DE102009042990A1

DE102009042990A1 - Module and method for spatially resolved detection of touch and / or light radiation

Info

Publication number: DE102009042990A1
Application number: DE200910042990
Authority: DE
Inventors: Tonino Dipl.-Chem. Greco; Armin Dr.Rer.Nat. Wedel
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2009-09-25
Filing date: 2009-09-25
Publication date: 2011-04-07
Also published as: EP2480953A2; WO2011038890A2; WO2011038890A3; WO2011038890A8

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Modul und ein Verfahren zur ortsaufgelösten Detektion von Berührung und/oder Lichteinstrahlung sowie eine Anordnung, die neben dem erfindungsgemäßen Modul mindestens eine Strahlungsquelle umfasst. Ebenso werden Verwendungsmöglichkeiten des Moduls bzw. der Anordnung angegeben.The present invention relates to a module and a method for spatially resolved detection of touch and / or light irradiation and an arrangement which, in addition to the module according to the invention, comprises at least one radiation source. Possible uses of the module or the arrangement are also given.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Modul und ein Verfahren zur ortsaufgelösten Detektion von Berührung und/oder Lichteinstrahlung, sowie eine Anordnung, die neben dem erfindungsgemäßen Modul mindestens eine Strahlungsquelle umfasst. Ebenso werden Verwendungsmöglichkeiten des Moduls bzw. der Anordnung angegeben.The present invention relates to a module and a method for the spatially resolved detection of contact and / or light irradiation, as well as to an arrangement which, in addition to the module according to the invention, comprises at least one radiation source. Likewise possible uses of the module or the arrangement are specified.

Touchscreens werden heutzutage in einer Vielzahl von technischen Anwendungsgebieten zur Steuerung von elektronischen Geräten verwendet, wobei die intuitive Bedienung das Ansteuern von technischen Geräten in die Handhabung wesentlich erleichtert. Man verwendet sie an Informationssystemen, wie interaktiven Anzeigedisplays, an interaktiven Dialogsystemen, wie Ticket-, Bank- oder Geldautomaten, und Ansteuerungssystemen in der Industrie, in der Touchscreens z. B. zur Steuerung von Maschinen Verwendung finden oder im Bereich der Spielzeugindustrie, für Spielkonsolen und Spielautomaten. Die größte Verwendung von Touchscreen-Technologien findet immer mehr in Alltagstechnologien, wie z. B. PDAs oder Handys, Musikwiedergabegeräten, wie mp3-Playern, Computern und Laptops, sowie Bildschirmen statt. Unter einem Touchscreen, auch Tastschirm oder Sensorbildschirm genannt, versteht man eine auf dem Bildschirm angebrachte berührungssensitive Schicht, welche auf Kontakt des Benutzers mit seinem Finger oder einem je nach verwendeter Technologie geeigneten Stylus (Zeigegriffel) reagiert. Folglich bieten Touchscreens eine äußerst intuitive Bedienung, da der Bildschirm zugleich als Benutzeroberfläche dient und nicht der Umweg über externe Eingabegeräte gewählt werden muss. Damit eignen sich Touchscreens besonders für Dialogsysteme.Today, touch screens are used in a variety of technical applications for the control of electronic devices, the intuitive operation makes it much easier to control technical devices in the handling. They are used in information systems, such as interactive display displays, interactive interactive systems, such as ticket, bank or ATM, and control systems in the industry, in the touchscreens z. B. are used for controlling machines or in the field of toy industry, for game consoles and slot machines. The biggest use of touch screen technologies is finding more and more in everyday technologies, such as: As PDAs or mobile phones, music players, such as mp3 players, computers and laptops, and screens instead. A touchscreen, also referred to as touch screen or touch screen, is understood to mean a touch-sensitive layer which is attached to the screen and responds to contact of the user with his finger or a stylus (pointing pen) which is suitable depending on the technology used. Consequently, touchscreens offer a very intuitive operation, since the screen also serves as a user interface and does not need to be chosen via external input devices. This makes touchscreens particularly suitable for dialogue systems.

Insgesamt gibt es eine Vielzahl von verschiedenen Touchscreen-Technologien:Overall, there are a variety of different touchscreen technologies:

Analog resistive TechnologieAnalogue resistive technology

Resistive Touchscreens bestehen aus zwei sich gegenüberliegenden, transparenten, Halbleiterschichten, welche durch zahlreiche isolierte Abstandshalter, sog. „Spacer-Dots” voneinander getrennt sind. Die innere ITO-Schicht befindet sich auf einem festen Glasbildschirm, die äußere Schicht wird von einer flexiblen, kratzfesten Kunststofffolie geschützt. Mittels eines Steuergerätes wird an den leitenden Schichten Spannung angelegt. Wird die obere Schicht auf die darunter liegende gedrückt, wird ein elektrischer Kontakt hergestellt und damit die Spannung an dieser Stelle verändert, wobei ortsaufgelöst der Berührungspunkt ermittelt werden kann. Die Nachteile bestehen in der relativ geringen Lichtdurchlässigkeit von lediglich 70–80% und der Empfindlichkeit gegenüber mechanischen Beschädigungen.Resistive touchscreens consist of two opposite, transparent, semiconductor layers, which are separated by numerous isolated spacers, so-called "spacer dots". The inner ITO layer is located on a solid glass screen, the outer layer is protected by a flexible, scratch-resistant plastic film. By means of a control device, voltage is applied to the conductive layers. If the upper layer is pressed on the underlying, an electrical contact is made and thus the voltage is changed at this point, whereby the contact point can be determined spatially resolved. The disadvantages are the relatively low light transmission of only 70-80% and the sensitivity to mechanical damage.

Kapazitive TechnologieCapacitive technology

Bei der kapazitiven Technologie verwendet man Glassubstrate, welche eine transparente Beschichtung aus leitfähigen Halbleitern aufweist. Die Deckseite wird zusätzlich mit einer Glas- oder Kunststoffschicht als Kratzschutz versehen. An allen vier Ecken des beschichteten Glassubstrates wird eine Spannung angelegt, um ein homogenes elektrisches Feld zu erzeugen. Durch Berührung des Systems kommt es zu einer Störung des vorherrschenden elektrischen Feldes. Diese Störung kann dabei ortsaufgelöst detektiert werden. Nachteilig sind die hohen Entwicklungskosten, sowie die Tatsache, dass die Bedienung nur mit dem Finger oder mit Eingabestiften, die speziell für den kapazitiven Touchscreen entwickelt sind, möglich ist.In capacitive technology, glass substrates are used which have a transparent coating of conductive semiconductors. The cover side is additionally provided with a glass or plastic layer as scratch protection. A voltage is applied to all four corners of the coated glass substrate to produce a homogeneous electric field. Touching the system disturbs the prevailing electric field. This disorder can be detected spatially resolved. Disadvantages are the high development costs, as well as the fact that the operation is possible only with the finger or with styli, which are specially developed for the capacitive touch screen.

Surface Acoustic Wave Technologie (Oberflächenwellen-Technologie)Surface Acoustic Wave Technology (Surface Wave Technology)

Bei der Surface Acoustic Wave Technologie verwendet man eine klare Glasscheibe ohne jegliche Art von Folien oder andere Beschichtungen der Oberfläche. An zwei Seitenflächen des Glassubstrats sind Signalgeber montiert, welche sowohl horizontal als auch vertikal Ultraschallwellen aussenden. Die über die Benutzeroberfläche laufenden Wellen werden von der Oberfläche reflektiert und auf der gegenüberliegenden Seite von einem Sensor empfangen. Berührt man den Bildschirm, wird ein Teil der Ultraschallwellen absorbiert und die Berührung wird dann ortsaufgelöst dargestellt. Nachteilig ist, dass die Bedienung lediglich mit dem Finger oder zumindest einem anderen weichen Medium möglich ist.The Surface Acoustic Wave technology uses a clear glass sheet without any kind of foil or other surface coating. On two side surfaces of the glass substrate, signalers are mounted which emit ultrasonic waves both horizontally and vertically. The waves traveling through the user interface are reflected by the surface and received by a sensor on the opposite side. When touching the screen, a part of the ultrasonic waves is absorbed and the contact is then displayed in a spatially resolved manner. The disadvantage is that the operation is possible only with the finger or at least another soft medium.

