ES2901500T3 - Dispositivo de visualización con un sistema de sensores de proximidad de funcionamiento óptico integrado - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de visualización con un sistema de sensores de proximidad de funcionamiento óptico integrado para detectar un objeto ubicado dentro de un espacio de observación delante del dispositivo de visualización, tal como, por ejemplo, una mano o un dedo de una mano de una persona, con - una unidad de visualización (22) que presenta una cara frontal con una superficie de visualización (20) que muestra información, una zona de borde (18) contigua a la superficie de visualización (20) y no utilizada para mostrar información, y una cara posterior, y - un sistema de sensores de proximidad (30) con al menos un transmisor (32) para emitir radiación de sensor en la dirección del espacio de observación y con al menos un receptor (34) para recibir radiación de sensor reflejada desde el espacio de observación, - donde el al menos un transmisor (32) está dispuesto por debajo de la unidad de visualización (22), por ejemplo, lateralmente por debajo de la unidad de visualización (22), en la cara posterior de la unidad de visualización (22) u orientado hacia la cara posterior de la unidad de visualización (22) o en la unidad de visualización (22), y el al menos un receptor (34) está dispuesto en la zona de borde (18) contigua a la superficie de visualización (20) en la cara frontal de la unidad de visualización (22), - donde la unidad de visualización (22) presenta un panel de visualización (12) y una capa de filtro de color (40) que está dispuesta sobre el panel de visualización (12) y define la superficie de visualización (20), - donde el panel de visualización (12) se proyecta más allá de la capa de filtro de color (40) al menos una sección de borde y la proyección forma la zona de borde (18) adyacente lateralmente a la superficie de visualización (14), y - donde el al menos un receptor (34) está dispuesto en o sobre la parte saliente del panel de visualización (12).
Description
DESCRIPCIÓN
Dispositivo de visualización con un sistema de sensores de proximidad de funcionamiento óptico integrado
La presente invención se refiere a un dispositivo de visualización con un sistema de sensores de proximidad de funcionamiento óptico integrado para detectar un objeto ubicado dentro de un espacio de observación delante del dispositivo de visualización, tal como, por ejemplo, una mano o un dedo de una mano de una persona.
Los sistemas de visualización en el vehículo pueden estar equipados con un sistema de sensores que detecta la aproximación de un operador. Estos llamados sensores de proximidad funcionan en su mayor parte ópticamente sobre la base de la luz IR, que es invisible para el usuario. En la práctica, se conocen sensores que se instalan por separado debajo o lateralmente junto al sistema de visualización. Debido al espacio de instalación muy limitado y a las pantallas cada vez más grandes, los sensores se han colocado debajo de la cubierta de vidrio del sistema de pantalla en el pasado cercano. Sin embargo, todavía requieren espacio, lo que tiene un efecto negativo en la apariencia de los sistemas de visualización.
Los dispositivos de visualización con una pantalla alojada en carcasas y con sensores de proximidad ópticos dispuestos igualmente en la carcasa se describen en los documentos
- DE 102016100363 A1
- GB 2486000 A
- KRATZ, Sven; ROHS, Michael: Hoverflow: Exploring Around-Device Interaction with IR Distance Sensors, 11th International Conference on Human-Computer Interaction with Mobile Devices and Services, MobileHCI '09, Bonn, Alemania, 15-18 de septiembre de 2009. Conference Proceedings, ISBN 978-1-60558-281-8. Nueva York: ACM, 2009. N.° de Articulo 42.
- SCRATCH, Sven: Sensor-Based User Interface Concepts for Continuous, Around-Device and Gestural Interaction on Mobile Devices. Tesis doctoral, Facultad de Matemáticas, Informática y Estadística, Ludwig-Maximilians-Universitát München. Múnich: LMU, 2012.
y
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Además, se conoce a partir del documento US-A-2011/193818 un dispositivo de visualización según el preámbulo de la reivindicación 1.
Un objeto de la invención es proporcionar un dispositivo de visualización con un sistema de sensores de proximidad integrado, donde el dispositivo de visualización se distingue por una estructura compacta.
Para lograr este objeto, la invención propone un dispositivo de visualización con un sistema de sensores de proximidad de funcionamiento óptico integrado para detectar un objeto ubicado dentro de un espacio de observación delante del dispositivo de visualización, tal como, por ejemplo, una mano o un dedo de una mano de una persona, donde el dispositivo de visualización está provisto con las características de la reivindicación 1. Configuraciones individuales de la invención son objeto de las reivindicaciones dependientes.
