專利名稱：顯示設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在屏幕上顯示圖像的設(shè)備，更具體地涉及一 種提供觸摸屏功能的設(shè)備。
背景技術(shù)：
在我們的生活中，大型和小型顯示器越來(lái)越普通。所期望的是， 將觸摸屏能力加入到這些顯示器中，因?yàn)樗鼈兲峁┝烁郊拥墓δ?，?型地，與不得不使用外部設(shè)備(比如鍵盤或鼠標(biāo))相比，用戶更喜歡 通過(guò)用他們自己的手觸摸屏幕的直觀方式進(jìn)行交互，
下面的基本系統(tǒng)當(dāng)前用于辨識(shí)人的觸摸通過(guò)利用安裝在屏幕上 的兩個(gè)箔片之間的電阻或電容的局部變化來(lái)感測(cè)壓力的系統(tǒng)，以及利 用表面聲波檢測(cè)的系統(tǒng)。對(duì)于這兩個(gè)系統(tǒng)，主要問(wèn)題在于它們給設(shè)備 帶來(lái)的附加成本，并且因此沒(méi)有出現(xiàn)大規(guī)模的上市能力。
大多數(shù)系統(tǒng)由覆蓋有特定層的普通玻璃板構(gòu)成。銳器所造成的意 外穿剌能容易地破壞該層，此外該層可以阻擋由顯示器發(fā)出的一些光. 而且，所述完全真實(shí)的成本問(wèn)題結(jié)合缺乏在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)實(shí)際地減少 這些成本的路線圖，意味著這些顯示器在商業(yè)上不會(huì)變得令低收入國(guó) 家感興趣。特別是對(duì)于教育環(huán)境來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)問(wèn)題，在教育環(huán)境中 觸摸屏顯示器帶給學(xué)生和教師的益處同樣可能是巨大的.
專利申請(qǐng)US2002/0067348 Al公開(kāi)了 一種針對(duì)本文上面描迷的基 本系統(tǒng)的可替代的觸摸屏系統(tǒng)。該系統(tǒng)使用多個(gè)沿著屏幕的邊緣布置 的紅外("IR")發(fā)射器和接收器，其用于使用軸上和軸下檢測(cè)以高 精度確定IR發(fā)射器和接收器之間的觸摸的位置。該觸摸屏系統(tǒng)結(jié)合軸 上和軸下檢測(cè)利用發(fā)射器和接收器的粗糙和精細(xì)掃描來(lái)增加所識(shí)別的 觸摸位置的精度。
而且，該系統(tǒng)具有以下缺陷由于需要數(shù)量可觀的紅外發(fā)射器和 接收器導(dǎo)致成本增加。
本發(fā)明的目的是提供一種具有觸摸識(shí)別功能的低成本顯示設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的這個(gè)目的以及其他目的通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備、根
據(jù)權(quán)利要求13的裝置、根據(jù)權(quán)利要求18的系統(tǒng)以及根據(jù)權(quán)利要求19 的方法實(shí)現(xiàn)，有利實(shí)施例由從屬權(quán)利要求2-12和14-17定義。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種包括用于在屏幕上顯示圖像的 設(shè)備的系統(tǒng)。該設(shè)備包括用于發(fā)射光成分的發(fā)光構(gòu)件，該光成分作為 屏幕上發(fā)射該光成分的位置的函數(shù)而變化.此外，該系統(tǒng)包括用于與 所述設(shè)備交互的裝置，該裝置包括用于至少檢測(cè)由所述設(shè)備發(fā)射的光 成分的構(gòu)件，根據(jù)所檢測(cè)的光成分，可以確定所述裝置相對(duì)于所述設(shè) 備的屏幕的位置或方位。
根據(jù)本發(fā)明，觸摸功能可以通過(guò)對(duì)顯示設(shè)備和所述裝置提供一些 相對(duì)簡(jiǎn)單的修改來(lái)提供。因此，避免了較大的附加成本。而且，根據(jù) 本發(fā)明，產(chǎn)生了在同一時(shí)間具有多入口的可能性，這意味著如杲兩個(gè) 裝置在兩個(gè)不同的位置靠近屏幕，則可以檢測(cè)到兩個(gè)位置。
根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的主要應(yīng)用是為TV或計(jì)算機(jī)控制提供觸摸屏 功能。然而，它還可以用于更大的顯示器的指示裝置和遠(yuǎn)程控制。在 這里，光可以從遠(yuǎn)處匯集，并且根據(jù)該光的光譜可以確定所述指示裝 置的方位。