Infrarot-TechnologieInfrared technology

Die Infrarot-Technologie funktioniert letztendlich mittels der Unterbrechung von Lichtstrahlen. Ein Rahmen, auf dem die Sensoren angebracht sind, umgibt das Display. So befinden sich auf der einen Seite dieses Rahmens jeweils vertikal und horizontal Infrarotleuchtdioden (LEDs), auf den dazugehörigen gegenüberliegenden Seiten Fotosensoren, die das Licht erkennen. Durch die von den Leuchtdioden zu den Sensoren laufenden Lichtstrahlen entsteht somit ein Raster auf der Bildschirmoberfläche. Durch Berührung des Bildschirms wird der Lichtstrahl an dieser Stelle unterbrochen und so ein Signalabfall erzeugt, welcher durch die Fotosensoren registriert wird und somit den Berührungspunkt bestimmen lässt. Nachteilig bei der Infrarot-Technologie ist eine deutlich geringere Touchauflösung. Wegen der relativ schwachen Auflösung eignen sich Infrarot-Touchscreens nur für großflächige Displays mit geringer Auflösung. Des Weiteren können Fremd-Infrarotquellen, sowie Wärmestrahlung das System negativ beeinflussen.The infrared technology ultimately works by interrupting light rays. A frame on which the sensors are mounted surrounds the display. For example, vertical and horizontal infrared light emitting diodes (LEDs) are located on one side of this frame, and photosensors on the opposite sides detect the light. As a result of the light beams passing from the light-emitting diodes to the sensors, a grid is produced on the screen surface. Touching the screen, the light beam is interrupted at this point and thus generates a signal drop, which is registered by the photosensors and thus can determine the point of contact. A disadvantage of the infrared technology is a significantly lower touch resolution. Because of the relatively low resolution, infrared touchscreens are only suitable for large-scale displays with low resolution. Furthermore, extraneous infrared sources, as well as heat radiation can negatively affect the system.

Andere optische Technologien Other optical technologies

Des Weiteren wird in der DE 101 39 147 A1 ein Verfahren und Vorrichtung zur Störung eines optischen Vorgangs an einem optischen Touchscreen beschrieben. Hierbei werden Störungen eines elektromagnetischen Feldes, die durch Fremdkörper hervorgerufen werden, optisch detektiert. Dazu wird Licht in einen Wellenleiter, vorzugsweise in eine Glasplatte, eingekoppelt. Durch Berührung der Glasplatte können die im Wellenleiter vorhandenen evaneszenten Felder durch Brechungsindexverschiebung phasen- und intensitätsverschoben detektiert werden. Von Nachteil bei der beschriebenen Technologie ist die zwangsweise geringere Sensoranzahl, wenn man das Licht in die Glasplatte einkoppelt. Des Weiteren werden aufwändige Interferrometer mit Referenzkanälen zur Detektion der Phasenverschiebung verwendet.Furthermore, in the DE 101 39 147 A1 describes a method and apparatus for interfering with an optical process on an optical touch screen. In this case, disturbances of an electromagnetic field, which are caused by foreign bodies, optically detected. For this purpose, light is coupled into a waveguide, preferably in a glass plate. By touching the glass plate, the evanescent fields present in the waveguide can be detected by phase shift and intensity shift by refractive index shift. A disadvantage of the described technology is the forcibly lower number of sensors when the light is coupled into the glass plate. Furthermore, complex interferometers with reference channels are used to detect the phase shift.

Die DE 198 27 991 A1 beschreibt eine Touchscreen-Vorrichtung, bei der durch am Rand des Bildschirms angeordnete Licht-Sensoren mit vorangestellten optischen Systemen reflektierte Lichtstrahlen, die durch ein Zeigeobjekt verursacht werden, detektieren werden. Nachteilig hierbei ist, dass Fremdlicht Fehlinformationen auslösen kann und unklar ist, wie viel reflektiertes Licht tatsächlich erfasst werden kann. Auch die aufwändige vorgeschaltete Optik vor jedem Sensor ist sehr nachteilig.The DE 198 27 991 A1 describes a touch-screen device in which light rays which are caused by a pointing object will be detected by light sensors arranged at the edge of the screen with optical systems in front. The disadvantage here is that extraneous light can cause misinformation and it is unclear how much reflected light can actually be detected. The complex upstream optics before each sensor is very disadvantageous.

Die DE 27 34 094 C2 und DE 32 45 785 A1 beschreiben die Verwendung von Lichtgriffeln zur Positionsbestimmung auf Displays. Beide Technologien beruhen auf der Detektion von abgestrahltem Licht des Bildschirms mittels eines „Scan-Stiftes”. Sehr nachteilig ist die mit einer erheblichen elektronischen Datenverarbeitung verbundenen Komplexität des gesamten Systems.The DE 27 34 094 C2 and DE 32 45 785 A1 describe the use of light pencils for positioning on displays. Both technologies rely on the detection of emitted light from the screen by means of a "scan pen". Very disadvantageous is the complexity of the entire system associated with considerable electronic data processing.

Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Modul sowie ein Verfahren zur Detektion von Berührung bereitzustellen, das die oben genannten Problematiken umgeht und somit ein vielseitig einsetzbares und zuverlässig arbeitendes Modul bereitgestellt wird.Proceeding from this, it is an object of the present invention to provide a module and a method for the detection of touch, which circumvents the above-mentioned problems and thus a versatile and reliable working module is provided.

Diese Aufgabe wird bezüglich des Moduls mit den Merkmalen des Patentanspruches 1, bezüglich der Anordnung mit den Merkmalen des Patentanspruches 16, bezüglich des Verfahrens zur ortsaufgelösten Detektion von Berührung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 20, bezüglich des Verfahrens zur ortsaufgelösten Detektion von Lichtbestrahlung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 21 sowie bezüglich der Verwendungszwecke des erfindungsgemäßen Moduls mit den Merkmalen des Patentanspruchs 23 gelöst. Die jeweiligen abhängigen Ansprüche stellen dabei vorteilhafte Weiterbildungen dar.This object is related to the module with the features of claim 1, with respect to the arrangement with the features of claim 16, with respect to the method for spatially resolved detection of contact with the features of claim 20, with respect to the method for spatially resolved detection of light irradiation with the features of Claim 21 and with respect to the intended use of the module according to the invention with the features of claim 23 solved. The respective dependent claims represent advantageous developments.

Erfindungsgemäß wird somit ein Modul zur ortsaufgelösten Detektion von Berührung und/oder Lichteinstrahlung bereitgestellt, das mindestens ein flächiges Substrat aus einem lichtleitenden Material mit einer mindestens ein fluoreszierendes Material enthaltenden Polymerbeschichtung, eine Mehrzahl mit dem Substrat optisch gekoppelter Strahlungssensoren sowie eine Auswerteinheit, die eine ortsaufgelöste Zuordnung der detektierten Fluoreszenz und/oder der detektierten Änderung der Fluoreszenz erlaubt, umfasst.According to the invention, there is thus provided a module for spatially resolved detection of contact and / or light radiation comprising at least one planar substrate made of a light-conducting material with a polymer coating containing at least one fluorescent material, a plurality of radiation sensors optically coupled to the substrate, and an evaluation unit having a spatially resolved assignment the detected fluorescence and / or the detected change in fluorescence.

