УПРАВЛЯЮЩИЙ ИНТЕРФЕЙС ДЛЯ ЭЛЕКТРОННОГО УСТРОЙСТВА
CONTROL INTERFACE FOR ELECTRONIC DEVICE

Область техники
Настоящее изобретение относится к человеко-машинным интерфейсам для электронных устройств, а конкретнее к интерфейсам ввода данных, например, для передачи данных или устройств обработки, таких как мобильные телефоны и компьютеры, либо устройств воспроизведения или записи на электронных носителях. В частности, изобретение относится к сенсорным устройствам ввода.
Уровень техники
В последние десятилетия в мире огромное развитие получили электронные устройства с возможностями управляемого ввода, такие как компьютеры, мобильные телефоны и аудио-видео оборудование. Традиционно для ввода данных и управляющих команд в такое электронное оборудование используются клавиатуры и клавишные панели. Вспомогательные средства ввода включают в себя джойстики или шаровые манипуляторы и управляемые голосом системы. Вывод данных из электронных устройств в основном обеспечивается дисплеями, на которых визуализируются изображения, текст и числа.
Много усилий затрачено на изготовление более малых электронных устройств, в частности, для портативного использования, таких как мобильные телефоны, компактные компьютеры, персональные цифровые ассистенты (ПЦА) (PDA), МР3 плееры и т.д. Большая польза получена от миниатюризации электронных компонентов и развития более эффективных аккумуляторов. В мобильной связи системы связи перешли от аналоговых к цифровым, и в это же время всего за пару десятилетий размеры терминалов связи прошли от размера портфеля до телефонов карманного размера. Многочисленные производители предлагают сейчас терминалы карманного размера с широким разнообразием возможностей и услуг, таких как пакетно-ориентированная передача и многодиапазонное радио покрытие. И сегодня мобильные телефоны становятся все меньше и меньше, и размер в целом рассматривается как важный фактор для конечного пользователя. Встроенные антенны различных типов исключили необходимость в выступающих антенных элементах. В то же время терминалы все в большей степени способны выполнять более продвинутые функции и услуги вследствие развития как терминалов, так и сетевых систем. Разработка новых схем передачи, так называемых мобильных систем третьего поколения, уже воплощаемых, и четвертого поколения, ожидаемых в пределах десяти лет, также обеспечивает возможность пересылать более продвинутые данные к терминалам беспроводной связи, таким как видео в реальном времени.
Что касается мобильных телефонов, а также портативных компьютеров и медиаплееров, то конечные пользователи имеют несколько конфликтующих требований. В основном устройство должно быть как можно малым и легким по весу. Далее оно должно предоставлять все более и более развитые функции, иметь достаточно большой срок службы аккумуляторов и иметь дружественный к пользователю интерфейс. Но в электронном устройстве имеется лишь ограниченное пространство, и для того чтобы быть конкурентоспособным, элементы задуманного должны тщательно уплотняться.
В последние годы быстро растет использование сенсорных устройств в качестве интерфейсов ввода. Тенденция в области электронного оборудования состоит в том, чтобы реализовывать более крупные дисплеи, служащие в качестве интерфейсов вывода данных, которые особенно интересны со схемами радиопередачи, которые дают возможность передавать и представлять видео. Такие дисплеи являются также зачастую сенсорными и служат в качестве интерфейсов ввода данных, предпочтительно работающих от пишущего элемента наподобие ручки. Сенсорные средства ввода используются также без объединения со средствами вывода, как в плеере МР3 iPOD от фирмы Apple. Эта частная структура устройства задумана с кольцеобразной зоной ввода, что можно использовать для прокрутки меню движением пальца в контакте с поверхностью. При разделении кольцеобразной поверхности на секторы каждый сектор может представлять один шаг функции прокрутки.
Сенсорные устройства ввода могут, к примеру, работать с емкостной технологией, где определенная часть поверхности ввода содержит электрод из проводящего материала. Когда палец пользователя касается или приближается в достаточной степени к этому электроду, емкость электрода изменяется и это изменение улавливается чувствительной к емкости цепью.
Человеко-машинный интерфейс, который включает в себя комбинацию устройства ввода с устройством вывода в сенсорном дисплее, в общем, проявляет себя как очень дружественное к пользователю устройство, в частности, из-за интуитивной корреляции между вводом данных и выводом данных. Однако такой сенсорный дисплей обычно содержит относительно большой дисплей по сравнению с дисплеем только для вывода данных. Дисплеи также являются относительно дорогими компонентами по сравнению с клавишными панелями, а с увеличением размеров дисплея становится выше и стоимость изготовления.
