專利名稱:觸敏顯示器件的制作方法
背景技術(shù)：
各種應(yīng)用領(lǐng)域的電子設(shè)備，例如移動(dòng)電話、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)和工業(yè)控制設(shè)備，通常利用某種類(lèi)型的顯示器件對(duì)該器件的操作者提供信息。在較簡(jiǎn)單的應(yīng)用中顯示器件為單向通信鏈路，即顯示器用于向操作者提供信息但是不從反方面接收信息。為了實(shí)現(xiàn)和操作者的交互，通常使用按鈕或鍵盤(pán)。如果電子設(shè)備為小尺寸，例如PDA，通常器件上沒(méi)有用于鍵盤(pán)的空間，PDA的制造者必須提供其它裝置以能把數(shù)據(jù)輸入到該器件中。
如技術(shù)上周知那樣，該輸入裝置可能是觸敏顯示器形式，從而能在不需要分立的鍵盤(pán)的情況下輸入數(shù)據(jù)。已經(jīng)存在提供觸敏器件的許多不同技術(shù)，目前最常見(jiàn)的解決方案是使用放置在顯示器的頂部上的分立的透明觸敏層。觸敏層通常為通過(guò)絕緣隔板以近距離隔開(kāi)的二塊柔性的重疊塑料板的形式。在板的彼此相對(duì)的表面上設(shè)置矩陣狀導(dǎo)電體圖案，該圖案在按下觸敏層的位置處建立板間的電接觸。接著，掃描這些塑料板上的矩陣狀圖案的控制單元可以檢測(cè)板間的電接觸，并且確定在顯示器上該按下的坐標(biāo)。
盡管分立的觸敏層使得能在不需要鍵盤(pán)的情況下把數(shù)據(jù)輸入到該器件中，但這不是一種實(shí)現(xiàn)觸敏顯示器的有效方式，因?yàn)橛|敏層的透明性不是絕對(duì)的，從而在一些情況下難以觀看顯示器上呈現(xiàn)的信息。當(dāng)顯示器件設(shè)置有用來(lái)能在差的照明條件下觀看顯示器上的信息的后燈或前燈技術(shù)時(shí)，觸敏層的這種不滿意的透明性甚至更加明顯。
另一種提供觸敏顯示器的方法是為顯示器設(shè)置排列在顯示器下面的而不是在顯示器頂部上的傳感器。然后該傳感器必須不是通過(guò)如上面公開(kāi)的方案那樣檢測(cè)導(dǎo)體之間的電接觸而是通過(guò)利用顯示器的電容或者反射性質(zhì)檢測(cè)接觸顯示器。在前一種情況下，通過(guò)顯示器對(duì)接觸顯示器的手指的電容耦合，使得能檢測(cè)顯示器上的接觸并且能確定接觸的位置。在后一種情況下可以使用利用接觸點(diǎn)處顯示器的反射性質(zhì)的變化的光或聲來(lái)檢測(cè)在顯示器的表面上的接觸。
已經(jīng)嘗試在不使用排列在顯示器表面的頂部或下面的分立傳感器為顯示器提供接觸敏感性。一種方法是利用在顯示器上形成象素或字符段的顯示電極來(lái)感測(cè)接觸。
US5,043,710公開(kāi)一種包含液晶顯示器(LCD)的接觸傳感器，其中通過(guò)檢測(cè)顯示器的介電性質(zhì)的改變來(lái)感測(cè)顯示器上的接觸。對(duì)垂直于顯示電極之一上方的柔性玻璃基片的該LCD施加機(jī)械力造成液晶中分子的暫時(shí)解體從而改變?cè)擄@示電極下面的液晶的介電常數(shù)。LCD的每個(gè)顯示電極和一個(gè)積分器連接，LCD的段處于受激狀態(tài)時(shí)的液晶介電常數(shù)的改變產(chǎn)生指示LCD上的接觸的電脈沖。但是，由于感測(cè)接觸需要大量的積分器，依據(jù)US5,043,710的解決方案變得復(fù)雜。另外，為了感測(cè)接觸，前玻璃板要求是柔性的，這使顯示器不那么耐用。除此之外，由于反復(fù)地壓該顯示器中的液晶，顯示器的工作壽命也會(huì)下降。
US4,224,615公開(kāi)一種帶有柔性前板的LCD，該LCD可以充當(dāng)接收來(lái)自操作者的數(shù)據(jù)的器件。包含觸敏顯示器的器件的操作者接觸該顯示器的柔性前板，其中該前板向后基板偏轉(zhuǎn)，從而增加存在于受壓區(qū)中的顯示電極之間的電容。前后顯示段之間測(cè)量出的電容與基準(zhǔn)單元的電容進(jìn)行比較，其中即使受激作用的顯示段，即顯示器上出現(xiàn)變形，仍能檢測(cè)接觸。如US5,043,710一樣，依據(jù)US4,224,615的發(fā)明利用受壓液晶介電常數(shù)的改變感測(cè)接觸。在依據(jù)US4,224,615的解決方案中存在和依據(jù)US5,043,710的發(fā)明同樣的穩(wěn)健性和壽命期限問(wèn)題。
