EP2480953A2 - Anordnung und verfahren zur ortsaufgelösten detektion von lichteinstrahlung - Google Patents

Anordnung und verfahren zur ortsaufgelösten detektion von lichteinstrahlung

Info

Publication number
EP2480953A2
EP2480953A2 EP10762605A EP10762605A EP2480953A2 EP 2480953 A2 EP2480953 A2 EP 2480953A2 EP 10762605 A EP10762605 A EP 10762605A EP 10762605 A EP10762605 A EP 10762605A EP 2480953 A2 EP2480953 A2 EP 2480953A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
light
radiation
arrangement according
substrate
fluorescence
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP10762605A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Tonino Greco
Armin Wedel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Publication of EP2480953A2 publication Critical patent/EP2480953A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/042—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by opto-electronic means
    • G06F3/0421—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by opto-electronic means by interrupting or reflecting a light beam, e.g. optical touch-screen

Definitions

  • the present invention relates to an arrangement and a method for spatially resolved detection of
  • Light irradiation which includes at least one radiation source in addition to a module. Likewise possible uses of the arrangement are given.
  • 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 screens, to interactive dialogue systems such as ticketing, banking or ATMs, and An horrungssys- temen in industry, in the touch screen, for example, to control machines are used or Be ⁇ rich the toy industry, Game consoles and Slot machines.
  • information systems such as interactive display screens
  • interactive dialogue systems such as ticketing, banking or ATMs
  • An horrungssys- warmth in industry in the touch screen, for example, to control machines are used or Be ⁇ rich the toy industry, Game consoles and Slot machines.
  • touch screen technology is increasingly taking place in everyday technologies, such as PDAs or cell phones, music players, such as mp3 players, computers and laptops, as well as screens. Under a touch screen, too
  • Resistive touchscreens consist of two opposing, transparent, semiconductor layers separated by a number of isolated spacers, called "spacer dots.”
  • the inner ITO layer is on a solid glass screen, and the outer layer is made of a flexible, scratch-resistant When the top layer is pressed onto the underlying layer, an electrical contact is made and the voltage is changed at this point, whereby the contact point can be determined spatially resolved in the relatively low light transmittance of only 70-80% and the sensitivity to chanical damage.
  • Capacitive Technology uses glass substrates that 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.
  • the Surface Acoustic Wave technology uses a clear glass without any kind of film or other surface coating.
  • 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.
  • 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.
  • the infrared technology ultimately works by interrupting light rays.
  • a Rah ⁇ men on which the sensors are mounted surrounds the display.
  • these frames For example, on one side of this frame there are vertical and horizontal infrared light emitting diodes (LEDs), on the opposite sides there are photosensors that detect the light.
  • LEDs vertical and horizontal infrared light emitting diodes
  • photosensors that detect the light.
  • a grid is produced on the screen surface.
  • the light beam is interrupted at this point and thus produces a signal drop, which is registered by the photo sensors and thus allows the touch point to be determined.
  • 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. Adversely affect Furthermore Kings ⁇ nen foreign-infrared sources, as well as heat radiation system. Other optical technologies
  • DE 101 39 147 A1 describes a method and device for disturbing an optical process on an optical touch screen. This will be disturbances of an electromagnetic
  • an arrangement for the spatially resolved detection of light radiation which has a module comprising at least one planar substrate of a light-conducting material with a polymer coating containing at least one fluorescent material, a plurality with the substrate optically coupled radiation sensors and an evaluation unit, which allows a spatially resolved assignment of the detected fluorescence and / or the detected change in fluorescence comprises.
  • the arrangement comprises at least one
  • Radiation source As radiation source there ever ⁇ de can serve any radiation source, such as external radiation sources, such as radiation sources which do not form a structural unit with the module, as well, it is possible that, for example, serves the display backlight as a radiation source in case of a touch-sensitive display
  • the present invention has solved the above-mentioned problems as well as provided a much simpler technology.
  • the present invention further applications and additional functional modes.
  • the invention thus essentially consists of an optical module which has at least one planar sub-module. strat of a photoconductive material having a fluorophore-doped polymer and / or inorganic fluorescent layer.