Mit der vorliegenden Erfindung wurden oben genannte Probleme gelöst, sowie eine weitaus einfachere Technologie bereitgestellt. Darüber hinaus ergeben sich mit der vorliegenden Erfindung weitere Anwendungsmöglichkeiten sowie zusätzliche Funktionsmodi.The present invention has solved the above-mentioned problems as well as provided a much simpler technology. In addition, with the present invention further applications and additional functional modes.

Die Erfindung besteht somit im Wesentlichen aus einem optischen Modul, das mindestens ein flächiges Substrat aus einem lichtleitenden Material mit einer mit Fluorophor dotierten Polymer- und/oder anorganischen Fluoreszenzschicht aufweist. Zusätzlich enthält das Modul mehrere, vorzugsweise an allen Kanten des Substrats optisch gekoppelte Strahlungssensoren, die der Detektion bzw. der Ab- und/oder Zunahme der erzeugten Fluoreszenzstrahlung dienen. Je höher die bereitgestellte Sensoranzahl ist, desto höher ist die resultierende Auflösung.The invention thus essentially consists of an optical module which has at least one planar substrate of a light-conducting material with a fluorophore-doped polymer and / or inorganic fluorescent layer. In addition, the module contains a plurality of radiation sensors, preferably optically coupled at all edges of the substrate, which serve to detect or decrease and / or increase the generated fluorescence radiation. The higher the number of sensors provided, the higher the resulting resolution.

Das optische Modul besteht zunächst aus einem optisch transparenten anorganischen und/oder organischen Glassubstrat, auf dem mindestens eine optisch transparente, ungefärbte und fluoreszierende Polymerbeschichtung aufgebracht ist, die hauptsächlich mit UV-Licht absorbierenden organischen und/oder anorganischen fluoreszierenden Materialien, wie z. B. organischen Fluoreszenzfarbstoffen und/oder anorganischen Quantendots, in geeigneter Konzentration dotiert wurden. Die betreffenden Fluoreszenzmaterialien können auch über einen Extrusionsprozess in optisch transparente Polymerfolien eingebracht werden, die anschließend zwischen zwei Glasscheiben laminiert werden und somit ein fluoreszierendes optisches Verbundsystem darstellen.The optical module consists initially of an optically transparent inorganic and / or organic glass substrate, on which at least one optically transparent, undyed and fluorescent polymer coating is applied, mainly with UV-absorbing organic and / or inorganic fluorescent materials, such as. As organic fluorescent dyes and / or inorganic quantum dots were doped in a suitable concentration. The respective fluorescent materials can also be introduced via an extrusion process into optically transparent polymer films which are subsequently laminated between two glass panes and thus constitute a fluorescent optical composite system.

Auch besteht die Möglichkeit, eine transparente, mit Fluorophoren dotiere Kunststoffplatte als Substrat zu verwenden. Für Spezialanwendungen können die verwendeten Fluoreszenzmaterialien neben einer UV-Absorption auch im sichtbaren und infraroten Spektralbereich Absorptionsbanden aufweisen, wobei auch die Umwandlung von Infrarotstrahlung in kurzwelligeres Licht durch „Up-conversion” genutzt werden kann. Zur Herstellung der Module werden zumindest in Teilbereichen der zu den beschichteten Glassubstraten gehörenden Substratkanten empfindliche photovoltaische oder pyroelektrische Lichtsensoren unter Verwendung optisch transparenter Kleber aufgebracht oder anderweitig optisch angekoppelt.It is also possible to use a transparent, doped with fluorophores plastic plate as a substrate. For special applications, the fluorescent materials used in addition to a UV absorption in the visible and infrared spectral absorption bands, wherein the conversion of infrared radiation into short-wave light can be used by "up-conversion". To produce the modules, at least in partial regions of the substrate edges belonging to the coated glass substrates, sensitive photovoltaic or pyroelectric light sensors are used optically transparent adhesive applied or otherwise optically coupled.

Die Funktion der erfindungsgemäßen Module beruht auf einem Fluoreszenzeffekt, der optischen Leitung der Fluoreszenzstrahlung, ihrer Detektion sowie der Signalübertragung. Bestrahlt man die auf bzw. zwischen den Glassubstraten befindlichen fluoreszierenden Polymer- oder Glasbeschichtungen mit kurz- und/oder langwelligem UV-Licht, so werden die in den Beschichtungen enthaltenen Fluoreszenzmaterialien elektronisch angeregt und senden im Vergleich zu den Wellenlängen der Anregungsstrahlung längerwellige, sichtbare Fluoreszenzstrahlung aus. Die erzeugte Fluoreszenzstrahlung koppelt optisch in die Glassubstrate ein und breitet sich dort bis zu den Kanten der Substrate aus. Aufgrund der inneren Totalreflexion gelangt der größte Anteil der Fluoreszenzstrahlung durch Lichtleitung zu den Kanten der Glassubstrate, trifft dort auf die Lichtsensoren, wo elektrische Ströme oder Spannungen erzeugt werden, deren Änderungen per Auswerteinheit (z. B. Elektronikmodul) registriert und elektronisch verarbeitet werden können. Die einzelnen am Substrat angeordneten Sensoren sind dabei im Beispielsfalle eines rechteckigen Substrates so am Substrat angeordnet, dass ihre Registrierrichtung bevorzugt orthogonal zu der Kante des Substrates erfolgt, an dem sie angeordnet sind. Jeder Sensor bildet dabei einen Kanal, dessen Fluoreszenzintensität durch den jeweiligen Sensor beobachtet wird. Im Falle eines rechteckigen Substrates können dabei Sensoren an allen Seiten des Substrates angeordnet sein, wodurch ein imaginäres Gitternetz von Kanälen auf dem Substrat gebildet wird. Die Signale der einzelnen Sensoren werden dabei von der Auswerteinheit, die beispielsweise ein Elektronikmodul sein kann, erfasst und dem jeweiligen Ort der detektierten Zunahme der Fluoreszenzstrahlung (bzw. deren Abnahme) zugeordnet.The function of the modules according to the invention is based on a fluorescence effect, the optical conduction of the fluorescence radiation, its detection and the signal transmission. If the fluorescent polymer or glass coatings on or between the glass substrates are irradiated with short and / or long-wave UV light, the fluorescence materials contained in the coatings are excited electronically and emit longer-wavelength visible fluorescence radiation compared to the wavelengths of the excitation radiation , The generated fluorescence radiation optically couples into the glass substrates and spreads there to the edges of the substrates. Due to the total internal reflection, the largest portion of the fluorescence radiation passes through the light pipe to the edges of the glass substrates, where it encounters the light sensors, where electrical currents or voltages are generated whose changes can be registered by evaluation unit (eg electronic module) and electronically processed. The individual sensors arranged on the substrate are in this case arranged on the substrate in the exemplary case of a rectangular substrate such that their registration direction is preferably orthogonal to the edge of the substrate on which they are arranged. Each sensor forms a channel whose fluorescence intensity is monitored by the respective sensor. In the case of a rectangular substrate, sensors can be arranged on all sides of the substrate, whereby an imaginary grid of channels is formed on the substrate. The signals of the individual sensors are thereby detected by the evaluation unit, which may be an electronic module, for example, and assigned to the respective location of the detected increase in the fluorescence radiation (or its decrease).

