专利名称：液晶显示器的温度传感的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于测量液晶显示器(LCD)的液晶周围的温度的装置，更具体地涉及用于测量覆盖有触摸屏的液晶显示器的液晶周围的温度的装置。
具有用于显示视频信息的LCD显示器和覆盖LCD的触摸屏的这种电子装置的市场不断增长，用户可以通过触摸屏与装置交流。
液晶的特征是它能响应施加的电场而改变其光学特性。这使其适用于显示变化的信息，例如液晶显示器(LCD)。这种能力会被液晶的温度影响，液晶的温度依赖于多种因素，例如空气温度、日光的照射、显示器周围电子设备的发热等。改变LCD温度的影响在液晶的光学状态由低电压复用技术决定时尤其显著，因为这时对液晶的适应性有很高的要求。
因此希望尽可能接近地确定液晶的实际温度。为获得对液晶温度的尽可能接近的估计，应尽可能接近地在液晶周围放置一个传感器。有许多专利涉及这一目的。
例如，日本专利JP-A-9-160001的摘要描述了一种LCD控制系统，其中LCD的对比度通过测量环境温度并在比较测量的温度与存储的温度和与存储的温度相关的对比度设定之后调节对比度。类似的系统描述在日本专利JP-A-8-114785的摘要中。这种控制系统的缺点是对比度的调节是基于环境温度的，环境温度可能与液晶温度相差很多。不管该温度是在安装了LCD的装置外面测量的，还是装置的壳体之内测量的，都是这样。
从JP-A-9-258161的例子已知，在LCD上安装小的热偶传感器以测量其温度。然而，其缺点是只获得LCD温度的一个点的测量。因此有相当大的误差，例如在日光只照在装置的一部分上时。
此外，通过日本专利No.54-064998，已知在LCD显示器上覆盖一层氧化锡膜，然后测量氧化锡膜的电阻以确定LCD的温度。氧化锡膜还用作加热装置，以对液晶提供合适的工作温度。如果在实用中与触摸屏结合，该发明的缺点是即使是使用高透明度的额外的温度传感层将会不希望地降低LCD的视觉对比度。因为覆盖LCD的触摸屏本身会损失某些对比度和亮度，所以不希望在LCD上覆盖其它的透明层。
本发明的总的目的是提供一种测量配备有触摸屏的LCD的温度的装置，其中在离液晶非常近的触摸屏中进行测量，并给出基本全部LCD区域的总体温度测量。
本发明的这一目的和其它目的通过权利要求中限定的发明达到。
因此，在本发明第一方面，提供了一种测量带有触摸屏的LCD的温度的装置。
根据本发明的这一方面，在构成触摸屏的一层板即邻近LCD表面放置的底板上形成一透明导电层，其温度和电阻之间的关系是已知的。在选定的间隔测量该透明层的电阻，作为触摸屏底板的电阻。
因为触摸屏底板与LCD表面热接触，而且隔开液晶和触摸屏底板的LCD玻璃板基于优异的导热性，所以触摸屏底板的温度代表对LCD液晶温度的良好估计。
进一步地，因为触摸屏底板基本覆盖全部LCD区域，触摸屏底板的测量电阻代表总体估测，这在不均匀温度分布的情况下是对LCD上热区和冷区的总体测量。
总地来说，实施本发明所需的元件已存在于LCD/触摸屏组件中。任何额外的元件是低成本的且易于组装，因此提供了成本有效的产品。
除了成本有效以外，本发明不需要提供触摸屏之外的额外的温度传感透明板，由此避免了不希望的对LCD视觉对比度的降低。
因此，本发明具有很多优点，例如-由于温度测量离液晶很近，对液晶温度的估计很精确，-因为温度测量在整个LCD表面进行，能进行对LCD显示器上的温度梯度敏感的温度测量，-由于新元件很少，所述元件便宜且易于安装，所以成本节约，和-将温度传感器和已有的触摸屏合并，避免了对比度进一步降低。
在本发明的第二方面，提供了一种制造根据本发明的装置的方法。
现在参照附图通过实施例描述本发明。
图1是用于本发明的LCD和触摸屏组件的概略侧视图。
图2是聚乙烯对酞酸盐膜的电阻(R)和温度(T)之间的关系图。
图3是与触摸屏一起使用的典型常规电路的电路图。
图4是根据本发明与触摸屏合并的LCD温度测量装置的电路图。
图5表示根据本发明的温度测量装置的电阻和电压的简化电路图。
图6是用于调节LCD显示器的电路的简化方框图。
图7是包括根据本发明的装置的移动电话的部分透视的示意图。
图8是说明制造根据本发明的LCD温度测量装置的方法的流程图。
应注意的是在不同的图中，相同的标号代表相同的元件。
现在描述本发明的实施例。
图1是适用于本发明的典型常规LCD/触摸屏组件的概略侧视图。该组件包括覆盖液晶显示器(LCD)2的触摸屏20。LCD2包括玻璃顶板3、玻璃底板4和间隔元件5以及放在玻璃顶板和玻璃底板之间的液晶6。LCD通常安装在PC板(未示出)上。触摸屏20包括顶板21、底板22和间隔层23。如图所示，触摸屏20可以通过粘结层9固定到LCD的玻璃顶板3上，如果该粘结层具有好的热导率。然而，为了确保玻璃顶板和触摸屏底板之间最佳可能的热传导，优选将触摸屏直接放在LCD上。
