CN116909421A - 具有湿气不敏感光学触摸传感器的电子设备 - Google Patents

Abstract

提供了一种具有湿气不敏感光学触摸传感器的电子设备，该电子设备可具有对湿气的存在不敏感的触敏显示器。该显示器可具有二维光学触摸传感器，该二维光学触摸传感器在该电子设备浸入水中或以其他方式暴露于湿气时收集触摸输入。该光学触摸传感器可包括光源和光检测器。这些光源和光传感器可以安装在具有图像像素阵列的公共衬底上。这些图像像素可以由晶体半导体发光二极管管芯形成。可以在这些光源和/或光检测器上方包括角度滤光器以改善用户的手指与水滴之间的区分。这些角度滤光器可以是同轴光阻挡角度滤光器或离轴光阻挡角度滤光器。

Description

具有湿气不敏感光学触摸传感器的电子设备

本申请要求2023年2月28日提交的美国专利申请号18/175,672、2022年4月20日提交的美国临时专利申请号63/333,045和2022年6月29日提交的美国临时专利申请号63/356,853的优先权，这些专利申请据此全文以引用方式并入本文。

技术领域

本发明整体涉及电子设备，并且更具体地涉及具有触摸传感器的电子设备。

背景技术

电子设备诸如平板计算机、蜂窝电话和其他装备有时设置有触摸传感器。例如，电子设备中的显示器通常设置有电容式触摸传感器以接收触摸输入。在存在湿气的情况下操作此类传感器可能具有挑战性。

发明内容

电子设备可具有对湿气的存在不敏感的触敏显示器。显示器可具有二维光学触摸传感器，诸如直接照明光学触摸传感器或全内反射触摸传感器。当电子设备浸入水中或以其他方式暴露于湿气时，光学触摸传感器可用于收集触摸输入。

显示器中的像素阵列可用于显示图像。显示器覆盖层可以与像素阵列重叠。可包括一个或多个光源以在外部对象诸如用户的手指接触显示器覆盖层的表面时对该对象进行照明。这产生可以由光传感器阵列检测的散射光。光源和光传感器可以安装在具有图像像素阵列(该图像像素阵列可以由晶体半导体发光二极管管芯形成)的公共衬底上。

可以在这些光源和/或光检测器上方包括角度滤光器以改善用户的手指与水滴之间的区分。角度滤光器可以是同轴光阻挡角度滤光器，该同轴光阻挡角度滤光器阻挡平行于显示器覆盖层的表面法线的光，并且使相对于显示器覆盖层的表面法线成高角度的光通过。角度滤光器可以是离轴光阻挡角度滤光器，该离轴光阻挡角度滤光器使平行于显示器覆盖层的表面法线的光通过，并且阻挡相对于显示器覆盖层的表面法线成高角度的光。

附图说明

图1是根据各种实施方案的例示性电子设备的示意图。

图2是根据各种实施方案的例示性电子设备的透视图。

图3是根据各种实施方案的例示性电子设备的侧视图。

图4是根据各种实施方案的用于电子设备的示例性像素阵列的顶视图。

图5和图6是根据各种实施方案的用于电子设备的例示性像素阵列的侧视图。

图7是根据各种实施方案的例示性光学触摸传感器布置的侧视图。

图8是根据各种实施方案的基于全内反射的例示性光学触摸传感器布置的侧视图。

图9是根据各种实施方案的被配置为通过折射率匹配结构将光发射到显示器覆盖层中的例示性光源的侧视图。

图10、图11和图12是根据各种实施方案的具有不同数量的像素层的例示性显示器和传感器布置的侧视图。

图13是根据各种实施方案的用于光电检测器的例示性离轴光阻挡角度滤光器的侧视图。

图14是根据各种实施方案的用于光电检测器的例示性同轴光阻挡角度滤光器的侧视图。

图15是根据各种实施方案的用于光源的例示性离轴光阻挡角度滤光器的侧视图。

图16是根据各种实施方案的用于光源的例示性同轴光阻挡角度滤光器的侧视图。

图17是根据各种实施方案的在孔上方具有微透镜的例示性角度滤光器的侧视图。

图18是根据各种实施方案的具有相对于孔偏移的微透镜的例示性角度滤光器的侧视图。

图19是根据各种实施方案的具有单个掩模层的例示性角度滤光器的侧视图。

图20是根据各种实施方案的具有孔的例示性掩模层的侧视图，该孔具有一定的厚度和比该厚度小的宽度。

图21是根据各种实施方案的例示性光学触摸传感器的侧视图，该光学触摸传感器具有未被角度滤光器覆盖的光源以及被同轴光阻挡角度滤光器覆盖的光电检测器。

图22是根据各种实施方案的例示性光学触摸传感器的侧视图，该光学触摸传感器具有由离轴光阻挡角度滤光器覆盖的光源以及由同轴光阻挡角度滤光器覆盖的光电检测器。

图23是根据各种实施方案的具有未被角度滤光器覆盖的光源和未被角度滤光器覆盖的光电检测器的例示性光学触摸传感器的侧视图。

图24是根据各种实施方案的例示性光学触摸传感器的侧视图，该光学触摸传感器具有未被角度滤光器覆盖的光源以及被离轴光阻挡角度滤光器覆盖的光电检测器。

图25是根据各种实施方案的例示性光学触摸传感器的侧视图，该光学触摸传感器具有由同轴光阻挡角度滤光器覆盖的光源以及由离轴光阻挡角度滤光器覆盖的光电检测器。

图26是根据各种实施方案的例示性光学触摸传感器的示意图。

具体实施方式

图1中示出了可包括光学触摸传感器的例示性电子设备的示意图。图1的电子设备10可为计算设备诸如膝上型计算机、包含嵌入式计算机的计算机监视器、平板电脑、蜂窝电话、媒体播放器、或其他手持式或便携式电子设备、较小的设备(诸如腕表设备或佩戴在用户手腕上的其他设备)、挂式设备、耳机或听筒设备、头戴式设备(诸如眼镜、护目镜或佩戴在用户头部上的其他装备)、或其他可佩戴式或微型设备、电视机、不包含嵌入式计算机的计算机显示器、游戏设备、导航设备、嵌入式系统(诸如其中具有显示器的电子装备被安装在信息亭或汽车中的系统)、实现这些设备中的两种或更多种设备的功能的装备、或其他电子装备。设备10是便携式设备诸如腕表、蜂窝电话或平板计算机并且更具体地是耐水或防水的便携式设备的例示性配置在本文中有时可以作为示例来描述。

如图1所示，电子设备10可具有控制电路16。控制电路16可包括用于支持设备10的操作的存储和处理电路。存储和处理电路可以包括存储装置，诸如硬盘驱动器存储装置、非易失性存储器(例如，被配置为形成固态驱动器的闪存存储器或其他电可编程只读存储器)、易失性存储器(例如，静态或动态随机存取存储器)、等等。控制电路16中的处理电路可以被用于控制设备10的操作。处理电路可基于一个或多个微处理器、微控制器、数字信号处理器、基带处理器、电源管理单元、音频芯片、专用集成电路等。控制电路16可包括用于支持设备10与外部装备之间的有线和/或无线通信的通信电路。例如，控制电路16可包括无线通信电路，诸如蜂窝电话通信电路和无线局域网通信电路。