  • the module contains a plurality of radiation sensors, which are optically coupled on all edges of the substrate, and which are the
  • Detection or the decrease and / or increase of the generated fluorescence radiation serve.
  • the optical module initially consists of an optically transparent inorganic and / or organic glass substrate on which at least one optically transparent, undyed and fluorescent
  • the main ⁇ Lich with UV light absorbing organic and / or inorganic fluorescent materials such as organic fluorescent dyes and / or inorganic quantum dots, dation in a suitable concentration.
  • organic and / or inorganic fluorescent materials such as organic fluorescent dyes and / or inorganic quantum dots, dation in a suitable concentration.
  • the relevant 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.
  • the fluorescence materials used can, in addition to UV absorption, also have absorption bands in the visible and infrared spectral range, whereby the conversion of infrared radiation into shorter-wave light can also be utilized by "up-conversion.”
  • the substrate edges sensitive photovoltaic or pyroelectric light sensors using optically transparent adhesive applied or otherwise optically coupled.
  • 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. Irradiating the fluorescent on or between the glass substrates
  • the fluorescence materials contained in the coatings are electro ⁇ nic excited and send in comparison to the wavelengths of the excitation radiation longer-wave visible fluorescence 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 reaches the edges of the glass substrates through light conduction, where it encounters the light sensors, where electrical currents or voltages are generated whose changes are registered by the evaluation unit (eg Elektroni kmodul) and processed electronically can be.
  • 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.
  • sensors can be arranged on all sides of the substrate, whereby an imaginary grid of channels on the
  • Substrate is formed.
  • the signals of each 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).
  • excitation radiation in the visible and / or infrared spectral range is used.
  • the substrate consists of anorgani ⁇ sch glass or a plastic.
  • 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. It is also advantageous if the substrate has an optical loss of ⁇ 1 dB / m.
  • 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 are preferably selected from the group consisting of
  • 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 Vanadates, niobates, arsenates, tantalates,
  • Tungstates molybdates, halogenates, nitrides, borates, aluminates, gallates, and halides, and mixtures thereof.
  • 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. -I, preferably 0.1 and 10 wt .-%, particularly preferably 0.5 and 2 wt -.%.
  • 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
  • Polyaliphthalates acetate butyrates and polyesters, polysulfones, transparent epoxy resins, Polyvi- nylchlorid, polyurethanes, their copolymers and
  • the polymer coating has at least 90% transmission in the visible spectral range.
  • the radiation sensors are photovoltaic and / or pyroelectric radiation sensors made of ferroelectric crystals, ceramics or polymers.
  • At least 8 radiation sensors e.g. are arranged equidistantly at the edges of the substrate (absolute definition).
  • the number of radiation sensors depends on the size of the module to ensure a sufficiently accurate resolution.
  • the number of sensors can also be up to several hundred sensors per module.
  • 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.
  • Edges are arranged. Alternatively, however, can also be provided to arrange sensors on all edges.
  • the edges of the substrate are obtained by polishing and / or grinding. smoothed to avoid radiation losses in the optical ⁇ coupling between the substrate and the radiation sensor.
  • the radiation sensors are connected to a passive analog filter and / or an analog-to-digital converter. If, for example, modulated light is used, the signals from the light sensors are passed through passive analog filters, which only pass the modulated carrier frequency.
  • the analog-to-digital converters receive the carrier signals from the analog filter and generate a digital signal which encodes whether the carrier has been found and, if so, with which 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. Will with several
  • the module has at least one further substrate and / or at least one further coating.
  • the module in a contact sensitive and / or light-sensitive display, integrated in ⁇ teramide touch-sensitive and / or light-sensitive advertisement and / or a touch-sensitive and / or light-sensitive dialogue system.
  • the radiation source is preferably 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.
  • preferred radiation sources e.g. Short- or long-wave emitting UV lamps, lamps used in screens with UV component or fluorescent lamps that emit a certain amount of UV radiation in addition to visible light or radiation sources that emit invisible infrared 1 not used.
  • the excitation radiation is preferably modulated, e.g. 50, 100, or 200 Hz, depending on the screen technology, 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.
  • the radiation source is coded or pulsed.
