CN102209947A - 光学元件和触摸传感器 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于触摸显示器的触摸传感器，其包括：包括至少一个导电层的光学元件，所述至少一个导电层对于入射光是部分反射并且部分透射的；以及感测电路，其电连接到所述至少一个导电层以确定手指、手或其它类型的指点装置相对于光学元件的位置。

Description

光学元件和触摸传感器
技术领域
本发明涉及一种光学元件。这样的元件可以同时充当半透反射镜和触摸传感器。本发明还涉及一种包括这样的元件的显示系统。这样的显示器可以用于例如提供深度或变化的深度的印象。这样的显示器可以例如应用于包括计算机辅助设计、游戏和电视在内的信息显示应用场合以及需要从背景中突出警告或其它消息的应用场合。所述光学元件可以有利地应用于需要用户触摸输入的任何这样的系统，以提供与显示系统集成的附加触摸功能。
背景技术
在用于需要用户交互的显示器的显示系统中，例如在控制系统、诸如电话和PDA等移动装置中，加入附加的透明触摸传感器是已知的。然而，这样的装置通常具有平坦表面并且并不向用户提供传感器已被成功触摸的反馈。
还已知的是，存在着能够通过同时在多个深度平面中产生图像来提供增加的真实感的显示器。这些显示器可以通过在各平面之间移动图像来提供明显的触摸反馈。在多个图像平面中生成图像以及在各平面之间移动图像产生了“深度效果”，如2006年6月7日公开的Evans等人的英国专利申请第0608360.4号中所述。
附图的图1示出2007年10月31日公开的Evans等人的英国专利公开2437553中所述的、用不同的图像深度来显示背景和前景图像的显示器类型。可以看出，添加到显示器中的半透反射镜和其它额外光学元件的组合产生了两个不同的图像平面。图2示出这样的显示器的一种应用，其中按钮的图像看起来向下移动到不同的图像平面中，从而给人以物理按钮发生移动的印象并因此向用户触摸提供反馈。然而，这样的显示器将需要在顶部添加附加的触摸传感器，从而增加成本和厚度并降低光学性能。
附图的图3示出用于在TFT LCD显示器中提供触摸功能的、在2008年3月13日公开的Hotelling等人的美国专利公开2008/62148中公开的类型的显示器。尽管它使用现有的导电层来提供触摸功能，但是必须添加另一附加导电层。这增加了成本以及LCD控制电子线路的设计的复杂度。
附图的图4示出2004年7月20日公开的Jeong等人的美国专利6765629中公开的类型的显示器部件。触摸面板被集成到LCD显示器的顶部起偏器中。然而，这仅是两个功能上分立的部件的机械集成，并且象这样并没有对分立触摸面板提供实质的改进。
附图的图5示出2005年10月20日公开的Ming的美国专利公开2005/0231487中公开的类型的显示器。其示出与LCD集成的触摸面板。典型地，LCD将包括两个玻璃基板并且触摸面板也将包括两个玻璃基板，从而总共给出四个基板。该参考文献描述了通过使用为两个部件所共用的一个层来消除一个基板。然而，与基底显示器相比，这仍然增大了尺寸和重量。此外，LCD典型地是通过在单个大型“母玻璃”基板上形成许多单元，然后将多个大型基板组装起来并最后将组装起来的基板切割成分立单元，来制造的。如果三个基板同时以这样的方式组装，那么在将其切割成分立单元的过程中会有相当大的困难，因为中央的基板不能够容易地进行划线和切割。
附图的图6示出2008年5月14日公开的Smith等人的英国专利公开2443650中所述的、采用半透反射镜作为附加部件来提供添加的功能的显示器类型。在这种情况下，它提供了可在显示器模式和反射镜模式之间切换的装置，其中在显示器模式中，位于下面的LCD是可见的，并且在反射镜模式中，反射环境光并且该装置充当平面镜。然而，这样的装置不具有任何触摸功能。
