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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine berührungssensitive
Anzeigeeinrichtung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch
1.
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Berührungssensitive
Anzeigeeinrichtungen, die auch unter der Bezeichnung „Touch-Screen"
bekannt sind, sind bereits auf vielfältigste Weise bekannt.
Hierbei wird eine berührungsempfindliche Schicht auf der
Sichtseite der Anzeigeeinrichtung (des Displays) aufgetragen. Bei
Berührung mit einem Finger wird ein Berührungssensor
ausgelöst, so dass die Koordinate der Berührung
ermittelt werden kann.
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Vorbekannte
Lösungen beschreiben beispielsweise eine Touch-Screen-Technologie,
bei der eine berührungssensitive Einrichtung der eigentlichen
Bildschirmeinrichtung, etwa einer Displaytechnologie wie beispielsweise
rückbeleuchteten TFT-Displays (Thin Film Transistor), selbstleuchtenden
OLED-Displays (Organic Light Emitting Diode) oder dergleichen, vorgelagert
ist.
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Vorbekannte
Beispiele hierzu sind etwa die so genannte „Resistive Technologie".
Hierbei kommen zwei Schichten eines leitenden Materials vor der Bildschirmeinrichtung
zum Einsatz. Die beiden Schichten sind über Abstandshalter
voneinander getrennt. Bei Berührung werden die leitenden
Schichten an der entsprechenden Stelle zusammengedrückt,
wodurch eine elektrische Verbindung hergestellt wird.
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Bei
der „Kapazitiven Technologie" wird eine transparente Transistormatrix
vor der Bildschirmeinrichtung (dem Display) eingesetzt.
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Die
Technologie der „Projected Capacitance" zeichnet sich dadurch
aus, dass dünne Leiterbahnen vor der Bildschirmeinrichtung
vorgesehen sind. Es wird die Veränderung im elektrostatischen
Feld erkannt. Nachteilig hierbei sind neben den vorgenannten Nachteilen
auch eine optische Beeinträchtigung der „Drähte"
sowie eine elektrostatische Einwirkung umliegender Komponenten.
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Bei
der „Frustrated Total Internal Reflectance" wird Infrarotlicht
in die Schutzschicht des Displays eingespeist und unterhalb des
Screens erkannt. Nachteilig hierbei ist neben den vorgenannten Nachteilen
auch, dass eine Fixierung des Displays auf einem hartem Substrat,
beispielsweise Glas, erforderlich ist.
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In
der jüngeren Vergangenheit wurden auch verschiedene Lösungen
im Bereich nicht selbstleuchtender Displays bekannt. Dazu gehört
beispielsweise das so genannte elektronische Papier. Elektronisches
Papier, kurz E-Papier (englisch e-paper), ist eine meist auf elektrophoretischer
Technologie basierende papierähnliche digitale Displaytechnologie.
Das E-Papier besteht aus einer auf einem hellen, oftmals weißen,
Untergrund angebrachten elektrisch leitenden Folie, die kleine Zellen
enthält. Farbpigmentpartikel in diesen Zellen reagieren
auf elektrische Spannung. Durch Anbringen einer Spannung kann die
Darstellung auf dem E-Papier Zelle für Zelle farblich verändert
werden, wodurch ein digitales Gesamtbild aller Zellen entsteht.
Gegenüber herkömmlichen Displays vereint E-Papier
die Vorteile von elektronischen Displays und Papier, da ohne Hintergrundbeleuchtung
ein fast papiergleich hohes Kontrastverhältnis erreichbar
ist. Weiterhin kann das Display blickwinkelunabhängig betrachtet
werden und zudem auf einem sehr dünnen, biegsamen Substrat
aufgebracht werden.
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Eine
Eigenschaft von nicht selbst Licht emittierenden Displays ist im
Gegensatz zu herkömmlichen selbstleuchtenden, meist auf
festem Untergrund aufgebrachten Displaytechnologien wie TFT oder
OLED, dass solche Displays ohne zusätzliche Hintergrundbeleuchtung
auf die maximale Reflektion des einfallenden Lichts angewiesen sind,
um eine maximale Lesbarkeit zu erreichen. Dies trifft auf E-Papier- Displays
wie auch auf manch andere, auf einem reflektivem Hintergrund aufgebrachte
herkömmliche Displaytechnologie zu. Für publizistische Anwendungen
ist die bestmögliche Lichtreflektion, und damit das höchste
Kontrastverhältnis, aber von oberster Priorität,
um bestmögliche Lesbarkeit der dargestellten „Print"-Inhalte
zu erreichen.
