軸略微向右傾 斜時，就將圖像ll沿著圓或曲線移動至新的位置。這樣就也將光錐傾 斜并因此而將光點(diǎn)3向左移位并略微伸長。這樣就將對稱打破D3比 D4接收更多的光，而仍相等地照射D1和D2。在輸出X上檢測非零信 號，該非零信號與沿X方向的操縱桿的傾斜角成比例，而輸出Y上的 信號仍為零。類似地，以任何方向(X和Y)的傾斜可由所有的四個檢 測器Dl至D4檢測。所提及的連接檢測器Dl至D4的方式僅作為一種 實(shí)例。有不同的方式來從這四個檢測器D1至D4提取X信號和Y信號。
在另一種實(shí)施方式中，將操縱桿至確定方向的傾斜以及由此而導(dǎo) 致的X信號和Y信號轉(zhuǎn)換成光標(biāo)在顯示器上朝向該方向移動的速度。 通過將操縱桿傾斜，用戶就能夠?qū)⒐鈽?biāo)移動至所希望的方向。這種移 動的速度取決于傾斜角。為了停止這種移動，用戶需松開操縱桿并允 許操縱桿回到靜止位置。
用于根據(jù)本發(fā)明的檢測電路1的示于圖3中的檢測器布局的俯視 圖僅作為示例，例如，圖3a中的正方形或圖3b中的細(xì)帶和檢測器的 數(shù)量在圖3c和圖3d中可多于四個。在圖3c中，有沿著這種源的四個 側(cè)面對準(zhǔn)的多個小檢測器。通過對由該光點(diǎn)所覆蓋的檢測器的數(shù)量進(jìn) 行計數(shù)，就可獲得X信號和Y信號。圖4更詳細(xì)地示出了圖3c。在圖 3d中，襯底包含由小檢測器陣列所包圍的源S。可通過將由光點(diǎn)所覆 蓋的檢測器元件計數(shù)和定位精確地確定對應(yīng)于操縱桿的傾斜的光點(diǎn)的 形狀和位置。
此外，但在圖中未示出，這種反射體可具有不同的形狀。這種反 射體可以是一種凹面鏡。優(yōu)選這種鏡的中點(diǎn)與這種源之間的距離可介 于f與2f之間，其中，f是這種鏡的焦距。在此情形中，在這種襯底上 的反射的光點(diǎn)大大小于在平鏡的情形中的光點(diǎn)。優(yōu)選將這種凹面鏡與 檢測器的陣列結(jié)合使用，如圖3d所示。出于光點(diǎn)的尺寸小的原因，可 更加精確地確定對應(yīng)于操縱桿的傾斜的光點(diǎn)的位置。
在圖4的俯視圖中詳細(xì)示出的用于根據(jù)本發(fā)明的檢測電路1的檢 測器布局包括第一檢測器100、第二檢測器200和第三檢測器300，第 一檢測器100包括如36個檢測單元101至136，第二檢測器200包括 如4個檢測單元201至204，第三檢測器300包括如4個檢測單元301 至304。在從左至右的x方向，檢測單元119-127之后是檢測單元303和203、源4、檢測單元204和304以及檢測單元136-128。在從上到下 的y方向，檢測單元101至109之后是檢測單元301和201、源4、檢 測單元202和302以及檢測單元118至110。圖中還示出了光點(diǎn)3。
圖中還示出了揭示強(qiáng)度I對位置P的曲線圖。暗的區(qū)域用401表示， 閾值用403表示，且亮的區(qū)域用402表示。在此實(shí)例中，產(chǎn)生用于暗 的區(qū)域的邏輯"1"并產(chǎn)生用于亮的區(qū)域的邏輯"0"。用于標(biāo)定第一 檢測單元101-136的一個或多個參考檢測單元301-304將具有不同于用 于標(biāo)定第二檢測單元201-204的一個或多個參考檢測單元(未示出)的 位置。多個第一檢測單元101-136允許在第一方向(諸如x方向和y方 向)的移動被更加精確地檢測。例如，多個第一檢測單元101-136是交 叉線，且第二檢測單元201-204位于交叉點(diǎn)處或接近于交叉點(diǎn)，或多個 第二檢測單元201-204位于交叉點(diǎn)附近、位于一條或多條交叉線或接近 于這些交叉線。用于標(biāo)定第一檢測單元101-136的一個或多個參考檢測 單元301-304也將會接近于交叉點(diǎn)，且用于標(biāo)定第二檢測單元201-204 的一個或多個參考檢測單元(未示出)可位于交叉區(qū)域之外。