  • 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.
  • a method for the spatially resolved detection of contact is described in which the minimum at least one fluorescent material of the polymer coating of a module integrated into a previously described arrangement is made to fluoresce by means of the at least one radiation source, the module touches the side of the polymer coating containing at least one fluorescent material, and the intensity of the radiation from the excitation source decreases via the radiation sensors fluorescence detected in the module is detected and the location of the reduced fluorescence is assigned to the location of the touch by means of the evaluation unit.
  • This method is based on that in the event of a failure of the guided to the light sensors and / or pyroelectric sensors fluorescence radiation - for example, rat by touching the noun flat with the finger or a different gear ⁇ ended pointing device - absorbs at least a portion of the fluorescent radiation or scattered, As a result, less converted excitation radiation reaches the fluorescent layers and thus a decrease in the detected electrical signals is effected.
  • a method for the spatially resolved detection of light radiation in which a previously described erfindungsge ⁇ mäßes module on the side of at least a fluorescent material-containing polymer coating with light that is capable of inducing fluorescence in the fluorescent Ma ⁇ TERIAL irradiated via the Radiation sensors is associated with the location of the touch by means of the evaluation unit in the module, the induced fluorescence ⁇ zenz or detects the increase in fluorescence and the location of the induced or enhanced fluorescence.
  • the light comes from the radiation source, in particular an external radiation source.
  • the provided module can be controlled as an interactive control system, for example 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.
  • fluorescence radiation is specifically excited there, which can be displayed spatially resolved when using a plurality of sensors.
  • the present invention is a light-sensitive optical module, for example, for control in the display and control technology. It uses modulated
  • 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.
  • Another aspect of the present invention relates to the use of an arrangement according to the invention as a touch screen, as an interactive display, as a light-sensitive dialog system and / or in the Safety technology k.
  • optical arrangement according to the invention or the Detektionsver invention are characterized by a high sensitivity and resolution, do not require high electronic complexity and are very inexpensive to apply and integrate into displays.
  • the present invention is characterized in that the detection resolution can be arbitrarily increased.
  • only a radiation ⁇ source is needed to be able to provide a light-sensitive optical system. All spectral colors can also be used for the "touch function".
  • the display surfaces can be made very hard and scratch resistant, which in terms of use in public areas and equipment, as well as in the
  • all pointing devices and real fingers can be used as operating elements, since the decoupling of the fluorescence radiation is independent of the degree of hardness and material of the pointing device.
  • Light sources are used. Also, unlike the other optical technologies, the system works with only one radiation source.
  • the radiation modules according to the invention are insensitive to dust or dirt which occurs slowly, since their function is based on changes in their physical function variables.
  • the radiation modules according to the invention have the significant advantage that, on account of their principle of operation, they have the effect of the invention
  • optical module can be integrated so that only a few electronic ⁇ and additional data processing components must be ⁇ built.
  • the optical module consists of a glass pane with a glued on
  • the optical and touch-sensitive module described above can be integrated so that an interactive and interoperable module is available when the background display is non-electronic and serves as a billboard. Touches the potential customer or
  • the integrated module will detect the location of the touch. As an interaction or dialogue can then further information as sound
  • the invention can be used to detect the increase or generation of radiation.
  • the mounted module can be controlled as interakti ⁇ ves control system by means of light or laser pointer as an external radiation source.
  • the emission wavelength of the pointer must be matched with the absorption band of the light-converting dopant in the optical module.
  • fluorescence radiation is specifically excited there, which can be displayed in a spatially resolved manner when using a plurality of sensors.
  • 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.
  • the invention provided may electronically report the undesired touch or destruction, e.g. trigger a silent alarm.
  • display items in showcases can be protected from unwanted touch or theft by integrating the optical module into showcases.
  • existing illuminations can in turn be used here.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