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Nachteilig
bei den vorbekannten Technologien ist jedoch, dass eine solche,
vor dem eigentlichen Display angebrachte – beispielsweise
kapazitive oder resistive – Berührungsschicht,
einen nicht geringen Teil der reflektierten Lichtmenge absorbiert.
Dies ist so lange hinnehmbar, solange die Bildschirmeinrichtung über
eine ausreichend starke Hintergrundbeleuchtung verfügt.
Da Displays, die selbst kein Licht emittieren, nicht durch eine
hinter dem Display liegende Beleuchtung (Hintergrundbeleuchtung)
erhellt werden, würde eine auf der Sichtseite des Displays
angebrachte berührungssensitive Einrichtung (Berührungstechnologie)
die Kontrastvorteile, beispielsweise von E-Papier-Displays, aufheben.
Die Nachteile beinhalten in der Regel einen erheblichen Lichtverlust
oder die erforderliche Fixierung auf einem festen Substrat.
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Es
sind daher bereits Lösungen bekannt geworden, bei denen
die berührungssensitive Einrichtung auf der Rückseite,
statt wie bisher auf der Sichtseite des lichtundurchlässigen
Displays, angebracht wird, wodurch der Nachteil der Lichtabsorption
umgangen werden kann. Die Position der Berührung wird hierbei
auf der Rückseite des Displays aufgenommen.
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Derartige
Technologien erfordern beispielsweise eine mediennutzungsuntaugliche
Verwendung eines Magnetstifts oder aber einen hohen Berührungsdruck
auf die Displaytechnologie.
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Bei „Magnetischen
Technologien" werden durch einen magnetischen Stift ausgelöste
induktive Ströme durch auf der Rückseite der Bildschirmeinrichtung
oder der Anzeigeeinrichtung angebrachte Drähte erkannt.
Nachteilig hierbei ist, dass keine Fingerbedienung möglich
ist, sondern dass ein magnetischer Stift eingesetzt werden muss.
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Eine „Resistive
Technologie" ist beispielsweise in der
WO 2007/012899 A1 beschrieben,
von welcher die vorliegende Erfindung ausgeht. Diese sieht zwei
Schichten eines leitenden Materials vor, die von Abstandshaltern
getrennt sind und die bei Berührung in der weiter oben
beschriebenen Weise eine elektrische Verbindung herstellen. Diese
zwei Schichten stellen dabei die berührungssensitive Einrichtung dar,
wobei die Schichten ein entsprechendes Sensorelement bilden. Die
in dieser Druckschrift offenbarte Lösung weist eine berührungssensitive
Anzeigeeinrichtung auf, die zunächst über eine
Bildschirmeinrichtung zur Darstellung von Inhalten verfügt.
In Blickrichtung auf die Bildschirmeinrichtung ist auf deren Rückseite
(hierbei handelt es sich um diejenige Seite der Bildschirmeinrichtung,
die der eigentlichen Sichtseite gegenüberliegt) die berührungssensitive
Einrichtung vorgesehen, bei der bekannten Lösung hinter
einer Elektronikeinrichtung, einer so genannten „Backplane-Elektronik".
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Nachteilig
bei dieser bekannten Lösung ist, dass bei Anbringung der
resistiven Technologie auf der Rückseite der Bildschirmeinrichtung
oder der Anzeigeeinrichtung ein hoher Druck auf Bildschirmeinrichtung
und Backplaneelektronik ausgeübt werden muss, damit die
resistiven Funktionen ausgelöst werden können.
Dies kann die Displaytechnologie beschädigen.
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Ausgehend
vom genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung
daher die Aufgabe zugrunde, eine berührungssensitive Anzeigeeinrichtung
der eingangs genannten Art, derart weiterzubilden, dass die beschriebenen
Nachteile vermieden werden können. Insbesondere soll eine
berührungssensitive Anzeigeeinrichtung bereitgestellt werden,
bei der bei möglichst geringer Druckausübung auf
die Bildschirmeinrichtung eine dennoch gute Bedienbarkeit der berührungssensitiven
Einrichtung gewährleistet ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
die berührungssensitive Anzeigeeinrichtung mit den Merkmalen
gemäß dem unabhängigen Patentanspruch
1. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen, der Beschreibung sowie den Zeichnungen.