US2001/0020578公開(kāi)一種帶有觸敏性的LCD，其中在顯示器表面的下面放置傳感器裝置。最好把傳感器設(shè)置在顯示器下面的其中不安排顯示段的顯示器區(qū)域中。替代地，在前、后段是短路的條件下可以把顯示器的各顯示段用作為傳感器。當(dāng)顯示電極充當(dāng)接觸傳感器時(shí)，由于顯示電極的短路，屏幕上不呈現(xiàn)信息。從而一微處理器和各顯示段連接以便在于顯示器上呈現(xiàn)信息和觸敏性之間進(jìn)行交替。
US4,910,504公開(kāi)一種觸控顯示器件，其中通過(guò)測(cè)量前基板上的不同顯示電極之間的電容來(lái)感測(cè)顯示器上的接觸。從而該前基板可以是剛性的，以防止顯示器變形。測(cè)量電極之間的電容的檢測(cè)器和顯示器的饋送引線連接。以一種自身已知的的方式在后基板上設(shè)置公用的計(jì)數(shù)電極。如后面公開(kāi)那樣，該計(jì)數(shù)電極會(huì)在前基板上的電極之間充當(dāng)短路電路，從而會(huì)降低該觸敏顯示器關(guān)于確定在屏幕何處接觸的精度。另外，該顯示器所需的驅(qū)動(dòng)電路中的各種雜散電容會(huì)干擾該電容測(cè)量電路，從而難以確定何處以及是否進(jìn)行了接觸。
DE 19802479公開(kāi)一種例如用于電梯的觸敏顯示器。顯示元件的前表面帶有導(dǎo)電層，該導(dǎo)電層薄到可以穿過(guò)該導(dǎo)電層看到該顯示元件。為了檢測(cè)顯示器上的接觸，一個(gè)評(píng)估電路和該導(dǎo)電層連接。但是，把導(dǎo)電層放在顯示元件的前面削弱了該顯示元件的可見(jiàn)性。另外，該導(dǎo)電層暴露會(huì)由顯示器的用戶磨損，這意味著對(duì)于許多應(yīng)用，該顯示器的耐用性是不足的。
對(duì)于顯示器驅(qū)動(dòng)器電路的制造商而言，最重要的是用來(lái)檢測(cè)屏幕上的接觸的電路不影響驅(qū)動(dòng)器電路的性能或壽命期限。從而希望一種從驅(qū)動(dòng)器的觀點(diǎn)看其行為類(lèi)似“普通”顯示器的觸敏顯示器。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一個(gè)目的是克服上面說(shuō)明的已知技術(shù)的問(wèn)題，提供一種耐用的并且可靠檢測(cè)顯示器上的接觸的接觸傳感器。本發(fā)明基于了解顯示器與影響檢測(cè)顯示器上的接觸的可靠性的特殊物理特性相關(guān)聯(lián)。
本發(fā)明的特別優(yōu)點(diǎn)是，檢測(cè)屏幕上的接觸的可靠性，改進(jìn)接觸傳感器的穩(wěn)健性，以及改進(jìn)對(duì)可使用的顯示器驅(qū)動(dòng)器電路的匹配。
本發(fā)明的特別特征涉及為接觸傳感器提供一種基本配置，這種基本配置能在顯示器不變形也不需要特殊適配的顯示器驅(qū)動(dòng)器電路的情況下可靠地檢測(cè)顯示器上的接觸。含有依據(jù)本發(fā)明的接觸傳感器的系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者能自由地選擇驅(qū)動(dòng)器電路從而降低系統(tǒng)的總成本。
依據(jù)本發(fā)明的第一方面，通過(guò)一種接觸傳感器實(shí)現(xiàn)上述目的、優(yōu)點(diǎn)和特征以及從下面的詳細(xì)說(shuō)明中將變得清楚的其它目的、優(yōu)點(diǎn)和特征，該接觸傳感器包括具有基板的顯示器件，在該基板上設(shè)置至少一個(gè)顯示電極，用來(lái)在該顯示器件上顯示形狀；與該至少一個(gè)顯示電極耦合的接口，用于接收至該顯示器件的顯示數(shù)據(jù)；與該至少一個(gè)顯示電極耦合的測(cè)量電路；切換裝置，用于當(dāng)該切換裝置處于第一操作狀態(tài)時(shí)使該接口與該至少一個(gè)顯示電極連接，以及當(dāng)該切換裝置處于第二操作狀態(tài)時(shí)使該測(cè)量電路和該至少一個(gè)顯示電極連接。