附图的图7示出2007年7月11日公开的Gay等人的英国专利申请第0710407.8号中所述的、用于产生具有弯曲外观的图像以便例如用于广告或娱乐目的的显示器类型。它在功能上与图1中所示的显示器的相似之处在于，图像平面移动到不同的表观位置，从而产生“深度效果”。然而，在这种情况下，至少一个半透反射镜是非平面的(即弯曲的)。这可以导致图像平面看起来是弯曲的，而不会有制造弯曲的LCD的复杂性。然而，这样的装置既不具有任何触摸功能，也没有描述与形成弯曲触摸屏有关的问题。
对利用半透反射镜的各种显示系统而言，存在着具有触摸功能从而提供附加可用性的需求。上述方法都未能以集成的方式提供这样的显示系统，从而增加了成本、厚度/重量和复杂性。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种光学元件，其具有充当半透反射镜和触摸传感器的组合功能。
这样的传感器将确定贴近的手指或其它指点装置的空间位置。
所述元件可以包括一个或更多空间图案化的导电层。
导电层可以是金属的，例如铝或银。
所述元件的透射率和反射率可以主要由覆盖有这样的导电层的表面面积的比例来确定。
所述元件的透射率(T)和反射率(R)可以都处于0.2-0.8的范围内，服从下面的等式，其中A是吸收率：
R+T+A＝1
所述导电层可以包括导电区域和非导电区域的随机图案。这样的图案可以布置成避免任何不希望有的光学假象(诸如莫尔条纹或衍射效应)。
所述导电层可以包括导电线条和非导电线条的规则阵列。这样的阵列可以具有小于1微米的间距。这样的导电层可以反射偏振轴平行于这样的阵列的平面偏振光，并且透射与这样的阵列垂直偏振的光。象这样，它可以充当反射起偏器。这样的元件因此构成组合式反射起偏器和触摸传感器。
传感器的整个区域可以是电连续的或者它可以细分为彼此电绝缘的多个区域。这些区域可以以规则阵列布置或者可以包括彼此电绝缘的平行平面中的多个层上的多个阵列。
触摸感测可以通过手指或手的存在，或者通过与手指/手接触的材料(诸如手套或记录笔或者任何类似指点装置)来促动。
可以使用电容感测方法来确定指点装置的位置。这可以包括测量从手指流到传感器的四个角中的各个角的电流来确定位置的“表面电容”方法。
这还可以包括“投射电容”方法，其中监测一系列分立导电元件的电容，该电容将通过手指的存在而被变更。这样的方法可能是有利的，因为它对贴近敏感而不要求相对紧密的接触来获得良好的运转。
可以使用电阻方法，其中传感器包括两个间隔开的导电层，该导电层通常包括分立导体的阵列。监测电阻的变化以检测通过从指点装置施加的压力而变得更靠近的导电层的位置。
触摸传感器可以提供分立“按钮”，或者可以提供一维或二维的连续感测(“滑块”或“触摸板”)。第三维中的某种感测(与传感器平面的距离)也是可能的。
根据本发明的第二方面，提供了一种包括这样的光学元件的显示系统，其中能够看到多个图像平面。
因此，与分立部件相比，可以以减小的成本和厚度来实现具有集成的触摸功能的多深度显示器。
根据本发明的第三方面，提供了一种包括这样的光学元件的显示系统，其中图像平面看起来是非平面的。
根据本发明的第四方面，提供了一种包括这样的光学元件的显示系统，其中该系统可以可切换地充当图像显示器或反射镜。
根据本发明的第五方面，提供了一种包括这样的光学元件的反射或透射显示系统，其中所述显示器具有集成的触摸传感器。
