ОСВЕТИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО НА ОСНОВЕ ОРГАНИЧЕСКИХ СВЕТОДИОДОВ СО ВСТРОЕННЫМ ДАТЧИКОМ ПРИБЛИЖЕНИЯ Российский патент 2014 года по МПК H03K17/955 G06F3/44 

Область техники

Настоящее изобретение относится к области устройств на основе органических светодиодов и датчиков касания для получения изображения в ближнем поле.

Предшествующий уровень техники

Датчики касания применяются в различных технических областях. Они предлагают возможность управления устройством путем просто касания предварительно определенной области поверхности, такой как рабочий экран. Для этого часто используют изменение «синфазной» емкости к земле. В отличие от этого получение изображения в ближнем поле реагирует на изменения локального поля, а не на «синфазную» емкость к земле. Таким образом, получение изображения в ближнем поле обеспечивает более надежный способ работы с датчиком касания по сравнению со стандартными датчиками касания, работающими по «синфазной» технологии. Дополнительно, получение изображения в ближнем поле позволяет детектировать не только приближение внешнего объекта, такого как палец, но также позиции объекта. Таким образом, например, получение изображения в ближнем поле также позволяет управлять системой с помощью датчика сенсорного экрана путем нажатия кончиком пальца на разные области экрана с соответствующими функциями. Соответствующие датчики касания широко известны в различных технических областях.

Из US 2003/0159910 A1 известно сочетание емкостного датчика касания и устройства на основе органических светодиодов. Основным назначением устройства, описанного в этом документе, является обеспечение встроенного подсвечиваемого устройства с датчиком касания. В этом устройстве на основе органических светодиодов, по меньшей мере, один электрод воспринимающего касания переключающего устройства соединен с, по меньшей мере, одним электродом светоизлучающего устройства.

Тем не менее известно, что устройства датчиков касания, которые управляются в соответствии с принципами, описанными выше, склонны к неисправности, особенно в жестких условиях окружающей среды. Это происходит в связи с тем фактом, что сигнал детектирования генерируется, когда было превышено предварительно заданное пороговое значение, например когда наведенный ток в емкостном датчике превышает пороговое значение. Тем не менее абсолютное значение может меняться в зависимости от температуры и/или от условий на поверхности устройства датчика. Таким образом, устройство датчика касания может быть недостаточно надежным.

Краткое изложение существа изобретения

Задачей настоящего изобретения является создание устройства освещения, которое обеспечивает надежную функцию получения изображения в ближнем поле.

Эта задача достигается с помощью устройства на основе органических светодиодов с катодом, анодом и активным блоком, в котором анод разделен на множество анодных сегментов, каждый из которых определяет сегмент ОСИД, и обеспечено устройство измерения емкости, которое выполнено для измерения множества емкостных коэффициентов между, по меньшей мере, двумя анодными сегментами и/или между, по меньшей мере, одним анодным сегментом и опорной точкой соответственно.

Соответственно, как и устройства на основе органических светодиодов известного уровня техники, устройство на основе органических светодиодов по настоящему изобретению содержит анод, катод и активный блок, содержащий, по меньшей мере, один активный слой между анодом и катодом. Тем не менее в соответствии с изобретением, по меньшей мере, анод разделен на множество анодных сегментов. Таким образом, главной особенностью изобретения является обеспечение устройства на основе органических светодиодов с, по меньшей мере, двумя ОСИД сегментами с различными анодными сегментами, что обеспечивает возможность измерения емкости между одним и/или другим из этих анодных сегментов и опорной точкой, такой как окружающее заземление, и/или между самими анодными сегментами соответственно.

Эта конструкция основана на том, что известно, что количество неисправностей емкостного датчика касания может быть уменьшено, когда детектирование не связано с абсолютным значением, которое, как описано выше, обычно неизвестно, но связано с изменением градиента детектируемого сигнала. Таким образом, изменения абсолютного значения, по сути, отбрасываются. В результате получается надежное, чувствительное к касанию освещаемое устройство.