Verwendet man Dotiermaterialien, die im sichtbaren und/oder infraroten Licht anregbar sind, so verwendet man Anregungsstrahlung im sichtbaren und/oder infraroten Spektralbereich.If doping materials which can be excited in visible and / or infrared light are used, excitation radiation in the visible and / or infrared spectral range is used.

Bevorzugt ist dabei, dass das Substrat aus anorganischem Glas oder einem Kunststoff besteht.It is preferred that the substrate consists of inorganic glass or a plastic.

Eine weiter bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Substrat im Spektralbereich von 400 nm bis 700 nm eine optische Transparenz von mindestens 80% aufweist.A further preferred embodiment of the invention provides that the substrate has an optical transparency of at least 80% in the spectral range from 400 nm to 700 nm.

Ebenso ist vorteilhaft, wenn das Substrat einen optischen Verlust von ≤ 1 dB/m aufweist.It is also advantageous if the substrate has an optical loss of ≦ 1 dB / m.

Vorteilhaft ist ebenso, wenn die Polymerbeschichtung mit dem mindestens einen fluoreszierenden Material dotiert ist, das bevorzugt Absorptionsbanden im UV- oder Vis- und/oder IR-Bereich aufweist und weiter bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus organischen Laser- und Fluoreszenzfarbstoffen, Nanophosphoren und/oder Quantendots, besonders bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Xanthenen, Oxazinen, Rhodaminen, Perylenen, Naphthalimiden, Naphthaldiimiden, Stilbenen, Cumarinen, Styrylen, Pyrromethenen, InAs, InP, GaAs, GaP, GaN, InGaAs, GaInP/InP, CdO, CdSe, CdS, CdTe, ZnO, ZnS, ZnSe, ZnTe, PbS, PbSe, PbTe, HgS, HgSe, HgTe, ZnO:Ag, ZnO:Cu, ZnO:Al, ZnO:Mn, ZnO:Cu, ZnS:Ag, ZnS:Cu, ZnS:Al, ZnS:Mn, ZnS:Cu, ZnSe:Ag; ZnSe:Cu, ZnSe:Al, ZnSe:Mn, ZnSe:Cu, CdS:Ag, Cds:Cu, CdS:Al, Cds:Mn, CdS:Cu, CdSe:Ag, CdSe:Cu, CdSe:Al, CdSe:Mn, CdSe:Cu, Phosphaten, Silikaten, Germanaten, Oxiden, Sulfiden, Oxysulfiden, Seleniden, Sulfoseleniden, Vanadaten, Niobaten, Arsenaten, Tantalaten, Wolframaten, Molybdaten, Halogenaden, Nitriden, Boraten, Aluminaten, Gallaten, und Halogeniden, sowie deren Mischungen.It is likewise advantageous if the polymer coating is doped with the at least one fluorescent material which preferably has absorption bands in the UV or Vis and / or IR range and is more preferably selected from the group consisting of organic laser and fluorescent dyes, nanophosphors and / or quantum dots, particularly preferably selected from the group consisting of xanthenes, oxazines, rhodamines, perylenes, naphthalimides, naphthaldiimides, stilbenes, coumarins, styryls, pyrromethenes, InAs, InP, GaAs, GaP, GaN, InGaAs, GaInP / InP, CdO, CdSe, CdS, CdTe, ZnO, ZnS, ZnSe, ZnTe, PbS, PbSe, PbTe, HgS, HgSe, HgTe, ZnO: Ag, ZnO: Cu, ZnO: Al, ZnO: Mn, ZnO: Cu, ZnS: Ag, ZnS: Cu, ZnS: Al, ZnS: Mn, ZnS: Cu, ZnSe: Ag; ZnSe: Cu, ZnSe: Al, ZnSe: Mn, ZnSe: Cu, CdS: Ag, Cds: Cu, CdS: Al, Cds: Mn, CdS: Cu, CdSe: Ag, CdSe: Cu, CdSe: Al, CdSe: Mn, CdSe: Cu, phosphates, silicates, germanates, oxides, sulfides, oxysulfides, selenides, sulfoselenides, vanadates, niobates, arsenates, tantalates, tungstates, molybdates, halides, nitrides, borates, aluminates, gallates, and halides, and mixtures thereof ,

Zusätzlich können auch Mischungen aus den oben genannten organischen Farbstoffen sowie anorganischen Quantenpunkte verwendet werden.In addition, mixtures of the abovementioned organic dyes and inorganic quantum dots can also be used.

Der Gewichtsanteil des mindestens einen fluoreszierenden Materials in der Polymerbeschichtung liegt bevorzugt im Bereich von 0,01 und 20 Gew.-%, bevorzugt 0,1 und 10 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,5 und 2 Gew.-%.The proportion by weight of the at least one fluorescent material in the polymer coating is preferably in the range of 0.01 and 20 wt .-%, preferably 0.1 and 10 wt .-%, particularly preferably 0.5 and 2 wt .-%.

Die Polymerbeschichtung basiert vorteilhafterweise auf einem Polymer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polymethylmethacrylaten, Polymethacrylsäureestern, Polymethacrylsäuren, Polyacrylsäuren, deren Estern, aus Copolymeren dieser Materialien, wie Polymethacrylmethylimiden, Methylmethacrylat-Acrylnitril-vinylestern, Polymethylpenten, Acrylsäure-Styren-Acrylsäure-Vinylacetat-Copolymeren, Polystyren, Polyvinyltoluen, Polycarbonaten, Polypropylen, Polyethylen, Cellulosederivaten, Polyacetalen, Polyamiden, fluorierten Acrylsäure-Polymeren, Cycloolefin-Polymeren, Polymididen, Polyalylphthalaten, Acetatbutyraten und Polyestern, Polysulfonen, transparenten Epoxidharzen, Polyvinylchlorid, Polyurethanen, deren Copolymeren und Blends.The polymer coating is advantageously based on a polymer selected from the group consisting of polymethyl methacrylates, polymethacrylic acid esters, polymethacrylic acids, polyacrylic acids, their esters, copolymers of these materials, such as polymethacrylmethylimides, methyl methacrylate-acrylonitrile-vinyl esters, polymethylpentene, acrylic acid-styrene-acrylic acid-vinyl acetate copolymers, Polystyrene, polyvinyltoluene, polycarbonates, polypropylene, polyethylene, cellulose derivatives, polyacetals, polyamides, fluorinated acrylic acid polymers, cycloolefin polymers, polyimidides, polyaliphthalates, acetate butyrates and polyesters, polysulfones, transparent epoxy resins, polyvinyl chloride, polyurethanes, their copolymers and blends.

Insbesondere weist dabei die Polymerbeschichtung im sichtbaren Spektralbereich mindestens 90% Transmission auf.In particular, the polymer coating has at least 90% transmission in the visible spectral range.

Weiter bevorzugt ist, dass die Strahlungssensoren photovoltaische und/oder pyroelektrische Strahlungssensoren aus ferroelektrischen Kristallen, Keramiken oder Polymeren sind.It is further preferred that the radiation sensors are photovoltaic and / or pyroelectric radiation sensors made of ferroelectric crystals, ceramics or polymers.

Ebenso ist es vorteilhaft, wenn mindestens 8 Strahlungssensoren äquidistant angeordnet sind (absolute Definition). Selbstverständlich hängt die Anzahl der Strahlungssensoren von der Größe des Moduls ab, um eine hinreichend genaue Auflösung zu gewährleisten. Die Anzahl von Sensoren kann dabei auch bis zu mehreren hundert Sensoren pro Modul betragen.It is also advantageous if at least 8 radiation sensors are arranged equidistantly (absolute definition). Of course, that depends Number of radiation sensors from the size of the module from, to ensure a sufficiently accurate resolution. The number of sensors can also be up to several hundred sensors per module.