提供了一种用于触摸显示器的触摸传感器，其包括：包括至少一个导电层的光学元件，所述至少一个导电层对于入射光是部分反射并且部分透射的；以及感测电路，其电连接到所述至少一个导电层以确定手指、手或其它类型的指点装置相对于光学元件的位置。
所述至少一个导电层可以包括导电区域和非导电区域的随机图案。
所述至少一个导电层可以包括导电线条和非导电线条的规则阵列。
所述阵列可以具有小于1微米的间距。
所述光学元件可以反射具有与阵列平行的轴的平面偏振光，并且透射与阵列垂直偏振的光。
所述至少一个导电层可以在所述至少一个导电层的整个区域范围内是电连续的。
所述至少一个导电层可以被细分为彼此电绝缘的多个区域。
细分出的多个区域可以以规则阵列布置或者包括彼此电绝缘的平行平面中的多个层上的多个阵列。
所述光学元件可以充当反射起偏器。
所述至少一个导电层的透射率和反射率可以各自处于0.2至0.8的范围内。
所述至少一个导电层的透射率和反射率可以各自处于0.4至0.6的范围内。
感测电路可以配置成通过测量关于导电层上的多个不同参考位置的电流来确定手指、手或其它类型的指点装置的位置。
感测电路可以配置成通过监测所述至少一个导电层中的多个彼此电绝缘的区域中的各个区域的电容来确定手指、手或其它类型的指点装置的位置。
所述光学元件可以包括彼此电绝缘的平行平面中的第一和第二导电层，第一和第二导电层各自被细分为彼此电绝缘的多个区域，并且感测电路可以配置成通过监测与彼此电绝缘的多个区域中的各个区域相关的至少电容或电阻来确定手指、手或其它类型的指点装置的位置。
提供了一种触摸显示系统，其包括用于提供图像的图像装置和如上所述的触摸传感器。
所述光学元件可以可操作地生成多个图像平面。
所述光学元件可以可操作地生成弯曲的图像平面。
所述至少一个导电层可以包括空间图案化的金属层。
所述至少一个导电层包括透射率和反射率各自处于0.4至0.6的范围内的金属层。
为了实现上述及相关目的，本发明于是包括下文中充分描述以及权利要求中特别指出的特征。以下说明和附图详细阐述了本发明的某些说明性实施例。然而，这些实施例仅表现出可以采用本发明的原理的各种方式中的一些。当结合附图考虑时，根据本发明的以下详细说明，本发明的其它目的、优点和新颖特征将变得明了。
附图说明
将参考附图，通过举例来进一步描述本发明，在附图中：
图1是示出常规的多图像深度显示器的实例的横截面简图；
图2是示出图1中所示的类型的多图像深度显示器的应用的实例的图示。
图3是示出包含触摸传感器的常规显示器的实例的横截面简图。
图4是示出包含触摸传感器的常规显示器的实例的横截面简图。
图5是示出包含触摸传感器的常规显示器的实例的横截面简图。
图6是示出具有可切换的反射镜功能的常规显示器的实例的横截面简图。
图7是示出产生弯曲外观的图像的常规显示器的实例的横截面简图。
图8是示出根据本发明的第一实施例的元件的图。
图9是示出根据本发明的第二实施例的元件的图。
图10是示出根据本发明的第三实施例的元件的图。
图11是示出根据本发明的用于触摸感测的元件的可能布置的图。
图12是示出根据本发明的用于触摸感测的元件的可能布置的图。
图13是示出与根据本发明的元件相关的触摸测量方法的图。
图14是示出与根据本发明的元件相关的触摸测量方法的图。
图15是示出使用根据本发明的元件的电阻触摸传感器的实例的横截面简图。
图16是示出使用根据本发明的元件的多图像深度显示器的实例的横截面简图。
图17是示出使用根据本发明的元件的多图像深度显示器的实例的横截面简图。
图18是示出使用根据本发明的元件的显示器的实例的横截面简图；并且
图19是示出使用根据本发明的元件的显示器的实例的横截面简图。
在所有附图中，同样的附图标记始终指代同样的部分。
具体实施方式
