CN104335149B - 大范围手势系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及交互式显示器，其具有包含观看区域的前表面且为电子装置的用户提供输入/输出接口。大体上平行于所述前表面而安置的平面光导PLG具有至少与所述观看区域同延的周边。安置在所述PLG的所述周边外部的发光源LES与PLG输入光学耦合。所述PLG通过反射从所述LES接收的光而在大体上正交于所述前表面的方向上输出经反射的光。光收集装置LCD收集由所述经反射的光与受用户控制的物体的相互作用产生的散射光。所述LCD朝向一或多个光传感器重新引导所述所收集的散射光。处理器从所述光传感器的输出辨识用户手势的实例且响应于所述用户手势而控制所述交互式显示器和/或电子装置。

Description

大范围手势系统

本申请案主张2012年5月24日申请的标题为“全范围手势系统(FULL RANGEGESTURE SYSTEM)”的第13/480,377号美国专利申请案(代理人案号QUALP129/120515)的优先级，所述申请案以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及用于手势辨识的技术，且更具体来说，涉及交互式显示器，其提供被可在距所述交互式显示器大范围的距离上作出的用户的手势响应性地受控的用户输入/输出接口。

背景技术

机电系统(EMS)包含具有电气和机械元件、激活器、换能器、传感器、光学组件(例如镜及光学膜层)和电子器件的装置。EMS可在多种尺度下制造，包含(但不限于)微尺度和纳米尺度。举例来说，微机电系统(MEMS)装置可包含具有范围从约一微米到数百微米或更大的大小的结构。纳米机电系统(NEMS)装置可包含具有小于一微米的大小的结构，包含(例如)小于数百纳米的大小。可使用沉积、蚀刻、光刻和/或其它蚀刻掉衬底和/或已沉积材料层的部分或者添加层以形成电装置和机电装置的微加工工艺来产生机电元件。

一种类型的机电系统装置被称为干涉式调制器(IMOD)。如本文中所使用，术语IMOD或干涉式光调制器是指使用光学干涉的原理来选择性地吸收和/或反射光的装置。在一些实施方案中，IMOD可包含一对导电板，所述对导电板中的一者或两者可为整体或部分透明和/或反射性的，且能够在施加适当电信号时相对运动。在一实施方案中，一个板可包含沉积于衬底上的静止层，且另一板可包含通过气隙与所述静止层分开的反射膜。一个板相对于另一板的位置可改变入射于IMOD上的光的光学干涉。IMOD装置具有广泛范围的应用，且预期用于改善现有产品且创造新产品，尤其是具有显示能力的产品，例如个人计算机及个人电子装置(PED)。

例如个人计算机及个人电子装置(PED)等电子装置越来越多地实现通过除了物理按 钮、键盘及点击装置之外的手段来提供至少一些用户输入。举例来说，普通用户输入功能越来越依赖于触摸屏显示器。然而，触摸屏显示器的显示质量可由于来自用户的触摸的污染而降级。此外，在用户与装置的交互受限于较小的二维空间时(至少PED的触摸屏显示器通常是这种情况)，可能需要用户的输入(触摸)非常精确地定位以便实现所要的结果。此导致放慢或以其他方式损害用户与装置交互的能力。

因此，具有至少部分响应于“手势”的用户接口是合意的，所述“手势”意味着电子装置感测用户的手、手指或手持式物体的粗糙运动并以确定性的方式对其作出反应。有利的是，可接近于所述电子装置但不与所述电子装置直接物理接触地作出所述手势。

已知的手势辨识系统包含基于相机的超音波及投影电容性系统。超音波显示器遭受分辨率问题；举例来说，难以跟踪圆形运动并且难以识别个别手指。投影电容性系统在显示器的表面附近及上面产生良好的分辨率，但分辨率可能进一步受限于距显示表面二分之一英寸处。基于相机的系统可提供大距离处的良好分辨率及在显示表面的一英寸内的充分分辨率。然而，放置在显示器的周边上的相机可具有有限的视野。因此，难以在显示表面处或附近实现手势辨识。

发明内容

本发明的系统、方法和装置各自具有若干创新方面，其中没有单个一者单独地负责本文中所揭示的所需属性。

本发明中描述的标的物的一个新颖方面包含与交互式显示器协作以向设备的用户提供输入/输出(I/O)接口的设备或电子装置。所述交互式显示器具有包含观看区域的前表面。所述电子装置可包含交互式显示器或电或无线地耦合到交互式显示器。所述设备可包含处理器、平面光导、发光源、光收集装置及多个光传感器。所述平面光导可大体上平行于所述前表面而安置且具有至少与所述观看区域同延的周边。所述发光源可安置在所述平面光导的周边外部且与所述平面光导的输入光学耦合。所述平面光导可包含第一光转向布置，其通过反射从所述发光源接收的光而在具有正交于所述前表面的实质性分量的方向上输出经反射的光。所述光收集装置可经配置以收集散射光，所述所收集的散射光是由所述经反射的光与物体的相互作用产生。所述光收集装置可包含第二光转向布置，其朝向所述光传感器中的一或多者重新引导所述所收集的散射光。每一光传感器可经配置以向所述处理器输出表示所述重新引导的所收集的散射光的特性的信号。所述处理器可经配置以从所述光传感器的所述输出辨识用户手势的实 例，且响应于所述用户手势而控制所述交互式显示器和/或所述电子装置。

在一实施方案中，所述物体可包含手、手指、手持式物体及在所述用户的控制下的其它物体中的一或多者。所述所收集的散射光可由环境光与所述物体的相互作用产生，所述物体位于距所述交互式显示器的所述前表面约0mm与500mm之间的范围内的任何地方的位置处。所述发光源可包含发光二极管。所述所发射光可包含红外光。

在一实施方案中，所述平面光导及所述光收集装置共用共同的光转向布置。所述平面光导及所述光收集装置可为单一共面布置。

在另一实施方案中，所述平面光导及所述光收集装置可各自安置在单独的平面中。

在一实施方案中，所述平面光收集装置可包含光导。所述第一光转向布置及所述第二光转向布置中的一者或两者可包含多个反射性微结构。所述第一光转向布置及所述第二光转向布置中的一者或两者可包含以下各者中的一或多者：用于反射光的微结构、用于通过衍射使光转向的全息膜或表面起伏光栅及通过散射使光转向的表面粗糙度。所述第二光转向布置可朝向所述光传感器中的一或多者反射所述所收集的散射光。

在一实施方案中，所述处理器经配置以处理图像数据，且所述设备可进一步包含经配置以与所述处理器通信的存储器装置。所述设备可包含：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；以及控制器，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。所述设备可进一步包含经配置以将所述图像数据发送到所述处理器的图像源模块。所述图像源模块可包含接收器、收发器及发射器中的一或多者。所述设备可进一步包含经配置以接收输入数据且将所述输入数据传送到所述处理器的输入装置。

在一实施方案中，一种方法包含使用处理器从多个光传感器的相应输出辨识用户手势的实例，且响应于所述用户手势而使用所述处理器控制电子装置及提供所述电子装置的输入/输出(I/O)接口的交互式显示器中的一者或两者。所述多个光传感器的相应输出可由以下各者产生：(i)将光发射到大体上平行于所述交互式显示器的前表面而安置的平面光导中，所述平面光导包含光转向布置；(ii)使用所述光转向布置从所述平面光导在具有正交于所述前表面的实质性分量的方向上反射所述所发射光；(iii)收集由所述经反射的光与物体的相互作用产生的散射光；(iv)朝向多个光传感器重新引导所收集的散射光；及(v)从每一光传感器向所述处理器输出表示所述重新引导的所收集的散射光的特性的相应输出。

在一实施方案中，一种设备包含交互式显示器，其具有包含观看区域的前表面且为电子装置的用户提供输入/输出(I/O)接口。所述设备可进一步包含处理器；平面光收集装置；及多个光传感器，其安置在所述平面光收集装置的所述周边外部。所述光收集装置可大体上平行于所述前表面而安置，可具有至少与所述交互式显示器的所述观看区域同延的周边且可经配置以收集入射光，所述所收集的入射光是由环境光与物体的相互作用产生。所述光收集装置可包含光转向布置，其朝向所述光传感器中的一或多者重新引导所述所收集的入射光。每一光传感器可经配置以向所述处理器输出表示所述重新引导的所收集的入射光的特性的信号。所述处理器可经配置以从所述光传感器的所述输出辨识用户手势的实例，且响应于所述用户手势而控制所述交互式显示器和/或所述电子装置中的一者或两者。

所述所收集的入射光可由环境光与所述物体的相互作用产生，所述物体位于距所述交互式显示器的所述前表面约0mm与500mm之间的范围内的任何地方的位置处。

在附图和下文描述中阐述本说明书中描述的标的物的一或多个实施方案的细节。虽然此发明内容中提供实例主要是关于基于MEMS的显示器进行描述，但本文中提供的概念适用于其它类型的显示器，例如有机发光二极管(“OLED”)显示器及场发射显示器。其它特征、方面及优点将从描述、图及权利要求书变得显而易见。应注意，以下各图的相对尺寸可能未按比例绘制。

