專利名稱：顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有一層顯示層和一層與之平行延伸的觸摸層的顯示裝置。
這種顯示裝置不但用于顯示圖像信息，而且同樣可通過(guò)該裝置輸入圖像信息。這種顯示裝置特別是在使用操作系統(tǒng)或應(yīng)用程序的圖示操作表面的情況下具有重要意義。在這類情況中，功能通過(guò)按鈕進(jìn)行啟動(dòng)，其中按鈕可用一個(gè)光標(biāo)例如通過(guò)一個(gè)鼠標(biāo)進(jìn)行單擊，但也可直接通過(guò)觸摸顯示裝置啟動(dòng)相應(yīng)的功能。這類顯示裝置通常稱為觸摸式顯示屏。
由于通過(guò)這類顯示裝置可以省掉一個(gè)輸入裝置，所以這類顯示裝置優(yōu)先用于小型便攜式機(jī)，例如所謂的手持式機(jī)或個(gè)人數(shù)字助理。但恰好在移動(dòng)作業(yè)中出現(xiàn)這樣的問(wèn)題存在相當(dāng)高的環(huán)境亮度并在顯示裝置上產(chǎn)生反射，從而嚴(yán)重?fù)p害顯示裝置的可讀性。
電子射線管顯示器同樣產(chǎn)生反射的問(wèn)題。眾所周知，為了避免在屏幕表面上的反射，在屏幕前面設(shè)置一個(gè)光柵。這種光柵通常涉及一種細(xì)網(wǎng)的金屬線編織物，雖然觀察者還可清楚識(shí)別通過(guò)這種編織物顯示的信息，但傾斜入射的周圍光線不再引起反射。
對(duì)觸摸敏感的顯示裝置來(lái)說(shuō)，這種金屬線編織物或類似物是不適用的，因?yàn)橛捎谙喈?dāng)剛性的結(jié)構(gòu)，即使在用一種相當(dāng)尖的物件例如一根觸針接觸時(shí)也會(huì)產(chǎn)生寬的壓力面，從而會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤輸入。即使在觸摸敏感層的高分辨率的情況下也不再可能進(jìn)行精確的工作。
避免產(chǎn)生干擾的反射的另一種公知的可能性是，面向觀察者方向的表面例如通過(guò)腐蝕打毛。這個(gè)解決方案的缺點(diǎn)是，散射效應(yīng)不但對(duì)入射的周圍光線產(chǎn)生影響，而且從顯示層的單個(gè)像素發(fā)出的光線同樣產(chǎn)生散射，從而降低圖像的清晰度。
所以本發(fā)明的目的是提出這樣一種顯示裝置，它具有一層觸摸敏感層，盡管如此，仍具有周圍光的表面反射的防護(hù)作用。
根據(jù)本發(fā)明，這個(gè)目的是通過(guò)上述的顯示裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其特征為，在遠(yuǎn)離顯示層的觸摸敏感層一側(cè)上設(shè)置了一個(gè)由可相對(duì)運(yùn)動(dòng)的光柵元件組成的抗反射光柵。這個(gè)目的同樣是通過(guò)上述的顯示裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其特征為，遠(yuǎn)離顯示層的觸摸敏感層的表面設(shè)置有柵網(wǎng)形的表面結(jié)構(gòu)。其中光柵間距與像素間距匹配，使光柵間距與顯示層的像素間距之比為偶數(shù)。
由于光柵間距與像素間距的偶數(shù)比，保證了從顯示層的像素發(fā)出的光線不散射，而是直接到達(dá)觀察者。通過(guò)這種光柵構(gòu)成了準(zhǔn)微觀通道。而傾斜入射的光線則通過(guò)光柵元件反射或吸收。
本發(fā)明的目的同樣是通過(guò)上述的顯示裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其特征為，觸摸敏感層含有光柵元件，其中光柵間距與顯示層的像素間距匹配，使光柵間距與像素間距之比是偶數(shù)。
在這種結(jié)構(gòu)時(shí)，阻止反射的光柵元件已集成在觸摸敏感層中。這個(gè)課題的第四解決方案在于，對(duì)上述的顯示裝置通過(guò)柵網(wǎng)狀布置的條形光柵元件構(gòu)成觸摸敏感層，并在光柵的結(jié)點(diǎn)內(nèi)集成接觸式傳感器。在這種結(jié)構(gòu)時(shí)，觸摸敏感的元件和阻止反射的元件不是單獨(dú)的單元，而是相同的元件既滿足阻止反射的功能，又滿足制造觸摸敏感性的功能。
