KR20150041043A - 터치 및／또는 제스처를 감지하기 위한 채널 도파관 시스템 - Google Patents

터치 및／또는 제스처를 감지하기 위한 채널 도파관 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20150041043A
KR20150041043A KR20157005716A KR20157005716A KR20150041043A KR 20150041043 A KR20150041043 A KR 20150041043A KR 20157005716 A KR20157005716 A KR 20157005716A KR 20157005716 A KR20157005716 A KR 20157005716A KR 20150041043 A KR20150041043 A KR 20150041043A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
channel waveguide
light
signal
processor
display
Prior art date
Application number
KR20157005716A
Other languages
English (en)
Inventor
시콴 쿠이
러셀 웨인 그룰케
Original Assignee
퀄컴 엠이엠에스 테크놀로지스, 인크.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 퀄컴 엠이엠에스 테크놀로지스, 인크. filed Critical 퀄컴 엠이엠에스 테크놀로지스, 인크.
Publication of KR20150041043A publication Critical patent/KR20150041043A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/042—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by opto-electronic means
    • G06F3/0421—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by opto-electronic means by interrupting or reflecting a light beam, e.g. optical touch-screen
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2203/00—Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
    • G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04102—Flexible digitiser, i.e. constructional details for allowing the whole digitising part of a device to be flexed or rolled like a sheet of paper
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2203/00—Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
    • G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04109—FTIR in optical digitiser, i.e. touch detection by frustrating the total internal reflection within an optical waveguide due to changes of optical properties or deformation at the touch location

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Control Of Indicators Other Than Cathode Ray Tubes (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)
  • Micromachines (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)

Abstract

본 발명은 채널 도파관에 관한 것이며, 채널 도파관의 적어도 일부는 대화형 디스플레이의 시청 영역 내에, 대화형 디스플레이의 사용자 인터페이스 표면에 근접하게, 그리고 사용자 인터페이스 표면에 실질적으로 평행하게 배치된다. 제 1 전자기 또는 음향 신호의 소스는 채널 도파관에 입력된다. 적어도 하나의 검출기는 제 1 신호에 대응하는 제 2 신호를 채널 도파관으로부터 수신하고, 채널 도파관에 근접한 물체의 위치를 나타내는 제 3 신호를 출력하도록 구성된다.