Bevorzugt ist das flächige Substrat n-eckig, wobei n eine ganze Zahl zwischen 3 bis 10, insbesondere 4 bedeutet und die Strahlungssensoren an nicht gegenüberliegenden Kanten des flächigen Substrates angeordnet sind.Preferably, the planar substrate is n-angular, where n is an integer between 3 to 10, in particular 4, and the radiation sensors are arranged on non-opposite edges of the planar substrate.

Gemäß der zuvor genannten Ausführungsform ist somit vorgesehen, dass nicht jede Kante des Substrates mit Sensoren versehen sein muss. Beispielsweise ist es bei viereckigen Substraten ausreichend, wenn Sensoren lediglich an den beiden nicht gegenüber liegenden Kanten angeordnet sind. Alternativ hierzu kann jedoch ebenso vorgesehen sein, Sensoren an allen Kanten anzuordnen.According to the aforementioned embodiment, it is thus provided that not every edge of the substrate must be provided with sensors. For example, it is sufficient for square substrates, when sensors are arranged only on the two non-opposite edges. Alternatively, however, can also be provided to arrange sensors on all edges.

In einer weiter bevorzugten Ausführungsform sind die Kanten des Substrates durch Polieren und/oder Schleifen geglättet, um Strahlungsverluste bei der optischen Kopplung zwischen Substrat und Strahlungssensor zu vermeiden.In a further preferred embodiment, the edges of the substrate are smoothed by polishing and / or grinding in order to avoid radiation losses in the optical coupling between substrate and radiation sensor.

Vorteilhaft ist ebenso, wenn die Strahlungssensoren mit einem passiven analogen Filter und/oder einem Analog-Digital-Wandler verbunden sind. Wird z. B. mit moduliertem Licht gearbeitet, werden die Signale aus den Lichtsensoren durch passive analoge Filter geleitet, welche nur die modulierte Trägerfrequenz durchlassen. Die Analog-Digital-Konverter empfangen die Trägersignale aus dem analogen Filter und erzeugen ein digitales Signal, in dem kodiert ist, ob der Träger gefunden wurde und wenn ja, mit welcher Intensität. Je nach Auslegung der Modulationsfrequenz sind verschiedene Filter in der Sensorelektronik vorzusehen. Der zusätzlich verwendete Mikroprozessor prüft dabei die erhaltenen Signale. Wird mit mehreren Lichtsensoren gearbeitet, wird für jeden Sensor eine getrennte Auswertung vorgenommen, so dass für die Datenbearbeitung die genauen Positionen des Zeigegerätes bzw. Fingers zur Verfügung stehen. Neben der Position ist es dabei auch möglich, Richtung und Geschwindigkeit zu berechnen. Gerade für die Verwendung als Touchscreen erweist sich eine hohe Anzahl an Sensoren, die vorzugsweise um das gesamte Modul angeordnet sind, von großem Vorteil. Dabei sind dann auch komplizierte Vorgänge, wie Markierungen in Textverarbeitungsprogrammen, „drag and drop”-Funktionen oder einfaches „Doppelklicken” möglich.It is also advantageous if the radiation sensors are connected to a passive analog filter and / or an analog-to-digital converter. If z. B. worked with modulated light, the signals from the light sensors are passed through passive analog filter, which pass only the modulated carrier frequency. The analog-to-digital converters receive the carrier signals from the analog filter and generate a digital signal that encodes whether the carrier was found and, if so, with what intensity. Depending on the design of the modulation frequency, different filters must be provided in the sensor electronics. The additionally used microprocessor checks the received signals. If several light sensors are used, a separate evaluation is carried out for each sensor, so that the exact positions of the pointing device or finger are available for data processing. In addition to the position, it is also possible to calculate direction and speed. Especially for use as a touch screen proves a large number of sensors, which are preferably arranged around the entire module, a great advantage. In this case, complicated processes, such as markings in word processing programs, "drag and drop" functions or simple "double-clicking" are possible.

Ebenso ist die Möglichkeit gegeben, dass das Modul mindestens ein weiteres Substrat und/oder mindestens eine weitere Beschichtung aufweist.Likewise, there is the possibility that the module has at least one further substrate and / or at least one further coating.

Besonders bevorzugt ist das Modul in ein berührungssensitives und/oder lichtsensitives Display, eine interaktive berührungssensitive und/oder lichtsensitive Reklameanzeige und/oder ein berührungssensitives und/oder lichtsensitives Dialogsystem integriert.Particularly preferably, the module is integrated into a touch-sensitive and / or light-sensitive display, an interactive touch-sensitive and / or light-sensitive advertisement and / or a touch-sensitive and / or light-sensitive dialog system.

Erfindungsgemäß wird ebenso eine Anordnung zur ortsaufgelösten Detektion von Berührung bereitgestellt, die ein zuvor beschriebenes erfindungsgemäßes Modul sowie mindestens eine Strahlungsquelle umfasst. Als Strahlungsquelle kann dabei jede beliebige Strahlungsquelle dienen, beispielsweise externe Strahlungsquellen, ebenso ist es jedoch möglich, dass z. B. im Falle eines berührungsempfindlichen Displays die Display-Hintergrundbeleuchtung als Strahlungsquelle dient.According to the invention, an arrangement for spatially resolved detection of contact is also provided which comprises a previously described module according to the invention and at least one radiation source. As radiation source can serve any radiation source, such as external radiation sources, but it is also possible that z. B. in the case of a touch-sensitive display, the display backlight serves as a radiation source.

Bevorzugt ist die Strahlungsquelle ausgewählt aus der Gruppe der UV-, Vis- und IR-Strahlungsquellen, bevorzugt Leuchtdioden, Leuchtstofflampen, Halogenlampen, Quecksilberdampflampen, Glühlampen und Metalldampf-Lampen. Als bevorzugte Strahlungsquellen werden z. B. kurz- oder langwellig emittierende UV-Strahler, in Bildschirmen verwendete Lampen mit UV-Anteil oder auch Leuchtstofflampen, die neben sichtbarem Licht einen gewissen Anteil an UV-Strahlung aussenden oder Strahlungsquellen, die unsichtbares Infrarotlicht aussenden, verwendet. Dabei ist die Anregungsstrahlung bevorzugt moduliert, wie z. B. 50, 100, oder 200 Hz, je nach Bildschirmtechnologie, wobei die modulierte Strahlung so verwendet werden kann, dass Störquellen keinen negativen Einfluss auf die Detektion der Strahlung und somit der Ortsbestimmung haben.Preferably, the radiation source is selected from the group of UV, Vis and IR radiation sources, preferably light-emitting diodes, fluorescent lamps, halogen lamps, mercury vapor lamps, incandescent lamps and metal vapor lamps. As preferred radiation sources z. Example, short or long wave emitting UV lamps, lamps used in screens with UV component or fluorescent lamps that emit in addition to visible light a certain amount of UV radiation or radiation sources that emit invisible infrared light used. In this case, the excitation radiation is preferably modulated, such as. B. 50, 100, or 200 Hz, depending on the screen technology, wherein the modulated radiation can be used so that sources of interference have no negative impact on the detection of the radiation and thus the location.

In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform wird die Strahlungsquelle codiert oder impulsförmig betrieben.In an alternative preferred embodiment, the radiation source is coded or pulsed.