Сущность изобретения
Технической задачей настоящего изобретения является создание средства ввода данных для электронных устройств, таких как мобильные телефоны, ПЦА, переносные компьютеры и медиаплееры, которое имеет интуитивную и дружественную к пользователю конструкцию. Кроме того, задачей изобретения является создание конструкции средства ввода данных, которая пригодна для воплощения в компактных портативных электронных устройствах в предположении, что преимущественными аспектами являются малый размер и низкий вес.
Поставленная задача решена посредством создания интерфейса ввода для электронного устройства, содержащего сенсорный слой обнаружения ввода и датчик ввода, соединенный с упомянутым слоем, для обнаружения генерируемых касанием изменений емкости в упомянутом слое обнаружения. Согласно изобретению упомянутый слой обнаружения является прозрачным, при этом полимерный слой полимерного светодиода расположен под упомянутым слоем обнаружения и предназначен для испускания света через слой обнаружения.
Предпочтительно полимерный слой размещен между парой проводящих электродных слоев полимерного светодиода, при этом слой обнаружения образует один из упомянутой пары электродных слоев.
В одном варианте осуществления слой обнаружения является анодом для светодиода.
В предпочтительном варианте осуществления слой обнаружения содержит подложку из оксида индия и олова.
В варианте осуществления полимерный слой содержит нелегированный сопряженный полимер. Предпочтительно датчик связан со слоем обнаружения через блокирующий по постоянному току конденсатор.
В варианте осуществления слой обнаружения связан с переключателем, который связан с датчиком ввода и с блоком возбуждения для полимерного светодиода и который предназначен для переключения между соединением слоя обнаружения либо с датчиком ввода, либо с блоком возбуждения.
Предпочтительно поверх слоя обнаружения расположен прозрачный защитный слой.
В варианте осуществления к датчику ввода и к блоку возбуждения для полимерного светодиода подключен блок управления, который предназначен для управления блоком возбуждения, чтобы активировать испускание света из полимерного светодиода в зависимости от сигнала ввода, воспринятого датчиком ввода.
Предпочтительно слой обнаружения содержит множество отдельных сегментов, представляющих отдельные зоны ввода.
В одном варианте осуществления под множеством отдельных сегментов слоя обнаружения расположен непрерывный полимерный слой полимерного светодиода.
В альтернативном варианте осуществления под множеством отдельных сегментов слоя обнаружения расположены отдельные части полимерного слоя.
Поставленная задача согласно настоящему изобретению решена путем создания электронного устройства, содержащего интерфейс ввода, имеющий сенсорный слой обнаружения ввода и датчик ввода, соединенный с упомянутым слоем, для обнаружения генерируемых касанием изменений емкости в слое обнаружения. Согласно изобретению слой обнаружения является прозрачным, и при этом полимерный слой полимерного светодиода расположен под слоем обнаружения и предназначен для испускания света через упомянутый слой обнаружения.
Предпочтительно полимерный слой размещен между парой проводящих электродных слоев полимерного светодиода, а слой обнаружения образует один из упомянутой пары электродных слоев.
Электронное устройство предпочтительно работает с любым из вышеупомянутых признаков. В одном из вариантов осуществления устройство содержит терминал радиосвязи.
В другом варианте осуществления электронное устройство содержит медиаплеер.
Краткое описание чертежей
Настоящее изобретение будет теперь описано более подробно со ссылкой на предпочтительные варианты осуществления, данные только посредством примера и проиллюстрированные на сопровождающих чертежах, на которых:
Фиг.1 иллюстрирует основную структуру типа полимерного светодиода, на которой основан вариант осуществления изобретения;
Фиг.2 - вариант осуществления интерфейса ввода согласно изобретению;
Фиг.3 - другой вариант осуществления интерфейса ввода согласно изобретению;
Фиг.4 - часть одного варианта осуществления интерфейса ввода, содержащего множество зон ввода, согласно изобретению;
Фиг.5 - часть другого варианта осуществления интерфейса ввода, содержащего множество зон ввода, согласно изобретению;
Фиг.6 - часть другого варианта осуществления интерфейса ввода, содержащего множество зон ввода, согласно изобретению;
Фиг.7 - электронное устройство, содержащее интерфейс ввода, согласно изобретению.
