專利名稱：用于數(shù)據(jù)處理裝置的顯示面和與之組合的控制設(shè)備的制作方法
用于數(shù)據(jù)處理裝置的顯示面和與之組合的控制設(shè)備 例如EP1696300A1描述了一種所謂的光學(xué)操縱桿(Joystick)?？善D(zhuǎn)的桿 (Hebel)在一個(gè)端部配置光源，該光源依賴于桿的位置，在配置有光敏電池(klle)區(qū)域的面的特定范圍上照射。通常由此在電池上產(chǎn)生的電信號(hào)通過電腦讀取，并且表明操縱桿在使用者看來具有與在電腦上相同的功能，正如通過歐姆電阻接收位置的操縱桿。典型地，以操縱桿將光標(biāo)符號(hào)在電腦顯示器上運(yùn)動(dòng)。根據(jù)顯示器上的哪些地方分配了哪些功能，只要光標(biāo)位于該地方，就能夠通過操作開關(guān)或回車鍵來觸發(fā)某一確定活動(dòng)。從光標(biāo)的桿所照射的光敏電池在正常狀態(tài)下對(duì)于操作人員不可見。在相應(yīng)的構(gòu)造方式中，人們發(fā)現(xiàn)使用小面積的光敏電池就足夠了。US2007/0176165A1展示了用于射入光點(diǎn)的、基于光敏有機(jī)半導(dǎo)體的位置探測器的構(gòu)造方式。平面構(gòu)造的探測器由多層組成。在由玻璃或柔韌的有機(jī)材料制成的基體上延伸有第一平面電極，該電極具有高的歐姆電阻。在該第一平面電極之上接有有機(jī)光敏材料制成的層，施主層(Donatorschicht)和受主層(Akz印torschicht)在該層內(nèi)相互緊貼。在該層之上接有又一層平面電極，而該電極具有低的歐姆電阻。在其邊緣上配置帶有二至八個(gè)點(diǎn)狀的或線狀的、相互間隔的連接電極(Anschlusselektrode)的光敏材料。當(dāng)一束具有合適的波譜的光射到光敏材料制成的層的一個(gè)點(diǎn)上時(shí)，電流流過各個(gè)連接電極。根據(jù)各個(gè)連接電極中的電流大小將通過三角測量法反算出光線的射入點(diǎn)。相應(yīng)地在W02007/063448A2中，借助多個(gè)光電二極管確定光指針相對(duì)于屏幕的位置，所述光電二極管安裝在屏幕旁。指示光在此呈非常寬的扇形狀散開，其光強(qiáng)度隨著遠(yuǎn)離中心而減弱。出于對(duì)光線在截面上強(qiáng)度分布的認(rèn)知，在測量各探測器的強(qiáng)度之后反算出光線距截面中心的距離，并且由此反算出光線中心在顯示面上入射的點(diǎn)?？蛇_(dá)到的位置準(zhǔn)確性尤其在發(fā)射指示光的指示設(shè)備位置變化時(shí)相對(duì)受到限制。US2005/0103924A1描述了使用電腦情況下的射擊訓(xùn)練設(shè)備。瞄準(zhǔn)器將具有十字形截面的紅外激光射線發(fā)射到與電腦相連的屏幕上。通過一串光電二極管圍住屏幕的邊緣， 電腦通過這串光電二極管探測激光射線截面的位置。在“射擊”時(shí)，通過瞄準(zhǔn)器的激光射線短暫關(guān)閉。于是在中斷之前，電腦在屏幕上展示激光射線截面積的射束(Balken)交叉點(diǎn)。發(fā)明人提出的任務(wù)是，創(chuàng)造用于數(shù)據(jù)處理裝置的顯示面和與之組合的控制設(shè)備， 其中在顯示面上，以在數(shù)據(jù)處理設(shè)備上進(jìn)行輸入為目的，能夠借助由發(fā)光器件發(fā)射的指示光控制光標(biāo)。相對(duì)于在W02007/063448A2中相應(yīng)的構(gòu)造結(jié)構(gòu)，光標(biāo)位置應(yīng)該可以更準(zhǔn)確地控制，并且設(shè)備的功能應(yīng)該較少地依賴于發(fā)出光指針的指示器相對(duì)顯示面的空間位置在哪里。相對(duì)于根據(jù)US2005/0103924A1的構(gòu)造結(jié)構(gòu)應(yīng)該在不損失準(zhǔn)確性的前提下實(shí)現(xiàn)成本的節(jié)約。為了實(shí)現(xiàn)這一任務(wù)將建議如US2005/0103924A1中那樣使用指示光，該指示光的截面在顯示面上延伸，并且由多條線構(gòu)成，并且此外在顯示面的邊緣安裝有光學(xué)的傳感器， 數(shù)據(jù)處理設(shè)備根據(jù)其測量信號(hào)計(jì)算出指示光的位置。