CN105814526B - 具有调制光的显示操作区 - Google Patents

Abstract

显示操作区(10)具有至少部分透光的操作板(12)、多个光源(14,16,42)和至少一个检测器(16,18)，其中，该操作板(12)具有操作表面(20)，所述至少一个检测器(14,16,18,42)在该操作表面(20)被接触时检测由所述光源(14,16,42)发出的光，这些光源(14,16,42)发出以人眼不可直接察觉的方式被调制的光，其中这些光源(14,16,42)的光通过编码被个性化，从而在相邻光源(14,16,42)的光重叠时能够确定发光的光源(14,16,42)。

Description

具有调制光的显示操作区

技术领域

本发明涉及一种显示操作区，其具有至少部分透光的操作板、多个光源和至少一个检测器，其中该操作板具有操作表面，所述至少一个检测器在该操作表面被接触时检测该光源所发出的光，并且所述光源发出以人眼无法直接察觉的方式经过调制的光。本发明还涉及具有这种显示操作区的家用器具以及操作这种显示操作区的方法。

背景技术

术语“显示操作区”是指下述显示单元，其在一个共同的表面下具有多个显示元件和操作元件。触敏反应型的显示操作区被证明是耐用的，因为其不需要活动的机械构件。事实证明特别有利的是，所述操作元件在空间上靠近用于相应功能的显示元件布置。于是，所述操作一般让使用者一目了然且可直观理解。于是在大多数情况下可以放弃用于操作元件的附加标牌。

已知的是，所述操作元件以电容式或电阻式接触传感器的形式构成。为此，可以掌握接触操作表面的某个位点。当该位点还配属有用于一定功能的显示元件时，所掌握的接触可能被认为是操作了属于相应功能的操作元件。

这样的显示操作区在现有技术中是已知的。因此，DE102011077896A1示出一种显示操作区，其中，在呈塑料板形式的操作板下方设有显示元件，其可以显示家用器具的各种工作状态和程序选项。

为了实现电容式或电阻式接触传感器，可以给操作板配设导电的层。而问题在于导电的层应该是尽量透光的以便没有不利地影响显示元件的可见度。

已知的是，许多光源可以如此布线，即其起到光检测器作用。因此，J.Han在US20060086896A1中描述了一种显示操作单元，其中，在矩阵中并列的多个发光二极管交替作为发射器或接收器切换地对光做出反应，所述光因触碰者手指接触发光二极管而散射和反射。在此显示操作单元中不利的是，作为接收器被接通的发光二极管也可能被或许入射的环境光唤醒。

为了解决该问题，T.Potoschnig在其毕业论文(“用于液晶显示器屏的多点触控传感器发展”，TU慕尼黑，15.5.2009)中提出以10千赫频率调制所发出的光。为此，需要较高的电路成本。

发明内容

本发明提供一种显示操作区，其在分辨率提高的情况下具有低的外界光敏感性和降低的电路成本。

为此目的，在具有至少部分透光的操作板、多个光源和至少一个检测器的显示操作区中规定，所述光源分别发出个性化的光，其中该操作板具有操作表面，所述至少一个检测器在接触该操作表面时检测由该光源发出的光，所述光源发出以让人眼无法直接察觉的方式经过调制的光。在本发明意义上，个性化的光是指光源所发出的光的强度随着时间推移而针对各种光源被不同地影响。在此，各种光源的个性可以在于，各种光源的强度变化曲线具有不同的频率曲线、幅度曲线或相位曲线或者其组合。另外，替代地或补充地，某个光源所发出的光的个性可以在于一定的光波长。即，由一个检测器检测到的光因为光源个性化而是可分配的。为此也可以确定在操作表面上的接触地点即接触位点。

