專利名稱：接近檢測的顯示裝置和利用這種裝置的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包括接近檢測器的顯示裝置以及利用這種裝置的方法。這種裝置尤其用于構(gòu)造通信終端，使操作人員與處理器在友好交換的架構(gòu)中發(fā)送和接收信息。本發(fā)明特別應(yīng)用于具有液晶顯示屏、等離子體屏、電致發(fā)光二極管屏或場致發(fā)射屏的交互終端的顯示屏。
公知的顯示屏包括兩個板，其中至少一個板是透明的。兩個板之間設(shè)置液晶分子。為了激勵液晶分子且改變穿過液晶分子的光束的極性，顯示屏包括位于兩個板的內(nèi)表面上的透明電極。電極之一一般稱為反電極。在電極之間施加一個一般為低頻的控制信號，以激勵液晶分子，并從而獲得所需的顯示。
公知的是，在裝置上設(shè)置一層或多層接觸式或電容效應(yīng)式或感應(yīng)效應(yīng)式或等同的透明觸覺層，以構(gòu)造交互通信終端。因此，該裝置可用于根據(jù)所希望的構(gòu)成而確定出接觸片的若干按壓區(qū)域。通常是操作人員的手指按壓在材料層上。與這些公知方法相關(guān)的缺陷是連接在顯示屏上的靈敏元件的成本太高，以及裝置提供的可見信息不可避免地會被鑲嵌的觸覺接觸片所改變。
為了彌補這個問題，歐洲專利EP0340096提出利用液晶顯示屏的反電極的表面，以代替鑲嵌的觸覺層。這個反電極具有與操作人員的手指面積相應(yīng)大小的面積，這樣，便于通過電容效應(yīng)檢測到手指。作為實例，這種顯示屏可以顯示出分別由發(fā)亮或不亮的七個片段所構(gòu)成的若干數(shù)字符號。這種顯示屏的一個反電極一般覆蓋著符號的一個或多個預(yù)定位置。
專利EP0340096描述了將高頻信號施加到反電極。高頻信號由于使用者手指接近顯示屏且面對反電極而衰減。對高頻信號衰減的檢測可以檢測到手指的存在。
專利EP0340096描述了獨立地施加控制信號和高頻信號，使之不彼此干擾；這種獨立地施加需要中止一個信號以施加另一信號。這樣，就無法在改變顯示的同時，又可檢測到手指的存在。
本發(fā)明旨在解決這個問題，提出一些可以同時施加控制信號和高頻信號的裝置。
為此，本發(fā)明涉及一種電子顯示裝置，包括接近檢測器，用于對位于該裝置的顯示區(qū)域附近的導(dǎo)電件進行接近檢測，該裝置包括兩絕緣板；材料層，其具有電光特性，適于在電控制信號作用下，使其表面的全部或部分可見，材料層設(shè)置在兩個絕緣板之間；至少一個第一電極，其設(shè)置在絕緣板之一的第一表面上；第二電極，其設(shè)置在面對至少一個第一電極的另一絕緣板的第二表面上；電極的控制信號發(fā)生器，用于在顯示區(qū)域顯示圖像；高頻信號發(fā)生器，其對第二電極施加高頻信號；以及用于檢測高頻信號可能變化的檢測器；其特征在于，該裝置還包括高頻信號和控制信號的混頻器，其設(shè)置成使接近檢測器的操作獨立于控制信號發(fā)生器的操作。
本發(fā)明還涉及利用前述裝置的方法，其特征在于，控制信號發(fā)生器提供包括正半周期和負半周期的周期信號；其中，高頻信號發(fā)生器在控制信號的同樣多的正半周期和負半周期期間注入基本上等量的高頻信號。
本發(fā)明特別適于專用型或低多路復(fù)用的靜態(tài)顯示裝置。具體地，這些類型的顯示器不具有直接構(gòu)造在顯示電極上的電子開關(guān)。在電極上配置這種開關(guān)，其斷路可以提高這種電極的阻抗，并可將高頻信號施加到面對的反電極。
在電極上不配置開關(guān)，就不太容易提高電極的阻抗，且施加高頻信號有改變顯示的危險。
本發(fā)明通過控制高頻信號和控制信號的混頻可以解決這個問題，從而使得接近檢測器的操作獨立于控制信號發(fā)生器的操作。
通過閱讀以參照附圖描述的實例的方式給出的實施例的詳細描述，本發(fā)明將得到更好的理解并且其他的優(yōu)勢將變得更清楚。其中

圖1是專用顯示裝置的剖面圖2a和2b示出了根據(jù)本發(fā)明的顯示裝置的電極的實例；圖3示出了具有液晶顯示屏的顯示裝置的操作情況的模型示意；圖4示意性表示出本發(fā)明的顯示裝置；圖5示出專用顯示裝置的電極之一的有益的變型實施例；圖6是具有圖5所示電極的顯示裝置的操作情況模型示意圖。