作為重要的改善將建議沿著顯示面的邊緣安裝有多個(gè)帶狀的光學(xué)的位置探測器，該探測器通過由有機(jī)材料構(gòu)成的層結(jié)構(gòu)形成， 在所述層結(jié)構(gòu)中依賴于所吸收的光生成電信號(hào)，其中層結(jié)構(gòu)具有大量關(guān)于所產(chǎn)生的信號(hào)的分接點(diǎn)(Abgreifpimkt)，其中，在各分接點(diǎn)上的信號(hào)大小依賴于與部分的面的距離，光線在所述部分的面上吸收，并且其中由在多個(gè)分接點(diǎn)上的信號(hào)的大小比例可計(jì)算出各分接點(diǎn)與光線被吸收的部分的面的距離比例。通過不單純使用單獨(dú)的光電二極管，而是使用不間斷的光敏層結(jié)構(gòu)，其中，由多個(gè)分接點(diǎn)處接收信號(hào)的大小比例反算出光線在層結(jié)構(gòu)上的射入點(diǎn)，不僅關(guān)于光學(xué)的探測器的而且關(guān)于隨后的接口電子設(shè)備的硬件成本相對(duì)于已知的構(gòu)造方式減少很多。在有利的實(shí)施方式中，位置探測器構(gòu)造成帶狀的平面的光波導(dǎo)體，在該光波導(dǎo)體上彼此間隔地安裝有少量的“傳統(tǒng)”光電傳感器，典型的是硅光電二極管，根據(jù)其測量的信號(hào)反算出射到控制面(Steuerflache )上的光點(diǎn)的位置。在此，至少一層平面光波導(dǎo)體具有發(fā)光(photolumineszente)特性。該結(jié)構(gòu)是魯棒的、成本合算的、在較寬的范圍不依賴指示光的入射角，并且此外可很好地調(diào)節(jié)在較窄的光譜范圍上的選擇性探測。位置探測器的其他有利實(shí)施方式具有近似的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)此，位置探測器具有有機(jī)光敏材料制成的層，該層兩側(cè)通過平面電極相連，其中，兩個(gè)電極中的一個(gè)在其電路內(nèi)具有相對(duì)較高的歐姆電阻，其中，電流通過該導(dǎo)電較差的電極在多個(gè)彼此間隔的連接點(diǎn)上被測量， 并且根據(jù)在不同連接點(diǎn)測量到的不同電流間的相對(duì)大小計(jì)算出通過光線吸收引起的、通過光敏層的局部導(dǎo)電連接的位置。在非常有利的實(shí)施方式中，指示光不同的截面區(qū)域被不同地編碼，典型地，指示光截面的不同定向光線的光強(qiáng)度隨不同頻率波動(dòng)。由此，根據(jù)在光學(xué)的探測器上測量到的信號(hào)，對(duì)于數(shù)據(jù)處理設(shè)備而言，不僅可知指示光的位置，而且還可知指示光圍繞其縱軸的最大為360°的測量范圍中的角位置。由此，支持借助光標(biāo)在電腦上進(jìn)行輸入，這不僅提供了光標(biāo)位置的兩個(gè)線性尺寸，而且還額外提供了光標(biāo)的角尺寸。因?yàn)橹甘竟獾慕孛娉叽绶浅４?，并且通常?huì)到顯示面以外，用于在顯示面上的指示光的位置測量的指示光截面區(qū)域，其優(yōu)選地在人眼不可見的光譜范圍中-出于成本考慮，更優(yōu)選地在紅外區(qū)域中-發(fā)射。在有利的進(jìn)一步的改進(jìn)中，在指示光的中心一起發(fā)送在可見光譜范圍內(nèi)的帶有較小截面尺寸的附加指示光，其在顯示面上的位置在所有元件正常的作用時(shí)與有待通過數(shù)據(jù)處理設(shè)備計(jì)算的光標(biāo)位置重疊。第二指示光的位置不需通過技術(shù)上的光學(xué)的傳感器確定。其作用僅在于，向使用者直接展示指示光的位置，并不依賴于數(shù)據(jù)處理設(shè)備正處于何種狀態(tài)，并且不依賴于究竟是否展示在顯示面上。依照本發(fā)明使用的位置探測器的結(jié)構(gòu)在附圖中得以簡化并示例性地描繪