在本发明的一个有利实施方式中，至少一部分的光源具有至少一个能作为检测器工作的发光元件。所述发光元件能够作为检测器来接通，只要其不发光，做法是例如它从其发光的发射模式被切换至其检测其它光源的光的接收模式。于是，可以部分或完全放弃单独的检测器。例如当光源起到符号背景照明作用时，在其符号实际上不必被照亮的光源中的发光元件可以作为检测器来接通。或者，发光元件在发射模式和接收模式被快速切换，从而接收模式的相位对于人眼来说是不可察觉的。为此避免了使用者感到这种切换闪眼扰人。也可以在同时例如照明同一符号的光源中以发射模式或接收模式交替切换发光元件。或者在能显示各不同的数字或符号的区段显示情况下，在为了显示一个符号而实际上不必被照亮的区段内的多个发光元件被切换至接收模式。作为检测器被接通的发光元件于是可以接收来自另一光源的光，所述光在接触操作表面时被反射或散射至接收器。此时，所述散射或反射的起因例如可能是与手指或物体接触。但除了可被接通至接收模式的发光元件外也可以设置其它的检测器，例如用于检测在未设有光源的区域内的接触。

在本发明的另一个有利实施方式中，所述至少一个检测器如此布置，它接收的光在操作板的平面内传播。光源所发出的光在接触操作表面时被接触物体或例如被手指反射回操作板中并且在那里可以部分就像在光导中那样在操作板平面内传播，即平行于操作表面传播。因此，它也可以被位于操作板的其它位置上的一个或多个检测器接收，所述光在所述其它位置上可耦合输出。它在简单平板的情况下例如可以是边缘。但该操作板也可以具有这样的形式，其将光引导至其它位点，例如设于操作板下方的也载有光源的电路板。或者，操作板被光学耦合至一个光导体，该光导体将光从接触部位引导至一个或多个检测器。于是，检测器能有利地针对散射的和继续传导的光的检测来专门设计和优化。

在本发明的另一个有利实施方式中，光源的光通过编码被如此个性化，即，在相邻光源的光重叠时也可以确定发光的光源。这有以下优点，即使多个检测器同时检测来自多个光源的光，还是可以确定所述光来自哪个光源且进而可以推断出发生接触的位点。当所述接触部位大到多个光源的光被散射或反射时或者当接触位点位于各不同光源之间的空隙内时，例如可能就是这种情况。当不同光源的检测光可以分开且所述光的各个组成部分的强度可以被确定时，则即便在个性化光源之间的中间位置的情况下也还能精确确定接触位点。为此，可以简单提高操作区的精度。

所述编码例如能以不同的相互无关的脉冲序列来执行。此时应该在每次脉冲序列相加时得到一个新的脉冲序列，这个新的脉冲序列不同于每个最初的脉冲序列，也不同于每个可能的脉冲序列之和。尤其是脉冲序列或脉冲序列的频率可以是线性不相关的，因为它们例如代表一连串质数。另一个可能性也在于使用不同的颜色。此时最好采用对不同的波长敏感的多个检测器。

在本发明的另一个有利实施方式中，光源的光通过编码被如此个性化，即，在各光源的光重叠时也可以确定发光的光源。由此也可以同时明确地确定多个接触位点。

在本发明的另一个有利实施方式中，所述光源具有呈发光二极管形式的发光元件。发光二极管的优点是，其成本很低并且可以下述频率来通断，所述频率对人眼来说肯定无法再察觉。发光二极管还可以非常简单地在发射模式和接收模式之间切换。但是，另外也可以针对发明目的采用可以调制的其它发光元件，例如荧光显示器或具有可开关的偏振滤光镜的发光元件、液晶显示器(LCD)。由光源发出的光的个性化在此可以通过例如能以液晶显示器形式实现的个别控制的滤光器来进行。检测光与某个光源或发光元件的对应可以有利地根据像素控制时刻且或许还根据液晶显示器背景照明强度的单独时间控制例如利用交变频率的脉冲顺序(扫描)来确定。

本发明的另一方面涉及具有这种显示操作区的家用器具。这样的家用器具因电路成本降低而提供了一种用于家用器具操作如通断、程序选择等的低成本且易制造的输入可能方式。通过本发明，可以提供可简单操作的但非接触且因而耐用的组合式输入和显示可能方式。

