CN103782261B - 触敏屏幕 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种显示装置，其具有：圆盘层；以及附接到所述圆盘层的透明电极层，其中此电极层被细分成多个电极区段，且这些电极区段形成了包括区段行和区段列的区段阵列；评估电路，其耦合到所述电极区段且以某种方式来设计，使得所述电路可采取其中通过所述电极层的电极区段进行接触检测的切换状态，且此外可采取其中可在位于所述显示装置前面的区中对用户手指的位置或移动进行非接触式检测的切换状态，其中所述电极中用于在接触模式下检测用户手指位置的至少部分电极也用于在非接触模式下进行检测，且其中位置或移动的非接触式检测是通过将所述区段阵列中的多个电极区段组合到电极群组中来进行。

Description

触敏屏幕

技术领域

本发明涉及一种显示装置，在与所述显示装置交互期间进行的装置利用的情形中，所述显示装置用于使图像和文本信息可视化。明确地说，就此而论，本发明涉及所述显示装置的特定组件，借助于所述组件，显示装置被给予触摸屏功能性。

背景技术

包括触摸屏功能性的显示装置尤其用在移动通信装置、平板PC和导航装置中且形成接口，所述接口可以让用户借助于与显示装置的选择性接触来进行输入操作，其中这些输入操作通常是通过借助显示装置可视化的用户接口来完成。

并且在常规显示***中，例如在计算机显示器中，所实施的触摸屏功能可以提供吸引人的交互可能性，以便由此协调例如菜单选择、光标移动、或图像移动，例如显示***上显示的3D物体的旋转。

从申请人的几件专利申请中，明确地说是从DE102009030495A1中，已知设计出一种显示装置，使得除了触摸屏功能之外，它还可以在用户手指接触显示装置之前检测到用户手指。为了除显示器的接触之外还能检测手指在显示装置前面的区域中的位置，除了用于接触检测的电极***之外，还提供特定的独立电极，所述电极允许检测显示装置前面的区域中的电性质或状态的改变并且从中得到信号，这样可以对用户手指进行相对高分辨率的位置检测。用于接触检测的电极以及与之分开提供的用于非接触式位置检测的电极可以借助于时分多路复用器装置来连续地启用。

发明内容

发明目标

本发明的目标是提供一种显示装置，所述显示装置可以检测接触位置(触摸模式)以及非接触式地检测用户手指在显示装置前面的区域中的位置(非触摸模式)，其中这种显示装置的特点既定为稳健且可以用节省成本的方式实现的设计。

根据本发明的解决方案

根据本发明，上述目标借助于一种显示装置来达成，所述显示装置包括：

-面板层，以及

-透明电极层，其连接到所述面板层，

-其中此电极层被细分成多个电极区段，且这些电极区段就此而论形成了包括区段行和区段列的区段阵列，

-解译电路，其与电极区段耦合且经形成，使得它可采取在其中借助于所述电极层的电极区段来进行接触检测的电路状态，且

-另外可采取在其中可在所述显示装置前面的区域中进行对用户手指的非接触式位置或移动检测的电路状态，

-其中这些电极区段中用于在接触模式下检测用户手指的位置的至少一部分电极区段也用于在非接触模式下进行检测，且

-其中所述非接触式位置或移动检测是以将所述区段阵列中的若干电极区段组合到电极群组中的方式来进行。

因此，有利地允许用于显示装置的区域中且用于接触检测的电极区段用作电极***，借助于所述电极***，可以在用户触摸到显示装置之前对他／她的手指的位置或移动进行检测。只要接触到显示装置，那么在触摸模式下，可借助于直接相连的电极区段或彼此交叉的行和列中的相连电极区段来进行位置分析。电极群组优选地包括构成显示装置中的伸长链的电极区段。用以在非触摸模式下检测手指位置的链优选地沿着显示装置的边缘区相对紧密地延伸。暂时用作用于位置或移动检测的传感器电极***的区段链可相对于彼此具有不同的对齐，明确地说是它们可彼此平行地对齐且彼此间隔开。还可将解译结果集成到位置检测中，所述解译结果是基于从彼此横向对齐，明确地说是彼此垂直的电极区段链得出的检测事件。