圖1 以正視圖展示了示例性的、依照本發(fā)明的顯示面。圖2 以側(cè)視圖展示了圖1中的位置探測器。出于可見性的原因，層厚在此被不成比例地放大顯示。圖3:以側(cè)視圖展示了對(duì)依據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)可應(yīng)用的位置探測器的第二實(shí)施方式。出于可見性的原因，層厚在此被不成比例地放大顯示。根據(jù)圖1，在近似矩形的顯示面1的四條邊線處，與這些邊線平行地安裝有光學(xué)的位置探測器2，該探測器各自具有細(xì)長帶子的形狀，并且因此能夠相對(duì)其縱向方向探測射到其上的光點(diǎn)的位置。在圖1中，指示光3在截面視圖中可見。在該例中，指示光3的截面形狀通過兩條互相垂直的并彼此交叉的線構(gòu)成。這些線的交點(diǎn)10的位置在各個(gè)位置探測器 2上被各個(gè)位置探測器繼續(xù)傳遞到待控制的數(shù)據(jù)處理設(shè)備。數(shù)據(jù)處理設(shè)備能夠計(jì)算出在顯示面上作為兩直線交點(diǎn)的指示光3的兩條截面線的交點(diǎn)的位置，這些直線分別連接在兩個(gè)被相同定向的位置探測器處的兩個(gè)交點(diǎn)10。通過在數(shù)據(jù)處理設(shè)備上運(yùn)行的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能夠?qū)⒐鈽?biāo)的位置，即在顯示面上其他通常借助“鼠標(biāo)”活動(dòng)的插入標(biāo)記、寫入標(biāo)記或輸入標(biāo)記分配給坐標(biāo)。為了指示光的位置確定，指示光在各位置探測器上射入的部分的光強(qiáng)度并無意義，而僅是在沿其縱向上的位置探測器上射入點(diǎn)的坐標(biāo)有意義。由此，測量準(zhǔn)確性在很大范圍上不依賴于距發(fā)射指示光的指示設(shè)備的距離。因?yàn)橹甘竟獾慕孛娉叽珉S著到指示設(shè)備的距離的減小而減小，正確的功能僅在指示設(shè)備不是與顯示面過近地安裝時(shí)實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樵谥甘驹O(shè)備與顯示面過近地安裝時(shí)，不再是全部的位置探測器被光指針擊中。但這一限制能夠通過相應(yīng)的指示光強(qiáng)烈擴(kuò)寬而被很好控制。指示光的截面形狀通過兩條直的、彼此相交的線構(gòu)成，并作為定義了在顯示區(qū)上的光標(biāo)位置的點(diǎn)，由這些線取得(hergenommen)的交點(diǎn)，只要其僅從前側(cè)射入，測量不依賴于指示光從哪個(gè)方向照射到位置探測器上。在圖2關(guān)于位置探測器2所描繪的例子中，該探測器由小于一毫米寬的帶構(gòu)成。在兩個(gè)大約0. Imm厚的由PET構(gòu)成的保護(hù)層4之間有一層大約0. OOlmm厚的、由合成材料聚乙烯醇和染料羅丹明6G均勻混合物構(gòu)成的薄層5。PET層4與置于其間的層5 —起構(gòu)成光波導(dǎo)體。層5是發(fā)光的。在位置探測器2的兩端分別安裝有硅光電二極管來作為光電傳感器6，該光電二極管具有例如2 X 2mm2的截面積。光電二極管安裝在兩個(gè)PET層4之一的自由面上，使得所述自由面將來自PET層的光耦出，并且在其pn結(jié)處耦入。所有光電二極管的信號(hào)將通過電導(dǎo)體和可能的頻率濾波器傳遞到數(shù)據(jù)處理設(shè)備，信號(hào)在數(shù)據(jù)處理設(shè)備中被測量和處理。當(dāng)具有適當(dāng)光譜的光點(diǎn)射到層5上時(shí)，那么該光點(diǎn)會(huì)激發(fā)集成顆粒中的發(fā)光。由此產(chǎn)生的、長波長的光的大部分耦入通過層4和5所構(gòu)成的波導(dǎo)中。波導(dǎo)模式中的光通過分散和衰減在波導(dǎo)中減弱。由此，根據(jù)發(fā)光產(chǎn)生光線的射入點(diǎn)與光電傳感器距離多遠(yuǎn)，在光電傳感器6上測量波導(dǎo)模式中光的不同強(qiáng)度。通過在不同傳感器上信號(hào)的比較能夠反算出射入點(diǎn)的位置。單個(gè)信號(hào)的絕對(duì)大小在此是無意義的，重要的僅是其相互間的大小比例。為了提高可能的位置分辨率，能夠?yàn)槊總€(gè)探測器安裝多于兩個(gè)的光電傳感器6?？赡艿姆直媛手辽俦葍蓚€(gè)光電傳感器6間的距離精細(xì)很多倍。