CN104520795A

CN104520795A - 用于感测触摸和/或手势的通道波导系统

Info

Publication number: CN104520795A
Application number: CN201380041230.6A
Authority: CN
Inventors: 崔西权; 鲁塞尔·韦恩·格鲁尔克
Original assignee: Qualcomm MEMS Technologies Inc
Current assignee: Nujira Ltd
Priority date: 2012-08-06
Filing date: 2013-08-05
Publication date: 2015-04-15
Anticipated expiration: 2033-08-05
Also published as: JP6192721B2; KR20150041043A; JP2015531922A; WO2014025670A1; US20140035836A1; CN104520795B; US9041690B2

Abstract

本发明涉及通道波导，所述通道波导的至少一部分安置在交互式显示器的观看区域内，接近于且大体上平行于所述交互式显示器的用户接口表面。第一电磁或声学信号的源输入到所述通道波导。至少一个检测器经配置以从所述通道波导接收对应于所述第一信号的第二信号，且输出指示接近于所述通道波导的对象的位置的第三信号。

Description

用于感测触摸和/或手势的通道波导系统

优先权要求

本申请案主张2012年8月6日申请且标题为“用于感测触摸和/或手势的通道波导系统(CHANNEL WAVEGUIDE SYSTEM FOR SENSING TOUCH AND/OR GESTURE)”的第13/567,987号(代理人案号QUALP147/121047)美国专利申请案的优先权，所述申请案以引用方式并入本文。

技术领域

本发明大体上涉及交互式显示器，且更具体来说涉及具有通道波导的交互式显示器，所述交互式显示器提供感测且定位用户的触摸和/或手势的位置的用户输入/输出接口。

背景技术

机电系统(EMS)包含具有电和机械元件、致动器、变换器、传感器、光学组件(例如镜和光学膜层)和电子器件的装置。EMS可以多种尺度制造，包含(但不限于)微米尺度和纳米尺度。举例来说，微机电系统(MEMS)装置可包含具有范围从大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(包含例如小于几百纳米的大小)的结构。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称为干涉式调制器(IMOS)。如本文使用，术语IMOD或干涉式光调制器指代使用光学干涉的原理选择性地吸收和/或反射光的装置。在一些实施方案中，IMOD可包含一对传导板，其中一者或两者可为透明的和/或完全或部分反射性的，且能够在施加适当电信号时即刻相对运动。在一实施方案中，一个板可包含沉积于沉底上的静止层且另一板可包含通过气隙与静止层分离的反射性薄膜。一个板相对于另一个板的位置可改变入射于IMOD上的光的光学干涉。IMOD装置具有广范围的应用，且预期用于改善现有产品且产生新产品，尤其是具有显示能力的产品，例如个人计算机和个人电子装置(PED)。

例如个人计算机和PED等电子装置越来越多地提供借助于除了物理按钮、键盘以及指向和点击装置之外的方式来提供至少一些用户输入。举例来说，触摸屏显示器越来越多地依赖于常见的用户输入功能。虽然许多触摸屏技术是相对成熟的，但已知技术的电力需求、成本、耐久性和可靠性对使用带来障碍和/或破坏用户满意度。举例来说，例如电阻式、电容式和投射电容式触摸(PCT)屏幕等“电子触摸”装置通常采用堆叠在一起且通过薄空间分离的氧化铟锡(ITO)的透明层。ITO层相对昂贵，趋于使屏幕清晰度降级，且可能具有不良的耐久性。而且，由于ITO的电阻，PCT屏幕的电力消耗在显示区域增加时按比例增加。

“光学触摸”屏幕避免了对ITO层的需要，且通常比电子触摸装置更透明，但已知的光学触摸系统不令人满意地复杂，且需要必须谨慎对准且消耗可观电力量的许多组件。

发明内容

本发明的系统、方法及装置各自具有若干创新方面，其中没有单个方面单独负责本文所揭示的合乎需要的属性。

本发明中描述的标的物的一个创新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、通道波导、输入到通道波导的第一电磁或声学信号的源，和至少一个检测器。通道波导的至少一部分可安置在所述观看区域内，接近于且大体上平行于所述用户接口表面。处理器可经配置以接收由所述至少一个检测器输出的第三信号且从所述第三信号确定接近于通道波导的对象的位置。

在一实施方案中，所述对象可包含手、手指、手持式对象及在用户的控制下的其它对象中的一或多者。

在另一实施方案中，设备包含至少一个通道波导、输入到通道波导的第一信号的源，和至少一个检测器。通道波导的至少一部分可安置在交互式显示器的观看区域内，接近于且大体上平行于所述交互式显示器的用户接口表面。检测器可经配置以从所述通道波导接收对应于所述第一信号的第二信号，且输出指示接近于所述通道波导的对象的位置的第三信号。

在一实施例中，所述至少一个通道波导可以蜿蜒或螺旋配置安置。所述至少一个通道波导可包含形成波导网络的多个通道波导。

在一实施方案中，每一通道波导可为大体上笔直且平行的。在另一个实施例中，至少一个通道波导可为弯曲的，不平行于所述网络中的至少一个其它通道波导，或既为弯曲的又不平行于所述网络中的至少一个其它通道波导。

在一实施方案中，所述多个通道波导可以直线式栅格安置。

在另一实施方案中，通道波导可包含至少一个光转向装置，所述光转向装置通过反射从所述源接收的发射光而在具有正交于所述用户接口表面的实质性分量的方向中输出反射光。所述通道波导可经配置以收集散射光，所述收集的散射光由所述反射光与对象的交互产生。所述光转向装置可朝向所述至少一个检测器重定向所述收集的散射光。每一检测器可经配置以向所述处理器输出表示所述经重定向的收集的散射光的特性的信号。所述信号可用于用户手势的实例的辨识。

在一实施方案中，所述光转向装置可包含微结构或光栅中的一或多者。

在另一实施方案中，所述第一信号可仅包含由所述通道波导从所述对象接收的散射光，所述散射光由所述对象与环境光和显示器光中的一或多者的交互产生。

在一实施方案中，所述设备可包含安置在平面光导的外围外部的发光源，所述发光源与对所述通道波导的输入光学耦合。

在一实施方案中，所述交互式显示器可为柔性的。在另一实施方案中，所述交互式显示器可为非平面的。在另一实施方案中，所述交互式显示器可既为非平面的又为柔性的。

在一实施方案中，第一输入信号的源可为电磁信号源或声学信号源。

在一实施方案中，所述设备可包含所述交互式显示器，所述交互式显示器包含所述用户接口表面，以及处理器，所述处理器经配置以接收所述第三信号且从所述第三信号确定接近于所述通道波导的对象的位置，其中所述处理器经配置以响应于所述位置确定而控制所述交互式显示器和与所述显示器相关联的电子装置中的一或两者。所述处理器可经配置以至少部分地基于所述信号的飞行时间确定所述对象的位置。所述处理器可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。驱动器电路可经配置以将至少一个信号发送到交互式显示器。控制器可经配置以将图像数据的至少一部分发送到驱动器电路。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。

在附图及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、方面及优点将从所述描述、图式及权利要求书而变得显而易见。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3x3IMOD显示器的电子装置的系统框图的实例。

图3展示说明用于图1的IMOD的可移动反射层位置对施加电压的图的实例。

图4展示说明施加各种共同及片段电压时的IMOD的各种状态的表的实例。

图5A展示说明图2的3x3IMOD显示器中的显示数据帧的图的实例。

图5B展示用于可用以写入图5A中所说明的显示数据的帧的共同及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的变化实施方案的横截面的实例。

图7展示说明用于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展示根据一个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9I展示经配置以输出表示接近于波导的对象的位置的信号的布置的实例，所述布置包含通道波导、输入信号源和检测器。