En el caso de la invención que se presenta en este documento, los sensores de proximidad o al menos sus componentes ópticos están integrados en la propia unidad de visualización, es decir, en la propia pantalla. Por lo tanto, no se requiere espacio de instalación adicional fuera de la pantalla, por lo que es posible un diseño delgado y casi sin marco.
La propuesta según la invención es integrar todo el sistema de sensores de proximidad o partes del sistema de sensores de proximidad, a saber, el receptor de radiación del sensor, en o detrás de la zona de borde de la cara frontal de la unidad de visualización, donde la cara frontal está definida por la superficie de visualización que muestra información y una zona de borde adyacente. El transmisor para la radiación del sensor está dispuesto debajo de la superficie de visualización, por ejemplo, en la parte posterior de la unidad de visualización, en una unidad de retroiluminación o también detrás de esta última. Sin embargo, también es posible que el transmisor esté dispuesto debajo de la zona de borde mencionada anteriormente. En cualquier caso, está previsto según la invención disponer todo el sistema de sensores de proximidad más cerca de la superficie de visualización del lado frontal de la unidad de visualización o bien disponer al menos partes del sistema de sensores de proximidad de tal manera.
La unidad de visualización se aloja típicamente en una carcasa y está rodeada por la pared frontal de la carcasa o por un marco de carcasa que se funde en las paredes laterales de la carcasa. Convencionalmente, el sistema de sensores de proximidad se aloja en el marco de la carcasa o en la zona de la pared frontal de la carcasa contigua a la pantalla, es decir, se dispone fuera de la pantalla real. La invención difiere de este concepto en que el sistema de sensores de proximidad está integrado al menos parcialmente en la pantalla. Por lo tanto, si la pantalla según la invención no estuviera rodeada por una carcasa, el sistema de sensores de proximidad continuaría siendo un componente de la pantalla en su totalidad o al menos en parte y, por lo tanto, se integraría en esta última en esta medida, específicamente
en la zona de borde o debajo de la zona de borde en un panel de visualización de la pantalla que presenta los elementos ópticos generadores de imágenes o símbolos. Por lo tanto, es decisivo para la invención que todo el sistema de sensores de proximidad o al menos partes de este sea un componente de la pantalla y no se implemente como elementos separados en el entorno alrededor de la pantalla.
En otra configuración ventajosa de la invención, está previsto que la unidad de visualización presente un panel de visualización con la superficie de visualización y con la zona de borde. Convencionalmente, los paneles de visualización están diseñados como los llamados paneles TFT que definen una superficie de visualización que se define por los píxeles o la superficie ocupada por los píxeles. Además, un panel TFT presenta una proyección que se extiende lateralmente más allá de esta superficie de visualización y en la que se dispone el sistema electrónico del controlador para los píxeles o para toda la unidad de visualización. El sistema electrónico del controlador se conecta eléctricamente a través de tarjetas conductoras generalmente flexibles. Según la invención, el sistema de sensores de proximidad o al menos partes del mismo ahora pueden estar dispuestos en estas tarjetas conductoras flexibles, pero también pueden estar dispuestos directamente en el panel de visualización. En ambos casos, el sistema de sensores de proximidad o partes del mismo están integrados en y/o dentro de la superficie de visualización de la pantalla en la zona de borde que no se utiliza para mostrar información.
Según la invención, la zona de proyección de un panel TFT se utiliza para alojar el sistema de sensores de proximidad o al menos partes del sistema de sensores de proximidad, a saber, el receptor o los receptores, según la invención. Para este propósito, está previsto según la invención que
- la unidad de visualización comprenda un panel de visualización y una capa de filtro de color que esté dispuesta sobre el panel de visualización y defina la superficie de visualización,
- el panel de visualización se proyecte más allá de la capa de filtro de color en al menos una sección de borde y que la proyección forme la zona de borde adyacente lateralmente a la superficie de visualización, y
- que el al menos un receptor esté dispuesto en o sobre la proyección del panel de visualización.
En una configuración ventajosa adicional de la invención, puede estar prevista una unidad de retroiluminación para retroiluminar la unidad de visualización, donde el al menos un transmisor está dispuesto dentro de y/o sobre y/o debajo de la unidad de retroiluminación.
La radiación del sensor es preferentemente luz no visible en el rango IR, es decir, radiación IR.
Es conveniente que la unidad de visualización sea una unidad de visualización LCD.
En una configuración adicional de la invención, puede estar previsto que el al menos un transmisor esté provisto de un sistema óptico para alinear su zona sensible a la radiación en la dirección del espacio de observación delante de la superficie de visualización. El sistema óptico puede ser una película de desviación de la luz, una lente Fresnel o similares.