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Erfindungsgemäß wird
eine berührungssensitive Anzeigeeinrichtung bereitgestellt,
mit einer Bildschirmeinrichtung zur Darstellung von Inhalten und
mit einer berührungssensitiven Einrichtung, aufweisend
wenigstens ein Sensorelement, wobei die berührungssensitive
Einrichtung in Blickrichtung auf die Bildschirmeinrichtung auf der
Rückseite der Bildschirmeinrichtung vorgesehen ist, und
wobei das wenigstens eine Sensorelement durch Berühren
der Bildschirmeinrichtung betätigt wird oder betätigbar ist.
Die berührungssensitive Anzeigeeinrichtung ist erfindungsgemäß dadurch
gekennzeichnet, dass wenigstens ein Sensorelement als Bewegungssensorelement
und/oder als Akustiksensorelement ausgebildet ist.
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Die
erfindungsgemäße berührungssensitive Anzeigeeinrichtung
stellt eine Touch-Screen-Technologie bereit, die insbesondere für
nicht-lichtemittierende Bildschirmeinrichtungen (Displays), wie
beispielsweise elektronisches Papier, geeignet ist, und die auf
einer besonderen Ausgestaltung der Sensorelemente zur Bewegungserkennung
und/oder Akustikerkennung basiert.
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Dabei
verfügt die Anzeigeeinrichtung zunächst über
eine Bildschirmeinrichtung zur Darstellung von Inhalten. Natürlich
ist die Erfindung nicht auf bestimmte Typen von Bildschirmeinrichtungen
beschränkt. Geeignete Bildschirmeinrichtungen können beispielsweise
flexibel oder nicht flexibel ausgebildet sein. Vorteilhaft kann
die Bildschirmeinrichtung als nicht selbstleuchtende Bildschirmeinrichtung
ausgebildet sein. In einem solchen Fall kann die Bildschirmeinrichtung
besonders bevorzugt als so genanntes elektronisches Papier ausgebildet
sein. Bei elektronischem Papier handelt es sich um eine an sich
bereits bekannte Displaytechnologie, die beispielsweise aus einer
auf einem hellen, oftmals weißen, Untergrund angebrachten
elektrisch leitenden Folie bestehen kann, wobei die Folie kleine
Zellen enthält.
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Farbpigmentpartikel
in diesen Zellen reagieren auf elektrische Spannung. Durch Anbringen
einer Spannung kann die Darstellung auf dem elektronischen Papier
Zelle für Zelle farblich verändert werden, wodurch
ein digitales Gesamtbild aller Zellen entsteht.
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Weiterhin
verfügt die berührungssensitive Anzeigeeinrichtung über
eine berührungssensitive Einrichtung, die wenigstens ein
Sensorelement aufweist. Dabei kann die berührungssensitive
Einrichtung in einer Weise ausgestaltet sein, dass das/die Sensorelement(e)
auf einem Substrat, vorteilhaft auf einem dünnen, biegsamen
Substrat, angeordnet oder ausgebildet sind. Natürlich kann
auch vorgesehen sein, dass das/die Sensorelement(e) für
sich genommen die berührungssensitive Einrichtung darstellen,
und dass das/die Sensorelement(e) auf einer weiteren Einrichtung
angeordnet oder ausgebildet ist/sind. Denkbar wäre beispielsweise,
dass das/die Sensorelement(e) auf der Rückseite der Bildschirmeinrichtung
ausgebildet oder angeordnet ist/sind, oder dass das/die Sensorelement(e)
auf der Rückseite einer Elektronikeinrichtung, beispielsweise
einer so genannten Backplane-Elektronik, angeordnet oder ausgebildet
ist/sind, oder dass das/die Sensorelement(e) auf der Rückseite
der Anzeigeeinrichtung angeordnet oder ausgebildet ist/sind. Die
Erfindung ist diesbezüglich nicht auf bestimmte Ausgestaltungsformen
beschränkt. Wichtig ist lediglich, dass die berührungssensitive
Einrichtung in Blickrichtung auf die Bildschirmeinrichtung hinter
dieser, und damit auf der der Sichtseite der Bildschirmeinrichtung
abgewandten Seite der Bildschirmeinrichtung, vorgesehen ist.
