CN102929439A - 三维交互式显示器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种薄型三维交互式显示器，其能够进行多触点传感和三维姿势识别。该三维交互式显示器包括：光源（11），用于用光照射要检测的物体（15）；光调制层（12），通过用来自光源（11）的光（16）照射物体（15）所产生的散射光（17）进入光调制层（12），光调制层（12）至少用于调制散射光（17）的强度；透明的光接收层（13），用于接收透过光调制层（12）的光；以及显示面板（14）或背光板，设置在关于透明的光接收层（13）与光调制层（12）相反的一侧。透明的光接收层（13）具有光接收元件（D）的二维阵列。

Description

三维交互式显示器

技术领域

本发明涉及三维交互式显示器，即，例如，适合于能进行多触点传感和三维姿势识别的平板显示器。

背景技术

多触点传感技术用于同时识别多个接触点，其已在移动电话、平板显示技术等中广泛利用。然而，过去大多数多触点传感装置（如电容型多触点平板电脑）（参见LEE,S.,BUXTON,W.,AND SMITH,K.C.1985.Amulti-touch three-dimensional touch-sensitive tablet.In ACM SIGCHI,21-25）和触摸型多触点传感器（参见HILLIS,W.D.1982.Ahigh-resolution imaging touch sensor.Int′l.J.of Robotics Research 1,2,33-44）没有检测远离屏幕位置的姿势的能力。大多数的三维姿势识别装置使用相机来获得空间信息。然而，在使用相机时，它需要相机和物体之间的空间来获得图像。因此，该技术不适合于薄型或移动装置，诸如平板电视、平板电脑、移动电话和便携式游戏装置。在大部分相关研究中（参见Matthew Hirsch,Douglas Lanman et al.A Thin,Depth-S ensing LCD for3D Interaction using Light Fields,SIGGRAPH Asia,2009），多触点传感和三维姿势识别，通过使用液晶显示器（LCD）作为双向的掩模（mask）来实现，由此，在背光的扩散板后面的相机能够获得位于屏幕前面的物体的图像。然而，装置需要在显示器和相机之间较宽的空间以通过相机获得图像，从而不适合于薄型或移动装置。另一方面，在图像检测表面设置于背光后面时，难以利用发光二极管（LED）作为背光。这是因为，LED或有机LED（OLED）基板通常是不透明的。此外，它可能无法使用更高强度、更高对比度、更宽视角或更高能量效率的显示技术（诸如OLED显示屏、等离子体显示面板（PDP）和电子墨水显示器）。

发明内容

如上所述，过去未提出能够进行多触点传感和三维姿势识别的薄型三维交互式显示器。

因此，期望提供能够进行多触点传感和三维姿势识别的薄型三维交互式显示器。

根据本发明的实施方式，提供了一种三维交互式显示器，包括：光源，被配置为用光照射要检测的物体；光调制层，通过用来自光源的光照射物体所产生的散射光进入该光调制层，该光调制层被配置为至少具有调制散射光的强度的功能；透明的光接收层，被配置为接收透过光调制层的光；以及显示面板或背光板，其设置在关于透明的光接收层与光调制层相反的一侧。

通常，光源产生波长不与来自显示面板或背光板的可见光重叠的光，即紫外光或红外光。基本上，可以使用任何光源，只要光源产生探测光从而能够检测到接近三维交互式显示器的屏幕的物体即可。光源优选产生照射屏幕的前方的整个空间的光。基本上，可以使用任何光调制层，只要光调制层成为针对于由于来自光源的光被接近屏幕的物体散射所产生的散射光的空间滤光器（掩模）。光调制层的非限制性的优选示例是液晶面板。

显示面板没有特别限制，只要能够显示图像即可，并可以是有机发光二极管显示面板、等离子体显示面板、液晶显示面板等。

透明的光接收层具有设置有一个光接收元件（或通常地，多个光接收元件）的光接收元件阵列，从而可以接收透过光调制层的光。基本上，可以使用任何光接收元件，只要光接收元件能够检测由于来自光源的光被接近屏幕的物体散射所产生的散射光，并且可以根据需要选择。优选地，作为光接收元件，可以使用包含光电导体的光接收元件，该光电导体包含导电聚合物和/或高分子半导体与包含具有长寿激励状态的色素的蛋白质、有机色素和无机色素中的至少一种的复合物。设置有多个光接收元件。光接收元件可以设置于透明基板上，但是这并非必须。光接收元件可以设置于光调制层后面。

通常在上述的光电导体中，导电聚合物和/或高分子半导体与蛋白质、有机色素、无机色素中的至少一种通过非共价或共价键彼此结合。通常，导电聚合物和/或高分子半导体整体形成网络。导电聚合物和/或高分子半导体通常是p型，但是它可以是n型。包含在蛋白质内的具有长寿激励状态色素的术语“长寿”表示荧光性或磷光性的色素所共有的长激励寿命，该寿命通常是数十皮秒以上，但是不限于此。例如，蛋白质是选自由电子传递蛋白质（electron transfer protein）、含辅酶蛋白质、球蛋白、荧光蛋白质和荧光蛋白质的变种所构成的组中的至少一种的蛋白质。任何已知的电子传递蛋白质可用作该电子传递蛋白质。更具体地，所使用的电子传递蛋白质可以是，包含金属的电子传递蛋白质或不包含金属的（无金属）电子传递蛋白质。包含在电子传递蛋白质内的金属优选地是具有在d轨道或更高能轨道中的电子的过渡金属（例如锌或铁）。作为有机色素或无机色素，任何已知的有机色素或无机色素都可以使用，并且可以根据需要选择。根据需要，蛋白质、有机色素和无机色素中的任何两种或三种可以一起使用。为了提高机械强度，根据需要，导电聚合物和/或高分子半导体与蛋白质、有机色素或无机色素的复合物还可以包含具有比导电聚合物和/或高分子半导体更高的机械强度的其他聚合物。以这种方式，不需要用基板来支撑光电导体。

通常，在上述光接收元件中，导电聚合物和/或高分子半导体电连接在第一电极和第二电极之间。根据需要，光电导体以及第一电极和第二电极可以形成在用于机械支撑的基板上。基板可以是透明的或不透明的。例如，为了设置对可见光是透明的光接收元件（其可以认为是光电转换元件），使基板、第一电极和第二电极对可见光是透明的。

通常，在上述的光电导体的制造方法中，导电聚合物和/或高分子半导体与蛋白质、有机色素和无机色素中的至少一种通过非共价或共价键彼此结合。例如，可以通过使用包含导电聚合物和/或高分子半导体与蛋白质、有机色素或无机色素的溶液，来制备导电聚合物和/或高分子半导体与蛋白质、有机色素或无机色素的复合物。可选地，可以通过将接头（linker）添加到包含导电聚合物和/或高分子半导体与蛋白质、有机色素或无机色素的溶液中，并使用接头结合导电聚合物和/或高分子半导体与蛋白质、有机色素或无机色素，然后通过使用所得溶液，来制备复合物。可选地，可以通过包含用于形成导电聚合物和/或高分子半导体的单体和上述色素的溶液的电化学聚合由单体制备导电聚合物和/或高分子半导体，将脱辅蛋白质添加到该溶液中，在溶液中形成具有色素的蛋白质，然后通过使用该溶液，从而制备该复合物。通常在光接收的元件的制造方法中，在基板上形成第一电极和第二电极，在所得基板上以导电聚合物和/或高分子半导体电连接在第一电极和第二电极之间的方式形成光电导体。

在上述的本发明中，在用来自光源产生的光照射接近屏幕的物体所产生的散射光进入光调制层时，光调制层空间地调制光的强度。空间调制后的光进入透明的光接收层，并且该光被接收。以这种方式，可以在不使用透镜的情况下，在光接收表面上形成物体的图像。此外，与使用透镜形成图像的情况相比，光调制层和透明的光接收层之间的距离可以短得多。在使用显示面板时，图像能在显示面板上显示。在使用背光板时，光调制层自身可以用作显示面板。

如果光接收元件是包含导电聚合物和/或高分子半导体与包含具有长寿激励状态的色素的蛋白质、有机色素和无机色素中的至少一种的复合物的光电导体，则在光进入光电导体时，包含在蛋白质内的色素、有机色素或无机色素吸收光子以产生电子空穴对。该电子空穴对变成电荷分离的，并且其中的一个从蛋白质、有机色素或无机色素注入到导电聚合物和/或高分子半导体中（光掺杂，photodoping），而另一个则定位于蛋白质、有机色素或无机色素的邻近。例如，该电子空穴对的空穴注入到导电聚合物和/或高分子半导体，而电子位于蛋白质、有机色素或无机色素的邻近。导电聚合物和/或高分子半导体电连接在第一电极和第二电极之间。当在第一电极和第二电极之间施加偏置电压时，注入到导电聚合物和/或高分子半导体中的电子或空穴透过导电聚合物和/或高分子半导体，从而光电流在第一电极和第二电极之间流动。如果使用导电聚合物和/或高分子半导体与蛋白质的复合物，则构成蛋白质的多肽用作电子或空穴的势垒，防止包含在一种蛋白质内的色素产生的电子或空穴与包含在另一种蛋白质内的色素产生的空穴或电子因为再结合（复合）而消失。在没有光进入包含导电聚合物和/或高分子半导体与蛋白质、有机色素或无机色素的复合物的光电导体时，该光电导体的行为与绝缘体相同。

根据本发明实施方式，可以提供能够进行多触点传感和三维姿势识别的薄型三维交互式显示器。特别是在光接收元件包含含有导电聚合物和/或高分子半导体与至少一种含有具有长寿激励状态的色素的蛋白质的复合物的光电导体时，能够防止光学激励的载流子的再结合及消失，增加光接收的效率，并且提供具有高灵敏度的光接收元件。因此，可以通过使用良好的光接收元件形成透明的光接收层，提供高性能三维交互式显示器。