Подробное описание предпочтительных вариантов
осуществления изобретения
Настоящее описание относится к области интерфейсов ввода для электронных устройств, таких как устройства передачи и обработки данных, терминалы радиосвязи и медиаплееры. Упоминаемые в этом описании электронные устройства включают в себя все мобильное оборудование, предназначенное для радиосвязи с радиостанцией, которая также может быть мобильным терминалом или, к примеру, стационарной базовой станцией. Следовательно, выражение «терминал» включает в себя устройства передачи данных, такие как мобильные телефоны, пейджеры, приемопередатчики, электронные органайзеры, интеллектуальные телефоны, ПЦА (персональные цифровые ассистенты, PDA) и терминалы модифицированной цифровой беспроводной телефонии (МЦБТ) (DECT). Изобретение применимо также к компьютерам, например переносным компьютерам, которые включены в используемое здесь понятие «электронное устройство». Хотя изобретение особенно пригодно для портативных устройств, где низкий вес и малые размеры являются значимыми параметрами, изобретение может в равной мере быть включено и в стационарные устройства, такие как настольные компьютеры, проводные телефоны, оборудование высококачественного воспроизведения звука и т.д. Далее следует подчеркнуть, что выражение «содержащий» или «содержит», когда оно используется в данном описании и приложенной формуле изобретения, чтобы указать на включенные признаки, элементы или шаги, не должно никоим образом интерпретироваться как исключающее наличие признаков, элементов или шагов, иных, нежели прямо изложенные.
-
+
На Фиг.1 представлен полимерный пленочный светодиод 100, технология которого используется в настоящем изобретении. Такой тип устройств именуется, в общем, как полимерный светодиод (ПСД) (PLED) или органический светодиод (ОСД) (OLED). ПСД представляет собой технологию задней подсветки, освещения и отображения, которая получила гигантское развитие в последние годы. ПСД содержит тонкий слой 103 полимера, предпочтительно нелегированного сопряженного полимера, который размещен между анодом 102 и катодом 104. Примеры полимеров, которые использованы в различных приложениях, включают в себя поли-р-фенилен винилен (PPV), поли-р-фениленбензобистиазол (РВТ) и поли-р-фениленбензобис-оксазол (РВО). Полимер слоя 103 испускает свет, когда на него воздействует электричество. Когда электроны е и дырки h инжектируются соответственно из катода 104 и анода 102 в молекулярный полимерный слой или слои 103 посредством смещающего напряжения, подаваемого блоком 105 возбуждения постоянного тока, эти два типа носителей мигрируют друг к другу и часть из них рекомбинирует с испусканием света.
2
3
По меньшей мере один из электродов 102, 104, обычно анод 102, является прозрачным для испускаемого света. В одном типичном варианте осуществления анод 102 является подложкой из прозрачного оксида индия и олова (ITO), тогда как катод 104 может быть слоем алюминия. В различных типах ПСД, известных из уровня техники, между электродами 102, 104 могут быть включены дополнительные слои материала, например, для усиления эффективности инжекции электронов или дырок. Было, к примеру, предложено вводить тонкий слой LiF, AlO или Ca между полимерным слоем 103 и катодом 104 для повышения эффективности инжекции электронов. Поверх анода 102 предпочтительно нанесен прозрачный защитный слой 101. В действительности защитный слой 101 часто представляет собой стеклянную подложку, тогда как подложка ITO используется в качестве основы, на которую накладываются другие слои формованием и осаждением из паровой фазы, известным для специалистов образом.
На Фиг.2 показан вариант осуществления интерфейса ввода согласно изобретению. Интерфейс ввода включает в себя сенсорный слой 102 обнаружения ввода, который соединен с датчиком 210 ввода. В предпочтительном варианте осуществления слой 102 обнаружения является проводящим электродом, а датчик 201 ввода предназначен для приложения переменного тока АС к слою 102 обнаружения, который составляет часть настроенного контура с определенной резонансной частотой. Когда пользователь касается или помещает, например, палец около наружной поверхности интерфейса ввода, причем эта наружная поверхность образуется слоем 102 обнаружения или в предпочтительном варианте осуществления защитным слоем 101, на емкость слоя 102 обнаружения оказывается воздействие. Изменение этой емкости будет в свою очередь воздействовать на настроенный контур, и за счет слежения за частотой или сдвигом частоты переменного тока датчик 201 ввода может обнаружить ввод при касании пальцем.