Description

터치 및／또는 제스처를 감지하기 위한 채널 도파관 시스템{CHANNEL WAVEGUIDE SYSTEM FOR SENSING TOUCH AND／OR GESTURE}
본 출원은 2012년 8월 6일자로 출원된 "CHANNEL WAVEGUIDE SYSTEM FOR SENSING TOUCH AND/OR GESTURE"란 명칭의 미국 특허 출원 제 13/567,987 호(대리인 도켓 번호 QUALP147/121047)를 우선권으로 주장하고, 그로 인해 상기 특허 출원은 인용에 의해 본원에 통합된다.
본 발명은 일반적으로 대화형 디스플레이에 관한 것이며, 더 상세하게는, 채널 도파관을 갖는 대화형 디스플레이에 관한 것이며, 대화형 디스플레이는 사용자의 터치 및/또는 제스처의 위치를 감지 및 위치확인(locate)하는 사용자 입력/출력 인터페이스를 제공한다.
전기기계 시스템(EMS)들은 전기 및 기계 엘리먼트들, 액추에이터들, 트랜스듀서들, 센서들, 광학 컴포넌트들(가령, 미러들 및 광학 필름 층들) 및 전자 기기들을 가지는 디바이스들을 포함한다. EMS는 마이크로스케일(microscale)들 및 나노스케일(nanoscale)들을 포함하는 (그러나, 이에 제한되지 않음) 다양한 스케일들로 제조될 수 있다. 예를 들어, 마이크로전기기계 시스템(MEMS: microelectromechanical system) 디바이스들은 약 1 마이크론 내지 수백 마이크론 또는 그 초과의 범위의 크기들을 가지는 구조물들을 포함할 수 있다. 나노전기기계 시스템(NEMS: nanoelectromechanical system) 디바이스들은, 예를 들어, 수백 나노미터들보다 더 작은 크기들을 포함하는, 1 마이크론보다 더 작은 크기들을 가지는 구조물들을 포함할 수 있다. 전기기계 엘리먼트들은 증착, 에칭, 리소그래피, 및/또는 증착된 물질층들 및/또는 기판들의 일부들을 에칭하거나, 또는 층들을 추가하여 전기 및 전기기계 디바이스들을 형성하는 다른 마이크로머시닝 프로세스들을 사용하여 생성될 수 있다.
전기기계 시스템 디바이스의 한가지 타입은 간섭계 변조기(IMOD: interferometric modulator)로 명명된다. 여기에서 사용되는 바와 같이, 용어 IMOD 또는 간섭계 광 변조기는 광학적 간섭의 원리들을 사용하여 광을 선택적으로 흡수 및/또는 반사하는 디바이스를 지칭한다. 일부 구현들에서, IMOD는 한 쌍의 전도성 플레이트들을 포함할 수 있는데, 전도성 플레이트들 중 하나 또는 둘 모두는 완전히 또는 부분적으로 투명하고 그리고/또는 반사성일 수 있으며, 적절한 전기 신호의 인가 시에 상대 모션(motion)을 할 수 있다. 일 구현에서, 하나의 플레이트는 기판 상에 증착된 고정층을 포함할 수 있고, 다른 플레이트는 에어 갭에 의해 고정층으로부터 분리된 반사성 멤브레인(membrane)을 포함할 수 있다. 하나의 플레이트에 대한 다른 플레이트의 위치(position)는 IMOD 상에 입사하는 광의 광학적 간섭을 변경시킬 수 있다. IMOD 디바이스들은 광범위한 응용들을 가지며, 기존의 제품들을 개선하고, 새로운 제품들, 특히, 디스플레이 능력들을 가지는 제품들, 예를 들어 개인용 컴퓨터 및 개인 전자 디바이스(PED)들을 생성할 시에 사용될 것으로 예상된다.
점점 더, 개인용 컴퓨터들 및 PED들과 같은 전자 디바이스들은 물리적 버튼들, 키보드들 및 포인트 및 클릭 디바이스들 이외의 수단에 의해 제공될 적어도 일부 사용자 입력들을 제공한다. 예를 들어, 터치스크린 디스플레이들은 공통 사용자 입력 기능들에 점점 더 의존하고 있다. 다수의 터치스크린 기술들이 비교적 발달했지만, 알려진 기술들의 전력 수요, 비용, 내구성 및 신뢰성은 사용에 있어 장애들을 제공하거나 및/또는 사용자 만족도를 약화시킨다. 예를 들면, 저항성, 용량성 및 PCT(projected capacitive touch) 스크린들과 같은 "전자-터치" 디바이스들은 일반적으로 함께 적층되고 얇은 공간에 의해 분리되는 ITO(indium tin oxide)의 투명한 층들을 사용한다. ITO 층들은 비교적 비용이 들고, 스크린 선명도를 저하시키는 경향이 있고, 열악한 내구성을 가질 수 있다. 또한, PCT 스크린들의 전력 소비는, 디스플레이 영역이 증가됨에 따라 ITO의 저항으로 인해 확대된다.
"광학-터치" 스크린들은 ITO 층들에 대한 필요성을 회피하고, 일반적으로 전자-터치 디바이스들보다 더 투명하지만, 알려진 광학-터치 시스템들은 불만족스럽게 복잡하고, 조심스럽게 정렬되어야 하고 상당한 양들의 전력을 소비하는 다수의 컴포넌트들을 요구한다.
본 발명의 시스템들, 방법들 및 디바이스들 각각은 몇몇의 혁신적인 양상들을 갖고, 그 양상들 중 어떠한 단일의 양상도 본원에 개시된 바람직한 특성들을 단독으로 담당하지 않는다.
본 발명에 기재된 요지의 하나의 혁신적인 양상은 입력/출력(I/O) 인터페이스를 장치의 사용자에게 제공하기 위해 대화형 디스플레이와 협력하는 장치 또는 전자 디바이스를 포함한다. 대화형 디스플레이는 시청 영역을 포함하는 전면 표면을 갖는다. 전자 디바이스는 대화형 디스플레이를 포함하거나 대화형 디스플레이에 전기적으로 또는 무선으로 연결될 수 있다. 상기 장치는 프로세서, 채널 도파관, 채널 도파관에 입력되는 제 1 전자기 또는 음향 신호의 소스 및 적어도 하나의 검출기를 포함할 수 있다. 채널 도파관의 적어도 일부는 시청 영역 내에, 사용자 인터페이스 표면에 근접하게 그리고 사용자 인터페이스 표면에 실질적으로 평행하게 배치될 수 있다. 프로세서는 적어도 하나의 검출기에 의해 출력된 제 3 신호를 수신하고, 제 3 신호로부터 상기 채널 도파관에 근접한 물체의 위치를 결정하도록 구성될 수 있다.
일 구현에서, 물체는 손, 손가락, 핸드헬드 물체, 및 사용자의 제어 하의 다른 물체 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
추가의 구현에서, 장치는 적어도 하나의 채널 도파관, 채널 도파관에 입력되는 제 1 신호의 소스 및 적어도 하나의 검출기를 포함한다. 채널 도파관의 적어도 일부는 대화형 디스플레이의 시청 영역 내에, 대화형 디스플레이의 사용자 인터페이스 표면에 근접하게 그리고 사용자 인터페이스 표면에 실질적으로 평행하게 배치된다. 검출기는 제 1 신호에 대응하는 제 2 신호를 채널 도파관으로부터 수신하고, 채널 도파관에 근접한 물체의 위치를 나타내는 제 3 신호를 출력하도록 구성될 수 있다.
실시예에서, 적어도 하나의 채널 도파관은 구불구불하거나 나선형 구성으로 배치될 수 있다. 적어도 하나의 채널 도파관은 도파관들의 네트워크를 형성하는 복수의 채널 도파관들을 포함할 수 있다.
일 구현에서, 각각의 채널 도파관은 실질적으로 직선이고 평행할 수 있다. 다른 구현에서, 적어도 하나의 채널 도파관은 구부러지거나, 네트워크 내의 적어도 하나의 다른 채널 도파관에 평행하지 않거나, 둘 다일 수 있다.
일 구현에서, 복수의 채널 도파관들은 직선 그리드로 배치될 수 있다.
또 다른 구현에서, 채널 도파관은, 소스로부터 수신된 방출된 광을 반사함으로써, 실질적인 컴포넌트가 사용자 인터페이스 표면에 수직하는 방향으로, 반사된 광을 출력하는 적어도 하나의 광 터닝(turning) 디바이스를 포함할 수 있다. 채널 도파관은 산란된 광을 수집하도록 구성될 수 있고, 수집된 산란된 광은 반사된 광과 물체의 상호 작용으로부터 기인한다. 광 터닝 디바이스는 수집된 산란된 광을 적어도 하나의 검출기를 향해 재지향할 수 있다. 각각의 검출기는 재지향된 수집된 산란된 광의 특성을 나타내는 신호를 프로세서로 출력하도록 구성될 수 있다. 신호는 사용자 제스처(gesture)의 인스턴스를 인식하는데 사용 가능할 수 있다.
일 구현에서, 광 터닝 디바이스는 마이크로구조(microstructure) 또는 격자(grating) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
추가의 구현에서, 제 1 신호는 물체로부터 상기 채널 도파관에 의해 수신된 산란된 광만을 포함할 수 있고, 산란된 광은 주변(ambient) 광 및 디스플레이 광 중 하나 이상과 물체의 상호 작용으로부터 기인한다.
일 구현에서, 상기 장치는 평면 광 가이드의 주변 외부에 배치된 발광 소스를 포함할 수 있고, 발광 소스는 채널 도파관에 대한 입력과 광학적으로 연결된다.
일 구현에서, 대화형 디스플레이는 가요성(flexible)일 수 있다. 다른 구현에서, 대화형 디스플레이는 비평면일 수 있다. 추가의 구현에서, 대화형 디스플레이는 비평면 및 가요성 둘 다일 수 있다.
일 구현에서, 제 1 입력 신호의 소스는 전자기 신호 소스 또는 음향 신호 소스일 수 있다.
일 구현에서, 상기 장치는 대화형 디스플레이를 포함할 수 있고, 대화형 디스플레이는 사용자 인터페이스 표면 및 프로세서를 포함하고, 프로세서는 제 3 신호를 수신하고, 제 3 신호로부터 채널 도파관에 근접한 물체의 위치를 결정하도록 구성되고, 프로세서는, 위치 결정에 응답하여, 대화형 디스플레이 및 디스플레이와 연관된 전자 디바이스 중 하나 또는 둘 모두를 제어하도록 구성된다. 프로세서는 신호의 플라이(fly) 시간에 적어도 부분적으로 기초하여 물체의 위치를 결정하도록 구성될 수 있다. 프로세서는 이미지 데이터를 프로세싱하도록 구성될 수 있고, 상기 장치는 프로세서와 통신하도록 구성된 메모리 디바이스를 더 포함할 수 있다. 드라이버 회로는 적어도 하나의 신호를 대화형 디스플레이로 전송하도록 구성될 수 있다. 제어기는 이미지 데이터의 적어도 일부를 드라이버 회로로 전송하도록 구성될 수 있다. 상기 장치는 이미지 데이터를 프로세서로 전송하도록 구성된 이미지 소스 모듈을 더 포함할 수 있다. 이미지 소스 모듈은 수신기, 트랜시버 및 전송기 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 장치는 입력 데이터를 수신하고, 입력 데이터를 프로세서로 통신하도록 구성된 입력 디바이스를 더 포함할 수 있다.
본 명세서에 설명된 요지의 하나 이상의 구현들의 세부 사항들은 첨부된 도면들 및 아래의 상세한 설명에 제시된다. 이러한 요약에 제공된 예들이 주로 MEMS-기반 디스플레이들에 관하여 설명되지만, 본원에 제공된 개념들은 유기 발광 다이오드("OLED") 디스플레이들 및 전계 방출 디스플레이들과 같은 다른 형태들의 디스플레이들에 적용된다. 다른 특징들, 양상들, 및 이점들은 상세한 설명, 도면들 및 청구항들로부터 명백해질 것이다. 다음의 도면들의 상대적인 치수들이 실척대로 도시되지 않을 수 있다는 것을 유의하라.
도 1은 간섭계 변조기(IMOD) 디스플레이 디바이스의 일련의 픽셀들 내의 2 개의 인접한 픽셀들을 도시하는 사시도의 예를 도시한다.
도 2는 3x3 IMOD 디스플레이를 통합하는 전자 디바이스를 예시한 시스템 블록도의 예를 도시한다.
도 3은 도 1의 IMOD에 대한 인가된 전압 대 이동 가능한 반사층 위치를 예시한 도면의 예를 도시한다.
도 4는, 다양한 공통 및 세그먼트 전압들이 인가될 때 IMOD의 다양한 상태들을 예시한 표의 예를 도시한다.
도 5a는 도 2의 3x3 IMOD 디스플레이에서 디스플레이 데이터의 프레임을 예시한 도면의 예를 도시한다.
도 5b는 도 5a에 예시된 디스플레이 데이터의 프레임을 기록하는데 사용될 수 있는 공통 및 세그먼트 신호들에 대한 타이밍도의 예를 도시한다.
도 6a는 도 1의 IMOD 디스플레이의 부분적인 단면도의 예를 도시한다.
도 6b 내지 도 6e는 IMOD들의 다양한 구현들의 단면도들의 예들을 도시한다.
도 7은 IMOD에 대한 제조 프로세스를 예시한 흐름도의 예를 도시한다.
도 8a 내지 도 8e는 IMOD를 제조하는 방법에서 다양한 스테이지들의 간략한 단면 예시들의 예들을 도시한다.
도 9a는 일 구현에 따른 대화형 디스플레이를 갖는 전자 디바이스의 블록도의 예를 도시한다.
도 9b 내지 도 9i는 도파관에 근접한 물체의 위치를 나타내는 신호를 출력하도록 구성된, 채널 도파관, 입력 신호 소스 및 검출기를 포함하는 어레인지먼트의 예들을 도시한다.
도 10a 및 도 10b는 제스처 인식을 위해 구성된 채널 도파관의 예를 도시한다.
도 11a 내지 도 11c는 일부 구현들에 따른 광-터닝 마이크로구조들의 예들을 도시한다.
도 12a 및 도 12b는 채널 도파관과 사용자 사이의 적어도 하나의 개재층을 갖는 구현의 예를 도시한다.
도 13a 및 도 13b는 채널 도파관과 사용자 사이에 배치된 평면 광 가이드를 갖는 구현의 예를 도시한다.
도 14a 내지 도 14d는 제 1 채널 도파관과 사용자 사이에 배치된 제 2 채널 도파관을 갖는 구현들의 예들을 도시한다.
도 15는 대화형 디스플레이 및/또는 연관된 전자 디바이스를 제어하기 위한 방법을 예시한 흐름도의 예를 도시한다.
도 16a 및 도 16b는 복수의 IMOD들을 포함하는 디스플레이 디바이스를 예시하는 시스템 블록도들의 예들을 도시한다.
다양한 도면들에서 동일한 참조 번호들 및 지정들은 동일한 엘리먼트들을 표시한다.
후속하는 설명은 본 발명의 혁신적인 양상들을 기술하는 목적들을 위한 특정한 구현들에 관한 것이다. 그러나, 당업자는 본원의 교시가 복수의 상이한 방식들로 적용될 수 있다는 것을 용이하게 인식할 것이다. 기술된 구현들은, 이동 이미지(예를 들어, 비디오)이든지 또는 정지 이미지(예를 들어, 스틸 이미지)이든지, 그리고 텍스트이든지, 그래픽이든지 아니면 그림이든지, 이미지를 디스플레이하도록 구성될 수 있는 임의의 디바이스 또는 시스템에서 구현될 수 있다. 더 상세하게는, 설명된 구현들이 다양한 전자 디바이스들에 포함되거나 또는 이들과 연관될 수 있는데, 다양한 전자 디바이스들은 가령, 모바일 전화기들, 멀티미디어 인터넷 인에이블 셀룰러 전화기들, 모바일 텔레비전 수신기들, 무선 디바이스들, 스마트폰들, 블루투스® 디바이스들, 개인용 휴대정보 단말기들(PDA들), 무선 전자 메일 수신기들, 핸드-헬드 또는 휴대용 컴퓨터들, 넷북들, 노트북들, 스마트북들, 태블릿들, 프린터들, 복사기들, 스캐너들, 팩시밀리 디바이스들, GPS 수신기들/네비게이터들, 카메라들, MP3 플레이어들, 캠코더들, 게임 콘솔들, 손목 시계들, 클록들, 계산기들, 텔레비전 모니터들, 평판 패널 디스플레이들, 전자 리딩 디바이스들(즉, e-리더기들), 컴퓨터 모니터들, 자동차 디스플레이들(오도미터(odometer) 및 속도계 디스플레이들 등을 포함함), 쿡핏(cockpit) 제어들 및/또는 디스플레이들, 카메라 뷰 디스플레이들(가령, 차량의 후방 뷰 카메라의 디스플레이), 전자 포토그래프들, 전자 빌보드들 또는 표지판들(signs), 프로젝터들, 건축 구조들, 전자레인지들, 냉장고들, 스테레오 시스템들, 카세트 리코더들 또는 플레이어들, DVD 플레이어들, CD 플레이어들, VCR들, 라디오들, 휴대용 메모리 칩들, 세척기들, 건조기들, 세척기/건조기들, 주차요금 계산기들(parking meters), (가령, 전기 기계 시스템들(EMS), 마이크로 전기 기계 시스템들(MEMS) 및 비-MEMS 애플리케이션들 내의) 패키징(packaging), 장식(aesthetic) 구조들(예를 들어, 보석의 조각에 대한 이미지들의 디스플레이) 및 다양한 EMS 디바이스들이지만, 이에 한정되는 것은 아니라는 것이 고찰된다. 또한, 본원의 교시들은 비-디스플레이 애플리케이션들, 가령, 전자 스위칭 디바이스들, 무선 주파수 필터들, 센서들, 가속도계들, 자이로스코프들, 모션-감지 디바이스들, 자력계들(magnetometers), 소비자 전자 장치에 대한 관성 컴포넌트들, 소비자 전자 제품들의 부품들, 버랙터들, 액정 디바이스들, 전기영동 디바이스들, 드라이브 기법들, 제조 프로세스들, 및 전자 테스트 장비에서 사용될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 본 교시들은 도면들 내에 단독으로 도시된 구현들로만 한정되도록 의도되지 않고, 그 대신에 당업자에게 용이하게 명백해질 바와 같이 넓은 적용 가능성을 가진다.
대화형 디스플레이 상에, 전자 디바이스에 대한 사용자 입력/출력(I/O) 인터페이스를 제공하기 위한 새로운 기술들이 본원에 설명된다. 대화형 디스플레이는, 대화형 디스플레이의 시청 영역 및/또는 사용자 인터페이스 표면에 근접하여 이루어지는 사용자의 터치 또는 제스처에 응답하여, I/O 인터페이스를 실시하도록 구성될 수 있다. 일부 구현들에서, 대화형 디스플레이는 "터치스크린" 디스플레이일 수 있다. 그러나, 현재 개시된 장치는 사용자 인터페이스 표면으로부터 유한 거리에 배치된 물체의 존재를 검출하도록 구성될 수 있어서, 물체의 위치는 사용자 인터페이스 표면의 실제 물리적 "터칭" 없이 감지될 수 있다. 또한, 본원에 사용된 바와 같이, "터치"는 사용자 인터페이스 표면과 물체의 짧은 듀레이션 및/또는 높은 주파수의 "탭형(tap-like)" 상호 작용들을 포함한다. 본원에 사용된 바와 같은, "제스처"는 광범위하게 사용자의 손, 손가락 또는 핸드-헬드 물체 또는 사용자의 제어 하의 다른 물체의 전체 모션(gross motion)을 지칭한다. 모션은 전자 디바이스에 근접하지만 반드시 전자 디바이스와 직접적인 물리적 접촉하지 않고서 이루어질 수 있다. 일부 구현들에서, 전자 디바이스는 사용자의 터치 및/또는 제스처를 감지하고 사용자의 터치 및/또는 제스처에 대해 결정론적인 방식으로 반응한다.
대화형 디스플레이는, 이롭게도, 시청 영역 내에, 사용자 인터페이스 표면에 근접하게 그리고 사용자 인터페이스 표면에 실질적으로 평행하게 배치되는 하나 이상의 채널 도파관들을 포함할 수 있다. 채널 도파관들을 통해 전파되는 신호들은 채널 도파관에 근접한 물체의 위치를 결정하도록 분석될 수 있다.
본 발명에 설명된 요지의 특정 구현들은 다음의 잠재적인 이점들 중 하나 이상을 실현하도록 구현될 수 있다. 채널 도파관들의 작은 지름 및 투명도(transparency)로 인해, 탁월한 디스플레이 품질이 유지될 수 있다. 신호들이 매우 작은 손실들로 도파관들을 통해 전파되기 때문에, 전력 소비가 감소될 수 있다. 채널 도파관이 소멸 상태(evanescent state)에서 광을 전파할 수 있고, 환경적 잡음이 채널 도파관으로 전파되는 것이 실질적으로 방지되기 때문에, 주변 광 및/또는 다른 전자기 방사(electromagnetic radiation)에 의해 생성되는 잡음에 대한 탁월한 면역력이 달성된다. 유리 또는 플라스틱일 수 있는 채널 도파관들은, 예를 들면, 마이크로머시닝, 엠보싱 또는 적층 프로세스들에 의해 플라스틱 또는 유리 디스플레이 기판 상에 경제적으로 제조될 수 있다. 디스플레이 기판 및 그 위에서 제조된 도파관들이 가요성이거나 및/또는 평평하지 않을 수 있기 때문에, 매우 다양한 디바이스 및 시스템으로의 적용이 가능하다.
비록 여기의 설명의 많은 부분이 간섭계 변조기 디스플레이들에 관한 것일지라도, 이러한 많은 구현들은 전기영동 잉크 디스플레이들 및 일렉트로웨팅(electrowetting) 기술에 기초한 디스플레이들을 포함하는(그러나, 이들에 제한되지 않음) 다른 타입들의 반사성 디스플레이들에서 유리하도록 사용될 수 있다. 더욱이, 여기에서 설명된 간섭계 변조기 디스플레이들은 일반적으로 적색, 청색 및 녹색 픽셀들을 포함하는 반면에, 여기에서 설명된 많은 구현들은 다른 색들의 픽셀들을 가진, 예를 들어 보라색, 황색-오랜지색 및 황색-녹색 픽셀들을 가진 반사성 디스플레이들에서 사용될 수 있다. 더욱이, 여기에서 설명된 많은 구현들은 더 많은 색들의 픽셀들을 가진, 예를 들어, 4개, 5개 또는 더 많은 색들에 대응하는 픽셀들을 가진 반사성 디스플레이들에서 사용될 수 있다. 이러한 일부 구현들은 적색, 청색, 녹색 및 황색에 대응하는 픽셀들을 포함할 수 있다. 대안적인 구현들은 적어도 적색, 청색, 녹색, 황색 및 청록색에 대응하는 픽셀들을 포함할 수 있다.
설명된 구현들이 적용될 수 있는 적절한 디바이스의 예는 반사성 EMS 또는 MEMS-기반 디스플레이 디바이스이다. 반사성 디스플레이 디바이스들은 광학 간섭의 원리들을 사용하여 자신에 입사되는 광을 선택적으로 흡수하고 그리고/또는 반사하는 IMOD들을 포함할 수 있다. IMOD들은 흡수기, 흡수기에 대해 이동가능 반사기, 및 흡수기와 반사기 사이에 정의되는 광학 공진 캐비티(cavity)를 포함할 수 있다. 반사기는 2개 이상의 상이한 위치들로 이동될 수 있는데, 이는 광학 공진 공동의 크기를 변경시키고 이에 의해 IMOD의 반사율에 영향을 줄 수 있다. IMOD들의 반사 스펙트럼(reflectance spectrum)들은 상이한 색들을 생성하기 위해 가시 파장들에 걸쳐 시프트될 수 있는 다소 넓은 스펙트럼 대역들을 생성할 수 있다. 스펙트럼 대역의 위치는 광학 공진 공동의 두께를 변경시킴으로써 조절될 수 있다. 광학 공진 캐비티를 변경하기 위한 하나의 방식은 반사기의 위치를 변경시키는 것이다.
도 1은 IMOD 디스플레이 디바이스의 일련의 픽셀들 내의 두 개의 인접한 픽셀들을 도시하는 사시도의 예를 도시한다. IMOD 디스플레이 디바이스는 하나 이상의 간섭계 MEMS 디스플레이 엘리먼트들을 포함한다. 이들 디바이스들에서, MEMS 디스플레이 엘리먼트들의 픽셀들은 밝거나 또는 어두운 상태 중 어느 하나의 상태에 있을 수 있다. 밝은("이완된(relaxed)", "개방" 또는 "온") 상태에서, 디스플레이 엘리먼트는 입사 가시 광의 대부분을, 예를 들면, 사용자에게 반사한다. 반대로, 어두운("작동된(actuated)", "폐쇄된" 또는 "오프") 상태에서, 디스플레이 엘리먼트는 입사 가시 광을 거의 반사하지 않는다. 일부 구현들에서, 온 및 오프 상태들의 광 반사율 특성들은 뒤바뀔 수 있다. MEMS 픽셀들은 흑색 및 백색에 부가하여 컬러 디스플레이를 허용하는 특정 파장들에서 대부분 반사하도록 구성될 수 있다.
IMOD 디스플레이 디바이스는 IMOD들의 행/열 어레이를 포함할 수 있다. 각각의 IMOD는, 서로로부터 가변 및 제어 가능 거리에 위치되어 에어 갭(광학 갭 또는 캐비티로서 또한 지칭됨)을 형성하는 한 쌍의 반사층들, 즉, 이동 가능 반사층 및 고정된 부분 반사층을 포함할 수 있다. 이동 가능 반사층은 적어도 두 개의 위치들 사이에서 이동될 수 있다. 제 1 위치, 즉, 이완된 위치에서, 이동 가능 반사층은 고정된 부분 반사층으로부터 비교적 먼 거리에 위치될 수 있다. 제 2 위치, 즉, 작동된 위치에서, 이동 가능 반사층은 부분 반사층에 더 가까이 위치될 수 있다. 두 개의 층들로부터 반사하는 입사광은 이동 가능 반사층의 위치에 의존하여 보강적으로 또는 상쇄적으로 간섭하여, 각각의 픽셀에 대한 전체 반사성 또는 비-반사성 상태 중 어느 하나의 상태를 생성할 수 있다. 일부 구현들에서, IMOD는 비작동되는 경우에는 반사성 상태에서 가시 스펙트럼 내의 광을 반사할 수 있고, 작동되는 경우에는 어두운 상태에서 가시 범위 내의 광을 흡수 및/또는 상쇄적으로 간섭할 수 있다. 그러나, 일부 다른 구현들에서, IMOD는 비작동되는 경우에는 어두운 상태에 있고, 그리고 작동되는 경우에는 반사성 상태에 있을 수 있다. 일부 구현들에서는, 인가된 전압의 도입이 픽셀들을 구동하여 상태들을 변화시킬 수 있다. 일부 다른 구현들에서는, 인가된 전하가 픽셀들을 구동하여 상태들을 변화시킬 수 있다.
도 1에서 픽셀 어레이의 도시된 부분은 두 개의 인접한 IMOD들(12)을 포함한다. (도시된 바와 같이) 좌측의 IMOD(12)에서, 이동 가능 반사층(14)이 광학 스택(16)으로부터 미리 결정된 거리의 이완된 위치에 있는 것으로 도시되고, 광학 스택은 부분 반사층을 포함한다. 좌측의 IMOD(12)에 걸쳐 인가된 전압(V0)은 이동 가능 반사층(14)의 작동을 유발하기에 불충분하다. 우측의 IMOD(12)에서, 이동 가능 반사층(14)이 광학 스택(16)에 가깝거나 인접한 작동 위치에 있는 것으로 도시된다. 우측의 IMOD(12)에 걸쳐 인가된 전압(Vbias)은 이동 가능 반사층(14)을 작동 위치에서 유지하기에 충분하다.