在与显示装置的接触下对手指位置的检测可通过检测并解译两个直接相连的电极区段的电场的耦合来进行。为了检测相连电极区段的电场的此短接耦合，区段阵列优选地经设计，使得电极区段的第一部分被组合到独立的区段行中，且第二部分同样被组合到独立的区段列中。区段行与区段列彼此隔离。相应电极区段行中的连续电极区段之间的连接带与区段列中的连续电极区段的连接带隔离。相应交叉点形成为隔离桥，借助于所述隔离桥，避免了这些连接带在交叉截面中发生电流连接。电极阵列优选地以场的方式形成，所述场包括紧密相连的菱形、六边形、多边形，或其它紧密啮合的相连地段。因此，形成区段行的部分的电极区段直接邻近构成区段列的部分的电极区段。因此，显示器的接触点与产生最高电容耦合的区段行与区段列的交叉点相关。因此，在接触检测模式下，通过检测包括高电容耦合的交叉点来确定X和Y位置。在触摸模式下，还可另外通过确定哪个区段行和哪个区段列与用户手指具有最高电容耦合来检测接触点。因此，接触位置与此区段行与所述区段列的交叉点有关。然而，在非触摸模式下，进行X和Y位置的检测，例如，对于若干区段列与若干区段行的电容耦合，检测相应的位置相依信号电平，所述信号电平指示手指距相应区段行和相应区段列的距离。之后，从这些电平值，可以计算出手指的位置，或至少可以描述手指的移动路径。优选地，此计算通过处理若干基本方法来进行，优选是彼此间进行加权，例如与不同的电极区段群组和群组组合匹配的三角测量法和三边测量法。首先，相对于接地的电容耦合，或区段行和区段列上的另一电压耦合是以模拟值的形式检测到。之后，此模拟电平借助于ADC***进行转换且经受数字数据处理。

在本发明的特别优选的实施例中，就大体上矩形的显示装置来说在非触摸模式下对位置或移动的检测是通过使用接近边缘区的区段行和区段列来进行。接近边缘区的这些区段行和区段列在此构成了电极框。此电极框允许借助于解译由手指引发的、接近边缘区的区段列与接地的电容耦合来检测用户手指的X位置。可通过由手指引发的、上部和下部水平区段行与接地的电容耦合来确定手指的Y位置。相对于接地的电位优选地施加于透明电极层，所述透明电极层大体上在面板层的避开用户的背面上(即，在电极区段阵列的避开用户的背面上)的整个平面内延伸。

优选地，借助于多路复用器装置来进行第一电路状态与第二电路状态之间的切换。此多路复用器装置可实施为时分多路复用器装置，其提供了用于非触摸模式的特定时间相位以及用于触摸模式的特定时间相位。还可以用程序控制的方式使用特定电极区段群组连续地作为用于非触摸模式下的位置和移动检测的电极区段链，以及同时作为用于触摸模式下的二维位置检测的特定电极区段链。因此，用户接口优选地经设计，使得对于电极区段链可用于非触摸式位置检测的区域，不要求触摸检测功能性。

触摸检测模式和非触摸检测模式可借助于电路方面的方法来连续地进行，或可同时进行。在连续地启用而不是固定地界定相应模式的周期的情况下，可以调整相应模式之间的转变，使得例如只要检测到接触，采取第二操作状态(非触摸模式下)的循环的部分便被设为零，或减少。优选地，当电极区段行和电极区段列彼此的电容耦合或在各自的情况下与接地的电容耦合超过特定阈值时，检测到接触。通过抑制非触摸分析模式，可以简化信号处理，因为触摸模式下的信号解译可以使用与非触摸模式相比不那么灵敏且较简单的解译操作来进行。类似地，以有利的方式，只要检测不到接触，用于采取第一操作状态的循环的部分便减少。由于可以特别可靠地(然而，优选为更可靠地)检测到接触事件，因此，在例如没有检测到满足指示极限准则的接触的接近时，在某些(然而，优选为相对较长的时间距离)中，进行接触检测，以便借此提高功能安全性。