触摸屏20的顶板21通常由塑料材料制造，例如聚酯。底板22通常由例如聚酯塑料材料或玻璃板制造。在内表面，即，相互面对的表面，板21、22分别覆盖有通常是氧化铟锡的导电层24、25。因此，在用户按压触摸屏由此接触顶板和底板即板的导电层24、25时，电压信号可以通过导电层24、25传送。
通常，如图3的电路图所示，典型的触摸屏20连接到手中的设备上。控制单元(未示出，但用控制线CTRL表示)打开和闭合开关31、32、33、34、35。模数转换器(A/D)36将测量的电压值从模拟形式转换为数字形式。
因为触摸屏本身的功能不是本发明的主题，只通过例子简要介绍它作为理解本发明的背景。
当用户在某一点按压触摸屏时，顶板和底板导电层24、25在该点短路，如上所述。为确定该点的位置，控制单元首先闭合开关31、32以提供触摸屏顶板21的导电层24上的电压Vcc，打开开关33和34并将开关35放在经由连接点38连接A/D转换器36和触摸屏底板22的导电层25的状态。第一电压，其幅值依赖于用户使触摸屏短路的位置，被A/D转换器输出到任一合适的寄存装置。该第一电压给出了用户按压区域的纵向位置的表示。在随后的步骤中，控制单元打开开关31、32，闭合开关33、34和将开关35放在连接A/D转换器36和触摸屏顶板21的状态。然后以模拟方式确定用户按压区域的对应的横向位置。
根据本发明，液晶的温度能通过确定触摸屏底板的温度来获得。根据本发明，这是通过引入与触摸屏底板22的导电层25串联的温度稳定的电阻Rs达到的，由此导电层具有温度依赖的电阻Rts。在选定的间隔在电阻Rs和触摸屏底板(Rts)的串联结构上施加电压Vcc，测量电阻Rs和触摸屏底板Rts之间的电压Vts。
这由图4的简化电路说明，它对应于图3的常规电路，表示根据本发明的电路，其中阻值Rs的温度稳定电阻37被放在开关34和连接点38之间。触摸屏底板22的导电层25具有温度敏感电阻Rts。在连接点38测量电阻37和触摸屏底板22之间的电压。这由图5的示意图表示。
现在，控制单元(未示出)被编程在如上所述的正常操作之间的选定的间隔处，打开开关31和32，闭合开关33和34以提供电阻37和底板导电层25之间的电压Vcc，和将开关35放在连接A/D转换器36到电阻37和底板导电层25之间的连接点38的状态。
已知施加的电压Vcc、测量的电压Vts和温度稳定电阻的阻值Rs，例如通过欧姆定律计算触摸屏底板的温度Rts＝Vts*Rs/(Vcc-Vts)(1)根据本发明，如果已知触摸屏底板22的导电层25的温度和电阻之间的关系，则利用电阻Rts来确定板22的温度。对于给定的材料，例如覆盖有氧化铟锡的特定聚酯膜，该关系可从膜材料的制造者处得到。或者通过简单地在选定的一组对应于LCD专门工作的温度测量材料样品的电阻来建立上述关系。
一个例子在图2的图中示出，它是覆盖有导电层的聚乙烯对酞酸盐膜的电阻(R)和温度(T)之间的关系图。从图中的曲线显然可见，在约-20℃到+10℃的温度范围内该特定膜的电阻R变化显著，使其可在温度和电阻之间建立较可靠的关系。在约+10℃以上建立的关系较不可靠。因此对于本发明，图2的聚乙烯对酞酸盐膜适用于其中液晶的工作温度在约-20℃到+10℃的温度范围内的应用中。
由此为了确定何种材料适用于触摸屏的底板，需要估测将使用本发明的LCD的工作温度。通常对包括LCD的设备例如移动电话或便携计算机限定的环境温度，可以用作工作温度的近似。
对当前用于透明板的材料使用方程(1)和类似于图2的电阻-温度图，确定触摸屏底板22的温度。由于LCD的玻璃顶板3具有优异的热导率，触摸屏底板22的温度是液晶6的温度的良好近似。
因此通过测量电阻37和触摸屏底板导电层25之间的电压Vts能很精确地估测液晶6的温度。
这一过程很适于自动化，因为触摸屏底板的温度和电阻之间的关系易于转换为由适当的微处理器执行的计算机程序实现的方程。计算机程序也可用于控制Vts的测量和计算触摸屏底板Rts的电阻。
在本发明，利用已有的元件，例如触摸屏，因为触摸屏底板和LCD之间密切的接触，获得了对LCD温度的良好估测。只需要一个额外的元件-一个便宜的电阻-和对控制单元的不复杂的重新编程。
并且，因为没有添加额外的透明层，没有额外的对比度损失。
此外，因为触摸屏覆盖了整个LCD表面，显示器表面上温度分布的任何不规则可被平滑掉，因为测量的电阻是在整个触摸屏底板上取的总体值。因此，在确定LCD的温度感应对比度调节时，提供了适当的平均值以供使用，而不是点测量。