도 1에서, 픽셀들(12)의 반사 특성들은 일반적으로 픽셀들(12) 상에 입사하는 광(13), 및 좌측의 픽셀(12)로부터 반사하는 광(15)을 표시하는 화살표들로 도시된다. 비록 자세하게 도시되지는 않지만, 픽셀들(12) 상에 입사하는 대부분의 광(13)이 투명한 기판(20)을 통해 광학 스택(16)을 향하여 투과될 것이라는 것이 당업자에게 이해될 것이다. 광학 스택(16) 상에 입사하는 광의 일부분은 광학 스택(16)의 부분 반사층을 통해 투과될 것이고, 일부분은 투명 기판(20)을 통해 되반사될 것이다. 광학 스택(16)을 통해 투과되는 광(13)의 일부분은 이동 가능 반사층(14)에서 투명 기판(20)을 향하여(및 이를 통해) 되반사될 것이다. 광학 스택(16)의 부분 반사층으로부터 반사된 광과 이동 가능 반사층(14)으로부터 반사된 광 사이의 (보강 또는 상쇄) 간섭이 픽셀(12)로부터 반사된 광(15)의 파장(들)을 결정할 것이다.
광학 스택(16)은 단일 층 또는 여러 층들을 포함할 수 있다. 그 층(들)은 전극 층, 부분 반사성 및 부분 투과성 층 및 투명 유전체 층 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 광학 스택(16)은 전기 도전성이며, 부분적으로 투명성이고 부분적으로 반사성이며, 그리고, 예를 들어, 위의 층들 중 하나 이상을 투명 기판(20) 상에 증착함으로써 제조될 수 있다. 전극 층은 다양한 재료들, 가령, 다양한 금속들, 예를 들어, 인듐 주석 산화물(ITO)로 형성될 수 있다. 부분 반사층은 부분적으로 반사성인 다양한 재료들, 가령, 크롬(Cr), 반도체들, 그리고 유전체들과 같은 다양한 금속들로 형성될 수 있다. 부분 반사층은 재료들의 하나 이상의 층들로 형성될 수 있고, 층들의 각각은 단일 재료 또는 재료들의 조합으로 형성될 수 있다. 일부 구현들에서, 광학 스택(16)은 광학 흡수체 및 전기 도전체 둘 다로서 역할을 하는 단일의 반투명한 두께의 금속 또는 반도체를 포함할 수 있고, 반면에, (예를 들면, 광학 스택(16) 또는 IMOD의 다른 구조들의) 상이한, 전기적으로 더 많은 도전성 층들 또는 부분들은 IMOD 픽셀들 사이에서 신호들을 버싱(bus)하는 역할을 할 수 있다. 또한, 광학 스택(16)은 하나 이상의 도전층들 또는 전기적으로 도전성/광학적으로 흡수성 층을 커버하고 있는 하나 이상의 절연성 또는 유전체 층들을 포함할 수 있다.
일부 구현들에서, 광학 스택(16)의 층(들)은 평행 스트립들로 패터닝될 수 있고, 행 전극들을 아래에서 더 설명되는 바와 같이 디스플레이 디바이스 내에 형성할 수 있다. 당업자에 의하여 이해될 바와 같이, 용어 "패터닝된(patterned)" 은 본 명세서에서 마스킹 및 에칭 프로세스들을 지칭하도록 이용된다. 일부 구현들에서, 고 도전성 및 반사성 재료, 가령 알루미늄(Al)이 이동 가능 반사층(14)에 대하여 이용될 수 있고, 이러한 스트립들이 디스플레이 디바이스에서 열 전극들을 형성할 수 있다. 이동 가능 반사층(14)은 포스트들(18)의 상부에 증착된 열들 및 포스트들(18) 사이에 증착된 개재 희생 재료를 형성하기 위해 (광학 스택(16)의 행 전극들에 직교하는) 증착된 금속 층 또는 층들의 일련의 평행한 스트립들로서 형성될 수 있다. 희생 재료가 에칭될 때, 정의된 갭(19), 또는 광학 캐비티가 이동 가능 반사층(14)과 광학 스택(16) 사이에 형성될 수 있다. 일부 구현들에서, 포스트들(18) 사이의 간격(spacing)은 대략 1-1000 ㎛일 수 있고, 반면 갭(19)은 대략 10,000 옹스트롬(Å) 미만일 수 있다.
일부 구현들에서, IMOD의 각각의 픽셀은, 작동된 상태이든 또는 이완된 상태이든지, 본질적으로 고정된 및 이동하는 반사층들에 의하여 형성되는 커패시터이다. 어떠한 전압도 인가되지 않는 경우, 이동 가능 반사층(14)은, 도 1의 좌측의 픽셀(12)에 의해 예시된 바와 같이, 기계적으로 이완된 상태를 유지하고, 갭(19)이 이동 가능 반사층(14)과 광학 스택(16) 사이에 있다. 그러나, 전위차, 즉, 전압이 선택된 행 및 열 중 적어도 하나에 인가되는 경우에는, 대응하는 픽셀에서의 행 및 열 전극들의 교차점에서 형성되는 커패시터는 충전되고, 정전기력들은 전극들이 서로 끌어당기게 한다. 인가된 전압이 임계치를 초과하면, 이동 가능 반사 층(14)은 변형되고 광학 스택(16) 가까이로 또는 반대로 이동할 수 있다. 광학 스택(16) 내의 유전체 층(미도시)은 단락을 방지하고, 층들(14 및 16) 사이의 분리 거리를 도 1의 우측의 작동된 픽셀(12)에 의해 예시된 바와 같이, 제어할 수 있다. 이 작동(behavior)은 인가된 전위차의 극성에 무관하게 동일하다. 어레이 내의 일련의 픽셀들이 일부 경우들에서 "행들" 또는 "열들"로서 지칭될 수 있지만, 당업자는 하나의 방향을 "행"으로서 그리고 다른 방향을 "열"로서 지칭하는 것이 임의적임을 용이하게 이해할 것이다. 다시 말해, 일부 배향들에서, 행들은 열들로 간주될 수 있고, 열들은 행들로 간주될 수 있다. 더욱이, 디스플레이 엘리먼트들은 직교 행들 및 열들("어레이")로 균일하게 배열될 수 있거나, 또는, 예를 들어, 서로에 대해 특정한 위치적 오프셋들을 갖는 비선형 구성들("모자이크")로 배열될 수 있다. 용어들 "어레이"와 "모자이크"는 어느 한 구성을 지칭할 수 있다. 따라서, 비록 디스플레이가 "어레이" 또는 "모자이크"를 포함하는 것으로서 지칭되더라도, 엘리먼트들 자체들은, 임의의 경우에서, 서로 직교하게 배열되거나 또는 균일 분포로 배치될 필요가 없지만, 비대칭 형상들 및 균일하지 않게 분포된 엘리먼트들을 갖는 배열을 포함할 수 있다.
도 2는 3x3 IMOD 디스플레이를 통합하는 전자 디바이스를 예시하는 시스템 블록도의 예를 도시한다. 전자 디바이스는 하나 이상의 소프트웨어 모듈들을 실행하도록 구성될 수 있는 프로세서(21)를 포함한다. 운영 시스템을 실행하는 것에 부가하여, 프로세서(21)는 웹 브라우저, 전화기 애플리케이션, 이메일 프로그램, 또는 임의의 다른 소프트웨어 애플리케이션을 비롯해서 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션들을 실행하도록 구성될 수 있다.
프로세서(21)는 어레이 드라이버(22)와 통신하도록 구성될 수 있다. 어레이 드라이버(22)는 신호들을, 예를 들어 디스플레이 어레이 또는 패널(30)로 제공하는 행 드라이버 회로(24) 및 열 드라이버 회로(26)를 포함할 수 있다. 도 1에 도시되는 IMOD 디스플레이 디바이스의 단면은 도 2에서 라인들(1-1)에 의하여 도시된다. 비록 도 2가 명료함을 위해 IMOD들의 3x3 어레이를 예시하지만, 디스플레이 어레이(30)는 매우 많은 수의 IMOD들을 포함할 수 있고, 열들에서보다는 행들에서 다른 수의 IMOD들을 가질 수 있고, 그 역도 가능하다.
도 3은 도 1의 IMOD에 대한 인가된 전압 대 이동 가능 반사층 위치를 예시하는 도면의 예를 도시한다. MEMS IMOD들에 대해, 행/열(즉, 공통/세그먼트) 기록 절차는 도 3에 예시된 바와 같은 이들 디바이스들의 히스테리시스 특성을 이용할 수 있다. IMOD는, 하나의 예시적인 구현에서, 이동 가능 반사층, 또는 미러로 하여금, 이완된 상태로부터 작동된 상태로 변화하도록 약 10-볼트 전위차를 사용할 수 있다. 전압이 그 값으로부터 감소되는 경우, 전압이 이러한 예에서 10-볼트 미만으로 다시 강하함에 따라 이동 가능 반사층은 자신의 상태를 유지하지만, 이동 가능 반사층은 전압이 2 볼트 미만으로 강하하기까지 완전히 이완하지 않는다. 따라서, 이러한 예에서, 디바이스가 이완된 또는 작동된 상태 중 하나에서 안정되는 인가된 전압의 윈도우가 존재하는 경우, 도 3에 도시된 바와 같은 전압의 범위, 대략 3 내지 7 볼트가 존재한다. 이는 본 명세서에서는 "히스테리시스 윈도우" 또는 "안정성 윈도우(stability window)"라고 지칭된다. 도 3의 히스테리시스 특성들을 갖는 디스플레이 어레이(30)에 대해, 행/열 기록 절차는 하나 이상의 행들을 한 번에 어드레싱하도록 설계될 수 있어서, 정해진 행의 어드레싱 동안, 작동될 어드레싱된 행에서의 픽셀들은 이러한 예에서 약 10 볼트의 전압차에 노출되고, 이완될 픽셀들은 거의 0 볼트의 전압차에 노출된다. 어드레싱 후에, 픽셀들은 이러한 예에서 정상 상태 또는 대략적으로 5 볼트들의 바이어스 전압차에 노출되어, 이들이 이전 스트로빙 상태(strobing state)에서 유지된다. 이러한 예에서, 어드레싱된 이후에, 각각의 픽셀은 약 3-7 볼트들의 "안정성 윈도우" 내의 전위차를 보인다. 이러한 히스테리시스 특성 피쳐는, 예를 들면, 도 1에서 도시된 것과 같은 픽셀 설계가 동일한 인가 전압 조건들 하에서 작동된 또는 이완된 기존의 상태 중 어느 하나에서 안정하게 유지되는 것을 가능하게 한다. 작동된 또는 이완된 상태에 있든지, 각각의 IMOD 픽셀이 본질적으로 고정된 및 이동하는 반사층들에 의하여 형성되는 커패시터이기 때문에, 이러한 안정한 상태는 전력을 실질적으로 소비하거나 또는 손실하지 않고 히스테리시스 윈도우 내의 정상 전압에서 유지될 수 있다. 더구나, 인가된 전압 전위가 실질적으로 고정되게 유지한다면, IMOD 픽셀로 흐르는 전류는 근본적으로 거의 없거나 또는 전혀 없다.
일부 구현들에서, 이미지의 프레임은 정해진 행에서의 픽셀들의 상태로의 원하는 변화(만약에 있다면)에 따라, 열 전극들의 세트를 따라 "세그먼트" 전압들의 형태로 데이터 신호들을 인가함으로써 생성될 수 있다. 어레이의 각각의 행은 차례로 어드레싱될 수 있어서, 프레임이 한 번에 하나의 행에 기록된다. 원하는 데이터를 제 1 행 내의 픽셀들에 기록하기 위하여, 제 1 행 내의 픽셀들의 원하는 상태에 대응하는 세그먼트 전압들이 열 전극들 상에 인가될 수 있고, 특정 "공통" 전압 또는 신호 형태의 제 1 행 펄스가 제 1 행 전극에 인가될 수 있다. 이어서, 세그먼트 전압들의 세트가 제 2 행 내의 픽셀들의 상태로의 원하는 변화(만약 있다면)에 대응하도록 변화될 수 있고, 제 2 공통 전압이 제 2 행 전극에 인가될 수 있다. 일부 구현들에서, 제 1 행 내의 픽셀들은 열 전극들을 따라 인가된 세그먼트 전압들에서의 변화에 의해 영향을 받지 않고, 제 1 공통 전압 행 펄스 동안에 그들이 설정되었던 상태로 유지된다. 이러한 프로세스는 이미지 프레임을 생성하기 위해 전체 일련의 행들, 또는 대안적으로, 열들에 대해 순차적 방식으로 반복될 수 있다. 프레임들은 이러한 프로세스를 초 당 임의의 원하는 수의 프레임들에 계속해서 반복함으로써 새로운 이미지 데이터로 리프레시 및/또는 업데이트될 수 있다.
각각의 픽셀에 걸쳐 인가된 세그먼트 및 공통 신호들의 조합(즉, 각각의 픽셀에 걸친 전위차)은 각각의 픽셀의 결과적인 상태를 결정한다. 도 4는 다양한 공통 및 세그먼트 전압들이 인가되는 경우에 IMOD의 다양한 상태들을 예시하는 표의 예를 도시한다. 당업자에 의해 이해될 바와 같이, "세그먼트" 전압들은 열 전극들 또는 행 전극들 중 어느 하나에 인가될 수 있고, "공통" 전압들은 열 전극들 또는 행 전극들 중 다른 것에 인가될 수 있다.
도 4에서 (뿐만 아니라 도 5b에 도시된 타이밍도에서) 예시된 바와 같이, 릴리스 전압(VCREL)이 공통 라인을 따라 인가되는 경우, 공통 라인을 따라 있는 모든 IMOD 엘리먼트들은, 세그먼트 라인들을 따라 인가된 전압, 즉, 하이 세그먼트 전압(VSH) 및 로우 세그먼트 전압(VSL)에 무관하게, 릴리스된(released) 또는 작동되지 않은 상태라고 대안적으로 지칭되는 이완된 상태에 배치될 것이다. 특히, 릴리스 전압(VCREL)이 공통 라인을 따라 인가되는 경우, 변조기 픽셀들에 걸친 전위 전압(대안적으로 픽셀 전압으로 지칭됨)은, 하이 세그먼트 전압(VSH) 및 로우 세그먼트 전압(VSL) 둘 다가 그 픽셀에 대한 대응하는 세그먼트 라인을 따라 인가되는 경우에 이완 윈도우(도 3을 참조, 또한 릴리스 윈도우로 지칭됨) 내에 있다.
하이 홀드 전압(VCHOLD _H) 또는 로우 홀드 전압(VCHOLD _L)과 같은 홀드 전압이 공통 라인에 인가되는 경우, IMOD의 상태는 일정하게 유지될 것이다. 예를 들어, 이완된 IMOD는 이완된 위치에서 유지될 것이고, 작동된 IMOD는 작동된 위치에서 유지될 것이다. 하이 세그먼트 전압(VSH) 및 로우 세그먼트 전압(VSL) 둘 다가 대응하는 세그먼트 라인을 따라 인가되는 경우에, 픽셀 전압이 안정성 윈도우 내에 유지되도록 홀드 전압들이 선택될 수 있다. 따라서, 세그먼트 전압 스윙, 즉, 하이(VSH) 및 로우 세그먼트 전압(VSL) 사이의 차이는, 양 또는 음의 안정성 윈도우 중 어느 하나의 폭보다 더 적다.
하이 어드레싱 전압(VCADD _H) 또는 로우 어드레싱 전압(VCADD _L)과 같은 어드레싱, 또는 작동 전압이 공통 라인에 인가되는 경우, 데이터는 각각의 세그먼트 라인들을 따른 세그먼트 전압들의 인가에 의해 그 공통 라인을 따라 있는 변조기들에 선택적으로 기록될 수 있다. 세그먼트 전압들은 작동이 인가된 세그먼트 전압에 의존하도록 선택될 수 있다. 어드레싱 전압이 공통 라인을 따라 인가되는 경우, 하나의 세그먼트 전압의 인가는 픽셀 전압이 안정성 윈도우 내에 있게 하여, 그 픽셀이 작동하지 않게 유지되도록 할 것이다. 이와 대조적으로, 다른 세그먼트 전압의 인가는 픽셀 전압이 안정성 윈도우를 벗어나게 하여, 결국 픽셀의 작동을 초래할 것이다. 작동을 유발하는 특정 세그먼트 전압은 어떤 어드레싱 전압이 이용되는지에 의존하여 변동할 수 있다. 일부 구현들에서, 하이 어드레싱 전압(VCADD _H)이 공통 라인을 따라 인가되는 경우, 하이 세그먼트 전압(VSH)의 인가는 변조기로 하여금 자신의 현재 위치에서 유지하도록 야기할 수 있고, 반면에 로우 세그먼트 전압(VSL)의 인가는 변조기의 작동을 야기할 수 있다. 그 결과, 세그먼트 전압들의 영향은 로우 어드레싱 전압(VCADD _L)이 인가되는 경우에 반대로 될 수 있어, 하이 세그먼트 전압(VSH)은 변조기의 작동을 유발하고, 로우 세그먼트 전압(VSL)은 변조기의 상태에 영향을 주지 않는다(즉, 안정을 유지한다).
일부 구현들에서, 변조기들에 걸쳐 동일 극성의 전위차를 생성하는 홀드 전압들, 어드레스 전압들, 및 세그먼트 전압들이 사용될 수 있다. 일부 다른 구현들에서, 변조기들의 전위차의 극성을 때때로 교번시키는 신호들이 이용될 수 있다. 변조기들에 걸친 극성의 교번(즉, 기록 절차들의 극성의 교번)은 단일 극성의 반복된 기록 동작들 후에 일어날 수 있는 전하 축적을 줄이거나 또는 막을 수 있다.
도 5a는 도 2의 3x3 IMOD 디스플레이에서의 디스플레이 데이터의 프레임을 예시하는 도면의 예를 도시한다. 도 5b는 도 5a에 예시된 디스플레이 데이터의 프레임을 기록하는데 이용될 수 있는 공통 및 세그먼트 신호들에 대한 타이밍도의 예를 도시한다. 신호들은 도 2의 어레이와 유사한 3x3 어레이에 인가될 수 있고, 이것이 궁극적으로 도 5a에 도시된 라인 시간(60e) 디스플레이 배열을 초래할 것이다. 도 5a에서 작동된 변조기들은 어두운-상태에 있는데, 즉 여기서, 예를 들어 시청자에게 어두운 외형을 초래하기 위하여 반사광의 상당 부분이 가시 스펙트럼 외부에 있다. 도 5a에 예시된 프레임을 기록하기 전에, 픽셀들은 임의의 상태에 있을 수 있지만, 도 5b의 타이밍도에 예시된 기록 절차는 각각의 변조기가 릴리스되었고 제 1 라인 시간(60a) 전에 작동되지 않은 상태로 존재한다고 추정한다.
제 1 라인 시간(60a) 동안에: 릴리스 전압(70)이 공통 라인 1에 인가되며; 공통 라인 2에 인가된 전압은 하이 홀드 전압(72)에서 시작하고 릴리스 전압(70)으로 이동하며; 로우 홀드 전압(76)은 공통 라인 3을 따라 인가된다. 따라서, 공통 라인 1을 따라 있는 변조기들(공통 1, 세그먼트 1), (1,2) 및 (1,3)은 제 1 라인 시간(60a)의 듀레이션 동안 이완된, 또는 작동하지 않은 상태를 유지하며, 공통 라인 2를 따라 있는 변조기들(2,1), (2,2) 및 (2,3)은 이완된 상태로 이동할 것이고, 공통 라인 3을 따라 있는 변조기들(3,1), (3,2) 및 (3,3)은 자신들의 이전의 상태를 유지할 것이다. 도 4를 참조하면, 세그먼트 라인들 1, 2 및 3을 따라 인가된 세그먼트 전압들은, 공통 라인들 1, 2 또는 3 중 어느 것도 라인 시간(60a) 동안에 작동을 야기하는 전압 레벨들(즉, VCREL-이완 및 VCHOLD _L-안정)에 노출되고 있지 않기 때문에, IMOD들의 상태 상에 아무런 영향을 주지 않을 것이다.
제 2 라인 시간(60b) 동안, 공통 라인 1 상의 전압은 하이 홀드 전압(72)으로 이동하고, 공통 라인 1을 따라 있는 모든 변조기들은 인가된 세그먼트 전압에 무관하게 이완된 상태를 유지하는데, 왜냐하면 어떠한 어드레싱 또는 작동 전압도 공통 라인 1에 인가되지 않았기 때문이다. 공통 라인 2를 따라 있는 변조기들은 릴리스 전압(70)의 인가로 인해 이완된 상태로 유지되고, 공통 라인 3을 따라 있는 변조기들(3,1), (3,2) 및 (3,3)은 공통 라인 3에 걸리는 전압이 릴리스 전압(70)으로 이동하는 경우에 이완할 것이다.
제 3 라인 시간(60c) 동안에, 공통 라인 1은 하이 어드레스 전압(74)을 공통 라인 1 상에 인가함으로써 어드레싱된다. 이러한 어드레스 전압의 인가 동안에 로우 세그먼트 전압(64)이 세그먼트 라인들(1 및 2)을 따라 인가되기 때문에, 변조기들(1,1) 및 (1,2)에 걸친 픽셀 전압은 변조기들의 양의 안정성 윈도우의 상한(high end)보다 더 크고(즉, 전압차가 미리 정의된 임계치를 초과하였음), 변조기들(1,1) 및 (1,2)은 작동된다. 반대로, 하이 세그먼트 전압(62)이 세그먼트 라인 3을 따라 인가되기 때문에, 변조기(1,3)에 걸친 픽셀 전압은 변조기들(1,1) 및 (1,2)의 픽셀 전압 미만이고, 변조기의 양의 안정성 윈도우 내에서 유지되며, 따라서 변조기(1,3)는 이완된 상태를 유지한다. 또한, 라인 시간(60c) 동안, 공통 라인 2에 걸리는 전압은 로우 홀드 전압(76)으로 감소하고, 공통 라인 3에 걸리는 전압은 릴리스 전압(70)에서 유지하여, 공통 라인들(2 및 3)을 따라 있는 변조기들을 이완된 위치로 남겨둔다.
제 4 라인 시간(60d) 동안, 공통 라인 1 상의 전압은 하이 홀드 전압(72)으로 복귀하여, 공통 라인 1을 따라 있는 변조기들을 자신들의 각각의 어드레싱된 상태들로 남겨둔다. 공통 라인 2 상의 전압은 로우 어드레스 전압(78)으로 감소된다. 하이 세그먼트 전압(62)이 세그먼트 라인 2를 따라 인가되기 때문에, 변조기(2,2)에 걸친 픽셀 전압은 변조기의 음의 안정성 윈도우의 하한 미만이 되어, 변조기(2,2)가 작동하게 한다. 반대로, 로우 세그먼트 전압(64)이 세그먼트 라인들(1 및 3)을 따라 인가되기 때문에, 변조기들(2,1) 및 (2,3)은 이완된 위치에서 유지한다. 공통 라인 3 상의 전압은 하이 홀드 전압(72)으로 증가하여, 공통 라인 3을 따라 있는 변조기들을 이완된 상태로 남겨둔다.
마지막으로, 제 5 라인 시간(60e) 동안에, 공통 라인 1 상의 전압은 하이 홀드 전압(72)으로 유지되고, 공통 라인 2 상의 전압은 로우 홀드 전압(76)으로 유지되어, 공통 라인들 1 및 2를 따라 있는 변조기들을 자신들의 각각의 어드레싱된 상태들로 남겨둔다. 공통 라인 3 상의 전압은 하이 어드레스 전압(74)으로 증가하여 공통 라인 3을 따라 있는 변조기들을 어드레싱한다. 로우 세그먼트 전압(64)이 세그먼트 라인들 2 및 3에 인가됨에 따라, 변조기들(3,2) 및 (3,3)은 작동하는 반면에, 세그먼트 라인 1을 따라 인가된 하이 세그먼트 전압(62)은 변조기(3,1)가 이완된 위치에서 유지되게 한다. 따라서, 제 5 라인 시간(60e)의 끝에서, 3x3 픽셀 어레이는 도 5a에 도시된 상태에 있고, 다른 공통 라인들(미도시)을 따라 있는 변조기들이 어드레싱되는 경우에 발생할 수 있는 세그먼트 전압에서의 변동들에 무관하게, 홀드 전압들이 공통 라인들을 따라 인가되는 한, 그 상태를 유지할 것이다.
도 5b의 타이밍도에서, 정해진 기록 절차(즉, 라인 시간들(60a-60e))는 하이 홀드 및 어드레스 전압들, 또는 로우 홀드 및 어드레스 전압들 중 어느 하나의 사용을 포함할 수 있다. 일단 기록 절차가 정해진 공통 라인에 대하여 완료되면(및 공통 전압이 작동 전압과 동일한 극성을 가지는 홀드 전압으로 설정되면), 픽셀 전압은 정해진 안정성 윈도우 내에 유지하고, 릴리스 전압이 그 공통 라인 상에 인가될 때까지 이완 윈도우(relaxation window)를 통과하지 않는다. 더욱이, 각각의 변조기를 어드레싱하기 전에 각각의 변조기가 기록 절차의 일부로서 릴리스되기 때문에, 릴리스 시간이 아니라 변조기의 작동 시간이 라인 시간을 결정할 수 있다. 구체적으로, 변조기의 릴리스 시간이 작동 시간보다 큰 구현들에서, 릴리스 전압은, 도 5b에 도시된 바와 같이, 단일 라인 시간보다 더 오랫동안 인가될 수 있다. 일부 다른 구현들에서, 공통 라인들 또는 세그먼트 라인들을 따라 인가된 전압들은 변동하여, 상이한 변조기들, 예를 들면, 상이한 컬러들의 변조기들의 작동 및 릴리스 전압들의 변동들을 고려할 수 있다.
위에서 제시된 원리들에 따라 동작하는 IMOD들의 구조의 세부 사항들은 광범위하게 변동할 수 있다. 예를 들어, 도 6b 내지 도 6e는 이동 가능 반사층(14) 및 그의 지지 구조들을 포함하는 IMOD들의 다양한 구현들의 단면들의 예들을 도시한다. 도 6a는 도 1의 IMOD 디스플레이의 부분 단면의 예를 도시하며, 여기서 금속 재료의 스트립, 즉, 이동 가능 반사층(14)은 기판(20)으로부터 직교하게 연장하는 지지부들(supports; 18) 상에 증착된다. 도 6b에서, 각각의 IMOD의 이동 가능 반사층(14)은 일반적으로 형상이 정사각형 또는 직사각형이고, 테더들(tethers)(32) 상의 코너들에서 또는 그 코너들 가까이에서 지지부들에 부착된다. 도 6c에서, 이동 가능 반사층(14)은 일반적으로 형상이 정사각형 또는 직사각형이고, 유연한 금속을 포함할 수 있는 변형 가능 층(34)에 매달려 있다. 변형 가능 층(34)은 이동 가능 반사층(14)의 둘레 주위에서 기판(20)에 직접적으로 또는 간접적으로 연결될 수 있다. 이런 연결들은 본 명세서에서 지지 포스트들(support posts)이라고 지칭된다. 도 6c에 도시된 구현은 이동 가능 반사층(14)의 광학 기능들의, 변형 가능 층(34)에 의해 수행되는 자신의 기계적 기능들로부터의 디커플링으로부터 도출된 부가적인 이점들을 가진다. 이러한 디커플링은 반사층(14)에 대하여 이용되는 구조적 설계 및 재료들과 변형 가능 층(34)에 대하여 이용되는 그러한 것들이 서로로부터 독립적으로 최적화되도록 허용한다.
도 6d는 이동 가능 반사층(14)이 반사 서브층(14a)을 포함하는 IMOD의 다른 예를 도시한다. 이동 가능 반사층(14)은 지지 구조, 가령 지지 포스트들(18) 상에 안착(rest)된다. 지지 포스트들(18)은 하부 정지 전극(즉, 예시된 IMOD에서의 광학 스택(16)의 부분)으로부터 이동 가능 반사층(14)의 분리를 제공하여, 예를 들어 이동 가능 반사층(14)이 이완된 위치에 있는 경우에 갭(19)이 이동 가능 반사층(14) 및 광학 스택(16) 사이에 형성되도록 한다. 이동 가능 반사층(14)은 또한 전극으로서 역할을 하도록 구성될 수 있는 도전층(14c), 및 지지층(14b)을 포함할 수 있다. 이러한 예에서, 도전층(14c)은 기판(20)으로부터 원위(distal)인 지지층(14b)의 일면 상에 배치되고, 반사성 서브-층(14a)은 기판(20)에 근위인(proximal) 지지층(14b)의 다른 면 상에 배치된다. 일부 구현들에서, 반사성 서브-층(14a)은 도전성일 수 있고, 지지층(14b) 및 광학 스택(16) 사이에 배치될 수 있다. 지지층(14b)은 유전체 재료, 예를 들어, 실리콘 산화질화물(SiON) 또는 실리콘 이산화물(SiO2)의 하나 이상의 층들을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 지지층(14b)은 층들의 스택, 가령, 예를 들어 SiO2/SiON/SiO2 3-층 스택일 수 있다. 반사성 서브-층(14a) 및 도전층(14c) 중 어느 하나 또는 양쪽 모두는, 예를 들면, 약 0.5% 구리(Cu)를 갖는 알루미늄(Al) 합금, 또는 다른 반사성 금속 재료를 포함할 수 있다. 도전층들(14a, 14c)을 유전체 지지층(14b) 위 및 아래에 사용하는 것은 응력들을 밸런싱하고 향상된 전도성을 제공할 수 있다. 일부 구현들에서, 반사성 서브-층(14a) 및 도전층(14c)은 다양한 설계 목적들, 가령, 이동 가능 반사층(14) 내에서 특정 응력 프로파일들을 달성하는 것을 위해 상이한 재료들로 형성될 수 있다.