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距视图的实例。

图2展示说明并入有3×3IMOD显示器的电子装置的系统框图的实例。

图3展示说明针对图1的IMOD的可移动反射层位置对所施加的电压的图的实例。

图4展示说明在施加各种共同和片段电压时IMOD的各种状态的表的实例。

图5A展示说明图2的3×3IMOD显示器中的显示数据的帧的图的实例。

图5B展示可用于写入图5A中所说明的显示数据的帧的共同和片段信号的时序图的实例。

图6A展示图1的IMOD显示器的部分横截面的实例。

图6B到6E展示IMOD的不同实施方案的横截面的实例。

图7展示说明IMOD的制造工艺的流程图的实例。

图8A到8E展示制作IMOD的方法中的各个阶段的横截面示意性说明的实例。

图9A展示根据一实施方案的具有交互式显示器的电子装置的框图的实例。

图9B到9D展示根据一实施方案的包含平面光导、光收集装置、发光源及光传感器的布置的实例。

图9E展示从图9C的线E-E观看的根据一实施方案的平面光导的实例。

图9F展示从图9C的线F-F观看的根据一实施方案的光收集装置的实例。

图10A到10B展示根据一实施方案的包含平面装置、发光源及光传感器的布置的实例。

图10C展示从图10B的线C-C观看的平面装置的实例。

图10D展示从图10B的线D-D观看的平面装置的实例。

图11A到C展示根据一些实施方案的用于光转向布置的微结构的实例。

图12A到12B展示根据一些实施方案的包含共面平面光导及光收集装置、发光源及光传感器的布置的实例。

图13展示根据一实施方案的包含平面装置及光传感器的布置的实例。

图14展示说明用于控制交互式显示器和/或电子装置的方法的流程图的实例，其中所述交互式显示器提供所述电子装置的输入/输出(I/O)接口。

图15A和15B展示说明包含多个IMOD的显示装置的系统框图的实例。

各种图式中的相同参考数字和标示指示相同元件。

具体实施方式

以下描述针对于用于描述本发明的创新方面的目的的一些实施方案。然而，所属领域的技术人员将容易认识到，可以多种不同方式应用本文中的教示。可在可经配置以显示图像(无论是运动图像(例如，视频)还是静止图像(例如，静态图像)，且无论是文本、图形还是图画图像)的任何装置或系统中实施所描述的实施方案。更特定来说，预期所描述的实施方案可包含于多种电子装置中或与所述电子装置相关联，所述电子装置例如为(但不限于)：移动电话、具备多媒体因特网功能的蜂窝式电话、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、智能本、平板计算机、打印机、复印机、扫描仪、传真机装置、GPS接收器/导航器、相机、MP3播放器、摄像机、游戏装置、腕表、时钟、计算器、电视监视器、平板显示器、电子阅读装置(即，电子阅读器)、计算机监视器、汽车显示器(包含里程表和速度计显示器等等)、驾驶舱控制和/或 显示器、相机取景显示器(例如车辆中的后视相机的显示器)、电子照片、电子广告牌或标志、投影仪、建筑结构、微波炉、冰箱、立体声系统、磁带录音机，或者播放器、DVD播放器、CD播放器、VCR、收音机、便携式存储器芯片、洗衣机、烘干机、洗衣机/烘干机、停车计时器、包装(例如在机电系统(EMS)、微机电系统(MEMS)和非MEMS应用中)、美学结构(例如，一件首饰上的图像的显示)和各种各样的EMS装置。本文中的教示还可用于非显示器应用中，例如(但不限于)电子开关装置、射频滤波器、传感器、加速度计、陀螺仪、动作感测装置磁力计、用于消费型电子器件的惯性组件、消费型电子产品的零件、可变电抗器、液晶装置、电泳装置、驱动方案、制造工艺和电子测试设备。因此，所述教示无意受限于仅图中所描绘的实施方案，而是具有如所属领域的技术人员将容易明白的较广适用性。

下文所描述的是用于在交互式显示器上提供电子装置的手势响应性用户输入/输出(I/O)接口的新技术。如本文所使用的“手势”大体上是指用户的手、手指或手持式物体或在用户控制下的其它物体的粗糙运动。可接近于所述电子装置但不一定与所述电子装置直接物理接触来作出所述运动。在一些实施方案中，所述电子装置感测用户的手势且以确定性的方式对其作出反应。

本发明中所描述的标的物的特定实施方案可经实施以实现以下潜在优点中的一或多者。用户的手势可出现在相对于交互式显示器的“全范围”的视野上。“全范围”意味着可在第一极端处辨识所述手势，甚至在非常靠近所述交互式显示器或与所述交互式显示器物理接触时也可以；换句话说，避免了现有技术相机系统所展现的“盲点”。在第二极端处，可在距所述交互式显示器高达约500mm的相当大的距离处辨识所述手势，这在已知的投影电容性系统的情况下是不可能的。

通过可包含朝向平面光导发射光的发光源的紧凑、低功率、低成本解决方案来提供上述功能性。所述平面光导可大体上平行于交互式显示器的前表面而安置，且具有至少与交互式显示器的观看区域同延的周边。所述平面光导可包含在具有正交于所述前表面的实质性分量的方向上输出经反射的光的第一光转向布置。

有利的是，所述光转向布置通过反射从发光源接收的所发射光而操作，在不存在光转向布置的情况下，所发射光将被平面光导全内反射。因为所述光转向布置通过反射而操作，所以所述光转向布置的折射率是至关重要的，且使所发射光在较大的角度范围上转向是可能的。

虽然本文中的许多描述是关于IMOD显示器，但许多此类实施方案可有利地用于其它类型的反射性显示器，包含但不限于电泳墨水显示器及基于电润湿技术的显示 器。此外，虽然本文中所描述的IMOD显示器一般包含红色、蓝色及绿色像素，但本文中所描述的许多实施方案可用于具有其它色彩的像素的反射性显示器中，例如具有紫色、黄色-橙色及黄色-绿色像素。此外，本文中所描述的许多实施方案可用于具有更多色彩的像素的反射性显示器中，例如具有对应于4种、5种或更多种色彩的像素。一些此类实施方案可包含对应于红色、蓝色、绿色及黄色的像素。替代实施方案可包含对应于至少红色、蓝色、绿色、黄色及青色的像素。

可应用所描述的实施方案的合适的装置的实例是基于反射式EMS或MEMS的显示装置。反射式显示装置可并入IMOD以使用光学干涉的原理选择性地吸收和/或反射入射于其上的光。IMOD可包含吸收器、可相对于吸收器移动的反射器，及在吸收器与反射器之间界定的光学谐振腔。所述反射器可移动到两个或更多不同位置，其可改变光学谐振腔的大小，且进而影响IMOD的反射性。IMOD的反射光谱可产生相当广的光谱带，所述光谱带可跨可见波长移位以产生不同的色彩。可通过改变光学谐振腔的厚度来调整光谱带的位置。改变光学谐振腔的一种方式是通过改变反射器的位置。

图1展示描绘IMOD显示装置的一系列像素中的两个邻近像素的等距视图的实例。所述IMOD显示装置包含一或多个干涉式MEMS显示元件。在这些装置中，MEMS显示元件的像素可处于明亮状态或黑暗状态。在明亮(“经松弛”、“打开”或“接通”)状态下，所述显示元件将较大部分的入射可见光反射到(例如)用户。相反，在黑暗(“经激活”、“关闭”或“断开”)状态下，所述显示元件反射极少的入射可见光。在一些实施方案中，可颠倒接通和断开状态的光反射特性。MEMS像素可经配置以主要反射特定波长，从而允许除了黑白以外的彩色显示。

IMOD显示装置可包含IMOD的行/列阵列。每一IMOD可包含一对反射层，即可移动反射层和固定部分反射层，其定位在彼此相距可变且可控的距离处以形成气隙(还被称作光学间隙或腔)。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，经松弛位置)中，可移动反射层可定位在距固定部分反射层相对较大的距离处。在第二位置(即，经激活位置)中，可移动反射层可定位成更靠近所述部分反射层。视可移动反射层的位置而定，从所述两个层反射的入射光相长地或相消地进行干涉，从而为每一像素产生全反射状态或非反射状态。在一些实施方案中，IMOD在未被激活时可处于反射状态中，从而反射可见光谱内的光，且在未被激活时可处于黑暗状态中，从而吸收和/或相消地干扰可见范围内的光。然而，在一些其它实施方案中，IMOD可在未被激活时处于黑暗状态中，且在被激活时处于反射状态中。在一些实施方案中，所施加的电压的引入可驱动像素改变状态。在一些其它实施方案中，所施加的电荷可驱动 像素改变状态。

图1中的像素阵列的所描绘部分包含两个邻近IMOD 12。在左边上的IMOD 12(如所说明)中，说明可移动反射层14处于距包含部分反射层的光学堆叠16预定距离处的经松弛位置中。跨左边上的IMOD 12而施加的电压V₀不足以致使激活可移动反射层14。在右边上的IMOD 12中，说明可移动反射层14处于光学堆叠16附近或邻近处的经激活位置中。跨右边上的IMOD 12而施加的电压V_bias足以将可移动反射层14维持在经激活位置中。

在图1中，一般用指示入射在像素12上的光13及从左边上的像素12反射的光15的箭头说明像素12的反射性质。虽然未详细说明，但所属领域的技术人员将理解，入射在像素12上的光13的大多数将朝向光学堆叠16透射穿过透明衬底20。入射在光学堆叠16上的光的一部分将透射穿过光学堆叠16的部分反射层，且一部分将反射回穿过透明衬底20。透射穿过光学堆叠16的光13的部分将在可移动反射层14处朝向(及穿过)透射衬底20反射回。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(相长或相消)将确定从像素12反射的光15的(若干)波长。

光学堆叠16可包含单一层或若干层。所述层可包含电极层、部分反射和部分透射层及透明电介质层中的一或多者。在一些实施方案中，光学堆叠16具导电性、部分透明性及部分反射性，且可(例如)通过将上述层中的一或多者沉积到透明衬底20上而制造。所述电极层可由多种材料(例如各种金属，例如氧化铟锡(ITO))形成。所述部分反射层可由具部分反射性的多种材料(例如各种金属(例如铬(Cr))、半导体及电介质)形成。部分反射层可由一或多个材料层形成，且所述层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可包含充当光学吸收器与电导体两者的单一半透明厚度的金属或半导体，而(例如，光学堆叠16或IMOD的其它结构的)不同的更导电的层或部分可用来汇流IMOD像素之间的信号。光学堆叠16还可包含覆盖一或多个导电层或导电/光学吸收层的一或多个绝缘或电介质层。