圖1所示的顯示裝置具有兩絕緣板1和2，其一個設(shè)置在另一個之上。兩板中至少一個板1或2是透明的。該裝置還包括一材料層3，該材料層具有在電激勵作用下適于傳輸或不傳輸光輻射的電光特性。這種材料例如包含液晶。該裝置包括兩個第一電極4和5，其例如具有象形圖的形狀。這兩個第一電極設(shè)置在絕緣板2的表面6上。該裝置還包括第二電極7，也稱為反電極7，其設(shè)置在另一個絕緣板1的表面8上。材料層3設(shè)置在兩絕緣板1和2的表面6和8之間。表面6和8是最靠近材料層3的絕緣板的表面。這些表面還稱為絕緣板1和2的內(nèi)表面。第二電極7面對兩個第一電極4和5設(shè)置，以使得施加在第一電極之一和第二電極7之間的控制信號改變電極之間的液晶的狀態(tài)。
作為示例，圖1僅示出三個電極4、5和7。顯然可以理解，不管電極數(shù)量多少，本發(fā)明皆可實施。
圖2a示出用電極4和5構(gòu)造的象形圖示例。電極4的象形圖示出一個共點三箭頭，電極5的象形圖示出一個坐著的人體側(cè)影像。這兩個象形圖可以例如表示汽車里的通風(fēng)狀態(tài)。電極4通過接觸片9與一接線端子12進行電連接。對電極5來說也一樣，其通過一接觸片11與一接線端子10相連接。接線端子10和12可以向電極4和5發(fā)出裝置的控制信號。接線端子10和12位于裝置的邊緣16上。
圖2b示出電極7及其電連接接觸片14。接觸片14使得可以通過位于裝置邊緣16上的接線端子15向電極7供電。在所示的實施例中，電極7的外部輪廓17基本上是橢圓形。當電極7面對電極4和5設(shè)置時，后兩者位于輪廓17內(nèi)部。換句話說，電極7完全覆蓋電極4和5。因此，電極7的面積大于或等于電極4和5的面積之和。
為了確保通過電容效應(yīng)的接近檢測的正確操作，電極7必須具有至少9平方毫米的面積。通過將使用者的手指面對電極7置于裝置上，獲得電容效應(yīng)。因此，電容在電極7和手指之間產(chǎn)生。在電極7上施加例如2MHz的高頻電信號，由于手指和電極7之間產(chǎn)生電容，通過分析可能的高頻信號衰減，即可檢測到手指的存在。試驗證明，如果電極7的面積小于9平方毫米，由于高頻信號的衰減很小，以致于實際上不可能進行檢測。
有利的是，電極7的輪廓面對接觸片9和11。確切地說，通過在電極7和至少一個電極4或5之間施加例如100Hz的低頻控制信號，獲得液晶狀態(tài)的改變。接觸片9和11局部面對電極7，或者確切地說，位于電極7的輪廓17內(nèi)。如果電極7完全占據(jù)輪廓17內(nèi)的面積，則面對電極7的接觸片部分9和11的部分和由電極4和5形成的象形圖同時可見。為減輕這個缺陷和僅顯示出象形圖，電極7的輪廓面對接觸片。廓形加工部分18如圖2b所示。圖2a和2b為同一比例，并使之疊置，廓形加工部分18覆蓋著位于輪廓17內(nèi)的接觸片部分9和11。這種疊置預(yù)示電極4、5和7設(shè)置在裝置中。如圖2b所示，還可以看到用電極7制成的另一個廓形加工部分19，一旦電極4、5和7疊置，即可區(qū)分出用電極5構(gòu)造的側(cè)影人像的身體19和頭部20。
有利的是，裝置包括多個反電極7。為確保檢測到有一導(dǎo)電件接近每個反電極7，每個電極都分開供電。確切地說，每個電極都具有其自己的通到不同的接線端子15的接觸片14。
圖3示出由一第一電極(例如電極4)和面對設(shè)置的第二電極7形成的基本顯示單元(cell)的操作方式。液晶分子設(shè)置在兩電極4和7之間，并形成厚度為幾微米的絕緣材料。然后，兩個電極形成一電容器Cpsb，也稱為基本單元LCD的電容。第一電極4的電連接由接觸片9加以保證，接觸片9形成電阻器Rlss，其值最好通過第一電極4的供電接觸片9的蝕刻進行調(diào)節(jié)。確切地說，通過改變供電接觸片9的長度和/或?qū)挾群?或厚度來調(diào)節(jié)電阻器Rlss的值。
如果電阻器Rlss的值不足，則增加一個分立元件形式的附加電阻器Rscs，它與接觸片9串聯(lián)。電極4電連接中的電容損耗可以通過電容器Cp2來模型化，電容器Cp2連接在電阻器Rscs的不與接觸片9相連接的端子和地線25之間。