對(duì)上述的那種顯示裝置來(lái)說(shuō)，光柵元件設(shè)計(jì)成條形是優(yōu)選的，其中，這些光柵元件在光柵的結(jié)點(diǎn)上是可相對(duì)運(yùn)動(dòng)的。通過(guò)這種條形結(jié)構(gòu)保證了良好的抗反射性能。
光柵元件的角度相對(duì)于觸摸敏感層可調(diào)是特別有利的。通過(guò)這些光柵元件使平行于光柵元件的視向明顯優(yōu)先于一個(gè)傾斜的視角。通過(guò)光柵元件相對(duì)于觸摸敏感層的可變化的角度可按使用者要求調(diào)節(jié)優(yōu)選的視向。
根據(jù)第一解決方案的另一個(gè)有利結(jié)構(gòu)，抗反射光柵是可以取下的。在第三種解決方案中，觸摸敏感層含有光柵元件，這些光柵元件最好具有液晶。這樣就可根據(jù)需要斷開(kāi)或接通抗反射的性能。
在最后一種解決方案中。平行于是顯示層的電導(dǎo)體最好集成在光柵元件中，光柵元件用彈性材料制成，其中設(shè)置了利用不同光柵元件的兩個(gè)電導(dǎo)體的電容、電感或電阻特征值的機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明的其他優(yōu)選結(jié)構(gòu)可從各項(xiàng)從屬權(quán)利要求中得知。
下面結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。附圖表示

圖1具有一個(gè)本發(fā)明顯示裝置的個(gè)人數(shù)字助理；圖2本發(fā)明顯示裝置第一實(shí)施例的示意圖3圖2實(shí)施例的光柵元件的三維圖示；圖4至6光柵元件的各種結(jié)構(gòu)方案；圖7觸摸敏感性能集成在光柵元件中的另一個(gè)實(shí)施例；圖8具有可取下的抗反射光柵的一個(gè)本發(fā)明顯示裝置；圖9具有可取下的抗反射光柵的圖8的類似結(jié)構(gòu)；圖10具有可控光柵元件的一個(gè)本發(fā)明顯示裝置。
圖1表示具有一個(gè)本發(fā)明顯示裝置1的PDA(個(gè)人數(shù)字助理)11。顯示裝置1設(shè)計(jì)成觸摸敏感的并為此具有一層觸摸敏感層3。此外，在圖1的示意圖中，設(shè)置了一個(gè)抗反射光柵4，該光柵適用于消除有干擾的反射。
圖2表示圖1顯示裝置的詳圖。從圖2可以看出，抗反射光柵4由多個(gè)光柵元件5組成。這些光柵元件以一個(gè)預(yù)定的角度9位于觸摸敏感層3上。這個(gè)角度9最好為90°。通過(guò)這些光柵元件5構(gòu)成若干微觀通道10，觀察者通過(guò)這些通道觀察觸摸敏感層及其下面的顯示層2。為了保證清晰的可見(jiàn)度，光柵元件5平行于觀察方向12取向。側(cè)面入射的周圍光線18被光柵元件5吸收，因而只有很少一部分到達(dá)觸摸敏感層3或顯示層2的至少部分反光的表面。
特別是象圖1所示的PDAs小型便攜式機(jī)器來(lái)說(shuō)，很方便這樣握住機(jī)器，使觀察方向垂直于顯示裝置1。但對(duì)于較大的機(jī)器例如筆記本型機(jī)或固定安裝的平面屏幕來(lái)說(shuō)，顯示裝置1相對(duì)于使用者的最佳取向則不總是可能的或不總是簡(jiǎn)單的。所以光柵元件5最好不是剛性的，而是活動(dòng)的，這樣它們相對(duì)于觸摸敏感層3的角度9可進(jìn)行改變。在光柵元件的角度可調(diào)節(jié)的情況下，光學(xué)取向可通過(guò)使用者進(jìn)行調(diào)節(jié)或根據(jù)入射的周圍光自動(dòng)調(diào)節(jié)。為此，例如可設(shè)置一個(gè)測(cè)量周圍光入射角的傳感器，并通過(guò)相應(yīng)的控制裝置這樣控制光柵元件5，使之保持一個(gè)最佳的角度。
光柵元件5或者是部分透明的，或者是不透明的。為了達(dá)到滿意的效果，光柵元件5的材料應(yīng)當(dāng)是吸光的或有吸收光線的表面。
為了顯示裝置1的質(zhì)量，需要光柵元件5之間的柵距與顯示層2的像素8的像素間距匹配。否則可能產(chǎn)生所謂的波紋效應(yīng)。如果由于奇數(shù)的間距比，在一定的區(qū)域內(nèi)光柵元件5位于像素8上方，而在其他區(qū)域內(nèi)光柵元件5正好位于兩個(gè)像素之間，則產(chǎn)生波紋效應(yīng)、當(dāng)柵距與像素間距之比為偶數(shù)時(shí)，則可避免波紋效應(yīng)。在圖2中，柵距選擇成像素間距的兩倍。所以，一個(gè)光柵元件位于兩個(gè)像素8上。
