CN102483657A

CN102483657A - 柔性多点触摸感测电致发光显示器

Info

Publication number: CN102483657A
Application number: CN2010800375356A
Authority: CN
Inventors: M·E·米勒; 约翰·W·哈默
Original assignee: Global OLED Technology LLC
Current assignee: Global OLED Technology LLC
Priority date: 2009-08-26
Filing date: 2010-08-06
Publication date: 2012-05-30
Also published as: US20110050586A1; US8072437B2; KR101239255B1; JP2013503388A; WO2011028361A1; TWI380200B; KR20120058540A; TW201142666A; EP2470980A1; JP5150788B2; EP2470980B1

Abstract

一种显示设备，其包括触敏EL显示器，该触敏EL显示器具有：柔性基板；布置在该柔性基板上的一条或更多条电力走线和一个或更多个EL元件；以及多个分布开的小芯片，该多个分布式小芯片被布置成使得该EL显示器上的多个触敏区域中的每一个与至少两个小芯片相关联，该多个分布式小芯片用于对该柔性基板或该小芯片基板的弯曲相关联的应力或应变进行感测，以提供与该触敏区域相对应的相应位移信号；各小芯片连接至该电力走线中的一条或更多条以及该EL元件中的一个或更多个，以响应于控制信号对从该电力走线到该EL元件的电力进行调制；以及控制器，用于响应于输入图像信号向这些芯片提供控制信号，从这些小芯片接收位移信号，并生成触摸信号。

Description

柔性多点触摸感测电致发光显示器

相关申请的交叉引用

参见2008年8月14日提交的名称为“OLED DEVICE WITH EMBEDDED CHIPDRIVING”的共同转让给Dustin L.Winters等人的待审美国专利申请第12/191,478号，以引证方式将其内容合并于此。

技术领域

本发明提供了一种柔性EL显示器，该柔性EL显示器具有对所施加的力做出反应的集成的力激活多点触摸触摸屏。

背景技术

传统的触摸屏显示器是通过将通常形成在包含薄膜晶体管阵列的第一基板上的显示器与形成在第二基板上或与第二基板相接触的触摸屏组合在一起而形成的。通常，该第二基板位于显示器基板与用户之间。

该构造会出现应当克服的一些问题。首先，由于该显示器与触摸屏是由单独的材料制成并组装在一起，因此集成了触摸屏的显示器可能相对较为昂贵。为了降低成本，触摸屏经常使用低成本的电子器件形成，这降低了触摸屏的灵敏度、响应时间或选择性。最常用的解决方法之一是使用无源矩阵寻址法，在该方法中，在任意一个时间对触摸屏内的多行传感器进行寻址，或者使用仅从没有精确的二维隔离的行电极和列电极读取信号的方法。例如，Wong等人提出的名称为“Digitizer for flexible display”的美国专利公开第2008/0158171号讨论了一种使用无源寻址的柔性显示器层，如该公开的图6中所示。使用有源寻址技术更为有利，因为该技术能够提供更好的用户响应和灵敏度，但其可能会非常昂贵，该有源寻址技术例如使用薄膜晶体管(TFT)和电容阵列以使得能够根据需要累积和读出信号。

另一个问题是触摸屏通常不是完全透明的，经常包括反射金属线或其他非透明元件以使得能够捕捉电信号并将其传送到位于触摸屏外部的处理器。由于触摸屏通常置于显示器顶部上方且不透明，因此通常会降低对比度，从而降低所感知到的在下方显示器上呈现的图像的质量。此外，触摸屏通常不与显示器光学接触，因此从显示器发出的光会在两个基板之间反射，从而进一步降低显示器的有效对比度。作为一个例子，Cheng提出的名称为“Flexible multi-touch screen”的美国专利公开第2008/0180399号讨论了一种柔性显示器，其具有位于该柔性显示器前方的透明板。然而，在详细讨论该“透明板”时，该实施方式指出，优选地使传感器之间的间隙较小以增大感测区域，并减小空间与透明传感器之间的光学差别。因此，即使在该所谓“透明”触摸屏中，Cheng也承认传感器的光学特性也与覆层(overlay)中其他区域的光学特性不同，因此而不是完全透明的。

另外一个问题是，由于触摸屏并不总是能够对二维位置的数据进行离散采样，因此当用户在多于一个位置触摸显示器时经常难以确定该显示器在何处被触摸。例如，Roberts提出的名称为“Force sensors and touch panels using the same”的美国专利第7,196,694号和Laitinen等人的名称为“Cost efficient element for combined piezo sensorand actuator in robust and small touch screen realization and method for operation thereof”的美国专利公开第2007/0103449号讨论了触敏显示器，其中用于测量应力或应变的压电致动器布置在基板的各个角或边处。然而，由于仅有四个传感器并且仅在传感器所在位置设置了相对刚性的表面，因此实际上不能将两个手指在两个不同的地方施加的力与使用该类型触摸板由单个手指在两个不同地方之间的中间位置施加的力区分开。

这些触摸板的一个附加的问题是，由于触摸传感器具有有限厚度并且布置在图像平面前方，因此会引起视差(parallax)。因此，用户感知到的触摸位置会受到他或她的头部相对于显示器中心的位置的影响。这使得使用该显示器更为复杂。

还已知可以使用除了触摸以外的其他用户输入或交互方式来改善用户与显示器之间的交互。在一个例子中，已知可以加入弯曲传感器(例如对基板内的应变进行测量的传感器)来确定柔性显示器的弯曲程度，以使得能够随该显示器弯曲对该显示器进行更新。例如，Narayanaswami等人提出的名称为“Flexible displays as an inputdevice”的美国专利公开第“2006/0238494”号讨论了将弯曲传感器加入到柔性基板中以使得该显示器能够确定用户对该显示器进行弯曲的程度。该公开教导了可以将弯曲传感器的输出与其他传感器值(例如从触摸传感器得到的传感器值)合并以提供丰富的用户交互。这样的交互范例是有趣的，但并不能对触摸屏提供的对象进行直接操控。

需要一种具有不与所创建的图像重叠的触摸屏的柔性显示器以避免所感知的图像质量劣化，这种柔性显示器是有利的，不会表现出视差，具有改善的灵敏度，并支持多点触摸接口。还存在对提供触摸位置以外的信息(例如用户按压显示器的力或速率)的柔性显示器的持续的需要。