第二電極7的電連接由形成電阻器Rlsb的接觸片14加以確保。電極7電連接中的電容損耗可以通過電容器Cpl來模型化，電容Cpl連接在接觸片14的不與電極7相連接的端部和地線25之間。連接于電容Cpl和接觸片14的共接點的電容器Cinj使得可以向第二電極7注入一個高頻信號。
圖4補充了圖3所示的元件，示出控制信號和高頻信號施加到電極4和5上的方式。確切地說，裝置包括控制信號發(fā)生器30，其由一低頻交流電壓源形成，并連接在電阻器Rscs的不與電阻器Rlss相連接的端子以及接觸片14與注入電容器Cinj的共接點之間?？刂菩盘柊l(fā)生器30在其與電阻器Rscs的共接點，通過例如由并聯(lián)的電阻器R和電容器C形成的低阻抗，連接至地線25。這種阻抗是發(fā)生器的輸出阻抗模型化的示例。裝置還包括高頻信號發(fā)生器31，其連接在地線25和注入電容器Cinj的不與接觸片14相連接的端子之間。用于檢測高頻信號可能變化的檢測器32通過電阻器Rlsb連接到第二電極7上，確切地說，連接到注入電容器Cinj和電阻器Rlsb的共接點上。
根據(jù)本發(fā)明，該裝置包括高頻信號和控制信號的混頻器?；祛l器包括與低頻電壓源30串聯(lián)的電阻器Rscb。電阻器Rscb的值例如為1千歐至100千歐。
有利的是，電阻器Rscb的值至少是高頻信號頻率的注入電容器器Cinj的阻抗的數(shù)量級。通過電阻器Rscb使控制信號和高頻信號混頻，就不會使高頻信號過多衰減。例如，如果高頻信號具有2兆赫頻率，如果選用10pF的注入電容器Cinj，則電阻器Rscb的值將不小于約5千歐。
有利的是，電極7的供電接觸片14的電阻器Rlsb的值小于5千歐，以便限制由電極7接收的信號的衰減。
有利的是，電阻器Rlss的值被調(diào)節(jié)成，使得由電容器Cpsb和電阻器Rlss形成的時間常數(shù)τ比控制信號周期至少小一數(shù)量級。所謂小一數(shù)量級是指約小十倍。因此，控制信號在電容器Cpsb的接線端子上具有比在電阻器Rlss接線端子上高很多的電壓。如前所示，電阻器Rlss可以由附加電阻器Rscs補充。在這種情況下，應(yīng)考慮到兩個電阻器Rlss和Rscs，以便計算時間常數(shù)τ。
有利的是，時間常數(shù)的值大于或等于高頻信號的周期。因此，高頻信號在可由附加電阻器Rscs加以補充的電阻器Rlss的接線端子上具有比在電容器Cpsb的接線端子上高很多的電壓。因此，LCD單元不會由于施加高頻電壓而受到很大干擾。
有利的是，當裝置包括面對第二電極7而設(shè)置的至少兩個具有不同面積的電極4和5時，每個電極4或5的可以由附加電阻器Rscs補充的電阻器Rlss的值隨所述電極4或5的面積的減少而增加。換句話說，電極4或5的面積越小，可以由附加電阻器Rscs補充的電阻器Rlss的值就增加越大，從而對于所有第一電極4和5來說保持同一時間常數(shù)τ。
本發(fā)明還涉及利用前述裝置的方法，其中，控制信號發(fā)生器30提供具有正半周期和負半周期的周期信號。高頻信號發(fā)生器31在控制信號30的同樣多的正半周期和負半周期期間注入基本上相等量的高頻信號，這樣可以避免在將高頻信號施加到LCD單元時的任何不對稱現(xiàn)象。具體地，一旦由于信號的不對稱施加而產(chǎn)生的直流電壓分量施加到這種單元的電極的接線端子上，所述單元就可能受到損害。
在控制信號30的正半周期和負半周期之間轉(zhuǎn)換時，高頻信號最好中斷。具體地，在這些轉(zhuǎn)換時，以與如前述相同的方式，施加高頻信號可能致使電壓不平衡，導(dǎo)致直流分量施加到電極的接線端子上。對注入高頻信號的這種短暫限制比EP0340096號專利所公開的實施例中存在的缺陷小很多，在該專利中，必須中斷控制信號以注入高頻信號。