도 6d에 예시된 바와 같이, 일부 구현들은 또한 블랙 마스크 구조(23)를 포함할 수 있다. 블랙 마스크 구조(23)는 광학적으로 불활성인 지역들(가령, 픽셀들 사이 또는 포스트들(18) 아래)에서 형성되어 주변광 또는 표류 광(stray light)을 흡수할 수 있다. 블랙 마스크 구조(23)는 또한 광이 디스플레이의 불활성 부분들로부터 반사되거나 또는 그 부분들을 투과하는 것을 억제하며, 이에 의해 콘트라스트 비를 증가시킴으로써, 디스플레이 디바이스의 광학 특성들을 개선할 수 있다. 부가적으로, 블랙 마스크 구조(23)는 도전성일 수 있고 전기 버싱 층으로서 기능을 하도록 구성될 수 있다. 일부 구현들에서, 행 전극들은 접속된 행 전극의 저항을 줄이기 위해 블랙 마스크 구조(23)에 접속될 수 있다. 블랙 마스크 구조(23)는 증착 및 패터닝 기법들을 비롯해서 다양한 방법들을 이용하여 형성될 수 있다. 블랙 마스크 구조(23)는 하나 이상의 층들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 구현들에서, 블랙 마스크 구조(23)는 광학 흡수체로서 역할을 하는 몰리브덴-크롬(MoCr)층, 층, 및 반사체 및 버싱 층으로서 역할을 하는 알루미늄 합금을 포함하고, 이들은 각각 그 두께가 약 30-80 Å, 500-1000 Å, 및 500-6000 Å의 범위이다. 하나 이상의 층들은, 예를 들어, MoCr 및 SiO2 층들에 대하여 CF4(carbon tetrafluoromethane) 및/또는 O2(oxygen)를 포함하고, 알루미늄 합금 층에 대하여 Cl2(chlorine) 및/또는 BCl3(boron trichloride)을 포함하는 포토리소그래피 및 건식 에칭을 비롯해서 다양한 기법들을 이용하여 패터닝될 수 있다. 일부 구현들에서, 블랙 마스크(23)는 에탈론(etalon) 또는 간섭계 스택 구조일 수 있다. 이러한 간섭계 스택 블랙 마스크구조들(23)에서, 도전성 흡수체들은 각각의 행 또는 열의 광학 스택(16)에서의 하부의 정지 전극들 간에 신호들을 전달 또는 버싱(bus)하는데 사용될 수 있다. 일부 구현들에서, 스페이서 층(35)은 일반적으로 흡수체 층(16a)을 블랙 마스크(23)에서의 도전층들로부터 전기적으로 절연시키는 역할을 할 수 있다.
도 6e는 이동 가능 반사 층(14)이 자체 지지형인 IMOD의 다른 예를 도시한다. 도 6d와 대조적으로, 도 6e의 구현은 지지 포스트들(18)을 포함하지 않는다. 대신에, 이동 가능 반사 층(14)은 다수의 위치들에서 아래에 놓인 광학 스택(16)과 접촉하고, 이동 가능 반사 층(14)의 곡률은, IMOD에 걸친 전압이 작동을 유발하는데 불충분한 경우에 이동 가능 반사 층(14)이 도 6e의 작동되지 않은 위치로 복귀하는 충분한 지지를 제공한다. 복수의 몇몇의 상이한 층들을 포함할 수 있는 광학 스택(16)은, 여기서 명료함을 위해 광학 흡수체(16a), 및 유전체(16b)를 포함하는 것으로 도시된다. 일부 구현들에서, 광학 흡수체(16a)는 고정된 전극 및 부분 반사층 모두로서 역할을 할 수 있다. 일부 구현들에서, 광학 흡수체(16a)는 이동 가능 반사층(14)보다 10 배(10 배 또는 그 초과) 더 얇다. 일부 구현들에서, 광학 흡수체(16a)는 반사 서브-층(14a)보다 더 얇다.
도 6a 내지 도 6e에 도시된 것들과 같은 구현들에서, IMOD들은 이미지들이 투명 기판(20)의 앞면, 즉, 변조기가 배열된 면과 반대인 면에서 보이는 직시 디바이스들로서 기능을 한다. 이러한 구현들에서, 디바이스의 뒷쪽 부분들(즉, 예를 들어, 도 6c에 예시된 변형 가능 층(34)을 비롯하여, 이동 가능 반사층(14) 뒤의 디스플레이 디바이스의 임의의 부분)은 디스플레이 디바이스의 이미지 품질에 악영향 또는 부정적으로 영향을 주는 일 없이 구성되고 동작될 수 있는데, 왜냐하면 반사층(14)이 디바이스의 그 부분들을 광학적으로 차폐하기 때문이다. 예를 들어, 일부 구현들에서, 버스 구조(예시되지 않음)는 변조기의 광학 특성들을 변조기의 전기 기계적 특성들, 가령, 전압 어드레싱 및 이러한 어드레싱으로부터 생겨나는 이동들로부터 분리하는 능력을 제공하는 이동 가능 반사층(14) 뒤에 포함될 수 있다. 부가적으로, 도 6a 내지 도 6e의 구현들은 프로세싱, 가령, 패터닝을 단순화할 수 있다.
도 7은 IMOD에 대한 제조 프로세스(80)를 도시하는 흐름도의 예를 도시하고, 도 8a 내지 도 8e는 이러한 제조 프로세스(80)의 대응하는 스테이지들의 단면의 개략적인 예시들의 예들을 도시한다. 일부 구현들에서, 제조 프로세스(80)는 도 1 및 도 6에 예시된 일반적인 타입의 IMOD들과 같은 전기기계 시스템 디바이스를 제조하도록 구현될 수 있다. 전기기계 시스템 디바이스의 제조는 또한 도 7에 도시되지 않은 다른 블록들을 포함할 수 있다. 도 1, 도 6 및 도 7을 참조하면, 프로세스(80)는 기판(20) 상의 광학 스택(16)의 형성을 갖는 블록(82)에서 시작한다. 도 8a는 기판(20) 상에 형성된 이러한 광학 스택(16)을 예시한다. 기판(20)은 투명한 기판, 가령, 유리 또는 플라스틱일 수 있고, 이것은 유연하거나 비교적으로 뻣뻣하여 구부러지지 않을 수 있으며, 사전 준비 프로세스들, 가령, 세척이 실시되어, 광학 스택(16)의 효율적인 형성을 용이하게 할 수 있다. 위에서 논의된 바와 같이, 광학 스택(16)은 전기적으로 도전성이고, 부분적으로 투명하고 부분적으로 반사성일 수 있고, 예를 들어, 원하는 특성들을 가지는 하나 이상의 층들을 투명한 기판(20) 상에 증착함으로써 제조될 수 있다. 도 8a에서, 광학 스택(16)은 서브-층들(16a 및 16b)을 갖는 다층 구조를 포함하지만, 더 많거나 더 적은 서브-층들이 일부 다른 구현들에 포함될 수 있다. 일부 구현들에서, 서브-층들(16a 및 16b) 중 하나는 조합된 도전체/흡수체 서브-층(16a)과 같이 광학 흡수성 및 전기적으로 도전성 특성들 모두를 갖도록 구성될 수 있다. 덧붙여, 서브-층들(16a, 16b) 중 하나 이상은 평행한 스트립들로 패터닝될 수 있고, 디스플레이 디바이스에 행 전극들을 형성할 수 있다. 이러한 패터닝은 마스킹 및 에칭 프로세스 또는 당분야에서 알려진 다른 적합한 프로세스에 의해 수행될 수 있다. 일부 구현들에서, 서브-층들(16a, 16b) 중 하나는 절연성 또는 유전체 층, 가령 하나 이상의 금속 층들(예를 들어, 하나 이상의 반사성 및/또는 도전층들) 위에 증착된 서브-층(16b)일 수 있다. 또한, 광학 스택(16)은 디스플레이의 행들을 형성하는 개별 및 평행 스트립들로 패터닝될 수 있다. 도 8a-8e는 실척대로 도시되지 않을 수 있다는 것에 유의해야 한다. 예를 들면, 일부 구현들에서, 광학 스택의 서브-층들 중 하나, 즉 광 흡수층은 매우 얇을 수 있는 반면에, 서브-층들(16a, 16b)은 도 8a 내지 도 8e에서 약간 두껍게 도시된다.
프로세스(80)는 광학 스택(16) 상의 희생층(25)의 형성을 갖는 블록(84)에서 계속된다. 희생층(25)은 나중에 제거되어, 캐비티(19)를 형성하고(블록 90 참조), 따라서 희생층(25)은 도 1에 도시된 결과적인 IMOD들(12)에서 도시되지 않는다. 도 8b는 광학 스택(16) 상에 형성된 희생층(25)을 포함하는 부분적으로 제작된 디바이스를 예시한다. 광학 스택(16) 상의 희생층(25)의 형성은, 후속하는 제거 후에, 원하는 설계 크기를 갖는 갭 또는 캐비티(19)(또한 도 1 및 도 8e를 참조)를 제공하도록 선택된 두께로의, 몰리브덴(Mo) 또는 비정질 실리콘(Si)과 같은 크세논 이불화물(XeF2)-에칭 가능 재료의 증착을 포함할 수 있다. 희생 재료의 증착은 증착 기법들, 가령, 물리적 기상 증착(PVD(physical vapor deposition), 스퍼터링과 같은 많은 상이한 기술들을 포함함), 플라즈마-강화 화학적 기상 증착(plasma-enhanced chemical vapor deposition; PECVD), 열적 화학적 기상 증착(열적 CVD(chemical vapor deposition)), 또는 스핀-코팅을 이용하여 수행될 수 있다.
프로세스(80)는 도 1, 도 6 및 도 8c에 예시된 포스트(18)와 같은 지지 구조의 형성을 갖는 블록(86)에서 계속된다. 포스트(18)의 형성은 지지 구조 개구부를 형성하기 위해 희생층(25)을 패터닝하는 것, 이어서 PVD, PECVD, 열적 CVD, 또는 스핀-코팅과 같은 증착 방법을 이용하여, 포스트(18)를 형성하기 위해 재료(가령, 폴리머 또는 무기질 재료, 가령, 실리콘 산화물)를 개구부 내에 증착하는 것을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 희생층 내에 형성된 지지 구조 개구부는 희생층(25) 및 광학 스택(16) 둘 다를 통해, 아래에 놓인 기판(20)까지 연장할 수 있어서, 포스트(18)의 하부 말단은 도 6a에 예시된 바와 같이 기판(20)과 접촉하게 된다. 대안적으로, 도 8c에 도시된 바와 같이, 희생층(25) 내에 형성된 개구부는 희생층(25)을 통해 연장할 수 있지만, 광학 스택(16)을 통해서는 연장할 수 없다. 예를 들어, 도 8e는 광학 스택(16)의 상부 표면과 접촉하는 지지 포스트들(18)의 하부 말단들을 예시한다. 포스트(18), 또는 다른 지지 구조들은, 지지 구조 재료의 층을 희생층(25) 상에 증착하고 희생층(25)에서 개구부들로부터 떨어져 위치된 지지 구조 재료의 부분들을 제거하기 위해 패터닝함으로써 형성될 수 있다. 지지 구조들은, 도 8c에 예시된 바와 같이 개구부들 내에 위치될 수 있지만, 또한, 적어도 부분적으로, 희생층(25)의 일 부분 위에서 연장할 수 있다. 위에서 유의된 바와 같이, 희생층(25) 및/또는 지지 포스트들(18)의 패터닝은 패터닝 및 에칭 프로세스에 의해 수행될 수 있지만, 또한 대안적 에칭 방법들에 의해 수행될 수 있다.
프로세스(80)는 도 1, 도 6 및 도 8d에 예시된 이동 가능 반사층(14)과 같은 이동 가능 반사층 또는 멤브레인의 형성을 갖는 블록(88)에서 계속된다. 이동 가능 반사층(14)은 하나 이상의 패터닝, 마스킹, 및/또는 에칭 단계들과 함께, 예를 들면, 반사 층(가령, 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 다른 반사층) 증착을 포함하는 하나 이상의 증착 단계들을 사용함으로써 형성될 수 있다. 이동 가능 반사층(14)은 전기적으로 도전성일 수 있고, 전기적 도전층이라고 지칭될 수 있다. 일부 구현들에서, 이동 가능 반사층(14)은 도 8d에 도시된 바와 같은 복수의 서브-층들(14a, 14b, 14c)을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 서브층들, 가령, 서브층들(14a, 14c) 중 하나 이상은, 자신들의 광학 특성들을 위해 선택된 높은 반사성 서브-층들을 포함할 수 있고, 다른 서브-층(14b)은 자신의 기계적 특성들을 위해 선택된 기계적 서브-층을 포함할 수 있다. 희생층(25)이 블록(88)에서 형성된 부분적으로 제작된 IMOD 내에 여전히 존재하기 때문에, 이동 가능 반사층(14)은 이러한 스테이지에서 통상적으로 이동 가능하지 않다. 희생층(25)을 포함하는 부분적으로 제작된 IMOD는, 또한 본 명세서에서 "비릴리스된(unreleased)" IMOD 라고도 지칭될 수 있다. 도 1과 관련하여 위에서 설명된 바와 같이, 이동 가능 반사층(14)은 디스플레이의 열들을 형성하는 별개의 및 평행한 스트립들로 패터닝될 수 있다.
프로세스(80)는 도 1, 도 6 및 도 8e에 예시된 캐비티(19)와 같은 캐비티의 형성을 갖는 블록(90)에서 계속된다. 캐비티(19)는 (블록(84)에서 증착된) 희생 재료(25)를 에천트에 노출시킴으로써 형성될 수 있다. 예를 들어, 에칭 가능 희생 재료, 가령, Mo 또는 비정질 Si는 원하는 양의 재료를 제거하기에 효과적인 시간 기간 동안에 고체 XeF2로부터 유도된 증기들과 같은 가스상 또는 기체상 에천트에 희생층(25)을 노출시킴으로써 건식 화학적 에칭에 의하여 제거될 수 있다. 희생 물질은 통상적으로 캐비티(19)를 둘러싸는 구조들에 대해 선택적으로 제거된다. 다른 에칭 방법들, 가령, 습식 에칭 및/또는 플라즈마 에칭이 또한 이용될 수 있다. 희생층(25)이 블록(90) 동안에 제거되기 때문에, 이동 가능 반사 층(14)은 이러한 스테이지 후에 통상적으로 이동 가능하다. 희생 재료(25)의 제거 후, 결과적인 완전히 또는 부분적으로 제조된 IMOD는 본 명세서에서는 "릴리스된(released)" IMOD라고 지칭될 수 있다.
도 9a는 일 구현에 따른 대화형 디스플레이를 갖는 전자 디바이스의 블록도의 예를 도시한다. 예를 들면, 개인 전자 디바이스일 수 있는 전자 디바이스(900)는 대화형 디스플레이(902) 및 프로세서(904)를 포함할 수 있다. 대화형 디스플레이(902)는, 예를 들면, 터치스크린 디스플레이일 수 있다. 대화형 디스플레이(902)는 IMOD 디스플레이, 또는 플라즈마, EL(eletroluminescent), OLED(organic light emitting diode), STN(super twisted numatic) 또는 TFT(thin film transistor) 액정 디스플레이(LCD)와 같은 다른 타입의 디스플레이, 또는 CRT 또는 다른 튜브 디바이스와 같은 비평판 패널 디스플레이로서 구성될 수 있다. 프로세서(904)는 사용자 입력들에 적어도 부분적으로 응답하여 대화형 디스플레이(902)의 출력을 제어하도록 구성될 수 있고, 사용자 입력들은 손가락, 손 또는 핸드헬드 물체(예를 들면, 스타일러스) 등과 같은 사용자의 부속물(appendage)에 의한 터치 또는 제스처들을 포함할 수 있다.
어레인지먼트(930)(어레인지먼트의 예들이 본원 아래에 설명 및 예시됨)는 대화형 디스플레이(902)의 사용자 인터페이스 표면에 근접하고 이에 실질적으로 평행하게 배치될 수 있다. 일 구현에서, 어레인지먼트(930)는 실질적으로 투명할 수 있다. 또한, 일 구현에서, 어레인지먼트(930)는 대화형 디스플레이(902)의 시청 영역과 실질적으로 같은 공간을 차지할 수 있다. 어레인지먼트(930)는 사용자 터치 또는 제스처에 응답하여 하나 이상의 신호들을 출력할 수 있다. 신호 경로(911)를 통해 어레인지먼트(930)에 의해 출력되는 신호들은 사용자 터치 또는 제스처의 인스턴스를 인식하기 위해 프로세서(904)에 의해 분석될 수 있다. 예를 들면, 프로세서(904)는 대화형 디스플레이(902) 상의 터치의 위치 및/또는 대화형 디스플레이(902)에 관련하여 감지된 제스처의 위치, 방향 및/또는 속도를 결정하기 위해 어레인지먼트(930)로부터의 신호들을 분석할 수 있다. 이어서, 프로세서(904)는 신호 경로(913)를 통해 대화형 디스플레이(902)로 전송되는 신호들에 의해 사용자 제스처에 응답하여 대화형 디스플레이(902)를 제어할 수 있다.
도 9b 내지 도 9i는 도파관에 근접한 물체의 위치를 나타내는 신호를 출력하도록 구성된, 채널 도파관, 입력 신호 소스 및 검출기를 포함하는 어레인지먼트의 예들을 도시한다. 이제 도 9b를 참조하면, 채널 도파관들(933) 및 제 1 신호들(932)을 생성하는 입력 신호 소스들(931)을 포함하는 어레인지먼트(930)의 예가 예시된다. 제 1 신호들(932)은, 예를 들면, 전자기 신호들 또는 음향 신호들과 같은 다양한 타입들의 신호들을 포함할 수 있다.
예시를 명확히 하기 위해, 도 9b 내지 도 9i가 실척대로 도시되지 않는다는 것이 인지될 것이다. 예를 들면, 채널 도파관(933)의 특징적 단면 차원(예를 들면, 도 9b의 방향(Y)으로)은 예시에 의해 제안된 것보다 축 차원(예를 들면, 도 9b의 방향(X)으로) 및 도파관들(933) 사이의 간격(도 9b의 방향(Y)으로)에 대해 훨씬 더 작을 수 있다. 일 구현에서, 예를 들면, 원형 채널 도파관의 단면 지름은 일반적으로 전파되는 광 또는 다른 전자기파의 파장과 대략 동일한데, 즉, 약 1-10 미크론일 수 있다. 비교의 방식으로, 예를 들면, 길이 방향 차원은 몇 센티미터일 수 있고, 채널 도파관들(933) 사이의 간격은 수 밀리미터일 수 있다.
채널 도파관(933)은 이롭게도 신호들(932)에 대한 2 차원 안내(guidance)를 제공하도록 구성될 수 있어서, 신호들(932)은 채널 도파관(933)의 축 또는 길이 방향 축으로 지칭될 수 있는 제 3 차원만을 따라 자유롭게 전파된다. 결과적으로, 채널 도파관(933) 내에서, 길이 방향 축에 대해 가로지르는 채널 도파관(933)의 차원들이 전파되고 있는 광 또는 다른 전자기파의 파장과 대략 동일하기 때문에, 예를 들면, 전자기 방사는 정상적으로 소멸 상태에 있을 수 있다. 채널 도파관(933)은, 예를 들면, 광 섬유를 포함하거나, 예를 들면, 에피택시(epitaxy), 이온 교환 또는 열 확산(thermal diffusion)과 조합하여 리소그래피 방법들을 사용하여 기판 상에 제조될 수 있다.
일 구현에서, 입력 신호 소스(931)는 주로 적외선 광을 방출하도록 구성된 발광 다이오드(LED)를 포함할 수 있다. 그러나, 임의의 타입의 전자기 또는 음향 에너지의 소스가 사용될 수 있다. 예를 들면, 입력 신호 소스들(931)은 하나 이상의 유기 발광 디바이스들("OLED들"), 레이저들(예를 들면, 다이오드 레이저들 또는 다른 레이저 소스들), 열 또는 냉 음극 형광 램프들, 백열 또는 할로겐 광원들을 포함할 수 있다. 예시된 구현에서, 각각의 입력 신호 소스(931)는 채널 도파관(933)의 단부에 배치된다. 그러나, 대안적인 구성들이 본 발명 내에서 고려된다. 예를 들면, 입력 신호 소스(931)는 채널 도파관(933)으로부터 원격에 있을 수 있고, 입력 신호 소스(931)에 의해 생성되는 신호들은, 예를 들면, 하나 이상의 광 섬유들, 반사기들 등과 같은 부가적인 광학 엘리먼트들에 의해 채널 도파관(933)으로 전송될 수 있다. 일부 구현들에서, 입력 신호 소스(931)는 입체각(solid angle)에 걸쳐 광을 방출하도록 구성될 수 있다. 입체각은, 예를 들면, 제스처 인식 신뢰성을 개선하도록 선택될 수 있다.
제 1 신호들(932)은 채널 도파관(933)에 대한 입력들일 수 있다. 검출기들(935)은 제 1 신호들(932)에 대응하는 제 2 신호들(934)을 채널 도파관들(933)로부터 수신하도록 구성될 수 있다. 검출기들(935)은 포토다이오드들, 포토트랜지스터들, CCD(charge coupled device) 어레이들, CMOS(complementary metal oxide semiconductor) 어레이 또는 검출된 가시선, 적외선(IR) 및/또는 자외선(UV) 광의 특성을 나타내는 신호를 출력하도록 동작 가능한 임의의 적절한 디바이스들과 같은 감광성 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 검출기들(935)은 신호 경로(911)(도 9a)를 통해 제 3 신호들을 출력할 수 있고, 제 3 신호는 검출된 제 2 신호들(934)의 하나 이상의 특성들을 나타낸다. 예를 들면, 특성들은 강도, 방향성, 주파수, 진폭, 진폭 변조 및/또는 다른 속성들을 포함할 수 있다.
제 3 신호들은 도파관에 근접한 물체의 위치를 결정하도록 분석될 수 있다. 분석은, 채널 도파관에 근접한 물체의 부재 시에, 각각의 채널 도파관(933)이 검출기(935)로의 제 1 신호(932)의 비교적 낮은 손실의 전파를 제공한다는 것을 고려할 수 있다. 예를 들면, 광학 채널 도파관이 소멸 상태에서 광을 전파할 수 있기 때문에, 무시할 만한 양의 신호 강도가 손실되고, 도파관 벽이 유리와 같이 투명한 물질로 제조될 수 있음에도 불구하고, 주변 또는 디스플레이 광으로부터의 잡음이 도파관으로 전파되는 것이 실질적으로 방지된다. 그러나, 물체가 채널 도파관의 외부 벽과 접촉하거나 외부 벽에 매우 근접할 때, 제 1 신호(932)의 전파가 영향을 받을 수 있다. 더 상세하게는, 광학 채널 도파관의 경우에, 그러한 접촉은 광을 산란시키고 도파관에 전송 손실을 도입할 수 있다. 따라서, 여전히 도 9b를 참조하면, 입력 신호 소스(931(5))로부터 도파관(933(5))을 통해 수신된 제 2 신호(934(5))의 특성은 물체(950)의 접촉 또는 긴밀한 근접도에 의해 영향을 받을 수 있다. 예를 들면, 제 2 신호(934(5))의 강도는, 예를 들면, 물체의 근접도에 의해 영향을 받지 않는 제 2 신호(934(1))에 대해 감소될 수 있다.
물체(950)는, 예를 들면, 손 또는 손가락과 같은 사용자의 부속물일 수 있고, 물체(950)는 임의의 물리적 물체(예를 들면, 스타일러스), 핸드-헬드일 수 있거나 사용자의 제어 하에 있을 수 있지만, 이것은 본원에서 간략히 "물체"로 지칭된다.
도 9c 및 도 9d는 채널 도파관(933(1)) 및 채널 도파관(933(5)) 내의 신호 전파의 도식을 각각 예시한다. 도 9c에 도시된 바와 같이, 신호(932(1))에 의해 도입된 음향 또는 전자기 에너지는 도파관(933(1))을 따라 전파되고, 반복된 TIR을 겪는다. 결과적으로, 에너지는 신호 강도의 무시할 만한 손실로 소멸파(evanescent wave)들로서 전파된다. 도 9d를 참조하면, 채널 도파관(933(5))에 근접한 물체(950)의 존재가, 예를 들면, 채널 도파관(933(5)) 외부의 광의 산란을 발생시킨다는 것이 관찰될 수 있다. 결과적으로, 검출기(935(5))에 의해 결국 수신되는 제 2 신호(934(5))의 강도는 검출기(935(1))에 의해 수신되는 제 2 신호(934(1))의 강도에 대해 측정 가능하게 감소될 수 있다.
프로세서(904)가 물체(950)의 존재를 인식하고 적어도 하나의 축(가령, 도 9b의 축 'y')을 따라 물체(950)의 위치를 결정하기 위해 복수의 검출기들(935)에 의해 출력되는 신호들을 분석하도록 구성될 수 있다는 것이 인지될 것이다. 결과적으로, 사용자의 터치의 위치는, 예를 들면, 적어도 제 1 축을 따라 위치확인될 수 있다.
예시된 구현에서, 채널 도파관들(933) 각각은 실질적으로 직선이고, 서로에 대해 평행하고 'y' 축을 따라 균일하게 분포된다. 일부 구현들에서, 각각의 채널 도파관(933)은 실질적으로 직선적인, 균일한 그리드의 부분이다. 그러나, 많은 다른 구성들이 가능하다는 것이 인지될 것이다. 도파관들은 일부 구현들에서, 예를 들면, 직선보다는 구부러질 수 있다. 또한, 도파관들(933)은 균일하게 이격될 필요는 없다. 예를 들면, 일부 구현들에서, 도파관들은, 더 높은 분해능의 위치 결정이 요구되는 시청 영역의 구역들에서 더 가깝게 이격되고, 다른 곳에서 더 넓게 이격될 수 있다.
이제 도 9e를 참조하면, 어레인지먼트(930)가 채널 도파관들(933)의 2 차원(2D) 그리드로서 구성되는 구현이 예시된다. 도 9b와 관련하여 상술된 바와 같이, 제 1 신호들(932)은 채널 도파관들(933)에 대한 입력들일 수 있다. 검출기들(935)은 제 1 신호들(932)에 대응하는 제 2 신호들(934)을 채널 도파관들(933)로부터 수신하도록 구성될 수 있다.