发明内容

根据本发明，提供了一种显示设备，其包括：

a)触敏EL显示器，该触敏EL显示器具有：

i)柔性基板；

ii)布置在所述柔性基板上的一条或更多条电力走线(power buss)；

iii)布置在所述柔性基板上、响应于电信号而发光的一个或更多个EL元件；以及

iv)第一多个分布开的小芯片，各个小芯片具有独立的小芯片基板，所述第一多个分布开的小芯片被布置成使得所述电致发光显示器上多个触敏区域中的每一个触敏区域与至少两个小芯片相关联，所述第一多个分布开的小芯片用于对与所述柔性基板或所述小芯片基板的弯曲相关联的应力或应变进行感测，以提供与相应触敏区域相对应的相应位移信号，其中，各小芯片连接至所述电力走线中的一条或更多条以及所述电致发光元件中的一个或更多个，以响应于相应控制信号对来自所述电力走线的电力进行调制，由此向所述一个或更多个电致发光元件提供电信号；以及

b)控制器，其响应于输入图像信号向所述小芯片提供控制信号，从这些小芯片接收位移信号，并生成表示所述触敏EL显示器的被触摸的相应触敏区域的触摸信号。

本发明提供了与电致发光显示设备集成在单个柔性显示基板上的力激活多点触摸传感器。该组合提供了特别薄和柔性的显示设备，在图像质量不下降或者在成像与触摸面之间没有视差的情况下支持直接用户输入。提供触摸显示器的应力或应变仪集成在主要用于驱动显示器的小芯片中或者与该小芯片集成在一起。因此，与没有这些传感器的显示器相比，集成这些应力或应变仪增加的成本很小。在一些设置中，小芯片具有相对高的密度，因此，触摸屏能够以高精度检测多点触摸，并将由于手指或触笔的触摸而出现的局部的力引起的应力或应变与由于显示器的弯曲引起的应力或应变区分开。最后，本发明提供了响应于显示设备内的EL设备产生的热量对来自应力或应变仪的信号进行校正的补偿机制，以改善触摸信号。

附图说明

图1是根据本发明的一种实施方式的显示设备的示意图；

图2是根据本发明的一种实施方式的触敏EL显示器的剖视图和小芯片(chiplet)的局部剖视图；

图3是根据本发明的一种实施方式的触敏EL显示器的一部分的示意图；

图4是本发明的一种实施方式中使用的小芯片的示意图；

图5a是本发明的一种实施方式中使用的控制器的一部分的示意图；

图5b是本发明的一种实施方式中使用的控制器的一部分的示意图；

图6是根据本发明的一种实施方式的触敏EL显示器的一部分的示意图；以及

图7是示出了应用本发明的显示设备的方法的流程图。

具体实施方式

本发明提供了柔性基板上的EL显示器，该柔性基板集成了应变或应力传感器阵列和用于在该显示器上显示图像并接收位移信号以提供触摸信号的控制器。

本发明提供了如图1所示的显示设备2。该显示设备2能够产生触摸信号8，该触摸信号8表示触敏EL显示器4的被触摸过的相应触敏区域。该柔性显示设备2包括触敏EL显示器4和控制器6，其中，触摸传感器嵌入该EL显示器4中使得不需要触摸覆层、相应电子器件或附加的系统部件。在一些实施方式中，该显示器设置有用于对显示器4的变形进行限制的柔性支持表面。

在本发明中，柔性显示设备2包括触敏电致发光(EL)显示器4和控制器6。触敏EL显示器4从柔性基板10形成。一条或更多条电力走线12形成并布置在柔性基板10上。此外，一个或更多个EL元件14布置在柔性基板10上，以响应于电信号而发光。最后，第一多个分布式小芯片16a、16b位于柔性基板10上。各个小芯片16a、16b具有单独的小芯片基板29(如图2所示)并被布置成，使得EL显示器4上的多个触敏区域26中的各触敏区域与至少两个小芯片16a、16b相关联，并对与柔性基板10或小芯片基板29的弯曲相关联的应力或应变进行感测，以提供与相应触敏区域26相对应的各位移信号18。由于小芯片附接至柔性基板，因此传递给触敏EL显示器4的应力或应变将在柔性基板10与小芯片基板29之间传送，使得形成在柔性基板或小芯片基板任意一个上的应力或应变测量仪(gauge)将通常提供相关的值。在该触敏EL显示器4中，各个小芯片16a、16b连接至一条或更多条电力走线12和一个或更多个EL元件14，从而响应于相应的控制信号对来自电力走线的电力进行调制，以向该一个或更多个EL元件14提供电信号。例如，连接器20形成了小芯片16a与EL元件14之间的电连接。

显示设备2的控制器6响应于输入图像信号24向小芯片16a、16b提供控制信号22，并从小芯片16a、16b接收位移信号18。控制器使用这些位移信号18产生表示触敏EL显示器4的被触摸过的相应触敏区域26的触摸信号8。

在本发明所提供的设置中，用于提供触摸感测信号的小芯片16a、16b形成在触敏EL显示器4的柔性基板10上，因此，不会覆盖触敏EL显示器上呈现的图像。因此，本发明的显示设备2的图像质量不会由于存在触敏传感器而劣化，并且由于这些传感器形成在EL元件14内的数百埃的发光面中，因而通常不会表现出明显的视差。由于应力或应变测量仪被构造在用于对触敏EL显示器4的EL元件14进行驱动的小芯片16a、16b内或构造成与该小芯片16a、16b相接触，因此使得增加该技术的附加成本最小化，从而使得能够有效地控制各显示器的多个(经常数百或数千)传感器。因此，可以采用来自多个小芯片16a、16b的信号来确定触摸位置(即，触敏区域26)，提供改善的灵敏度，并能够对多个同时触摸进行解码。能够被快速寻址的该高密度传感器阵列能够将柔性基板10的典型弯曲与离散触摸相分开，使得能够通过将应力或应变测量仪嵌入柔性基板10中而利用应力或应变测量仪来提供触摸接口。通过使用可选的柔性支持表面进一步改善了这一功能，该柔性支持表面用于对柔性基板10的变形进行限制，使得触敏EL显示器4的弯曲将导致作为距离的函数的应力或应变的缓慢变化，而触摸将导致柔性基板10内的应力或应变的更局部(localized)的变化。在一些配置中，该应力或应变传感器将提供作为应力或应变的变化的函数的连续信号，提供了触摸位置以外的信息，包括用户对触敏EL显示器4进行按压的力或速率。

