CN104972911A - 具有集成的接近度传感器的显示模块 - Google Patents
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Abstract
一种显示模块包括电子显示屏和传感器，该传感器能够操作用于检测反射到电子显示屏的表面的辐射。还公开了一种检测对象的方法。
Description
技术领域
本公开涉及显示模块，更具体地涉及具有接近度感测的显示模块。
背景技术
现代车辆在车辆内部(例如，在组合仪表上)通常包括许多显示器，该显示器向乘员传达信息。显示器可包括电子显示屏，该电子显示屏向驾驶员或乘客提供呈一个或多个图形形式的内容，例如，一个或多个车辆状况或媒体。这些显示器可基于乘员与显示器的接近度来更新该内容。
通常称为“多象限系统”的一些显示器利用若干传感器来确定乘员与显示器的接近度并且达到适当的分辨率。这些传感器与显示器分开且不同于显示器，并且经常位于距显示器一定距离处。然而，使传感器与显示器间隔开可能将误差引入到乘员相对于显示器的位置的计算中。
发明内容
所公开的显示模块包括：面板，其具有电子显示屏；至少一个辐射源，其能够操作用于发射辐射；以及传感器，其定位成邻近面板。传感器能够操作用于检测反射到面板的表面的辐射。
另外的所公开的显示模块包括：外壳；电子显示屏，其安装到外壳；以及传感器，其能够操作用于检测反射到电子显示屏的表面的辐射。电子显示屏响应于正被传感器检测到的辐射。
所公开的检测对象（object）的方法包括：提供包括电子显示屏的面板；朝对象发射辐射；并且检测从对象反射到电子显示屏的表面的辐射。
虽然不同的示例具有图示中示出的特定部件，但是本公开的实施例不限于那些特定组合。可以将来自示例中的一个的一些部件或特征与来自示例中的另一个的特征或部件结合使用。
根据以下详细描述，本公开的各种特征和优点对于本领域的技术人员将变得显而易见。结合详细描述的附图可简述如下。
附图说明
图1示意性地示出包括显示模块的车辆。
图2示意性地示出示例性显示模块。
图3是图2的显示模块的示意性剖视图。
图3A是图3的显示模块的电子显示屏的示意性分解侧视图。
图4是显示模块的第二实施例的示意性剖视图。
图5是显示模块的第三实施例的示意性剖视图。
图6是接近度检测算法的流程图。
具体实施方式
图1示意性地示出车辆10，车辆10可包括用于向乘员提供内容的显示模块12。在本公开中，在适当情况下，类似的附图标记指代类似的元件，并且，添加了一百或几百的附图标记指代修改的元件，该修改的元件被理解为并入了对应的初始元件的相同特征和有益效果。显示模块12可定位在例如车辆10的乘客舱14内。
显示模块12能够操作用于向使用者或乘员显示呈一个或多个图形形式的内容。例如，该内容可包括诸如燃料水平或速度的一个或多个车辆状况。在其它示例中，显示模块12是能够操作用于显示呈导航数据、图像或无线电数据形式的内容的多媒体装置，或也可向车辆12的其它车载数字系统提供接口。显示模块12可与另一个系统电连通，例如，能够操作用于执行各种系统任务的车辆控制16。其它系统可从本文的教导中受益，包括基于地面的系统、飞机系统、手持移动装置和其它计算装置。在又一些其它示例中，显示模块12是独立系统。
图2和3示意性地示出示例性显示模块12，其中，传感器集成到显示模块12中用于接近度感测。显示模块12包括面板22和用于将面板22安装到其的外壳24。外壳24可限定用于接纳面板22的一部分的腔室25。
面板22包括用于向车辆10的使用者或乘员显示内容的电子显示屏26。在一些示例中，电子显示屏26为薄膜晶体管(TFT)显示器，例如液晶显示器(LCD)。面板22可包括光导或增强器28(图3所示)，其定位成邻近电子显示屏26以便照亮电子显示屏26，如本领域中所知的。光导28可由丙烯酸、丙烯酸复合物或另一种合适的材料制成。可例如在光导28的周边处提供常规的背后照明装置30以照亮光导28。背后照明装置30可包括一个或多个发光二极管(LED)32、灯泡或另一种常规装置以提供照明。在其它示例中，电子显示屏26为有机发光二极管(OLED)显示器。当然，参考本文的教导，可利用或修改其它合适的显示屏。