圖3表示像素元件5布置的三維示意圖。光柵結(jié)點(diǎn)13分別這樣設(shè)置，即通過(guò)條形的光柵元件5的縫隙，保證了這些光柵元件的相互的一定彈性。這對(duì)于在壓力作用下把壓力分別傳遞到位于觸摸敏感層3下面的某一點(diǎn)是特別重要的。
圖4至6分別表示抗反射光柵4的另一種結(jié)構(gòu)。在圖4中，光柵結(jié)點(diǎn)13上分別設(shè)置一個(gè)疙瘩。通過(guò)這種疙瘩狀的結(jié)構(gòu)特別有利于把力傳遞到觸摸敏感層3上，在這些疙瘩的尺寸適當(dāng)和柵距相當(dāng)小的情況下可產(chǎn)生足夠的抗反射效果。
在圖5中，同樣設(shè)置了條形的光柵元件5，在結(jié)點(diǎn)13處，這些光柵元件完全中斷。條5的寬度進(jìn)一步減小，亦即不需要這些條在兩個(gè)結(jié)點(diǎn)13之間的整個(gè)長(zhǎng)度延伸。
在圖6中，設(shè)置了豬鬃狀的光柵元件7，光柵元件的這種結(jié)構(gòu)特別適用于柵距與像素間距之比明顯大于1的情況。在這種光柵元件結(jié)構(gòu)時(shí)，只有光柵結(jié)點(diǎn)13能夠探測(cè)觸摸，所以觸摸敏感層3的分辨率是很小的。但由于每根豬鬃能夠傳遞一個(gè)從上方作用到它上面的力，所以在大柵距的情況下也可獲得觸摸的良好的分辨率。
在圖7的結(jié)構(gòu)中，觸摸敏感層3和抗反射光柵4的功能組合在一起。這是通過(guò)光柵元件15不只是為了發(fā)揮抗反射作用設(shè)計(jì)成條形，而且同樣設(shè)計(jì)成觸摸敏感來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這是這樣實(shí)現(xiàn)的在圖7中看不見(jiàn)的、在光柵元件15中延伸的電導(dǎo)體14在結(jié)點(diǎn)13內(nèi)是不接觸的。通過(guò)單個(gè)電導(dǎo)體14的這種有目的的充分利用可改變單個(gè)結(jié)點(diǎn)13內(nèi)兩個(gè)電導(dǎo)體14之間的間距，亦即這種改變導(dǎo)致電容、電感或電阻值的改變。為此，光柵元件15必須是彈性的，以便壓力的作用也引起兩個(gè)導(dǎo)體之間的間距的改變。
抗反射功能和接觸式傳感器功能的另一種組合可能性在于，使用例如圖5中所示的光柵元件，并在結(jié)點(diǎn)上附加設(shè)置接觸式傳感器。為此，例如分別在一個(gè)結(jié)點(diǎn)13上設(shè)置一個(gè)電容敏感的傳感器元件即可。電容傳感器元件的工作原理是使設(shè)置在附近的物體改變電場(chǎng)，從而導(dǎo)致表示該傳感器元件的電極的電容改變。這種電容改變可被充分利用。
圖8表示抗反射光柵4搖擺地與一個(gè)外殼連接的可能性，該外殼支撐觸摸敏感層3和顯示層2。按此方式，該顯示裝置也可不用抗反射光柵4。
圖9表示圖8的類似結(jié)構(gòu)，只不過(guò)抗反射光柵4不是可搖擺地設(shè)置在該外殼上，而是裝配在其上的。通過(guò)定位銷16確保了光柵元件這樣定位，即這些光柵元件不干擾通過(guò)顯示層2的像素發(fā)射的光。
圖4表示本發(fā)明顯示裝置的結(jié)構(gòu)，光柵結(jié)構(gòu)嵌入觸摸敏感層3中。在這種情況中，光柵元件17用不著是彈性的。這些光柵元件也可用液晶或用電致變色的材料制成。在這種情況中，光柵元件通過(guò)施加相應(yīng)的控制電壓按需進(jìn)行接通或斷開(kāi)。為了顯示層的顯示性能不受阻礙，在這種情況下，柵距也應(yīng)當(dāng)與像素間距匹配。
在用液晶抗反射光柵的情況中，光柵元件的光學(xué)取向可通過(guò)施加相應(yīng)的控制電壓來(lái)調(diào)節(jié)。這種調(diào)節(jié)既可通過(guò)使用者人工進(jìn)行，又可根據(jù)入射周圍光的強(qiáng)度和/或角度自動(dòng)進(jìn)行。
參考符號(hào)一覽表1 顯示裝置2 顯示層3 觸摸敏感層4 抗反射光柵5 光柵元件(條狀)6 光柵元件(疙瘩狀)7 光柵元件(豬鬃狀)8 像素9 角10 微觀通道11 個(gè)人數(shù)字助理12 觀察方向13 光柵結(jié)點(diǎn)14 電導(dǎo)體15 組合光柵元件16 定位銷17 光柵元件
權(quán)利要求