В соответствии с изобретением измеряются, по меньшей мере, два емкостных коэффициента, например между различными анодными сегментами и/или между анодным сегментом и окружающим заземлением. Это измерение емкости может быть основано на различных способах; в частности, емкость может быть измерена напрямую или косвенно. Дополнительно, измерение может быть выполнено качественно или количественно. Более того, может быть достаточным детектирование возникающих изменений емкостных коэффициентов.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения блок измерения емкости выполнен для измерения изменения тока во множестве анодных сегментов соответственно. Это означает, что в соответствии с этим предпочтительным вариантом осуществления изобретения соответствующее изменение тока определяется в, по меньшей мере, двух различных анодных сегментах. Затем по изменениям тока могут быть оценены соответствующие значения емкости.

Сегменты ОСИД могут быть сконструированы различным образом. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения сегменты ОСИД содержат общий катод, при этом предусматривается параллельно соединенный драйвер для подачи на сегменты ОСИД предварительно заданного напряжения. В соответствии с альтернативным предпочтительным вариантом осуществления изобретения каждый из сегментов ОСИД содержит «собственный» сегментный катод, при этом предусматривается последовательном соединенный драйвер для подачи на сегменты ОСИД предварительно заданного напряжения. Таким образом, «изоляция» сегментов ОСИД друг от друга может быть достигнута различными способами. В зависимости от вопроса, предусмотрен ли общий катод для «изолированных» сегментов ОСИД, для обеспечения анодных сегментов предварительно заданным напряжением используются различные схемы управления.

В общем, сегменты ОСИД могут быть обеспечены различным предварительно заданным напряжением. Тем не менее в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения предварительно заданное напряжение одинаково для всех сегментов ОСИД. Таким образом, можно избежать влияния воздействия взаимной переходной емкости и внутренней емкости ОСИД, что делает устройство более надежным.

В качестве драйвера, в общем, могут быть использованы различные типы. Тем не менее в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения драйвером является высокочастотный генератор. Это означает, что, когда устройство на основе органических светодиодов используется в качестве датчика приближения, высокочастотный генератор соединен со всеми сегментами ОСИД относительно земли, управляя этими сегментами при предпочтительно одинаковом предварительно заданном напряжении. Ток, протекающий в каждом из сегментов, является мерой действующей емкости между каждым сегментом и землей.

Как уже было упомянуто выше, предпочтительно датчики тока используются для детектирования тока, протекающего в каждом отдельном сегменте ОСИД. Когда диэлектрический объект, такой как кончик пальца, приближается к сегментам ОСИД, в общем, имеет место значительное изменение емкости относительно земли. Это изменение емкости будет действовать во всех сегментах ОСИД, и, таким образом, ток в каждом сегменте изменится. В зависимости от положения диэлектрического объекта значение изменения емкости меняется для сегментов и зависит от относительного расположения диэлектрического объекта относительно матрицы сегментов.

В целом, вся площадь устройства на основе органических светодиодов может быть разделена на сегменты ОСИД. Тем не менее в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения только часть устройства на основе органических светодиодов разделена на ОСИД сегменты. Дополнительно, в общем, сегменты ОСИД могут иметь различную форму. Тем не менее в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения сегменты ОСИД имеют форму и расположение относительно друг друга, которые позволяют определять положение с помощью дополнительного пространственного измерения. Таким образом, коэффициенты взаимодействия становятся зависимыми от положения в зависимости от различной формы сегмента ОСИД, что позволяет определять положение объекта относительно соответствующего сегмента.

Дополнительно, в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения устройства на основе органических светодиодов, описанные выше, используются для регулирования яркости и/или управления цветом осветительного устройства.

Краткое описание чертежей

В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов воплощения со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых:

Фиг. 1 изображает схематично устройство на основе органических светодиодов в соответствии с первым предпочтительным вариантом осуществления изобретения;

Фиг. 2 изображает схему соединения устройства на основе органических светодиодов в соответствии с первым предпочтительным вариантом осуществления изобретения;

Фиг. 3a, b изображают распределение заряда для случая, когда диэлектрический объект приближается к устройству на основе органических светодиодов;

Фиг. 4 изображает устройство на основе органических светодиодов в соответствии со вторым предпочтительным вариантом осуществления изобретения;

Фиг. 5 изображает схему соединения устройства на основе органических светодиодов в соответствии со вторым предпочтительным вариантом осуществления изобретения;

Фиг. 6 схематически изображает устройство на основе органических светодиодов в соответствии с третьим предпочтительным вариантом осуществления изобретения;

Фиг. 7 изображает устройство на основе органических светодиодов в соответствии с четвертым предпочтительным вариантом осуществления изобретения.