显示模块12能够操作用于检测对象34相对于面板22并且更优选地相对于电子显示屏26的接近度。对象34可以是乘员的附器，例如，乘员的人的手、手指、躯干或另一部分。如以下所详细讨论的，显示模块12能够操作用于便响应于检测到对象34的接近度而更新电子显示屏26的内容。例如，显示模块12能够在乘员相对于电子显示屏26位于第一位置时操作以向车辆10的乘员显示第一内容；并且能够在乘员位于第二位置时操作以显示第二不同的内容。当乘员相对紧邻电子显示屏26时，第一内容可能是导航数据，并且第二内容可能是菜单，例如以便与显示模块12的另一个系统或特征交互。该内容也可基于对象34相对于电子显示屏26的区域的接近度。应当理解，内容及其布置可根据由技术人员限定的设计参数来确定。
显示模块12包括至少一个辐射源36，辐射源36定位成邻近且优选地紧邻面板22并且更特别地紧邻电子显示屏26。辐射源36能够操作用于朝对象34发射辐射38。在一些示例中，辐射源36为能够操作用于发射红外辐射的LED。在另外的示例中，辐射源36包括定位在面板22的周边周围的四个LED。将辐射源36定位成紧邻电子显示屏26可提高离开对象34的辐射38的总体偏转，从而提高显示模块12的分辨率。然而，可构想其它辐射源、频率或频率范围或光谱、数量和布置。
显示模块12包括至少一个传感器40，传感器40能够操作用于检测辐射和例如红外辐射。传感器40相对于面板22定位成能够操作用于检测传送到面板22的表面42的辐射，包括从对象34反射的辐射38。在一些示例中，传感器40相对于电子显示屏26的前面44定位成检测传送到前面44的辐射38。在其它示例中，显示模块12为包括两个或更多个传感器40的多象限系统，以在对象相对于显示模块12移动时确定对象34的空间位置。在一个示例中，四个传感器40定位在外壳24的拐角处(图2所示)。传感器40可定位在从面板22或电子显示屏26的周边突出或由面板22或电子显示屏26的周边限定的区域的内部。在另外的示例中，传感器40在面板22或电子显示屏26上居中。在其它示例中，传感器40定位成距面板22或电子显示屏26的中心一定距离且在面板22或电子显示屏26的周边内。然而，可构想传感器40的其它位置。
参见图3，传感器40可集成到电子显示屏26的一部分中。如在图3A(其示出诸如图3所示的电子显示屏26的电子显示屏的高度示意性的视图)中所见，电子显示屏26由若干层构成。电子显示屏26的层可包括例如显示玻璃或复合物41、一层或多层偏振膜43和过滤器45、液晶层47和一对电极49。在一些示例中，电子显示屏26包括至少一个过滤器45，过滤器45能够操作用于选择性地传输或过滤从辐射源36发射的和/或从对象34反射的辐射38。在另外的示例中，至少一个过滤器45为IR过滤器，其能够操作用于选择性地传输或过滤红外光谱中的辐射。应当理解，电子显示屏26可包括更少或更多层相同或不同的材料。在一些示例中，电子显示屏26使用低温多晶硅(LTPS)工艺制成。然而，电子显示屏26可使用本领域中已知的另一种技术制成。
传感器40或任何数量的传感器可定位在以举例的方式以虚线示出为传感器40a-40k的各种位置。在一些示例中，传感器40定位在显示玻璃的表面上并且例如在电子显示屏26的前面44的中心。在其它示例中，传感器40定位在电子显示屏26的层中的一个之间或集成在电子显示屏26的层中的一个内。在又一些其它示例中，传感器40定位在电子显示屏26的表面的后面46上或定位成紧邻电子显示屏26的表面的后面46。然而，可构想传感器40相对于电子显示屏26的其它位置、数量和布置。与现有系统的(多个)传感器的置入相比，通过能够以较强的相对振幅接收辐射38并且通过减少对象34和传感器40之间的距离，将传感器40与电子显示屏26集成在一起可提高计算对象34的位置和接近度的准确性。
显示模块12可包括电联接到每个传感器40和辐射源36的控制器48(示意性地示出)。控制器48可定位在外壳24中、附接到外壳24或形成在外壳24中。在其它示例中，控制器48可定位成远离外壳24。在一些示例中，控制器48电联接到车辆控制16或另一个系统，其能够操作用于更新电子显示屏26的内容或向电子显示屏26提供内容，例如，导航数据、无线电数据和诸如燃料水平等的车辆状况。在其它示例中，控制器48提供这种功能性。控制器48的功能性也可并入到车辆控制16或另一个系统中。