優(yōu)選地，所檢測(cè)的光成分是光波長(zhǎng)。然而，也可以使用其他光成 分，比如使其以非可見(jiàn)的頻率閃爍的光的閃爍頻率。
根據(jù)所檢測(cè)的光成分的波長(zhǎng)確定所述裝置相對(duì)于屏幕的位置或方 位可以由該裝置本身來(lái)執(zhí)行?？商娲?，所述裝置將所檢測(cè)的關(guān)于光 成分的波長(zhǎng)的信息發(fā)送給另一設(shè)備，該另一設(shè)備執(zhí)行對(duì)所述裝置相對(duì) 于屏幕的位置或方位的確定。
優(yōu)選地，所迷光成分對(duì)應(yīng)于顯示設(shè)備的顏色通道。優(yōu)選地，顏色 通道的波長(zhǎng)的總變化小，從而使得棵眼不可察覺(jué)該變化。波長(zhǎng)的這種 變化將稍稍降低顯示器的顯色性。然而，當(dāng)顏色范圍足夠小時(shí)，這將 不會(huì)是很強(qiáng)的影響，并且與輕微降低的顯色性相比，觸摸屏能力的附 加功能的分量更重。
根據(jù)笫一可替代方案，借助發(fā)射相互不同波長(zhǎng)的光成分的多個(gè)光 源來(lái)執(zhí)行發(fā)射光成分(該光成分的波長(zhǎng)作為其在屏幕上的位置的函數(shù) 而變化)的功能。該可替代方案非常適合用在顯示設(shè)備中，其中顏色通道由均發(fā)射某種基色光的光源來(lái)實(shí)現(xiàn)，
根據(jù)第二可替代方案，借助用于發(fā)射具有基本相同波長(zhǎng)的光的多
個(gè)光源和具有作為屏幕位置的函數(shù)而變化的屬性的濾光器來(lái)實(shí)現(xiàn)該功
能。該濾光器的透光光譜比所述多個(gè)光源的透光光謙更銳利(sharp). 該可替代方案非常適合用在具有背光的LCD顯示設(shè)備中.
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，所述光成分作為在屏幕上沿著該屏幕 的第一方向的位置的函數(shù)而變化，并且所述發(fā)光構(gòu)件適于發(fā)射另一光 成分，該另一光成分具有作為在屏幕上沿著屏幕的垂直于第一方向的 第二方向的位置的函數(shù)而變化的波長(zhǎng)。通過(guò)使用兩種具有不重疊波長(zhǎng)
的光成分，可以以可靠的方式在兩個(gè)方向上確定所述裝置的位置。
優(yōu)選地，所述光成分中的每一個(gè)對(duì)應(yīng)于顯示設(shè)備的不同顏色通道。 有利地，第一顏色通道對(duì)應(yīng)于基色藍(lán)，而第二顏色通道對(duì)應(yīng)于基
色紅。在基色藍(lán)的最短波長(zhǎng)和基色紅的最長(zhǎng)波長(zhǎng)被改變的情況下，用
戶將幾乎不會(huì)察覺(jué)顯示器的顯色性的任何降低，因?yàn)閹缀跆幱谌祟惖?br> 感知范圍之外的發(fā)射光譜部分用于將觸摸屏功能加入到顯示設(shè)備。
本發(fā)明可以有利地用在彩色顯示器中，其中每個(gè)像素原則上具有
三種基色，基色的強(qiáng)度在顯示期間發(fā)生改變，其示例為L(zhǎng)CD屏、CRT
監(jiān)視器和投影顯示器。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于確定裝置相對(duì)于顯示圖像
的設(shè)備屏幕的位置或方位的方法，該方法包括以下步驟
-由所述設(shè)備發(fā)射光成分，該成分作為在屏幕上發(fā)射該光成分的
位置的函數(shù)而變化，
-由所述裝置至少檢測(cè)由所述設(shè)備發(fā)射的光成分，以及
-至少根據(jù)所檢測(cè)的光成分，來(lái)確定所述裝置相對(duì)于所述設(shè)備屏
幕的位置或方位'
根據(jù)下面描述的實(shí)施例，本發(fā)明的這些方面以及其他方面將變得
清楚，并且參照這些實(shí)施例來(lái)闡明本發(fā)明的這些方面以及其他方面。


對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，通過(guò)參照附圖連同說(shuō)明書，本發(fā)明將
被更好地理解并且其許多目的和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚，其中 圖1示意性示出根據(jù)本發(fā)明的顯示系統(tǒng)的技術(shù)原理。圖2示出根據(jù)本發(fā)明的顯示系統(tǒng)的框困。 圖3示出根據(jù)本發(fā)明的顯示系統(tǒng)實(shí)施例的側(cè)視圖。 圖4示出進(jìn)一步解釋所述實(shí)施例的圖。 在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件.