本发明的上述以及其他的目的、特征和优点将通过下文中对如附图所示的最佳模式实施方式的详细描述而表现得更为明显。

附图说明

图1是示出了第一实施方式中的三维交互式显示器的示意图；

图2A和图2B是示出了第一实施方式中的三维交互式显示器的操作原理的示意图；

图3A和图3B是示出了第一实施方式中的三维交互式显示器的操作原理的示意图；

图4是示出了第一实施方式中的三维交互式显示器的操作原理的示意图；

图5是示出了第一实施方式中的三维交互式显示器的显示面板的发射光谱以及透明的光接收层中的光接收元件的吸收光谱的示例的示意图；

图6是示出了第一实施方式中的三维交互式显示器的透明的光接收层中的光接收元件所用的光电导体的示意图；

图7是示出了第一实施方式中的三维交互式显示器中透明的光接收层中光接收元件所用的光电导体的结构示例的示意图；

图8是示出了第一实施方式中的三维交互式显示器中透明的光接收层中光接收元件所用的光电导体的另一结构示例的示意图；

图9是说明了第一实施方式中的三维交互式显示器中透明的光接收层中光接收元件所用的光电导体的制造方法的示例的示意图；

图10是说明了第一实施方式中的三维交互式显示器中透明的光接收层中光接收元件所用的光电导体的制造方法的示例的示意图；

图11是示出了第一实施方式中的三维交互式显示器中透明的光接收层中光接收元件所用的光电导体的另一示例的示意图；

图12是示出了第一实施方式中的三维交互式显示器中透明的光接收层中光接收元件的示意图；

图13是示出了第一实施方式中的三维交互式显示器中透明的光接收层中光接收元件的具体构造示例的示意图；

图14是示出了光电流产生测试所用的光接收元件的俯视图；

图15是示出了图14中所示的光接收元件的梳状电极区域的放大的俯视图；

图16A和图16B是示出了图14中所示的光接收元件的光电流作用谱的测量结果、以及示出了光电流对偏置电压的依赖关系的示意图；

图17是示出了锌原卟啉和聚苯胺的复合物的光电流作用谱的测量结果的示意图；

图18是示出了锌取代的细胞色素c和聚苯胺的复合物的光电流作用谱的测量结果的示意图；

图19A和图19B是示出了锌原卟啉和聚苯胺的复合物以及锌取代细胞色素c和聚苯胺的复合物的光电流和开/关比彼此相比较的示意图；

图20是示出了锌取代细胞色素c和聚苯胺的复合物的光电流作用谱的测量结果的示意图；

图21是示出了光接收元件的光电流的测量结果的示意图，其中光接收元件是使用由导电聚合物和/或高分子半导体与其他的添加聚合物制造的光电导体所制备的；

图22是示出了在透明的光接收层中光接收元件阵列的第一示例的俯视图；

图23是示出了第一实施方式中的三维交互式显示器中透明的光接收层中光接收元件的另一的示例的示意图；

图24A和图24B是示出了第一实施方式中的三维交互式显示器中透明的光接收层中光接收元件阵列的第二示例的电路图和截面图；

图25是示出了第一实施方式中的三维交互式显示器中透明的光接收层中光接收元件阵列的第三示例的电路图；

图26是示出了第一实施方式中的三维交互式显示器中透明的光接收层中光接收元件阵列的第四示例的电路图；

图27是示出了第一实施方式中的三维交互式显示器的应用的框图；

图28A和图28B是示出了图27中所示的三维交互式显示器的待机模式和捕获模式的示意图；

图29是示出了第二实施方式中的三维交互式显示器的示意图；

图30是示出了第三实施方式中的三维交互式显示器的示意图；

图31是示出了第三实施方式中的三维交互式显示器中物体的空间不确定性与物体距离屏幕的高度之间的依赖关系的示意图；

图32是示出了第三实施方式的三维交互式显示器中从屏幕的半球形物体的离散化建模的示意图；

图33A和图33B是在第三实施方式中的三维交互式显示器中通过用作光调制层的液晶面板的液晶掩模投射在透明的光接收层的光接收表面上的示意性概略图；以及

图34A和图34B是在第三实施方式中的三维交互式显示器中通过光接收元件接收光所获得的示意性的图像，该光通过用作光调制层的液晶面板的液晶掩模照射在透明的光接收层的光接收表面上。

具体实施方式

以下，将参考附图描述本发明的实施方式。将按照以下顺序进行描述。

1.第一实施方式（三维交互式显示器）

2.第二实施方式（三维交互式显示器）

3.第三实施方式（三维交互式显示器）

（1.第一实施方式）

[三维交互式显示器]

图1示出了第一实施方式中的三维交互式显示器。

如图1所示，三维交互式显示器包括被配置为产生紫外光或红外光的光源11、光调制层12、透明的光接收层13和显示面板14。光调制层12，透明的光接收层13和显示面板14通常按该顺序彼此平行设置。光调制层12和透明的光接收层13以预定距离彼此分离。透明的光接收层13和显示面板14可以直接彼此接触，或可以以预定距离彼此分离。

光源11用于通过包括紫外光或红外光的探测光16照射物体15，从而检测与三维交互式显示器的屏幕的前方（例如光调制层12的前面）相接近的物体15。光源11可以是点光源或线光源，并且可以是灯、发光二极管和半导体激光器中的任一种。光源11设置在光调制层12外围的一个或多个区域中。为了准确地检测与光调制层12的前面相接近的物体15，最期望将光源11设置为在从光调制层12的前方观看时，通过探测光16照射光调制层12的前方的整个面。探测光16的强度基本上是任意的，只要通过探测光16照射物体15产生的散射光17能够透过光调制层12、进入透明的光接收层13并且被检测到，但是优选尽量选择低强度。

用紫外光或红外光的探测光16照射远离屏幕的位置的物体15所产生的散射光17能够进入光调制层12。光调制层12用作单向或双向掩模以空间地调制光强度。换言之，光调制层12是进入光调制层12的散射光17和来自显示面板14的光的空间滤光器。在光调制层12中，单元12a以二维阵列方式设置，并且能通过电信号独立地控制光的透射/不透射。光调制层12优选是多个液晶单元以二维阵列方式设置的液晶面板。液晶单元具有包括一对彼此垂直设置的偏光轴的偏光滤光器，并且液晶介于其间。如果光调制层12是液晶面板，则来自三维交互式显示器的屏幕的前方的物体15的散射光17或来自显示面板14的光，进入光调制层12，并且通过一个偏光滤光器成为线性偏振光。在偏振光透过液晶时，偏光轴与该一个偏光滤光器的偏光轴正交的另一偏光滤光器抑制其透射。将电场施加于各个液晶单元，能够将各个液晶单元内的液晶分子以特定方向配置，其使得能够旋转入射光的偏振光面。因此，各个液晶单元的透射率能够被控制以用于强度调制。

透明的光接收层13具有透明基板13a以及以二维阵列方式设置于其上的光接收元件D（像素）。光接收表面是形成二维阵列的光接收元件D的表面。透明的光接收层13用于检测用包括紫外光或红外光的探测光16照射在三维交互式显示器的屏幕的前方的物体15时所产生的包括紫外光或红外光的散射光17。散射光17的透射能够通过光调制层12控制，从而通过散射光17，物体15的图像能够从彼此不同角度的方向在光接收表面上形成。在这种情况下，光接收元件D的吸收光谱优选地与显示面板14的发光光谱不相重叠，或如果重叠，则以最小量重叠。即，光接收元件D的吸收光谱具有紫外光或红外光波段的吸收波段，另一方面，显示面板14的发光光谱具有在可见光波段中的发光峰。因此，能够防止光接收元件D（即，透明的光接收层13的光接收表面）上形成的图像和在显示面板14上显示的图像之间的干涉。光接收元件D将在下面描述。

显示面板14具有基板14a以及在其上以二维阵列方式设置的像素P。显示面板14用于通过用电信号控制像素P来显示预期的图像。显示面板14的非限制性的示例有OLED显示面板、等离子体显示面板（PDP）以及液晶显示（LCD）面板。在使用液晶显示（LCD）时，在其后侧设置背光。例如，显示面板14假设是液晶面板。在这种情况下，光调制层12，例如液晶面板，仅用作具有控制来自物体15的散射光17的透射率的掩模的功能的单向光调制器。光调制层12的各个单元12a的尺寸和位置，可以与显示面板14的各个像素P的相同，但是这并非必须的。这是因为，光调制层12用于使用来自物体15的散射光17形成物体15的图像，而显示面板14仅用于显示图像。因此，显示面板14可以保持高分辨率，而光调制层12和透明的光接收层13可以保持低分辨率。

[三维交互式显示器的操作]

光调制层12和透明的光接收层13可以作为无透镜的相机的一个单元来考虑。来自屏幕的前方的物体15的散射光17由光调制层12空间地调制，并且被透明的光接收层13接收，从而在光接收表面形成图像。在图2A中示出了示例。

如图2A所示，最简单的透镜相机是针孔相机。通过控制光调制层12的单元12a的透射率，能够形成针孔阵列，即针孔相机阵列。针孔掩模的示例的俯视图在图2B中示出。如图2B所示，单元12a中只有一个是透明的（图2B中显示为白色），而其他的单元12a是不透明（图2B中显示为黑色）。针孔相机阵列能够获得在三维交互式显示器的前面的从彼此不同的角度方向的图像。因此，能够再生物体15的三维轮廓。此外，物体15（例如，手指和手掌）的三维姿势可以由图案识别算法提供。

另一方面，使用针孔作为掩模的缺点是，光调制层12变得几乎不透明，并且遮断大部分来自显示面板14的光。在这方面，已发现，改进的针孔相机即所谓的遮蔽场法（shield feld method）对于在获得较大的透明区域以用于显示图像时提供图像来说是有效的。掩模图案的示例是改进的均匀冗余阵列（MURA），如图3A所示，1978年提出（参见Fenimore et al.Codes 1978.Codes aperture imaging with uniformly redundant arrays.Appl.Optics 17,3,pp337-347,2009）。图3B示出了编码的掩模的俯视图的示例。如图3B所示，其形成复杂图案，包括透明单元12a（图3B中显示为白色）和不透明单元12a（图3B中显示为黑色）。

