CN109313866A - 具有在下面的编码图案的近红外透明显示边框 - Google Patents

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Abstract

显示器可以包括观看区域和围绕该观看区域的边框。边框是可见地不透明且近红外透明的。编码图案位于边框下面。

Description

具有在下面的编码图案的近红外透明显示边框
背景技术
许多电子设备包括具有可见地(visibly)呈现信息的观看区域的显示器。这样的观看区域可以包括在下面的编码图案，其反射近红外光的脉冲以指示电光笔的位置。
附图说明
图1是示例显示器的正视图。
图2是图1的示例显示器的剖视图，其图示了与示例电光笔交互的示例显示器。
图3是图1的显示器的一部分的放大平面图，图示了与电光笔交互的编码图案。
图4是供示例显示器使用的示例方法的流程图。
图5是另一示例显示器的正视图。
图6是图5的示例显示器的剖视图，其图示了与示例电光笔交互的示例显示器。
图7是图5的显示器的放大不完整视图，其图示了电光笔沿着显示器边框的交互。
图8是另一示例显示器的剖视图。
图9是另一示例显示器的剖视图。
图10是图9的示例显示器的正视图。
图11是另一示例显示器的剖视图。
具体实施方式
大多数显示器的观看区域由框架或边框包围。在许多显示器中，边框是可见地不透明的，以隐藏在下面的电迹线、连接或元件部分。显示器的观看区域中的在下面的编码图案在内部与观看区域的周界隔开地终止或在观看区域的周界处终止。换言之，在下面的编码图案不在边框下方延伸。
电光笔可包括接触显示器的观看区域的笔尖。这样的笔常常包括窗口，近红外光的脉冲通过该窗口指向在下面的编码图案，并且传感器通过该窗口接收来自在下面的编码图案的反射以检测笔尖的定位。因为窗口常常偏离笔尖，所以当笔尖被定位成沿着边框的边缘抵靠观看区域时，传感器可能不能够与位于笔尖下面的编码图案交互。因此，使用邻近边框边缘的电光笔的输入受到限制或不可用。
许多显示器可能在尺寸上相对小。因此，观看区域的用于提供图标的可用表面区域是有限的，可以使用电光笔通过所述图标做出命令、选择或其他输入。提供这样的图标以用于使用电光笔的输入产生观看区域的用于呈现其他信息或其他图像的可用空间。
本公开提供了一种显示器，其在边框的表面下方提供编码图案。在保持可见地不透明以便继续隐藏在下面的电子器件的同时，边框是近红外透明的。因此，当笔尖沿着边框的边缘在观看区域内部或者被定位在边框的上表面上方并与边框的上表面接触时，电光笔的传感器能够感测从边框表面下方的编码图案反射的近红外光并且能够检测电光笔的定位。本公开的显示器提供了较大可用区域，用于使用电光笔输入选择或命令。
图1和图2图示了示例显示器20。如此后将描述的，显示器20在包围观看区域的边框的前表面下方提供编码图案。当电光笔的部分覆在边框上面时，位于边框下面的编码图案促进对电光笔定位的检测。显示器20包括图像层40、边框50和编码图案60。
图像层40包括至少一层电子元件部分，以提供其中可呈现(示意性地图示的)图像72的观看区域70。在一个实现中，图像层40包括液晶显示电子器件和元件部分。在其他实现中，图像层40包括在观看区域70中呈现光学上可见的(人眼可见的)图片、图形、图标或其他图像的其他图像生成技术。
边框50包括至少部分地围绕观看区域70延伸的带或框架。边框50具有背对着图像层40的前面或顶面52。虽然面52被图示为平坦的并且基本上平行于图像层40的前面或顶面42，但在其他实现中，面52可以是圆形的、阶梯式的或倾斜的。在一些实现中，面52可以是斜切的或者可以利用边框50内或通过边框50的间隙或开口而部分地围绕观看区域70延伸。