设备10中的输入-输出电路诸如输入-输出设备12可用于允许将数据提供至设备10，并且允许将数据从设备10提供至外部设备。输入-输出设备12可包括按钮、操纵杆、滚轮、触摸板、小键盘、键盘、麦克风、扬声器、音频发生器、触觉输出设备、相机、发光二极管和其他状态指示器、数据端口等。用户可通过经由输入-输出设备12提供命令来控制设备10的操作，并且可使用输入-输出设备12的输出资源接收来自设备10的状态信息和其他输出。

输入-输出设备12可包括一个或多个显示器，诸如显示器14。显示器14可以是有机发光二极管显示器、由晶体半导体发光二极管管芯阵列形成的显示器、液晶显示器或其他显示器。显示器14可为包括用于采集来自用户的触摸输入的光学触摸传感器的触摸屏显示器。光学触摸传感器可被配置为即使当设备10被浸入水中或以其他方式暴露于湿气时也操作。如果需要，光学触摸传感器还可以被配置为当用户正在佩戴手套时进行操作，这对于一些电容式触摸传感器可能是困难的或不可能的。此外，因为光学触摸传感器以光学方式操作，所以触摸传感器不受可能影响电容式触摸传感器的操作的接地效应的影响。

如图1所示，输入-输出设备12可包括传感器18。传感器18可包括触摸传感器。可以为显示器14和/或设备10的其他部分提供触摸传感器并且可以由电容式触摸传感器电极阵列、声学触摸传感器结构、电阻式触摸部件、基于力的触摸传感器结构、基于光的触摸传感器结构或其他合适的触摸传感器布置形成。用于设备10(例如，用于设备10的显示器14)的例示性光学触摸传感器布置在本文中有时作为示例来描述。

传感器18可包括电容式传感器、基于光的接近传感器、磁传感器、加速度计、力传感器、触摸传感器、温度传感器、压力传感器、惯性测量单元、加速度计、陀螺仪、罗盘、麦克风、射频传感器、三维图像传感器(例如，具有配置为发射结构光的红外光发射器等光发射器的结构光传感器和对应的红外图像传感器、基于二维图像传感器对的三维传感器等)、相机(例如，可见光相机和/或红外光相机)、基于光的位置传感器(例如，激光雷达传感器)、单色和/或彩色环境光传感器，以及其他传感器。传感器18诸如环境光传感器、图像传感器、光学接近传感器、激光雷达传感器、光学触摸传感器和使用光和/或发射光的部件(诸如状态指示灯和其他发光部件)的其他传感器有时可以被称为光学部件。

图2示出了可包括光学触摸传感器的类型的例示性电子设备的透视图。在图2的示例中，设备10包括显示器，诸如安装在壳体22中的显示器14。显示器14可以是液晶显示器、发光二极管显示器诸如有机发光二极管显示器或由晶体半导体发光二极管管芯形成的显示器或其他合适的显示器。显示器14可具有图像像素阵列，该图像像素阵列跨设备10的正面F和/或其他外部设备表面的一些或全部延伸。图像像素阵列可以是矩形的或者可以具有其他合适的形状。可以使用显示器覆盖层(例如，透明前壳体层)诸如透明玻璃或者透光塑料、蓝宝石的层或其他透光层来保护显示器14。显示器覆盖层可以与图像像素阵列重叠。

有时可称为封装件或外壳的壳体22由塑料、玻璃、陶瓷、纤维复合材料、金属(例如不锈钢、铝等)、其他合适的材料或这些材料中的任何两种或更多种的组合形成。如图3的设备10的侧视图所示，壳体22和显示器14可以将设备10的内部区域(诸如内部区域30)与围绕设备10的外部区域(诸如外部区域32)分开。壳体22可使用一体式构型形成，在一体式构型中，壳体22的一部分或全部被机加工或模制成单个结构，或者可使用多个结构(例如内部框架结构、形成外部壳体表面的一个或多个结构等)来形成。如果需要，可以将条带联接到壳体22的主要部分(例如，在设备10为手表或头戴式设备的配置中)。用于形成控制电路16和输入-输出设备12的内部电部件36(例如，集成电路、分立部件等)可以安装在壳体22的内部30中(例如，在一个或多个衬底诸如印刷电路38上)。在一些配置中，部件36可附接到显示器14(例如，电路可安装到显示器14的表面)。为了从用户的手指或其他外部对象(参见例如用户手指34)获得触摸输入，显示器14可包括触摸传感器，诸如光学触摸传感器(例如，当用户的手指或其他外部对象触摸显示器14的表面时收集关于对象的XY位置的信息的二维光学触摸传感器)。

显示器14可包括显示面板诸如显示面板14P，该显示面板包含由显示器覆盖层14CG覆盖的像素P。显示器14的像素可以覆盖设备10的所有正面，或者显示器14可具有不包含任何像素的无像素区域(例如，凹口、矩形岛状物、非活动边界区域或其他区域)。无像素区域可用于容纳扬声器的开口和光学部件的窗口，光学部件为诸如图像传感器、环境光传感器、光学接近传感器、三维图像传感器(诸如结构光三维图像传感器)、相机闪光灯、用于红外图像传感器的照明器、用于三维传感器(诸如结构光传感器)的照明器、飞行时间传感器、激光雷达传感器，等等。

图4是显示面板(显示器)14P中的例示性像素P的阵列的顶视图。如图4中所示，像素P可包括用于向设备10的用户呈现图像的图像像素(诸如像素P-1)。显示器14中的图像像素可以例如包括红色、绿色和蓝色发光二极管的矩形阵列或者用于向用户呈现彩色图像的背光照明红色、绿色和蓝色液晶显示器像素。

像素P还可包含光学触摸传感器像素，诸如像素P-2。光学触摸传感器像素可包括用作光检测器和/或光发射器的像素。可以使用光检测器来检测从显示器14的表面上的用户手指反射的发射光，从而确定用户手指的位置。如果需要，可以使用二极管或其他部件来形成既可作为图像像素又可作为触摸传感器像素操作的像素。当用作触摸传感器像素时，图像像素可被配置为发射光学触摸传感器照明以及/或者检测光学触摸传感器光。例如，显示器发射器可用于产生用于显示器的图像光，同时还用于产生光学触摸传感器照明，以及/或者同时还用于充当光学触摸传感器的光电检测器(有时称为光检测器)。

图像像素，诸如像素P-1和/或光学触摸传感器像素P-2可具有任何合适的间距。例如，图像像素可具有足以向用户显示高质量图像的密度(例如，作为示例，每英寸200至300像素或更多)，而如果需要，光学触摸传感器像素可具有较低的密度(例如，每英寸小于200像素、每英寸小于50像素、每英寸小于20像素，等等)。光学触摸传感器像素P-2可包括光源和光检测器两者。光源可具有小于200像素/英寸、小于50像素/英寸、小于20像素/英寸等的密度。光检测器可具有小于200像素/英寸、小于50像素/英寸、小于20像素/英寸等的密度。

图像像素发射可见光以供用户观看。例如，在彩色显示器中，图像像素可以发射图像光的不同颜色的光，诸如红色、绿色和蓝色光，从而允许显示器14呈现彩色图像。光学触摸传感器像素可以发射和/或检测可见光和/或红外光(以及/或者，如果需要的话，紫外光)。

在一些配置中，用于对用户手指进行照明的光学触摸传感器光从显示器覆盖层14CG的内表面到其外表面直接穿过该显示器覆盖层的厚度。其中对用户手指进行照明的光从光源诸如显示面板14P中的发光像素向外传播，直接穿过显示覆盖层14CG的厚度，然后沿相反(向内)方向被反向散射到光学触摸传感器的光检测器的光学触摸传感器在本文中有时可被称为直接照明光学触摸传感器。

在其他配置中，可以根据全内反射的原理在层14CG内引导用于光学触摸传感器的光。例如，发光二极管可以将光发射到显示器覆盖层14CG的右侧边缘中，该光在由显示器覆盖层14CG形成的光导内从显示器覆盖层14CG的右侧边缘引导到显示器覆盖层14CG的相对左侧边缘。以这种方式，在不存在来自用户手指的接触的情况下，可以跨层14CG侧向引导光。当用户的手指接触层14CG的表面时，可以局部地消除全内反射。全内反射的这种局部抑制将光向内朝向光学触摸传感器的光检测器散射。基于局部消除全内反射的光学触摸传感器在本文中有时可被称为全内反射光学触摸传感器。如果需要，除了用户手指之外的对象(例如，计算机触笔、手套和/或具有适当光学特性的其他外部对象)也可以局部地消除全内反射，从而允许光学触摸传感器在宽范围的操作环境中工作。

可以使用共享结构和/或彼此分开的结构来形成显示面板14P中的发光的像素P和检测光的像素P。这些结构可位于相同的平面中(例如，作为单个衬底上的单个像素层的一部分)并且/或者可包括位于多个平面中的部件(例如，在一些部件形成于给定层中并且其他部件形成于给定层上方和/或下方的一个或多个附加的层中的布置中)。

作为示例，考虑包含由反向偏置二极管形成的光电检测器阵列的光学触摸传感器。这些二极管可以是专用的光电检测器，或者可以是当反向偏置时用作光检测器并且当正向偏置时用作光源的发光元件。光学触摸传感器中的光源可包括可见光源(例如，专用于光学触摸传感器中的可见光源或者也用作图像像素的可见光源)并且/或者可包括红外光源。用于光学触摸传感器的发光像素可以由发光二极管(例如，专用的发光二极管或在正向偏置时充当发光二极管并且在反向偏置时充当光电检测器的二极管)形成。发光像素也可以由用来自背光单元的光进行背光照明以形成背光照明像素(例如，背光照明液晶显示像素)的像素P形成。一般来讲，可以使用任何类型的光电检测器信号处理电路来检测光电检测器何时已经接收到光。例如，光电检测器可被配置为以光敏电阻模式操作，其中光电检测器在暴露于光时改变电阻，并且对应的光电检测器信号处理电路可以用于测量光电检测器电阻的改变。作为另一示例，光电检测器可被配置为在光伏模式下操作，其中当感测到光时产生电压并且可以使用对应的光电检测器信号处理电路来检测从光电检测器输出的电压信号。半导体光电检测器可以使用光电晶体管或光电二极管来实现。如果需要，可以使用其他类型的光敏部件。

图5是具有没有背光照明的像素P的阵列的例示性显示器的侧视图。图5的像素P可包括发光二极管(例如，有机发光二极管，诸如薄膜有机发光二极管和/或由晶体半导体发光二极管管芯形成的发光二极管)。在操作期间，由发光二极管形成的图像像素可以在显示器14上呈现对于沿方向42观看显示器14的用户(诸如观看者40)可见的图像。

图6是具有使用背光照明单元44进行背光照明的像素P的阵列的例示性显示器的侧视图。背光单元44可包括将光发射到背光单元光导层(例如，具有光散射结构的透明光学膜)中的一个或多个发光二极管条。当发射光传播通过光引导层时，散射光用作像素P(例如，液晶显示器像素)的背光照明。在另一个例示性配置中，背光单元44是直接照明式背光单元，该直接照明式背光单元包含提供背光的背光发光二极管阵列(例如，支持局部调光功能的阵列型背光单元)。

图7是具有直接照明光学触摸传感器的示例性显示器的侧视图。如图7所示，与显示面板14P相关联的可见和/或红外光源可发射照明46，该照明直接穿过显示器覆盖层14CG从其内表面行进到其外表面，从而照明接触显示器14的表面的外部对象，诸如手指34。这产生了沿向内(-Z)方向传播并且由与手指34正下方的显示面板14P相关联的光电检测器检测到的局部反向散射光48。这样，光学触摸传感器可以确定手指34的侧向位置(XY位置)。

图8是具有全内反射光学触摸传感器的例示性显示器的侧视图。如图8所示，显示器14可包括显示器覆盖层14CG和显示面板14P。面板14P中的图像像素可以显示可由观看者通过显示器覆盖层14CG观看的图像。显示面板14P的最外表面可通过层50与显示器覆盖层14CG的相对最内表面分开。层50可以由空气、液体、聚合物(例如，聚合物粘合剂诸如光学透明粘合剂、压敏粘合剂、其他聚合物材料等)、玻璃、其他材料和/或这些材料的组合形成。光46可通过层14CG的侧壁耦合到层14CG中(例如，在图8的示例中，在显示器覆盖层14CG的外围处的右手边缘表面处)。

可以使用任何合适的光耦合结构来将光46引导到显示器覆盖层14CG中。在图8的示例中，光46由光源诸如光源52发射。光源52可以是发光二极管，诸如可见或红外发光二极管或者可见或红外激光二极管。准直器54可用于准直来自光源52的发射光(例如，以形成具有平行光线的光束)。棱镜诸如棱镜56或其他光耦合器可以耦合在准直器54和显示器覆盖层14CG之间。棱镜56可以例如被安装到显示器覆盖层14CG的边缘以帮助将光引导到显示器覆盖层14CG的边缘中。在操作期间，光耦合结构诸如准直器54和棱镜或其他光耦合器可用于在相对于层14CG的表面以期望的角度定向(例如，相对于显示器覆盖层14CG的表面法线n以角度A定向)的光束中将从光源52发射的光46耦合到显示器覆盖层14CG的内部中。在该角度A处，光46将根据全内反射的原理在层14CG内传播，除非全内反射被层14CG的外表面上的手指34的存在被局部地消除。

选择角度A(并且选择用于层14CG和层50的材料)，使得光46将根据全内反射的原理从层14CG的最内表面反射。作为示例，层14CG可具有折射率n1(例如，作为示例，对于玻璃为1.5或者对于蓝宝石为1.76)，而层50可具有小于n1的折射率n2(例如，当层14CG是玻璃时小于1.5，或者当层14CG是蓝宝石时小于1.76)。n1和n2之间的折射率差可以为至少0.05、至少0.1、至少0.2或其他合适的值)。

角度A还被选择为使得光46将根据全内反射的原理(在没有手指34的情况下)从层14CG的最上表面反射。在一些环境中，设备10将浸入水60中或以其他方式暴露于湿气(当用户正在游泳时，雨滴、汗液、围绕设备10的淡水或盐水等)。角度A优选地被选择为确保水60的存在将不会消除全内反射，同时确保手指34的存在将局部地消除全内反射，从而产生局部散射光48以供光学触摸传感器的附近的光电检测器检测。这允许全内反射光学触摸传感器操作，而不管显示器14的表面的一些或全部是否浸入水中或以其他方式暴露于湿气。