在一些实施方案中，光学堆叠16的(若干)层可被图案化成平行条带且可形成显示装置中的行电极，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”在本文中用以指代掩盖以及蚀刻工艺。在一些实施方案中，高导电及反射材料(例如铝(Al))可用于可移动反射层14，且这些条带可形成显示装置中的列电极。可移动反射层14可形成为经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)以形成沉积在柱18顶部上的列及沉积于柱18之间的介入牺牲材料。当所述牺牲材料被蚀刻掉时，所界定的间隙19或光学腔可形成于可移动反射层14与光学堆叠16之间。在一 些实施方案中，柱18之间的间隔可为约1um到1000um，而间隙19可大致小于10,000埃

在一些实施方案中，IMOD的每一像素(无论处于经激活还是经松弛状态)本质上为由固定及移动反射层形成的电容器。当未施加电压时，可移动反射层14保持处于机械松弛状态(如由图1中的左边上的像素12所说明)，其中间隙19介于可移动反射层14与光学堆叠16之间。然而，当将电位差(电压)施加到选定行及列中的至少一者时，对应像素处的形成在行与列电极的交叉点处的电容器变得带电，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可变形且在光学堆叠16附近移动或抵着光学堆叠16移动。光学堆叠16内的电介质层(未图示)可防止短路并控制层14与16之间的分离距离，如图1中右边上的经激活的像素12所说明。不管所施加的电位差的极性如何，表现均相同。虽然阵列中的一系列像素可在一些例子中被称为“行”或“列”，但所属领域的技术人员将易于理解，将一个方向称为“行”且将另一方向称为“列”是任意的。应重申，在一些定向中，行可被视为列且列可被视为行。此外，显示元件可均匀地布置成正交的行及列(“阵列”)或布置成(例如)具有相对于彼此的某些位置偏移的非线性配置(“马赛克”)。术语“阵列”及“马赛克”可指代任一配置。因此，虽然显示器被称为包含“阵列”或“马赛克”，但在任何情况下，元件本身无需彼此正交布置或安置成均匀分布，但可包含具有非对称形状及不均匀分布元件的布置。

图2展示说明并入有3×3IMOD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或多个软件模块的处理器21。除了执行操作系统外，处理器21可经配置以执行一或多个软件应用程序，包含网络浏览器、电话应用程序、电子邮件程序或任何其它软件应用程序。

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。由图2中的线1-1展示图1中所说明的IMOD显示装置的横截面。虽然为了清晰起见图2说明IMOD的3×3阵列，但显示阵列30可含有极大量的IMOD且可使行中的IMOD数目不同于列中的IMOD数目，且反之亦然。

图3展示说明针对图1的IMOD的可移动反射层位置对所施加的电压的图的实例。对于MEMS IMOD，行/列(即，共同/片段)写入程序可利用这些装置的滞后性质，如图3中所说明。在一个实例实施方案中，IMOD可使用约10伏电位差以致使可移动反射层或镜从经松弛状态改变到经激活状态。在此实例中，当所述电压从所述值减小 时，可移动反射层因所述电压回降到低于(例如)10伏而维持其状态；然而，可移动反射层未完全松弛，直到所述电压下降到低于2伏为止。因此，在此实例中，存在约3伏到7伏的电压范围(如图3中所展示)，其中存在使装置稳定于经松弛或经激活状态的所施加电压窗。此窗在本文中被称为“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每次寻址一或多个行，使得在给定行的寻址期间，经寻址行中的待激活的像素被暴露于(在此实例中)约10伏的电压差，且待松弛的像素被暴露于接近零伏的电压差。在寻址之后，所述像素可被暴露于稳定状态或约5伏(在此实例中)的偏置电压差以使得其保持处于先前选通状态。在此实例中，在被寻址之后，每一像素经历约3伏到7伏的“稳定窗”内的电位差。此滞后性质特征使(例如)图1中所说明的像素设计能够在相同的所施加电压条件下保持稳定于经激活或经松弛的预先存在状态。由于每一IMOD像素(无论处于经激活状态还是经松弛状态)本质上为由固定及移动反射层形成的电容器，所以可在滞后窗内的稳定电压处保持此稳定状态而大体上不消耗或损失电力。另外，如果所施加的电压电位保持大体上固定，那么基本上很少或无电流流入到IMOD像素中。

在一些实施方案中，根据给定行中的像素的状态的所要改变(如果存在)，可通过沿列电极集合施加呈“片段”电压的形式的数据信号而产生图像的帧。可依次寻址阵列的每一行，使得一次一行地写入所述帧。为将所要数据写入到第一行中的像素，可将与所述第一行中的像素的所要状态对应的片段电压施加于列电极上，且可将呈特定“共同”电压或信号形式的第一行脉冲施加到第一行电极。接着，可改变片段电压的集合以对应于第二行中的像素的状态的所要变化(如果存在)，且可将第二共同电压施加到第二行电极。在一些实施方案中，所述第一行中的像素不受沿列电极而施加的片段电压的变化影响，且保持于第一共同电压行脉冲期间对其所设定的状态。可以连续方式针对整个系列的行或列重复此过程以产生所述图像帧。可通过以每秒某所要数目的帧不断重复此过程而用新的图像数据刷新及/或更新所述帧。

跨越每一像素而施加的片段与共同信号的组合(即，跨越每一像素的电位差)确定每一像素的所得状态。图4展示说明在施加各种共同和片段电压时IMOD的各种状态的表的实例。如所属领域的技术人员将理解，可将“片段”电压施加到列电极或行电极且可将“共同”电压施加到列电极或行电极中的另一者。

如图4(以及5B中所展示的时序图)中所说明，当沿共同线施加释放电压VC_REL时，无论沿片段线而施加的电压(即，高片段电压VS_H及低片段电压VS_L)如何，均将使沿所述共同线的全部IMOD元件置于经松弛状态(或称为经释放或未激活状态)中。特定 来说，当沿共同线施加释放电压VC_REL时，跨越调制器像素的电位电压(或称为像素电压)在松弛窗(参看图3，也称为释放窗)内，此时沿所述像素的对应片段线施加高片段电压VS_H与低片段电压VS_L两种情况。

当在共同线上施加保持电压(例如高保持电压VC_{HOLD_H}或低保持电压VC_{HOLD_L})时，IMOD的状态将保持恒定。例如，经松弛的IMOD将保持处于经松弛位置，且经激活的IMOD将保持处于经激活位置。保持电压可经选择以使得在沿对应片段线施加高片段电压VS_H与低片段电压VS_L两种情况时，像素电压将保持在稳定窗内。因此，片段电压摆动(即，高片段电压VS_H与低片段电压VS_L之间的差)小于正或负稳定窗的宽度。

当在共同线上施加寻址或激活电压(例如高寻址电压VC_{ADD_H}或低寻址电压VC_{ADD_L})时，可通过沿相应片段线施加片段电压而沿所述线将数据选择性地写入到调制器。所述片段电压可经选择以使得激活取决于所施加的片段电压。当沿共同线施加寻址电压时，片段电压的施加将产生稳定窗内的像素电压以导致像素保持未被激活。相比之下，另一片段电压的施加将产生超出所述稳定窗的像素电压以导致像素的激活。导致激活的特定片段电压可取决于所使用的寻址电压而变化。在一些实施方案中，当沿共同线施加高寻址电压VC_{ADD_H}时，高片段电压VS_H的施加可导致调制器保持处于其当前位置，而低片段电压VS_L的施加可导致所述调制器的激活。作为推论，当施加低寻址电压VC_{ADD_L}时，片段电压的效应可相反，其中高片段电压VS_H导致所述调制器的激活且低片段电压VS_L不影响所述调制器的状态(即，保持稳定)。

在一些实施方案中，可使用产生跨越调制器的相同极性电位差的保持电压、寻址电压及片段电压。在一些其它实施方案中，可使用使调制器的电位差的极性不时地交替的信号。跨越调制器的极性的交替(即，写入程序的极性的交替)可减少或抑制可发生在单一极性的重复写入操作之后的电荷积累。

图5A展示说明图2的3×3IMOD显示器中的显示数据的帧的图的实例。图5B展示可用于写入图5A中所说明的显示数据的帧的共同和片段信号的时序图的实例。所述信号可施加到3×3阵列(类似于图2的阵列)，此将最终产生图5A中所说明的线时间60e显示布置。图5A中的经激活调制器处于黑暗状态，即，其中反射光的实质部分在可见光谱之外以便向(例如)观看者产生暗色外观。在写入图5A中所说明的帧之前，像素可处于任何状态，但图5B的时序图中所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留于未激活状态中。

在第一线时间60a期间：在共同线1上施加释放电压70；施加在共同线2上的电 压开始于高保持电压72且移动到释放电压70；且沿共同线3施加低保持电压76。因此，沿共同线1的调制器(共同1、片段1)、(1，2)及(1，3)在第一线时间60a的持续时间内保持处于经松弛或未激活状态，沿共同线2的调制器(2，1)、(2，2)及(2，3)将移动到经松弛状态，且沿共同线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，当共同线1、2或3均未暴露于在线时间60a期间导致激活的电压电平(即，VC_REL-松弛及VC_{HOLD_L}-稳定)时，沿片段线1、2及3而施加的片段电压将不影响IMOD的状态。

在第二线时间60b期间，共同线1上的电压移动到高保持电压72，且因为共同线1上未施加寻址或激活电压，所以无论所施加的片段电压如何，沿共同线1的全部调制器均保持处于经松弛状态。沿共同线2的调制器因施加释放电压70而保持于经松弛状态，且当沿共同线3的电压移动到释放电压70时，沿共同线3的调制器(3，1)、(3，2)及(3，3)将松弛。