具體實(shí)施例方式
一般地，彩色顯示器的每個(gè)像素原則上具有三種基色，紅、綠和 藍(lán)，所述基色的強(qiáng)度在顯示期間是變化的。以此方式，可以使像素呈 現(xiàn)任意數(shù)量的不同顏色。可以通過(guò)混合紅、綠和藍(lán)而產(chǎn)生的顏色數(shù)量 取決于可以由該顯示器獲得的不同強(qiáng)度的數(shù)量。這適用于普通的CRT 監(jiān)視器、適用于LCD屏幕、投影顯示器或其他類型的屏幕。
通常，特定顏色的波長(zhǎng)對(duì)于顯示器中該顏色的所有像素來(lái)說(shuō)是相 同的。根據(jù)本發(fā)明，以受控的方式從三種基色中兩種基色的一個(gè)像素 到另一個(gè)像素改變波長(zhǎng)。
現(xiàn)在參照?qǐng)D1，描述了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的原理。該圖示出顯示設(shè) 備的屏幕20上兩種基色的變化。第一基色沿著豎直軸z變化。第二基 色沿著水平軸x變化。在本文的剩余部分，將針對(duì)第一基色是紅色而 第二基色是藍(lán)色的情況來(lái)描述本發(fā)明。當(dāng)然，這僅僅是示范性的并且 可以使用任何其他的基色混合。如圖1所示，從屏幕20的頂部到底部 的每個(gè)紅色像素從淺紅色變化到暗紅色。而且，每個(gè)藍(lán)色像素從在屏 幕20的左部的淺藍(lán)色變化到在屏幕20的右部的暗藍(lán)色。波長(zhǎng)的總變 化必定較小，從而不可被棵眼察覺(jué)。
根據(jù)本發(fā)明，裝置30的位置被相對(duì)于屏幕20來(lái)讀取。該裝置(其 可能是筆)具有小的集成的分光傳感器35。該傳感器35記錄紅色和藍(lán) 色的波長(zhǎng)。在所記錄的光譜中的這兩種紅色和藍(lán)色的峰值將取決于筆 的位置。隨后，該筆可以讀取其位置并通過(guò)無(wú)線連接將該結(jié)果發(fā)送到 感興趣的裝置，比如計(jì)算機(jī)、TV等等。
除了筆的位置之外，還需要測(cè)量筆是否已經(jīng)接觸了屏幕20。該信 息可以輕易地通過(guò)將簡(jiǎn)單的觸覺(jué)傳感器(未示出)合并到筆中來(lái)獲得， 該傳感器生成附加的信息位屏幕被接觸還是未被接觸。在這種觸覺(jué) 傳感器不適合的情況下，所述筆還可以將所記錄的從屏幕20檢測(cè)的光 強(qiáng)關(guān)聯(lián)到該筆距屏幕20的距離。以此方式，可以對(duì)接觸與否進(jìn)行合理的估計(jì)。
圖2示出根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的框圖.顯示設(shè)備10包括屏幕20(早 期稱謂)，其尤其包括在顯示期間改變每個(gè)像素的三種基色(紅、綠 和藍(lán))的強(qiáng)度的功能，該顯示設(shè)備10還包括光發(fā)射器功能40，其適于
沿著屏幕的水平軸改變藍(lán)光的波長(zhǎng)并且沿著豎直軸改變紅光的波長(zhǎng)。 而且，該系統(tǒng)包括用于根據(jù)由分光傳感器35檢測(cè)的光譜確定裝置30 相對(duì)于屏幕的位置的處理器50。該處理器可以是裝置30的一部分或另 一個(gè)裝置(其可以是顯示設(shè)備10本身)的一部分，所述另一裝置例如 計(jì)算機(jī)或TV。在后一種情況下，裝置30將關(guān)于位置確定所需的被檢測(cè)
光譜的信息無(wú)線地發(fā)送到所述設(shè)備，
上述原理可以用在顯示設(shè)備10中，其中光發(fā)射功能40借助均發(fā) 射某種基色的光源實(shí)現(xiàn)顏色通道。通過(guò)改變?cè)谪Q直方向上紅色LED發(fā) 射的光的波長(zhǎng)以及改變?cè)谒椒较蛏纤{(lán)色LED發(fā)射的光的波長(zhǎng)，可以 獲得如圖1所示的光圖案。在水平方向上紅色LED的波長(zhǎng)和在豎直方 向上藍(lán)色LED的波長(zhǎng)未被改變。綠色LED的波長(zhǎng)一點(diǎn)也沒(méi)有被改變。