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.

Description

Anordnung und Verfahren zur ortsaufgelösten Detektion von Lichteinstrahlung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zur ortsaufgelösten Detektion von
Lichteinstrahlung, die neben einem Modul mindestens eine Strahlungsquelle umfasst. Ebenso werden Verwendungsmöglichkeiten der Anordnung angegeben.
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 Ansteuerungssys- temen in der Industrie, in der Touchscreens z.B. zur Steuerung von Maschinen Verwendung finden oder im Be¬ reich der Spielzeugindustrie, für Spielkonsolen und Spielautomaten. Die größte Verwendung von Touch- screen-Technologien findet immer mehr in Alltagstechnologien, wie z.B. PDAs oder Handys, Musikwiedergabegeräten, wie mp3-Playern, Computern und Laptops, so- wie 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.
Insgesamt gibt es eine Vielzahl von verschiedenen Touchscreen-Technologien: Analog resistive Technologie
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 Kunststofffol ie 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 me- chanischen Beschädigungen.
Kapazitive Technologie 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 be- schichteten 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. Surface Acoustic Wave Technologie (Oberflächenwellen-
Technologie)
Bei der Surface Acoustic Wave Technologie verwendet man eine klare Glasscheibe ohne jegliche Art von Fo- lien 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. Infrarot -Technologie
Die Infrarot-Technologie funktioniert letztendlich mittels der Unterbrechung von Lichtstrahlen. Ein Rah¬ men, 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 gegenüber- liegenden 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 unter- brochen 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 kön¬ nen Fremd-Infrarotquellen, sowie Wärmestrahlung das System negativ beeinflussen. Andere optische Technologien
Des Weiteren wird in der DE 101 39 147 AI 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 intensi- tätsverschoben detektiert werden. Von Nachteil bei der beschriebenen Technologie ist die zwangsweise ge¬ ringere Sensoranzahl, wenn man das Licht in die Glasplatte einkoppelt. Des Weiteren werden aufwändige In- terferrometer mit Referenzkanälen zur Detektion der
Phasenverschiebung verwendet.
Die DE 198 27 991 AI 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.
Die DE 27 34 094 C2 und DE 32 45 785 AI beschreiben die Verwendung von Lichtgriffeln zur Positionsbestim-' mung 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 Datenverarbei- tung verbundenen Komplexität des gesamten Systems.
Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der vorliegenden Er¬ findung, eine Anordnung sowie ein Verfahren zur orts¬ aufgelösten Detektion von Lichteinstrahlung bereitzu- stellen, das die oben genannten Problematiken umgeht und somit eine vielseitig einsetzbare und zuverlässig arbeitende Anordnung bereitgestellt wird. Diese Aufgabe wird bezüglich der Anordnung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1, bezüglich des Verfahrens zur ortsaufgelösten Detektion von Lichtbestrahlung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 18 sowie bezüglich der Verwendungszwecke der erfindungsgemäßen Anordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 20 gelöst. Die jeweiligen abhängigen Ansprüche stellen dabei vorteilhafte Weiterbildungen dar. Erfindungsgemäß wird somit eine Anordnung zur ortsaufgelösten Detektion von Lichteinstrahlung bereitgestellt, die ein Modul aufweist, 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, um- fasst. Zudem umfasst die Anordnung mindestens eine
Strahlungsquelle. Als Strahlungsquelle kann dabei je¬ de beliebige Strahlungsquelle dienen, beispielsweise externe Strahlungsquellen, also Strahlungsquellen, die keine bauliche Einheit mit dem Modul bilden, ebenso ist es jedoch möglich, dass z.B. im Falle eines berührungsempfindlichen Displays die Display- Hintergrundbeleuchtung als Strahlungsquelle dient
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.
Die Erfindung besteht somit im Wesentlichen aus einem optischen Modul, das mindestens ein flächiges Sub- strat 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 Sub- strats 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.
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 hauptsäch¬ lich mit UV-Licht absorbierenden organischen und/oder anorganischen fluoreszierenden Materialien, wie z.B. organischen Fluoreszenzfarbstoffen und/oder anorganischen Quantendots, in geeigneter Konzentration do- tiert 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 Ver- bundsystem darstellen.
Auch besteht die Möglichkeit, eine transparente, mit Fluorophoren dotiere Kunststoffplatte als Substrat zu verwenden. Für Spezialanwendungen können die verwen- deten 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 gehören- den Substratkanten empfindliche photovoltaische oder pyroelektrische Lichtsensoren unter Verwendung optisch transparenter Kleber aufgebracht oder anderweitig optisch angekoppelt.