在第三线时间60c期间，通过在共同线1上施加高寻址电压74而寻址共同线1。因为在此寻址电压的施加期间沿片段线1及2施加低片段电压64，所以跨越调制器(1，1)及(1，2)的像素电压大于所述调制器的正稳定窗的高端(即，电压微分超过预定义阈值)且调制器(1，1)及(1，2)被激活。相反，因为沿片段线3施加高片段电压62，所以跨越调制器(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。同样在线时间60c期间，沿共同线2的电压减小到低保持电压76，且沿共同线3的电压保持处于释放电压70以使沿共同线2及3的调制器处于经松弛位置。

在第四线时间60d期间，共同线1上的电压返回到高保持电压72，以使沿共同线1的调制器处于其相应寻址状态。共同线2上的电压减小到低寻址电压78。因为沿片段线2施加高片段电压62，所以跨越调制器(2，2)的像素电压低于所述调制器的负稳定窗的低端，从而导致调制器(2，2)激活。相反，因为沿片段线1及3施加低片段电压64，所以调制器(2，1)及(2，3)保持于经松弛位置。共同线3上的电压增加到高保持电压72，从而使沿共同线3的调制器处于经松弛状态。

最后，在第五线时间60e期间，共同线1上的电压保持处于高保持电压72且共同线2上的电压保持处于低保持电压76，从而使沿共同线1及2的调制器处于其相应寻址状态。共同线3上的电压增加到高寻址电压74以寻址沿共同线3的调制器。当在片段线2及3上施加低片段电压64时，调制器(3，2)及(3，3)激活，同时沿片段线1而施加的高片段电压62导致调制器(3，1)保持处于经松弛位置。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，且无论在沿其它共同线(未展示)的调制 器被寻址时可发生的片段电压的变化如何，只要沿共同线施加保持电压，3×3像素阵列将保持处于所述状态。

在图5B的时序图中，给定的写入程序(即，线时间60a到60e)可包含使用高保持及寻址电压，或低保持及寻址电压。一旦已针对给定的共同线而完成写入程序(且共同电压被设定为具有与激活电压相同的极性的保持电压)之后，像素电压保持在给定的稳定窗内且不通过松弛窗，直到将释放电压施加在所述共同线上为止。此外，因为在寻址每一调制器之前释放所述调制器被以作为写入程序的部分，所以调制器的激活时间(非释放时间)可确定线时间。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，可施加释放电压达长于单一线时间，如图5B中所描绘。在一些其它实施方案中，沿共同线或片段线而施加的电压可变化以考虑到不同的调制器(例如不同色彩的调制器)的激活及释放电压的变化。

根据以上所阐释原理而操作的IMOD的结构的细节可广泛变化。例如，图6B到6E展示包含可移动反射层14及其支撑结构的IMOD的不同实施方案的横截面的实例。图6A展示图1的IMOD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大体上呈方形或矩形形状且在系链32上在隅角处或隅角附近附接到支撑件。在图6C中，可移动反射层14大体上呈方形或矩形形状且从可包含柔性金属的可变形层34悬垂下来。可变形层34可围绕可移动反射层14的周边而直接或间接地连接到衬底20。这些连接在本文中称为支柱。图6C中所展示的实施方案具有由可移动反射层14的光学功能与由可变形层34实施的其机械功能的解耦得到的额外益处。此解耦允许用于反射层14的结构设计及材料与用于可变形层34的结构设计及材料独立于彼此而优化。

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搁置于支撑结构(例如支撑柱18)上。支撑柱18使可移动反射层14与下部固定电极(即，所说明IMOD中的光学堆叠16的部分)分离，使得(例如)在可移动反射层14处于经松弛位置时，使间隙19形成于可移动反射层14与光学堆叠16之间。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的一个侧上(在衬底20的远端处)，且反射子层14a安置于支撑层14b的另一侧上(在衬底20的近端处)。在一些实施方案中，反射子层14a可具导电性且可安置于支撑层14b与光学堆叠16之间。支撑层14b可包含一或多层电介质材料(例如氮氧化硅(SiON)或二氧化硅(SiO₂))。在一些实施方案中，支撑层14b可为 层堆叠，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)具有约0.5％的铜(Cu)的铝(A1)合金或另一反射金属材料。在电介质支撑层14b上方及下方采用导电层14a、14c可平衡应力且提供增强的导电性。在一些实施方案中，反射子层14a及导电层14c可由用于多种设计用途(例如，实现可移动反射层14内的特定应力分布)的不同材料形成。

如图6D中所说明，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(例如，介于像素之间或柱18下方)中以吸收周围或杂散光。黑色掩模结构23还可通过抑制光从显示器的非作用部分反射或抑制光透射穿过显示器的非作用部分而改善显示装置的光学性质，借此增加对比度。另外，黑色掩模结构23可具导电性且经配置以用作电汇流层。在一些实施方案中，行电极可连接到黑色掩模结构23以减小所连接的行电极的电阻。可使用多种方法(包含沉积及图案化技术)来形成黑色掩模结构23。黑色掩模结构23可包含一或多个层。例如，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、充当反射器及汇流层的层和铝合金，其分别具有约30埃到80埃、500埃到1000埃及500埃到6000埃范围内的厚度。可使用多种技术(包含光刻及干式蚀刻)来图案化所述一或多个层，包含(例如)用于MoCr及SiO₂层的四氟甲烷(CF₄)及/或氧气(O₂)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(etalon)或干涉式堆叠结构。在此类干涉式堆叠黑色掩模结构23中，导电吸收器可用以传输或汇流每一行或列的光学堆叠16中的下部固定电极之间的信号。在一些实施方案中，间隔层35可用来使吸收器层16a与黑色掩模23中的导电层大体上电隔离。

图6E展示IMOD的另一实例，其中可移动反射层14为自撑式。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的曲率提供足够支撑，使得在跨越IMOD的电压不足以导致激活时，可移动反射层14返回图6E的未激活位置。为清晰起见，可含有多个若干不同层的光学堆叠16在此处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可充当固定电极与部分反射层两者。在一些实施方案中，光学吸收器16a比可移动反射层14薄一个数量级(十倍或更多)在一些实施方案中，光学吸收器16a比反射子层14a薄。

在例如图6A到6E中所展示的实施方案中，IMOD用作直观式装置，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，可配置及操作显示装置的背部(即，可移动反射层14后方的显示装置的任何部分， 包含(例如)图6C中所说明的可变形层34)而不影响或负面地影响显示装置的图像质量，这是因为反射层14光学屏蔽装置的那些部分。例如，在一些实施方案中，可移动反射层14后方可包含总线结构(未说明)，其提供使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引起的移动)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展示说明IMOD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说明的实例。在一些实施方案中，可实施制造工艺80以制造例如图1及6中所说明的一般类型的IMOD等机电系统装置。机电系统装置的制造还可包含图7中未展示的其它框。参考图1、6及7，工艺80开始于框82处，其中在衬底20上形成光学堆叠16。图8A说明形成于衬底20上方的此光学堆叠16。衬底20可为透明衬底(例如玻璃或塑料)，其可具柔性或相对刚性且不弯曲，且可能已经受先前制备过程(例如清洁)以促进光学堆叠16的有效形成。如上所论述，光学堆叠16可具导电性、部分透明性及部分反射性且可(例如)通过将具有所要性质的一或多个层沉积到透明衬底20上来制造。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和16b中的一者可配置有光学吸收性质与导电性质两者，例如经组合导体/吸收器子层16a。另外，子层16a、16b中的一或多者可被图案化成平行条带且可形成显示装置中的行电极。可通过此项技术中已知的掩盖及蚀刻工艺或另一适合工艺而执行此图案化。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，例如沉积于一或多个金属层(例如，一或多个反射层及/或导电层)上的子层16b。另外，光学堆叠16可被图案化成形成显示器的行的个别且平行的条带。应注意，图8A到8E可能未按比例绘制。举例来说，在一些实施方案中，光学堆叠的子层中的一者(光学吸收层)可非常薄，虽然在图8A到8E中将子层16a、16b展示为略厚。

工艺80在框84处继续，其中在光学堆叠16上形成牺牲层25。稍后移除牺牲层25(参看框90)以形成腔19，且因此，图1所说明的所得IMOD 12中未展示牺牲层25。图8B说明包含形成于光学堆叠16上的牺牲层25的经部分制造装置。在光学堆叠16上形成牺牲层25可包含以在后续移除之后提供具有所要设计尺寸的间隙或腔19(也参看图1及8E)而选择的厚度来沉积二氟化氙(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，其包含例如溅镀等许多不同技术)、等离子增强型化学气相沉积(PECVD)、热化学气相沉积(热CVD)或旋涂的沉积技术来进行牺牲材料的沉积。

工艺80在框86处继续，其中形成支撑结构，例如图1、6及8C中所说明的柱18。柱18的形成可包含：图案化牺牲层25以形成支撑结构孔口；接着，使用沉积方法(例如PVD、PECVD、热CVD或旋涂)来将材料(例如，聚合物或无机材料(例如氧化硅))沉积到所述孔口中以形成柱18。在一些实施方案中，形成于牺牲层中的所述支撑结构孔口可穿过牺牲层25与光学堆叠16两者而延伸到下伏衬底20，使得柱18的下端接触衬底20，如图6A中所说明。或者，如图8C中所描绘，形成于牺牲层25中的所述孔口可延伸穿过牺牲层25，但未穿过光学堆叠16。例如，图8E说明支撑柱18的下端与光学堆叠16的上表面接触。可通过将一层支撑结构材料沉积于牺牲层25上且图案化所述支撑结构材料的远离牺牲层25中的孔口而定位的部分而形成柱18或其它支撑结构。所述支撑结构可位于所述孔口内(如图8C中所说明)，但也可至少部分在牺牲层25的一部分上延伸。如上所述，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而执行，且也可通过替代性蚀刻方法而执行。