根據(jù)圖3，以側(cè)視圖展示了另一示例性的帶狀位置探測器12。在電絕緣的、透光的基體14上安裝有透明的或半透明的平面電極16，該基體例如能夠是合成材料膜，所述平面電極“導(dǎo)電性差”，雖然其由可導(dǎo)電的材料組成，但是在系統(tǒng)內(nèi)表現(xiàn)出顯著的歐姆電阻?！皩?dǎo)電性差的電極”能夠是非常薄的金屬層、透明的導(dǎo)電氧化物(TCO)、導(dǎo)電聚合物或它能夠是碳納米管。電極的層厚的尺寸被確定為，使得其面電阻在電流流過時(shí)在各個(gè)電路中引起顯著的電壓降。兩個(gè)安裝在位置探測器相對(duì)端部上的連接點(diǎn)19導(dǎo)致了導(dǎo)電性差的電極16與外部電路間的連接。連接在“導(dǎo)電性差的電極” 16上的、與之導(dǎo)電相連的層是光敏有機(jī)半導(dǎo)體層15。 該層能夠是光電導(dǎo)元件或者光電活性元件。也就是說，其電阻能夠在吸收光線時(shí)擊穿 (zusammenbrechen)，或者其能夠在層的兩個(gè)界面間產(chǎn)生電壓。在第一種情況下，能夠在施加外部電壓時(shí)有電流流動(dòng)，在第二種情況下，通過閉合外部環(huán)使得電路能夠有電流流動(dòng)。在光敏有機(jī)半導(dǎo)體層15的第二面上接有與之導(dǎo)電相連的平面電極17，該電極與電路的其他結(jié)構(gòu)元件相比理想地具有非常低的歐姆電阻。它能夠通過金屬層、導(dǎo)電聚合物、 導(dǎo)電氧化物或也通過碳納米管網(wǎng)絡(luò)形成。當(dāng)電極17是以與電極16相同的材料構(gòu)成時(shí)，那么它應(yīng)該比電極16具有明顯更大的厚度。電極17的導(dǎo)電性能夠通過與之緊貼的、與之導(dǎo)電相連的、由有很好導(dǎo)電性的金屬制成的金屬線或金屬膜來支持。電極17通過連接點(diǎn)18 可與外部電路相連。當(dāng)一束具有適合的波譜的光線射到光敏有機(jī)半導(dǎo)體層15的點(diǎn)上時(shí)，電流通過導(dǎo)電性差的電極16流向連接點(diǎn)19。由于電極16的歐姆電阻，在各連接點(diǎn)19中電流的大小完全依賴于其與光線射入點(diǎn)的接近程度。由此，能夠通過測量各電流，根據(jù)其相互間的大小比例反算出光線的射入點(diǎn)。為了提高可能的位置分辨率能夠安裝多于兩個(gè)連接點(diǎn)19?？赡艿姆直媛手辽俦葍蓚€(gè)連接點(diǎn)19間的距離精細(xì)很多倍?？紤]到不應(yīng)將環(huán)境光線錯(cuò)誤地解釋為用于確定光標(biāo)的光指針的射入點(diǎn)這一問題。 這實(shí)際上能夠通過三種辦法實(shí)現(xiàn)-探測器接受的、并且光指針在其中工作的光的光譜范圍，其與從環(huán)境中射入的光的光譜范圍或用于指示的光的光譜范圍不同。-光指針的光線是頻率編碼的，也就是說，其強(qiáng)度在時(shí)間上隨著確定的頻率波動(dòng)。 該頻率以信息技術(shù)手段由從位置探測器提供的信號(hào)濾出。-光指針的光在非常窄的光譜范圍中比在其他情況下具有明顯較高的光譜功率密度。位置探測器首先盡可能準(zhǔn)確地選擇這光譜范圍，并在探測到的信號(hào)的范圍中僅允許那些為光標(biāo)位置標(biāo)明的、其強(qiáng)度高于某一臨界水平的信號(hào)。通過指示光的頻率編碼能夠不僅在指示光的各截面區(qū)域之間做出區(qū)別，而且其還能夠在多個(gè)被不同地編碼的指示光之間做出區(qū)別。與使用頻率過濾器(鎖定技術(shù))的讀出電子設(shè)備組合，還能夠同時(shí)追蹤多個(gè)帶有不同頻率的指示光。除了頻率編碼之外當(dāng)然還有其他編碼可能。例如，不同的指示光或其部分截面能夠在共同的時(shí)間的時(shí)間脈沖間隔之中分配不同的部分間隔，在所述部分間隔中不允許其他的照射。
權(quán)利要求