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 Beschich- tungen enthaltenen Fluoreszenzmaterialien elektro¬ nisch angeregt und senden im Vergleich zu den Wellen- längen 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 ge- langt 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. Ele ktroni kmodul ) regis- friert 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.
Verwendet man Dotiermaterialien, die im sichtbaren und/oder infraroten Licht anregbar sind, so verwendet man Anregungsstrahlung im sichtbaren und/oder infra- roten Spektralbereich.
Bevorzugt ist dabei, dass das Substrat aus anorgani¬ schem Glas oder einem Kunststoff besteht. 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. Ebenso ist vorteilhaft, wenn das Substrat einen optischen Verlust von < 1 dB/m aufweist.
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 bevor- zugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus
Xanthenen, Oxazinen, Rhodaminen, Perylenen,
Naphthalimiden, Naphthaldiimiden, Stilbenen,
Cumarinen, Styrylen, Pyrromethenen , InAs, InP, GaAs, GaP, GaN, InGaAs, GalnP/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, Sul foseleniden ,
Vanadaten, Niobaten, Arsenaten, Tantalaten,
Wolframaten, Molybdaten, Halogenaten, Nitriden, Boraten, Aluminaten, Gallaten, und Halogeniden, sowie deren Mischungen.
Zusätzlich können auch Mischungen aus den oben genannten organischen Farbstoffen sowie anorganischen Quantenpunkte verwendet werden. Der Gewichtsanteil des mindestens einen fluoreszierenden Materials in der Polymerbeschichtung liegt bevorzugt im Bereich von 0,01 und 20 Gew. -I, bevorzugt 0,1 und 10 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,5 und 2 Gew. -% .
Die Polymerbeschichtung basiert vorteilhafterweise auf einem Polymer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polymethylmethacrylaten, Polymethacrylsäure- estern, Polymethacrylsäuren, Polyacrylsäuren, deren Estern, aus Copolymeren dieser Materialien, wie
Polymethacrylmethylimiden, Methylmethacrylat- Acrylnitril-vinylestern, Polymethylpenten , Acrylsäu- re-Styren-Acryl säure-Vinylacetat-Copolymeren,
Polystyren, Polyvinyltoluen, Polycarbonaten,
Polypropylen, Polyethylen, Cellulosederivaten ,
Polyacetalen, Polyamiden, fluorierten Acrylsäure- Polymeren, Cycloolef in-Polymeren, Polymididen,
Polyalylphthalaten, Acetatbutyraten und Polyestern, Polysulfonen, transparenten Epoxidharzen, Polyvi- nylchlorid, Polyurethanen, deren Copolymeren und
Blends . Insbesondere weist dabei die Polymerbeschichtung im sichtbaren Spektralbereich mindestens 90 % Transmission auf.
Weiter bevorzugt ist, dass die Strahlungssensoren photovoltaische und/oder pyroelektrische Strahlungssensoren aus ferroelektrischen Kristallen, Keramiken oder Polymeren sind.
Ebenso ist es vorteilhaft, wenn mindestens 8 Strahlungssensoren z.B. an den Kanten des Substrates äqui- distant angeordnet sind (absolute Definition) .
Selbstverständlich hängt die Anzahl der Strahlungs- sensoren 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. 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 .
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 .
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform sind die Kanten des Substrates durch Polieren und/oder Schlei- fen geglättet, um Strahlungsverluste bei der opti¬ schen Kopplung zwischen Substrat und Strahlungssensor zu vermeiden. 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 gelei- tet, 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 Intensi- tät. 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 Sen¬ soren, die vorzugsweise um das gesamte Modul angeordnet sind, von großem Vorteil. Dabei sind dann auch komplizierte Vorgänge, wie Markierungen in Textverarbeitungsprogrammen, „drag and drop"-Funkt ionen oder einfaches „Doppelklicken" möglich.
Ebenso ist die Möglichkeit gegeben, dass das Modul mindestens ein weiteres Substrat und/oder mindestens eine weitere Beschichtung aufweist.
Besonders bevorzugt ist das Modul in ein berührungs- sensitives und/oder lichtsensitives Display, eine in¬ teraktive berührungssensitive und/oder lichtsensitive Reklameanzeige und/oder ein berührungssensitives und/oder lichtsensitives Dialogsystem integriert.
Bevorzugt ist die Strahlungsquelle ausgewählt aus der Gruppe der UV-, Vis- und IR-Strahlungsquel len , 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 Infrarot 1 icht 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.
In einer alternativen bevorzugten Ausführungs form wird die Strahlungsquelle codiert oder impulsförmig betrieben.
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.