图10A到10B展示被配置成用于手势辨识的通道波导的实例。

图11A到11C展示根据一些实施方案的光转向微结构的实例。

图12A到12B展示在通道波导与用户之间具有至少一个介入层的实施方案的实例。

图13A和13B展示具有安置在通道波导与用户之间的平面光导的实施方案的实例。

图14A到14D展示具有安置在第一通道波导与用户之间的第二通道波导的实施方案的实例。

图15展示说明用于控制交互式显示器和/或相关联电子装置的方法的流程图的实例。

图16A及16B展示说明包含多个IMOD的显示装置的系统框图的实例。

各个图式中的相似参考数字及名称指示相似元件。

具体实施方式

以下描述是针对某些实施方案以用于描述本发明的创新方面的目的。然而，所属领域的技术人员将容易认识到，本文的教示可以大量不同方式应用。所描述的实施方案可在可经配置以显示图像的任一装置或系统中实施，无论所述图像是运动(例如，视频)还是静止(例如，静态图像)且无论所述图像是纹理、图形还是图片的。更特定来说，预期所描述的实施方案可包含于或与多种电子装置相关联，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、平板式计算机、打印机、复印机、扫描仪、传真装置、GPS接收器/导航器、相机、MP3播放器、摄录机、游戏控制台、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(包含里程表和速度表显示器等等)、座舱控制件和/或显示器、相机视图显示器(例如交通工具中的后视相机的显示器)、电子相框、电子公告牌或标志、投影仪、建筑结构、微波炉、电冰箱、立体声系统、盒带记录器或播放器、DVD播放器、CD播放器、VCR、收音机、便携式存储器芯片、洗衣机、干衣机、洗衣机/干衣机、停车表、封装(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，一件珠宝的图像的显示)以及多种EMS装置。本文的教示还可用于非显示器应用，例如(但不限于)电子切换装置、射频滤波器、传感器、加速度计、陀螺仪、运动感测装置、磁力计、用于消费型电子器件的惯性组件、消费型电子器件产品的部分、变抗器、液晶装置、电泳装置、驱动方案、制造工艺以及电子测试设备。因此，教示既定不限于图式中单独描绘的实施方案，而是具有广泛适用性，如所属领域的技术人员将容易了解。

本文描述用于在交互式显示器上提供用于电子装置的用户输入/输出(I/O)接口的新技术。交互式显示器可经配置以响应于用户接近于交互式显示器的观看区域和/或用户接口表面做出的触摸或手势而实行所述I/O接口。在一些实施方案中，交互式显示器可为“触摸屏”显示器。然而当前揭示的设备可经配置以检测距用户接口表面有限距离安置的对象的存在，使得可感测对象的位置而无需对用户接口表面的实际物理“触摸”。而且，如本文使用的“触摸”可包含对象与用户接口表面的短持续时间和/或高频率“轻击状”交互。如本文使用的“手势”广义地指代用户的手、数字或手持式对象或其它对象在用户的控制下的总运动。运动可接近于电子装置但不一定与电子装置直接物理接触而做出。在一些实施方案中，电子装置以确定性方式感测且反应于用户的触摸和/或手势。

交互式显示器有利地可包含安置于观看区域内的一或多个通道波导，其接近于且大体上平行于用户接口表面。传播通过通道波导的信号可经分析以确定接近于通道波导的对象的位置。

本发明中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。由于通道波导的小直径和透明度，可维持优良的显示质量。电力消耗可减少，因为信号以非常小的损失传播通过波导。实现了对环境光和/或其它电磁辐射产生的噪声的优良免疫性，因为通道波导可在渐逝状态中传播光，且大体上防止环境噪声传播进入通道波导。可为玻璃或塑料的通道波导可通过例如微加工、压纹或层压工艺经济地制造于塑料或玻璃显示器衬底上。因为显示器衬底和制造于其上的波导可为柔性的和/或非平面的，所以对广泛多种装置和系统的应用是可能的。

虽然本文描述的大部分涉及IMOD显示器，但许多此些实施方案可有利地用于其它类型的反射式显示器中，包含(但不限于)电泳墨水显示器和基于电湿式技术的显示器。而且，虽然本文描述的IMOD显示器大体上包含红、蓝和绿像素，但本文描述的许多实施方案可用于具有其它像素颜色的反射式显示器中，例如具有紫色、黄橙色和黄绿色像素。而且，本文描述的许多实施方案可用于具有较多像素颜色的反射式显示器中，例如具有对应于4、5或更多颜色的像素。一些此类实施方案可包含对应于红、蓝、绿和黄的像素。替代实施方案可包含对应于至少红、蓝、绿、黄和青的像素。

所描述实施方案可应用的合适装置的实例是反射式基于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，以及界定于吸收器与反射器之间的光学谐振腔。反射器可移动到两个或两个以上不同位置，所述位置可改变光学谐振腔的大小且进而影响IMOD的反射。IMOD的反射谱可产生相当宽的谱带，所述谱带可在可见波长上移位以产生不同颜色。谱带的位置可通过改变光学谐振腔的厚度来调整。改变光学谐振腔的一种方式是改变反射器的位置。

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。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亮或暗状态。在亮(“松弛”、“打开”或“接通”)状态中，显示元件反射入射可见光的大部分(例如)到用户。相反，在暗(“激活”、“关闭”或“断开”)状态中，显示元件反射极少的入射可见光。在一些实施方案中，接通和断开状态的光反射性质可颠倒。MEMS像素可经配置以主要在特定波长反射，从而允许除了黑和白之外的颜色显示。

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，其彼此以可变且可控制距离定位以形成气隙(也称为光学间隙或腔)。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距离处。在第二位置(即，激活位置)中，可移动反射层可较靠近部分反射层定位。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可在未激活时处于反射状态，其反射可见光谱内的光，且可在未激活时处于暗状态，其吸收和/或相消地干涉可见范围内的光。然而在一些其它实施方案中，IMOD可在未激活时处于暗状态，且在激活时处于反射状态。在一些实施方案中，所施加电压的引入可驱动像素以改变状态。在一些其它实施方案中，所施加电荷可驱动像素以改变状态。

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(如所说明)的IMOD 12中，可移动反射层14说明为处于距光学堆叠16预定距离的松弛位置中，所述光学堆叠包含部分反射层。在左边的IMOD 12上施加的电压V₀不足以致使可移动反射层14的激活。在右边的IMOD 12上，可移动反射层14说明为处于靠近或邻近光学堆叠16的激活位置。在右边的IMOD 12上施加的电压V_bias足以维持可移动反射层14处于激活位置。

在图1中，像素12的反射性质大体上以指示入射于像素12上的光以及从左边的像素12反射的光15的箭头13说明。虽然未详细说明，但所属领域的技术人员将了解，入射于像素12上的光13的大部分将朝向光学堆叠16透射通过透明衬底20。入射于光学堆叠16上的光的一部分将透射通过光学堆叠16的部分反射层，且一部分将反射回通过透明衬底20。光13的透射通过光学堆叠16的部分将在可移动反射层14处朝向(且通过)透明衬底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)将决定从像素12反射的光15的波长。

光学堆叠16可包含单个层或若干层。所述层可包含电极层、部分反射且部分透射层和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为导电的、部分透射且部分反射的，且可例如通过将上述层中的一或多者沉积到透明衬底20上来制造。电极层可由多种材料形成，例如各种金属，例如氧化铟锡(ITO)。部分反射层可由部分反射的多种材料形成，例如铬(Cr)等各种金属、半导体和电介质。部分反射层可由一或多个材料层形成，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，其用作光学吸收器和电导体两者，同时(例如，光学堆叠16的或IMOD的其它结构的)不同的更导电的层或部分可用以在IMOD像素之间汇流信号。光学堆叠16还可包含覆盖一或多个导电层的一或多个绝缘或电介质层或导电/光学吸收层。

在一些实施方案中，光学堆叠16的层可经图案化为平行条带，且可形成如下文进一步描述的显示装置中的行电极。如所述领域的技术人员将了解，本文使用术语“经图案化”来指代掩蔽以及蚀刻工艺。在一些实施方案中，例如铝(Al)等高度导电且反射的材料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可形成为一或多个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)以形成沉积于柱18上的列以及沉积于柱18之间的介入牺牲材料。当牺牲材料被蚀刻掉时，经界定间隙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之间的间距可为近似1-1000um，而间隙19可为近似小于10,000埃

在一些实施方案中，IMOD的每一像素无论处于激活或松弛状态都本质上是由固定和移动反射层形成的电容器。当无电压施加时，可移动反射层14保留在机械松弛状态中，如图1中左边的像素12说明，其中在可移动反射层14与光学堆叠16之间具有间隙19。然而，当电位差(电压)施加到选定行和列中的至少一者时，形成于对应像素处的行和列电极的相交点处的电容器变为带电，且静电力将电极拉到一起。如果所施加电压超过阈值，那么可移动反射层14可变形且移动靠近或抵靠光学堆叠16。光学堆叠16内的电介质层(未图示)可防止短路且控制层14与16之间的分离距离，如图1中右边的经激活像素12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在一些实例中可称为“行”或“列”，但所属领域的技术人员将容易了解，将一个方向称为“行”且将另一方向称为“列”是任意的。换句话说，在一些定向上，行可视为列，且列可视为行。此外，显示元件可均匀地布置成正交的行和列(“阵列”)，或布置成非线性配置，例如具有相对于彼此的某些位置偏移(“马赛克”)。术语“阵列”和“马赛克”可指代任一配置。因此，虽然显示器称为包含“阵列”或“马赛克”，但元件自身在任一实例中无需彼此正交布置或以均匀分布安置，但可包含具有不对称形状和不均匀分布的元件的布置。