Bevorzugt werden die beschriebenen erfindungsgemäßen Vorrichtungen durch einen Elektronikmodul ergänzt. Die Signale aus den Lichtsensoren auf den Glaskanten werden durch eine kleine, ebenfalls auf der Glaskante anzubringende Elektronik-Einheit verarbeitet. Die Elektronik-Einheit kann beispielsweise durch dem Fachmann geläufige Software gesteuert werden.The described devices according to the invention are preferably supplemented by an electronic module. The signals from the light sensors on the glass edges are processed by a small, also on the glass edge to be mounted electronics unit. The electronics unit can be controlled, for example, by familiar to the expert software.

Weiter wird erfindungsgemäß ein Verfahren zur ortsaufgelösten Detektion von Berührung bereitgestellt, bei dem das mindestens eine fluoreszierende Material der Polymerbeschichtung eines in eine zuvor beschriebenen Anordnung integrierten Moduls mittels der mindestens einen Strahlungsquelle zur Fluoreszenz angeregt, das Modul auf der Seite der mindestens ein fluoreszierendes Material enthaltenden Polymerbeschichtung berührt, über die Strahlungssensoren eine Abnahme der Intensität der von der Anregungsquelle im Modul induzierten Fluoreszenz detektiert und der Ort der verminderten Fluoreszenz mittels der Auswerteinheit dem Ort der Berührung zugeordnet wird. Dieses Verfahren beruht darauf, dass im Falle einer Störung der zu den Lichtsensoren und/oder pyroelektrischen Sensoren geleiteten Fluoreszenzstrahlen – z. B. durch Berühren der Substratfläche mit dem Finger oder einem anders gearteten Zeigegeräts – zumindest ein Teil der Fluoreszenzstrahlung absorbiert oder gestreut wird, in Folge dessen weniger umgewandelte Anregungsstrahlung auf die Fluoreszenzschichten gelangt und damit eine Abnahme der detektierten elektrischen Signale bewirkt wird. Durch Berührung der Moduloberfläche werden die durch Totalreflexion weitergeleiteten Fluoreszenzstrahlen durch Brechungsindexverschiebung durch den Finger oder andere Zeigegeräte optisch ausgekoppelt, wodurch es zu einer Abnahme der Fluoreszenzstrahlung kommt, die wiederum sehr genau ortsaufgelöst detektiert werden kann, wenn man an den Substratkanten mehrere optische Sensoren verwendet.Furthermore, according to the invention, there is provided a method for spatially resolved detection of touch, wherein the at least one fluorescent material of the polymer coating of a module integrated in a previously described arrangement excites fluorescence by means of the at least one radiation source, the module on the side of the polymer coating containing at least one fluorescent material touches on the radiation sensors, a decrease in the intensity of the induced by the excitation source in the module Detected fluorescence and the location of the reduced fluorescence is assigned by means of the evaluation unit to the location of the touch. This method is based on the fact that in the event of a disturbance of the guided to the light sensors and / or pyroelectric sensors fluorescence beams -. B. by touching the substrate surface with the finger or a different kind of pointing device - at least a part of the fluorescent radiation is absorbed or scattered, as a result, less converted excitation radiation reaches the fluorescent layers and thus a decrease in the detected electrical signals is effected. By touching the module surface, the fluorescence beams relayed by total reflection are optically decoupled by refractive index shift by the finger or other pointing devices, which leads to a decrease in the fluorescence radiation, which in turn can be detected with high spatial resolution, if several optical sensors are used at the substrate edges.

Erfindungsgemäß wird ebenso ein Verfahren zur ortsaufgelösten Detektion von Lichtbestrahlung bereitgestellt, bei dem ein zuvor beschriebenes erfindungsgemäßes Modul auf der Seite der mindestens ein fluoreszierendes Material enthaltenden Polymerbeschichtung mit Licht, das geeignet ist, im fluoreszierenden Material Fluoreszenz zu induzieren, bestrahlt, über die Strahlungssensoren die im Modul induzierte Fluoreszenz oder die Steigerung der Fluoreszenz detektiert und der Ort der induzierten oder gesteigerten Fluoreszenz mittels der Auswerteinheit dem Ort der Berührung zugeordnet wird. In dieser Anwendungsvariante kann statt der Abnahme der Fluoreszenzstrahlung ebenfalls die Zunahme bzw. das Entstehen von Fluoreszenzstrahlung detektiert werden. Hierzu kann das bereitgestellte Modul als interaktives Steuerungssystem z. B. mittels Licht- oder Laserpointer gesteuert werden. Hierzu muss die Emissionswellenlänge des Pointers mit der Absorptionsbande des lichtwandelnden Dotierstoffes im optischen Modul abgestimmt werden. Durch Bestrahlen einer bestimmten Stelle an der Frontseite des optischen Moduls wird dort spezifisch Fluoreszenzstrahlung angeregt, die bei Verwendung von mehreren Sensoren ortsaufgelöst dargestellt werden kann. Somit stellt die bereitgestellte Erfindung nicht nur ein berührungssensitives, sondern auch ein lichtsensitives optisches Modul zur Steuerung in der Display- und Steuertechnik dar. Verwendet man modulierte Strahlung des lichtemittierenden Zeigegerätes, können negative Störeinflusse durch Fremdlicht eliminiert werden.The invention likewise provides a method for the spatially resolved detection of light irradiation, in which a previously described module according to the invention irradiates on the side of the at least one fluorescent material-containing polymer coating with light which is suitable for inducing fluorescence in the fluorescent material, via the radiation sensors that in FIG Module induced fluorescence or the increase in fluorescence detected and the location of the induced or increased fluorescence is assigned by means of the evaluation unit to the location of the touch. In this application variant, instead of the decrease of the fluorescence radiation, the increase or the emergence of fluorescence radiation can likewise be detected. For this purpose, the provided module as an interactive control system z. B. be controlled by light or laser pointer. For this purpose, the emission wavelength of the pointer must be matched with the absorption band of the light-converting dopant in the optical module. By irradiating a specific location on the front side of the optical module, fluorescence radiation is specifically excited there, which can be displayed spatially resolved when using a plurality of sensors. Thus, the provided invention not only provides a touch-sensitive, but also a light-sensitive optical module for control in the display and control technology. Using modulated radiation of the light-emitting pointing device, negative interference can be eliminated by extraneous light.

Bei den zuvor genannten Verfahren ist es vorteilhaft, wenn die Strahlung der Strahlungsquelle oder das Licht, das geeignet ist, im fluoreszierenden Material Fluoreszenz zu induzieren, moduliert, codiert oder impulsförmig ist.In the aforementioned methods, it is advantageous if the radiation of the radiation source or the light which is suitable for inducing fluorescence in the fluorescent material is modulated, coded or pulse-shaped.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die Verwendung eines erfindungsgemäßen Moduls bzw. einer erfindungsgemäßen Anordnung als Tastschirm, als interaktive Anzeige, als lichtempfindliches Dialogsystem und/oder in der Sicherheitstechnik.Another aspect of the present invention relates to the use of a module according to the invention or a device according to the invention as a tactile screen, as an interactive display, as a light-sensitive dialog system and / or in security technology.

Mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Moduls, der Anordnung bzw. dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich eine Vielzahl von Vorteilen erzielen.With the embodiment of the module according to the invention, the arrangement and the method according to the invention, a large number of advantages can be achieved.

Das erfindungsgemäße optische Modul bzw. das erfindungsgemäße Detektionsverfahren zeichnen sich durch eine hohe Empfindlichkeit und Auflösung aus, benötigen keinen hohen elektronischen Aufwand und sind sehr preisgünstig anzuwenden und in Displays zu integrieren.The optical module according to the invention or the detection method according to the invention are characterized by a high sensitivity and resolution, do not require high electronic effort and are very inexpensive to apply and to integrate into displays.