Weiter wird ein Verfahren zur ortsaufgelösten Detektion von Berührung beschrieben, bei dem das mindes- tens eine fluoreszierende Material der Polymer- beschichtung 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 Flu- oreszenz 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 Subst rat flache mit dem Finger oder einem anders gear¬ teten Zeigegeräts — zumindest ein Teil der Fluoreszenzstrahlung absorbiert oder gestreut wird, in Folge dessen weniger umgewandelte Anregungsstrahlung auf die Fluoreszenzschichten gelangt und damit eine Ab- nähme 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 Subst at kanten mehrere optische Sensoren verwendet. Erfindungsgemäß wird ebenso ein Verfahren zur ortsaufgelösten Detektion von Lichtbestrahlung bereitgestellt, bei dem ein zuvor beschriebenes erfindungsge¬ mäßes Modul auf der Seite der mindestens ein fluoreszierendes Material enthaltenden Polymerbeschichtung mit Licht, das geeignet ist, im fluoreszierenden Ma¬ terial Fluoreszenz zu induzieren, bestrahlt, über die Strahlungssensoren die im Modul induzierte Fluores¬ zenz oder die Steigerung der Fluoreszenz detektiert und der Ort der induzierten oder gesteigerten Fluoreszenz mittels der Auswerteinheit dem Ort der Berührung zugeordnet wird. Das Licht stammt dabei aus der Strahlungsquelle, insbesondere einer externen Strahlungsquelle. 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 vorliegende Erfindung ein lichtsensitives optisches Modul z.B. zur Steuerung in der Display- und Steuertechnik dar. Verwendet man modulierte
Strahlung des lichtemittierenden Zeigegerätes, können negative Störeinflusse durch Fremdlicht eliminiert werden .
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.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die Verwendung einer erfindungsgemäßen Anord- nung als Tast schirm, als interaktive Anzeige, als lichtempfindliches Dialogsystem und/oder in der Sicherheitstechni k .
Mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung, der Anordnung bzw. dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich eine Vielzahl von Vorteilen erzielen.
Die erfindungsgemäße optische Anordnung bzw. das erfindungsgemäße Detektionsver fahren zeichnen sich durch eine hohe Empfindlichkeit und Auflösung aus, benötigen keinen hohen elektronischen Aufwand und sind sehr preisgünstig anzuwenden und in Displays zu integrieren .
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 Strahlungs¬ quelle benötigt wird, um ein lichtempfindliches, optisches System bereitstellen zu können. Auch können sämtliche Spektralfarben zur „Touchfunktion" verwendet werden.
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 vorteil¬ haft ist.
Des Weiteren können sämtlich Zeigegeräte und ensch- liehe Finger als Bedienelemente verwendet werden, da die Auskopplung der Fluoreszenzstrahlung unabhängig vom Härtegrad und Material des Zeigegeräts ist.
Sehr vorteilhaft gegenüber resistiven oder kapaziti- ven Technologien ist die hohe Transparenz der bereitgestellten optischen Module. Auch können mit der be- reitgestellten Technologie prinzipiell eine Vielzahl von Geometrien sowie gewölbte Oberflächen realisiert werden . Durch Verwendung modulierter Erregerstrahlung können negative Einflüsse durch Fremdlicht ausgeschlossen werden .
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 Ver- schmutzungen sind die erfindungsgemäßen Strahlungsmodule unempfindlich, da ihre Funktion auf Änderungen ihrer physikalischen Funktionsgrößen beruht.
Gegenüber dem Stand der Technik haben die erfindungs- gemäßen Strahlungsmodule den bedeutenden Vorteil, dass sie aufgrund ihres Wirkprinzips der
optoelektronischen Energiewandlung funktionieren.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand der Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne die Erfindung auf die speziellen Ausgestaltungsformen zu beschränken. a) Anwendung als Touchdisplay :
In einen bestehenden Bildschirm können die optischen Module so integriert werden, dass nur wenige elektro¬ nische und datenverarbeitende Zusatzkomponenten ein¬ gebaut werden müssen. Das optische Modul besteht aus einer Glasscheibe mit einer aufgeklebten
Celluloseacetatfolie, die mit einem speziellen Laser- farbstoff 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 Hintergrundbeleuch- tung als Strahlungsquelle verwendet werden. b) Anwendung in interaktiven Reklameanzeige:
In gängigen Reklametafeln mit integrierter Hinter- grundbeleuchtung 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. c) Anwendung als lichtempfindliches Dialogsystem:
Die Erfindung kann dazu verwendet werden, die Zunahme bzw. das Entstehen von Strahlung zu detektieren.
Hierzu kann das bereitgestellte Modul als interakti¬ ves Steuerungssystem mittels Licht- oder Laserpointer als externer Strahlungsquelle 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 Senso- ren ortsaufgelöst dargestellt werden kann. Somit stellt die bereitgestellte Erfindung ein lichtsensi- tives optisches Modul zur Steuerung in der Display- und Steuertechnik dar. Verwendet man modulierte
Strahlung des lichtemittierenden Zeigegerätes, können sowohl negative Störeinflusse durch Fremdlicht elimi¬ niert werden, als auch durch die Codierung der Erre¬ gerstrahlung im optischen Steuer- und Zeigegerät si¬ chergestellt werden, dass man das verwendete Display oder ähnliches nicht mit anderen Pointern verwenden kann . d) Anwendung in der Sicherheitstechnik:
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.
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.