以优选方式，非触摸模式可以被细分成至少两个子模式。第一子模式为长距离模式。在此模式中，例如，仅确定唤醒功能以及Z轴距离(与显示器大体上垂直的距离)的粗略检测。只有小于Z方向上的最小距离时，才执行第二子模式的处理。在此模式中，借助于对电极区段构成的电极群组与接地的耦合的解译或借助于对耦合到此电极群组中的场的解译来进行更灵敏的位置检测。距离极限(其中小于距离极限会导致对X、Y和Z位置的检测)例如对应于位于边缘处的区段行和区段列已经允许进行十分精确的位置检测的距离。根据实验验证，在手指距显示器的距离小于显示器对角线测量值的大约2／3时，经常给出这些条件。

在第二切换状态的情形中，在小于最小距离时，可以连续地启用不同的电极区段群组。用于非触摸模式下的位置检测的电极区段行和电极区段列因此可以在显示器上“迁移”且因此可采取用于相应手指位置的最佳检测位置。并且，可以同时启用且解译若干电极区段行和电极区段列。同时启用的电极区段群组可为彼此间隔开的行或列，或也可为彼此横向延伸的行和列。对于中等距离，即，显示器对角线的25％到50％的距离，可以通过三角测量法和三边测量法，明确地说通过解译接近边缘区的区段行和区段列的模拟信号电平来确定手指位置。在进一步接近期间，可以将手指位置确定为包括与接地的最高电容耦合的区段列和区段行的交叉点，或从其它显著的电位中确定手指位置。之后，可从与接地的电容耦合的相应电平或所述电位的电平中确定Z距离。交叉点的概念和三边测量的概念也可以一起用于位置检测，明确地说是以关联方式进行加权。

优选地，在第二切换状态(即，非触摸模式)下，启用第一电极群组，其构成了接近边缘区的上部水平区段链，且启用第二电极群组，其构成了接近边缘区的水平区段链。之后，可借助于这两个电极区段群组来计算位于这些水平边界之间的手指的Y位置。

为了在第二切换状态(非触摸模式)下检测X位置，优选地，使用电极群组，所述电极群组构成了接近于边缘区的左垂直区段链以及接近边缘区的右垂直区段链。

此外，可以使用连续地交替的电极群组来检测手指位置，使得例如相应的被解译电极区段群组以自适应地切换，例如垂直地移动的行或水平地移动的列的方式移过显示装置。

此外，可借助于相应解译概念来解译彼此横向对齐，明确地说是彼此大致垂直地延伸的电极区段链的电平值。

如已经在第二切换状态(非触摸模式)的情形中提到的，X、Y和Z信息的检测优选地通过形成电极群组且通过检测这些电极群组与接地的耦合来进行。此相应耦合与手指距相应电极群组的距离密切相关。从与接地的相应耦合值，或借助于由用户手指引起的电位的另一耦合且使之与手指距离相关，则可确定距相应电极群组的距离，且从不同的距离值，可检测手指位置。

作为实例，解译电路可设计为ASIC且可紧靠显示装置的面板层。解译电路与电极区段的离散导体路径的连接例如可借助于柔性导体路径、借助于夹紧接触结构或借助于ASIC直接放置于面板层上来进行。布置在面板层上的电极区段经由导体路径区段连接到ASIC。已经在面板层的区中，垂直方向和水平方向上连续的电极区段可组合到电极行和电极列中，其中这些列和行彼此隔离，且作为电极区段群组各自连接到ASIC或多路复用器。

优选地，电极区段被设计为圆盘，如菱形、六边形、八边形、新月型结构或紧密相连的其它多边形，或部分地具有相互啮合的几何形状。在设计为相应区段，明确地说是设计为菱形时，可以形成菱形链。菱形的一部分用以形成水平菱形链，剩余的菱形部分用以形成垂直菱形链。电极区段之间存在小的分隔间隙，这样防止了电极区段行中的区段与交叉的电极区段列中的电极区段的电流接触。因此，电极区段以紧密布置的方式形成，其中仅电极区段以导电方式彼此连接，从而形成行式或列式链。