根据本发明的又一方面，提供一种操作根据前述权利要求之一的显示操作区的方法，其中，从由所述至少一个检测器接收的个性化的光中推断出在该操作表面上的接触位点的位置。

附图说明

也由从属权利要求和以下参照附图对实施方式的说明中得到本发明的其它特征和优点，其中：

图1是根据本发明的第一实施方式的显示操作区的示意剖视图；

图2是具有根据本发明的显示操作区的家用器具的示意图；

图3是根据本发明的第二实施方式的显示操作区的示意剖视图；

图4是根据本发明的第三实施方式的显示操作区的示意剖视图；

图5是根据本发明的第四实施方式的显示操作区的示意剖视图；

图6是根据本发明的第五实施方式的显示操作区的示意剖视图；

图7是根据本发明的显示操作区的视图；

图8示出用于各光源个性化的编码脉冲序列的第一例子；

图9示出用于各光源个性化的编码脉冲序列的第二例子；

图10示出用于各光源个性化的编码脉冲序列的第三例子。

具体实施方式

在图1中能看到根据本发明的第一实施方式的显示操作区10。显示操作区10具有操作板12、第一光源14、第二光源16和检测器18。第一光源14具有发光元件15，第二光源16具有发光元件17。这两个发光元件15、17以发光二极管形式构成。

操作板12呈平板状构成，具有操作表面20和背面22，该背面朝向光源14、16。操作表面20规定用于由物体或操作者手指接触以便执行机器操作。操作板12在所示的实施方式中是部分透光的，因为它在光源14、16上方的窗口区域24内是透明的，在掩膜区域26是不透光构成的。在图1中示意性示出操作者的手指28，其在窗口区域24内接触与光源14相对的操作表面20。

在透明的窗口区域24内，操作板12具有光导体的性能，即因为全反射而光在窗口区域24内平行于操作板12的平面传播。在透明的窗口区域24边缘处的一窄侧面30上形成出光面，在该出光面处设置检测器18。检测器18可以检测在透明窗口区域24中传播的光。

这些光源14、16安装在导体板32上。此时，导体板32例如能以平板或薄膜导体板形式构成。由光源14、16发出的光在窗口区域24穿过操作板12并因此例如可以显示机器功能。在图1中由箭头示意表示光可如何从第一光源14传播。在手指28接触操作表面20的区域内，第一光源14的光散射到窗口区域24中且在操作板12的平面内传播。由此，它可被检测器18检测。而第二光源16所发出的光(图1未示出)基本上不受阻碍地穿过操作板12并未被检测器18检测，或肯定只以比第一光源14的光少许多的量被检测。

根据本发明，每个光源14、16被个性化，从而在检测器18处被检的光可对应于某个光源。因而，可以从检测器信号推断出手指28接触操作表面的接触位点。最好如此选择光源14、16的个性化，即，光与或许存在的背景光且尤其与人造光源如荧光灯或发光二极管灯区分开。所述个性化例如可以由脉冲序列构成。此时，可以考虑将保持不变的频率或交变的频率或不同的占空比用于所述脉冲序列。

图8-10示意性示出用于由光源发出的光的个性化的例子。在图8中示出关于时间t的光源L1-Ln的强度I。每个所述光源按照相同的时序发出具有相同强度和相同脉冲长度的光脉冲。在此，所述个性化在于所述脉冲是错时实现的，即脉冲序列具有相位差。

在图9中，每个所述光源发出具有相同强度但不同频率的一连串光脉冲。

优选地，由光源14、16发出的光通过编码被如此个性化，即，相邻光源14、16的信号在重叠时也可相互分开，即不同光源的光的编码在组合中相互独立。于是，即使当两个光源14、16同时发光时，也可以结合检测器信号来确定所检测的光来自其中的哪一个光源。通过这种方式，可以获得更高的光强度，但仍然明确地确定接触位点。另外，可以从不同调制的光的强度比的分析中获得在确定接触位点时的较高分辨率。图10示意性示出脉冲序列的一个例子，其具有针对每个所述光源(在图10中用L1、L2...Ln标示)个性化的编码。