각각의 채널 도파관(933)은, 자신에 근접한 물체의 부재 시에, 검출기(935)로의 제 1 신호(932)의 낮은 손실의 전파를 제공할 수 있다. 예를 들면, 광학 채널 도파관에 대해, 광이 채널 도파관 내에서 소멸 상태에서 전파되기 때문에, 무시할 만한 양의 신호 강도가 손실되고, 도파관 벽이 유리와 같은 투명한 물질로 제조될 수 있음에도 불구하고, 주변 또는 디스플레이 광으로부터의 잡음은 도파관(933)으로 전파되는 것이 실질적으로 방지된다.
그러나, 물체가 채널 도파관(933)의 외부 벽과 접촉하거나 이와 매우 근접할 때, 제 1 신호(932)의 전파가 영향을 받을 수 있다. 더 상세하게는, 그러한 접촉은 광을 산란시키고 도파관(933)에 전송 손실을 도입할 수 있다. 따라서, 여전히 도 9e를 참조하면, 입력 신호 소스(931(5y))로부터 도파관(933(5y))을 통해 검출기(935(5y))에 의해 수신된 제 2 신호(934(5y))의 특성은 물체(950)의 접촉 또는 긴밀한 근접도에 의해 영향을 받을 수 있다. 예를 들면, 제 2 신호(934(5y))의 강도는, 예를 들면, 물체의 근접도에 의해 영향을 받지 않는 제 2 신호(934(1y))에 대해 감소될 수 있다. 마찬가지로, 입력 신호 소스(931(2x))로부터 도파관(933(2x))을 통해 검출기(935(2x))에 의해 수신된 제 2 신호(934(2x))의 특성은 물체(950)의 접촉 또는 긴밀한 근접도에 의해 영향을 받을 수 있다. 예를 들면, 제 2 신호(934(2x))의 강도는, 예를 들면, 물체(950)의 근접도에 의해 영향을 받지 않는 제 2 신호(934(6x))에 대해 감소될 수 있다.
결과적으로, 검출기들(935(5y) 및 935(2x))에 의해 수신된 제 2 신호들(934(5y) 및 934(2x))의 강도는, 예를 들면, 검출기(935(1y))에 의해 수신된 제 2 신호들(934(1y)) 또는 검출기(935(6x))에 의해 수신된 제 2 신호들(934(6x))의 강도에 대해 측정 가능하게 감소될 수 있다.
프로세서(904)가 물체(950)의 존재를 인식하고 물체(950)의 2D(x,y) 위치를 결정하기 위해 복수의 검출기들(935)에 의해 출력된 제 3 신호들을 분석하도록 구성될 수 있다는 것이 인지될 것이다. 결과적으로, 사용자의 터치의 위치는, 예를 들면, 축들 둘 모두에 관련하여 위치확인될 수 있다.
일부 구현들에서, 그리드는 2 개 이상의 적층된 평면들에 배치된 채널 도파관들의 세트를 포함할 수 있다. 예를 들면, 축 X을 따라 정렬된 채널 도파관들은 제 1 평면에 배치될 수 있고, 축 Y를 따라 정렬된 채널 도파관들은 제 2의 실질적으로 평행한 평면에 배치될 수 있다. 다른 구현들에서, 모든 채널 도파관들은 실질적으로 동일 평면이고 와플형 그리드의 신호 채널들로 구성될 수 있다.
이제 도 9f를 참조하면, 어레인지먼트(930)가 단일 축에 실질적으로 평행하는 채널 도파관들(933)을 사용하여 2D 위치 결정 능력을 제공하도록 구성되는 구현이 예시된다.
제 1 신호들(932)은 각각의 입력 신호 소스(931)로부터 각각의 채널 도파관들(933)로의 입력들일 수 있다. 검출기들(935)은 제 1 신호들(932)에 대응하는 제 2 신호들(934)을 채널 도파관들(933)로부터 수신하도록 구성될 수 있다. 제 2 신호들(934)은 제 1 신호들(932)의 반사로부터 기인할 수 있다. 예를 들면, 예시된 구현에서, 제 2 신호들(934(1))은 채널 도파관(933(1))의 종점(terminus)(936(1))에서 제 1 신호들(932(1))의 반사로부터 기인할 수 있다. 결과적으로, 검출기들(935)은 입력 신호 소스(931)에 근접하게 위치되고, 채널 도파관(933)의 단일 단부에 연결될 수 있다. 검출기들(935)은 검출된 제 2 신호들(934)의 하나 이상의 특성들을 나타내는 제 3 신호들을 신호 경로(911)(도 9a)를 통해 출력할 수 있다.
제 3 신호들은 도파관에 근접한 물체의 위치를 결정하도록 분석될 수 있다. 분석은, 각각의 채널 도파관(933)이, 자신에 근접한 물체의 부재 시에, 검출기(935)로의 제 1 신호(932)의 낮은 손실의 전파를 제공한다는 것을 고려할 수 있다. 그러나, 물체가 채널 도파관(933)의 외부 벽과 접촉하거나 외부 벽에 매우 근접할 때, 제 1 신호(932)의 전파가 영향을 받을 수 있다. 따라서, 여전히 도 9f를 참조하면, 입력 신호 소스(931(5))로부터 채널 도파관(933(5))을 통해 수신된 제 2 신호(934(5))의 특성은 물체(950)의 접촉 또는 긴밀한 근접도에 의해 영향을 받을 수 있다.
예를 들면, 이제 채널 도파관(933(5)) 내의 신호 전파의 도식을 예시하는 도 9g를 참조하면, 물체(950)의 효과가 예시된다. 더 상세하게는, 채널 도파관(933(5))에 근접한 물체(950)의 존재가 광을 채널 도파관(933(5))으로 반사하게 하는 것이 관찰될 수 있고, 광은 입력 신호 소스(931(5))를 향해 그리고 입력 신호 소스(931(5))에서 멀어져 역 전파(점선들)된다.
따라서, 제 2 신호(934(5))는 물체(950)로부터 반사된 역-전파된 광을 포함할 수 있다. 그러한 역-전파된 광은, 종점(936(1))으로부터의 반사 후에 제 2 신호(934(1))가 수신되는데 요구되는 시간의 간격보다 측정 가능하게 더 짧은 시간 간격("플라이(fly) 시간") 내에 수신될 수 있다. 신호들 사이, 예를 들면, 제 2 신호(934(1))와 제 2 신호(934(5)) 사이의 플라이 시간에서의 차이는, 예를 들면, 마이켈슨(Michelson) 간섭계, 공통 경로 간섭계를 사용하는 간섭계 기술 또는 다른 기술들에 의해 결정될 수 있다.
프로세서(904)가 물체(950)의 존재를 인식하고 물체(950)의 2D(x,y) 위치를 결정하기 위해 복수의 검출기들(935)에 의해 출력된 제 3 신호들을 분석하도록 구성될 수 있다는 것이 인지될 것이다. 더 상세하게는, 도 9f에 예시된 구현에서, 물체(950)에 의해 영향을 받는 채널 도파관(들)(933(i))의 식별은 'Y' 축 위치 로케이션 정보를 제공할 수 있고, 반면에 플라이 시간의 분석은 'X' 축 위치 로케이션 정보를 제공할 수 있다. 결과적으로, 사용자의 터치의 위치는, 예를 들면, 축들 둘 모두에 관련하여 위치확인될 수 있다.
예시된 실시예에서, 각각의 채널 도파관(933)은 실질적으로 직선이고, 다른 도파관들에 평행하고, 'y' 축을 따라 균일하게 분포된다. 그러나, 많은 다른 구성들이 가능하다는 것이 인지될 것이다. 도파관들은 일부 구현들에서, 예를 들면, 직선보다는 구부러질 수 있다. 또한, 도파관들은 균일하게 이격될 필요는 없다. 예를 들면, 일부 구현들에서, 도파관들은 더 높은 분해능의 위치 결정이 요구되는 시청 영역의 구역들에서 더 가깝게 이격되고, 다른 곳에서 더 넓게 이격될 수 있다.
본 발명자들은, 앞서 본원에 설명된 기술들이 비교적 적은 수의 채널 도파관들을 사용하여 2D 위치 로케이션 능력을 제공하도록 확장될 수 있다는 것을 인지하였다. 실제로, 정사각형 또는 원형 나선형 어레인지먼트, 예를 들면, 구불구불한 구성으로 배치된 겨우 하나의 도파관을 사용하는 2D 위치 로케이션 능력이 제공될 수 있다. 구불구불한 구성은, 예를 들면, 'S' 형상, 또는 임의의 다른 구불구불하거나 물결 모양의 패턴일 수 있다.
예를 들면, 이제 도 9h를 참조하면, 채널 도파관(933)은 구불구불한 구성으로 배치된 것으로 예시된다. 제 1 신호들(932)은 입력 신호 소스(931)로부터 채널 도파관(933)으로의 입력들일 수 있다. 검출기들(935)은 제 2 신호(934)를 채널 도파관(933)으로부터 수신하도록 구성될 수 있다. 제 2 신호(934)는 제 1 신호(932)의 반사로부터 기인할 수 있다. 예를 들면, 예시된 구현에서, 제 2 신호(934)는 물체(950)로부터 반사된 광의 역 전파로부터 적어도 부분적으로 기인할 수 있다. 검출기들(935)은 검출된 제 2 신호(934)의 하나 이상의 특성들을 나타내는 제 3 신호들을 신호 경로(911)(도 9a)를 통해 출력할 수 있다.
제 3 신호들은 도파관에 근접한 물체의 위치를 결정하도록 분석될 수 있다. 분석은, 채널 도파관(933)이, 자신에 근접한 물체의 부재 시에, 검출기(935)로의 제 1 신호(932)의 낮은 손실의 전파를 제공한다는 것을 고려할 수 있다. 그러나, 물체가 채널 도파관(933)의 외부 벽과 접촉하거나 외부 벽에 매우 근접할 때, 제 1 신호(932)의 전파가 영향을 받을 수 있다.
따라서, 여전히 도 9h를 참조하면, 입력 신호 소스(931)로부터 채널 도파관(933)을 통해 수신된 제 2 신호(934)의 특성은 물체(950)의 접촉 또는 긴밀한 근접도에 의해 영향을 받을 수 있다. 더 상세하게는, 제 2 신호(934)는 물체(950)로부터 반사된 역-전파된 광을 포함할 수 있다. 그러한 역-전파된 광은, 종점(936)으로부터의 반사 후에 제 2 신호(934)가 수신되는데 요구되는 시간의 간격보다 측정 가능하게 더 짧은 시간 간격("플라이 시간") 내에 수신될 수 있다. 종점(936)으로부터 반사된 신호와 물체(950)로부터 반사된 역-전파된 광을 나타내는 신호 사이의 플라이 시간에서의 차이는, 예를 들면, 광학 간섭계 기술들을 사용하여 결정될 수 있다.
프로세서(904)가 물체(950)의 존재를 인식하고 물체(950)의 2D(x,y) 위치를 결정하기 위해 검출기(935)에 의해 출력된 제 3 신호들을 분석하도록 구성될 수 있다는 것이 인지될 것이다. 더 상세하게는, 도 9h에 예시된 구현에서, 채널 도파관(933)이 구불구불한 구성인 경우에, 물체(950)로부터 반사된 역-전파된 광의 플라이 시간의 분석은 구불구불한 물체(950)의 길이가 어디를 따라 위치되는지를 식별할 수 있다. 구불구불한 기하학 구조의 지식과 함께, 이러한 정보는 물체(950)의 2D 위치 결정을 산출한다.
예시된 구현에서, 구불구불한 구성의 특정 예가 예시된다. 그러나, 많은 다른 구성들이 가능하다는 것이 인지될 것이다. 도파관들은 일부 구현들에서, 예를 들면, 직선보다는 구부러질 수 있고, 벤드들(bends)은 예시된 바와 같이 정사각형인 것보다는 실질적인 곡률 반경을 가질 수 있다. 또한, 구불구불한 것의 각각의 세그먼트들이 균일하게 이격될 필요는 없다. 예를 들면, 일부 구현들에서, 세그먼트들은 더 높은 분해능의 위치 결정이 요구되는 시청 영역의 구역들에서 더 가깝게 이격되고, 다른 곳에서 더 넓게 이격될 수 있다. 마지막으로, 나선형 구성들, 직사각형, 원형 또는 타원형 중 어느 하나가 또한 본 발명 내에서 고려된다.
상술된 구현들에서, 입력 신호 소스(931)는, 예를 들면, 주변 또는 디스플레이 광과 독립적인 능동 신호 소스로서 예시되었다. 다른 구현들에서, 수동 입력 신호 소스가 유리할 수 있다. "수동" 입력 신호 소스에 의해, 이것은 물체(950)로부터 반사 또는 산란되는 주변 및/또는 디스플레이 광으로 여겨진다.
예를 들면, 이제 도 9i를 참조하면, 물체(950)로부터 산란된 광 중 일부는 채널 도파관(933)으로 진입할 수 있고, 여기서 광 중 일부는 하나 이상의 검출기들을 향해 전파될 수 있다. 예를 들면, 채널 도파관(933(5y))을 통해 검출기(935(5y))에 의해 수신된 제 2 신호(934(5y))의 특성은 물체(950)로부터 산란되거나 반사된 광에 의해 영향을 받을 수 있다. 마찬가지로, 채널 도파관(933(2x))을 통해 검출기(935(2x))에 의해 수신된 제 2 신호(934(2x))의 특성은 물체(950)의 접촉 또는 긴밀한 근접도에 의해 영향을 받을 수 있다.
결과적으로, 검출기들(935(5y) 및 935(2x))에 의해 수신되는 제 2 신호들(934(5y) 및 934(2x))의 특성들은 검출기(935(1y))에 의해 수신된 제 2 신호들(934(1y)) 또는 검출기(935(6x))에 의해 수신된 제 2 신호들(934(6x))의 특성들과 측정 가능하게 상이할 수 있다.
프로세서(904)가 물체(950)의 존재를 인식하고 물체(950)의 2D(x,y) 위치를 결정하기 위해 복수의 검출기들(935)에 의해 출력된 제 3 신호들을 분석하도록 구성될 수 있다는 것이 인지될 것이다. 결과적으로, 사용자의 터치의 위치는, 예를 들면, 축들 둘 모두에 관련하여 위치확인될 수 있다.
상술된 구현들에서, 2D 위치 로케이션 기술들은 채널 도파관(933)에 대한 물체(950)의 물리적 접촉 또는 물체(950)의 적어도 긴밀한 물리적 근접도에 의존한다. 그러나, 현재 개시된 기술들은 또한 "제스처들"에 적어도 부분적으로 응답하여 사용자 인터페이스를 제공하도록 적용될 수 있고, 전자 디바이스는 사용자의 손, 손가락 또는 핸드-헬드 물체의 전체 모션들로 여겨지는 "제스처들"을 감지하고 이에 결정론적 방식으로 반응한다. 제스처들은 이롭게도 전자 디바이스와 직접적인 물리적 접촉이 없지만 전자 디바이스에 근접하게 이루어질 수 있다.
도 10a 및 도 10b는 제스처 인식을 위해 구성된 채널 도파관의 예를 도시한다. 채널 도파관(933)은, 채널 도파관(933)의 입력 신호 소스(931)로부터 수신되는 방출된 광을 실질적인 컴포넌트가 전면 표면(1037)에 수직하는 방향으로 반사하는 광 터닝 디바이스들을 포함할 수 있다. 결과적으로, 방출된 광의 적어도 일부는, 반사된 광(1042)과 같이, 제스처가 검출되는 지역으로 채널 도파관(933)을 탈출할 수 있다.
일 구현에서, 광-터닝 디바이스들은, 입력 신호 소스(931)에 의해 방출된 광을 실질적인 컴포넌트가 채널 도파관(933)의 전면 표면(1037)에 수직하는 방향으로 재지향하는 다수의 반사성 마이크로구조들(1036)을 포함할 수 있다. 본원 아래에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 마이크로구조들(1036)은 다양한 구현들에서 모두 동일하거나 상이한 형상들, 크기들, 구조들 등을 가질 수 있다. 마이크로구조들(1036)은, 반사된 광(1042)의 적어도 실질적인 부분이 법선(normal)에 대해 기울어져(at an angle) 전면 표면(1037)과 교차함으로써 그 광이 채널 도파관(933)을 탈출하도록, 입력 신호 소스(931)에 의해 방출되는 광을 재지향시킬 수 있다.
마이크로구조들 대신에 또는 이에 부가하여, 예를 들면, 홀로그래픽 필름, 회절에 의해 광을 터닝하는 표면 양각 격자(surface relief grating) 또는 산란에 의해 광을 터닝하는 표면 거칠기(surface roughness)를 포함하여, 다른 광 터닝 디바이스들이 본 발명 내에서 고려된다.
반사된 광(1042)이 매우 다양한 각도들로 소산될 수 있다는 것이 인지될 것이다. 결과적으로, 반사된 광(1042) 중 일부는, 예를 들면, 물체(950)로부터 멀리, 사용자의 시야를 향해 또는 사용자의 시야로부터 멀리 지향될 수 있다.
도 10b에 예시된 바와 같이, 물체(950)가 반사된 광(1042)과 상호 작용할 때, 상호 작용으로부터 기인한 산란된 광(1044)은 다시 채널 도파관(933)을 향해 지향될 수 있다. 마이크로구조들(1036)은 그러한 광을 검출기들(935) 중 하나 이상을 향해 재지향할 수 있다. 예를 들면, 재지향된 산란된 광(1046)은 실질적인 컴포넌트가 채널 도파관(933)의 전면 표면(1037)에 평행하는 방향으로 터닝될 수 있다. 더 상세하게는, 재지향된 산란된 광의 적어도 실질적인 부분은 채널 도파관(933) 내에서 전파된다. 결과적으로, 그러한 재지향된 수집된 산란된 광(1046)은 채널 도파관(933)을 탈출하지 않지만, 대신에 검출기들(935) 중 하나 이상에 도달한다. 각각의 검출기(935)는 재지향된 수집된 산란된 광(1046)의 하나 이상의 특성들을 검출하고 검출된 특성들을 나타내는 신호를 출력하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 특성들은 강도, 방향성, 주파수, 진폭, 진폭 변조 및/또는 다른 속성들을 포함할 수 있다.
도 11a 내지 도 11c는 일부 구현들에 따른 광-터닝 마이크로구조들의 예들을 도시한다. 도 11a, 도 11b 및 도 11c는 마이크로구조들(1101, 1103 및 1105)의 정면도, 평면도 및 사시도를 각각 도시한다. 예시가 마이크로구조들의 매우 확대된 뷰를 도시하고, 마이크로구조들은 대개는 작고, 예를 들면, 일부 구현들에서 대략 1 내지 10 ㎛의 높이 및 3 내지 50 ㎛의 폭을 가질 수 있다는 것이 인지될 것이다. 각각의 마이크로구조는, 이롭게도, 하나 이상의 반사 표면들, 예를 들면, 광을 재지향하도록 구성된 반사 표면들(1102, 1104 및 1106)을 가질 것이다. 더 상세하게는, 실질적인 컴포넌트가 대화형 디스플레이(902)의 전면 표면에 평행하는 방향으로 지향된 입사광은 실질적인 컴포넌트가 대화형 디스플레이(902)의 전면 표면에 수직하는 방향으로 반사될 수 있다. 마찬가지로, 실질적인 컴포넌트가 대화형 디스플레이(902)의 전면 표면에 수직하는 방향으로 지향된 입사광은 실질적인 컴포넌트가 대화형 디스플레이(902)의 전면 표면에 평행하는 방향으로 반사될 수 있다. 그러한 마이크로구조들의 많은 기하학적 구조들이 가능하고, 도 11a 내지 도 11c에 제공된 예들이 몇몇의 가능한 구현들만을 예시한다는 것이 인지될 것이다.
일부 구현들에서, 도 11a 내지 도 11c에 예시된 것들과 같은 마이크로구조들은 시트들로 서로의 상부 상에 연속 층들 및 구조들을 인쇄함으로써 형성될 수 있다. 다른 구현들에서, 마이크로구조들을 생성하기 위해 엠보싱 및/또는 몰딩 기술들이 사용될 수 있다. 일부 구현들에서, 반사 표면은, 예를 들면, 유리 기판을 금속화함으로써 선택적으로 제공될 수 있다. 반사 표면들(1102, 1104 및 1106)은, 예를 들면, 포토리소그래피 및 습식 화학 에칭 기술들을 사용하여 마련될 수 있다. 일부 구현들에서, 반사 표면들(1102, 1104 및 1106)은 유리 기판 상에 증착된 SiON 층으로 제조될 수 있다. 그러한 구현들에서, 마스크들이 사용될 수 있고, 얇은 금속층(예를 들면, 약 500-1000 옹스트롬 두께)은 반사 표면들에만 증착될 수 있다.
도 9a를 다시 참조하면, 프로세서(904)는 검출된 특성들을 나타내는 신호들을 신호 경로(911)를 통해 검출기(935)로부터 수신되도록 구성될 수 있다. 프로세서(904)는 대화형 디스플레이(902)의 전면 표면과 평행하는 적어도 2차원 평면에서 물체(950)의 위치를 계산하기 위해 하나 이상의 검출기들(935)로부터 수신된 신호들을 분석할 수 있다. 예를 들면, 각각의 검출기(935)의 출력 신호를 비교함으로써, 프로세서(904)는 대화형 디스플레이(902)의 전면 표면과 일반적으로 평행하는 평면에서 물체(950)의 위치를 결정할 수 있다. 추가의 예로서, 물체(950)의 모션은 검출기들(935)에 의해 수신된 광으로 하여금 신호 패턴을 생성하게 할 수 있다. 프로세서(904)는 신호 패턴을 분석하고, 신호 패턴이 특정 사용자 제스처의 특성을 나타내는 때를 결정하도록 구성될 수 있다. 신호 패턴은 신호 강도 및/또는 파형과 같은 특성들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 모든 검출기들에서 생성된 신호의 강도는 물체(950)가 스크린에 더 가깝게 옴에 따라 변할 수 있다. 추가의 예로서, 펄스형 파형은, 예를 들면, 이격된 손가락들을 갖는 손이 대화형 디스플레이(902)의 전면 표면과 일반적으로 평행하는 평면에 걸쳐 이동할 때, 하나 이상의 검출기들(935)에 의해 검출될 수 있다.
프로세서(904)는 검출기들(935)의 출력 신호들로부터 사용자 제스처의 인스턴스를 인식하도록 구성될 수 있다. 또한, 프로세서(904)는 사용자 제스처에 응답하여 전자 디바이스(900)의 대화형 디스플레이(902) 및/또는 다른 엘리먼트들 중 하나 또는 둘 모두를 제어할 수 있다. 예를 들면, 대화형 디스플레이(902) 상에 디스플레이되는 이미지는 스크롤링 업 또는 다운, 회전, 확대 또는 그렇지 않다면 수정되게 할 수 있다. 또한, 프로세서(904)는, 예를 들면, 볼륨 설정을 변경하는 것, 전력을 턴 오프하는 것, 통화를 하거나 종결하는 것, 소프트웨어 애플리케이션을 런칭 또는 종결하는 것 등과 같은 사용자 제스처에 응답하여 전자 디바이스(900)의 다른 양상들을 제어하도록 구성될 수 있다.
일부 구현들에서, 적어도 하나의 개재층은 터치(또는 제스처)가 인식되는 표면과 채널 도파관(933) 사이에 배치된다. 도 12a 및 도 12b는 채널 도파관과 사용자 사이에 적어도 하나의 개재층을 갖는 구현의 예를 도시한다. 도 12a를 참조하면, 물체(950)에 의한 접촉 부재 시에, 층(1260)이 채널 도파관(933)으로부터 비교적 멀리 떨어지도록 층(1260)이 배치될 수 있다는 것이 관찰될 수 있다. 예를 들면, 물체(950)에 의한 접촉 부재 시에, 층(1260)은 채널 도파관(933)에 의해 전파되는 광 또는 다른 전자기파의 파장보다 더 큰 거리만큼 분리될 수 있다. 결과적으로, 신호들은 채널 도파관(933)에서 낮은 손실로 전파될 수 있다. 그러나, 이제 도 12b를 참조하면, 물체(950)에 의해 터치될 때, 층(1260)은 채널 도파관(933)과 접촉하게 될 수 있다. 결과적으로, 제 2 신호(934)의 강도는, 에너지가 채널 도파관(933)으로부터 층(1260)으로 누설되기 때문에 측정 가능하게 감소될 수 있다. 신호 강도에서의 이러한 축소는 본원에 개시된 기술들을 사용하여 물체(950)의 위치를 결정하는데 사용될 수 있다.
일부 구현들에서, 적어도 하나의 개재하는 평면 광 가이드는 터치(또는 제스처)가 인지되는 표면과 채널 도파관(933) 사이에 배치된다. 도 13a 및 도 13b는 채널 도파관과 사용자 사이에 배치된 평면 광 가이드를 갖는 구현의 예를 도시한다. 예시된 구현에서, 발광 소스일 수 있는 입력 신호 소스(931)는 제 1 신호들(932)을 평면 광 가이드(1370)로 방출한다. 도 13a를 참조하면, 물체(950)에 의한 접촉 부재 시에, 광 가이드(1370)가 채널 도파관(933)으로부터 비교적 멀리 떨어지도록 광 가이드(1370)가 배치될 수 있고, 신호들이 광 가이드(1370)에서 작은 손실로 전파될 수 있다는 것이 관찰될 수 있다. 그러나, 이제 도 12b를 참조하면, 물체(950)에 의해 터치될 때, 광 가이드(1370)는 채널 도파관(933)과 접촉하게 될 수 있다. 결과적으로, 일부 광은 광 가이드(1370)로부터 채널 도파관(933)으로 누설되고, 검출기(935)에 의해 검출될 수 있다. 검출된 광에 의해 응답하여 검출기(935)에 의해 출력된 신호들은 본원에 개시된 기술들을 사용하여 물체(950)의 위치를 결정하는데 사용될 수 있다.
일부 구현들에서, 적어도 제 2 개재하는 채널 도파관은 터치(또는 제스처)가 인지되는 표면과 채널 도파관(933) 사이에 배치된다. 도 14a 및 도 14d는 제 1 채널 도파관과 사용자 사이에 배치된 제 2 채널 도파관을 갖는 구현들의 예들을 도시한다. 도 14a 및 도 14b에 예시된 구현에서, 입력 신호 소스(931)는 제 1 신호들(932)을 채널 도파관(933)으로 방출한다. 도 14a를 참조하면, 물체(950)에 의한 접촉 부재 시에, 제 2 채널 도파관(1433)이 채널 도파관(933)으로부터 비교적 멀리 떨어지도록 제 2 채널 도파관(1433)이 배치될 수 있고, 신호들이 채널 도파관(933)에서 작은 손실로 전파될 수 있다는 것이 관찰될 수 있다. 그러나, 이제 도 14b를 참조하면, 물체(950)에 의해 터치될 때, 채널 도파관(1433)은 채널 도파관(933)과 접촉하게 될 수 있다. 결과적으로, 제 2 신호(934)의 강도는, 에너지가 채널 도파관(933)으로부터 제 2 채널 도파관(1433)으로 누설되기 때문에 측정 가능하게 감소될 수 있다. 신호 강도에서의 이러한 축소는 본원에 개시된 기술들을 사용하여 물체(950)의 위치를 결정하는데 사용될 수 있다.