图8示出代表本发明的最简单的第一实施例的元件1。元件1包括形成在透明基板(诸如玻璃或塑料基板)上的导电层2。这样的导电层2可以由任何适合的导电材料(例如铝或银等金属材料)使用常规技术来形成。材料典型地并不覆盖基板的整个表面，即导电层不是连续的而是图案化为多个区域。这些用金属覆盖的区域将基本上反射光，而没有覆盖金属的区域将基本上透射光。象这样，在整个区域范围内进行平均，该元件整体将构成对光的半透反射镜。
(以虚线示出的)导电层2的扩展视图示出了没有导体的区域4和存在导体的区域5。在该实例中，没有导体的区域4采取边长为30微米的随机分布的矩形的形式。该图案对于避免显示系统中由于过度规则的结构而出现的相当大的衍射效应和任何莫尔干涉效应而言是有用的。然而，应该理解的是，尽管导电材料应该是电连续的，但是本发明并不限于任何特定的图案。
这样的导电层2可以例如通过以下方式来形成：通过真空溅射在基板上沉积铝；用光致抗蚀剂涂刷该导电层；通过适合的掩模对抗蚀剂进行紫外线曝光；使抗蚀剂显影；用适合的酸性蚀刻剂对被曝光的金属进行蚀刻；去除剩余的抗蚀剂。这样的方法和许多其它图案化技术对于本领域技术人员来说是公知的。进一步涂刷保护材料(未示出)对于限制使反射率降低的氧化是有用的。
元件1在其四个拐角还包括电连接元件6以便提供触摸感测。这样的元件1可以与已知的触摸电容测量技术组合以充当触摸传感器。这样的测量技术的实例是如图13中所示并且如下所述的被称为“表面电容”的方法。因此，光学元件1具有充当触摸传感器和半透反射镜的组合功能。
元件1的透射率(T)和反射率(R)可以主要由覆盖有反射导电材料(区域5)的导电层2的表面面积的比例来决定。如果覆盖有反射导电材料的面积的比例是X并且导电材料的反射率是r，那么(忽略基板中的反射/吸收损耗)：
R＝r·X
T＝1-X
对于铝，可以得到＞0.9的反射率r，并且对于银，可以得到＞0.95的反射率r。
对于元件1，R和T可以都典型地处于0.2-0.8的范围内，并且更优选地处于0.4-0.6的范围内。然而，对于许多普通应用场合，接近0.5的值是最有用的。
图9示出了代表本发明的第二实施例的元件7。该实施例与图8中的实施例的不同之处在于，导电层2在位于下面的基板上被分成彼此电绝缘的分立区域(例如区域9和11)。分立区域9、11等中的各个分立区域将各自分别具有它们自身的电连接元件13、15等。每个分立区域内的子图案化(例如，如扩展视图所表示的那样)可以具有带有区域4、5的图8的实施例的随机矩形的形式或者如前所述的任何其它形式。分立区域9、11等的这样的布置可以有利地与代用触摸感测方法(诸如图14中所示并且如下所述的“投射电容”方法)一起使用。这样的方法可能是有利的，因为它对贴近敏感而不要求相对紧密的接触来获得良好的运转。
图10示出了代表本发明的第三实施例的元件17。该实施例与图8中的实施例的不同之处在于，代用的精细图案化被用于导电层2。在这种情况下，这样的图案化包括由(代表反射区域19的)精细的导电线条构成的规则阵列，在这些精细的导电线条之间具有(代表光学透光区域21的)非导电间隙。形成区域19的导电材料应该是电连续的，例如使用沿着元件17的边缘(例如沿着阵列的上边缘和下边缘)的导电迹线。由精细的导电线条构成的这样的阵列的间距将典型地小于1微米并且更典型地具有100nm的数量级，因为该阵列的间距应该典型地具有可见光波长的数量级或者更小。这样的阵列将具有这样的特性：反射偏振轴与该阵列平行的平面偏振光，并且透射与该阵列垂直偏振的光。象这样，该阵列构成“线栅”起偏器并且可以充当本领域已知的反射起偏器。用于形成这样的小尺寸结构的技术(诸如激光干涉法)在本领域也是公知的。这样的元件17因此构成组合式反射起偏器和触摸传感器。