图案化的掩模能够显著地增加来自显示面板14的光的开口率。然而，被掩模的区域保持暗。优选地，在这种情况下动态地调制掩模。图案化的掩模的动态调制的示例在图4中示出。如图4所示，在具有彼此相反的透明区域和不透明区域的两个掩模图案1和2周期地切换时，能够抑制特定图案的暗区域的阴影效应。

然后，将描述三维交互显示面板的节能模式。

为了提高亮度，并且节省三维交互式显示面板的电力，可以引进待机模式，使得光调制层12的所有的单元12a保持透明。在待机模式下，光调制层12整体保持透明。在物体15接近三维交互式显示器的屏幕时，来自光源11的紫外光或红外光的探测光16被物体15散射所产生的紫外光或红外光的散射光17，通过光调制层12而被透明的光接收层13检测到。这样，三维交互式显示器立即切换至图4中所示的传感模式。特别地，待机模式适合于在移动装置（诸如移动电话）中减少信号处理负担从而节省电力。此外，在待机模式下，能够提供更高的亮度，从而三维交互式显示器适合于观看视频图像。

接下来，将详细描述透明的光接收层13。

如上所述，为了防止与来自显示面板14的可见光的干涉，光接收元件D的吸收光谱优选地与显示面板14的发光光谱不相重叠，或如果重叠，则以最小量重叠。来自显示面板14的发光光谱以及光接收元件D的吸收光谱的示例在图5中示出。

[光接收元件D的构造]

基本上，可以使用任何光接收元件作为光接收元件D，只要能够检测紫外光或红外光即可。在这里，将描述使用本发明人开发的新型光电导体的光接收元件。

[光电导体]

图6示出了光电导体的第一示例。

如图6所示，光电导体包含网络状导电聚合物和/或高分子半导体21与一个或多个蛋白质22的复合物。处于长寿激励状态的蛋白质22被取向为预定位置，其发光中心作为色素22a被多肽22b包覆。通常，导电聚合物和/或高分子半导体21和蛋白质22彼此共价或非共价键合。例如，非共价键合是通过静电相互作用、范德华相互作用、氢键相互作用或电荷转移相互作用的键合。导电聚合物和/或高分子半导体21与蛋白质22可以通过接头（图中未示出）彼此结合。光电导体的整体形状没有特别限制，可以根据需要适当地选择，但是例如可以是膜或板状。光电导体的表面形状也是任意的，例如可以凹入、凸出或不规则的（既有凹入也有凸出）。而且，光电导体的平面形状没有特别限制，可以根据需要适当地选择，但是例如可以是多边形的（三角形、四边形、五边形、六边形等）、圆形或椭圆形。

导电聚合物和/或高分子半导体21与蛋白质22的混合比（质量比或重量比）没有特别限制，可以根据希望的光电导体的光电导性适当地选择。通常，相对于导电聚合物和/或高分子半导体21，蛋白质22的存在量较大，这导致光电导性的增加。

导电聚合物和/或高分子半导体21可以是p型或n型聚合物。导电聚合物大概地分成烃类导电聚合物和含杂原子导电聚合物。烃类导电聚合物的示例包括聚乙炔、聚苯撑、聚苯乙撑、聚并苯、聚苯乙炔、聚二乙炔、聚萘等。含杂原子导电聚合物的示例包括聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩、聚噻嗯乙撑、多甘菊环烃、聚异硫茚等。

包含被多肽22b包覆的色素22a的蛋白质22的示例，包括被修饰以表现荧光性或用荧光化合物修饰的以下各种蛋白质。也能使用如下蛋白质（架构氨基酸残基被化学修饰）的衍生物或其变种（架构氨基酸残基的一部分由其他氨基酸残基取代）。

（1）细胞色素c类（电子传递蛋白质）：

细胞色素c、细胞色素c₁、细胞色素c₂、细胞色素c₃、细胞色素c₄、细胞色素c₅、细胞色素c₆、细胞色素c₇、细胞色素c₈、细胞色素c′、细胞色素c″、细胞色素cL、细胞色素cM、细胞色素cS、细胞色素c₅₄₄、细胞色素c₅₄₅、细胞色素c₅₄₆、细胞色素c₅₄₇、细胞色素c₅₄₈、细胞色素c₅₄₉、细胞色素c₅₅₀、细胞色素c₅₅₁、细胞色素c_551.5、细胞色素c₅₅₂、细胞色素c₅₅₃、细胞色素c₅₅₄、细胞色素c₅₅₅、细胞色素c₅₅₆、细胞色素c₅₅₇、细胞色素c₅₅₈、细胞色素c₅₅₉、细胞色素c₅₆₀、细胞色素c₅₆₁、细胞色素c₅₆₂、细胞色素C₅₆₃等。

（2）细胞色素b类（电子传递蛋白质）：

细胞色素b、细胞色素b₁、细胞色素b₂、细胞色素b₃、细胞色素b₄、细胞色素b₅、细胞色素b₆、细胞色素b₇、细胞色素b₈、细胞色素b₉、细胞色素b₅₅₀、细胞色素b₅₅₁、细胞色素b₅₅₂、细胞色素b₅₅₃、细胞色素b₅₅₄、细胞色素b₅₅₅、细胞色素b₅₅₆、细胞色素b₅₅₇、细胞色素b₅₅₈、细胞色素b₅₅₉、细胞色素b₅₆₀、细胞色素b₅₆₁、细胞色素b₅₆₂、细胞色素b₅₆₃、细胞色素b₅₆₄、细胞色素b₅₆₅、细胞色素b₅₆₆、细胞色素b₅₆₇、细胞色素b₅₆₈、细胞色素b₅₆₉、细胞色素P₄₅₀等。

（3）细胞色素a类（电子传递蛋白质）：

细胞色素a、细胞色素a₁、细胞色素a₂、细胞色素a₃、细胞色素o、细胞色素o₃等。

（4）其他电子传递蛋白质：

铁氧化还原蛋白、红素氧还蛋白、质体蓝素、天青蛋白、伪天青蛋白、漆树蓝蛋白质、硫氧还蛋白等。

（5）包含以下辅酶的蛋白质：

核苷酸类的辅酶：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADH）、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）、黄素腺嘌呤核苷酸（FADH）、黄素单核苷酸（FMN）等；

苯醌类的辅酶：泛醌、质体醌、甲基萘醌类、卡尔里苯醌、辅酶F420、深红醌等；以及

卟啉类的辅酶：HEM（黑素细胞）、叶绿素、脱镁叶绿素、二氢卟酚等。

（6）球蛋白：

肌红蛋白、血红蛋白、神经球蛋白、细胞球蛋白等。

（7）荧光蛋白质和变型：

绿色荧光蛋白质（GFP）、DsRed、Kusabira橙、TagBFP（来自Evrogen公司）、来自Clontech公司的果实荧光蛋白质（http://catalog.takara-bio.co.jp/clontech/product/basic_info.asp?unitid=U100005040）、来自MBL公司的CoralHue系列产品

（https://ruo.mbl.co.jp/product/flprotein/）等。

荧光化合物的示例包括如下荧光性色素：

-4-乙酰氨基-4′-异硫氰酸根合茋-2,2’-二磺酸

-吖啶及其衍生物，如吖啶、吖啶橙、吖啶黄、吖啶红和吖啶异硫氰酸盐、

-5-(2′-氨乙基)氨基萘-1-磺酸（EDANS）

-4-氨基-N-[3-(乙烯基磺基)苯基]萘二甲酰亚胺基-3,5-二磺酸（金星黄VS）

-N-(4-苯胺基-1-萘基)马来酰亚胺

-蒽基酰胺

-亮黄

-香豆素和香豆素衍生物，如香豆素、7-氨基-4-甲基香豆素（AMC，香豆素120）和7-氨基-4-三氟甲基香豆素（香豆素151）

-花青及其衍生物，如花青、花青3、花青5、花青5.5以及花青7

-4′,6-二脒基-2-苯基吲哚（DAPI）

-5′,5"-二溴代邻苯三酚-磺酞（溴代邻苯三酚红）

-7-二乙基氨基-3-(4′-异硫氰酸根合苯基)-4-甲基香豆素

-二乙基氨基香豆素

-二乙基三氨基五乙酸酯

-4,4′-二异硫氰酸根合二氢化茋-2,2′-二磺酸

-4,4′-二异硫氰酸根合茋-2,2′-二磺酸

-5-[二甲基氨基]萘-1-磺酰氯（DNS，丹酰氯）

-4-(4′-二甲基氨苯基偶氮)苯甲酸（DABCYL）

-4-二甲基氨苯基偶氮苯基-4′-异硫氰酸盐（DABITC）

-曙红及其衍生物如曙红和曙红异硫氰酸盐

-赤藓红及其衍生物如赤藓红B和赤藓红异硫氰酸盐

-荧光素及其衍生物，如溴乙非啶、5-羧基荧光素（FAM）、5-(4,6-二氯三吖嗪-2-基)氨基荧光素（DTAF）、2’7′-二甲氧基-4′5’-二氯-6-羧基荧光素（JOE）、异硫氰酸荧光素（FITC）、氯三吖嗪基荧光素、萘并荧光素和QFITC（XRITC）

-荧光胺

-IR144

-IR1446

-绿色荧光蛋白质（GFP）

-珊瑚衍生物的荧光蛋白质（RCFP）

-丽丝胺（商品名）

-丽丝胺若丹明、黄色荧光

-碱性孔雀绿异硫氰酸盐

-4-甲基羟基香豆素

-邻甲酚酞

-硝基酪氨酸

-副品红

-尼尔红

-俄勒冈绿

-酚红

-B-藻红素

-邻苯二醛

-芘以及其衍生产物，如芘、芘酪酸和1-芘丁酸琥珀酰亚胺基酯

-活性红4（汽巴（商品名）亮红3B-A）

-若丹明及其衍生物，如6-羧基-X-若丹明（ROX）、6-羧基若丹明（R6G）、4,7-二氯若丹明丽丝胺、若丹明-B-磺酰氯、若丹明（Rhod）、若丹明B、若丹明123、若丹明X异硫氰酸盐、磺基若丹明B、磺基若丹明101、磺基若丹明101的磺酰氯衍生物（得克萨斯红色）、N,N,N′,N′-四氨基-6-羧基若丹明（TAMRA）、四甲基若丹明和四甲基若丹明异硫氰酸盐（TRITC）