为了说明根据本发明的温度传感元件对调节LCD的对比度的用途，图6表示了用于调节LCD显示器的电路的示意方框图。
根据图6，一温度传感元件，通常是与温度稳定电阻配合使用的触摸屏底板的形式，与LCD相连，如上所述，用于输出电压信号Vts。电压信号Vts送到显示器控制器，例如指定的预编程的微处理器或总控制单元的一部分。显示器控制器响应施加的电压Vts与送到LCD的LCD控制电压信号VIcd。然而，LCD的对比度调节本身是常规的且在本领域技术人员是公知的，因此在本说明书中关于这一点没有详细描述。
本发明特别适用于在移动电子单元中用于显示视频信息的LCD，例如移动电话、掌上计算机等。
例如，图7概略示意了带有LCD43和覆盖LCD的触摸屏42的移动电话41，触摸屏底板是导电性的，用作温度传感元件。移动电话41的电子单元包括温度稳定电阻44、连接在电阻44和触摸屏底板42的导电层之间的A/D转换器45、连接到A/D转换器45的控制单元46。控制单元46被编程执行上述计算。应注意的是，为简化电源，地电位端子和对比度调节元件未示出，因为这些元件是常规的且它们的使用是本领域技术人员熟知的。根据图7的移动电话的优点是对用户提供了一个总是以良好的对比度显示的信息，不管环境温度以及电话的内部温度如何。
类似的结构可用于掌上计算机。
图8是说明制造本发明的LCD温度传感触摸屏组件的方法的步骤的流程图。该方法包括以下步骤用触摸屏覆盖液晶显示器(LCD)，如101所示，由此触摸屏具有覆盖了上述导电层的底板；连接温度稳定电阻到触摸屏底板上的导电层，如102所示；在温度稳定电阻和触摸屏底板的导电层之间提供测量端子，如103所示；提供控制单元，用于监视温度稳定电阻和触摸屏底板的导电层之间的电压，如103所示，由此所述电压响应施加到温度稳定电阻和触摸屏底板的导电层的串联结构上的电压而产生。
应注意的是本发明的范围不由上述的实施例限制，而是由专利的权利要求的范围限定。
权利要求
1.一种通过使用覆盖LCD的温度依赖导电层(25)来测量液晶显示器(LCD)的温度的装置，特征在于导电层(25)构成施加到LCD(2)的触摸屏的一部分(20)，且所述装置包括用于测量触摸屏(20)的透明层(25)的电学特性的元件(37、38)，所述电学特性的值表示LCD的温度的估测。
2.根据权利要求1的装置，特征在于所述电学特性是透明层(25)的电阻或透明层上的电压。
3.根据权利要求1或2的装置，特征在于所述用于测量所述电学特性的元件包括-连接到透明层(25)的一个温度稳定的电阻(37)；和-在透明层(25)和温度稳定的电阻(37)之间的一个测量端子(38)，用于测量代表透明层的温度的电压信号(Vts)，作为LCD(2)的温度的估测。
4.根据权利要求3的装置，特征在于还包括一个控制单元用于监视所述电压信号(Vts)和根据该电压信号(Vts)调节LCD(2)的对比度。
5.具有液晶显示器(LCD)(43)的移动电话(41)，特征在于它包括根据任意一个前述的权利要求的用于测量LCD的温度的装置。
6.具有液晶显示器(LCD)(43)的便携计算机，特征在于它包括根据任意一个前述的权利要求的用于测量LCD的温度的装置。
7.制造用于确定液晶显示器(LCD)温度的装置的方法，特征在于包括以下步骤-用触摸屏覆盖液晶显示器(LCD)(101)，所述触摸屏具有与LCD有热传导关系的板；-提供测量所述板的电学特性的元件(102-104)，所述电学特性代表所述LCD的温度。
8.根据权利要求7的方法，特征在于所述提供测量所述触摸屏的板的电学特性的元件的步骤包括以下步骤-连接温度稳定电阻到所述板(102)；-在所述板和温度稳定电阻之间提供测量端子(103)。
9.根据权利要求7的方法，特征在于所述提供测量所述触摸屏的板的电学特性的元件的步骤包括提供一控制单元的步骤(104)，用于监视所述测量端子上的电压。
全文摘要
通过用具有已知的电阻－温度关系的导电触摸屏底板(42)覆盖LCD(43),测量例如移动电话(41)中的LCD(43)的温度。一个温度稳定电阻(44)连接到触摸屏底板(42),在电阻和底板上施加电压。测量电阻(44)和触摸屏底板(42)之间的电压信号,并通过A/D转换器(45)转换为数字格式。测量的电压信号用于计算触摸屏底板的温度,它基本等于LCD(43)的温度。
文档编号G02F1/1333GK1307692SQ9980787
公开日2001年8月8日 申请日期1999年6月17日 优先权日1998年7月6日
发明者S·卢特内斯 申请人:艾利森电话股份有限公司