Claims

Patentansprüche
Anordnung zur ortsaufgelösten Detektion von Lichteinstrahlung, umfassend ein Modul mit mindestens einem flächigen 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, sowie mindestens eine externe Strahlungsquelle .
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat aus anorganischem Glas oder einem Kunststoff besteht .
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat im Spektralbereich von 400 nm bis 700 nm eine optische Transparenz von mindestens 80 % aufweist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat einen optischen Verlust von < 1 dB/m aufweist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 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 La- ser- und Fluoreszenzfarbstoffen, Nanophosphoren und/oder Quantendots, besonders bevorzugt ausge¬ wählt ist aus der Gruppe bestehend aus
Xanthenen, Oxazinen, Rhodaminen, Perylenen, Naphthalimiden, Naphthaldiimiden, Stilbenen, Cumarinen, Styrylen, Pyrromethenen , InAs, InP, GaAs, GaP, GaN, InGaAs, GalnP/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: AI, Cds:Mn, CdS:Cu, CdSe:Ag, CdSe:Cu, CdSe:Al, CdSe:Mn, CdSe:Cu, Phosphaten, Silikaten, Germanaten, Oxiden, Sul¬ fiden, Oxysulfiden, Seleniden, Sul foseleniden , Vanadaten, Niobaten, Arsenaten, Tantalaten, Wolframaten, Molybdaten, Halogenaten, Nitriden, Boraten, Aluminaten, Gallaten, und Halogeniden, sowie deren Mischungen.
6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewichtsanteil des mindestens einen fluoreszierenden Materials in der Polymerbeschichtung im Bereich zwischen 0,01 und 20 Gew.-%, bevorzugt 0,1 und 10 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,5 und 2 Gew.-% liegt .
7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymerbeschichtung auf einem Polymer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polymethylmethacrylaten, Pol ymethacryl säureestern, Polymethacryl säuren, Polyacrylsäuren, deren Ester, aus Copolymeren dieser Materialien, wie Polymethacryl- methylimiden, Methylmethacrylat-Acrylnit ril- vinylestern, Polymethylpenten, Acrylsäure- Styren-Acrylsäure-Vinylacetat-Copolymeren,
Polystyren, Polyvinyltoluen , Polycarbonaten, Polypropylen, Polyethylen, Cellulosederivaten, Polyacetalen, Polyamiden, fluorierten Acrylsäu- re- Polymeren, Cycloolefin- Polymeren,
Polymididen, Polyalylphthalaten, Acetatbut yraten und Polyestern, Polysulfonen, transparenten Epoxidharzen, Polyvinylchlorid, Polyurethanen, deren Copolymeren und Blends basiert.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymerbe- schichtung im sichtbaren Spektralbereich mindestens 90 % Transmission aufweist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, dass die Strah¬ lungssensoren photovoltaische und/oder
pyroelektrische Strahlungssensoren aus ferro- elektrischen Kristallen, Keramiken oder Polymeren sind.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens 8 Strahlungssensoren äquidistant angeordnet sind.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das flächige Substrat n-eckig ist, wobei n eine ganze Zahl zwischen 3 bis 10, insbesondere 4 bedeutet und die Strahlungssensoren an nicht gegenüberliegenden Kanten oder an allen Kanten des flächigen Substrates angeordnet sind.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanten des Substrates durch Polieren und/oder Schleifen geglättet sind, um Strahlungsverluste bei der op- tischen Kopplung zwischen Substrat und Strahlungssensor zu vermeiden.
13. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungssensoren mit einem passiven analogen Filter und/oder einem Analog-Digital-Wandler verbunden ist .
14. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul mindestens ein weiteres Substrat und/oder mindestens eine weitere Beschichtung aufweist.
15. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 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 ist.
16. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelle ausgewählt ist aus der Gruppe der UV-, Vis- und IR-Strahlungsquellen, bevorzugt Leuchtdioden, Leuchtstofflampen, Halogenlampen, Quecksilberdampflampen, Glühlampen und Metalldampf-Lampen .
17. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelle moduliert, codiert oder impulsförmig betrieben wird.
18. Verfahren zur ortsaufgelösten Detektion von
Lichtbestrahlung, bei dem ein Modul einer Anordnung umfassend ein Modul mit mindestens einem flächigen Substrat aus einem lichtleitenden Ma¬ terial mit einer mindestens ein fluoreszierendes Material enthaltenden Polymerbeschichtung, eine Mehrzahl mit dem Substrat optisch gekoppelter Strahlungssensoren sowie eine Auswerteinheit, die eine ortsaufgelöste Zuordnung der detektier- ten Fluoreszenz und/oder der detektierten Ände¬ rung der Fluoreszenz erlaubt sowie mindestens eine externe Strahlungsquelle auf der Seite der mindestens ein fluoreszierendes Material enthal¬ tenden Polymerbeschichtung mit Licht, das geeignet ist, im fluoreszierenden Material Fluoreszenz zu induzieren, mit der mindestens einen externen Strahlungsquelle bestrahlt, über die Strahlungssensoren die im Modul induzierte Fluoreszenz oder die Steigerung der Fluoreszenz de- tektiert und der Ort der induzierten oder gesteigerten Fluoreszenz mittels der Auswerteinheit dem Ort der Berührung zugeordnet wird.
Verfahren nach vorhergehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlung der Strahlungsquelle oder das Licht, das geeignet ist, im fluoreszierenden Material Fluoreszenz zu induzieren, moduliert, codiert oder impulsförmig ist .
Verwendung einer Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 17 als Tastschirm, als interaktive Anzeige, als lichtempfindliches Dialogsystem und/oder in der Sicherheitstechnik.
EP10762605A 2009-09-25 2010-09-28 Anordnung und verfahren zur ortsaufgelösten detektion von lichteinstrahlung Withdrawn EP2480953A2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200910042990 DE102009042990A1 (de) 2009-09-25 2009-09-25 Modul und Verfahren zur ortsaufgelösten Detektion von Berührung und/oder Lichteinstrahlung
PCT/EP2010/005914 WO2011038890A2 (de) 2009-09-25 2010-09-28 Anordnung und verfahren zur ortsaufgelösten detektion von lichteinstrahlung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2480953A2 true EP2480953A2 (de) 2012-08-01

