CN100442213C - 用于电子装置的控制界面 - Google Patents
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Abstract
一种用于电子装置的输入界面，包括触敏输入检测层(102)和连接到所述层的输入传感器(201)，该输入传感器用于检测所述检测层中触摸产生的电容变化，其中所述检测层是透明的，聚合物发光二极管(PLED)的聚合物层(103)设置在所述检测层下面，并通过所述检测层发光。所述聚合物层优选夹在所述聚合物发光二极管的一对导电电极层(102，104)之间，其中所述检测层形成所述一对电极层的其中一个。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于电子装置的人机界面，更具体地涉及例如用于数据通信的数据输入界面或者处理器装置，例如移动电话和计算机，或者电子媒体播放器或者记录机。尤其是，本发明涉及触敏输入装置。
背景技术
在最近的十年中，世界上已经广泛地研究具有控制输入性能的电子装置的使用，例如计算机、移动电话和音频/视频设备。通常来说，已经使用键盘或者小键盘将数据和控制指令输入到这些电子设备中。辅助输入装置包括操纵杆或者移动球(jog ball)以及声控系统。主要通过显示装置提供从电子装置输出的数据，在显示装置上可以看见图像、文字和数字。
在制造更小电子装置，尤其是便携式的应用中，例如移动电话、膝上型计算机、个人数字助理(PDA)、mp3播放器等，已经作出了很多努力。从电子部件的小型化和更高效的电池已经获得了很多的帮助。在移动通信中，仅仅在近二十年中，通信系统已经从模拟变成了数字，以及同时通信终端的尺寸已经从公文包尺寸变成了今天的袖珍尺寸电话。现在很多厂家提出了具有很多种性能和服务的袖珍尺寸的终端，例如面向分组的传输和多频带覆盖。还是在今天，移动电话变得越来越小，以及对于终端消费者来说尺寸通常被认为是重要的因素。不同类型的嵌入式天线排除了对于突起天线元件的需要。此时，由于终端和网络系统的发展，终端日益变得能够执行更高级的功能和服务。新传送方案的研制，当前正实现的所谓的第3代和期望在10年内的第4代的移动系统，还提供了可能将更多的高级数据传送给无线通信终端，例如实时视频。
关于移动电话以及便携式计算机和媒体播放器，终端用户具有很多不一致的需求。基本上，装置应当尽可能小和重量轻。而且，它应当提供更多和更高级的功能，具有更长的电池时间，并具有友好的界面。尽管如此，在电子装置中只存在这么多的空间，并且为了竞争性的，必须仔细地封装设计的元件。
近年来，对于输入界面的触敏装置的使用已经快速增加了。在电子设备领域中的趋势实现更大的显示器充当数据输出界面，其尤其对无线电传送方案感兴趣，无线电传送方案使得可以传输和显示视频。而且，这些显示器通常还是触敏的并充当数据输入界面，优选借助于钢笔状触笔操作。还可以不结合输出装置使用触敏的输入装置，例如在
的iPOD MP3播放器中。设计具有环形输入区域的这种特殊状态的现有技术的装置，通过移动和表面接触的手指，其可以用于控制菜单。通过在扇形部分中划分环形表面，每个扇形部分可以表示滚动功能中的一个步骤。
例如，触敏输入装置可以借助于电容技术起作用，其中输入表面的特殊部分包括导电材料的电极。当用户的手指触摸或者足够靠近电极时，电极的电容变化，通过电容读出电路获得其中的改变。
通常将在触敏显示器中包括输入装置和输出装置的组合的人机界面实施为真正的用户友好，尤其是由于数据输入和数据输出之间的直观关联。然而，和单纯的输出显示器相比，这种触敏显示器通常包括相对较大的显示器。而且，和键盘相比显示器是相对较昂贵的部件，以及随着显示器尺寸的增加还使得生产成本更大。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于电子装置，例如移动电话、PDA、膝上型计算机和媒体播放器的数据输入装置，其具有直观的和用户友好的设计。另外，本发明的目的是提供一种对数据输入装置的设计，其适用于在紧凑的便携式电子装置中实现，意味着优选方案是小尺寸和轻重量。
