CN1646945B - 显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有一层显示层(2)和一层与之平行延伸的触摸敏感层(3)的显示装置，用于计算机系统，使得在该显示装置上所显示的功能通过对于触摸敏感层进行触摸而可被激活。本发明的显示装置的特征为，设置了一个抗反射光栅，该光栅布置在触摸敏感层上，其中这些光栅元件是可相对运动的或具有一种与别的光栅元件无关的触摸敏感性。

Description

显示装置
技术领域
本发明涉及一种具有一层显示层和一层与之平行延伸的触摸层的显示装置。
背景技术
这种显示装置不但用于显示图像信息，而且同样可通过该装置输入图像信息。这种显示装置特别是在使用操作系统或应用程序的图示操作表面的情况下具有重要意义。在这类情况中，功能通过按钮进行启动，其中按钮可用一个光标例如通过一个鼠标进行单击，但也可直接通过触摸显示装置启动相应的功能。这类显示装置通常称为触摸式显示屏。
由于通过这类显示装置可以省掉一个输入装置，所以这类显示装置优先用于小型便携式机，例如所谓的手持式机或个人数字助理。但恰好在移动作业中出现这样的问题：存在相当高的环境亮度并在显示装置上产生反射，从而严重损害显示装置的可读性。
电子射线管显示器同样产生反射的问题。众所周知，为了避免在屏幕表面上的反射，在屏幕前面设置一个光栅。这种光栅通常涉及一种细网的金属线编织物，虽然观察者还可清楚识别通过这种编织物显示的信息，但倾斜入射的周围光线不再引起反射。
对触摸敏感的显示装置来说，这种金属线编织物或类似物是不适用的，因为由于相当刚性的结构，即使在用一种相当尖的物件例如一根触针接触时也会产生宽的压力面，从而会导致错误输入。即使在触摸敏感层的高分辨率的情况下也不再可能进行精确的工作。
避免产生干扰的反射的另一种公知的可能性是，面向观察者方向的表面例如通过腐蚀打毛。这个解决方案的缺点是，散射效应不但对入射的周围光线产生影响，而且从显示层的单个像素发出的光线同样产生散射，从而降低图像的清晰度。
发明内容
所以本发明的目的是提出这样一种显示装置，它具有一层触摸敏感层，尽管如此，仍具有周围光的表面反射的防护作用。
根据本发明，这个目的是通过一种显示装置来实现的，显示装置，具有一层显示层和一层与之平行延伸的触摸敏感层，用于计算机系统，使得在该显示装置上所显示的功能通过对于触摸敏感层进行触摸而可被激活。根据本发明，在远离显示层的触摸敏感层一侧上设置了一个由可相对运动的光栅元件组成的抗反射光栅。
这个目的同样是通过一种用于计算机系统的显示装置来实现的，该显示装置具有一层显示层和一层与之平行的触摸敏感层，在该显示装置上所显示的功能通过对于触摸敏感层进行触摸而可被激活。根据本发明，远离显示层的触摸敏感层的表面设置有栅网形的表面结构，其中光栅间距与显示层的像素间距匹配，使光栅间距与显示层的像素间距之比为偶数。
由于光栅间距与像素间距的偶数比，保证了从显示层的像素发出的光线不散射，而是直接到达观察者。通过这种光栅构成了准微观通道。而倾斜入射的光线则通过光栅元件反射或吸收。
本发明的目的同样是通过一种用于计算机系统的显示装置来实现的，该显示装置具有一层显示层和一层与之平行延伸的触摸敏感层，在该显示装置上所显示的功能通过对于触摸敏感层进行触摸而可被激活。根据本发明，所述触摸敏感层含有光栅元件，其中光栅间距与显示层的像素间距匹配，使光栅间距与像素间距之比是偶数。
在这种结构时，阻止反射的光栅元件已集成在触摸敏感层中。这个课题的第四解决方案在于另一种用于计算机系统的显示装置，该具有一层显示层和一层与之平行延伸的触摸敏感层，在该显示装置上所显示的功能通过对于触摸敏感层进行触摸而可被激活。根据本发明，触摸敏感层通过栅网状布置的条形光栅元件构成，并在光栅的结点内集成接触式传感器。在这种结构时，触摸敏感的元件和阻止反射的元件不是单独的单元，而是相同的元件既满足阻止反射的功能，又满足制造触摸敏感性的功能。
对上述的那种显示装置来说，光栅元件设计成条形是优选的，其中，这些光栅元件在光栅的结点上是可相对运动的。通过这种条形结构保证了良好的抗反射性能。
光栅元件的角度相对于触摸敏感层可调是特别有利的。通过这些光栅元件使平行于光栅元件的视向明显优先于一个倾斜的视角。通过光栅元件相对于触摸敏感层的可变化的角度可按使用者要求调节优选的视向。