通常由涂覆在一对电极之间的电致发光层来形成从本发明的触敏EL显示器4发出的光。如现有技术中描述的，这些器件包括采用纯有机小分子或聚合材料的电致发光层，通常包括有机空穴输送层、有机发光层和有机电子输送层，现有技术包括1988年9月6日授予Tang等人的美国专利4,769,292和1991年10月29日授予VanSlyke等人的美国专利5,061,569。另选的电致发光层包括有机和无机材料(通常包括与无机发光层相结合的有机空穴输送层和电子输送层)，无机发光层例如2005年3月1日授予Bawendi等人的美国专利6,861,155号中描述的发光层。在其他另选配置中，电致发光层由完全无机的材料形成，例如2005年9月14日提交的名称为“QuantumDot Light Emitting Layer”的共同待审美国专利公开2007/0057263中描述的器件。本发明的触敏EL显示器4能够发出透过柔性基板10或者透过与柔性基板相对的一侧的光。

为了提供柔性，触敏EL显示器4将形成在柔性基板10上。该柔性基板10通常由金属或聚合材料薄片形成。薄金属基板包括由不锈钢形成的基板，其涂覆有聚合层以使形成有器件的不锈钢表面光滑或绝缘。另选地，柔性基板10形成在柔性塑料片上，该柔性塑料片通常涂覆有用于防止湿气侵入柔性基板10的材料。在本发明中有利的是，柔性基板10通常能够被100克或更小的力变形，并且能够沿至少一个维度挠曲(flex)从而围绕直径为2英寸的圆柱的表面卷曲(wrap)。

小芯片16a、16b是独立地制成的集成电路，安装并嵌入到触敏柔性EL显示器4中。与常规的微芯片(或芯片)非常类似，小芯片16a、16b是利用小芯片基板(如图2所示)制成，并包括集成的晶体管以及绝缘层和导电层，这些绝缘体层和导体层在半导体制造厂(或fab)中淀积并利用光刻方法进行构图。小芯片16a、16b中的这些晶体管被布置成晶体管驱动电路以对触敏EL显示器4的EL元件14的电流进行调制。小芯片16a、16比传统的微芯片更小，并且与传统的微芯片不同的是，不是利用引线接合或倒装接合来制成到小芯片16a、16b的电连接。而是，在将各个小芯片16a、16b安装到柔性基板10上后，对导电层和绝缘层进行淀积和光刻构图，以形成所需的附接部(attachment)。

因此，这些连接通常较小，例如使用大小为2至15微米的过孔(via)。

由于小芯片16a、16b是在传统的硅片制造厂中制成，因此这些小芯片16a、16b中的半导体特别稳定、鲁棒，并具有非常好的电子迁移率。因此，用于对从电力走线12到EL元件14的电流进行调制的晶体管通常非常小。此外，在一些配置中，在小芯片中形成有基准晶体管，其通过非常一致量的电流。然而，由于半导体的迁移率随着温度有一些变化，因此流过这些基准晶体管的电流通常与温度直接相关，因此这些基准晶体管用于提供对柔性EL显示器4的局部区域中的各个小芯片16a、16b的温度的测量。在一些实施方式中，这些小芯片内还形成有CMOS传感器，用于对这些小芯片的每一个小芯片处的光的变化进行检测，从而在各个小芯片16a、16b中提供了光学传感器。此外，在一些配置中，在这些小芯片内构造有用于测量应力或应变的仪器。例如，在一些配置中，在小芯片内制造有压电传感器。因此，来自这些压电传感器的电流流动通常与小芯片上的应力或应变相关。

本发明通常采用对柔性基板10内的应力或应变进行测量的触摸传感器。这些触摸传感器通常包括在这些小芯片内构造的压电传感器，并对小芯片的晶格上施加的力做出反应，以产生与在小芯片上施加的力相关的可测量的电流，或者这些触摸传感器包括应力仪52a、52b，该应力仪52a、52b由显示结构内的薄导体(通常为金属)的图案形成并连接至这些小芯片中的一个。向该类型的应变仪提供电信号，流过该应变仪的电流表示柔性基板42被施加的应变量。在本公开中还提供了更详细的实施方式。本发明要求使用多个小芯片来提供位移信号，因此仅要求显示器具有多个触摸传感器。然而，在本实施方式中有利的是提供相对高密度的触摸传感器。本发明的触敏EL显示器4通常每5cm²显示面积包括至少一个触摸传感器，各个触敏EL显示器4通常包括至少20个触摸传感器。在更有利的实施方式中，本发明的触敏EL显示器4通常包括多于100个触摸传感器。

然而，应当注意的是，无论是压电器件还是传统的应变仪都提供了取决于其紧邻的环境的温度的信号。虽然在理想情况下本发明的EL元件14应当将电转换为光，但该转换的效率经常比所期望的要小，因此提供给EL元件14的电力的相当一部分将通常转换为热。此外，显示器内的电力走线12和其他电子部件的电阻通常会产生热量形式的不期望的能量损失。因此，柔性基板10和压电器件或者应变仪的温度受到提供给这些传感器附近的EL元件14的电流的直接影响，因为该电流的一部分被转换为热。该热量直接影响到测得的通过触摸传感器的电流，而该电流在理想情况下应当仅与应力或应变相关。因此，在本发明的一些实施方式中，有必要响应于测得的或预测的温度对应力或应变仪的读数或电流进行校正。