图2展示说明并入有3x3IMOD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，所述处理器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和列驱动器电路26。图1中说明的IMOD显示装置的横截面在图2中由线1-1展示。虽然图2为了清楚的原因说明IMOD的3x3阵列，但显示阵列30可含有极大量的IMOD，且可在行中具有与列中不同数目的IMOD，且反之亦然。

图3展示说明用于图1的IMOD的可移动反射层位置对所施加电压的图的实例。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中说明。IMOD可在一个实例性实施方案中使用大约10伏电位差来致使可移动反射层或镜从松弛状态改变为激活状态。当电压从所述值减少时，可移动反射层在电压下降回到(在此实例中)10伏以下时维持其状态；然而，在电压下降到低于2伏之前可移动反射层不会完全松弛。因此，在此实例中，如图3所示，近似3到7伏的电压范围存在，其中存在所施加电压的窗，在所述窗内装置稳定于松弛或激活状态。这在本文称为“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，经寻址行中的将激活的像素暴露于大约(在此实例中)10伏的电压差，且将松弛的像素暴露于接近零伏的电压差。在寻址之后，像素可暴露于近似5伏(在此实例中)的稳定状态或偏置电压差，使得其保留在先前选通状态。在此实例中，在寻址之后，每一像素在大约3到7伏的“稳定窗”内看见电位差。此滞后性质特征使得例如图1中说明的像素设计能够在相同施加电压条件下保持稳定于激活或松弛的预存在状态。由于每一IMOD像素无论处于激活或松弛状态都本质上是由固定和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而实质上不消耗或损失电力。而且，如果所施加电压电位保持实质上固定，那么本质上极少或无电流流入IMOD像素。

在一些实施方案中，可根据对给定行中的像素的状态的所要的改变(如果存在)，通过沿着列电极的集合施加呈“片段”电压的形式的数据信号来建立图像的帧。可依次地寻址阵列的每一行，使得一次一行地写入帧。为了将所要的数据写入到第一行中的像素，可在列电极上施加对应于第一行中的像素的所要的状态的片段电压，且可将呈具体“共同”电压或信号的形式的第一行脉冲施加到第一行电极。可接着改变片段电压的集合以对应于对第二行中的像素的状态的所要的改变(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，第一行中的像素不受沿着列电极施加的片段电压的改变影响，且保持处于其在第一共同电压行脉冲期间设定到的状态。可按顺序方式对整个行系列(或替代地，对整个列系列)重复此过程，以产生图像帧。可按每秒某一所要数目个帧通过不断地重复此过程而用新图像数据刷新及/或更新帧。

在每一像素上施加的片段和共同信号(即，在每一像素上的电位差)的组合确定每一像素的所得状态。图4展示说明施加各种共同及片段电压时的IMOD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“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中(以及图5B中展示的时序图中)所说明，当沿着共同线施加释放电压VC_REL时，沿着共同线的所有IMOD元件将被置于松弛状态(替代地，被称作释放或未经激活状态)中，与沿着片段线施加的电压(即，高片段电压VS_H和低片段电压VS_L)无关。确切地说，当沿着共同线施加释放电压VC_REL时，当针对所述像素沿着对应的片段线施加高片段电压VS_H和低片段电压VS_L时，调制器像素上的电位电压(替代地，被称作像素电压)在松弛窗(见图3，也被称作释放窗)内。

当在共同线上施加保持电压时，例如高保持电压VC_{HOLD_H}或低保持电压VC_{HOLD_L}，IMOD的状态将保持恒定。例如，松弛IMOD将保持在松弛位置中，且经激活IMOD将保持在经激活位置中。可选择保持电压，使得当沿着相对应的片段线施加高片段电压VS_H和低片段电压VS_L时，像素电压将保持在稳定窗内。因此，片段电压摆动(即，高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，可通过沿着相应片段线施加片段电压而沿着所述线选择性地将数据写入到调制器。可选择片段电压使得激活取决于所施加的片段电压。当沿着共同线施加寻址电压时，一个片段电压的施加将导致在稳定窗内的像素电压，从而使像素保持未经激活。相比之下，其它片段电压的施加将导致像素电压超出稳定窗，从而导致像素的激活。引起激活的特定片段电压可取决于使用哪个寻址电压而变化。在一些实施方案中，当沿着共同线施加高寻址电压VC_{ADD_H}时，高片段电压VS_H的施加可引起调制器保持处于其当前位置，而低片段电压VS_L的施加可引起调制器的激活。作为必然的结果，当施加低寻址电压VC_{ADD_L}时，片段电压的作用可为相反的，其中高片段电压VS_H引起调制器的激活，且低片段电压VS_L对调制器的状态无影响(即，保持稳定)。

在一些实施方案中，可使用保持电压、寻址电压及片段电压，其跨越调制器产生相同极性的电位差。在一些其它实施方案中，可使用不时地使调制器的电位差的极性交替的信号。跨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出现的电荷累积。

图5A展示说明图2的3x3IMOD显示器中的显示数据帧的图的实例。图5B展示用于可用以写入图5A中所说明的显示数据的帧的共同及片段信号的时序图的实例。所述信号可施加到类似于图2的阵列的3x3阵列，这将最终导致图5A中说明的线时间60e显示布置。图5A中的经激活调制器处于暗状态，即，其中经反射光的实质部分在可见光谱之外，以便对例如观看者带来暗外观。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设每一调制器已被释放且在第一线时间60a之前驻留在未经激活状态。

在第一线时间60a期间：在共同线1上施加释放电压70；在共同线2上施加的电压以高保持电压72开始且移动到释放电压70；且沿着共同线3施加低保持电压76。因此，沿着共同线1的调制器(共同1，片段1)、(1，2)和(1，3)在第一线时间60a的持续时间中保持处于松弛或未经激活状态，沿着共同线2的调制器(2，1)、(2，2)和(2，3)将移动到松弛状态，且沿着共同线3的调制器(3，1)、(3，2)和(3，3)将保持在其先前状态。参见图4，沿着片段线1、2及3施加的片段电压对IMOD的状态无影响，这是因为在线时间60a期间，共同线1、2或3中无任一者曝露于引起激活的电压电平(即，VC_REL松弛及VC_{HOLD_L}稳定)。

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，且沿着共同线1的所有调制器保持在松弛状态中，与施加的片段电压无关，因为在共同线1上未施加寻址或激活电压。归因于释放电压70的施加，沿着共同线2的调制器保持在松弛状态中，且当沿着共同线3的电压移动到释放电压70时，沿着共同线3的调制器(3，1)、(3，2)和(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着片段线1和2施加低片段电压64，所以调制器(1，1)和(1，2)上的像素电压大于调制器的正稳定窗的高端(即，电压差超过预定义阈值)，且调制器(1，1)和(1，2)被激活。相反，因为沿着片段线3施加高片段电压62，所以调制器(1，3)上的像素电压小于调制器(1，1)和(1，2)的像素电压，且保留在调制器的正稳定窗内；调制器(1，3)因此保持松弛。并且在线时间60c期间，沿着共同线2的电压减小到低保持电压76，且沿着共同线3的电压保持在释放电压70，从而使得沿着共同线2及3的调制器处于松弛位置。

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，从而使得沿着共同线1的调制器处于其相应的经寻址状态。共同线2上的电压减小到低寻址电压78。因为沿着片段线2施加高片段电压62，所以调制器(2，2)上的像素电压低于调制器的负稳定窗的低端，从而使调制器(2，2)激活。相反地，因为沿着片段线1和3施加低片段电压64，所以调制器(2，1)和(2，3)保持处于松弛位置中。共同线3上的电压增加到高保持电压72，从而使得沿着共同线3的调制器处于松弛状态。

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，从而使沿着共同线1的2的调制器处于其相应经寻址状态中。共同线3上的电压增加到高寻址电压74，以寻址沿着共同线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，而沿着片段线1施加的高片段电压62引起调制器(3，1)保持处于松弛位置。因此，在第五线时间60e的最后，3×3像素阵列处于图5A中展示的状态中，且只要沿着共同线施加保持电压，那么所述像素阵列将保持处于那个状态中，与当正寻址沿着其它共同线(未展示)的调制器时可出现的片段电压的变化无关。