從而即使該顯示器中存在大的雜散電容，依據(jù)本發(fā)明的接觸傳感器仍能通過(guò)電容測(cè)量電路可靠地檢測(cè)該顯示器上的接觸。
依據(jù)本發(fā)明的接觸傳感器可包括作為電容測(cè)量電路的測(cè)量電路。
依據(jù)本發(fā)明的接觸傳感器可包括作為電阻測(cè)量電路的測(cè)量電路。
依據(jù)本發(fā)明該測(cè)量電路可包括與該至少一個(gè)顯示電極耦合的用于為顯示電極提供預(yù)定測(cè)試信號(hào)的信號(hào)發(fā)生器，以及與該至少一個(gè)顯示電極耦合的用于從該信號(hào)發(fā)生器接收該測(cè)試信號(hào)的信號(hào)評(píng)估電路。
依據(jù)本發(fā)明，當(dāng)該切換裝置處于第二操作狀態(tài)時(shí)，該信號(hào)評(píng)估電路適于檢測(cè)測(cè)試信號(hào)中的偏差。
依據(jù)本發(fā)明，該信號(hào)發(fā)生器適用于向該顯示器件的后基板上的段或者向前基板上的段施加該測(cè)試信號(hào)。
依據(jù)本發(fā)明，基板上的不與該信號(hào)發(fā)生器連接的段可保持高電阻狀態(tài)。
本發(fā)明還涉及一種檢測(cè)具有基板的顯示器上的接觸的方法，在該基板上設(shè)置至少一個(gè)顯示電極，用于在該顯示器件上顯示形狀，其中所述顯示電極與用于接收至該顯示器件的顯示數(shù)據(jù)的接口連接，該方法包括步驟
從該接口斷開(kāi)該至少一個(gè)顯示電極；把所述顯示電極連接到測(cè)量電路；以及檢測(cè)對(duì)在顯示電極附近接觸該顯示器件的物體的電耦合造成的該顯示電極的電特性的改變。
依據(jù)本發(fā)明的方法可包括步驟對(duì)顯示電極施加預(yù)定的測(cè)試信號(hào)，以及檢測(cè)該顯示電極附近對(duì)接觸該顯示器件的物體的電耦合造成的該測(cè)試信號(hào)的偏差。
依據(jù)本發(fā)明的方法可檢測(cè)對(duì)在該顯示電極附近接觸該顯示器件的物體的電容耦合。
依據(jù)本發(fā)明的方法可檢測(cè)在該顯示電極附近對(duì)接觸該顯示器件的物體的電流耦合。
一旦結(jié)合附圖考慮下面的詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的其它目的，特征和優(yōu)點(diǎn)會(huì)變得清楚。
圖1a示出本身已知的顯示器的結(jié)構(gòu)；圖1b示出和本身已知的顯示器關(guān)聯(lián)的雜散電容一部分的分布；圖2是依據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例的接觸傳感器的示意圖；圖3是依據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的接觸傳感器的作用的更詳細(xì)的說(shuō)明圖；以及圖4是依據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的接觸傳感器的作用的更詳細(xì)的說(shuō)明圖。
具體實(shí)施方式當(dāng)今最常用的顯示器是液晶顯示器(LCD)，本領(lǐng)域技術(shù)人員周知它的設(shè)計(jì)和操作。取決于特定應(yīng)用領(lǐng)域，常常采用各種LCD顯示器例如薄膜晶體管顯示器(TFT)以及其它顯示器技術(shù)，諸如等離子體顯示板(PDP)、真空熒光顯示器(VFD)、鐵電體液晶顯示器(FLC)、表面穩(wěn)定化膽甾紋理型(SSCT)顯示器、有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)顯示器、以及硅基液晶(LCOS)顯示器。為了簡(jiǎn)明，下文公開(kāi)LCD形式的觸敏顯示器，其中檢測(cè)顯示器中電容的改變。但是，本發(fā)明不限于這種顯示器，而是可以在包括至少一塊基板，且基板上設(shè)置至少一個(gè)可以和外部物體電容、電流或電感耦合的顯示電極的任何類(lèi)型的顯示器上實(shí)現(xiàn)。