优选地，ASIC内部经设计，使得它设定电极区段行与电极区段列的连接，使得它可用于处理触摸模式以及用于处理非触摸模式。优选地，在ASIC中提供一设置，所述设置允许考虑电极群组的某些***特性以及在操作模式之间发生改变或群组结构改变时的转变现象。

明确地说，对于可单手握持的装置例如蜂窝电话来说，在信号处理的情形中，可以进行校准例程，借助于所述校准例程，首先至少在较大的程度上补偿了因为握持了装置而对场造成的影响。非触摸模式下的手势检测首先可能要求某一手势，例如，指尖沿着虚拟的圆形路径按顺时间方向移动，这是在显示器前面为显示器对角线的大约66％的距离之内进行的。借助于此特殊手势，可以启用非触摸检测模式，且此外可以进行传感器***的校准。

优选地，经由用户接口实现视图与所检测位置的相关。图形用户接口中某些窗口或菜单项目的转变可用声学方式来传达，且优选地，借助于机械反馈来传达，例如电磁移位的质量元素也可变成触觉的。

在手指的接近也导致与显示器的接触的情况中，可将在非触摸接近阶段期间确定的位置与之后在触摸模式中检测到的接触点进行比较。在非触摸阶段期间首先确定的信息的帮助之下且经由在触摸模式下确定的极可靠的位置信息，可以借助于内部实施的校准程序来调适用于连续检测事件的解译参数。对于从显示装置提起手指，相同情况也成立。对于非触摸模式下的位置检测，在此可借助于基于上一次明确地确定的接触点来相应地修改内部参数，来进行精细的自动内部调整。

明确地说，就相对较小的触摸屏来说，可以进行位置检测，使得在手指距显示装置的距离较长的情况下，用于手指位置检测的检测范围具有比显示装置大的尺寸。

可以进行X和Y位置(明确地说在Y方向上)的处理，使得在此产生偏移，所述偏移导致目前位于显示器或选定菜单项目上的光标没有被用户的手指覆盖。

在本描述的情形中，显示器接触应被理解为手指到显示面板上的轻柔接触。就此而论，集成到显示装置中的电极***不以电流方式接触或至少不要求以电流方式接触。在此，手指接触隔离面板或膜或箔片元件。通常，设置于显示装置中的所有电极***被隔离的透明玻璃或塑料层覆盖。接触状态可借助于用于此状态的足够的指示性信号电平来检测。接触状态和非接触状态还可借助于指示距Z轴的距离的特定动态特性来检测。通常，在落下手指时，Z动态特性接近于零或表示指尖在压力增加期间放平。这个现象可用作选择的指示符。并且，在非触摸模式下，Z动态特性或某些Z动态准则可用作选择的指示符。举例来说，Z动态准则可经界定，使得在指尖沿着与显示器大致垂直的短距离快速地向下移动且再向上移动期间，所述Z动态准则被满足。此Z动态准则因此描述“虚拟鼠标点击”。

取决于启用触摸模式还是非触摸模式，用户接口可发生变化，且就此而论，具有为相应模式提供特定的处置优势的特性。举例来说，在非触摸模式下，可以提供比触摸模式下更粗略的图形菜单项目结构或缩减的光标动态特性。

基于根据本发明的概念，还可以激活横向且纵向地定向的电极区段链，使得由此实现多点检测，明确地说是两根手指的检测。为此，举例来说，可以产生若干个区，其各自提供关于手指位置的值。此多点检测模式的启用可取决于某些距离准则的满足，或还取决于某些最初要求的轨迹路线，即，手势。在多点检测模式的情形中，有利的是，就此而论，在显示器没有被触摸的情况下，可协调可直观协调的交互，例如缩放操作、图像内容的旋转以及拖拽和落下动作。

