CN103874975B - 具有像素化光转向特征的光学触摸装置 - Google Patents

具有像素化光转向特征的光学触摸装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于经配置以通过将光选择性地重新引导到光传感器上的相关位置来确定触摸事件的位置的触摸屏的系统、方法及设备。在一个方面中，所述触摸屏设备可包含：光导，其形成触摸接口；光源，其用于将光注入到所述光导中；光传感器，其用于检测所述所注入光；及像素化光转向层。所述像素化光转向层可包含形成像素的多个光转向特征。所述像素可接收对应于由接触所述光导的物体散射的所发射光的入射光。所述像素可朝向所述光传感器重新引导所述入射的所散射光，使得光选择性地传播到一个或一个以上相关光接收位置。处理器可将所述光接收位置映射到由所述物体接触的区，借此确定触摸事件的位置。

Description

具有像素化光转向特征的光学触摸装置
技术领域
本发明涉及用户接口装置，且更特定来说涉及触摸屏设备。
背景技术
机电系统包含具有电及机械元件、激活器、换能器、传感器、光学组件(例如，镜)及电子器件的装置。可以多种尺寸制造机电系统，包含但不限于微米尺寸及纳米尺寸。举例来说，微机电系统(MEMS)装置可包含具有介于从大约一微米到数百微米或更大的范围内的大小的结构。纳米机电系统(NEMS)装置可包含具有小于一微米的大小(举例来说，包含小于数百纳米的大小)的结构。可使用沉积、蚀刻、光刻及／或蚀刻掉衬底及／或所沉积材料层的部分或添加层以形成电装置及机电装置的其它微机械加工工艺形成机电元件。
一种类型的机电系统装置称作干涉式调制器(IMOD)。如本文中所用，术语干涉式调制器或干涉式光调制器是指使用光学干涉原理选择性地吸收及／或反射光的装置。在一些实施方案中，干涉式调制器可包含一对导电板，所述对导电板中的一者或两者可为全部或部分透明的及／或反射的且能够在施加适当电信号时相对运动。在实施方案中，一个板可包含沉积于衬底上的固定层且另一板可包含通过气隙与所述固定层分离的反射膜。一个板相对于另一板的位置可改变入射于干涉式调制器上的光的光学干涉。干涉式调制器装置具有广泛的应用，且预期用于改进现有产品及形成新产品，尤其是具有显示能力的那些产品。
许多显示系统包含具有输入组件的用户接口。所述输入组件可包含具有经配置以促进确定与屏幕进行接触的位置的接触感测机构的屏幕。与所述屏幕的此接触可通过例如指尖、笔或手写笔等物体进行。为了满足具有接触感测的装置的市场需求及设计准则，不断地开发新的输入组件。
发明内容
本发明的系统、方法及装置各自具有数个创新性方面，所述方面中的单个方面均不单独地决定本文中所揭示的所要属性。
可在一种包含光导、光源、光传感器及像素化光转向层的触摸屏设备中实施本发明中所描述的标的物的一个创新性方面。所述光导具有界定所述触摸屏设备的触摸输入表面的主表面。所述光源经配置以将光注入到所述光导中。所述光传感器具有多个光接收位置。所述像素化光转向层包含形成像素的多个光转向特征。所述像素中的每一者经配置以将从所述光源散射的光选择性地重新引导到所述光传感器的一个或一个以上相关光接收位置。所散射光可对应于由光源发射的在物体接触主表面后即刻由所述物体散射的光。
所述设备还可包含处理器，所述处理器经配置以使接收所散射光的光接收位置与主表面的由物体接触的离散区相关。在一些实施方案中，所述主表面上的每一离散区可直接上覆于所述像素中的一者或一者以上上，且所述像素中的所述一者或一者以上中的每一者可经配置以将所散射光重新引导到所述一个或一个以上相关光接收位置中的匹配一者。在一些实施方案中，所述多个光接收位置可与所述像素具有一对一相关性。在一些实施方案中，所述像素化光转向层可为全息层，其中所述光转向特征形成全息像素。
所述光导可安置于所述像素化光转向层上面且所述设备可包含在所述像素化光转向层下面的第二光导，所述第二光导经配置以使来自所述像素化光转向层的光朝向所述光传感器的所述光接收位置传播。在这些实施方案中的一些实施方案中，所述设备还可包含所述光导与所述像素化光转向层之间的光学解耦层。
所述光源可包含经配置以循序地将经准直光发射到所述光导的第一边缘中的第一多个发光体，其中所述光传感器安置于所述光导的第二边缘上，所述第二边缘安置于横向于所述第一边缘的轴上。在这些实施方案中的一些实施方案中，所述设备还可包含：第二多个发光体，其经配置以将光发射到所述光导的第三边缘中；及另一光传感器，其安置于所述光导的第四边缘上，所述第四边缘安置于与所述第三边缘交叉的轴上。
可在一种包含具有用于接收触摸输入的主表面的光导、用于将光注入到所述光导中的光源、光传感器及光转向装置的设备中实施本发明中所描述的标的物的另一创新性方面。所述光传感器具有带有多个光接收位置的光接收表面。所述光转向装置重新引导注入到所述光导中且由接触所述主表面的物体散射的光使得所述多个光接收位置中的每一者实质上仅从所述主表面的与所述多个光接收位置中的所述每一者相关的区选择性地接收所述所散射光。
所述光转向装置可包含形成像素的多个光转向特征。这些像素中的每一者可经配置以将光选择性地重新引导到相关光接收位置。在一些实施方案中，所述光转向特征可为衍射光转向特征。所述光转向装置可为全息层。
所述设备还可包含经配置以使光射到所述光接收表面上的位置与所述主表面的由所述物体接触的所述区相关的处理器。
所述光源可包含经配置以循序地将经准直光发射到所述光导中的多个发光体。所述传感器可经配置以检测来自所述多个发光体的光。在一些实施方案中，所述设备可包含处理器，所述处理器经配置以基于所述多个发光体中的哪一光源将所述光注入到所述光导中而确定对应于所述主表面的一个轴的坐标。
所述光导可安置于所述光转向装置上面，且所述设备还可包含在所述光转向装置及所述光导下面的另一光导。另一光导可经配置以使来自所述像素化光转向层的光朝向所述光传感器传播。在这些实施方案中的一些实施方案中，所述设备可包含在所述光导与所述光转向装置之间的光学解耦层。
可在一种检测触摸屏上的至少一个触摸事件的方法中实施本发明中所描述的标的物的另一创新性方面。所述方法包含在光传感器上的光传感器位置处接收从像素化光转向层引导的光，所述像素化光转向层包含经配置以将由光导上面的物体散射的入射光的至少一部分重新引导到所述光传感器位置的像素。所述方法还包含映射接收所述入射光的所述光传感器位置与所述物体的位置。所述光传感器位置与所述像素化光转向层的至少一单个像素相关。另外，所述方法包含基于所述映射而确定触摸事件的位置。
所述光传感器的光接收表面上的所述位置可与所述像素化光转向层的相关像素或多个紧密定位的像素具有一对一对应性。替代地或另外，所述像素化光转向层可为全息层。
所述方法还可包含致使多个光源循序地将经准直光发射到所述光导中，其中映射所述光传感器位置包含确定所述多个光源中的哪一光源发射了由所述物体散射的光。
可经由与所述光导间隔开的另一光导将所述所接收光从所述像素化光转向层引导到所述光传感器位置。
所述方法还可包含：在第二光传感器位置处接收从所述像素化光转向层引导的光；映射所述第二光传感器位置与所述光导上面的第二物体的位置，其中所述第二光传感器位置与所述像素化光转向层的和所述第一光传感器位置不相关的像素相关；及基于映射所述第二光传感器位置与所述第二物体的所述位置而确定另一触摸事件的位置，其中所述触摸事件与所述另一触摸事件为同时的。
在随附图式及以下描述中阐明本说明书中所描述的标的物的一个或一个以上实施方案的细节。根据所述描述、图式及权利要求书将明了其它特征、方面及优点。注意，以下各图的相对尺寸可能并未按比例绘制。
附图说明
图1展示描绘干涉式调制器(IMOD)显示装置的一系列像素中的两个邻近像素的等角视图的实例。
图2展示图解说明并入有3×3干涉式调制器显示器的电子装置的系统框图的实例。
图3展示图解说明图1的干涉式调制器的可移动反射层位置对所施加电压的图的实例。
图4展示图解说明当施加各种共用电压及分段电压时干涉式调制器的各种状态的表的实例。
图5A展示图解说明在图2的3×3干涉式调制器显示器中的显示数据帧的图的实例。
图5B展示可用于写入图5A中所图解说明的显示数据帧的共用信号及分段信号的时序图的实例。
图6A展示图1的干涉式调制器显示器的部分横截面的实例。
图6B到6E展示干涉式调制器的不同实施方案的横截面的实例。
图7展示图解说明用于干涉式调制器的制造工艺的流程图的实例。
图8A到8E展示制作干涉式调制器的方法中的各种阶段的横截面示意性图解的实例。
图9A及9B展示具有像素化光转向层的触摸屏设备的透视图的实例。
图10A及10B展示经配置以检测接触物体的存在及位置的触摸屏设备的实施方案的平面图及侧视图的实例。
图10C及10D展示由接触图10A及10B的触摸屏的物体散射且由像素化光转向层重新引导到光传感器的选定光射线的实例。
图11A及11B展示经配置以检测接触物体的存在及位置的触摸屏设备的另一实施方案的平面图及侧视图的实例。
图11C及11D展示由接触图11A及11B的触摸屏的物体散射且由像素化光转向层重新引导到光传感器的选定光射线的实例。
图12A展示经配置以检测接触物体的存在及位置的触摸屏设备的另一实施方案的平面图的实例。
图12B展示由接触图12A的触摸屏的物体散射且由像素化光转向层的像素重新引导到光传感器的选定光射线的实例。
图12C展示由同时接触图12A的触摸屏的两个物体散射且由像素化光转向层的像素重新引导到光传感器的选定光射线的实例。
图12D展示经配置以检测接触物体的存在及位置的触摸屏设备的另一实施方案的平面图的实例。
图13展示与光传感器上的位置相关的光转向像素的实例。
图14展示图解说明根据一些实施方案的用于确定触摸事件的位置的过程的流程图的实例。
图15A及15B展示图解说明包含多个干涉式调制器的显示装置的系统框图的实例。
在各个图式中，相似的参考编号及标示指示相似的元件。
具体实施方式