Согласно изобретению интерфейс ввода включает в себя далее ПСД или ОСД, предназначенный для обеспечения задней подсветки из-за слоя обнаружения. ПСД включает в себя полимерный слой 103, верхний электрод 102, который является прозрачным, и нижний электрод 104. Предпочтительно верхний электрод 102 является анодом, а нижний электрод 104 является катодом, но возможно также и обратное. Электроды 102 и 104 подключены к блоку 105 возбуждения, предназначенному для приложения постоянного напряжения к полимерному слою 103, чтобы свет испускался через прозрачный верхний электрод 102 и защитный слой, как указано стрелками на чертеже. Защитный слой 101 может быть, как упомянуто выше, выполнен из стекла, но в предпочтительном варианте осуществления используется слой прозрачного пластика. С помощью технологии ПСД для задней подсветки и зависящего от емкости восприятия касания ввода получается интерфейс ввода, который компактен, с низким профилем и низким весом. Сенсорный слой 102 обнаружения ввода и ПСД являются тонкими и гибкими, поэтому объединение этих элементов можно использовать для создания искривленных интерфейсов со встроенной задней подсветкой. ПСД предпочтительно наложен на опорную подложку 204. Для варианта осуществления, где электронный блок включает в себя традиционную клавишную панель, опорная подложка 204 может быть платой клавишной панели, на которой закреплены клавиши клавишной панели согласно уровню техники.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения верхний электрод 102 ПСД используется в качестве слоя обнаружения для обнаружения ввода. При этом нужно меньше компонентов или слоев, что экономит пространство, а также - потенциально - стоимость производства и время изготовления. Предпочтительно слой 102 обнаружения соединяется с датчиком 201 ввода через блокирующий по постоянному току конденсатор 203, так что соединение по постоянному току блока 105 возбуждения не подключается к датчику 201 ввода.
В более усовершенствованной версии этого варианта осуществления блок 202 управления присоединен для установления соотношения воспринятого ввода с испусканием света. Блок 202 управления может быть, к примеру, частью микропроцессорной системы со связанными операционной системой и прикладным программным обеспечением. Предпочтительно блок управления соединяется как с датчиком 201 ввода, так и с блоком 105 возбуждения ПСД. В одном варианте осуществления блок 202 управления предназначен для:
- обнаружения, воспринят ли сигнал ввода датчиком 201 ввода, т.е. прикоснулся ли или почти прикоснулся пользователь к поверхности ввода, определенной покрытием слоя 102 обнаружения;
- запуска блока 105 возбуждения на подачу напряжения постоянного тока на электроды 102 и 104 при таком обнаружении;
- причем генерируемый касанием ввод вызывает свечение поверхности ввода.
В разновидности этого варианта осуществления воспринятый ввод может использоваться для изменения цвета испускаемого света, т.е. длины волны. Еще одна опция для блока 202 управления состоит в выключении ПСД при обнаружении ввода или во включении мигающего света.
В любом случае эти варианты осуществления настоящего изобретения осуществляют самую непосредственную обратную связь.
На Фиг.3 представлен вариант осуществления интерфейса ввода. Емкостная связь 203 опущена, но может быть включена по требованию. В данном варианте осуществления датчик 201 ввода и блок 105 возбуждения для ПСД соединены иным образом. Конкретнее, используется общее соединение со слоем обнаружения / электродом 102, которое экономит провод. Быстрый мультиплексирующий переключатель 301 соединяется с общим слоем 102 обнаружения, и этот переключатель в свою очередь соединяется в блоком 105 возбуждения и с датчиком 201 ввода. Согласно данному варианту осуществления переключатель 301 предназначен для переключения между возбуждением ПСД и приложением переменного тока для обнаружения сигналов ввода. Что касается варианта осуществления на Фиг.2, блок 202 управления может использоваться для обеспечения связи сигналов ввода с испусканием света посредством ПСД.
На Фиг.4 показан ПСД с верхним электродом 102, используемым также для обнаружения сигналов ввода, для простоты без связанных с ним цепей на Фиг.1-3. Показано, как один полимерный слой 103 используется с одним катодом 104 и двумя разными анодами 401 и 402. Общий защитный слой 101 накладывается поверх обоих анодов 401 и 402. В качестве опционального признака на Фиг.4 показано далее приподнятое ребро 403 в верхнем защитном слое 101, указывающее границу между электродами 401 и 402. Этот признак может быть включен для различения раздельных зон ввода. Альтернативой ребру может быть канавка.