光源14、16发出的光最好被如此编码，所发出的光强的平均值对于不同的光源是相同的。为此对于观察者来说在所有光源处得到相同的光强。

操作板12至少部分是透光的，因为它完全或局部是透明的、但至少完全或局部不透明地构成。操作板12例如可以形成壳体的一部分，尤其是家用器具的操作面板34，如在图2中结合洗衣机100的例子所示。

在图1中示例性示出具有两个光源14、16、一个检测器18和一个窗口区域24的布置结构。该布置结构容许检测操作表面20的接触并确定在功能区域内的接触位点。该功能区域通过由光源14、16照亮操作板12来限定。

本发明的显示操作区可以包括一个或多个这样的布置结构并且据此包含一个展开的功能区域。此时，所述一个或多个布置结构可以具有超过两个的光源和/或多个检测器。利用多个光源，可以简单提高操作位点分辨率，做法是可以至少针对其光被个性化的每个光源确定至少一个接触位点。在此，可以给所有光源配属一个共同的窗口区域。或者，可以设置多个分开的窗口区域，每个窗口区域配属有一个或多个检测器。在此情况下，光源的光的编码只在一个窗口区域内在组合中相互无关就够了。即，来自同一窗口区域的光源的检测光必须能在重叠时被分开。

在图7中示出在洗衣机的显示操作区例子中的显示操作区10的操作表面20的视图，本发明的装置提供了其显示和操作可能性。通过操作表面，各种功能显示P、Q、R、S、T以符号或数值范围形式是可见的。从可供使用的值中，例如可以通过点击数值或符号来选择功能或某个调节值，例如用于洗衣温度T、甩水转速S和熨烫程序P或程序选项R的值。根据本发明，存在用于这种显示操作区10的各种不同的可行实施方式。这两个光源14、16可以分别照亮用于功能显示的不同的值或符号。例如，在所示的操作表面中，光源14可以照亮值“90°”，而光源16可以照亮值“60°”，其它光源照亮其它值。光源14、16可以交替照亮同一个值，尤其当数值表示要求较大面积时，例如程序选项P的值“快速”。可以规定，这些光源14、16和其它光源均照亮数字7区域显示Q的一个区段。在另一个变型中，这两个光源14、16可以总是共同照亮数字7区域显示Q的一个区段，在此设置其它光源用于其余区段。

在如图7所示的实施方式中例如可以规定，为了选择数值，首先由对应的光源照亮一项功能的所有数值，例如用于可供使用的洗衣温度的数值“90°”、“60°”、“50°”、“40°”、“30°”和星号。通过在其中一个数值处接触该操作表面20，在检测器中记录下对应光源的散射光。基于所述光的个性化，可以反推出光源，进而反推出接触位点。为此，相应数值被选择并且现在能作为选中值来显示，例如做法是，该数值被照明突显，比如通过更高的光强、闪烁或其它光色，当作为光源例如采用了彩色发光二极管时。或者在选择了数值后减弱其它数值的照明。

图3示出改进的第二实施方式。在此实施方式中，每个所述光源14、16配备有一个光导体36，该光导体将光源14、16所发的光导向操作板12。但光导体36改善操作板12的某个区域的照明。代替光导体36或除了光导体外，也可以设置采光井或将光源14朝向相邻光源16遮蔽的其它机构。

在操作板12和光导体36之间设有散光玻璃38。散光玻璃38在与光导体36邻接的窗口区域40中是透光的。在其余区域内，散光玻璃38是不透光的，以屏蔽操作板12免受来自光源14、16的散光。

在此实施方式中，该操作板是完全透明构成的并且在窄侧面30配设有检测器，该检测器可以在接触操作表面时检测光源14、16的光。另外也可以在窄侧面30或形成有出光面的其它窄侧面上布置其它检测器。