Im Vergleich mit anderen optischen Technologien zeichnet sich die vorliegende Erfindung dadurch aus, dass die Detektions-Auflösung beliebig gesteigert werden kann. Hinzu kommt, dass nur eine Strahlungsquelle benötigt wird, um ein berührungsempfindliches, optisches System bereitstellen zu können. Auch können sämtliche Spektralfarben zur „Touchfunktion” verwendet werden.In comparison with other optical technologies, the present invention is characterized in that the detection resolution can be arbitrarily increased. In addition, only one radiation source is needed to provide a touch-sensitive optical system. All spectral colors can also be used for the "touch function".

Die Displayoberflächen können sehr hart und kratzfest gestaltet werden, was hinsichtlich der Verwendung in öffentlich zugänglichen Räumen und Geräten, sowie im Hinblick der Vandalismus-Beständigkeit sehr vorteilhaft ist.The display surfaces can be made very hard and scratch-resistant, which is very advantageous in terms of use in public areas and equipment, as well as in terms of vandalism resistance.

Des Weiteren können sämtlich Zeigegeräte und menschliche Finger als Bedienelemente verwendet werden, da die Auskopplung der Fluoreszenzstrahlung unabhängig vom Härtegrad und Material des Zeigegeräts ist.Furthermore, all pointing devices and human fingers can be used as controls, since the coupling of the fluorescence radiation is independent of the degree of hardness and material of the pointing device.

Sehr vorteilhaft gegenüber resistiven oder kapazitiven Technologien ist die hohe Transparenz der bereitgestellten optischen Module. Auch können mit der bereitgestellten Technologie prinzipiell eine Vielzahl von Geometrien sowie gewölbte Oberflächen realisiert werden.Very advantageous over resistive or capacitive technologies is the high transparency of the optical modules provided. In addition, the technology provided can in principle realize a large number of geometries and curved surfaces.

Durch Verwendung modulierter Erregerstrahlung können negative Einflüsse durch Fremdlicht ausgeschlossen werden.By using modulated excitation radiation, negative influences from extraneous light can be excluded.

Als Anregungsstrahlungsquellen können die bereits vorhandene Display-Hintergrundbeleuchtung oder andere Lichtquellen verwendet werden. Auch funktioniert das System im Gegensatz zu den anderen optischen Technologien mit lediglich einer Strahlungsquelle. Gegenüber langsam auftretenden Verstaubungen oder Verschmutzungen sind die erfindungsgemäßen Strahlungsmodule unempfindlich, da ihre Funktion auf Änderungen ihrer physikalischen Funktionsgrößen beruht.As excitation radiation sources, the already existing display backlight or other light sources can be used. Also, unlike the other optical technologies, the system works with only one radiation source. Compared with slowly occurring dust or dirt, the radiation modules according to the invention are insensitive because their function is based on changes in their physical function variables.

Gegenüber dem Stand der Technik haben die erfindungsgemäßen Strahlungsmodule den bedeutenden Vorteil, dass sie aufgrund ihres Wirkprinzips der optoelektronischen Energiewandlung funktionieren.Compared with the prior art, the radiation modules according to the invention have the significant advantage that they function because of their principle of effect of the optoelectronic energy conversion.

Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand der Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne die Erfindung auf die speziellen Ausgestaltungsformen zu beschränken.The present invention will be explained below with reference to the embodiments, without limiting the invention to the specific embodiments.

a) Anwendung als Touchdisplay:a) Application as touch display:

In einen bestehenden Bildschirm können die erfindungsgemäßen optischen Module so integriert werden, dass nur wenige elektronische und datenverarbeitende Zusatzkomponenten eingebaut werden müssen. Das optische Modul besteht aus einer Glasscheibe mit einer aufgeklebten Celluloseacetatfolie, die mit einem speziellen Laserfarbstoff dotiert ist, der nur im langweiligen UV-Bereich absorbiert, und einer Vielzahl an Leuchtdioden, die an allen vier Kanten des Moduls angeordnet sind. Dabei kann die vorhandene Hintergrundbeleuchtung als Strahlungsquelle verwendet werden.In an existing screen, the optical modules according to the invention can be integrated so that only a few electronic and data processing additional components must be installed. The optical module consists of a glass sheet with an adhered cellulose acetate film doped with a special laser dye which absorbs only in the boring UV region and a plurality of light emitting diodes arranged on all four edges of the module. The existing background lighting can be used as a radiation source.

b) Anwendung in interaktiven Reklameanzeige:b) Application in interactive advertisement:

In gängigen Reklametafeln mit integrierter Hintergrundbeleuchtung kann das oben beschriebene optische und berührungsempfindliche Modul so integriert werden, dass bei feststehender Hintergrundanzeige, die nicht elektronischer Art ist und als Reklamefläche dient, ein interaktives und dialogfähiges Modul zur Verfügung steht. Berührt der potenzielle Kunde oder Interessent einen ausgewiesenen, markierten Teil der Reklametafel, so detektiert das integrierte Modul den Ort der Berührung. Als Interaktion oder Dialog kann anschließend eine weitere Information als Ton und/oder Bild erfolgen.In common billboards with integrated backlighting, the above-described optical and touch-sensitive module can be integrated in such a way that an interactive and interoperable module is available when the background display is non-electronic and serves as a billboard. If the potential customer or prospective customer touches a designated, marked part of the billboard, the integrated module detects the location of the touch. As interaction or dialogue, further information can then be provided as sound and / or image.

c) Anwendung als lichtempfindliches Dialogsystem:c) Application as a light-sensitive dialog system:

Die Erfindung kann dazu verwendet werden, die Zunahme bzw. das Entstehen von Strahlung zu detektieren. Hierzu kann das bereitgestellte Modul als interaktives Steuerungssystem mittels Licht- oder Laserpointer gesteuert werden. Die Emissionswellenlänge des Pointers muss dabei mit der Absorptionsbande des lichtwandelnden Dotierstoffes im optischen Modul abgestimmt werden. Durch Bestrahlen einer bestimmten Stelle an der Frontseite des optischen Moduls wird dort spezifisch Fluoreszenzstrahlung angeregt, die bei Verwendung von mehreren Sensoren ortsaufgelöst dargestellt werden kann. Somit stellt die bereitgestellte Erfindung ein lichtsensitives optisches Modul zur Steuerung in der Display- und Steuertechnik dar. Verwendet man modulierte Strahlung des lichtemittierenden Zeigegerätes, können sowohl negative Störeinflusse durch Fremdlicht eliminiert werden, als auch durch die Codierung der Erregerstrahlung im optischen Steuer- und Zeigegerät sichergestellt werden, dass man das verwendete Display oder ähnliches nicht mit anderen Pointern verwenden kann.The invention can be used to detect the increase or generation of radiation. For this purpose, the provided module can be controlled as an interactive control system by means of light or laser pointer. The emission wavelength of the pointer must be matched with the absorption band of the light-converting dopant in the optical module. By irradiating a specific location on the front side of the optical module, fluorescence radiation is specifically excited there, which can be displayed spatially resolved when using a plurality of sensors. Thus, the provided invention is a light-sensitive optical module for control in the display and control technology. Using modulated radiation of the light-emitting pointing device, both negative interference can be eliminated by extraneous light, as well as ensured by the coding of the excitation radiation in the optical control and pointing device be that you can not use the display or similar used with other pointers.

d) Anwendung in der Sicherheitstechnik:d) Application in safety technology:

Verwendet man das erfindungsgemäße Modul integriert in Fenstern, Türen, Vitrinen, usw., so kann man als benötigte Erregerstrahlung zur Erzeugung der totalreflektierten Fluoreszenz gewöhnliche Raumbeleuchtungen verwenden. Wird nun beispielsweise versucht, außerhalb von zu schützenden Gebäuden die vorhandenen Fenster und/oder Türen zu manipulieren oder gar zu zerstören, so kann die bereitgestellte Erfindung die nicht erwünschte Berührung oder Zerstörung elektronisch melden und z. B. stillen Alarm auslösen.If one uses the module of the invention integrated in windows, doors, showcases, etc., so you can use the required excitation radiation to produce the total reflected fluorescence ordinary room lighting. If, for example, attempts are now being made to manipulate or even destroy the existing windows and / or doors outside of buildings to be protected, the invention provided can electronically report the undesired touch or destruction and, for B. trigger a silent alarm.