根据第一个方案，通过用于电子装置的输入界面实现该目的，该电子装置包括触敏输入检测层和连接到所述层的输入传感器，用于检测所述检测层中触摸产生的电容变化。根据本发明，所述检测层是透明的，聚合物发光二极管的聚合物层设置在所述检测层下面并设计成通过所述检测层发光。
优选地，所述聚合物层夹在所述聚合物发光二极管的一对导电电极层之间，其中所述检测层形成所述一对电极层的其中一个。
在一个实施例中，对于所述发光二极管所述检测层是阳极。
在优选实施例中，所述检测层包括氧化铟锡衬底。
在一个实施例中，所述聚合物层包括未掺杂的共轭聚合物。
优选地，所述输入传感器通过DC电压隔直流电容器耦合到所述检测层。
在一个实施例中，所述检测层耦合到开关，其中开关耦合到所述输入传感器和用于所述聚合物发光二极管的驱动单元，其中将开关设计成将所述检测层连接到所述输入传感器或者连接到所述驱动单元之间切换。
优选地，在所述检测层上设置透明保护层。
在一个实施例中，控制单元连接到所述输入传感器和用于所述聚合物发光二极管的驱动单元，其中将控制单元设计成控制所述驱动单元，以根据通过所述输入传感器读出的输入信号触发从所述聚合物发光二极管发光。
优选地，所述检测层包括代表各个输入区域的多个分离部分。
在一个实施例中，将所述聚合物发光二极管的连续聚合物层设置在检测层的所述多个分离部分下面。
在替换实施例中，将分离聚合物层部分设置在检测层的所述多个分离部分下面。
根据第二个方案，通过包括输入界面的电子装置实现本发明的目的，所述界面包括触敏输入检测层，和连接到所述层的输入传感器，用于检测所述检测层中触摸产生的电容变化。根据本发明，所述检测层是透明的，聚合物发光二极管的聚合物层设置在所述检测层下面并设计成通过所述检测层发光。
优选地，所述聚合物层夹在所述聚合物发光二极管的一对导电电极层之间，其中所述检测层形成所述一对电极层的其中一个。
另外，电子装置优选设计成具有上述的任一个特征。
在一个实施例中，所述电子装置包括无线电通信终端。
在另一实施例中，所述电子装置包括媒体播放器。
附图说明
现在将仅仅借助于附图中的实例和所示的，参考优选实施例，更具体地描述本发明，其中：
图1示意性地示出了聚合物发光二极管类型的基础结构，本发明的实施例是以该聚合物发光二极管为基础的；
图2示意性地示出了根据本发明的输入界面的实施例；
图3示意性地示出了根据本发明的输入界面的另一实施例；
图4示意性地示出了包括多个输入区域的输入界面的一个实施例的一部分；
图5示意性地示出了包括多个输入区域的输入界面的另一实施例的一部分；
图6示意性地示出了包括多个输入区域的输入界面的另一实施例的一部分；以及
图7示意性地示出了根据本发明包括输入界面的实施例的电子装置。
具体实施方式
本发明涉及用于电子装置的输入界面领域，例如数据通信和处理装置、无线电通信终端和媒体播放器。在该公开中指的电子装置包括设计成和无线电台无线电通信的所有移动设备，其中无线电台还可以是移动终端或者，例如固定的基站。因此，术语终端包括数据通信装置，例如移动电话、寻呼机、通信装置、电子组织器、智能手机、PDA(个人数字助理)和DECT终端(数字增强无绳电话)。本发明还可应用于计算机，例如膝上型的，它们包括在这里使用的电子装置中。尽管本发明特别适用于便携式装置，其中轻重量和小尺寸是有关的参数，本发明可以同样也可以包括固定装置，例如桌上计算机、接线电话、高保真设备等等。而且，应当强调的是，当在该说明书中和附带的权利要求中使用以表示包含的特征、元素或者步骤时，术语包括决不解释为排除除了明显描述的那些之外的其它特征或者步骤的存在。
现在将参考附图描述优选实施例。
图1描述了聚合物膜发光二极管100，在本发明中使用聚合物膜发光二极管的技术。这种器件一般被称为聚合物发光二极管PLED或者有机发光二极管OLED。PLED是背光、照明和显示器技术，在近年来其已经具有很大的发展，并参考图1描述基本功能。PLED包括聚合物薄层103，优选未掺杂的共轭聚合物，其夹在阳极102和阴极104之间。已经在不同应用中使用的聚合物的例子包括聚-p-亚苯基1，2-亚乙烯基(PPV)、聚-p-亚苯基苯并二噻唑(PBT)和聚-p-亚苯基苯并二恶唑(PBO)。当通电时聚合物层103发光。当借助于由DC驱动单元105施加的偏压将电子e-和空穴h+分别从阴极104和阳极102注入到分子聚合物层103时，这两种载流子彼此相对迁移，以及它们的一部分复合以构成发光。
电极102、104中的至少一个对于发射的光是透明的，通常是阳极102。在一个典型实施例中，阳极102是透明的氧化铟锡(ITO)衬底，然而阴极104可以是铝层。在现有技术中所述的多种类型的PLED中，在电极102、104中可以包括材料的附加层，例如用于增强电子和空穴的注入效率。例如，已经提出了在聚合物层103和阴极104之间插入LiF、Al2O3或者Ca的薄层，来增强电子注入效率。优选将透明保护层101施加到阳极102上面。实际上，保护层101通常是玻璃衬底，然而，将ITO衬底用作基础，通过本领域技术人员公知的方式的旋涂和蒸发沉积在其上面施加其它层。
图2示出了根据本发明的输入界面的实施例。输入界面包括触敏检测输入层102，其连接到输入传感器201。在优选实施例中，检测层102是导电电极，并设计输入传感器201以将交流电流AC施加给检测层102，其形成具有某谐振频率的调谐电路的一部分。当用户触摸或者将例如手指放置在输入界面的外表面附近时，其中外表面通过检测层102或者在优选实施例中通过保护层101来限定，影响检测层102的电容。电容的变化反过来影响调谐电路，并且通过监控AC电流的频率或者频率变化，输入传感器201通过触摸检测可以检测输入。
根据本发明，输入界面还包括PLED或者OLED，被设计成从检测层后面提供背光。PLED包括聚合物层103、透明的上电极102，和下电极104。优选地，上电极102是阳极，下电极104是阴极，但是反过来也是可以的。电极102和104连接到驱动器单元105，其被设计成施加DC电压到聚合物层103上面，使得通过透明的上电极102和保护层发光，在图中用箭头表示。如上所述，保护层101可以是由玻璃制成的，但是在优选实施例中，优选使用透明塑料层。通过使用用于背光和由根据电容的输入触摸检测的PLED技术，获得具有薄型(low profile)和低重量的紧凑输入界面。另外，触敏输入检测层102和PLED是薄的和柔性的，因此这些元件的组合可以用于产生具有内置背光的弯曲界面。优选将PLED施加到支撑衬底204上面。对于其中电子单元包括传统小键盘作为辅助输入界面的实施例，支撑衬底204可以是小键盘数字，根据现有技术在其上固定有小键盘的按键。
根据本发明的优选实施例，使用PLED的上电极102作为检测层用于输入检测。这样，需要更少的部件或者层，其节省了空间以及还有潜在的生产成本和生产时间。优选地，将检测层102连接到DC电压隔直流电容器203上的输入传感器201，使得驱动器单元105的DC耦合没有连接到输入传感器201。
在该实施例的更先进的版本中，控制单元202连接到具有发光的相关读出输入。例如，控制单元202可以形成具有相关操作系统和应用软件的微处理器系统的一部分。优选地，控制单元连接到输入传感器201和PLED驱动器单元105。在一个实施例中，将控制单元202设计成：检测是否已经通过输入传感器201读出输入信号，也就是用户是否已经接触或者几乎接触通过覆盖检测层102限定的输入表面；
触发驱动器单元105，以当进行这种检测时在电极102和104上施加DC电压；
其中触摸产生输入导致输入表面发光。
在那个实施例的变形中，可以使用读出的输入来改变发光的颜色，也就是波长。仍然的另一个选择是，当检测输入时控制单元202关断PLED，或者打开闪光。
在任何情况中，本发明的这些实施例造成非常直接的反馈。
图3示出了图2的实施例的变形。PLED的相同元件，包括组合的电极和检测层，和在图2中相同，因此已经不包括附图标记。已经省去了电容耦合203，但是其可以可选地被包括。在该实施例中，以不同的方式连接输入传感器201和用于PLED的驱动器单元105。更具体地，使用检测层/电极102的公共连接，其节约了配线。将快速多路转换开关301连接到公共检测层102，其中开关依次连接到驱动器单元105和输入传感器201。根据该实施例，设计开关301以在驱动PLED和施加AC用于检测输入信号之间切换。至于图2的实施例，可以应用控制单元202，借助于PLED使输入信号和发光相关联。
图4示出了具有还用于输入信号检测的上电极102的PLED，为了简单起见，没有图1-3所示的相关电路。图4示出了单个聚合物层103怎样和单个阴极104，以及两个不同的阳极401和402一起使用。在阳极401和402上施加公共保护层101。作为可选择的特征，图4还示出了在上保护层101中的突起肋403，显示了电极401和402之间的边界。可以包括该特征，以区分分离的输入区域。肋的替换物可以是槽。
图5示出了类似于图4的实施例，但是分别在分离的电极401和402下面分别使用分离的聚合物层501和502。在图5的实施例中，仍然使用公共阴极104。
图6示出了类似于图5的仍然另一实施例，具有在分离的电极401和402下面使用的分离的聚合物层501和502。在图6的实施例中，还分别使用分离的阴极601和602。
在图4-6的实施例中，阳极401和402连接到分离的输入传感器，任意地连接到公共输入传感器的不同部分。以相同的方式，阳极401和402连接到不同的DC驱动器或者公共DC驱动器的不同部分。而且，可以使用根据该实施例的分离连接，或者可以使用根据图3的实施例通过开关的连接。在图5和6的实施例中当然还可以使用图4中的肋403。图4-6的实施例示出了包括两个或者多个由分离的阳极401和402的覆盖区域限定的输入区域的简单方式，其中不同的区域可以起到不同键的作用。
在所示的实施例中，借助于焊接线或者柔性电缆可以获得到电极的连接。
图7示出了无线电通信终端形式的电子装置701，例如移动电话，其中包括了根据本发明的实施例的输入界面。终端701包括机壳或者壳体705，以麦克风的形式传输用户的音频输入和以扬声器(未示出)的形式传输用户的音频输出。还包括带有显示器702的数据输出界面，设计成以本领域技术人员公知的方式显示通信信息、地址列表等。终端701包括无线电发送和接收电子装置(未示出)，并设计成在壳体705内具有内置天线。可以包括一组键703作为数据输入界面，例如根据已建立的项目，可用于拨号。然而，对于数据和指令信号的输入，还包括根据本发明的输入界面。在该实施例中，将根据本发明组合触敏区域和用于背光的PLED的输入界面被设计成圆形表面704。虚线显示分离输入表面部分之间的分离，其对应于图4-6中的任一个所示的不同电极401和402。通过包括平坦的保护层101，分离对于用户是看不见的。可替换地，可以应用肋或者槽提供输入区域之间的可检测的区别。在所示的实施例中，其应当被认为仅仅是实例，输入界面704包括环形部分的片段，以及中心部分。通过围绕环形部分在一个或者另一个方向上移动手指，例如使用输入界面来滚动菜单，反之当响应呼叫时可以使用该中心部分来开始通话，或者作为电话提起功能。这种界面之前已经在例如从Bang &Olufsen的Beocom 6000系列的便携式电话中实现了，并且已经在之前提到的iPOD中使用类似的方法。然而，本发明的输入界面对于那些现有技术方案带来进一步的技术影响，具有背光，并对于触敏和驱动PLED优选具有最高电极的组合使用。
根据本发明PLED的使用带来了几个优点。PLED是由箔制成的，并且和常规LED相比给出光区域，给出光点。所有的颜色都是可能的，包括白色和RGB。还可能的是，用根据本发明的设计可以设计非平面的输入界面。视角依赖是优良的，可以检测基本上没有角度依赖。提出的设计在结构上也是简单的，并显示出比使用常规LED更低廉的制造成本。最后，机械构成高度是低的，尤其是在优选实施例中对于PLED和触摸传感器具有组合电极。
上面已经描述了本发明的原理、优选实施例和操作模式。然而，本发明不应当解释为局限于上述讨论的特殊实施例，其应当被认为是说明性的而不是限制性的，应当理解的是，在不脱离下述权利要求限定的本发明的范围的条件下，本领域技术人员可以对那些实施例做出变化。
Claims (15)
1、一种用于电子装置的输入界面，包括触敏输入检测层(102)、连接到所述检测层的用于检测所述检测层中触摸产生的电容变化的输入传感器(201)、和聚合物发光二极管的聚合物层(103)，该聚合物层设置在所述检测层下面并且通过所述检测层发光，其中聚合物层夹在所述聚合物发光二极管的一对导电电极层(102，104)之间，其特征在于所述检测层形成所述一对电极层的其中一个。
2、如权利要求1所述的输入界面，其特征在于对于所述发光二极管所述检测层是阳极。
3、如权利要求1所述的输入界面，其特征在于所述检测层包括氧化铟锡衬底。
4、如权利要求1所述的输入界面，其特征在于所述聚合物层包括未掺杂的共轭聚合物。
5、如前述权利要求的任一项所述的输入界面，其特征在于所述输入传感器通过直流电压隔直流电容器(203)耦合到所述检测层。
6、如权利要求1-4的任一项所述的输入界面，其特征在于所述检测层耦合到开关(301)，其中开关耦合到所述输入传感器和用于所述聚合物发光二极管的驱动单元(105)，其中开关被设计成将所述检测层连接到所述输入传感器或者连接到所述驱动单元之间切换。
7、如权利要求1-4的的任一项所述的输入界面，其特征在于在所述检测层上设置透明保护层(101)。
8、如权利要求1-4的的任一项所述的输入界面，其特征在于控制单元(202)连接到所述输入传感器和用于所述聚合物发光二极管的驱动单元(105)，其中控制单元被设计成控制所述驱动单元，以根据通过所述输入传感器读出的输入信号触发从所述聚合物发光二极管发光。
9、如权利要求1-4的的任一项所述的输入界面，其特征在于所述检测层包括代表各个输入区域的多个分离部分(401，402)。
10、如权利要求9所述的输入界面，其特征在于将所述聚合物发光二极管的连续聚合物层(103)设置在检测层的所述多个分离部分下面。
11、如权利要求9所述的输入界面，其特征在于将分离聚合物层部分(501，502)设置在检测层的所述多个分离部分下面。
12、一种包括如权利要求1所述的输入界面的电子装置。
13、如权利要求12所述的电子装置，其特征在于电子装置具有权利要求2-11的任一个的特征。
14、如权利要求12所述的电子装置，其特征在于所述电子装置包括无线电通信终端。
15、如权利要求12所述的电子装置，其特征在于所述电子装置包括媒体播放器。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20081210 Termination date: 20190412 |