在本发明中，采用术语“触敏区域”。该术语涉及要对其触摸位置进行确定的触敏柔性EL显示器4的任意区域。在本发明的显示设备2的一些配置中，密集地设置了各应力或应变仪，因此利用手指大小的物体触摸柔性EL显示器4(使得柔性基板10发生挠曲(deflect))将使得各自位于柔性基板10上唯一位置处的多个传感器提供可测量的应力或应变信号。因此，多个传感器向控制器6提供表示柔性基板或者一个或更多个小芯片基板的应力或应变的位移信号18。控制器6通常使用这些多个位移信号18并且在一些配置中还使用它们的力分量来确定触摸位置。根据本发明的一些实施方式，在任意触敏区域内，该触摸位置都将具有高精度。应当注意的是，图1示出了触敏区域26作为两个小芯片16a、16b之间的区域，但通过使用例如插值或三角测量之类的数学技术，本发明的控制器6所区分的最小触敏区域通常比该区域要小得多，这使得能够在任意两个小芯片16a、16b或触摸传感器之间区别出多个触敏区域26。

一些实施方式将包括可选的支持表面。该可选支持表面的有利之处是对柔性基板10的与触敏EL显示器4的触摸无关的弯曲加以限制。在优选实施方式中，该可选支持表面通常使得当柔性基板10由于被触摸而受力时允许其有局部挠曲，但提供了对引起该挠曲的力的反作用力。在图2中示出了一个具体实施方式。如该图所示，触敏EL显示器30包含多个小芯片28，这些小芯片28中的每一个形成在小芯片基板29上。触敏EL显示器安装在可选的可压缩支持表面32上，光能够沿着与该可选的可压缩支持表面32相反的方向从触敏EL显示器4发出。该可选的可压缩支持表面32例如由高密度泡沫形成。理想情况下，该可选的可压缩支持表面32比触敏EL显示器6要厚。在优选实施方式中，该可选的可压缩支持表面32的厚度通常介于1mm与10mm之间，使得用户能够感受到该表面的挠曲。该可选的可压缩支持表面32的厚度通常大于2mm，并且优选的是其厚度足以允许至少5mm的挠曲。在一些实施方式中，该可选的可压缩支持表面32将附接至另外的可选的附加支撑板34。理想情况下，该可选的附加支撑板34由不象触敏EL显示器30那样容易受局部挠曲影响的可弯曲和可卷曲材料形成。在这方面，当该触敏EL显示器6安装在该可选的可压缩支持表面32和该可选的附加支撑板34上时，可以将整个装置卷起来以便于不占空间地进行存储，或者将整个装置放在不平坦的表面(例如大腿)上以使得能够在对响应于触摸以外的力的触敏EL显示器4的弯曲加以限制的同时进行交互。在这方面，使得该附加支撑板34发生可感觉到的局部挠曲所需的力通常比使得触敏EL显示器或该可选的可压缩支持表面32发生相同的局部挠曲所需的力在幅度上至少大一个数量级。在这方面，触敏EL显示器4可以包括某种刚度支持，例如与柔性基板10相邻的桌面或附加支撑板34。

在图3中示出了在本发明的显示设备2中使用的触敏EL显示器4的一部分40。如图3所示，触敏EL显示器4包括多个分布开的小芯片44a、44b。这些小芯片44a、44b分布并附接在柔性基板42的表面。在一个例子中，这些小芯片44a、44b通过粘结剂附接至柔性基板42并通过在小芯片44a、44b的顶部提供厚的平滑层而密封至柔性基板42。然后形成穿过该平滑层的过孔以使得能够与这些小芯片电接触。在该平滑层上形成金属层，使得该金属层通过该过孔与小芯片44a、44b电接触，并且对该金属层进行构图以形成有用的特征，这些有用的特征包括电力走线46、EL元件48的电连接器54以及用于提供数据信号的信号线50。在一些实施方式中，对该同一金属层进行构图以提供连接至这些小芯片的应变仪52a、52b。在这方面，该显示器包括单个金属层以及应变仪，且电力走线均由该单个金属层形成。在一些结构中，该金属层用于形成EL元件48的电极。另选的是，将诸如银薄层、ITO或其他适当材料之类的透明导体淀积在该金属层上并进行构图以形成EL元件48的第一电极。然后淀积EL层，接着淀积第二电极以形成EL元件48。随后，可以通过将柔性盖片附接至柔性基板对整个器件进行封装以形成柔性触敏EL显示器4。在该实施方式中，触敏EL显示器4的部分40包括多个分布式小芯片44a、44b，以对来自电力走线46的电力进行调制以向一个或更多个EL元件48提供电信号。该电信号是通过电连接器54提供。触敏EL显示器4的部分40进一步包括形成在柔性基板42上的多个应变仪52a、52b，其中，这些应变仪52a、52b中的一个或更多个分别连接至各小芯片44a、44b，用于对柔性基板的由于挠曲而导致的应变进行测量。

图4例示了一种实施方式内的小芯片44a、44b的部件。如图所示，图4中的小芯片60提供了触点62，该触点62用于将图3的电连接器54连接至内嵌于小芯片60中、对从图3的电力走线46到图3的电连接器54的电力进行调制的电路。这些电路对图3中的连接至图4的信号线触点66a、66b的信号线50提供的信号进行响应，以对连接至小芯片的电力走线触点64的图3中的电力走线46的电力进行调制。在图4中还示出了用于将图3的应力仪52a的两端连接至小芯片60的应变仪触点68a、68b。这些触点使得应变仪电路70能够通过该应变仪提供已知电压，对流过应变仪的电流进行测量，并向图1的控制器6提供表示该电流或者表示该电流所隐含的应变的信号。如该实施方式中所示，该信号与通过同一信号线50提供的控制信号22在时间上复用，因此能够通过这些共用的信号线50传送至控制器作为位移信号18。

图4的小芯片60还包含用于对小芯片内的应力进行测量的压电元件72。该压电元件还可以包含如下电路，该电路用于提供电流并对该电流进行测量以产生位移信号并通过图3的信号线50将该位移信号提供给图1的控制器6。因此，如图所示，一个或更多个小芯片包括用于对小芯片基板的应力进行测量的压电元件72。并不要求柔性基板42上的各个小芯片60均包含压电元件72，然而，在该柔性基板42上通常设置有多个小芯片60，各个小芯片60包括压电元件72，所述压电元件72用于对小芯片基板29的应力进行测量以产生相应的位移信号102(如图5B所示)。