应该理解的是，这样的图案可以通过如前面在图9的实施例中所述的那样宏观图案化为彼此绝缘的分立区域，来同样地实现。以这种方式，导电层2可以由彼此电绝缘的微栅的阵列构成，每个微栅具有由精细的导电线条19构成的阵列，在这些精细的导电线条19之间具有非导电间隙21。
图11示出了如图9的扩展实施例中的元件7内的分立区域的可能配置以便提供触摸传感器。大量分立触摸区域(例如区域9、11)用方块表示，其中附接的线(例如分别为13、15)示出电连接元件，这些电连接元件通向周边以便连接到测量设备。靠近该阵列的手指将在靠近它的区域上登记最强的信号。各个附接的线的信号强度的相互比较可以允许将位置内插到比阵列的间距更精细的精度。因此，这样的阵列可以用于允许沿x和y方向确定触摸的位置。这在用作用于显示应用场合的2维触摸屏时会是有用的。
图12示出了元件内的分立区域(例如区域25、27等)的另一可能配置，以便提供触摸传感器。这与图11的实施例的不同之处在于，分立区域25、27等分别被形成为彼此电绝缘的平行平面中的行和列，例如在两个分立光学透光基板上(或者在一个基板的相反两面上)。用于在y方向上感测的、采取区域25的形式的一组导体形成在第一基板上，而用于在x方向上感测的第二组区域27形成在安装于第一基板下方的第二基板上。这样的布置与图11中所示的布置相比可以具有连接线路简单的优点，并且因此可以允许分立区域的更大密度以及由此产生的更高的位置精度。同样，区域25、27等可以各自包括具有以下图案的导电层2：如图8和9中的区域4、5的图案；如图10中的区域19、21的图案；或者导电且光学反射区域和光学透光区域的任何其它适合的组合。
图13示出了根据本发明的触摸传感器30的实例。该实例利用图8中所示的类型的光学元件1和通常称为“表面电容”的测量技术。光学元件1包括在各拐角处与电连接元件6电连续的导电层2。为了清楚起见，仅示出一个这样的连接元件6。
该方法采用向每个拐角提供驱动信号的交流源31。当手指触摸或者与导电层2紧密接触时，形成允许交流电流流到地的电容。手指和元件1的每个拐角之间的路径的电阻将与离该拐角的距离成比例，因此通常来自各个拐角的各电阻值32、34将会不同。从每个拐角抽出的电流将与所述电阻成比例并且这可以通过放大器36放大并通过相关的控制器38测量。使用四个电流测量的相对值来确定手指位置。当手指可以与导电层2紧密接触时，这样的技术是最适合的。
图14示出了根据本发明的触摸传感器40的另一实例。该实例把通常被称为“投射电容”的已知测量技术的基本电配置与图9和11中所示的类型的、导体被细分为彼此电绝缘的区域的元件7组合起来。为了清楚起见，仅示出一个这样的区域11，因此应该理解的是，多个这样的区域可以存在并且各自独立地感测触摸。
交流源42被用于对参考电容器(Cref)44充电。导体区域11充当触摸板并且与地之间形成由Ctouch 46表示的一定电容。如果停止经由驱动电压(Vdrive)对参考电容器Cref 44进行的充电，那么可以在该参考电容器通过Ctouch 46放电时监测该参考电容器上的电压(Vmeasured)。所述电容Ctouch的值将确定放电速率。触摸电容器Ctouch和参考电容器Cref充当分压器并且所测得的电压Vmeasured由以下等式给出：
Vmeasured＝Vdrive·Cref/(Cref+Ctouch)
所测得的电压由此代表触摸电容。通过监测该电压，可以监测该电容。如果使手指靠近触摸板，Ctouch 46的值将增大并且这可以通过所测得的电压的减小来检测。
用于测量由于手指的存在而产生的电容变化的其它方法对于本领域技术人员来说是已知的。这可以包括用于提高精度和灵敏度的技术以及用于减少噪声的技术。
