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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
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Diese
Anmeldung beansprucht den Vorteil der bei dem Koreanischen Institut
für Geistiges Eigentum eingereichten
koreanischen Patent-Anmeldungen Nr. 10-2008-0070129 und
10-2009-0009585 , eingereicht
am 18. Juli 2008 beziehungsweise am 6. Februar 2009, deren Offenbarung
durch Bezugnahme hierin inkorporiert ist.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Berührungseingabe
detektierendes Anzeigefilter, das Vibration detektieren kann und
dadurch Berührungseingaben empfangen kann, und auf eine
Anzeigevorrichtung mit demselben.
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Beschreibung der verwandten Technik
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Anzeigevorrichtungen
entwickeln sich weiter, da die Gesellschaft informationsorientiert
wird. In letzter Zeit wurde eine Vielfalt an Anzeigevorrichtungen
entwickelt, wie zum Beispiel eine LCD-(Flüssigkristallanzeige-)vorrichtung,
eine PDP-(Plasmaanzeigetafel-)vorrichtung, eine ELD-(Elektrolumineszenzanzeige-)vorrichtung,
eine VFD-(Vakuum-Fluoreszenzanzeige-)vorrichtung usw. Manche von
ihnen werden für verschiedene Geräte verwendet.
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Als
ein Beispiel von Anzeigevorrichtungen wird eine LCD-Vorrichtung
durch Herstellen eines TFT-Array-Substrats und eines Farbfiltersubstrats durch
einen TFT-Array-Substrat-Herstellungsprozess, in dem ein Dünnfilmtransistor
und eine Pixelelektrode hergestellt werden, beziehungsweise durch einen
Farbfiltersubstrat-Herstellungsprozess, in dem ein Farbfilter und
eine gemeinsame Elektrode hergestellt werden, und Bereitstellen
von Flüssigkristall zwischen dem TFT-Array-Substrat und
dem Farbfiltersubstrat durch einen Flüssigkristallzellenprozess gefertigt.
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Als
ein weiteres Beispiel von Anzeigevorrichtungen verursacht eine PDP-Vorrichtung
Entladung in dem Gas zwischen Elektroden durch Bereitstellen von
Gleichstrom oder Wechselstrom an die Elektroden, um Ultraviolettstrahlen
zu erzeugen. Die erzeugten Ultraviolettstrahlen aktivieren ein fluoreszierendes
Material, damit sichtbares Licht emittiert wird.
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Die
PDP-Vorrichtung hat den Nachteil, dass eine große Menge
an elektromagnetischen Wellen und Nahinfrarotstrahlen emittiert
werden, das fluoreszierende Material hohe Reflexion verursacht und die
Farbreinheit aufgrund von von He oder Xe emittiertem orangefarbenem
Licht schlecht ist. Entsprechend kann die PDP-Vorrichtung aufgrund
der elektromagnetischen Wellen und Nahinfrarotstrahlen negative
Auswirkungen auf einen menschlichen Körper haben und bei
einem Präzisionsgerät, wie zum Beispiel einem
Mobiltelefon oder einer Fernsteuerung, Funktionsstörungen
auslösen.
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Entsprechend
ist es erforderlich, die Menge der von der PDP-Vorrichtung emittierten
elektromagnetischen Wellen und Nahinfrarotstrahlen unter einen zulässigen
Wert zu senken. Aus diesem Grund verwendet die PDP-Vorrichtung ein
Filter, das die Funktion des Blockierens der elektromagnetischen
Wellen und Nahinfrarotstrahlen, Reduzierens der Reflexion und Verbesserns
der Farbreinheit ausüben kann.
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Die
aktuelle Tendenz geht dahin, die Größe von Anzeigevorrichtungen
zu erhöhen und Außenanzeigevorrichtungen zum Bereitstellen
von Informationen oder zur Werbung zu verwenden.
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In
der Vergangenheit wurden Anzeigevorrichtungen verwendet, um Informationen
in einer Richtung bereitzustellen. Heutzutage jedoch können Benutzer
unter Verwendung einer Eingabevorrichtung, durch die die Benutzer
mit Hilfe von Anzeigevorrichtungen direkt Informationen eingeben
können, interaktive Kommunikation betreiben. Zum Beispiel können
Benutzer unter Verwendung einer Fernsteuerung Informationen eingeben,
während sie Anzeigevorrichtungen betrachten. Als weiteres
Beispiel können Benutzer Informationen eingeben, indem
sie direkt einen Bildschirm einer Berührungseingabevorrichtung
berühren, die vor Anzeigevorrichtungen angeordnet wird.
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Im
Stand der Technik wird eine Berührungseingabevorrichtung
unabhängig von einer Anzeigevorrichtung bereitgestellt
und muss daher mit der Anzeigevorrichtung verbunden werden. Entsprechend verschlechtert
sich die Empfindlichkeit der Berührungseingabevorrichtung,
die Gesamtdicke der Vorrichtung erhöht sich, und die Berührungseingabevorrichtung
neigt dazu, sich mit der Zeit von der Anzeigevorrichtung abzulösen.
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Falls
eine LCD-Vorrichtung außen verwendet wird, erhöht
sich die Temperatur in der Anzeigevorrichtung aufgrund von Sonnenlicht,
und der Phasenübergang von Flüssigkristall kann
auftreten.
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Heutzutage
geht die aktuelle Tendenz dahin, ein Schutzglas zu verwenden, um
das Anzeigemodul in einem LCD-Bildschirm/-Fernseher zu schützen. Das
Schutzglas verursacht jedoch Kondensation in dem LCD-Bildschirm/-Fernseher
aufgrund der Temperaturdifferenz zwischen dem Inneren und dem Äußeren
desselben. Im Allgemeinen kann in einer PDP-Vorrichtung die Kondensation
einfach und schnell beseitigt werden, da die PDP-Tafel sofort Wärme
emittiert, nachdem der Strom eingeschaltet wird. In einer LCD-Vorrichtung
ist es jedoch schwierig, die Kondensation zu entfernen, da die LCD-Tafel nur
eine kleine Menge an Wärme emittiert.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wurde vor diesem Hintergrund gemacht. Eine
oder mehrere Aufgaben der vorliegenden Erfindung sind darauf gerichtet,
ein Anzeigefilter bereitzustellen, das als optisches Filter und
gleichzeitig als Informationseingabevorrichtung fungieren kann.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist darauf gerichtet, ein Anzeigefilter,
in dem eine Vibration detektierende Berührungseingabevorrichtung
integriert ist, um Vibration zu detektieren und einen Berührungsort
zu bestimmen, sowie eine Anzeigevorrichtung mit demselben bereitzustellen.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist darauf gerichtet,
ein Anzeigefilter, das dünner ausgeführt werden
kann, sowie eine Anzeigevorrichtung mit demselben bereitzustellen.