-核黄素

-玫红酸和铽螯合衍生物

-咕吨

-以上化合物的组合。

除上面的化合物之外，可以使用为本领域技术人员所公知的其他荧光色素，诸如Molecular Probes（Eugene，俄亥俄州，美国）和Excitors（Dayton，俄亥俄州，美国）公司生产的那些或它们的组合。

例如，例如为了光电导体的机械支撑，可以根据需要，在基板上形成光电导体。可以根据需要适当选择任何已知的基板作为基板，其可以是透明基板或不透明基板。透明基板的材料根据需要适当地选择，但是例如，其可以是透明的无机材料（如石英或玻璃）或透明塑料。优选使用透明塑料基板作为柔性的透明基板。透明塑料的示例包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯硫醚、聚偏二氟乙烯、醋酸纤维素、溴化苯氧基树脂、芳族聚酰胺、聚酰亚胺、聚苯乙烯、多芳基化合物、聚砜、聚烯烃等。例如，将硅基板用作不透明基板。

图7示意性地示出了导电聚合物和/或高分子半导体21与蛋白质22通过非共价键彼此结合的状态的示例。可选地，图8示意性地示出了导电聚合物和/或高分子半导体21与蛋白质22通过接头23彼此结合的状态的示例。

根据导电聚合物和/或高分子半导体21与蛋白质22而适当选择的已知的接头可用作接头23。具体地，能够使用如下接头。

（1）通过胺-胺键将导电聚合物和/或高分子半导体21结合至蛋白质22

-戊二醛（反应基：醛基）

[化学式1]

-DSG（反应基：NHS酯，分子量：326.26，间隔臂长：

）

[化学式2]

-BS(PEG)₅，（反应基：NHS酯，PEG间隔，分子量：532.50）

[化学式3]

-BS(PEG)₉（反应基：NHS酯，PEG间隔，分子量：708.71）

[化学式4]

-DSP（反应基：NHS酯，硫醇可裂解，分子量：404.42，间隔臂长：

）

[化学式5]

-DST（反应基：NHS酯，杂（misc）可裂解、分子量：344.24，间隔臂长：

）

[化学式6]

-DMA（反应基：酰亚胺酯，分子量：245.15，间隔臂长：

）

[化学式7]

-DTBP（反应基：酰亚胺酯，硫醇可裂解，分子量：309.28，间隔臂长：

）

[化学式8]

-HBVS（乙烯砜）（分子量：266.38，间隔臂长：

）

[化学式9]

（2）通过胺-巯基（或氢硫基）键将导电聚合物和/或高分子半导体21结合至蛋白质22

-BMPS（反应基：NHS酯/马来酰亚胺，分子量：266.21，间隔臂长：

）

[化学式10]

-SM(PEG)_n（反应基：NHS酯/马来酰亚胺，PEG间隔，n=2、4、6、8、12或24）

[化学式11]

-SM(PEG)₂（反应基：NHS酯/马来酰亚胺，PEG间隔）

[化学式12]

-SMPT（反应基：NHS酯/吡啶基二硫酚，可裂解，分子量：388.46，间隔臂长：

）

[化学式13]

-SIA（反应基：NHS酯/卤代乙酰，分子量：283.02，间隔臂长：

）

[化学式14]

（3）通过胺-羧基键将导电聚合物和/或高分子半导体21结合至蛋白质22

-EDC（反应基：碳二亚胺，分子量：191.70）

[化学式15]

（4）通过巯基（或氢硫基）-碳水化合物键将导电聚合物和/或高分子半导体21结合至蛋白质22

-BMPH（反应基：马来酰亚胺/酰肼，分子量：297.19，间隔臂长：

）

[化学式16]

（5）通过羟基-巯基（或氢硫基）键将聚合物网络21结合至蛋白质22

-PMPI（反应基：异氰酸酯/马来酰亚胺，分子量：214.18，间隔臂长：

）

[化学式17]

为了提高整个光电导体的机械强度，根据需要，除了导电聚合物和/或高分子半导体21之外，光电导体还可以包含机械强度优选的一种或多种其他聚合物。以这种方式，不再需要为了提高光电导体的机械强度而在用于机械支撑的基板上形成光电导体。可选地，除了导电聚合物和/或高分子半导体21之外，可以将一种或多种其他用于粘性调节的聚合物添加到光电导体，以调节在光电导体的制备期间所使用的溶液或悬浊液的粘性。用于粘性调节的聚合物应当对进入光电导体的光在任何吸收波长都是透明的，制备光电导体所用的溶液或悬浊液的粘性在用于粘性调节的聚合物添加于其中时应当增加，并且其绝缘性质应当是稳定的。可选地，在抗氧化性和耐湿性优越的一种或多种其他聚合物可以与光电导体混合，以用于提高光电导体的抗氧化性和耐湿性。用于这些目的其他聚合物的示例包括但是不限于聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚甲基丙烯酸甲脂（PMMA）、聚苯乙烯（PS）、聚-4-乙烯基苯酚（PVP）等。

[光电导体的制造方法]

将描述光电导体的制造方法。

首先，为了制造如图7中所示的光电导体，将导电聚合物和/或高分子半导体21与蛋白质22在溶剂中溶解并混合。例如，可使用的溶剂可以是水或有机溶剂，并可根据需要适当地选择。将如此获得的溶液涂布于基板上。例如，涂布方法包括浸入涂布、旋转涂布、棒涂布、喷墨印刷等，并可根据需要选择合适的方法。基板的表面形状是任意，并且可以是平面或曲面。然后通过挥发从基板去除溶剂，从而在基板上形成光电导体。

为了制造图8中所示的光电导体，首先导电聚合物和/或高分子半导体21与蛋白质22在溶剂中溶解并混合。在其他聚合物与导电聚合物和/或高分子半导体21一起使用时，其他聚合物也与溶液混合。例如，可使用的溶剂可以是水或有机溶剂，并可根据需要适当地选择。然后将接头23添加到如此获得的溶液，通过接头23使导电聚合物和/或高分子半导体21与蛋白质22通过共价键互相结合并析出（precipitate）。然后将未反应的接头23、保持未与接头23反应的导电聚合物和/或高分子半导体21与蛋白质22去除，从而在基板上形成光电导体。

在图7中所示的光电导体也可以以如下方式制备：在该制造方法中，导电聚合物和/或高分子半导体21通过电化学聚合方法（电解聚合方法）制备。具体地，首先如图9所示，用于制备导电聚合物和/或高分子半导体21的单体21a和色素22a在溶剂中溶解并混合。将电极24（工作电极）浸渍在如此获得的溶液中，通过电位扫描（potential sweep），在电极24的表面上而形成通过聚合由单体21a制备的导电聚合物和/或高分子半导体21，然后色素22a与导电聚合物和/或高分子半导体21结合。然后如图10所示，将脱辅基蛋白（多肽）25与如此获得的聚合物溶液混合。调节聚合物溶液的条件（pH值、温度等），色素22a被脱辅基蛋白25通过其皱褶（refold）而包覆在其中，形成包含被多肽21a包覆的色素22a的蛋白质22。然后去除溶剂和未反应的单体21a，从而在电极24上形成光电导体。

图11示出了光电导体的第二示例。

如图11所示，光电导体包含形成在基板26上的多层积层蛋白质22和网络状的导电聚合物和/或高分子半导体21的复合体。虽然在图11中作为示例示出了3层积层的蛋白质22，但是蛋白质22的积层数量不限于3层并可根据需要适当选择。基板26根据需要适当地选择。

导电聚合物和/或高分子半导体21、蛋白质22和基板26的示例如下所示：导电聚合物和/或高分子半导体21例如是p型聚苯胺磺酸（PASA）。

[化学式18]

聚[2-甲氧基-5-(2′-乙基-己氧基)-1,4-苯乙撑]（MEH-PPV）

[化学式19]

或

聚(3-己基噻吩)（P3HT）

[化学式20]

所使用的n型导电聚合物和/或高分子半导体例如可以是聚(间位吡啶乙撑)聚(异硫茚)。蛋白质22的示例是锌取代细胞色素c。基板26的示例是铟锡混合氧化物（ITO）基板。

[光电导体的制造方法]

光电导体的制造方法将描述如下。

制备在溶剂中包含导电聚合物和/或高分子半导体21的聚合物溶液和在相同溶剂中包含蛋白质的蛋白质22溶液（例如，分别pH值5.0）。例如，可用的溶剂可以是水溶剂或有机溶剂，并可根据需要适当地选择。

首先，将基板26浸渍于蛋白质溶液中或用蛋白质溶液涂布然后去除溶剂，从而在基板26上形成第一层蛋白质22。随后，承载第一层蛋白质22的基板26浸渍于聚合物溶液中，或使用聚合物溶液涂布。在第一层蛋白质22上表面电荷与在承载与第一层极性相反的电荷的区域中的导电聚合物和/或高分子半导体21上的电荷之间形成静电引力，并且蛋白质22与导电聚合物和/或高分子半导体21通过静电引力彼此结合。

随后，在去除溶剂之后，其上形成有第一层蛋白质22、导电聚合物和/或高分子半导体21层的基板26再次浸渍于蛋白质溶液中，或使用蛋白质溶液涂布。在基板26上形成的导电聚合物和/或高分子半导体21层上的表面电荷和相反电荷的蛋白质22层上的表面电荷之间产生静电引力，并且导电聚合物和/或高分子半导体21与其上的蛋白质22通过静电的引力彼此结合。随后在去除溶剂之后，再次类似地形成导电聚合物和/或高分子半导体21。以必要的次数重复该过程，形成具有期望的层数的导电聚合物和/或高分子半导体21与蛋白质22的积层体。