圖1a示出本身已知的顯示器10的一部分的頂視圖和側(cè)視圖。圖1a中的左圖示出周知的七段11布局，其中可以取決于哪些段11是有效的而顯示不同的數(shù)字。通過(guò)從段11向通常設(shè)置在顯示器10的邊沿上的電端子13延伸的薄導(dǎo)線12可以達(dá)到每個(gè)段11。各個(gè)段11形成在顯示器10的前基板14以及后基板15之內(nèi)。在此語(yǔ)境下要強(qiáng)調(diào)的是，該顯示器中使用的基板可以由玻璃或塑料做成，基板上沉積適當(dāng)?shù)碾姴牧现T如氧化銦錫(ITO)以形成各個(gè)段11，或者該顯示器中的一個(gè)或更多的基板由電材料諸如鋁做成并且構(gòu)形成提供段11。在例如OLED顯示器中，于玻璃基片上的已布好圖案的ITO陽(yáng)極線上預(yù)先形成肋結(jié)構(gòu)。在該基板上沉積有機(jī)材料和陰極金屬，其中該肋結(jié)構(gòu)自動(dòng)產(chǎn)生OLED顯示器，該OLED顯示器具有用于形成在沉積的有機(jī)材料的頂部的金屬陰極線的電隔離。取決于所用的顯示技術(shù)，該顯示器還可以包括前基板14和后基板15之外的元件，為了簡(jiǎn)明未示出這些元件。例如該顯示器還可以包括設(shè)置在前基板14的頂部的第一偏振器以及設(shè)置在后基板15的下面的第二偏振器。除了這些偏振器之外，可以在前基板14和后基板15之間的空間中按本身已知的方式填上液晶16。
圖1a中的右圖示出顯示器10上的顯示電極11的一種替代設(shè)計(jì)。代替七段11布局，顯示電極11按象素矩陣11′排列。以導(dǎo)線12以及端子13數(shù)量更多為代價(jià)，這種布局便于比七段11布局呈現(xiàn)更復(fù)雜的圖。但是，象素矩陣布局的顯示功能是和七段11布局相同的。在此語(yǔ)境下應(yīng)理解術(shù)語(yǔ)“段”用來(lái)描述顯示器中基板上或者金屬層中的顯示電極。該術(shù)語(yǔ)不應(yīng)解釋為只描述七段布局中的顯示電極，而是可以是任何形狀的電極，例如上面公開(kāi)的矩陣布局中的一個(gè)象素。
后基板15上的段11通?；ミB以使顯示器上的導(dǎo)線12以及端子13的數(shù)量為最小，即后基板15上的段11總是具有相同的電勢(shì)，從而顯示器10上的形狀是通過(guò)相對(duì)于后基板15上的段11的電勢(shì)改變前基板14上的段11的電勢(shì)而表示的。
圖1b是LCD顯示器10中一些雜散電容的分布的簡(jiǎn)化圖。為了清楚，在該圖中夸大基板14、15之間的間距。從該圖中可看出，第一電容C1從前基板14上的段11向后基板15上的段11延伸。C1的主要組成是前、后基板上彼此相對(duì)的段11之間的電容。但是，應(yīng)理解電容C1還包括前基板14上的每個(gè)段11和后基板15上的所有段11之間的雜散電容。
第二電容C2、C2′出現(xiàn)在每個(gè)基板14、15上的不同的段11之間，C2的主要組成是相鄰段之間的電容，但是應(yīng)理解C2還包括某個(gè)特定段11和同一塊基板14、15上的所有其它段11之間的電容。
當(dāng)接觸傳感器的用戶接觸顯示器時(shí)，在前基板14、后基板15的段11和用戶手指17之間出現(xiàn)第三電容C3、C3′。與其他因素相比，第三電容C3、C3′的值尤其取決于基板的厚度以及接觸顯示器10的物體的性質(zhì)。
第四電容C4通過(guò)環(huán)境從每個(gè)段延伸到地電勢(shì)，并且取決于到最近的地參考的距離以及環(huán)境性質(zhì)(即環(huán)境中的空氣的介電常數(shù)，相對(duì)濕度等等)。
由于前基板14和后基板15之間的間距近，所以對(duì)于不同雜散電容的大小，C1的值遠(yuǎn)大于C2和C3。出于相同的原因，C3和C3′的大小幾乎相等，而C2的值取決于顯示器10的尺寸以及段11的間距。在后基板15上的段11互連的情況下，與基板15上的互連導(dǎo)線12提供的電流接觸相比，雜散電容C2′變得可忽略。因?yàn)殡娙軨1相對(duì)大以及背基板上的段短路，因此難以檢測(cè)在顯示器上同時(shí)接觸二個(gè)相鄰的段造成的電容C2的增加。