高頻信號發(fā)生器31產(chǎn)生的高頻信號的持續(xù)時間和/或幅度最好是這樣的，即該高頻信號的有效值小于材料層3的臨界電壓。材料層3的臨界電壓確定為適于使液晶狀態(tài)改變、使其從透明狀態(tài)改變?yōu)椴煌该鳡顟B(tài)的電壓，反之亦然。確切地說，臨界電壓取決于單元本身的元件，也取決于單元的多路復(fù)用率。在具有多個單元的裝置的情況下，最小臨界電壓是具有最小時間常數(shù)τ的單元的電壓。另外，高頻信號的幅度直接對高頻信號的有效(rms)值起作用，所謂高頻信號的持續(xù)時間，是指在控制信號半周期內(nèi)的持續(xù)時間以及高頻信號出現(xiàn)時的控制信號半周期的數(shù)量。
圖5示出了專用顯示裝置的電極之一的有益的變型實施例。在該變型中，與低頻電壓源30串聯(lián)的電阻器Rscb最好是利用電極7的輔助連接接觸片51形成的自然電阻來實施。接觸片51不同于接觸片14，并通過位于裝置邊緣上的一接線端子52而將電極7連接到低頻電壓源30上。接線端子52與接線端子15不同。關(guān)于電阻器Rlss，電阻器Rscb的值最好通過電極7的接觸片51的刻蝕加以調(diào)節(jié)。
圖6是具有圖5所示電極7的顯示裝置的操作方式的模型示意圖。圖5和圖6所示的變型實施例可以免去實施在顯示器外部的混頻器，而利用電極7的布局來實施這些混頻器。
權(quán)利要求
1.一種電子顯示裝置，包括接近檢測器，用于對位于該裝置的顯示區(qū)域附近的導(dǎo)電件進行接近檢測，該裝置包括兩個絕緣板(1、2)；材料層(3)，其具有電光特性，適于在電控制信號作用下，使其表面的全部或部分可見，所述材料層(3)設(shè)置在所述兩個絕緣板(1、2)之間；至少一個第一電極(4、5)，其設(shè)置在所述絕緣板之一(2)的表面(6)上；第二電極(7)，其設(shè)置在面對至少一個第一電極(4、5)的另一絕緣板(1)的表面(8)上；電極(4、5、7)的控制信號發(fā)生器(30)，用于在所述顯示區(qū)域上顯示圖像；高頻信號發(fā)生器(31)，其對所述第二電極(7)施加高頻信號；以及用于檢測高頻信號可能變化的檢測器(32)；其特征在于該裝置還包括所述高頻信號和所述控制信號的混頻器(Rscb)，其設(shè)置成使所述接近檢測器的操作獨立于所述控制信號發(fā)生器的操作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述控制信號發(fā)生器包括低頻電壓源(30)，該低頻電壓源的第一端子連接到所述第一電極(4、5)，并且第二端子連接到所述第二電極(7)；其中，所述高頻信號發(fā)生器(31)與所述第二電極(7)相連接；其中，所述混頻器包括與所述低頻電壓源串聯(lián)的第一電阻器(Rscb)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述用于檢測高頻信號可能變化的檢測器(32)與所述第二電極(7)相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3中任一項所述的裝置，其特征在于，所述第一電阻器(Rscb)的阻值為1千歐至100千歐。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一項所述的裝置，其特征在于，所述高頻信號發(fā)生器(31)通過注入電容器(Cinj)與所述第二電極(7)相連接；并且其中，所述第一電阻器(Rscb)的阻值至少為所述高頻信號頻率的所述注入電容器(Cinj)的阻抗的數(shù)量級。
6.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，所述第二電極(7)通過供電接觸片(14)與所述控制信號發(fā)生器(30)和所述高頻信號發(fā)生器(31)相連接，其中，所述供電接觸片(14)的電阻器(Rlsb)的阻值小于5千歐。