Además del sistema de sensores de proximidad para detectar un objeto dispuesto delante de la unidad de visualización, en particular también la distancia del objeto dispuesto delante de la unidad de visualización, el dispositivo de visualización según la invención puede estar equipado con un sistema de sensores táctil que no funciona ópticamente, tal como, por ejemplo, un sistema de sensores táctil que funciona de forma capacitiva o resistiva o un sistema de sensores táctil basado en ultrasonidos.
El sistema de sensores táctil que no funciona ópticamente está diseñado, en particular, como un panel táctil que se coloca en la parte frontal de la unidad de visualización y/o en la capa de filtro de color y/o detrás de una placa de cubierta dispuesta delante de la unidad de visualización y/o delante de la capa de filtro de color.
Finalmente, en una configuración adicional de la invención, también es posible, cuando tanto el al menos un transmisor como el al menos un receptor están dispuestos en la zona de borde de la cara frontal, que ambos estén separados entre sí para evitar el diálogo cruzado.
En lo que antecede, el sistema de sensores de proximidad se caracteriza por presentar al menos un transmisor y al menos un receptor. Según una variante de la invención, el sistema de sensores de proximidad comprende, como receptor, una matriz de receptores, por ejemplo, un sensor de imágenes, que está dispuesto en la zona de borde de la cara frontal y está previsto para la detección de imágenes 2D. En particular, también puede estar previsto un receptor para la detección 3D del espacio de observación. Dicho sistema de sensores de proximidad (con radiación de sensor) a veces también se considera un sensor TOF (Time-Of-Flight) y se puede diseñar como un receptor individual y como una matriz de receptores.
A continuación, se explican con más detalle dos realizaciones de la invención con referencia al dibujo. En detalle muestran a este respecto:
Fig. 1 una vista en planta de un panel TFT de una unidad de visualización con sensores de proximidad dispuestos en el borde de la unidad de visualización y fuera de la misma, tal como se conoce en el estado de la técnica, Fig. 2 una vista en sección a lo largo de la línea INI de la Fig. 1,
Fig. 3 una vista en planta de un dispositivo de visualización según la invención, en el que el sistema sensor de proximidad está acomodados por completo en la zona de borde definida por el panel TFT de la unidad de visualización,
Fig. 4 una vista en sección a lo largo de la línea IV-IV de la Fig. 3 y
Fig. 5 una unidad de visualización alternativa según la invención en una vista en sección.
Las Fig. 1 y 2 muestran las soluciones que pertenecen actualmente al estado de la técnica para dispositivos de visualización con sensores de proximidad para detectar la proximidad de objetos a la unidad de visualización del dispositivo de visualización. El dispositivo de visualización está delimitado espacialmente por la carcasa 10 y presenta un panel TFT 12, en cuya superficie de visualización 14 está dispuesto un polarizador 16 con una placa de color ubicada debajo. La zona de borde 18 del panel TFT 12 se deja libre, es decir, no presenta píxeles y, por lo tanto, no pertenece a la superficie de visualización 20 de la unidad de visualización 22.
En la zona de borde 18, que se define así, por así decirlo, mediante una proyección 24 del panel TFT 12, hay, por ejemplo, circuitos de control 26 para el funcionamiento de la unidad de visualización 22. El panel TFT 12 se pone en contacto eléctricamente a través de tarjetas conductoras flexibles (indicadas en 29).
Como se puede reconocer mediante las Fig. 1 y 2, un sistema de sensores de proximidad 30 con al menos un transmisor 32 y al menos un receptor 34 se ubica junto a la carcasa 10 del dispositivo de visualización. Este sistema de sensores de proximidad 30 está dispuesto en una placa de circuito impreso 36 adicional.
El espacio de instalación adicional para alojar el sistema de sensores de proximidad 30, que en el estado de la técnica, por supuesto, también puede estar colocado como una unidad separada de la unidad de visualización 22 junto a la pantalla 22 dentro de la carcasa del dispositivo en la que está dispuesta la unidad de visualización 22, a veces causa problemas. Por lo tanto, se propone con la invención acomodar al menos parte del sistema de sensores de proximidad 30, a saber, por ejemplo, el receptor o los receptores 34, en la proyección 24 del panel TFT 12; en esta zona de borde 18 del panel TFT 12, que es proporcionada por la proyección 24, se encuentran nuevamente los controladores 28 y, entre estos, los receptores 34.
En una variante de la invención, además del receptor 34, al menos un transmisor 32 también está alojado en esta zona de borde 18 del panel TFT 12 creado mediante la proyección 24 y en la que, a su vez, se ubican los controladores 28 y, entre estos, los receptores 34 y los transmisores 32.