以下详细描述出于描述创新性方面的目的而针对于某些实施方案。然而，可以多种不同方式应用本文中的教示。所描述的实施方案可在经配置以显示图像(无论是处于运动(例如，视频)还是静止的(例如，静止图像)，且无论是文本、图形的还是图片的)的任一装置中实施。更特定来说，本发明预期：所述实施方案可在以下多种电子装置中实施或可与所述电子装置相关联：例如(但不限于)，移动电话、具有多媒体因特网能力的蜂窝式电话、移动电视接收器、无线装置、智能电话、装置、个人数据助理(PDA)、无线电子邮件接收器、手持式或便携式计算机、上网本、笔记本计算机、智能本、平板计算机、打印机、复印机、扫瞄仪、传真装置、GPS接收器／导航器、相机、MP3播放器、摄录像机、游戏控制台、手表、钟表、计算器、电视监视器、平板显示器、电子阅读装置(例如，电子阅读器)、计算机监视器、汽车显示器(例如，里程表显示器等等)、驾驶舱控制件及／或显示器、相机视图显示器(例如，车辆的后视相机的显示器)、电子照片、电子告示牌或标牌、投影仪、建筑结构、微波炉、冰箱、立体声系统、盒式录音机或播放器、DVD播放器、CD播放器、VCR、无线电设备、便携式存储器芯片、洗衣机、干衣机、洗衣机／干衣机、停车计时器、封装(例如，MEMS及非MEMS)、美学结构(例如，一件珠宝上的图像显示器)及多种机电系统装置。本文中的教示还可用于非显示应用中，例如(但不限于)：电子切换装置、射频滤波器、传感器、加速计、陀螺仪、运动感测装置、磁力计、消费型电子器件的惯性组件、消费型电子产品的部件、变容二极管、液晶装置、电泳装置、驱动方案、制造工艺及电子测试设备。因此，所述教示并不打算限制于仅描绘于各图中的实施方案，而是具有所属领域的技术人员将容易明了的宽广适用性。
在一些实施方案中，一种光学触摸屏设备经配置以通过将来自触摸事件的所散射光选择性地重新引导到光传感器上的相关位置来确定触摸事件的位置。所述光由导致所述触摸事件的物体散射。所述触摸屏设备可包含：光导，其具有形成所述触摸屏设备的触摸接口的主表面；光源，其用于将光注入到所述光导中；光传感器，其用于检测所散射注入光；及像素化光转向层，其用于将光重新引导到所述光传感器。所述像素化光转向层包含形成像素的光转向特征。在一些实施方案中，所述光转向层可为全息层，且可面向所述主表面(举例来说，直接在所述光导下方)而安置。显示器可提供于所述光转向层下方。所述光转向层的每一像素可经配置以将光仅重新引导到所述光传感器的光接收表面上的一个或一个以上特定、预界定“相关”位置而不将光引导到其它位置。
在操作中，根据一些实施方案，所述光源可将光注入到所述光导中。当物体(例如，手指)触摸所述光导的主表面时，来自所述光源的传播穿过所述光导的光可被散射。所述光转向层直接安置于所述物体的下方且接收所散射光。可由所述光转向层的像素将所述所散射光中的一些光引导到所述光传感器上的相关位置。可由处理器基于接收由所述像素重新引导的光的特定传感器位置而确定所述触摸事件的位置。由于触摸接口的表面上方的像素的位置是固定且已知的，且在一些实施方案中，使用所述像素主要重新引导已经向下散射的光的假定，因此将所述触摸事件的位置理解为直接在接收所散射光的像素的上面，且可通过确定所述光传感器的光接收表面的哪一部分已接收到光来确定触摸事件的位置。因此，在所述光传感器上的给定位置处接收到光指示物体已接触所述触摸屏的特定区。
可实施本发明中所描述的标的物的特定实施方案以实现以下潜在优点中的一者或一者以上。可基于光学原理而借助具有像素化光转向层(例如像素化全息层)的触摸屏准确地检测触摸事件。举例来说，在一些实施方案中，所述像素化光转向层可减少或防止可由利用电极的常规触摸屏产生的图像降级。由于触摸屏可安置于显示器上方，因此在观看者与显示器之间，所述电极可导致光学伪影。免除电极可防止这些伪影。另外，光学触摸屏可比基于电极的触摸屏更容易制造，因为无需形成复杂电极图案。另外，在一些实施方案中，用于触摸屏的光导可与用于显示器的正面光集成，借此减少用于显示系统的部件的数目，此可具有用于减少制造及部件成本且还用于减小显示装置的厚度的优点。
所描述的实施方案可适用于的适合MEMS装置的实例为反射式显示装置。反射式显示装置可并入有用以使用光学干涉原理选择性地吸收及／或反射入射于其上的光的干涉式调制器(IMOD)。IMOD可包含吸收器、可相对于所述吸收器移动的反射器及界定于所述吸收器与所述反射器之间的光学共振腔。所述反射器可移动到两个或两个以上不同位置，此可改变光学共振腔的大小且借此影响所述干涉式调制器的反射比。IMOD的反射光谱可形成可跨越可见波长移位以产生不同色彩的相当宽的光谱带。可通过改变光学共振腔的厚度(即，通过改变反射器的位置)来调整所述光谱带的位置。
图1展示描绘干涉式调制器(IMOD)显示装置的一系列像素中的两个邻近像素的等角视图的实例。所述IMOD显示装置包含一个或一个以上干涉式MEMS显示元件。在这些装置中，MEMS显示元件的像素可处于亮或暗状态。在亮(“松弛”、“打开”或“接通”)状态中，所述显示元件将入射可见光的一大部分反射到(例如)用户。相反地，在暗(“激活”、“关闭”或“关断”)状态中，所述显示元件反射甚少的入射可见光。在一些实施方案中，可反转接通与关断状态的光反射性质。MEMS像素可经配置以主要在特定波长下反射，从而允许除黑色及白色以外还进行彩色显示。
IMOD显示装置可包含行／列IMOD阵列。每一IMOD可包含一对反射层，即，可移动反射层及固定部分反射层，所述对反射层以彼此相距可变且可控的距离进行定位以形成气隙(还称作光学间隙或腔)。所述可移动反射层可在至少两个位置之间移动。在第一位置(即，松弛位置)中，可移动反射层可定位于距固定部分反射层相对大的距离处。在第二位置(即，激活位置)中，可移动反射层可更靠近于部分反射层而定位。取决于可移动反射层的位置，从两个层反射的入射光可以相长或相消方式干涉，从而产生每一像素的总体反射或非反射状态。在一些实施方案中，所述IMOD可在未被激活时处于反射状态，从而反射在可见光谱内的光，且可在被激活时处于暗状态，从而反射在可见范围之外的光(例如，红外光)。然而，在一些其它实施方案中，IMOD可在未被激活时处于暗状态且在被激活时处于反射状态。在一些实施方案中，引入所施加电压可驱动像素改变状态。在一些其它实施方案中，所施加电荷可驱动像素改变状态。
图1中所描绘的像素阵列部分包含两个邻近的干涉式调制器12。在左侧(如所图解说明)的IMOD12中，将可移动反射层14图解说明为处于距包含部分反射层的光学堆叠16预定距离处的松弛位置。跨越左侧IMOD12施加的电压V0不足以致使可移动反射层14激活。在右侧的IMOD12中，将可移动反射层14图解说明为处于接近或邻近光学堆叠16的激活位置。跨越右侧IMOD12施加的电压Vbias足以使可移动反射层14维持处于激活位置。
在图1中，用指示入射于像素12上的光13及从左侧像素12反射的光15的箭头大体图解说明像素12的反射性质。虽然未详细地图解说明，但所属领域的技术人员将理解，入射于像素12上的光13的大部分将穿过透明衬底20朝向光学堆叠16透射。入射于光学堆叠16上的光的一部分将透射穿过光学堆叠16的部分反射层，且一部分将往回反射穿过透明衬底20。光13的透射穿过光学堆叠16的部分将在可移动反射层14处往回朝向(且穿过)透明衬底20反射。从光学堆叠16的部分反射层反射的光与从可移动反射层14反射的光之间的干涉(相长性或相消性)将确定从像素12反射的光15的波长。
光学堆叠16可包含单个层或数个层。所述层可包含电极层、部分反射且部分透射层及透明电介质层中的一者或一者以上。在一些实施方案中，光学堆叠16为导电、部分透明且部分反射的，且可(举例来说)通过将以上层中的一者或一者以上沉积到透明衬底20上来制作。所述电极层可由多种材料形成，例如各种金属，举例来说，氧化铟锡(ITO)。所述部分反射层可由多种部分反射的材料形成，例如各种金属，例如铬(Cr)、半导体及电介质。所述部分反射层可由一个或一个以上材料层形成，且所述层中的每一者可由单一材料或材料的组合形成。在一些实施方案中，光学堆叠16可包含单个半透明厚度的金属或半导体，其充当光学吸收器及导体两者，同时(例如光学堆叠16或IMOD的其它结构的)不同的更多导电层或部分可用于在IMOD像素之间运送信号。光学堆叠16还可包含覆盖一个或一个以上导电层或导电／吸收层的一个或一个以上绝缘或电介质层。
在一些实施方案中，可将光学堆叠16的层图案化成若干平行条带，且其可在显示装置中形成行电极，如下文进一步描述。如所属领域的技术人员将理解，术语“图案化”在本文中用于指掩蔽以及蚀刻工艺。在一些实施方案中，可将高度导电且反射的材料(例如铝(Al))用于可移动反射层14，且这些条带可在显示装置中形成列电极。可移动反射层14可形成为用以形成沉积于柱18及在柱18之间沉积的介入牺牲材料的顶部上的列的一个或若干所沉积金属层的一系列平行条带(正交于光学堆叠16的行电极)。当蚀刻掉所述牺牲材料时，可在可移动反射层14与光学堆叠16之间形成经界定间隙19或光学腔。在一些实施方案中，柱18之间的间隔可为大约1um到1000um，而间隙19可为大约<10,000埃
在一些实施方案中，所述IMOD的每一像素(无论是处于激活状态还是松弛状态)基本上均为由固定反射层及移动反射层形成的电容器。当不施加电压时，可移动反射层14保持处于机械松弛状态，如图1中左侧的像素12所图解说明，其中可移动反射层14与光学堆叠16之间具有间隙19。然而，当向选定行及列中的至少一者施加电位差(例如，电压)时，在对应像素处的行电极与列电极的相交点处形成的电容器变得被充电，且静电力将所述电极拉在一起。如果所施加的电压超过阈值，那么可移动反射层14可变形且移动而接近或抵靠光学堆叠16。光学堆叠16内的电介质层(未展示)可防止短路且控制层14与16之间的分离距离，如图1中右侧的经激活像素12所图解说明。不管所施加电位差的极性如何，行为均相同。虽然在一些实例中可将阵列中的一系列像素称作“行”或“列”，但所属领域的技术人员将容易理解，将一个方向称作“行”且将另一方向称作“列”是任意的。重申，在一些定向中，可将行视为列，且将列视为行。此外，显示元件可均匀地布置成正交的行与列(“阵列”)，或布置成非线性配置，举例来说，相对于彼此具有某些位置偏移(“镶嵌块”)。术语“阵列”及“镶嵌块”可指代任一配置。因此，虽然将显示器称作包含“阵列”或“镶嵌块”，但在任一实例中，元件本身不需要彼此正交地布置或安置成均匀分布，而是可包含具有不对称形状及不均匀分布元件的布置。
图2展示图解说明并入有3×3干涉式调制器显示器的电子装置的系统框图的实例。所述电子装置包含可经配置以执行一个或一个以上软件模块的处理器21。除执行操作系统以外，处理器21还可经配置以执行一个或一个以上软件应用程序，包含web浏览器、电话应用程序、电子邮件程序或任一其它软件应用程序。