虽然图3和图4中例示的具体实施方式包括附接至小芯片的传统应变仪和位于小芯片内用于对应力进行测量的压电传感器二者，但并不要求同时具有这两种传感器来确定在触敏EL显示器上施加的力。然而，在该具体实施方式中，应当注意的是，传统应变仪52a、52b的长轴沿着图3中的箭头58a所示的方向，而包含压电传感器72的小芯片44a的长轴沿着与箭头58b所示的垂直方向。因为这些传感器对柔性基板或小芯片基板的沿着与这些结构的长轴垂直的轴的挠曲比柔性基板或小芯片基板沿着其他方向的挠曲更敏感，该具体设置在响应于所施加的力对沿着这两个方向的应力或应变进行分离方面特别有用。

图4的小芯片60中还示出了温度传感器74。该温度传感器通常包括TFT，在一些实施方式中对流过该TFT的电流进行测量。该电流通常随着温度上升而增大，并随着温度降低而减小。该传感器通过图3的信号线50向图1的控制器4提供温度信号，或者在通过图3的信号线50将压电传感器72或图3中传统的应变仪52a、52b提供的信号值提供给图1的控制器4之前，使用该电流对这些信号值进行调节。应当注意的是，各小芯片44a对应于图3中所示的柔性基板42上的区域78。因此，温度传感器74提供的温度信号通常提供了小芯片44a的温度，且近似于在小芯片44a附近的区域78内的柔性基板42的温度。在这方面，柔性基板42被划分为一个或更多个区域78，各个区域包括所述多个小芯片44a中的一个或更多个，并且各个区域78中的至少一个小芯片44a包括温度传感器74，温度传感器74用于确定柔性基板或小芯片基板的温度并提供温度信号，以提供针对温度变化进行了校正后的触摸信号8。在一些设置中，该温度信号提供给控制器6，控制器6利用该温度信号提供针对温度变化进行了校正的触摸信号8，随后将对此进行讨论。另选地，小芯片44a可以调节压电元件72或传统应变仪70的信号以对位移信号18进行调节，从而提供针对随着向EL元件14供电发生的温度变化进行了校正的触摸信号8。在一种设置中，该校正可以这样实现：从温度传感器74提供的电流中减去阈值电流，取该结果的逆(invert)，然后从压电元件72或传统应变仪52a、52b提供的电流中减去该结果或减去该结果的相关值(correlate)。在这方面，各个区域78中的该至少一个小芯片60确定与所确定的小芯片44a的温度相对应的温度信号，并且在将位移信号18提供给控制器6之前，对该位移信号进行调节。在一些实施方式中，该位移信号18嵌入在信号线50上提供的、与触敏区域78相对应的信号中，该控制器6提供针对温度变化进行了校正的触摸信号。

虽然温度传感器74被设置在小芯片60内直接测量温度的相关值，以使得显示器能够调节与相应触敏区域相对应的位移信号18，从而能够针对温度变化对触摸信号进行校正，但不是必须将这种传感器设置成直接测量这种相关值以针对温度变化对触摸信号进行校正。在另一些实施方式中，通过确定向触敏EL显示器40的区域提供的电流的估计值并应用该估计值来间接估计触敏EL显示器内这些区域的温度或温度变化来估计该温度。

图5a提供了控制器的一部分，其对图3中所示的柔性基板42的多个区域78内的温度进行估计。在一种实施方式中，控制器80包括用于接收输入图像信号82并将该信号提供给线性强度转换单元(convert to linear intensity unit)86的单元84。该线性强度转换单元将输入图像信号82中的这些值转换为通常与电流相关的线性强度值。这些值被提供给线性强度处理单元88。在一些实施方式中，该线性强度处理单元88对具有与柔性基板内的多个区域相对应的隐含坐标的这些线性强度值进行求和，使得针对多个区域78中的每一个区域而提供不同的和。具体而言，该输入图像信号通常包括以时间序列方式提供的一系列值用来在输入图像信号82内表示各个EL元件的期望亮度和各EL元件在显示设备上的坐标，该输入图像信号82中的各坐标的值由各信号相对于基准信号(例如行回描信号)的定时暗示。通过应用这些隐含坐标，针对各区域78内的所有EL元件对这些值求和。在一些实施方式中，这些和提供给可选的各区域温度估计单元94，该各区域温度估计单元94计算柔性基板42的多个区域78中的每一个区域中的柔性基板或小芯片基板的温度的估计值。然而，在一些设置中，直接将这些和用作各响应区域78内的柔性基板或小芯片基板温度的估计值。随后输出该多个区域78中的每一个区域的所估计出的温度值作为温度信号96，该温度信号96由其他单元用来对应力或应变信号进行校正，以校正由于温度变化而导致的该信号的变化。将进一步讨论的是，该校正包括利用温度估计值的逆对位移信号进行缩放，以提供针对温度变化校正后的触摸信号。图5中所示的控制器的部分80还可以包括驱动信号产生单元90，该驱动信号产生单元90通常接收线性强度值并对这些值进行处理以提供驱动信号92，该驱动信号92将被提供给小芯片16a、16b以对EL元件14的光输出进行控制。如该实施方式中所述，柔性基板42被划分为一个或更多个区域78，各个区域78包括这些小芯片44a中的一个或更多个，并且控制器(图5a中示出了其一部分80)进一步包括估计装置，该估计装置响应于输入图像信号对各区域中柔性基板或小芯片基板的温度进行估计，并提供相应的温度信号96，其中，该控制器利用该温度信号96提供针对温度变化校正后的触摸信号。

图5b示出了用于接收位移信号102和温度信号104(例如由第一控制器部80提供的温度信号96)并输出触摸信号106的第二控制器部100。然而，该温度信号104可以来自其他来源，该其他来源包括图4中所示小芯片60内的温度传感器74。在一种典型配置中，柔性基板42上的小芯片60向第二控制器部100提供位移信号102。这些位移信号102表示通过触摸或者其他的力施加在所嵌入的触摸传感器(即，应变仪52a、52b或压电部件72)上的应力或应变的量。然后，第二控制器部100将这些信号转换为触摸信号106。触摸信号106通常包括一个或更多个触摸位置，并且通常被提供给高层次控制器，该高层次控制器将利用这些信号对用户的动作进行响应。然而，在一些实施方式中，触摸信号106包括位置分量和力分量。随后可以利用该力分量对用户进行响应。在一些实施方式中，当位移信号的力分量高于所选择的级别或者当该力分量在规定时间间隔内改变了所选择的量时，控制器仅提供触摸信号。

