CN1491400A - 具有邻近检测的矩阵显示器件 - Google Patents

Abstract

一种电子显示器件，包括位于器件显示区附近的传导元件的邻近检测装置、扫描显示区的一组行电极(4)和列电极(5)，根据将在显示区显示的图像产生行电极和列电极激励的装置。邻近检测装置包括：－向所述组施加与激励不同的特定电信号的装置(7)，－检测特定电信号改变的装置(8)，通过在显示区区域附近传导元件的存在引起特定电信号的改变，－和根据所述检测改变确定所述区的位置的装置(15)。

Description

具有邻近检测的矩阵显示器件

本发明涉及包括邻近检测装置的矩阵显示器件。该器件尤其是用于某类型交换端结构，该类型使得操作者利用处理器在友好交换框架内传输并接收信息。本发明特别应用到交互终端的屏幕方面，该交互终端包括基于液晶、等离子体、发光二极管或场效应发射的屏幕。

已知通过在器件上排列一个或多个透明的接触区构造该终端，这些基于接触或容性或感应效应等。该器件能够按照所需构成用来定界该区的挤压区。通常通过操作者的手指挤压该区。通过增加接触区不可避免地削弱由器件提供的视觉信息。

为了解决该问题，欧洲专利EP0340096提出了使用液晶屏幕的反面电极表面用作替代增加接触区。该反电极的表面相对于操作者的手指表面是很大的，这非常适合于通过容性效应检测手指。该实施例非常适合于包括图标和字符的液晶屏幕，图标和字符是在制造屏幕期间预先确定的。通过实例，该屏幕能够显示多个字符，每个字符由可以点亮或不点亮的七个片段构成。屏幕的该类型反面电极一般覆盖一个或多个字符的预定位置。

不能使用按照专利EP0340096的实施例实现自矩阵屏幕的接触表面，矩阵屏幕包括一方面限定屏幕矩阵行，另一方面限定屏幕矩阵列的两阵列电极。特别是关于操作者手指的实例，该屏幕相对于将被检测的传导元件的表面不包括表面的反面电极。

本发明的目的是以简单的方式实现包括邻近检测装置的矩阵显示器件。因此，本发明的对象是电子显示器件，在器件显示区中包括传导元件的邻近检测装置。与上不同，电子显示器件包括位于器件显示区附近的传导元件的邻近检测装置。电子显示器件还包括扫描显示区的一组行电极和列电极，和根据将在显示区显示的图像产生行电极和列电极激励的装置。显示器件的特征在于邻近检测装置包括：

-向所述组施加与激励不同的特定电信号的装置，

-检测特定电信号改变的装置，通过在显示区区域附近传导元件的存在引起特定电信号的改变，

-和根据所述检测改变确定所述区的位置的装置。

按照本发明的器件使在制造矩阵屏幕期间不设置挤压区成为可能。特别地，检测所述区位置的装置可以检测紧挨着显示区的传导元件的存在和位置。挤压区不再限制数量、尺寸和位置并可以在其使用期间在整个显示区上放置和移动。当然通常还可以通过适当的显示定界挤压区。

而且，按照本发明的器件可避免通过器件显示的视觉信息的任何削弱。

阅读通过实例给出的几个实施例的详细说明将会更好地理解发明并且其它优点将变得明显。通过附图举例说明，其中：

-图1a示出矩阵显示器件结构的前视图；

-图1b示出同一个器件的轮廓；

-图2示出与电极阵列之一结合的发明的装置；

-图3示出使用行电极和列电极的发明的实施例；

-图4示出用于驱动显示的典型实施例，该实施例采用了本发明；

-图5示出用于驱动显示的另一个典型实施例，该实施例也采用了本发明。

如图1a和1b所示的矩阵显示器件包括两个绝缘板1和2，一个设置在另一个之上。两个板1或2的至少一个是透明的。该器件还包括由在电激励效应下表现能够传输或不传输光辐射的光电性质的材料构成的层3。例如该材料包括液晶。器件还包括两个电极阵列4和5。第一阵列4限定器件矩阵的行，第二阵列5限定器件矩阵的列。在图1a中，通过示例仅示出了每个阵列4和5的几个电极。当然应该理解实施本发明与每个阵列电极的数量无关。作为信息，在便携式的屏幕中通常应用的显示一般每个阵列包括100个电极。有利地，由包括铟-锡氧化物的材料构成电极4和5。该材料具有对光辐射是透明的优点。