도 14a 및 도 14b에 예시된 구현에서, 입력 신호 소스(931) 및 검출기(935)는 채널 도파관(933)에 의해 직접적으로 연결된다. 도 14c 및 도 14d에 예시된 바와 같이, 이것은 반드시 그러한 경우는 아니다. 예시된 구현에서, 입력 신호 소스(931)는 제 1 신호들(932)을 제 2 채널 도파관(1433)으로 방출한다. 도 14c를 참조하면, 물체(950)에 의한 접촉 부재 시에, 제 2 채널 도파관(1433)이 채널 도파관(933)으로부터 비교적 멀리 떨어지도록 제 2 채널 도파관(1433)이 배치될 수 있고, 신호들이 제 2 채널 도파관(1433)에서 낮은 손실로 전파될 수 있다는 것이 관찰될 수 있다. 그러나, 이제 도 14d를 참조하면, 물체(950)에 의해 터치될 때, 제 2 채널 도파관(1433)은 채널 도파관(933)과 접촉하게 될 수 있다. 결과적으로, 제 2 채널 도파관(1433)으로부터 채널 도파관(933)으로 누설되는 신호들은 검출기(935)에 의해 검출될 수 있다. 검출된 광에 응답하여, 검출기(935)에 의해 출력된 신호들은 본원에 개시된 기술들을 사용하여 물체(950)의 위치를 결정하는데 사용될 수 있다.
상술된 구현들이 단지 예들로서 제공되고, 많은 변형들이 가능하다는 것이 인지될 것이다. 예를 들면, 채널 도파관(933)으로부터 물체(950)를 분리하는 개재층들이 예시되지만, 채널 도파관(933)이 층(1260), 평면 광 가이드(1370) 또는 채널 광 가이드(1433)로부터 물체(950)를 분리할 수 있다는 것을 본 발명자들이 고려한다.
도 15는 대화형 디스플레이 및/또는 연관된 전자 디바이스를 제어하기 위한 방법을 예시한 흐름도의 예를 도시한다. 블록(1510)에서, 제 1 전자기 또는 음향 신호는 채널 도파관으로 입력될 수 있다. 채널 도파관의 적어도 일부는, 디스플레이의 시청 영역 내에, 디스플레이의 사용자 인터페이스 표면에 근접하게 그리고 사용자 인터페이스 표면에 실질적으로 평행하게 배치될 수 있다. 이롭게도, 채널 도파관은 전자기 또는 음향 신호에 대한 2 차원 안내를 제공하도록 구성될 수 있어서, 신호가 채널 도파관의 길이 방향 축만을 따라 자유롭게 전파된다.
블록(1520)에서, 제 2 신호는 제 1 신호에 대응하는 제 2 신호를 검출기에 의해 채널 도파관으로부터 수신될 수 있다. 검출기는 포토다이오드들, 포토트랜지스터들, CCD 어레이들, CMOS 어레이 또는 검출된 가시선, IR 및/또는 UV 광의 특성을 나타내는 신호를 출력하도록 동작 가능한 다른 적절한 디바이스들과 같은 감광성 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 검출기는 검출된 제 2 신호의 하나 이상의 특성들을 나타내는 제 3 신호를 출력할 수 있다.
블록(1530)에서, 제 3 신호는, 예를 들면, 프로세서에 의해 수신될 수 있다.
블록(1540)에서, 디스플레이에 관련하여 물체의 위치가 결정될 수 있다. 위치 결정은 수신된 제 3 신호에 기초하여 프로세서에 의해 수행될 수 있다.
블록(1550)에서, 디스플레이 및/또는 디스플레이와 연관된 전자 디바이스는 위치 결정에 응답하여 제어될 수 있다. 예를 들면, 프로세서는, 위치 결정의 결과로서, 사용자 입력을 인식할 수 있다. 또한, 프로세서는 사용자 입력에 응답하여 디스플레이 상에 디스플레이되는 이미지가 스크롤링 업 또는 다운, 회전, 확대 또는 그렇지 않다면 수정되게 하도록 구성될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 프로세서는 사용자 입력에 응답하여 전자 디바이스의 다른 양상들을 제어하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 프로세서는 사용자 입력에 응답하여 볼륨 설정을 변경하고, 전자 디바이스를 파워 오프하고, 통화를 하거나 종결하고, 소프트웨어 애플리케이션을 런칭 또는 종결하는 것 등을 위해 구성될 수 있다.
도 16a 및 도 16b는 제스처 인식을 위한 어레인지먼트(930)를 포함하는 디스플레이 디바이스(40)를 예시하는 시스템 블록도들의 예들을 도시한다. 디스플레이 디바이스(40)는, 예를 들어, 스마트 폰, 셀룰러 또는 모바일 전화기일 수 있다. 그러나, 디스플레이 디바이스(40)의 동일한 컴포넌트들 또는 그들의 다소간의 변동들은 또한 다양한 타입들의 디스플레이 디바이스들, 가령, 텔레비전들, 태블릿들, e-리더기들, 핸드-헬드 디바이스들 및 휴대용 미디어 플레이어들을 예시한다.
디스플레이 디바이스(40)는 하우징(41), 디스플레이(30), 어레인지먼트(930), 안테나(43), 스피커(45), 입력 디바이스(48), 및 마이크로폰(46)을 포함한다. 하우징(41)은 사출 성형(injection molding), 및 진공 형성(vacuum forming)을 비롯해서 다양한 제조 프로세스들 중 임의의 것으로부터 형성될 수 있다. 또한, 하우징(41)은: 플라스틱, 금속, 유리, 고무, 및 세라믹, 또는 이들의 조합을 포함하지만 이로 한정되지는 않는 다양한 재료들 중 임의의 것으로부터 제조될 수 있다. 하우징(41)은, 다른 컬러의 다른 제거 가능 부분들로 교체될 수 있거나 또는 상이한 로고들, 화상들, 또는 심볼들을 포함할 수 있는 제거 가능 부분들(도시되지 않음)을 포함할 수 있다.
디스플레이(30)는, 본원에서 설명된 바와 같이, 쌍안정(bi-stable) 또는 아날로그 디스플레이를 비롯해서 다양한 디스플레이들 중의 임의의 것일 수 있다. 디스플레이(30)는 또한 평판 패널 디스플레이, 가령, 플라즈마, EL, OLED, STN LCD, 또는 TFT LCD, 또는 비-평판 패널 디스플레이, 가령 CRT 또는 다른 튜브 디바이스를 포함하도록 구성될 수 있다. 또한, 디스플레이(30)는 본 명세서에서 설명된 바와 같은 IMOD 디스플레이를 포함할 수 있다. 어레인지먼트(930)는 실질적으로 본원에 앞서 설명된 바와 같이 구성될 수 있다.
디스플레이 디바이스(40)의 컴포넌트들이 도 16b에서 개략적으로 예시된다. 디스플레이 디바이스(40)는 하우징(41)을 포함하고, 그 내부에 적어도 부분적으로 밀폐되는 추가적 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 디바이스(40)는 트랜시버(47)에 연결된 안테나(43)를 포함하는 네트워크 인터페이스(27)를 포함한다. 트랜시버(47)는 프로세서(21)로 접속되고, 프로세서(21)는 컨디셔닝 하드웨어(52)에 접속된다. 컨디셔닝 하드웨어(52)는 신호를 컨디셔닝(예를 들어, 신호를 필터링)하도록 구성될 수 있다. 컨디셔닝 하드웨어(52)는 스피커(45) 및 마이크로폰(46)에 접속된다. 프로세서(21)는 또한 입력 디바이스(48) 및 드라이버 제어기(29)에 접속된다. 드라이버 제어기(29)는 프레임 버퍼(28) 및 어레이 드라이버(22)에 연결되며, 이어서, 그 어레이 드라이버는 디스플레이 어레이(30)에 연결된다. 일부 구현들에서, 전원(50)은 특정 디스플레이 디바이스(40) 설계에서 실질적으로 모든 컴포넌트들에 전력을 제공할 수 있다.
이러한 예에서, 디스플레이 디바이스(40)는 또한 프로세서(904)를 포함하고, 프로세서(904)는, 예를 들면, 라우팅 와이어들을 통해 어레인지먼트(930)와 통신하도록 구성될 수 있고, 전자 디바이스(900)를 제어하도록 구성될 수 있다. 예시된 구현에서, 프로세서(904)는, 예를 들면, 프로세서(21) 및 드라이버 제어기(29)로부터 분리된 것으로 도시된다. 그러나, 프로세서(904)의 기능이, 본원에서 앞서 논의된 바와 같이, 프로세서(21) 및/또는 드라이버 제어기(29), 또는 추가적인 예로서, 호스트 프로세서(도시되지 않음)에 통합될 수 있다는 것이 인지될 것이다. 프로세서(904)는 어레인지먼트(930)로부터 수신된 신호들로부터 사용자 터치 또는 제스처의 인스턴스를 인식하도록 구성될 수 있다. 이어서, 프로세서(904)는 사용자 제스처에 응답하여 디스플레이 어레이(30)를 제어할 수 있다. 네트워크 인터페이스(27)는 안테나(43) 및 트랜시버(47)를 포함하여, 디스플레이 디바이스(40)가 네트워크를 통해 하나 이상의 디바이스들과 통신할 수 있도록 한다. 네트워크 인터페이스(27)는 또한, 예를 들어, 프로세서(21)의 데이터 프로세싱 요건들을 완화시키기 위한 일부 프로세싱 능력들을 가질 수 있다. 안테나(43)는 신호들을 전송 및 수신할 수 있다. 일부 구현들에서, 안테나(43)는 IEEE 16.11(a),(b), 또는 (g)를 포함하는 IEEE 16.11 표준, 또는 IEEE 802.11a, b, g, n 및 이들의 추가적인 구현들을 포함하는 IEEE 802.11 표준에 따라 RF 신호들을 전송 및 수신한다. 일부 다른 구현들에서, 안테나(43)는 블루투스 표준에 따라 RF 신호들을 전송 및 수신한다. 셀룰러 전화기의 경우에서, 안테나(43)는 CDMA(Code Division Multiple Access), FDMA(Frequency Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access), GSM(Global System for Mobile Communications), GPRS(GSM/General Packet Radio Service), EDGE(Enhanced Data GSM Environment), TETRA(Terrestrial Trunked Radio), W-CDMA(Wideband-CDMA), EV-DO(Evolution-Data Optimized), 1xEV-DO, EV-DO Rev A, EV-DO Rev B, HSPA(High Speed Packet Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), HSUPA(High Speed Uplink Packet Access), HSPA+(Evolved High Speed Packet Access), LTE(Long Term Evolution), AMPS, 또는 3G 또는 4G 기술을 사용하는 시스템과 같은 무선 네트워크 내에서 통신하기 위하여 이용되는 다른 공지된 신호들을 수신하도록 설계된다. 트랜시버(47)는 안테나(43)로부터 수신된 신호들을 미리-프로세싱할 수 있어서, 그들이 프로세서(21)에 의하여 수신되고 추가로 조작될 수 있도록 할 수 있다. 또한, 트랜시버(47)는 프로세서(21)로부터 수신된 신호들을 프로세싱할 수 있어, 신호들이 디스플레이 디바이스(40)로부터 안테나(43)를 통하여 전송될 수 있도록 할 수 있다.
일부 구현들에서, 트랜시버(47)는 수신기에 의하여 대체될 수 있다. 또한, 일부 구현들에서, 네트워크 인터페이스(27)는 이미지 소스에 의하여 대체될 수 있는데, 이것은 프로세서(21)로 전송될 이미지 데이터를 저장 또는 생성할 수 있다. 프로세서(21)는 디스플레이 디바이스(40)의 전체 동작을 제어할 수 있다. 프로세서(21)는 데이터, 가령 네트워크 인터페이스(27) 또는 이미지 소스로부터의 압축된 이미지 데이터를 수신하고, 그 데이터를 원시(raw) 이미지 데이터로, 또는 원시 이미지 데이터로 용이하게 프로세싱되는 포맷으로 프로세싱한다. 프로세서(21)는 프로세싱된 데이터를 드라이버 제어기(29)로 또는 저장을 위하여 프레임 버퍼(28)로 전송할 수 있다. 원시 데이터는 이미지 내의 각각의 위치에서의 이미지 특성들을 식별하는 정보를 통상적으로 지칭한다. 예를 들어, 이러한 이미지 특성들은 컬러, 채도, 및 그레이-스케일(gray-scale) 레벨을 포함할 수 있다.
프로세서(21)는 디스플레이 디바이스(40)의 동작을 제어하기 위한 마이크로제어기, CPU, 또는 로직 유닛을 포함할 수 있다. 컨디셔닝 하드웨어(52)는 신호들을 스피커(45)로 전송하고 신호들을 마이크로폰(46)으로부터 수신하기 위한 증폭기들 및 필터들을 포함할 수 있다. 컨디셔닝 하드웨어(52)는 디스플레이 디바이스(40) 내의 이산 컴포넌트들 일 수 있거나, 프로세서(21) 또는 다른 컴포넌트들 내에 통합될 수 있다.
드라이버 제어기(29)는 프로세서(21)에 의하여 생성된 원시 이미지 데이터를 프로세서(21)로부터 직접적으로 또는 프레임 버퍼(28)로부터 취할 수 있고, 원시 이미지 데이터를 어레이 드라이버(22)로의 고속 송신을 위하여 적절하게 재포매팅(reformat)할 수 있다. 일부 구현들에서, 드라이버 제어기(29)는 원시 이미지 데이터를 래스터형 포맷을 가지는 데이터 흐름으로 재포매팅하여, 이것이 디스플레이 어레이(30)에 걸친 주사를 위하여 적절한 시간 순서를 가지도록 할 수 있다. 이어서, 드라이버 제어기(29)는 포매팅된 정보를 어레이 드라이버(22)에 전송한다. 비록 드라이버 제어기(29), 가령 LCD 제어기가 종종 독립형 집적 회로(IC)로서 시스템 프로세서(21)와 연관되지만, 이러한 제어기들은 많은 방식들로 구현될 수 있다. 예를 들어, 제어기들은 하드웨어로서 프로세서(21)에서 구현되거나, 소프트웨어로서 프로세서(21)에서 구현되거나, 또는 하드웨어로 어레이 드라이버(22)와 완전히 집적될 수 있다.
어레이 드라이버(22)는 포매팅된 정보를 드라이버 제어기(29)로부터 수신할 수 있고, 비디오 데이터를, 디스플레이의 픽셀들의 x-y 매트릭스로부터 오는 수백 개들, 및 가끔은 수천 개들(또는 그 이상)의 리드들(leads)에 초당 여러 번 인가되는 파형들의 병렬 세트로 재포매팅할 수 있다.
일부 구현들에서, 드라이버 제어기(29), 어레이 드라이버(22), 및 디스플레이 어레이(30)는 본 명세서에서 설명된 디스플레이들의 타입들 중 임의의 것에 대하여 적합하다. 예를 들어, 드라이버 제어기(29)는 종래의 디스플레이 제어기 또는 쌍안정 디스플레이 제어기(가령, IMOD 제어기)일 수 있다. 부가적으로, 어레이 드라이버(22)는 종래의 드라이버 또는 쌍안정 디스플레이 드라이버(가령, IMOD 디스플레이 드라이버)일 수 있다. 더욱이, 디스플레이 어레이(30)는 종래의 디스플레이 어레이 또는 쌍안정 디스플레이 어레이(가령, IMOD들의 어레이를 포함하는 디스플레이)일 수 있다. 일부 구현들에서, 드라이버 제어기(29)는 어레이 드라이버(22)와 집적될 수 있다. 이러한 구현은 고 집적된 시스템들, 예를 들면, 모바일 폰들, 휴대용-전자 디바이스들, 시계들 또는 작은 영역 디스플레이들에서 유용할 수 있다.
일부 구현들에서, 입력 디바이스(48)는, 예를 들어, 사용자가 디스플레이 디바이스(40)의 동작을 제어하게 허용하도록 구성될 수 있다. 입력 디바이스(48)는 키패드, 가령, QWERTY 키보드 또는 전화기 키패드, 버튼, 스위치, 로커(rocker), 터치-감지 스크린 또는 압력-감지 또는 열-감지 멤브레인을 포함할 수 있다. 마이크로폰(46)은 디스플레이 디바이스(40)에 대한 입력 디바이스로서 구성될 수 있다. 일부 구현들에서, 마이크로폰(46)을 통한 음성 커맨드들이 디스플레이 디바이스(40)의 동작들을 제어하기 위하여 이용될 수 있다.
전원(50)은 다양한 에너지 저장 디바이스들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전원(50)은 재충전 가능한 배터리, 가령, 니켈-카드뮴 배터리 또는 리튬-이온 배터리일 수 있다. 재충전 가능한 배터리를 사용하는 구현들에서, 재충전 가능한 배터리는, 예를 들면, 벽 콘센트 또는 광전지 디바이스 또는 어레이로부터 나오는 전력을 사용하여 충전 가능할 수 있다. 대안적으로, 재충전 가능한 배터리는 무선으로 충전 가능할 수 있다. 전원(50)은 또한 재생 가능(renewable) 에너지 소스, 커패시터, 또는 플라스틱 솔라 셀 또는 솔라-셀 페인트(solar-cell paint)를 포함하는 솔라 셀일 수 있다. 또한, 전원(50)은 전력을 벽 콘센트부터 수신하도록 구성될 수 있다.
일부 구현들에서, 제어 프로그램 가능성(control programmability)은 전자 디스플레이 시스템 내의 수 개의 장소들에 위치될 수 있는 드라이버 제어기(29) 내에 상주한다. 일부 다른 구현들에서, 제어 프로그램 가능성은 어레이 드라이버(22) 내에서 상주한다. 위에서 설명된 최적화는 임의의 수의 하드웨어 및/또는 소프트웨어 컴포넌트들로 그리고 다양한 구성들로 구현될 수 있다.
본원에서 개시된 구현들과 관련하여 설명되는 다양한 예시적인 로직들, 로직 블록들, 모듈들, 회로들 및 알고리즘 단계들은 전자 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어, 또는 그것 둘의 조합들로서 구현될 수 있다. 하드웨어 및 소프트웨어의 상호 교환 가능성은 일반적으로 기능성의 측면에서 설명되어 있고, 위에서 설명된 다양한 예시적 컴포넌트들, 블록들, 모듈들, 회로들 및 단계들로 예시되어 있다. 이러한 기능성이 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되는지는 전체 시스템에 부과되는 설계 제약들 및 특정 애플리케이션에 의존한다.
본원에서 개시된 양상들에 관련하여 설명된 다양한 예시적인 로직들, 로직 블록들, 모듈들, 및 회로들을 구현하는데 사용되는 하드웨어 및 데이터 프로세싱 장치는 본원에서 설명된 기능들을 수행하도록 설계된 범용 단일-칩 또는 다중-칩 프로세서, 디지털 신호 프로세서(DSP), 주문형 집적 회로(ASIC), 필드 프로그램 가능 게이트 어레이(FPGA) 또는 다른 프로그램 가능 로직 디바이스, 이산 게이트 또는 트랜지스터 로직, 이산 하드웨어 컴포넌트들, 또는 그것들의 임의의 조합으로 구현되거나 수행될 수 있다. 범용 프로세서는 마이크로프로세서 또는, 임의의 종래의 프로세서, 제어기, 마이크로제어기, 또는 상태 머신일 수 있다. 또한, 프로세서는 컴퓨팅 디바이스들의 조합, 가령, DSP 및 마이크로프로세서의 조합, 복수의 마이크로프로세서들, DSP 코어와 협력하는 하나 이상의 마이크로프로세서들, 또는 임의의 다른 이러한 구성으로서 구현될 수 있다. 일부 구현들에서, 특정한 단계들 및 방법들이 주어진 기능에 대해 특정한 회로에 의하여 수행될 수 있다.
하나 이상의 양상들에서, 설명된 기능들은 본 명세서에서 개시된 구조들 및 본 명세서의 그것들의 구조적 균등물들을 비롯해서 하드웨어, 디지털 전자 회로, 컴퓨터 소프트웨어, 펌웨어로, 또는 그것들의 임의의 조합으로 구현될 수 있다. 본 명세서에서 설명된 요지의 구현들은 또한, 데이터 프로세싱 장치에 의한 실행을 위해, 또는 그 장치의 동작을 제어하기 위해 컴퓨터 저장 매체들 상에 인코딩된 하나 이상의 컴퓨터 프로그램들, 즉, 컴퓨터 프로그램 명령들의 하나 이상의 모듈들로서 구현될 수 있다.
소프트웨어로 구현되는 경우, 상기 기능들은 컴퓨터-판독 가능 매체 상의 하나 이상의 명령들 또는 코드로서 저장되거나 또는 이를 통해 전송될 수 있다. 본 명세서에 개시된 방법 또는 알고리즘의 단계들은 컴퓨터-판독 가능 매체 상에 상주할 수 있는 프로세서-실행 가능 소프트웨어 모듈로 구현될 수 있다. 컴퓨터-판독 가능 매체들은 컴퓨터 저장 매체들 및 한 장소에서 다른 장소로 컴퓨터 프로그램을 이동시키도록 인에이블될 수 있는 임의의 매체를 포함하는 통신 매체들 모두를 포함한다. 저장 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 사용 가능한 매체들일 수 있다. 비제한적인 예로서, 그러한 컴퓨터-판독 가능 매체들은 RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM 또는 다른 광학 디스크 스토리지, 자기 디스크 스토리지 또는 다른 자기 스토리지 디바이스들, 또는 명령들 또는 데이터 구조들의 형태로 원하는 프로그램 코드를 저장하기 위해 사용될 수 있으며 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 다른 매체를 포함할 수 있다. 또한, 임의의 접속 수단이 적절하게 컴퓨터-판독 가능 매체로 칭해질 수 있다. 본원에서 사용되는 디스크(disk) 및 디스크(disc)는 콤팩트 디스크(CD: compact disc), 레이저 디스크(laser disc), 광학 디스크(optical disc), 디지털 다기능 디스크(DVD: digital versatile disc), 플로피 디스크(floppy disk) 및 블루-레이 디스크(Blu-ray disc)를 포함하며, 여기서 디스크(disk)들은 통상적으로 데이터를 자기적으로 재생하는 반면에, 디스크(disc)들은 레이저들을 통해 데이터를 광학적으로 재생한다. 위의 것들의 결합들은 또한 컴퓨터-판독 가능 매체들의 범위 내에 포함될 수 있다. 부가적으로, 방법 또는 알고리즘의 동작들은, 컴퓨터 프로그램 물건에 통합될 수 있는 컴퓨터-판독 가능 매체 및 머신 판독 가능 매체 상에서 코드들 및 명령들 중 하나 또는 코드들 및 명령들의 임의의 조합 또는 세트로서 상주할 수 있다.
본 개시물에서 설명된 구현들에 대한 다양한 수정들은 당업자들에게 용이하게 명백할 수 있고, 본 개시물의 사상 또는 범위를 벗어나지 않고 본원에 정의된 포괄적인 원리들이 다른 구현들에 적용될 수 있다. 따라서, 청구항들은 본원에 도시된 구현들로 제한되도록 의도되지 않고, 본원에 개시된 본 개시물, 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위에 부합될 것이다. 단어 "예시적인(exemplary)"은 "일 예, 실례, 또는 예시로서 역할을 하는"을 의미하도록 본 명세서에서 배타적으로 이용된다. 본 명세서에서 "예시적인" 것으로 설명된 임의의 구현은 반드시 다른 가능성들 또는 구현들에 비해 바람직하거나 유리한 것으로 해석되지는 않는다. 부가적으로, 당업자는 용어들 "상부" 및 "하부"가 때때로 도면들의 설명을 용이하게 하기 위해 이용되며, 적합하게 배향된 페이지 상의 도면의 배향에 대응하는 상대적인 위치들을 표시하고, 구현된 바와 같은 IMOD의 적합한 배향을 반영하지 않을 수 있다는 것을 용이하게 이해할 것이다.
개별적인 구현들의 상황에서 본 명세서에서 설명되는 특정 특징들은 또한 결합되어 단일 구현으로 구현될 수 있다. 반대로, 단일 구현의 상황에서 설명되는 다양한 특징들은 또한 개별적으로 다수의 구현으로 또는 임의의 적절한 서브-조합으로 구현될 수 있다. 아울러, 특징들이 특정한 조합들로 동작하는 것으로 앞서 설명되고 심지어 초기에 이와 같이 청구될 수 있을지라도, 몇몇 경우들에서, 청구된 조합으로부터의 하나 이상의 특징들은 그 조합으로부터 제거될 수 있고, 청구된 조합은 서브조합 또는 서브조합의 변화에 관련될 수 있다.
유사하게, 동작들은 도면들에서 특정한 순서로 도시되지만, 바람직한 결과들을 달성하기 위해, 이러한 동작들이 도시된 특정한 순서 또는 순차적 순서로 수행되거나 모든 예시된 동작들이 수행될 필요가 없다는 것을 당업자는 용이하게 인식할 것이다. 추가로, 도면들은 하나 이상의 예시적인 프로세스들을 흐름도의 형태로 개략적으로 도시할 수 있다. 그러나, 도시되지 않은 다른 동작들이, 개략적으로 예시된 예시적인 프로세스들에 통합될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 추가적인 동작들이, 예시된 동작들 중 임의의 동작 이전에, 이후에, 동시에, 또는 그들 사이에서 수행될 수 있다. 특정한 환경들에서, 멀티태스킹 및 병렬적 프로세싱이 유리할 수 있다. 아울러, 앞서 설명된 구현들에서 다양한 시스템 컴포넌트들의 분리는 모든 구현들에서 이러한 분리를 요구하는 것으로 이해되어서는 안 되며, 설명된 프로그램 컴포넌트들 및 시스템들이 일반적으로 단일 소프트웨어 물건에서 함께 통합되거나 다수의 소프트웨어 물건들로 패키징될 수 있음이 이해되어야 한다. 추가적으로, 다른 구현들은 하기 청구항들의 범위 내에 있다. 몇몇 경우들에서, 청구항들에서 언급되는 동작들은 상이한 순서로 수행될 수 있고, 바람직한 결과들을 여전히 달성할 수 있다.