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Die
berührungssensitive Einrichtung ist in Blickrichtung auf
die Bildschirmeinrichtung auf deren Rückseite (hierbei
handelt es sich um die der Sichtseite der Bildschirmeinrichtung
gegenüberliegende Seite) vorgesehen. „Vorgesehen"
kann dabei folglich bedeuten, dass die berührungssensitive
Einrichtung direkt auf der Rückseite der Bildschirmeinrichtung angeordnet
oder ausgebildet ist. „Vorgesehen" kann aber auch bedeuten,
dass die berührungssensitive Einrichtung über
eine Zwischeneinrichtung an der Bildschirmeinrichtung angeordnet
ist. Bei der Zwischeneinrichtung kann es sich beispielsweise um eine
Elektronikeinrichtung, etwa eine so genannte Backplane-Elektronik
handeln, über welche zumindest einzelne Komponenten der
berührungssensitiven Anzeigeeinrichtung angesteuert und
betrieben werden.
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Vorteilhaft
kann/können die Bildschirmeinrichtung und/oder die berührungssensitive
Einrichtung und/oder gegebenenfalls eine Zwischeneinrichtung schichtartig
ausgebildet sein. Besonders bevorzugt können diese Schichten
flexibel ausgebildet sein, wobei entweder die Einrichtungen an sich
bereits flexibel ausgebildet sind, oder aber auf einem flexiblen
Substrat angeordnet sind.
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Die
berührungssensitive Einrichtung funktioniert derart, dass
das auf/in dieser befindliche wenigstens eine Sensorelement durch
Berühren der Bildschirmeinrichtung (insbesondere auf deren
Sichtseite) betätigt wird beziehungsweise betätigt
werden kann.
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Vorteilhaft
ist vorgesehen, dass die berührungssensitive Anzeigeeinrichtung
als Ganzes flexibel ausgebildet ist. In einem solchen Fall kann
die Anzeigeeinrichtung gebogen werden, so dass sie dem Nutzer das
Gefühl vermitteln kann, eine flexibles Medium, wie beispielsweise
ein Stück Papier oder dergleichen, in der Hand zu halten.
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Vorteilhaft
ist die Anzeigeeinrichtung, beziehungsweise die Bildschirmeinrichtung,
auch in solch einer Weise flexibel, dass sie auf ihrer Sichtweise eingedrückt
werden kann und dass der Druck durch die Bildschirmeinrichtung weitergeleitet
werden kann. Sobald der Druck, der Beispielsweise über
einen Finger ausgeübt wird, aufhört, kehrt die
Kontur der Bildschirmeinrichtung, beziehungsweise die Kontur der
Sichtoberfläche, in ihre – vorteilhaft flächige – Ausgangskontur
zurück.
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Erfindungsgemäß ist
nunmehr vorgesehen, dass wenigstens ein Sensorelement in besonderer Weise
ausgebildet ist.
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Hierzu
ist wenigstens ein Sensorelement als Bewegungssensorelement und/oder
als Akustiksensorelement ausgebildet.
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Grundsätzlich
ist es ausreichend, wenn die berührungssensitive Einrichtung
ein einziges Sensorelement aufweist, welches dann in der vorgenannten
Weise ausgebildet ist. Vorteilhaft ist jedoch vorgesehen, dass die
berührungssensitive Einrichtung zwei oder mehr Sensorelemente,
besonders bevorzugt eine größere Anzahl, das heißt
vier oder mehr Sensorelemente, aufweist. In diesem Fall kann dann vorgesehen
sein, dass alle Sensorelemente entweder als Bewegungssensorelemente,
oder als Akustiksensorelemente ausgebildet sind. Natürlich
sind auch Kombinationen denkbar, bei denen die berührungssensitive
Einrichtung wenigstens ein Bewegungssensorelement und wenigstens
ein Akustiksensorelement aufweist. Die Erfindung ist nicht auf eine
bestimmte Anzahl oder Ausgestaltung der Sensorelemente beschränkt.
Einige vorteilhafte, jedoch nicht ausschließliche Beispiele
werden im weiteren Verlauf der Beschreibung näher erläutert.