工艺80在框88处继续，其中形成可移动反射层或隔膜，例如图1、6及8D中所说明的可移动反射层14。通过使用一或多个沉积步骤(包含(例如)反射层(例如，铝、铝合金或其它反射层)沉积)连同一或多个图案化、掩蔽及/或蚀刻步骤，可形成可移动反射层14。可移动反射层14可具导电性且被称为导电层。在一些实施方案中，可移动反射层14可包含多个子层14a、14b、14c，如图8D中所展示。在一些实施方案中，子层中的一或多者(例如子层14a、14c)可包含针对其光学性质而选择的高反射子层，且另一子层14b可包含针对其机械性质而选择的机械子层。由于牺牲层25仍存在于框88处所形成的经部分制造的IMOD中，所以可移动反射层14通常不可在此阶段处移动。含有牺牲层25的经部分制造IMOD在本文中也可被称为“未释放的”IMOD。如以上结合图1所描述，可移动反射层14可被图案化成形成显示器的列的个别且平行的条带。

工艺80在框90处继续，其中形成腔，例如图1、6及8E中所说明的腔19。可通过将牺牲层25(框84处所沉积)暴露于蚀刻剂而形成腔19。举例来说，可例如通过将牺牲层25暴露于气态或蒸气状蚀刻剂(例如源自固体XeF2的蒸汽)并持续对移除所要量的材料为有效的时间周期，而通过干式化学蚀刻移除可蚀刻牺牲材料(例如Mo或非晶Si)。通常相对于环绕腔19的结构选择性地移除牺牲材料。还可使用其它蚀刻方法，例如湿式蚀刻及/或等离子蚀刻。由于在框90期间移除牺牲层25，所以可移动反射层14通常可在此阶段之后移动。在移除牺牲材料25之后，所得的经完全或部分制造的IMOD在本文可被称为“释放的”IMOD。

图9A展示根据一实施方案的具有交互式显示器的电子装置的框图的实例。可例如为个人电子装置(PED)的设备900可包含交互式显示器902及处理器904。交互式显示器902可为触摸屏显示器，但这不一定如此。处理器904可经配置以至少部分响应于用户输入而控制交互式显示器902的输出。可通过手势作出所述用户输入中的至少一些，所述手势包含用户的附肢(例如手或手指或手持式物体或其类似者)的粗糙运动。所述手势可相对于交互式显示器902位于大范围的距离处。举例来说，可接近于交互式显示器902或甚至与交互式显示器902直接物理接触来作出手势。或者，可在距交互式显示器902高达约500mm的相当大的距离处作出手势。

布置930(下文描述及说明其实例)可安置在交互式显示器902的前表面上且大体上平行于所述前表面而安置。在一实施方案中，布置930可大体上是透明的。布置930可响应于用户手势而输出一或多个信号。可通过处理器904分析由布置930经由信号路径911输出的信号以辨识用户手势的实例。处理器904可随后通过经由信号路径913发送到交互式显示器902的信号来响应于所述用户手势控制显示器902。

图9B到9D展示根据一实施方案的包含平面光导、光收集装置、发光源及光传感器的布置的实例。在所说明的实施方案中，布置930包含平面光导935、光收集装置965、发光源931及光传感器933。现参看图9B，其可被称为正视图，将布置930说明为安置在显示器902的前表面上方且大体上平行于所述前表面而安置。在所说明的实施方案中，平面光导935及光收集装置965的周边大体上与显示器902的周边同延。有利的是，平面光导935及光收集装置965的周边与交互式显示器902的周边同延或大于且充分包裹交互式显示器902的周边。

在所说明的实施方案中，提供两个光传感器933；然而，在其它实施方案中可提供三个或更多个光传感器。光传感器933可包含光敏元件，例如光电二极管、光晶体管、电荷耦合器(CCD)阵列、互补金属氧化物半导体(CMOS)阵列或可操作以输出表示所检测的可见光、红外(IR)光和/或紫外(UV)光的特性的信号的其它合适的装置。光传感器933可输出表示所检测的光的一或多个特性的信号。举例来说，所述特性可包含强度、方向性、频率、幅度、调幅和/或其它性质。

在一些实施方案中，光传感器933可光学耦合到光收集装置965。在所说明的实施方案中，光传感器933安置在光收集装置965的周边处。然而，替代性配置在本发明的预期内。举例来说，光传感器933可远离光收集装置965，在此情况下，由光传感器933检测到的光可从光收集装置965通过额外的光学元件(例如，一或多个光纤)传输。

在一实施方案中，发光源931可为经配置以主要发射红外光的发光二极管(LED)。然而，可使用任何类型的光源。举例来说，发光源931可包含一或多个有机发光装置(“OLED”)激光器(例如，二极管激光器或其它激光源)、热或冷阴极荧光灯、白炽或卤素光源。在所说明的实施方案中，发光源931安置在平面光导935的周边处。然而，替代性配置在本发明的预期内。举例来说，发光源931可远离平面光导935，且由发光源931产生的光可通过额外的光学元件(例如，一或多个光纤、反射器等)传输到平面光导935。在一些实施方案中，发光源931可经配置以在立体角上发射光。举例来说，所述立体角可经选择以提高手势辨识可靠性。在所说明的实施方案中，提供一个发光源931；然而，在其它实施方案中可提供两个或更多个发光源。

现参看图9C及9D，其可分别被称作平面图及透视图，发光源931及光传感器933展示为接近于平面光导935的周边且在所述周边外部安置。发光源931可与平面光导935的输入光学耦合且可经配置以在具有平行于交互式显示器902的前表面的实质性分量的方向上朝向平面光导935发射光。

图9E展示从图9C的线E-E观看的根据一实施方案的平面光导的实例。为了说明的清楚起见，图9E省略了交互式显示器902及光收集装置965的内部细节。平面光导935可包含安置在交互式显示器902的前表面上或上方且接近于所述前表面而安置的大体上透明的相对薄的覆层。在一个实施方案中，举例来说，平面光导935可为约0.5mm厚，同时具有在数十或数百平方厘米的大致范围内的平面区域。平面光导935可包含由例如玻璃或塑料等透明材料构成的薄板，其具有可为大体上平坦、平行的表面的前表面937及后表面939。

所述透明材料可具有大于1的折射率。举例来说，所述折射率可在约1.4到1.6的范围内。所述透明材料的折射率确定相对于前表面937的法线的临界角′α′，以使得以小于′α′的角度与前表面937相交的光线将穿过前表面937，但相对于前表面937具有大于′α′的入射角的光线将进行全内反射(TIR)。

在所说明的实施方案中，平面光导935包含光转向布置，所述光转向布置在具有正交于前表面937的实质性分量的方向上反射从发光源931接收的所发射光。更特定来说，经反射的光942的至少实质性部分以与法线的小于临界角′α′的角度与前表面937相交。因此，此类经反射的光942不进行TIR，而是可传输穿过前表面937。

在一实施方案中，平面光导935可具有包含若干反射性微结构936的发光转向布置，所述若干反射性微结构在具有正交于交互式显示器902的前表面的实质性分量的方向上重新引导从发光源931接收的所发射光941。在不存在微结构936的情况下，大体上所有从发光源931接收的光将遵循(例如)由虚线945说明的路径进行TIR。然而，由于反射性微结构936的操作，原本进行TIR的从发光源931接收的所发射光941替 代地在具有正交于交互式显示器902的前表面的实质性分量的方向上从平面光导935输出以作为经反射的光942。

图9F展示从图9C的线F-F观看的根据一实施方案的光收集装置的实例。为了说明的清楚起见，图9F省略了交互式显示器902及平面光导935的内部细节。光收集装置965可包含安置在平面光导935的前表面937上或上方且接近于所述前表面而安置的大体上透明的相对薄的覆层。在一些实施方案中，光收集装置965可由与平面光导935相同的材料制成，但这不一定如此。在一实施方案中，平面光导935可通过解耦层(未说明)与光收集装置965分离，所述解耦层可包含(例如)压敏粘合剂。所述解耦层可具有低于平面光导935的折射率及光收集装置965的折射率两者的折射率。在一个实施方案中，举例来说，光收集装置965可为约0.5mm厚，同时具有类似于平面光导935的平面区域的平面区域。光收集装置965可包含由例如玻璃或塑料等透明材料构成的薄板，其具有可为大体上平坦、平行的表面的前表面967及后表面969。

所述透明材料可具有大于1的折射率。举例来说，所述折射率可在约1.4到1.6的范围内。所述透明材料的折射率确定临界角′α′，以使得以与表面法线小于′α′的角度与前表面967相交的光线将穿过前表面967，但相对于前表面937具有大于′α′的入射角的光线将进行TIR。

如图9F中所说明，在物体950与经反射的光942相互作用时，可朝向光收集装置965引导由所述相互作用产生的散射光944。物体950可(例如)为用户的附肢，例如手或手指，或其可为手持式或以其它方式在用户的控制下的任何物理物体，但为简单起见，在本文中被称为“物体”。如所说明，光收集装置965可为与平面光导935类似地配置的平面光导，且包含包括若干反射性微结构966的光转向布置。

光收集装置965可经配置以收集散射光944。有利的是，光收集装置965包含光转向布置，所述光转向布置朝向光传感器933中的一或多者重新引导由光收集装置965收集的散射光944。可在具有平行于交互式显示器902的前表面的实质性分量的方向上使所述重新引导的所收集的散射光946转向。更特定来说，重新引导的所收集的散射光946的至少实质性部分仅以与法线的大于临界角′α′的角度与前表面967及后表面969相交且因此进行TIR。因此，此类重新引导的所收集的散射光946不穿过前表面967或后表面969，而是到达光传感器933中的一或多者。每一光传感器933可经配置以检测所述重新引导的所收集的散射光946的一或多个特性，且将表示所检测到的特性的信号输出到处理器204。举例来说，所述特性可包含强度、方向性、频率、幅度、调幅和/或其它性质。