Описание предпочтительных вариантов осуществления

На Фиг. 1 показано устройство на основе органических светодиодов в соответствии с первым предпочтительным вариантом осуществления изобретения. Это упрощенная схема изображает устройство на основе органических светодиодов с катодом 1, анодом 2 и активным блоком 3. Активный блок 3 содержит, по меньшей мере, один активный слой. Катод 1, анод 2 и активный блок 3 разделены на три сегмента 4 ОСИД, которые расположены на общей стеклянной подложке 5. Соответственно, каждый ОСИД сегмент содержит сегментный катод 6, сегмент 7 активного блока и анодный сегмент 8. Так как используются стеклянная подложка 5 и анод 2, выполненные из ОИО (оксида индия и олова), свет, генерируемый на, по меньшей мере, одном активном слое активного блока 3, может излучаться через анод 2 и стеклянную подложку 5.

В соответствии с первым предпочтительным вариантом осуществления изобретения в качестве датчика приближения используются множество сегментов 4 ОСИД. Для этого определяется действующее значение емкости для каждого сегмента относительно опорной точки (земли), и когда диэлектрический объект, такой как кончик пальца, приближается к устройству на основе органических светодиодов, детектируется его изменение. Далее описано, как работает устройство на основе органических светодиодов в соответствии с первым предпочтительным вариантом осуществления изобретения и как определяются изменения емкостных коэффициентов.

На Фиг. 2 показана схема соединения для функций питания и чувствительности к касанию устройства на основе органических светодиодов в соответствии с первым предпочтительным вариантом осуществления изобретения. Так как три ОСИД сегмента 4 не содержат общий катод, но каждый из них имеет сегментный катод 6, соответственно, сегменты 4 ОСИД соединены последовательно. В качестве драйвера 9 для сегментов 4 ОСИД используется высокочастотный генератор, который подает на три сегмента 4 ОСИД предварительно заданное напряжение, которое одинаково для всех сегментов 4 ОСИД.

В нормальном режиме работы, т.е. для осветительных целей, устройство на основе органических светодиодов в соответствии с первым предпочтительным вариантом осуществления изобретения соединено с источником 10 напряжения постоянного тока. Когда устройство используется в качестве датчика приближения, источник напряжения 10 постоянного тока отключается от устройства на основе органических светодиодов с помощью переключателей 11. Кроме того, высокочастотный генератор подключен ко всем сегментам 4 ОСИД. Обеспечивается блок измерения емкости 12, который содержит датчики 13 тока для детектирования тока, протекающего в каждом отдельном сегменте 4 ОСИД.

Когда диэлектрический объект приближается к сегментам 4 ОСИД, имеет место значительное изменение емкости относительно земли. В общем, это произойдет во всех сегментах 4 ОСИД, и, таким образом, каждый ток в сегментах 4 ОСИД изменится. В зависимости от положения диэлектрического объекта изменение емкости меняется для сегментов и зависит от относительного положения диэлектрического объекта относительно матрицы сегментов.

Пример показан на Фиг. 3a и 3b, которые изображают распределение изменения как измеряемой величины для действующей емкости для случая, когда диэлектрический объект 14 приблизился к сегменту 4 ОСИД по левой стороне. Таким образом, получается надежный датчик приближения, встроенный в устройство на основе органических светодиодов.

Как показано на Фиг. 4 и 5, которые изображают второй предпочтительный вариант осуществления изобретения, схожая схемная компоновка может быть реализована для сегментов 4 ОСИД, которые содержат общий катод 15 и которые, таким образом, соединены параллельно.

Дополнительно, на Фиг. 6 показано устройство на основе органических светодиодов в соответствии с третьим предпочтительным вариантом осуществления изобретения. В соответствии с третьим предпочтительным вариантом осуществления изобретения сегменты 4 ОСИД также имеют общий катод 1. Тем не менее сегменты 4 ОСИД, которые «изолированы» друг от друга, не полностью заполняют всю площадь органических светодиодов. Напротив, устройство на основе органических светодиодов в соответствии с третьим предпочтительным вариантом осуществления изобретения имеет только частичную сегментацию. Таким образом, функция емкостного датчика приближения, как описано выше, реализуется только на предварительно определенной площади устройства на основе органических светодиодов.