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Noch
eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist darauf gerichtet,
ein Anzeigefilter mit einer Anti-Beschlag-Funktion sowie eine Anzeigevorrichtung
mit demselben bereitzustellen.
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Noch
eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist darauf gerichtet,
ein Anzeigefilter, das externes Rauschen, das Funktionsstörungen
einer Außenanzeigevorrichtung verursacht, blockieren kann,
sowie eine Anzeigevorrichtung mit demselben bereitzustellen.
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Um
die oben erwähnten Aufgaben zu erreichen, wird ein Berührungseingabe
detektierendes Anzeigefilter bereitgestellt, wobei das Berührungseingabe
detektierende Anzeigefilter Folgendes beinhaltet: einen geschichteten
Körper mit einem vor einer ein Bild anzeigenden Anzeigetafel angeordneten Basissubstrat
und einen optischen Filterteil mit einem auf das Basissubstrat geschichteten
Antireflexionsfilm; sowie einen auf einem geschichteten Körper
angeordneten Vibrationsdetektor, wobei der Vibrationsdetektor von
einem Berührungsort des geschichteten Körpers
aus erzeugte Vibration detektiert, wenn ein Objekt mit dem geschichteten
Körper in Berührung kommt.
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In
einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann der Vibrationsdetektor
zum Detektieren der Vibration einen neben einer Ecke des geschichteten Körpers
installierten piezoelektrischen Sensor beinhalten.
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In
einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann der optische
Filterteil ferner einen leitenden Film beinhalten, in dem ein Metalldünnfilm
und ein stark brechender transparenter Dünnfilm zwei oder mehrere
Male auf eine der Anzeigetafel zugewandten Seite des Basissubstrats
geschichtet sind.
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In
einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann der optische
Filterteil ferner einen Anti-Beschlag-Film beinhalten, der verhindert,
dass die Anzeigetafel aufgrund von in einem Raum zwischen der Anzeigetafel
und dem Berührungseingabe detektierenden Anzeigefilter
vorhandener Feuchtigkeit beschlägt.
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Gemäß der
oben beschriebenen Struktur beinhaltet das Anzeigefilter einstückig
die Vibration detektierende Berührungseingabevorrichtung,
die von dem Berührungsort aus erzeugte Vibration detektiert und
Informationseingaben empfangt, so dass ein Benutzer Informationen
durch direkte Berührung mit einem Anzeigeschirm eingeben
kann und die Dicke des Anzeigefilters minimiert wird.
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Ferner
kann das Anzeigefilter den Berührungsort unter Verwendung
von Vibration detektieren und dadurch Informationseingaben empfangen,
so dass das Anzeigefilter keinen ITO-Film oder Ähnliches
erfordert, was in einer resistiven Berührungseingabevorrichtung
erforderlich ist, und kann Kratzer oder Fremdstoffe ertragen. Zusätzlich
kann das Anzeigefilter sogar durch Berührung mit einem
Nichtleiter funktionieren, der keine statische Elektrizität
aufweist und daher nicht in einer kapazitiven Eingabevorrichtung
verwendet werden kann.
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Ferner
fungiert das Basissubstrat des Anzeigefilters auch als eine Stütze
der Berührungseingabevorrichtung und stützt die
jeweiligen Filme des optischen Filterteils, so dass die Dicke des
Filters minimiert werden kann.
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Ferner
dient der leitende Film, in dem der Metalldünnfilm und
der stark brechende transparente Dünnfilm geschichtet sind,
dazu, externes Rauschen, das Funktionsstörungen einer Außenanzeigevorrichtung
verursacht, zu blockieren.
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Ferner
dient der der Anzeigetafel zugewandt vorgesehene Anti-Beschlag-Film
dazu, das Beschlagen der Anzeigetafel zu verhindern.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
obigen und weitere Gegenstände, Merkmale und Vorteile der
vorliegenden Erfindung werden mit der folgenden detaillierten Beschreibung
in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen klarer verstanden:
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1 ist
eine Ansicht, die eine Anzeigevorrichtung mit einem Anzeigefilter
gemäß einer ersten Ausführung der vorliegenden
Erfindung illustriert;
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2 ist
eine Querschnittsansicht, die das Anzeigefilter gemäß der
ersten Ausführung illustriert;
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3 ist
eine Querschnittsansicht, die ein Anzeigefilter gemäß einer
zweiten Ausführung illustriert;
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4A und 4B sind
Querschnittsansichten, die Anzeigefilter gemäß dritten
und vierten Ausführungen illustrieren;
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5 ist
eine Vorderansicht, die ein Beispiel eines Sensors illustriert, der
in einem Anzeigefilter der vorliegenden Erfindung verwendet werden
kann;
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6 ist
eine Perspektivansicht, die ein Beispiel eines Sensors illustriert,
der in einem Anzeigefilter der vorliegenden Erfindung verwendet
werden kann;
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7 ist
eine Teilvorderansicht, die ein Beispiel eines Sensors illustriert,
der in einem Anzeigefilter der vorliegenden Erfindung verwendet
werden kann;
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8 ist
eine Teilvorderansicht, die Drähte für einen Sensor
illustriert, der in einem Anzeigefilter der vorliegenden Erfindung
verwendet werden kann; und
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9 ist
eine Vorderansicht, die Anordnungen von Drähten und Endteil
für einen Sensor illustriert, der in einem Anzeigefilter
der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER EXEMPLARISCHEN
AUSFÜHRUNG
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Die
vorliegende Erfindung wird nun nachstehend mit Bezug auf die beiliegenden
Zeichnungen, in denen Ausführungsbeispiele derselben gezeigt
sind, vollständiger beschrieben.