圖2示出依據(jù)本發(fā)明的接觸傳感器20的第一實(shí)施例。接口21和顯示器驅(qū)動(dòng)器電路(未示出)連接。要強(qiáng)調(diào)的是該顯示器驅(qū)動(dòng)器電路不是為依據(jù)本發(fā)明的接觸顯示器特別適配的，而相反可以是為驅(qū)動(dòng)不帶有觸敏性的普通顯示器而制造的。在最簡(jiǎn)單形式下該接口可以是一個(gè)觸點(diǎn)，以向顯示器驅(qū)動(dòng)器電路提供至顯示器10上的顯示電極11的電連接。替代地，該接口包括緩沖器和阻抗匹配裝置，以向顯示器驅(qū)動(dòng)器電路提供最優(yōu)工作點(diǎn)，從而增加顯示器驅(qū)動(dòng)器的工作時(shí)間。
接口21和一組開(kāi)關(guān)22耦合，這些開(kāi)關(guān)在第一操作狀態(tài)下使接口21和顯示器10的前基板14以及后基板15上的顯示電極11連接。為了清楚起見(jiàn)，在圖2中只示出和一對(duì)段11關(guān)聯(lián)的開(kāi)關(guān)22；但是，該圖中的虛線表示，在后基板15上的段11(部分地或完全地)互連情況下，前基板14和后基板15上的每個(gè)段11或者一組段11通過(guò)開(kāi)關(guān)22與接口21連接。在本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例中，后基板上的段11不互連，而是在觸敏器件20中可分別達(dá)到。接口21把后基板15上的段11的導(dǎo)線23集合成組使得能使用適宜于利用后基板15上的一個(gè)公用電極來(lái)驅(qū)動(dòng)顯示器的標(biāo)準(zhǔn)顯示器驅(qū)動(dòng)器電路。如后面公開(kāi)那樣，通過(guò)在未到達(dá)接口21之前不互連來(lái)自后基板15的各個(gè)段11的導(dǎo)線23，可改進(jìn)接觸傳感器的準(zhǔn)確性，從而通過(guò)開(kāi)關(guān)22能隔離每個(gè)段11。通過(guò)不互連后基板15上的段11，還能同時(shí)檢測(cè)顯示器10上的二個(gè)或更多的接觸，即能區(qū)別開(kāi)手指的接觸和通常稱為“防手掌誤觸”的整個(gè)手的無(wú)意接觸。
當(dāng)開(kāi)關(guān)22處于第一操作狀態(tài)時(shí)，顯示器10不對(duì)其表面上的接觸敏感，而是充當(dāng)普通顯示器。但是，接觸傳感器20中的控制單元24操作該器件中的開(kāi)關(guān)21，從而把它們置為第二操作狀態(tài)，在此狀態(tài)下顯示器10和接口21斷開(kāi)。替代地，一個(gè)基板上的段11與向各個(gè)段11饋送測(cè)試信號(hào)的信號(hào)發(fā)生器25連接。在該圖中，前基板14上的段11與信號(hào)發(fā)生器25連接，但是在一替代實(shí)施例中，后基板15上的段11而不是前基板14上的段11可以與信號(hào)發(fā)生器25連接。如前面公開(kāi)那樣，相對(duì)大的電容C1能等同地把前基板14上的段11或者后基板15上的段11連接到信號(hào)發(fā)生器25上，而不損失觸敏器件的功能性。
當(dāng)前基板14上的段11與信號(hào)發(fā)生器25連接時(shí)，通過(guò)簡(jiǎn)單地從接口21斷開(kāi)或者如圖2中所示通過(guò)高電阻電阻器26和信號(hào)地連接，后基板15上的段11保持高阻抗?fàn)顟B(tài)。如前面公開(kāi)那樣，顯示器10上的信息取決于前基板14上的段11和后基板15上的段11之間的電勢(shì)差。即使對(duì)基板14、15之一上的段11施加測(cè)試信號(hào)，后基板15上的段11的高電阻狀態(tài)以及相對(duì)大的電容C1會(huì)保證保持基板14、15上的不同段11之間的任何電勢(shì)差。因此前基板14上的某個(gè)段的電勢(shì)的改變會(huì)改變其正下方的后基板15上的那個(gè)段11上的電勢(shì)。后果是，當(dāng)在第二操作狀態(tài)下，開(kāi)關(guān)22把信號(hào)發(fā)生器25連接到前基板14的段11時(shí)，會(huì)保留開(kāi)關(guān)22處于第一操作狀態(tài)時(shí)在顯示器上呈現(xiàn)的信息。