边框50由一种或多种材料形成，以便是可见地不透明且近红外透明的。术语“可见地不透明”意味着材料不能透射具有在400nm至700nm范围中的波长的光。在所图示的示例中，具有至少400nm且不大于700nm的波长的光不能穿过边框50。术语“可见地透明”意味着材料可以透射具有在400nm至700nm范围中的波长的光。术语“近红外透明”意味着材料对在700nm与1.4μm之间的波长的光谱内的至少一个波长的光是透明的，能够透射在700nm与1.4μm之间的波长的光谱内的至少一个波长的光。例如，透射在700nm和1.4μm范围内的任何和所有波长的光的材料是“近红外透明的”。同样地，透射在700nm和1.4μm的较宽范围内(小于700nm和1.4μm的较宽范围)的窄范围或窄子集的波长的光的材料是“近红外透明的”。例如，透射850nm波长的光但是可能不透射在700nm至1.4μm范围内的其他波长的光的材料是“近红外透明的”。在一些实现中，边框50能透射被包含在700nm至1.4μm的较大范围内的较小范围的波长的光，其中电光笔的操作规范规定该较小范围的波长的光与边框50一起使用。边框50足够“近红外透明”，使得多个波长的光的近红外脉冲可以从输入触控笔或电光(EO)笔的红外发射器透射通过边框50并且到与编码图案60碰撞，并且使得从编码图案反射的近红外波长的光再一次穿过边框50，以供由输入触控笔或笔的相机或其他传感器感测。在一个实现中，边框50对人眼而言在颜色上是黑色的。在其他实现中，边框50可以具有其他颜色。
在一个实现中，边框50包括邻近并且沿着边框50的面52的可见地不透明且近红外透明的材料层。在一个实现中，边框50的全部厚度包括可见地不透明的近红外透明的材料层。在其他实现中，边框50可以包括一堆层，其包括可见地不透明的近红外透明的材料层。在这样的实现中，被布置在边框50的可见地不透明、红外透明层和编码图案60之间的任何附加层也是近红外透明的。在这样的实现中，被布置在边框50的可见地不透明、红外透明层和编码图案60之间的这样的附加层可以是可见地透明的。
在其他实现中，边框50的可见地不透明近红外透明层夹在编码图案60和其他覆盖层之间。在这样的实现中，覆在可见地不透明近红外透明层上面的其他一个或多个覆盖层也是近红外透明的。在这样的实现中，所述其他一个或多个覆盖层虽然是近红外透明的，但可以是可见地不透明的或可以是可见地透明的。
在一个实现中，边框50的可见地不透明近红外透明层可包括作为ADA6212从H.W.Sands公司商业上可获得的材料，诸如油墨，对于多达近似680nm的电磁辐射波长，所述材料具有小于10％的透射百分比，并且对于700nm的电磁辐射波长，所述材料急剧增加到至少65％的透射百分比，并且对于至少720nm的电磁辐射波长，所述材料急剧增加到至少85％的透射百分比。在又一实现中，边框50的可见地不透明近红外透明层可以包括作为SPECTRE110从Epolin商业上可获得的可见地不透明的IR透射(VOIRT)丝网油墨(screen ink)，对于在200和675nm之间的电磁辐射波长，所述油墨具有小于1％的透射百分比，并且对于大于835nm的电磁辐射波长，所述油墨急剧增加到至少70％的透射百分比。在又一实现中，边框50的可见地不透明近红外透明层可包括作为MAKROLON 2407-970401(1mm)、2407-971000(1mm)或AX2477-900346(1mm)从Bayer Material Science商业上可获得的可见地不透明的IR透射(VOIRT)聚碳酸酯树脂，对于400和675nm之间的电磁辐射波长，所述树脂具有小于1％的透射百分比，并且对于大于800nm(分别为800nm和850nm)的电磁辐射波长，所述树脂急剧增加到至少90％的透射百分比。在其他实现中，可以利用其他VOIRT材料。
编码图案60包括具有图案或布局的点或其他标记，其在由电光笔“读取”时指示电光笔的笔尖的定位。编码图案60用作坐标系。在一个实现中，编码图案60由固定在边框50的面52下面的点膜提供。在一个实现中，编码图案60包括近红外吸收背景上的近红外反射点或标记。在上下文中的反射意味着在NIR辐照度来自的和NIR观看成像器位于的笔或触控笔处反射回来。该类型的反射被称为反向散射的反射、回复反射或漫反射。在该上下文中的吸收可以是实际吸收NIR辐照度或以使得反射的NIR辐照度不会在笔处反射回来的方式定向地反射它。对于笔的大多数倾斜定向，镜面反射或类镜面反射将会这样做。例如，在一个实施例中，图案(点)将漫反射NIR辐照度，并且背景将经由透射而吸收到显示器的底架中，并且远离笔经由NIR辐照度的镜面反射而吸收。在其他实现中，编码图案60包括近红外反射背景上的近红外吸收点或标记。如上文描述的反射和吸收的相同扩展定义也适用该实施例。