第一电极阵列4位于板2和层3之间。第二电极阵列5位于板1和层3之间。通过在每个阵列的电极之间施加电势差实现层3的电激励。例如电势差是由50到1000赫兹量级的低频AC电压引起的。

有利地，两个阵列的电极4和5是叉指型的。更为准确地，对于每个阵列，自两个阵列的一个电极备有位于相应板的边缘附近的电连接点。同一阵列的其它电极的连接点位于同一板的相对边缘上。这就器件来说可隔开连接点并因此增强两个邻近连接之间的绝缘。在随后说明中将看到对于改善传导元件位置的检测由叉指型结构提供的优点。

在第一修改例中，借助图2所示，行电极和列电极分别形成两个不同的阵列。选择至少一个阵列用于邻近检测。用于确定所述区位置的装置根据在所选择阵列上介入的所述改变值限定该位置。

更为准确地，例如使用电极阵列4作为传感器。显示区形成接触表面6。器件包括产生施加到电极阵列4的特定电信号的电装置7。特定电信号不同于在两个阵列的电极4和5之间施加的电激励，以改变液晶态。有利地是特定电信号是频率在100千赫以上的高频信号。器件还包括能够检测电信号改变的电装置8，电信号改变是由于在电极阵列4附近传导元件的存在，例如操作者的手指。

例如通过阻抗9电装置7连接到电极4，阻抗9具有500欧姆到几千欧姆量级的值。当向电极4施加电信号时，其运行情况可以比得上在特定电信号频率几百千欧量级值的阻抗。另一方面，当在电极4附近排列传导元件时，电极4将作为值降低的阻抗。例如，该值降低到10千欧，甚至更低。该值取决于沿电极4的传导元件的位置。这里，人们发现当向它们施加高频电信号时电极4具有非零的线性阻抗。传导元件越是靠近电极4的端10，最接近阻抗9的端，它的阻抗值就越降低。相反，传导元件越是靠近另一端11，即所谓的“外端”，电极的阻抗越增长。特别地，电极4形成电阻线，其阻值随着端10和传导元件的检测点分开的距离而增加。

因此电极4的阻抗变化的测量使得确定沿电极4的传导元件的位置成为可能。通过借助电装置8在阻抗9和电极4之间检测特定电信号的改变，间接地进行该测量。例如这些装置包括振幅解调器12，它的入口13连接在阻抗9和电极4之间。振幅解调器12的输出14向中心单元15提供代表特定电信号的任意改变的信号。中心单元15能够把自振幅解调器12的信号与存储值表进行比较，该表给出电信号的改变和沿电极4传导元件的位置之间的对应关系。

相对于单电极4描述了电信号的改变和它的检测，这使得检测沿该电极4的传导元件的位置成为可能。而且，为了彻底地检测关于接触表面6的传感器的位置，必须知道传导元件位于哪个阵列电极4的旁边。

通过使用用于每个电极4的阻抗9和特定的电装置8可以实现相关电极4的确定。该解决方案是难于控制的，而且有利地是向阵列的各个电极不是同时施加电信号而是接连地施加电信号。这使得可使用对组成一组电极4的几个电极4共同的阻抗9和装置8，在电极4中接连地施加信号。在一个和同一阵列中可存在一组或多组电极4。

可以改善检测冗余。特别地，借助图1a所示，矩阵显示包括至少两个电极阵列4和5。使用这两个阵列作为接触表面的传感器是有利的。例如通过使用正交的电极阵列4和5，还可确定放置在接触表面6附近的传导元件的尺寸。特别地，受传导元件影响的每个电极4或5使得可限定在传导元件的端10和末端之间的距离。

在第二修改例中，还可以较简单的方式使用两个电极阵列4和5，而无需设法确定传导元件和电极4或5的端10分开的距离。向电极4和电极5都施加特定的电信号。为了确定所述区的位置，中心单元15根据至少一个电极4和至少一个电极5限定该位置，对于该电极4和5所述改变超出阈值。