信號(hào)評(píng)估電路27與前基板14上的段11耦合。由于顯示器的電容C1和C2是周知的并且是在制造顯示器時(shí)形成的，外部物體不接觸顯示器時(shí)顯示器對(duì)該測(cè)試信號(hào)的響應(yīng)也是周知的。當(dāng)該器件的操作員把他的手指放在顯示器上時(shí)，上面公開(kāi)的電容C3會(huì)變成呈現(xiàn)給該信號(hào)發(fā)生器的負(fù)載的一部分。從而對(duì)測(cè)試信號(hào)的響應(yīng)會(huì)改變，以向信號(hào)評(píng)估電路27指示在顯示器10上的一個(gè)或多個(gè)段11上存在接觸。由于前基板14上的所有段11都與信號(hào)評(píng)估電路27連接，因此它能確定哪個(gè)段11或哪些段11受該接觸的影響。接著信號(hào)評(píng)估電路會(huì)通過(guò)向外部控制單元(未示出)提供通常的“壓下鍵”信號(hào)或者優(yōu)選地關(guān)于哪些具體段11受該接觸的影響的更詳細(xì)信息，從而對(duì)該接觸響應(yīng)。
圖3示出依據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的信號(hào)發(fā)生器25和信號(hào)評(píng)估電路27的作用。當(dāng)各開(kāi)關(guān)處于第二操作狀態(tài)時(shí)，信號(hào)發(fā)生器25經(jīng)一組電阻器32向前基板14上的段11饋送方波31。為了簡(jiǎn)明，該圖只示出二個(gè)電阻器32。電阻器32的實(shí)際數(shù)量取決于用來(lái)檢測(cè)顯示器上的接觸的段11的數(shù)量。由于后基板15上的段11是斷開(kāi)的并且保持高電阻狀態(tài)，段11單獨(dú)呈現(xiàn)的負(fù)載變成圖1b中電容C1和C2和小電容C4串聯(lián)。這樣，通過(guò)使后基板15上的段11保持高電阻狀態(tài)，大電容C1會(huì)變成和小電容C4串聯(lián)耦合，從而使C1的影響不那么主要。在后基板15上的電極11互連的情況下，由于前基板14上的不同段11之間通過(guò)短路的后基板段11的電容耦合以及每個(gè)前、后段11之間的電容C1，接觸傳感器的準(zhǔn)確性多少會(huì)下降。通過(guò)C1、C2和C4耦合所呈現(xiàn)的小電容會(huì)在圖3的電阻器的右端處輕微改變測(cè)試信號(hào)33的外觀。由于通過(guò)固定電阻器32對(duì)電容C1、C2和C4的充電，該測(cè)試信號(hào)不再是方波而是在電勢(shì)上展現(xiàn)出周知的指數(shù)增長(zhǎng)。優(yōu)選地通過(guò)信號(hào)評(píng)估電路27測(cè)量加載的測(cè)試信號(hào)的上升或者下降時(shí)間，以判定電容負(fù)載是否改變。由于接觸傳感器20運(yùn)行的環(huán)境的改變，可能出現(xiàn)上升時(shí)間的小變化。這些小改變不會(huì)造成來(lái)自信號(hào)評(píng)估電路27的指示顯示器10上的接觸的輸出信號(hào)，而是被認(rèn)為是測(cè)試信號(hào)中環(huán)境引入的變化而被接受。
當(dāng)器件20的操作者17接觸顯示器10時(shí)，由于電容C3會(huì)增加對(duì)信號(hào)發(fā)生器25呈現(xiàn)的電容負(fù)載，由此增加對(duì)電阻器32右端的測(cè)試信號(hào)34的上升和下降時(shí)間。與C1、C2和C4的串聯(lián)連接相比，電容C3大，從而對(duì)呈現(xiàn)給信號(hào)發(fā)生器的總電容貢獻(xiàn)大。上升時(shí)間增加的確切幅度不是關(guān)鍵性的，只要它足夠大能區(qū)分出顯示器的接觸和上面公開(kāi)的環(huán)境引起的小變化就可以。信號(hào)評(píng)估電路可以是在上升時(shí)間超過(guò)預(yù)定值的情況下提供輸出信號(hào)的簡(jiǎn)單比較器的形式，或者可能是智能的，以便分析上升時(shí)間的長(zhǎng)期行為并且補(bǔ)償環(huán)境的變化。