可替代地，上述原理可以用在如圖3所示的具有LED背光源60的 LCD顯示器的情況中。在這里，原則上，所有LED發(fā)射相同波長(zhǎng)的光。 在現(xiàn)有技術(shù)狀態(tài)的LCD面板20與LED背光源60之間，放置了濾光器 70，該濾光器的過(guò)濾屬性取決于其位置。因此，在這種情況下，光發(fā) 射功能40由LED背光源60和濾光器70—起來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，具有背光 的LCD顯示器的普通結(jié)構(gòu)被使用，其上的僅有的附加物是濾光器70。 圖3示出該結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖，其中影響紅光成分的濾光器的屬性沿z軸 變化。濾光器70針對(duì)沿著水平軸x的藍(lán)光成分具有相似的屬性，該組 合可以提供顯示器所需的波長(zhǎng)依賴，如在該詳細(xì)描述中前面所討論的。 圖4描繪了作為波長(zhǎng)k的函數(shù)的光強(qiáng)S。每個(gè)LED的透光光譜L十分寬。 濾光器70的透光光譜F比LED之一的更銳利。它包括兩個(gè)峰值， 一個(gè) 用于藍(lán)色成分， 一個(gè)用于紅色成分。它的針對(duì)藍(lán)色成分的最大位置Xb 取決于濾光器沿著水平軸z的位置。它的針對(duì)紅色成分的最大位置kr 取決于濾光器沿著豎直軸z的位置。該實(shí)施例中所使用的濾光器是連 續(xù)的。
還可以使用不連續(xù)的濾光器，其中包括濾光器屬性的部分位于相 應(yīng)的LED的前面。為了最小化其對(duì)用戶感知的影響，優(yōu)選地濾光器應(yīng)當(dāng)主要影響藍(lán) 色像素的最短波長(zhǎng)，以及紅色像素的最長(zhǎng)波長(zhǎng).以此方式，發(fā)射光譜
器。甚至可以使用在紅色通道的紅外部分中的波長(zhǎng)-
所述系統(tǒng)不僅可以用于提供觸摸屏功能，還可以用于更大顯示器 的指示裝置和遠(yuǎn)程控制。在這里，可以從遠(yuǎn)處匯集光，并且根據(jù)其光 譜，可以確定指示裝置的方位。通過(guò)改變指示裝置的方位，可以控制
設(shè)備，比如計(jì)算機(jī)或TV,
而且，波長(zhǎng)之外的其他光成分可以根據(jù)屏幕的位置改變，比如使 其以不可見(jiàn)頻率閃爍的光的閃爍頻率。
如本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，可以在較寬的應(yīng)用范圍上修改和改 變本申請(qǐng)中所描述的創(chuàng)新思想。
因此，獲得專利的主題的范圍不應(yīng)當(dāng)被限于所討論的任何特定的 示范性教導(dǎo)，而是由所附的權(quán)利要求來(lái)限定。
權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記不應(yīng)當(dāng)被解釋為限制其范圍。
權(quán)利要求
1.用于在屏幕(20)上顯示圖像的設(shè)備(10)，包括用于發(fā)射光成分的發(fā)光構(gòu)件(40)，該光成分作為屏幕(20)上發(fā)射該光成分的位置的函數(shù)而變化。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備(10)，其中所述光成分是波長(zhǎng)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的設(shè)備(10)，其中所述光成分對(duì)應(yīng)于顏色通道。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2的設(shè)備(10)，其中所述發(fā)光構(gòu)件(40)包括 多個(gè)光源，用于發(fā)射具有相互不同波長(zhǎng)的光成分。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2的設(shè)備(10)，其中所述發(fā)光構(gòu)件(40)包括用于發(fā)射具有基本相同波長(zhǎng)的光的多個(gè)光源、以及具有作為屏幕位置 的函數(shù)而變化的屬性的濾光器(70)，從而使得光成分的波長(zhǎng)作為在 屏幕上發(fā)射光成分的位置的函數(shù)而變化。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5的設(shè)備(10)，其中濾光器(70)的透光光詳 比所述多個(gè)光源的透光光譜更銳利，