在这种情况下，确定在电极4或5的附近是否存在传导元件是令人满意的。通过识别至少一个电极4和至少一个电极5，在此检测传导元件，在笛卡儿参考系中确定它的位置，笛卡儿参考系测量单元一个方向是电极4，另一个方向是电极5。接着特定的电信号施加到电极4和5的行和列，而且中心单元15根据至少一个电极4和一个电极5确定传导元件的位置，对于电极4和5特定的电信号的改变超出阈值。接着简化振幅解调器的实施例。通过改变的特定电信号将仅必须向中心单元15传送有关超出或不超出阈值的一条信息。

在第三修改例中，借助图3所示，显示器件包括电极阵列4、电极阵列5和用于驱动显示的装置16。在该修改例中，通过装置7(在图3中未示出)产生的特定电信号同时施加到至少一个行电极4和至少一个列电极5。当传导元件位于在行电极4和列电极5之间的交叠区附近时，改变在行电极4和列电极5之间的耦连。特定的电信号有利地施加到由对角的两个电极阵列4和5形成的组上。

更为准确地，电极4负有从4-1到4-n的一系列标号。对于电极5情况相同，其负有从5-1到5-p的标号。p和n代表整数。按照从4-1到4-n的顺序向电极4接连地施加电信号。同时，按照从5-1到5-p的顺序向电极5接连地施加电信号。电信号同时地施加到至少一个电极4和至少一个电极5。当传导元件位于电极4和电极5之间的交叠区附近时，修改在电极4和电极5之间的耦连。这些耦连代表在这两个电极之间形成的阻抗。在顺序的开始，电信号施加到电极4-1和电极5-1。随后，电信号施加到电极4-2和5-2，依此类推。标号n和p相等时，继续该顺序直到到达它们。当这些标号不同时，例如当p大于n时，电信号可以施加到电极4-i和电极5-j，且在随后的时刻再次施加到电极4-i并施加到电极5(j+1)。i代表处于1和n之间的整数，j代表处于1和p之间的另一个整数。每当必须时，向电极4之一重复电信号的该两次施加，以致在顺序的最后时刻，电信号施加到电极4-n和4-p。如果必须几次重复应用，选择电极4-i基本上分布在1和n之间。由此可横过显示区的一个对角线或可横过两个对角线。

由此依靠存在于电极4和电极5之间的耦连获得测量读数允许图定位(map location)。更为准确地，对于同时施加电信号的每对电极4和5，该图在于存储可通过传导元件的存在而改变的电信号值。这些值的整体组形成所谓的电流列表。电流列表随后与几个预先录制的表相比，每个代表在显示区附近传导元件的可检测位置。当电流表包括基本上等于预先录制表值的值时，由此推论出传导元件的位置。还可以通过使用在法国专利申请FR2757659，申请人名称SEXTANT AVIONIQUE中说明的方法，好像邻近检测表面是连续的，利用该图。

通过电装置8检测的电信号的改变是低值的并可以通过多个现象例如电干扰扰乱电信号的改变。为了避免该问题，显示器件有利地包括能够聚集通过装置8检测的电信号改变的电装置。这些电装置可以通过中心单元15形成。在几个邻近的电极上进行聚集。在实践中，当使用者的手指放置到显示器上时，考虑到借助接触表面的行为，它系统地覆盖几个电极4，例如从10个到30个电极4。因此不考虑介入仅一个电极4上或甚至在特别限定数量的邻近电极4例如5个电极4上的电信号改变，不存在相互作用。因此，仅当改变涉及至少某一数量的邻近电极4时，中心单元15能够解释电信号的改变，介入邻近电极4上的改变作为传导元件的存在。通过它们的间隔确定电极4的数量。以相同的方式，介入多个非邻近电极4上的电信号的改变均将不被考虑。

前面已经看到，在第一修改例中，由于传导元件的存在改变值取决于沿电极4传导元件的位置。因此在介入几个邻近电极4的电信号改变解释期间可增加附加的条件。因此仅当这些改变是基本上相等的值时，中心单元15可以解释介入邻近电极4上的改变作为传导元件的存在。