再次参看图9A，处理器904可经配置以经由信号路径911从光传感器933接收表示所检测到的特性的信号。处理器904可对从所有光传感器933接收的信号进行比较以在至少平行于交互式显示器902的前表面的二维平面中计算物体950的位置。在一个实施方案中，举例来说，光传感器933可安置在光收集装置965的周边上的相对位置处。每一光传感器933可响应于所接收的光而产生输出信号，其至少作为总体使得能够确定物体950的位置、大小和/或形状。举例来说，通过比较每一相应的光传感器933的输出信号，处理器904可在一般与交互式显示器902的前表面平行的平面中确定物体950的位置。作为另一实例，物体的运动可致使由光传感器接收的光产生一信号模式。所述处理器可经配置以分析所述信号模式且确定所述信号模式何时指示特定用户手势的特性。所述信号模式可包含例如信号强度和/或波形等特性。举例来说，在所有检测器处产生的信号的强度可随着物体越来越靠近屏幕而改变。作为另一实例，在具有间隔开的手指的手跨越一般与交互式显示器902的前表面平行的平面而移动时，一或多个检测器可检测到脉冲状波形。

处理器904可经配置以从光传感器933的输出信号辨识用户手势的实例。此外，处理器904可响应于所述用户手势而控制交互式显示器902和/或电子装置900的其它元件中的一者或两者。举例来说，可致使在交互式显示器902上显示的图像向上或向下滚动、旋转、放大或以其它方式修改。另外，处理器904可经配置以响应于所述用户手势而控制电子装置900的其它方面，例如改变音量设定、断电、接听或终止呼叫、启动或终止软件应用等。

在上述实施方案中，提供两个单独的光转向布置：第一光转向布置包含在平面光导935中，且第二光转向布置包含在光收集装置965中。在此实施方案中，平面光导935及发光源931可安置在第一平面中，而光收集装置965可安置在第二不同平面中。说明不同实施方案的实例，图10A到10B展示根据一实施方案的包含平面装置、发光源及光传感器的布置的实例。在所说明的实施方案中，单一平面装置1035提供与平面光导935及光收集装置965类似的功能性。

平面装置1035可安置在与发光源931及光传感器933共面的单一平面中。现参看图10A及10B，其可分别被称作正视图及透视图，平面装置1035可安置在交互式显示器902的前表面上方且大体上平行于所述前表面而安置。在所说明的实施方案中，平面装置1035的周边大体上与显示器902的周边同延。有利的是，布置1035的周边与交互式显示器902的周边同延，或大于且充分包裹交互式显示器902的周边。发光源931及光传感器933可接近于平面装置1035的周边且在所述周边外部安置。发光源 931可与平面装置1035的输入光学耦合且可经配置以在具有平行于交互式显示器902的前表面的实质性分量的方向上朝向平面装置1035发射光。光传感器933可与平面装置1035的输出光学耦合且可经配置以在具有平行于交互式显示器902的前表面的实质性分量的方向上检测从平面装置1035输出的光。

图10C展示从图10B的线C-C观看的平面装置的实例。为了说明的清楚起见，图10C省略了交互式显示器902。平面装置1035可包含安置在交互式显示器902的前表面上或上方且接近于所述前表面而安置的大体上透明的相对薄的覆层。在一个实施方案中，举例来说，平面装置1035可为约0.5mm厚，同时具有在数十或数百平方厘米的大致范围内的平面区域。平面光导1035可包含由例如玻璃或塑料等透明材料构成的薄板，其具有可为大体上平坦、平行的表面的前表面1037及后表面1039。

透明材料可具有大于1的折射率。举例来说，所述折射率可在约1.4到1.6的范围内。所述透明材料的折射率确定相对于前表面1037的法线的临界角′α′，以使得以小于′α′的角度与前表面1037相交的光线将穿过前表面1037，但相对于前表面1037具有大于′α′的入射角的光线将进行全内反射(TIR)。

在所说明的实施方案中，平面装置1035包含光转向布置，所述光转向布置在具有正交于前表面1037的实质性分量的方向上反射从发光源931接收的所发射光。更特定来说，经反射的光942的至少实质性部分以与法线的小于临界角′α′的角度与前表面1037相交。因此，此类经反射的光942不进行TIR，而是可传输穿过前表面1037。将了解，经反射的光942可以广泛多种角度传输穿过前表面1037。因此，举例来说，一些经反射的光942可朝向或远离用户的视场被引导远离物体950。

在一实施方案中，平面装置1035可具有包含若干反射性微结构1036的光转向布置。在各种实施方案中，所述微结构1036可全部相同或具有不同的形状、大小、结构等。下文参考图11A到C详细论述微结构1036的一些实例。微结构1036可重新引导所发射光941，以使得经反射的光942的至少实质性部分以与法线的小于临界角′α的角度与前表面1037相交。

图10D展示从图10B的线D-D观看的平面装置的实例。为了说明的清楚起见，图10D省略了交互式显示器902。如图10D中所说明，在物体950与经反射的光942相互作用时，可朝向平面装置1035引导由所述相互作用产生的散射光944。如所说明，平面装置1035可包含包括若干反射性微结构1066的光转向布置。反射性微结构1066可与反射性微结构1036类似地配置，或为相同的物理元件，但这不一定如此。

如图10D中所说明，在物体950与经反射的光942相互作用时，可朝向平面装置1035引导由所述相互作用产生的散射光944。平面装置1035可经配置以收集散射光944。有利的是，光收集装置1035包含光转向布置，所述光转向布置朝向光传感器933中的一或多者重新引导由光收集装置1035收集的散射光944。可在具有平行于交互式显示器902的前表面的实质性分量的方向上使所述重新引导的所收集的散射光946转向。更特定来说，重新引导的所收集的散射光946的至少实质性部分仅以与法线的大于临界角′α′的角度与前表面1037及后表面1039相交且因此进行TIR。因此，此类重新引导的所收集的散射光946不穿过前表面1037或后表面1039，而是到达光传感器933中的一或多者。每一光传感器933可经配置以检测所述重新引导的所收集的散射光946的一或多个特性，且将表示所检测到的特性的信号输出到处理器204。举例来说，所述特性可包含强度、方向性、频率、幅度、调幅和/或其它性质。

图11A到C展示根据一些实施方案的用于光转向布置中的微结构的实例。图11A、11B及11C分别展示微结构1101、1103及1105的正视图、平面图及透视图。将了解，所述图示展示微结构的高度放大的视图，其一般将是非常小的，例如在一些实施方案中具有约1μm到10μm的高度及3μm到50μm的宽度。有利的是，每一微结构将具有一或多个反射性表面，例如经配置以重新引导光的反射性表面1102、1104及1106。更特定来说，在具有平行于交互式显示器902的前表面的实质性分量的方向上引导的入射光可在具有正交于交互式显示器902的前表面的实质性分量的方向上反射。类似地，在具有正交于交互式显示器902的前表面的实质性分量的方向上引导的入射光可在具有平行于交互式显示器902的前表面的实质性分量的方向上反射。将了解，此类微结构的许多几何形状是可能的，且在图11A到11C中提供的实例仅说明几个可能的实施方案。

在一些实施方案中，可通过以薄片在彼此之上打印连续的层及结构来形成例如图11A到11C中所说明的微结构的微结构。在其它实施方案中，可使用压印和/或模制技术来形成所述微结构。在一些实施方案中，可通过(例如)将玻璃衬底金属化来选择性地提供反射表面。可例如使用光刻及湿式化学蚀刻技术来制备反射表面1102、1104及1106。在一些实施方案中，可将反射表面1102、1104及1106制造到沉积在玻璃衬底上的SiON层中。在此些实施方案中，可使用掩模，且较薄的金属层(例如，约500埃到1000埃厚)可仅沉积在反射表面上。

作为例如图11中所说明的微结构的微结构的替代或补充，其它转向布置在本发明的预期内，包含(例如)通过衍射使光转向的全息膜及表面起伏光栅或通过散射使光转向的表面粗糙度。

在布置930的上述实施方案中，说明单一发光源931及两个光传感器933的布置的特定实例。然而，许多其它可能的配置在本发明的预期内。举例来说，图12A到12B展示根据一些实施方案的包含发光源及光传感器的布置的实例。在一个实施方案中，现参看图12A，单一发光源931及三个光传感器933各自安置在矩形布置1230A的相应拐角处。在另一实施方案中，现参看图12B，四个单一发光源931中的每一者安置在矩形布置930的相应拐角处，而四个光传感器933中的每一者沿着矩形布置1230B的相应侧面而安置。将了解，图12中提供的实例仅说明几个配置，且其它配置是可能的。举例来说，一或多个光传感器933及发光源931可并置。此外，虽然所说明的布置是矩形，但这不一定如此。

在布置930的上述实施方案中，现参看图9F，由光传感器933检测到的重新引导的所收集的散射光946的光源自发光源931。本发明人已了解与本发明一致的手势辨识系统未必需要发光源931。举例来说，图13展示根据一实施方案的包含平面装置及光传感器的布置的实例。在所说明的实施方案中，平面布置1330可操作以响应于用户手势而输出一或多个信号，甚至在不存在发光源931的情况下(或在发光源931不照射的情况下)也如此。平面布置1330可大体上类似于上述布置930，不同之处在于发光源931被省略或不照射。在所说明的实施方案中，物体950与来自环境光源1370的光的相互作用产生阴影。环境光源1370可为(例如)太阳或人工环境光源。有利的是，平面布置1330包含光转向布置，所述光转向布置朝向光传感器933中的一或多者重新引导入射光，包含被遮蔽的光(由线1344表示)。每一光传感器933可经配置以检测所述重新引导的被遮蔽的光1346的一或多个特性，且将表示所检测到的特性的信号输出到处理器904。如上文所描述，处理器904可对从所有光传感器933接收的信号进行比较以在至少平行于平面布置1330的二维平面中计算物体950的位置。