7. 根據(jù)權(quán)利要求5的設(shè)備(10),其中所述光源是背光。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2的設(shè)備(10)，其中所述光成分作為屏幕(20) 上沿著屏幕的第一方向(x)的位置的函數(shù)而變化，并且其中所述發(fā)光 構(gòu)件(40)適于發(fā)射另一光成分，該另一光成分具有作為屏幕(20) 上沿著屏幕的垂直于第一方向(x)的第二方向(z)的位置的函數(shù)而 變化的波長(zhǎng)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8的設(shè)備(10)，其中所述光成分對(duì)應(yīng)于第一顏 色通道，所述另一光成分對(duì)應(yīng)于第二顏色通道。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9的設(shè)備(10)，其中所述光成分包括基色藍(lán)的 最短波長(zhǎng)，所述另一光成分包括基色紅的最長(zhǎng)波長(zhǎng)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求l的設(shè)備(10)，其中所述光成分是閃爍頻率.
12. 根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備(10)，包括用于至少根據(jù)在裝置(30) 處所檢測(cè)的光成分確定所述裝置(30)相對(duì)于屏幕UO)的位置或方 位的構(gòu)件(50)。
13. 用于與根據(jù)權(quán)利要求1-12的設(shè)備(10)交互的裝置(30)， 包括用于至少檢測(cè)由設(shè)備(10)發(fā)射的光成分的構(gòu)件(35)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13的裝置(30)，其中光成分是波長(zhǎng)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13的裝置(30)，其中所述光成分是閃爍頻率。
16. 根據(jù)權(quán)利要求13的裝置(30)，包括用于至少根據(jù)所檢測(cè)的 光成分來(lái)確定裝置(30)相對(duì)于設(shè)備(10)的屏幕(20)的位置或方 位的構(gòu)件(50).
17. 根據(jù)權(quán)利要求13的裝置(30)，包括用于感測(cè)裝置(30)對(duì) 屏幕(20)的接觸的觸覺(jué)感測(cè)構(gòu)件。
18. 包括根據(jù)權(quán)利要求1-12中任一權(quán)利要求的設(shè)備(10)和根據(jù) 權(quán)利要求14-17中任一權(quán)利要求的裝置(30)的系統(tǒng)。
19. 用于確定裝置(30)相對(duì)于用于顯示圖像的設(shè)備(10)的屏幕 (20)的位置或方位的方法，包括以下步驟-由設(shè)備(10)發(fā)射光成分，其作為在屏幕(20)上發(fā)射該光成分的位置的函數(shù)而變化，-由裝置(30)至少檢測(cè)由設(shè)備(10)發(fā)射的光成分，以及-至少根據(jù)所檢測(cè)的光成分確定裝置(30)相對(duì)于所述設(shè)備的屏幕(20)的位置或方位。
全文摘要
觸摸屏能力被加入到彩色顯示器(10)，例如具有背光的LCD顯示器。此外，波長(zhǎng)在沿著水平(x)和豎直(z)方向的兩個(gè)顏色通道中變化。合并了針對(duì)兩個(gè)相關(guān)顏色的分光能力的筆(30)通過(guò)測(cè)量?jī)蓚€(gè)通道的波長(zhǎng)來(lái)確定其位置。
文檔編號(hào)G06F3/0354GK101689077SQ200880023195
公開(kāi)日2010年3月31日 申請(qǐng)日期2008年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月2日
發(fā)明者B·H·W·亨德里克斯, C·普雷蘇拉, G·J·德斯圖拉, J·F·休弗, N·米哈洛維克 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司