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Ein
grundsätzliches Problem bei berührungssensitiven
Anzeigeeinrichtungen, bei denen die berührungssensitive
Einrichtung in Blickrichtung vor der Bildschirmeinrichtung vorgesehen
war, bestand darin, dass eine solche vor dem eigentlichen Display angebrachte
Berührungsschicht einen Teil der reflektierten Lichtmenge
absorbiert. Da Displays, die selbst kein Licht emittieren, nicht
durch eine hinter dem Display liegende Beleuchtung erhellt werden,
würde eine auf der Sichtseite des Displays angebrachte
Berührungstechnologie die Kontrastvorteile, beispielsweise
von E-Papier-Displays, aufheben. Die erfindungsgemäße
berührungssensitive Anzeigeeinrichtung löst dieses
Problem, indem die Berührungstechnologie auf der Rückseite
statt auf der Sichtseite des lichtundurchlässigen Displays
angebracht ist, wodurch der Nachteil der Lichtabsorption umgangen werden
kann. Die Position der Berührung wird hierbei auf der Rückseite
des Displays aufgenommen.
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Der
Kern der erfindungsgemäßen Lösung besteht
in der Verwendung von einem oder mehreren besonders ausgestalteten
Sensorelementen auf der Rückseite der Bildschirmeinrichtung,
wobei die Sensorelemente die Position der Berührung auf
der Vorderseite der Bildschirmeinrichtung (der Sichtseite) feststellen
können. Die Sensorelemente erkennen die Berührung
beziehungsweise den Tippvorgang des Fingers und erlauben die Errechnung
der Koordinate. Hierdurch wird eine Navigation durch auf der Bildschirmeinrichtung
(beispielsweise dem E-Papier) dargestellte Inhalte innerhalb der
durch die Sensorelemente repräsentierten Auflösung
ermöglicht. Zusätzlich lässt sich diese
Technologie vollständig mit dem Finger bedienen und erfordert
keine Kompromisse bei den Reflektionseigenschaften der Bildschirmeinrichtung.
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Um
zu verhindern, dass auf die Bildschirmeinrichtung und gegebenenfalls
auf die Zwischenschicht mit der Elektronikeinrichtung ein hoher
Druck ausgeübt werden muss, um das wenigstens eine Sensorelement
zu betätigen, was in der
WO 2007/012899 A1 beschrieben ist und zu
einer Beschädigung der Anzeigeeinrichtung, zumindest aber zu
einer ungenauen Funktionsweise derselben führen kann, weist
die vorliegende Erfindung nunmehr besonders ausgestaltete Sensorelemente
in Form von Bewegungssensoren und/oder Akustiksensoren auf.
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Wie
weiter oben schon ausgeführt wurde, kann eines der Sensorelemente
vorteilhaft als Bewegungssensorelement ausgebildet sein. Bei einem Bewegungssensorelement
handelt es sich generell um ein Sensorelement, welches zur Messung
von Bewegungsgrößen, wie beispielsweise Weg, Geschwindigkeit
oder Beschleunigung, oder zur Messung von Kraftwirkungen, wie beispielsweise
Kraft, Moment, Dehnung, ausgebildet ist. Diesbezüglich
ist die Erfindung nicht auf bestimmte Ausgestaltungsformen für
die Bewegungssensoren beschränkt.
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Vorteilhaft
kann wenigstens ein als Bewegungssensorelement ausgebildetes Sensorelement als
Beschleunigungssensorelement ausgebildet sein. Ein Beschleunigungssensor
ist generell ein Sensor, der die Beschleunigung misst. Somit kann beispielsweise
bestimmt werden, ob eine Geschwindigkeitszunahme oder – abnahme
stattfindet. Ein Beschleunigungssensor kann auf unterschiedlichste Weise
ausgebildet sein. Ein Beschleunigungssensor wird häufig
auch als Accelerometer bezeichnet.
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Vorteilhaft
kann wenigstens ein als Bewegungssensorelement ausgebildetes Sensorelement als
Schwingungssensorelement ausgebildet sein. Bei Einsatz von mehr
als zwei Sensorelementen können natürlich auch
Kombinationen aus Beschleunigungssensorelementen und Schwingungssensorelementen
zum Einsatz kommen.
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Ein
Schwingungssensorelement ist grundsätzlich ein Sensor,
welcher Schwingungen aufnimmt, und diese in elektrische Signale
umwandelt. Dabei ist die Erfindung natürlich nicht auf
bestimmte Typen von Schwingungssensorelementen beschränkt.
Vorzugsweise kann wenigstens ein als Schwingungssensorelement ausgebildetes
Sensorelement als Vibrationssensorelement ausgebildet sein.