图12示出了使用新的光电导体的光接收元件D。

如图12所示，在光接收元件D中，光电导体27中网络状的导电聚合物和/或高分子半导体21电连接至彼此不同位置的第一电极28和第二电极29。例如，光电导体27如下形成：光电导体27跨第一电极28和第二电极29而形成，在光电导体27与第一电极28和第二电极29相接触的位置，导电聚合物和/或高分子半导体21电连接至第一电极28和第二电极29。第一电极28和第二电极29之间的距离没有特别限制，并可根据需要适当地选择，但是例如是1μm以上且30μm以下，通常是5μm以上且20μm以下，例如10μm。任何已知的导电材料可以用作第一电极28和第二电极29的材料，并可根据需要选择。可用的其示例是选自由铜（Cu）、银（Ag）、铝（Al）、铬（Cr）、金（Au）、铁（Fe）、镍（Ni）、钛（Ti）和铂（PT）所构成的组中的至少一种金属的单质或合金。在形成为透明的第一电极28和第二电极29的情况下，可使用的透明的电极材料的示例包括诸如ITO（铟锡混合氧化物）、FTO（氟掺杂氧化锡）和NESA玻璃（SnO₂玻璃）的透明的金属氧化物；允许光透过的诸如Au膜的超薄金属膜等。在第一电极28和第二电极29形成为透明并且基板以以下方式使用时，可以通过使基板透明来获得透明的光接收元件。

例如，为了光接收元件D的机械支撑，根据需要在基板上形成光接收元件D。具体是，光电导体27、第一电极28和第二电极29在基板上形成。任何已知的基板可以用作基板，其可以根据需要选择，其可以是透明基板或不透明基板。透明基板的材料可以根据需要适当地选择，例如，其为诸如石英或玻璃的透明的无机材料，或透明塑料。使用透明塑料基板作为柔性的透明基板。透明的塑料的示例包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯硫醚、聚偏二氟乙烯、醋酸纤维素、溴化苯氧基树脂、芳族聚酰胺、聚酰亚胺、聚苯乙烯、多芳基化合物、聚砜、聚烯烃等。例如，硅基板用作不透明基板。

图13示出了光接收元件D的构造的典型示例。如图13所示，在光接收元件中，第一电极28和第二电极29彼此分离地形成在基板26上，并且光电导体27跨第一电极28和第二电极29两者而形成。

[光接收元件D的制造方法]

光接收元件D的制造方法将描述如下。

首先，在基板26上形成第一电极28和第二电极29。例如，为了制备第一电极28和第二电极29，在基板26上形成导电材料薄膜并通过光刻和蚀刻将其图案化。

然后，以类似上述的方式在承载第一电极和第二电极的基板26上形成光电导体27。

从而，制造出所期望的光接收元件D。

[光接收元件D的操作]

光接收元件D的操作将参考图13描述如下。

在不被光照射（暗状态下）的光接收元件D中，构成光电导体27的导电聚合物和/或高分子半导体21与蛋白质22都是绝缘体，因此光电导体27是绝缘体。

另一方面，在光接收元件D的光电导体27被具有足够激励蛋白质22的色素22a的光子能量的光所照射时，色素22a被激励，得到电子空穴对（激子）。这样产生的电子空穴对的电子或空穴从色素22a通过在蛋白质22中形成的路线注入到导电聚合物和/或高分子半导体21中（光掺杂）。在电子或空穴以这种方式注入时，导电聚合物和/或高分子半导体21的导电性快速地增大，并且光电导体27的导电性也快速地增大。在第一电极28和第二电极29之间施加偏置电压时，注入到导电聚合物和/或高分子半导体21的空穴或电子移动至电位更低或更高的第一电极28或第二电极29，使光电流在第一电极28和第二电极29之间流动。例如，在第一电极28和第二电极29之间施加偏置电压从而使得第一电极28的电位变得更高时，注入到导电聚合物和/或高分子半导体21的空穴移动至第二电极29，使光电流从第一电极28流动到第二电极29。在照射到光电导体27的光的强度增大时，光电流的量增加。在第一电极28和第二电极29之间没有施加偏置电压（偏置电压=0）时，即使光电导体27被光照射，在第一电极28和第二电极29之间也没有光电流流动。在第一电极28和第二电极29之间流动的光电流的方向，能够被在第一电极28和第二电极29之间施加的偏置电压的极性所控制。在进入光电导体27的光的强度恒定时，在第一电极28和第二电极29之间流动的光电流，能够被入射光的波长以及在第一电极28和第二电极29之间施加的偏置电压所控制。

在这种情况下，因为蛋白质22被多肽22b壳彼此绝缘，能够防止蛋白质22之间的电子和空穴的再结合以及消失。因而，能够通过向光电导体27入射光而在色素22a中所产生的电子空穴对来显著增加对光电流的贡献。也可以显著减少在没有光照射到光电导体27的暗状态下第一电极28和第二电极29之间的流动的泄漏电流（暗电流）的量。

[光接收元件D的光电流产生测试]

制备光接收元件D以用于光电流产生测试。

光接收元件D按照以下方式来制备：

如图14所示，在具有15mm×25mm的尺寸和1mm的厚度的玻璃基板30上形成预定形状的一对ITO电极31和32。ITO电极31和32对应于第一电极28和第二电极29。ITO电极31和32的尺寸如图14所示。ITO电极31和32的厚度是100nm。如图15所示，ITO电极31和32在端子区域的分别具有梳状电极区域31a和32a，这些梳状电极区域31a和32a以离开预定的距离的位置对向设置，并且它们互相啮合。梳状电极区域31a和32a的每一个中的电极间距是20μm，电极之间的距离是10μm。梳状电极区域31a和32a的总面积是4mm×4mm（=16mm²）。

马心肌细胞色素c的中心金属铁被锌取代，以得到锌取代细胞色素c。锌取代细胞色素c溶解于水，以得到0.73mM蛋白质溶液。另外，聚苯胺磺酸（PASA）溶解于水，以得到5.1mg/mL的PASA溶液。

如此制备的PASA溶液被氢氧化钠（NaOH）中和，从而得到PASA钠盐溶液。聚酰胺聚合物由下式表示：

[化学式21]

然后，如此制备的PASA钠盐溶液添加到蛋白质溶液，以得到蛋白质-聚合物的水溶液。蛋白质-聚合物的水溶液中锌取代细胞色素c与PASA钠盐的重量比是10:1。蛋白质-聚合物的水溶液中的锌取代细胞色素c的浓度大约是0.6mM。然后，如此制备蛋白质-聚合物的水溶液通过浸涂法涂布于梳状电极区域31a和32a上。在浸涂之后，ITO电极31和32在真空下保持大约3个小时以去除水。ITO电极31和32在测试之前保存样品在干燥容器中过夜。

确定光接收元件在室温下在380nm到600nm的波长的光电流作用谱。在ITO电极31和32之间施加的电压以250mV的间隔从-1000mV到+1000mV变化。所获得的光电流作用谱如图16A中所示。光电流作用谱的最大值在408nm、540nm和578nm的波长处发现，类似于锌取代细胞色素c溶液的吸收光谱，这表明导电性的改变由锌取代细胞色素c引起。408nm的波长是可见光波段内的紫外线边缘波长。当波长在408nm保持恒定时的光电流I_p对于偏置电压的依赖关系在图16B中示出。在图16B中所示的偏置电压的依赖关系示出了光电导体的性质。在图16B中所示的偏置电压依赖关系也表明，光接收元件对光的灵敏度能被偏置电压的调节所改变。因而，例如，可以通过对于弱光的检测增加偏置电压来增加灵敏度，或者通过对于强光的检测减少偏置电压来减少灵敏度，从而防止放大器的饱和。540nm和578nm的波长的峰在可见波长之内。在检测到光电流时，这些峰能通过设置预定的阈值电流而被忽略。

执行比较测试以检测在光电导体27中使用包含色素22a的蛋白质22的优点。为了该目的，制备了包含梳状电极区域31a和32a上形成的导电聚合物和/或高分子半导体21与色素22a的复合物的试样（试样1）以及包含梳状电极区域31a和32a上形成的导电聚合物和/或高分子半导体21与蛋白质22的复合物的试样（试样2）。

包含梳状电极区域31a和32a上形成的导电聚合物和/或高分子半导体21和色素22a的复合物的试样1以如下方式制备：

将色素22a和锌原卟啉（ZPP）溶解在1-甲基-2-吡咯烷酮（NMP）中，从而得到2mg/mL的色素溶液。另外，将聚苯胺（PANI）溶解在NMP中，得到2mg/mL的PANI溶液。然后，将PANI溶液添加到色素溶液，得到色素-聚合物的水溶液。色素-聚合物的水溶液中的ZPP与PANI的重量比是10:1。然后，将如此制备的色素-聚合物的水溶液稀释到PANI浓度为0.24mg/mL，所得溶液以浸涂方法涂覆于梳状电极区域31a和32a上。在浸涂之后，为去除水和NMP，将ITO电极31和32在真空下保持48个小时。然后，在测试之前，将ITO电极31和32保存在干燥容器中过夜。

包含形成在梳状电极区域31a和32a上的导电聚合物和/或高分子半导体21与蛋白质22的复合物的试样2以如下方式制备：

将锌取代细胞色素c溶解于水，以得到0.73mM蛋白质溶液。另外，将聚苯胺（PANI）溶解在NMP中，得到2mg/mL的PANI溶液。然后，将PANI溶液添加到蛋白质溶液，以得到蛋白质-聚合物的水溶液。蛋白质-聚合物的水溶液中锌取代细胞色素c与PANI的重量比是10:1。然后，将如此制备的蛋白质聚合物的水溶液稀释到PANI浓度为0.24mg/mL，并且所得溶液以浸涂方法涂布于梳状电极区域31a和32a上。在浸涂之后，为去除水和NMP，将电极在真空下保持48个小时。然后，在测试之前，将ITO电极31和32保存在干燥容器中过夜。