在一个实现中，编码图案60包括用于6x6阵列的相对于彼此定位的点，其将笔绝对位置编码成在正负150μm内的两个。点的编码图案提供近似20μm或1335行打印的分辨率。在一个实现中，编码图案60的点具有近似300μm的平均间距。图3图示了如由具有指示器或笔尖82的示例电光笔80以及近红外传输和接收窗口84捕获和读取的编码图案60的一个示例。在其他实现中，编码图案60可包括其他坐标系或者点或标记的图案。
在所图示的示例中，编码图案60在边框50下面延伸。在一个实现中，编码图案60从观看区域70的边缘朝向边框50的外周或边缘向外延伸至少5mm。在其他实现中，编码图案60可以从观看区域70的边缘朝向边框50的外边缘延伸更大的距离。在一些实现中，编码图案60可以在边框50的整个面52下方延伸。如此后将描述的，在其他实现中，编码图案60也可以在观看区域70下方延伸。在一些实现中，编码图案60可以在观看区域70内沿着邻近和沿着边框50的带延伸。在其他实现中，如此后所说明的，编码图案60可以覆盖整个观看区域70，同时在边框50下方延伸超出观看区域70。
图4是可以使用本公开的显示器执行的示例方法100的流程图。尽管方法100被描述为由显示器20执行，但应当认识到，方法100可以由本公开中描述的任何显示器执行，或者由具有围绕观看区域延伸且在观看区域之上延伸的可见地不透明近红外透明边框和编码图案的其他显示器执行。如图4中的框110所指示的，显示器20在观看区域70中呈现图像72。
如图4中的框114所指示的，观看区域70的边框50阻挡了碰撞边框50的可见波长的光。同时，如框116所指示的，从边框50下方的编码图案60通过边框50反射近红外波长的光。因此，边框50对于使用显示器20的人来说显现黑色或一些其他不透明的颜色。同时，电光笔能够“看穿”边框50并感测在下面的编码图案以确定其位置并确定当笔被定位在边框50上时操纵笔的人正在选择什么输入。在一些实现中，随着笔80跨观看区域移动(其中随着笔被移动而检测笔的位置)，在观看区域中“画”文本或图形，从而模拟用笔在屏幕上写或画。
图2示意性地图示了示例电光笔80，其引导近红外波长的光通过边框50并且到与编码图案60碰撞，其中近红外波长的光被通过边框50反射回来并被笔80感测。如图2所示，笔80包括以发光二极管86形式的近红外光发射器。
在一个实现中，近红外光具有近似850nm的波长和以30Hz的重复率的在近似1/10000秒(100微秒)的持续时间上的LED脉冲。在其他实现中，可以以其他近红外波长、其他持续时间和其他频率提供近红外光。近红外光88穿过边框50的面52并被编码图案60反射。
反射的近红外光89的图案由以相机90形式的感测设备捕获。在一个实现中，相机90包括100x100元件CMOS成像器。经由(在窗口84处提供、在图3中示出的)成像透镜(lens)，相机90观察位置编码点的14x14阵列。从较大的集合中，笔固件92选择并使用6x6点的阵列来确定(在图3中示出的)笔尖端或笔尖82的位置。在所图示的示例中，所确定的位置由发射器94传输到显示器20的其他远程元件部分和/或与显示器20相关联的计算或处理系统。在一个实现中，发射器94包括蓝牙发射器。在其他实现中，笔80可以包括其他电子元件部分，并且可以以其他方式操作以捕获点的编码图案60的图像并使用捕获的图像确定笔尖82的位置。
图5和图6图示了显示器220——显示器20的一个特定实现。显示器220类似于上面描述的显示器20，除了显示器220的编码图案60被图示为除了在边框50的大部分宽度下延伸之外还跨整个观看区域70连续地延伸。编码图案60由上覆的透明层246覆盖或保护，透明层246可包括光学上或可见地透明的玻璃或者光学上或可见地透明的聚合物。