作为示例，考虑第一例示性场景，其中层14CG由折射率为1.5的材料(例如，玻璃)形成。手指34的特征可以在于1.55的折射率。水60的特征可以在于1.33的折射率。层50可具有小于1.5的折射率。在该第一场景中，通过为层14CG选择折射率大于水的材料以及通过选择角度A大于14CG层上表面的临界角来确保存在水60时层14CG上表面的全内反射(在该示例中，大于62.46°，这是与玻璃/水界面处的全内反射相关联的临界角)。为了确保在层14CG的下表面处保持全内反射，A的所选择的值应当大于与下界面相关联的临界角。例如，如果层50由折射率为1.33(与水相同)或更小的材料形成，则与下界面相关联的临界角将至少为62.46°，因此A应当大于62.46°。另一方面，如果层50由折射率介于1.33和1.5之间的材料形成，则下界面处的临界角将相应地增大，并且角度A应当增大至足以确保下界面处的全内反射。无论对于角度A选择哪个值，只要手指34不存在，全内反射将在层14CG的下表面和上表面处都得到支持(无论层14CG是在空气中还是浸入水中)。因为手指34的折射率(1.55)大于层14CG的折射率(在该第一场景中为1.5)，所以每当手指34出现在层14CG的上表面上时，全内反射将在手指34处被消除，从而导致可以由与显示器14相关联的全内反射光学触摸传感器的光检测器检测到的散射光48。

层14CG的折射率不需要小于手指34的折射率。作为示例，考虑第二例示性场景，其中层14CG由晶体材料诸如折射率为1.76的蓝宝石形成。在该第二场景中，角度A应当被选择为：1)足够高以确保在手指34不存在的情况下(即使存在水60)在层14CG的上(和下)表面处保持全内反射，以及2)足够低以确保当手指34触摸上表面以提供触摸输入时在上表面处的全内反射将被局部消除。可通过选择大于与蓝宝石/水界面相关联的临界角的A值来确保上表面处的全内反射(例如，角度A的值应该大于arcsin(1.33/1.76)，为49.08°)。通过为层50选择具有1.33或更小折射率的材料(在这种情况下，A仍然可以大于49.08°)或者通过为层50选择具有更大折射率(但是仍然小于1.55)的材料并且相应地向上调整A值来确保下界面处的全内反射。为了确保上表面处的全内反射可以被手指34局部地消除，角度A的值应当小于与蓝宝石/手指界面相关联的临界角(例如，小于arcsin(1.55/1.76)，为61.72°)。因此，在层14CG的折射率大于手指34的折射率的情况下，将存在由下限(例如，在该示例中为49.08°)和上限(例如，在该示例中为61.72°)界定的A的可接受值的范围。

以1.55的折射率为特征的手指34的示例仅仅是例示性的。一般来讲，手指34的光学特性可基于手指的所选择的光学模型。作为一个附加的示例，可以将手指建模为两层结构，其中一层(表皮)具有第一厚度(例如，0.3毫米)和第一折射率(例如，1.44)，并且一层(真皮)具有第二厚度(例如，5毫米)和第二折射率(1.40)。这些示例仅仅是例示性的，并且可以任何期望的方式来调谐手指的光学模型。

关于与水-玻璃界面和空气-玻璃界面相关联的临界角以及基于这些临界角的调谐角度滤光器的附加的细节在美国临时专利申请号63,480,465中找到，该美国临时专利申请的全部内容据此以引用方式并入本文。

如果需要，可以使用一个或多个重叠的光源52(例如，位于面板14P中的图像像素阵列下方的红外和/或可见光源阵列，诸如发光二极管和/或激光二极管)将光46耦合到层14CG中以进行全内反射。如图9所示，例如，显示面板14P可具有一个或多个光源52，该一个或多个光源以竖直定向的锥发射光46'。折射率匹配结构诸如层78可以具有等于或接近于层14CG的折射率值的折射率值，以帮助将从每个源52发射的光耦合到层14CG中并且/或者可包括光栅或其他光学耦合结构。如果需要，层78的最下表面可以相对于层14CG的表面法线n成角度(例如，以形成棱镜)并且/或者可以接触光源52以帮助接收来自光源52的光46'而没有不期望的反射。来自源52的光的特征在于层14CG中的光线46相对于表面法线n以期望的角度A定向，以在手指34不存在的情况下支持层14CG中的全内反射。

光源诸如图9的光源52可以是位于面板14P中的图像像素中、上方和/或下方的像素P。如果需要，光源诸如图9的光源52可以由多个光源形成(例如，堆叠在彼此顶部上或者并排安装在共享衬底上的光源)。在这种类型的布置中，可以针对特定功能优化多个光源中的每一个光源。例如，一个光源可被配置为产生显示器照明，而另一个光源可被配置为产生用于光学触摸传感器的准直全内反射照明。

在显示器14中(例如，在显示面板14P中)，用于向用户显示图像的图像像素(例如，彩色显示器中的红色、蓝色和绿色像素)和/或光学触摸传感器像素(例如，用于实现直接照明和/或全内反射光学触摸传感器的光发射器和/或检测器)可以使用一层或多层像素来实现，如图10、图11和图12的例示性显示器的侧视图中所示。图10是具有单层像素P的显示面板14P的例示性布置。在图11中，在显示面板14P中使用两层像素P。图12的图示出了显示面板14P如何在需要时具有三层或更多层像素P。一般来讲，光学触摸传感器像素可以位于与图像像素相同的层中(即，与图像像素共面)并且/或者可以位于在图像像素上方或下方的层中。

图10、图11和图12的像素P可包括图像像素和/或光学触摸传感器像素。在一些布置中，像素P可包括在局部调光背光单元中提供背光照明的背光像素。不同层中的像素P可具有相同的间距或不同的间距。作为示例，相比于光学触摸传感器像素，每英寸可存在更多的图像像素。在形成像素P时可以使用薄膜结构和/或分立器件。在显示面板14P(例如，具有全内反射光学触摸传感器的显示器)的一些实施方案中，除了使用像素P中的光源之外或代替使用像素P中的光源，用于光学触摸传感器的光源可被配置为提供边缘照明(例如，参见图8的光源52)。

可能期望限制与给定的光检测像素相关联的接受角度。例如，可能期望在光学触摸传感器中提供具有角度滤光器的光电检测器像素，角度滤光器致使光电检测器像素主要或专门响应于垂直于层14CG的表面法线n的散射光线(例如，在从用户的手指34散射之后从层14CG直接向内行进的光线)。另选地，可能期望在光学触摸传感器中提供具有角度滤光器的光电检测器像素，角度滤光器致使光电检测器像素主要或专门响应于相对于层14CG的表面法线n成高角度的散射光线。类似地，可能期望在光学触摸传感器中提供具有将所发射的光限制到特定角度范围的角度滤光器的光源。将角度滤光器应用于光学触摸传感器中的光电检测器和/或光源可以帮助在光学触摸传感器的操作期间区分水(例如，水滴)和用户的手指。

图13是具有角度滤光器的光电检测器的侧视图。如图所示，角度滤光器82形成在光电检测器102(有时称为光检测器102)上方。角度滤光器82可以由透明层84上的一个或多个掩模层88形成。掩模88可以由黑色墨水、金属或其他不透明掩蔽材料形成。开口90可以是掩模88的不透明层中的圆形孔或其他间隙。透明层84可以是面板14P中的层中的一个层，诸如封装层或其他透明介电层。