参照图5b，第二控制器部100包括用于接收位移信号102的位移信号接收单元108以及温度信号接收单元112。这些单元将对位移信号102和温度信号104进行解码以提供在时间上同步的位移信号值110和温度信号值114，使得该位移信号值110和温度信号值114以它们属于图3中的柔性基板42上的同一区域78的方式提供。这些值110、114被提供给位移信号校正单元116，该位移信号校正单元116将位移信号值110作为温度信号值114的函数对位移信号值110进行调节。具体而言，位移信号校正单元通常提供的调节使得位移信号值110作为温度信号值114的逆的函数而被调节，这是由于柔性基板或小芯片基板的温度随着向触敏EL显示器4中的EL元件14提供的电流增大而升高，而使得应力仪52a和压电部件72两者通常都提供更高的信号值。因此，该位移信号校正单元116对位移信号值110进行调节，针对应力仪52a和压电元件72对温度变化的灵敏度进行补偿，以提供校正后的位移信号值118。

然后，校正后的位移信号值118被提供给相对位移计算单元120。由于柔性基板42是柔性的，因此它并不总是平的，从而即使触敏EL显示器未被触摸，也会存在由应力仪或压电部件的至少一个子集所表示的应变或应力。因此，第二控制器部110，更具体而言，相对位移计算单元120能够避免对静态应变或应力的响应，而是能够基于历史值对该信号进行调节。为了实现这一目的，相对位移计算单元120能够从位移缓存器124获取基准位移信号122。该位移缓存器124是存储各区域的基准位移信号122的存储器。然后，相对位移计算单元通过从校正后的位移信号值118中减去该基准信号值122(可选的是，将任意小于零的值截短为零)来计算绝对位移信号值126。该相对位移计算单元129使得能够针对因将恒定弯曲应用于显示器而引入的静态应力或应变值对校正后的位移信号值进行校正。在一些实施方式中，该单元120可以提供附加空间滤波以区分该位移信号内的校正后的位移信号值118的局部的和大范围的变化。由于柔性基板10的弯曲通常会导致应力或应变的低空间频率变化，而触摸通常导致应力或应变的更高空间频率变化，因此该单元能够区分这些类型的变形。亦即，相对位移计算单元可以对校正后的位移信号值118施加高通或带通空间滤波器，以将该结果提供给阈值位移信号单元126来识别触摸位置。该高通或带通滤波器的空间范围通常为大约1至2cm数量级，典型地在0.2至2.5cm之间。

该绝对位移信号126随即输出到下一单元128。相对位移计算单元120还计算修改后的基准位移信号122并将其存入位移缓存器124中供以后使用。例如，相对位移计算单元120可以计算前一相对位移信号值与绝对位移信号126的指数移动均值，并将该值存储在位移缓存器124中作为修改后的基准位移信号122。然后，位移信号阈值单元128可以对该绝对位移信号126取阈值，生成标志信号140，指示出绝对位移信号比预定阈值大的任意区域。位置指派单元134还从位移信号阈值单元128接收与绝对位移信号126同步的定时信号130，并指派位置坐标以形成坐标信号136。触摸位置确定单元142应用该标志信号140从坐标信号136中选择与大于该阈值的位移信号值相对应的位置坐标。然后，这些坐标形成位置信号144。同时，当这些值大于该阈值时，位移信号阈值单元128向力确定单元138输出位移信号132。该单元138使用标准转换方法将该位移信号转换为力单位，并输出力信号146。然后，力和触摸提供单元146接收力信号和位移信号大于阈值的各区域的一组坐标。根据这些信号，力和触摸提供单元146基于坐标的连续性和力信号146将这些位置聚类为潜在的触摸点。该单元148必须使用例如聚类分析的技术来确定坐标的类，或者应用趋势分析来确定位于力信号146的最小值或最大值附近的值，以确定触摸位置的可能中心。这非常重要，因为放在触敏EL显示器上的单个手指可能为几个区域生成高于阈值的信号。然而，如果这些区域经常集中在手指触摸位置附近，那么最高位移信号值可能出现在手指与触敏EL显示器具有最紧密触摸的位置点。然而，用户不一定利用单个手指触摸显示器，而是可能利用多个手指来触摸触敏EL显示器4。如果这些手指触摸中的每一个足够有力并且各个手指触摸的中心被独立地分隔，则这些手指触摸中的每一个触摸通常都将产生高于阈值的位移信号，因此使得触敏EL显示器4能够提供与多个同时触摸有关的信息，由此形成了柔性多点触摸EL显示器。除了应用聚类分析或趋势分析以外，还可以使用包括模式匹配技术的其他技术，在模式匹配技术中，当利用单独手指(并排的手指)触摸触敏EL显示器时会出现与位移信号的典型模式相对应的模式，并且不同的手位置与坐标或力的分布相匹配，从而确定触摸该显示器的物体的类型。根据该分析，力和触摸提供单元输出触摸信号。该触摸信号106通常包括与触摸该显示器的各物体相对应的单对坐标，并且其可以包括表示各物体对该显示器进行触摸的力的力值。此外，触摸信号106可以输出与显示器相接触的可能手部位，使得手的掌跟或手掌的位置作为与手指或拇指提供的触摸不同类型的触摸。如所述，包括第二控制器部100的控制器同时检测触敏EL显示器中不同触敏区域上的多个触摸。

图3示出了小芯片44a、44b排列成其长轴沿箭头58b所示方向。在这方面，小芯片44a、44b内的压电器件或者其他应力或应变仪通常对因使柔性基板42沿箭头58b所示方向变形而导致的应力或应变更敏感，而对因使柔性基板42沿其他方向(包括箭头58a所示的垂直方向)变形而导致的应力或应变不太敏感。为了增大小芯片对沿备选方向的应力或应变的灵敏度，在一些设置中，一些小芯片44a、44b排列成长轴沿着与其他小芯片不同的方向。图6中描绘了一种这样的设置，该图例示了本发明的触敏EL显示器的一部分150。该图示出了一对小芯片152和154。小芯片152的长轴排列成沿着箭头156的方向，而小芯片154的长轴排列成箭头158所示的垂直方向。在该设置中，两个小芯片152、154形成在同一个区域中。小芯片152中的传感器通常用于确定柔性基板沿着主要与箭头156平行的方向的变形，而小芯片154内的传感器通常用于确定柔性基板沿着主要与箭头158平行的方向的变形。在这方面，第一多个小芯片152、154包括其轴指向箭头156所示的第一方向的第一小芯片152以及其轴指向箭头158所示第二方向的第二小芯片154。在该配置中，第二方向不同于第一方向，并且各个小芯片对沿着其各自轴的应力进行感测。