在一个实现中，编码图案60至少从观看区域70的边缘向外远离观看区域70的中心延伸一定距离以足以在触控笔或笔的笔尖(点)被定位成在观看区域70的边缘处抵靠(和接触)边框50的边缘时位于电光笔的近红外透射和捕获窗口下面。在一个实现中，编码图案60可以在边框50下面延伸超出观看区域70的边缘至少5mm。在一个实现中，编码图案60可以在整个边框50下方延伸。显示器220的与显示器20的组件对应的那些剩余组件被类似地编号或者在图1-3中示出。
如图6所示，编码图案60在由成像层40呈现的任何图像72上延伸。编码图案60的单独标记或点的尺寸足够小，以便基本上不干扰图像72的观看(除了可能显示屏的略微泛灰或变暗)。显示器220促进当笔80被定位在观看区域70和任何图像72上时使用编码图案60来确定笔80的定位和如由笔80的定位指定的所选输入。显示器220还促进当笔80被定位在边框50上时使用编码图案60来确定笔80的定位和如由笔80的定位指定的所选输入。
图7图示了当笔80的笔尖82接近边框50的内边缘52与观看区域70接触时显示器220的使用。在一些实现中，程序可沿着边缘72在观看区域70内呈现图像、图标、链接、文本或其他图形用户界面(interface)225。与图形用户界面225接触或在图形用户界面225上的笔尖82的定位可以对应于到采用显示器220的系统的输入。为了适应在图形用户界面225上邻近边缘52的笔尖82的定位，系统220将编码图案60的点的(由虚线指示的)区域227与图形用户界面225相关联，所述区域227围绕观看区域70的图形用户界面225并且另外在边框50下方延伸超出边缘52。因此，笔80可以准确地将笔尖82的定位标识为与图形用户界面225接触，即使笔80可能正在捕获编码图案60的区域229，所述区域229在观看区域70外部并且在直接位于观看区域70中呈现的图形用户界面225下面的编码图案60的部分外部。
在一些实现中，跟踪笔80的定位，其中由显示器呈现的图像包括与笔尖82的之前检测位置对应的线，使得笔80响应于笔尖82跨观看区域70滑动而跨观看区域70“画”线。在这样的情况下，编码图案60在边框50下方的延伸促进笔80的这样的“画”更接近于边框50的实际物理边缘。因此，可以用笔80在观看区域70的较大部分上画。
图8是示例显示器320(显示器20的一个特定实现)的一部分的剖视图。显示器320包括成像层340、提供编码图案60的点膜342、传感器玻璃344、覆盖玻璃346和提供边框50的可见地不透明的近红外透明的涂层或层348。成像层340类似于上面描述的成像层40。在一个实现中，成像层340可包括液晶二极管像素。在其他实现中，成像层340可以包括其他成像技术。
点膜342通过中间透明胶层352粘附在成像层340前面或上方。点膜342提供上面描述的编码图案60。传感器玻璃344包括通过胶层354粘附在点膜342前面或上方的可见的或光学上透明的玻璃层或者其他可见地透明材料。传感器玻璃344覆盖并保护点膜342和成像层340。覆盖玻璃346包括跨传感器玻璃344和在传感器玻璃344上方延伸的玻璃层或其他可见地透明材料(诸如透明聚合物)层。覆盖玻璃346通过胶层356粘附到传感器玻璃344。覆盖玻璃346形成显示器的边框并支持可见地不透明的近红外透明的涂层或层348。
层348在覆盖玻璃346的在覆盖玻璃346和传感器玻璃344之间的面上延伸。层348被涂覆在覆盖玻璃346的面360上并在点膜342的部分上延伸。层348的内边缘与内部观看区域70接界并限定内部观看区域70。在其他实现中，层348可以替代地形成在覆盖玻璃346的顶部最外面上。在其他实现中，层348可以替代地形成在传感器玻璃344的任一主面上。在特定实现中，层348可以由上文关于边框50描述的任何VOIRT材料形成。
图9和10图示了显示器420——显示器20的另一示例实现。显示器420类似于显示器220，除了显示器420另外包括触摸传感器480和图形输入界面482A、482B、482C、482D和482E(被共同称为图形输入界面482)。显示器420的与显示器20或显示器220的元件对应的那些剩余元件被类似地编号。