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1 ist
eine Ansicht, die eine Anzeigevorrichtung mit einem Anzeigefilter
gemäß einer ersten Ausführung der vorliegenden
Erfindung illustriert, und 2 ist eine
Querschnittsansicht, die das Anzeigefilter gemäß der
ersten Ausführung illustriert.
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Die
Anzeigevorrichtung gemäß der ersten Ausführung
der Erfindung beinhaltet eine Anzeigetafel 300 und das
Anzeigefilter 100, das vor der Anzeigetafel 300 angeordnet
ist, um gleichzeitig als ein optisches Filter und eine Informationseingabevorrichtung
zu fungieren.
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Das
Anzeigefilter 100, wie in 2 illustriert, beinhaltet
einen geschichteten Körper und einen Vibrationsdetektor.
Der geschichtete Körper beinhaltet ein Basissubstrat 110 und
einen optischen Filterteil. Der optische Filterteil beinhaltet mindestens
einen funktionalen Film, wie zum Beispiel einen Antireflexionsfilm 120,
einen elektromagnetischen Abschirmfilm 130, einen Nahinfrarot-Abschirmfilm,
einen Neonlicht-Abschirmfilm und einen farbkompensierenden Film 140,
der auf das Basissubstrat 110 geschichtet ist. Der Vibrationsdetektor
ist auf dem geschichteten Körper installiert, um einen
Berührungsort durch Verwendung von Vibration zu detektieren, und
empfangt dadurch Informationseingaben.
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Das
Basissubstrat 110 kann ein transparentes Substrat sein.
Im Einzelnen kann das Basissubstrat 110 teilvorgespanntes
Glas sein. Ferner kann das Basissubstrat aus transparentem Polymerharz,
wie zum Beispiel Polycarbonat (PC), Polyethylenterephthalat (PET)
oder Ähnlichem bestehen. In dem Basissubstrat 110 ist
es vorzuziehen, dass der Transmissionsgrad zu sichtbarem Licht 80%
oder mehr beträgt und die Glasübergangstemperatur
50°C oder mehr beträgt.
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Ein
Polymersubstrat oder ein mehrschichtiges Polymersubstrat kann als
das Basissubstrat 110 verwendet werden. Das Polymermaterial
kann Polyethylenterephthalat (transparent), Polysulfon (PS), Polyethersulfon
(PES), Polystyrol, Polyethylennaphthalat, Polyarylat, Polyetheretherketon
(PEEK), Polycarbonat (PC), Polypropylen (PP), Polyimid, Triacetylcellulose
(TAC), Polymethylmethacrylat (PMMA) usw. beinhalten.
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Das
Basissubstrat 110 stützt jeweilige Filterfilme,
wie zum Beispiel den farbkompensierenden Film 140, den
elektromagnetischen Abschirmfilm 130 und ähnliche,
und erfährt gleichzeitig Biegung von einer Biegewelle.
Das heißt, das einzelne Basissubstrat 110 fungiert
sowohl als Stützschicht zum Stützen verschiedener
Arten von Filterfilmen als auch als Touch-Pad-Schicht zum Stützen
eines Vibrationssensors, wodurch die gesamte Dicke der Anzeigevorrichtung
reduziert wird und Herstellungskosten gespart werden.
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Der
Vibrationsdetektor beinhaltet Sensoren 200a und 200b.
Die Sensoren sind neben den Ecken des Anzeigefilters 100 installiert.
Wenn ein Objekt, zum Beispiel ein Benutzer, das Anzeigefilter berührt, detektieren
die Sensoren von dem Berührungsort aus erzeugte Vibration.
Die Steuereinheit berechnet unter Verwendung von den Sensoren 200a und 200b übertragener
Informationen den Berührungsort.
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Obwohl
nur zwei Sensoren 200a und 200b in der Zeichnung
abgebildet sind, sind im Allgemeinen mindestens drei Sensoren notwendig,
um die Position einer Berührungseingabe in zwei Dimensionen
zu bestimmen, und in manchen Ausführungen können vier
Sensoren wünschenswert sein. In der vorliegenden Erfindung
können die Sensoren 200a und 200b piezoelektrische
Sensoren sein, die auf eine Berührungseingabe an den geschichteten
Körper hinweisende Vibrationen erfassen können.
Exemplarische piezoelektrische Vorrichtungen können Blei-Zirkonat-Titanat-(PZT-)Kristalle
verwenden.
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Es
ist auch möglich, dass die Sensoren 200a und 200b auf
einer Oberfläche des Anzeigefilters 100 installiert
sind, die einer Berührungsoberfläche, die ein
Objekt berührt, um Informationen einzugeben, gegenüberliegt.
In einer weiteren Ausführung können ein oder mehrere
Sensoren auf der Berührungsoberfläche des Anzeigefilters 100 installiert
sein, und die anderen Sensoren können auf der gegenüberliegenden
Oberfläche installiert sein.
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Ferner
können die Sensoren 200a und 200b auf
irgendeinem von verschiedenen auf das Basissubstrat 110 geschichteten
funktionalen Filmen installiert sein.
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Wahlweise
können ein oder mehrere der Sensoren als Emitter verwendet
werden, um ein Signal zu emittieren, das von den anderen Sensoren
erfasst werden kann, um als Referenzsignal verwendet zu werden,
oder um Vibrationen zu erzeugen, die unter einer Berührungseingabe
verändert werden können, wobei solche veränderten
Vibrationen von den Sensoren erfasst werden, um die Position der
Berührung zu bestimmen. Sensoren 200a und 200b können
durch irgendein geeignetes Mittel, wie zum Beispiel durch Verwendung
eines Klebstoffs, mit Substrat 110 fixiert oder gebondet
sein.
