《触摸屏显示设备.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《触摸屏显示设备.pdf(10页珍藏版)》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 102483671 A(43)申请公布日 2012.05.30CN102483671A*CN102483671A*(21)申请号 201080039031.8(22)申请日 2010.09.010915460.0 2009.09.04 GBG06F 3/042(2006.01)G06F 3/041(2006.01)(71)申请人剑桥显示技术有限公司地址英国剑桥(72)发明人 E史密斯(74)专利代理机构中国国际贸易促进委员会专利商标事务所 11038代理人秦晨(54) 发明名称触摸屏显示设备(57) 摘要一种触摸屏显示设备,包括用于生成图像的多个显示像素(22)、散布。
2、于显示像素(22)当中的发射器(23、24)以及散布于显示像素(22)当中用于检测光的检测器(25、26、27)。来自发射器(23、24)的光耦合到透明基板(28)内以到达前表面(33),该前表面(33)使以小于临界角的角度入射的光透射出,并且使以大于临界角的角度入射的光全部内反射。该显示设备还包括与发射器(23、24)及检测器(25、26、27)耦接的处理装置(37、38、39),用于检测到达每个检测器(25、26、27)的来自不同的特定发射器(23、24)的光,并且确定:a、可以是由于近场对象直接反射的由每个检测器(25、26、27)接收到的光,以及b、被完全内反射的以及可以由触摸对象所抑。
3、制的光。(30)优先权数据(85)PCT申请进入国家阶段日2012.03.02(86)PCT申请的申请数据PCT/GB2010/001655 2010.09.01(87)PCT申请的公布数据WO2011/027111 EN 2011.03.10(51)Int.Cl.权利要求书2页 说明书4页 附图3页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 2 页 说明书 4 页 附图 3 页1/2页21.一种触摸屏显示设备,包括多个显示像素和透明体,所述透明体具有前表面、多个发射器和多个检测器,所述多个发射器散布于所述显示像素当中并且发射出电磁辐射以便穿过所述透明体到达所述前表面,。
4、所述多个检测器散布于所述显示像素当中,用于检测电磁辐射,其中由发射器以小于相对所述前表面的法向的临界角的角度发射离开所述透明体的电磁辐射透射穿过所述前表面,而由所述发射器以大于相对所述前表面的法向的所述临界角的角度发射的电磁辐射被完全内反射,所述触摸屏显示设备还包括与所述发射器和检测器耦接的处理装置,所述处理装置可操作用于识别从不同的特定发射器到达每个检测器的电磁辐射,并且用于辨别:a、可由每个检测器接收到的由邻近但不触摸所述前表面的对象反射来的电磁辐射,以及b、其全内反射可由触摸所述前表面的对象抑制的电磁辐射。2.根据权利要求1所述的触摸屏显示设备,其中所述处理装置适合于:通过由所述多个发射。
5、器中的一个或更多个发射器所发射出的并且由近场对象反射的电磁辐射,根据由所述多个检测器检测到的来自所述一个或更多个发射器的电磁辐射的增加来辨别邻近但不触摸所述前表面的对象的存在。3.根据权利要求1或权利要求2所述的触摸屏显示设备,其中所述处理装置适合于:根据由所述多个发射器中的一个或更多个发射器发射出的由所述多个检测器检测到的电磁辐射的减少来辨别触摸所述前表面的对象的存在。4.根据以上任一权利要求所述的触摸屏显示设备,其中由每个发射器发射出的电磁辐射被按照特有方式来调制,使得从特定发射器发射的并且由给定检测器检测到的电磁辐射能够根据该特有调制来识别。5.根据以上任一权利要求所述的触摸屏显示设备,。
6、其中所述发射器和检测器以二维的阵列来布置,并且所述触摸屏显示设备包括用于提供任何近场或触摸对象的位置的数字表示的装置。6.根据权利要求5所述的触摸屏显示设备,还包括用于分析所检测到的任何近场或触摸对象的位置的时间变化来确定横向运动的装置。7.根据以上任一权利要求所述的触摸屏显示设备,其中所述显示像素是有机发光二极管(OLED)。8.根据以上任一权利要求所述的触摸屏显示设备,其中所述发射器是有机发光二极管(OLED)。9.根据以上任一权利要求所述的触摸屏显示设备,其中所述检测器是有机光电检测器。10.根据以上任一权利要求所述的触摸屏显示设备,其中所述发射器的数量大于所述检测器的数量。11.根据权。
7、利要求1到9中的任一权利要求所述的触摸屏显示设备,其中所述发射器的数量与所述检测器的数量基本上相同。12.根据以上任一权利要求所述的触摸屏显示设备,其中所述电磁辐射处于红外波长。13.根据以上任一权利要求所述的触摸屏显示设备,其中至少所述显示像素与有源矩阵驱动器设施耦接。14.根据以上任一权利要求所述的触摸屏显示设备,其中所述处理装置可操作用于分析从不同的特定发射器到达每个检测器的电磁辐射以产生示出一个或更多个任何近场对权 利 要 求 书CN 102483671 A2/2页3象的所述触摸屏的数字表示。15.根据以上任一权利要求所述的触摸屏显示设备,其中所述处理装置可操作用于分析从不同的特定发射。
8、器到达每个检测器的电磁辐射以产生示出一个或更多个任何触摸对象的所述触摸屏的数字表示。16.一种用于辨别触摸显示器的表面的对象与邻近但不触摸所述表面的对象的方法,所述方法包括:以穿过限定所述显示器的所述表面的透明体的电磁辐射来照亮所述透明体,所述电磁辐射具有相对所述表面的一定范围的入射角,所述入射角范围包括大于和小于全内反射的临界角的角度;测量从所述透明体的表面返回的电磁辐射的强度;以及将所测得的强度的减小识别为存在接触所述表面的对象,以及将所测得的强度的增大识别为存在邻近但不触摸所述表面的对象。权 利 要 求 书CN 102483671 A1/4页4触摸屏显示设备技术领域0001 本发明涉及触。
9、摸屏显示设备,特别地(但不限于)涉及光学(包括红外线)触摸屏显示屏,该光学触摸屏显示屏可以被集成作为有机发光二极管(OLED)显示设备的一部分。背景技术0002 已知提供有集成于液晶二极管(LCD)显示器中的红外触摸屏技术。但是,该技术只能够检测到触摸屏幕的对象的存在;它并不实际提供对象的图像,因此没有提供有关它们的尺寸和形状的信息,并且例如无法识别条形码。而且,已经证实,将红外发射器及检测器与LCD一起共同集成于单个背板上是困难的。一般地,红外发射器和检测器被定位于LCD板之后,制造起来更为复杂,并因此成本也高。0003 近场光学触摸屏是已知的,在近场光学触摸屏中使用接近检测(proximi。
10、ty detection)来检测近场对象(即,接近于,但没有实际触摸显示屏的对象)的存在。用于检测实际触摸显示屏的对象的存在的光学触摸屏也是已知的,在该光学显示屏中使用受抑全内反射(FTIR)来检测触摸对象。在这种情况下,来自发射器的光由显示器的表面完全在内部反射,并且由定位于自该发射器引出的线上的检测器来检测。如果对象触摸显示器的表面,则全内反射被抑制,因为光被触及屏幕表面的对象所吸收。这样,通过具有多个行和列的检测器,就能够通过检测出哪行哪列的全内反射受到抑制来确定对象的位置。发明内容0004 本发明旨在提供改进的触摸屏显示设备。0005 根据本发明的第一方面,本发明提供了根据权利要求1所。
11、述的触摸屏显示设备。0006 根据本发明的第二方面,本发明提供了根据权利要求16所述的用于辨别触摸显示器的表面的对象与邻近但不触摸显示器的对象的方法。0007 优选的实施例在从属权利要求中描述。0008 本发明特别地适用于集成作为有机发光二极管(OLED)显示设备的一部分。0009 有机发光二极管(OLED)包括特别有利的电光显示形式。它们是明亮的、彩色的、快速开关的,提供了宽视角并且制作于多种基板上是容易且低成本的。0010 有机(在此包括有机金属)LED可以使用一系列颜色的聚合物或小分子来制作,取决于所使用的材料。在WO 90/13148、WO 95/06400及WO 99/48160中描。
12、述了基于聚合物的有机LED的实例,在US4,539,507中描述了基于小分子的设备的实例,并且在WO99/21935和WO02/067343中描述了基于树枝状大分子的材料的实例。0011 典型的有机LED的基本结构包括用于支撑包含例如氧化铟锡(ITO)的透明阳极层的玻璃或塑料基板,在该阳极层上沉积有空穴传输层、电致发光层和阴极。电致发光层可以包含例如PEDOT:PSS(聚苯乙烯磺酸掺杂聚乙烯二氧噻吩)。阴极层典型地包含低逸出功的金属(例如,钙)并且可以为了提高的电子能级匹配而包括与电致发光层直接邻接的附加层(例如,铝层)。到阳极和阴极的接触导线分别提供到功率源的连接。对于小分子设备也说 明 书。
13、CN 102483671 A2/4页5可以采用该相同的基本结构。在这种结构中,光能够发射穿过透明的阳极和基板,并且具有这种结构的设备被称为“底发射器(bottom emitter)”。发射通过阴极的设备也可以构造,例如,通过将阴极层的厚度保持为小于大约50-100mm使得阴极是基本上透明的。0012 有机LED可以在像素矩阵中沉积于基板上,以形成单色或多色像素化显示器。多色显示器可以使用红色、绿色和蓝色的发光像素组来构造。在此类显示器中,个体元件一般通过激活行(或列)线来寻址以选择像素,并且像素行(或列)被写入以产生显示。所谓的有源矩阵显示器具有与每个像素相关的存储元件,典型为电容器和晶体管,。
14、然而无源矩阵显示器没有此类存储元件并且代替的是重复扫描以给出稳定图像的印象(有点类似于CRT图像)。附图说明0013 现在将以实例的方式参照附图更全面地描述本发明的特定实施例,在附图中:0014 图1示出了根据本发明的一种实施例的构成显示设备的一部分的触摸屏的示意图;0015 图2示出了具有近场对象的图1的触摸屏;0016 图3示出了具有触摸对象的图1的触摸屏;0017 图4示出了根据本发明的第二实施例的触摸屏显示设备的示意图;以及0018 图5示出了构成图4的触摸屏显示设备的一部分的阵列的两个行的平面示意图。具体实施方式0019 因而,如图1所示,根据本发明的第一实施例的构成OLED触摸屏显。
15、示设备的一部分的触摸屏1由具有前表面3和背板4的透明基板2形成,其中在背板1上形成了OLED发射器的第一阵列以及检测器的第二阵列。在图1中,为了简便起见,只有一个发射器连同多个检测器一起被示出,以使设备的操作更容易解释。如图所示,透明基板2的背板4设置有OLED发射器5以及布置于发射器5的两侧的多个检测器6-11。光由OLED发射器5在角度高达180的宽范围内发射出,但是为了清晰起见仅示出大约120的覆盖范围。以大于透明基板的临界角的角度发射出的光由透明基板2的前表面3完全内反射并且到达检测器5、7、10、11,如图所示,而由发射器5以小于临界角的角度发射出的光被透射穿过基板2,并且然后在离开。
16、基板2的前表面3之后发散。0020 当对象12(例如,用户的手指)接近触摸屏,但不触摸它时,该对象12变成为近场对象,如图2所示。位于穿过基板的光之内的近场对象12将这些光的一部分反射回去。如图所示,近场对象12被定位为相对发射器5是偏离中心的,因而较多的光被反射到检测器8(如大箭头13所示)并且较少的光达到检测器9(如小箭头14所示)。因而,近场对象的存在和位置能够通过检测多个检测器所接收到的来自不同发射器的光的增加来确定。0021 现在转到图3,图中示出了对象12,例如,用户的手指,该对象12正在一点处触摸透明基板2的前表面3,在该点处来自发射器5的光从前表面3完全内反射。在这种情况下,防。
17、止了光另外到达检测器6,因为全内反射由触摸对象12所抑制。因此看出,测量检测器所接收到的光的减少将会使触摸对象的存在能够被确定。而且,通过检测多个检测器的来自不同发射器的光的减少,能够确定触摸对象的位置。说 明 书CN 102483671 A3/4页60022 虽然以上解释是在示出从一个发光器到多个检测器的光的情况下进行的,但是应当清楚,在考虑一个检测器接收来自多个发射器的光(接收自相邻的发射器的光是由于近场对象的反射)以及由于TIR而来自更多对象的光(该TIR光的抑制是由于触摸对象)的情况是类似的。因而,通过构造发射器和检测器的阵列,两种数字表示能够通过信号分析来产生一种用于近场对象和一种用。
18、于触摸对象。当然,能够将触摸对象认为是(非常)近场对象并且将产生类似的反射光。但是,近场对象将不会抑制完全内反射的光(除非它极端接近于与前表面接触),因而两种类型的对象能够通过具有两种类型的信息来区分。0023 如图4所示,根据本发明的第二实施例的触摸屏显示设备具有其上设置有显示像素22、发射器23和24及检测器25、26和27的背板21。在本实施例中,背板是与透明基板28分离的结构部件并且通过结构性侧面元件29和30与透明基板28连接。显示像素22优选为OLED显示像素,并且发射器23和24也优选为OLED发射器。检测器可以是有机光电检测器,例如光电晶体管或光电二极管。0024 由显示像素2。
19、2所发射出的光(如点线31所示)通过任意适合的耦合装置32(例如,保角光学透明材料)耦合至透明基板28。一般地,该光将被透射穿过透明基板28并且穿过透明基板28的前表面33,以产生从触摸屏显示设备的正面来观看的显示图像。类似地,来自发射器23和24的光(如长划虚线34所示)通过适合的耦合装置(为了清晰起见没有示出)(例如,保角光学透明材料)耦合至透明基板28。该光将部分地透射穿过透明基板28并且穿过透明基板28的前表面,如同以上参照图1到3所描述的,并且将在前表面33处被部分地全内反射。被全内反射的光将为检测器25、26和27所接收。为了易于理解,由检测器25接收到的光被示出为单点划虚线35,。
20、不管它由发射器23还是发射器24发射出的。类似地,由检测器26接收到的光被示出为短划虚线36以及由检测器27接收到的光被示出为双点划虚线36。再者,适合的耦合装置(为了清晰起见没有示出)(例如,保角光学透明材料)被提供用于在透明基板28与检测器25、26及27之间耦合光。0025 在背板21上的构件(显示像素22、发射器23和24以及检测器25、26和27)与用于控制它们的操作的板上(on-panel)控制电路37连接。板上控制电路37被耦接至板外(off-panel)操作电路,包括板外驱动器38和处理电路39。处理电路39被用来分析由检测器25、26和27所检测到的光并且产生触摸屏及其邻近的。
21、任何近场对象的数字表示41(映射)以及触摸屏及其邻近的任何触摸对象的数字表示42(映射)。图像发生器40被耦接至板外驱动器38,以便控制板外驱动器38,从而控制OLED显示像素22以产生用于显示的图像。0026 现在转到图5,图中示出了在背板21上的显示像素22、发射器23和24以及检测器25、26和27的阵列的一部分。在这种情况下,示出了与单独的开关驱动器输入43和44连接的两个行。这两行构件还与板上控制电路37连接。如图所示,行内的每个构件还与列驱动器输入45连接。通过选择启用一个特定的行驱动器输入43或44和使用适当的列驱动器输入45,该行的每个构件都能够被控制,即使当特定列的全部构件够。