На Фиг.5 показан вариант осуществления, подобный Фиг.4, но в нем раздельные полимерные слои 501 и 502 соответственно используются под раздельными электродами 401 и 402 соответственно. В варианте осуществления на Фиг.5 используется также и общий катод 104.
На Фиг.6 показан еще один вариант осуществления, подобный показанному на Фиг.5, с раздельными полимерными слоями 501 и 502, используемыми под раздельными электродами 401 и 402. В этом варианте осуществления  используются также раздельные катоды 601 и 602 соответственно.
Аноды 401 и 402 в указанных вариантах осуществления (Фиг.4-6) соединены с раздельными датчиками ввода, опционально с разными портами общего датчика ввода. Аналогично аноды 401 и 402 соединены с разными возбудителями постоянного тока или разными портами общего возбудителя постоянного тока. Далее можно использовать раздельные соединения согласно варианту осуществления (Фиг.2) либо можно использовать соединения через переключатели согласно варианту осуществления на Фиг.3. Ребро 403 на Фиг.4 может также использоваться в вариантах осуществления на Фиг.5 и 6. Указанные варианты осуществления  иллюстрируют простые пути включения двух или более зон ввода, определенных зоной охвата соответствующих анодов 401 и 402, и эти разные зоны могут функционировать как разные клавиши.
Соединение с электродом может достигаться посредством приваренных проводов или гибких кабелей.
На Фиг.7 показано электронное устройство 701 в виде терминала радиосвязи, такое как мобильный телефон, в который включен интерфейс ввода согласно варианту осуществления изобретения. Терминал 701 содержит шасси или корпус 705, несущее пользовательский аудиоввод в виде микрофона и пользовательский аудио вывод в виде громкоговорителя (не показан). Далее включается интерфейс ввода данных, содержащий дисплей 702, предназначенный для отображения информации связи, списка адресов и т.п. известным специалисту образом. Терминал 701 включает в себя электронику радиопередачи и приема (не показана) и снабжен встроенной антенной внутри корпуса 705. Набор клавиш 703 может быть включен в качестве интерфейса ввода данных, пригодного, например, для набора номера, согласно установленной технике. Однако для ввода данных и командных сигналов содержится также и интерфейс ввода согласно настоящему изобретению. В данном варианте осуществления интерфейс ввода, который объединяет сенсорную зону с ПСД для задней подсветки в соответствии с изобретением, задуман как круглая поверхность 704. Пунктирные линии указывают разграничения между раздельными частями поверхности ввода, которые соответствуют разным электродам 401 и 402, как иллюстрируется на любой из Фиг.4-6. Эти разграничения могут быть невидимыми для пользователя за счет включения плоского защитного слоя 101. Альтернативно ребра или канавки могут применяться для обеспечения обнаруживаемого различия между зонами ввода. В иллюстрируемом варианте осуществления, который следует рассматривать просто как пример, интерфейс 704 ввода содержит сегменты кольцеобразной части и центральную часть. Такой интерфейс ввода может использоваться для прокрутки меню передвижением пальца в одном или другом направлении вокруг кольцеобразной части, тогда как центральная часть может использоваться для инициирования вызова или в качестве функции поднятия телефонной трубки при ответе на вызов. Такой интерфейс ранее воплощен, например, в портативных телефонах серии Beocom 6000 от компании Bang&Olufsen, и аналогичный подход использован в ранее упомянутом iPOD. Однако интерфейс ввода согласно настоящему изобретению вносит дальнейший технический результат в эти известные решения с задней подсветкой и предпочтительно с объединенным использованием самых верхних электродов для восприятия касания и для возбуждения ПСД.
Использование ПСД согласно настоящему изобретению обеспечивает несколько преимуществ. ПСД делается из фольги и дает зону света, сравнимую с традиционными СД, дающими пятно света. Возможны все цвета, в том числе белый и RGB. Возможно также сконструировать неплоский интерфейс ввода с конструкцией согласно настоящему изобретению. Зависимость угла обзора великолепная, в принципе может не обнаруживаться никакой зависимости угла. Предложенный образец является также простым по своей конструкции и требует менее дорогостоящей производственной технологии, чем использование традиционных СД. Наконец, вес механической конструкции низок, в особенности в преимущественном варианте осуществления с объединенным электродом для ПСД и датчика касания.
Выше описаны принципы, предпочтительные варианты осуществления и режимы работы настоящего изобретения. Однако изобретение не следует толковать как ограниченное обсужденными выше частными вариантами осуществления, которые следует рассматривать как иллюстративные, а не ограничительные, как определено следующей формулой изобретения.