确定试样1和2在室温下在380nm到600nm的波长的光电流作用谱。在ITO电极31和32之间施加的电压在100mV、200mV、400mV、800mV或1600mV变化。试样1和2中获得的光电流作用谱分别在图17和18中示出。如图17所示，在试样1中观察到在索雷特波段（Soret band）的峰（428nm）和Q波段的峰（550nm和580nm）。如图18所示，在试样2中观察到在索雷特波段的峰（408nm）和Q波段的峰（550nm和580nm）。

从试样1或2获得的光电流I_p对于偏置电压的依赖关系在图19A中示出，试样1或2的开/关比对于偏置电压的依赖关系在图19B中示出。图19A和图19B表明，包含导电聚合物和/或高分子半导体21与蛋白质22的复合物的试样2的光电流值中的开/关比要比包含导电聚合物和/或高分子半导体21与色素22a的复合物的试样1要优秀得多。

为了检测包含具有导电聚合物和/或高分子半导体21与蛋白质22的复合物的光电导体27的试样2在施加有正或负的偏置电压时的行为，在ITO电极31和32之间施加-800mV到+800mV的偏置电压。所获得的光电流作用谱在图20中示出。如图20所示的，在ITO电极31和32之间施加的偏置电压是+800mV或-800mV时，光电流是符号相反且对称的。

[除导电聚合物和/或高分子半导体31之外，还添加其他聚合物至光电导体27的示例]

为了检测除添加导电聚合物和/或高分子半导体21之外还添加其他聚合物的影响，将MEH-PPV用作导电聚合物和/或高分子半导体21，并将由如下结构式表示的PMMA用作其他聚合物。

[化学式22]

在实验中为了方便起见，使用[6,6]-苯基-C61-丁酸甲基酯（PCBM）代替蛋白质22。通过使用MEH-PPV、PMMA和PCBM这些来制备光电导体。通过使用PCBM，允许光电导体在其产生期间以150°C以上的温度进行干燥，它能显著地缩短制造光电导体所需的时间。通过使用光电导体，制备类似于在图14中所示的光接收元件。将PMMA的添加量改变，来制备光接收元件和光电导体。在这些光接收元件的ITO电极31和32之间施加8V的偏置电压，照射550nm的波长的光并确定光电流I_p。结果示出在图21中。图21的横坐标示出了光电导体中（MEH-PPV+PCBM）对PMMA的重量比。如图21所表明，在（MEH-PPV+PCBM）/PMMA质量比是大约8以上，换言之，光电导体的PMMA的质量比率是大约11%以上时，光电流I_p是几乎恒定的，并且在添加PMMA时没有观察到光电流I_p的减少。

[光接收元件阵列的第一示例]

将描述在透明的光接收层13中形成光接收元件阵列的第一示例。

图22示出了这样的光接收元件阵列。如图22所示，光接收元件阵列在诸如玻璃基板的基板（未示出）上具有以二维阵列（矩阵）形状形成的光接收元件D。在这里，将描述配置为4×4总计16个光接收元件P，但是配置方式并不限于此，并且可根据需要来选择光接收元件D的配置模式和数量。在各个光接收元件D中，例如由ITO制备的电极35和36相互面对并相互分离。虽然图中未示出，但在各个光接收元件D中，形成覆盖电极35和36并且与电极35和36电连接的光电导体。第一列的各光接收元件D的电极35的两端均连接至电极E₁的细配线；第二列的各光接收元件D的电极35连接至电极E₂的细配线；第三列的各光接收元件D的电极35连接至电极E₃的细配线；第四列的各光接收元件D的电极35连接至电极E₄的细配线。此外，第一行的各光接收元件D的电极36连接至电极E₅的细配线（未示出）；第二行的各光接收元件D的电极36连接至电极E₆的细配线（未示出）；第三行的光接收元件D的电极36连接至电极E₇的细配线（未示出）；第四行的光接收元件D的电极36连接至电极E₈的细配线（未示出）。基板的形状及大小可根据需要选择，例如其形状是方形或矩形。元件35、36和电极E₁到E₈的形状及大小可以根据需要选择。电极E₁到E₈的材料可根据需要适当地选择，例如为Al、Cr、Au等。各光接收元件D的尺寸的示例是3.5mm×3.5mm。

[光接收元件D的另一示例]

图23示出了光接收元件D的另一示例。光接收元件D是场效应晶体管（FET）型光接收元件。

如图23所示，在FET型光接收元件D中，在透明基板41上设置透明导电层42，并在其上设置光电导体43。在光电导体43上，设置具有预定形状的栅绝缘膜44，并设置具有预定形状的栅电极45。这些栅绝缘膜44和栅电极45是透明的。在栅绝缘膜44两侧的光电导体43上，设置源电极46和漏电极47。

作为透明基板41，例如可以使用类似于透明基板13a的那些。透明基板41可以是透明基板13a自身，或可以设置在透明基板13a上。例如，透明导电层42包括ITO、FTO、石墨（graphene）灯。光电导体43类似于光电导体27。栅绝缘膜44例如包括SiO₂等。栅电极45、源电极46和漏电极47例如可以包括类似于第一电极28和第二电极29的透明材料。

在FET型光接收元件D中，在光不照射（暗状态）时，即使将与栅绝缘膜44和光电导体43之间的界面邻近的光电导体43中形成导电沟道所需的电压（栅电压）施加于栅沟道45，光电导体43中的自由电流密度（载流子密度）也是非常低的，因此与光电导体43和栅绝缘膜44之间的界面邻近的光电导体43中没有形成导电沟道。因此，源电极46和漏电极47之间，没有光电流流动。

另一方面，在光接收元件D的光电导体43被具有能足够激励蛋白质22的色素22a的光子能量的光所照射时，色素22a被激励，得到电子空穴对（激子）。这样产生的电子空穴对的电子或空穴，从色素22a通过在蛋白质22中形成的路线注入到导电聚合物和/或高分子半导体21中（光掺杂）。在电子或空穴以这种方式注入时，导电聚合物和/或高分子半导体21的自由电流密度（载流子密度）快速地增大。在源电极46和漏电极47之间施加偏置电压时，并且在将与栅绝缘膜44和光电导体43之间的界面邻近的光电导体43中形成导电沟道所需的栅电压施加于栅沟道45时，在与栅绝缘膜44和光电导体43之间的界面邻近的光电导体43中形成导电沟道。以这种方式，注入到导电聚合物和/或高分子半导体21中的空穴或电子，移动到电位更高或者更低的源电极46或漏电极47，引起如图23的箭头所示源电极46和漏电极47之间光电流流动。例如，在源电极46和漏电极47之间施加偏置电压使得源电极46的电位变得更高时，注入导电聚合物和/或高分子半导体21的空穴移动至漏电极47，从而使光电流从源电极46流动到漏电极47。在照射到光电导体43的光的强度增加时，光电流增加。在源电极46和漏电极47之间没有施加偏置电压（偏置电压=0）时，即使光电导体43被光照射，源电极46和漏电极47之间也没有光电流流动。源电极46和漏电极47之间的流动的光电流的方向可以通过在源电极46和漏电极47之间施加的偏置电压的极性所控制。在进入光电导体43的光的强度恒定时，在源电极46和漏电极47之间流动的光电流能够被入射光的波长和在源电极46和漏电极47之间施加偏置电压所控制。

[光接收元件阵列的第二示例]

图24A是示出了光接收元件阵列的第二示例的电路图，并且图24B是示出了光接收元件阵列的第二示例的截面图。光接收元件阵列是类似于液晶显示器的、将薄膜晶体管（TFT）用作像素选择开关晶体管的光接收元件D的二维阵列。通过与过去已知的平板显示器的制造技术相结合，光接收元件阵列能容易地形成大面积。

如图24A和图24B所示，光接收元件阵列顺序地包括由玻璃制成的透明基板51、透明电极52和光电导体53。在各个光接收元件D中，在光电导体53上形成透明的上部电极E。即，各光接收元件D具有光电导体53夹于透明电极52和上部电极E之间的结构。光接收元件D以二维阵列方式配置，以形成光接收元件阵列。在光接收元件阵列中，设置行选择线R₁、R₂、R₃...和列选择线C₁、C₂、C₃...。在行选择线R₁、R₂、R₃...和列选择线C₁、C₂、C₃...的交叉点形成包括n沟道TFT的像素选择开关晶体管T。更具体地，各行选择线R₁、R₂、R₃...连接至行方向上的各个开关晶体管T的源电极，并且各列选择线C₁、C₂、C₃...连接至列方向上的各个开关晶体管T的栅电极。上部电极E连接至各个开关晶体管T的漏电极。各行选择线R₁、R₂、R₃...连接至各个电流输入模数（A/D）转换器IC 54、55、56...。开关晶体管T可以使用任何材料由过去已知的技术形成。

在光接收元件中，在它不被光（暗状态中）照射时，构成光电导体53的导电聚合物和/或高分子半导体21蛋白质22都是绝缘体，从而光电导体53是绝缘体。

另一方面，在光接收元件D的光电导体53被具有足够激励蛋白质22的色素22a的光子能量的光所照射时，色素22a被激励，得到电子空穴对（激子）。这样产生的电子空穴对的电子或空穴，从色素22a通过在蛋白质22中形成的路线注入到导电聚合物和/或高分子半导体21中（光掺杂）。在电子或空穴以这种方式注入时，导电聚合物和/或高分子半导体21的导电性快速地增加，从而53的导电性也快速地增加。