根据另一解决方案概念，本发明还涉及一种触摸板组件。此触摸板组件包括支撑层以及连接到所述支撑层的电极层。所述电极层被细分成多个电极区段，其中这些电极区段形成了包括区段行和区段列的区段阵列。所述触摸板组件进一步包括解译电路，所述解译电路经设计，使得它可采取在其中借助于所述电极层的电极区段来进行接触检测的电路状态。另外，所述解译电路可以采取在其中可在所述触摸板组件前面的区域中进行对用户手指的非接触式位置或移动检测的电路状态。所述非接触式位置或移动检测是通过将区段阵列中的若干电极区段组合到行式或列式电极区段群组中来进行。此触摸板组件的构造可如先前关于显示装置所述般来设计。此触摸板组件可用以实现触摸板，所述触摸板另外允许进行非接触式位置检测。此些触摸板可集成在目前为止对于触摸板来说常见的集成位置处，例如在笔记本计算机中。根据本发明的用于触摸模式以及非触摸模式下的组合式手指位置检测的结构还可集成到其它装置中，明确地说是家具和车辆内部，以便在此在空间受限的区域中实现相应输入区，即，还允许进行非触摸式交互的输入区。

附图说明

本发明的其它细节和特性从以下结合附图进行的描述中得到。

图1展示了用于说明根据本发明的显示装置的设计的图示，所述显示装置包括阵列式布置的电极区段，所述电极区段用于接触检测以及用于非触摸模式下的手指位置检测；

图2展示了用于进一步说明根据本发明的显示装置的设计的截面图；

图3展示了用于说明电极区段阵列中两个水平和两个垂直电极区段群组的形成的图示，所述电极区段群组暂时用作用于检测手指位置的场电极；

图4展示了用于说明电极阵列到解译电路中的集成的图示；

图5展示了用于说明借助于由左和右区段列检测到的电压电平的三边测量法确定X坐标的图；

图6展示了用于描述根据本发明的位置确定方法的一个简单选项的流程图。

具体实施方式

图1展示了根据本发明的极简化的显示装置。它包含了由透明的隔离材料制成的面板层1。透明电极层施加到此面板层1上，所述透明电极层连接到面板层1。此电极层被细分成多个电极区段2。所有电极区段2的集合形成了此处可以看到的区段阵列。此区段阵列形成了区段行Z1、Z2、Z3、Z4和Z5以及区段列S1、S2....S9，因为相应的水平以及垂直方向上连续地相连的区段2借助于连接导体区段3、4连接到彼此。区段行Z1...Z5和区段列S1...S9彼此隔离且各自具备在面板层上离散地布线的导体LZ1／5和LS1／9。假如它们在显示器的区域中相互交叉，那么连接导体区段3、4也彼此隔离。

经由这些供电线LZ1／5和LS1／9，区段列和区段行连接到解译电路。此解译电路经形成，使得它可采取第一电路状态，在所述第一电路状态下借助于电极层的电极区段来进行接触检测，且它可采取第二电路状态，在所述第二电路状态下可以在显示装置前面的区域中进行用户手指的非接触式位置检测，其中将区段阵列中的若干电极区段2组合到电极群组(明确地说是电极行Z1...Z5或电极列S1...S9)中来进行非接触式位置检测。

展示了触摸显示器玻璃的设计，这只作为实例且在图2中极大地简化。面板层1优选地由塑料或玻璃材料构成且厚度为例如0.8mm。在面板层1的两侧上，各提供了一透明导电涂层(例如，ITO涂层)。

在建置和应用位置中面向用户的上侧具有细分成多个区段2的结构化层，就此来说，所述区段具有紧密相连的区段，例如菱形，它们被分段成行和列。被分组到行和列中的电极区段的电结合借助于专用供电线来进行。底侧(面向显示器)在此连续地涂覆有透明ITO层。如此设计的面板层1被布置在合适显示器的前面，以便向显示器提供现有技术水平的触摸屏功能性。电极层被此处未展示的其他的透明隔离层覆盖，并且因此尤其从用户这一侧不能直接以电流方式接触。

如图3中所示，在此处呈现的示范性实施例中，在相应切换状态下，位于接近于边缘区处的菱形链中的四个，即，位于接近于边缘区处的由电极区段2的水平组合形成的区段行Z1和Z5以及由电极区段2的垂直组合形成的区段列S1和S9被用于玻璃上的手指位置或手指移动的检测。由此，使用分组到行和列中的电极区段，建构了包括手势检测电极的“框”。