处理器21可经配置以与阵列驱动器22通信。阵列驱动器22可包含将信号提供到(例如)显示阵列或面板30的行驱动器电路24及列驱动器电路26。图2中的线1-1展示图1中所图解说明的IMOD显示装置的横截面。虽然为清晰起见图2图解说明3×3IMOD阵列，但显示阵列30可含有极大数目个IMOD且可在列中具有与在行中不同数目的IMOD，且反之亦然。
图3展示图解说明图1的干涉式调制器的可移动反射层位置对所施加电压的图的实例。对于MEMS干涉式调制器，行／列(即，共用／分段)写入程序可利用图3中所图解说明的这些装置的滞后性质。干涉式调制器可需要(举例来说)大约10伏电位差致使可移动反射层或镜从松弛状态改变为激活状态。当电压从所述值减小时，随着电压回降到低于(例如)10伏，所述可移动反射层维持其状态，然而，所述可移动反射层不会完全松弛直到电压下降到低于2伏为止。因此，如图3中所展示，存在约3伏到7伏的电压范围，在所述电压范围内存在所施加电压窗，在所述窗内，装置稳定在松弛状态或激活状态中。在本文中将此窗称作“滞后窗”或“稳定窗”。对于具有图3的滞后特性的显示阵列30，行／列写入程序可经设计以一次寻址一个或一个以上行，使得在对给定行的寻址期间使经寻址行中待激活的像素暴露于大约10伏的电压差，并使待松弛的像素暴露于接近零伏的电压差。在寻址之后，使像素暴露于稳定状态或约5伏的偏置电压差使得其保持在先前选通状态中。在此实例中，在被寻址之后，每一像素经历在大约3伏到7伏的“稳定窗”内的电位差。此滞后性质特征使得(例如)图1中所图解说明的像素设计能够在相同所施加电压条件下保持稳定在激活状态或松弛预存状态中。由于每一IMOD像素(无论是处于激活状态还是松弛状态)基本上均为由固定反射层及移动反射层形成的电容器，因此此稳定状态可保持在滞后窗内的稳定电压下而实质上不消耗或损失电力。此外，如果所施加的电压电位保持实质上固定，那么基本上有甚少或无电流流动到IMOD像素中。
在一些实施方案中，可通过根据给定行中的像素的状态的所要改变(如果有的话)沿着所述组列电极以“分段”电压的形式施加数据信号来形成图像的帧。可依次寻址所述阵列的每一行，使得一次一行地写入所述帧。为了将所要数据写入到第一行中的像素，可将对应于所述第一行中的像素的所要状态的分段电压施加于列电极上，且可将呈特定“共用”电压或信号形式的第一行脉冲施加到第一行电极。接着，可使所述组分段电压改变为对应于第二行中的像素的状态的所要改变(如果有的话)，且可将第二共用电压施加到第二行电极。在一些实施方案中，第一行中的像素不受沿着列电极施加的分段电压的改变影响，且保持于在第一共用电压行脉冲期间其被设定到的状态。可以循序方式针对整个系列的行或替代地针对整个系列的列重复此过程，以产生图像帧。可通过以每秒某一所要数目的帧不断地重复此过程来刷新所述帧及／或用新的图像数据更新所述帧。
跨越每一像素所施加的分段与共用信号的组合(即，跨越每一像素的电位差)确定了每一像素的所得状态。图4展示图解说明当施加各种共用电压及分段电压时干涉式调制器的各种状态的表的实例。如所属领域的技术人员将容易理解，可将“分段”电压施加到列电极或行电极，且可将“共用”电压施加到列电极或行电极中的另一者。
如在图4中(以及在图5B中所展示的时序图中)所图解说明，当沿着共用线施加释放电压VCREL时，沿着共用线的所有干涉式调制器元件将被置于松弛状态(或者称作释放或未激活状态)中，而不管沿着分段线所施加的电压(即，高分段电压VSH及低分段电压VSL)如何。特定来说，当沿着共用线施加释放电压VCREL时，在沿着所述像素的对应分段线施加高分段电压VSH及低分段电压VSL两者时，跨越调制器的电位电压(或者称作像素电压)在松弛窗(参见图3，也称作释放窗)内。
当将保持电压(例如高保持电压VCHOLD_H或低保持电压VCHOLD_L)施加于共用线上时，干涉式调制器的状态将保持恒定。举例来说，松弛IMOD将保持处于松弛位置，且激活IMOD将保持处于激活位置。所述保持电压可经选择使得在沿着对应分段线施加高分段电压VSH及低分段电压VSL两者时，像素电压将保持在稳定窗内。因此，分段电压摆幅(即，高VSH与低分段电压VSL之间的差)小于正稳定窗或负稳定窗的宽度。
当将寻址或激活电压(例如高寻址电压VCADD_H或低寻址电压VCADD_L)施加于共用线上时，可通过沿着相应分段线施加分段电压选择性地将数据写入到沿着所述线的调制器。所述分段电压可经选择使得所述激活取决于所施加的分段电压。当沿着共用线施加寻址电压时，施加一个分段电压将导致稳定窗内的像素电压，从而致使所述像素保持不被激活。相比之下，施加另一分段电压将导致超出所述稳定窗的像素电压，从而导致所述像素的激活。致使激活的特定分段电压可取决于使用了哪一寻址电压而变化。在一些实施方案中，当沿着共用线施加高寻址电压VCADD_H时，施加高分段电压VSH可致使调制器保持处于其当前位置，而施加低分段电压VSL可致使所述调制器激活。作为推论，当施加低寻址电压VCADD_L时，分段电压的影响可为相反的，其中高分段电压VSH致使所述调制器激活，且低分段电压VSL对所述调制器的状态无影响(即，保持稳定)。
在一些实施方案中，可使用跨越调制器始终产生相同极性电位差的保持电压、寻址电压及分段电压。在一些其它实施方案中，可使用使调制器的电位差的极性交替的信号。跨越调制器的极性的交替(即，写入程序的极性的交替)可减少或抑制在单个极性的重复写入操作之后可能发生的电荷积累。
图5A展示图解说明图2的3×3干涉式调制器显示器中的显示数据帧的图的实例。图5B展示可用于写入图5A中所图解说明的显示数据帧的共用信号及分段信号的时序图的实例。可将所述信号施加到(例如)图2的3×3阵列，此将最终产生图5A中所图解说明的线时间60e的显示布置。图5A中的经激活调制器处于暗状态，即，其中反射光的实质部分在可见光谱之外，以便给(例如)观看者产生暗外观。在写入图5A中所图解说明的帧之前，所述像素可处于任一状态，但图5B的时序图中所图解说明的写入程序假定在第一线时间60a之前每一调制器已被释放且驻存于未激活状态中。
在第一线时间60a期间：将释放电压70施加于共用线1上；施加于共用线2上的电压以高保持电压72开始且移动到释放电压70；且沿着共用线3施加低保持电压76。因此，沿着共用线1的调制器(共用1，分段1)、(1，2)及(1，3)在第一线时间60a的持续时间内保持处于松弛或未激活状态，沿着共用线2的调制器(2，1)、(2，2)及(2，3)将移动到松弛状态，且沿着共用线3的调制器(3，1)、(3，2)及(3，3)将保持处于其先前状态。参考图4，沿着分段线1、2及3施加的分段电压将对干涉式调制器的状态无影响，因为在线时间60a期间，共用线1、2或3中的任一者均未暴露于致使激活的电压电平(即，VCREL-松弛及VCHOLD_L-稳定)。
在第二线时间60b期间，共用线1上的电压移动到高保持电压72，且由于未将寻址或激活电压施加于共用线1上，因此不管所施加的分段电压如何，沿着共用线1的所有调制器均保持处于松弛状态。沿着共用线2的调制器因释放电压70的施加而保持处于松弛状态，且当沿着共用线3的电压移动到释放电压70时，沿着共用线3的调制器(3，1)、(3，2)及(3，3)将松弛。
在第三线时间60c期间，通过将高寻址电压74施加于共用线1上来寻址共用线1。由于在施加此寻址电压期间沿着分段线1及2施加低分段电压64，因此跨越调制器(1，1)及(1，2)的像素电压大于调制器的正稳定窗的高端(即，电压差超过预界定阈值)，且激活调制器(1，1)及(1，2)。相反地，由于沿着分段线3施加高分段电压62，因此跨越调制器(1，3)的像素电压小于调制器(1，1)及(1，2)的像素电压，且保持在所述调制器的正稳定窗内；调制器(1，3)因此保持松弛。此外，在线时间60c期间，沿着共用线2的电压减小到低保持电压76，且沿着共用线3的电压保持处于释放电压70，从而使沿着共用线2及3的调制器处于松弛位置。
在第四线时间60d期间，共用线1上的电压返回到高保持电压72，从而使沿着共用线1上的调制器处于其相应经寻址状态。将共用线2上的电压减小到低寻址电压78。由于沿着分段线2施加高分段电压62，因此跨越调制器(2，2)的像素电压低于所述调制器的负稳定窗的较低端，从而致使调制器(2，2)激活。相反地，由于沿着分段线1及3施加低分段电压64，因此调制器(2，1)及(2，3)保持处于松弛位置。共用线3上的电压增加到高保持电压72，从而使沿着共用线3的调制器处于松弛状态中。
最后，在第五线时间60e期间，共用线1上的电压保持处于高保持电压72，且共用线2上的电压保持处于低保持电压76，从而使沿着共用线1及2的调制器处于其相应经寻址状态。共用线3上的电压增加到高寻址电压74以寻址沿着共用线3的调制器。在将低分段电压64施加于分段线2及3上时，调制器(3，2)及(3，3)激活，而沿着分段线1所施加的高分段电压62致使调制器(3，1)保持处于松弛位置。因此，在第五线时间60e结束时，3×3像素阵列处于图5A中所展示的状态，且只要沿着共用线施加保持电压就将保持处于所述状态，而不管可能在正寻址沿着其它共用线(未展示)的调制器时发生的分段电压的变化如何。
在图5B的时序图中，给定写入程序(即，线时间60a到60e)可包含高保持及寻址电压或低保持及寻址电压的使用。一旦已针对给定共用线完成写入程序(且将共用电压设定为具有与激活电压相同的极性的保持电压)，所述像素电压便保持在给定稳定窗内，且不通过松弛窗，直到将释放电压施加于所述共用线上为止。此外，由于每一调制器是在寻址所述调制器之前作为写入程序的一部分而释放，因此调制器的激活时间而非释放时间可确定必需的线时间。具体来说，在其中调制器的释放时间大于激活时间的实施方案中，可将释放电压施加达长于单个线时间，如在图5B中所描绘。在一些其它实施方案中，沿着共用线或分段线所施加的电压可变化以考虑到不同调制器(例如不同色彩的调制器)的激活及释放电压的变化。
根据上文所阐明的原理操作的干涉式调制器的结构的细节可广泛变化。举例来说，图6A到6E展示包含可移动反射层14及其支撑结构的干涉式调制器的不同实施方案的横截面的实例。图6A展示图1的干涉式调制器显示器的部分横截面的实例，其中金属材料条带(即，可移动反射层14)沉积于从衬底20正交延伸的支撑件18上。在图6B中，每一IMOD的可移动反射层14的形状为大体正方形或矩形且在拐角处或接近拐角处经由系链32附接到支撑件。在图6C中，可移动反射层14的形状为大体正方形或矩形且悬挂于可变形层34上，可变形层34可包含柔性金属。可变形层34可围绕可移动反射层14的周界直接或间接地连接到衬底20。这些连接在本文中称作支撑柱。图6C中所展示的实施方案具有源于可移动反射层14的光学功能与其机械功能(其由可变形层34来实施)解耦合的额外益处。此解耦合允许用于反射层14的结构设考虑到材料与用于可变形层34的结构设考虑到材料彼此独立地进行优化。