Esto se muestra mediante las Figuras 3 y 4. La Fig. 4 muestra que el transmisor o transmisores 32 están dispuestos, por ejemplo, en la unidad de retroiluminación 38 de la unidad de visualización 22. Además, se puede ver a partir de la Fig. 4 que también está dispuesta en el panel TFT 12 una vista de filtro de color (placas de color) o un filtro de color 40. Tanto la unidad de retroiluminación 38, el panel TFT 12 con filtro de color 40 y los polarizadores 16 son elementos del estado de la técnica en los dispositivos de visualización.
Si el sistema de sensores de proximidad se basa en una medición TOF de la radiación del sensor, entonces tanto el (los) transmisor(es) 32 como el (los) receptor(es) 34 están dispuestos en la proyección 24 del panel TFT 12. Sin embargo, los transmisores 32 también pueden ser parte de la unidad de retroiluminación 38.
La Fig. 5 muestra otro ejemplo de realización de la invención como una alternativa a la de las Fig. 3 y 4. Como puede verse, en este ejemplo de realización, ya sea todo el sistema de sensores de proximidad 30 o una parte del mismo está ubicado en la placa de circuito impreso flexible 36, cuyos campos de contacto están a su vez conectados eléctricamente al panel TFT 12 a través de adhesivos conductores. Una pluralidad de transmisores 32 o receptores 34 del sistema de sensores de proximidad 30 puede estar, por tanto, dispuesta en la placa de circuito impreso 36 que se extiende a lo largo del borde de la pantalla (en el ejemplo de realización, los receptores 34 están colocados en la placa de circuito impreso 36 flexible, mientras que los transmisores 32 están dispuestos debajo de la pantalla). En este sentido, por lo tanto, una conexión eléctrica del sistema de sensores de proximidad 30 o de partes del sistema de sensores de proximidad 30 a la placa de circuito impreso 36 flexible también debe entenderse como una disposición del sistema de sensores de proximidad o como una disposición de partes del mismo en la zona de borde de la cara frontal de la unidad de visualización 22.
Como alternativa al dispositivo de visualización descrito anteriormente, también es posible disponer los transmisores del sistema de sensores de proximidad en la retroiluminación, es decir, en la unidad de retroiluminación de la pantalla, para luego, sin embargo, disponer los receptores del sistema de sensores de proximidad en la zona de borde de la unidad de visualización. Esto puede ser ventajoso por razones de ahorro de espacio o por razones de un espacio limitado disponible.
Las ventajas del concepto según la invención son las siguientes:
- ningún espacio de instalación adicional para el sistema de sensores de proximidad, ya que forma parte de la unidad de visualización,
- se puede implementar el diseño "delgado" de la unidad de visualización y el dispositivo de visualización con un marco de visualización estrecho,
- no se requieren conductores de luz adicionales si los transmisores forman parte de la unidad de iluminación para garantizar la proximidad a la unidad de visualización o a la superficie de visualización.
La integración del sistema de sensores de proximidad o al menos partes del mismo en la zona de proyección del panel TFT permite utilizar contactos electrónicos conocidos y confiables y realizar la conexión eléctrica mediante conductores flexibles existentes. Por lo tanto, los receptores (sensores) no están ubicados debajo del filtro de color y tampoco debajo de los polarizadores, como resultado de lo cual no se produce una atenuación de la radiación. Por lo tanto, la radiación recibida por los receptores es más fuerte y la sensibilidad y la intensidad de la señal se mejoran sin que sean necesarias medidas adicionales.
Es posible utilizar componentes para el sistema de sensores de proximidad en el que los sensores consisten en transmisores y receptores. Dichos sensores complejos especiales también se pueden instalar y contactar, tal como se describió anteriormente. Por lo tanto, es posible, por ejemplo, utilizar sensores que miden el tiempo de ejecución (principio de tiempo de vuelo) o también sensores de matriz (es decir, sensores de imagen) con, si es necesario, microlentes en forma de películas, lentes de Fresnel, etc.
La invención se ha descrito anteriormente con referencia a ejemplos en los que el sistema de sensores de proximidad está dispuesto completamente, es decir, transmisor y receptor (si corresponde con control), en la zona de borde de la pantalla, o en los que al menos uno de los receptores o todos los receptores están dispuestos en la zona de borde de la pantalla, o uno de los transmisores o todos los transmisores están dispuestos debajo de la pantalla (o debajo de la superficie de visualización de la pantalla y, por lo tanto, en la pantalla, pero no en la zona de borde de la misma). Según la invención, sin embargo, esta última construcción mencionada también se puede realizar mediante el intercambio de transmisor y receptor, de modo que entonces uno o más transmisores están dispuestos en la zona de borde de la pantalla y uno o más receptores están dispuestos debajo de la pantalla o debajo de la superficie de visualización de la pantalla (es decir, si corresponde, debajo de la superficie de visualización de la pantalla, pero no debajo de su zona de borde).
