具有触敏功能的设备制造技术

本发明专利技术涉及具有触敏功能的设备，包括：表面（２）；触敏装置（５），用于检测出现触摸输入部件（６）与所述表面（２）接触或者靠近的情况，生成距离传感器信号。由于通常的电阻或电容触敏层具有有限的透明度，因此它们明显地降低了屏幕质量。按照本发明专利技术，可以在不对显示器添加层的情况下提供具有触敏功能的显示设备，该设备的特征在于触敏装置（５）包括：装置（５１），用于在与表面（２）平行并且靠近的平面中发射激光束（４，８），使所述激光束在整个表面（２）上周期性地偏转；以及装置（５１，６０），用于接收从触摸输入部件（６）反射或散射的光线，据此生成所述距离传感器信号。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及具有触敏功能的设备，该设备包括一个表面和触敏装置，触敏装置用于检测出现触摸输入部件接触或者靠近该表面的情况，并生成距离传感器信号。本专利技术还涉及触敏显示设备、键盘以及在这样的设备中检测触摸输入部件接触触敏器件的方法。
技术介绍
高分辨率LCD屏幕进入了更多的应用，如移动电话和便携式控制设备。在大多数这样的应用中，需要这些屏幕的触摸屏功能。为了判断显示屏何处被触摸，一般使用电容和电阻触敏层。它们基于透明导体，如铟锡氧化物薄膜。它们的缺点在于限制了透明度，降低了尤其是现代的高分辨率LCD显示器的画面质量。检测出现触摸输入部件与显示屏接触的另一个概念是基于成对的光发射器和检测器的正交阵列，用于用交叉光束覆盖显示器表面；以及与发射器和检测器耦合的扫描装置，用于对正交阵列进行电子扫描，从而使在任一时刻单个光发射器发光。例如，在US 4301447中描述的这样的显示设备。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的是提供一种具有触敏功能的设备，它不需要对表面，例如显示屏，添加一个层从而降低画面质量，并且还不需要多个光发射器和检测器、复杂的控制以及图像处理装置。具体地说，需要廉价并且可靠的解决办法。按照权利要求1的设备实现了这个目的，其特征在于触敏装置包括用于在与表面平行并且靠近该表面的平面中发射激光束的装置，所述激光束周期性地在整个表面偏转；以及用于接收从触摸输入部件反射或者散射的光，由此生成所述距离传感器信号的装置。还通过如在权利要求12中限定的触敏显示设备、如在权利要求13中限定的键盘以及如在权利要求14中限定的检测接触触敏器件的方法实现了该目的。本专利技术基于使用借助于激光的距离测量的想法。使用激光束测量距离的简单而廉价的方法是公知的。为了提供触敏性，应该将该方法应用于一种设备，由此避免附加层或者光发射器和检测器阵列以及复杂的控制和处理装置。按照本专利技术，由激光发射和检测装置发射激光束，使其周期性地扫描整个表面。如果没有这样的输入部件与显示屏接触或者至少与表面如此靠近以至被激光束碰上，则激光束被从表面的框反射或散射到激光检测器中或者没有反射激光束，所述触摸输入部件可以是例如，电子笔、指针或者用户的手指。如果触摸输入部件与显示屏接触或者至少与表面如此靠近以至碰到激光束，则激光束从触摸输入部件反射或者散射到激光检测器中。然后，由激光检测器生成的距离传感器信号将表现出明显的变化并将允许判断触摸输入部件在表面上的位置。按照本专利技术，由于使用了光学原理，该解决方法高度可靠和精确。在从属权利要求中限定了本专利技术的优选实施例。最好，如权利要求2所限定的，根据发射激光束的角度并且根据激光发射和检测装置之间的距离以及反射方向计算触摸输入部件的位置，该距离包括在由激光检测器接收的光线中或者可以根据由激光检测器接收的光线导出。具体地说，作为变化的激光发射波长的函数，在由激光检测器接收到的光线的相位中包括关于激光光线从激光发射和检测装置到激光检测器的所经过路径的长度的信息。最好，触敏装置包括激光二极管和光电二极管。最好共用激光二极管发射和检测激光束。从激光二极管发射的光线被散射回该激光二极管，由此对发射的激光束进行调制。此外，激光发射和检测装置以及激光检测器最好位于显示屏的框内，特别是在框的同一拐角中。这样，可以方便地将本专利技术用于任何屏幕尺寸和类型，这对批量生产来说非常重要。按照优选实施例，表面的框不用于对光线进行散射以及生成距离读数。只有当触摸输入部件与表面接触或者至少与表面如此靠近以至碰到激光束时，激光束才被从触摸输入部件反射或者散射到激光检测器中。