图6D展示IMOD的另一实例，其中可移动反射层14包含反射子层14a。可移动反射层14靠在支撑结构(例如，支撑柱18)上。支撑柱18提供可移动反射层14与下部固定电极(即，所图解说明的IMOD中的光学堆叠16的一部分)的分离，使得(举例来说)当可移动反射层14处于松弛位置时，在可移动反射层14与光学堆叠16之间形成间隙19。可移动反射层14还可包含可经配置以充当电极的导电层14c及支撑层14b。在此实例中，导电层14c安置于支撑层14b的远离衬底20的一侧上，且反射子层14a安置于支撑层14b的接近于衬底20的另一侧上。在一些实施方案中，反射子层14a可为导电的且可安置于支撑层14b与光学堆叠16之间。支撑层14b可包含电介质材料(举例来说，氧氮化硅(SiON)或二氧化硅(SiO2))的一个或一个以上层。在一些实施方案中，支撑层14b可为若干层的堆叠，例如，SiO2/SiON／SiO2三层堆叠。反射子层14a及导电层14c中的任一者或两者可包含(例如)具有大约0.5％铜(Cu)的铝(Al)合金或另一反射金属材料。在电介质支撑层14b上方及下方采用导体层14a、14c可平衡应力且提供增强的传导性。在一些实施方案中，可出于多种设计目的(例如实现可移动反射层14内的特定应力分布曲线)而由不同材料形成反射子层14a及导电层14c。
如在图6D中所图解说明，一些实施方案还可包含黑色掩模结构23。黑色掩模结构23可形成于光学非作用区域(例如在像素之间或在柱18下方)中以吸收环境光或杂散光。黑色掩模结构23还可通过抑制光从显示装置的非作用部分反射或透射穿过所述部分借此增加对比度来改进所述显示器的光学性质。另外，黑色掩模结构23可为导电的且经配置以充当电运送层。在一些实施方案中，可将行电极连接到黑色掩模结构23以减小所连接行电极的电阻。可使用包含沉积及图案化技术的多种方法来形成黑色掩模结构23。黑色掩模结构23可包含一个或一个以上层。举例来说，在一些实施方案中，黑色掩模结构23包含充当光学吸收器的钼-铬(MoCr)层、一层及充当反射器及运送层的铝合金，其分别具有在大约到到及到的范围中的厚度。可使用多种技术来图案化所述一个或一个以上层，包含光刻及干蚀刻，举例来说，所述干蚀刻包含用于MoCr及SiO2层的四氟化碳(CF4)及／或氧气(O2)以及用于铝合金层的氯气(C12)及／或三氯化硼(BCl3)。在一些实施方案中，黑色掩模23可为标准具或干涉式堆叠结构。在此些干涉式堆叠黑色掩模结构23中，导电吸收器可用于在每一行或列的光学堆叠16中的下部固定电极之间传输或运送信号。在一些实施方案中，间隔件层35可用于将吸收器层16a与黑色掩模23中的导电层大体电隔离。
图6E展示IMOD的另一实例，其中可移动反射层14为自支撑的。与图6D相比，图6E的实施方案不包含支撑柱18。而是，可移动反射层14在多个位置处接触下伏光学堆叠16，且可移动反射层14的曲率提供足够的支撑使得可移动反射层14在跨越干涉式调制器的电压不足以致使激活时返回到图6E的未激活位置。为清晰所见，此处将可含有多个数种不同层的光学堆叠16展示为包含光学吸收器16a及电介质16b。在一些实施方案中，光学吸收器16a可充当固定电极及部分反射层两者。
在例如图6A到6E中所展示的实施方案的实施方案中，IMOD充当直视装置，其中从透明衬底20的前侧(即，与其上布置有调制器的侧相对的侧)观看图像。在这些实施方案中，可对所述装置的背面部分(即，所述显示装置的在可移动反射层14后面的任一部分，举例来说，包含图6C中所图解说明的可变形层34)进行配置及操作而不影响或负面地影响显示装置的图像质量，因为反射层14光学屏蔽所述装置的所述部分。举例来说，在一些实施方案中，可在可移动反射层14后面包含总线结构(未图解说明)，其提供将调制器的光学性质与调制器的机电性质(例如电压寻址及由此寻址产生的移动)分离的能力。另外，图6A到6E的实施方案可简化处理(例如，图案化)。
图7展示图解说明用于干涉式调制器的制造工艺80的流程图的实例，且图8A到8E展示此制造工艺80的对应阶段的横截面示意性图解的实例。在一些实施方案中，除图7中未展示的其它框以外，制造工艺80还可经实施以制造(例如)图1及6中所图解说明的一般类型的干涉式调制器。参考图1、6及7，工艺80在框82处开始，其中在衬底20上方形成光学堆叠16。图8A图解说明在衬底20上方形成的此光学堆叠16。衬底20可为透明衬底(例如玻璃或塑料)，其可为柔性的或相对刚性且不易弯曲的，且可能已经受先前准备工艺，例如，用以促进有效地形成光学堆叠16的清洁。如上文所论述，光学堆叠16可为导电、部分透明且部分反射的且可(举例来说)通过将具有所要性质的一个或一个以上层沉积到透明衬底20上来制作。在图8A中，光学堆叠16包含具有子层16a及16b的多层结构，但在一些其它实施方案中可包含更多或更少的子层。在一些实施方案中，子层16a、16b中的一者可经配置而具有光学吸收及导电性质两者，例如组合式导体／吸收器子层16a。另外，可将子层16a、16b中的一者或一者以上图案化成若干平行条带，且其可在显示装置中形成行电极。可通过掩蔽及蚀刻工艺或此项技术中已知的另一适合工艺来执行此图案化。在一些实施方案中，子层16a、16b中的一者可为绝缘或电介质层，例如沉积于一个或一个以上金属层(例如，一个或一个以上反射及／或导电层)上方的子层16b。另外，可将光学堆叠16图案化成形成显示器的行的个别且平行条带。
工艺80在框84处继续在光学堆叠16上方形成牺牲层25。稍后移除牺牲层25(例如，在框90处)以形成腔19且因此在图1中所图解说明的所得干涉式调制器12中未展示牺牲层25。图8B图解说明包含形成于光学堆叠16上方的牺牲层25的经部分制作的装置。在光学堆叠16上方形成牺牲层25可包含以经选择以在随后移除之后提供具有所要设计大小的间隙或腔19(还参见图1及8E)的厚度沉积二氟化氙(XeF2)可蚀刻材料，例如钼(Mo)或非晶硅(a-Si)。可使用例如物理气相沉积(PVD，例如，溅镀)、等离子增强化学气相沉积(PECVD)、热化学气相沉积(热CVD)或旋涂等沉积技术来实施牺牲材料的沉积。
工艺80在框86处继续形成支撑结构，例如，如图1、6及8C中所图解说明的柱18。形成柱18可包含以下步骤：图案化牺牲层25以形成支撑结构孔口，接着使用例如PVD、PECVD、热CVD或旋涂等沉积方法将材料(例如，聚合物或无机材料，例如二氧化硅)沉积到所述孔口中以形成柱18。在一些实施方案中，形成于牺牲层中的支撑结构孔口可延伸穿过牺牲层25及光学堆叠16两者而到达下伏衬底20，使得柱18的下部端接触衬底20，如在图6A中所图解说明。或者，如在图8C中所描绘，形成于牺牲层25中的孔口可延伸穿过牺牲层25，但不穿过光学堆叠16。举例来说，图8E图解说明支撑柱18的下部端与光学堆叠16的上部表面接触。可通过将支撑结构材料层沉积于牺牲层25上方并图案化支撑结构材料的位于远离牺牲层25中的孔口的部分来形成柱18或其它支撑结构。所述支撑结构可位于所述孔口内，如在图8C中所图解说明，但还可至少部分地延伸到牺牲层25的一部分上方。如上文所提及，牺牲层25及／或支撑柱18的图案化可通过图案化及蚀刻工艺来执行，但也可通过替代蚀刻方法来执行。
工艺80在框88处继续形成可移动反射层或膜，例如图1、6及8D中所图解说明的可移动反射层14。可通过采用一个或一个以上沉积步骤(例如，反射层(例如，铝、铝合金)沉积)连同一个或一个以上图案化、掩蔽及／或蚀刻步骤来形成可移动反射层14。可移动反射层14可为导电的且称作导电层。在一些实施方案中，可移动反射层14可包含如图8D中所展示的多个子层14a、14b、14c。在一些实施方案中，所述子层中的一者或一者以上(例如子层14a、14c)可包含针对其光学性质选择的高度反射子层，且另一子层14b可包含针对其机械性质选择的机械子层。由于牺牲层25仍存在于在框88处形成的经部分制作的干涉式调制器中，因此可移动反射层14在此阶段处通常不可移动。在本文中还可将含有牺牲层25的经部分制作的IMOD称作“未释放”IMOD。如上文结合图1所描述，可将可移动反射层14图案化成形成显示器的列的个别且平行条带。
工艺80在框90处继续形成腔(例如，如图1、6及8E中所图解说明的腔19)。可通过将牺牲材料25(在框84处沉积)暴露于蚀刻剂来形成腔19。举例来说，可通过干化学蚀刻(例如，通过将牺牲层25暴露于气态或蒸气蚀刻剂，例如衍生自固体XeF2的蒸气)达有效地移除所要的材料量(通常相对于环绕腔19的结构选择性地移除)的时间周期来移除可蚀刻牺牲材料，例如Mo或非晶Si。还可使用其它蚀刻方法，例如，湿蚀刻及／或等离子蚀刻。由于在框90期间移除了牺牲层25，因此可移动反射层14在此阶段之后通常可移动。在移除牺牲层25之后，在本文中可将所得的经完全或部分制作的IMOD称作“经释放”IMOD。
电子装置(例如包含干涉式调制器的显示器)可包含触摸屏以接受用户输入。在一些实施方案中，触摸屏设备可为基于光学的且检测光以确定与触摸屏的触摸输入表面接触的物体(举例来说，用户的手指)的位置。可由光传感器检测来自接触物体的所散射光以确定触摸事件的发生及位置。光转向层可用于将来自接触物体的所散射光引导到光传感器。
图9A及9B展示根据一些实施方案的具有像素化光转向层的触摸屏设备900的透视图的实例。触摸屏设备900可包含光导910、光传感器920、光源940及像素化光转向层912。在图9B中所展示的实施方案中，触摸屏设备900还可包含显示器930。
参考图9A，光导910可包含前主表面911，前主表面911可充当用于接收与物体(例如用户的手指)的接触的触摸输入表面。后主表面915与前表面911相对。在光导910的拐角处，可提供用于接收由光源940发射的光的光输入表面916a。在一些实施方案中，光导910可包含两个或两个以上光输入表面。光导910还可包含用于将光提供到光传感器920的光输出表面913。尽管在光导910的边缘处图解说明光输入表面918及光输出表面913，但在各种实施方案中，光输入及输出表面可安置为前表面911或后表面915中的一者或一者以上的部分或安置于所述光导的围绕前表面911及后表面915安置的边缘(举例来说，边缘915、916、917或918)中的一者或一者以上上。在一些实施方案中，如所图解说明，为了减少背景噪声，光源940及光传感器920并不彼此直接面对。