在圖5中示出了根據(jù)本發(fā)明的檢測電路l的光電二極管420、 430、 440和晶體管421、 422、 431、 432、 441、 442。光電二極管420、 430、 440的陰極耦合到第一參考終端，且這些光電二極管的陽極耦合到晶體 管421、 431、 441的第一主電極。這些晶體管421、 431、 441的第二主 電極耦合到晶體管422、 432、 442的第一主電極并耦合到倒相器423、 433、 443的輸入端。晶體管421、 431、 441將信號變化數(shù)字化，且倒 相器423、 433、 443進(jìn)一步將這種信號數(shù)字化并將這種數(shù)字信號倒相。 晶體管422、 432、 442的第二主電極耦合到第二參考終端。晶體管421、 431、 441的控制電極相互耦合。晶體管422、 432、 442的控制電極相 互耦合。
根據(jù)本發(fā)明，存在參考光電二極管410，以標(biāo)定光電二極管420、 430、 440。為此，例如還進(jìn)一步存在晶體管411和412。光電二極管410 的陰極耦合到第一參考終端，且光電二極管410的陽極耦合到晶體管 411的第一主電極。晶體管411的第二主電極耦合到晶體管412的第一 主電極并耦合到晶體管412的控制電極。該控制電極進(jìn)一步耦合到晶 體管422、 432、 442的控制電極。晶體管412的第二主電極耦合到第二 參考終端。晶體管411的控制電極耦合到晶體管421、 431、 441的控制電極并經(jīng)由電壓源413耦合到第一參考終端。
實(shí)際上，對于每組檢測單元101至109、 119至127、 110至118、 U8至136而言，可有一種如圖5所示的電路，因此，例如(普通的) 檢測單元包括(普通的)光電二極管且參考檢測單元包括參考光電二 極管。對于檢測單元201至204而言，在最低情形中僅會有一個檢測 單元，在延伸情形中，可有如兩個檢測單元，且在最大情形中，可有 四個或更多的檢測單元。與檢測單元201至204的數(shù)量無關(guān)，每個檢 測單元可有其自身的電路，如圖5所示，或者，兩個或更多的檢測單 元可共同具有一種電路，如圖5等所示。
例如，檢測單元201-204用于檢測按壓選擇(press-to-select)(以 Z方向按壓)動作，下面將這些檢測單元稱為Z光電檢測器。其它檢 測單元101-136用于X和Y檢測，下面將這些檢測單元稱為X/Y光電 檢測器。優(yōu)選這些Z光電檢測器在該光點(diǎn)內(nèi)，而無論操縱桿的位置如 何?？筛淖冞@些Z光電檢測器的位置，例如，略微離開這種源和/或不 與這些X/Y光電檢測器成直線。
在檢測電路中，將每個X/Y光電檢測器的信號與對應(yīng)的參考信號 進(jìn)行比較，這種參考信號來自于參考光電檢測器，這種比較產(chǎn)生一個 比特數(shù)字信號。例如，若這種X-Y光電檢測器在該光點(diǎn)之外，則示于 圖5中的電路產(chǎn)生用于這種光電檢測器的"1"，或者，在另一種情形 中，若這種光電檢測器在這種光點(diǎn)之內(nèi)，則這種電路產(chǎn)生"0"。這種 電路實(shí)際上是一比特ADC (模數(shù)變換器)。換言之，這種電路是一種 閾值檢測(見圖4的角上的插圖)。例如，當(dāng)光點(diǎn)的邊界橫過光電檢 測器行進(jìn)時，在這種光電檢測器上接收的光強(qiáng)度從暗值401增加到亮 值402。在這兩個水平的中間的某個位置限定閾值403。這就意味著在 光點(diǎn)的邊界橫過光電檢測器行進(jìn)約一半時，應(yīng)將在這種檢測器上接收 的信號從"1"(暗)切換至"0"(亮)。在后來的階段中，數(shù)字電 路對暴露給每組中的光點(diǎn)的光電二極管的數(shù)量進(jìn)行計數(shù)，這種數(shù)量代 表該組中的信號。然后，通過將組3至組4的信號和組1至組2的信號 分別(在數(shù)字上)減去來計算信號X和信號Y。這種數(shù)字檢測方法的 優(yōu)點(diǎn)在于電子電路更加簡單。并不要求模擬電路(如放大器)和ADC。 恰當(dāng)?shù)卦诿總€光電檢測器將這些信號數(shù)字化。
將諸如光電二極管這樣的光電檢測器反向偏流，并且如連接在電流鏡像電路(current mirror circuit)中，該電流鏡像電路帶有諸如所 示參考光電二極管的參考光電檢測器。經(jīng)由這種電流鏡像電路限定參 考電流。將這種參考電流鏡像化以產(chǎn)生流過相同的組內(nèi)的這些光電二 極管的相等且單獨(dú)的電流。根據(jù)光電二極管420的亮度條件，中點(diǎn)(如 晶體管421與422之間的耦合)可處于低值或高值。例如，當(dāng)這種光 電二極管不亮?xí)r，此點(diǎn)的電壓幾乎為零，但當(dāng)光電二極管管暴露給光 時，這種光電二極的內(nèi)電阻(在指數(shù)上隨著光強(qiáng)度)劇烈地降低，這 就使該點(diǎn)迅速切換至高值。為了確保完全數(shù)字化的信號，可加上一種 額外的閾值檢測電路，如倒相器，這種倒相器如倒相器423。最后，可 在每個倒相器的輸出處獲得數(shù)字信號，這取決于這種光電二極管的亮 度條件?？稍诤髞淼碾A段將來自每個組內(nèi)的光電二極管的輸出饋給到 編碼器中以將信號變換成二進(jìn)制數(shù)碼。還可使用除了這種編碼器之外 的其它適當(dāng)?shù)碾娐贰?br> 在圖6的截面圖中詳細(xì)示出的用于根據(jù)本發(fā)明的檢測電路1的檢 測器布局揭示了檢測器100、 200和300、源4、反射體5和處于反射體 5的未移動位置或靜止位置的源4的圖像12以及處于已移動位置或非 靜止位置14的反射體15、用于這種已移動位置或非靜止位置的源4的 圖像13和光點(diǎn)尺度15。
在豎向按壓操縱桿以如選擇如圖IO所示的顯示器上的確定項時， 并不改變在襯底上反射的光點(diǎn)的直徑，但增加該光點(diǎn)的光強(qiáng)度。在開 始時，反射體5處于靜止位置。在反射體的邊緣反射的光束限定了在 襯底上反射的光點(diǎn)的界線。還可用以下相同方式考慮這種現(xiàn)象光源 (與反射體上方的源對稱)的圖像12穿過在反射體5的位置中的假想 孔發(fā)射光錐。在此情形中，這種光錐的立體角為a0。假設(shè)這種源的亮 度功率固定，這種襯底上的光強(qiáng)度與aO/A成比例，其中，A是反射的 光點(diǎn)的面積。
若豎向按壓操縱桿(點(diǎn)擊動作)，則可設(shè)想反射體行進(jìn)至位置14， 這種位置14比之前更接近于這種襯底。應(yīng)用簡單的反射規(guī)則，就能夠 看出所反射的光點(diǎn)的大小并不增加，而是保持相同。不過，由于這種 源的圖像13更接近于這種反射體，所以這種光錐的立體角al大于a0。 這樣也增加了由這種襯底接收的光強(qiáng)度( al/A，且A未變化)。 一個 或多個Z光電檢測器(如4個)會感測這種變化，并且利用簡單的閾值檢測電路生成數(shù)字信號，這種數(shù)字信號對應(yīng)于這種桿的豎向位置。
從原則上來講，僅有必要采用一個z光電檢測器。不過，為了確保這
種桿的對稱移動，優(yōu)選采用多于一個的Z光電檢測器(如2至4個)。 可將這些Z光電檢測器布置在與這些X/Y光電檢測器相同的行內(nèi)，或 者，優(yōu)選這些Z光電檢測器位于其它位置，只要這些Z光電檢測器在 該光點(diǎn)內(nèi)，而無論這種桿的位置如何。
圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的第一集成檢測電路1的截面圖。光源503 是一種淀積到村底506上并在襯底506上圖案化的有機(jī)發(fā)光二極管 (OLED),這種OLED含有電子設(shè)備，如薄膜晶體管(TFT ) 501、 基于低溫多晶硅(LTPS)技術(shù)的光電二極管502等。若不屏蔽，這些 TFT或LTPS光電二極管對光敏感，因此可用作光電檢測器。除此之 外，基于LTPS的電子電路可用于控制并進(jìn)行用于這種設(shè)備的信號處 理，這樣就將這種設(shè)備完全集成。近來一直將LTPS和OLED技術(shù)結(jié) 合在一種共用的襯底上以制造有源矩陣OLED顯示器。因此，將這種 技術(shù)用于這種光學(xué)定點(diǎn)設(shè)備有利于技術(shù)再利用、高度集成和低成本。 可對這種OLED的波長進(jìn)行選擇以適合于基于LTPS的光電檢測器的 敏感范圍。隔離層用500表示，透明頂電極用507表示，底電極用504 表示，柵氧化層用505表示。
圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的第二集成檢測電路1的截面圖?？稍趩?晶Si襯底603上集成Si光電二極管602 (用作光電檢測器)和CMOS 電路601 。在完成Si晶圓之后(在引線的后端工藝(back-end-of-the-line process』 之后)，將晶圓轉(zhuǎn)移到OLED制造廠，在制造廠將OLED結(jié) 構(gòu)淀積在Si晶圓的頂部上并圖案化。然后將晶圓切成用在如光學(xué)定點(diǎn) 設(shè)備中的單獨(dú)的模。透明頂電極用607表示，底電極用60S表示，OLED 用604表示，Si模的互連用600表示，切隔離層用606表示。
圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的第三集成檢測電路1的截面圖。可在Si 襯底703上集成Si光電二極管702 (用作光電檢測器)和CMOS電路 701。在完成Si晶圓之后(在引線的后端工藝之后)，將無機(jī)LED模 704 (通過拾放工藝(pick and place)和膠合)安裝在Si晶圓的頂部上。 然后將晶圓切成用在光學(xué)定點(diǎn)設(shè)備中的單獨(dú)的模。接合線用7(T7表示， 底電極用705表示，Si模的互連用700表示。
由于熱源發(fā)出紅外光，所以這種熱源也可用作紅外光源。可通過如電阻加熱器(利用金屬電阻器或復(fù)合電阻器)在Si襯底上容易地產(chǎn) 生這種熱源?；蛘?，可通過利用如在將P-N結(jié)反向偏流并在雪崩條件 (avalanching condition )下時的硅P-N結(jié)的光發(fā)射或利用所稱的 CMOS晶體管的"閂鎖效應(yīng)，，現(xiàn)象在Si上產(chǎn)生可見光或紅外光。當(dāng)太 多的電流在產(chǎn)生熱和紅外發(fā)射的環(huán)路中的幾個晶體管內(nèi)流動時，這種 閂鎖效應(yīng)是IC中并不希望的現(xiàn)象。由于芯片的不適當(dāng)設(shè)計或缺陷的原 因而發(fā)生閂鎖效應(yīng)。不過，在此情形中，有意產(chǎn)生閂鎖效應(yīng)。Si光電 二極管對紅外波長敏感，因此可用于檢測來自這種熱源的紅外光。
圖IO示出了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備20。這種設(shè)備20包括顯示器21和 可移動物體2，如操縱桿。例如，這種操縱桿安裝在顯示器區(qū)域的操縱 桿區(qū)域22上，操縱桿區(qū)域22包括檢測電路1和集成電子區(qū)域23之間 的源4，這些集成電子區(qū)域23形成顯示器襯底24的一部分。這種光學(xué) 操縱桿以有源矩陣OLED顯示器技術(shù)為基礎(chǔ)。這種布置包括OLED光 源和基于TFT的多個光電檢測器以及具有反射體的操縱桿，在共用的 襯底上制造這些TFT，且這種反射體懸置在這種襯底的上方?？蓪⑦@ 種設(shè)備用在諸如移動電話、PDA和其它手持設(shè)備設(shè)備中，以通過顯示 器上的菜單進(jìn)行操縱。檢測電路1可具有任何類型的檢測器布局，如 示于圖3的布局中的一種或這些布局的組合，但并不排除其它布局。
例如， 一種設(shè)備含有切割自大型襯底的光子模(photonic die)， 這種大型村底含有OLED、利用OLED顯示器技術(shù)制造的光電檢測器 和集成電子裝置。作為補(bǔ)充，可在OLED顯示器上集成這種操縱桿并 可作為顯示器的附加功能與這種顯示器一起出售。在如移動電話中的 OLED顯示器中，包圍顯示器區(qū)域的一些邊際可用于板載電子裝置， 如顯示器的驅(qū)動電路和連接盤等，且在其它電子電路中，可在顯示區(qū) 域的邊際內(nèi)集成用于光學(xué)操縱桿的至少一些元器件。還可在顯示區(qū)域 的周圍區(qū)域內(nèi)集成操縱桿的電子裝置。例如，圖10的右側(cè)示出了移動 電話中的組合顯示器和操縱桿?？稍陲@示器村底上構(gòu)建操縱桿體及其 懸掛機(jī)構(gòu)(見圖IO的左下部分)，或者，操縱桿體及其懸掛機(jī)構(gòu)可以 是這種電話的頂蓋的一部分。
對于手持設(shè)備而言，檢測裝置10的尺度是嚴(yán)格的，因?yàn)樵谌缫苿?電話中無太多的空間可供使用。特別地，這種檢測裝置的高度應(yīng)盡可 能地小。圖1中的檢測裝置的高度在很大程度上由懸架8的高度所確定。圖11示意性地示出了檢測裝置10的非常有利的替代實(shí)施例，其 中，以旋鈕形式的可移動物體2內(nèi)的空間用于容納懸架8'。這種措施 可大大降低這種高度。懸架8'從包裝6突出。此時，位于旋鈕2內(nèi)， 而不是容納在該包裝內(nèi)。旋鈕內(nèi)空的空間應(yīng)足夠地大以允許可移動物 體2 (如操縱桿)傾斜并卡扣接合而無接觸。該替代實(shí)施例允許將包裝 6的厚度降低至lmm或甚至0.8mm，如圖11所示。這種包裝的實(shí)際厚 度更多地由所要求的包裝的機(jī)械強(qiáng)度確定，而不是由包裝內(nèi)的元器件 的高度所確定。包裝襯底25的典型厚度約為0.2mm，且設(shè)備襯底1的 厚度約為0.2mm。另一種優(yōu)點(diǎn)在于，由于可將旋鈕的相對較大的體積 用于容納懸架8，，所以懸架設(shè)計在尺度方面可更加從容。
圖12示出了帶有圖11中的替代檢測裝置的設(shè)備20。在此情形中， 設(shè)備20是一種移動電話。帶有焊球9的包裝6連接到印刷電路板(PCB ) 21。在PCB 22上可有其它相鄰的IC，以給移動電話提供其它功能。 旋鈕2嵌入移動電話的外殼23內(nèi)。還可將這種替代檢測裝置用作筆記 本電腦中的鼠標(biāo)指針，或者用作移動電話、PDA、便攜式游戲設(shè)備、 遙控裝置和其它手持設(shè)備中的顯示器上的定點(diǎn)設(shè)備。
應(yīng)注意到，前面所提及的實(shí)施例是對本發(fā)明進(jìn)行說明而并不是對 本發(fā)明進(jìn)行限制，且本領(lǐng)域中熟練的技術(shù)人員將能夠設(shè)計出許多替代 實(shí)施例，而并不背離所附的權(quán)利要求書的范圍。在權(quán)利要求書中，放 在括號內(nèi)的附圖標(biāo)記不應(yīng)解釋為對權(quán)利要求書進(jìn)行限制。動詞"包括" 和"包含，，及其變化形式的使用并不排除除了列于任何權(quán)利要求中的 元件或步驟以外的元件或步驟的存在。元件之前的冠詞"一"并不排 除這種元件的復(fù)數(shù)形式的存在?？赏ㄟ^包括一些不同元件的硬件并且 可通過適當(dāng)編程的計算機(jī)來實(shí)施本發(fā)明。在列出幾種裝置的設(shè)備權(quán)利 要求中，這些裝置中的幾種可以由硬件中的一個和相同的項目來體現(xiàn)。 僅在相互不同的從屬權(quán)利要求中引用確定措施并不表明這些措施的組 合不能夠用來產(chǎn)生良好的效果。
權(quán)利要求
1. 一種用于檢測可移動物體(2)的移動的檢測電路(1)，所述檢測電路(1)包括檢測器(100，200)，用于檢測可移動物體(2)的移動，該檢測器(100，200)包括檢測單元(101-136，201-204)，用于檢測位于該檢測單元(101-136，201-204)的位置處的來源于源(4)的光點(diǎn)(3)，位于該位置處的光點(diǎn)(3)取決于所述移動；以及參考檢測器(300)，用于補(bǔ)償老化變化和/或過程變化，參考檢測器(300)包括參考檢測單元(301-304)，參考檢測單元(301-304)用于標(biāo)定該檢測單元(101-136，201-204)。
2. 如權(quán)利要求1所述的檢測電路(1)，其特征在于所述檢測 器(100， 200)包括第一檢測器(100),所述第一檢測器(100)用 于檢測所述可移動物體(2)在檢測電路(1)的平面內(nèi)的第一方向的 第一移動，所述檢測單元(101-136， 201-204 )包括第一檢測單元(101-136)，所述第一檢測單元(101-136)用于檢測在所述笫一檢測 單元(101-136)的位置處的光點(diǎn)(3)的存在或缺失，所述光點(diǎn)(3) 的位置取決于所述第一移動。
3. 如權(quán)利要求2所述的檢測電路(1),其特征在于所述第一 檢測器(100)部分地位于依賴于可移動物體(2)的位置的光點(diǎn)(3) 內(nèi)，而參考檢測器(300)則完全地位于獨(dú)立于可移動物體(2)的位 置的光點(diǎn)(3)內(nèi)。
4. 如權(quán)利要求1所述的檢測電路(1)，其特征在于所述檢測 器(100， 200)包括第二檢測器(200)，所述第二檢測器(200)用 于檢測所述可移動物體(2)在第二方向的第二移動，所述第二方向垂 直于所述檢測電路(1)的平面，所述光點(diǎn)(3)的強(qiáng)度取決于所述第 二移動，所述檢測單元(101-136,201-204 )包括第二檢測單元(201-204 ), 所述第二檢測單元(201-204 )用于檢測在所述第二檢測單元(201-204 ) 的位置處的所述光點(diǎn)(3)的第一強(qiáng)度或第二強(qiáng)度，所述第一強(qiáng)度和所 述第二強(qiáng)度是不等于零的不同強(qiáng)度。。
5. 如權(quán)利要求4所述的檢測電路(1)，其特征在于所述第二 檢測器(200)完全位于獨(dú)立于可移動物體(2)的位置的光點(diǎn)(3)內(nèi)， 而參考檢測器(300)完全位于獨(dú)立于可移動物體(2)的位置的光點(diǎn)(3)之外。
6. 如權(quán)利要求l所述的檢測電路(1)，其特征在于還包括 源(4)，所述源(4)用于生成光信號，所迷可移動物體(2)包括用于將所述光信號反射到所述檢測電路(1)的反射體(5)，所述 光點(diǎn)(3)從所述反射的光信號產(chǎn)生。
7. 如權(quán)利要求1所述的檢測電路(1),其特征在于所迷檢測 單元(101-136， 201-204)包括用于生成光電元信號的光電元(420)， 所述光電元(420 )耦合到用于將所述光電元信號數(shù)字化的晶體管(421),而所述參考檢測單元(301-304)包括用于生成參考光電元信 號的參考光電元(410)，所述參考光電元(410)與被耦合到該晶體 管(421)的參考晶體管(411)耦合。
8. 如權(quán)利要求1所述的檢測電路(1),其特征在于所述檢測 電路(1)是集成檢測電路，所述集成檢測電路以薄膜多晶硅技術(shù)、單 晶硅襯底技術(shù)、發(fā)光二極管技術(shù)和有機(jī)發(fā)光二極管技術(shù)中的至少一種 」技術(shù)為基礎(chǔ)。
9. 一種檢測裝置(10)，所述檢測裝置(10)包括如權(quán)利要求1 所述的檢測電路(1)，還包括所述可移動物體(2)。
10. 如權(quán)利要求9所述的檢測裝置(10),其特征在于所述可 移動物體(2)的移動由傾斜所述可移動物體(2)或由向下推動所述 可移動物體(2)所導(dǎo)致。
11. 一種設(shè)備(20)，所述設(shè)備(20)包括如權(quán)利要求1所述的 檢測電路(l),還包括人機(jī)界面，所述人機(jī)界面包括所述可移動物體(2)。
12. 如權(quán)利要求11所述的設(shè)備(20)，其特征在于所述人機(jī)界 面還包括顯示器(21),所述顯示器(21)是包括所述檢測電路(1) 的集成顯示器。
13. —種用于經(jīng)由檢測電路(1)檢測可移動物體(2)的移動的 方法，所述方法包括經(jīng)由檢測器(100, 200)的第一檢測步驟，所述第一檢測步驟檢 測所述可移動物體(2)的移動，所述第一檢測步驟包括在所述檢測單 元(101-136， 201-204)的位置處經(jīng)由檢測單元(101-136， 201-204) 檢測來源于源(4)的光點(diǎn)(3)的第一分步驟，所述光點(diǎn)(3)的位置取決于所述移動，以及經(jīng)由參考檢測器(300)的第二檢測步驟，用于補(bǔ)償老化變化和/ 或過程變化，所述第二檢測步驟包括經(jīng)由參考檢測單元(301-304)來 標(biāo)定所述檢測單元(101-136， 201-204)的第二分步驟。
全文摘要
用于檢測可移動物體(2)如操縱桿的移動的檢測電路(1)設(shè)有檢測器(100，200)，用于檢測可移動物體(2)的移動。檢測器(100，200)包括檢測單元(101-136，201-204)，用于檢測來自源(4)的光點(diǎn)(3)，光點(diǎn)(3)取決于這些移動。檢測電路(1)還設(shè)有參考檢測器(300)用于補(bǔ)償老化變化/過程變化，參考檢測器(300)包括參考檢測單元(301-304)，用于標(biāo)定檢測單元(101-136，201-204)。這種檢測電路(1)在較小的程度上遭受老化變化/過程變化。用于檢測X或Y移動的第一檢測器(100)部分地位于依賴于這些操縱桿的位置的光點(diǎn)(3)內(nèi)，而參考檢測器(300)則完全地位于獨(dú)立于這些操縱桿的位置的光點(diǎn)(3)內(nèi)。用于檢測Z移動的第二檢測器(200)完全地位于獨(dú)立于這些操縱桿的位置的光點(diǎn)(3)內(nèi)，而參考檢測器(300)則完全地位于獨(dú)立于這些操縱桿的位置的光點(diǎn)(3)之外。
文檔編號G06F3/03GK101438223SQ200780014391
公開日2009年5月20日 申請日期2007年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月21日
發(fā)明者K·范萊 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司