在图5B的时序图中，给定写入程序(即，线时间60a到60e)可包含使用高保持和寻址电压，或低保持和寻址电压。一旦写入程序已在给定共同线内完成(且共同电压经设定到具有与激活电压相同的极性的保持电压)，像素电压便保持在给定稳定性窗内，且直到在所述共同线上施加释放电压才穿过松弛窗。此外，当在寻址每一调制器之前作为写入程序的部分而释放所述调制器时，调制器的激活时间而不是释放时间可确定线时间。具体地说，在调制器的释放时间大于激活时间的实施方案中，可在比单个线时间长的时间内施加释放电压，如图5B中所描绘。在一些其它实施方案中，沿着共同线或片段线施加的电压可变化以考虑不同调制器(例如，不同色彩的调制器)的激活电压和释放电压的变化。

根据上文陈述的原理操作的IMOD的结构的细节可广泛变化。举例来说，图6B到6E展示IMOD的变化实施方案的横截面的实例，包含可移动反射层14及其支撑结构。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)沉积在从衬底20正交地延伸的支撑件18上。在图6B中，每一IMOD的可移动反射层14大体上是正方形或矩形的形状且在隅角处或附近在系链32上附接到支撑件。在图6C中，可移动反射层14的形状一般为正方形或矩形且从可变形层34悬吊下来，所述可变形层34可包含柔性金属。可变形层34可在可移动反射层14的周边周围直接或间接连接到衬底20。这些连接在本文中被称作支撑柱。在图6C中展示的实施方案具有源自可移动反射层14从其机械功能去耦光学功能的额外益处，所述操作由可变形层34进行。此去耦允许将用于反射层14的结构设计和材料与用于可变形层34的结构设计和材料彼此独立地优化。

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搁置于例如支撑柱18的支撑结构上。支撑柱18提供可移动反射层14与下部固定电极(即，在说明的IMOD中的光学堆叠16的部分)的分离，使得间隙19形成于可移动反射层14与光学堆叠16之间，例如，当可移动反射层14处于松弛位置中时。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安置在支撑层14b的远离衬底20的一侧上，且反射子层14a安置在支撑层14b的接近衬底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在支撑层14b与光学堆叠16之间。支撑层14b可包含电介质材料的一或多个层，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％铜(Cu)的铝(Al)合金，或另一反射金属材料。在电介质支撑层14b的上方和下方使用导电层14a、14c可平衡应力且提供增强的导电。在一些实施方案中，反射子层14a和导电层14c可由不同材料形成以用于多种设计目的，例如，实现可移动反射层14内的特定应力分布。

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可形成于光学非活性区中(例如，在像素之间或支柱18下)以吸收环境光或杂散光。黑色掩模结构23还可通过抑制从显示器的非活性部分反射或透射穿过显示器的非活性部分的光由此增大对比率来改善显示装置的光学性质。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以减少已连接行电极的电阻。可使用多种方法来形成黑色掩模结构23，包含沉积及图案化技术。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、层和充当反射器和汇流层的铝合金，所述各层分别具有在大约到到和到的范围中的厚度。所述一或多个层可使用多种技术来图案化，包含光刻和干式蚀刻，包含(例如)用于MoCr及SiO₂层的碳四氟甲烷(CF₄)和/或氧气(O₂)和用于铝合金层的氯气(Cl₂)和/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。在此类干涉式堆叠黑色掩模结构23中，导电吸收器可用以在每一行或列的光学堆叠16中的下部静止电极之间发射或汇流信号。在一些实施方案中，间隔件层35可用以大体上电隔离吸收器层16a与黑色掩模23中的导电层。

图6E展示IMOD的另一实例，其中可移动反射层14为自支撑式。与图6D对比，图6E的实施方案不包含支撑柱18。取而代之，可移动反射层14在多个位置接触下伏的光学堆叠16，且可移动反射层14的弯曲提供足够支撑，使得当IMOD上的电压不足以引起激活时，可移动反射层14返回到图6E的未经激活位置。此处为了清晰起见，展示可含有多个若干不同层的光学堆叠16，其包含光学吸收器16a和电介质16b。在一些实施方案中，光学吸收器16a可充当固定电极和充当部分反射层两者。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(10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所示的实施方案中，IMOD充当直观式装置，其中从透明衬底20的前侧观看图像，即与调制器所布置的侧相对的侧。在这些实施方案中，装置的背部部分(即，在可移动反射层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)可经配置和操作，而不会影响或负面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，可在可移动反射层14的后方包含总线结构(未说明)，所述总线结构提供分离调制器的光学性质与调制器的机电性质的能力，例如，电压寻址和起因于此寻址的移动。另外，图6A到6E的实施方案可简化处理，例如，图案化。

图7展示说明用于IMOD的制造过程80的流程图的实例，且图8A到8E展示此制造过程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，制造过程80可经实施以制造例如图1和6中说明的一般类型的IMOD等机电系统装置。机电系统装置的制造还可包含在图7中未展示的其它框。参考图1、6和7，过程80在框82处开始，其中在衬底20上形成光学堆叠16。图8A说明形成于衬底20上的此光学堆叠16。衬底20可为例如玻璃或塑料等透明衬底，其可为柔性或相对硬的且不会弯曲，且可能已经受先前的准备过程，例如清洁，以促进光学堆叠16的有效形成。如上文所论述，光学堆叠16可为导电的、部分透明且部分反射的，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及16b中的一者可经配置有光学吸收及导电性质两者(例如，组合的导体/吸收器子层16a)。另外，子层16a、16b中的一或多者可经图案化成平行条带，且可形成显示装置中的行电极。此图案化可通过掩蔽和蚀刻工艺或所属领域中已知的另一合适工艺来执行。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，例如沉积在一或多个金属层(例如，一或多个反射和/或导电层)上的子层16b。此外，光学堆叠16可经图案化成个别且平行的条带，其形成显示器的行。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、光学吸收层中的一者可非常薄，但子层16a、16b在图8A到8E中展示为略厚。

过程80在框84处继续，其中在光学堆叠16上形成牺牲层25。牺牲层25稍后被去除(见框90)以形成腔19，且因此在图1中说明的所得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的部分制造装置。牺牲层25在光学堆叠16上的形成可包含按经选择以在随后去除后提供具有所要的设计大小的间隙或腔19(也见图1和8E)的厚度沉积例如钼(Mo)或非晶硅(a-Si)的二氟化氙(XeF₂)可蚀刻材料。可使用例如物理气相沉积(PVD，其包含许多不同技术，例如溅镀)、等离子增强型化学气相沉积(PECVD)、热化学气相沉积(热CVD)或旋涂等沉积技术来进行牺牲材料的沉积。

过程80在框86处继续，其中形成例如图1、6和8C中说明的支柱18等支撑结构。支柱18的形成可包含图案化牺牲层25以形成支撑结构孔隙，接着使用例如PVD、PECVD、热CVD或旋涂的沉积方法将材料(例如，聚合物或无机材料，例如，氧化硅)沉积到孔隙中以形成支柱18。在一些实施方案中，形成在牺牲层中的支撑结构孔隙可延伸穿过牺牲层25和光学堆叠16两者到下伏的衬底20，使得支柱18的下端接触衬底20，如图6A中所说明。替代地，如图8C中所描绘，形成于牺牲层25中的孔隙可延伸穿过牺牲层25，但不穿过光学堆叠16。例如，图8E说明支撑柱18的与光学堆叠16的上表面接触的下部端。可通过将支撑结构材料的层沉积于牺牲层25上且图案化支撑结构材料的位置远离牺牲层25中的孔隙的部分来形成支柱18或其它支撑结构。支撑结构可位于孔隙内(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。如上所指出，牺牲层25和/或支撑柱18的图案化可通过图案化和蚀刻工艺来执行，且也可通过替代性蚀刻方法来执行。

过程80在框88处继续，其中形成可移动反射层或薄膜(例如，在图1、6和8D中所说明的可移动反射层14)。可通过使用一或多个沉积步骤(包含(例如)反射层(例如，铝、铝合金或其它反射材料)沉积)连同一或多个图案化、掩蔽及/或蚀刻步骤而形成可移动反射层14。可移动反射层14可为导电的，且被称作导电层。在一些实施方案中，可移动反射层14可包含多个子层14a、14b和14c，如图8D中所展示。在一些实施方案中，例如子层14a、14c的子层中的一或多者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处形成的部分制造的IMOD中，因此可移动反射层14在此阶段通常不可移动。含有牺牲层25的部分制造的IMOD也可在本文中被称为“未释放”IMOD。如上结合图1所描述，可移动反射层14可经图案化成形成显示器的列的个别且平行的条带。