控制器48能够操作用于命令每个辐射源36朝对象34发射辐射。控制器48也能够操作用于响应于传感器40检测到辐射(例如，从对象34反射的辐射)而接收来自传感器40的数据。在一些示例中，控制器48还电联接到背后照明装置30以调整提供到光导28的照明量。
图4示出第二示例性显示模块112的示意性剖视图。在该示例中，传感器140位于外壳124的腔室125中、附接到外壳124的腔室125或形成在外壳124的腔室125中，并且相对于使用者或乘员定位在电子显示屏126后面。显示模块112可包括定位在电子显示屏126的后面146处的光导128，使得光导128布置在电子显示屏126和传感器140之间。光导128构造成照亮电子显示屏126并且另外向传感器140传送辐射138，辐射138从对象134反射到电子显示屏126。传感器140的置入提高了检测对象134的接近度的准确性并且也降低了在现有系统上的集成成本。
图5示出第三示例性显示模块212的示意性剖视图。传感器240在外壳224内定位在光导228的周边处。在一些示例中，传感器240布置成邻近背后照明装置230，背后照明装置230也定位在光导228的周边处。辐射源236构造成向对象234发射辐射238。对象234将辐射238朝显示模块212反射回来，辐射238然后传送通过电子显示屏226并且传送至光导228。光导228构造成将辐射238传送到传感器240。在一些示例中，光导228被优化，以便不仅将由背后照明装置230提供的光传送通过光导228，而且使用本领域中已知的技术将辐射238传送通过光导228并且传送到传感器240上。
参照图6，显示模块12、112、212的操作可通过接近度检测算法50执行，该算法控制例如由辐射源36进行的辐射38的发射、以及响应于传感器40检测到辐射38而进行的来自传感器40的数据的接收。接近度检测算法50的功能以功能框图公开，并且，本领域的技术人员应当理解，凭借本公开内容的益处，这些功能可在专用硬件电路或经编程的软件例程或它们的组合中展现，该经编程的软件例程能够在基于微处理器的电子控制实施例(例如，控制器48)中执行。
在说明性示例中，接近度检测算法50控制功能52-62。在显示模块12在步骤52处启动后，在步骤54处，控制器48命令辐射源36朝对象34发射辐射38。对象34将辐射38反射到显示模块12的表面42上并且更特别地到电子显示屏26上。在一些示例中，辐射38传送通过电子显示屏26和/或通过光导28。在步骤56中，传感器40检测辐射38并且向控制器48提供对应于对象34的空间位置的数据。
在步骤58处，控制器48或另一个装置计算对象34相对于面板22或电子显示屏26的接近度和在一些示例中的位置。可基于已知的技术、利用诸如OpenGL的各种图形库来执行计算。在其中显示模块12为多象限系统的一些示例中，发射54和检测56的步骤依次重复至少两次并且更优选地至少四次，以确定对象34与面板22或电子显示屏26的接近度。然而，发射54和检测56的步骤可根据系统要求重复任意次。在步骤60中，响应于由传感器40正检测到的辐射38而命令向电子显示屏26提供内容的系统更新内容。然后，重复步骤54-60，直到在步骤62处显示模块12掉电或置于待机。
控制器48通常包括处理器、存储器和接口。处理器可例如仅为具有所需性能特性的任何类型的已知微处理器。存储器可例如仅包括UVPROM、EEPROM、FLASH、RAM、ROM、DVD、CD、硬盘驱动器、或其它计算机可读介质，其可存储数据和接近度检测算法50以用于显示模块12、112、212的操作，如本文所述。接口有利于与车辆10的其它系统或部件通信。在一些示例中，控制器48可以为车辆控制16的一部分、另一个系统或独立系统。
本文所公开的显示模块12、112、212提供许多益处。例如，将每个传感器40定位成紧邻面板22或电子显示屏26或将每个传感器40集成到面板22或电子显示屏26中可提高分辨率或确定对象34相对于面板22或电子显示屏26的位置或接近度的准确性。根据本公开的教导定位传感器40还可减少用于多象限系统的传感器的数量，同时仍达到适当的分辨率。将传感器40整合到显示模块12中的另一个益处是减少布局和机械工作量。另外，显示模块12、112、212需要较少的电子元件部分，从而减少成本和降低由信号、系统和/或计算误差引起的不准确性。