如果不出现接触输入部件，则不生成距离读数。可选地，可以将激光反射装置，例如反射表面，放在框上的某个位置，最好在一个或多个拐角中，以便能够校准光束的位置和/或表面尺寸。一般而言，这样的激光反射装置可以只包括足以反射和/或散射激光束的白色的框。以这种方式，如果不出现触摸输入部件，则连续测量激光发射和检测装置与框之间的距离。当出现触摸输入部件时，在碰到触摸输入部件之前和碰到触摸输入部件之后，对到框的距离进行测量。该信息可用于校准在激光束碰到触摸输入部件时的角度。在激光束碰到触摸输入部件时，测量触摸输入部件与传感器之间的距离。得到的关于角度和距离的信息可以用于确定屏幕被接触的位置的坐标。最好定位激光发射和检测装置使得在显示屏正上方的平面中发射激光束。这样很容易检测触摸输入部件是否与表面接触或者甚至它已经非常靠近表面。或者，可以使激光发射和检测装置位于稍微低于表面或者低于表面之上的一个层的位置，以便在所述表面或者层正下方的平面中发射激光束。为了检测触摸输入部件是否与表面或所述层接触，需要表面或所述层是柔性的并且触摸输入部件在表面或所述层中造成下陷，以便从这个下陷而不是从表面的框反射激光束。按照优选实施例，使用了基于激光自混频(selfmixing)的距离测量。因此，共用一个激光二极管作为激光发射和检测装置及激光检测器，并将从激光二极管发射的光线散射回激光二极管中，由此对产生的激光束进行调制。通过利用检测装置，通常是光电二极管，监测激光输出功率，对通常也称为“波荡”的这些调制进行检测。如果激光二极管本身是电流调制的，则可以利用这个效应测量激光二极管与目标之间，即激光二极管与反射激光束的框或者激光二极管与反射激光束的触摸输入部件的接触点之间，的距离。基于激光自混频的测量距离的简单而廉价的方法是公知的，但是可以有利地将其应用于显示屏实施触敏功能。为了使激光束在整个显示屏上周期性地偏转，最好提供使镜子的方向周期性变化的振荡装置，用于使激光束偏转。最好，所述振荡装置包括电子驱动的机械振荡器，如已知来自简单的电池供电的机械闹钟或手表。但是，也可以是振荡装置的其它实现。附图说明以下将参照附图，更详细地描述本专利技术，其中图1示出说明本专利技术的原理的图，图2示出按照本专利技术的传感器信号， 图3示出按照本专利技术的用于偏转激光束的装置。具体实施例方式图1示出了按照本专利技术的显示设备1的第一实施例。显示设备1包括具有框3的显示屏2，即表面，框3用于反射或者散射从可以包括激光二极管的激光发射和检测装置5发射的激光束4或8。最好将所述装置5布置在所述矩形显示屏2的一个拐角中，所述装置5发射周期性地在整个显示屏2上直接偏转的激光束，即，由激光束4或8周期性地扫描显示屏2的表面。以这样的方式产生激光束，使得在显示屏表面正上方的平面中发射激光束，使该激光束可以被与显示屏2接触或者与之极靠近的触摸输入部件截断。当激光束4或8终止于显示器件的框3上时，将其表示为4。在它从触摸输入部件散射的瞬间，将其表示为8。在不同的瞬间，数字4和8指的是相同的激光束。如果触摸输入部件，例如用户的手指6，不接触显示屏2，则激光束4从显示屏2的框3反射或散射，因而该光线被散射回激光发射和检测装置5中。因此，包括在其中并且用于发射激光束的激光二极管也用于检测散射回的光线。由此，二极管的光输出经历调制(波荡)。由于激光二极管本身是电流调制的，因此，可以利用这个效应测量激光二极管与反射激光束4的地点之间的距离。这样，如果没有触摸输入部件6与显示屏2接触，则在接收到散射回的光线之后根据由激光二极管产生的传感器信号，确定激光发射和检测装置5与激光指向的框3的点本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有触敏功能的设备，包括：表面（２）；触敏装置（５），用于检测出现触摸输入部件（６）与所述表面（２）接触或者靠近的情况，生成距离传感器信号，其特征在于所述触敏装置（５）包括：装置（５１），用于在与所述表面（２）平行并且靠近的平面中发射激光束（４，８），所述激光束在整个表面（２）上被周期性地偏转；以及装置（５１，６０），用于接收从触摸输入部件（６）反射或者散射的光线，根据该光线生成所述距离传感器信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：MD莱斯，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]