根据第一解决方案的另一个有利结构，抗反射光栅是可以取下的。在第三种解决方案中，触摸敏感层含有光栅元件，这些光栅元件最好具有液晶。这样就可根据需要断开或接通抗反射的性能。
在最后一种解决方案中。平行于是显示层的电导体最好集成在光栅元件中，光栅元件用弹性材料制成，其中设置了利用不同光栅元件的两个电导体的电容、电感或电阻特征值的机构。
本发明还涉及其他优选结构。
附图说明
下面结合实施例来详细说明本发明。附图表示：
图1具有一个本发明显示装置的个人数字助理；
图2本发明显示装置第一实施例的示意图；
图3图2实施例的光栅元件的三维图示；
图4至6光栅元件的各种结构方案；
图7触摸敏感性能集成在光栅元件中的另一个实施例；
图8具有可取下的抗反射光栅的一个本发明显示装置；
图9具有可取下的抗反射光栅的图8的类似结构；
图10具有可控光栅元件的一个本发明显示装置。
具体实施方式
图1表示具有一个本发明显示装置1的PDA(个人数字助理)11。显示装置1设计成触摸敏感的并为此具有一层触摸敏感层3。此外，在图1的示意图中，设置了一个抗反射光栅4，该光栅适用于消除有干扰的反射。
图2表示图1显示装置的详图。从图2可以看出，抗反射光栅4由多个光栅元件5组成。这些光栅元件以一个预定的角度9位于触摸敏感层3上。这个角度9最好为90°。通过这些光栅元件5构成若干微观通道10，观察者通过这些通道观察触摸敏感层及其下面的显示层2。为了保证清晰的可见度，光栅元件5平行于观察方向12取向。侧面入射的周围光线18被光栅元件5吸收，因而只有很少一部分到达触摸敏感层3或显示层2的至少部分反光的表面。
特别是象图1所示的PDAs小型便携式机器来说，很方便这样握住机器，使观察方向垂直于显示装置1。但对于较大的机器例如笔记本型机或固定安装的平面屏幕来说，显示装置1相对于使用者的最佳取向则不总是可能的或不总是简单的。所以光栅元件5最好不是刚性的，而是活动的，这样它们相对于触摸敏感层3的角度9可进行改变。在光栅元件的角度可调节的情况下，光学取向可通过使用者进行调节或根据入射的周围光自动调节。为此，例如可设置一个测量周围光入射角的传感器，并通过相应的控制装置这样控制光栅元件5，使之保持一个最佳的角度。
光栅元件5或者是部分透明的，或者是不透明的。为了达到满意的效果，光栅元件5的材料应当是吸光的或有吸收光线的表面。
为了显示装置1的质量，需要光栅元件5之间的栅距与显示层2的像素8的像素间距匹配。否则可能产生所谓的波纹效应。如果由于奇数的间距比，在一定的区域内光栅元件5位于像素8上方，而在其他区域内光栅元件5正好位于两个像素之间，则产生波纹效应、当栅距与像素间距之比为偶数时，则可避免波纹效应。在图2中，栅距选择成像素间距的两倍。所以，一个光栅元件位于两个像素8上。
图3表示像素元件5布置的三维示意图。光栅结点13分别这样设置，即通过条形的光栅元件5的缝隙，保证了这些光栅元件的相互的一定弹性。这对于在压力作用下把压力分别传递到位于触摸敏感层3下面的某一点是特别重要的。
图4至6分别表示抗反射光栅4的另一种结构。在图4中，光栅结点13上分别设置一个疙瘩。通过这种疙瘩状的结构特别有利于把力传递到触摸敏感层3上，在这些疙瘩的尺寸适当和栅距相当小的情况下可产生足够的抗反射效果。
在图5中，同样设置了条形的光栅元件5，在结点13处，这些光栅元件完全中断。条5的宽度进一步减小，亦即不需要这些条在两个结点13之间的整个长度延伸。
在图6中，设置了猪鬃状的光栅元件7，光栅元件的这种结构特别适用于栅距与像素间距之比明显大于1的情况。在这种光栅元件结构时，只有光栅结点13能够探测触摸，所以触摸敏感层3的分辨率是很小的。但由于每根猪鬃能够传递一个从上方作用到它上面的力，所以在大栅距的情况下也可获得触摸的良好的分辨率。
在图7的结构中，触摸敏感层3和抗反射光栅4的功能组合在一起。这是通过光栅元件15不只是为了发挥抗反射作用设计成条形，而且同样设计成触摸敏感来实现的。这是这样实现的：在图7中看不见的、在光栅元件15中延伸的电导体14在结点13内是不接触的。通过单个电导体14的这种有目的的充分利用可改变单个结点13内两个电导体14之间的间距，亦即这种改变导致电容、电感或电阻值的改变。为此，光栅元件15必须是弹性的，以便压力的作用也引起两个导体之间的间距的改变。
抗反射功能和接触式传感器功能的另一种组合可能性在于，使用例如图5中所示的光栅元件，并在结点上附加设置接触式传感器。为此，例如分别在一个结点13上设置一个电容敏感的传感器元件即可。电容传感器元件的工作原理是使设置在附近的物体改变电场，从而导致表示该传感器元件的电极的电容改变。这种电容改变可被充分利用。