图14展示说明用于控制交互式显示器和/或电子装置的方法的流程图的实例，其中所述交互式显示器提供所述电子装置的输入/输出(I/O)接口。在框1410处，可从发光源发射光。所述发光源可包含(例如)LED，其发射处于可见、红外或UV波长的光且光学耦合到平面光导的输入孔口。所述交互式显示器可具有包含观看区域的前表面。所述平面光导可大体上平行于所述前表面而安置且具有至少与交互式显示器的观看区域同延的周边，且包含光转向布置。

在框1420处，可使用光转向布置反射所发射光，以便在具有正交于前表面的实质性分量的方向上输出经反射的光。所述第一光转向布置可包含如上文所描述的若干反射性微结构。

在框1430处，可收集散射光，所收集的散射光是由经反射的光与物体的相互作用产生。可由包含第二光转向布置的光收集装置收集所述散射光，所述第二光转向布置朝向一或多个光传感器重新引导所收集的散射光。所述第二光转向布置可包含如上文所描述的若干反射性微结构。

在框1440处，可从每一光传感器输出表示重新引导的所收集的散射光的特性的至少一个信号。举例来说，光传感器可将表示检测到的光的一或多个特性(例如，强度、方向性、频率、幅度、调幅和/或其它性质)的信号输出到处理器。

在框1450处，可从光传感器信号辨识用户手势的实例。举例来说，物体的运动可致使由光传感器接收的光产生一信号模式。所述处理器可经配置以分析所述信号模式且确定所述信号模式何时指示特定用户手势的特性。

在框1460处，可响应于所述用户手势而控制交互式显示器和/或电子装置。举例来说，处理器可经配置以致使在交互式显示器上显示的图像向上或向下滚动、旋转、放大或以其它方式修改。替代地或另外，处理器可经配置以响应于所述用户手势而控制电子装置的其它方面。举例来说，处理器可经配置以响应于所述用户手势而改变音量设定、将电子装置断电、接听或终止呼叫、启动或终止软件应用等。

图15A和15B展示说明包含用于手势辨识的布置930的显示装置40的系统框图的实例。显示装置40可为(例如)智能电话、蜂窝式电话或移动电话。然而，显示装置40的相同组件或其稍微变化也说明例如电视、平板计算机、电子阅读器、手持式装置和便携式媒体播放器等各种类型的显示装置。

显示装置40包含外壳41、显示器30、布置930、天线43、扬声器45、输入装置48和麦克风46。外壳41可由多种制造工艺中的任一者形成，所述制造工艺包含注射模制和真空成形。另外，外壳41可由多种材料中的任一者制成，所述材料包含(但不限于)：塑料、金属、玻璃、橡胶及陶瓷或其组合。外壳41可包含可与不同色彩或含有不同标志、图片或符号的其它可移除部分互换的可移除部分(未展示)。

如本文中描述，显示器30可为多种显示器(包含双稳态或模拟显示器)中的任一者。显示器30还可经配置以包含平板显示器(例如等离子、EL、OLED、STN LCD或TFT LCD)或非平板显示器(例如CRT或其它显像管装置)。另外，显示器30可包含IMOD显示器，如本文中所描述。布置930可为大体上如本文中所描述的布置。

图15B中示意地说明显示装置40的组件。显示装置40包含外壳41且可包含至少部分围封于所述外壳中的额外组件。举例来说，显示装置40包含网络接口27，所述网络接口包含耦合到收发器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可经配置以调节信号(例如，对信号进行滤波)。调节硬件52连接到扬声器45和麦克风46。处理器21也连接到输入装置48和驱动器控制器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，所述阵列驱动器22进而耦合到显示器阵列30。在一些实施方案中，电力供应器50可将电力提供给特定显示装置40设计中的大体上全部组件。

在此实例中，显示装置40还包含处理器904，所述处理器可经配置以用于经由(例如)路由电线与布置930通信，且可经配置以用于控制触摸传感器装置900。在所说明的实施方案中，处理器904与(例如)处理器21和驱动控制器29分开展示。然而，将了解，如本文中所论述的处理器904的功能性可并入到处理器21和/或驱动控制器29中，或并入到主机处理器(未图示)中(作为进一步实例)。处理器904可经配置以从自布置930接收的信号辨识用户手势的实例。处理器904可随后响应于用户手势而控制显示阵列30。网络接口27包含天线43和收发器47以使得显示装置40可经由网络与一或多个装置通信。网络接口27还可具有一些处理能力以减轻(例如)处理器21的数据处理需求。天线43可发射及接收信号。在一些实施方案中，天线43根据IEEE 16.11标准(包含IEEE 16.11(a)、(b)或(g))或IEEE 802.11标准(包含IEEE 802.11a、b、g、n)及其其它实施方案而发射及接收RF信号。在一些其它实施方案中，天线43根据蓝牙(BLUETOOTH)标准而发射及接收RF信号。在蜂窝式电话的情况下，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/通用分组无线电服务(GPRS)、增强型数据GSM环境(EDGE)、陆地集群无线电(TETRA)、宽带-CDMA(W-CDMA)、演进数据优化(EV-DO)、1xEV-DO、EV-DO版本A、EV-DO版本B、高速分组接入(HSPA)、高速下行链路分组接入(HSDPA)、高速上行链路分组接入(HSUPA)、演进型高速分组接入(HSPA+)、长期演进(LTE)、AMPS，或用于在无线网络(例如利用3G或4G技术的系统)内通信的其它已知信号。收发器47可预处理从天线43接收到的信号，使得处理器21可接收所述信号并进一步对所述信号进行操纵。收发器47还可处理从处理器21接收到的信号，使得可经由天线43从显示装置40发射所述信号。

在一些实施方案中，收发器47可由接收器取代。另外，在一些实施方案中，网络接口27可由可存储或产生待发送到处理器21的图像数据的图像源取代。处理器21可控制显示装置40的整个操作。处理器21接收例如来自网络接口27或图像源的压缩图像数据的数据，并将所述数据处理成原始图像数据或处理成易被处理成原始图像数据的格式。处理器21可将已处理的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。原始数据通常是指识别图像内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、饱和度和灰度级水平。

处理器21可包含微控制器、CPU或逻辑单元以控制显示装置40的操作。调节硬件52可包含放大器及滤波器以将信号发射到扬声器45及从麦克风46接收信号。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获取由处理器21产生的原始图像数据，且可适当地重新格式化原始图像数据以将其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类光栅格式的数据流，使得其具有适合于跨越显示阵列30而扫描的时间次序。接着，驱动器控制器29将已格式化的信息发送到阵列驱动器22。尽管驱动器控制器29(例如LCD控制器)通常与系统处理器21相关联以作为独立的集成电路(IC)，但可以许多方式实施这些控制器。举例来说，控制器可作为硬件嵌入处理器21中、作为软件嵌入处理器21中或与阵列驱动器22完全集成于硬件中。

阵列驱动器22可从驱动器控制器29接收经格式化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多次施加到来自显示器的x-y像素矩阵的数百及有时数千(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适合于本文中所述的任何类型的显示器。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)。另外，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。此实施方案在高度集成系统(例如移动电话、便携式电子装置、手表及小面积显示器)中可为有用的。

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可包含例如QWERTY键盘或电话小键盘的小键盘、按钮、开关、摇杆、触敏屏幕，或者压敏或热敏薄膜。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，通过麦克风46的话音命令可用于控制显示装置40的操作。

电力供应器50可包含多种能量存储装置。例如，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。在使用可再充电电池的实施方案中，可再充电电池可为使用来自(例如)壁式插座或光伏装置或阵列的电力可充电的。或者，可再充电电池可为可无线充电的。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，控制可编程性驻留于可位于电子显示系统中的若干位置中的驱动器控制器29中。在一些其它实施方案中，控制可编程性驻留于阵列驱动器22中。上述优化可实施在任何数目的硬件和/或软件组件中且可以各种配置实施。

可将结合本文中所揭示的实施方案而描述的各种说明性逻辑、逻辑块、模块、电路和算法步骤实施为电子硬件、计算机软件或两者的组合。硬件与软件的此互换性已大致关于其功能性而描述，且在上文所描述的各种说明性组件、块、模块、电路及步骤中进行说明。所述功能性是实施为硬件还是软件取决于特定应用及强加于整个系统的设计约束。

可用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，或其经设计以执行本文所描述的功能的任何组合来实施或执行用于实施结合本文中所揭示的方面而描述的各种说明性逻辑、逻辑块、模块和电路的硬件和数据处理设备。通用处理器可为微处理器，或任何常规的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可实施为计算装置的组合，例如，DSP与微处理器的组合、多个微处理器的组合、一或多个微处理器与DSP核心的联合，或任何其它此配置。在一些实施方案中，可由专用于给定功能的电路来执行特定步骤及方法。

在一或多个方面中，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)或以其任何组合来实施所描述的功能。本说明书中所述的标的物的实施方案还可实施为一或多个计算机程序(即，计算机程序指令的一或多个模块)，其在计算机存储媒体上被编码以由数据处理设备执行或用以控制数据处理设备的操作。