有利地，连续地向不同的电极4或5施加特定的电信号。这可避免在邻近电极之间的任意耦连，尤其是同一阵列的电极之间。特别地，传导元件的邻近改变在它所在位置附近电极阻抗。这种改变一般是非常弱的并且在两个电极之间的耦连易于掩蔽这种改变，因此有利于避免在邻近电极之间的耦连。

而且，注意到，在第一修改例的使用中，在衰减的情况下改变的值不是沿电极4传导元件位置的线性函数。更为确切地说，对于沿电极4的传导元件的一个和相同的位移，在电极4的端10，最接近阻抗9的端附近的电信号值的变化大于在端11，所谓电极4的自由端的附近的变化。因此，沿电极4传导元件位置测量的灵敏度比在端10附近要好得多。

为了避免这种缺陷，可以开发使用电极阵列或阵列4的叉指型结构作为传感器。用这种结构，利用电极4将获得沿几个邻近电极4传导元件准确位置，对于电极4传导元件最接近它的端10。

在第一修改例中，使用叉指型结构还可增加沿几个邻近电极4的传感器位置测量的冗余。而且叉指型结构可把同时放置在邻近几个电极4附近的接触表面6上的两个传导元件区别开来。特别是在接触表面6边缘附近在它们的端10连接的电极4使确定最接近该端10传导元件的位置成为可能。另一方面，在接触表面相对边缘附近在它们的端10连接的电极4使确定另一个传导元件的位置成为可能。

而且，当这些阵列具有叉指型结构时，受影响的一组电极可确定传导元件的轮廓。当操作者把手和手指都放置在接触表面6上时，中心单元15可以使用确定手轮廓和手指轮廓的信息以例如仅考虑手指而不考虑手。

在前面已经看到传导元件可以是操作者的手指。通过修改例，传导元件可以包括由操作者所持的传导触针。该触针包括操作者可以放置到显示器上的端。有利地是该端的表面区域足够覆盖几个邻近电极4或5。触针在打算放置到器件上的端和由操作者所持的它主体之间提供电传导。可改变施加到电极或考虑到容性效应电极的电信号。通过替换，触针通过引线连接连接到装置7的接地端产生电信号。

有利地，特定的电信号具有100千赫以上的频率。这使得使用容性效应检测在显示区附近传导元件的存在成为可能。

有利地，器件包括用于驱动显示的装置16。装置16就是公知的驱动器。装置16包括多路复用器17，其向选择用于显示的电极4施加激励电压22和特定电信号，如此可向选择用于循环邻近检测的电极施加特定电信号。更为确切地说，特定电信号接连地施加到以预定次序选择的电极组上，接着该应用以同一次序重复，只要人们想要检测传导元件的附近。

在图4中示出用于驱动显示的装置16的示例性实施例。装置16包括多路复用器17，其输出18连接到电极4的端10。当然可以理解装置16可以同电极5一起使用。多路复用器包括连接到电压源的两个输入19和20。通过阻抗21，在输入19上可以获得多路复用器17发送到选择实施显示的电极4上的电压22。通过阻抗23，在输入20上可以获得多路复用器17发送到未选择实施显示的电极4上的电压24。电压22和24形成层3的电激励。输入19还连接到属于装置16的阻抗9上。该输入19还可以连接到几个装置16公共的装置8上。因此装置8在装置16的外部。阻抗9和21允许由装置7发送的电信号和由发送到选择电极4的电压形成的电激励的重叠。多路复用器17还包括控制多路复用器的输入25。其上流动信号的连接部件26连接到该输入25，该信号可选择用于接收通过阻抗9和21从装置7发出电压22和的电信号的电极4。

图5示出用于驱动显示的装置的修改实施例。这里该修改例由标号30指示。与前面一样，装置30包括多路复用器17和阻抗9、21和23。多路复用器17通过阻抗21接收在它的输入19上的电压22并通过阻抗23接收在它的输入20上的电压24。它还接收在它的输入25上的连接部件26。而且，装置30包括产生特定电信号的电装置7、有利地是与电装置7同步的振幅解调器12、模拟/数字转换器31和地址标志32。模拟/数字转换器31接收代表改变的一条信息，该条信息从振幅解调器12发出并向在装置20外部的中心单元15提供一条数字信息。地址标记器32从多路复用器17接收信息，可识别接收电信号的电极4。地址标记器适配该信息以把它传送到中心单元15。接着中心单元15使从模拟/数字转换器31发出的改变电信号和考察的电极4相关联。