在一些实施方式中，本发明的显示设备与具有可被用户进行操控的游戏对象的游戏设备相关联。该游戏设备还包括对触摸信号106内的位置和力分量进行响应并对在本发明的显示设备上显示的游戏对象进行控制的装置。该游戏设备进一步采用位置和力分量来控制游戏对象的不同属性。在一个例子中，该游戏设备可以将本发明的显示设备上的台球桌的图像显示为该台球桌包括台球游戏用球(包括主球)的游戏的一部分。然后，用户可以将他或她的手指放在主球上并用力按压屏幕。作为响应，本发明的显示设备向游戏中的高层控制器提供如图5b中所示的触摸信号106。然后，该游戏可以利用触摸位置来确定要击打的球，而力分量可以用于确定要向主球施加的相对力，并响应于触摸位置和相对力，更新本发明的显示器上的台球桌的图像。

在另一种设置中，显示设备与键盘仿真对象相关联，并且例如显示钢琴或计算机键盘的图像。在这种实施方式中，键盘仿真对象通常显示各个键，对触摸信号106中的位置分量进行响应以确定用户的手指停留的键，并利用该力分量将手指触摸位置与用户的掌跟的触摸位置分开。在这方面，显示设备2与键盘仿真对象相关联。键盘仿真对象进一步包括如下装置，该装置对位置和力分量进行响应以将键盘仿真对象上的手指位置与用户的手接触该键盘仿真对象的其它部位区分开。

既提供力分量又提供位置分量在许多潜在应用中是有利的。在捕捉和显示书写的领域有极大优点。在许多书写语言中，包括中国书法，笔划的宽度会影响对包括该笔划的字符所解释的含义。此外，当利用传统的钢笔和铅笔形成这些书写语言时，通常借助于在纸张上书写时对钢笔或铅笔施加的力来控制笔划的宽度。在一些应用中，本发明的显示设备将在用于录制和呈现书写的设备中提供相同的特性。

在一种设置中，在图7中所示的方法中应用本发明的显示器。如该图所示，使用显示器在该显示器上呈现书写的方法包括提供如图1中所示的触敏EL显示器4(170)。如前所述，该触敏EL显示器4包括柔性基板10、布置在该柔性基板上的一条或更多条电力走线12、布置在该柔性基板上用于响应于电信号发光的一个或更多个EL元件14、以及第一多个分布开的小芯片16a、16b。这些小芯片16a、16b布置成使得触敏EL显示器4上的多个触敏区域26中的每一个触敏区域与至少两个小芯片相关联，并感测与柔性基板10的弯曲相关联的应力或应变，由此提供分别与相应触敏区域相对应的各个位移信号18。对位移信号18进行插值或其他方式的处理，以对具有峰值弯曲力的位置或区域进行三角测量。小芯片16a、16b进一步连接至一条或更多条电力走线12和一个或更多个EL元件14，以响应于相应的控制信号22，对来自电力走线12的电力进行调制而向该一个或更多个EL元件14提供电信号。

另外提供控制器(172)，例如图1中所示的控制器6。该控制器6响应于输入图像信号24向小芯片16a、16b提供控制信号，并从小芯片16a、16b接收位移信号18。该控制器产生作为位移信号18的函数的触摸信号8，触摸信号8指示触敏EL显示器4的被触摸的相应触敏区域，其中各触摸信号8包括位置分量和力分量。在该方法中，控制器6响应于用户对触敏EL显示器4的触摸，提供表示用户的书写的触摸信号8，并响应于触摸信号8提供使得显示器呈现(176)该书写的控制信号22。在本发明的实施方式中，用户可以使得例如触笔之类的物理对象来触摸显示器4，以在显示器4上进行书写，控制器6能够对此进行响应，由此提供控制信号使显示器呈现该书写。

在该方法中，在触敏EL显示器4上提供的用户书写通常包括多个笔划，每个笔划具有一个或更多个位置和期望的宽度，其中，各笔划的该一个或更多个位置与相应触摸信号的位置分量相关联，而各笔划的宽度与相应触摸信号的力分量相关联。为了实现该目的，控制器6可以将力分量与笔划宽度相关联(174)，并在显示器上呈现具有相关联笔划宽度的书写。