1.用于數(shù)據(jù)處理裝置的顯示面和與所述顯示面組合的控制設(shè)備，其中，在所述顯示面上射入的光線的位置被測量，并且測量結(jié)果通過所述數(shù)據(jù)處理裝置作為用于在所述顯示面上確定光標(biāo)位置的基礎(chǔ)，其中沿著所述顯示面的邊緣安裝有光學(xué)的位置探測器，所述光學(xué)的位置探測器的測量信號(hào)被提供到所述數(shù)據(jù)處理裝置，其中指示光的截面形狀通過多條線形成，并且所述指示光的截面尺寸既在所述顯示面上延伸又在安裝在所述顯示面的位置探測器上延伸，其特征在于，所述光學(xué)的位置探測器通過由有機(jī)材料制成的層結(jié)構(gòu)形成，在所述層結(jié)構(gòu)中依賴于所吸收的光生成電信號(hào)，并存在大量關(guān)于所產(chǎn)生的信號(hào)的分接點(diǎn)，其中， 在各分接點(diǎn)上的信號(hào)大小依賴于與部分的面的距離，光線在所述部分的面上吸收，并且其中由在多個(gè)分接點(diǎn)上的信號(hào)的大小比例可計(jì)算出各分接點(diǎn)與光線被吸收的部分的面的距離比例。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示面和與所述顯示面組合的控制設(shè)備，其特征在于，位置探測器( 構(gòu)造成為帶狀的平面的光波導(dǎo)體，在所述光波導(dǎo)體上安裝有光電傳感器(6)，根據(jù)所述光電傳感器測量的信號(hào)反算出射到控制面的光點(diǎn)的位置，其中，平面的光波導(dǎo)體中的至少一層( 具有發(fā)光特性。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于數(shù)據(jù)處理裝置的顯示面和與所述顯示面組合的控制設(shè)備，其特征在于，位置探測器(1 在由有機(jī)光敏材料制成的層(1 的基礎(chǔ)上構(gòu)成帶狀的平面的位置探測器，所述層的兩側(cè)連接有平面電極(16、17)，其中，電極(16)在其電路內(nèi)具有相對(duì)高的歐姆電阻，其中，通過導(dǎo)電性差的電極(16)的電流在多個(gè)彼此間隔的連接點(diǎn)(19) 上被測量，并且根據(jù)在不同的連接點(diǎn)(19)上所測量的不同電流間的相對(duì)大小計(jì)算出通過光線吸收引起的、通過光敏層(15)局部導(dǎo)電連接的位置。
4.根據(jù)前述任意權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的用于數(shù)據(jù)處理裝置的顯示面和與所述顯示面組合的控制設(shè)備，其特征在于，所述指示光(3)的不同的截面區(qū)域通過具有不同的編碼標(biāo)記的照射而形成。
5.根據(jù)前述任意權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的用于數(shù)據(jù)處理裝置的顯示面和與所述顯示面組合的控制設(shè)備，其特征在于，能通過所述位置探測器( 探測的所述指示光C3)的光譜位于對(duì)人眼來說不可見的光譜范圍中，并且能通過發(fā)射所述指示光(3)的指示設(shè)備同時(shí)隨所述指示光C3) —起發(fā)射附加的指示光，所述指示光的色譜在可見光譜范圍內(nèi)，并且其照射截面比所述指示光(3)的照射截面具有更小的尺寸。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于數(shù)據(jù)處理裝置的顯示面和與之組合的控制設(shè)備，其中，測量在顯示面上射入的光線的位置，并且測量結(jié)果通過數(shù)據(jù)處理裝置作為用于在顯示面上確定光標(biāo)位置的基礎(chǔ)。沿著顯示面(1)的邊緣安裝有多個(gè)帶狀的光學(xué)的位置探測器(2)，其測量信號(hào)被提供到數(shù)據(jù)處理裝置。指示光(3)的截面形狀通過多條線形成，這些線既在顯示面(1)上延伸又在安裝在其上的位置探測器(2)上延伸。光學(xué)的位置探測器(2)通過有機(jī)材料制成的層結(jié)構(gòu)形成。
文檔編號(hào)G06F3/042GK102405458SQ201080016651
公開日2012年4月4日 申請(qǐng)日期2010年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月16日
發(fā)明者理查德·埃布內(nèi) 申請(qǐng)人:伊斯奇里因特菲斯技術(shù)股份有限公司