上部水平电极区段群组Z1和下部水平电极区段群组Z2以及接近于边缘区的左和右两个电极区段列S1和S9用于非触摸模式下的手指位置检测，在此用交叉影线突出显示。两个水平电极区段群组Z1和Z5用于检测用户手指的Y位置。可以在借助于这两个电极区段群组Z1和Z5对Y位置进行检测的同时或在合适时还可以紧跟在Y位置检测之后，进行解译，借助于解译，经由左边缘区中的电极区段列S1，形成了左伸长检测电极(左垂直菱形链)，且借助于右边缘区中的电极区段的互连，形成了右电极区段列S9(右垂直菱形链)。之后，借助于这两个电极群组，可以确定所接近手指的X位置。此外，可以从测量信号确定手指距显示装置的距离。为了确定X和Y位置，还可基于其它解译概念来确定由行式和列式电极区段群组检测到的信号电平。明确地说，还可以利用相对于彼此横向定向的电极区段群组来进行X和Y位置检测。为了确定X和Y位置，可以按加权方式来累计差值解译概念。

在具有相应显示器的装置中，在手或手指触摸到显示器之前，可以检测手或手指的定位，这在小于某一距离时开始。只要用户手指触摸到显示器，便通过使用电极区段2提供现有技术水平的触摸屏功能性。

可以在显示器的区域中设置其它电极，所述电极例如仅用以支持“非触摸模式”下的位置检测。借助于这些额外的电极，例如，可以在更长的距离内对手的存在进行检测。因而，例如，只有小于某一最小距离时，才改变到某操作模式，在所述操作模式中，触摸分析电极用作用于非接触式位置检测的位置检测电极。只要检测到对显示器的接触，便可抑制在这些手指触摸到显示器之前进行手指的位置检测。此外，只要还没小于某一最小距离，便可抑制接触模式下电极区段的解译。

没有触摸的手指位置检测模式(非触摸或GestIC模式)以及包括显示器接触的手指位置检测模式(触摸模式)可各自借助于多路复用器，明确地说是时分多路复用器来激活。GestIC模式可包含使用被提供用来选择相应电极群组的群组驱动器，其中借助于此群组驱动器确定哪个电极区段群组，或在合适时甚至确定哪一个电极区段目前正用于在非触摸模式下检测手指位置。群组驱动器可将与当前电极区段群组有关的信息转发到补偿电路，所述补偿电路界定了某些参数或预选项且界定参考电平值，所述参考电平值用在对相应电极区段群组检测到的电场现象的解译中。明确地说，这些参数可界定在不受影响的状态下当前活动的电极***的总电容或正常接地，由此可能会引起某一预校准。

以有利的方式，用于暂时激活电极区段行和电极区段列的电路以及对所激活电极区段群组检测到的电场邻区状态进行的解译可以实施在ASIC10中，所述ASIC优选是布置在面板层1附近，明确地说连接到面板层1。此ASIC10优选地经形成，使得除了在非触摸模式下检测手指的位置之外，它还提供在触摸模式下的解译，即，触摸屏功能性。此ASIC10优选地经设计，使得可以通过编程来界定某些功能。所述ASIC可经设计，使得它确定哪些电极区段群组，明确地说是电极区段阵列中的哪些电极区段行Z1...Z5以及电极区段列S1...S9目前正用于非触摸模式下的位置检测。

ASIC10自身以普通触摸屏电路的方式提供与X和Y位置以及触摸状态有关的信号。另外，ASIC10还提供Z位置或信号，其提供了关于用户手指在触摸到显示器之前距显示器的距离的结论。可以在ASIC中处理后台程序，所述后台程序执行了对检测到的位置或移动信息的某一预解译。明确地说，以此方式，通过ASIC还可以产生“鼠标点击信息”。ASIC10使用了用于触摸模式下的X和Y位置检测的电极区段2，并且从这些电极区段，不时地选择电极区段群组Z1...Z5和S1...S9。这些电极区段群组Z1...Z5和S1...S9连接到解译***。借助于此解译***，显示器可以检测到距离，即，用户的手指或手的Z位置。就此而论，检测是基于由于手指或手侵入且定位在显示装置前面的区域中导致的与接地的电容耦合的改变、电位的耦合，和／或电极群组环境的介电特性的改变。可以借助于暂时用作传感器电极的电极群组，使用差值测量法来检测用户对电极区段群组Z1...Z5和S1...S9的环境的介电特性造成的影响。典型的测量概念是例如受到用户手指影响的所激活电极区段群组与接地的耦合是以模拟电平(即，在一范围内变化的电平)的形式检测到。