Lista de referencias
10 Carcasa
12 Panel TFT
14 Superficie de visualización
16 Polarizador
18 Zona del borde
20 Área de visualización
22 Unidad de visualización
24 Parte saliente
26 Circuitos de control
28 Controlador
29 Conductor flexible
30 Sensores de proximidad
32 Transmisor
34 Receptor
36 Circuito impreso flexible
38 Unidad de retroiluminación
40 Filtros de color
Claims (10)
- REIVINDICACIONESI. Dispositivo de visualización con un sistema de sensores de proximidad de funcionamiento óptico integrado para detectar un objeto ubicado dentro de un espacio de observación delante del dispositivo de visualización, tal como, por ejemplo, una mano o un dedo de una mano de una persona, con- una unidad de visualización (22) que presenta una cara frontal con una superficie de visualización (20) que muestra información, una zona de borde (18) contigua a la superficie de visualización (20) y no utilizada para mostrar información, y una cara posterior, y- un sistema de sensores de proximidad (30) con al menos un transmisor (32) para emitir radiación de sensor en la dirección del espacio de observación y con al menos un receptor (34) para recibir radiación de sensor reflejada desde el espacio de observación,- donde el al menos un transmisor (32) está dispuesto por debajo de la unidad de visualización (22), por ejemplo, lateralmente por debajo de la unidad de visualización (22), en la cara posterior de la unidad de visualización (22) u orientado hacia la cara posterior de la unidad de visualización (22) o en la unidad de visualización (22), y el al menos un receptor (34) está dispuesto en la zona de borde (18) contigua a la superficie de visualización (20) en la cara frontal de la unidad de visualización (22),- donde la unidad de visualización (22) presenta un panel de visualización (12) y una capa de filtro de color (40) que está dispuesta sobre el panel de visualización (12) y define la superficie de visualización (20),- donde el panel de visualización (12) se proyecta más allá de la capa de filtro de color (40) al menos una sección de borde y la proyección forma la zona de borde (18) adyacente lateralmente a la superficie de visualización (14), y- donde el al menos un receptor (34) está dispuesto en o sobre la parte saliente del panel de visualización (12).
- 2. Dispositivo de visualización según la reivindicación 1, caracterizado porque el panel de visualización (12) es un panel TFT.
- 3. Dispositivo de visualización según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por una unidad de retroiluminación (38) para retroiluminar la unidad de visualización (22), donde el al menos un transmisor (32) está dispuesto en o lateralmente en y/o sobre y/o debajo de la unidad de retroiluminación (38).
- 4. Dispositivo de visualización según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la radiación del sensor es radiación IR.
- 5. Dispositivo de visualización según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la unidad de visualización (22) es una unidad de visualización LCD de matriz.
- 6. Dispositivo de visualización según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el al menos un transmisor (32) y/o el al menos un receptor (34) está provisto de un sistema óptico para alinear la radiación en la dirección del espacio de observación delante de la superficie de visualización (14).
- 7. Dispositivo de visualización según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por un sistema de sensores de contacto que funciona de manera no óptica, tal como, por ejemplo, un sistema de sensores de contacto que funciona de manera capacitiva o resistiva o sobre la base de ultrasonidos.
- 8. Dispositivo de visualización según la reivindicación 7, caracterizado porque el sistema de sensores táctil presenta un panel táctil que está colocado en la cara frontal de la unidad de visualización (22) y/o en la capa de filtro de color (40) y/o detrás de una placa de cubierta dispuesta delante de la unidad de visualización (22) y/o delante de la capa de filtro de color (40).
- 9. Dispositivo de visualización según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el sistema de sensores de proximidad (30) presenta como receptor una matriz receptora con o sin sistema óptico, que está dispuesta en la zona de borde (18) de la cara frontal y está prevista para la adquisición de imágenes o para la adquisición 3D del espacio de observación.
- 10. Dispositivo de visualización según la reivindicación 9, caracterizado porque la matriz receptora es un sensor de imágenes.I I . Dispositivo de visualización según la reivindicación 9 o 10, caracterizado porque el sistema de sensores de proximidad (30) presenta un transmisor (32) que puede activarse cuando no hay suficiente luz ambiente para la detección 2D o 3D del espacio de observación.
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