光传感器920可沿着光导910的光输出表面913而安置。在一些实施方案中，光传感器920可为具有带有离散光接收位置阵列的光接收表面的单个光感测装置(举例来说，图像传感器，例如CMOS或CCD传感器)。在某些其它实施方案中，光传感器920可包含排列在一起的多个光感测装置。
在一些实施方案中，光传感器920可能够感测包含可见光谱之外的波长的光的光，且光源940可经配置以发射至少那些波长的光。适合波长包含而不限于UV及红外以及在可见范围内的波长的光。如本文中所论述，光导910可具备形成像素P的光转向特征，像素P朝向光传感器920重新引导入射光。在其中可期望减少与可见光的交互(例如，其中触摸屏设备900包含显示器930(图9B))的一些实施方案中，光源940及光传感器920可经配置以发射及检测可见光谱之外的波长的光。此可减小那些像素P对(从显示器)通过光导910(到达观看者)的可见光的影响。
光源940可包含适合于以适合波长将光注入到光导910中的任何元件。光源940可为发光装置，例如(但不限于)一个或一个以上发光二极管(LED)、一个或一个以上白炽灯泡、光条、一个或一个以上激光器或任何其它形式的发光体。在一些实施方案中，光源940为经间隔开发光体阵列中的一者。
继续参考图9A，像素化光转向层912可包含形成到光导910的主表面中的一者(举例来说，光导910的后表面915)上及／或面向所述一者的光转向特征。所述光转向特征被分组成像素P。每一像素P为光转向层912的由一个或一个以上光转向特征形成的区域，所述光转向特征中的每一者经配置以将光重复地引导到同一位置或同一组位置(光传感器920上的i1到in)。此位置或此组位置i1到in可称作像素P在光传感器920上的相关位置。不同像素可各自具有将光引导到光传感器920上的不同相关位置的不同光转向特征群组。在一些实施方案中，像素化光转向层912的像素与光传感器920的光接收表面上的位置之间可存在一对一对应性。在一些实施方案中，光转向像素P可占据可形成光转向像素栅格的一部分的矩形区域。举例来说，所述栅格中的每一像素可为矩形及／或正方形。在一些实施方案中，每一像素可具有约5μm到约5mm乘以约5μm到约5mm的尺寸。在这些实施方案中的一些实施方案中，每一像素可具有约50μm到约1mm乘以约50μm到约1mm的尺寸。作为一个实例，每一像素可具有约1mm乘以约1mm的尺寸。在其它实施方案中，所述像素可取决于应用或制造工艺而视需要具有其它形状，例如圆形、三角形、六边形等或其任何组合。在一些实施方案中，像素化光转向层912的像素可具有彼此不同的形状及／或大小。
像素化光转向层912的像素P可包含全息图、衍射光栅、微结构、光转向小面或能够在入射角范围内对入射于光转向特征上的光起作用且致使入射光被选择性地仅朝向光传感器920上的特定位置或特定组位置重新引导而不将光引导到光传感器920上的其它位置的其它光学特征。在一些实施方案中，光转向层912为全息膜且每一光转向像素P可为由全息光转向特征形成的全息像素。所述全息光转向特征可为表面或体积全息图的部分，且所述全息像素可形成于安置于光导910的后表面915上的全息膜中或所述全息膜上。在一些实施方案中，所述全息膜可层压到光导910上。在一些其它实施方案中，像素化光转向层912可与光导910成一体且可为光导910的其中形成像素P的部分。
为了减少背景噪声及改进触摸事件检测的精确度，每一光转向像素P可经配置以仅重新引导特定类型的入射光。举例来说，继续参考图9A，每一光转向像素P可仅重新引导在以顶部表面911的法线为中心的受光锥角Ω内入射于所述像素上的光射线r。受光锥角Ω越大，越多具有不同极入射角及方位入射角的所散射光可由像素P重新引导到其在传感器920上的相关位置。受光锥角Ω可经选择使得由与光导910的前表面911接触的物体散射的光被接受且由光源940发射的未由与光导910的前表面911接触的物体散射的传播穿过光导910的光不被接受。在一些实施方案中，光转向像素P的受光锥角Ω包含入射光相对于前表面911的法线小于约±45°、小于约±35°、小于约±25°、小于约±15°、小于约±10°或小于约±5°的角度范围。在一些实施方案中，每一光转向像素P的受光锥角Ω可各自为约相同的大小。在一些其它实施方案中，所述像素化光转向层的像素可具有不同大小的受光锥角Ω。
除具有有限受光锥角Ω以外，在一些实施方案中，如本文中所论述，每一光转向像素P还可仅重新引导在特定波长范围内的光射线r。光转向像素P可经配置以仅重新引导对应于由光源940发射的光的范围内的特定波长的光。在一些实施方案中，由光转向像素P重新引导的光可包含在可见光谱之外的波长，例如UV或红外光。
触摸屏设备900的一些实施方案可包含与光传感器920及／或光源940通信且经配置以映射对应于传感器920上的接收光的位置的数据与前表面911上的特定像素及／或特定位置的一个或一个以上处理器(例如，图2及15B的处理器21)。所述一个或一个以上处理器可配置有特定可执行指令以确定物体接触前表面911的位置。鉴于光转向像素P到光传感器920上的接收光的位置的已知映射，所述一个或一个以上处理器可经配置以确定触摸事件的位置。
现在参考图9B，触摸屏设备900的一些实施方案可包含下伏于光导910下的显示器930。在一些实施方案中，显示器930为反射式显示器。举例来说，显示器930可为包含布置成阵列30(图2)的显示元件(例如，干涉式调制器12(图1))的干涉式调制器反射式显示器。在其中反射式显示器下伏于光导910下的一些实施方案中，光导910可形成用于照射反射式显示器930的正面光的部分。在此些实施方案中，光导910可包含将光从光导910朝向显示器930射出以照射所述显示器的光转向特征。待射出的光可由光源940注入到光导910中。举例来说，光源940可发射宽广范围的波长的光，包含供在照射显示器930中使用的在可见光谱内的光及与本文中所论述的触摸屏功能性一起使用的在可见光谱之外的光。在其它实施方案中，触摸屏设备900可进一步包含用作正面光的单独光源(未展示)。
如本文中所论述，触摸屏设备900可实施于具有各种光源及光传感器布置的各种配置中。下文参考图10A到13论述这些配置中的一些配置。尽管为便于论述及图解说明而未展示，但可提供下伏于这些图中所图解说明的触摸屏结构中的每一者下的显示器930(图9B)。
图10A及10B展示经配置以检测接触物体的存在及位置的触摸屏设备1000的实施方案的平面图及侧视图的实例。触摸屏设备1000可包含光源940、光导910、像素化光转向层91以及光吸收结构1010a及1010b。出于说明性目的，在图10A中所展示的平面图中图解说明光转向层912的像素。如所图解说明，提供各自对应于图9A及9B的光传感器920的两个光传感器920a及920b。两个光传感器920a及920b沿着光导910的不同边缘而定位。跨越光导910在光传感器920a及920b正对面的是光吸收结构1010a及1010b。光吸收结构1010a及1010b可为适合于吸收来自光源940的光射线942及／或防止光射线942被引导回到光导910中的任何结构。替代地或另外，光吸收结构1010a及1010b可为适合于吸收注入到光导910中的周围光的任何结构。
继续参考图10A及10B，光源940可相对于光导910而安置以便将光射线942注入到光导910中。来自光源940的光射线942注入到光导910中使得光的一部分以相对于光导910的主表面的低掠射角跨越光导910的至少一部分沿一方向传播使得光在光导910内通过全内反射(“TIR”)而反射。以此方式，从光源940发射的光射线942可传播穿过光导910。光源940可经配置使得将光导910中的光射线942提供到光导910的实质上所有前表面911。在图10A到10D中所图解说明的实例性实施方案中，光源940可定位于光导910的拐角处。光源940的此放置可均匀地分布穿过光导910的光射线942及／或减少光在光导910的特定区的满溢。在一些其它实施方案中，一个或一个以上光源940可散布于光传感器920的部分之间，在光导910的与光传感器920相同的边缘上。
在一些实施方案中，如本文中所论述，光源940可经配置使得光射线942可充分与周围及／或背景光区分。举例来说，可利用红外发光二极管(LED)来区分光射线942及经重新引导光与周围可见光。在某些实施方案中，可以已知方式以脉冲方式输送光源940以区分光射线942与其中也存在红外光的背景。
图10C及10D展示由接触图10A及10B的触摸屏的物体140散射且由像素化光转向层重新引导到光传感器的选定光射线的实例。举例来说，物体140可为手指、笔、手写笔等。在一些实施方案中，所述光射线被散射，其中防止传播穿过光导910的光射线在物体140与光导910的接触点处全内反射。所述光可射到物体140上且由所述物体向下散射或漫反射到光转向层912。举例来说，如图10C及10D中所展示，物体140可将光射线942中的一者向下散射到像素化光转向层912，在像素化光转向层912处所述光射线射到像素P上，像素P将所述光重新引导到所述像素P在传感器920a或920b上的相关位置。如所图解说明，相关位置为传感器920b上的位置ix。
在接收到光输入后，光传感器920可即刻产生指示来自光源940的由物体140散射而射到光传感器920的特定光接收位置的光的信号。根据所产生的信号，可基于像素化光转向层912的哪一像素对应于接收所散射光的传感器位置而导出触摸事件(即，触摸光导910的前表面的物体140)的位置。处理器(例如，图2及／或图15B的处理器21)可经配置以基于由光传感器920产生的指示触摸事件的信号而确定触摸事件的位置。举例来说，所述处理器可映射光射到光传感器920的第一位置与像素化光转向层912的将所散射光引导到光传感器920的像素P的第二位置。此可指示将光散射到下伏像素P的物体140的位置。
虽然出于说明性目的而展示物体140在一个像素P上方，但物体140可在一个像素的仅一部分上方或在两个或两个以上像素上方与光导910的主表面接触。本文中所描述的触摸屏设备可基于响应于光射到对应于像素化光转向层912的一个以上像素的一个以上传感器位置而产生的信号来确定触摸事件。根据这些信号，可确定触摸事件的位置。举例来说，可从指示光转向层912的多个像素接收到所散射光的此些信号而导出触摸事件的中心位置。
现在参考图11A及11B，其展示经配置以检测接触物体的存在及位置的触摸屏设备1100的另一实施方案的平面图及侧视图的实例。触摸屏设备1100可与触摸屏设备1000实质上相同，只不过触摸屏设备1100可另外包含光学解耦层1110及第二光导1120。光学解耦层1110在光导910与第二光导1120之间。
光学解耦层1110经配置而以光学方式解耦第二光导1120与下伏光导910。像素化光转向层912可安置于光学解耦层1110与光导1120之间。光学解耦层1110可由相对于光导910的材料的折射率具有低折射率的光学透射材料形成，且经配置以促进从光导910的光学解耦层1110所附接到的表面的TIR。举例来说，光学解耦层1110的材料的折射率可比光导910的材料的折射率低至少约0.1。根据一些实施方案，光学解耦层1110可为空气或固态材料。
图11C及11D展示由接触图11A及11B的触摸屏的物体140散射且由像素化光转向层912重新引导到光传感器920的选定光射线的实例。光射线942可在光导910内传播直到被触摸光导910的前表面911的物体140散射为止。光学解耦层1110防止以掠射角入射的光通过所述光学解耦层，但来自物体140的所散射光中的至少一些光垂直于光学解耦层1110的直接下伏部分且通过所述层1110。通过光学解耦层1110的光可射到像素化光转向层912的像素P上。像素P接着将光重新引导到其在光传感器920上的相关位置ix。像素化光转向层912为透射性的，且如虚线箭头944所展示光传播穿过安置于像素化光转向层912下方的第二光导1120以到达光传感器920。
继续参考图11A到11D，在一些实施方案中，在像素化光转向层912下面添加第二光导1120可尤其减少由光传感器920检测到的噪声。举例来说，来自一个或一个以上光源940的光可保持在光导910中传播直到其被散射到第二光导1120中为止。由于可存在较少传播穿过第二光导1120的光，因此可由光传感器920检测到较少噪声。举例来说，可直到由物体140散射的光进入第二光导1120，光才存在于第二光导1120中。
图12A展示经配置以检测接触物体140的存在及位置的触摸屏设备1200的另一实施方案的平面图的实例。图12A中所图解说明的触摸屏设备1200包含由多个离散发光体940a到940n形成的光源，所述多个离散发光体经配置以使光准直使得所述光传播穿过实质上垂直于光源940a到940n的阵列的光导910。在一些实施方案中，光转向层912的每一像素行可包含一个发光体。或者，光转向层912的每一像素行可包含更多或更少发光体940a到940n。举例来说，多个光源940a到940n可沿着光导910的输入边缘而定位。根据一些实施方案，多个光源940a到940n可循序将光以脉冲方式输送到光导910的输入边缘中，且像素化光转向层912的像素可朝向其在光传感器920上的相关位置重新引导与触摸事件相关联的所散射光。替代地或除以脉冲方式输送光以外，多个光源940a到940n可经配置以发射具有两个或两个以上不同波长的光。根据一些实施方案，与不同光源940a到940n相关联的光可至少部分地通过波长来区分。
触摸屏设备1200可包含沿着横向于多个光源940a到940n沿着其而定位的光导910的所述边缘的光导910的边缘的光传感器920。将理解，在其它实施方案中，可利用光传感器920的其它布置。举例来说，光传感器920可沿着光导910的其它边缘而定位。在各种实施方案中，光传感器920可沿着光导910的两个或两个以上边缘而定位。在一些实施方案中，光传感器920可包含光接收位置i1到in的线阵列。根据一些实施方案，每一位置i1到in可对应于像素化光转向层912的像素列。
触摸屏设备1200可包含图10B及／或11B的光导910及／或920以及像素化光转向层912的各种配置。举例来说，触摸屏设备1200可包含单个光导910及像素化光转向层912，举例来说，如图10B中所展示。在其它实施方案中，触摸屏设备1200可包含两个光导910及920、光学解耦层1110及像素化光转向层912，举例来说，如图11B中所展示。
图12B展示由接触图12A的触摸屏的物体140散射且由像素化光转向层912的像素P重新引导到光传感器920上的相关光接收位置ix的选定光射线的实例。可基于光传感器920的哪一相关位置检测到由物体140散射的光及哪一光源940a到940n发射了对应于被检测到的触摸事件的光而确定触摸事件的位置。举例来说，在其中光源940a到940n经配置以循序地发射光的实施方案中，可基于触摸事件的时序而确定哪一光源940a到940n正发射光。作为另一实例，在其中光源940a到940n经配置以发射两个或两个以上不同波长的光的实施方案中，可基于射到光传感器920的接收表面上的光的波长而确定哪一光源940a到940n正发射光。对光源940a到940n中的哪一者发射了所散射光的了解(基于脉冲时序及／或光波长而确定)可提供沿着一个轴的坐标，且接收光的传感器920的相关光接收位置可提供沿着正交轴的坐标，借此允许确定触摸事件的位置。
图12C展示由同时接触图12A的触摸屏的两个物体散射且由像素化光转向层重新引导到光传感器的选定光射线的实例。触摸屏设备1200可检测对应于同时接触光导910的主表面的第一物体140a及第二物体140b的触摸事件。触摸屏1200可依据假设接触位置140c及140d来区分第一物体140a与第二物体140b。触摸屏设备1200可在不同时间处及／或以不同波长从不同光源940a到940n发射光。可基于不同时间及／或不同波长而确定每一触摸的位置的一个坐标。举例来说，一个光源940a到940n可发射由第一物体140a散射的光，且不同光源940a到940n可发射由第二物体140b散射的光。可基于接收由每一物体引导的光的传感器位置及光射到光传感器920上的相关位置上的时间及／或射到光传感器920上的相关位置上的光的波长而确定同时触摸事件中的每一者的位置。
图12D展示经配置以检测接触物体的存在及位置的触摸屏设备1300的另一实施方案的平面图的实例。除图12A到12C的触摸屏设备1200的特征以外，图12D的触摸屏设备1300还可包含第二多个发光体941a到941m，其经配置以提供经准直光使得所述光传播穿过实质上垂直于第二多个发光体941a到941m的光导910。举例来说，如结合图12A到12C所描述，第二多个发光体941a到941m可包含多个发光体940a到940n的特征的任何组合。第二多个发光体941a到941m可经配置以将光发射到光导910的第三边缘中，所述第三边缘不同于光导910中的多个发光体940a到940n经配置以将光发射到其中的边缘。在图12D中所图解说明的实施方案中，光导910的多个发光体940a到940n及第二多个发光体941a到941m经配置以将光发射到其中的边缘彼此邻近且正交。
继续参考图12D，触摸屏设备1300还包含光传感器920a及920b。光传感器920a可沿着光导910的一边缘而定位，所述边缘安置于横向于多个发光体940a到940n沿着其而定位的光导910的边缘的轴上。光传感器920b可沿着光导910的一边缘而定位，所述边缘安置于横向于第二多个发光体941a到941m沿着其而定位的光导910的边缘的轴上。
根据一些实施方案，多个光源940a到940n及第二多个光源941a到941m可循序地将光以脉冲方式输送到光导910的输入边缘中，且像素化光转向层912的像素可朝向其在光传感器920a及／或920b上的相关位置重新引导与触摸事件相关联的所散射光。举例来说，多个光源940a到940n及第二多个光源941a到941m可经配置以在不同时间处发射光，且光传感器920a及920b可经配置以在面对其的光源正发射光时是非作用的或忽略所接收光。替代地或除以脉冲方式输送光以外，多个光源940a到940n及／或第二多个光源941a到941m可经配置以发射具有两个或两个以上不同波长的光。在一些实施方案中，多个光源940a到940n可循序地以脉冲方式输送光，且第二多个光源941a到941m可发射具有两个或两个以上不同波长的光。在一些实施方案中，具有两种多个光源及两个光传感器可通过提供用于确定触摸事件的位置的额外数据点来增加触摸屏1300的精确度或分辨率。在一些实施方案中，第一多个光源940a到940n可具有与第二多个光源941a到941m不同的数目个光源。在一些其它实施方案中，n可等于m且第一多个光源940a到940n可具有与第二多个光源941a到941m相同的数目个光源。
替代地或另外，实例性触摸屏设备1000、1100、1200、1300可结合检测触摸事件而使用周围光及／或来自显示器(举例来说，图9B的显示器930)的光。举例来说，可将周围光及／或来自显示器的光注入到光导910中。光传感器920可经配置以检测与触摸或紧密接近于光导910的主表面的物体140相关联的周围光的存在。举例来说，物体140可阻挡周围光且像素化光转向层912可将与未由物体140阻挡的像素相关联的周围光引导到光传感器920。光传感器920可接着产生指示未接收到周围光的传感器位置的一个或一个以上信号。可基于所述一个或一个以上所产生信号而确定与物体140相关联的触摸事件。
图13展示与光传感器上的位置相关的光转向像素的实例。在一些实施方案中，如本文中所描述，针对待检测的接触光导的物体，可将由所述物体散射的光重复地仅重新引导到光传感器上的一个或一个以上特定位置。为了稍后确定物体的位置，可利用物体的二维位置到光传感器上的一个或一个以上特定位置的映射。
在触摸屏设备900、1000、1100、1200及／或1300中，光转向像素与光传感器920上的光接收位置的各种预界定相关性可用于检测触摸事件的位置。根据一些实施方案，光转向像素与光接收位置的预界定相关性可包含一个或一个以上像素具有与光传感器上的光接收位置类似的序列及／或相对于彼此的空间定向。替代地或另外，如借助像素P4到P6及光接收位置i4到i6所图解说明，一个或一个以上光转向像素与光传感器上的光接收位置的预界定相关性可不匹配光导910中的一个或一个以上像素的相对位置。
参考图13，通过从像素P1、P2、P3、…Pm到光传感器920上的光接收位置i1、i2、i3、…in的箭头图解说明像素与光接收位置之间的相关性。在一些实施方案中，在光转向层的像素与光传感器上的光接收位置之间可存在一对一对应性。在其它实施方案中，光传感器920a或920b上的一个以上位置可对应于单个像素及／或一个以上像素可对应于光传感器920a或920b上的一个位置。在一些实施方案中，在一个以上光接收位置映射到单个像素的情况下，可检测到对触摸事件的位置的更准确及／或精确确定。在一个以上像素映射到单个光接收位置的情况下，可使用较小光传感器920a或920b。处理器(例如，图15B的处理器21)可配置有特定可执行指令以基于传感器位置与像素及／或光导上面的位置的已知相关性而使传感器位置与物体的位置相关。
图14展示图解说明根据一些实施方案的用于确定触摸事件的位置的过程1400的流程图的实例。可在框1402处接收从像素化光转向层的像素重新引导到传感器位置的光。所述像素化光转向层可对应于光转向层912(图9A到13)，且经重新引导的光可传播穿过光导910(图9A到13)及／或1120(图11A到11D)以到达光传感器920(图9A到13)。
在框1404处，可使接收入射光的光接收位置与物体的位置相关。可将光接收位置映射到像素化光转向层的至少一个像素。根据某些实施方案，可将光接收位置映射到像素化光转向层的单个像素。
在框1406处，可基于所述映射而确定触摸事件的位置。举例来说，可使用光接收位置到像素化光转向层的至少一个像素的映射来确定所述触摸事件的位置。可通过与光传感器通信的任何适合处理器来计算触摸事件的位置。在一些实施方案中，过程1400可包含致使多个光源循序地将光发射到根据一些实施方案的光导中。在这些实施方案中，相关性可基于所述多个光源中的哪一光源发射了由物体散射且由光传感器接收的光。举例来说，可基于光传感器的位置接收光的时间而确定触摸事件的位置的一个坐标。所述时间可与特定光源何时发射光匹配，此又指示触摸事件的位置的至少一个坐标。可从接收光的光接收位置确定触摸事件的另一坐标。
过程1400可检测两个或两个以上同时触摸事件的位置。举例来说，可在第二传感器位置处接收从像素化光转向层重新引导的光。所述第二传感器位置可与和光导接触的第二物体的位置相关。举例来说，可将第二传感器位置映射到像素化光转向层的不映射到第一传感器位置的至少一个像素。可基于映射第二传感器位置与第二物体的位置而确定另一触摸事件的位置。以此方式，可检测到同时发生的所述触摸事件及另一触摸事件的位置。
图15A及15B展示图解说明包含多个干涉式调制器的显示装置40的系统框图的实例。举例来说，显示装置40可为蜂窝式或移动电话。然而，显示装置40的相同组件或其轻微变化形式也为对各种类型的显示装置的说明，例如，电视、电子阅读器及便携式媒体播放器。
显示装置40包含外壳41、显示器30、天线43、扬声器45、输入装置48及麦克风46。外壳41可由多种制造工艺中的任一者形成，包含注射模制及真空形成。另外，外壳41可由多种材料中的任一者制成，包含(但不限于)：塑料、金属、玻璃、橡胶及陶瓷或其组合。外壳41可包含可装卸部分(未展示)，其可与其它不同色彩或含有不同标识、图片或符号的可装卸部分互换。
显示器30可为多种显示器中的任一者，包含本文中所描述的双稳态或模拟显示器。显示器30还可经配置以包含平板显示器(例如等离子显示器、EL、OLED、STN LCD或TFTLCD)或非平板显示器(例如CRT或其它管式装置)。另外，显示器30可包含干涉式调制器显示器，如本文中所描述。
在图15B中示意性地图解说明显示装置40的组件。显示装置40包含外壳41，且可包含至少部分地包封于其中的额外组件。举例来说，显示装置40包含网络接口27，网络接口27包含耦合到收发器47的天线43。收发器47连接到处理器21，处理器21连接到调节硬件52。调节硬件52可经配置以对信号进行调节(例如，对信号进行滤波)。调节硬件52连接到扬声器45及麦克风46。处理器21还连接到输入装置48及驱动器控制器29。驱动器控制器29耦合到帧缓冲器28且耦合到阵列驱动器22，阵列驱动器22又耦合到显示阵列30。电力供应器50可按特定显示装置40设计的需要而向所有组件提供电力。
网络接口27包含天线43及收发器47，使得显示装置40可经由网络与一个或一个以上装置通信。网络接口27还可具有一些处理能力以减轻(例如)处理器21的数据处理要求。天线43可发射及接收信号。在一些实施方案中，天线43根据包含IEEE16.11(a)、(b)或(g)的IEEE16.11标准或包含IEEE802.11a、b、g或n的IEEE802.11标准发射及接收RF信号。在一些其它实施方案中，天线43根据蓝牙标准发射及接收RF信号。在蜂窝式电话的情况中，天线43经设计以接收码分多址(CDMA)、频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、全球移动通信系统(GSM)、GSM／通用包无线电服务(GPRS)、增强型数据GSM环境(EDGE)、地面中继无线电(TETRA)、宽带CDMA(W-CDMA)、演进数据优化(EV-DO)、1×EV-DO、EV-DO修订版A、EV-DO修订版B、高速包接入(HSPA)、高速下行链路包接入(HSDPA)、高速上行链路包接入(HSUPA)、演进高速包接入(HSPA+)、长期演进(LTE)、AMPS或用于在无线网络内(例如利用3G或4G技术的系统)通信的其它已知信号。收发器47可预处理从天线43接收的信号使得其可由处理器21接收及进一步操纵。收发器47还可处理从处理器21接收的信号使得其可经由天线43从显示装置40发射。
在一些实施方案中，可由接收器来替换收发器47。另外，可由图像源来替换网络接口27，所述图像源可存储或产生待发送到处理器21的图像数据。处理器21可控制显示装置40的总体操作。处理器21从网络接口27或图像源接收数据(例如经压缩图像数据)，且将所述数据处理成原始图像数据或处理成容易被处理成原始图像数据的格式。处理器21可将经处理数据发送到驱动器控制器29或发送到帧缓冲器28以供存储。原始数据通常指代识别图像内的每一位置处的图像特性的信息。举例来说，此些图像特性可包含色彩、饱和度及灰度级。
处理器21可包含用以控制显示装置40的操作的微控制器、CPU或逻辑单元。调节硬件52可包含用于向扬声器45发射信号及从麦克风46接收信号的放大器及滤波器。调节硬件52可为显示装置40内的离散组件，或可并入于处理器21或其它组件内。
驱动器控制器29可直接从处理器21或从帧缓冲器28取得由处理器21产生的原始图像数据，且可适当地将原始图像数据重新格式化以供高速发射到阵列驱动器22。在一些实施方案中，驱动器控制器29可将原始图像数据重新格式化成具有光栅状格式的数据流，使得其具有适合于跨越显示阵列30进行扫描的时间次序。接着，驱动器控制器29将经格式化的信息发送到阵列驱动器22。虽然驱动器控制器29(例如LCD控制器)通常作为独立的集成电路(IC)与系统处理器21相关联，但可以许多方式实施此些控制器。举例来说，可将控制器作为硬件嵌入于处理器21中、作为软件嵌入于处理器21中或与阵列驱动器22完全集成在硬件中。
阵列驱动器22可从驱动器控制器29接收经格式化的信息且可将视频数据重新格式化成一组平行波形，所述组平行波形每秒许多次地施加到来自显示器的x-y像素矩阵的数百条且有时数千条(或更多)引线。
在一些实施方案中，驱动器控制器29、阵列驱动器22及显示阵列30适于本文中所描述的显示器类型中的任一者。举例来说，驱动器控制器29可为常规显示器控制器或双稳态显示器控制器(例如，IMOD控制器)。另外，阵列驱动器22可为常规驱动器或双稳态显示器驱动器(例如，IMOD显示器驱动器)。此外，显示阵列30可为常规显示阵列或双稳态显示阵列(例如，包含IMOD阵列的显示器)。在一些实施方案中，驱动器控制器29可与阵列驱动器22集成在一起。此实施方案在高度集成系统(例如蜂窝式电话、手表及其它小面积显示器)中为常见的。
在一些实施方案中，输入装置48可经配置以允许(例如)用户控制显示装置40的操作。输入装置48可包含小键盘(例如QWERTY键盘或电话小键盘)、按钮、开关、摇杆、触敏屏或者压敏或热敏膜。麦克风46可配置为显示装置40的输入装置。在一些实施方案中，可使用通过麦克风46所做的话音命令来控制显示装置40的操作。
电力供应器50可包含如此项技术中众所周知的多种能量存储装置。举例来说，电力供应器50可为可再充电电池，例如镍-镉电池或锂离子电池。电力供应器50还可为可再生能源、电容器或太阳能电池，包含塑料太阳能电池或太阳能电池涂料。电力供应器50还可经配置以从壁式插座接收电力。
在一些实施方案中，控制可编程性驻存于驱动器控制器29中，驱动器控制器29可位于电子显示系统中的数个位置中。在一些其它实施方案中，控制可编程性驻存于阵列驱动器22中。上文所描述的优化可以任何数目个硬件及／或软件组件且以各种配置实施。
可将结合本文中所揭示的实施方案描述的各种说明性逻辑、逻辑块、模块、电路及算法步骤实施为电子硬件、计算机软件或两者的组合。已就功能性大体描述且在上文所描述的各种说明性组件、框、模块、电路及步骤中图解说明了硬件与软件的可互换性。此功能性是以硬件还是软件实施取决于特定应用及对总体系统强加的设计约束。
可借助通用单芯片或多芯片处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑装置、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件或经设计以执行本文中所描述的功能的其任一组合来实施或执行用于实施结合本文中所揭示的方面所描述的各种说明性逻辑、逻辑块、模块及电路的硬件及数据处理设备。通用处理器可为微处理器或任何常规处理器、控制器、微控制器或状态机。还可将处理器实施为计算装置的组合，例如DSP与微处理器的组合、多个微处理器、一个或一个以上微处理器与DSP核心的联合或任何其它此种配置。在一些实施方案中，可通过给定功能特有的电路来执行特定步骤及方法。
在一个或一个以上方面中，可以硬件、数字电子电路、计算机软件、固件(包含本说明书中所揭示的结构及其结构等效物)或以其任一组合来实施所描述的功能。本说明书中所描述的标的物的实施方案还可实施为编码于计算机存储媒体上以用于由数据处理设备执行或控制数据处理设备的操作的一个或一个以上计算机程序，即，一个或一个以上计算机程序指令模块。