例如，将预定的正电压施加于透明电极52。然后，将预定的正栅电压施加于从列选择线C₁、C₂、C₃...中选择的一条列选择线。从行选择线R₁、R₂、R₃...中选择的一条行选择线例如具有地电位。然后，从列选择线C₁、C₂、C₃...中选择的一条列选择线和从行选择线R₁、R₂、R₃...中选择的一条行选择线的交叉点处的开关晶体管T设为导通（on），连接至开关晶体管T的上部电极E具有地电位。在光进入光接收元件D并且光电导体53的导电性增加时，电流从透明电极52流至上部电极E，通过开关晶体管T，流动至从行选择线R₁、R₂、R₃...中选择的一条行选择线，并被连接至行选择线的A/D转换器IC所转换，并且作为光电流被检测到。通过光电流检测，进入从列选择线C₁、C₂、C₃...中选择的一条列选择线与从行选择线R₁、R₂、R₃...中选择的一条行选择线处的交叉点的光接收元件D的光被检测到。

[光接收元件阵列的第三示例]

图25是示出了光接收元件阵列的第三示例的电路图。在图24A和图24B中所示的光接收元件阵列的第二示例中，光接收元件D具有光电导体53夹在透明电极52和上部电极E之间的结构。与此相比，在光接收元件阵列第三示例中，光接收元件D具有设置于光电导体57上的一对梳状电极58和59。这些梳状电极58和59互相啮合并且离开预定的距离而相互面对。梳状电极58连接至各个开关晶体管T的漏电极。为了施加偏置电压，梳状电极59连接至配线W₁、W₂、W₃...。光接收元件阵列的结构的其余部分类似于光接收元件阵列的第二示例。

光接收元件阵列的操作如下：例如，向配线W₁、W₂、W₃...施加预定的正电压。然后，从列选择线C₁、C₂、C₃...中选择的一条列选择线施加预定的正栅电压，从行选择线R₁、R₂、R₃...中选择的一条行选择线具有地电位。在从列选择线C₁、C₂、C₃...中选择的一条列选择线与从行选择线R₁、R₂、R₃...中选择的一条排列选择线的交叉点处，开关晶体管T导通，连接至开关晶体管T的梳状电极58具有地电位。在光进入光接收元件D并且光电导体53的导电性增加时，电流从梳状电极59到梳状电极58流动，并且通过开关晶体管T，流动到从行选择线R₁、R₂、R₃...中选择的一条行选择线，并被连接至行选择线的A/D转换器IC所转换，并且作为光电流被检测到。通过光电流的检测，进入从列选择线C₁、C₂、C₃...中选择的一列选择线与从行选择线R₁、R₂、R₃...中选择的一条行选择线的交叉点处的光接收元件D的光被检测到。

[光接收元件阵列的第四示例]

图26是示出了光接收元件阵列的第四示例的电路图。

如图26所示，在光接收元件阵列中，光接收元件D具有如图23所示的FET型结构。光接收元件D以二维矩阵方式排列以形成光接收元件阵列。在光接收元件阵列中，设置了行选择线R₁、R₂、R₃...和列选择线C₁、C₂、C₃...。在图26中只示出了行选择线R₁和列选择线C₁。在行选择线R₁、R₂、R₃...和列选择线C₁、C₂、C₃...的交叉点处形成包括n沟道TFT的像素选择开关晶体管T。更具体地，各行选择线R₁、R₂、R₃...连接至行方向上的各个开关晶体管T的栅电极，并且各列选择线C₁、C₂、C₃...连接至列方向上的各个开关晶体管T的源电极。FET型光接收元件D的源电极连接至各个开关晶体管T的漏电极。各列选择线C₁、C₂、C₃...分别连接至A/D转换器IC 54、55、56...。在图26中，只示出了A/D转换器IC 54。FET型光接收元件D的栅电极连接至诸如薄膜晶体管的驱动晶体管Q的漏电极。电压V_on/off施加于驱动晶体管Q的源电极。驱动晶体管Q的栅电极连接至行选择线R₁。

光接收元件阵列的操作如下：将预定的正电压施加于从行选择线R₁、R₂、R₃...中选择的一条行选择线。从列选择线C₁、C₂、C₃...中选择的一条列选择线例如具有地电位。在从列选择线C₁、C₂、C₃...中选择的一条列选择线与从行选择线R₁、R₂、R₃...中选择的一条行选择线的交叉点处，开关晶体管T导通，并且同时驱动晶体管Q导通。因此，在驱动晶体管Q导通时，电压V_on/off被施加于FET型光接收元件D的栅电极。对FET型光接收元件D的漏电极施加电压V_DD。在光进入FET型光接收元件D并且光电导体43的导电性增加时，电流在FET型光接收元件D的源电极46和漏电极47之间流动，通过开关晶体管T，流动到从列选择线C₁、C₂、C₃...中选择的一条列选择线，被连接至列选择线的A/D转换器IC所转换，并且作为光电流被检测到。通过光电流的检测，进入从列选择线C₁、C₂、C₃...中选择的一列选择线与从行选择线R₁、R₂、R₃...选择出来一条行选择线的交叉点处的FET型的光接收元件D的光被检测到。

[三维交互式显示器的应用]

三维交互式显示器可用作个人计算机、移动电话和平板电脑所用的输入装置的光学触摸板。在图27中示出了个人计算机的应用示例。

如图27所示，光学触摸板OTP包括光学掩模OM和物体检测模块ODM。物体检测模块ODM包括光接收元件阵列DA和检测电路DC。来自光接收元件阵列DA的输出信号提供至检测电路DC。来自检测电路DC的输出信号提供至信号处理装置DSP2。信号处理装置DSP2的输出信号作为位置信息提供至个人计算机PC。在个人计算机PC中，基于位置信息产生显示信号。显示信号提供至信号处理装置DSP1。信号处理装置DSP1的输出信号提供至光学掩模OM，其中控制由光调制层12形成的掩模图案。帧同步信号从信号处理装置DSP1提供至信号处理装置PSP2，从而使来自光接收元件阵列DA的信号能够与至光学掩模OM的信号彼此同步。

光学掩模OM被配置为交替地显示掩模图案和来自个人计算机PC的内容。在光学掩模模式中，掩模图案在两个信号处理装置DSP1和DSP2的缓冲器上积累，并且交替地传输到诸如液晶面板的光调制层12（未示出）的驱动电路。因为掩模图案能容易地确定，所以不需要写入至存储器。因此，能够提高切换掩模图案的速度。另一方面，在显示模式中，动画内容从第三信号处理装置（未示出）中的缓冲器提供，并且写入液晶面板的驱动电路中。根据信号定时和信号处理能力，一些帧可以省略。通过三个信号处理装置中的缓冲器顺序地执行线性扫描，从而保证显示模式和光学掩模模式以稳定的帧速度操作。

在一般情况下，因为三维交互式显示器的功能是检测接近三维交互式显示器的屏幕的物体的位置，没有必要一直对光接收元件阵列进行全扫描。在没有物体要检测时，三维交互式显示器可以设成待机模式。该状态在图28A中示出。如图28A所示，在待机模式中，例如，在光接收元件阵列矩阵中设置的一部分光接收元件D（像素）中，仅每隔一个的光接收元件D被激活（图28A中在激活的光接收元件D绘出对角线，图28B同样适用），进行扫描以检测物体。一旦在光接收元件阵列的特定区域中检测到物体，三维交互式显示器转换到捕获模式。该状态在图28B中示出。如图28B所示，在捕获模式中，检测到物体的区域（例如，图28B中被点划线所围绕的区域）中的所有光接收元件D被激活，并且能够以高精度检测物体的位置。

根据第一实施方式，能够提供如下广泛的各种优点：即，由探测光16照射接近三维交互式显示器的屏幕的物体15所产生的散射光17被光调制层12空间地调制，并被透明的光接收层13所接收。因此即使物体15位于远离屏幕，也能够以高分辨率容易地进行多触点传感和三维姿势识别。此外，因为显示面板14是独立地设置的，所以图像能够不依赖物体15的检测而独立地显示，并且显示面板14能够不依赖光调制层12的分辨率而独立地以高分辨率配置。而且，因为物体15的图像能在不使用透镜的情况下在透明的光接收层13的光接收表面上形成，设置透镜所需的空间是不需要的，从而三维交互式显示器可以是薄型的。例如，三维交互式显示器适用于三维交互式电视、平板电脑、移动电话和便携式游戏设备。在显示面板14是由电子墨水（E ink）构成时，能够实现具有低电能消耗的小型移动设备（例如触摸控制电子书）。

利用新型光电导体27的光接收元件D的使用能够防止蛋白质22之间的电子和空穴的再结合以及消失，从而与过去的光电二极管相比，能够提供更高的光接收效率。过去的光电二极管的光接收的效率的限制是100%。与此相比，光接收元件D的限制能够超过100%。过去的光电二极管为了通过施加反向偏压来操作而不能控制光接收效率。与此相比，光接收元件D能通过在第一电极28和第二电极29之间施加偏置电压容易地控制光接收效率。此外，光接收元件D能够显著地减少暗电流。光电导体27可以被配置为柔性，光接收元件D也可以被配置为柔性。通过使用柔性基板，光接收元件D和透明的光接收层13可以被配置为柔性。因为能够自由地选择光电导体27的形状和尺寸，所以能够自由地选择光接收元件D的形状和尺寸。

（2.第二实施方式）

[三维交互式显示器]

图29示出了第二实施方式中的多触点三维交互式显示器。

如图29所示，三维交互式显示器具有产生紫外光或红外光的光源61、光调制层62、透明的光接收层63和背光板64。通常，光调制层62，透明的光接收层63以及显示面板64彼此平行地设置。光调制层62和透明的光接收层63以预定的距离相互分离。透明的光接收层63和背光板64可以相互直接接触，或可以以预定距离相互分离。虽然图中未示出，根据需要可以在透明的光接收层63和背光板64之间设置扩散来自背光板64的光的扩散板以提供均匀的背光。基本上，任何背光板都可以用作背光板64。例如，可以使用冷阴极荧光管或LED背光（在基板上形成LED阵列）。

类似于第一实施方式，光源61用于通过包括紫外光或红外光的探测光66照射接近三维交互式显示器的屏幕的前方（例如光调制层62的前面）的物体65从而检测物体65。光源61可以类似于光源11。