虽然不同的示例具有图示中示出的特定部件，但是本公开的实施例不限于那些特定组合。可以将来自示例中的一个的一些部件或特征与来自示例中的另一个的特征或部件结合使用。
虽然特定步骤顺序被示出、描述并且要求保护，但是应当理解，步骤可以以任何次序(分开或组合的)执行，除非另外指明，并且仍从本公开中受益。
此外，上述描述应解释为示例性的而不是任何限制意义。本领域的普通技术人员将会理解，某些修改能够在本公开的范围内。出于这些原因，应该研究以下权利要求以确定本公开的真实范围和内容。
Claims (29)
1. 一种显示模块，包括：
面板，其具有电子显示屏；
至少一个辐射源，其能够操作用于发射辐射；以及
传感器，其定位成邻近所述面板，所述传感器能够操作用于检测反射到所述面板的表面的辐射。
2. 根据权利要求1所述的显示模块，其中，所述电子显示屏为薄膜晶体管显示器。
3. 根据权利要求1所述的显示模块，其中，所述辐射源为能够操作用于发射红外辐射的发光二极管，并且所述传感器能够操作用于检测红外辐射。
4. 根据权利要求3所述的显示模块，其中，所述至少一个辐射源包括定位在所述面板的周边周围的四个发光二极管。
5. 根据权利要求1所述的显示模块，其中，所述面板包括能够操作用于照亮所述电子显示屏的光导。
6. 根据权利要求5所述的显示模块，其中，所述光导被布置在所述电子显示屏和所述传感器之间，所述光导能够操作用于将辐射从所述电子显示屏传送到所述传感器。
7. 根据权利要求5所述的显示模块，其中，所述传感器定位在所述光导的周边处。
8. 根据权利要求7所述的显示模块，其中，所述传感器布置成邻近定位在所述光导的所述周边处的背后照明装置。
9. 根据权利要求5所述的显示模块，其中，所述传感器定位成邻近所述电子显示屏的前面，并且所述光导定位成邻近与所述前面相对的所述电子显示屏的后面。
10. 根据权利要求1所述的显示模块，其中，所述传感器集成到所述电子显示屏的层中。
11. 根据权利要求1所述的显示模块，其中，所述传感器定位在所述电子显示屏内的层上。
12. 根据权利要求1所述的显示模块，包括外壳，所述外壳构造成安装所述面板并且将所述传感器接纳在由所述外壳限定的腔室内。
13. 根据权利要求1所述的显示模块，包括控制器，所述控制器电联接到所述辐射源和所述传感器。
14. 根据权利要求1所述的显示模块，其中，所述传感器定位在由所述面板的周边限定的区域内。
15. 根据权利要求14所述的显示模块，其中，所述传感器在所述电子显示屏上居中。
16. 一种显示模块，包括：
外壳；
电子显示屏，其安装到所述外壳；
传感器，其能够操作用于检测反射到所述电子显示屏的表面的辐射，所述电子显示屏响应于正被所述传感器检测到的辐射。
17. 根据权利要求16所述的显示模块，其中，所述电子显示屏能够操作用于将辐射传送到所述传感器。
18. 根据权利要求16所述的显示模块，其中，所述传感器定位在由所述电子显示屏的周边限定的区域内。
19. 根据权利要求16所述的显示模块，其中，所述传感器在所述电子显示屏上居中。
20. 一种检测对象的方法，包括：
提供包括电子显示屏的面板；
朝对象发射辐射；并且
检测从所述对象反射到所述电子显示屏的表面的辐射。
21. 根据权利要求20所述的方法，其中，所述检测步骤包括将辐射传送通过所述电子显示屏。
22. 根据权利要求20所述的方法，其中，所述发射和检测步骤依次重复至少两次以确定所述对象与所述面板的接近度。
23. 根据权利要求20所述的方法，其中，所述面板包括光导，所述光导能够操作用于照亮所述电子显示器并且将辐射从所述电子显示器传送到传感器。
24. 根据权利要求20所述的方法，其中，所述辐射为红外辐射。
25. 根据权利要求20所述的方法，其中，所述电子显示屏响应于正被检测到的辐射。
26. 根据权利要求20所述的方法，其中，所述传感器定位在由所述电子显示屏的周边限定的区域内。
27. 根据权利要求26所述的方法，其中，所述传感器在所述电子显示屏上居中。
28. 根据权利要求20所述的方法，其中，所述传感器定位在所述电子显示屏内的层上。
29. 根据权利要求20所述的方法，其中，所述传感器集成到所述电子显示屏的层中。
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