如果以软件实施，那么可将功能作为一个或一个以上指令或代码存储于计算机可读媒体上或经由计算机可读媒体传输。可以可驻存于计算机可读媒体上的处理器可执行软件模块来实施本文中所揭示的方法或算法的步骤。计算机可读媒体包含计算机存储媒体及包含可经启用以将计算机程序从一个地方传送到另一个地方的任何媒体的通信媒体。存储媒体可为可由计算机存取的任何可用媒体。以实例而非限制的方式，此类计算机可读媒体可包含RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁性存储装置或可用于以指令或数据结构的形式存储所要的程序代码且可由计算机存取的任何其它媒体。此外，任何连接均可适当地称作计算机可读媒体。如本文中所使用，磁盘及光盘包含：压缩光盘(CD)、激光光盘、光学光盘、数字多功能光盘(DVD)、软盘及蓝光盘，其中磁盘通常以磁性方式再现数据，而光盘借助激光以光学方式再现数据。以上各项的组合也应包含于计算机可读媒体的范围内。另外，方法或算法的操作可作为一个或任何代码及指令组合或集合驻存于可并入到计算机程序产品中的机器可读媒体及计算机可读媒体上。
所属领域的技术人员可容易明了对本发明中所描述的实施方案的各种修改，且本文中所定义的类属原理可应用于其它实施方案，此并不背离本发明的精神或范围。因此，权利要求书并非打算限制于本文中所展示的实施方案，而是被赋予与本发明、本文中所揭示的原理及新颖特征相一致的最宽广范围。词语“示范性”在本文中专用于意指“用作实例、例子或图解说明”。在本文中描述为“示范性”的任何实施方案未必解释为比其它实施方案优选或有利。另外，所属领域的技术人员将容易了解，术语“上部”及“下部”有时为了便于描述各图而使用，且指示对应于图在经恰当定向的页面上的定向的相对位置，且可能不反映如所实施的IMOD的恰当定向。
还可将在本说明书中在单独实施方案的背景中描述的某些特征以组合形式实施于单个实施方案中。相反地，还可将在单个实施方案的背景中描述的各种特征单独地或以任一适合子组合的形式实施于多个实施方案中。此外，虽然上文可将特征描述为以某些组合的形式起作用且甚至最初如此主张，但在一些情况中，可从所主张的组合去除来自所述组合的一个或一个以上特征，且所主张的组合可针对子组合或子组合的变化形式。
类似地，尽管在图式中以特定次序来描绘操作，但并不应将此理解为需要以所展示的特定次序或以循序次序来执行此些操作或执行所有所图解说明的操作来实现所要结果。此外，所述图式可以流程图的形式示意性地描绘一个以上实例性工艺。然而，可将其它并未描绘的操作并入于示意性地图解说明的实例性工艺中。举例来说，可在所图解说明的操作中的任一者之前、之后、同时或之间执行一个或一个以上额外操作。在某些情形中，多任务化及并行处理可为有利的。此外，不应将上文所描述的实施方案中的各种系统组件的分离理解为在所有实施方案中均需要此分离，且应理解，一般来说，可将所描述的程序组件及系统一起集成于单个软件产品中或封装成多个软件产品。另外，其它实施方案在以上权利要求书的范围内。在一些情况中，可以不同次序执行权利要求书中所叙述的动作且其仍实现所要的结果。

Claims (38)

1.一种触摸屏设备，其包括：
光导，其具有前表面及与所述前表面相对的后表面，所述前表面界定所述触摸屏设备的触摸输入表面；
光源，其经配置以将光注入到所述光导中；
光传感器，其具有多个光接收位置，所述光传感器沿着所述光导的边缘定位；及
像素化光转向层，其沿着所述后表面定位，所述像素化光转向层包含形成像素的多个光转向特征，所述像素中的每一者经配置以将来自所述光源的所散射光选择性地重新引导到所述光传感器的一个或一个以上相关光接收位置。
2.根据权利要求1所述的触摸屏设备，其中所述光源包含第一多个发光体，其中所述第一多个发光体经配置以循序地将经准直光发射到所述光导的第一边缘中，其中所述光传感器安置于所述光导的第二边缘上，且其中所述第二边缘安置于横向于所述第一边缘的轴上。
3.根据权利要求2所述的触摸屏设备，其进一步包括：
第二多个发光体，其经配置以将经准直光发射到所述光导的第三边缘中；及
另一光传感器，其安置于所述光导的第四边缘上，其中所述第四边缘安置于与所述第三边缘交叉的轴上。
4.根据权利要求1所述的触摸屏设备，其中所述所散射光对应于由所述光源发射的在物体接触主表面后即刻由所述物体散射的光。
5.根据权利要求4所述的触摸屏设备，其进一步包括处理器，所述处理器经配置以使接收所散射光的光接收位置与所述主表面的由所述物体接触的离散区相关。
6.根据权利要求5所述的触摸屏设备，其中所述主表面上的每一离散区直接上覆于所述像素中的一者或一者以上上，且其中所述像素中的所述一者或一者以上中的每一者经配置以将所散射光重新引导到所述一个或一个以上相关光接收位置中的匹配一者。
7.根据权利要求1所述的触摸屏设备，其中所述多个光接收位置与所述像素具有一对一相关性。
8.根据权利要求1所述的触摸屏设备，其中所述像素化光转向层为全息层，且其中所述光转向特征形成全息像素。
9.根据权利要求1所述的触摸屏设备，其中所述光导安置于所述像素化光转向层上面，且所述设备进一步包括：
第二光导，其在所述像素化光转向层下面，所述第二光导经配置以使来自所述像素化光转向层的光朝向所述光传感器的所述光接收位置传播。
10.根据权利要求9所述的触摸屏设备，其进一步包括在所述光导与所述像素化光转向层之间的光学解耦层。
11.根据权利要求1所述的触摸屏设备，其中所述光源经配置以发射具有在可见光谱之外的波长的光。
12.根据权利要求11所述的触摸屏设备，其中所述光源经配置以发射红外光。
13.根据权利要求1所述的触摸屏设备，其中所述光传感器由离散光感测装置阵列形成。
14.根据权利要求1所述的触摸屏设备，其进一步包括：
显示器，其下伏于所述光导下；
处理器，其经配置以与所述显示器通信，所述处理器经配置以处理图像数据；及
存储器装置，其经配置以与所述处理器通信。
15.根据权利要求14所述的触摸屏设备，其进一步包括：
驱动器电路，其经配置以将至少一个信号发送到所述显示器。
16.根据权利要求15所述的触摸屏设备，其进一步包括：
控制器，其经配置以将所述图像数据的至少一部分发送到所述驱动器电路。
17.根据权利要求14所述的触摸屏设备，其进一步包括：
图像源模块，其经配置以将所述图像数据发送到所述处理器。
18.根据权利要求17所述的触摸屏设备，其中所述图像源模块包含接收器、收发器及发射器中的至少一者。
19.根据权利要求14所述的触摸屏设备，其中由所述光传感器检测到的光构成输入数据，且所述光传感器经配置以将所述输入数据传递到所述处理器。
20.根据权利要求14所述的触摸屏设备，其中所述显示器为反射式显示器。
21.根据权利要求20所述的触摸屏设备，其中所述反射式显示器包含多个干涉式调制器显示元件。
22.根据权利要求1所述的触摸屏设备，其进一步包括第二光传感器，所述第二光传感器沿着所述光导的不同于所述光传感器的边缘定位。
23.一种设备，其包括：
光导，其具有用于接收触摸输入的主表面；
光源，其用于将光注入到所述光导中；
光传感器，其具有光接收表面，所述光接收表面具有多个光接收位置，且所述光传感器沿着所述光导的边缘定位；及
光转向装置，其用于重新引导注入到所述光导中且由接触所述主表面的物体散射的光，使得所述多个光接收位置中的每一者实质上仅从所述主表面的与所述多个光接收位置中的所述每一者相关的区选择性地接收所散射光，所述光转向装置面向所述光导的所述主表面而安置。
24.根据权利要求23所述的设备，其中所述光转向装置包含形成像素的多个光转向特征，每一像素经配置以将光选择性地重新引导到相关光接收位置。
25.根据权利要求24所述的设备，其中所述光转向特征为衍射光转向特征。
26.根据权利要求25所述的设备，其中所述光转向装置为全息层。
27.根据权利要求23所述的设备，其进一步包括处理器，所述处理器经配置以使光射到所述光接收表面上的位置与所述主表面的由所述物体接触的区相关。
28.根据权利要求23所述的设备，其中所述光源包含经配置以循序地将经准直光发射到所述光导中的多个发光体，其中所述传感器经配置以检测来自所述多个发光体的光。
29.根据权利要求28所述的设备，其进一步包括处理器，所述处理器经配置以基于所述多个发光体中的哪一光源将所述光注入到所述光导中而确定对应于所述主表面的一个轴的坐标。
30.根据权利要求23所述的设备，其中所述光导安置于所述光转向装置上面，且所述设备进一步包含在所述光转向装置及所述光导下面的另一光导，所述另一光导经配置以使来自像素化光转向层的光朝向所述光传感器传播。
31.根据权利要求30所述的设备，其进一步包括在所述光导与所述光转向装置之间的光学解耦层。
32.根据权利要求23所述的设备，其中所述主表面为所述光导的前表面且所述光转向装置沿着所述光导的后表面定位，所述后表面与所述前表面相对。
33.一种检测触摸屏上的至少一个触摸事件的方法，所述方法包括：
在光传感器上的光传感器位置处接收从像素化光转向层引导的光，所述像素化光转向层包含经配置以将由光导上面的物体散射的入射光的至少一部分重新引导到所述光传感器位置的像素，所述像素化光转向层沿着所述光导的主表面定位且所述光传感器沿着所述光导的边缘定位；
映射接收所述入射光的所述光传感器位置与所述物体的位置，其中所述光传感器位置与所述像素化光转向层的至少一单个像素相关；及
基于所述映射而确定触摸事件的位置。
34.根据权利要求33所述的方法，其中所述光传感器的光接收表面上的位置与所述像素化光转向层的相关像素具有一对一对应性。
35.根据权利要求33所述的方法，其中所述像素化光转向层为全息层。
36.根据权利要求33所述的方法，其进一步包括致使多个光源循序地将经准直光发射到所述光导中，其中映射所述光传感器位置包含确定所述多个光源中的哪一光源发射了由所述物体散射的光。
37.根据权利要求33所述的方法，其中经由与所述光导间隔开的另一光导将所接收光从所述像素化光转向层引导到所述光传感器位置。
38.根据权利要求33所述的方法，其进一步包括：
在第二光传感器位置处接收从所述像素化光转向层引导的光；
映射所述第二光传感器位置与所述光导上面的第二物体的位置，其中所述第二光传感器位置与所述像素化光转向层的和第一光传感器位置不相关的像素相关；及
基于映射所述第二光传感器位置与所述第二物体的所述位置而确定另一触摸事件的位置，其中所述触摸事件与所述另一触摸事件为同时的。
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