На Фиг. 7 показано другое устройство на основе органических светодиодов с частичной сегментацией. Это устройство на основе органических светодиодов в соответствии с четвертым предпочтительным вариантом осуществления изобретения содержит неодинаковые сегменты 4 ОСИД. Это позволяет определять положение с помощью дополнительного пространственного измерения, так как коэффициенты взаимодействия становятся частично зависимыми от изменения поперечного сечения каждого сегмента 4 ОСИД.

Как показано на чертежах и подробно описано в описании, такое изображение и описание следует считать иллюстрирующим и примерным, а не ограничивающим изобретение раскрытыми вариантами его осуществления.

Другие вариации раскрытых вариантов осуществления могут быть поняты и осуществлены специалистами в данной области техники при использовании изобретения в соответствии с формулой изобретения исходя из изучения чертежей, раскрытия и приложенной формулы изобретения. В формуле изобретения слово «содержит» не исключает других элементов или этапов, единственное число не исключает множественного числа. Простой факт, что определенные измерения перечислены в различных в целом зависимых пунктах формулы изобретения, не указывает на то, что комбинация этих измерений не может быть использована в качестве преимущества. Любые ссылочные обозначения в формуле изобретения не следует интерпретировать как ограничивающие объем.

Изобретение относится к устройствам на основе органических светодиодов и датчиков касания для получения изображения в ближнем поле. Технический результат заключается в повышении надежности получения изображения в ближнем поле. Устройство содержит катод, анод и активный блок, в котором анод разделен на множество анодных сегментов, каждый из которых определяет сегмент ОСИД (органических светодиодов), блок измерения емкости, выполненный с возможностью определения действующего значения емкости для каждого анодного сегмента относительно опорной точки и детектирования изменения в действующих значениях емкости для множества анодных сегментов в зависимости от относительного положения диэлектрического объекта, который приближается к устройству на основе органических светодиодов. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Устройство на основе органических светодиодов, содержащее катод (1), анод (2) и активный блок (3), в котором анод (2) разделен на множество анодных сегментов (8), каждый из которых определяет сегмент (4) ОСИД (органических светодиодов), причем устройство на основе органических светодиодов, дополнительно содержащее блок (12) измерения емкости, который выполнен с возможностью определения действующего значения емкости для каждого анодного сегмента (8) относительно опорной точки, отличающееся тем, что блок (12) измерения емкости дополнительно выполнен с возможностью детектирования изменения в действующих значениях емкости для множества анодных сегментов (8) в зависимости от относительного положения диэлектрического объекта, который приближается к устройству на основе органических светодиодов.

2. Устройство на основе органических светодиодов по п.1, в котором блок (12) измерения емкости выполнен для измерения изменения тока в множестве анодных сегментов (8) соответственно.

3. Устройство на основе органических светодиодов по п.1 или 2, в котором сегменты (4) ОСИД содержат общий катод (15) и предусмотрен параллельно соединенный драйвер (9) для подачи на сегменты (4) ОСИД предварительно заданного напряжения.

4. Устройство на основе органических светодиодов по п.1 или 2, в котором каждый из сегментов (4) ОСИД содержит катод (6) сегмента и предусмотрен последовательно соединенный драйвер (9) для подачи на сегменты (4) предварительно заданного напряжения.

5. Устройство на основе органических светодиодов по п.3, в котором предварительно заданное напряжение одинаково для всех сегментов (4) ОСИД.

6. Устройство на основе органических светодиодов по п.4, в котором предварительно заданное напряжение одинаково для всех сегментов (4) ОСИД.

7. Устройство на основе органических светодиодов по п.5, в котором драйвер (9) является высокочастотным генератором.

8. Устройство на основе органических светодиодов по п.1 или 2, в котором только часть площади ОСИД разделена на сегменты (4) ОСИД.

9. Устройство на основе органических светодиодов по п.1 или 2, в котором сегменты (4) ОСИД имеют форму и/или относительную ориентацию относительно друг друга, которая позволяет определять положение с помощью дополнительного пространственного измерения.

10. Использование устройства на основе органических светодиодов по любому из пп.1-9 для регулирования яркости и/или управления цветом осветительного устройства.