控制單元24適用于在第一和第二操作狀態(tài)之間更迭開(kāi)關(guān)22。控制單元24改變開(kāi)關(guān)22的狀態(tài)的速率取決于電容C1、每個(gè)段和信號(hào)地之間的電阻、以及液晶的慣性，即顯示器中的晶體在不存在外部電場(chǎng)的情況下需要多長(zhǎng)時(shí)間轉(zhuǎn)換。
圖3中的電阻32可以在傳統(tǒng)電阻器32的形式下實(shí)現(xiàn)，或者如圖4的替代實(shí)施例中所示那樣用開(kāi)關(guān)電容器42實(shí)現(xiàn)。本身已知的切換式電容器42非常適于集成到芯片上，從而能作為一個(gè)集成單元組合接觸傳感器的電子電路和顯示器10。
在上面的本發(fā)明的實(shí)施例中公開(kāi)了以信號(hào)發(fā)生器25和信號(hào)評(píng)估電路27為形式的電容測(cè)量電路，其中信號(hào)評(píng)估電路27測(cè)量測(cè)試信號(hào)的上升或者下降時(shí)間。但是應(yīng)理解電容測(cè)量電路還可以在任何其它適當(dāng)方式下測(cè)量固定或變化電壓和頻率下饋入顯示器的電流，測(cè)量施加到顯示器的電流和電壓間的相位差，或者測(cè)量顯示器10的至少一個(gè)段11和環(huán)境之間的電容。
在本發(fā)明的一替代實(shí)施例中，顯示電極11可設(shè)置在基板14、15上，從而能檢測(cè)顯示電極11和接觸顯示器件10的物體之間的電流接觸。例如，顯示器可以由發(fā)光二極管(LED)矩陣構(gòu)成，其中該顯示器的每個(gè)二極管焊接到印制電路板(PCB)的一對(duì)墊片上。接著每個(gè)墊片構(gòu)成一個(gè)可以和顯示器驅(qū)動(dòng)器電路斷開(kāi)的并且用來(lái)檢測(cè)顯示器件10上的接觸的顯示電極11。這樣，如果某個(gè)人接觸顯示電極11，該人充當(dāng)一個(gè)從顯示電極11接收電荷的電容器。經(jīng)過(guò)該人的手指會(huì)從顯示器件10流出小的可檢測(cè)的電流，其指示顯示器件10上的接觸。
在本發(fā)明的又一替代實(shí)施例中，當(dāng)開(kāi)關(guān)處于第二操作狀態(tài)時(shí)，可以對(duì)顯示電極11提供高電壓。則如上面對(duì)LCD顯示器公開(kāi)那樣，基板14、15上的顯示電極11可以排列在基板14、15之間，其中當(dāng)某人接觸顯示器件10的前部時(shí)，基板的非常大的電阻仍可允許流過(guò)大到足以檢測(cè)的電流。
在本發(fā)明的再一替代實(shí)施例中，在依據(jù)關(guān)于圖1的描述的第三基板(即在其上沉積了適當(dāng)?shù)碾姴牧现T如氧化銦錫(ITO)以形成期望的觸敏區(qū)的例如玻璃或塑料做成的基板)的一側(cè)上形成觸敏區(qū)。接著可以把該第三基板放在任何類(lèi)型的顯示器的前面以對(duì)該顯示器提供觸敏性。優(yōu)選地把該觸敏區(qū)布置在該基板的內(nèi)側(cè)，即對(duì)著該顯示器并且不被該觸敏基板的用戶直接接觸的一側(cè)，以便即使暴露于硬磨損下也能對(duì)該觸敏基板提供長(zhǎng)的工作壽命。該第三基板除了對(duì)該顯示器提供觸敏性外，還因?yàn)榉旁陲@示器的前面而可充當(dāng)保護(hù)罩。
權(quán)利要求
1.一種接觸傳感器(20)，包括帶有基板(14，15)的顯示器件(10)，該基板上設(shè)置至少一個(gè)顯示電極(11)，用來(lái)在該顯示器件(10)上顯示形狀；與該至少一個(gè)顯示電極(11)耦合的接口(21)，用來(lái)接收至該顯示器件(10)的顯示數(shù)據(jù)；與該至少一個(gè)顯示電極(11)耦合的測(cè)量電路(25，27)；切換裝置(22)，用于當(dāng)該切換裝置處于第一操作狀態(tài)時(shí)使該接口(21)與該至少一個(gè)顯示電極(11)連接，以及當(dāng)該切換裝置處于第二操作狀態(tài)時(shí)使該測(cè)量電路(25，27)與該至少一個(gè)顯示電極連接。