22、与相同的列驱动器输入45耦接在一起时(如图所示)。0027 在图5的顶部行(与行驱动器输入43连接的)中示出了一个关于设备可以如何使用来确定触摸对象的实例。在本例中,在透明基板28的前表面33处被全内反射的来自发射器23和24的光(34、35)按照通常方式达到检测器25和26。但是,在检测器26和27说 明 书CN 102483671 A4/4页7之间触摸透明基板28的前表面33的触摸对象46抑制了全内反射光36,使得它没有达到检测器27。因而,来自发射器23和24的光达到检测器26,但没有达到检测器27的事实意味着它被位于检测器26和27之间的触摸对象46所抑制。应当清楚,虽然以上实例仅针对。
23、一个行来描述,但是通过在二维阵列中进行类似的测量(例如,通过仅使在一个行内的发射器开启,而使在多个相邻行内的检测器开启)能够允许进行更精确的二维分析。0028 当然,如上所述,通过确定所接收到的光量以及该光量是增加了还是减少了,能够确定受抑全内反射光与反射光之间的差异,从而提供关于哪些发射器由触摸对象所“阻挡”以及哪些发射器的光由近场对象所反射的信息。0029 第二实例是关于如何可以按照更复杂的方式使用检测器以通过在每个检测器处确定在该检测器所接收到的光由哪个发射器发射出而确定触摸和近场对象。这能够通过按不同的频率调制由发射器(detector)的每一个发射出的光来实现。在本实例中,由于存在两。
24、个发射器23和24,因而能够将发射器23的光调制为第一方波47,并且将发射器24的光调制为具有第一方波47的频率的一半频率的第二方波48。第一和第二方波47和48的结合产生了组合波形49。因而应当清楚,根据在特定检测器接收到了何种调制波形,则能够确定触摸对象的位置。而且,如果接收到了组合波形,尤其是如果存在多于两个的发射器并且组合波形具有来自多个不同的发射器的光,则能够使用适当的高通滤波器和低通滤波器来过滤该组合波形以确定所接收到的每种频率的光的量,并且因此确定来自每个不同的发射器的光量。0030 一旦针对每个检测器确定了是否已经接收到来自特定发射器的光,就能够生成为特定行(或其他组)内的每个。
25、发射器和检测器提供结果的矩阵。因而,通过将一个矩阵与稍后生成的另一个矩阵进行比较,能够确定由近场对象的光反射所致的变化以及由触摸对象所致的抑制。当然,应当清楚,根据全内反射光所能够传播的距离,如果发生器/检测器对离得过于远,则能够忽略该发生器/检测器对的某些结果,因为它们再也不会是正的。这会减少在需要由处理电路来分析以产生分别示出任何近场对象和触摸对象的触摸屏的数字表示(映射)的矩阵内的数据量。0031 应当意识到,更多的处理电路(没有示出)都能够用来分析数字表示41和42以提供关于近场对象和触摸对象的尺寸、形状和位置的时间分析(temporal analysis),从而能够确定它们的横向运动。
26、。通过将近场及触摸对象的数字表示与它们的运动进行关联,处理电路能够确定哪个近场对象已经移向了触摸屏以变成触摸对象,以及哪个触摸对象已经移离触摸屏以变成近场对象。这允许处理装置使用近场对象的横向运动来控制虚拟对象(例如,计算机光标)的运动,以及将近场对象移向触摸屏以变成触摸对象的运动用作光标的动作(即,“点击”)。这样,系统能够响应于由近场对象的移动所致的光标移动或者由对象触摸触摸屏所致的光标动作。0032 应当意识到,虽然以上仅详细描述了本发明的两种特定的实施例,但是本领域技术人员应当很清楚没有脱离本发明的范围的各种等价的手段、修改和改进。说 明 书CN 102483671 A1/3页8图1图2图3说 明 书 附 图CN 102483671 A2/3页9图4说 明 书 附 图CN 102483671 A3/3页10图5说 明 书 附 图CN 102483671 A10。