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Ein
solcher Vibrationssensor nimmt die Schwingungen, das heißt
die Vibrationen auf, vorteilhaft durch freischwingende Strukturen,
und wandelt diese in elektrische Signale um. Beispielsweise könnte
vorgesehen sein, dass der Vibrationssensor ein Gehäuse
aufweist, in dem eine freischwingende Struktur angeordnet ist, und
die bei auftretenden Vibrationen mit einem Kontaktelement am Gehäuse
in Berührung kommt. Ist dies der Fall, wird ein elektrischer
Impuls ausgelöst. Die elektrischen Impulse werden in einer
Elektronik ausgewertet und in anwendungsspezifische Schaltbefehle
umgesetzt.
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Vorzugsweise
kann wenigstens ein als Bewegungssensorelement ausgebildetes Sensorelement
als piezoelektrisches Bewegungssensorelement ausgebildet sein. Derartige
Sensorelemente basieren auf dem piezoelektrischen Effekt. Beim piezoelektrischen
Effekt entsteht bei Ausübung von Druck auf einen elektrisch polarisierten
Kristall eine elektrische Spannung. Der piezoelektrische Effekt basiert
auf dem Phänomen, dass bei der Verformung bestimmter Materialien
auf der Oberfläche elektrische Ladungen auftreten. Er beschreibt
somit generell das Zusammenspiel von mechanischem Druck und elektrischer
Spannung in Festkörpern.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform werden Sensorelemente
in Form von Vibrationssensoren, beispielsweise auf Basis von piezoelektrischen Accelerometern,
eingesetzt.
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Wie
weiter oben schon ausgeführt wurde, kann eines der Sensorelemente
vorteilhaft als Akustiksensorelement ausgebildet sein. Ein Akustiksensor
zeichnet sich generell dadurch aus, dass er Schallwellen erfasst,
und diese in geeignete Signale, etwa elektrische Signale umsetzt.
Diesbezüglich ist die Erfindung nicht auf bestimmte Ausgestaltungsformen
für die Akustiksensoren beschränkt.
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Vorteilhaft
kann wenigstens ein Akustiksensorelement als elektroakustischer
Wandler ausgebildet sein.
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Die
Berührung einer Anzeigeoberfläche, etwa der Sichtoberfläche
der Bildschirmeinrichtung, erzeugt Schallwellen, welche über
das Anzeigematerial, etwa das Material der Bildschirmeinrichtung,
an den oder die elektroakustischen Wandler weitergeleitet werden.
Vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass zwei oder mehr solcher elektroakustischer
Wandler vorgesehen sind, die beabstandet voneinander vorgesehen
sind. Beispielsweise könnten die Akustiksensorelemente
an den Rändern der Anzeigeeinrichtung vorgesehen sein.
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Ein
elektroakustischer Wandler erzeugt den akustischen Wellen entsprechende
elektrische Signale. Die Position der Berührung auf der
Anzeigeoberfläche kann beispielsweise durch Vergleich der Signale
von mehreren elektroakustischen Wandlern bestimmt werden. Störgeräusche
können dabei anhand geeigneter Algorithmen differenziert
und herausgefiltert werden.
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Wie
weiter oben schon erläutert wurde, ist die vorliegende
Erfindung nicht auf eine bestimmte Anzahl von Sensorelementen, oder
aber eine bestimmte Anordnung der Sensorelemente beschränkt. Nachfolgend
werden diesbezüglich einige vorteilhafte, jedoch nicht
ausschließliche Beispiele erläutert.
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Beispielsweise
können zwei oder mehr Sensorelemente vorgesehen sein, wobei
die Sensorelemente am Rand der Bildschirmeinrichtung beziehungsweise
der Anzeigeeinrichtung vorgesehen sind. Die Sensorelemente können
sich dann am Rand der Rückseite der Bildschirmeinrichtung
beziehungsweise der Anzeigeeinrichtung befinden, vorteilhaft in
den Ecken. Wichtig bei der Anordnung der Sensorelemente ist vor
allem, dass diese die Position einer Berührung auf der
Vorderseite der Bildschirmeinrichtung feststellen können
und daraus die Errechnung der entsprechenden Koordinate gestatten.
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In
anderer Ausgestaltung können zwei oder mehr Sensorelemente
vorgesehen sein, wobei die Sensorelemente in Form einer Matrix aus
Sensorelementen vorgesehen sind. Dabei ist die Erfindung nicht auf
eine bestimmte Anzahl von Matrixspalten und Matrixzeilen beschränkt.