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Vibration
erfassende Berührungseingabevorrichtungen, die besonders
dazu geeignet sind, die Berührungsposition aus Biegewellenvibrationen
zu detektieren und zu bestimmen, sind in den internationalen Veröffentlichungen
WO 2003 005292 und
WO 0148684 offenbart. Piezoelektrische
Sensoren sind aufgrund ihrer Empfindlichkeit, relativ geringen Kosten,
adäquaten Robustheit, potenziell kleinen Formfaktor, adäquaten
Stabilität und Antwortlinearität besonders geeignet
zur Verwendung in Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung. Andere
Sensoren, die in Vibration erfassenden Berührungseingabevorrichtungen
verwendet werden können, beinhalten unter anderem elektrostriktive,
magnetostriktive, piezoresistive und Moving Coil.
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Piezoelektrische
Elemente nehmen für Vibration erfassende Anwendungen im
Allgemeinen eine von zwei Formen an. Die erste ist ein unimorphes
Element, das in jeder seiner Achsen für Kompression empfindlich
ist. Die zweite ist ein bimorphes Element, das aus zwei unimorphen
besteht, die derart angeordnet sind, dass sie entgegengesetzte Polarität
aufweisen, und für Krümmung empfindlich ist. Die
Wahl, welcher Sensortyp verwendet wird, ist abhängig von
dem Material. Wenn ein geschichteter Körper zum Beispiel
von einer Biegewelle Biegung erfährt, wird die Oberfläche
des geschichteten Körpers Krümmung und Kompression
ausgesetzt. Das Verhältnis von Krümmung zu Kompression
hängt von der Dicke und Steifigkeit des geschichteten Körpers ab.
Wenn der geschichtete Körper dicker und steifer gemacht
wird, verringert sich für eine gegebene Frequenz und Amplitude
einer Störung die Krümmung (aufgrund einer größeren
Biegewellenlänge) und die Oberflächenkompression
erhöht sich (da die Oberfläche weiter von der
neutralen Achse entfernt ist). Folglich können unimorphe
Sensoren auf dickeren, steiferen Substraten empfindlicher sein als
bimorphe Sensoren und umgekehrt. Da Anzeigevorrichtungen typischerweise
rechteckig sind, ist es typisch und zweckmäßig,
rechteckige Berührungseingabevorrichtungen zu verwenden.
Daher ist der geschichtete Körper, an dem die Sensoren
fixiert sind, typischerweise von rechteckiger Form. In der vorliegenden
Erfindung können die Vibrationssensoren nahe den Ecken
des geschichteten Körpers platziert sein. Da viele Anwendungen
verlangen, dass eine Anzeige durch die Berührungseingabevorrichtung
hindurch angesehen wird, ist es wünschenswert, die Sensoren
außen nahe den Kanten des geschichteten Körpers
zu platzieren, so dass sie nicht unerwünschterweise die sichtbare
Anzeigefläche einschränken. Die Platzierung der
Sensoren an den Ecken kann auch den Einfluss von Reflexionen von
den Kanten reduzieren. Für einen beliebig entlang einer
Kante des geschichteten Körpers positionierten Vibrationssensor
ist das aufgrund des Berührungseingabeereignisses empfangene
Signal die Summe aus dem ersten Eintreffen des Vibrationswellenpaketes
und späteren, verzögerten Reflexionen des Vibrationswellenpaketes
von den Kanten. Die Nähe entweder des Sensors oder der
Berührungseingabe zu einer Kante des geschichteten Körpers
bestimmt die Separation des direkten Signals zu dem ersten reflektierten
Signal. Anordnen der Sensoren an den Kanten erhöht die
Separation des Sensors von einer möglichen reflektierenden Grenze,
was die Separation der primären und reflektierten Signale
für bessere Kontaktdetektion fördert.
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Die
Form der Vibrationssensoren 200a und 200b kann
auch wichtig sein. Es ist wünschenswert, dass der Sensor
eine omnidirektionale Antwort aufweist, mit anderen Worten dass
die Sensorantwort relativ unempfindlich gegenüber der Richtung
der Vibrationsausbreitung ist. Ein Sensor mit einer starken Winkelabhängigkeit
kann unerwünschterweise die Korrelationsberechnung der
Berührungsposition aus den empfangenen Signalen komplizieren.
Um die Winkelabhängigkeit der Antwort eines piezoelektrischen
Sensors zu untersuchen, kann der Sensor derart angesteuert werden,
dass er als Emitter fungiert. Dann kann unter Verwendung eines Laservibrometers
die ausgehende Welle gemessen werden. Winkelunabhängigkeit
der piezoelektrischen Vorrichtung als Emitter kann mit erwarteter
Winkelunabhängigkeit der piezoelektrischen Vorrichtung
als Sensor korreliert werden. Durch solche Analysen kann bestimmt werden,
dass längliche piezoelektrische Wandler, wie solche mit
länglichen rechteckigen oder elliptischen Formen, bessere
Omnidirektionalität als quadratische oder kreisförmige
Wandler aufweisen, insbesondere wenn sie an der Ecke eines Substrats
fixiert sind. Zum Beispiel weist ein rechteckiger Wandler mit einem
Längen-Breiten-Verhältnis von ungefähr
3:1, der nahe der Ecke eines rechteckigen Basissubstrats aus Kalk-Natron-Glas
fixiert ist und derart orientiert ist, dass seine lange Achse einen
45-Grad-Winkel mit den Kanten des geschichteten Körpers
bildet, eine hochgradig symmetrische emittierte Welle auf, wenn er
angesteuert wird.
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Der
Grad an Winkelsymmetrie der von einem Sensor bereitgestellten Antwort
steht mit der Winkelempfindlichkeit in Zusammenhang. Die lange Achse eines
länglichen piezoelektrischen Wandlers ist seine empfindlichste
Achse. Durch Orientieren der empfindlichsten Achse eines länglichen
piezoelektrischen Sensors, so dass sie 45-Grad-Winkel mit den Seiten eines
rechteckigen geschichteten Körpers bildet, und Positionieren
des Sensors nahe einer Ecke des geschichteten Körpers kann symmetrische
Empfindlichkeit erreicht werden. Falls solch ein Sensor entlang einer
der Kanten zeigt, können Vibrationen, die sich entlang
der Richtung dieser Kante ausbreiten, mit größerer
Empfindlichkeit erfasst werden als sich orthogonal ausbreitende
Vibrationen. Durch Orientieren des Sensors mit seiner empfindlichsten
Achse im Winkel von ungefähr 45 Grad zu den Kanten kann
ein hoher Grad an Symmetrie erreicht werden, insbesondere wenn ein
länglicher Sensor verwendet wird.