Family

ID=43629195

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP10762605A Withdrawn EP2480953A2 (de) 2009-09-25 2010-09-28 Anordnung und verfahren zur ortsaufgelösten detektion von lichteinstrahlung

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP2480953A2 (de)
DE (1) DE102009042990A1 (de)
WO (1) WO2011038890A2 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT15513U1 (de) * 2016-03-17 2017-11-15 Isiqiri Interface Tech Gmbh Lichtsensitiver Touchscreen

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2360942A1 (fr) 1976-08-04 1978-03-03 Transac Dev Transact Automat Procede de recherche a l'aide d'un photostyle de l'adresse d'un caractere sur un ecran video
DE3245785C2 (de) 1982-12-10 1985-05-09 Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim Lichtgriffelanschlußschaltung für graphische Displaysysteme
DE19827991A1 (de) 1998-06-24 1999-12-30 Urs Bezold Touchscreen, lichtgesteuert
DE19856008C2 (de) * 1998-12-04 2002-01-03 Bayer Ag Berührungssensor
DE10139147A1 (de) 2001-08-09 2003-03-06 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zur Störung eines optischen Vorgangs an einem optischen Touchscreen
US8754852B2 (en) * 2006-08-10 2014-06-17 Lg Chem, Ltd. Light guide plate for system inputting coordinate contactlessly, a system comprising the same and a method for inputting coordinate contactlessly using the same

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2011038890A2 *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2011038890A3 (de) 2011-06-16
WO2011038890A8 (de) 2012-02-23
WO2011038890A2 (de) 2011-04-07
DE102009042990A1 (de) 2011-04-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP4241016B1 (de) Verglasung
EP1135744B1 (de) Anzeigevorrichtung mit berührungssensor
DE102007034773B4 (de) Display mit Infrarot-Kantenbeleuchtung und Mehrfachberührungs-Erkennungsfunktion
EP0361374B1 (de) Lichtdetektor
US9904142B2 (en) Light-modulating element and smart glass
US20070139765A1 (en) Microfabricated light collimating screen
CN108153027A (zh) 一种显示装置
EP3790756B1 (de) Bedien- und/oder anzeigeelement für ein kraftfahrzeug
DE102010056011A1 (de) Flüssigkristallanzeige
DE102014100767B4 (de) Optisches Element und organisches Licht emittierendes Bauelement mit optischem Element
CN102713737A (zh) 液晶显示装置及其制造方法
US20210333448A1 (en) Solar light management
KR20090086969A (ko) 전계 감응 소자 및 그것을 이용한 표시 디바이스
EP2627991A1 (de) Optischer evaneszenzfeldsensor
DE60303382D1 (de) Optische filterstruktur mit elektromagnetischer abschirmung
WO2011038890A2 (de) Anordnung und verfahren zur ortsaufgelösten detektion von lichteinstrahlung
AT507267B1 (de) Steuerfläche für eine datenverarbeitungsanlage
DE19856008C2 (de) Berührungssensor
CN112014992B (zh) 一种液晶显示屏、液晶显示装置
DE102005040351B4 (de) Strahlungsmodule, diese enthaltende Anordnungen sowie Verfahren zur Detektion, Kontrolle und Überwachung
WO2006050910A1 (de) Flüssigkristall-anzeigevorrichtung
CN115268140B (zh) 显示装置及电子设备
CN103336618A (zh) 偏光滤光模块与其制作方法及触摸显示屏
CN2576935Y (zh) 可调透光量的窗片
DE102024112555A1 (de) Optische Elemente für Fenster, Displays, und/oder Beleuchtungen

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20120423

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO SE SI SK SM TR

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20160401