过程80在框90处继续，其中形成腔，例如图1、6和8E中所说明的腔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，可通过干式化学蚀刻通过将牺牲层25曝露于气态或蒸汽态蚀刻剂(例如，从固体XeF₂得出的蒸汽)历时有效移除所要量的材料的时间周期来移除例如Mo或非晶Si的可蚀刻牺牲材料。牺牲材料通常经相对于包围腔19的结构选择性地移除。也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期间去除牺牲层25，因此可移动反射层14在此阶段之后通常可移动。在牺牲材料25的去除后，所得完全或部分制造的IMOD可在本文中被称作“经释放”IMOD。

图9A展示根据一个实施方案的具有交互式显示器的电子装置的框图的实例。可为例如个人电子装置的电子装置900可包含交互式显示器902和处理器904。交互式显示器902可为例如触摸屏显示器。交互式显示器902可经配置为IMOD显示器或其它类型的显示器，例如等离子、电致发光(EL)、有机发光二极管(OLED)、超扭曲向列(STN)或薄膜晶体管(TFT)液晶显示器(LCD)，或者非平板显示器，例如CRT或其它显像管装置。处理器904可经配置以至少部分地响应于用户输入而控制交互式显示器902的输出，所述用户输入可包含用户的附属物(例如手指、手或手持式对象(例如，触笔)或类似物)的触摸或手势。

布置930(本文在下文描述和说明其实例)可接近于且大体上平行于交互式显示器902的用户接口表面而安置。在一实施方案中，布置930可大体上是透明的。此外，在一实施方案中，布置930可与交互式显示器902的观看区域为大体上同延的。布置930可响应于用户触摸或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触摸或手势的实例。举例来说，处理器904可分析来自布置930的信号以确定交互式显示器902上的触摸的位置和/或相对于交互式显示器902感测的手势的位置、方向和/或速率。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交互式显示器902。

图9B到9I展示经配置以输出表示接近于波导的对象的位置的信号的布置的实例，所述布置包含通道波导、输入信号源和检测器。现在参见图9B，说明布置930的实例，其包含通道波导933以及产生第一信号932的输入信号源931。第一信号932可包含各种类型的信号，例如电磁信号或声信号。

将了解，为了说明的清楚起见，图9B到9I未按比例绘制。举例来说，通道波导933的特征横截面尺寸(在例如图9B的方向Y上)相对于轴向尺寸(在例如图9B的方向X上)以及图示表明的波导933之间的间距(在图9B的方向Y上)可小得多。在一实施方案中，举例来说，圆形通道波导的横截面直径可大体上近似地等于正传播的光或其它电磁波的波长，也就是说，约1到10微米。借助于比较，纵向尺寸可为几厘米且通道波导933之间的间距可为例如几毫米。

通道波导933可有利地经配置以提供对信号932的二维导引，以使得信号932仅沿着第三维度自由传播，所述第三维度可被称为通道波导933的轴向或纵向轴。结果，在通道波导933内，例如电磁辐射可正常处于渐逝状态，因为通道波导933的横向于纵轴的尺寸近似地等于正传播的光或其它电磁波的波长。通道波导933可包含例如光纤，或结合(例如)外延法、离子交换或热扩散而使用光刻方法制造于衬底上。

在一实施方案中，输入信号源931可包含经配置以基本上发出红外光的发光二极管(LED)。然而，可使用任何类型的电磁或声能量的源。举例来说，输入信号源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，每一输入信号源931安置在通道波导933的一端。然而，替代性配置在本发明的预期内。举例来说，输入信号源931可远离通道波导933且由输入信号源931产生的信号可由额外光学元件(例如一或多个光纤、反射器等等)发射到通道波导933。在一些实施方案中，输入信号源931可经配置以在立体角上发光。举例来说，所述立体角可经选择以提高手势辨识可靠性。

第一信号932可输入到通道波导933。检测器935可经配置以从通道波导933接收对应于第一信号932的第二信号934。检测器935可包含光敏元件，例如光电二极管、光晶体管、电荷耦合装置(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。检测器935可经由信号路径911(图9A)输出第三信号，其表示检测的第二信号934的一或多个特性。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。

可分析第三信号以确定接近于波导的对象的位置。所述分析可考虑每一通道波导933在无接近于其的对象的存在下提供第一信号932到检测器935的相对低损失传播。举例来说，因为光通道波导可在渐逝状态中传播光，所以可忽略的量的信号强度丢失，且来自环境或显示器光的噪声大体上被阻止传播进入波导，尽管波导壁可由例如玻璃等透明材料组成也是如此。然而，当对象与通道波导的外壁接触或靠近地接近于外壁时，第一信号932的传播可受影响。更具体地说，在光通道波导的情况下，此类接触可分散光且对波导引入传输损耗。因此，仍参照图9B，经由波导933(5)从输入信号源931(5)接收的第二信号934(5)的特性可受对象950的接触或靠近接近的影响。举例来说，第二信号934(5)的强度可相对于例如不受对象的接近影响的第二信号934(1)减少。

对象950可例如为用户的附属物，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对象(例如，触笔)，但为简单起见，在本文中被称为“对象”。

图9C和9D分别图解说明通道波导933(1)和通道波导933(5)内的信号传播的示意图。如图9C中示出，由信号932(1)引入的声学或电磁能沿着波导933(1)传播且经历重复的TIR。结果，所述能量作为渐逝波传播，具有可忽略的信号强度损失。参考图9D，可观测到接近于通道波导933(5)的对象950的存在导致例如通道波导933(5)外的光的散射。结果，最终由检测器935(5)接收的第二信号934(5)的强度可相对于由检测器935(1)接收的第二信号934(1)的强度可测量地减少。

将了解，处理器904可经配置以分析由多个检测器935输出的信号以便辨识对象950的存在且确定其位置(至少沿着一个轴线(例如图9B中的轴线′y′))。结果，例如用户的触摸的位置可至少沿着第一轴线定位。

在所说明的实施方案中，通道波导933中的每一者大体上笔直、平行于彼此，且沿着′y′轴线均一地分布。在一些实施方案中，每一通道波导933是大体上直线式均匀栅格的部分。然而将了解，许多其它配置是可能的。举例来说，波导在一些实施方案中可为弯曲的而不是笔直的。此外，波导933不需要均一地间隔。举例来说，在一些实施方案中波导可在观看区域的其中需要位置确定的较高分辨率的区中更接近地隔开，且在其它地方更宽地隔开。

现参看图9E，图解说明一实施方案，其中布置930被配置为通道波导933的二维(2D)栅格。如上文结合图9B所描述，第一信号932可输入到通道波导933。检测器935可经配置以从通道波导933接收对应于第一信号932的第二信号934。

每一通道波导933在无接近于其的对象的存在下可提供第一信号932到检测器935的低损失传播。举例来说，对于光通道波导，因为光是在通道波导内在渐逝状态中传播，所以可忽略的量的信号强度丢失，且来自环境或显示器光的噪声大体上被阻止传播进入波导933，尽管波导壁可由例如玻璃等透明材料组成也是如此。

然而，当对象与通道波导933的外壁接触或靠近地接近于外壁时，第一信号932的传播可受影响。更明确而言此类接触可分散光且对波导933引入传输损耗。因此，仍参照图9E，经由波导933(5y)由检测器935(5y)从输入信号源931(5y)接收的第二信号934(5y)的特性可受对象950的接触或靠近接近影响。举例来说，第二信号934(5y)的强度相对于(例如)不受对象的接近影响的第二信号934(1y)可减少。类似地，由检测器935(2x)经由波导933(2x)从输入信号源931(2x)接收的第二信号934(2x)的特性可受对象950的接触或靠近接近影响。举例来说，第二信号934(2x)的强度相对于(例如)不受对象950的接近影响的第二信号934(6x)可减少。

结果，由检测器935(5y)和935(2x)接收的第二信号934(5y)和934(2x)的强度可相对于(例如)由检测器935(1y)接收的第二信号934(1y)或由检测器935(6x)接收的第二信号934(6x)的强度可测量地减少。

将了解，处理器904可经配置以分析由多个检测器935输出的第三信号以便辨识对象950的存在且确定其2D(x，y)位置。结果，(例如)用户触摸的位置可相对于两个轴线定位。

在一些实施方案中，栅格可包含安置在两个或两个以上堆叠平面中的一组通道波导。举例来说，沿着轴线X对准的通道波导可安置在第一平面中，且沿着轴线Y对准的通道波导可安置在第二大体上平行的平面中。在其它实施方案中所有通道波导可大体上共面且在信号信道的华夫饼(waffle)状栅格中配置。