图4展示了根据本发明的显示装置或触摸板组件的另一个示范性实施例。电路布置包括RX和TX连接。举例来说，借助于相应的信道多路复用器，可以使用多个电极区段链来进行非接触式位置检测。可以进行非触摸模式下对相应电极区段链上的信号电平的解译，使得进行多物体检测，即，例如两个指印的检测和相应位置检测。

在图5中用图画形式进一步说明了根据本发明的显示装置以及用所述显示装置进行的用户手指位置的检测。借助于接近边缘区并组合到区段列S1和S9的电极区段2来检测信号电平，其指示了用户的指印4距显示装置的距离11、12。之后，从这些信号电平计算出X位置和Z距离。使用群组驱动器来进行电平检测，所述群组驱动器将显示装置的某些电极区段群组连续地连接到解译电路。借助于以简化方式说明的放大器，以高电阻方式检测电极群组处的电压电平并将所述电压电平传送到μC。所述μC包括ADC且从如此得到的数字电平信息计算指印4的X、Y和Z坐标。显示装置在其避开电极区段2的背面上设有ITO层，所述电极区段被施加了方波信号。

图6中说明了简化流程图。如可见，首先，检查是否小于某一最小距离。如果这是真的，那么***从简单的节能操作模式切换到主要操作模式。当检测到触摸状态时，借助于电极区段阵列进行对接触点的检测。保持此触摸模式，直到对显示器的接触中断为止。只要用户的手指从显示器提起，便检查是否未超过某一距离极限，例如显示器对角线的约66％。如果未超过此距离极限，那么检测***在非触摸模式下工作，在所述非触摸模式下，就与接地的电容耦合来评估电极区段阵列中的连续地激活的电极区段行Z1...Z5以及电极区段列S1...S9，或仅是接近于边缘区的电极区段群组，即电极区段行Z1和Z5，以及电极区段列S1和S9。从取决于手指当前位置的模拟值，可以计算手指的X、Y和Z位置。

以有利的方式，根据本发明的技术可借助于面板元件来实现，所述面板元件具备众所周知的触摸屏电极，其中这些触摸屏电极连接到根据本发明的解译电路。面板元件之后可集成到显示器中。在面向用户的那侧处，面板元件的电极优选地同样由隔离的透明覆盖层覆盖，使得在触摸模式中，也不能进行对电极区段的电流接触。

根据本发明的技术尤其适用于移动通信装置，例如蜂窝电话、电子书和平板PC。

电极阵列的电极区段可集成到透明的多层面板结构中。为了实现各电极区段之间的交叉桥接点的特别可靠的隔离，构成电极区段行的电极区段可布置在透明且隔离的层的第一侧上，而连接到电极区段列中且因此相对于行横向延伸的电极区段可布置在此层的被避开的侧上，或还可布置在另外一层上。此外，在此夹层结构的之后避开用户的侧上，可以形成大体上全面积的背面遮蔽层。明确地说，此背面遮蔽层还可形成液晶结构的所谓VCOM层。

本发明主要涉及一种显示装置，所述显示装置提供触摸屏功能性以及还提供非触摸式位置分析功能性，其中这些功能性是借助于共同使用的电极区段来实现。根据本发明的概念还可以应用于扁平结构，所述扁平结构直接覆盖显示器。这些扁平结构可用以实现触摸板，所述触摸板另外还允许进行非接触式位置检测。此些触摸板可集成到迄今为止对于触摸板来说为传统的位置中，例如在笔记本计算机中。根据本发明的用于触摸模式以及非触摸模式下的组合式手指位置检测的结构还可集成到其它设备中，明确地说是家具和车辆内部，以便在此在空间受限的区域中实现相应输入区，即，还允许进行非触摸式交互的输入区。