如图13所示，角度滤光器82阻挡离轴角度(例如，相对于显示器覆盖层14CG的表面法线具有高角度)的光到达光电检测器102。处于同轴角度(接近于显示器覆盖层14CG的表面法线)的光穿过角度滤光器并且由光电检测器102检测。因此，图13中的角度滤光器有时可被称为离轴光阻挡滤光器(因为滤光器阻挡离轴光)。离轴光阻挡滤光器可具有接受范围的角度，其边界由相对于表面法线n的角度X限定。图13中的角度滤光器的接受范围介于-X度和正X度之间(其中X介于0和90度之间)。角度滤光器可以被设计成(例如，通过改变开口90的大小、角度滤光器与光电检测器之间的距离等)具有任何期望的X值。X可以小于45度、小于30度、小于20度、小于15度、小于10度、小于5度、大于45度、大于30度、大于20度、大于15度、大于10度、大于5度、介于5度与15度之间，等等。

图13中阻挡离轴光的角度滤光器82的示例仅仅是例示性的。在另一种可能的布置中，如图14所示，角度滤光器82可以是阻挡同轴光的同时使离轴光通过的同轴光阻挡滤光器。类似于图13，图14中的角度滤光器82可以由透明层84上的一个或多个掩模层88形成。透明层84可以是面板14P中的层中的一个层，诸如封装层或其他透明介电层。掩模88可以由黑色墨水、金属或其他不透明掩蔽材料形成。然而，在图14中，掩模88在光电检测器102上方居中。因此，图14中的角度滤光器82阻挡处于同轴角度的光到达光电检测器102。离轴角度的光通过角度滤光器并且由光电检测器102检测。

同轴光阻挡滤光器可以具有接受范围的角度，其边界由相对于表面法线n的角度X限定。同轴光阻挡滤光器接收两个离散的光锥。图14的角度滤光器的接受范围介于-90度和-X度，并且介于X度和正90度(其中X介于0和90度)。角度滤光器可被设计成(例如，通过改变掩模88的宽度、角度滤光器与光电检测器之间的距离等)具有任何期望的X值。X可以小于80度、小于70度、小于60度、小于45度、小于25度、大于80度、大于70度、大于60度、大于45度、大于25度、介于50度与70度之间，等等。

如图15所示，离轴光阻挡角度滤光器82(类似于图13所示)可以定位在光源52上方。因此，角度滤光器82使来自光源52的同轴光通过，同时阻挡来自光源52的离轴光。由光源52发射通过离轴滤光器的光的视角可以具有角度范围，其边界由相对于表面法线n的角度X限定。具有图15中的离轴光阻挡角度滤光器的光源的视角介于-X度和正X度之间(其中X介于0和90度之间)。角度滤光器可以被设计成(例如，通过改变开口90的大小、角度滤光器与光源之间的距离等)具有任何期望的X值。X可以小于45度、小于30度、小于20度、小于15度、小于10度、小于5度、大于45度、大于30度、大于20度、大于15度、大于10度、大于5度、介于5度与15度之间，等等。

如图16所示，同轴光阻挡角度滤光器82(类似于图14所示)可以定位在光源52上方。因此，角度滤光器82使来自光源52的离轴光通过，同时阻挡来自光源52的同轴光。由光源52发射通过同轴光阻挡滤光器的光的视角可具有角度范围，其边界由相对于表面法线n的角度X限定。同轴光阻挡滤光器使两个离散的光锥通过。具有图15中的同轴光阻挡角度滤光器的光源的视角介于-90度和-X度之间并且介于X度和正90度之间(其中X介于0和90度之间)。角度滤光器可被设计成(例如，通过改变开口90的大小、角度滤光器与光源之间的距离等)具有任何期望的X值。X可以小于80度、小于70度、小于60度、小于45度、小于25度、大于80度、大于70度、大于60度、大于45度、大于25度、介于50度与70度之间，等等。

在图13和图15中，离轴光阻挡角度滤光器是对称的。该示例仅仅是例示性的。如果需要，离轴光阻挡角度滤光器可以是不对称的。类似地，在图14和图16中，同轴光阻挡角度滤光器是对称的(并且通过两个离散的离轴光锥)。该示例仅仅是例示性的。如果需要，同轴光阻挡角度滤光器可以仅通过一个离轴光锥，或者可以通过具有不同大小的两个离散的离轴光锥。

图13至图16中所示的角度滤光器的示例仅仅是例示性的。一般来讲，可以使用任何期望的布置来形成角度滤光器。在一些情况下，如图17中的角度滤光器82的侧视图所示，角度滤光器可包括透明层84上的微透镜86。微透镜86可以与掩模88中的开口90重叠。这种类型的角度滤光器可以阻挡离轴光(类似于图13和图15的角度滤光器)。用于光学触摸传感器的光检测像素或光源可以与开口90对准地位于开口90下方。

在另一可能的布置中，如图18中的角度滤光器82的侧视图所示，在透镜86的中心与开口90的中心之间包括侧向偏移D。这导致图18中的角度滤光器82仅使期望角度的离轴光通过，同时阻挡同轴光(类似于图14和图16的角度滤光器)。

在图13和图15的示例中，使用两个掩模来限定离轴光阻挡角度滤光器。该示例仅仅是例示性的。如果需要，离轴光阻挡角度滤光器可以由具有开口90的单个掩模形成，如图19中的角度滤光器82的侧视图所示。

一般来讲，掩模诸如图13至图19中的掩模88可以形成在任何合适的透明层84上。图20示出了如何从相对厚的显示层(例如，像素限定层或其他不透明显示层)中的通孔小孔形成掩模88。在图20的配置中，开口90的宽度W小于不透明层形成用掩模88的厚度T。掩模诸如图13至图20的掩模88可以与或不与一个或多个透镜诸如透镜86一起使用。使用透镜86和/或掩模88形成的角度滤光器可各自重叠并且与相应光检测器(例如，具有光电检测器的像素P)或相应光源(例如，具有光源的像素P)对准。

为了优化用户的手指和水(诸如水滴)之间的区分，可以将角度滤光器的不同组合用于光学触摸传感器中的光源和光电检测器。

作为第一示例，如图21所示，没有角度滤光器可应用于光源52。相反，可以在光电检测器102上方形成阻挡同轴光的同时使离轴光通过的角度滤光器82。如图21所示，光电检测器102、光源52和用于向设备10的用户呈现图像的图像像素P-1(例如，红色、绿色和蓝色发光二极管的阵列)都安装在公共衬底62上。衬底62可以是形成柔性或刚性印刷电路的柔性或刚性聚合物层，或者可以由其他衬底材料形成。光电检测器102、光源52和/或图像像素P-1均可以任选地由耦合(例如，焊接、粘附等)到衬底62的表面安装技术(SMT)部件形成。光电检测器102、光源52和/或图像像素P-1都可以任选地由晶体半导体管芯形成。

在图21中，在光源52上方未形成角度滤光器。光源52可以具有跨视角的发射光的强度的固有分布。例如，光源52可以发射具有朗伯分布的光，该朗伯分布在平行于显示器覆盖层14CG的表面法线的同轴角度处具有峰值亮度并且在与显示器覆盖层14CG的表面法线的增加的角度处具有降低的亮度。然而，不包括角度滤光器来干扰或改变光源52的固有发射轮廓。