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Die
Sensorfläche (Länge und Breite), Material und
Dicke können auch gewählt werden, um eine höhere
Empfindlichkeit der Vorrichtung zu erreichen und gleichzeitig andere
Bedingungen wie zum Beispiel Reduzieren der Randfläche
der Berührungseingabevorrichtung zu erfüllen.
Die Empfindlichkeit einer piezoelektrischen Vorrichtung wird aus
einem Energieargument bestimmt. Einerseits gibt es Verzerrungsenergie,
die in das piezoelektrische Element eingeführt wird, und
andererseits gibt es elektrische Energie, die gespeichert wird,
wenn die kapazitive Last des piezoelektrischen Elements auf eine
gegebene Spannung erhöht wird. Da der piezoelektrische Effekt
effizient ist, kann die Empfindlichkeit der Vorrichtung bestimmt
werden, indem diese Größen gleichgesetzt werden.
Besonders bei der Verwendung besonders dicker und/oder steifer Basissubstrate,
wie zum Beispiel Glassubstrate, die für die in vielen Berührung
erfassenden Anwendungen verwendeten charakteristisch sind, kann
es nützlich sein, die Empfindlichkeit zu verbessern . Für
diese Arten von Berührungseingabevorrichtungen erzeugt ein
Kontakt eines Fingers oder Stifts relativ kleine Biegewellenverschiebungen
des geschichteten Körpers, und daher sind empfindliche
Wandler wünschenswert.
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Die
Sensorgröße kann unter Berücksichtigung
der folgenden Faktoren gewählt werden. Die Länge
und Breite der Sensoren 200a und 200b kann derart
gewählt werden, dass die Sensoren nicht unerwünschterweise
die Sichtfläche beeinträchtigen.
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Wenn
Biegewellenvibrationen zur Bestimmung der Berührungsposition
erfasst werden sollen, ist die Länge eines länglichen
Sensors im Vergleich zu dem erwarteten Bereich von Biegewellenwellenlängen
ebenfalls potenziell in Betracht zu ziehen. In dem Grenzfall, in
dem die Länge des Sensors die relevanten Biegewellenlängen übersteigt,
beginnt die Empfindlichkeit des Sensors abzufallen, da die Bewegung,
die von diesen Wellen in dem geschichteten Körper verursacht
wird, dazu tendiert, sich über die Länge des piezoelektrischen
Elements herauszumitteln. Exemplarische piezoelektrische Sensoren
weisen eine Länge auf, die im Allgemeinen geringer ist als
die Vibrationswellenlängen an dem höchsten relevanten
Frequenzband. In Biegewellenanwendungen der vorliegenden Erfindung
können zum Beispiel rechteckige piezoelektrische Sensoren
mit Längen von ungefähr 7 mm und Breiten von ungefähr
3 mm verwendet werden.
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Die
Höhe des Sensors kann derart gewählt werden, dass
der Sensor nicht übermäßig die Dicke des
Anzeigefilters erhöht, was die Integration der Berührungsvorrichtung
in eine Anzeigevorrichtung komplizieren könnte. Zum Beispiel
können rechteckige piezoelektrische Sensoren mit Höhen
von ungefähr 1 mm verwendet werden.
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Zusätzlich
zu der Wahl der Größe (Länge, Breite,
Höhe) der Biegewellensensoren, um die Verzerrungsenergie
in dem Material zu erhöhen, und somit die Empfindlichkeit
des Sensors, kann eine piezoelektrische Materialformulierung gewählt
werden, um die Leistung zu erhöhen. Die Materialformulierung
ist ein Faktor, der die Kapazität des Sensors bestimmt, die
wiederum die für eine gegebene Ladung erzeugte Spannung
bestimmt. In einem Ausführungsbeispiel kann die Sensormaterialzusammensetzung
derart gewählt werden, dass die Dielektrizitätskonstante
reduziert wird, wodurch die Sensorkapazität reduziert wird
und die Spannungsempfindlichkeit erhöht wird. Eine Ausnahme
von dieser Regel kann unter Umständen bestehen, in denen
Reduzieren der Dielektrizitätskonstante zu einer Reduzierung
in piezoelektrischer Effizienz führt, in welchem Fall der
erwartete Gewinn an Empfindlichkeit verloren gehen könnte. Die
Wahl der piezoelektrischen Formulierung wird daher vorzugsweise
getroffen, indem diese Belange abgewogen werden. Ein geeignetes
piezoelektrisches Kristallmaterial ist Blei-Zirkonat-Titanat (PZT).
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Der
Antireflexionsfilm 120 ist vor dem Anzeigefilter einem
Betrachter zugewandt angeordnet, um die Reflexion externen Lichts
von der vorderen Oberfläche der Anzeigevorrichtung zu minimieren,
wodurch verhindert wird, dass sich die Anzeigequalität aufgrund
von Reflexion verschlechtert.
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Der
Antireflexionsfilm 120 kann zum Schützen der Anzeigetafel
vor einem externen Schock mit einem Hartbeschichtungsfilm ersetzt
werden. Es ist auch möglich, dass sowohl ein Antireflexionsfilm 120 als
auch ein Hartbeschichtungsfilm gemeinsam vorgesehen sind.
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Der
elektromagnetische Abschirmfilm 130 ist hinten an dem Basissubstrats 100 vorgesehen,
um elektromagnetische Wellen zu blockieren. Der elektromagnetische
Abschirmfilm kann ein leitender Gitterfilm oder ein mehrschichtiger
transparenter leitender Film sein, in dem ein Metalldünnfilm
und ein stark brechender transparenter Dünnfilm aufeinander
geschichtet sind.
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Hier
kann der leitende Gitterfilm allgemein ein Metallgitter, ein metallbeschichtetes
Gitter aus synthetischem Harz oder ein metallbeschichtetes Gitter
aus Metallgewebe verwenden. Für das leitende Gitter können
verschiedene Metalle, wie zum Beispiel Kupfer, Chrom, Nickel, Silber,
Molybdän, Wolfram, Aluminium oder ähnliche, verwendet
werden, solange sie gute elektrische Leitfähigkeit und
Verarbeitbarkeit aufweisen.