如果以软件实施，则可将功能作为计算机可读媒体上的一或多个指令或代码而加以存储或传输。本文中所揭示的方法或算法的步骤可实施于可驻留于计算机可读媒体上的处理器可执行软件模块中。计算机可读媒体包含计算机存储媒体与包含可经启用以将计算机程序从一处传递到另一处的任何媒体的通信媒体两者。存储媒体可为可由计算机存取的任何可用媒体。举例来说而非限制，此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，或可用以存储呈指令或数据结构形式的所要程序代码且可通过计算机存取的任何其它媒体。而且，可将任何连接适当地称为计算机可读媒体。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)、软磁盘及蓝 光光盘，其中磁盘通常磁性地再现数据，而光盘使用激光光学地再现数据。以上各者的组合也可包含在计算机可读媒体的范围内。另外，方法或算法的操作可作为代码和指令中的一者或任何组合或集合而驻留于机器可读媒体和计算机可读媒体上，其可并入到计算机程序产品中。

所属领域的技术人员将易于明白本发明中所描述的实施方案的各种修改，且可在不背离本发明的精神或范围的情况下将本文中所界定的一般原理应用于其它实施方案。因此，本发明无意限于本文中所展示的实施方案，而是将赋予本发明与本文中所揭示的此揭示内容、原理和新颖特征相一致的最广范围。词语“示范性”在本文中专门用于表示“充当实例、例子或说明”。在本文中描述为“示范性”的实施方案不一定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易于了解，术语“上部”及“下部”有时用以使图式描述简易，且指示与适当定向页上的图式的定向对应的相对位置，且可能不反映如所实施的IMOD的适当定向。

在单独实施方案的背景下描述于本说明书中的某些特征还可组合地实施于单一实施方案中。相反，还可在多个实施方案中单独地或以任何适合子组合实施在单一实施方案的背景下所描述的各种特征。再者，虽然特征可在上文中被描述为以某些组合作用且甚至最初被如此主张，但在一些情况下，可从所述组合删除来自所主张的组合的一或多个特征，且所述所主张的组合可针对子组合或子组合的变化。

类似地，虽然图式中以特定次序描绘操作，但所属领域的技术人员将容易认识到，此些操作不需要以所展示的特定次序或以连续次序执行，或执行全部所说明的操作以实现合意的结果。此外，图式可以流程图的形式示意性地描绘一个以上实例过程。然而，未描绘的其它操作可并入于示意性地说明的实例过程中。举例来说，可在所说明的操作中的任一者之前、之后、同时地或在其之间执行一或多个额外的操作。在某些状况中，多任务处理及并行处理可为有利的。再者，上述实施方案中的各种系统组件的分离不应被理解为全部实施方案中需要此分离，且应了解，所描述的程序组件及系统可一般一起集成在单一软件产品中或封装到多个软件产品中。另外，其它实施方案在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，权利要求书中所叙述的动作可以不同次序执行且仍实现合意的结果。

Claims (25)

1.一种包含交互式显示器的设备，其包括：

所述交互式显示器，其具有包含观看区域的前表面且为电子装置的用户提供输入/输出接口；

处理器；

平面光导，其大体上平行于所述前表面而安置且具有至少与所述观看区域共同延伸的周边，所述平面光导安置为接近于所述前表面且位于所述前表面前方；

发光源，其安置在所述平面光导的所述周边外部，所述发光源与所述平面光导的输入光学耦合；

平面光收集装置；及

多个光传感器，其安置在所述平面光导的所述周边外部；其中，

所述平面光导包含第一光转向布置，所述第一光转向布置通过反射从所述发光源接收的所发射光而穿过所述前表面输出经反射的光；

所述平面光收集装置经配置以收集散射光，所述所收集的散射光是由所述经反射的光与物体的相互作用产生，不论所述物体是否在距所述交互式显示器高达约500mm的相当大的距离处，所述物体接近于所述交互式显示器或同所述交互式显示器物理接触；

所述平面光收集装置包含第二光转向布置，所述第二光转向布置朝向所述光传感器中的一或多者重新引导所述所收集的散射光；

每一光传感器经配置以向所述处理器输出表示所述重新引导的所收集的散射光的特性的信号；且

所述处理器经配置以从所述光传感器的所述输出辨识用户手势，且响应于所述用户手势而控制所述交互式显示器和所述电子装置中的一者或两者，所述交互式显示器的控制包括可致使在所述交互式显示器上显示的图像向上或向下滚动、旋转、放大或以其它方式修改中的一个或多个，且所述电子装置的控制包括改变音量设定、接听或终止呼叫、启动或终止软件应用中的一个或多个。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述物体包含手、手指、手持式物体及在所述用户的控制下的其它物体中的一或多者。

3.根据权利要求1所述的设备，其中所述发光源包含发光二极管。

4.根据权利要求1所述的设备，其中所述所发射光包含红外光。

5.根据权利要求1所述的设备，其中所述平面光导及所述平面光收集装置共用共同的光转向布置。

6.根据权利要求5所述的设备，其中所述平面光导及所述平面光收集装置是单一共面布置。

7.根据权利要求1所述的设备，其中所述平面光导及所述平面光收集装置各自安置在单独的平面中。

8.根据权利要求1所述的设备，其中所述平面光收集装置包含光导。

9.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一光转向布置及所述第二光转向布置中的一者或两者包含多个反射性微结构。

10.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一光转向布置及所述第二光转向布置中的一者或两者包含以下各者中的一或多者：用于反射光的微结构、用于通过衍射使光转向的全息膜或表面起伏光栅，及通过散射使光转向的表面粗糙度。

11.根据权利要求1所述的设备，其中所述第二光转向布置朝向所述光传感器中的一或多者反射所述所收集的散射光。

12.根据权利要求1所述的设备，其中所述处理器经配置以处理图像数据，且所述设备进一步包含经配置以与所述处理器通信的存储器装置。

13.根据权利要求12所述的设备，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；及

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。

14.根据权利要求12所述的设备，其进一步包含图像源模块，所述图像源模块经配置以将所述图像数据发送到所述处理器，其中所述图像源模块包含接收器、收发器和发射器中的一或多者。

15.根据权利要求12所述的设备，其进一步包括：

输入装置，其经配置以接收输入数据且将所述输入数据传送到所述处理器。

16.一种控制交互式显示器的方法，其包括：

使用处理器从多个光传感器的相应输出辨识用户手势，及；

响应于所述用户手势而使用所述处理器控制电子装置及提供所述电子装置的输入/输出接口的交互式显示器中的一者或两者，其中，

所述多个光传感器的所述相应输出是通过将光发射到平面光导中而产生，所述平面光导大体上平行于所述交互式显示器的前表面而安置，且接近于所述前表面并位于所述前表面前方，所述平面光导包含光转向布置；

使用所述光转向布置穿过所述前表面从所述平面光导反射所述所发射光；

收集由所述经反射的光与物体的相互作用产生的散射光，不论所述物体是否在距所述交互式显示器高达约500mm的相当大的距离处，所述物体接近于所述交互式显示器或同所述交互式显示器物理接触；

朝向所述多个光传感器重新引导所收集的散射光；

从每一光传感器向所述处理器输出表示所述重新引导的所收集的散射光的特性的所述相应输出；及

所述交互式显示器的控制包括可致使在所述交互式显示器上显示的图像向上或向下滚动、旋转、放大或以其它方式修改中的一个或多个，且所述电子装置的控制包括改变音量设定、接听或终止呼叫、启动或终止软件应用中的一个或多个。

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述物体包含手、手指、手持式物体及在所述用户的控制下的其它物体中的一或多者。

18.根据权利要求16所述的方法，其中平面光收集装置经配置以收集所述光，所述平面光导及所述平面光收集装置共用共同的光转向布置。

19.根据权利要求18所述的方法，其中所述平面光收集装置包含光导。

20.根据权利要求16所述的方法，其进一步包括由第二光转向布置朝向所述光传感器中的一或多者反射所述所收集的散射光。

21.一种包括交互式显示器的设备，其包括：

交互式显示器，其具有包含观看区域的前表面且为电子装置的用户提供输入/输出接口；

平面光导，其大体上平行于所述前表面而安置且具有至少与所述观看区域共同延伸的周边，所述平面光导接近于所述前表面且位于所述前表面前方；

发光源，其安置在所述平面光导的所述周边外部，所述发光源与所述平面光导的输入光学耦合；

平面光收集装置；

多个光传感器，其安置在所述平面光导的所述周边外部；及

用于从所述光传感器的输出辨识用户手势且用于响应于所述用户手势而控制所述交互式显示器和所述电子装置中的一者或两者的装置；其中，

所述平面光导包含第一光转向布置，所述第一光转向布置通过反射从所述发光源接收的所发射光而穿过所述前表面输出经反射的光；

所述平面光收集装置经配置以收集散射光，所述所收集的散射光是由所述经反射的光与物体的相互作用产生，不论所述物体是否在距所述交互式显示器高达约500mm的相当大的距离处，所述物体接近于所述交互式显示器或同所述交互式显示器物理接触；

所述平面光收集装置包含第二光转向布置，所述第二光转向布置朝向所述光传感器中的一或多者重新引导所述所收集的散射光；

每一光传感器经配置以输出表示所述重新引导的所收集的散射光的特性的信号；且

所述交互式显示器的控制包括可致使在所述交互式显示器上显示的图像向上或向下滚动、旋转、放大或以其它方式修改中的一个或多个，且所述电子装置的控制包括改变音量设定、接听或终止呼叫、启动或终止软件应用中的一个或多个。

22.根据权利要求21所述的设备，其中所述物体包含手、手指、手持式物体及在所述用户的控制下的其它物体中的一或多者。

23.根据权利要求21所述的设备，其中所述平面光导及所述平面光收集装置共用共同的光转向布置。

24.根据权利要求23所述的设备，其中所述平面光导及所述平面光收集装置是单一共面布置。

25.根据权利要求21所述的设备，其中所述第一光转向布置及所述第二光转向布置中的一者或两者包含多个反射性微结构。