相反，每个光电检测器102可以具有对应的角度滤光器82。每个光电检测器102可以与其相应角度滤光器物理地对准并且重叠。在图21中，用于光电检测器的角度滤光器82是阻挡同轴光的同时使离轴光通过的同轴光阻挡角度滤光器(类似于图14中所示)。作为特定示例，角度滤光器82可以使介于-90度与-60度之间以及介于60度和90度之间的角度的光通过。换句话讲，角度X(如结合图14所讨论的)等于60度。该示例仅为例示性的，并且图21的角度X可替代地小于80度、小于70度、小于60度、小于45度、小于25度、大于80度、大于70度、大于60度、大于45度、大于25度、介于50度与70度之间，等等。

一般来讲，用于光学触摸传感器14中的光电检测器的每个角度滤光器可具有相同的滤波轮廓。另选地，不同的光电检测器可以被具有不同滤波轮廓的角度滤光器覆盖。

图21还示出了每个光电检测器如何任选地被光阻挡侧壁104围绕。光阻挡侧壁可以沿侧向方向(例如，在XY平面内)部分或完全围绕给定的光电检测器102。光阻挡侧壁可以防止来自相邻图像像素P-1和/或光源52的不期望的串扰。光阻挡侧壁可以由反射材料或光吸收材料形成。光阻挡侧壁可具有小于25％、小于15％、小于5％、小于2％等的透射率。一般来讲，在本文示出和描述的任何光学触摸传感器布置中，光阻挡侧壁可被包括在一个或多个光电检测器102周围。

在图21中，在共享透明层84上形成用于角度滤光器82的掩模层88。透明层84可以是适形于光源52、光电检测器102和图像像素P-1的封装层。该示例仅仅是例示性的。一般来讲，透明层84可以是电子设备中的任何期望的层。另外，共享透明层84的多个角度滤光器的图21中的示例仅仅是例示性的。在另一种可能的布置中，每个角度滤光器可包括支撑一个或多个掩模层的离散透明层。

在另一种可能的布置中，如图22所示，在光源52和光电检测器102上方形成角度滤光器。类似于图21，每个光电检测器102可以具有对应的角度滤光器82。每个光电检测器102可以与其相应角度滤光器物理地对准并且重叠。在图22中，用于光电检测器的角度滤光器82是阻挡同轴光的同时使离轴光通过的同轴光阻挡角度滤光器(类似于图14和图21)。作为特定示例，角度滤光器82可以使介于-90度与-60度之间以及介于60度和90度之间的角度的光通过。换句话讲，角度X(如结合图14所讨论的)等于60度。该示例仅为例示性的，并且图22的角度X可替代地小于80度、小于70度、小于60度、小于45度、小于25度、大于80度、大于70度、大于60度、大于45度、大于25度、介于50度与70度之间，等等。

在图22中，每个光源52还可以具有对应的角度滤光器82。每个光源52可以与其相应角度滤光器物理地对准并且重叠。在图22中，用于光源的角度滤光器82是阻挡离轴光的同时使同轴光通过的离轴光阻挡角度滤光器(类似于图15)。作为特定示例，角度滤光器82可以使介于-15度和15度之间的角度的光通过。换句话讲，角度X(如结合图15所讨论的)等于15度。该示例仅为例示性的，并且图22的角度X可替代地小于45度、小于30度、小于20度、小于15度、小于10度、小于5度、大于45度、大于30度、大于20度、大于15度、大于10度、大于5度、介于5度与20度之间、介于5度与15度之间、介于10度与20度之间，等等。

一般来讲，用于光学触摸传感器14中的光源的每个角度滤光器可具有相同的滤波轮廓。另选地，不同的光源可以被具有不同滤波轮廓的角度滤光器覆盖。

在图22中，在共享透明层84上形成用于光源和光电检测器两者的角度滤光器82的掩模层88。该示例仅仅是例示性的。在另一种可能的布置中，每个角度滤光器可包括支撑一个或多个掩模层的离散透明层。在又一可能的布置中，用于光源的角度滤光器可以共享第一(任选地图案化的)透明层，并且用于光电检测器的角度滤光器可以共享不同的第二(任选地图案化的)透明层。

用图21和图22的布置，可以使用图像强度阈值处理来实现用户的手指与水滴之间的区分。换句话讲，由光电检测器检测到的高于给定阈值的信号指示用户手指的存在。以这种方式仅使用图像强度阈值处理导致操作光学触摸传感器的简单处理要求。

一些光学触摸传感器可能无法单独使用图像强度阈值处理来区分用户的手指和水滴。在这些情况下，模式识别算法有时可用于一致地区分用户的手指和水滴。图23至图25是具有光学触摸传感器的例示性显示器的侧视图，光学触摸传感器可以依赖于图案识别来区分用户的手指和水滴。利用这些光学触摸传感器，水滴可以在由光电检测器检测到的信号中产生不同的图案(在水滴的相对边缘处具有两个不同的峰)。图案识别算法可以识别该不同图案并且将产生信号的项目标识为水滴(与用户的手指相对)。

在图23中，在光源52上方未形成角度滤光器。光源52可以具有跨视角的发射光的强度的固有分布。例如，光源52可以发射具有朗伯分布的光，该朗伯分布在平行于显示器覆盖层14CG的表面法线的同轴角度处具有峰值亮度并且在与显示器覆盖层14CG的表面法线的增加的角度处具有降低的亮度。不包括角度滤光器来干扰或改变光源52的固有发射轮廓。

类似地，在图23中的光电检测器102上方没有形成角度滤光器。光电检测器102可以对处于各种入射角的光具有固有的灵敏度。然而，不包括角度滤光器来干扰或改变光电检测器102的固有灵敏度轮廓。

在图24中，在光源52上方未形成角度滤光器(如上面结合图21和图23所讨论的)。每个光电检测器102可以具有对应的角度滤光器82。每个光电检测器102可以与其相应角度滤光器物理地对准并且重叠。在图24中，用于光电检测器的角度滤光器82是阻挡离轴光的同时使同轴光通过的离轴光阻挡角度滤光器(类似于图13)。作为特定示例，角度滤光器82可以使介于-10度和10度之间的角度的光通过。换句话讲，角度X(如结合图13所讨论的)等于10度。该示例仅为例示性的，并且图24的角度X可替代地小于45度、小于30度、小于20度、小于15度、小于10度、小于5度、大于45度、大于30度、大于20度、大于15度、大于10度、大于5度、介于5度与20度之间、介于5度与15度之间、介于10度与20度之间，等等。

在另一种可能的布置中，如图25所示，在光源52和光电检测器102上方形成角度滤光器。类似于图24，每个光电检测器102可具有使同轴光通过的同时阻挡离轴光的对应的角度滤光器82。每个光电检测器102可以与其相应角度滤光器物理地对准并且重叠。作为一个具体示例，用于图25中的光电检测器102的角度滤光器82可以使介于-10度和10度之间的角度的光通过。换句话讲，角度X(如结合图13所讨论的)等于10度。该示例仅为例示性的，并且图25的角度X(针对光检测器上方的角度滤光器)可替代地小于45度、小于30度、小于20度、小于15度、小于10度、小于5度、大于45度、大于30度、大于20度、大于15度、大于10度、大于5度、介于5度与20度之间、介于5度与15度之间、介于10度与20度之间，等等。