现参看图9F，图解说明一实施方案，其中布置930经配置以使用大体上平行于单个轴线的通道波导933提供2D位置确定能力。

第一信号932可从相应的输入信号源931输入到每一通道波导933。检测器935可经配置以从通道波导933接收对应于第一信号932的第二信号934。第二信号934可由第一信号932的反射引起。举例来说，在所说明的实施方案中，第二信号934(1)可由第一信号932(1)在通道波导933(1)的终端936(1)的反射引起。结果，检测器935可接近于输入信号源931定位且耦合到通道波导933的单个末端。检测器935可经由信号路径911(图9A)输出第三信号，其表示检测的第二信号934的一或多个特性。

可分析第三信号以确定接近于波导的对象的位置。所述分析可考虑每一通道波导933在无接近于其的对象的存在下提供第一信号932到检测器935的低损失传播。然而，当对象与通道波导933的外壁接触或靠近地接近于外壁时，第一信号932的传播可受影响。因此，仍参照图9F，经由通道波导933(5)从输入信号源931(5)接收的第二信号934(5)的特性可受对象950的接触或靠近接近的影响。

举例来说，现参看图9G，其图解说明通道波导933(5)内的信号传播的示意图，图解说明对象950的作用。更具体地说，可观测到接近于通道波导933(5)的对象950的存在导致反射光进入通道波导933(5)，即朝向且远离输入信号源931(5)返回传播(短划线)。

因此，第二信号934(5)可包含从对象950反射的返回传播的光。此类返回传播的光可在一时间间隔(“飞行时间”)内接收，所述时间间隔比在从终端936(1)的反射之后接收第二信号934(1)所需的时间间隔可测量地更短。信号之间(例如)第二信号934(1)与第二信号934(5)之间的飞行时间差可通过干涉式技术使用例如米歇尔森(Michelson)干涉仪、共同路径干涉仪或其它此类技术而确定。

将了解，处理器904可经配置以分析由多个检测器935输出的第三信号以便辨识对象950的存在且确定其2D(x，y)位置。更具体地说，在图9F中说明的实施方案中，受对象950影响的通道波导933(i)的识别可提供′Y′轴线位置位置信息，而飞行时间的分析可提供′X′轴线位置位置信息。结果，(例如)用户触摸的位置可相对于两个轴线定位。

在所说明的实施例中，每一通道波导933是大体上笔直的、平行于另一波导，且沿着′y′轴线均一地分布。然而将了解，许多其它配置是可能的。举例来说，波导在一些实施方案中可为弯曲的而不是笔直的。此外，波导不需要均一地隔开。举例来说，在一些实施方案中波导可在观看区域的其中需要位置确定的较高分辨率的区中更接近地隔开，且在其它地方更宽地隔开。

本发明人已了解上文描述的技术可延伸以便以相对较少的数目的通道波导提供2D位置定位能力。实际上，可使用少到一个波导来提供2D位置定位能力，所述波导安置在(例如)正方形或圆形螺旋布置中或蜿蜒配置中。蜿蜒配置可为(例如)′S′形或任何其它卷绕或迂回图案。

举例来说，现参看图9H，图解说明通道波导933安置在蜿蜒配置中。第一信号932可从输入信号源931输入到通道波导933。检测器935可经配置以从通道波导933接收第二信号934。第二信号934可由第一信号932的反射引起。举例来说，在所说明的实施方案中，第二信号934可至少部分由从对象950反射的光的返回传播引起。检测器935可经由信号路径911(图9A)输出第三信号，其表示检测的第二信号934的一或多个特性。

可分析第三信号以确定接近于波导的对象的位置。所述分析可考虑通道波导933在无接近于其的对象的存在下提供第一信号932到检测器935的低损失传播。然而，当对象与通道波导933的外壁接触或靠近地接近于外壁时，第一信号932的传播可受影响。

因此，仍参照图9H，经由通道波导933从输入信号源931接收的第二信号934的特性可受对象950的接触或靠近接近的影响。更明确而言第二信号934可包含从对象950反射的返回传播的光。此类返回传播的光可在一时间间隔(“飞行时间”)内接收，所述时间间隔比在从终端936的反射之后接收第二信号934所需的时间间隔可测量地更短。从终端936反射的信号与表示从对象950反射的返回传播的光的信号之间的飞行时间差可使用例如光学干涉式技术确定。

将了解，处理器904可经配置以分析由检测器935输出的第三信号以便辨识对象950的存在且确定其2D(x，y)位置。更具体地说，在其中通道波导933处于蜿蜒配置的图9H中图解说明的实施方案中，从对象950反射的返回传播的光的飞行时间的分析可识别沿着蜿蜒对象950的长度位于何处。此信息与蜿蜒几何形状的知识一起产生对象950的2D位置确定。

在所说明的实施方案中，图解说明蜿蜒配置的特定实例。然而将了解，许多其它配置是可能的。波导在一些实施方案中可为弯曲的而不是例如笔直的，且弯曲部可具有实质曲率半径而不是如所示的正方形。此外，蜿蜒部的相应的片段不需要均一地隔开。举例来说，在一些实施方案中片段可在观看区域的其中需要位置确定的较高分辨率的区中更接近地隔开，且在其它地方更宽地隔开。最后，矩形、圆形或卵形的螺旋形配置也在本发明的预期内。

在上述实施方案中，输入信号源931已图解说明为独立于(例如)环境或显示器光的有源信号源。在其它实施方案中，无源的输入信号源可为有利的。“无源”输入信号源意味着从对象950反射或散射的环境和/或显示器光。

举例来说，现参看图9I，从对象950散射的一些光可进入通道波导933，在此处其可朝向一或多个检测器传播。举例来说，由检测器935(5y)经由通道波导933(5y)接收的第二信号934(5y)的特性可受从对象950散射或反射的光的影响。类似地，由检测器935(2x)经由通道波导933(2x)接收的第二信号934(2x)的特性可受对象950的接触或靠近接近的影响。

结果，由检测器935(5y)和935(2x)接收的第二信号934(5y)和934(2x)的特性可与由检测器935(1y)接收的第二信号934(1y)或由检测器935(6x)接收的第二信号934(6x)的特性可测量地不同。

在上述实施方案中，2D位置定位技术依赖于对象950对通道波导933的物理接触或至少靠近物理接近。然而，本发明所揭示的技术也可以应用于提供至少部分响应于“手势”的用户接口，其意味着电子装置以确定性的方式感测且反应于用户的手、数字或手持式对象的总运动。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。

图10A到10B展示被配置成用于手势辨识的通道波导的实例。通道波导933可包含光转向装置，其在具有正交于通道波导933的前表面1037的实质性分量的方向中反射从输入信号源931接收的发射光。结果，发射光的至少一部分可作为反射光1042逸出通道波导933，进入待检测手势的区中。

在一实施方案中，所述光转向装置可包含许多反射微结构1036，其在具有正交于通道波导933的前表面1037的实质性分量的方向中重定向由输入信号源931发出的光。如恩问以下更详细描述，在各种实施方案中，微结构1036可全部相同，或具有不同形状、大小、结构等。微结构1036可重定向由输入信号源931发出的光以使得反射光1042的至少实质性部分与法线成一角度横断前表面1037以使得光逸出通道波导933。

代替于或除微结构之外，其它光转向装置在本发明的预期内，包含(例如)全息膜和表面起伏光栅，其通过衍射或借助散射使光转向的表面粗糙度来使光转向。

将了解，反射光1042可在广泛多种角度处分散。因此，举例来说，一些经反射的光1042可朝向或远离用户的视场被引导远离对象950。

如图10B中说明，当对象950与反射光1042交互时，由所述交互产生的散射光1044可被朝向通道波导933返回引导。微结构1036可朝向检测器935中的一或多者重定向此类光。举例来说，经重定向的散射光1046可在具有平行于通道波导933的前表面1037的实质性分量的方向中转向。更明确来说，经重定向的散射光的至少实质部分经历在通道波导933内传播。结果，此类经重定向的收集散射光1046并不退出通道波导933，而是到达检测器935中的一或多者。每一检测器935可经配置以检测经重定向的收集散射光1046的一或多个特性，且输出表示所检测特性的信号。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。

图11A到11C展示根据一些实施方案的光转向微结构的实例。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，其一般将是较小的，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表面，例如经配置以重定向光的反射表面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。

再次参见图9A，处理器904可经配置以经由信号路径911从检测器935接收表示所检测特性的信号。处理器904可分析从一或多个检测器935接收的信号以计算对象950在至少平行于交互式显示器902的前表面的二维平面中的位置。举例来说，通过比较每一检测器935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对象950的位置。作为另一实例，对象950的运动可造成由检测器935接收的光产生信号模式。处理器904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对象950越来越靠近屏幕而改变。作为另一实例，当例如手指间隔开的手移动跨越大体上与交互式显示器902的前表面平行的平面时一或多个检测器935可检测到脉冲状波形。