Claims (25)

  1. 장치로서,
    적어도 하나의 채널 도파관(channel waveguide) ― 상기 채널 도파관의 적어도 일부는 대화형 디스플레이(interactive display)의 시청 영역(viewing area) 내에, 상기 대화형 디스플레이의 사용자 인터페이스 표면에 근접하게 그리고 상기 사용자 인터페이스 표면에 실질적으로 평행하게 배치됨 ― ,
    상기 채널 도파관에 입력되는 제 1 신호의 소스,
    상기 제 1 신호에 대응하는 제 2 신호를 상기 채널 도파관으로부터 수신하고, 상기 채널 도파관에 근접한 물체의 위치를 나타내는 제 3 신호를 출력하도록 구성된 적어도 하나의 검출기를 포함하는,
    장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 채널 도파관은 구불구불하거나 나선형 구성으로 배치되는,
    장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 채널 도파관은 도파관들의 네트워크를 형성하는 복수의 채널 도파관들을 포함하는,
    장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    각각의 채널 도파관은 실질적으로 직선이고 평행하는,
    장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 복수의 채널 도파관들은 직선 그리드로 배치되는,
    장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 채널 도파관은 구부러지거나, 상기 네트워크 내의 적어도 하나의 다른 채널 도파관에 평행하지 않거나, 둘 다인,
    장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 채널 도파관은, 상기 소스로부터 수신된 방출된 광을 반사함으로써, 실질적인 컴포넌트가 상기 사용자 인터페이스 표면에 수직하는 방향으로, 반사된 광을 출력하는 적어도 하나의 광 터닝(turning) 디바이스를 포함하고,
    상기 채널 도파관은 산란된 광을 수집하도록 구성되고, 수집된 산란된 광은 반사된 광과 물체의 상호 작용으로부터 기인하고,
    상기 광 터닝 디바이스는 수집된 산란된 광을 상기 적어도 하나의 검출기를 향해 재지향하고,
    각각의 검출기는 재지향된 수집된 산란된 광의 특성을 나타내는 신호를 프로세서로 출력하도록 구성되고, 그리고
    상기 신호는 사용자 제스처(gesture)의 인스턴스를 인식하는데 사용 가능한,
    장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 광 터닝 디바이스는 마이크로구조(microstructure) 또는 격자(grating) 중 하나 이상을 포함하는,
    장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 신호는 상기 물체로부터 상기 채널 도파관에 의해 수신된 산란된 광만을 포함하고, 상기 산란된 광은 주변(ambient) 광 및 디스플레이 광 중 하나 이상과 상기 물체의 상호 작용으로부터 기인한,
    장치.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 장치는 평면 광 가이드의 주변 외부에 배치된 발광 소스를 더 포함하고, 상기 발광 소스는 상기 채널 도파관에 대한 입력과 광학적으로 연결되는,
    장치.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 대화형 디스플레이는 가요성(flexible)인,
    장치.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 입력 신호의 소스는 전자기 신호 소스 또는 음향 신호 소스인,
    장치.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 장치는 상기 대화형 디스플레이를 더 포함하고,
    상기 대화형 디스플레이는 상기 사용자 인터페이스 표면 및 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는 상기 제 3 신호를 수신하고, 상기 제 3 신호로부터 상기 채널 도파관에 근접한 물체의 위치를 결정하도록 구성되고,
    상기 프로세서는, 상기 위치 결정에 응답하여, 상기 대화형 디스플레이 및 상기 대화형 디스플레이와 연관된 전자 디바이스 중 하나 또는 둘 모두를 제어하도록 구성되는,
    장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 신호의 플라이(fly) 시간에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 물체의 위치를 결정하도록 구성되는,
    장치.
  15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 프로세서는 이미지 데이터를 프로세싱하도록 구성되고,
    상기 장치는 상기 프로세서와 통신하도록 구성된 메모리 디바이스를 더 포함하는,
    장치.
  16. 제 13 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 신호를 상기 대화형 디스플레이로 전송하도록 구성된 드라이버 회로, 및
    상기 이미지 데이터의 적어도 일부를 상기 드라이버 회로로 전송하도록 구성된 제어기를 더 포함하는,
    장치.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 장치는 이미지 데이터를 상기 프로세서로 전송하도록 구성된 이미지 소스 모듈을 더 포함하고,
    상기 이미지 소스 모듈은 수신기, 트랜시버 및 전송기 중 하나 이상을 포함하는,
    장치.
  18. 제 13 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    입력 데이터를 수신하고, 상기 입력 데이터를 상기 프로세서로 통신하도록 구성된 입력 디바이스를 더 포함하는,
    장치.
  19. 장치로서,
    광 전파를 위한 수단 ― 상기 광은 소멸 상태(evanescent state)에 있고, 상기 광 전파를 위한 수단의 적어도 일부는 대화형 디스플레이의 시청 영역 내에, 사용자 인터페이스 표면에 근접하게 그리고 상기 사용자 인터페이스 표면에 실질적으로 평행하게 배치되고, 상기 광 전파를 위한 수단은 길이 방향 축을 갖고, 상기 광은 상기 길이 방향 축을 따라서만 전파되도록 상기 광 전파를 위한 수단에 의해 제약됨 ― ,
    채널 도파관에 입력되는 제 1 신호의 소스,
    상기 제 1 신호에 대응하는 제 2 신호를, 상기 채널 도파관으로부터, 수신하고, 상기 채널 도파관에 근접한 물체의 위치를 나타내는 제 3 신호를 출력하도록 구성된 적어도 하나의 검출기를 포함하는,
    장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 제 1 신호는 상기 물체로부터 상기 채널 도파관에 의해 수신된 산란된 광만을 포함하고,
    상기 산란된 광은 주변 광 및 디스플레이 광 중 하나 이상과 상기 물체의 상호 작용으로부터 기인한,
    장치.
  21. 제 19 항 또는 제 20 항에 있어서,
    상기 제 1 신호는 평면 광 가이드의 주변 외부에 배치된 발광 소스를 포함하고, 상기 발광 소스는 상기 채널 도파관에 대한 입력과 광학적으로 연결되는,
    장치.
  22. 제 19 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디스플레이는 비평면인,
    장치.
  23. 명령들이 저장된 컴퓨터-판독 가능 저장 매체로서,
    상기 명령들은, 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 프로세서로 하여금 동작들을 수행하게 하고, 상기 동작들은,
    상기 프로세서에서, 적어도 하나의 검출기의 출력 신호를 수신하는 동작, 및
    상기 프로세서를 통해, 대화형 디스플레이에 관련하여 물체의 위치를 결정하는 동작 ― 상기 디스플레이는 시청 영역을 포함하는 사용자 인터페이스 표면을 가짐 ― 을 포함하고,
    채널 도파관의 적어도 일부는 상기 시청 영역 내에, 상기 사용자 인터페이스 표면에 근접하게 그리고 상기 사용자 인터페이스 표면에 실질적으로 평행하게 배치되고, 그리고
    상기 출력 신호는 (i) 제 1 전자기 또는 음향 신호를 소스로부터 상기 채널 도파관으로 입력하는 것, (ii) 적어도 하나의 검출기에 의해, 상기 채널 도파관으로부터, 상기 제 1 신호에 대응하는 제 2 신호를 수신하는 것, 및 (iii) 상기 출력 신호를 상기 적어도 하나의 검출기로부터 상기 프로세서로 출력하는 것으로부터 기인하는,
    명령들이 저장된 컴퓨터-판독 가능 저장 매체.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 채널 도파관은, 상기 소스로부터 수신된 방출된 광을 반사함으로써, 실질적인 컴포넌트가 상기 사용자 인터페이스 표면에 수직하는 방향으로, 반사된 광을 출력하는 광 터닝 디바이스를 포함하고,
    상기 채널 도파관은 산란된 광을 수집하도록 구성되고, 수집된 산란된 광은 반사된 광과 물체의 상호 작용으로부터 기인하고,
    상기 광 터닝 디바이스는 수집된 산란된 광을 상기 적어도 하나의 검출기로 재지향하고,
    각각의 검출기는 재지향된 수집된 산란된 광의 특성을 나타내는 신호를 상기 프로세서로 출력하도록 구성되고, 그리고
    상기 프로세서는, 검출기들의 출력으로부터 사용자 제스처의 인스턴스를 인식하도록 구성되는,
    명령들이 저장된 컴퓨터-판독 가능 저장 매체.
  25. 제 23 항 또는 제 24 항에 있어서,
    상기 제 1 신호는 상기 물체로부터 상기 채널 도파관에 의해 수신된 산란된 광만을 포함하고, 상기 산란된 광은 주변 광 및 디스플레이 광 중 하나 이상과 상기 물체의 상호 작용으로부터 기인한,
    명령들이 저장된 컴퓨터-판독 가능 저장 매체.
KR20157005716A 2012-08-06 2013-08-05 터치 및／또는 제스처를 감지하기 위한 채널 도파관 시스템 KR20150041043A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/567,987 2012-08-06
US13/567,987 US9041690B2 (en) 2012-08-06 2012-08-06 Channel waveguide system for sensing touch and/or gesture
PCT/US2013/053581 WO2014025670A1 (en) 2012-08-06 2013-08-05 Channel waveguide system for sensing touch and/or gesture