在图25中，每个光源52还可以具有对应的角度滤光器82。每个光源52可以与其相应角度滤光器物理地对准并且重叠。在图25中，用于光源的角度滤光器82是阻挡离轴光的同时使离轴光通过的同轴光阻挡角度滤光器。作为特定示例，(用于图25中的光源52的)角度滤光器82可以使介于-90度与-40度之间以及介于40度和90度之间的角度的光通过。换句话讲，角度X(如结合图16所讨论的)等于40度。该示例仅为例示性的，并且图25的角度X可替代地小于80度、小于70度、小于60度、小于45度、小于25度、大于80度、大于70度、大于60度、大于45度、大于25度、介于30度与50度之间、介于50度与70度之间，等等。

结合图9，示出了在光源52和显示器覆盖层14CG之间包括折射率匹配层78的示例。在图21至图25的布置中(其中多个光源52定位在显示器覆盖层14CG下方)，每个光源可以具有对应的折射率匹配层78，单个折射率匹配层78可以用于所有光源，或者对于一个或多个光源可以省略折射率匹配层。

应当注意，图21至图25的光学触摸传感器可以通过用户手指的直接照明以及/或者通过用户手指的全内反射的抑制来检测光。

最终，图21至图25中的光源和光电检测器的布置(具有各种角度滤光器布置)在从用户手指反射的光(期望感测/检测)与从水反射的光(期望不感测/检测)之间具有足够高的信噪比，以区分用户的手指和水。通过最大化对来自用户手指的光的检测并且最小化对来自水的光的检测，图21至图25的光学触摸传感器准确地感测手指触摸，而不将显示覆盖层14CG上的水(例如，设备10完全浸没在水中)或水滴不适当地记录为手指触摸。因此，即使当设备(例如，覆盖层14CG)浸入水中时，图21至图25的光学触摸传感器也保持适当的功能。本文的光学触摸传感器中的角度滤光器阻挡来自水的反射多于来自用户手指的反射。因此，角度滤光器改善了光学触摸传感器在用户手指和水之间的区分。

除了改善光学触摸传感器在用户的手指和水之间的区分之外，角度滤光器可以改善光学触摸传感器在用户的手指触摸显示器和悬停在显示器上方之间的区分。可能期望光学触摸传感器仅在用户的输入直接接触显示器覆盖层14CG时记录触摸。用户的手指有时可能悬停在显示器覆盖层14CG上方而不触摸显示器覆盖层14CG(例如，用户的手指可能与显示器覆盖层分开1毫米或更小、0.1毫米或更小、0.01毫米或更小等的间隙)。将角度滤光器应用于光学触摸传感器的光源和/或光电检测器(例如，如图21、图22、图24和图25中的任一者)可以改善光学触摸传感器在用户的手指触摸显示器和悬停在显示器上方之间的区分。图21、图22、图24和图25中描绘的光学触摸传感器可以(期望地)不将手指悬停检测为触摸输入。

在光学触摸传感器中包括角度滤光器还可以改善对光学触摸传感器内的环境光的抑制。在没有角度滤光器的情况下，环境光可以由光学触摸传感器中的光电检测器检测到，这可以降低明亮环境光条件下的信噪比。在光检测器上方包括阻挡同轴光的角度滤光器(例如，如图21和图22中所示)可以阻挡环境光并且即使在明亮的环境光中也保持高信噪比。

图26是本文所示出和讨论的类型的光学触摸传感器的示意图。如图所示，光学触摸传感器可包括一个或多个光源52和一个或多个光电检测器102(有时称为光检测器102)。光源52可以发射红外光和/或可见光。光电检测器102可以检测由光源发射的光(例如，红外和/或可见光)的反射。角度滤光器82可以任选地形成在光源和光电检测器中的一者或两者上。包括角度滤光器可以改善光学触摸传感器中用户的手指和水之间的区分，可以改善触摸事件和悬停事件之间的区分，并且可以改善光学触摸传感器中的环境光抑制。角度滤光器可以是同轴光阻挡角度滤光器和/或离轴光阻挡角度滤光器。

如图26所示，光学触摸传感器18还包括处理电路106。处理电路106可以处理来自光电检测器102的数据以确定用户的手指是否(以及在XY平面中的何处)触摸显示器覆盖层14CG。处理电路106可包括图像强度阈值处理电路108以标识用户手指的触摸。图像强度阈值处理电路108可以将来自光电检测器的实时信号与一个或多个阈值进行比较以确定用户的手指是否存在于每个光电检测器上。在一些情况下，由图像强度阈值处理电路108单独执行的处理足以标识来自用户手指的触摸，而不会将水滴错误地标识为用户触摸。例如，在图21和图22的布置中，图像强度阈值处理电路108足以准确地区分用户的手指和水滴。在其他情况下，处理电路106可另外包括模式识别电路110以标识来自用户手指的触摸，而不会将水滴错误地标识为用户触摸。模式识别电路110可能已经存储关于由水滴而不是用户的手指引起的模式的数据。模式识别电路可以分析来自光电检测器102的实时数据，以确定由光电检测器测量的反射是由用户的手指还是水滴引起的。具体地，水滴可以导致具有两个离散峰的特征信号轮廓。当检测到这种类型的轮廓时，模式识别电路可以确定存在水滴(而不是用户的手指)。

处理电路106(以及对应的电路108和电路110)有时可以被认为是图1中的控制电路16的一部分。处理电路106(以及对应的电路108和电路110)可包括一个或多个微处理器、微控制器、数字信号处理器、功率管理单元、专用集成电路等。

根据一个实施方案，提供了一种被配置为收集来自手指的触摸输入的电子设备，该电子设备包括具有带有表面的显示器覆盖层的显示器，该表面具有表面法线，并且光学触摸传感器包括：光源，该光源被配置为将光发射到显示器覆盖层中；光检测器，该光检测器被配置为当表面被手指接触时检测光的反射；和角度滤光器，每个角度滤光器阻挡处于入射角的第一子集的光到达光检测器的相应光检测器，并且使处于入射角的第二子集的光通过以到达相应光检测器，并且入射角的第一子集包括平行于表面法线的光。

根据另一个实施方案，显示器具有被配置为显示图像的发光二极管阵列。

根据另一个实施方案，光源、光检测器和发光二极管阵列是共面的。

根据另一个实施方案，电子设备包括衬底，光源、光检测器和发光二极管阵列安装在衬底上。

根据另一个实施方案，发光二极管阵列包括晶体半导体发光二极管管芯阵列。

根据另一个实施方案，入射角的第二子集包括相对于表面法线的介于-90度和具有给定量值的负角之间的角度，入射角的第二子集包括相对于表面法线的介于具有给定量值的正角和90度之间的角度，并且给定量值介于50度和70度之间。

根据另一个实施方案，入射角的第二子集包括相对于表面法线的介于-90度和-60度之间的角度，并且入射角的第二子集包括相对于表面法线的介于60度和90度之间的角度。

根据另一个实施方案，电子设备包括附加的角度滤光器，每个附加的角度滤光器与光源中的相应光源重叠。

根据另一个实施方案，每个附加的角度滤光器阻挡来自光源中的相应光源的处于入射角的第三子集的光，并且使来自相应光源的处于入射角的第四子集的光通过，并且入射角的第四子集包括平行于表面法线的光。