图8表示抗反射光栅4摇摆地与一个外壳连接的可能性，该外壳支撑触摸敏感层3和显示层2。按此方式，该显示装置也可不用抗反射光栅4。
图9表示图8的类似结构，只不过抗反射光栅4不是可摇摆地设置在该外壳上，而是装配在其上的。通过定位销16确保了光栅元件这样定位，即这些光栅元件不干扰通过显示层2的像素发射的光。
图4表示本发明显示装置的结构，光栅结构嵌入触摸敏感层3中。在这种情况中，光栅元件17用不着是弹性的。这些光栅元件也可用液晶或用电致变色的材料制成。在这种情况中，光栅元件通过施加相应的控制电压按需进行接通或断开。为了显示层的显示性能不受阻碍，在这种情况下，栅距也应当与像素间距匹配。
在用液晶抗反射光栅的情况中，光栅元件的光学取向可通过施加相应的控制电压来调节。这种调节既可通过使用者人工进行，又可根据入射周围光的强度和/或角度自动进行。
参考符号一览表
1  显示装置
2  显示层
3  触摸敏感层
4  抗反射光栅
5  光栅元件(条状)
6  光栅元件(疙瘩状)
7  光栅元件(猪鬃状)
8  像素
9  角
10 微观通道
11 个人数字助理
12 观察方向
13 光栅结点
14 电导体
15 组合光栅元件
16 定位销
17 光栅元件

Claims (17)

1.显示装置，具有一层显示层(2)和一层与之平行延伸的触摸敏感层(3)，用于计算机系统，使得在该显示装置上所显示的功能通过对于触摸敏感层(3)进行触摸而可被激活，其特征为，在远离显示层(2)的触摸敏感层(3)一侧上设置了一个由可相对运动的光栅元件组成的抗反射光栅(4)。
2.按权利要求1的显示装置，其特征为，光栅元件(5)呈条形，其中在光栅的结点(13)上的光栅元件(5)是可相对运动的。
3.按权利要求1的显示装置，其特征为，光栅元件(7)呈猪鬃状。
4.按权利要求1的显示装置，其特征为，光栅元件(6)呈疙瘩状。
5.按权利要求1至4任一项的显示装置，其特征为，栅距与显示层(2)的像素间距匹配，使栅距与像素间距之比为偶数。
6.按权利要求1至4任一项的显示装置，其特征为，光栅元件(5，6，7)的角度(9)相对于触摸敏感层(3)是可以调节的。
7.按权利要求6的显示装置，其特征为，设置有根据入射周围光(18)的角度来自动调节角度(9)的装置。
8.按权利要求1至4任一项的显示装置，其特征为，光栅元件(5；6；7)用一种吸光的材料制成。
9.按权利要求1至4任一项的显示装置，其特征为，抗反射光栅(4)是可取下的。
10.用于计算机系统的显示装置，具有一层显示层(2)和一层与之平行的触摸敏感层(3)，在该显示装置上所显示的功能通过对于触摸敏感层(3)进行触摸而可被激活，其特征为，在远离显示层(2)的触摸敏感层(3)的表面上设置栅网状的表面结构，其中栅距与显示层(2)的像素间距匹配，使栅距与像素间距之比为偶数。
11.用于计算机系统的显示装置，具有一层显示层(2)和一层与之平行延伸的触摸敏感层(3)，在该显示装置上所显示的功能通过对于触摸敏感层(3)进行触摸而可被激活，其特征为，所述触摸敏感层(3)含有光栅元件(17)，其中栅距与显示层(2)的像素间距匹配，使栅距与像素间距之比为偶数。
12.按权利要求11的显示装置，其特征为，光栅元件(17)具有液晶。
13.按权利要求11的显示装置，其特征为，光栅元件(17)用一种电致变色的材料制成。
14.按权利要求12或13的显示装置，其特征为，设置有根据入射周围光条件来自动调节光栅元件(17)的光学性能的装置。
15.用于计算机系统的显示装置，具有一层显示层(2)和一层与之平行延伸的触摸敏感层(3)，在该显示装置上所显示的功能通过对于触摸敏感层(3)进行触摸而可被激活，其特征为，触摸敏感层(3)通过栅网状布置的、条形的光栅元件(15)构成，且接触式传感器集成在光栅的结点(13)中。
16.按权利要求15的显示装置，其特征为，平行于显示层(2)延伸的光栅元件(15)在光栅的结点(13)内没有接触的电导体(14)，且光栅元件(15)用一种弹性材料制成，其中设置了利用结点(13)处的导体(14)的间隔的机构。
17.按权利要求15的显示装置，其特征为，接触式传感器为电容式传感器元件。
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