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Der
mehrschichtige transparente leitende Film kann einen stark brechenden
transparenten Film, wie zum Beispiel Indiumzinnoxid (ITO), verwenden,
um elektromagnetische Wellen zu blockieren. Der mehrschichtige transparente
leitende Film kann eine Struktur aufweisen, in der ein Metallfilm,
wie zum Beispiel Au, Ag, Cu, Pt, Pd usw., und ein stark brechender
transparenter Film, wie zum Beispiel Indiumoxid, Zinndioxid, Zinkoxid
usw., abwechselnd aufeinander geschichtet sind.
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Ein
aus Silber oder Silberlegierung bestehender Dünnfilm kann
als der Metallfilm verwendet werden.
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Insbesondere
wird im Allgemeinen Silber verwendet, da es ausgezeichnete Leitfähigkeit,
Infrarotreflexionsvermögen und Transmissionsgrad zu sichtbarem
Licht aufweist. Da Silber jedoch geringe chemische und physikalische
Stabilität aufweist und dazu tendiert, sich durch Verunreinigungen,
Dampf, Wärme, Licht usw. aus der Umgebung zu verschlechtern,
ist es vorzuziehen, eine Silberlegierung zu verwenden, in der ein
oder mehr Metallelemente aus Au, Pt, Pd, Cu, Sn usw. zusammen mit
Silber enthalten sind.
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Der
farbkompensierende Film 140 kann an der hinteren Oberfläche
des elektromagnetischen Abschirmfilms 130 befestigt sein,
um die Menge an rotem (R), grünem (G) und/oder blauem (B)
Licht zu reduzieren oder zu steuern, wodurch ein Farbabgleich geändert
oder angepasst wird. Der farbkompensierende Film 140 kann
einen Farbstoff enthalten, der orangefarbenes Neonlicht absorbiert.
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Im
Allgemeinen tendiert von einer Plasmaanzeigetafel emittiertes sichtbares
Licht roter Farbe dazu, sich zu orangener Farbe hin zu verfärben.
Der farbkompensierende Film 140 gemäß der
Ausführung der Erfindung absorbiert orangefarbenes Licht mit
einer Wellenlänge von 580~600 nm, um orangene Farbe zu
roter Farbe zu korrigieren.
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Der
farbkompensierende Film 140 kann verschiedene Arten von
Farbstoffen enthalten, um den Farbwiedergabebereich und die Farbreinheit
zu erhöhen. Die Farbstoffe beinhalten einen Neonlicht absorbierenden
organischen Farbstoff, wie zum Beispiel vom Anthrachinontyp, Azotyp,
Styryltyp, Phthalocyanintyp, Methyltyp oder Ähnliche, sind
jedoch nicht auf diese beschränkt. Da die Art und Konzentration
der Farbstoffe durch eine Absorptionswellenlänge und einen
Absorptionskoeffizienten des Farbstoffs und einen für ein
Anzeigefilter benötigten Transmissionsgrad bestimmt werden,
sind sie nicht auf bestimmte Werte beschränkt.
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Ein
Klebefilm kann vorgesehen sein, um die oben erwähnten funktionalen
Filme zusammenzukleben. Der Klebstoff kann Acryl-Klebstoffe, Silikon-Klebstoffe,
Urethan-Klebstoffe, Polyvinylbutyral-Klebstoffe (PMB), Ethylenvinylacetat-(EVA-)Klebstoffe,
Polyvinylether-Klebstoffe, gesättigte amorphe Polyester-Klebstoffe,
Melaminharz-Klebstoffe oder Ähnliche beinhalten.
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3 ist
eine Querschnittsansicht, die ein Anzeigefilter gemäß einer
zweiten Ausführung illustriert.
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Das
Anzeigefilter der vorliegenden Ausführung weist dieselbe
Struktur auf wie das der ersten Ausführung, beinhaltet
jedoch ferner einen externen Lichtabschirmfilm 400 zum
Absorbieren externen Umgebungslichts.
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Der
externe Lichtabschirmfilm 400 beinhaltet eine Verstärkungsschicht 410,
einen auf einer Seite der Verstärkungsschicht 410 ausgebildeten
Hintergrund 420 sowie ein Licht absorbierendes Muster 430,
das an dem Hintergrund ausgebildet ist, um externes Umgebungslicht
zu blockieren, das in Richtung der Anzeigetafel 300 einfällt.
In der vorliegenden Ausführung beinhaltet das Licht absorbierende
Muster 430 keilartige schwarze Streifen, die in regelmäßigen
Abständen voneinander angeordnet sind.
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Die
Verstärkungsschicht 410 kann von dem externen
Lichtabschirmfilm 400 ausgelassen werden. Die Verstärkungsschicht 410 stützt
den Hintergrund 420, an dem das Licht absorbierende Muster 430 ausgebildet
ist. Die Verstärkungsschicht 410 kann vorzugsweise
ein transparenter Harzfilm mit Ultraviolett-Durchlässigkeit
sein. Die Verstärkungsschicht 410 kann zum Beispiel
aus Polyethylenterephthalat (PET), Polycarbonat (PC), Polyvinylchlorid (PVC)
oder Ähnlichem bestehen.
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Natürlich
können andere funktionale Filme, wie zum Beispiel der Antireflexionsfilm 120,
der farbkompensierende Film 140, der elektromagnetische Abschirmfilm 130 oder ähnliche
als die Verstärkungsschicht 410 verwendet werden.
Das Licht absorbierende Muster 430 weist eine Querschnittsform
eines Keils auf und beinhaltet die schwarzen Streifen, die auf einer
der Anzeigetafel 300 zugewandten Seite des Hintergrundes 420 in
regelmäßigen Abständen vorgesehen sind
und verhindern, dass externes Umgebungslicht in die Anzeigetafel
eintritt. Der Hintergrund 420 kann aus UV-härtbarem
Harz bestehen. Das Licht absorbierende Muster 430 kann
schwarzes anorganisches und/oder organisches Material oder schwarzes
Metall enthalten, das Licht absorbieren kann. Wenn das Licht absorbierende
Muster 430 Metallpulver enthält, ist es möglich,
elektrischen Widerstand gemäß der Konzentration
des Metallpulvers zu steuern, und daher kann das Licht absorbierende Muster 430 auch
eine Funktion des Blockierens elektromagnetischer Wellen ausüben.