1.顯示裝置，具有一層顯示層(2)和一層與之平行延伸的觸摸敏感層(3)，其特征為，在遠(yuǎn)離顯示層(2)的觸摸敏感層(3)一側(cè)上設(shè)置了一個(gè)由可相對(duì)運(yùn)動(dòng)的光柵元件組成的抗反射光柵(4)。
2.按權(quán)利要求1的顯示裝置，其特征為，光柵元件(5)呈條形，其中在光柵的結(jié)點(diǎn)(13)上的光柵元件(5)是可相對(duì)運(yùn)動(dòng)的。
3.按權(quán)利要求1的顯示裝置，其特征為，光柵元件(7)呈豬鬃狀。
4.按權(quán)利要求1的顯示裝置，其特征為，光柵元件(6)呈疙瘩狀。
5.按權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)的顯示裝置，其特征為，柵距與顯示層(2)的像素間距匹配，使柵距與像素間距之比為偶數(shù)。
6.按權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)的顯示裝置，其特征為，光柵元件(5，6，7)的角度(9)相對(duì)于觸摸敏感層(3)是可以調(diào)節(jié)的。
7.按權(quán)利要求6的顯示裝置，其特征為，設(shè)置有根據(jù)入射周圍光(18)的角度來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)角度(9)的裝置。
8.按權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)的顯示裝置，其特征為，光柵元件(5；6；7)用一種吸光的材料制成。
9.按權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)的顯示裝置，其特征為，抗反射光柵(4)是可取下的。
10.顯示裝置具有一層顯示層(2)和一層與之平行的觸摸敏感層(3)，其特征為，在遠(yuǎn)離顯示層(2)的觸摸敏感層(3)的表面上設(shè)置柵網(wǎng)狀的表面結(jié)構(gòu)，其中柵距與顯示層(2)的像素間距匹配，使柵距與像素間距之比為偶數(shù)。
11.顯示裝置，具有一層顯示層(2)和一層與之平行延伸的觸摸敏感層(3)，其特征為，觸摸層(3)含有光柵元件(17)，其中柵距與顯示層(2)的像素間距匹配，使柵距與像素間距之比為偶數(shù)。
12.按權(quán)利要求11的顯示裝置，其特征為，光柵元件(17)具有液晶。
13.按權(quán)利要求11的顯示裝置，其特征為，光柵元件(17)用一種電致變色的材料制成。
14.按權(quán)利要求12或13的顯示裝置，其特征為，設(shè)置有根據(jù)入射周圍光條件來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)光柵元件(17)的光學(xué)性能的裝置。
15.顯示裝置，具有一層顯示層(2)和一層與之平行延伸的觸摸敏感層(3)，其特征為，觸摸敏感層(3)通過(guò)柵網(wǎng)狀布置的、條形的光柵元件(15)構(gòu)成，且接觸式傳感器集成在光柵的結(jié)點(diǎn)(13)中。
16.按權(quán)利要求15的顯示裝置，其特征為，平行于顯示層(2)延伸的光柵元件(15)在光柵的結(jié)點(diǎn)(13)內(nèi)沒(méi)有接觸的電導(dǎo)體(14)，且光柵元件(15)用一種彈性材料制成，其中設(shè)置了利用結(jié)點(diǎn)(13)處的導(dǎo)體(14)的間隔的機(jī)構(gòu)。
17.按權(quán)利要求15的顯示裝置，其特征為，接觸式傳感器為電容式傳感器元件。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有一層顯示層(2)和一層與之平行延伸的觸摸敏感層(3)的顯示裝置。本發(fā)明的顯示裝置的特征為，設(shè)置了一個(gè)抗反射光柵，該光柵布置在觸摸敏感層上，其中這些光柵元件是可相對(duì)運(yùn)動(dòng)的或具有一種與別的光柵元件無(wú)關(guān)的觸摸敏感性。
文檔編號(hào)G06F3/041GK1646945SQ03808302
公開(kāi)日2005年7月27日 申請(qǐng)日期2003年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月13日
發(fā)明者E·佩特施 申請(qǐng)人:富士通西門子電腦股份有限公司