这样的技术具有这样的优点：当手指接近但是没有触摸传感器时，信号强度随着手指接近传感器而增大，使得可以检测到手指。在各部件的物理布置限制了直接触摸传感器的能力的系统中，例如在传感器不位于装置的表面或者并不非常靠近装置的表面的系统中，这会是特别有用的。
图15a和15b表示根据本发明的第四实施例的触摸传感器48。触摸传感器48与前面描述的触摸传感器的实施例的不同之处在于，光学元件的导体被布置成提供电阻触摸传感器。光学元件包括多个光学透光基板50，这些基板中的至少上面的一个基板可通过触摸发生变形。图案化的导体25和27形成在每个基板50的相反两面上。它们可以典型地具有与图12中所示的图案类似的图案以给出由两个方向的交叉点构成的阵列，并且被子图案化以给出如前面的实施例中描述的半透反射镜。在顶部基板上的每个导体和下部基板上的每个导体之间测量电阻。当上部基板由于手指或其它指点装置的存在而变形时，该位置处的上部导体变得更靠近下部导体并且它们之间的电阻将减小。如果监测所有这些电阻，那么可以推断出手指的位置。
图16示出了包含根据本发明的示例性实施例的触摸传感器的显示系统56。该显示系统56是包含如本发明的任何前述实施例中所述的光学元件的、如图1中所示的已知类型的多图像深度显示器的实例。
系统56按次序包括：吸收起偏器58、反射起偏器60、四分之一波长板62、半透反射镜64、四分之一波长板66、电极68、液晶单元70、出射起偏器72、图像显示装置(诸如用于形成图像的LCD 74)和入射起偏器76。除了如这里所述的光学元件的使用以外，系统56的特定操作是已知的，并且因此为了简洁起见将不在这里详细描述。
系统56被布置成在两个不同深度的平面中提供来自LCD 74的两个不同的图像。典型地，反射起偏器60可以由本领域公知的被称为DBEF的多层聚合物堆叠构成。半透反射镜64通常是涂敷在玻璃或塑料上的多层薄膜。可以调节该薄膜的特性以提供所需的透射和反射特性。然而，这些部件都相对昂贵。
在本实施例中，作为替代，通过使用图案化的导体层来形成反射起偏器60。该图案化被布置成采取上面关于图10中的光学元件17所述的“线栅”阵列的形式，并且象这样将充当反射起偏器。图10中表示的光学元件可以布置成提供如上所述的起偏反射功能和触摸感测功能。因此，与分立部件相比，可以以减小的成本和厚度来实现具有集成的触摸功能的多深度显示器。
可以使用任何前面描述的用于确定触摸的测量技术，包括表面电容、投射电容和电阻方法。
图17示出了包含根据本发明的另一实施例的光学元件和触摸传感器的显示系统80。显示系统80与图16中所示的显示系统的不同之处在于，反射起偏器60可以通过诸如DBEF等任何典型的方法来实现。然而，在这种情况下，使用半透反射镜64的标记为65的代用形式。在这种情况下，使用例如图9中的光学元件7的形式的图案化导体来提供部分反射和透射。因此，半透反射镜65也可以用于充当根据任何前述方法的触摸传感器(例如充当图14中所示的触摸传感器40)。因此，系统80提供了与分立部件相比以减小的成本和厚度实现具有集成的触摸功能的多深度显示器的另一方法。
由于半透反射镜65需要位于系统80顶部下方的一定距离处(以便提供深度效果)，因此使用“投射电容”方法(例如，如图14中所示)来实现触摸感测可能是有利的，因为这不需要手指非常贴近。在提供对来自LCD 34的噪声的屏蔽方面，在LC单元70中存在有ITO电极可能也是有益的。
本发明的第七实施例包括如图7中所示的具有弯曲图像平面的已知弯曲外观显示器的变型。该显示系统以与前两个实施例中所述的方式相似的方式使用半透反射镜和反射起偏器。反射起偏器可以以与图16的实施例相似的方式，由图案化从而形成线栅起偏器(例如，如图10中的光学元件17)的导体来替代。