Genauso können beispielsweise in Museen Ausstellungstücke in Vitrinen vor unerwünschter Berührung oder Entwendung geschützt werden, indem das optische Modul in Vitrinen integriert wird. Als Strahlungsquelle können hier wiederum bereits vorhandene Beleuchtungen verwendet werden.Likewise, in museums, for example, display items in showcases can be protected from unwanted touch or theft by integrating the optical module into showcases. As a source of radiation, existing illuminations can in turn be used here.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10139147 A1 [0008]
DE 19827991 A1 [0009]
DE 2734094 C2 [0010]
DE 3245785 Al [0010]

Claims

Module for the spatially resolved detection of contact and / or light irradiation, comprising at least one planar substrate made of a light-conducting material with a polymer coating containing at least one fluorescent material, a plurality of radiation sensors optically coupled to the substrate, and an evaluation unit having a spatially resolved assignment of the detected fluorescence and / or or the detected change in fluorescence.

Module according to claim 1, characterized in that the substrate consists of inorganic glass or a plastic.

Module according to one of the preceding claims, characterized in that the substrate has an optical transparency of at least 80% in the spectral range from 400 nm to 700 nm.

Module according to one of the preceding claims, characterized in that the substrate has an optical loss of ≤ 1 dB / m.

Module according to one of the preceding claims, characterized in that the polymer coating is doped with the at least one fluorescent material, which preferably has absorption bands in the UV or Vis and / or IR range and is more preferably selected from the group consisting of organic lasers and fluorescent dyes, nanophosphors and / or quantum dots, more preferably selected from the group consisting of xanthenes, oxazines, rhodamines, perylenes, naphthalimides, naphthalenediamides, stilbenes, coumarins, styryls, pyrromethenes, InAs, InP, GaAs, GaP, GaN, InGaAs , GaInP / InP, CdO, CdSe, CdS, CdTe, ZnO, ZnS, ZnSe, ZnTe, PbS, PbSe, PbTe, HgS, HgSe, HgTe, ZnO: Ag, ZnO: Cu, ZnO: Al, ZnO: Mn, ZnO : Cu, ZnS: Ag, ZnS: Cu, ZnS: Al, ZnS: Mn, ZnS: Cu, ZnSe: Ag; ZnSe: Cu, ZnSe: Al, ZnSe: Mn, ZnSe: Cu, CdS: Ag, Cds: Cu, CdS: Al, Cds: Mn, CdS: Cu, CdSe: Ag, CdSe: Cu, CdSe: Al, CdSe: Mn, CdSe: Cu, phosphates, silicates, germanates, oxides, sulfides, oxysulfides, selenides, sulfoselenides, vanadates, niobates, arsenates, tantalates, tungstates, molybdates, halogenates, nitrides, borates, aluminates, gallates, and halides, and mixtures thereof ,

Module according to one of the preceding claims, characterized in that the proportion by weight of the at least one fluorescent material in the polymer coating in the range between 0.01 and 20 wt .-%, preferably 0.1 and 10 wt .-%, particularly preferably 0.5 and 2% by weight.

Module according to one of the preceding claims, characterized in that the polymer coating on a polymer selected from the group consisting of polymethyl methacrylates, polymethacrylic acid esters, polymethacrylic acids, polyacrylic acids, their esters, from copolymers of these materials, such as polymethacrylmethylimides, methyl methacrylate-acrylonitrile-vinyl esters, polymethylpentene, acrylic acid Styrene-acrylic acid-vinyl acetate copolymers, polystyrene, polyvinyltoluene, polycarbonates, polypropylene, polyethylene, cellulose derivatives, polyacetals, polyamides, fluorinated acrylic acid polymers, cycloolefin polymers, polyimidides, polyaliphthalates, acetate butyrates and polyesters, polysulfones, transparent epoxy resins, polyvinyl chloride, polyurethanes , whose copolymers and blends based.

Module according to one of the preceding claims, characterized in that the polymer coating has at least 90% transmission in the visible spectral range.

Module according to one of the preceding claims, characterized in that the radiation sensors are photovoltaic and / or pyroelectric radiation sensors made of ferroelectric crystals, ceramics or polymers.

Module according to one of the preceding claims, characterized in that at least 8 radiation sensors are arranged equidistantly.

Module according to one of the preceding claims, characterized in that the planar substrate is n-angular, where n is an integer between 3 to 10, in particular 4 means and the radiation sensors are arranged on non-opposite edges or on all edges of the sheet substrate.

Module according to one of the preceding claims, characterized in that the edges of the substrate are smoothed by polishing and / or grinding in order to avoid radiation losses in the optical coupling between the substrate and the radiation sensor.

Module according to one of the preceding claims, characterized in that the radiation sensors are connected to a passive analog filter and / or an analog-to-digital converter.

Module according to one of the preceding claims, characterized in that the module has at least one further substrate and / or at least one further coating.

Module according to one of the preceding claims, characterized in that the module is integrated in a touch-sensitive and / or light-sensitive display, an interactive touch-sensitive and / or light-sensitive advertisement and / or a touch-sensitive and / or light-sensitive dialogue system.

Arrangement for the spatially resolved detection of contact, comprising a module according to one of the preceding claims and at least one radiation source.

Arrangement according to the preceding claim, characterized in that the radiation source is integrated in the module or is an external radiation source.

Arrangement according to one of the two preceding claims, characterized in that the radiation source is selected from the group of UV, Vis and IR radiation sources, preferably light-emitting diodes, fluorescent lamps, halogen lamps, mercury vapor lamps, incandescent lamps and metal vapor lamps.

Arrangement according to one of claims 16 to 18, characterized in that the radiation source is modulated, coded or pulsed.

A method of spatially-resolved detection of touch wherein the at least one fluorescent material of the polymer coating of a module of an assembly according to any one of claims 16 to 19 is excited to fluoresce by the at least one radiation source contacting the module on the side of the polymer coating containing at least one fluorescent material. a decrease in the intensity of the fluorescence induced by the excitation source in the module is detected via the radiation sensors, and the location of the reduced fluorescence is assigned to the location of the touch by means of the evaluation unit.

Method for the spatially resolved detection of light irradiation, in which a module according to one of Claims 1 to 15 on the side of the polymer coating containing at least one fluorescent material is irradiated with light suitable for inducing fluorescence in the fluorescent material, via the radiation sensors in the module induced fluorescence or the increase in fluorescence detected and the location of the induced or increased fluorescence is assigned by means of the evaluation unit to the location of the touch.

Method according to one of the two preceding claims, characterized in that the radiation of the radiation source or the light which is suitable for inducing fluorescence in the fluorescent material is modulated, coded or pulse-shaped.

Use of a module according to one of claims 1 to 15 and / or an arrangement according to one of claims 16 to 19 as a tactile screen, as an interactive display, as a light-sensitive dialog system and / or in security technology.