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20150041043A true KR20150041043A (ko) 2015-04-15

Family

ID=48985860

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR20157005716A KR20150041043A (ko) 2012-08-06 2013-08-05 터치 및／또는 제스처를 감지하기 위한 채널 도파관 시스템

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9041690B2 (ko)
JP (1) JP6192721B2 (ko)
KR (1) KR20150041043A (ko)
CN (1) CN104520795B (ko)
WO (1) WO2014025670A1 (ko)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9952719B2 (en) 2012-05-24 2018-04-24 Corning Incorporated Waveguide-based touch system employing interference effects
US9134842B2 (en) * 2012-10-04 2015-09-15 Corning Incorporated Pressure sensing touch systems and methods
US20140210770A1 (en) 2012-10-04 2014-07-31 Corning Incorporated Pressure sensing touch systems and methods
EP2936221A4 (en) * 2012-12-20 2016-08-31 Flatfrog Lab Ab IMPROVEMENTS ON TIR-BASED PROJECTION-SPECIFIC OPTICAL TOUCH-SENSITIVE SYSTEMS
US20150293645A1 (en) * 2014-04-11 2015-10-15 Qualcomm Incorporated Holographic collection and emission turning film system
CN104898895B (zh) * 2015-05-04 2017-11-03 上海交通大学 基于光栅结构与补偿光源的光波导式光学触摸屏
CN105094460A (zh) * 2015-05-27 2015-11-25 京东方科技集团股份有限公司 一种触控模组、触摸屏及显示装置
US10254881B2 (en) 2015-06-29 2019-04-09 Qualcomm Incorporated Ultrasonic touch sensor-based virtual button
US10310674B2 (en) * 2015-07-22 2019-06-04 Semiconductor Components Industries, Llc Optical touch screen system using radiation pattern sensing and method therefor
GB201518761D0 (en) * 2015-10-22 2015-12-09 Elliptic Laboratories As Proximity sensor
US9794002B1 (en) * 2016-03-22 2017-10-17 Dell Products, Lp Integrated multiplexed RF-to-optical interconnect for portable electronic devices
US10505078B2 (en) * 2016-07-08 2019-12-10 Effulgent Inc. Methods and apparatus for illuminating gemstones
EP3599541B1 (en) * 2018-07-26 2023-12-13 University of Vienna Optical waveguide light emitter and touchscreen
WO2020080992A1 (en) 2018-10-20 2020-04-23 Flatfrog Laboratories Ab Frame for a touch-sensitive device and tool therefor
TWI667503B (zh) * 2019-03-06 2019-08-01 國立中山大學 光波導結構及其製作方法
JP7451930B2 (ja) * 2019-10-11 2024-03-19 株式会社リコー 光偏向器、偏向装置、距離測定装置、画像投影装置、及び車両
US12056316B2 (en) 2019-11-25 2024-08-06 Flatfrog Laboratories Ab Touch-sensing apparatus
JP2023512682A (ja) 2020-02-10 2023-03-28 フラットフロッグ ラボラトリーズ アーベー 改良型タッチ検知装置
DE102020120159A1 (de) * 2020-07-30 2022-02-03 Carl Zeiss Jena Gmbh Detektorsystem

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6197735A (ja) * 1984-10-17 1986-05-16 Shimadzu Corp 座標検出器
JPH0784710A (ja) * 1993-09-17 1995-03-31 Alps Electric Co Ltd 位置入力装置
JPH08234895A (ja) * 1995-02-27 1996-09-13 Canon Inc 座標入力方法及びその装置
JP3173479B2 (ja) * 1998-11-11 2001-06-04 日本電気株式会社 イラスト作成方法
JP3513448B2 (ja) * 1999-11-11 2004-03-31 キヤノン株式会社 光プローブ
US8144271B2 (en) * 2006-08-03 2012-03-27 Perceptive Pixel Inc. Multi-touch sensing through frustrated total internal reflection
US8441467B2 (en) 2006-08-03 2013-05-14 Perceptive Pixel Inc. Multi-touch sensing display through frustrated total internal reflection
US9823833B2 (en) * 2007-06-05 2017-11-21 Immersion Corporation Method and apparatus for haptic enabled flexible touch sensitive surface
WO2010036245A1 (en) * 2008-09-24 2010-04-01 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Polarization maintaining large core hollow waveguides
KR100972932B1 (ko) * 2008-10-16 2010-07-28 인하대학교 산학협력단 터치 스크린 패널
US20100103140A1 (en) * 2008-10-27 2010-04-29 Sony Ericsson Mobile Communications Ab Touch sensitive device using optical gratings
KR20110096041A (ko) * 2008-11-12 2011-08-26 플라트프로그 라보라토리즈 에이비 터치 감지 일체형 디스플레이 장치 및 그 동작 방법
JP5239835B2 (ja) * 2008-12-24 2013-07-17 富士ゼロックス株式会社 光導波路及び光導波路型タッチパネル
EP2382844A1 (en) * 2009-01-23 2011-11-02 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Integrated light emitting and light detecting device
US20100289755A1 (en) * 2009-05-15 2010-11-18 Honh Kong Applied Science and Technology Research Institute Co., Ltd. Touch-Sensing Liquid Crystal Display
WO2010134899A1 (en) * 2009-05-20 2010-11-25 Tom Chang Optical touch panel
US20100315413A1 (en) 2009-06-16 2010-12-16 Microsoft Corporation Surface Computer User Interaction
US8436833B2 (en) 2009-11-25 2013-05-07 Corning Incorporated Methods and apparatus for sensing touch events on a display
WO2011082088A1 (en) * 2009-12-29 2011-07-07 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Coated light -turning illumination device with auxiliary electrode structure
KR101579091B1 (ko) * 2010-01-07 2015-12-22 삼성디스플레이 주식회사 터치 위치 검출 방법, 이를 수행하기 위한 터치 위치 검출 장치 및 터치 위치 검출 장치를 포함하는 표시 장치
WO2011085468A1 (en) 2010-01-13 2011-07-21 Smart Technologies Ulc Method for handling and transferring data in an interactive input system, and interactive input system executing the method
KR20110103140A (ko) * 2010-03-12 2011-09-20 삼성전자주식회사 선택적으로 광을 조사하는 멀티터치 및 근접한 오브젝트 센싱 장치
KR101749266B1 (ko) 2010-03-24 2017-07-04 삼성디스플레이 주식회사 터치감지 표시 장치 및 컴퓨터용 기록매체
US20110273394A1 (en) * 2010-05-10 2011-11-10 Symbol Technologies, Inc. Methods and apparatus for a transparent and flexible force-sensitive touch panel
KR20120063867A (ko) * 2010-12-08 2012-06-18 한국전자통신연구원 광 터치 패널
US9743357B2 (en) * 2011-12-16 2017-08-22 Joseph Akwo Tabe Energy harvesting computer device in association with a communication device configured with apparatus for boosting signal reception

Also Published As

Publication number Publication date
CN104520795B (zh) 2017-10-20
US20140035836A1 (en) 2014-02-06
US9041690B2 (en) 2015-05-26
CN104520795A (zh) 2015-04-15
JP6192721B2 (ja) 2017-09-06
JP2015531922A (ja) 2015-11-05
WO2014025670A1 (en) 2014-02-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9041690B2 (en) Channel waveguide system for sensing touch and/or gesture
JP5864761B2 (ja) ピクセル式光転向フィーチャを有する光学式タッチデバイス
US9024910B2 (en) Touchscreen with bridged force-sensitive resistors
KR101630493B1 (ko) 보조 전극 구조물을 갖는 코팅된 광 방향 전환 조명 장치
KR20140043739A (ko) 통합된 정전용량 터치 디바이스들에 대한 와이어링 및 주변장치
EP2856291B1 (en) Wide proximity range gesture recognition system
KR20150018850A (ko) 임베딩된 프레넬 반사체들을 갖는 광 가이드
US20130135188A1 (en) Gesture-responsive user interface for an electronic device
US20140267166A1 (en) Combined optical touch and gesture sensing
KR20140105769A (ko) 와이어프레임 터치 센서 설계 및 공간적으로 선형화된 터치 센서 설계
KR20140065425A (ko) 광 차폐 구조들을 갖는 커패시턴스 터치 센서
US20130135255A1 (en) Display systems including optical touchscreen
KR20140089572A (ko) 전기 기계 시스템들 반사성 디스플레이 디바이스에 대한 매칭층 박막들
TW201617682A (zh) 非對稱光轉向特徵
US20120327029A1 (en) Touch input sensing using optical ranging
US20130135189A1 (en) Gesture-responsive user interface for an electronic device having a color coded 3d space
US20130135359A1 (en) Display systems including illumination and optical touchscreen
KR20140094635A (ko) 광학 콘트라스트 피처들을 숨기기 위한 방법들 및 장치들
US20130135219A1 (en) Touchscreen Having A Color Coded 2-D Space
US20130127736A1 (en) Electromagnetic touchscreen

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application