触摸传感器480包括触敏界面面板，其响应于被触摸(诸如被人的手指触摸)或响应于被输入触控笔或电光笔的尖端、点或笔尖(诸如上面描述的笔80的笔尖82)触摸或接触而输出电信号。在所图示的示例中，触摸传感器480在观看区域70内延伸，同时位于形成编码图案60的点膜342下面。在所图示的示例中，触摸传感器480覆在图像层40上面。在其他实现中，可以省略触摸传感器480。
图形输入界面482包括在边框50上印刷、层压、涂覆或以其他方式提供从而覆在在边框50下方延伸的编码图案60的部分上面的图形。在一个实现中，界面42形成在边框50的表面52上方。在其他实现中，界面42可以被至少一个可见地或光学上透明的层覆盖，其中该层也是近红外透明的。
在一个实现中，图形输入界面482中的每个包括图标或其他图形的略图，其中电光笔(诸如笔80)的笔尖42可以被定位在该略图内以提供输入。在另一实现中，界面482中的每个包括实心的(solid)可见地不透明图形，其也是近红外透明的。例如，在一个实现中，界面482中的每个可包括被印刷或以其他方式涂覆在边框50上的可见地不透明近红外透明的油墨。在一个实现中，界面482中的每个的可见地不透明近红外透明的油墨形式具有与边框50的颜色不同的颜色。
图形输入界面482中的每个被提供在边框50下面的编码图案60的点的预定义有区别位置处或预定义有区别集合上。响应于检测到或确定电光笔的笔尖82位于编码图案60的点的集合上，电光笔可以输出触发执行对应于上覆界面482的特定命令或选择的信号。例如，响应于笔80传输近红外光通过界面482D，其中由笔82反射和捕获的近红外光的脉冲指示笔尖42在界面482D上，笔80可以输出触发对应于界面482D的操作(在所图示的示例中是打印命令)的信号。替代地，可以保留点的独特集合/图案以用于一般在下面的命令或选择的传送，并且对这样的检测或确定的响应触发所述命令或选择的执行，同时还同时地提供本地位置定向。
图形输入界面42的提供促进使用笔80和沿着边框50的编码图案60的在下面的部分对命令的输入。因此，边框50提供用作输入界面的附加区域，从而保留观看区域70的可用区域以用于在观看区域70中呈现更多动态的、变化的或程序特定的图形用户界面490、492。可以使用笔80与位于图形用户界面490、492下面的编码图案60的那些部分的交互或使用触摸传感器480来选择这样的图形用户界面490、492。如由图10进一步示出的，显示器420促进更多应用程序通用的或静态的界面482(用于尽管观看区域70中执行和呈现不同的应用或程序也不改变或失去关联的命令或选择的界面)的持续呈现，同时保留观看区域70以用于通过笔80在上面画。在所图示的示例中，(基于使用编码图案60确定的笔80的笔尖82的定位)跟踪笔80跨观看区域70的移动，其中这样的跟踪被显示在观看区域70中并且导致(示意性地图示的)用笔画的图形或文本494。
尽管图形用户界面482A、482B、482C、482D和482E分别被示为启动命令、打开因特网连接命令、打开文件命令、打印命令和设置命令，但是在其他实现中，可以沿边框50给显示器420提供附加的、更少的或替代的命令或选择。在一些实现中，可以沿边框50的单侧提供界面42，或者可以围绕边框50连续地提供界面42。在其他实现中，界面482可以省略。
图11是图示显示器520(显示器20的另一示例实现)的剖视图。显示器720类似于显示器420，除了编码图案60由位于显示器520的触摸传感器下面的点膜提供。显示器520的与上面描述的任何显示器的组件或元件对应的那些组件或元件被类似地编号。
显示器520包括图像层40、提供编码图案60的点膜342、传感器玻璃538、触摸传感器540、覆盖玻璃546和可见地不透明的近红外透明的掩模或层548。如图11所示，提供编码图案60的点膜342被层压在传感器玻璃538和图像层40之间。传感器玻璃344覆盖并保护触摸传感器540。在所图示的示例中，触摸传感器540被固定在传感器玻璃344上方，其中触摸传感器540夹在传感器玻璃538和覆盖玻璃546之间。在一个实现中，触摸传感器540包括氧化铟锡触摸传感器膜542、544，分别用于在X和Y坐标中进行感测。在其他实现中，触摸传感器540可以包括其他触敏感测技术。