Claims (14)

1.一种显示装置，其包括：

透明衬底，以及

第一透明电极层，其至少布置于所述透明衬底的顶侧，及第二透明电极层，其布置于所述透明衬底的底侧，

其中所述第一透明电极层被细分成多个电极区段，且所述电极区段能被耦合从而形成多个电极区段群组，该多个电极区段群组包括区段行和区段列,

控制电路，其可以第一操作模式和第二操作模式操作，其中在所述第一操作模式该电极区段用于触摸检测，在所述第二操作模式该电极区段接收信号，该信号用于产生所述显示装置前面的交替区域，且其中所述第一透明电极层的至少两电极区段群组被选择用于在所述显示装置前面的区域中进行用户手指的非接触式位置或移动的检测。

2.根据权利要求1所述的显示装置，其中所述第一操作模式和第二操作模式之间的切换是通过多路复用器装置来进行。

3.根据权利要求2所述的显示装置，其中只要检测到接触就保持所述第一操作模式。

4.根据权利要求2所述的显示装置，其中只要检测不到接触，就保持所述第二操作模式。

5.根据权利要求1所述的显示装置，其中在所述第二操作模式，首先进行近似接近检测，且只有在检测到足够明显的接近状态时，才进行更灵敏的位置检测。

6.根据权利要求1所述的显示装置，其中在所述第二操作模式，交替的电极区段群组充当传感器电极。

7.根据权利要求1所述的显示装置，其中在所述第二操作模式，为了检测Y位置，启用电极区段群组，所述电极区段群组构成了上部水平区段链，和/或启用电极区段群组，所述电极区段群组构成了下部水平区段链。

8.根据权利要求1所述的显示装置，其中在所述第二操作模式，为了检测X位置，启用电极区段群组，所述电极区段群组构成了左垂直区段链。

9.根据权利要求1所述的显示装置，其中在所述第二操作模式，为了检测X位置，启用电极区段群组，所述电极区段群组构成了右垂直区段链。

10.根据权利要求1所述的显示装置，其中在所述第二操作模式，为了检测X和Y位置，使用信号值，所述信号值是得自彼此横向对齐或彼此垂直的电极区段群组。

11.根据权利要求1所述的显示装置，其中在所述第二操作模式，电极区段群组被连续地选择，使得所述显示装置的扫描以移动行或移动列的方式被执行。

12.根据权利要求1所述的显示装置，其中在所述第一操作模式，在各种情况下，形成两个电极区段群组，且检测这两个电极区段群组的电容耦合，且从此电容耦合中确定接触位置。

13.一种触摸板组件，其包括：

支撑层，以及

第一电极层，其至少布置于所述支撑层的顶侧，

第二电极层，其布置于所述支撑层的底侧，

其中所述第一电极层被细分成多个电极区段，且这些电极区段能被耦合从而形成多个电极区段群组，该多个电极区段群组包括区段行和区段列，

控制电路，其经配置以在第一操作模式和第二操作模式操作，其中在所述第一操作模式该电极区段用于触摸检测，在所述第二操作模式该第二电极层接收信号，该信号用于产生所述触摸板组件前面的交替区域，且其中所述第一电极层的至少两电极区段群组被选择用于

在所述触摸板组件前面的区域中进行对用户手指的非接触式位置或移动的检测。

14.一种用于在用户手指在触摸板组件上移动的情形中产生输入信号的方法，其中所述触摸板组件包括支撑层，第一电极层，其至少布置于所述支撑层的顶侧，及第二电极层，其布置于所述支撑层的底侧，其中所述第一电极层被细分成多个电极区段，且所述电极区段能被耦合从而形成多个电极区段群组，该多个电极区段群组包括区段行和区段列,且其中

在第一操作模式该电极区段用于触摸检测，且

在第二操作模式该第二电极层接收信号，该信号用于产生所述触摸板组件前面的交替区域，且其中所述第一电极层的至少两个电极区段群组被选择用于在所述触摸板组件前面的区域中进行对用户手指的非接触式位置或移动的检测。