可选地，半透反射镜可以以与图17的实施例相似的方式，由图案化导体替代来提供部分反射和透射(例如，如图9中的光学元件7)。因此，与分立部件相比，可以以减小的成本和厚度来实现具有集成的触摸功能的弯曲外观显示器。
本发明的第八实施例包括图6中所示的已知的可切换反射镜显示器的变型。该系统使用典型地通过使用DBEF而实现的反射起偏器。然而，在本发明的该实施例中，作为替代，通过使用(例如如图10中的)图案化导体层来形成反射起偏器。该图案化被布置成采取如上所述的“线栅”阵列的形式，并且象这样将充当反射起偏器。导体也可以布置成提供触摸感测功能，如前面的实施例中所述的那样。因此，与分立部件相比，可以以减小的成本和厚度来实现具有集成的触摸功能的可切换反射镜显示器。
图18示出了构成本发明的第九实施例的显示系统90。其表示包括基板92、液晶94以及起偏器96和98的标准LCD。典型地，起偏器将由包含碘等二色性染料的拉伸聚合物形成。在该实施例中，起偏器96和98中的任何一个可以由图10中所示的充当反射起偏器和触摸传感器的元件17替代。象这样，该系统90构成具有集成的触摸传感器的显示器。布置这样的元件以形成下部起偏器98可能是特别有利的。在环境光照条件下，该系统将自然地充当具有集成的触摸传感器的反射显示器，而无需另外的反射镜。在由显示器后面的背光源提供照明的情况下，不正确的偏振光将被反射回到背光源并被重新利用，从而提高光效率。因此，与附加的触摸传感器相比，可以以减小的成本和厚度来提供具有集成的触摸传感器的显示器。
图19示出了构成本发明的第九实施例的显示系统100。该实施例与图18中的实施例的不同之处在于，一个或多个反射起偏器96和98形成在基板的内表面中。这在简化制造处理方面可能是有利的。此外，在下部起偏器98由诸如图10中所示的触摸传感器元件形成的情况下，所得到的反射显示器可以减少图像的视差假象。
在所有上述实施例中，导电层2已经被空间图案化以便依靠由导体覆盖的面积的比例来提供部分反射和部分透射。通过空间图案化，其意思是指有些区域是完全反射的并且有些区域是完全透射的，导致平均下来在装置的整个区域范围内是部分反射和部分透射。导电层2的厚度是基本上反射所有光的厚度。可选地，可以使用非常薄的导电层2来覆盖整个基板。例如，厚度近似为5nm的铝层将透射～50％的光并反射～50％的光。例如，导电层2可以如在图8和13的实施例中那样在位于下面的基板的整个范围内是均匀的，或者如在图9和14的实施例中那样被分割为彼此电绝缘的多个区域。
尽管已经针对某些优选实施例示出并描述了本发明，但明显的是，在阅读并理解本说明书之后，本领域技术人员将会想到一些等效形式和改型。例如，尽管如上所述的光学元件包括反射性的导电区域和透光的非导电区域，但是也可以使用其它实施例。在另一实施例中，导电区域可以是透光的(例如，通过使用铟锡氧化物(ITO))，并且非导电区域可以是反射性的(例如通过使用非导电反射材料、经由绝缘层电绝缘的导电材料等)。
本发明包括所有这样的等效形式和改型，并且仅由下面的权利要求的范围来限定。
工业适用性
根据本发明的光学元件和触摸传感器为例如汽车仪表显示器、游戏显示器和娱乐显示器中使用的显示系统提供了增强的真实感。

Claims (25)

1.一种用于触摸显示器的触摸传感器，包括：
包括至少一个导电层的光学元件，所述至少一个导电层对于入射光是部分反射并且部分透射的；和
感测电路，其电连接到所述至少一个导电层以确定手指、手或其它类型的指点装置相对于所述光学元件的位置。
2.如权利要求1所述的触摸传感器，其中，所述至少一个导电层包括导电区域和非导电区域的随机图案。