在这种情况下，不同于第一实施方式，未使用显示面板14。因此，光调制层62用作进入光调制层62的散射光67的空间滤光器，并且还用作显示图像所用的显示面板。因此，光调制层62可以在两种模式下切换：用于获得物体的图像的检测模式和用于在光调制层62上显示图像的显示模式。换言之，光调制层62在检测接近屏幕的前方的物体65时被设置为检测模式；当在光调制层62上显示图像时被设置为显示模式。

透明的光接收层63具有类似于透明的光接收层13的结构。

该三维交互式显示器除了上述之外，具有类似于第一实施方式中的三维交互式显示器的配置。

这能够在第二实施方式中获得类似于在第一实施方式中获得的优点。

（3.第三实施方式）

[三维交互式显示器]

图30示出了第三实施方式中的三维交互式显示器。

如图30所示，三维交互式显示器具有作为光调制层的液晶面板71和透明的光接收层72。虽然图中未示出，但在三维交互式显示器中，在液晶面板71的外围设置产生用于检测接近液晶面板71的屏幕的前方的物体73的紫外光或红外光的光源，并且在透明的光接收层72的后侧设置显示面板或背光板。显示面板可以类似于第一实施方式中的显示面板14，并且背光板可以类似于第二实施方式中的背光板64。

在液晶面板71中，在透明的玻璃基板711的上表面上设置液晶层712，在液晶层712上设置偏光滤光器713，并且在透明的玻璃基板711的下表面上设置偏光滤光器714。虽然图中未示出，但是如在通常的液晶面板中那样，对各个像素在液晶层711和偏光滤光器712之间设置透明电极，并且在液晶层712和偏光滤光器713之间设置公共透明电极。通过在各个像素中设置的透明电极和公共透明电极之间施加预定的电压，控制各个像素中的液晶层712的液晶分子的取向，从而控制各个像素中的液晶层712的透明/不透明。

透明的光接收层72包括光接收元件阵列，该光接收元件阵列具有设置于偏光滤光器714的下表面上的光接收元件D。光接收元件D可以类似于第一实施方式中所述的那样。在这种情况下，不需要使用透明基板来形成光接收元件D。

为了提供各个视角的物体73的图像，液晶面板71的像素分成包括周期性配置的一个像素或多个像素的像素组。位于各个像素组正下方的光接收元件阵列带被一个光接收元件所代替。

为了检测各个视角的来自物体73的散射光74，各个像素组中的针孔被移动。例如，为了检测从物体73垂直进入液晶面板71的散射光74，针孔应当设置在各个像素组的中央。为了检测从物体73以倾斜的方向进入液晶面板71的散射光74，针孔应当设置在各个像素组的其他位置。

这种方法的检测精度能够通过两个参数决定。一个参数是垂直于液晶面板71的表面的方向上的垂直分辨率Δz。另一参数是横向分辨率Δx。这两个参数由光接收元件D确定，更具体地，由光接收表面的尺寸d_s、液晶面板71中的像素的尺寸D_m、液晶层711d与光接收元件D之间的距离h₀、液晶面板71的像素组的尺寸d_G确定（参见图30）。液晶面板71的像素的尺寸大于散射光74的波长3位数以上。液晶层712和光接收元件D之间的距离h₀与针孔的尺寸是类似程度。因此，以下忽略穿过针孔时产生的衍射效应。

通过基于图30的几何关系，横向分辨率Δx可以由下式表示：

[公式1]

$\mathrm{\Δx}=\frac{d_m+d_s}{h_0}(H+d_m)$

不确定性Δy可以由下式表示：

[公式2]

$\mathrm{\Δy}=\frac{{2d}_G\·(d_m+d_s)}{{d_G}^2-{(d_m+d_s)}^2}\·H-\frac{{2d}_m(d_m+d_s)}{{d_G}^2-{(d_m+d_s)}^2}\·h_0$

在像素组的尺寸远大于光接收元件D的针孔时，y可以由下式表示：

[公式3]

$\mathrm{\Δy}=\frac{2(d_m+d_s)}{d_G}\·H-\frac{{2d}_m(d_m+d_s)}{{d_G}^2}\·h_0$

空间不确定性的公式表示如下：

（1）空间不确定性随着物体73与液晶面板71之间的距离线性地增加。

（2）较小的针孔和光接收元件D有利于减小两个方向上的不确定性，但是会限制进入光接收元件D的光子的数量从而减小灵敏度。

（3）增加液晶面板71与光接收元件D之间的距离能够减小两个方向上的不确定性，但是会增加三维交互式显示器的厚度。

（4）从减小垂直方向上的不确定性的立场来看，像素组的尺寸优选较大。然而如果像素组的尺寸过大，来自物体73的信息量减少，要重构的物体的分辨率会下降。

在三维交互式显示器中运行模拟。在模拟中，使用如下参数

d_m=0.2mm，d_s=0.1mm，d_G=1.8mm并且h₀=2mm。

因此，空间不确定性可以由下式表示（单位：mm）：

[公式4]

$\mathrm{\Δx}=0.15H+0.3$

$\mathrm{\Δz}=\frac{12}{35}\·H-\frac{24}{35}\≈0.343H-1.37$

考虑液晶面板71的玻璃基板中的折射率（大约1.7），空间不确定性可以由下式表示：

[公式5]

Δx≈0.08H+0.15

Δz≈0.343H-2.7

物体73的高度和空间不确定性之间的关系在图31中示出。

在蒙特卡罗模拟中，使用具有8mm的半径的半球来模拟人类手指（图32）。四分之三半球将以均一的概率分布随机地向各个方向释放光子。模型代表实际扩散中的合理的减少。

根据球面坐标和正交坐标之间的关系，在cos（θ）和

均一分布时，释放的光子表现出随机和均一的球面分布。其忽略物体自身或撞击像素组之间的边界所有光子。例如，在物体73处于比掩模面高40mm的高度时，在图33A和图33B中示出了在不同角度获得的原始图像。图33A是在23°角度的图像，图33B是在-23°角度的图像。

通过去除不能到达光接收表面的光子，如图34A和图34B所示，图像能在各个角度再生。图34A是在23°角度的图像，并且图34B是在-23°的角度的图像。在测量物体73关于底部的准确位置时，H=33mm（准确的高度是32mm）。该误差在可接受的误差范围之内。

在第三实施方式中，可以获得类似于在第一实施方式中所获得的优点。此外，因为能准确地检测离开屏幕设置的物体73的位置，能够有利地使三维姿势识别更加准确。三维交互式显示器适用于移动电话和便携式游戏设备中。

虽然已经描述本发明的实施方式和示例，但是本技术不限于实施方式和示例中的上述这些内容，并且在本技术的技术范围内，可以进行各种修改。

例如，实施方式和示例中的上述数值、结构、构造、形状和材料仅仅是示例，并且根据需要，可以使用与它们不同的数值、结构、构造、形状、材料及其他。

本发明包含于2011年5月26日向日本专利局提交的日本在先专利申请JP 2011-117981所披露的相关主题，将其全部内容结合于此作为参考。

本领域的技术人员应当理解，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和变形，均应包含在所附权利要求或其等同物的范围之内。

Claims (15)

1.一种三维交互式显示器，包括：

光源，被配置为用光照射要检测的物体；

光调制层，通过用来自所述光源的光照射所述物体所产生的散射光进入所述光调制层，所述光调制层被配置为至少具有调制所述散射光的强度的功能；

透明的光接收层，被配置为接收透过所述光调制层的光；以及

显示面板和背光板之一，设置在关于所述透明的光接收层与所述光调制层相反的一侧。

2.根据权利要求1所述的三维交互式显示器，其中，

所述光源产生紫外光或红外光。

3.根据权利要求2所述的三维交互式显示器，其中，

所述光源被配置为使得所述光源产生的所述紫外光或所述红外光照射所述三维交互式显示器的屏幕前方的整个空间。

4.根据权利要求3所述的三维交互式显示器，其中，

所述光调制层是液晶面板。

5.根据权利要求4所述的三维交互式显示器，其中，

所述显示面板是有机发光二极管显示面板、等离子体显示面板或液晶显示面板。

6.根据权利要求5所述的三维交互式显示器，其中，

所述透明的光接收层包括配置有多个光接收元件的光接收元件阵列，每个光接收元件均具有光电导体，所述光电导体包含导电聚合物和/或高分子半导体与包含具有长寿命激励状态的色素的蛋白质、有机色素和无机色素中的至少一种的复合物。

7.根据权利要求6所述的三维交互式显示器，其中，

所述导电聚合物和/或高分子半导体电连接在第一电极和第二电极之间。

8.根据权利要求7所述的三维交互式显示器，其中，

所述导电聚合物和/或高分子半导体与所述蛋白质、所述有机色素和所述无机色素中的至少一种通过非共价键或共价键彼此结合。

9.根据权利要求8所述的三维交互式显示器，其中，

所述导电聚合物和/或高分子半导体形成网络。

10.根据权利要求9所述的三维交互式显示器，其中，

所述色素是荧光性或磷光性的。

11.根据权利要求10所述的三维交互式显示器，其中，

所述蛋白质是选自包括电子传递蛋白质、含辅酶蛋白质、球蛋白、荧光蛋白质和荧光蛋白质的变种的组中的至少一种蛋白质。

12.根据权利要求11所述的三维交互式显示器，其中，

所述复合物还包含机械强度比所述导电聚合物和/或高分子半导体高的其他聚合物。

13.根据权利要求11所述的三维交互式显示器，其中，

所述光电导体、所述第一电极和所述第二电极形成在基板上。

14.根据权利要求13所述的三维交互式显示器，其中，

所述基板、所述第一电极和所述第二电极是透明的。

15.根据权利要求1所述的三维交互式显示器，其中，

来自所述光源的光的强度被设置为使得通过用所述光照射所述物体而产生的散射光能够透过所述光调制层、进入所述透明的光接收层并被检测到。

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