处理器904可经配置以从检测器935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程序等。

在一些实施方案中，至少一个介入层安置在通道波导933与其上将辨识触摸(或其上方将辨识手势)的表面之间。图12A到12B展示在通道波导与用户之间具有至少一个介入层的实施方案的实例。参考图12A，可观测到在无对象950的接触存在下，可安置层1260以使得层1260相对远离通道波导933。举例来说，在无对象950的接触存在下，层1260可以比通道波导933正传播的光或其它电磁波的波长大的距离分隔开。结果，信号可以低损失在通道波导933中传播。然而，当由对象950触摸时，现参看图12B，层1260可与通道波导933接触。结果，第二信号934的强度可以可测量地减少，因为能量从通道波导933泄漏进入层1260。此信号强度减弱可用于使用本文所揭示的技术确定对象950的位置。

在一些实施方案中，至少一个介入平面光导安置在通道波导933与其上将辨识触摸(或其上方将辨识手势)的表面之间。图13A和13B展示具有安置在通道波导与用户之间的平面光导的实施方案的实例。在所说明的实施方案中，可为发光源的输入信号源931发出第一信号932进入平面光导1370。参考图13A，可观测到在无对象950的接触存在下，光导1370可经安置以使得其相对远离通道波导933且信号可以低损失在光导1370中传播。然而，当由对象950触摸时，现参看图12B，光导1370可与通道波导933接触。结果，一些光可从光导1370泄漏进入通道波导933，且由检测器935检测。响应于所检测光由检测器935输出的信号可用于使用本文所揭示的技术确定对象950的位置。

在一些实施方案中，至少第二介入通道波导安置在通道波导933与其上将辨识触摸(或其上方将辨识手势)的表面之间。图14A到14D展示具有安置在第一通道波导与用户之间的第二通道波导的实施方案的实例。在图14A和14B中图解说明的实施方案中，输入信号源931发出第一信号932进入通道波导933。参考图14A，可观测到在无对象950的接触存在下，第二通道波导1433可经安置以使得其相对远离通道波导933且信号可以低损失在通道波导933中传播。然而，当由对象950触摸时，现参看图14B，通道波导1433可与通道波导933接触。结果，第二信号934的强度可以可测量地减少，因为能量从通道波导933泄漏进入第二通道波导1433。此信号强度减弱可用于使用本文所揭示的技术确定对象950的位置。

在图14A和14B中图解说明的实施方案中，输入信号源931和检测器935由通道波导933直接耦合。如图14C和14D中所示，情况不一定是这样。在所说明的实施方案中，输入信号源931发出第一信号932进入第二通道波导1433。参考图14C，可观测到在无对象950的接触存在下，第二通道波导1433可经安置以使得其相对远离通道波导933且信号可以低损失在第二通道波导1433中传播。然而，当由对象950触摸时，现参看图14D，第二通道波导1433可与通道波导933接触。结果，从第二通道波导1433泄漏进入通道波导933的信号可由检测器935检测。响应于所检测光由检测器935输出的信号可用于使用本文所揭示的技术确定对象950的位置。

将了解，上述实施方案是仅作为实例提供，且许多变化是可能的。举例来说，虽然已经图解说明使对象950与通道波导933分离的介入层，但在本发明人的预期内的是，通道波导933可使对象950与层1260、平面光导1370或通道光导1433分离。

图15展示说明用于控制交互式显示器和/或相关联电子装置的方法的流程图的实例。在框1510处，可将第一电磁或声学信号输入到通道波导。通道波导的至少一部分可安置在显示器的观看区域内，接近于且大体上平行于显示器的用户接口表面。有利的是，通道波导可经配置以提供对电磁或声学信号的二维导引，以使得所述信号仅沿着通道波导的纵向轴线自由传播。

在框1520处，可由检测器从通道波导接收第二信号，所述第二信号对应于所述第一信号。检测器可包含光敏元件，例如光电二极管、光晶体管、CCD阵列、CMOS阵列或可操作以输出表示检测的可见光、红外光和/或UV光的特性的信号的其它合适的装置。检测器可输出表示所检测第二信号的一或多个特性的第三信号。

在框1530处，可由例如处理器接收第三信号。

在框1540处，可确定对象相对于显示器的位置。所述位置确定可由处理器基于所接收的第三信号而执行。

在框1550处，可响应于所述位置确定而控制显示器和/或与所述显示器相关联的电子装置。举例来说，处理器可由于所述位置确定而辨识用户输入。此外，处理器可经配置以响应于用户输入而致使显示器上所显示的图像向上或向下滚动、旋转、放大或另外被修改。替代地或另外，处理器可经配置以响应于用户输入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输入而改变音量设定、将电子装置断电、接听或终止呼叫、启动或终止软件应用程序等。

图16A和16B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、蜂窝式或移动电话。然而，显示装置40的相同组件或其轻微变化还说明各种类型的显示装置，例如电视机、平板计算机、电子阅读器、手持式装置及便携式媒体播放器。

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，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可包含可移除部分(未展示)，所述可移除部分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。

显示器30可为包含双稳态或模拟显示器的多种显示器中的任一者，如本文中所描述。显示器30还可经配置以包含例如等离子、EL、OLED、STN LCD或TFT LCD等平板显示器或例如CRT或其它显像管装置等非平板显示器。此外，显示器30可包含IMOD显示器，如本文所描述。布置930可大体上如本文以上所述来配置。

图16B中示意性地说明显示装置40的组件。显示装置40包含外壳41，且可包含至少部分封闭在其中的额外组件。例如，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，所述阵列驱动器22进而耦合到显示阵列30。在一些实施方案中，电力供应器50可将电力提供到特定显示装置40设计中的实质上所有组件。

在此实例中，显示装置40还包含处理器904，其可被配置成用于经由(例如)路由电线与布置930通信，且可被配置成用于控制电子装置900。在所说明的实施方案中，处理器904展示为与例如处理器21和驱动控制器29分离。然而将了解，如本文中上文所论述的处理器904的功能性可并入到处理器21和/或驱动控制器29中，或作为进一步实例并入到主机处理器(未图示)中。处理器904可经配置以从接收自布置930的信号辨识用户触摸或手势的实例。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，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也可具有减轻例如处理器21的数据处理要求的一些处理能力。天线43可发射和接收信号。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/通用包无线电服务(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修订A、EV-DO修订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)、演进型高速包接入(HSPA+)、长期演进(LTE)、AMPS或用以在无线网络内(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接收并进一步操纵。收发器47也可处理从处理器21接收的信号，使得所述信号可经由天线43从显示装置40发射。

在一些实施方案中，可用接收器替换收发器47。另外，在一些实施方案中，可用图像源替换网络接口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)，且将数据处理成原始图像数据或处理成容易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或帧缓冲器28以用于存储。原始数据通常指识别图像内的每一位置处的图像特性的信息。举例来说，此类图像特性可包含颜色、饱和度及灰度级。

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用于将信号发射到扬声器45，及用于从麦克风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取得由处理器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用于高速传输到阵列驱动器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为具有光栅状格式的数据流，使得其具有适合于跨显示阵列30扫描的时间次序。接着驱动控制器29将经格式化信息发送到阵列驱动器22。尽管例如LCD控制器的驱动器控制器29常作为单独集成电路(IC)而与系统处理器21相关联，但可以许多方式来实施这些控制器。例如，控制器可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22一起完全集成在硬件中。

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，所述组平行波形被每秒多次地施加到来自显示器的像素的x-y矩阵的数百且有时数千(或数千个以上)个引线。

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适于本文所描述的显示器的类型中的任一者。例如，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驱动器(例如，IMOD显示器驱动器)。此外，显示器阵列30可为常规显示器阵列或双稳态显示器阵列(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。此类实施方案可用于高度集成系统中，例如，移动电话、便携式电子装置、手表或小面积显示器。

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、摇臂、触敏屏幕或压敏或热敏薄膜。麦克风46可经配置为用于显示装置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。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。在使用可再充电电池的实施方案中，可再充电电池可使用来自(例如)壁式插座或光伏装置或阵列的电力来充电。替代地，可再充电电池可无线地来充电。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处的驱动器控制器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。上述优化可实施于任何数目个硬件和/或软件组件中和以各种配置来实施。