3.如权利要求1所述的触摸传感器，其中，所述至少一个导电层包括导电线条和非导电线条的规则阵列。
4.如权利要求3所述的触摸传感器，其中，所述阵列具有小于1微米的间距。
5.如权利要求3和4中的任一项所述的触摸传感器，其中，所述光学元件反射具有与所述阵列平行的轴的平面偏振光，并且透射与所述阵列垂直偏振的光。
6.如权利要求1-5中的任一项所述的触摸传感器，其中，所述至少一个导电层在所述至少一个导电层的整个区域范围内是电连续的。
7.如权利要求1-5中的任一项所述的触摸传感器，其中，所述至少一个导电层被细分为彼此电绝缘的多个区域。
8.如权利要求7所述的触摸传感器，其中，细分出的多个区域以规则阵列布置或者包括彼此电绝缘的平行平面中的多个层上的多个阵列。
9.如权利要求1所述的触摸传感器，其中，所述光学元件充当反射起偏器。
10.如权利要求1-9中的任一项所述的触摸传感器，其中，所述至少一个导电层的透射率和反射率各自处于0.2至0.8的范围内。
11.如权利要求1-9中的任一项所述的触摸传感器，其中，所述至少一个导电层的透射率和反射率各自处于0.4至0.6的范围内。
12.如权利要求1所述的触摸传感器，其中，所述感测电路配置成通过测量关于所述导电层上的多个不同参考位置的电流来确定手指、手或其它类型的指点装置的位置。
13.如权利要求1所述的触摸传感器，其中，所述感测电路配置成通过监测所述至少一个导电层中的多个彼此电绝缘的区域中的各个区域的电容来确定手指、手或其它类型的指点装置的位置。
14.如权利要求1所述的触摸传感器，其中，所述光学元件包括彼此电绝缘的平行平面中的第一和第二导电层，所述第一和第二导电层各自被细分为彼此电绝缘的多个区域，并且所述感测电路配置成通过监测与彼此电绝缘的多个区域中的各个区域相关的至少电容或电阻来确定手指、手或其它类型的指点装置的位置。
15.一种触摸显示系统，包括：
用于提供图像的图像装置；和
如权利要求1-14中的任一项所述的触摸传感器，其可操作地与所述图像装置组合在一起。
16.如权利要求15所述的触摸显示系统，其中，所述光学元件可操作地生成多个图像平面。
17.如权利要求15所述的触摸显示系统，其中，所述光学元件可操作地生成弯曲的图像平面。
18.如权利要求15所述的触摸显示系统，其中，所述光学元件可操作地产生深度效果。
19.如权利要求1-14中的任一项所述的触摸传感器，其中，所述至少一个导电层包括空间图案化的金属层。
20.如权利要求1-14中的任一项所述的触摸传感器，其中，所述至少一个导电层包括透射率和反射率各自处于0.4至0.6的范围内的金属层。
21.一种用于产生具有弯曲外观的图像的显示器，包括：
半透反射镜；和
如权利要求1所述的触摸传感器，其中，所述光学元件被图案化以形成线栅起偏器并且充当非平面反射起偏器。
22.一种用于产生具有弯曲外观的图像的显示器，包括：
非平面反射起偏器；和
如权利要求1所述的触摸传感器，其中，所述光学元件被图案化以提供部分反射和透射并且充当半透反射镜。
23.一种液晶显示器，包括：
布置在第一基板的内表面和第二基板的内表面之间的液晶层；和
如权利要求1-14中的任一项所述的触摸传感器，其中，所述光学元件充当反射起偏器。
24.如权利要求22所述的液晶显示器，其中，所述光学元件被形成在所述第一基板层和所述第二基板层中的任何一个的内表面中。
25.如权利要求22所述的液晶显示器，其中，所述光学元件被形成在所述第一基板层和所述第二基板层中的任何一个的外表面中。
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