散光玻璃38也能以完全透明板的形式构成，在该完全透明板上通过印上掩膜来形成窗口区域和不透光区域。

在实施方式的改进方案中，所述一个或多个检测器可以附加地或代替在操作板上地被耦联在散光玻璃上。在此情况下，散光玻璃必须被光学耦合至操作板，尤其耦合至或许形成在那里的透光的窗口区域，例如通过将散光玻璃直接安置在操作板的背面。此时，可以在散光玻璃内设置多个分开的窗口区域，每个窗口区域于是配属有一个或对个检测器。当散光玻璃上的窗口区域通过印刷上掩膜而形成时，可以只在散光玻璃上设置一个检测器。

在本发明的如图4所示的第三改进实施方式中，操作板20与光导元件44的一窄侧面光学耦联，该光导元件将来自操作板20的光引导向检测器18。在所示实施方式中，检测器18设置在导体板32上。它或者可以被安装在别处，例如安装在用于分析电路的单独电路板上。在一个有利改进方案中，该光导体也能作为操作板或散光玻璃的整体组成部分来构成。尤其当操作板和或许附加印刷膜和/或散光玻璃和或导体板是共同喷注时，可有利地同时喷注上一个光导元件。如图4所示，来自第二光源16的个性化的光在操作表面20上的接触位点被至少部分散射回操作板12中并通过光导体44到达检测器18。而来自第一光源的个性化的光基本上在操作板12外在手指28处被散射且未到达检测器18。

在如图5举例所示的本发明第四实施方式中，第一光源14发出个性化的光，而第二光源16作为检测器被接通。因此，无需附加的单独检测器。具有发光元件43的第三光源42也发光，但是不同个性化的光。当手指24在功能区内接触操作表面20时，由第一光源14发出的光被第二光源检测。光源14、42的光的个性化保证了比处于光源14功能区域时更可靠地检测接触位点的位置并且可以与在第三光源42的功能区域内的接触位点区分开。

如果在另一个位置比如在另一个在此未示出的其它光源的功能区域内发生接触且因接触而由该光源光发现光源16的光，则通过简单方式保证了所述光不会被错误地认定是在光源14的功能区域中的接触。

在本发明的如图6示意所示的第五实施方式中，一个光源14的发光元件15发出个性化的光，而另一个发光元件17作为检测器被接通。不同于前述实施方式，在这里，这两个发光元件15、17集中在同一个光导体下且照亮唯一的显示元件即例如功能显示的一个值或一个符号。这两个发光元件15、17例如交替作为检测器或光源被接通，确切说被快速接通，从而切换不会让人眼感到扰人。为此，虽然相应的符号或数值看上去被稳定照亮，但始终在做着在光源14的功能区域内的接触的识别工作。

在所有实施方式中，操作区10可以配备有标牌用于说明所述显示和操作件的意义。所述标牌例如能作为印刷件设置在操作表面20、操作板12背面或者可能在散光玻璃26上，也在窗口区域中。对于标牌，也可以在操作板12或散光玻璃26之上或之下设置附加膜。

Claims (2)

1.一种家用器具，具有显示操作区(10)，所述显示操作区具有至少部分透光的操作板(12)和多个光源(14,16,42)和至少一个检测器(18)，其中，

-该操作板(12)具有操作表面(20)和背面(22)，在所述操作表面(20)和背面(22)之间形成透明的窗口区域(24)，

-当在所述窗口区域(24)内接触所述操作表面(20)时，所述至少一个检测器(18)检测由所述光源(14,16,42)发出的光线，

-这些光源(14,16,42)发出以人眼不可直接察觉的方式被调制的光，

其中，这些光源(14,16,42)分别借助于编码发出个性化的光，使得即使在相邻光源(14,16,42)和/或各不同光源(14,16,42)的光重叠时也能确定发光的光源，

其特征是，

所述光源(14,16,42)中的至少一部分光源具有至少一个发光元件(15,17)，所述至少一个发光元件(15,17)能够作为检测器被接通，

在所述窗口区域(24)边缘处的窄侧面(30)上形成出光面，所述至少一个检测器(18)设置在所述出光面处，使得它接收在所述操作板(12)的平面内在所述窗口区域(24)中传播的光。

2.根据权利要求1所述的家用器具，其中，这些光源(14,16,42)具有呈发光二极管形式的多个发光元件(15,17)。

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