根据另一个实施方案，入射角的第四子集包括相对于表面法线的介于具有给定量值的负角和具有给定量值的正角之间的角度，并且给定量值介于5度和20度之间。

根据另一个实施方案，入射角的第四子集包括相对于表面法线的介于-15度和15度之间的角度。

根据另一个实施方案，光检测器被配置为当表面被手指接触并且同时显示器覆盖层被浸入水中时检测光的反射。

根据另一个实施方案，光学触摸传感器被配置为区分表面何时被手指接触和表面何时被水滴接触。

根据另一个实施方案，光学触摸传感器被配置为区分表面何时被手指接触和手指何时悬停在表面上方。

根据一个实施方案，提供了一种被配置为收集来自手指的触摸输入的电子设备，该电子设备包括具有带有表面的显示器覆盖层的显示器，该表面具有表面法线，并且光学触摸传感器包括：光源，该光源被配置为将光发射到显示器覆盖层中；光检测器，该光检测器被配置为在表面被手指接触时检测光的反射；和角度滤光器，每个角度滤光器阻挡来自光源中的相应光源的处于入射角的第一子集的光并且使来自相应光源的处于入射角的第二子集的光通过。

根据另一个实施方案，入射角的第一子集包括平行于表面法线的光。

根据另一个实施方案，入射角的第二子集包括相对于表面法线的介于-90度和具有给定量值的负角之间的角度，入射角的第二子集包括相对于表面法线的介于具有给定量值的正角和90度之间的角度，并且给定量值介于30度与50度之间。

根据另一个实施方案，入射角的第二子集包括相对于表面法线的介于-90度和-40度之间的角度，并且入射角的第二子集包括相对于表面法线的介于40度和90度之间的角度。

根据另一个实施方案，入射角的第二子集包括平行于表面法线的光。

根据另一个实施方案，入射角的第二子集包括相对于表面法线的介于具有给定量值的负角和具有给定量值的正角之间的角度，并且给定量值介于5度和20度之间。

根据另一个实施方案，入射角的第二子集包括相对于表面法线的介于-10度和10度之间的角度。

根据另一个实施方案，光检测器被配置为当表面被手指接触并且同时显示器覆盖层被浸入水中时检测光的反射。

根据一个实施方案，提供了一种被配置为收集来自手指的触摸输入的电子设备，该电子设备包括具有带有表面的显示器覆盖层的显示器，该表面具有表面法线，并且光学触摸传感器包括：光源，该光源被配置为将光发射到显示器覆盖层中；光检测器，该光检测器被配置为在表面被手指接触时检测光的反射；第一角度滤光器，每个第一角度滤光器与光源中的相应光源重叠；和第二角度滤光器，每个第二角度滤光器与光检测器中的相应光检测器重叠。

根据另一个实施方案，每个第一角度滤光器使平行于表面法线的光通过，并且每个第二角度滤光器阻挡平行于表面法线的光。

根据另一个实施方案，光检测器被配置为当表面被手指接触并且同时显示器覆盖层被浸入水中时检测光的反射。

前述内容仅为示例性的并且可对所述实施方案作出各种修改。前述实施方案可独立实施或可以任意组合实施。

Claims (20)

1.一种被配置为收集来自手指的触摸输入的电子设备，包括：

显示器，所述显示器具有带有表面的显示器覆盖层，其中所述表面具有表面法线；和

光学触摸传感器，所述光学触摸传感器包括：

光源，所述光源被配置为将光发射到所述显示器覆盖层中；

光检测器，所述光检测器被配置为当所述表面被所述手指接触时检测所述光的反射；和

角度滤光器，其中每个角度滤光器阻挡处于入射角的第一子集的光到达所述光检测器中的相应光检测器，并且使处于入射角的第二子集的光通过以到达所述相应光检测器，并且其中所述入射角的第一子集包括平行于所述表面法线的光。

2.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述显示器具有被配置为显示图像的发光二极管阵列。

3.根据权利要求2所述的电子设备，其中所述光源、所述光检测器和所述发光二极管阵列是共面的。

4.根据权利要求2所述的电子设备，还包括：

衬底，其中所述光源、所述光检测器和所述发光二极管阵列安装在所述衬底上。

5.根据权利要求2所述的电子设备，其中所述发光二极管阵列包括晶体半导体发光二极管管芯阵列。

6.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述入射角的第二子集包括相对于所述表面法线的介于-90度和具有给定量值的负角之间的角度，其中所述入射角的第二子集包括相对于所述表面法线的介于具有所述给定量值的正角和90度之间的角度，并且其中所述给定量值介于50度和70度之间。

7.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述入射角的第二子集包括相对于所述表面法线的介于-90度和-60度之间的角度，并且其中所述入射角的第二子集包括相对于所述表面法线的介于60度和90度之间的角度。

8.根据权利要求1所述的电子设备，还包括：

附加的角度滤光器，其中每个附加的角度滤光器与所述光源中的相应光源重叠。

9.根据权利要求8所述的电子设备，其中每个附加的角度滤光器阻挡来自所述光源中的相应光源的处于入射角的第三子集的光，并且使来自所述相应光源的处于入射角的第四子集的光通过，并且其中所述入射角的第四子集包括平行于所述表面法线的光。

10.根据权利要求9所述的电子设备，其中所述入射角的第四子集包括相对于所述表面法线的介于具有给定量值的负角和具有所述给定量值的正角之间的角度，并且其中所述给定量值介于5度和20度之间。

11.根据权利要求9所述的电子设备，其中所述入射角的第四子集包括相对于所述表面法线的介于-15度和15度之间的角度。

12.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述光检测器被配置为当所述表面被所述手指接触并且同时所述显示器覆盖层被浸入水中时检测所述光的所述反射。

13.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述光学触摸传感器被配置为区分所述表面何时被所述手指接触和所述表面何时被水滴接触。

14.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述光学触摸传感器被配置为区分所述表面何时被所述手指接触和所述手指何时悬停在所述表面上方。

15.一种被配置为收集来自手指的触摸输入的电子设备，包括：

显示器，所述显示器具有带有表面的显示器覆盖层，其中所述表面具有表面法线；和

光学触摸传感器，所述光学触摸传感器包括：

光源，所述光源被配置为将光发射到所述显示器覆盖层中；

光检测器，所述光检测器被配置为当所述表面被所述手指接触时检测所述光的反射；和

角度滤光器，其中每个角度滤光器阻挡来自所述光源中的相应光源的处于入射角的第一子集的光，并且使来自所述相应光源的处于入射角的第二子集的光通过。

16.根据权利要求15所述的电子设备，其中所述入射角的第一子集包括平行于所述表面法线的光。

17.根据权利要求15所述的电子设备，其中所述入射角的第二子集包括平行于所述表面法线的光。

18.根据权利要求15所述的电子设备，其中所述光检测器被配置为当所述表面被所述手指接触并且同时所述显示器覆盖层被浸入水中时检测所述光的所述反射。

19.一种被配置为收集来自手指的触摸输入的电子设备，包括：

显示器，所述显示器具有带有表面的显示器覆盖层，其中所述表面具有表面法线；和

光学触摸传感器，所述光学触摸传感器包括：

光源，所述光源被配置为将光发射到所述显示器覆盖层中；

光检测器，所述光检测器被配置为当所述表面被所述手指接触时检测所述光的反射；

第一角度滤光器，其中每个第一角度滤光器与所述光源中的相应光源重叠；和

第二角度滤光器，其中每个第二角度滤光器与所述光检测器中的相应光检测器重叠。

20.根据权利要求19所述的电子设备，其中每个第一角度滤光器使平行于所述表面法线的光通过，其中每个第二角度滤光器阻挡平行于所述表面法线的光，并且其中所述光检测器被配置为当所述表面被所述手指接触并且同时所述显示器覆盖层被浸入水中时检测所述光的所述反射。