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Die
Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter
Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen
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1 in
schematischer Darstellung eine im Stand der Technik bereits bekannte,
herkömmliche berührungssensitive Anzeigeeinrichtung
mit einer hintergrundbeleuchteten Bildschirmeinrichtung;
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2 in
schematischer Darstellung eine andere, im Stand der Technik bereits
bekannte, herkömmliche berührungssensitive Anzeigeeinrichtung, jedoch
mit einer Bildschirmeinrichtung ohne Hintergrundbeleuchtung;
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3 in
schematischer Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen berührungssensitiven
Anzeigeeinrichtung; und
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4 in
schematischer Darstellung ein zweites Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen berührungssensitiven
Anzeigeeinrichtung.
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In 1 ist
eine aus dem Stand der Technik bekannte, herkömmliche berührungssensitive
Anzeigeeinrichtung 10 dargestellt, bei der zunächst
eine Bildschirmeinrichtung 11 vorgesehen ist. Hierbei kann
es sich beispielsweise um ein herkömmliches aktives Display
handeln, beispielsweise ein TFT-Display oder dergleichen. Der Bildschirmeinrichtung
ist eine Einrichtung 13 zur Erzeugung einer Hintergrundbeleuchtung
zugeordnet. In Blickrichtung 16 auf die Bildschirmeinrichtung 11,
das heißt auf deren Sichtseite 18, ist eine berührungssensitive
Einrichtung 12 angeordnet, beispielsweise eine berührungsempfindliche,
resistive oder kapazitive Schicht. Bei Berührung mit einem
Finger wird ein entsprechendes, dort vorgesehenes Berührungssensorelement ausgelöst,
so dass die Koordinate der Berührung ermittelt werden kann.
Die Steuerung der einzelnen Komponenten der Anzeigeeinrichtung 10 erfolgt über eine
Elektronikeinrichtung 14, die im dargestellten Beispiel
ebenfalls schichtförmig ausgebildet ist und als so genannte
Backplane-Elektronik ausgebildet ist.
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Ein
Problem bei derartigen bekannten Anzeigeeinrichtungen 10 ist,
dass eine vor der eigentlichen Bildschirmeinrichtung 11 (dem
eigentlichen Display) angebrachte berührungssensitive Einrichtung 12, beispielsweise
eine kapazitive oder resistive Berührungsschicht, einen
Teil der austretenden Lichtmenge absorbiert. Dies ist so lange problemlos,
solange die Bildschirmeinrichtung 11 über eine
ausreichend starke Hintergrundbeleuchtung 13 verfügt.
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Nun
sind in der Vergangenheit auch berührungssensitive Anzeigeeinrichtungen 10 bekannt
geworden, die selbst kein Licht emittieren und nicht durch eine
hinter der Bildschirmeinrichtung 11 liegende Hintergrundbeleuchtung 13 erhellt
werden. Eine derartige, aus dem Stand der Technik bekannte Lösung
ist in 2 dargestellt.
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In 2 ist
eine in Form einer Schicht aus elektronischem Papier ausgebildete
Bildschirmeinrichtung 11 dargestellt, die auf einem dünnen,
sehr biegsamen Substrat in Form einer reflektiven Schicht 15 aufgebracht
ist. Da derartige Bildschirmeinrichtungen 11, die selbst
kein Licht emittieren, nicht durch eine hinter der Bildschirmeinrichtung 11 liegende
Beleuchtung erhellt werden, würde eine in Blickrichtung 16 auf
der Sichtseite 18 der Bildschirmeinrichtung 11 angebrachte
berührungssensitive Einrichtung 12 die Kontrastvorteile
des elektronischen Papiers aufheben. Bei der in 2 dargestellten,
aus dem Stand der Technik bekannten Lösung ist deshalb
vorgesehen, dass die berührungssensitive Einrichtung 12 in Blickrichtung 16 auf
die Bildschirmeinrichtung 11 erst hinter deren Rückseite 19 vorgesehen
ist. Im dargestellten Beispiel ist die berührungssensitive
Einrichtung 12 sogar unterhalb der reflektiven Schicht 15 und
der schichtförmigen Elektronikeinrichtung 14 vorgesehen.