覆盖玻璃546包括跨触摸传感器540和在触摸传感器540上方延伸的玻璃层或其他透明材料(诸如透明聚合物)层。覆盖玻璃546形成显示器的边框并支持可见地不透明的近红外透明的涂层或层548。
层548在覆盖玻璃546的在覆盖玻璃546和点膜542之间的面上延伸。层548被涂覆在覆盖玻璃546的面560上并在点膜538的部分上延伸。层548的内边缘与内部观看区域70接界并限定内部观看区域70。在其他实现中，层548可以替代地形成在覆盖玻璃546的顶部最外表面上。在特定实现中，层548可以由上面描述的任何VOIRT材料形成。
尽管已经参考示例实现来描述了本公开，但是本领域技术人员将认识到，在不脱离所要求保护的主题的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上做出改变。例如，尽管不同的示例实现可能已经被描述为包括提供一个或多个益处的一个或多个特征，但是设想所描述的特征可以与彼此互换或者替代地在所描述的示例实现中或者在其他替代实现中与彼此组合。因为本公开的技术相对复杂，所以并非技术中的所有改变都是可预见的。参考示例实现描述并在以下权利要求中阐述的本公开明显意图尽可能广泛。例如，除非另外具体地指出，否则叙述单个特定元件的权利要求也包括多个这样的特定元件。权利要求中的术语“第一”、“第二”、“第三”等仅区分不同的元件，并且除非另外声明，否则不与本公开中的元件的特定顺序或特定编号具体地相关联。

Claims (15)

1.一种显示器，包括：
观看区域；
围绕所述观看区域的边框，所述边框是可见地不透明且近红外透明的；以及
位于所述边框下面的编码图案。
2.根据权利要求1所述的显示器，其中所述编码图案从所述观看区域内连续地延伸到所述边框下方。
3.根据权利要求2所述的显示器，其中所述编码图案在所述边框下方延伸超出所述观看区域至少5mm。
4.根据权利要求1所述的显示器，其中所述编码图案在所述观看区域中延伸，所述显示器进一步包括在所述观看区域中的触摸传感器。
5.根据权利要求1所述的显示器，其中所述编码图案包含由电光笔的红外发射器/接收器可读的位置信息，用来指示所述电光笔的位置。
6.根据权利要求5所述的显示器，其中所述边框包括：
可见地透明层；以及
在所述可见地透明层和所述边框下方的所述编码图案之间的可见地不透明的、近红外透明的层。
7.根据权利要求1所述的显示器，其中所述边框包括：
可见地透明层；以及
在所述可见地透明层和所述边框下方的所述编码图案之间的可见地不透明的、近红外透明的层。
8.根据权利要求1所述的显示器，进一步包括在位于所述边框下面的所述编码图案之上的所述边框上的图形。
9.根据权利要求8所述的显示器，其中所述图形包括可见地不透明的、近红外透明的层。
10.根据权利要求8所述的显示器，其中所述图形指示与接近所述图形的位于所述边框下面的所述编码图案对应的输入选择。
11.根据权利要求1所述的显示器，其中编码图案包括近红外吸收背景上的近红外反射点。
12.根据权利要求1所述的显示器，其中编码图案包括近红外反射背景上的近红外吸收点。
13.一种方法，包括：
在显示器的观看区域中呈现图像；
阻挡碰撞所述显示器的所述观看区域的边框的可见波长的光；以及
从所述边框下方的编码图案通过所述观看区域的所述边界反射近红外波长的光。
14.根据权利要求13所述的方法，其中当输入指示器与所述显示器的所述观看区域接触时，所述近红外波长的光被从所述编码图案通过所述观看区域的边框区域反射到所述输入指示器。
15.一种显示器，包括：
观看区域；
在所述观看区域中的触摸传感器；
围绕所述观看区域的边框，所述边框是可见地不透明且近红外透明的；以及
位于所述观看区域和所述边框下面的编码图案。
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