Entsprechend kann der geschwärztes oder schwarzes Metall
verwendende elektromagnetische Abschirmfilm sowohl eine Abschirmfunktion
externen Lichts als auch eine elektromagnetische Abschirmfunktion
effizient ausüben. Das Licht absorbierende Muster 430 kann UV-härtbares
Harz verwenden, das Industrieruß enthält.
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Das
Licht absorbierende Muster 430 kann unter Verwendung eines
Walzenformverfahrens, eines Wärmepressverfahrens, das thermoplastisches Harz
verwendet, eines Spritzgussverfahrens, in dem thermoplastisches
oder wärmehärtendes Harz in ein auf dem Hintergrund
ausgebildetes dem Licht absorbierenden Muster 430 entgegengesetztes
Muster injiziert wird, oder Ähnlichem ausgebildet werden.
Ferner kann, wenn das UV-härtbare Harz, das den Hintergrund 420 bildet,
eine Antireflexionsfunktion, eine elektromagnetische Abschirmfunktion,
eine Farbkompensationsfunktion oder die Kombination derselben ausübt,
der externe Lichtabschirmfilm 400 ebenfalls diese Funktionen
ausüben.
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Das
Licht absorbierende Muster 430 des externen Lichtabschirmfilms 400 blockiert
externes Umgebungslicht, das sich von außen in Richtung
der Anzeigetafel ausbreitet, indem es das externe Umgebungslicht
absorbiert, aber Anzeigelicht, das sich von der Anzeigetafel 300 nach
außen ausbreitet, total reflektiert, ohne das Anzeigelicht
zu absorbieren. Daher können ein hoher Transmissionsgrad
zu dem Anzeigelicht und ein hohes Kontrastverhältnis erreicht werden.
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4A und 4B sind
Querschnittsansichten, die Anzeigefilter gemäß dritten
und vierten Ausführungen illustrieren.
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Das
Anzeigefilter 500 gemäß den dritten und vierten
Ausführungen ist ein Filter (eine Schutzscheibe), die hauptsächlich
auf eine Flüssigkristallanzeige (LCD) anwendbar ist, und
die Struktur aufweist, in der eine Vibration erfassende Berührungseingabevorrichtung
einstückig vorgesehen ist. Selbstverständlich
ist das Anzeigefilter 500 auch auf irgendwelche anderen
Anzeigevorrichtungen anwendbar.
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Unter
Bezug auf 4A beinhaltet das Anzeigefilter 500 mit
einer Berührungseingabe detektierenden Funktion einen geschichteten
Körper sowie Sensoren 200a und 200b.
Der geschichtete Körper beinhaltet ein Basissubstrat 510,
einen auf einer Oberfläche des Basissubstrats 510 vorgesehenen ersten
Antireflexionsfilm 520 sowie einen auf der anderen Oberfläche
des Basissubstrats 510 vorgesehenen zweiten Antireflexionsfilm 530.
Die Sensoren 200a und 200b sind auf dem geschichteten
Körper installiert, um den Berührungsort durch
Vibration zu detektieren und Informationseingabe zu empfangen.
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Der
erste Antireflexionsfilm 520 und zweite Antireflexionsfilm 530 können
unter Verwendung einer Klebeschicht oder Ähnlichem mit
dem Basissubstrat 510 verbunden sein.
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Hier
dient das Basissubstrat 510 als Schutzscheibe für
die LCD-Tafel und als Berührungsscheibe für die
Sensoren 200a und 200b.
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Die
Sensoren 200a und 200b sind identisch mit den
oben erwähnten Sensoren, so dass die Beschreibung derselben
weggelassen wird. Die Sensoren 200a und 200b können
auf mindestens einem des Basissubstrats 510, der ersten
und zweiten Antireflexionsfilme 510 und 520 installiert
sein. Zum Beispiel können manche Sensoren auf dem ersten
Antireflexionsfilm 510 und die anderen Sensoren auf dem zweiten
Antireflexionsfilm 520 installiert sein. Oder manche Sensoren
können auf dem Basissubstrat 510 und andere Sensoren
auf dem ersten und zweiten Antireflexionsfilm 510 und 520 installiert
sein.
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Unter
Bezug auf 4B beinhaltet das Anzeigefilter 500 mit
einer Berührungseingabe detektierenden Funktion einen geschichteten
Körper sowie Sensoren 200a und 200b.
Der geschichtete Körper beinhaltet ein Basissubstrat 510,
einen auf einer Seite des Basissubstrats 510 vorgesehenen
Antireflexionsfilm 520 und einen leitenden Film 540,
einen Klebefilm 550 sowie einen auf der anderen Seite des
Basissubstrats 510 vorgesehenen Anti-Beschlag-Film 560.
Die Sensoren 200a und 200b sind auf dem geschichteten
Körper installiert, um den Berührungsort durch
Vibration zu detektieren und Informationseingabe zu empfangen.
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Der
leitende Film 540 kann einen mehrschichtigen Film verwenden,
in dem ein Metalldünnfilm und ein stark brechender transparenter
Dünnfilm zwei oder mehrere Male auf die der Anzeigetafel
zugewandte Oberfläche des Basissubstrats geschichtet sind.
Der Metalldünnfilm besteht aus Au, Ag, Cu, Pt, Pd usw.,
und der stark brechende transparente Dünnfilm besteht aus
Indiumoxid, Zinndioxid, Zinkoxid usw. Insbesondere besteht der Metalldünnfilm vorzugsweise
aus Silber oder Silber enthaltendem Oxid, das ausgezeichnete Leitfähigkeit,
Infrarotreflexionsvermögen und Transmissionsgrad für
sichtbares Licht aufweist.