结合本文揭示的实施方案所描述的各种说明性逻辑、逻辑块、模块、电路和算法步骤可实施为电子硬件、计算机软件或两者的组合。硬件与软件的互换性已大体在功能性方面加以描述，且在上文所描述的各种说明性组件、块、模块、电路和步骤中加以说明。此类功能性是以硬件来实施还是以软件来实施取决于特定应用及强加于整个系统的设计约束。

结合本文中所揭示的方面描述的用以实施各种说明性逻辑、逻辑块、模块和电路的硬件和数据处理设备可通过以下各者来实施或执行：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中所描述的功能的任何组合。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。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，或任何其它此类配置。在一些实施方案中，可通过具体针对给定功能的电路来执行特定步骤和方法。

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功能。本说明书中描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，其经编码于计算机存储媒体上用于由数据处理设备执行或控制数据处理设备的操作。

如果实施于软件中，那么可将功能作为一或多个指令或代码存储在计算机可读媒体上或经由计算机可读媒体进行传输。本文揭示的方法或算法的步骤可以在可以驻留于计算机可读媒体上的处理器可执行软件模块中实施。计算机可读媒体包含计算机存储媒体和通信媒体两者，通信媒体包含可使得能够将计算机程序从一处传送到另一处的任何媒体。存储媒体可以是可通过计算机存取的任何可用媒体。举例来说而非限制，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形式存储所要程序代码且可由计算机存取的任何其它媒体。并且，可将任何连接适当地称为计算机可读媒体。如本文所使用，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)、软性磁盘及蓝光光盘，其中磁盘通常以磁性方式再生数据，而光盘用激光以光学方式再生数据。上述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任一者或任何组合或集合驻留于可并入到计算机程序产品中的机器可读媒体或计算机可读媒体上。

所属领域的技术人员可容易地显而易见对本发明中所描述的实施方案的各种修改，且在不脱离本发明的精神或范围的情况下，本文中所定义的一般原理可应用于其它实施方案。因此，权利要求书并不希望限于本文中所展示的实施方案，而应被赋予与本发明、本文中所揭示的原理及新颖特征相一致的最广泛范围。词语“示范性”在本文中用以排他性地意味着“充当实例、例子或说明”。在本文中描述为“示范性”的任何实施方案不一定解释为比其它可能性或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，有时为了易于描述图而使用术语“上部”和“下部”，且指示对应于在适当定向的页面上的图的定向的相对位置，且可能并不反映如所实施的IMOD的适当定向。

在本说明书中在分开的实施方案的上下文中描述的某些特征还可在单个实施方案中组合地实施。相反地，在单个实施方案的情况下描述的各种特征还可分开来在多个实施方案中实施或以任何合适的子组合来实施。此外，尽管上文可能将特征描述为以某些组合起作用且甚至最初因此而主张，但在一些情况下，可将来自所主张的组合的一或多个特征从组合中删除，且所主张的组合可涉及子组合或子组合的变化。

类似地，虽然在图式中按特定次序描绘操作，但所属领域的技术人员将容易认识到，此类操作不需要按所展示的特定次序或按顺序次序执行，或应执行所有所说明的操作以实现所要结果。另外，图式可能以流程图形式示意性地描绘再一个实例过程。然而，可将未描绘的其它操作并入于示意性说明的实例过程中。举例来说，可在所说明的操作之前、之后、同时地或之间执行一或多个额外操作。在某些情况下，多任务处理和并行处理可为有利的。此外，上文所描述的实施方案中的各种系统组件的分开不应被理解为在所有实施方案中要求此分开，且应理解，所描述的程序组件和系统一般可一起集成在单个软件产品中或包装到多个软件产品中。另外，其它实施方案在随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来执行且仍实现合乎需要的结果。

Claims

1.一种设备，其包括：

至少一个通道波导，其中，所述通道波导的至少一部分安置在交互式显示器的观看区域内，接近于且大体上平行于所述交互式显示器的用户接口表面；

输入到所述通道波导的第一信号的源；

至少一个检测器，其经配置以从所述通道波导接收对应于所述第一信号的第二信号，且输出指示接近于所述通道波导的对象的位置的第三信号。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述至少一个通道波导以蜿蜒或螺旋配置安置。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的设备，其中所述至少一个通道波导包含形成波导网络的多个通道波导。

4.根据权利要求3所述的设备，其中每一通道波导是大体上笔直且平行的。

5.根据权利要求4所述的设备，其中所述多个通道波导安置在直线式栅格中。

6.根据权利要求3所述的设备，其中至少一个通道波导是弯曲的，不平行于所述网络中的至少一个其它通道波导，或既是弯曲的又不平行于所述网络中的至少一个其它通道波导。

7.根据权利要求1到6中任一权利要求所述的设备，其中：

所述通道波导包含至少一个光转向装置，所述光转向装置通过反射从所述源接收的发射光而在具有正交于所述用户接口表面的实质性分量的方向中输出反射光；

所述通道波导经配置以收集散射光，所述收集的散射光由所述反射光与对象的交互产生；

所述光转向装置朝向所述至少一个检测器重定向所述收集的散射光；

每一检测器经配置以向所述处理器输出表示所述经重定向的收集的散射光的特性的信号；以及

所述信号可用于用户手势的实例的辨识。

8.根据权利要求7所述的设备，其中所述光转向装置包含微结构或光栅中的一或多者。

9.根据权利要求1到8中任一权利要求所述的设备，其中所述第一信号仅包含由所述通道波导从所述对象接收的散射光，所述散射光由所述对象与环境光和显示器光中的一或多者的交互产生。

10.根据权利要求1到9中任一权利要求所述的设备，其进一步包括安置在平面光导的外围外部的发光源，所述发光源与对所述通道波导的输入光学耦合。

11.根据权利要求1到10中任一权利要求所述的设备，其中所述交互式显示器是柔性的。

12.根据权利要求1到11中任一权利要求所述的设备，其中所述第一输入信号的所述源是电磁信号源或声学信号源。

13.根据权利要求1到12中任一权利要求所述的设备，其进一步包括所述交互式显示器，所述交互式显示器包含所述用户接口表面，以及处理器，所述处理器经配置以接收所述第三信号且从所述第三信号确定接近于所述通道波导的对象的位置，其中所述处理器经配置以响应于所述位置确定而控制所述交互式显示器和与所述显示器相关联的电子装置中的一或两者。

14.根据权利要求13所述的设备，其中所述处理器经配置以至少部分地基于所述信号的飞行时间而确定所述对象的所述位置。

15.根据权利要求13或权利要求14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。

16.根据权利要求13到15中任一权利要求所述的设备，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交互式显示器；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。

17.根据权利要求13所述的设备，其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，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。

18.根据权利要求13到17中任一权利要求所述的设备，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。

19.一种设备，其包括：

用于光传播的装置，所述光处于渐逝状态，其中所述用于光传播的装置的至少一部分安置在交互式显示器的观看区域内，接近于且大体上平行于用户接口表面，且所述用于光传播的装置具有纵向轴线，所述光由所述光传播装置约束为仅沿着所述纵向轴线传播；

输入到通道波导的第一信号的源；

20.根据权利要求19所述的设备，其中所述第一信号仅包含由所述通道波导从所述对象接收的散射光，所述散射光由所述对象与环境光和显示器光中的一或多者的交互产生。

21.根据权利要求19或权利要求20所述的设备，其中所述第一信号包含安置在平面光导的外围外部的发光源，所述发光源与对所述通道波导的输入光学耦合。

22.根据权利要求19到21中任一权利要求所述的设备，其中所述显示器是非平面的。

23.一种其上存储有指令的计算机可读存储媒体，所述指令在由处理器执行时致使所述处理器执行操作，所述操作包括：

在所述处理器处接收至少一个检测器的输出信号；以及

以所述处理器确定对象相对于交互式显示器的位置，所述显示器具有包含观看区域的用户接口表面；其中：

通道波导的至少一部分安置在所述观看区域内，接近于且大体上平行于所述用户接口表面；以及

所述输出信号得自(i)第一电磁或声学信号从源输入到所述通道波导；(ii)由至少一个检测器从所述波导通道接收对应于所述第一信号的第二信号；以及(iii)从所述至少一个检测器向所述处理器输出所述输出信号。

24.根据权利要求23所述的计算机可读存储媒体，其中：

所述通道波导包含光转向装置，所述光转向装置通过反射从所述源接收的发射光而在具有正交于所述用户接口表面的实质性分量的方向中输出反射光；

所述处理器经配置以从所述检测器的所述输出辨识用户手势的实例。

25.根据权利要求23或权利要求24所述的计算机可读存储媒体，其中所述第一信号仅包含由所述通道波导从所述对象接收的散射光，所述散射光由所述对象与环境光和显示器中的一或多者的交互产生。