在前述的图4和5中，中心单元15可以通过连接部件33连接到多路复用器17，使得中心单元15控制多路复用器17。连接部件33把每个多路复用器17连接到中心单元15。连接部件33补充连接部件26，连接部件26也把该组多路复用器17连接到中心单元15。有利地，通过连接部件26多路复用器17连接为链状。

有利地，特定的电信号叠加到激励上。使得可不中断显示所必需的激励向考察的电极施加特定电信号。

在某些显示器件中，例如双稳态器件，几乎仅当显示改变时，显示所需的激励才均匀地施加到电极。当激励不施加到该电极时特定电信号可以施加到电极4或5。特别地，对于用于驱动显示的装置16或30楞提供装置包括截止开关34，使得可向输入19和20施加电压22和24，或者可把这些输入19和20连接到接地端35。在图5中示出了截止开关34。然而输入19仍然连接到装置7。通过在连接部件26上流动的信号控制截止开关34。当输入连接到地时，连接部件33仍然能够控制多路复用器17以向电极4施加特定电信号。

Claims (16)

1.一种电子显示器件，包括检测位于器件显示区附近的传导元件的邻近的装置、扫描该显示区的一组行电极(4)和列电极(5)，用于根据将在显示区上显示的图像产生行电极和列电极的激励的装置，其特征在于邻近检测装置包括：

-向所述组施加与激励不同的特定电信号的装置(7)，

-检测特定电信号改变的装置(8)，其中该特定电信号的改变是由在显示区区域附近的传导元件的存在引起的，

-用于根据所述检测到的改变确定所述区域的位置的装置(15)。

2.如权利要求1所述的器件，其特征在于行电极(4)和列电极(5)分别形成两个不同的阵列，选择电极(4)的至少一个阵列用于邻近检测，且用于确定所述区位置的装置(15)根据在选择阵列(4)上介入的所述改变值限定该位置。

3.如权利要求1所述的器件，其特征在于特定电信号施加到行(4)和列(5)上，并且用于确定所述区位置的装置(15)根据至少一个行和至少一个列来限定该位置，其中对于该至少一个行和至少一个列，所述改变超出阈值。

4.如权利要求1所述的器件，其特征在于电信号同时施加到至少一个行电极(4)和至少一个列电极(5)，且当传导元件位于在行电极(4)和列电极(5)之间交叠区附近时，改变在行电极(4)和列电极(5)之间的耦连。

5.如权利要求4所述的器件，其特征在于特定电信号对角地施加到所述组。

6.如权利要求5所述的器件，其特征在于沿显示区的两个对角线电信号施加到所述组。

7.如前述权利要求之一所述的器件，其特征在于用于确定所述区位置的装置(15)不考虑所述改变，除非它们介入几个邻近的电极(4，5)上。

8.如前述权利要求之一所述的器件，其特征在于特定电信号接连地施加到各个电极(4，5)。

9.如前述权利要求之一所述的器件，其特征在于电极(4，5)是叉指型的。

10.如前述权利要求之一所述的器件，其特征在于传导元件包括触针。

11.如前述权利要求之一所述的器件，其特征在于特定电信号具有100千赫以上的频率。

12.如前述权利要求之一所述的器件，其特征在于它包括用于驱动显示的装置(16，30)，并且这些装置(16，30)包括把激励电压(22)和特定电信号施加到选择用于显示的电极(4)上的多路复用器(17)。

13.如权利要求12所述的器件，其特征在于用于驱动显示的装置(30)还包括产生特定电信号的装置(7)、振幅解调器(12)和模拟/数字转换器(31)，振幅解调器(12)接收特定电信号并向模拟/数字转换器(31)提供代表所述改变的信号。

14.如前述权利要求之一所述的器件，其特征在于选择用于邻近检测的电极(4，5)循环地接收电信号。

15.如前述权利要求之一所述的器件，其特征在于特定电信号叠加到激励上。

16.如权利要求1至14所述的器件，其特征在于当激励不施加到电极(4，5)时，特定电信号施加到该电极(4，5)。

Images