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Der
Anti-Beschlag-Film 560 verhindert, dass sich das Anzeigefilter
aufgrund von in einem Raum zwischen der Anzeigetafel und dem Anzeigefilter
vorhandener Feuchtigkeit beschlägt. Zum Beispiel kann der
Anti-Beschlag-Film 560 einen Polyesterfilm mit einer hydrophilen
Beschichtungsschicht, die unter Verwendung von Wasser, Polyvinylpyrrolidon
und Netzmitteln ausgebildet ist, verwenden.
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5 ist
eine Vorderansicht, die ein Beispiel eines Sensors illustriert,
der in einem Anzeigefilter der vorliegenden Erfindung verwendet
werden kann.
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Das
Anzeigefilter beinhaltet rechteckige piezoelektrische Sensoren 610a, 610b, 610c und 610d, die,
wenn das Anzeigefilter 600 rechteckig ist, neben vier Ecken
des Anzeigefilters 600 positioniert sind.
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Die
Sensoren können derart orientiert sein, dass ihre jeweiligen
Achsen größter Empfindlichkeit entlang 45° mit
den benachbarten Ecken des Anzeigefilters 600 liegen.
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6 ist
eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel eines Sensors illustriert,
der in einem Anzeigefilter der vorliegenden Erfindung verwendet werden
kann, wobei der Sensor 720 an einer Ecke des Anzeigefilters
installiert ist und eine Schaumbefestigung 710 entlang
Kanten des geschichteten Körpers befestigt ist.
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Die
Schaumbefestigung 710 weist adhäsive Oberflächen
auf, wodurch das Anzeigefilter sicher an einer beliebigen Oberfläche
befestigt werden kann. Die Schaumbefestigung kann die Reflexionen
von der Kante des Anzeigefilters reduzieren. Wie gezeigt können
piezoelektrische Vibrationssensoren 720 rechteckig sein
und so montiert sein, dass ihre langen Achsen in Richtung benachbarter
Ecken des Anzeigefilters 700 zeigen.
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Die
Anzeigefilter 600 und 700 von 5 und 6 können
irgendeines der Anzeigefilter gemäß der ersten,
zweiten und dritten Ausführungen sein, und der Sensor kann
der piezoelektrische Vibrationssensor sein, wie er in der ersten
Ausführung beschrieben wird.
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7 ist
eine Teilvorderansicht, die ein Beispiel eines Sensors illustriert,
der in einem Anzeigefilter der vorliegenden Erfindung verwendet
werden kann. Der Sensor 810 kann sowohl durch seine Länge
L, seine Breite W und seine Höhe oder Dicke (nicht gezeigt),
als auch durch seine Position relativ zu der Ecke des Anzeigefilters
und durch den Winkel, den seine Empfindlichkeitsachse mit einer
Kante des Substrats bildet, charakterisiert werden.
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8 ist
eine Teilvorderansicht, die Drähte für einen Sensor
illustriert, der in einem Anzeigefilter der vorliegenden Erfindung
verwendet werden kann.
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Ein
Paar von Drähten 920 und 930 ist jeweils auf
das Anzeigefilter 900 gedruckt, um die Sensoren 910,
die an den Ecken des Anzeigefilters 900 installiert sind,
leitend mit einer Steuereinheit zu verbinden.
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Hier
können die Drähte 920 und 930 vorzugsweise
entlang der Kanten des Anzeigefilters 900 gedruckt sein,
so dass sie nicht einen effektiven Anzeigeschirm blockieren, auf
dem ein Bild angezeigt wird.
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Wenn
der Sensor 910 unter dem Einfluss einer Vibration, die
sich unter dem Einfluss einer diskreten Berührung in dem
Anzeigefilter ausbreitet, unter Spannung steht, wird ein Ladungsgradient
in dem piezoelektrischen Material erzeugt, was zu einem Spannungsabfall
durch die Dicke des Materials führt. Durch Verbinden von
Drähten 920 und 930 mit Elektroden auf
der Oberseite und Unterseite des piezoelektrischen Sensors kann
dieses Signal für die Berechnung und Interpretation des
Signals, um die Berührungsposition zu ermitteln, der Steuereinheit (nicht
gezeigt) übermittelt werden. Es sind piezoelektrische Vorrichtungen
verfügbar, in denen die Elektrode auf einer Seite der Vorrichtung
herumgewickelt ist und sich etwas zu der anderen Seite der Vorrichtung erstreckt,
so dass die Drähte zweckmäßiger verbunden
werden können, da beide Elektroden auf derselben Seite
der Vorrichtung zugänglich sind.
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9 ist
eine Vorderansicht, die Drähte und Endteilanordnung für
Sensoren illustriert. Die an den Ecken des Anzeigefilters 900 installierten
Sensoren 910a, 910b, 910c und 910d sind
mit den entsprechenden Paaren von Drähten 920a und 930a, 920b und 930b, 920c und 930c und 920d und 930d verbunden.
Jedes Paar von Drähten erstreckt sich entlang einer Kante
des Anzeigefilters 900 zu einem Bereich, in dem das Endteil 940 angeschlossen
werden kann. Das Endteil 940 kann ein zweckmäßiges
Mittel der Verbindung der Drähte mit der Steuereinheit (nicht
gezeigt) bereitstellen, die unter Verwendung der von jedem der Sensoren
durch Erfassen von Biegewellenvibrationen aufgrund der Berührung
gesammelten Informationen den Ort einer Berührungseingabe
bestimmen und melden.
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Obgleich
bisher der Einfachheit der Erklärung halber die PDP-Filter
und die LCD-Filter beschrieben wurden, ist die vorliegende Erfindung
nicht darauf beschränkt. Das Vibration detektierende Anzeigefilter
der vorliegenden Erfindung ist auf verschiedene Filter für
beliebige andere Anzeigevorrichtungen anwendbar.
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Obwohl
bevorzugte Ausführungen der vorliegenden Erfindung zum
Zweck der Darstellung beschrieben wurden, wird der Fachmann verstehen, dass
verschiedene Modifikationen, Zusätze und Substitutionen
möglich sind, ohne von dem in den beiliegenden Patentansprüchen
offenbarten Umfang und Geist der Erfindung abzuweichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - KR 2008-0070129 [0001]
- - KR 10-2009-0009585 [0001]
- - WO 2003005292 [0049]
- - WO 0148684 [0049]