2.依據(jù)權(quán)利要求
1的接觸傳感器(20)，其中該測(cè)量電路(25，27)是電容測(cè)量電路。
3.依據(jù)權(quán)利要求
1的接觸傳感器(20)，其中該測(cè)量電路(25，27)是電阻測(cè)量電路。
4.依據(jù)上述任一權(quán)利要求
的接觸傳感器(20)，其中該測(cè)量電路(25，27)包括與該至少一個(gè)顯示電極(11)耦合的用于為顯示電極提供預(yù)定測(cè)試信號(hào)的信號(hào)發(fā)生器(25)，并且包括與該至少一個(gè)顯示電極耦合的用于接收來(lái)自該信號(hào)發(fā)生器的測(cè)試信號(hào)的信號(hào)評(píng)估電路(27)。
5.依據(jù)權(quán)利要求
4的接觸傳感器(20)，其中該信號(hào)評(píng)估電路(27)適用于當(dāng)該切換裝置(22)處于第二操作狀態(tài)時(shí)檢測(cè)該測(cè)試信號(hào)中的偏移。
6.依據(jù)權(quán)利要求
4或5中任一項(xiàng)的接觸傳感器(20)，其中該信號(hào)發(fā)生器(25)適用于把測(cè)試信號(hào)施加到該顯示器件(10)的前基板(14)上的各段(11)。
7.依據(jù)權(quán)利要求
4或5中任一項(xiàng)的接觸傳感器(20)，其中該信號(hào)發(fā)生器(25)適用于把測(cè)試信號(hào)施加到該顯示器件(10)的后基板(15)上的各段(11)。
8.依據(jù)上述任一權(quán)利要求
的接觸傳感器(20)，其中不和該信號(hào)發(fā)生器(25)連接的基板(14，15)上的段(11)保持高電阻狀態(tài)。
9.一種檢測(cè)顯示器件(10)上的接觸的方法，所述顯示器件具有基板(14，15)，在該基板上設(shè)置至少一個(gè)顯示電極(11)，用來(lái)在該顯示器件(10)上顯示形狀，其中所述顯示電極(11)與用于接收至該顯示器件的顯示數(shù)據(jù)的接口(21)耦合，該方法包括步驟從該接口(21)斷開(kāi)該至少一個(gè)顯示電極(11)；把所述顯示電極(11)連接到測(cè)量電路(25，27)；以及檢測(cè)由于對(duì)在該顯示電極附近接觸該顯示器件(10)的物體(17)的電耦合而造成的該顯示電極(11)的電特性的改變。
10.依據(jù)權(quán)利要求
7的方法，包括步驟對(duì)該顯示電極(11)施加預(yù)定的測(cè)試信號(hào)，并且檢測(cè)由于對(duì)在該顯示電極附近接觸該顯示器件(10)的物體(17)的電耦合而造成的該測(cè)試信號(hào)的偏移。
11.依據(jù)權(quán)利要求
9或10的方法，其中該電耦合是電容耦合。
12.依據(jù)權(quán)利要求
9或10的方法，其中該電耦合是電流耦合。
專利摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種包括帶有基板的顯示器件的接觸傳感器，在該基板上設(shè)置至少一個(gè)顯示電極，用來(lái)顯示該顯示器件上的形狀。一個(gè)接口與該至少一個(gè)顯示電極耦合以接收至該顯示器件的顯示數(shù)據(jù)。另外，一個(gè)測(cè)量電路與該至少一個(gè)顯示電極耦合。設(shè)置切換裝置，用于當(dāng)該切換裝置處于第一操作狀態(tài)時(shí)使該接口與該至少一個(gè)顯示電極連接，并且當(dāng)該切換裝置處于第二操作狀態(tài)時(shí)使該測(cè)量電路與該至少一個(gè)顯示電極連接。
文檔編號(hào)G06F3/033GK1998039SQ200480034598
公開(kāi)日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2004年10月12日
發(fā)明者安德斯·斯維丁 申請(qǐng)人:安德斯·斯維丁導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan