CN102597825A

CN102597825A - 显示装置及用于显示装置的显示方法

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Publication number: CN102597825A
Application number: CN2010800505133A
Authority: CN
Inventors: 克里斯蒂安·安德烈奥拉; 西蒙尼·卡佩勒托; 亚历山德罗·富塞尔
Original assignee: Osram Co Ltd
Current assignee: Osram GmbH; Osram Co Ltd
Priority date: 2009-11-09
Filing date: 2010-11-03
Publication date: 2012-07-18
Also published as: US20120262425A1; EP2499524A2; WO2011054835A2; WO2011054835A3; KR20120081244A

Abstract

一种用于显示信号，例如电信号（x）的装置，包括导光装置（18），例如体积散射条，对来自辐射射入点（18a）的光辐射的至少一条传播路径进行限定，沿该路径传播的光辐射由于漫射并在导光装置之外可见而有所衰减。还设有至少一个光辐射源（16），例如LED，用于产生光辐射，所述光辐射的强度是要显示的信号的函数。所述光辐射源（16）与前述射入点（18a）耦合，以将光辐射源产生的光辐射射入到所述导光装置（18）内。

Description

显示装置及用于显示装置的显示方法

技术领域

本说明涉及一种显示装置，该显示装置如果需要还可用于输入和/或控制功能。本说明书特别详细描述这些装置在人机界面（MMI）领域的可能用途，例如，被称为“用户友好”界面的类型的界面。

背景技术

多种电气和电子设备中常用的旋钮控制构成了接口装置的基本形式，该接口装置除控制功能外还可提供显示功能。这是因为，旋转运动中到达的位置（用（例如）旋钮上的指针或指数表示）还至少提供控制位置的近似指示。

用于（例如）多种电气和电子设备的滑块控制以相似原理运行；这些控制的示例为，用于专业或业余用途的音频/视频混合器的控制面板上通常设置的滑块。

这些滑块控制的“虚拟”型式也众所周知，在这种型式中，滑块在（例如）液晶式的显示屏上显示。如果屏幕为触摸屏式，例如，电容式触摸屏，用户可根据与常规机械滑块的操作基本相似的原理，或在滑块的控制位置也具有控制信号程度显示功能的情况下控制屏幕上显示的滑块。

另外，对于显示功能，背光液晶显示器被证明在其可能应用领域上具有相当大的弹性。但是，发明人发现，在多种应用中，考虑到要显示的信息的简单性，这些装置过于复杂或昂贵。这些装置要求采用先进生产技术，且受到环境条件（例如，工作温度）的限制。

对由选择性启动的光源阵列（例如LED）形成，使启动的LED的数量表示显示信号的程度的显示单元也基本考虑相同的因素。例如，由于所需的连接数量，这些部件还可能更为复杂，在应用上不是特别具有弹性。

但是，就控制功能而言，电容式、电阻式或其他类型的接触传感器，例如基于表面声波（SAW）技术的接触传感器近年来被越来越多地使用。这些传感器一般具有较低生产成本并且在控制上具有显著的简单性。但是，发明人发现，这些传感器不易于与常规显示功能整合（例如，用于显示信号的控制强度）。

发明内容

在这种基本背景下，公认目前需要用于包括但不限于这些领域：自动控制电子设备、娱乐和游乐应用、家庭自动化***等领域，可提供显示功能（如要需要适合与控制功能整合），可满足（例如）以下要求的界面：

-生产和组装成本的有限性

-紧凑性

-显示和操作的用户友好性

-生产对用户具有吸引力的界面的可能性，以及

-承受不利环境条件（例如热、灰尘、各种形式的工作场所污染），例如，汽车行业中经常遇到的不利环境条件的能力。

本发明的目的在于提供满足上述要求的解决方案。

根据本发明的目的可通过具有下文所述特征的装置实现。本发明还涉及一种相应的方法。

权利要求构成下文所述的本发明的技术教导的组成部分。

一些实施例基于可作为导光装置的部件的使用，所述导光装置限定用于光辐射的从辐射的射入点开始的至少一条传播路径，其中，沿该路径传播的光辐射由于漫射并在该部件之外可见而衰减。

可提供该性能的部件的示例为称为“散射条”的部件，特别是体积式散射条，以及通过堆叠实心光学滑块（“堆叠实心滑块”）而形成的装置。这种类型的部件的另一个示例是高衰调光纤。

在一些实施例中，即使在临界环境条件下（例如，存在大量灰尘的环境），不需要使用昂贵的防护***，这种类型的部件也可很好地满足特定要求。

在一些实施例中，可通过有助于理解显示装置显示的信息的颜色编码机制而设置所述显示器。

本发明的一些实施例，通过结合来自光源例如LED的不同颜色分量，人眼的颜色分辨能力较高。还可使用面板加强对颜色编码的感知。

在一些实施例中，提供显示功能的优点可与提供控制功能的优点相结合，特别是在用户检测控制动作的可能性方面，例如，通过使用接触传感器而免除使用单独装置例如，调光器、按钮、机械滑块等的需要。

在一些实施例中，这些显示***可与接触传感器（例如电容、电阻或SAW传感器）集成，使这些传感器通过打印技术（如果适用）与显示单元集成。

一些实施例，基于与简单生产过程和标准技术结合的经济部件，采用颜色编码（如果需要）生产显示器，其实施花费的成本可低于以前。

一些实施例具有较高紧凑性、吸引用户的外观、以及高度可靠性，使其即使在非常不利的条件下也能工作，一部分原因在于不需要使用移动零件。

一些实施例包括能控制通信***的处理器，甚至非常先进，例如，采用DALI、DMX、TCP/IP和相似协议的通信***。

一些实施例适合与其他互补信令形式，例如，听觉***（例如，蜂鸣器）或触觉***（例如，机电振动***）结合使用。

附图说明

现在将参照附图完全通过非限制性示例的方式对本发明进行说明，在附图中：

-图1示出了显示装置的一个实施例，

-图2包括三个部分，分别由a、b和c表示，为图1所示实施例的可能操作的示例，

-图3示出了显示装置的一个实施例，

-图4包括三个部分，分别由a、b和c表示，为图3所示实施例的可能操作的示例，

-图5示出了可用于一个实施例中的部件的操作原理，

-图6详细示出了该部件的可能实施例，

-图7和8示出了各个实施例中集成控制功能的可能性，以及

-图9示出了二维显示装置的一个实施例。

具体实施方式

以下说明举例说明了各种具体细节，以加深对本实施例的理解。所述实施例生产时可不采用所述具体细节的一个或多个，或可采用其他方法、部件、材料等。在其他情况下，已知结构、材料或操作没有详细显示或说明，以避免混淆所述实施例的各个方面。

该说明中提到的“一个实施例”用于表示所述的该实施例的特定配置、结构或特征，这些配置、结构或特征至少包括在一个实施例中。因此，该说明书的各个部分可能出现的词语“一个实施例中”不一定指代同一实施例。另外，在一个或多个实施例中，特定构成、结构或特征可以适当方式结合。

本文使用的参考标号仅为方便，因此，并不限制保护范围或实施例的范围。

在下文的图中，参考标号10表示用于产生作为要显示的信号的电信号的整个来源，所述电信号具有将被显示的特征例如强度。

所述来源可为任何类型的传感器或电气和/或电子装置。其可为，例如与控制位置，例如与光源的调光程度相关的位置对应的电位信号源。

图1、3和9示出了来源10与显示装置分离，显示装置用12整体表示的实施例。另一方面，图7和8示出了来源10与显示装置12集成的实施例。

参考号14表示从来源10接收信号并从该信号中产生用于显示装置12的一个或多个驱动信号的处理器，例如，微控制器。图7和8图解了将处理器14额外集成到显示装置12内的可能性。

但是，本领域的技术人员应理解的是，一些实施例可省去处理器14，因为装置12可由来自来源10的输出信号直接驱动。

为了图解本文所述的例示性实施例，假定所述显示装置12用于显示信号x。另外，为了简化说明，假定信号x为信号标准化为接近于一（tounity），即，值可为0（最低程度）至1（最高程度），具有连续或阶梯变化的信号。

在图3和4所示的实施例中，除信号x之外，还存在信号1-x，所述信号1-x代表来自来源10的信号的程度余数，因此，所述显示装置12显示值为x的第一信号和值为1-x的互补信号。

应注意的是，信号x的表示为标准表示，即，可忽略相关驱动信号的实际值。

在图1和2所示的实施例中，所述信号x提供给光源16，例如LED。所述LED 16与第一端18a和第二端18b之间延伸的导光装置18耦合。在本文所述实施例中，假定所述导光装置18整体为直线形，但在任何情况下，该形状并非必要形状。

在图1和2所示的实施例中，收到信号x的所述（单个）光源16与端部18a耦合。在图3和4所示的实施例中，还设有第二光源20，例如，LED，与第二端18b耦合。

用于表示光源或者来源16和20与导光装置18的对应端18a和18b之间的联系的术语“耦合”表示任何连接配置，使光源16或多个光源16，20产生的光辐射可射入到或发送到导光装置18内，使该辐射可从对应射入点（端部18a或18b）沿导光装置18限定的传播路径传播。

应理解的是，虽然该说明指的是使用LED形成的光源，但在任何实施例中，所述光源可由可产生光辐射的任何光源（例如，激光二极管、等离子光源等）构成，所述光辐射的强度是提供给其的信号的程度（例如，平均程度）的函数，因此代表该程度。

在图1至4所示的实施例中，所述导光装置18由“散射条”，特别是具有体积效应的散射条组成。已知的是，这种散射条形成导光装置，导光装置可将辐射路径限定在其内，用于进行光辐射，光辐射从（例如）端部18a射入，所述端部18a随后形成辐射射入点。

由于漫射并在导光装置18之外可见，从端部18a沿导光装置18传播的辐射有所衰减。

例如，可假设LED 16产生并在端部18a射入的辐射为蓝光辐射，散射条18的材料染成绿色。

但是，制造实施例时特定颜色特性的选择并不重要。因此（而且，为了达到说明的清晰性和简明性），图1至4（以及图9）图解了基本采用各种灰色调（由浅至深）的各个实施例的操作。灰色调的这种区别用于代表这样一个事实：在各个实施例的操作中，导光装置18的不同部分可利用强度和/或人眼的颜色分辨能力而互相区别。

根据图1所示的实施例，LED 16产生的并且从端部18a代表的射入点射入到导光装置18内的辐射的强度（以及因此可见性）在射入点上最大，并随着射入点距离的增加而逐渐降低。这是由衰减造成的，衰减的原因在于，沿导光装置18传播时，辐射“漫射”（通过散射、反射或其他现象）到导光装置18的外部，并在导光装置18外部可见。

因此，可沿导光装置18的延伸部分识别以下区域：

-第一区域180，与射入点18a相邻，LED 16产生的辐射产生的照明效果显著；

-第二区域182，位于导光装置18的相对端18b，在端部18a射入的辐射的效果最小，几乎不存在，以及

-中间区域184，形成区域180和182之间的一种过渡区域（在图1和2所示的实施例中，一般非常狭窄）。

为了简化说明，图1和2表示，区域180内LED 16产生的辐射产生的照明效果的显著程度和该辐射的效果在区域182内的减少或消失与区域180“明亮”或“有照明”，而区域182“黑暗”或“无照明”，区域184具有中间照明程度的事实对应。

颜色特性也具有相同效果。

例如，对于上述颜色分量（非排他性），可假定LED 16（假定发出蓝色辐射）产生的辐射的区域180内的照明效果可感知为淡蓝色区域。另一方面，在区域182中，LED产生的辐射的照明效果最小，甚至不存在，所述导光装置18的背景颜色，例如，绿色，较为显著。

因此，所述区域184具有大约识别为“翡翠绿”的中间颜色；换句话说，该区域中蓝色分量和绿色分量混合。

如图2所示，用于驱动LED 16的信号x的强度连续或阶梯性选择性变化时，区域180和182的相对延伸部分和中间区域184的位置也选择性变化，使该中间或过渡区域作为x的值的函数沿导光装置移动。这样，所述区域184的位置为导光装置18的观察者提供了视觉显示，换句话说，提供了x的值，以及来源10产生的信号的值的显示。

例如，如图2中的三个部分a、b和c通过示例所示，x的值（认为是信号标准化为接近于一（to unity））分别等于1/4、1/2和3/4。

在第一种情况下，所述过渡区域184位于从端部18a沿导光装置18的路线的约四分之一处。

在第二种情况下，所述过渡区域184位于沿导光装置18的路线的约二分之一处。

在第三种情况下，所述过渡区域184位于从端部18a沿导光装置18的路线的约四分之三处。

与此相似，我们可以假定，x为零时，LED 16关闭，所述区域180（以及区域184）几乎消失，因此区域182最终占据导光装置18的整个延伸部分。同样，我们可以假定，信号x处于最高程度（具有标准值1）时，所述区域182和区域184几乎完全消失，因此区域180占据导光装置18的整个纵向延伸部分。

图2的图示示出了信号x的值与区域180的延伸部分之间的假定约为线性的关系。应理解的是，特别地，根据产生光源16和/或导光装置18所采用的技术，可获得不同变化形式；例如，所述变化可为非线性变化，例如，指数变化。

图3和4示出了驱动导光装置18上的显示器要求使用光源16和20的实施例，这种情况下，假定光源16和20以不同波长运行，使具有不同波长（因此感知为不同颜色）的光辐射分别从端部18a和端部18b射入到导光装置18内。例如，对于上述示例，所述辐射可为淡蓝区域（LED 16）的光辐射和绿色区域（LED 20）的辐射。

但是，即使这些颜色的其中之一与形成导光装置18的材料的背景颜色完全相同，这也应是理解的。任何情况下，这种选择也不重要。

在显示装置12操作期间，图3和4所示的导光装置18的纵向延伸部分以与上述如图1和2所示基本相似的方式分成三个区域：

-第一区域180，与端部18a相邻，第一光源16产生的辐射（例如，淡蓝色辐射）产生的照明效果显著；

-第二区域182，位于导光装置18的相对端18b，光源20产生的辐射（例如，颜色处于绿色区域的辐射）的照明效果显著；以及

-中间区域184，上述两个颜色分量在该区域内过渡和混合。

这种情况下，所述光源16和20由两个信号，x和（1-x）驱动，（1-x）以互补方式代表要显示的信号的程度。例如，为了简化标准值，在图3和4所示的示例中，给LED 16提供强度为x的信号时，所述LED 20由互补强度为1-x的信号驱动。

因此，例如，如图4的三个部分a）、b）和c）所示：

-信号x等于1/4（因此信号1-x等于3/4）时，区域180（与端部18a相邻）约占据散射条18的纵向延伸部分的1/4，而区域182（与端部18b相邻）约占据散射条18的纵向延伸部分的3/4；

-x等于1/2时，1-x也等于1/2，所述两个区域180和182几乎具有相同延伸部分，中间过渡区域184处于沿导光装置18的中间；并且

-信号x等于3/4（因此信号1-x等于1/4）时，区域180（与端部18a相邻）约占据散射条18的纵向延伸部分的3/4，而区域182（与端部18b相邻）约占据散射条18的纵向延伸部分的1/4。

这种情况下，当信号x的值为0时，存在光源20的照明效果的所述区域182几乎占据导光装置18的整个纵向延伸部分，因为这种情况下，信号1-x的值为一。在互补情况下，当信号x的值为1，信号1-x的值为0时，区域180几乎占据整个导光装置18。

再次强调，应理解的是，任何情况下，所述实施例均不限于信号强度与照明效果之间存在线性关系。但是，应理解的是，图3和4所示的“推拉”配置适合提供过渡区域184到达的位置与信号x的值之间相当精确的线性关系。

如图1和4所示的上述说明是以导光装置18采用散射条，特别是体积散射条的形式为例进行说明。

还应理解的是，本说明涉及三个区域，但实质上仅为示例。光学上可感知到存在区别（可区别程度较高或较低）的区域的数量可较大。

但是，还有其他方法生产导光装置，所述导光装置对来自辐射射入点的光辐射的至少一条传播路径进行限定，其中，由于漫射并在导光装置之外可见，沿该路径传播的光辐射有所衰减。

图5和6示出了以本领域中目前称为“实心滑块”的类型的实心/空心光辐射传播结构堆叠体生产导光装置18的可能性。

如图5所示，从堆叠体的每端射入的辐射在经过堆叠体中的每个“滑块”的同时受到双重机制作用，所述双重机制作用为i）透射（或更准确地说，折射）机制作用，沿导光装置18顺向连续传播，以及ii）反射机制作用，使光辐射的对应部分得以漫射，并在导光装置18之外可见。

关于操作的一般标准，对于图5和6所示的实施例，适用的一般标准与图1至图4所示的实施例相同（例如，从导光装置18的一端或两端射入光辐射的可能性则为如此）。

采用图5和6所示的实心滑块堆叠体解决方案时，可（例如）修改沿导光装置18传播的辐射的衰减规律（以达到（例如）指数式衰减）。

尽管区域180、182和184基本对应在采用如图1至4所示的散射条的情况下的发光度和/或颜色的连续变化（或“色调”），图5和6所示的由离散单元1800堆叠体组成的导光装置中的考虑的区域基本倾向于呈现这样的区域，即每一个该区域分别占据一定数量的单元1800。这使显示动作（在一定程度上与采用LED线性阵列获得的显示动作相似）的区别较小。

在图5和6所示的实施例中，不需要使用能产生体积散射现象的材料，因为所述单元1800堆叠体中需要存在不连续性或界面，以产生预期折射和反射效果。

图9为采用上述一般操作标准显示二维结构的可能性的图示，可通过（例如）将上文所述类型的多个导光装置18耦合，导光装置互相相邻而获得二维结构，从而可用（例如）LED矩阵或阵列形式的光源矩阵代替单个光源16（如果需要，还有20）。

另外，图9示出了将上述操作机构在图9所示的垂直和水平方向延伸（至少相关于基于体积散射现象的导波装置18）为二维操作的可能性，使用上述如图1至4所示的显示机构，进一步使用位于显示单元另外两侧的光源16′和20′，所述显示单元的整体形状为二维型（方形、矩形、圆形或其他类型）。此处没有对显示动作进行对应说明，以避免陈述过于复杂难以重现。换句话说，图9示出了起导光装置作用而对用于光辐射的互相共面的多个传播路径进行限定的结构的实施例。

再次强调，应理解的是，基于体积散射现象和/或实心滑块堆叠体的导光装置仅为示例，因为本文所述解决方案的实施例可采用（例如）普通高衰减导光装置作为导波装置18。

图7和8示出了将上述显示装置12（本文所述或提到的任何实施例中的）与信号源10耦合的可能性，所述显示装置由，例如，接触传感器（任何已知类型，例如，电容式、电阻式或SAW式）构成，所述接触传感器可为光源16，20提供信号x（如果需要，使用处理器14），如果需要，还提供信号1-x，用于进行显示。

在图7所示的实施例中，所述接触传感器100为与导光装置18具有共同的边界（coextensive），通过安装在形成共同支撑结构的印制电路板（PCB）22上而与显示装置12集成的线性传感器。

图8示出了直接将接触传感器100施加（例如，印制）在导光装置18的本体上而制造接触传感器100的可能性（例如，导光装置18由通过体积散射现象部分传输辐射的塑料材料构成时，存在该可能性）。

在一些实施例中，所述导光装置18可由柔性材料制成，所述接触传感器100可与导光装置18耦合（例如，印制或用粘合剂粘附），也具有柔性，因此可实现高紧凑性解决方案。

可通过协调接触传感器100与显示装置12的操作而调节所述装置（例如，采用处理器14），使装置12的显示（图7和8中显示为过渡区域184的位置）与用户手指F触摸接触传感器100的位置对应，因此提供了与常规上由常规滑块或机械滑动装置提供的功能对应（用于各种用途）的功能。

在图1、3、7、8和9中，参考标号1000表示来源100（例如，可为图7和8中的接触传感器100）产生的信号可在输出线（如果存在，位于处理器14的上游或下游）上可用，使其可用于以与装置12的显示协调的方式控制控制功能（例如，对声信号的音量的控制）。

毫无疑问，本发明的原理保持不变，只要不脱离附加权利要求限定的本发明的保护范围，构造细节和实施例形式可相对于仅作为非限制性示例的所示实施例广泛变化。例如，可集成在需要与用户交互的设备中，例如，具有可控强度、颜色或色温的灯（例如，“可调式白色”灯）。

Claims

1.一种用于显示信号（x）的装置，包括：

导光装置（18），所述导光装置限定用于光辐射的从辐射的射入点（18a）开始的至少一条传播路径，其中，沿该路径传播的光辐射由于漫射并在所述导光装置（18）之外可见而衰减，以及

至少一个光辐射源（16），用于接收所述信号（x）并产生光辐射，所述光辐射的强度是所述信号的函数；所述至少一个光辐射源（16）与所述至少一个射入点（18a）耦合，以将光辐射源（16）产生的光辐射射入到所述导光装置（18）内。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述导光装置（18）具有第一颜色，所述至少一个辐射源（16）产生具有与所述第一颜色不同的第二颜色的光辐射。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：

所述导光装置（18）将在辐射的第一射入点（18a）与第二射入点（18b）之间延伸的光辐射传播路径限定到所述导光装置（18）之内，

设置有第一光辐射源（16）和第二光辐射源（20），所述第一光辐射源和第二光辐射源分别与所述第一辐射射入点（18a）和所述第二辐射射入点（18b）耦合，

所述第一光辐射源（16）和所述第二光辐射源（20）以不同波长工作并且因此产生具有不同颜色的光辐射。

4.根据权利要求3所述的装置，包括用于产生用于所述第一光辐射源（16）和所述第二光辐射源（20）的第一驱动信号（x）和第二驱动信号（1-x）的处理电路（14），其特征在于，所述第一驱动信号（x）和所述第二驱动信号（1-x）以互补方式代表要显示的信号。

5.根据前述权利要求任一项所述的装置，其特征在于，所述至少一个光辐射源（16）为LED。

6.根据前述权利要求任一项所述的装置，其特征在于，所述导光装置（18）为条状，所述条具有与所述条的一端（18a）耦合的至少一个光辐射源（16）。

7.根据前述权利要求任一项所述的装置，其特征在于，所述导光装置（18）产生所述光辐射的体积散射。

8.根据权利要求1至6任一项所述的装置，其特征在于，所述光波导为离散单元（1800）的堆叠体，其中，所述光辐射受到折射和反射作用。

9.根据前述权利要求任一项所述的装置，包括用于产生所述信号的接触传感器（100）。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述接触传感器（100）与所述导光装置（18）具有共同的边界，优选印制或涂敷在导光装置（18）上。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述导光装置（18）和所述接触传感器（100）为柔性。

12.根据前述权利要求任一项所述的装置，其特征在于，所述导光装置（18）限定出用于光辐射的多个传播路径，所述多个传播路径互相共面。

13.一种用于显示信号（x）的方法，包括：

提供导光装置（18），所述导光装置限定用于光辐射的从辐射的射入点（18a）开始的至少一条传播路径，其中，沿该路径传播的光辐射由于漫射并在所述导光装置（18）之外可见而衰减，并且

将光辐射从所述射入点（18a）射入到所述导光装置（18）内，其中所述光辐射的强度是要显示的信号的函数。