Indem die Berührungstechnologie 12 auf der Rückseite 19 statt
auf der Sichtseite 18 des lichtundurchlässigen
Displays 11 angebracht ist, kann der Nachteil der Lichtabsorption
umgangen werden. Die Steuerung der einzelnen Komponenten der Anzeigeeinrichtung 10 erfolgt
wiederum über eine Elektronikeinrichtung 14, die
im dargestellten Beispiel ebenfalls schichtförmig ausgebildet
ist und als so genannte Backplane-Elektronik ausgebildet ist.
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Der
Kern der Erfindung ergibt sich nunmehr aus der besonderen Ausgestaltung
der berührungssensitiven Einrichtung 12, wie dies
in den 3 und 4 dargestellt ist. Die vorliegende
Erfindung basiert auf einer berührungssensitiven Anzeigeeinrichtung 10 gemäß 2,
so dass im Hinblick auf deren grundsätzlichen Aufbau zunächst
auf die Ausführungen zu 2 verwiesen
wird. Allerdings weist die erfindungsgemäße berührungssensitive
Einrichtung wenigstens ein Sensorelement auf, welches in besonderer
Weise ausgestaltet ist.
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Der
Kern der erfindungsgemäßen Lösung besteht
in der Verwendung von einem oder mehreren Sensorelementen 17,
die die berührungssensitive Einrichtung 12 darstellen,
und die in den in den 3 und 4 dargestellten
Beispielen in Blickrichtung auf der Rückseite der Elektronikeinrichtung 14 angeordnet
sind. Bei den Sensorelementen 17 handelt es sich vorteilhaft
um Akustiksensoren und/oder um Bewegungssensoren, etwa in Form von
Vibrationssensoren. Die Sensorelemente 17 erkennen die
Berührung beziehungsweise den Tippvorgang des Fingers und
erlauben die Errechnung der dazugehörigen Koordinate auf
der Bildschirmeinrichtung 11.
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In 3 ist
dabei ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem die Sensorelemente 17 in
Form einer Matrix von Sensoren auf der Rückseite der Anzeigeeinrichtung 10 angeordnet
beziehungsweise ausgebildet sind. In einem solchen Fall kann beispielsweise
vorgesehen sein, dass die Sensorelemente 17 in Form von
Bewegungssensoren in Form von Vibrationssensoren, beispielsweise
auf Basis von piezoelektrischen Accelerometern, ausgebildet sind.
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In 4 sind
die Sensorelemente 17 am Rand der Rückseite der
Anzeigeeinrichtung 10 angeordnet beziehungsweise ausgebildet.
In einem solchen Fall können die Sensorelemente 17 beispielsweise
in Form von elektroakustischen Wandlern ausgebildet sein. Wird die
Bildschirmeinrichtung 11 auf ihrer Sichtseite mit dem Finger
berührt, so werden Schallwellen erzeugt, welche über
das Material der einzelnen Schichten der Anzeigeeinrichtung 10 bis zu
den elektroakustischen Wandlern 17 weitergeleitet werden.
Dort werden die Schallwellen in elektrische Signale umgewandelt. Über
geeignete Algorithmen kann anhand der unterschiedlichen Zeitpunkte, wann
eine Welle einen der elektroakustischen Wandler 17 erreicht,
errechnet werden, wo sich die Berührungsposition des Fingers
auf der Bildschirmeinrichtung 11 befindet. Dabei ist es
nicht erforderlich, die Laufzeit der einzelnen Wellen zu den verschiedenen Wandlern 17 zu
messen. Wenn die Wellen den ersten der elektroakustischen Wandler 17 erreicht
haben, ist es vielmehr ausreichend, relativ zu diesem Zeitpunkt
festzustellen, wann die Wellen die jeweils anderen Wandler 17 erreichen.
Anhand dieser unterschiedlichen Zeitpunkte lässt sich dann über
geeignete Auswertealgorithmen der Ausgangspunkt der Schallwellen,
der dem Berührungspunkt durch den Finger entspricht, errechnen.
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- 10
- Berührungssensitive
Anzeigeeinrichtung
- 11
- Bildschirmeinrichtung
- 12
- Berührungssensitive
Einrichtung
- 13
- Einrichtung
zur Erzeugung einer Hintergrundbeleuchtung
- 14
- Elektronikeinrichtung
- 15
- Reflektive
Schicht
- 16
- Blickrichtung
- 17
- Sensorelement
- 18
- Sichtseite
der Bildschirmeinrichtung
- 19
- Rückseite
der Bildschirmeinrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 2007/012899
A1 [0014, 0033]