已经具体参照特定的优选实施方式详细地描述了本发明，但应理解的是，在本发明的精神和范围内，可以进行修改和变型。

部件列表

2 显示设备

4 触敏EL显示器

6 控制器

8 触摸信号

10 柔性基板

12 电力走线

14EL 元件

16a 小芯片

16b 小芯片

18 位移信号

20 连接器

22 控制信号

24 图像输入信号

26 触敏区域

28 小芯片

29 小芯片基板

30 触敏柔性EL显示器

32 可选的可压缩支持表面

34 可选的附加支撑板

40 触敏EL显示器的一部分

42 柔性基板

44a，44b 小芯片

46 电力走线

48EL 元件

50 信号线

52a，52b 应变仪

54 电连接器

58a，58b arrows 箭头

60 小芯片

62 触点

64 电力走线触点

66a，66b 信号线触点

68a，68b 应变仪触点

70 应变仪电路

72 压电部件

74 温度传感器

78 区域

80 第一控制器部

82 图像信号输入单元

84 图像信号输入接收单元

86 线性强度转换单元

88 线性强度处理单元

90 驱动信号生成单元

92 驱动信号

94 各区域温度估计单元

96 温度信号

100 第二控制器部

102 位移信号

104 温度信号

106 触摸信号

108 位移信号接收单元

110 位移信号值

112 温度信号接收单元

114 温度信号值

116 位移信号校正单元

118 校正后的位移信号值

120 相对位移计算单元

122 基准位移值

124 位移缓存器

126 绝对位移信号

128 位移信号阈值单元

130 定时信号

132 位移信号

134 位置指派单元

136 坐标信号

138 力确定单元

140 标志信号

142 触摸位置确定单元

144 位置信号

146 力信号

148 力和触摸信号提供单元

150 触敏EL显示器的一部分

152 第一小芯片

154 第二小芯片

156 第一箭头

158 第二箭头

170 提供触敏EL显示器的步骤

172 提供控制器的步骤

174 对力进行关联的步骤

176 呈现书写的步骤

Claims

1.一种显示设备，所述显示设备包括：

a)触敏电致发光显示器，所述触敏电致发光显示器具有：

i)柔性基板；

ii)布置在所述柔性基板上的一条或更多条电力走线；

iii)布置在所述柔性基板上、响应于电信号而发光的一个或更多个电致发光元件；以及

b)控制器，其响应于输入图像信号向所述小芯片提供控制信号，从这些小芯片接收位移信号，并生成指示所述触敏电致发光显示器的被触摸的相应触敏区域的触摸信号。

2.根据权利要求1所述的显示设备，其中，各个触摸信号包括位置分量和力分量。

3.根据权利要求2所述的显示设备，其中，仅当所述力分量高于所选择的水平时，所述控制器才提供触摸信号。

4.根据权利要求1所述的显示设备，所述显示设备还包括多个分布开的小芯片，所述多个分布开的小芯片用于对来自所述电力走线的电力进行调制，以向所述一个或更多个电致发光元件提供电信号。

5.根据权利要求1所述的显示设备，其中，多个小芯片包括压电部件，所述压电部件用于对小芯片基板的应力进行测量，以生成相应的位移信号。

6.根据权利要求1所述的显示设备，所述显示设备还包括形成在所述柔性基板上的多个应变仪，并且其中，各小芯片连接有所述多个应变仪中的一个或更多个，所述多个应变仪用于对所述柔性基板的应变进行测量。

7.根据权利要求6所述的显示设备，所述显示设备还包括单个金属层，并且其中所述应变仪和所述电力走线形成在所述单个金属层中。

8.根据权利要求1所述的显示设备，其中所述第一多个小芯片包括具有朝第一方向定向的轴的第一小芯片和具有朝与所述第一方向不同的第二方向定向的轴的第二小芯片，其中，各小芯片对沿着其各自轴的应力进行感测。

9.根据权利要求1所述的显示设备，其中，所述柔性基板被划分为一个或更多个区域，各个区域包括所述多个小芯片中的一个或更多个，并且各区域中的至少一个小芯片包括用于确定所述柔性基板的温度的温度传感器，并且其中，所述触摸信号被针对温度变化进行校正。

10.根据权利要求9所述的显示设备，其中，各个区域中的所述至少一个小芯片提供与所述柔性基板的温度相对应的温度信号，并且响应于所述温度信号，所述控制器利用所述温度信号提供针对温度变化进行了校正的触摸信号。

11.根据权利要求9所述的显示设备，其中，各个区域中的所述至少一个小芯片确定与所述柔性基板的温度相对应的温度信号，并在将与相应触敏区域相对应的位移信号提供给所述控制器之前对所述与相应触敏区域相对应的位移信号进行调节，以使所述控制器提供针对温度变化进行了校正的触摸信号。

12.根据权利要求1所述的显示设备，其中，所述柔性基板被划分为一个或更多个区域，各个区域包括所述多个小芯片中的一个或更多个，并且所述控制器还包括估计装置，所述估计装置响应于所述输入图像信号对所述柔性基板的各个区域中的温度进行估计并提供相应的温度信号，并且其中，所述控制器利用所述温度信号提供针对温度变化进行了校正的所述触摸信号。

13.根据权利要求1所述的显示设备，所述显示设备还包括与所述柔性基板相邻的刚性支持部。

14.根据权利要求1所述的显示设备，其中所述控制器同时检测不同触敏区域上的多个触摸。

15.根据权利要求1所述的显示设备，其中所述控制器对所述位移信号应用空间滤波器。

16.根据权利要求1所述的显示设备，所述显示设备与具有游戏对象的游戏设备相关联，并且所述显示设备还包括响应于所述位置分量和所述力分量对所述游戏对象进行控制的装置，其中，所述位置分量和所述力分量控制所述游戏对象的不同属性。

17.根据权利要求1所述的显示设备，所述显示设备与键盘仿真对象相关联，并且所述显示设备还包括响应于所述位置分量和所述力分量将所述键盘仿真对象上的手指位置与用户的手的其他部分进行区分的装置。

18.一种使用显示器在所述显示器上呈现书写的方法，所述方法包括以下步骤：

a)提供触敏电致发光显示器，所述触敏电致发光显示器具有：

i)柔性基板；

ii)布置在所述基板上的一条或更多条电力走线；

iii)布置在所述基板上、响应于电信号而发光的一个或更多个电致发光元件；以及

iv)第一多个分布开的小芯片，所述第一多个分布开的小芯片被布置成使得所述电致发光显示器上的多个触敏区域中的每一个触敏区域与至少两个小芯片相关联，所述第一多个分布开的小芯片用于对与所述基板的弯曲相关联的应力或应变进行感测，以提供与相应触敏区域相对应的相应位移信号，其中，各小芯片连接至所述电力走线中的一条或更多条以及所述电致发光元件中的一个或更多个，以响应于相应控制信号对来自所述电力走线的电力进行调制，由此向所述一个或更多个电致发光元件提供电信号；以及

b)提供控制器，所述控制器用于响应于输入图像信号向所述小芯片提供控制信号，从这些小芯片接收位移信号，并生成指示所述显示器的被触摸的相应触敏区域的触摸信号，其中各触摸信号包括位置分量和力分量，以及

c)用户使用物理对象触摸所述显示器，以在所述显示器上提供书写，所述控制器响应于所述用户对所述显示器的触摸而提供表示所述用户的书写的触摸信号，并响应于所述触摸信号提供控制信号以使得所述显示器呈现所述书写。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述物理对象是触笔。

20.根据权利要求18所述的方法，其中，所述显示器上的书写包括多个笔划，各个笔划具有一个或更多个位置和宽度，其中各个笔划的所述一个或更多个位置与相应触摸信号的所述位置分量相关联，而各个笔划的宽度与相应触摸信号的力分量相关联。