7.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，所述第一電極(4、5)和所述第二電極(7)形成電容器(Cpsb)；其中，所述第一電極(4、5)通過第二電阻器(Rlss+Rscs)與所述控制信號發(fā)生器相連接，調(diào)節(jié)所述第二電阻器的阻值，使得由所述電容器(Cpsb)和所述第二電阻器(Rlss+Rscs)形成的時間常數(shù)(τ)至少比所述控制信號的周期小一數(shù)量級。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述時間常數(shù)(τ)的值大于或等于所述高頻信號的周期。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8中任一項所述的裝置，其特征在于，所述第二電阻器(Rlss+Rscs)的阻值是通過所述第一電極(4、5)的供電接觸片(9、Rlss)的刻蝕加以調(diào)節(jié)的。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述第二電阻器(Rlss+Rscs)的阻值是通過改變所述第一電極(4、5)的所述供電接觸片(9、Rlss)的長度和/或?qū)挾群?或厚度加以改變的。
11.根據(jù)權(quán)利要求7至10中任一項所述的裝置，其特征在于，所述第二電阻器(Rlss+Rscs)包括與所述第一電極(4、5)的所述供電接觸片(9、Rlss)相串聯(lián)的附加電阻器(Rscs)。
12.根據(jù)權(quán)利要求7至11中任一項所述的裝置，其特征在于，其包括面對第二電極(7)設(shè)置的至少兩個具有不同面積的第一電極(4、5)；其中，每個第一電極(4、5)的第二電阻器(Rlss+Rscs)的阻值隨所述第一電極(4、5)的面積的減小而增大。
13.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，所述第二電極(7)包括兩個不同的連接接觸片(14、51)，每個接觸片由不同的接線端子(15、52)進行連接。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，所述第一接線端子(15)與所述高頻信號發(fā)生器(31)相連接，并且其中，所述第二接線端子(52)與所述控制信號發(fā)生器(30)相連接。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，所述混頻器(Rscb)的值是通過與所述第二接線端子(52)相連接的接觸片(51)的刻蝕加以調(diào)節(jié)的。
16.一種利用根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的裝置的方法，其特征在于，所述控制信號發(fā)生器(30)提供包括正半周期和負半周期的周期信號；其中，所述高頻信號發(fā)生器(31)在所述控制信號(30)的同樣多的正半周期和負半周期期間注入基本上等量的高頻信號。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述高頻信號在進行所述控制信號(30)的正半周期和負半周期之間的轉(zhuǎn)換時中斷。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或17中任一項所述的方法，其特征在于，由所述高頻信號發(fā)生器(31)產(chǎn)生的高頻信號的持續(xù)時間和/或幅度是這樣的，即所述高頻信號的有效值小于所述材料層(3)的臨界電壓。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種包括接近檢測器的顯示裝置以及利用這種裝置的方法。該裝置包括液晶材料層(3)、至少兩個可以激勵液晶的電極(4、5和7)、電極的控制信號發(fā)生器(30)、向第二電極施加高頻信號的高頻信號發(fā)生器(31)、以及用于檢測高頻信號可能變化的檢測器(32)。該裝置還包括高頻信號和控制信號的混頻器(Rscb)。在所述方法中，控制信號發(fā)生器(30)提供包括正半周期和負半周期的周期信號，并且高頻信號發(fā)生器(31)在控制信號(30)的同樣多的正半周期和負半周期期間注入基本上等量的高頻信號。
文檔編號H01H13/70GK1754140SQ200380104316
公開日2006年3月29日 申請日期2003年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月28日
發(fā)明者皮埃爾·法加爾 申請人:塔萊斯公司